專利名稱：平衡式的渦輪機轉(zhuǎn)子的制作方法
這項發(fā)明涉及到一個采用重物組件的平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子，該重物組件可嵌入渦輪機轉(zhuǎn)子擴大了的中心部分端面上的槽中。
渦輪機的作用是眾所周知的，例如蒸汽渦輪機可以發(fā)電。這種渦輪機裝有中心的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子被安裝在一個機殼里，以輻射形狀伸展的一組葉片被固定在轉(zhuǎn)子上，葉片在蒸汽的沖擊下，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并使一臺發(fā)電設(shè)備運轉(zhuǎn)。這種渦輪機中所用的轉(zhuǎn)子通常是由大型合金鋼鍛件制成，它們被加工成一定形狀，包括一個擴大了的圓柱體部分，并從這個圓柱體相對端面伸展出相對的同心軸。這樣尺寸的轉(zhuǎn)子，在使用前要求轉(zhuǎn)子要平衡，以便能高效運行，該擴大了的圓柱體在與相對軸接合處具有端面，該端面用作轉(zhuǎn)子的平衡。
這種轉(zhuǎn)子的常規(guī)平衡方法是在與轉(zhuǎn)軸的軸線同心的擴大的圓柱體部分端面上開一些螺紋孔，螺紋塞置于選擇的螺紋孔里，其結(jié)果通過在擴大的圓柱體部分表面不同位置上附加的螺紋塞重量，使轉(zhuǎn)子平衡。在端面上通常有大量的這種螺紋孔，以此提供出各種不同的重量變化。供平衡塞用的這些平衡孔在鉆孔與攻螺紋時是非常費時間的。由于轉(zhuǎn)子材料投資很高，因此人們希望使購買轉(zhuǎn)子材料和完成轉(zhuǎn)子平衡之間的時間周期能減至最少。
一些現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子在擴大了的圓柱體部分的端面上有一個槽或溝，平衡重物可以借助于定位螺釘固定在槽里。然而，這種平衡系統(tǒng)需要耗費時間的工序以在擴大的圓柱體端面上攻出大量螺紋孔，同時端面上可加重物的區(qū)域也是有限的。
本發(fā)明主要目的是提供一種平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子，它不需要在其端面膛孔和攻螺紋以形成平衡孔，并且平衡重物能可靠地鑲嵌在端面的任何角度位置上。
本著這個目的，本發(fā)明屬于一種平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子，它包括一個具有一對相對端軸和一個擴大的中心部分的圓柱體部件，該擴大的中心部分具有第一和第二端面，且至少在一個與端軸同心的上述端面上有一個環(huán)形槽;還包括可嵌入在上述環(huán)形槽里的重物組件，因而上述重物組件可插在上述槽里并相對于端面固定在一個預(yù)定的位置上;其特征在于，每一上述重物組件包括一個拱形體部件，這個拱形體部件有后壁、邊壁、上和下拱形壁及一個前壁。從前壁朝向后壁形成一個螺紋孔，在每一邊壁上形成一個縫隙，縫隙從邊壁外表面延伸到上述螺紋孔，形成兩個可變形的上、下部分;一個擴張螺釘以螺紋嚙合在上述螺紋孔里，以使上述上、下兩個可變形部分?jǐn)U張開，從而使上述拱形體固定在上述環(huán)形槽里。
在渦輪機轉(zhuǎn)子擴大的中心部分端面附近，最好有一個徑向向內(nèi)擠壓成形的凸緣，這個凸緣延伸至槽內(nèi)，并且拱形體的徑向內(nèi)壁有一個位于拱形壁邊緣的凹槽，當(dāng)拱形體的上部與下部擴張開時，這個凸緣就安置到凹槽里去。
本發(fā)明與現(xiàn)有的在轉(zhuǎn)子端面上鉆孔和攻螺紋的方法相比較，縮短了轉(zhuǎn)子加工周期。同時，由于在轉(zhuǎn)子端面的槽上的任何需要位置都可以安置可擴張的重物組件，從而增加了轉(zhuǎn)子平衡度，而以前的設(shè)計局限于在轉(zhuǎn)子端面膛螺紋孔放置重物。
通過下面對附圖中作為例子示出的較佳實施例的描述，本發(fā)明將更易于理解。


圖1是本發(fā)明具有可擴張重物組件的平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子的透視圖。
圖2是圖1里表示的平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子的端面視圖。
圖3是在本發(fā)明平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子中使用的可擴張重物組件的部件分解圖。
