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CN102459819A - 用于轴流式涡轮机的动叶片和用于动叶片的装配装置 - Google Patents

用于轴流式涡轮机的动叶片和用于动叶片的装配装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于轴流式涡轮机的，优选涡轮的动叶片(10)，以及一种用于这种动叶片(10)的装配装置。在该动叶片(10)中，为了降低在叶根(16)中的和在转子的固定该叶根的壁(30，32)中的机械负荷，叶根(16)的两个相互对置的侧壁(20，22)沿着它们的在平台(14)和叶根底侧(18)之间的延伸连续地弯曲。

Description

用于轴流式涡轮机的动叶片和用于动叶片的装配装置
技术领域
本发明涉及一种用于轴流式涡轮机的动叶片，相继地包括弯曲的叶身、平台和具有两个相对置的侧壁的叶根，这些侧壁从平台分朝叶根底侧发散。此外，本发明涉及一种用于这种动叶片的装配装置。
背景技术
用于涡轮机的，例如涡轮和压缩机的动叶片以及它们的装配装置由现有技术广泛地公知。例如公知，动叶片具有基本上呈燕尾形的根部区域，其中，叶根的两个相互对置的侧壁从平台开始朝向叶根底侧的方向笔直地扩展。为了固定，承载这些动叶片的转子具有至少一个轴环或者相应成形的转子盘，在它们的壳面上，固定槽以与叶根相应的轮廓在轴向方向上延伸。动叶片的燕尾形的叶根可插入到相应的固定槽中，并且基于该如此制成的燕尾形连接部，在转子旋转时在径向上安全地保持，以防止松开。
例如由DE 41 08 930公知了这种叶片装配装置。在此，为了获得在低的和高的载荷循环次数的情况下在疲劳方面的使用寿命极限值而提出，燕尾形卡接部是螺旋件的区段。此外，动叶片的笔直的、然而相对于涡轮机转子的径向方向倾斜的燕尾形根部由EP 0 502 660公知。但该构造仅设计用于非金属的叶片。
此外，由现有技术公知，动叶片借助所谓的圣诞树形齿部固定在转子盘上。对此，动叶片的叶根和与此相应地构造的固定槽具有外形相应于圣诞树形的轮廓。在此存在的并且相互嵌入的底切和凸起能够在由于以高转速转动的转子而导致的高离心力载荷的情况下引起在转子盘或转子叶根的材料中的应力，这些应力能导致疲劳现象。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种动叶片在涡轮机的转子上的可替代的且可靠的固定。本发明的其他目的是，提供一种用于这种动叶片的可替代的且长使用寿命的装配装置。
基于本发明的目的借助根据权利要求1的特征的动叶片和根据权利要求5的特征的装配装置得以实现。根据本发明的动叶片相继地包括弯曲的叶身、平台和具有两个相对置的侧壁的燕尾形的叶根，这些侧壁从平台朝叶根底侧发散，其中，两个侧壁沿着其在平台和叶根底侧之间的延伸绝大部分在相同的方向上弯曲，使得在横截面内观察，在两个侧壁之间中心设置的叶根中心线在相应的方向上弯曲。根据本发明的用于动叶片的装配装置对于每个待固定的动叶片分别具有固定槽，该固定槽分别具有两个相对置的侧壁，这些侧壁从朝外指向的槽口朝槽底部发散，以用于形成燕尾形状，其中，两个侧壁沿着其在槽口和槽底部之间的延伸绝大部分在相同的方向上弯曲，使得在横截面内观察，在两个侧壁之间中心地设置的假设的固定槽中心线在相应的方向上弯曲。
本发明基于如下认识，即通过从平台朝叶根底侧弯曲的叶根可引起动叶片和转子的高承载能力的连接。同样能降低制造成本，因为尤其当动叶片装入到涡轮中时，也能够通过根据本发明的弯曲的燕尾连接部获得其他传统的圣诞树形连接部。尤其通过既用于叶根也用于在转子上的与叶根相对应成形的轴向固定槽的少量的凸起和底切实现成本节约。此外，获得改善的频率衰减。也通过从平台朝叶根底侧发散的叶根可将这种叶片的重心转移至转子的旋转轴线附近，由此，降低负荷，尤其通过转子的由于叶片重力而引起的离心力负荷。该装配装置的特别的优点在于，在从槽底部至固定槽侧壁的具有较大的张角，也就是说具有较大的半径的过渡部中，能降低缺口应力。
在此，两个侧壁绝大部分在相同的方向上弯曲，也就是说两个侧壁中的一个绝大部分弯曲成凹形，而相对置的另一侧壁至少绝大部分弯曲成凸形。
同时，两个侧壁从平台朝叶根底侧发散，以便确保获得用于叶片的径向卡接的燕尾形状。
有利的实施形式在从属权利要求中说明。
