CN101258305B - 用于对转子中的动叶片进行轴向固定的装置、用于一种这样的装置的密封件以及一种这样的装置的应用 - Google Patents

Abstract

介绍了一种用于对转子中的动叶片(14)进行轴向固定的装置(10)，该装置(10)具有轴环(21)，在所述轴环(21)的外圆周(52)上设置了沿所述转子的轴向方向延伸的动叶片保持槽(12)。在所述轴环(21)的端面侧的侧面(56)上，在所述保持槽的区域中设置了突起，在该突起中设置了径向向外敞开的环绕的凹槽(20)，并且该装置还具有布置在每个动叶片(14)中的固定槽(24)，其中为了对所述动叶片(14)进行轴向固定相应地设置了啮合在所述环绕的凹槽(20)及所述固定槽(24)中的板形的密封件(42)，所述密封件(42)沿周向(U)形成端面侧的密封圈，其中为防止所述密封件(42)沿周向(U)移动，所述密封件(42)中的至少一个包括固定在该密封件上的板条(60)。在此提出，所述安装在密封件(42)的径向里面的端部上的板条(60)构造为L形的并且支撑在转子盘(19)上。

Description

用于对转子中的动叶片进行轴向固定的装置、用于一种这样的装置的密封件以及一种这样的装置的应用

技术领域

本发明涉及一种用于对转子中的动叶片进行轴向固定的装置，该装置具有一个轴环，在该轴环的外圆周上设置了沿所述转子的轴向方向延伸的动叶片保持槽，在所述动叶片保持槽中分别布置了具有和动叶片保持槽相对应的叶根的动叶片，并且该装置具有一个在所述轴环的端面侧的侧面上布置在所述保持槽的区域中的突起，在该突起中设置了径向向外敞开的环绕的凹槽，其中为了对所述动叶片进行轴向固定相应地设置了啮合在所述环绕的凹槽中的板形的密封件，所述密封件沿周向形成端面侧的密封圈，其中为防止所述密封件沿周向移动，所述密封件中的至少一个包括固定在该密封件上的板条。此外，本发明涉及一种这样的装置的应用以及一种密封件，该密封件具有固定在其上面的板条。

背景技术

已经公开燃气轮机的转子，其中借助于密封片防止在外圆周上布置在动叶片保持槽中的气轮机动叶片轴向移动。

此外，由现有技术公开了不同的设计方案。比如GB 954,323表明了一种所述类型的密封片在转子上的布置方案。为防止动叶片进行轴向移动在其保持槽内部设置了密封片，所述密封片不仅与转子盘而且与动叶片的平台下侧面钩卡在一起。由于所选择的设计方案，密封片锁最终必须置入转子槽中，该密封片锁用于使所述由密封片组成的密封片圈完整。在此设置了两个横向于径向方向划分的密封片半体。借助于板条来防止所述两个密封片半体以及紧靠着与其左右相邻的密封件松脱，所述板条可以抵靠在所述密封片半体上并且可以用两个辅助元件固定在所述密封片圈中。

此外，从GB2043796以及从GB1209419中公开了不同的密封片紧固装置，所述密封片紧固装置相应地通过螺栓或销钉在所述转子盘上与转子盘系紧在一起。

此外，图1示出了另一种已知的将密封片固定在转子盘上的紧固装置的俯视图并且图2示出了沿图1所示的剖切线II-II的横截面。在此要防止每个动叶片14在其动叶片保持槽12内部进行轴向移动，因而为每个动叶片14设置了两个相邻的密封片16，所述密封片16分别遮住所述动叶片保持槽12的端面侧的开口的一半。每个密封片16在其径向里面的端部18上插在设置在转子盘19的端面上的凹槽20中并且在其径向外面的端部22上插在固定槽24中，该固定槽24则设置在所述动叶片14的平台28的下侧面26上。为了防止每个密封片16沿周向U移动，在每个密封片16上固定了笔直的板条30，所述板条30基本上沿所述转子23的径向方向延伸。每个板条30在其径向外面的端部32上终止在均匀地收敛的尖端34中。在所述动叶片14的平台28上存在倒棱的棱边36，其中相应地紧邻的动叶片14的两个彼此对置的棱边36形成逐渐变尖的空隙38，所述板条30的尖端34为防止密封片16沿周向U移动可以伸入并且抵靠在所述空隙38中。

