專利名稱：可更換式樁定插件組件和方法
技術領域：
本申請大體涉及用于保持輪附件的可更換式樁定(staking)插件組件，并且更具體而言，涉及用于安裝在壓縮機轉子上的葉片的可更換式樁定插件組件。
背景技術：
燃氣輪機系統一般包括具有許多級的壓縮機轉子。流到壓縮機中的空氣在各個級處被壓縮。各個級包括以隔開的關系安裝到轉子輪或盤的輪緣上的許多轉子輪葉或葉片。典型的壓縮機轉子可使許多轉子葉片安裝在其上。一般地描述，各個葉片可具有鳩尾式部分，該部分與輪緣的鳩尾區域互鎖，以將葉片固定到轉子上。葉片鳩尾可通過被稱為“樁定”的過程來固定到轉子上。具體而言，將轉子葉片置于輪緣槽口內，以及然后通過用類似于釘形沖頭的工具使葉片鳩尾周圍的金屬材·料變形來使轉子葉片在兩個端部處“樁定”就位。然后對各個轉子組件級的各個轉子葉片重復這個過程。樁定提供將葉片或其它附件固定到轉子或其它類型的輪槽口上的經濟且在機械上安全的手段。在檢查或大修過程中，可從轉子輪上移除轉子葉片，并且原來的“樁”可被磨掉。由于在轉子輪周圍有有限數量的可行樁定位置的原因，存在有限數量的附件。因而，這些樁定位置一旦被消耗，一般就必須更換轉子輪，即使轉子輪在別的方面仍然起作用。因此，期望有改進的方法和裝置，用于將葉片或其它類型的輪附件固定到轉子或其它類型的輪上而不毀壞轉子或輪或者不限制其部件壽命。這些改進的方法和裝置應當允許以迅速且高效的方式，簡單但安全地將葉片或其它構件附連到輪上。
發明內容
本申請描述ー種轉子組件。該轉子組件的實施例可包括轉子；定位在轉子的輪緣周圍的至少ー個軸向槽ロ，其具有定位在其中的第一樁定凹ロ ；定位在各個軸向槽口內的葉片，其具有定位在其中的第二樁定凹ロ ；樁定插件，其具有基部部分和從該基部部分延伸的凸出部，其中，基部部分設置在第一樁定凹口內，并且凸出部設置在第二樁定凹口內；以及墊片，其定位在第一樁定凹口內以及在基部部分附近與樁定插件的凸出部相対。本申請進一歩描述ー種其中設置有轉子組件的燃氣輪機。轉子組件的實施例可包括:轉子;定位在轉子的輪緣周圍的至少ー個軸向槽ロ，其具有定位在其中的第一樁定凹ロ ；定位在各個軸向槽口內的葉片，其具有定位在其中的第二樁定凹ロ ；樁定插件，其具有基部部分和從該基部部分延伸的凸出部，其中，基部部分設置在第一樁定凹ロ內，并且凸出部設置在第二樁定凹ロ內；以及墊片，其定位在第一樁定凹ロ內以及在基部部分附近與樁定插件的凸出部相対。本申請又進一步描述一種用于將葉片樁定在轉子組件中的方法。該方法的實施例可包括提供轉子，轉子具有定位在轉子的輪緣周圍的至少ー個軸向槽ロ，軸向槽ロ具有定位在其中的第一樁定凹ロ ；提供葉片，葉片具有定位在其中的第二樁定凹ロ ；將樁定插件插入到第一樁定凹口中，樁定插件具有基部部分和從該基部部分延伸的凸出部；之后將葉片定位在轉子的軸向槽口內；將墊片插入到第一樁定凹口中，使得樁定插件的凸出部定位在葉片的第二樁定凹口內，并且墊片在基部部分附近與樁定插件的凸出部相対；以及使樁定插件變形，使得墊片保持在第一樁定凹ロ內。
圖IA是根據本發明的實施例的轉子葉片的透視圖。圖IB是用于接收圖IA的轉子葉片的轉子的實施例的透視圖。圖IC是樁定插件的實施例的透視圖。
圖2是定位在圖IB中示出的轉子內的樁定插件的透視圖。圖3是包括定位在圖IB的轉子內的圖IA的轉子葉片和圖2的樁定插件的轉子葉片組件的實施例的透視圖。圖4是定位在圖3的轉子組件內的墊片的透視圖。圖5是圖4的完整的轉子組件的透視圖。部件列表
102葉片
104轉子
106軸向槽ロ
108根部
110翼型件
112基部
114第一樁定凹ロ
116基部
