在轉子周向槽中的鼓輪葉片鎖件的製作方法

2023-05-04 15:22:16 1

在轉子周向槽中的鼓輪葉片鎖件的製作方法
【專利摘要】本發明公開了在轉子周向槽中的鼓輪葉片鎖件。葉根楔入鎖件在轉子比如軸流式渦輪機壓縮機的鼓輪的周向槽內。鎖件的主體(32)包括實體部分(38)，其設計成容納在槽中並具有兩個對置的支承表面(40)和至少一個周向楔入表面(42)。主體(32)還包括具有基本垂直的細長腔形狀的上部(36)，其設計為當鎖件正確安裝後與相鄰葉片的平臺的上表面齊平。這種腔(36)被截斷(44)從而減少其沿垂直於圓周的方向、對應於轉子旋轉軸線的長度。因此鎖件被容納在狹槽中而不會縮小穿過通孔(34)的夾緊螺釘的直徑。本發明還涉及裝備有鎖件的轉子和渦輪機。
【專利說明】在轉子周向槽中的鼓輪葉片鎖件
【技術領域】
[0001]本發明涉及軸流式渦輪機組的葉輪。更具體地，本發明涉及葉片在轉子的周向槽中的鎖定或夾緊問題。更具體地，本發明涉及這種槽中的葉片夾緊鎖件。
【背景技術】
[0002]專利EP1801355A1示出了一種用於將葉片夾在周向槽中的鎖件。在該文獻中所解決的問題是這種鎖件的定位，特別是在噴氣式發動機的低壓壓縮機的一個或多個下遊級中。實際上，由於鼓輪殼體這部分的傾斜面，螺釘的軸線基本上傾斜於該鎖件的平均面，從而能基本上垂直於鼓輪的旋轉軸線。這種結構導致在擰緊螺釘時該鎖件自身的定位糟糕。所公開的方案本質上提供一種旋轉支撐表面，鎖件為了定位自身而能繞其在徑向平面內樞轉。
[0003]類似於之前的文獻，專利FR2886336A1涉及一種葉片夾緊鎖件。它解決的問題是將鎖件保持在壓縮機鼓輪的凹槽或周向槽中。本文所述鎖件包括前後支撐表面，各自具有被設計為防止鎖件周向滑動的凸起。
[0004]專利GB639320公開了一種在壓縮機轉子的周向槽中的葉片夾緊鎖件。雖然該鎖件具有兩根超過鎖件長度的螺釘，但是該文獻沒有解決調整每根螺釘上的擰緊作用力的問題，或者笨重的問題。
[0005]專利US2011/0116933A1也涉及用鎖件將葉片夾在壓縮機鼓輪的周向槽中。該文獻的特殊性在於槽的兩條唇緣中只有一條有缺口。所以該鎖件具有對應設計的形狀，也就是面朝所述槽的有缺口的唇緣是圓弧外形，而在相反的唇緣上是筆直外形。
[0006]在上面所述的部分文獻中，所述鎖件包括基本垂直的細長腔，腔上穿有孔，夾緊螺釘插入在該孔中。鎖件就位時，該腔的上邊緣的大小與葉片相鄰平臺的外表面對齊。鎖件被擰緊時，該腔提供了肉眼檢查鎖件正確定位的這種簡單而可靠的方式。

【發明內容】

[0007]為了減少渦輪發動機的重量並使其緊湊，需要縮小容納葉根的周向槽的寬度。在這種情況下，之前所使用的鎖件不能插入到周向槽中。出於機械方面和安全性方面的考慮，需設定最小螺釘直徑。因此很難縮小鎖件的尺寸。
[0008]本發明旨在提出一種減小和/或縮小軸流式渦輪機組的葉片轉子的方案。更具體地，本發明旨在提供一種更緊湊的鎖件。
[0009]本發明涉及一種用於葉根的鎖件，葉根容納在轉子周向槽中，該槽具有相對側，每一側都具有凹陷的輪廓，該鎖件包括:具有設計為徑向地支承在周向槽的相對凹面上的兩個對置的支承表面的主體；在兩個支承表面之間沿軸線延伸並設計為容納夾緊螺釘的通孔；被所述通孔穿過的、優選是圓柱形的上部；值得注意的是，所述上部被截斷從而縮小其在基本垂直於所述孔的軸線的平面內的長度。
[0010]根據本發明的優選實施例，上部被截斷從而使其沿槽寬度的長度縮短；也就是沿著對應於槽寬度的方向。
[0011]根據本發明的優選實施例，上部被截斷從而使其長度沿大致對應於槽周向的方向縮短。更具體地，長度的縮短是沿大致垂直於所附葉片的平均翼弦的方向。
[0012]所述槽的截面基本上是六邊形。