此外，所述密封片16用于分开两个区域37、39，一方面冷却空气并且另一方面不受欢迎的热气流可能会出现在这两个区域37、39中。

为将所述板条30固定在密封片16上，在密封片16中设置了两条平行的缝隙40，早已预弯曲成U形的板条30穿过所述缝隙40。所述板条30的与尖端34对置的端部41早已在将密封片16安装在转子盘19上之前弯曲到图2所示的位置中，用于固定所述板条30。

在将动叶片14安装在转子盘19中之后，先后将密封片16连同预安装的板条30插入连续环绕的、布置在所述转子盘19上的凹槽20及设置在所述平台28的下侧面26上的固定槽24中。所述密封片16由此沿着所述凹槽20的圆周进行定位，使得每个板条30与空隙38对置。随后将所述板条30的尖端34弯入所述空隙38中，用于杜绝密封片16沿周向U移动。

发明内容

本发明的任务是，说明一种替代装置用于防止密封件沿周向面临的移动。本发明的其它任务是提供一种可用于此用途的密封件并且说明一种这样的装置的应用。

涉及用于对转子中的动叶片进行轴向固定的装置的任务通过一种按本发明的用于对转子中的动叶片进行轴向固定的装置得到解决。

本发明提出，所述板条沿其伸展方向基本上构造为L形的，其中其沿周向延伸的第一支臂固定在密封件上并且其沿径向方向向里延伸的第二支臂啮合在固定凹处中，所述固定凹处设置在轴环的端面侧的区域中。本发明因此回避了以往的解决方案，在以往的解决方案中通过所述板条抵靠在所述动叶片上也就是抵靠在所述密封件的径向外面的端部的区域中这种方式来防止所述密封件沿周向移动。与此相反，本发明提出，所述板条啮合在固定凹处中，所述固定凹处则相对于所述密封件处于径向里面并且设置在所述轴环的侧面或者说端面上。

本发明以这样的认识为出发点，那就是，如果在保留笔直的板条的情况下仅仅使所述固定凹处从径向外面向径向里面移动，那么所述板条就会由于在燃气轮机运行时作用在其上的离心力向上弯曲并且由此从所述固定凹处中松脱。为防止这一点，本发明继续采取一个重要步骤。所述板条不再象以往一样构造为笔直的，而是在基本上与所述板状的密封件平行的平面中具有一个按L形状折弯的、具有两条支臂的形状。所述板条的沿周向延伸的第一支臂比如以早已公知的方式固定在所述密封件上，并且其沿径向方向向里延伸的第二支臂则在安装位置中啮合在所述设置在轴环的侧面上的固定凹处中。由于所述板条的在两条本身笔直的支臂之间的弯曲区段，从而有效且可靠地防止所述板条在燃气轮机运行时因离心力而向上弯曲。

因为不仅借助于密封件来防止动叶片轴向移动这种方式而且所述板条与密封件通过两个设置在所述密封件中的缝隙而钩卡在一起这种设计原理都已经经受了考验，所以保留了这种原理，以便今后能够安装和拆卸所述动叶片。此外，应该沿周向移动所述密封件并且应该相应地在将所述板条安装到所述固定凹处中时或者在将其从所述固定凹处中拆下时使该板条弯曲。此外不存在任何在拆卸时有时必须钻孔的螺纹连接或者销钉连接。

此外，与从现有技术中公开的板条相比，每根折弯的板条都安放在对所述密封件来说无关紧要的位置上并且由此改善所述密封件的翘曲性能。此外，在燃气轮机运行时在密封件上出现的温度随着半径的变小而下降，这基本上应该归因于在该位置上更少的热气送入。因为所述板条现在设置在所述密封件的内半径上而不是象以往一样设置在其外半径上，所以也有利地向这些板条加载更小的温度。由此提高和改进所述板条的刚度并且提高其使用寿命。此外，通过弯曲过程，也就是说在所述板条弯曲到所述固定凹处中时，在所述板条的在燃气轮机运行时承受最大负荷的位置上加入压应力，所述压应力在燃气轮机运行时与拉应力叠加并且由此至少部分地相互抵消。在现有技术中，拉应力在此以不利方式相互叠加。