118側壁
120軸向開ロ
122第二樁定凹ロ
124基部
126側壁
130樁定插件
132基部部分
133基部厚度
134凸出部
136凸起式側壁
135凸出部厚度 138平的側壁 140墊片
200轉子組件
214第一樁定凹ロ
230樁定插件232 基部部分 240 墊片。
具體實施例方式現在將參照附圖在下文中更加完整地描述本申請，在圖中顯示了本申請的若干個實施例。相同標號在所有圖中指示相同元件。在一方面，提供ー種轉子組件。圖IA和IB分別顯示了轉子葉片102和轉子104，它們是轉子組件的構件。轉子104可包括定位在轉子104的輪緣周圍的至少ー個軸向槽ロ106。軸向槽ロ 106可為現有技術中已知的任何形狀。在某些實施例中，軸向槽ロ 106具有鳩尾狀形狀。軸向槽ロ 106可包括定位在其中的第一樁定凹ロ 114。在一些實施例中，第一樁定凹ロ包括基部和至少ー個側壁。在一個實施例中，第一樁定凹ロ 114定位在軸向槽ロ 106的一端處，并且具有基部116和限定軸向開ロ 120的凹入式側壁118。但是，也預想到其它形狀的第一樁定凹ロ。例如，第一樁定凹ロ可具有梯形、圓形、三角形、T形或長方形的橫截面或它們的組合。第一樁定凹ロ可為圓錐形或錐形的。本領域技術人員應當理解，第一樁定凹ロ的形狀和尺寸可隨軸向槽口和轉子組件在整體上的幾何構造而改變。在一些實施例中，葉片102包括根部108，翼型件110從根部108延伸。根部108可具有符合軸向槽ロ 106的鳩尾狀形狀的基本鳩尾狀形狀。另外，轉子葉片102可包括定位在其中的第二樁定凹ロ 122。在某些實施例中，第二樁定凹ロ 122定位在葉片102的根部108的基部112上。在一些實施例中，第二樁定凹ロ包括基部和至少ー個側壁。在一個實施例中，第二樁定凹ロ 122定位在根部108的一端附近，并且具有基部124和圓柱形側壁126。但是，也預想到其它形狀的第二樁定凹ロ。例如，第二樁定凹ロ可具有梯形、圓形、去頂三角形、T形或長方形的橫截面或它們的組合。第二樁定凹ロ可為圓錐形或錐形的。但是，本領域技術人員將理解，第二樁定凹ロ的形狀和尺寸可隨葉片和轉子組件在整體上的幾何構造而改變。圖IC顯示了樁定插件130。樁定插件130可包括基部部分132和從基部部分132延伸的凸出部134。在某些實施例中，樁定插件130的基部部分132具有從平的側壁138延伸的凸起式側壁136。也預想到其它形狀的基部部分。例如，基部部分可為圓柱形、立方形、圓錐形、T形或它們的組合。基部部分也可為錐形的。在某些實施例中，凸出部134在形狀上為圓柱形。也預想到其它形狀的凸出部。例如，凸出部可為圓錐形、立方形、T形、長方形、錐形或它們的組合。在某些實施例中，樁定插件的ー個或多個表面可有紋理。例如，凸出部134可帶有肋，如圖1C、2和3中所顯示的那樣。在一些實施例中，第二樁定凹ロ的ー個或多個側壁紋理設置成與樁定插件的凸出部互補的型式。在一些實施例中，第一樁定凹ロ的ー個或多個側壁紋理設置成與樁定插件的基部部分互補的型式。如圖IC中示出的那樣，樁定插件130的基部部分132具有的厚度133 ( “基部厚度”)可介于5 mm和200 mm之間，或者更具體而言，介于5 mm和75 mm之間，或者甚至更具體而言，介于5 mm和35 mm之間。樁定插件130的凸出部134具有的厚度135 (“凸出部厚度”)可介于5 mm和200 mm之間，或者更具體而言，介于5 mm和75 mm之間，或者甚至更具體而言，介于5 mm和35 mm之間。在某些實施例中，基部厚度133和凸出部厚度135是基本相等的。