一种机械动叶片和轮盘的装配结构及燃气轮机的制作方法

1.本发明涉及燃气轮机技术领域，具体而言，涉及一种机械动叶片和轮盘的装配结构及燃气轮机。


背景技术：

2.流体旋转机械的动叶片通过其叶根装在轮盘的轮槽内，由于叶片的叶根多为枞树形、燕尾型等叶根，轮盘的轮槽是一个与之相适配轴向通槽，为保证轮盘上所有叶片的轴向位置一致，并防止叶片从轮槽中滑落，通常采用锁键或螺钉锁定定位。
3.目前，大、中型流体旋转机械轴向安装叶片定位方式通常是在轮缘部位开定位槽或定位孔，通过锁键或螺钉实现动叶片的定位，此种方式削弱轮缘的强度，影响转子安全性；此外，对于中、小型流体旋转机械而言，流体旋转机械轮缘肉厚相比较少，如果采用上述的定位方式，不仅轮缘无法满足强度要求，而且锁键和锁键槽的加工难度和安装难度较大，影响装配效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种机械动叶片和轮盘的装配结构以及燃气轮机，以解决现有的叶片装配结构存在的轮缘强度低、加工难度和安装难度较大的问题。
5.为解决上述问题，本发明首先提供了一种机械动叶片和轮盘的装配结构，包括轮盘、叶片以及锁紧组件；所述轮盘外周缘设有多个轮槽和多个连接部，多个所述轮槽沿周向开设，多个所述连接部沿周向一一对应位于多个所述轮槽内侧；所述叶片包括相连接的叶片本体和叶根，所述叶根安装于所述轮槽内，所述叶根相对两侧均设有多个第一定位装配部，多个所述第一定位装配部沿径向分布并与所述轮槽周向限位，且末端的所述第一定位装配部具有沿轴向伸出所述轮槽的第二定位装配部；所述锁紧组件分别于所述第二定位装配部和所述连接部相连接，并轴向锁紧所述叶根。
6.采用上述技术方案，区别于传统的锁键和螺钉的连接方式，而是利用轮槽与叶根的第一定位装配部完成叶根的周向固定，然后利用叶根的第二定位装配部、轮槽内侧的连接部以及锁紧组件完成叶根的轴向固定，无需在轮缘上开设锁键槽或螺钉孔等结构，降低加工难度，而且能够尽量避免对轮缘结构强度的削弱。
7.进一步的，所述连接部为盲孔和凹槽两者中的一者。
8.采用上述技术方案，盲孔和凹槽的结构简单，加工方便，而且开设的尺寸可以远远小于锁键槽或螺钉孔，不会影响轮缘结构强度。
9.进一步的，所述第一定位装配部为形状尺寸相适配的凸肩和凹陷两者中的一者，所述轮槽的侧壁设有所述凸肩和所述凹陷两者中的另一者。
10.采用上述技术方案，凸肩和凹陷的配合在叶根的装配过程中不仅能够起到良好的导向作用，而且两者之间形成咬合能够提高叶根安装后的结构稳定性。
11.进一步的，所述第二定位装配部的底面设有卡槽，所述锁紧组件上部插接于所述
卡槽，下部与所述连接部相连接。
12.采用上述技术方案，利用伸出的第二定位装配部底面卡槽与锁紧组件插接配合，实现叶根的轴向固定，结构巧妙，易于装配。
13.进一步的，所述锁紧组件包括定位块和锁紧螺栓，相邻两个所述锁紧组件的定位块相抵；所述定位块上部插装于所述卡槽，下部设有第一通孔；所述连接部为螺纹孔，所述锁紧螺栓穿过所述第一通孔与所述螺纹孔相连接，并压紧所述定位块。
14.采用上述技术方案，在装配时先将定位块与第二定位装配部的卡槽插接，然后装入锁紧螺栓，结构简单，便于操作，并且相邻两个定位块侧部相抵，进一步提高锁紧组件装配后的结构稳定性。
15.进一步的，所述定位块包括卡接部和开孔部，所述卡槽在宽度方向上的两端敞口，所述卡接部的宽度大于所述卡槽的宽度，所述卡接部的厚度小于所述开孔部厚度，所述开孔部设有所述第一通孔。
16.采用上述技术方案，对定位块进行优化设计，便于定位块的装配，而且能够保证相邻两个定位块之间的抵接。
17.进一步的，所述第一通孔为腰型孔，所述腰型孔的长度方向与所述轮盘的径向一致。
18.采用上述技术方案，将第一通孔设计为腰型孔，轮盘高速转动过程中，定位块产生的离心力不会作用在锁紧螺栓上，锁紧螺栓仅仅承受定位块静止状态下的重力以及定位块在转动状态下产生的极小的轴向分力，确保了结构的稳定性。
19.进一步的，所述锁紧组件还包括止动垫圈，所述止动垫圈位于所述锁紧螺栓的螺帽和所述定位块之间，并被所述锁紧螺栓的螺帽压紧。
20.采用上述技术方案，止动垫圈的设置能够提高锁紧螺栓与螺纹孔连接后的稳定性。
21.进一步的，所述止动垫圈包括垫圈本体、一体连接于所述垫圈本体的第一止动片和第二止动片；所述垫圈本体设有供所述锁紧螺栓穿过的第二通孔；所述第一止动片背离所述垫圈本体的一端设有向背离所述定位块方向延伸的第一止挡部，所述第一止挡部与所述螺帽相邻；所述第二止动片的长度方向与所述第一止动片的长度方向相垂直，所述第二止动片背离所述垫圈本体的一端设有与第一止挡部延伸方向相反的第二止挡部，所述第二止挡部与所述定位块的一侧相抵。
