CN1013981B - 在汽轮机中防止叶片相对运动用的叶片安装装置 - Google Patents

在汽轮机中防止叶片相对运动用的叶片安装装置

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Abstract

一种采用轴向进气叶片(12)类型的汽轮机，在其转轮的尖顶(36)中设置了许多通常为切向的槽缝(34)。可以变形的弹性销(32)被装入叶片平台(14)下的槽缝(34)中，从而沿径向向外推动叶片榫头，以防止叶片榫头在榫槽中摇动。

Description

本发明一般涉及汽轮机。更具体地说，本发明涉及一种减小汽轮机叶片和转轮之间的相对运动（特别是在转换齿轮运转期间）用的叶片安装装置。本发明特别适用于采用“轴向进气”叶片类型的汽轮机，但并不限于此类。
采用“轴向进气”叶片类型的汽轮机包括一个转轮，转轮有多个通常为枞树形状的通常沿轴向延伸的榫槽，叶片围绕转轮设置在转轮周面上。每个叶片在其邻近转轮的端部有一个用来与一个榫槽对齐的通常为枞树形状的榫头，而在其远端有一个与叶片形成整体的围带。在负荷下正常运转期间，离心力使叶片榫头在与其对齐的榫槽中保持张紧。但是在转换齿轮运转期间，离心力不足以使叶片榫头在其榫槽中保持张紧，因此叶片“抖振”，也就是叶片榫头在榫槽中沿四周和轴向摇动。叶片榫头和转轮榫槽之间的这种相对运动可能造成榫头的磨损。
叶片的“抖振”可能会加重其它问题。例如，某些汽轮机的第一排常使用“轴向进气、整体围带”式叶片，因为这种叶片比铆接围带更加可靠。通常，围带是紧密对接的，但在某几排中相邻的围带之间故意留下小间隙，以供热膨胀之用。由于叶片“抖振”而产生的突然停住，可能会磨损围带的面。
已知由Brown    Boveri公司制造的某些汽轮机包括一种试图解决这一问题的机构。该机构包括设置在每个叶片榫头底部的许多个径向的洞孔中的螺旋弹簧。可以相信，螺旋弹簧的作用是沿径向向外推动榫头紧靠榫槽边缘，以防止榫头和榫槽之间的相对运动。但是，因为这种解决办法在机构上很复杂，而且因为径向的洞孔会减弱榫头，所以这种解决办法被认为是不受欢迎的。其次，螺旋弹簧可能施加的力的大小受到可以在榫头中加工的洞孔尺寸的限制，也受到弹簧尺寸的限制。
本申请的受让人为了解决这一问题已经提供了另外两种先有技术机构，第一种是在每个榫头的最底部和与之对齐的榫槽的底部之间放置垫片。第二种是用一种诸如Loctite之类的粘结剂将每个榫头胶结在其相应的榫槽中。这些解决方法的问题是汽轮机的拆卸很困难而且费时间。
美国专利号4，022，545公开了一种气动叶片和弹性的轧制销阻尼结构。其中，叶片的叶根具有弧形面的肩部和横向弧形槽。在该横向弧形槽和汽轮机转轮上的叶根槽之间设置带槽的弹性轧制销。这样，叶根的肩部与转轮叶根槽中相应弧形面相互接触产生摩擦阻尼以消除振动。但是，在这种结构中，叶根上的横向弧形槽会影响叶根的强度，而且摩擦面的磨损会改变阻尼以致摩擦阻尼不足以 起减振的作用。另外，弹性轧制销的弹力也受该结构尺寸的限制。
本发明的目的在于提供一种减轻叶片“抖振”的叶片安装装置，以克服上述缺点。它简单，费用低，可靠而易于实现。
根据本发明的叶片安装装置，汽轮机有一个转轮，轮轮带许多个围绕转轮设置的通常延轴向延伸的榫槽，相邻榫槽之间的一段转轮限定了尖顶的范围，许多个叶片;每个叶片具有一个与一个榫槽对齐的榫头和一个与尖顶并置的台;尖顶与跟榫头对齐的榫槽相邻;一个中心机构用于锁定榫槽中的与其对齐的每个榫头以防止叶片的轴向运动。这种安装装置的特征在于;每个平台和尖顶之间设置两对制动销;该销子存在于沿切向延伸的槽缝中;该槽缝垂直于沿轴向延伸的转轮榫槽;用所述制动销使每个平台并列;在中心锁定机构的相反两侧第一对销子被设置在平台的前端附近;第二对销子被设置在平台的后端附近;每对销子的一个被设置在平台的一侧;每对销子的另一个被设置在平台的另一侧;从而在离心力不能使转轮叶片保持张紧就位时;制动销沿径向向外推动榫头使其紧靠榫槽的边缘，以防止转轮空载转动期间榫槽内的榫头摇动。
从下面用附图表示的仅作为举例的最佳实施例的说明中，可以更清楚地理解本发明，其中：
图1是汽轮机的一部分的透视图;
图2是通常具有枞树形榫头的那种类型的轴向进气叶片的侧视平面图;
图3是举例说明本发明的一个制动销和一个叶片平台之间的配合的细部侧视平面图;
图4举例说明本发明的制动销可以采用的各种截面形状;
