專利名稱：蒸汽渦輪疊置的蒸汽通路和制有槽的杓輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有分別由圍繞一共用軸線的一些輪和環(huán)構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和固定部件兩者的疊置的蒸汽通路。本發(fā)明也涉及一種用于該疊置的蒸汽渦輪的燕屬杓輪。
背景技術(shù)：
目前的整體蓋反作用葉片是由裝配在一機(jī)械轉(zhuǎn)子鍛件上的大量單個(gè)葉片構(gòu)成的。同樣，目前的噴嘴級(jí)是由裝配在一定子殼體上的大量噴嘴構(gòu)成的。與轉(zhuǎn)子鍛件和定子殼體、轉(zhuǎn)子和定子機(jī)加工、葉片和噴嘴原材料、葉片和噴嘴機(jī)加工以及轉(zhuǎn)子和定子裝配有關(guān)的時(shí)間和費(fèi)用大大地增加了蒸汽通路的費(fèi)用。因此，需要減少蒸汽通路硬件的制造和裝配的時(shí)間和費(fèi)用而不影響整個(gè)蒸汽渦輪設(shè)計(jì)的整體性。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，提供一種蒸汽渦輪的蒸汽通路，包括多個(gè)疊置的輪，它們有圍繞一共用軸線而從這些輪向外伸出的多個(gè)葉片；多個(gè)疊置的環(huán)，它們有圍繞該共用軸線而從這些環(huán)向內(nèi)伸出的多個(gè)噴嘴；這些輪和環(huán)沿所述軸線交替設(shè)置而形成蒸汽渦輪的相應(yīng)的級(jí)，并限定該蒸汽通路。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，提供一種用于蒸汽渦輪的蒸汽通路，包括多個(gè)圍繞一共用軸線疊置的輪和多個(gè)葉片，每個(gè)輪有一沿周邊的槽，每個(gè)葉片有一葉身部和一根部，所述根部和所述槽的形狀做成能將每個(gè)葉片的根部保持在該槽中，以及多個(gè)安裝噴嘴的環(huán)，這些環(huán)與疊置的輪圍繞該共用的軸線而交替設(shè)置，與所述葉片一起限定該蒸汽通路。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面而形成一條蒸汽通路的示意圖；圖2是表示一種用于在轉(zhuǎn)子中形成疊置的輪和葉片的過程的示意圖；圖3是一種用于安裝多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子的輪的透視圖；圖4是例示定子的形成的局部透視圖；圖5是整體的噴嘴環(huán)或輪的透視圖；圖6是一種例示圍繞其周邊的燕尾的單個(gè)轉(zhuǎn)子輪的側(cè)視立面圖；以及圖7～9例示將閉合葉片固定在轉(zhuǎn)子輪上的各種形式。
優(yōu)選實(shí)施例說明現(xiàn)在參照附圖，特別是圖1，圖中例示由定子環(huán)或輪支承的噴嘴或轉(zhuǎn)子輪支承的葉片的交替垂直疊置形成的蒸汽通路10?？梢岳斫?，蒸汽通路部件的疊置不需要沿蒸汽通路的垂直取向完成，而可以沿水平取向或其它取向完成。特別是，該蒸汽渦輪定子是由一系列疊合的定子環(huán)或輪12形成的。每個(gè)定子環(huán)或輪12在沿蒸汽通路10的軸向間隔的位置處支承多個(gè)沿圓周向內(nèi)伸出的噴嘴14。例如，第一級(jí)定子環(huán)12(1)支承第一級(jí)噴嘴14(1)，第二級(jí)定子環(huán)12(2)支承第二級(jí)噴嘴14(2)，第三級(jí)定子環(huán)12(3)支承第三級(jí)噴嘴14(3)，第四級(jí)定子環(huán)12(4)支承第四級(jí)噴嘴14(4)，而第五級(jí)定子環(huán)12(5)支承第五級(jí)噴嘴14(5)。其余定子級(jí)用虛線12(n)提供。
與定子環(huán)12交替地安裝在轉(zhuǎn)子葉片上的是轉(zhuǎn)子輪16。例如，參照?qǐng)D1，第一級(jí)轉(zhuǎn)子輪16(1)安裝第一級(jí)葉片18(1)，第二級(jí)轉(zhuǎn)子輪16(2)安裝第二級(jí)葉片18(2)，第三級(jí)轉(zhuǎn)子輪16(3)安裝第三級(jí)葉片18(3)，第四級(jí)轉(zhuǎn)子輪16(4)安裝第四級(jí)葉片18(4)，而第五級(jí)轉(zhuǎn)子輪16(5)安裝第五級(jí)葉片18(5)。也提供其余的轉(zhuǎn)子輪和葉片來對(duì)應(yīng)于任何其它級(jí)?？梢岳斫?，向內(nèi)引出的噴嘴14和向外引出的葉片18互相交叉而形成各種蒸汽通路級(jí)。如圖1中所示，在固定于起始的轉(zhuǎn)子輪16(1)上的蒸汽通路入口的附近，有一個(gè)入口間隔輪20。此外，在相鄰的轉(zhuǎn)子環(huán)12之間以及在相鄰的轉(zhuǎn)子輪16之間設(shè)有軸向表面壓緊密封件。
