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    重庆时时彩定一胆算法: 转子轮组件及涡轮发动机.pdf

    关 键 词:
    转子 组件 涡轮 发动机
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410787642.0

    申请日:

    2014.12.17

    公开号:

    CN104712373A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01D 5/30申请日:20141217|||公开
    IPC分类号: F01D5/30 主分类号: F01D5/30
    申请人: 通用电气公司
    发明人: R.E.迪伦巴赫; R.P.奈尔; D.A.卢皮
    地址: 美国纽约州
    优先权: 14/109549 2013.12.17 US
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司72001 代理人: 严志军; 肖日松
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410787642.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.06.05|||2016.11.23|||2015.06.17

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种转子轮组件及涡轮发动机。所述转子轮组件具有包括多个鸠尾槽的转子轮。所述转子轮组件包括具有前端辅助轮叶的轮叶封闭组件,所述前端辅助轮叶具有:连接到鸠尾槽的鸠尾榫;以及具有后侧边缘的整体围带,所述后侧边缘相对于所述转子轮旋转轴线以第一角度定向。所述轮叶封闭组件包括封闭轮叶,所述封闭轮叶具有:连接到鸠尾槽的鸠尾榫;以及具有前侧边缘和后侧边缘的整体围带,其中所述后侧边缘以第二角度定向并且所述前侧边缘与所述前端辅助轮叶的所述后侧边缘平行。所述轮叶封闭组件包括后端辅助轮叶,所述后端辅助轮叶具有:连接到鸠尾槽的鸠尾榫;以及具有前侧边缘的整体围带,所述前侧边缘与所述封闭轮叶的所述后侧边缘平行。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种转子轮组件,其特征在于,所述转子轮组件包括:
    转子轮,所述转子轮包括围绕所述转子轮的外周周向隔开的多个鸠尾槽;
    轮叶封闭组件,所述轮叶封闭组件包括:
    前端辅助轮叶,所述前端辅助轮叶连接到所述转子轮,所述前端辅助轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成连接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;以及整体围带,所述整体围带包括第一后侧周边,所述第一后侧周边相对于所述转子轮的旋转轴线以第一角度定向;
    封闭轮叶,所述封闭轮叶连接到所述转子轮且与所述前端辅助轮叶相邻,所述封闭轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成连接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;以及整体围带,所述整体围带包括第一前侧周边以及第二后侧周边,所述第一前侧周边定向为与所述第一后侧周边大体平行并且所述第二后侧周边相对于所述旋转轴线以第二角度定向,所述第二角度以与所述第一角度相同的方向倾斜;以及
    后端辅助轮叶,所述后端辅助轮叶连接到所述转子轮且与所述封闭轮叶相邻,所述后端辅助轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成连接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;以及整体围带,所述整体围带包括第二前侧周边,所述第二前侧周边定向为与所述第二后侧周边大体平行,其中所述第一后侧周边以配合结合的方式连接到所述第一前侧周边,并且所述第二后侧周边以配合结合的方式连接到所述第二前侧周边。

    2.  根据权利要求1所述的转子轮组件,其特征在于,每个所述整体围带的周向宽度被配置成产生与相邻所述整体围带的干涉条件,以在每个所述整体围带上产生扭力。

    3.  根据权利要求1所述的转子轮组件,其特征在于,所述封闭轮叶进一步包括平台部分,所述平台部分包括限定在其中的键槽,所述转子轮组件进一步包括安置在所述键槽内的固定键。

    4.  根据权利要求3所述的转子轮组件,其特征在于,所述封闭轮叶进一步包括开口,所述开口被限定为穿过其中并且延伸穿过所述键槽。

    5.  根据权利要求4所述的转子轮组件,其特征在于,其进一步包括固定销,所述固定销被配置成滑动连接到所述开口,所述固定销进一步被配置成将所述固定键固定在所述键槽内。

    6.  根据权利要求1所述的转子轮组件,其特征在于,所述多个鸠尾槽相对于所述旋转轴线以第三角度定向。

    7.  根据权利要求6所述的转子轮组件,其特征在于,所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度是相对于所述旋转轴线以相同方向倾斜的锐角。