图5举例说明装备了本发明的制动销的汽轮机的一部分。
现在参考附图，图中相同的编号表示相同的部件，图1举例说明的通常用10标记的汽轮机的一部分包括一个转轮20和许多个叶片12。每个叶片12包括一个平台14和一个设置在其近端的榫头16。叶片12也可以在其远端包括一个整体围带26，但是本发明并不限用于采用整体围带叶片类型的汽轮机。比如，本发明可以用于采用独立式叶片类型的汽轮机。转轮20包括许多个围绕转轮设置的通常沿轴向延伸的榫槽18。如图所示，每个榫头16和每个榫槽18通常具有枞树形状，而每个榫头16与一个榫槽18对齐。在相邻的榫槽18之间设有尖顶36。如图所示，一对尖顶使每个叶片的平台14并列。
如图1中同时举例说明的，在相邻的平台14之间可能存在一个小间隙22，该间隙在热转轮状态下可能进一步张开。在每个榫头16和与其对齐的榫槽18之间也可能存在一个小间隙24。再次，在相邻的围带26之间可能存在一个小间隙25，该间隙在热转轮状态下也可能是张开的。这些间隙的存在可以造成在转换齿轮运转期间叶片产生“抖振”现象。再次，如果叶片12属于采用整体围带26的类型，围带26的对立的面可以由于突然停住而磨损。
现在参考图2，图中例举了汽轮机的更多细部。如采用轴向进气叶片的汽轮机中所常见的，每个叶片12装有一个锁定销30，它防止叶片沿转轮的轴向运动。锁定销30置于平台14和一个使平台14并列的尖顶36之间。锁定销30存在于尖顶的通常沿切向延伸的槽缝和平台的准直槽缝中。如图所示，锁定销30通常设置在平台的前后端之间的中央处。以上所说明的在先有技术中是熟知的。
按照本发明，利用设置在每个平台14的基底15和使平台14并列的尖顶36之间的楔子机构32减轻了叶片的“抖振”现象（参见图2）。最好是，在楔子机构32和平台14的基底15之间存在压配合，使得楔子机构32沿径向向外推动榫头16的支承面28紧靠榫槽18的边缘。应当理解，楔子机构32应该装置在平台的每一侧面上，如图5中所最清楚地例示的。此外还应当理解，虽然图2举例说明了设置在平台的每一个前端部和后端部（也就是锁定销30的前方和后方）上的楔子机构，但是本发明并不限于此类。比如，楔子机构32只需要装置在平台的一端。
按照本发明的最佳实践，楔子机构32由不锈钢制造的可以变形的弹性销（制动销）组成。最好是，制动销32用型号为ASTMA656级616的材料制造。如图所示，制动销32存在于通常沿切向延伸的槽缝34中，槽缝34设置在使每个平台14并列的相对的尖顶36中（参见图2和图5）。如果只使用单独一对制动销，槽缝34和制动销32可以设置在锁销30的前面或后面，如图5所示，一 个制动销32被设置在平台的每一边。如果希望使用两对制动销32，如图2所示，它们可以被设置在锁定销30的前后两面。
图4例示制动销32可以采用的各种形状。比如，制动销可以具有通常为C形的截面，方形截面，矩形截面，或半圆形截面。最好是，槽缝34的截面形状与制动销32选定的截面形状大体相同。同样最好是，制动销32的截面尺寸（宽度或直径）与槽缝34的截面尺寸大体相同，使得在制动销32和平台14的基底15之间存在压配合（参见图3）。
可以知道，制动销沿径向向外推动榫头16。于是，制动销32推动榫头16的支承面28紧靠榫槽18的边缘，从而消除了叶片抖振现象。也可以知道，如果叶片12采用整体围带26，那么制动销32将推动相邻围带的对立的面对接，从而消除突然停住所产生的磨损。按照本发明，使用制动销32的汽轮机的装配方法包括下列步骤（参考图5）。
在每个尖顶中在除了准备安置锁定销30的地方以外的位置上加工一个通常沿切向延伸的槽缝34。而后将叶片12的榫头16***榫槽18，并***叶片12用的锁定销。而后将制动销32***槽缝34并将其装在平台14下面。而后将另一个制动销32′***与先装在平台14下面的制动销32相邻接的槽缝34中。然后，顺序将叶片12′的榫头16′***下一个榫槽18，而将其平台14′装在制动销32′的上面。而后***叶片12′使用的锁定销30，将制动销32″***槽缝34′，并将其装在平台14′下面。将制动销32″′***槽缝34′，如此等等，直到一排中的所有叶片都装配完毕。
最好是使用一种带圆头端部的弯曲形工具来将制动销装在平台下面。此时，应当将弯曲形工具的圆头端部紧靠制动销放置，通过敲击工具另一端而将制动销装在平台的下面。

