專利名稱：葉片環(huán)扇段、流體機(jī)械及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葉片環(huán)扇段、一種流體機(jī)械及其制造方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)一種對于申請人來說內(nèi)部已知的現(xiàn)有技術(shù)，用于渦輪機(jī)的葉片環(huán)扇段如此制造，使得多個(gè)單個(gè)導(dǎo)向葉片穿入渦輪機(jī)的殼體中的槽中并且隨后被斂縫。但是在實(shí)踐中作為缺點(diǎn)提出的是，不能在導(dǎo)向葉片真正裝配到渦輪機(jī)的殼體中之前制造整個(gè)葉片環(huán)或者甚至僅一個(gè)葉片環(huán)扇段(分別具有多個(gè)導(dǎo)向葉片)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種葉片環(huán)扇段、一種流體機(jī)械及其制造方法，其避免了上述缺點(diǎn)。該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1所述的特征的葉片環(huán)扇段、具有權(quán)利要求9所述的特征的流體機(jī)械以及具有權(quán)利要求10所述的特征的方法解決。據(jù)此提出一種用于流體機(jī)械、尤其渦輪機(jī)的葉片環(huán)扇段，所述葉片環(huán)扇段具有下列部件:第一葉片和第二葉片，其中所述第一葉片與所述第二葉片形狀鎖合地連接。此外提出一種具有根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的流體機(jī)械、尤其渦輪機(jī)。此外提出一種方法，用于制造葉片環(huán)扇段、尤其根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段和/或根據(jù)本發(fā)明的流體機(jī)械，其中第一葉片和第二葉片相互形狀鎖合地連接。借助所提出的解決方案能夠，在準(zhǔn)備階段裝配具有多個(gè)葉片的葉片環(huán)扇段，并且隨后將所述裝配好的葉片環(huán)扇段例如插入到渦輪機(jī)的殼體中。由從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案。對于“葉片環(huán)扇段”在此理解為扇段(〈360 ° )或者也可以理解為完整的環(huán)(=360。)。所述葉片環(huán)扇段優(yōu)選是導(dǎo)向葉片環(huán)扇段并且據(jù)此所述第一葉片和第二葉片分別是導(dǎo)向葉片。根據(jù)一種根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，所述第一葉片具有正輪廓，并且所述第二葉片具有負(fù)輪廓，所述正輪廓形狀鎖合地嚙合到所述負(fù)輪廓中。優(yōu)選所述葉片中的每個(gè)葉片在對置側(cè)上都具有正輪廓和負(fù)輪廓，從而使得多個(gè)葉片能夠簡單地相互連接。更加優(yōu)選的是，所述形狀鎖合構(gòu)造得可拆卸。根據(jù)另一種根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，所述正輪廓和負(fù)輪廓如此構(gòu)造，使得能夠借助徑向的相對運(yùn)動在所述第一葉片和第二葉片之間形成形狀鎖合。由此所述葉片環(huán)扇段能夠簡單地組裝?！皬较颉痹诖耸侵赶鄳?yīng)的葉片的主延伸方向。根據(jù)另一種根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的設(shè)計(jì)方案，所述第一葉片具有第一頭部和第一足部，并且所述第二葉片具有第二頭部和第二足部，其中所述第一頭部與所述第二頭部形狀鎖合地連接并且/或者所述第一足部與所述第二足部形狀鎖合地連接。在所述第一頭部和所述第一足部之間布置第一板片，所述第一板片與所述第一頭部和所述第一足部連接。在所述葉片環(huán)扇段后期應(yīng)用在流體機(jī)械中時(shí)，所述第一板片作用到穿流所述流體機(jī)械的液體上。相應(yīng)地適用于連接所述第二頭部與所述第二足部的第二板片。