[发明专利]具有轴向固定装置的燃气涡轮压缩机末级转子叶片

说明书

技术领域

本发明大体涉及涡轮发动机中的转子叶轮，具体而言，涉及将叶片固定在转子叶轮中的槽内的技术。

背景技术

在某些涡轮发动机配置中，单个叶片装载到形成于转子叶轮中的大体轴向设置的槽或凹槽内。叶片必须固定在槽或凹槽中，以防止叶片在涡轮机运行过程中发生任何径向或轴向移动。叶片上的鸠尾榫安装件以及叶轮中的配对鸠尾槽用于防止径向移动。目前已设计了多种技术来防止叶片轴向移动，其中一些技术包括在插入配对鸠尾槽后，对叶片鸠尾榫的各端进行铆合或立桩固定(staking)。但是，对于某些压缩机的末级中的转子叶轮或转子盘而言，很少能或无法接近叶片鸠尾槽的前部和背部，从而导致铆合或立桩固定方法无法实行。

因此，仍需要一种叶片固定机构，所述叶片固定机构易于安装和拆除，并能在轴向上提供有效且可靠的叶片固定。

发明内容

因此，在第一示例性但非限制性实施例中，本发明转子叶片和叶片固定键包括径向外部翼片、柄以及径向内部连接鸠尾榫；所述连接鸠尾榫具有径向最内表面，所述径向最内表面的一个轴端处形成有凹口，固定键容纳在所述凹口中，并可从收缩位置，即其中固定键部分大体与径向最内表面齐平的位置，旋转到伸展位置，即其中固定键部分从所述径向最内表面大体径向向内伸出的位置。

所述固定键包括轴向延伸的轴部分，所述轴向延伸的轴部分与所述固定键部分构成整体，所述固定键部分在所述固定键从所述收缩位置旋转到所述伸展位置的过程中，保持从所述径向最内表面插入、或与所述径向最内表面大体齐平。所述轴向延伸的轴部分具有端面，其在所述固定键位于所述伸展位置时与所述连接鸠尾榫的侧表面大体齐平，所述端面具有工具配合表面特征，以使所述固定键能在所述收缩位置和所述伸展位置之间旋转。

所述固定键部分大体垂直于所述轴向延伸的轴部分。所述工具配合表面特征是十字形槽。所述固定键部分具有截柱形状，其包括在所述固定键处于所述收缩位置时与所述径向最内表面大体齐平的平坦表面。所述凹口包括用于容纳所述固定键部分的第一横向凹口区域，以及用于容纳所述轴向延伸的轴部分的轴向凹口区域。从所述收缩位置旋转到所述伸展位置所对应的弧度约为90度。所述固定键部具有约220°延伸的弧形表面，其在相对端处连接到所述平坦表面。

在另一项示例性但非限制性实施例中，本发明提供一种转子叶轮，所述转子叶轮装配有多个转子叶片，每个转子叶片包括径向外部翼片、柄以及径向内部连接鸠尾榫；所述连接鸠尾榫具有径向最内底面，所述径向最内表面的一个轴端处形成有凹口；容纳于所述凹口中的固定键；以及辅助转子叶轮，其具有多个大体轴向延伸的槽，每个槽容纳所述径向内部连接鸠尾榫中的一个径向内部连接鸠尾榫；所属轴向延伸的槽中一个或多个槽的径向内表面具有凹口；其中所述固定键从收缩位置，即其中所述固定键部分与所述径向最内底面大体齐平的位置，旋转到伸展位置，即其中所述固定键部分从所述径向最内底面径向向内伸出、且收容在所述凹口中以防止所述槽内的转子叶片轴向移动的位置。

所述固定键包括轴向延伸的轴部分，其与所述固定键部分形成整体，所述固定键部分在所述固定键从所述收缩位置旋转到所述伸展位置的过程中，保持从所述径向最内表面插入、或与所述径向最内表面大体齐平。所述轴向延伸的轴部分具有端面，其在所述固定键位于所述伸展位置时与所述连接鸠尾榫的侧表面大体齐平，所述端面具有工具接合表面特征，以使得所述固定键在所述收缩位置和所述伸展位置之间旋转。所述固定键部分大体垂直于所述轴向延伸的轴部分。所述工具接合表面特征是十字形槽。

所述固定键部分具有弧形表面，其在相对端处连接到平坦表面，所述平坦表面在所述固定键处于所述收缩位置时与所述径向最内表面大体齐平。所述凹口包括用于容纳所述固定键部分的第一横向凹口区域，以及用于容纳所述轴向延伸的轴部分的轴向凹口区域。从所述收缩位置旋转到所述伸展位置所对应的弧度约为90度。所述弧形表面延伸约220°。所述凹口具有极限面，其在所述固定键旋转到所述伸展位置时与所述平坦表面配合。