此外，这种结构可以使所述密封件在使用和拆卸之后再次使用，其中而后仅仅应该更换所述板条。

按本发明的主题的另一优点是，每个动叶片可以仅仅由一个配属于它的密封件加以固定，从而在更换叶片环的单个的动叶片时仅仅必须移走一个密封件并且不象在最接近的现有技术中一样必须移走两个密封片。这就缩短了保养工作的持续时间以及装备了所述动叶片的燃汽轮机的停机时间。

至少每第二个密封件或者每个密封件具有与所述板条结构相同的用于防止该密封件沿周向移动的板条，这一点证实特别有利。由此将由所有密封件构成的密封圈固定在多个分布在圆周上的位置上，以防止所述密封件沿周向移动。

在一种改进方案中，每根板条的第二支臂的侧面区域抵靠在所述固定凹处的相应的沿径向方向延伸的侧壁上，这是一种防止所述密封件沿周向移动的有效措施。尤为有利的是，在端面侧环绕的凹槽相对于所述动叶片保持槽布置在径向更里面，其中在该凹槽中所述密封件保持在径向里面。由此可以在制造所述轴环时实现一种可特别简单地制造的并且成本低廉的、连续环绕的凹槽。

按照另一种设计方案，所述设置在轴环的侧面上的固定凹处由两个布置在端面侧的、径向向外延伸的并且彼此间隔开的轮齿构成。

优选布置在每个动叶片中的固定槽设置在所述动叶片的平台的下侧面上，所述密封件可以在径向外面啮合在该固定槽中。由此将所述密封件可靠地固定和定位在两个径向间隔开的点上。

优选所述轴环由转子盘构成。

在一种作为替代方案的设计方案中，所述在端面侧环绕的凹槽在径向上布置在所述动叶片保持槽的高度上。而在径向更里面则设置了另一个向外敞开的凹槽，其中所述密封件啮合在这两个凹槽中，并且此外在端面侧抵靠在所述动叶片的叶根上。由此使所述密封件可靠地钩卡在至少两个在径向上彼此间隔开的点上，从而可以可靠地由密封件对因所述动叶片沿轴向方向的移动而产生的力进行补偿。

涉及密封件的任务通过一种按本发明的密封件得到解决。板形的密封件具有固定在其上面的板条并且用于本发明的装置，其中所述板条为固定在所述密封件中从两个设置在所述密封件中的缝隙中延伸穿过，按本发明，所述板条沿其伸展方向基本上构造为L形的，其中所述板条的在所述密封件的安装位置中看沿周向延伸的第一支臂固定在所述密封件上，并且所述板条的第二支臂在所述密封件的安装位置中看沿径向方向向里延伸。对于该密封件获得的优点与所述装置的优点相对应。

尤其优选将所说明的装置用在一种可被轴向穿流的、静止的燃气轮机中，相应地通过密封件防止该燃气轮机的布置在转子上的动叶片沿轴向移动。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例对本发明进行解释。从解释中获得其它优点和特征。其中：