根據(jù)另一種根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，所述負(fù)輪廓在徑向外側(cè)構(gòu)造在所述第二頭部和/或第二足部上，并且所述正輪廓在徑向外側(cè)構(gòu)造在所述第一頭部和/或第一足部上，其中為了與所述正輪廓嚙合，優(yōu)選所述負(fù)輪廓此外還徑向敞開地構(gòu)造?！皬较蛲鈧?cè)”在此基于起始于兩條假想線之間的交點(diǎn)的半徑，所述半徑沿所述第一葉片和第二葉片的主延伸方向延伸。在所述葉片環(huán)扇段后期應(yīng)用在流體機(jī)械中時(shí)，所提到的交點(diǎn)與轉(zhuǎn)動軸線重疊。根據(jù)另一種根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，設(shè)置連接元件，所述連接元件一方面形狀鎖合地嚙合到所述第一葉片中并且另一方面形狀鎖合地嚙合到所述第二葉片中，以由此將所述第一葉片和所述第二葉片連接。與前述設(shè)計(jì)方案相反(在此正輪廓和負(fù)輪廓分別構(gòu)造在葉片本身之上或者之內(nèi))，在該設(shè)計(jì)方案中設(shè)置單獨(dú)的連接元件，所述連接元件嚙合到所述第一葉片和第二葉片的負(fù)輪廓中，其中所述連接元件優(yōu)選嚙合到所述第一頭部和第二頭部中并且/或者嚙合到所述第一足部和第二足部中。優(yōu)選所述連接元件布置在所述第一頭部和/或第一足部的徑向外側(cè)中的負(fù)輪廓中，并且布置在所述第二頭部和/或第一足部的徑向外側(cè)中的負(fù)輪廓中。根據(jù)另一種根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，所述連接元件構(gòu)造為燕尾形或者H形，或者具有由兩個(gè)相互并排放置/相互重疊放置的圓組成的橫截面。根據(jù)另一種根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，此外設(shè)置材料鎖合的連接，所述材料鎖合的連接將所述第一葉片與所述第二葉片連接。所述材料鎖合的連接尤其是焊縫。但是，替代材料鎖合的連接，還可以考慮其他的形狀鎖合的連接，所述其他的形狀鎖合的連接在所述第一葉片和第二葉片之間形成附加的形狀鎖合。當(dāng)然能夠設(shè)置多于兩個(gè)的葉片，所述葉片形成葉片環(huán)扇段。


下面參照附圖示圖根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的葉片環(huán)扇段的葉片的透視 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的葉片環(huán)扇段的透視圖，所述葉片環(huán)扇段具有多個(gè)在圖1中不出的葉片；
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的葉片環(huán)扇段的分解 圖4透視地示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種連接元件；
圖5透視地示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的另一種連接元件；
圖6示出圖3的葉片環(huán)扇段的透視圖，其中所述連接元件插入到其相應(yīng)的負(fù)輪廓中。在所述附圖中，只要沒有特別注明，相同的附圖標(biāo)記表示相同的或者功能相同的組件。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的葉片環(huán)扇段2 (參見圖2)的葉片I的透視 圖.所述葉片I由頭部3、足部4和連接所述頭部與足部的板片5組成。所述頭部3在其一側(cè)6上具有燕尾形的負(fù)輪廓7 (也就是凹部)。所述頭部3在其另一側(cè)11上具有正輪廓12 (也就是凸部)。相應(yīng)地所述足部4在其一側(cè)13上也具有負(fù)輪廓14并且在其另一側(cè)15上也具有正輪廓16。所述負(fù)輪廓7在徑向外側(cè)構(gòu)造在所述頭部3上并且構(gòu)造為敞開的?！皬较蛲鈧?cè)”在此起始于在圖2中示出的中心軸線M基于葉片I的主延伸方向H。