例如，如果樁定插件的總厚度為大約30 _，則基部厚度和凸出部厚度均可為大約15 mm。圖2顯示了定位在圖IB中示出的轉子104的軸向槽ロ 106內的樁定插件130。在某些實施例中，第一樁定凹ロ 114大小設置成和形狀設置成接收樁定插件130的基部部分132。例如，第一樁定凹ロ 114可具有與樁定插件130的基部部分132互補的形狀。在樁定插件130的基部部分132具有側壁138 (凸起式側壁136從側壁138延伸)的情況下，平的側壁138可定位在第一樁定凹ロ 114的軸向開ロ 120中。在一些實施例中，第一樁定凹ロ具有至少為大約樁定插件的基部厚度和凸出部厚度的總和的深度(“第一深度”)。例如，在基部厚度和凸出部厚度兩者各自為大約15 mm的情況下，第一深度可為至少大約30 mm。在某些實施例中，第一樁定凹ロ的第一深度介于10 mm和400 mm之間，或者更具體而言，介于10 mm和250 mm之間，或者甚至更具體而言 ，介于10 mm和100 mm之間。第一樁定凹ロ 114可用來將樁定插件130的基部部分132保持在轉子104內。在某些實施例中，在運行期間，第一樁定凹ロ 114沿軸向將樁定插件130固定在其中。如本文所用，用語“沿軸向”指的是平行于軸向槽ロ的長度的運動方向。在某些實施例中，第二樁定凹ロ大小設置成和形狀設置成接收樁定插件的凸出部。第二樁定凹ロ可具有與樁定插件的凸出部互補的形狀。例如，在樁定插件的凸出部具有基本圓柱形形狀的情況下，第二樁定凹ロ可包括直徑大于凸出部的直徑的基本圓柱形形狀。在一些實施例中，第二樁定凹ロ具有基本等于樁定插件的凸出部厚度的深度(“第二深度”)。例如，在凸出部厚度為大約15 mm的情況下，第二深度可為大約15 mm。在運行期間，樁定插件130的凸出部用來沿向前方向和向后方向兩者將葉片102固定在軸向槽ロ 106內。如本文所用，用語“向前方向”和“向后方向”指的是平行于軸向槽ロ的長度的運動方向。圖3顯示了定位在圖I和2中示出的轉子104的軸向槽ロ 106的第一樁定凹ロ114內的樁定插件130。葉片102的根部108定位在轉子104的軸向槽ロ 106內，使得葉片102的根部108的基部面向第一樁定凹ロ 114。在某些實施例中，設置在轉子葉片102的根部108的基部上的第二樁定凹ロ面向第一樁定凹ロ 114。葉片102可用來將樁定插件130保持在轉子104內。在某些實施例中，在運行期間，葉片102沿徑向將樁定插件130固定在第一樁定凹ロ 114內。如本文所用，用語“沿徑向”指的是在橫向于包含軸向槽ロ的平面的平面上的運動方向。圖4顯示了定位成被插入到第一樁定凹ロ 114中的墊片140，樁定插件130的基部部分132已經設置在第一樁定凹ロ 114中。轉子葉片102的根部108設置在軸向槽ロ 106中，使得樁定插件130的凸出部設置在葉片102的第二樁定凹口內。在一個實施例中，墊片具有至少基本等于葉片的第二樁定凹ロ的第二深度的厚度(“墊片厚度”)。例如，在第二深度為大約15 mm的情況下,墊片厚度也可為大約15 mm。在某些實施例中，墊片厚度介于5 mm和200 mm之間，或者更具體而言,介于5 mm和75 mm之間，或者甚至更具體而言，介于5 mm和35 mm之間。在運行期間，墊片240可用來將樁定插件固定在第一樁定凹口和第二樁定凹ロ內。圖5顯示了圖4的完整的轉子組件200，其中，墊片240定位在第一樁定凹ロ 214內，在基部部分232附近，以及與樁定插件230的凸出部相対。