22.采用上述技术方案，将止动垫圈设计为具有延伸方向相反的第一止动片和第二止动片，能够分别于螺帽和定位块形成限位配合，避免结构产生不必要的位移，进一步提高了结构稳定性。
23.本发明还提供了一种燃气轮机，其包括上述技术方案所述的机械动叶片和轮盘的装配结构。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的轮盘的结构示意图；
26.图2为本发明实施例提供的叶片的结构示意图；
27.图3为图2的a部放大图；
28.图4为本发明实施例提供的机械动叶片和轮盘的装配结构的示意图；
29.图5为本发明实施例提供的锁紧组件装配至轮盘后的结构示意图；
30.图6为本发明实施例提供的锁紧组件的定位块的结构示意图；
31.图7为本发明实施例提供的锁紧组件的锁紧螺栓的结构示意图；
32.图8为本发明实施例提供的锁紧组件的止动垫圈的结构示意图。
33.附图标记说明：
34.100-轮盘；110-轮槽；120-连接部；
35.200-叶片；210-叶片本体；220-叶根；221-第一定位装配部；222-第二定位装配部；2221-卡槽；
36.300-锁紧组件；310-定位块；311-卡接部；312-开孔部；3121-第一通孔；320-锁紧螺栓；330-止动垫圈；331-垫圈本体；3311-第二通孔；332-第一止动片；3321-第一止挡部；333-第二止动片；3331-第二止挡部。
具体实施方式
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.为了解决叶片装配导致轮缘强度低、加工难度和安装难度大的问题，本实施例提供了一种机械动叶片和轮盘的装配结构，旨在通过对装配结构和方式的改进来解决上述问题。
39.本实施例提供的机械动叶片和轮盘的装配结构主要包括轮盘100、叶片200以及锁紧组件300，其中，本实施例的轮盘100结构如图1中所示，轮盘100外周缘设有多个轮槽110和多个连接部120，多个轮槽110沿周向开设，多个连接部120沿周向一一对应位于多个轮槽110内侧，具体的，本实施例的连接部120为盲孔和凹槽两者中的一者，盲孔和凹槽的结构简单，加工方便，而且开设的尺寸可以远远小于锁键槽或螺钉孔，不会影响轮缘结构强度。需要说明的是，本实施例中所述的“周向”、“轴向”、“径向”可以理解为轮盘100的方位词。
40.结合附图2和附图3所示，本实施例的叶片200包括相连接的叶片本体210和叶根220，本实施例的叶片200的改进之处主要在叶根220部分，因此本实施例对叶片本体210不进行过多描述。
41.本实施例的叶根220安装于轮槽110内，叶根220相对两侧均设有多个第一定位装配部221，多个第一定位装配部221沿径向分布并与轮槽110周向限位，且叶根220末端的第一定位装配部221具有沿轴向伸出轮槽110的第二定位装配部222，第一定位装配部221和第二定位装配部222的结构和定位原理在下述中给出。
42.结合附图4所示，本实施例的锁紧组件300分别于第二定位装配部222和连接部120相连接，并轴向锁紧叶根220，锁紧组件300为两部装配，先将锁紧组件300与第二定位装配
部222连接，然后再将锁紧组件300与连接部120连接，区别于传统的锁键或螺钉的直接装配固定形式。
43.结合附图2所示，本实施例的第一定位装配部221为形状尺寸相适配的凸肩和凹陷两者中的一者，图示中为凸肩结构，相应的，结合附图1所示，本实施例的轮槽110的侧壁设有凸肩和凹陷两者中的另一者，图中为凹陷结构，在具体装配时，叶根220的凸肩和轮盘100的凹陷相互咬合，并且在叶根220的装配过程中能够起到良好的导向作用，而且两者在形成咬合能够提高叶根220安装后的结构稳定性。
44.结合附图3所示，本实施例的第二定位装配部222的底面设有卡槽2221，卡槽2221为两端敞口结构，相应的，结合附图5所示，本实施例的锁紧组件300上部插接于卡槽2221，下部与连接部120相连接，如此一来，利用伸出的第二定位装配部222底面卡槽2221与锁紧组件300插接配合，实现叶根220的轴向固定，只需要将锁紧组件300上部插入卡槽2221即可，结构巧妙，易于装配。
45.结合附图5、附图6和附图7所示，本实施例的锁紧组件300包括定位块310和锁紧螺栓320，定位块310为矩形块状结构，并且定位块310的尺寸陪构造为：相邻两个锁紧组件300的定位块310能够如图4中所示的相抵，本实施例的定位块310上部插装于卡槽2221，下部设有第一通孔3121，相应的，为了适配锁紧螺栓320，本实施例的连接部120为螺纹孔，锁紧螺栓320穿过第一通孔3121与螺纹孔相连接，并压紧定位块310，在装配时先将定位块310与第二定位装配部222的卡槽2221插接，然后装入锁紧螺栓320，结构简单，便于操作，并且相邻两个定位块310侧部相抵，进一步提高锁紧组件300装配后的结构稳定性。