    8.  根据权利要求7所述的转子轮组件,其特征在于,所述第一角度大于所述第二角度。

    9.  根据权利要求8所述的转子轮组件,其特征在于,所述第二角度大于所述第三角度。

    10.  根据权利要求6所述的转子轮组件,其特征在于,所述多个鸠尾槽包括多个轴向进入鸠尾槽,以使所述第三角度为0°。

    11.  根据权利要求1所述的转子轮组件,其特征在于,所述第二角度的值大于0°并且小于或等于10°。

    12.  一种涡轮发动机,其特征在于,所述涡轮发动机包括:
    可旋转轴,所述可旋转轴具有旋转轴线;
    外壳,所述外壳围绕所述可旋转轴周向延伸,所述外壳限定至少一通道,所述至少一通道被配置成沿所述可旋转轴的长度输送工作流体;
    转子轮组件,所述转子轮组件连接到所述可旋转轴的一部分以与其 一起旋转,所述转子轮组件被配置成膨胀所述工作流体,所述转子轮组件包括:
    转子轮,所述转子轮包括围绕所述转子轮的外周周向隔开的多个鸠尾槽;
    多个轮叶,所述多个轮叶布置在围绕所述旋转轴线的周向阵列中,所述多个轮叶中的每个对应轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成连接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;平台部分;翼型部分;以及整体围带,所述整体围带与所述对应轮叶一体成形;以及
    轮叶封闭组件,所述轮叶封闭组件被配置成封闭并固定所述周向阵列的轮叶,所述轮叶封闭组件包括:
    后端辅助轮叶,所述后端辅助轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成连接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;平台部分;翼型部分;以及整体围带,所述整体围带与所述后端辅助轮叶一体成形,所述整体围带包括第一周向宽度,所述第一周向宽度被配置成产生与相邻所述整体围带的干涉条件,所述整体围带包括第一前侧周边和第一后侧周边,所述第一后侧周边相对于所述旋转轴线以第一角度定向,所述第一前侧周边相对于所述旋转轴线以第二角度定向;以及
    封闭轮叶,所述封闭轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成连接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;平台部分,所述平台部分包括限定在其中的键槽;翼型部分;以及整体围带,所述整体围带与所述封闭轮叶一体成形,所述整体围带包括第二周向宽度,所述第二周向宽度被配置成产生与相邻所述整体围带的干涉条件,所述整体围带包括第二前侧周边和第二后侧周边,所述第二前侧周边定向为与所述第一后侧周边大体平行,所述第二后侧周边定向为与所述第一前侧周边大体平行。

    13.  根据权利要求12所述的涡轮发动机,其特征在于,所述轮叶封闭组件进一步包括前端辅助轮叶,所述前端辅助轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成连接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;以 及整体围带,所述整体围带包括第三后侧周边,所述第三后侧周边定向为与所述第二前侧周边大体平行,所述整体围带包括第三周向宽度,所述第三周向宽度被配置成产生与所述封闭轮叶的所述整体围带的干涉条件。

    14.  根据权利要求12所述的涡轮发动机,其特征在于,所述第一前侧周边和所述第二后侧周边被配置成彼此之间产生摩擦接触力,以将所述封闭轮叶固定到所述周向阵列上。

    15.  根据权利要求12所述的涡轮发动机,其特征在于,所述多个鸠尾槽相对于所述旋转轴线以第三角度定向。

    16.  根据权利要求15所述的涡轮发动机,其特征在于,所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度是相对于所述旋转轴线以相同方向倾斜的锐角,其中所述第一角度大于所述第二角度,并且其中所述第二角度大于所述第三角度。

    17.  根据权利要求15所述的涡轮发动机,其特征在于,所述多个鸠尾槽包括轴向进入鸠尾槽,以使所述第三角度为0°。

    18.  根据权利要求12所述的涡轮发动机,其特征在于,其进一步包括固定键,所述固定键安置在所述封闭轮叶的所述键槽内。

    19.  根据权利要求18所述的涡轮发动机,其特征在于,所述封闭轮叶进一步包括开口,所述开口被限定为穿过其中并且延伸穿过所述键槽。

    20.  根据权利要求19所述的涡轮发动机,其特征在于,其进一步包括固定销,所述固定销被配置成滑动连接到所述开口,所述固定销进一步被配置成将所述固定键固定在所述键槽内。