圖4通過一個可擴張重物組件的縱向剖面圖，展示了已就位的擴張螺釘及鎖定在平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子槽內(nèi)拱形體部件。
圖5是嵌入平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子的端面槽內(nèi)的可擴張重物組件的正視圖。
圖6是可擴張重物組件的拱形體部件另一實施例的正視圖。
圖7是沿圖6Ⅶ-Ⅶ線的剖面圖。
在圖1和圖2中，一個平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子1包括圓柱體部件3，部件3具有一對相對的端軸5和一個擴大的中心部分7。同常規(guī)一樣，該擴大的中心部分7分別有第一和第二端面9和11。上述端面9和11中至少一個端面，且最好是兩個端面，具有一個環(huán)形槽13，環(huán)形槽13應(yīng)與端軸5同軸。如圖示渦輪機葉片b固定在擴大的中心部分7的圓周外壁上。
如圖2所示，環(huán)形槽13完全環(huán)繞端面9(360°)，與軸5同心;可擴張重物組件15在該槽中的位置是根據(jù)使轉(zhuǎn)子1平衡的需要的位置而決定的。在第一和第二端面9和11上形成的槽13是由在擴大的中心部分7上的下拱形表面17、上拱形表面19和后表面21組成的。一個拱形表面，最好是下表面17，有一個徑向延伸靠近擴大中心部分7表面的凸緣23(圖4)，該凸緣23徑向伸展進入槽13內(nèi)。
可擴張重物組件15可插入并嚙合在環(huán)形槽13中，并在槽13中被擴張，以保證將其固定在相對于端面9和11的預(yù)定位置上。由圖3到圖5所示的可擴張重物組件的實施例包括拱形體部件25和擴張螺釘27。拱形體部件25有一個后壁29，邊壁31，上、下拱形壁33和前壁35。一個螺紋孔37是從前壁35向著后壁29形成的，其螺紋在離后壁29一段距離處終止。每一邊壁31都有一個縫隙39，該縫隙從前壁35延伸到與后壁29相隔一段距離處終止，且從邊壁外表面41延伸到螺紋孔37，形成拱形體25的可變形上部43和可變形下部45。拱形的下壁或上壁33中的一個(最好是下壁)有一個從前壁35延伸的凹槽47。
擴張螺釘27有一個第一端面49和第二端面51，其中間部分53有可旋入并與螺紋孔37的壁嚙合的螺紋。最好在第一端面49上有一個凹陷部分55，它可以用來嵌入一個工具，例如六方螺釘頭用扳手，使該螺釘轉(zhuǎn)動。擴張螺釘?shù)闹虚g部分53是錐形的，其第一端面49的直徑大于第二端面51的直徑。
在把可擴張重物組件25緊固在第一端面9或第二端面11，或者在兩個端面上形成的環(huán)形槽13中時，擴張螺釘27與拱形體部件25的螺紋孔37以螺紋嚙合，但并不使可變形上部43遠離可變形下部45擴開，兩個可變形部分43和45在初始的螺紋嚙合狀態(tài)下有一個間隙d(圖3)。包括拱形體部件25和擴張螺釘27的可擴張重物組件15沿與軸5的軸線平行的方向插入到環(huán)形槽13里相對該環(huán)形槽任何所希望的位置上，當(dāng)其達到所希望的位置時，擴張螺釘27被進一步旋入螺紋孔37，因而將拱形體25的可變形上部和可變形下部43，45擴張開，這樣兩者間在前壁35上的距離(在圖5中以d′表示)就大于初始距離d。
在拱形體部件25的另一個實施例中，如圖6和7中的25′所示，邊壁31中縫隙39′在一鑰匙孔式設(shè)計的擴大部分終止。縫隙39′從前壁35向后壁29沿伸，終止于離后壁一段距離處，且在縫隙中形成一個擴大部分57。同時，最好在拱形體部件25′的前壁35中形成一個平底孔(counterbore)59，該平底孔為非螺紋孔，并與螺紋孔37同心。如圖所示，縫隙39′可以從邊壁外表面41向螺紋孔37水平延伸，或如圖3到5所示，可以是象縫隙39一樣的拱形。拱形體部件25、25′的后壁29在上部和下部拱形壁33和后壁29的交界處最好有一個斜角61。
用于平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子的本方法包括例如通過加工形成的一個位于轉(zhuǎn)子擴大的中心部份7的端面9和11中的環(huán)形槽13，并提供多個可擴張重物組件15?？蓴U張重物組件15沿與軸5的軸線平行的方向插入槽13，并且相對于該端面嚙合在預(yù)定的位置，以平衡轉(zhuǎn)子。在可擴張重物組件15被正確定位后，借助將擴張螺釘27旋入螺孔37使組件15擴張，結(jié)果將拱形體部件25的可變形上部43和可變形下部45擴張開并使重物固定就位。在凸緣23和拱形壁47之間有一個小縫隙63(圖5)，如果在槽13上要移動可擴張重物15或?qū)⑵湟崎_，在移開擴張螺釘27后可用一個螺絲刀或類似葉片形工具插入該縫隙，加力于彼此可變形部分。