[0013]鎖件主體的上部的截面可以是圓形、多邊形或任何其他基本上對應於部分圓環的形狀。它被截斷這個事實導致截面的輪廓是開放的而不是封閉的。這就保持了最初的總體形狀仍然是可辨認的。
[0014]當鎖件裝在槽中後，鎖件的縱向在轉子的徑向平面內。
[0015]根據本發明的優選實施例，主體的截斷上部至少在其沿槽的縱平面的上部上被截斷，優選在其下部具有可展表面。
[0016]根據本發明的優選實施例，主體的截斷上部沿其截面被截去一段為其平均外徑的1/4到1/2之間的距離。
[0017]根據本發明的優選實施例，該孔包括距離主體截斷上部的上邊緣一定距離的螺紋部，從而在夾緊螺釘接合在該螺紋內時使它的頭部在所述上邊緣以下。
[0018]根據本發明的優選實施例，所述主體包括至少一個設計為與所述槽的相對側之一上的對應缺口配合的楔形表面。
[0019]根據本發明的優選實施例，所述鎖件包括與主體通孔中的螺紋配合的夾緊螺釘，所述螺釘具有直徑大於螺釘的螺紋部分直徑的頭部，所述螺釘和主體的所述螺紋製造成使得該螺釘能定位在螺釘頭部嵌入所述圓柱形上部中處於所述上部的上邊緣下方的高度。
[0020]根據本發明的優選實施例，所述主體包括實心部分，優選具有大致倒T形的縱向截面，主體的截斷上部直接附接在所述實心部分上，所述截斷被限制在圓柱形上部。
[0021]根據本發明的優選實施例，在主體上部的截斷部分上的通孔的形狀實質上與所述實心部分的對應邊緣相同。
[0022]根據本發明的優選實施例，所述通孔的縱軸線主要位於主體的橫向中央平面的一側上。
[0023]根據本發明的優選實施例，所述上部在兩個相對側被截斷。
[0024]根據本發明的優選實施例，主體的所述上部沿著橫切於槽的平面至少在其上部被截斷。所述橫切平面優選相對於垂直於槽的平面傾斜。
[0025]本發明還涉及一種軸流式渦輪機組葉輪，包括:帶有至少一個周向槽的轉子，所述槽具有相對側，每一側都具有凹陷的輪廓；帶有葉根的葉片，葉根容納在槽中並被機械地保持；至少一個在兩相鄰葉片之間裝配在槽中的鎖件，用於防止葉片沿槽滑動；其中所述鎖件是根據本發明的鎖件，夾緊螺釘支承在槽的底部。
[0026]根據本發明的優選實施例，在鎖件任一側上的兩相鄰葉片的每一個都包括在它們的相鄰邊緣上的平臺，所述邊緣具有與鎖件主體的對應半個截斷上部的輪廓配合的切口。
[0027]根據本發明的優選實施例，平臺上切口的輪廓包括大於90°的第一圓弧部分和基本上垂直於切口邊緣的第二筆直部分。
[0028]根據本發明的優選實施例，螺釘頭部的一部分隱藏在兩個相鄰平臺以下。
[0029]根據本發明的優選實施例，通孔的縱軸線實質上在相鄰邊緣之間延伸的平臺的中央平面內。[0030]本發明還涉及一種軸流式渦輪機組壓縮機，包括葉片鼓輪，其中該鼓輪包括至少一個本發明的葉輪。
[0031]本發明的組件能縮小保持葉片的周向槽的寬度，但不縮小鎖件的夾緊螺釘的直徑。後者在縮短的同時保持它的楔入功能以及它的顯示自身已經得以正確安裝的功能。所得到的葉輪和渦輪機組的長度和重量能同時降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是噴氣式發動機的軸流式渦輪機組的示意性截面圖，包括帶有根據本發明的葉片轉子的壓縮機。
[0033]圖2是圖1的渦輪機組的低壓壓縮機的部分截面圖，示出了鼓輪式轉子和葉片在周向槽內的附接。
[0034]圖3是帶有周向槽的部分鼓輪的透視圖，該槽被設計為形成根據本發明的葉片轉子。
[0035]圖4是根據本發明第一實施例的鎖件的透視圖，該鎖件被設計為插入圖3的槽中。
[0036]圖5是根據本發明第一實施例在葉輪上形成葉片列的帶平臺的葉片組的透視圖。
[0037]圖6是圖5沿6-6的截面圖。
[0038]圖7是圖5沿7-7的截面圖。