    说明书

    说明书转子轮组件及涡轮发动机
    技术领域
    本发明总体上涉及一种涡轮发动机,具体来说,涉及一种轴向进入一体覆盖式(an axial entry integrally shrouded)涡轮机轮叶封闭组件。
    背景技术
    在至少一些已知的涡轮发动机中,例如在燃气涡轮机和蒸汽涡轮机中,轴向进入轮叶(axial entry bucket),即,转子叶片,通过大体与转子轴线(rotor axis)平行滑动轮叶并且与转子轮上形成的鸠尾榫接合来连接到转子轮。一些已知的轮叶包括径向向内凸出的鸠尾榫,所述鸠尾榫与转子轮上的鸠尾榫接合。所述转子轮鸠尾榫围绕转子轮的周边彼此周向隔开。
    但是一些已知的涡轮机沿轮叶尖端使用整体围带或护罩(integral covers or shrouds)。通常,护罩具有重叠的突起,所述突起与相邻轮叶的护罩嵌套。从径向向内的方向来看,一些已知的护罩可以具有Z形构造。由于轮叶是使用轴向进入鸠尾榫系统围绕转子轮组装的,因此第一个和倒数第二个组装的轮叶的护罩可能导致无法组装最后一个轴向进入轮叶?;ふ值淖瓒喜糠治薹ㄒ贫?,因为护罩被设计成紧密贴合并且彼此接触,以维持轮叶尖端的连续周向连接。因此,与闭合轮叶位置相连的轮叶上的护罩之间的间隙不足以允许轴向插入封闭轮叶。
    为便于插入最终轴向进入轮叶,至少一些已知的涡轮机使用鸠尾榫封闭插入件,以固定所述封闭轮叶。但是,使用鸠尾榫封闭插入件会提高这些已知涡轮机的成本,同时还可能增大轮叶内对转子轮组件产生的工作应力。因此,通过轴向进入组装方法使用其护罩将最终或 封闭轮叶固定到以其他方式完成的转子轮组件的已知方法可能存在困难并且耗时,同时还可能增大涡轮机上的工作应力。
    发明内容
    一方面,本发明提供一种转子轮组件。所述转子轮组件包括转子轮,所述转子轮具有多个鸠尾槽,所述多个鸠尾槽围绕转子轮的外周周向隔开。所述转子轮组件还具有轮叶封闭组件。所述轮叶封闭组件包括连接到所述转子轮的前端辅助轮叶。所述前端辅助轮叶具有鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成附接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽。此外,所述前端辅助轮叶具有整体围带,所述整体围带括第一后侧周边(back side circumferential edge),所述第一后侧周边相对于所述转子轮的旋转轴线以第一角度定向。此外,所述轮叶封闭组件包括连接到所述转子轮的封闭轮叶(closure bucket)。所述封闭轮叶具有鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成附接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;以及整体围带,所述整体围带具有第二后侧周边和第一前侧周边(front side circumferential edge)。所述第一前侧周边定向为与所述第一后侧周边大体平行,而所述第二后侧周边相对于所述旋转轴线以第二角度定向。所述第二角度沿与第一角度相同的方向倾斜。此外,所述轮叶封闭组件包括连接到所述转子轮的后端辅助轮叶。所述后端辅助轮叶具有鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成附接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽。所述后端辅助轮叶还具有整体围带,所述整体围带包括第二前侧周边,所述第二前侧周边定向成与所述第二后侧周边大体平行。所述第一后侧周边以配合结合的方式(in mating engagement)连接到第一前侧周边,而所述第二后侧周边以配合结合的方式连接到第二前侧周边。
