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械轉(zhuǎn)子鍛件上的大量單個葉片構(gòu)成的。同樣，目前的噴嘴級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)子和定子機加工、葉片和噴嘴原材料、葉片和噴嘴機加工以及轉(zhuǎn)子和定子裝配有關(guān)的時間和費用大大地增加了蒸汽通路的費用。因此，需要減少蒸汽通路硬件的制造和裝配的時間和費用而不影響整個蒸汽渦輪設(shè)計的整體性。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，提供一種蒸汽渦輪的蒸汽通路，包括多個疊置的輪，它們有圍繞一共用軸線而從這些輪向外伸出的多個葉片；多個疊置的環(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，并限定該蒸汽通路。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，提供一種用于蒸汽渦輪的蒸汽通路，包括多個圍繞一共用軸線疊置的輪和多個葉片，每個輪有一沿周邊的槽，每個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葉片的根部保持在該槽中，以及多個安裝噴嘴的環(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。
附圖簡述

圖1是按照本發(fā)明的一個優(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?？梢岳斫猓羝凡考寞B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沿圓周向內(nèi)伸出的噴嘴14。例如，第一級定子環(huán)12(1)支承第一級噴嘴14(1)，第二級定子環(huán)12(2)支承第二級噴嘴14(2)，第三級定子環(huán)12(3)支承第三級噴嘴14(3)，第四級定子環(huán)12(4)支承第四級噴嘴14(4)，而第五級定子環(huán)12(5)支承第五級噴嘴14(5)。其余定子級用虛線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，參照圖1，第一級轉(zhuǎn)子輪16(1)安裝第一級葉片18(1)，第二級轉(zhuǎn)子輪16(2)安裝第二級葉片18(2)，第三級轉(zhuǎn)子輪16(3)安裝第三級葉片18(3)，第四級轉(zhuǎn)子輪16(4)安裝第四級葉片18(4)，而第五級轉(zhuǎn)子輪16(5)安裝第五級葉片18(5)。也提供其余的轉(zhuǎn)子輪和葉片來對應(yīng)于任何其它級?？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。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。該蒸汽通路的靜止部件和轉(zhuǎn)動部件的各種環(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，它們必須互相對準(zhǔn)，以保證相鄰的環(huán)對應(yīng)于蒸汽通路的接連的級。同樣，輪16可以有凸出部和凹部，以保證它們精確地對準(zhǔn)在各個級的預(yù)定順序中。
參照圖5，每個定子環(huán)12可以由一個完全的圓環(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加工而成槽來裝入在其疊置的周邊陣列中的一個或多個噴嘴。作為進一步的替代，該定子環(huán)可以形成一對180度的區(qū)段并一個對另一個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)形成多個沿周邊間隔的孔26來裝入止動的硬件，可以將定子環(huán)沿軸向互相固定。例如，該止動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穿過各個定子環(huán)的對準(zhǔn)的孔26并具有外加螺母27的螺紋端部。
同樣，參照圖3，每個轉(zhuǎn)子輪16最好包括一個有槽的外周邊30(圖5)，用以如下所述地裝入單個的葉片。這些葉片最好圍繞輪的周邊一個對著另一個地疊置，而每個葉片有一葉片蓋32。每個輪16包括多個用于裝入螺柱的沿周邊間隔的孔34，與相對于定子環(huán)的孔相似。螺柱通過對準(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長度。各個級可以包括子組件，每個子組件可以含有預(yù)定數(shù)目的級。例如，可以提供一種三十級的蒸汽通路，其中有六個子組件，每個子組件有五級。這些螺柱可以只穿過每組的級，或者可以終止于一個相鄰的組的起始的定子環(huán)或輪中，以便互相固定各級的子組件。單個地裝配定子環(huán)和轉(zhuǎn)子輪的一個特定的優(yōu)點是有利于各級的工作壽命和修理。而且，在每個級的位置上提供一個單獨的定子環(huán)或轉(zhuǎn)子輪的能力能夠從一個位置到另一位置即從一個級到另一個級使用不同的材料。這樣，某些級可以使用花費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可以用較不貴的材料制成。
參照圖2，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輪)。這些端部鑄件可以包括一個端盤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)子來代替了一個否則會是整體的長形鑄件的中間部分，這些葉片沿軸向彼此固定而形成該蒸汽通路。
參照圖4，第一級定子環(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和其后的各級。
參照圖6～9，每個轉(zhuǎn)子輪16可以形成一個周邊槽30，用于與每個葉片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，用于裝入一個在每個葉片的根部上形成的大體上互補的燕尾形構(gòu)型64。槽30還包括一個圓周形的進入和閉合的細(xì)槽，使每個葉片能沿大體上徑向插入，以便使根部61與槽30對準(zhǔn)，并使葉片60能夠圍繞槽的周邊移入一個對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，一個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)為是最實用和優(yōu)選的實施例而描述了本發(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，包括有多個葉片18的多個疊置的輪16，葉片18圍繞一根共用的軸線從該輪向外伸出；有多個噴嘴14的多個疊置的環(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，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，包括多個在這些輪周圍間隔位置處貫穿這些輪的對準(zhǔn)的孔34和多個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，包括多個在這些環(huán)周圍間隔的位置處貫穿這些環(huán)26的對準(zhǔn)的孔和多個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蒸汽入口端部和一個蒸汽出口端部，在該入口和出口端部處形成各級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，包括一個蒸汽入口端部和一個蒸汽出口端部，在該入口和出口端部處形成各級環(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定子。
全文摘要
蒸汽渦輪的蒸汽通路，包括每個安裝向內(nèi)引導(dǎo)的噴嘴14的疊置的定子環(huán)12和每個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，能使各級的噴嘴和葉片互相交叉而形成一蒸汽通路。每個葉片包括一個葉身部和一個根部61，該根部61裝入一輪上的一個大體上形狀互補的槽中。
文檔編號F01D5/00GK1920256SQ200610126209
公開日2007年2月28日 申請日期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, D·O·費茨, R·W·科爾尊, J·T·墨菲 申請人:通用電氣公司