[0039]圖8是根據本發明第二實施例在葉輪上形成葉片列的帶平臺的葉片組的平面圖。【具體實施方式】
[0040]圖1示出了噴氣式發動機2，基本上包括用於附接到飛機的機翼或機身的發動機艙4和容納在發動機艙內的中央部分。固定臂6將中央部分和發動機艙連接。中央部分實質上包括支撐進氣風扇10的轉子8、形成低壓壓縮機12和高壓壓縮機14的多個葉片列。燃燒室16設置在高壓壓縮機14的下遊，後面是渦輪機(turbine) 18。這種結構是本領域技術人員公知的且不再詳述。
[0041]作為圖1中渦輪機組(turbomachine)的低壓壓縮機的部分截面圖的圖2示出了鼓輪式轉子和轉子葉片的附接。能看到轉子葉片22包括容納在各周向槽內的葉根24，用於將葉片保持在鼓輪上。這種類型的結構將結合圖3進一步詳細描述。
[0042]圖3展示了圖1和2所示類型的壓縮機鼓輪的部分20，示出了一段用於葉片列的槽。所述槽26是周向的，並且在它的相對邊緣之間形成適合用作接觸面和用於保持葉根的空腔。每個邊緣包括用於插入葉根的缺口 30。這兩個缺口面對面並構造為允許連續地插入每一個葉根。更具體地，每個葉根先通過朝著該槽的底部的基本徑向的移動而插入，然後沿該槽滑動葉根，從而釋放出供下一個葉片插入的空間，如此反覆。
[0043]為了將葉片周向地夾在所述槽中，一個或多個鎖件是必要的。為此，至少一個邊緣包括至少一個缺口 28，該至少一個缺口 28設計為與容納在兩相鄰葉根之間的槽中的鎖件配合。優選地，且如圖3所示，至少一個邊緣包括兩個彼此間隔的缺口 28從而接合兩個鎖件。
[0044]圖4展示了將定位在圖3的槽26中並接合缺口 28之一的根據本發明的鎖件。鎖件的主體32主要包括實心部分38和上圓柱部分36。實心部分38的輪廓在縱截面上是大致的倒T形。它包括兩個對置的支承表面40，其設計為支撐在所述槽的相對的凹陷徑向面上。這些表面可以對稱或不對稱。它們的輪廓是弧形或至少部分是相對於垂線傾斜的直線，這種斜面設計為使其能與槽的凹陷邊緣的對應表面機械接合。平均斜度可在30°到90°之間。這些表面的至少一個可以具有大約90°的平均斜度，也就是說基本水平的輪廓。當對置的支承表面40非對稱時，它們可以具有不同的斜度和/或不同的長度和/或相對於主體32定位在不同的高度。
[0045]至少一個支承表面40可包括設計為接合槽上一個或多個缺口 28的凸起42。凸起42可以採取各種形式，但是要被設計為確保鎖件和葉片沿槽的周向的楔入。鎖件設計為當葉片裝入槽中時，定位在兩葉片之間。然後隨葉片沿槽滑動直到所有的葉片都納入所述槽中從而形成完整的葉片列。所述葉片列優選通過一個葉片接一個葉片地滑動而移動，直到鎖件面朝它的缺口。然後擰緊穿過鎖件主體32主體的夾緊螺釘(圖4中不可見)以承靠在槽的底部上，並抬高鎖件直到鎖件楔入表面42與對應的缺口接合。由此葉片列不能移動。所述的楔入缺口相對於插入缺口(圖3中的30)而定位，從而使最靠近所述插入缺口的葉根距離其一定距離，從而使它們正確地錨定在槽中。這導致葉片被適當地固定到鼓輪或轉子。
[0046]鎖件主體32的圓柱形上部36具有穿過主體的通孔34，以將鎖件夾緊螺釘容納在槽中。如圖4所示，上圓柱形部分36被沿大致垂直的輪廓截斷，該截斷大致橫切於與兩支承表面對準的並可對應於轉子旋轉軸線的縱軸線。上圓柱形部分36的截斷44構造為縮短所述部分在所述縱向或軸向上的長度。截斷區域44的上部對應於橫切平面。下部對應於由沿著弧形輪廓平行移動的直線產生的表面。能看到所述截斷區域44和通孔34之間的分界形成一種下部靠近主體32的實心部分38的上邊緣的U形。因此使主體的實心部分的上部的長度縮小到截斷的圓柱形上部的最大程度。
