渦輪機的動葉片組的製作方法
2023-11-30 16:47:21 3
專利名稱：渦輪機的動葉片組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軸流式渦輪機或壓氣機的動葉片組。
背景技術：
在蒸汽透平結構中，尤其在低壓區安裝了具有大迎流面的動葉片組。這種動葉片組中的各個葉片的徑向尺寸較長。這樣的動葉片可以達到一米多長。在運行中可達到的轉速下，動葉片上的離心力是如此之大，以致必須採用輕質材料。鑑於此選擇了鈦或鈦合金，且目前常常將其用於蒸汽透平結構中。由於鈦或鈦合金的密度小，由鈦或鈦合金製成的動葉片上的離心力也就不大。在這種情況下，缺點是這種動葉片的固有阻尼小。動葉片組中的這種由鈦或鈦合金製成的動葉片在運行中會出現不希望的、必須通過合適的措施才能被衰減的振動。此時，一種有效的措施是通過用所謂的輪箍(Deckbnder)將動葉片端部彼此以機械方式近似楔緊固定而使動葉片彼此連接，從而減小了動葉片圍繞一個沿徑向從葉片根部延伸到葉片端部的軸線所作的振動。
避免動葉片振動的一種可能性例如由美國專利US 5 695 323作了描述。在那裡，葉片端部的楔形突出部分這樣成形，使得每兩個動葉片端部彼此鉤住，從而減小了動葉片的振動。這種動葉片端部的楔形突出部分比較大，在此也導致大的離心力，這樣一來也加大了材料內的應力。
另一種阻止振動的方法在德國專利申請DE 101 08 005 A1中作了描述。在那裡，在一個動葉片的中部設置了兩個支承翼片。這些支承翼片的斷面為平行四邊形。每兩個支承翼片彼此接觸，可阻止動葉片沿一個方向的轉動。第二排支承翼片同樣為平行四邊形結構，且這些支承翼片相互接觸，從而可減小相反轉動方向的轉動。除了設置這兩種支承翼片外，在各個動葉片的端部還安裝了另外的用來形成所謂的輪箍(Deckband)和減小動葉片振動的支承件。其缺點在於較大的支承翼片會產生大的離心力。此外，這些支承翼片按空氣動力學成型，其形狀加大了流動阻力。
在德國專利文獻DE 11 59 965中推薦了在動葉片端部具有蓋板的動葉片，這些蓋板設計成平行四邊形，且彼此接觸而對振動形成阻尼。
這樣一種布置也可由德國專利申請DE 33 06 143 A1中得知。
同樣，德國專利申請DE 100 14 189 A1提供了一種減小振動的解決方案，其中在那裡也採用了具有相當大空間尺寸的支承件。
在英國專利文獻GB 2 105 414中推薦了在動葉片端部區採用的支承件。在那裡兩動葉片之間接近管狀的支承件設置成，使得一個動葉片的後緣與下一個動葉片的前緣機械連接。這樣一來，一個動葉片的振動將對下一個動葉片的振動產生影響。
在英國專利GB 2 105 414 B中描述的動葉片組在端部區的拉緊帶來了不希望的空氣動力學效應。
現有技術中一些用於對動葉片的振動產生阻尼的可能方案的缺點在於，必須通過採用支承翼片或類似構件來使所述動葉片彼此拉緊，這樣一方面雖然減小了振動，而另一方面由於拉緊產生了一個附加的機械負荷。這種機械負荷可能導致動葉片出現裂縫。此外，現有技術中的支承翼片或類似構件由於其空間延伸如此之大，以致在運行時產生相當大的離心力而使支承翼片有可能折斷。
發明內容
本發明要解決的技術問題是減小渦輪機的動葉片組中動葉片的振動。
上述技術問題通過這樣一種渦輪機的動葉片組來解決其中，該動葉片組包括一些分別具有一動葉片根部、一動葉片中部、一動葉片端部以及一前緣和一後緣的動葉片，這些動葉片在其端部具有蓋板，且在至少兩相鄰動葉片的中部之間這樣設置安裝支承件，使得該支承件將兩個相鄰動葉片彼此連接起來。相鄰動葉片通過支承件的連接可以理解成是每一種可能的固定方式。換言之，在兩個相鄰動葉片之間在其中部這樣來安裝支承件，使得兩動葉片能彼此固定。
這種支承件的優點在於其質量小和空間尺寸小。這種支承件的質量小導致運行期間的離心力小。此外，這種支承件的固定或安裝相當簡單。由於這種支承件空間尺寸小，在運行期間得到了良好的空氣動力學性能。
在一種優選結構中，一個動葉片的前緣區通過該支承件與一個相鄰的動葉片的後緣區相連接。在動葉片振動時，前緣處或後緣處的振幅最大。前緣區與後緣區的連接對減小振動振幅特別有效。