在某些實施例中，使樁定插件230變形以將墊片240保持在第一樁定凹ロ 214內，如圖5中顯示的那樣。例如，可用釘形沖頭或類似的工具以機械的方式使樁定插件變形。樁定插件和墊片可由本領域已知的且適于用于渦輪和類似渦輪的條件的材料構建而成。例如，樁定插件和墊片可由金屬合金(諸如鋼合金、鎳合金)或另ー種耐熱和耐腐蝕的材料構建而成。在另一方面，提供一種其中設置有轉子組件的燃氣輪機。轉子組件可包括定位在轉子的輪緣周圍的至少ー個軸向槽口和定位在各個軸向槽ロ內的葉片。各個軸向槽ロ可具有第一樁定凹ロ，并且各個葉片可具有第二樁定凹ロ。具有基部部分和凸出部的樁定插件 可定位在各個軸向槽ロ內，基部部分設置在第一樁定凹ロ內，并且凸出部設置在第二樁定凹口內。墊片可定位在各個第一樁定凹ロ內，在基部部分附近，以及與樁定插件的凸出部相對。可使各個樁定插件變形以將墊片保持在第一樁定凹口內。例如，燃氣輪機可包括定位在轉子周圍的多個軸向槽ロ，其中，多個葉片被多個樁定插件和墊片固定在該多個軸向槽口中。在第三方面，提供一種用于將葉片樁定在轉子組件中的方法。該方法包括(i)提供轉子，轉子具有定位在轉子的輪緣周圍的至少ー個軸向槽ロ，其中，各個軸向槽ロ包括定位在其中的第一樁定凹ロ，(ii)提供葉片，葉片具有定位在其中的第二凹ロ，(iii)將樁定插件插入到第一樁定凹口中，樁定插件具有基部部分和從該基部部分延伸的凸出部，(iv)將葉片定位在軸向槽口內，(V)將墊片插入到第一樁定凹口中，使得樁定插件的凸出部定位在葉片的第二樁定凹口內，并且墊片在基部部分附近，以及在樁定插件的凸出部相對，以及(Vi)使樁定插件變形，使得墊片保持在第一樁定凹ロ內。在某些實施例中，一種用于將葉片樁定在轉子組件中的方法還包括在將樁定插件插入到第一樁定凹口中的步驟之前移除現有的樁定插件的步驟。移除現有的樁定插件的步驟可包括(a)從第一樁定凹口中移除現有的墊片，(b)從轉子的軸向槽口中移除葉片，以及(C)從第一樁定凹口和第二樁定凹口中移除現有的樁定插件。例如，移除現有的樁定插件可包括磨掉樁定插件的變形部分，并且用適當的工具(諸如尖嘴鉗)拉出墊片。雖然已經本文中使用轉子來描述轉子組件的實施例的用法，但是本發明還可適用于任何其它類型的旋轉組件或渦輪機。例如，其它潛在應用包括燃氣輪機的旋轉輪葉、蒸汽輪機的旋轉輪葉/葉片，或者保持用軸向槽ロ或鳩尾布置來以機械的方式附連到旋轉輪或盤上的任何裝置。應當顯而易見的是，前述僅涉及本申請的優選實施例，并且本領域普通技術人員可在本文作出許多改變和修改，而不偏離所附權利要求及其等效方案所限定的本發明的一般精神和范圍。
權利要求
1.一種轉子組件(200)，包括 轉子(104)； 定位在所述轉子(104)的輪緣周圍的至少一個軸向槽口(106)，各個軸向槽口(106)包括定位在其中的第一樁定凹口(114)； 定位在所述軸向槽口(106)中的各個內的葉片(102)，所述葉片(104)包括定位在其中的第二樁定凹口(122)； 樁定插件(130)，其包括基部部分(132)和自所述基部部分(132)延伸的凸出部(134)，所述基部部分(132)設置在所述第一樁定凹口(114)內，并且所述凸出部(134)設置在所述第二樁定凹口(122)內；以及 墊片(140)，其定位在所述第一樁定凹口(114)內，以及在所述基部部分(132)附近與所述樁定插件(130)的所述凸出部(134)相對。
2.根據權利要求I所述的轉子組件(200)，其特征在于，所述第一樁定凹口(114)大小設置成和形狀設置成接收所述樁定插件(130)的所述基部部分(132)。
3.根據權利要求I所述的轉子組件(200)，其特征在于，所述第二樁定凹口(122)大小設置成和形狀設置成接收所述樁定插件(130)的所述凸出部(134)。