換句話說就是，所述負(fù)輪廓7在所述頭部3的、背離所述板片5的側(cè)面8上敞開地構(gòu)造。相應(yīng)地，所述負(fù)輪廓14也徑向向外敞開地構(gòu)造在所述足部4中。朝向徑向內(nèi)部，所述負(fù)輪廓7和14分別封閉地構(gòu)造。所述葉片I尤其是導(dǎo)向葉片。所述葉片I能夠由鋼、鈦或者陶瓷構(gòu)成。圖2示出了所述葉片環(huán)扇段2的透視圖。所述葉片環(huán)扇段2由多個(gè)在圖1中示出的葉片I組成，其中為了更好地說明，所述葉片中的三個(gè)葉片以1、1’及I’’表示。所述葉片沿周向方向U環(huán)繞中心軸線M布置。所述中心軸線M與葉片
1、1’及I’’的主延伸方向H、H’、H’’之間的交點(diǎn)重疊。在葉片環(huán)扇段2安裝到在圖2中僅示意地示出的渦輪機(jī)17中之后，所述中心軸線M相當(dāng)于未示出的轉(zhuǎn)子的中心軸線?，F(xiàn)在為了構(gòu)成葉片環(huán)扇段2，所述葉片相互形狀鎖合地連接。這通過以下方式實(shí)現(xiàn)，即如隨后對葉片I和I’所說明的一樣，葉片I的正輪廓12與葉片I’的負(fù)輪廓7’嚙合，并且葉片I的正輪廓16與葉片I’的負(fù)輪廓14’嚙合。這通過以下方式實(shí)現(xiàn)，即葉片I沿示出的箭頭方向徑向向內(nèi)地運(yùn)動。因此所述葉片環(huán)扇段2能夠簡單地由多個(gè)葉片構(gòu)造并且隨后被使用。據(jù)此在下一步驟中，所述葉片相互借助焊縫21、21’固定地相互連接。所述焊縫21、21’分別將兩個(gè)頭部3、3’及3’、3’ ’相互連接。此外所述葉片1、I’、I’ ’的足部4、4’、4’’能夠同樣借助焊縫22、22’連接。所述焊縫21、21’、22、22’在葉片之間形成耐久的連接。但是替代焊縫，還可以考慮設(shè)置其他的材料鎖合的連接又或者形狀鎖合的或者力鎖合的連接。隨后在第三步驟中，將也可以形成半圓或者整圓(=180°或者360° )的葉片環(huán)扇段2插入到在渦輪機(jī)17的殼體24中的保持裝置23、例如槽中。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的葉片環(huán)扇段2’的分解圖。根據(jù)圖3的實(shí)施例與根據(jù)圖1和2的實(shí)施例的不同之處僅在于，在葉片之間設(shè)置其它類型的連接，如隨后根據(jù)葉片1、1’詳細(xì)說明的那樣。葉片1、1’的頭部3、3’以及足部4、4’在其對置側(cè)6’、11’以及13’、15’上分別具有負(fù)輪廓25’以及26’。連接元件27被插入到葉片1、1’的兩個(gè)對置的負(fù)輪廓25、26’中，所述連接元件使頭部3和3’形狀鎖合地相互固定。所述連接元件27被徑向從外向內(nèi)地插入到負(fù)輪廓25、26’中。相應(yīng)地，足部4、4’相互間形狀鎖合的固定也借助連接元件28實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)按照圖3的實(shí)施例，連接元件27、28由兩個(gè)對置的燕尾槽31、32組成。替代地,所述連接元件27、28還可以如圖4所示一樣構(gòu)造。據(jù)此所述連接元件27具有由兩個(gè)相互重疊放置的(假想的)圓33、34組成的橫截面。根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方案，所述連接元件27、28構(gòu)造為H形，如在圖5中所示。此外存在以下方案，連接元件27、28由一種與葉片1、1’、1’’不同的材料構(gòu)造。例如連接元件27、28能夠由減振材料構(gòu)造，以吸收葉片之間的振動。圖6示出在組裝好并且焊接好的狀態(tài)下的圖3的葉片環(huán)扇段2’。尤其在圖6中可看出，插入到負(fù)輪廓25、26’中的連接元件27與頭部3、3’的位于徑向外側(cè)的側(cè)面8、8’齊平地終止。相應(yīng)地適用于連接足部4、4’的連接元件28。雖然本發(fā)明是根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例說明的，但是其絕不限制與此，而是能夠以多種方式改進(jìn)。需要指出的是，根據(jù)本發(fā)明的葉片環(huán)扇段的上述的設(shè)計(jì)方案和實(shí)施例能夠相應(yīng)地用于根據(jù)本發(fā)明的流體機(jī)械以及根據(jù)本發(fā)明的方法，反之亦然。此外指出，“一個(gè)”在此不排除復(fù)數(shù)的情況。