在將可擴張重物組件插入槽內(nèi)的過程中，擴張螺釘27上的凹陷部分55的作用是固定擴張螺釘27和拱形體部件25，在把組件插入槽中時，它們已開始螺紋嚙合。嚙合之后，拱形體部件25的棱角可阻止擴張螺釘27旋入時拱形體的轉(zhuǎn)動。當(dāng)螺釘27被進一步旋入螺孔37時，圓錐形螺紋產(chǎn)生一個楔力使可變形的上、下部分43、45擴張開。拱形體部件25由于擴張而受到轉(zhuǎn)子上槽13的槽壁17、19的約束，結(jié)果是在可擴張重物組件與槽壁間有一個垂直的力，這個垂直力在圓周方向上產(chǎn)生了對可擴張重物組件15的摩擦約束力。環(huán)形槽的方位防止了可擴張重物組件的徑向移動，但是在暫停使用時可使?jié)駳馀懦?。凸?3在可擴張重物組件已擴張且嵌入槽13以后，防止它的軸向移動。
與鉆孔和攻螺紋孔的現(xiàn)有方法相比較，本系統(tǒng)減少了轉(zhuǎn)子加工的周期。同時，由于在轉(zhuǎn)子端面的槽上可擴張重物組件的位置是無限多的，所以提供了大小標(biāo)準(zhǔn)化的平衡物。
權(quán)利要求
1.一個平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子(1)包括一個具有一對相對端軸(5)的圓柱形部件(3)；一個擴大的中心部分(7)，該擴大的中心部分具有第一和第二端面(9、11)，在與端軸(5)同軸的上述端面(9、11)中至少一個端面上有一個環(huán)形槽(13)；還包括嵌在上述環(huán)形槽(13)里的重物組件(15)，就是說上述重物組件(15)能插入槽(13)里并固定于相對端面(9、11)的預(yù)定位置上；其特征在于每一上述的重物組件(15)包括一個拱形體部件(25)，拱形體(25)有一個后壁(29)，邊壁(31)，上、下拱形壁(33)和一個前壁(35)，從前壁(35)朝向后壁(29)有一個螺紋孔(37)；每一邊壁(31)中形成一個縫隙(39)，從邊壁外表面(41)延伸到上述螺紋孔(37)，從而形成可變形的上、下部分(43、45)；一個擴張螺釘(27)螺旋地嵌在上述螺紋孔(37)中，使上述可變形上部(43)與可變形下部(45)擴張開，從而將上述拱形體(25)固定在上述環(huán)形槽(13)里。
2.如同在權(quán)利要求1中限定的一個平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子(1)，其特征在于所述螺紋孔(37)在上述拱形體的前壁(35)處的直徑大于其終止處的直徑;上述螺釘(27)具有第一端面(49)，其上有一個凹陷部部分(55)，它適合于以一個工具嵌入其中;且具有第二端面(51)，其直徑小于上述第一端面(49)的直徑。
3.如同在權(quán)利要求1或2中所限定的一個平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子(1)，其特征在于所述縫隙(39)在其距離上述后壁(29)一定距離的終止處有一個擴大部分(57)。
4.如同權(quán)利要求1、2或3中所限定的一個平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子(1)，其特征在于提供了一個徑向向內(nèi)延伸的凸緣(23)，它與上述端面(9、11)相鄰，凸緣(23)在徑向延伸進上述槽(13)里;上述拱形體(25)的下壁(33)在上述拱形壁邊緣處有一個凹槽(47)，當(dāng)上述拱形體的可變形上、下部分(43、45)被擴張開時，上述凸緣(23)被置入上述凹槽(47)中。
全文摘要
一個平衡式渦輪機轉(zhuǎn)子具有一個圓柱體部件(3)，該部件上有一對相對的端軸(5)和一個擴大的中心部分(7)，該擴大的中心部分有第一和第二端面(9、11)，在端面(9、11)中至少一個端面上有一個環(huán)形槽(13)，可擴張重物組件(15)可插在槽(13)里。該重物組件(15)有一個拱形體部件，它被加工成可變形上、下部分，并有一個孔，一個擴張螺釘被置于該孔中，適合于加力使可變形部分分離開，從而將重物(15)固定在槽(13)里的任何所希望的角度位置上。
文檔編號F01D5/10GK1035341SQ8910063
公開日1989年9月6日 申請日期1989年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月10日
發(fā)明者羅爾福·里克·巴伯 申請人:西屋電氣公司