4.根據權利要求I所述的轉子組件(200)，其特征在于，使所述樁定插件(230)變形以將所述墊片(240)保持在所述第一樁定凹口內。
5.根據權利要求I所述的轉子組件(200)，其特征在于，所述第一樁定凹口(114)具有第一深度，所述第一深度至少為大約所述樁定插件(130)的所述基部部分(132)的基部厚度(133)和所述樁定插件(130)的所述凸出部(134)的凸出部厚度(135)的總和。
6.根據權利要求5所述的轉子組件(200)，其特征在于，所述第二樁定凹口(122)具有基本等于所述凸出部厚度(135)的第二深度。
7.根據權利要求6所述的轉子組件(200)，其特征在于，所述墊片(140)具有至少基本等于所述第二深度的墊片厚度。
8.一種用于將葉片(102)樁定在轉子組件(200)中的方法，包括 提供轉子(104)，所述轉子(104)包括定位在所述轉子(104)的輪緣周圍的至少一個軸向槽口(106)，各個軸向槽口(106)包括定位在其中的第一樁定凹口(114)； 提供葉片(102)，所述葉片(102)包括定位在其中的第二樁定凹口(122)； 將樁定插件(130)插入到所述第一樁定凹口(114)中，所述樁定插件(130)包括基部部分(132)和從所述基部部分(132)延伸的凸出部(134)； 之后將所述葉片(102)定位在所述轉子(104)的所述軸向槽口(106)內； 將墊片(140)插入到所述第一樁定凹口(114)中，使得所述樁定插件(130)的所述凸出部(134)定位在所述葉片(102)的所述第二樁定凹口(122)內，并且所述墊片(140)在所述基部部分(132)附近，與所述樁定插件(130)的所述凸出部(134)相對；以及 使所述樁定插件(230)變形，使得所述墊片(240)保持在所述第一樁定凹口(214)內。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括在將所述樁定插件(130)插入到所述第一樁定凹口(114)中之前移除現有的樁定插件(230)的步驟，移除所述現有的樁定插件(230)的步驟包括 從所述第一樁定凹口(214)中移除現有的墊片(240)；從所述轉子(104)的所述軸向槽口(106)中移除所述葉片(102);以及 從所述第一樁定凹口和所述第二樁定凹口(214，122)中移除現有的樁定插件(230)。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述樁定插件(130)的所述凸出部(134)用來在所述葉片(102)的運行期間沿向前方向和向后方向兩者將所述葉片(102)保持在所述軸向槽口(106)內。
全文摘要
本發明涉及可更換式樁定插件組件和方法。一種轉子組件。轉子組件可包括轉子；定位在轉子的輪緣周圍的至少一個軸向槽口，其具有定位在其中的第一樁定凹口；定位在軸向槽口中的各個內的葉片，其具有定位在其中的第二樁定凹口；具有基部部分和從基部部分延伸的凸出部的樁定插件，其中，基部部分設置在第一樁定凹口內，并且凸出部設置在第二樁定凹口內；以及墊片，其定位在第一樁定凹口內，在基部部分附近，與樁定插件的凸出部相對。第一樁定凹口保持樁定插件，同時樁定插件的凸出部沿向后方向和向前方向兩者保持葉片。
文檔編號F04D29/26GK102954034SQ201210304330
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者S.阿加拉姆, N.K.V.勞 申請人:通用電氣公司