Claims (7)

1、一种汽轮机用的叶片安装装置，汽轮机(10)有一个转轮(20)，轮轮带许多个围绕转轮设置的通常延轴向延伸的榫槽(18)，相邻榫槽(18)之间的一段转轮限定了尖顶(36)的范围，许多个叶片(12)，每个叶片具有一个与一个榫槽(18)对齐的榫头(16)和一个与尖顶(36)并置的台(14)，尖顶与跟榫头(16)对齐的榫槽(18)相邻。一个中心机构(30)用于锁定榫槽中的与其对齐的每个榫头(16)以防止叶片(12)的轴向运动，这种安装装置的特征在于，每个平台(14)和尖顶(36)之间设置两对制动销(32)，该销子存在于沿切向延伸的槽缝(34)中，该槽缝垂直于沿轴向延伸的转轮榫槽(18)，用所述制动销使每个平台(14)并列，在中心锁定机构的相反两侧第一对销子被设置在平台(14)的前端附近，第二对销子被设置在平台(14)的后端附近，每对销子的一个被设置在平台(14)的一侧，每对销子的另一个被设置在平台(14)的另一侧，从而在离心力不能使转轮叶片保持张紧就位时，制动销(32)沿径向向外推动榫头(16)使其紧靠榫槽(18)的边缘，以防止转轮空载转动期间榫槽(18)内的榫头摇动。
2、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，销子（32）有一个通常为半圆形的截面。
3、一种如权利要求所述的装置，其特征在于，销子（32）有一个通常为C形的截面。
4、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，销子（32）有一个通常为矩形的截面。
5、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，销子（32）有一个通常为方形的截面。
6、一种如权利要求1中所述的装置，其特征在于，销子（32）是弹性而可以变形的。
7、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，销子（32）是用不锈钢制造的。
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