[0047]鎖件主體32的截斷的圓柱形上部36設計成當該鎖件完全插入槽中並接合一個或多個楔入缺口時與葉片平臺齊平。它的上邊緣用作表明鎖件已正確安裝了的視覺指示器。該特徵將結合剩下的附圖進一步描述。
[0048]然而，應當注意到，上截斷部分的圓柱外形不是必要的。實際上，該部分可以具有其他形狀，比如方形或矩形，只要它能至少部分地被螺孔貫穿，並具有大致平坦的上表面並與葉片的相鄰於鎖件的平臺的上表面齊平安裝。
[0049]圖5是如圖3中的安裝在槽上的一部分葉片列的透視圖，所述部分具有兩個圖4所示類型的鎖件。每個葉片22包括平臺46。這些平臺，在接觸或幾乎接觸時，形成一帶，該帶覆蓋所述槽並形成限定經過渦輪機組的流體流的主流的內表面。葉片22的空氣動力部分48在貼近平臺處顯示被切掉以正確地展示本發明的各元件。能看到兩個截斷上部36，每個所述上部位於兩相鄰葉片平臺之間。因此在這一葉片列上有兩個鎖件。所述的平臺46具有與鎖件的所述可視上部的形狀匹配的切口。更具體地，對於截斷的圓柱形上部的情況，與所述上部匹配的每個平臺46具有一切口，所述切口包括大致90°甚至100°或110°的第一圓弧部分，以及基本直線地直接連到第一部分並基本垂直於構成切口的平臺邊緣的第二部分。
[0050]圖5也示出了形成在截斷上部中的通孔內的夾緊螺釘50的頭部。
[0051]圖6是沿圖5中6-6的截面圖。截斷的圓柱上部36形成基本垂直的細長空腔，用於可視地檢查鎖件的正確安裝。它的上邊緣與直接相鄰的平臺46的上表面齊平。當所述的螺釘部分地定位在該平臺上時，具體地在右邊緣處，螺釘頭部50低於所述平臺的下表面，並垂直於與鎖件主體匹配的截斷上部的切口的邊緣。與頭部相對的螺釘末端承靠在槽26的底部上。螺釘與鎖件主體32內(優選)直接形成的螺紋接合。
[0052]圖7是沿圖5中7-7的截面圖。鎖件主體32的上部36的截斷清晰可見。由於鎖件主體的上部被截斷，還能看到螺釘50部分地在平臺46下方(圖中靠右的部分)。從外側接近螺釘頭部的路徑通常是不保證的。上部36的截斷部分(圖中左側)可靠地確保鎖件已經得以正確安裝的視覺確認。
[0053]在之前的描述中，通孔和螺釘的軸線基本垂直地沿著安裝鎖件的葉輪的半徑定向。但是，該軸線在實踐中可以稍微地傾斜於該方向，特別是因為它在縱平面內的非對稱定位。具有鎖件主體的截斷上部和其長度被縮短的事實導致所述上部在截斷區域(圖4中44)最低點的材料厚度明顯小於相對區域。
[0054]圖8是利用本發明第二實施例的鎖件安裝在圖3所示的槽中的葉片列的部分平面圖。圖8用與之前圖中相同的數字表示相同或相似的特徵，但是這些數字都加上100。獨有的數字用於表示該實施例中獨有的特徵。
[0055]轉子葉片122包含翼面148，其具有相對於流動成銳角的弦。該銳角大於5°，優選大於15°，更優選地甚至大於30°。葉片122包括平行四邊形的平臺146以便於固定空氣動力部分148。考慮到機械強度，限定在平臺146上的周界152與每個葉片翼面148關聯。這必須保持以保證葉片翼面148和槽之間的良好裝配。
[0056]兩個鎖件132類似於圖4中所示的那種。但是，它們的不同之處在於截斷的圓柱形上部包括兩個相對於圓柱軸線對置的截斷。優選地，所述截斷利用基本平行的截斷平面形成，從上方看相對於槽的圓周方向傾斜。截斷平面基本上平行於構成平臺146的平行四邊形的長邊。
[0057]每個可見的截斷圓柱形上部包括容納在開口 154中的兩個弧136，開口由葉片122的平臺146的邊緣上的凹陷限定。孔154基本上是矩形並與平行四邊形對齊。它們的寬度允許調節夾緊螺釘150。根據本發明的優選實施例，所述弧136的上表面與平臺146的上表面齊平並略微凹陷，例如不到0.1Omm0因此，弧136的上表面可以作為用於視覺檢查鎖件正確定位的標記，尤其是檢查它們在槽中的高度。