根据有利的实施形式，叶根的在涡轮机的配备有这种动叶片的转子的转动方向上相对于另一侧壁位于前面的侧壁的弯曲绝大部分是凸形的。相应地，该固定槽的在涡轮机的配备有这种装配装置的转子的转动方向上相对于另一侧壁位于前面的侧壁的弯曲至少绝大部分是凹形的，并且其中这种相应地位于后面的侧壁的弯曲绝大部分是凸形的。两者导致，作用在叶身上的流动力在叶根连接部中在圆周方向上作用，使得动叶片更多地朝固定槽的槽底部移动。由此在转子的这些固定槽之间成形的爪形部受到比在相反的方向上弯曲时更小的机械的拉应力。叶根的位于后面的侧壁优选绝大部分弯曲成凹形。
由于更小的机械负荷，可延长装配装置的或转子盘的以及动叶片的使用寿命。
符合目的地，叶根以及相应地还有装配装置的固定槽也分别在轴向方向上弯曲。
根据另一有利的实施形式，叶根的或者固定槽的两个相对设置的支承侧面至少部分地位于不同的半径上。由此产生更大的假设的断裂纹长度，由此在相同负荷的情况下，叶根的变窄是可行的。
附图说明
根据附图如下详细阐释本发明。
附图示出：
图1示出根据本发明的动叶片的示意的立体视图；
图2示出具有固定槽的转子盘的侧视图，该固定槽适合用于容纳根据图1的根据本发明的动叶片；
图3示出根据图2的转子盘的局部立体图；并且
图4示出具有在轴向方向上弯曲的固定槽的、替代图3的构型的转子盘。
具体实施方式
在图1中示出本发明所涉及的动叶片10的立体图。该金属的动叶片10相继地包括弯曲的叶身12、平台14以及叶根16。叶根16从平台14朝叶根底侧18延伸。此外，该叶根16包括两个相对置的侧壁20、22，它们的间距随着离平台14的距离的增大而变大。由此，这两个侧壁20、22从平台14朝叶根底侧18发散，其中，这里侧壁20、22的相对于叶根底侧18的倒圆角的过渡部总体上可忽略不计。
在两个侧壁20、22之间中心延伸的叶根中心线24以虚线形式示出。侧壁20和侧壁22沿着其整个延伸从平台14一直弯曲至叶根底侧18。由此，侧壁20具有绝大部分凸出的形状并且侧壁22具有绝大部分凹入的形状。由此产生，叶根中心线24同样沿着其延伸从平台14朝叶根底侧18弯曲。由此产生，侧壁20、22相对于叶根中心线24非镜像对称地弯曲，而是更确切地说，除了用于构成燕尾形状的总体上发散的轮廓外，如光学聚光透镜一样凹凸地弯曲。
通过应用术语“绝大部分”，排除了侧壁20、22的这样的基本上较小的区段23，该区段作为倒圆角的过渡部将侧壁20、22与叶根底侧18连接。
图2示出转子盘25的局部的侧视图，该转子盘是涡轮机的转子的部件并且表示出用于动叶片10的装配装置29。该转子盘25的外圆周26具有在其圆周上均匀分布的固定槽28，在图2中仅示出这些固定槽中的两个。在此，在每个固定槽28中可分别插入动叶片10。固定槽28具有朝外指向的槽口34，槽底部36径向地在内部与所述槽口相对置。槽底部36多数情况下平地构成。
在此，固定槽28的侧壁30、32的轮廓基本上相应于由叶根16的两个侧壁20、22预先确定的轮廓。由此，动叶片的叶根16形状接合地插入到固定槽28中。
固定槽28的侧壁30、32相应地如叶根16的侧壁20、22一样弯曲。在此，在圆周方向上的弯曲的方向选择为，使得固定槽28的基本上弯曲成凸形的侧壁30在转子的或转子盘25的旋转方向R上位于相应的固定槽28的与侧壁30相对置的侧壁32的后面。
插入到转子盘25中的动叶片10在转子旋转时基本上贴靠在以A、A′和B、B′标记的面区域中。这些面区域构成动叶片10和固定槽28的支承侧面A、A′和B、B′，使得防止动叶片10径向运动。由于叶根16的弯曲和转子的旋转方向R相互一致的设置，可在区域A、A′、B、B′中避免应力负荷的增加。在此，尤其有利的是，在叶根中心线24的两侧，相应的支承侧面A、B的中心位于不同的半径R1和R2上。由此实现在两个中心之间的距离大于在它们也位于相同的半径的情况下的距离，这总体上增大了假设的断裂纹长度。
图3示出类似图2的转子盘25，在该转子盘25中，固定槽28相对于轴向方向倾斜地延伸。
在图4中，固定槽28具有沿着轴向方向弯曲的轮廓。那么，与此相应的动叶片的叶根相应附加地在轴向方向上弯曲。
这里描述的动叶片10的每一个例如可构造为涡轮动叶片或者也可构造为压缩机动叶片。
总体上，借助本发明提供一种用于轴流式涡轮机的，优选涡轮的动叶片10，其中，为了减小在叶根16和转子的固定该叶根的壁30、32中的机械负荷，叶根16的两个相互对置的侧壁20、22沿着它们的在平台14和叶根底侧18之间的延伸连续地弯曲。