    其中,每个所述整体围带的周向宽度被配置成产生与相邻所述整体围带的干涉条件,以在每个所述整体围带上产生扭力。
    其中,所述封闭轮叶进一步包括平台部分,所述平台部分包括限定在其中的键槽(keyway),所述转子轮组件进一步包括安置在所述 键槽内的固定键(retaining key)。
    其中,所述封闭轮叶进一步包括开口,所述开口被限定为穿过其中并且延伸穿过所述键槽。
    所述的转子轮组件进一步包括固定销,所述固定销被配置成滑动连接到所述开口,所述固定销进一步被配置成将所述固定键固定在所述键槽内。
    其中,所述多个鸠尾槽相对于所述旋转轴线以第三角度定向。
    其中,所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度是相对于所述旋转轴线以相同方向倾斜的锐角。
    其中,所述第一角度大于所述第二角度。
    其中,所述第二角度大于所述第三角度。
    其中,所述多个鸠尾槽包括多个轴向进入鸠尾槽,以使所述第三角度为0°。
    其中,所述第二角度的值大于0°并且小于或等于10°。
    另一方面,本发明提供一种涡轮发动机。所述涡轮发动机包括具有旋转轴线的可旋转轴(rotatable shaft)。所述涡轮发动机还包括外壳,所述外壳围绕所述可旋转轴周向延伸。所述外壳限定至少一通道,所述至少一通道被配置成沿可旋转轴的长度输送工作流体。所述涡轮发动机还包括转子轮组件,所述转子轮组件附接到所述可旋转轴的一部分以与其一起旋转。所述转子轮组件被配置成膨胀所述工作流体。所述转子轮组件包括转子轮,所述转子轮具有多个鸠尾槽,所述多个鸠尾槽围绕转子轮的外周周向隔开。此外,所述转子轮组件包括围绕所述旋转轴线布置在周向阵列中的多个轮叶。每个所述轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成附接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;平台部分;翼型(airfoil)部分;以及与所述轮叶一体成形的整体围带。所述转子轮组件包括轮叶封闭组件,所述轮叶封闭组件被配置成封闭和固定周向阵列的轮叶。所述轮叶封闭组件具有后端辅助轮叶,所述后端辅助轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成附接到所述多 个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;平台部分;翼型部分;以及与所述后端辅助轮叶一体成形的整体围带。所述整体围带包括第一周向宽度(circumferential width),所述第一周向宽度被配置成产生与相邻整体围带的干涉条件。所述整体围带具有第一前侧周边和第一后侧周边,其中所述第一后侧周边相对于所述旋转轴线以第一角度定向,而所述第一前侧周边相对于所述旋转轴线以第二角度定向。此外,所述封闭轮叶组件包括封闭轮叶,所述封闭轮叶具有鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成附接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;平台部分,所述平台部分包括键槽;翼型部分;以及与所述封闭轮叶一体成形的整体围带。所述整体围带包括第二周向宽度,所述第二周向宽度被配置成产生与相邻整体围带的干涉条件。所述整体围带还具有第二前侧周边和第二后侧周边,其中所述第二前侧周边定向为与所述第一后侧周边大体平行,而所述第二后侧周边定向为与所述第一前侧周边大体平行。
    其中,所述轮叶封闭组件进一步包括前端辅助轮叶,所述前端辅助轮叶包括:鸠尾榫,所述鸠尾榫被配置成连接到所述多个鸠尾槽中的对应一个鸠尾槽;以及整体围带,所述整体围带包括第三后侧周边,所述第三后侧周边定向为与所述第二前侧周边大体平行,所述整体围带包括第三周向宽度,所述第三周向宽度被配置成产生与所述封闭轮叶的所述整体围带的干涉条件。
