CN1534166A - 涡轮机的动叶片组 - Google Patents

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    • F01D5/24—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations using wire or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种涡轮机的动叶片组，其中，该动叶片组包括一些分别具有一动叶片根部、一动叶片中部、一动叶片端部以及一前缘和一后缘的动叶片，这些动叶片在其中部通过支承件彼此机械连接，从而能有效地避免动叶片产生不希望的振动。

Description

涡轮机的动叶片组
技术领域
本发明涉及一种轴流式涡轮机或压气机的动叶片组。
背景技术
在蒸汽透平结构中，尤其在低压区安装了具有大迎流面的动叶片组。这种动叶片组中的各个叶片的径向尺寸较长。这样的动叶片可以达到一米多长。在运行中可达到的转速下，动叶片上的离心力是如此之大，以致必须采用轻质材料。鉴于此选择了钛或钛合金，且目前常常将其用于蒸汽透平结构中。由于钛或钛合金的密度小，由钛或钛合金制成的动叶片上的离心力也就不大。在这种情况下，缺点是这种动叶片的固有阻尼小。动叶片组中的这种由钛或钛合金制成的动叶片在运行中会出现不希望的、必须通过合适的措施才能被衰减的振动。此时，一种有效的措施是通过用所谓的轮箍(Deckbnder)将动叶片端部彼此以机械方式近似楔紧固定而使动叶片彼此连接，从而减小了动叶片围绕一个沿径向从叶片根部延伸到叶片端部的轴线所作的振动。
避免动叶片振动的一种可能性例如由美国专利US 5 695 323作了描述。在那里，叶片端部的楔形突出部分这样成形，使得每两个动叶片端部彼此钩住，从而减小了动叶片的振动。这种动叶片端部的楔形突出部分比较大，在此也导致大的离心力，这样一来也加大了材料内的应力。
另一种阻止振动的方法在德国专利申请DE 101 08 005 A1中作了描述。在那里，在一个动叶片的中部设置了两个支承翼片。这些支承翼片的断面为平行四边形。每两个支承翼片彼此接触，可阻止动叶片沿一个方向的转动。第二排支承翼片同样为平行四边形结构，且这些支承翼片相互接触，从而可减小相反转动方向的转动。除了设置这两种支承翼片外，在各个动叶片的端部还安装了另外的用来形成所谓的轮箍(Deckband)和减小动叶片振动的支承件。其缺点在于较大的支承翼片会产生大的离心力。此外，这些支承翼片按空气动力学成型，其形状加大了流动阻力。
在德国专利文献DE 11 59 965中推荐了在动叶片端部具有盖板的动叶片，这些盖板设计成平行四边形，且彼此接触而对振动形成阻尼。
这样一种布置也可由德国专利申请DE 33 06 143 A1中得知。
同样，德国专利申请DE 100 14 189 A1提供了一种减小振动的解决方案，其中在那里也采用了具有相当大空间尺寸的支承件。
在英国专利文献GB 2 105 414中推荐了在动叶片端部区采用的支承件。在那里两动叶片之间接近管状的支承件设置成，使得一个动叶片的后缘与下一个动叶片的前缘机械连接。这样一来，一个动叶片的振动将对下一个动叶片的振动产生影响。
在英国专利GB 2 105 414 B中描述的动叶片组在端部区的拉紧带来了不希望的空气动力学效应。
现有技术中一些用于对动叶片的振动产生阻尼的可能方案的缺点在于，必须通过采用支承翼片或类似构件来使所述动叶片彼此拉紧，这样一方面虽然减小了振动，而另一方面由于拉紧产生了一个附加的机械负荷。这种机械负荷可能导致动叶片出现裂缝。此外，现有技术中的支承翼片或类似构件由于其空间延伸如此之大，以致在运行时产生相当大的离心力而使支承翼片有可能折断。
发明内容
本发明要解决的技术问题是减小涡轮机的动叶片组中动叶片的振动。
上述技术问题通过这样一种涡轮机的动叶片组来解决：其中，该动叶片组包括一些分别具有一动叶片根部、一动叶片中部、一动叶片端部以及一前缘和一后缘的动叶片，这些动叶片在其端部具有盖板，且在至少两相邻动叶片的中部之间这样设置安装支承件，使得该支承件将两个相邻动叶片彼此连接起来。相邻动叶片通过支承件的连接可以理解成是每一种可能的固定方式。换言之，在两个相邻动叶片之间在其中部这样来安装支承件，使得两动叶片能彼此固定。