如圖所示，通過將定子環(huán)12和轉(zhuǎn)子輪16交替地安置在一根共用軸線周圍而將該蒸汽通路建立到多級(jí)。該蒸汽通路的靜止部件和轉(zhuǎn)動(dòng)部件的各種環(huán)和輪設(shè)有硬件，使得這些環(huán)和/或輪不能被裝配在錯(cuò)誤的位置或方向中或在預(yù)定順序之外。例如，定子環(huán)12可以有在相鄰的軸向表面上的軸向凸出部和凹部，它們必須互相對(duì)準(zhǔn)，以保證相鄰的環(huán)對(duì)應(yīng)于蒸汽通路的接連的級(jí)。同樣，輪16可以有凸出部和凹部，以保證它們精確地對(duì)準(zhǔn)在各個(gè)級(jí)的預(yù)定順序中。
參照?qǐng)D5，每個(gè)定子環(huán)12可以由一個(gè)完全的圓環(huán)形成。噴嘴也即葉片21可以通過與其內(nèi)蓋或隔板22一起機(jī)加工而整體地形成于該輪上?；蛘呤?，定子環(huán)12的內(nèi)周邊也可以通過與其蓋一起的機(jī)加工而成槽來裝入在其疊置的周邊陣列中的一個(gè)或多個(gè)噴嘴。作為進(jìn)一步的替代，該定子環(huán)可以形成一對(duì)180度的區(qū)段并一個(gè)對(duì)另一個(gè)地固定在一條中線上，例如通過互相用螺栓固定靠近該中線的法蘭的辦法來固定。如圖所示，通過定子環(huán)形成多個(gè)沿周邊間隔的孔26來裝入止動(dòng)的硬件，可以將定子環(huán)沿軸向互相固定。例如，該止動(dòng)硬件可以包括軸向螺栓、螺柱、螺桿或其后集體地稱為螺柱的類似裝置。螺柱28穿過各個(gè)定子環(huán)的對(duì)準(zhǔn)的孔26并具有外加螺母27的螺紋端部。
同樣，參照?qǐng)D3，每個(gè)轉(zhuǎn)子輪16最好包括一個(gè)有槽的外周邊30(圖5)，用以如下所述地裝入單個(gè)的葉片。這些葉片最好圍繞輪的周邊一個(gè)對(duì)著另一個(gè)地疊置，而每個(gè)葉片有一葉片蓋32。每個(gè)輪16包括多個(gè)用于裝入螺柱的沿周邊間隔的孔34，與相對(duì)于定子環(huán)的孔相似。螺柱通過對(duì)準(zhǔn)的孔34而裝入，以便沿軸向彼此相鄰地其間帶有壓緊的密封(未示出)地裝入螺柱而固定轉(zhuǎn)子環(huán)。
使定子環(huán)12和轉(zhuǎn)子輪16相互連接的螺柱不一定必然延伸蒸汽通路的整個(gè)長(zhǎng)度。各個(gè)級(jí)可以包括子組件，每個(gè)子組件可以含有預(yù)定數(shù)目的級(jí)。例如，可以提供一種三十級(jí)的蒸汽通路，其中有六個(gè)子組件，每個(gè)子組件有五級(jí)。這些螺柱可以只穿過每組的級(jí)，或者可以終止于一個(gè)相鄰的組的起始的定子環(huán)或輪中，以便互相固定各級(jí)的子組件。單個(gè)地裝配定子環(huán)和轉(zhuǎn)子輪的一個(gè)特定的優(yōu)點(diǎn)是有利于各級(jí)的工作壽命和修理。而且，在每個(gè)級(jí)的位置上提供一個(gè)單獨(dú)的定子環(huán)或轉(zhuǎn)子輪的能力能夠從一個(gè)位置到另一位置即從一個(gè)級(jí)到另一個(gè)級(jí)使用不同的材料。這樣，某些級(jí)可以使用花費(fèi)較少的材料而不損害蒸汽通路的總體完整性。例如，該蒸汽通路的入口級(jí)可以用必須能經(jīng)受在蒸汽入口處蒸汽的高溫高壓的材料來制成，而這種材料可能很貴。暴露于較低溫度和壓力的后繼的各級(jí)可以用較不貴的材料制成。
參照?qǐng)D2，圖中也例示一種具有端部鑄件42和中間疊置的轉(zhuǎn)子輪組件44的成套的轉(zhuǎn)子40(為清楚起見已省去了多個(gè)輪)。這些端部鑄件可以包括一個(gè)端盤46，其上可以用螺柱48固定裝配的轉(zhuǎn)子輪。因此，用一個(gè)有一中間系列的安裝了輪16的葉片的轉(zhuǎn)子來代替了一個(gè)否則會(huì)是整體的長(zhǎng)形鑄件的中間部分，這些葉片沿軸向彼此固定而形成該蒸汽通路。
參照?qǐng)D4，第一級(jí)定子環(huán)12(1)位于一外殼50中，在這種情況下是渦輪入口的一部分，通過該入口提供蒸汽，以便通過起始的第一級(jí)和其后的各級(jí)。