    其中,所述第一前侧周边和所述第二后侧周边被配置成彼此之间产生摩擦接触力,以将所述封闭轮叶固定到所述周向阵列上。
    其中,所述多个鸠尾槽相对于所述旋转轴线以第三角度定向。
    其中,所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度是相对于所述旋转轴线以相同方向倾斜的锐角,其中所述第一角度大于所述第二角度,并且其中所述第二角度大于所述第三角度。
    其中,所述多个鸠尾槽包括轴向进入鸠尾槽,以使所述第三角度为0°。
    所述的涡轮发动机进一步包括固定键,所述固定键安置在所述封闭轮叶的所述键槽内。
    其中,所述封闭轮叶进一步包括开口,所述开口被限定为穿过其中并且延伸穿过所述键槽。
    所述的涡轮发动机进一步包括固定销,所述固定销被配置成滑动连接到所述开口,所述固定销进一步被配置成将所述固定键固定在所述键槽内。
    附图说明
    图1是示例性蒸汽涡轮发动机的示意图;
    图2是用于图1中所示的蒸汽涡轮发动机中的示例性转子轮组件的局部透视图;
    图3是向蒸汽涡轮发动机的中心线轴线径向向内看去时,图2中所示的转子轮组件的局部俯视图;
    图4是径向向内看去时,图2中所示的转子轮组件的局部俯视图,其示出了可能作用于封闭组件部分的整体围带上的示例性接触力;
    图5是图2中所示的转子轮组件的局部透视图,其示出了用于固定封闭轮叶的示例性固定键;以及
    图6是图2中所示的转子轮组件的局部透视图,其包括可用于固定封闭轮叶的固定键的示例性固定销。
    具体实施方式
    本说明书中所用的术语“轴向”和“轴向地”是指大体平行于涡轮发动机的纵轴延伸的方向和定向。此外,术语“径向”和“径向地”是指大体垂直于涡轮发动机的纵轴延伸的方向和定向。此外,本说明书中所用的术语“周向”和“周向地”是指围绕涡轮发动机的纵轴弓形延伸的方向和定向。
    图1是示例性蒸汽涡轮发动机10的示意图。尽管图1中示出了示例性蒸汽涡轮发动机,但是应注意,本说明书中所述的轮叶封闭系统和方法并不限于任一种特定类型的涡轮发动机。所属领域中的普通 技术人员应认识到,本说明书中所述的当前轮叶封闭系统和方法可用于任何旋转式机器,包括燃气涡轮发动机,其可以是使得所述设备、系统和方法能够如本说明书中进一步所述运行的任何适当构造。
    在所述示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10是单流蒸汽涡轮发动机?;蛘?,蒸汽涡轮发动机10可以是任何类型的蒸汽涡轮机,例如,但不限于,低压涡轮机;对流、高压和中压蒸汽涡轮机组合;双流蒸汽涡轮发动机;以及/或者其他蒸汽涡轮机类型。此外,如上所述,本发明并不限于仅用于蒸汽涡轮发动机,而是可用于其他涡轮机系统中,例如燃气涡轮发动机中。
    在图1中所示的示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10包括连接到可旋转轴14的多个涡轮机级12。外壳16轴向分为上半部分18和下半部分(未图示)。上半部分18包括高压(HP)蒸汽入口20和低压(LP)蒸汽出口22。轴14沿中心线轴线24延伸穿过外壳16。轴14分别由轴承26和28支撑在外壳16内,所述轴承各自以可旋转方式连接到轴14的相对端部30。多个密封构件31、34和36连接在可旋转轴端部30与外壳16之间,以有助于围绕轴14密封外壳16。