Claims (9)

1.用于轴流式涡轮机的动叶片(10)，相继地包括弯曲的叶身(12)、具有平台表面的平台(14)和具有两个相对置的侧壁(20，22)的燕尾形的叶根(16)，所述侧壁从所述平台(4)朝叶根底侧(18)发散，其中，所述动叶片的纵轴线设置成垂直于在叶身(12)和平台(14)之间的连接部的区域中的平台表面，其特征在于，两个侧壁(20，22)沿着其在平台(14)和叶根底侧(18)之间的延伸绝大部分在相同的方向上弯曲，使得在横截面内观察，在所述两个侧壁(20，22)之间中心设置的叶根中心线(24)在相应的方向上弯曲。
2.根据权利要求1的动叶片(10)，其中，所述叶根(16)的在涡轮机的配备有这种动叶片(10)的转子的转动方向上相对于所述另一侧壁(22)位于前面的所述侧壁(20)的弯曲至少绝大部分是凸形的，并且其中所述相应地位于后面的侧壁(22)的弯曲绝大部分是凹形的。
3.根据权利要求1或2的动叶片(10)，其中，所述叶根(16)在轴向方向上弯曲。
4.根据权利要求1、2或3的动叶片(10)，所述动叶片构成为涡轮动叶片或轴流式涡轮机的压缩机动叶片。
5.用于根据上述权利要求之一的动叶片(10)的装配装置(29)，所述装配装置对于每个待固定的动叶片(10)分别具有固定槽(28)，所述固定槽分别具有两个相互对置的侧壁(30，32)，所述侧壁从朝外指向的槽口(34)朝槽底部(36)发散，以用于形成燕尾形状，
其特征在于，两个侧壁(30，32)沿着其在槽口(34)和槽底部(36)之间的延伸绝大部分在相同的方向上弯曲，使得在横截面内观察，在所述两个侧壁(30，32)之间中心设置的假想的固定槽中心线(38)在相应的方向上弯曲。
6.根据权利要求5的装配装置(29)，其中，所述固定槽(28)的在涡轮机的配备有这种装配装置(29)的转子的转动方向上相对于所述另一侧壁(30)位于前面的所述侧壁(32)的弯曲至少绝大部分是凹形的，并且其中所述相应地位于后面的侧壁(32)的弯曲绝大部分是凸形的。
7.根据权利要求5或6的装配装置(29)，其中，所述固定槽(28)在轴向方向上弯曲。
8.根据权利要求5、6或7的装配装置(29)，所述装配装置构成在涡轮的或压缩机的转子上，其中，相应的固定槽(28)的所述侧壁(30，32)的支承侧面(A′，B′)至少部分地设置在不同的半径(R1，R2)上。
9.用于压缩机或涡轮的转子，具有根据权利要求5至8之一的装配装置(29)，在所述装配装置的固定槽中分别设置有根据权利要求1至4之一的动叶片(10)。
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Granted publication date: 20141022

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