權(quán)利要求
1.一種用于流體機(jī)械(17)、尤其渦輪機(jī)的葉片環(huán)扇段(2、2’)，所述葉片環(huán)扇段具有: -第一葉片(I)，和 -第二葉片(1’)， -其中所述第一葉片(I)與所述第二葉片(I’)形狀鎖合地連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的葉片環(huán)扇段， 其中所述第一葉片(I)具有正輪廓(12)，并且所述第二葉片(I’)具有負(fù)輪廓(7’)，所述正輪廓(12)形狀鎖合地嚙合到所述負(fù)輪廓中。
3.按照權(quán)利要求2所述的葉片環(huán)扇段， 其中所述正輪廓(12)和負(fù)輪廓(7’)如此構(gòu)造，使得能夠借助徑向的(H)相對運(yùn)動在所述第一葉片和第二葉片(1、I ’)之間形成形狀鎖合。
4.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片環(huán)扇段， 其中所述第一葉片(I)具有第一頭部(3)和第一足部(4)，并且所述第二葉片(I’)具有第二頭部(3’)和第二足部(4’)，其中所述第一頭部(3)與所述第二頭部(3’)形狀鎖合地連接并且/或者所述第一足部(4)與所述第二足部(4’)形狀鎖合地連接。
5.按照權(quán)利要求2或3和4所述的葉片環(huán)扇段， 其中所述負(fù)輪廓(7’、14’)在徑向外側(cè)構(gòu)造在所述第二頭部(3’)和/或第二足部(4’)上，并且所述正輪廓(12、16)在徑向外側(cè)構(gòu)造在所述第一頭部(3)和/或第一足部(4)上，其中為了與所述正輪廓(12、16)嚙合，優(yōu)選所述負(fù)輪廓(7’、14’)此外還徑向(!0敞開地構(gòu)造。
6.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片環(huán)扇段， 其中設(shè)置連接元件(27、28)，所述連接元件一方面形狀鎖合地嚙合到所述第一葉片(O中并且另一方面形狀鎖合地嚙合到所述第二葉片(Γ)中，以由此將所述第一葉片和所述第二葉片連接，其中所述連接元件(27、28)優(yōu)選嚙合到所述第一頭部和第二頭部(3、3’)中并且/或者嚙合到所述第一足部和第二足部(4、4’ )中。
7.按照權(quán)利要求6所述的葉片環(huán)扇段， 其中所述連接元件(27、28)構(gòu)造為燕尾形或者H形，或者具有由兩個(gè)相互并排放置/相互重疊放置的圓(33、34)組成的橫截面。
8.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片環(huán)扇段， 其中此外設(shè)置材料鎖合的連接(21、21’、22、22’)，所述材料鎖合的連接將所述第一葉片(I)與所述第二葉片(I’)連接。
9.一種具有按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片環(huán)扇段(2、2’)的流體機(jī)械(17)、尤其渦輪機(jī)。
10.一種用于制造葉片環(huán)扇段(2、2’)、尤其按照權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的葉片環(huán)扇段(2、2’)、和/ 或按照權(quán)利要求9所述的流體機(jī)械(17)的方法，其中第一葉片和第二葉片(1、I’)相互形狀鎖合地連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于流體機(jī)械(17)、尤其渦輪機(jī)的葉片環(huán)扇段(2、2’)，所述葉片環(huán)扇段具有第一葉片(1)和第二葉片(1’)，其中所述第一葉片(1)與所述第二葉片(1’)形狀鎖合地連接。
文檔編號F01D5/34GK103119249SQ201180047460
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者A.維默爾, F.特魯肯米勒 申請人:西門子公司