CN101903618A - 用于转子叶片的防蚀片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于流体机械尤其用于蒸汽涡轮机的转子叶片(2)，该转子叶片包括叶身(4)和叶根(5)，其中叶身(4)具有吸入侧(6)和压力侧(7)以及流入边缘(8)和流出边缘(9)，其中防蚀片(10)为了防止点蚀间隔开地布置在流出边缘(9)前面。
Description
技术领域
本发明涉及一种转子叶片，该转子叶片包括叶身以及叶根，其中叶身具有吸入侧和压力侧以及流入边缘和流出边缘。
背景技术
此外，在流体机械中使用转子叶片和导向叶片。在综合名称流体机械下概括了水力涡轮机、蒸汽涡轮机和燃气涡轮机、风车、离心泵和离心式压缩机以及螺旋桨。所有这些机械的共同点是，它们用于从流体汲取能量，从而由此驱动其它机器，或者相反，用于向流体输入能量，从而提高其压力。
在作为流体机械的实施方式的蒸汽涡轮机中，使用蒸汽作为流体。该流体也称为流动介质。通常所述蒸汽首先流入高压部分涡轮机中，其中该蒸汽具有直至620℃的温度以及直至320巴的压力。在流过高压部分涡轮机之后，所述流动介质流过中压部分涡轮机并且最后流过低压部分涡轮机。在此，蒸汽的压力以及温度降低了。在蒸汽在低压部分涡轮机中膨胀时，能够通过自发的冷凝形成小雾滴，该小雾滴也称作初级小液滴并且是非常小的。这种初级小液滴增长到大约0.2μm的直径。这种初级小液滴积聚在导向叶片以及转子叶片上，并且由于水膜形成了具有直至大约400μm的直径的较大的次级液滴。更大的小水滴在蒸汽涡轮机流中是不稳定的，因为其再次被雾化。
这种液滴造成了所谓的点蚀，其中在液滴碰撞到转子叶片上时会形成材料剥蚀。
此外，对于低压部分涡轮机的不同的工作点来说，例如在部分载荷运行中，会在转子叶片后缘的区域内形成局部负的轴向速度。蒸汽的这种运动使得包含在蒸汽中的小水滴回流到叶片组中。在此，小水滴具有这种微小的切向分力，使得其以较高的相对速度在吸入侧碰到转子叶片轮廓的后缘上，并且由此导致明显的腐蚀损害。这显著损害了叶片组。
为了避免这种损害，一方面已知将通过相应的运行区域的存在于蒸汽中的水滴降低到最低限度。此外，可以考虑加厚叶片后缘。同样已知，在后缘区域中出现较大的腐蚀损害时实施研磨措施。此外已知，将后缘进行硬化，从而提高叶片的抵抗能力。最后也已知借助于抽吸装置以及有针对性的轴向缝隙设计来避免次级液滴的形成。
值得期望的是一种简单的方案，用于避免由出现在部分载荷运行中的小水滴引起的转子叶片的损坏，所述小水滴具有局部负的轴向速度。
发明内容
在此，本发明规定其任务是说明一种简单的方案，用于避免转子叶片的损坏，该转子叶片受到水滴的加载，所述水滴在部分载荷运行中在转子叶片后缘的区域内具有局部负的轴向速度，并且由此碰到了转子叶片后缘。
该任务通过包括叶身和叶根的转子叶片得到解决，其中叶身具有吸入侧和压力侧以及流入边缘和流出边缘，其中防蚀片为了防止点蚀布置在流出边缘前面。
用本发明提出，除了转子和转子叶片之外使用其它部件。所述其它部件是防蚀片，该防蚀片如此布置在流出边缘的前面，使得在部分载荷运行中出现的水滴不会碰到转子叶片流出边缘，而是碰到防蚀片。因此，所述水滴不会再在转子叶片的流出边缘上引起损坏，因为从一开始就防止了水滴碰到转子叶片上，因为水滴碰到了防蚀片并且由此制动或者说溶解。通过按本发明的措施，取消了现有技术中已知的用于避免由水滴引起的损坏的措施。本发明尤其具有这样的优点，即必须在现存的转子叶片上保持得很好就像没有变化一样。转子叶片上唯一的变化在于，要实现容纳或者说布置防蚀片。在此，如此布置该防蚀片，使得在部分载荷运行中出现的并且在转子叶片后缘的区域中具有局部负的轴向速度的水滴不会碰到转子叶片后缘。由此从一开始就避免了损坏。
所述防蚀片与叶根的流出边缘隔开地进行布置。在此，应该如此选择所述防蚀片相对于流出边缘的间距，使得蒸汽的流动在涡轮级中膨胀时不会遭受损失。
在本发明的有利的改进方案中，所述防蚀片沿着叶身的纵向定位方向进行定向。主要在叶根附近出现损坏，并且该损坏沿着叶片的纵向扩展。因此，防蚀片沿着纵向定位方向的定向阻止了进一步的损坏。
在有利的改进方案中，所述转子叶片具有长度L，其中如此选择所述防蚀片的长度，使得该长度具有转子叶片的长度L的1％-100％。
在有利的改进方案中，所述叶身具有弦长S，其中如此构造所述防蚀片，使得该防蚀片的宽度大约为弦长S的5％到75％。通过有针对性地选择所述防蚀片的尺寸能够精确地配合流体机械的运行条件。