图1是按现有技术的用于对转子中的动叶片进行轴向固定的装置，

图2是按图1沿剖切线II-II的横截面视图，

图3是按本发明的密封件的俯视图，

图4是另一种按本发明的密封件的作为替代方案的设计方案的横截面。

具体实施方式

图3示出了燃气轮机的转子23的由转子盘19构成的轴环21的端面侧的俯视图的截取部分。可以围绕着旋转轴线50旋转的转子23在其外圆周52上具有在圆周U上分布的、沿轴向方向延伸的动叶片保持槽12，在所述动叶片保持槽12中可以分别推入具有和所述动叶片保持槽12相对应地构成的叶根54的动叶片14。动叶片14已推入在图3中在中间示出的动叶片保持槽12中。如在图1和2所示的现有技术中一样，在所述转子盘19的端面上或者说在所述轴环21的端面侧的侧面56上，布置了沿轴向方向延伸的突起58或者具有在其中径向向外敞开的环绕的凹槽20的扩径部位。所述凹槽20例如比动叶片保持槽12布置在径向更里面。所述动叶片14具有布置在叶根54和成型的叶片之间的平台28，朝所述环绕的凹槽20敞开的固定槽24设置在该平台28的下侧面上并且在此与所述凹槽20对置。按照与现有技术相类似的方式，将密封件42装入连续环绕的凹槽20和固定槽24中，所述密封件42防止所述动叶片14沿所述动叶片保持槽移动。

与最接近的现有技术所不同的是，如图3所示，每个密封件42完全盖住其中一个动叶片保持槽12的端面侧的开口，并且由此相应地防止相关的动叶片14沿动叶片保持槽12移动。

如有必要，所述密封件42也象在现有技术中一样分布在圆周上，使得每个密封件42以其一半固定其中一个动叶片14。

如在现有技术中一样，一圈完整安装的密封件42形成一个密封圈，该密封圈将可以被冷却剂从中穿流的区域37与另一个区域39相分开，有时热气会进入所述另一个区域39中。

为了防止所述密封件42沿周向U移动，该密封件42包括一个板条60。该板条60优选设置在所述密封件42的里面的端部61上并且按照和现有技术相同的方式方法固定在所述密封件42上。但与现有技术相反，为此所必需的、设置在密封件42中的缝隙40沿径向方向延伸。从这些缝隙40中穿过的并且由此和所述密封件42钩卡在一起的板条60被折弯并且基本上构造为L形的，如果在基本上平行于所述板形的密封件42的平面中来观察所述板条60的话。所述板条60沿其伸展方向具有沿所述转子23的周向U延伸的第一支臂62，所述板条60以该支臂62固定在所述密封件42上。所述板条60的沿径向方向向里延伸的第二支臂64则啮合在固定凹处66中，该固定凹处66设置在所述轴环21的侧面56上。由于所述板条60的折弯形状及其较短的第二支臂64，可以避免在离心力的作用下这个移动保险件的弯曲。

所述固定凹处66由两个以一定间距布置的轮齿68构成，所述轮齿68在所述突起58的外面的棱边上径向向外突出。当然，所述固定凹处在所述第二支臂64具有相应长度时也可以由空隙69构成。

因为所述第二支臂64的侧面区域抵靠在所述固定凹处66的相应地沿径向方向延伸的侧壁上或者说抵靠在所述轮齿68上，所以可靠地防止按本发明的密封件42沿周向U移动。

尽管没有示出，但是可以用板条60防止所述密封圈的每第二个密封件或者也可以是每个密封件沿所述凹槽20移动。

图4在作为替代方案的设计方案中示出了所述在端面侧环绕的、在径向上处于所述动叶片保持槽12的高度上的凹槽20。在径向更里面，在与所述轴环21相邻的区域中比如在相邻的转子盘72中设置了另一条向外敞开的凹槽70。所述密封件42装入所述里面的凹槽70中并且在其朝向所述轴环的表面上具有一个卡钩71，所述卡钩71啮合在所述外面的凹槽20中。在此，该卡钩71以其外面的端部75抵靠在所述动叶片14的叶根73和/或颈部的端面上。为了实现一种特别有利的设计方案，沿径向方向观察，在所述凹槽20和所述密封件42在叶根73上的接触部位之间的间距明显小于所述凹槽20到另一条凹槽70的间距。由所述动叶片14沿轴向方向的移动来作用于所述密封件42上的力由此通过较短的到在所述凹槽20的区域中的“旋转点”的间距或者说杠杆起作用。为了简单地产生足够的反作用力，设置了较长的间距或者说杠杆，此外使该间距或者说杠杆局部增厚以便在区段74中进行加强。在此以和图3所示的设计方案相类似的方式防止所述密封件42沿周向移动，其中在相邻的转子盘72上设置了所述轮齿以便对轴环21的端面侧的区域进行增强。