    在示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10还包括定子部件42,所述定子部件连接到外壳16的内壳体44。多个密封构件34连接到定子部件42。外壳16、内壳体44和定子部件42各自围绕轴14和密封构件34周向延伸。在示例性实施例中,密封构件34在定子部件42与轴14之间形成扭曲的密封通道。轴14包括多个涡轮机级12,高压高温蒸汽40经由一个或多个蒸汽通道46穿过所述涡轮机级。涡轮机级12包括多个吸入喷嘴48。蒸汽涡轮发动机10可以包括使蒸汽涡轮发动机10能够如本说明书中所述运行的任何数量的进口喷嘴(inlet nozzle)48。例如,蒸汽涡轮发动机10可以包括比图1中所示的更多个或更少个吸入喷嘴48。涡轮机级12还包括多个涡轮机叶片或轮叶38。蒸汽涡轮发动机10可以包括使蒸汽涡轮发动机10能够如本说明书中运行的任何数量的轮叶38。例如,蒸汽涡轮发动机10可以包括 比图1中所示的更多个或更少个轮叶38。蒸汽通道46通常穿过外壳16。蒸汽40通过HP蒸汽入口20进入蒸汽通道46并且沿轴14的长度穿过涡轮机级12。
    运行期间,高压高温蒸汽40从诸如锅炉(未图示)等蒸汽源输送到涡轮机级12,其中涡轮机级12将热能转化成机械旋转能。具体来说,蒸汽40经由HP蒸汽入口20穿过外壳16,在所述外壳中,蒸汽冲击连接到轴14的通常用38表示的多个涡轮机叶片或轮叶,以使轴14围绕中心线轴线24旋转。蒸汽40从LP蒸汽出口22排出外壳16以外。蒸汽40随后可以输送到锅炉(未图示),在所述锅炉中,所述蒸汽重新加热或输送到系统中的其他部件,例如,冷凝器(未图示)。
    图2是图1中所示的蒸汽涡轮发动机10的示例性转子轮组件50的局部透视图。在示例性实施例中,转子轮组件50包括转子轮52,所述转子轮52包括限定在其中的多个轴向进入鸠尾槽54,所述多个鸠尾槽54围绕转子轮52的外周大体等距间隔。每个鸠尾槽54大体平行于轴30的中心线轴线24,通常用中心线55表示。中心线轴线24对应于转子轮52的旋转轴。在替代实施例中,鸠尾槽54可以以使蒸汽涡轮发动机10能够如本说明书中所述运行的相对于中心线轴线24的任何角度定向在转子轮52中。每个鸠尾槽54通常呈V形并且包括一系列轴向延伸的突起56和凹槽58。
    中心线轴线24大体平行于图1中所示的坐标系的Z轴,其中蒸汽40的主要流动方向大体上沿Z轴延伸。如图2中所示,在蒸汽40流过转子轮组件50期间,转子轮52沿箭头R所示的方向旋转。
    在示例性实施例中,每个轮叶38包括根部或鸠尾榫60、平台62、翼型64和整体围带66。参考坐标系,每个轮叶38相对于转子轮组件50的旋转方向的最前周侧称为前侧(front side)65。每个轮叶38的相对周侧,或者相对于转子轮组件50的旋转方向(即,Y轴的正向)的最后侧称为后侧(back side)63。
    在示例性实施例中,鸠尾榫60的形状大体上与对应鸠尾槽54互补,并且每个鸠尾榫60包括锥形侧壁,所述锥形侧壁包括一系列轴向延伸的突起68和凹槽70,其被配置成与对应的鸠尾槽54联锁。如上所述,鸠尾槽54和鸠尾榫60与蒸汽涡轮发动机10的中心线轴线24大体平行地对齐,以便当对应轮叶38的鸠尾榫60轴向插入对应鸠尾槽54中时,轮叶38可以安装在转子轮52上。组装时,轮叶38形成围绕转子轮52的周边延伸的轮叶阵列。
    图3是从整体围带66处向中心线轴线24径向向内看去时,转子轮组件50的局部俯视图。具体来说,图3是用于转子轮组件50的示例性轮叶封闭组件(bucket closure assembly)部分94的放大俯视图。在示例性实施例中,转子轮组件50包括多个规则轮叶72和轮叶封闭组件部分94。每个整体围带66通常呈平行四边形。规则轮叶72的每个整体围带66包括外边缘74和76,当每个整体围带66连接到转子轮组件50内的适当位置时,所述外边缘74和76定向为与转子轮52的中心线轴线24大体垂直。此外,规则轮叶72的每个整体围带66包括一对周边32,所述周边32定向为彼此大体平行并且各自以相对于中心线轴线24的角度A延伸。通常,周边32对应位于规则轮叶72的前侧65和后侧后侧63上。在示例性实施例中,角度A大于约0°并且小于约90°?;蛘?,角度A可以是使得多个轮叶38能够如本说明书中所述运行的任何角度。