在有利的改进方案中，所述叶身具有压力侧以及吸入侧，其中防蚀片布置在吸入侧前面。业已表明，大多数损坏出现在叶身的吸入侧。因此有针对性地提出，将所述防蚀片布置在该吸入侧前面。
在有利的改进方案中，所述防蚀片与叶根传力地连接。同样有利的是，所述防蚀片与叶根材料连接或者形状配合地连接。
通过使用由合适的预应力产生的力来形成传力连接。例如能够纯粹地通过静摩擦来确保传力连接的牢固。相反，形状配合的连接由至少两个连接部分的相互啮合来形成。在此，通过由运行条件引起的力来引起形状配合连接。材料连接的特征在于连接部分，所述连接部分通过原子力或者分子力保持在一起。
在有利的改进方案中，所述防蚀片和转子叶片构造成一个唯一的整体的部件。通过这种措施能够将防蚀片与涡轮叶片上较大的结合力或者说保持力联系在一起。
在另一有利的改进方案中，所述防蚀片具有后缘和前缘，其中后缘伸出转子叶片的流出边缘。这导致所述防蚀片可以这么说覆盖了较大的区域，由此防止所述小液滴碰撞到布置在后面的转子叶片。由此，通过整个叶片环能够减小防蚀片。由此能够降低防蚀片的数量，从而由此成本更低地制造流体机械。
在有利的改进方案中，所述防蚀片具有带有吸入侧以及压力侧的涡轮轮廓。由此，所述防蚀片能够像转子叶片一样将蒸汽的热能转换为动能。
有利的是，所述防蚀片由耐腐蚀的材料、例如钨铬钴合金(Stellite)、Ultimet、α或β钛或者硬化钢制成。
所述防蚀片以有利的方式具有燕尾根部，其中构造叶根用于容纳燕尾根部。由此展示了非常简单并且成本低廉的用于将防蚀片固定在涡轮叶根上的方案。
在另一有利的改进方案中，所述防蚀片围绕纵轴线弯曲。根据流动介质的现有的流动特性，这会改善效率。
附图说明
示例性地根据附图对本发明进行详细解释。相同的附图标记在不同的附图中具有相同的意义。附图部分示意性地并且没有按比例尺地示出：
图1是涡轮级的一部分的透视图，
图2是涡轮级的一部分的另一透视图，
图3是具有防蚀片的转子叶片的侧视图，
图4是具有叶根的转子叶片的一部分的透视图，
图5是防蚀片的侧视图。
具体实施方式
在图1中可以看到涡轮级1的一部分的透视图。该涡轮级1包括多个转子叶片2，所述转子叶片围绕着在图1中没有详细示出的共同的旋转轴线布置在转子3中。在运行中，所述转子叶片2以每分钟直至3600转的旋转速度进行旋转。该转子叶片2具有叶身4以及叶根5。绘出了叶身4的轮廓，并且该叶身具有吸入侧以及在图1中不能看到的压力侧7。此外，所述转子叶片2具有在图1中不能看到的流入边缘8以及流出边缘9。所述叶根5通过拉伐儿根部(Lavallfuβ)、跨装式根部(Reiterfuβ)、插接根部(Steckfuβ)、锤形根部(Hammerfuβ)、锯齿形根部或者说枞树形根部(Tannenbaumfuβ)保持到转子3上。在图1和2中示例性地示出了枞树形根部。
在所述转子叶片2上，将防蚀片10布置在叶根5上。防蚀片10由耐腐蚀的材料、例如钨铬钴合金、Ultimet、α或β钛或者硬化钢制成，其中防蚀片10为了防止点蚀布置在流出边缘9前面。
所述转子叶片2沿着纵向定位方向11进行构造，其中防蚀片10同样沿着该纵向定位方向11进行定向。该纵向定位方向11基本上与径向方向一致，该径向方向垂直于没有详细示出的旋转轴线。
所述防蚀片10以间隔d与流出边缘9隔开。在此，如此选择该间隔d，使得其在涡轮级1中引起微小的流动损失。
所述转子叶片2具有长度L。在此，防蚀片10具有该长度L的1％到100％的长度。
所述叶身4具有弦长S，其中防蚀片10具有该弦长S的5％到75％的宽度B。
所述防蚀片10传力地与叶根5连接。为此，该叶根5具有类似于燕尾根部的凹槽12，具有燕尾根部13的防蚀片10能够插入该凹槽中。
在作为替代方案的实施方式中，所述防蚀片10与叶根5材料连接或者形状配合地连接。
如在图1、2和4中所见，所述防蚀片10布置在叶身4的吸入侧6前面。所述燕尾根部13构造成笔直的。在作为替代方案的实施方式中，该燕尾根部13可以构造成弯的，这在图4中没有示出。在图4中，用于燕尾根部13的凹槽12构造成笔直的，并且基本上近似平行于流出边缘9上的吸入侧6进行定向。
所述防蚀片10和转子叶片2在作为替代方案的实施方式中可以由一个唯一的整体的部件构成。这能够通过精密锻造、精细铸造、包封锻造(Envelope-Schmieden)连同随后的铣削加工、铣削、侵蚀或者其它已知的方法来实施。
在图2中可以看到涡轮级1的一部分的透视图。所述防蚀片10处于安装的状态下。