46.结合附图6所示，本实施例的定位块310包括卡接部311和开孔部312，卡槽2221在宽度方向上的两端敞口，卡接部311的宽度大于卡槽2221的宽度，卡接部311的厚度小于开孔部312厚度，开孔部312设有第一通孔3121，对定位块310进行优化设计，便于定位块310的装配，而且能够保证相邻两个定位块310之间的抵接。
47.可选的，本实施例将第一通孔3121为腰型孔，腰型孔的长度方向与轮盘100的径向基本一致，将第一通孔3121设计为腰型孔的原因在于，在本实施例的轮盘100高速转动过程中，定位块310产生的离心力不会作用在锁紧螺栓320上，锁紧螺栓320仅仅承受定位块310静止状态下的重力以及定位块310在转动状态下产生的极小的轴向分力，确保了结构的稳定性。
48.结合附图5所示，本实施例的锁紧组件300还包括止动垫圈330，止动垫圈330位于锁紧螺栓320的螺帽和定位块310之间，并被锁紧螺栓320的螺帽压紧，止动垫圈330的设置能够提高锁紧螺栓320与螺纹孔连接后的稳定性。
49.为了进一步提高结构的稳定性，本实施例还对止动垫圈330的结构做出进一步的改进。
50.结合附图8所示，本实施例的止动垫圈330包括垫圈本体331、连接于垫圈本体331的第一止动片332和第二止动片333，第一止动片332和第二止动片333均与垫圈本体331一体连接或者说一体成型，第一止动片332和第二止动片333均为l型。
51.具体的，本实施例的垫圈本体331设有供锁紧螺栓320穿过的第二通孔3311，本实施例的第一止动片332背离垫圈本体331的一端设有向背离定位块310方向延伸的第一止挡部3321，第一止挡部3321与螺帽相邻，本实施例的第二止动片333的长度方向与第一止动片
332的长度方向相垂直，第二止动片333背离垫圈本体331的一端设有与第一止挡部3321延伸方向相反的第二止挡部3331，第二止挡部3331与定位块310的一侧相抵。如此一来，将止动垫圈330设计为具有延伸方向相反的第一止动片332和第二止动片333，能够分别于螺帽和定位块310形成限位配合，避免结构产生不必要的位移，进一步提高了结构稳定性。
52.下面就本实施例的机械动叶片和轮盘的装配结构的具体装配过程进行描述：
53.装配时，先将叶片200的叶根220安装到轮盘100的轮槽110内，且轴向到位，此时，叶根220端面的第二定位装配部222的卡槽2221露出轮盘100的端面；
54.然后将定位块310的底面贴住轮盘100的端面，将定位块310的卡接部311插入叶根220的卡槽2221内，此时定位块310上的腰型孔与轮盘100端面上开设的螺纹孔贯通；
55.随后将装有止动垫圈330的锁紧螺栓320穿过定位块310的腰型孔拧入轮盘100端面开设的螺纹孔，从而实现了定位块310的固定，进而实现了叶片200的轴向固定。
56.结合上述结构和装配过程可知，本实施例提供的装配结构区别于传统的锁键和螺钉的连接方式，而是利用轮槽110与叶根220的第一定位装配部221完成叶根220的周向固定，然后利用叶根220的第二定位装配部222、轮槽110内侧的连接部以及锁紧组件300完成叶根220的轴向固定，无需在轮缘上开设锁键槽或螺钉孔等结构，降低加工难度，而且能够尽量避免对轮缘结构强度的削弱。
57.基于上述结构，本实施例还提供了一种燃气轮机，其包括上述技术方案的机械动叶片和轮盘的装配结构。
58.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
59.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
60.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
