CN110578557A - 一种涡轮叶片锁紧装置及其装配方法 - Google Patents

一种涡轮叶片锁紧装置及其装配方法 Download PDF

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徐乐
赵阳
王雨龙
宋友辉
杜永恩
邵伏永
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
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Abstract

本发明涉及一种涡轮叶片锁紧装置及其装配方法，涉及发动机技术领域。本发明通过修配短锁片，与长锁片配合使用，将叶片锁紧在涡轮盘上最终达到锁紧叶片的效果，同时起到挡风作用，降低燃气泄漏。相比现有方案中的锁片和挡风片结构，本发明便于装配，且质量降低50％。

Description

一种涡轮叶片锁紧装置及其装配方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种涡轮叶片锁紧装置及其装配方法。
背景技术
某型发动机的高压涡轮，叶片和涡轮盘采用榫齿与榫槽的连接结构，改型后为了满足强度需求，涡轮盘榫槽底部采用较大的过渡空间，原始方案中的锁片加挡风片的结构设计已不再适用，为此需要设计新的锁片结构对叶片进行轴向限位，同时要起到挡风作用，降低涡轮漏气损失。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何实现一种锁紧装置及其装配方法，对发动机的高压涡轮叶片进行轴向限位，同时要起到挡风作用，降低涡轮漏气损失。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种涡轮叶片锁紧装置，用于将高压涡轮的叶片进行轴向限位，以便将叶片锁紧在涡轮盘上，同时要起到挡风片的作用。
优选地，该涡轮叶片锁紧装置包括在叶片缘板挂耳与涡轮盘挂耳之间设置的整圈锁片；各锁片之间的缝隙位于叶片榫头端面中间部位，若叶片数为47，每个叶片周向角度为7.66°，则整圈锁片由首尾连接的4个长锁片，以及1个短锁片组成，每个长锁片覆盖11个叶片，4个长锁片连续覆盖44个叶片，短锁片覆盖余下的3个叶片；长锁片周向角度设计为84.3°；短锁片的周向角度设置为24°。
优选地，所述长锁片的投影为扇环形，且存在两个折弯处，在长锁片中径处一端开设一个圆弧缺口，且圆弧缺口位于叶片榫头端面处。
优选地，所述短锁片存在两个折弯处，且短锁片存在中间成型状态和交付状态，在中间成型状态下将两个折弯处中间部弯曲，在交付状态时两个折弯处弯曲的角度大于长锁片两个折弯处弯曲的角度。
本发明还提供了一种所述的装置的装配方法，安装时，依次安装4个长锁片和1个短锁片；装配长锁片的过程中，弯边朝外，推动圆弧缺口使得4个长锁片之间对接并顶紧，同时使长锁片的边缘位于叶片榫头端面中间位置；装配短锁片时，首先修配短锁片，保证短锁片与第一个长锁片之间的缝隙宽度在一定范围内，安装时，中间凸起的一面朝外，放置在叶片缘板挂耳和涡轮盘挂耳之间，然后用软锤将短锁片凸起的部位敲平。
优选地，装配过程中，用软锤将短锁片凸起的部位敲平。
优选地，修配短锁片，保证短锁片与第一个长锁片之间的缝隙宽度为0.4mm。
本发明又提供了一种所述的装置在涡轮盘榫槽底部具有倒角过渡空间的高压涡轮中的应用。
(三)有益效果
本发明通过修配短锁片，与长锁片配合使用，将叶片锁紧在涡轮盘上最终达到锁紧叶片的效果，同时起到挡风作用，降低燃气泄漏。相比现有方案中的锁片和挡风片结构，本发明便于装配，且质量降低50％。
附图说明
图1为本发明设计的装置中锁片装配示意图；
图2为本发明中长锁片模型图；
图3为短锁片交付状态模型图；
图4为短锁片中间成型状态模型图；
图5为长锁片装配示意图；
图6为短锁片装配示意图；
图7为全部锁片装配效果图，其中a为进气侧视图，b为排气侧视图，c为榫齿拉伸方向视图(进气侧)。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供的一种涡轮叶片锁紧装置包括多个锁片，用于将高压涡轮的叶片进行轴向限位，以便将叶片锁紧在涡轮盘上，同时要起到挡风片的作用，降低涡轮漏气损失。