在图3中可以看到涡轮级1的侧视图。所述防蚀片10具有前缘14和后缘15。在此，该防蚀片10如此布置在叶根5上，使得后缘15伸出流出边缘9。
图5示出了防蚀片10的侧视图。该防蚀片10沿横截面看沿纵向定位方向11构造有矩形的或者三角形的轮廓。在作为替代方案的实施方式中，所述防蚀片10具有带有吸入侧以及压力侧的涡轮轮廓，这在图5中没有示出。所述防蚀片10能够围绕纵向定位方向11弯曲，这引起了布置在弯曲的凹槽12中的弯曲的燕尾根部13。
所述防蚀片10的后缘15突出超过流出边缘9一段距离l。
在作为替代方案的实施方式中，所述防蚀片10可以直接布置在转子3上，这在图1到5中没有示出。
在作为替代方案的实施方式中，所述防蚀片10可以装配有支撑叶片。如此构造所述支撑叶片，使得其支撑在叶片轮廓上。由此提高了防蚀片10的使用范围。所述支撑叶片在附图中没有详细示出。
Claims (17)
1.转子叶片(2)，包括叶身(4)和叶根(5)，其中所述叶身(4)具有吸入侧(6)和压力侧(7)以及流入边缘(8)和流出边缘(9)，其中防蚀片(10)为了防止点蚀布置在流出边缘(9)前面，
其特征在于，
所述防蚀片(10)与所述流出边缘(9)之间是隔开的。
2.按权利要求1所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)沿着所述叶身(4)的纵向定位方向(11)进行定向。
3.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述转子叶片(2)具有长度(L)，并且所述防蚀片(10)具有所述长度(L)的1％到100％的长度。
4.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述叶身(4)具有弦长(S)，并且所述防蚀片(10)具有所述弦长(S)的5％到75％的宽度(b)。
5.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)布置在所述吸入侧(6)前面。
6.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)与所述叶根(5)传力连接。
7.按权利要求1到5中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)与所述叶根(5)材料连接。
8.按权利要求1到5中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)与所述叶根(5)形状配合地连接。
9.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)和所述转子叶片(2)构造成一个唯一的整体的部件。
10.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)具有后缘(15)和前缘(14)，并且所述后缘(15)伸出所述流出边缘(9)。
11.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)在横截面中沿纵向定位方向(11)看具有矩形的或者三角形的轮廓。
12.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)具有带有吸入侧和压力侧的涡轮轮廓。
13.按权利要求1到11中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)由耐腐蚀的材料、例如钨铬钴合金、Ultimet、α或β钛或者硬化钢制成。
14.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)具有燕尾根部(13)，并且构造所述叶根(5)用于容纳该燕尾根部(13)。
15.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)围绕纵向定位方向(11)弯曲。
16.按上述权利要求中任一项所述的转子叶片(2)，
其中，所述防蚀片(10)具有支撑叶片用于支撑在转子叶片(2)上。
17.用于流体机械的转子，
其中，该转子具有多个转子叶片(2)，
其特征在于，
所述防蚀片(10)直接固定在转子上。
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