61.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，包括：轮盘(100)，所述轮盘(100)外周缘设有多个轮槽(110)和多个连接部(120)，多个所述轮槽(110)沿周向开设，多个所述连接部(120)沿周向一一对应位于多个所述轮槽(110)内侧；叶片(200)，其包括相连接的叶片本体(210)和叶根(220)，所述叶根(220)安装于所述轮槽(110)内，所述叶根(220)相对两侧均设有多个第一定位装配部(221)，多个所述第一定位装配部(221)沿径向分布并与所述轮槽(110)周向限位，且末端的所述第一定位装配部(221)具有沿轴向伸出所述轮槽(110)的第二定位装配部(222)；以及锁紧组件(300)，所述锁紧组件(300)分别于所述第二定位装配部(222)和所述连接部(120)相连接，并轴向锁紧所述叶根(220)。2.根据权利要求1所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，所述连接部(120)为盲孔和凹槽两者中的一者。3.根据权利要求1所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，所述第一定位装配部(221)为形状尺寸相适配的凸肩和凹陷两者中的一者，所述轮槽(110)的侧壁设有所述凸肩和所述凹陷两者中的另一者。4.根据权利要求1所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，所述第二定位装配部(222)的底面设有卡槽(2221)，所述锁紧组件(300)上部插接于所述卡槽(2221)，下部与所述连接部(120)相连接。5.根据权利要求4所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，所述锁紧组件(300)包括定位块(310)和锁紧螺栓(320)；相邻两个所述锁紧组件(300)的定位块(310)的侧部相抵，所述定位块(310)上部插装于所述卡槽(2221)，下部设有第一通孔(3121)；所述连接部(120)为螺纹孔，所述锁紧螺栓(320)穿过所述第一通孔(3121)与所述螺纹孔相连接，并压紧所述定位块(310)。6.根据权利要求5所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，所述定位块(310)包括卡接部(311)和开孔部(312)，所述卡槽(2221)在宽度方向上的两端敞口，所述卡接部(311)的宽度大于所述卡槽(2221)的宽度，所述卡接部(311)的厚度小于所述开孔部(312)厚度，所述开孔部(312)设有所述第一通孔(3121)。7.根据权利要求5所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，所述第一通孔(3121)为腰型孔，所述腰型孔的长度方向与所述轮盘(100)的径向一致。8.根据权利要求5所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，所述锁紧组件(300)还包括止动垫圈(330)，所述止动垫圈(330)位于所述锁紧螺栓(320)的螺帽和所述定位块(310)之间，并被所述锁紧螺栓(320)的螺帽压紧。9.根据权利要求8所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构，其特征在于，所述止动垫圈(330)包括垫圈本体(331)、一体连接于所述垫圈本体(331)的第一止动片(332)和第二止动片(333)；所述垫圈本体(331)设有供所述锁紧螺栓(320)穿过的第二通孔(3311)；所述第一止动片(332)背离所述垫圈本体(331)的一端设有向背离所述定位块(310)方向延伸的第一止挡部(3321)，所述第一止挡部(3321)与所述螺帽相邻；
所述第二止动片(333)的长度方向与所述第一止动片(332)的长度方向相垂直，所述第二止动片(333)背离所述垫圈本体(331)的一端设有与第一止挡部(3321)延伸方向相反的第二止挡部(3331)，所述第二止挡部(3331)与所述定位块(310)的一侧相抵。10.一种燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的一种机械动叶片和轮盘的装配结构。

技术总结
本发明提供了一种机械动叶片和轮盘的装配结构及燃气轮机，涉及燃气轮机技术领域。装配结构包括轮盘、叶片以及锁紧组件；轮盘外周缘设有多个轮槽和多个连接部；叶片包括的叶根安装于轮槽内，叶根相对两侧均设有多个第一定位装配部，多个第一定位装配部沿径向分布并与轮槽周向限位，且末端的第一定位装配部具有伸出轮槽的第二定位装配部；锁紧组件分别于第二定位装配部和连接部相连接，并轴向锁紧叶根。本发明利用轮槽与叶根的第一定位装配部完成叶根的周向固定，然后利用叶根的第二定位装配部、轮槽内侧的连接部以及锁紧组件完成叶根的轴向固定，无需在轮缘上开设锁键槽或螺钉孔等结构，降低加工难度，而且能够尽量避免对轮缘结构强度的削弱。结构强度的削弱。结构强度的削弱。


技术研发人员：刘维兵 刘海旭 朱灏楠 莫仪然
受保护的技术使用者：清启动力（北京）科技有限公司
技术研发日：2023.02.17
技术公布日：2023/6/3