    在示例性实施例中,轮叶封闭组件部分94包括前端辅助轮叶73。前端辅助轮叶73类似于规则轮叶72。轮叶封闭组件部分94还包括后端辅助轮叶78。后端辅助轮叶78的整体围带66大体呈梯形并且包括边缘80和82,所述边缘80和82彼此大体平行并且当转子轮组件50完全组装之后,定向为与转子轮52的中心线轴线24大体垂直。后端辅助轮叶78包括后侧后侧周边32,当转子轮组件50完全组装时,所述后侧后侧周边32定向与规则轮叶72的对应周边32大体平行。此外,后端辅助轮叶78的整体围带66包括前侧前侧周边84,所述前侧 前侧周边84定向为与中心线轴线24成角度B。在示例性实施例中,角度B是小于或等于约10°并且大于约0°的锐角。此外,角度B小于角度A,以满足表达式0°<|B|<|A|?;蛘?,角度B可以是使得后端辅助轮叶78能够如本说明书中所述运行的任何角度。
    在示例性实施例中,轮叶38还包括封闭轮叶86。封闭轮叶整体围带66大体呈梯形并且包括边缘88和90,所述边缘88和90彼此大体平行并且当转子轮组件50完全组装时,定向为与转子轮52的中心线轴线24大体垂直。封闭轮叶86包括前侧周边32,当转子轮组件50完全组装时,所述前侧前侧周边32定向与前端辅助轮叶73的对应周边32大体平行。此外,封闭轮叶整体围带66包括后侧后侧周边92,所述后侧后侧周边92以相对于Z轴的角度B延伸,所述角度B与后端辅助轮叶78的前侧周边84大体平行。如上所述,角度B是相对于中心线轴线24的正角、小于角度A并且大于约0°的锐角,以满足表达式0°<|B|<|A|。
    在示例性实施例中,鸠尾槽54和鸠尾榫60各自与中心线轴线24大体平行地对齐?;蛘?,鸠尾槽54和鸠尾榫60可以以角度C定向。在示例性实施例中,角度C为0°。但是,角度C可以是满足表达式|C|<|B|<|A|的任何锐角。在替代实施例中,角度C可以是使得轮叶封闭组件部分94能够如本说明书中所述运行的任何角度。
    图4是径向向内看去,转子轮组件50的局部俯视图,其示出了作用于轮叶封闭组件部分94的整体围带66上的示例性接触力。对应整体围带66的周向宽度100被制造成具有比在转子轮组件50中的可用间距增大的切向间距,也就是说,整体围带66的周向宽度100的总和大于延伸穿过转子轮组件50的整体围带66的圆的周长。因此,周向宽度100在整体围带66的周边32处产生干涉条件。为减轻干涉条件,整体围带66旋转到较小周向宽度100,通常如弯曲箭头102所示。所述旋转产生轮叶翼型64的预扭转。在示例性实施例中,每个对应翼型64作为扭转弹簧(torsional spring),并且沿整体围带66的 周边32产生摩擦接触力F1。摩擦接触力F1确保每个对应轮叶38和轮叶封闭组件部分94彼此连接。当组装封闭轮叶86时,由于此界面处施加了干涉条件并且由于翼型64的预扭转导致该行周围产生切向压缩,因此限定在周边84与92之间的界面处也产生摩擦接触力F2。因此,封闭轮叶86连接到相邻轮叶73和78。由于周边84和92以角度B定向,因此在蒸汽涡轮发动机10运行期间,整体围带66并不整体地滑动。
    图5是转子轮组件50的局部透视图。在示例性实施例中,封闭轮叶86包括限定在平台62的后侧96内的键槽110。键槽110通常呈矩形并且向平台62的后侧表面120下方延伸预定距离98?;蛘?,键槽110可以是使得键槽110如本说明书中所述运行的任何形状。键槽110通常位于平台62内的轴向中心并且延伸穿过平台62的底面104。转子轮52包括对应槽口118,所述对应槽口118限定在对应鸠尾槽54之间的转子轮52的外周表面106内。槽口118与键槽110大体对齐,即,键槽110和槽口118沿Z轴方向的尺寸大体类似。