这种支承件的优点在于其质量小和空间尺寸小。这种支承件的质量小导致运行期间的离心力小。此外，这种支承件的固定或安装相当简单。由于这种支承件空间尺寸小，在运行期间得到了良好的空气动力学性能。
在一种优选结构中，一个动叶片的前缘区通过该支承件与一个相邻的动叶片的后缘区相连接。在动叶片振动时，前缘处或后缘处的振幅最大。前缘区与后缘区的连接对减小振动振幅特别有效。
在一种优选结构中，支承件为一销钉。其优点在于可方便地实现这种结构。
在另一种优选的结构中，将该支承件应用在由材料钛或钛合金制成的动叶片上。
在进一步改进中，在如蒸汽透平、燃气透平或压气机那样的涡轮机中采用所述动叶片组。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明：
图1示出了一种双流道低压蒸汽透平的局部断面；
图2示出了一动叶片组上的两个通过一支承件相连接的动叶片；
图3示出了动叶片的轮箍的俯视图；
图4示出了带有一支承件的两个动叶片的俯视图。
具体实施方式
图1描述了一台低压蒸汽透平1的局部断面。一种流动介质经入流区2后再流经流动通道3、4。一个可转动支承的转子5沿轴向具有彼此相间隔的不同的动叶片组，为清楚起见仅对其中一个动叶片组6以附图标记6标示出。在内壳体7上安装了一些导向叶片8。经流出管9将膨胀后的蒸汽从低压蒸汽透平1中排出。在该蒸汽透平工作时，转子5围绕转动轴线10转动。
图2描述了一动叶片组6的两个动叶片11、12。所述动叶片11、12具有一个动叶片根部13、一个动叶片中部14和一个动叶片端部15。此外，该动叶片11、12还具有一个前缘16和一个后缘17。在动叶片端部15安装有与动叶片11、12径向18相垂直的垂直盖板19。径向18用箭头18来表示。盖板19这样安装，使得其在动叶片端部15上与径向相垂直地向外伸出。此外，该盖板19从前缘16一直延伸到后缘17。
沿径向18看，该盖板19在前缘16和后缘17有一个锯齿状接触区20。在此，该锯齿状接触区20这样构成，使得两盖板19安装得彼此相嵌合接触。这就意味着限制了动叶片11、12的绕转动点21的振动。图3中的箭头22表示了一种转动，然而通过两个相接触盖板19之间的锯齿形状20阻止了这种转动。
图3是沿径向18对于盖板19的俯视图。两虚线23表示动叶片的端部15。
图4示出了两个动叶片11、12。在此，与图3一样是沿着径向18向下俯视。为清楚起见，没有示出盖板19。可看到动叶片11、12中部14的一个断面。在动叶片11的后缘17处安装了一个支承件24。该支承件24与动叶片12的前缘16相连接。该支承件24可以通过焊接或螺钉连接固定在前缘16和后缘17上。将支承件24固定在后缘17或前缘16的其他可能方式在英国专利GB2105414中作了描述。
动叶片根部13安装在图4中未示出的转子5上。
在图4所示实施方式中，该支承件24设计成销钉。

Claims (5)

1.一种涡轮机的动叶片组(6)，其中，该动叶片组(6)具有至少两个相邻的动叶片(11，12)，这些动叶片分别具有一个动叶片根部(13)、一个动叶片中部(14)、一个动叶片端部(15)，以及一个前缘(16)和一个后缘(17)，这些动叶片(11，12)在该动叶片端部(15)具有盖板(19)，且这些盖板(19)这样成型，使得能防止这些动叶片(11，12)挣脱，其特征在于：所述两个动叶片(11，12)在动叶片中部(14)通过一个支承件(24)彼此连接。
2.按照权利要求1所述的动叶片组(6)，其特征在于：所述一个动叶片(11，12)的前缘(16)区通过所述支承件(24)与一相邻动叶片(11，12)的后缘(17)区相连接。
3.按照权利要求1所述的动叶片组(6)，其特征在于：所述支承件(24)为一销钉。
4.按照权利要求1或2所述的动叶片组(6)，其特征在于：所述各动叶片(11，12)包含有材料钛或钛合金。
5.一种涡轮机，其特征在于具有如权利要求1至3中任一项所述的动叶片组(6)。
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