具体地，如图1所示，该涡轮叶片锁紧装置是在叶片缘板挂耳与涡轮盘挂耳之间设置的整圈锁片，在叶片安装角与锁片弹性力的作用下可以保证叶片轴向限位，同时阻挡了涡轮盘榫槽底部的气流泄漏。为了保证锁片拼接处能够与叶片锁紧，要求各锁片之间的缝隙位于叶片榫头端面中间部位，因此锁片周向角度的取值与叶片数直接相关。本发明中叶片数为47，每个叶片周向角度为360/47＝7.66°。为了便于装配，选取4个长锁片，1个短锁片的方案，每个长锁片可以覆盖11个叶片，因此4个长锁片连续覆盖44个叶片，从而该短锁片可以覆盖余下的3个叶片；据此，长锁片周向角度设计为11×7.66°＝84.3°；短锁片为了保证修配安装，制造时需要保证一定的余量，因此周向角度设置为24°(大于3×7.66°＝22.98°)。
其中，所述长锁片的结构如图2所示，其中a为主视图，b为左视图，其投影图为扇环形，存在两个折弯处，通过控制角度来保证长锁片产生弹性力，在长锁片中径处左端开设一个圆弧缺口，且圆弧缺口位于叶片榫头端面处，便于装配时可推动锁片周向转动以顶紧。
所述短锁片的结构如图3、图4所示，其中a为主视图，b为左视图，存在两个折弯处。为了便于装配，短锁片存在中间成型状态和交付状态，在中间成型状态下将两个折弯处中间弯曲便于放置和调整修配量，允许通过修配短锁片来保证安装后与长锁片之间的间隙，在交付状态时两个折弯处弯曲的角度大于长锁片两个折弯处弯曲的角度，从而在涡轮盘挂耳和叶片缘板挡耳的限制下产生更大的弹性力。
安装锁片时，依次安装4个长锁片和1个短锁片。
装配长锁片的过程中，弯边朝外，推动圆形缺口使得4个长锁片之间对接并顶紧，同时保证长锁片的边缘位于叶片榫头端面中间位置，如图5所示，其中a为四个长锁片首尾顶紧示意图，b为长锁片边缘缝隙相对叶片位置示意图。
装配短锁片时，首先需要修配短锁片，保证短锁片与第一个长锁片之间的缝隙宽度为0.4mm左右，如图6c所示。安装时，中间凸起的一面朝外，放置在叶片缘板挂耳和涡轮盘挂耳之间，如图6a所示，然后用软锤将短锁片凸起的部位敲平，达到锁紧作用，如图6b所示。
全部锁片装配后的效果如图7所示，从排气侧(图7b)看，锁片形成了整圈结构，在叶片安装角与锁片弹性力作用下达到轴向锁紧状态；从进气侧观察，沿榫齿拉伸方向，可以看到锁片之间的缝隙正好处于叶片榫头端面的中间位置，且圆弧缺口位于叶片榫头端面处(图7a、图7c)，避开了榫槽底部空间，缝隙造成的泄漏量基本可以忽略。这样，榫槽底部的空间以及叶片缘板下方的空间均被锁片挡住，从而能够防止燃气从榫槽底部及叶片缘板下方泄漏。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种涡轮叶片锁紧装置，其特征在于，用于将高压涡轮的叶片进行轴向限位，以便将叶片锁紧在涡轮盘上，同时要起到挡风片的作用。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该涡轮叶片锁紧装置包括在叶片缘板挂耳与涡轮盘挂耳之间设置的整圈锁片；各锁片之间的缝隙位于叶片榫头端面中间部位，若叶片数为47，每个叶片周向角度为7.66°，则整圈锁片由首尾连接的4个长锁片，以及1个短锁片组成，每个长锁片覆盖11个叶片，4个长锁片连续覆盖44个叶片，短锁片覆盖余下的3个叶片；长锁片周向角度设计为84.3°；短锁片的周向角度设置为24°。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述长锁片的投影为扇环形，且存在两个折弯处，在长锁片中径处一端开设一个圆弧缺口，且圆弧缺口位于叶片榫头端面处。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述短锁片存在两个折弯处，且短锁片存在中间成型状态和交付状态，在中间成型状态下将两个折弯处中间部弯曲，在交付状态时两个折弯处弯曲的角度大于长锁片两个折弯处弯曲的角度。
5.一种如权利要求4所述的装置的装配方法，其特征在于，安装时，依次安装4个长锁片和1个短锁片；装配长锁片的过程中，弯边朝外，推动圆弧缺口使得4个长锁片之间对接并顶紧，同时使长锁片的边缘位于叶片榫头端面中间位置；装配短锁片时，首先修配短锁片，保证短锁片与第一个长锁片之间的缝隙宽度在一定范围内，安装时，中间凸起的一面朝外，放置在叶片缘板挂耳和涡轮盘挂耳之间，然后用软锤将短锁片凸起的部位敲平。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，装配过程中，用软锤将短锁片凸起的部位敲平。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，修配短锁片，保证短锁片与第一个长锁片之间的缝隙宽度为0.4mm。
8.一种如权利要求1至4中任一项所述的装置在涡轮盘榫槽底部具有倒角过渡空间的高压涡轮中的应用。
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