在一種優選結構中，支承件為一銷釘。其優點在於可方便地實現這種結構。
在另一種優選的結構中，將該支承件應用在由材料鈦或鈦合金製成的動葉片上。
在進一步改進中，在如蒸汽透平、燃氣透平或壓氣機那樣的渦輪機中採用所述動葉片組。
下面結合附圖對本發明的實施方式作詳細說明圖1示出了一種雙流道低壓蒸汽透平的局部斷面；圖2示出了一動葉片組上的兩個通過一支承件相連接的動葉片；圖3示出了動葉片的輪箍的俯視圖；圖4示出了帶有一支承件的兩個動葉片的俯視圖。
具體實施例方式
圖1描述了一臺低壓蒸汽透平1的局部斷面。一種流動介質經入流區2後再流經流動通道3、4。一個可轉動支承的轉子5沿軸向具有彼此相間隔的不同的動葉片組，為清楚起見僅對其中一個動葉片組6以附圖標記6標示出。在內殼體7上安裝了一些導向葉片8。經流出管9將膨脹後的蒸汽從低壓蒸汽透平1中排出。在該蒸汽透平工作時，轉子5圍繞轉動軸線10轉動。
圖2描述了一動葉片組6的兩個動葉片11、12。所述動葉片11、12具有一個動葉片根部13、一個動葉片中部14和一個動葉片端部15。此外，該動葉片11、12還具有一個前緣16和一個後緣17。在動葉片端部15安裝有與動葉片11、12徑向18相垂直的垂直蓋板19。徑向18用箭頭18來表示。蓋板19這樣安裝，使得其在動葉片端部15上與徑向相垂直地向外伸出。此外，該蓋板19從前緣16一直延伸到後緣17。
沿徑向18看，該蓋板19在前緣16和後緣17有一個鋸齒狀接觸區20。在此，該鋸齒狀接觸區20這樣構成，使得兩蓋板19安裝得彼此相嵌合接觸。這就意味著限制了動葉片11、12的繞轉動點21的振動。圖3中的箭頭22表示了一種轉動，然而通過兩個相接觸蓋板19之間的鋸齒形狀20阻止了這種轉動。
圖3是沿徑向18對於蓋板19的俯視圖。兩虛線23表示動葉片的端部15。
圖4示出了兩個動葉片11、12。在此，與圖3一樣是沿著徑向18向下俯視。為清楚起見，沒有示出蓋板19。可看到動葉片11、12中部14的一個斷面。在動葉片11的後緣17處安裝了一個支承件24。該支承件24與動葉片12的前緣16相連接。該支承件24可以通過焊接或螺釘連接固定在前緣16和後緣17上。將支承件24固定在後緣17或前緣16的其他可能方式在英國專利GB2105414中作了描述。
動葉片根部13安裝在圖4中未示出的轉子5上。
在圖4所示實施方式中，該支承件24設計成銷釘。
權利要求
1.一種渦輪機的動葉片組(6)，其中，該動葉片組(6)具有至少兩個相鄰的動葉片(11，12)，這些動葉片分別具有一個動葉片根部(13)、一個動葉片中部(14)、一個動葉片端部(15)，以及一個前緣(16)和一個後緣(17)，這些動葉片(11，12)在該動葉片端部(15)具有蓋板(19)，且這些蓋板(19)這樣成型，使得能防止這些動葉片(11，12)掙脫，其特徵在於所述兩個動葉片(11，12)在動葉片中部(14)通過一個支承件(24)彼此連接。
2.按照權利要求1所述的動葉片組(6)，其特徵在於所述一個動葉片(11，12)的前緣(16)區通過所述支承件(24)與一相鄰動葉片(11，12)的後緣(17)區相連接。
3.按照權利要求1所述的動葉片組(6)，其特徵在於所述支承件(24)為一銷釘。
4.按照權利要求1或2所述的動葉片組(6)，其特徵在於所述各動葉片(11，12)包含有材料鈦或鈦合金。
5.一種渦輪機，其特徵在於具有如權利要求1至3中任一項所述的動葉片組(6)。
全文摘要
本發明公開了一種渦輪機的動葉片組，其中，該動葉片組包括一些分別具有一動葉片根部、一動葉片中部、一動葉片端部以及一前緣和一後緣的動葉片，這些動葉片在其中部通過支承件彼此機械連接，從而能有效地避免動葉片產生不希望的振動。
文檔編號F04D29/38GK1534166SQ200410007360
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月1日 優先權日2003年3月28日
發明者克里斯多福·裡克特, 克里斯多福 裡克特, 希 斯圖爾, 海音裡希·斯圖爾, 特魯肯米勒, 弗蘭克·特魯肯米勒 申請人:西門子公司