总之，用本发明来说明一种新颖的用于固定所述密封件的装置10，在所述装置上所述设置用于防止密封件沿周向移动的板条成形为L形的并且在所述密封件的径向里面的端部的区域中支撑在所述转子盘上。

Claims (11)

1.用于对转子(23)中的动叶片(14)进行轴向固定的装置(10)，

具有轴环(21)，在所述轴环(21)的外圆周(52)上设置了沿所述转子(23)的轴向方向延伸的动叶片保持槽(12)，在所述动叶片保持槽(12)中相应地布置了具有与所述动叶片保持槽(12)相对应的叶根(54)的动叶片(14)，

具有在所述轴环(21)的端面侧的侧面(56)上布置在所述动叶片保持槽(12)的区域中的突起(58)，在该突起中设置了径向向外敞开的环绕的凹槽(20)，

其中为了对所述动叶片(14)进行轴向固定相应地设置了啮合在所述环绕的凹槽(20)中的板形的密封件(42)，所述密封件(42)沿周向(U)形成端面侧的密封圈，

其中为防止所述密封件(42)沿周向(U)移动，所述密封件(42)中的至少一个包括固定在该密封件(42)上的板条(60)，

其特征在于，

所述板条(60)沿其伸展方向基本上构造为L形的，

其中所述板条(60)的沿周向(U)延伸的第一支臂(62)固定在所述密封件(42)上，并且所述板条(60)的沿径向方向向里延伸的第二支臂(64)啮合在设置在所述轴环(21)的区域中的固定凹处(66)中。

2.按权利要求1所述的装置(10)，其中至少每第二个密封件(42)具有与所述板条结构相同的、用于防止其沿周向(U)移动的板条(60)，该板条(60)相应地啮合在为其设置的、布置在所述轴环(21)的侧面(56)上的固定凹处(66)中。

3.按权利要求1或2所述的装置(10)，其中所述板条(60)的第二支臂(64)的侧面区域抵靠在所述固定凹处(66)的相应的沿径向方向延伸的侧壁上。

4.按权利要求1或2所述的装置(10)，其中所述固定凹处(66)由两个布置在所述突起(58)上的并且彼此间隔开的轮齿(68)构成。

5.按权利要求1或2所述的装置(10)，其中所述在端面侧环绕的凹槽(20)相对于所述动叶片保持槽(12)布置在径向更里面。

6.按权利要求5所述的装置(10)，其中布置在每个动叶片(14)中的固定槽(24)设置在所述动叶片(14)的平台(28)的下侧面(26)上，所述密封件(42)啮合在该固定槽(24)中。

7.按权利要求1或2所述的装置(10)，其中所述轴环(21)由转子盘(19)构成。

8.按权利要求1或2所述的装置(10)，其中所述在端面侧环绕的凹槽(20)在径向上布置在所述动叶片保持槽(12)的高度上并且在径向更里面设置了另一个向外敞开的凹槽(70)，其中所述密封件(42)啮合在这两个凹槽(20、70)中并且在端面侧抵靠在所述动叶片叶根上。

9.板形的密封件(42)，具有固定在其上面的板条(60)，用于按权利要求1到8中任一项所述的装置(10)，其中所述板条(60)为固定在所述密封件(42)中从两个设置在所述密封件(42)中的缝隙(40)中延伸穿过，

其特征在于，所述板条(60)沿其伸展方向基本上构造为L形的，

其中所述板条(60)的在所述密封件(42)的安装位置中看沿周向(U)延伸的第一支臂(62)固定在所述密封件(42)上，并且所述板条(60)的第二支臂(64)在所述密封件(42)的安装位置中看沿径向方向向里延伸。

10.按权利要求1到8中任一项所述的装置(10)用于固定可被轴向穿流的燃气轮机的动叶片(14)的应用。

11.按权利要求9所述的密封件(42)用于固定可被轴向穿流的燃气轮机的动叶片(14)的应用。

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