[0058]所述兩個截斷提供了無需迫使翼面148彼此分開而使葉片122的周界152符合規定同時能在平臺146之間插入鎖件的優點。
【權利要求】
1.容納在轉子周向槽(26)中的葉根鎖件(22)，所述槽的每個相對面都具有凹陷的輪廓，所述鎖件包括: 主體(32)，其具有 -設計為徑向地支承在周向槽的相對凹面上的兩個對置的支承表面(40)； -在兩個支承表面(40)之間沿一軸線延伸並設計為容納夾緊螺釘(50)的通孔(34)； -被所述通孔貫穿的優選是圓柱形的上部(36)； 其中 所述上部(36)被截斷(44)從而縮小其在基本垂直於所述通孔的軸線的平面內的長度。
2.根據權利要求1的鎖件，其中所述上部被截斷從而允許它沿周向槽寬度和或在基本對應於周向槽圓周方向的一個方向上的長度縮短。
3.根據權利要求1和2的鎖件，其中主體(22)的截斷上部(36)至少在其上部上沿槽縱平面被截斷，優選在它的具有可展表面的下部上。
4.根據權利要求1-3的鎖件 ，其中主體(22)的截斷上部(36)在它外徑的1/4到1/2的一部分截面上被截斷。
5.根據權利要求1-4的鎖件，其中，所述通孔(34)包括與主體(22)的截斷上部(36)的上邊緣隔開一個距離的螺紋部，從而在夾緊螺釘(50)接合在該螺紋內時使它的頭部處於所述上邊緣之下的高度。
6.根據權利要求1-5的鎖件，其中所述主體(22)包括至少一個楔形表面(42)，該楔形表面(42)設計為與所述周向槽(26)的相對側之一上的對應缺口(28)配合。
7.根據權利要求1-6的鎖件，其中其包括與主體(32)的通孔(34)中的螺紋配合的夾緊螺釘(50)，所述螺釘(50)具有直徑大於螺釘的螺紋部分直徑的頭部，所述螺釘和主體的所述螺紋製造成使得該螺釘能定位成:螺釘頭部嵌入所述主體(32)的上部(36)中處於所述上部的上邊緣之下的高度。
8.根據權利要求1-7的鎖件，其中所述主體(32)包括實心部分(38)，優選具有大致倒T形形狀的縱向截面，主體(32)的截斷上部(36)直接附接在所述實心部分(38)上，所述截斷(44)被限制在所述上部(36)。
9.根據權利要求8的鎖件，其中在主體(32)的上部(36)的截斷部分(44)上的通孔(34)的形狀實質上與所述實心部分(38)的對應邊緣相同。
10.根據權利要求1-9之一的鎖件，其中所述通孔(34)的縱軸線主要位於主體的橫向中央平面的一例上。
11.軸流式渦輪機葉輪(2，12)，包括: -轉子(20)，轉子(20)帶有至少一個周向槽(26)，所述槽具有對置面，每個面都具有凹陷的輪廓； -葉片(22)，其葉根通過機械接合而定位在所述周向槽(26)中； -至少一個鎖件，所述至少一個鎖件安裝在兩相鄰葉片(22)的葉根之間的周向槽(26)中，防止葉片沿周向槽滑動； 其中 所述鎖件是根據權利要求ι-?ο之一的鎖件，夾緊螺釘支承在周向槽的底部上。
12.根據權利要求11的葉輪，其中在鎖件任一側上的兩相鄰葉片的每一個都包括在它們的相鄰邊緣上的平臺(46)，平臺具有切口，該切口與鎖件主體(32)的對應的半個截斷上部(36)的輪廓匹配。
13.根據權利要求12的葉輪，其中平臺(46)上切口的輪廓包括大於90°的第一圓弧部分和基本上垂直於切口邊緣的第二筆直部分。
14.根據權利要求12和13之一的葉輪，其中螺釘(50)的頭部的一部分隱藏在兩個相鄰平臺(46)之下。
15.根據權利要求12-14之一的葉輪，其中通孔(34)的縱軸線實質上包含於在相鄰邊緣之間延伸的平臺(46 )的中央平面內。
【文檔編號】F01D5/32GK103726885SQ201310596253
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2012年10月12日
【發明者】C·裡米 申請人:航空技術空間股份有限公司