參照?qǐng)D6～9，每個(gè)轉(zhuǎn)子輪16可以形成一個(gè)周邊槽30，用于與每個(gè)葉片60相互配合而將葉片保持在槽中。例如，槽30可以有一燕尾形構(gòu)型62，用于裝入一個(gè)在每個(gè)葉片的根部上形成的大體上互補(bǔ)的燕尾形構(gòu)型64。槽30還包括一個(gè)圓周形的進(jìn)入和閉合的細(xì)槽，使每個(gè)葉片能沿大體上徑向插入，以便使根部61與槽30對(duì)準(zhǔn)，并使葉片60能夠圍繞槽的周邊移入一個(gè)對(duì)著附近的葉片疊置的最終位置中。當(dāng)所有葉片已插入槽30中時(shí)，一個(gè)最后的閉合葉片裝入該細(xì)槽中。該閉合葉片的截面構(gòu)型可以與該槽30相同或不同。為了使該閉合葉片保持在輪上，一個(gè)沿軸向伸出的剪切銷66可以通過該輪和槽30的邊緣68并通過一個(gè)沿軸向通過葉片60的根部61形成的孔?；蛘呤?，如圖8中所示，剪切銷66可以相對(duì)于輪的軸線是傾斜的。在圖9中，通過限定槽30的輪16的邊緣68外加埋頭螺釘70并使螺釘70通過葉片60的根部61的邊緣，由此將該閉合葉片固定在該槽中的最終位置內(nèi)。
雖然已聯(lián)系當(dāng)前認(rèn)為是最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例而描述了本發(fā)明，但可以理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，相反，本發(fā)明預(yù)期包括在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效內(nèi)容。
部件清單12 環(huán)14 噴嘴16 疊置的輪18 葉身部26 環(huán)28 螺柱30 槽34 開孔48 螺柱60 葉片61 根部
權(quán)利要求
1.一種蒸汽渦輪的蒸汽通路，包括有多個(gè)葉片18的多個(gè)疊置的輪16，葉片18圍繞一根共用的軸線從該輪向外伸出；有多個(gè)噴嘴14的多個(gè)疊置的環(huán)12，噴嘴14圍繞該共用的軸線從這些環(huán)向內(nèi)伸出；這些輪和環(huán)沿所述軸線交替地設(shè)置，形成該蒸汽渦輪的相應(yīng)的級(jí)，并限定該蒸汽通路。
2.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，包括多個(gè)在這些輪周圍間隔位置處貫穿這些輪的對(duì)準(zhǔn)的孔34和多個(gè)穿過這些孔以將這些輪互相固定的螺柱48。
3.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，包括多個(gè)在這些環(huán)周圍間隔的位置處貫穿這些環(huán)26的對(duì)準(zhǔn)的孔和多個(gè)穿過這些孔以將這些環(huán)互相固定的螺柱28。
4.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，葉片18和噴嘴14互相交叉。
5.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，這些葉片18是與每個(gè)輪16整體形成的。
6.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，這些輪有一周邊槽30，多個(gè)葉片60各安裝一葉身部和一根部61，所述槽的形狀做成能將每個(gè)葉片的根部保持在該槽中。
7.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，該蒸汽通路包括一個(gè)蒸汽入口端部和一個(gè)蒸汽出口端部，在該入口和出口端部處形成各級(jí)輪的材料是彼此不同的。
8.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，包括一個(gè)蒸汽入口端部和一個(gè)蒸汽出口端部，在該入口和出口端部處形成各級(jí)環(huán)的材料是彼此不同的。
9.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，所述環(huán)在組裝中形成該蒸汽渦輪的一個(gè)定子。
10.一種按照權(quán)利要求1的蒸汽通路，其特征在于，所述環(huán)12互相焊接而形成該蒸汽渦輪的一個(gè)定子。
全文摘要
蒸汽渦輪的蒸汽通路，包括每個(gè)安裝向內(nèi)引導(dǎo)的噴嘴14的疊置的定子環(huán)12和每個(gè)安裝裝有葉身部的向外引導(dǎo)的葉片60的疊置的根部輪16。通過使定子環(huán)和轉(zhuǎn)子輪交替地疊置，能使各級(jí)的噴嘴和葉片互相交叉而形成一蒸汽通路。每個(gè)葉片包括一個(gè)葉身部和一個(gè)根部61，該根部61裝入一輪上的一個(gè)大體上形狀互補(bǔ)的槽中。
文檔編號(hào)F01D5/00GK1920256SQ200610126209
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者C·W·薩利文, R·J·布拉肯, J·R·辛金斯, S·R·斯萬(wàn), D·O·費(fèi)茨, R·W·科爾尊, J·T·墨菲 申請(qǐng)人:通用電氣公司