    在示例性实施例中,固定键114位于键槽110和槽口118内,以固定封闭轮叶86的轴向位置。固定键114大体呈矩形并且具有小于键槽110的距离98的预定厚度108,以使得封闭轮叶86作为最后一个轮叶插入到转子轮组件50上,而不导致固定键114与后端辅助轮叶78干涉?;蛘?,固定键114可以是使得固定键114如本说明书中运行的任何形状。固定键114的宽度109和高度107使得固定键114能够与键槽110和槽口118的尺寸大体对齐,同时使得固定键114在键槽110和槽口118内垂直移动。
    在示例性实施例中,平台62包括延伸穿过其中的开口112???12大体轴向延伸穿过平台62并且与蒸汽涡轮发动机10的中心线24大体平行(如图1所示)???12延伸穿过键槽110,以使得固定键114固定在其中。平台62还包括限定在其中的开口122,所述开口122沿径向相对于转子轮组件50垂直延伸???22使得杆116(例 如,但不限于,螺栓)延伸穿过其中,以便将固定键114安置在槽口118内。
    图6是转子轮组件50的局部透视图,所述转子轮组件50包括示例性固定销124,所述固定销124可用于固定所述固定键114。在示例性实施例中,固定销124插入开口112中,以便将固定键114固定在径向向内的位置?;蛘?,固定销124可以是如本说明书中所述固定所述固定键114的任何类型的固定机构,例如,包括,弹簧销、定位销和/或螺纹紧固件。
    运行时,后端辅助轮叶78插入转子轮52的鸠尾槽54中并且使用固定键固定到位(未图示)?;蛘?,后端辅助轮叶78可以通过用于固定转子轮叶的任何传统机构固定到位,例如,但不限于,通过使用扭锁止动器(wist-lock retainer)。规则轮叶72插入转子轮52的相邻鸠尾槽54中并且以类似方式固定到位。额外的规则轮叶72随后插入转子轮52的相邻鸠尾槽54中并且固定到位,围绕转子轮52工作直到留下两个鸠尾槽54。前端辅助轮叶73插入倒数第二个鸠尾槽54中并且固定到位。后端辅助轮叶78和前端辅助轮叶73分开,以形成封闭轮叶86的开口。封闭轮叶86插入最后一个鸠尾槽54中。为分离后端辅助轮叶78与前端辅助轮叶73,第一个大体切向的力沿背离前端辅助轮叶73的方向施加在后端辅助轮叶78上,并且第二大体切向的力沿相反方向施加在前端辅助轮叶73上。将后端辅助轮叶78与前端辅助轮叶73分开是必要的,因为角度A、B和C之间的关系是满足表达式|C|<|B|<|A|。此关系与整体围带66的周向宽度100一起得以确保封闭轮叶86无法插入转子轮52内,而不首先分开限定在后端辅助轮叶78与前端辅助轮叶73之间的开口,从而在最后组装封闭轮叶86之后将每个轮叶锁定到位。
    在示例性实施例中,封闭轮叶86与固定键114一起组装在径向向外的位置,整体捕获在键槽110内。封闭轮叶86插入转子轮52的鸠尾槽54内之后,杆116用于将固定键114移动到径向向内的位置。 固定键114安置成同时与键槽110与槽口118接合。杆116从开口122移除,固定销124插入开口112内,以将固定键114固定在接合位置。
    本说明书中所述的系统和方法有助于通过提供轴向进入轮叶系统以大幅减小涡轮机上产生的工作应力来提高涡轮发动机性能。具体来说,其描述了具有独特整体围带界面的封闭轮叶和后端辅助轮叶。封闭轮叶可以轴向地在转子轮上组装或拆卸,而不使用鸠尾榫嵌件或其他类似的固定机构。因此,相对于使用轴向进入轮叶的已知涡轮机,本说明书中所述的设备、系统和方法有助于减小组装具有整体围带的轴向进入轮叶的时间和难度,并且有助于减小与鸠尾榫封闭嵌件相关的工作应力和成本。
    本说明书中所述的方法和系统并不限于本说明书中所述的具体实施例。例如,每个系统的部件和/或每个方法的步骤可以相对于本说明书中所述的其他部件和/或步骤独立单独地使用和/或实施。此外,每个部件和/或步骤还可以与其他组件和方法一起使用和/或实施。
    尽管已就各个具体实施例描述了本发明,但是所属领域中的技术人员将认识到,可以在权利要求书的精神和范围内对本发明做出修改。

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