CN1880727A - 扭矩调整的整体覆盖的涡轮叶片以及相关方法 - Google Patents
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Abstract
涡轮叶片(10)，它包括：柄部(16)；相邻的沿径向的内部燕尾座部(12)；相邻的沿径向的外部翼面部(22)；与此柄部相邻的上述翼面部的径向内端处的平台(20)，以及在此翼面部的径向外翼尖处的整体盖(24)，其中上述柄部(16)所取的形状提供的扭矩区(30)为此涡轮叶片形成了这样的所需扭矩特性，当插入到涡轮机叶轮上的燕尾槽内时，于此整体盖和一排类似的涡轮叶片中的相邻盖中确立所需的接触压力。
Description
技术领域
本发明一般涉及蒸汽涡轮机工艺，尤其涉及到这样一种整体覆盖的涡轮叶片，它具有在径向地介于涡轮叶片的燕尾座部分与翼面部分之间实心柄区域中扭矩区。
背景技术
涡轮机叶片常称之为涡轮叶片会受到影响发动机效率和部件寿命的振动应力的作用。为了减小这种应力，已设计有多种减缓或限制涡轮叶片振动的方法。其中的一种方法是通过联锁覆盖的或带冠的涡轮叶片的叶尖以摩擦形式缓冲某些振动方式。为了减缓振动的刺激与控制固有频率，涡轮叶片的整体式盖或套必须在一个环形排中从叶片到叶片保持接触。为了形成这种所需的联锁，翼面或叶片部分在组装时扭转。这种预扭转当沿各个涡轮叶片的长轴部分观察时是在周边方向中。工作时，离心力将导致涡轮叶片部分作径向增长与扭弯，有可能打开叶尖盖之间的周边间隙。这样，所述的盖就必须在各相邻的涡轮叶片之间以充分的压缩接触力组合，使得即便在离心力的影响下工作时也能提供剩余的力。当所需的干扰越大时，所需的转动角也越大。
换言之，现有的组合整体覆盖的涡轮叶片的方法在于扭弯各涡轮叶片的翼面部分，以使翼尖盖(或简作“盖”)的节距减小而可让整个一排涡轮叶片设置于转子上。于是翼片部分的固有扭矩便促使此盖反向扭开，产生出在工作中保持这排涡轮叶片偶合的剩余干扰。
但此涡轮叶片翼面部分的扭矩特性当它不能在整体的涡轮叶片翼尖盖处提供所需的偶合面压力时，它就有可能妨碍整体翼尖盖的应用。
发明内容
本发明力图使涡轮翼面部分的扭矩特性与使涡轮叶片盖充分偶合的确定无关。在典型的实施形式中，上述目的是按下述方式实现的：将此涡轮叶片的柄区设计成特殊的剖面形状，以从整体上为涡轮叶片取得所需的扭矩特性而得以在此盖的偶合面处获得所需的接触压力，换言之，是把用来实现翼尖盖干扰所需的预扭弯程度施加到与此翼面部分相分开的扭矩区而不是施加到翼面部分本身。通过在涡轮叶片燕尾座部分上方的实心柄区切削掉一定的物料，就能获得可用来获得所需最终结果的各种适用的几何剖面。
例如，此扭矩区可取缩减了横剖面积的圆形。在此所公开的其他剖面形状包括大致为N形的；H形的；狭长矩形的，它设置成相对于前、后涡轮叶片平台边缘平行、斜交或垂直；以及其他将于后述的更为复杂的形状。但本发明并不局限于这里公开的特殊形状而是可以包括其他减缩的剖面构型，这些构型所形成的扭矩区能使翼尖盖偶合所需的预扭弯施加到此扭矩区上，而不必独立地预扭弯涡轮叶片的翼面部分。
于是，本发明在它的一个方面涉及这样一种涡轮叶片，它包括：柄部；相邻的沿径向的内部燕尾座部；相邻沿径向的外部翼面部；与此柄部相邻的上述翼面部的径向内端处的平台，以及在此翼面部的径向外翼尖处的整体盖，其中上述柄部所取的形状提供的扭矩区为此涡轮叶片形成了这样的所需扭矩特性，当插入到涡轮机叶轮上的燕尾槽内时，于此整体盖和一排类似的涡轮叶片中的相邻盖中确立所需的接触压力。
本发明的另一个方面涉及一种使涡轮叶片的翼面部分的扭矩特性与相邻的整体叶片翼尖盖的偶合面处的接触压力无关的方法，此方法包括：(a)确定相邻涡轮叶片的翼尖盖偶合面处所需接触压力的程度；(b)在径向地位于涡轮叶片燕尾座部与邻接翼面部分的涡轮叶片平台之间的各涡轮叶片的实心柄部中，形成一个缩减的剖面区域的扭转区；(c)在将许多涡轮叶片组装到工作轮上时，只将扭矩加于该扭矩区中以在翼尖盖的偶合面处取得所需的接触压力。
现在结合下面指出的附图来描述本发明。
附图说明
图1示明本发明一典型实施形式的蒸汽涡轮机叶片的前视图。
图2是图1所示涡轮叶片的俯视平面图。
图3是图1沿线3-3截取的简化剖面。
图4～12是于图1剖面线3-3同一平面中从剖面线观察的另一剖面形状。
具体实施方式
首先参看图1，依据本发明一典型实施形式的蒸汽涡轮机叶片10形成为具有包括常规燕尾缝或槽14的下部燕尾座部12。与此燕尾座部12相邻(径向朝外方向)为实心柄部16，它已依据本发明机加工而提供一沿径向适于此燕尾座12与涡轮叶片平台20之间的扭矩区18。沿此平台20顺径向延伸出的是与一整体翼尖盖24形成的翼面部22。在此第一实施形式中，柄部16经加工而产生一具有图3所示缩减的图形剖面的扭矩区18。从此柄部切削掉的物料量由叶片10的所需扭矩特性决定。此扭矩特性本身则是选择成用以在此整体盖24的表面26、28(图2)结合相邻叶片类似的盖的表面即偶合面处获得所需的接触压力。
应知其他各种几何剖面形状也可用于上述扭矩区。例如图4所示的扭矩区30，沿径向位于燕尾座部与平台32之间，即剖面大致为N形的。确切地说，此改型的柄部包括平行于平台36的端边、侧边32、34以及在其间的斜腹板38。
图5中，扭矩区40沿径向位于燕尾座部与平台42之间，包括在平台42的压力侧边48与吸力侧边50上的由斜部或斜腹板52所连接的部分44、46。
图6中，柄部16经加工而产生一大致矩形剖面的扭矩区54，沿对角线从所述平台58的一个角隅56延伸到其相对的角隅60。
图7中，大致沿对角线取向的扭矩区62由相对面向的弧形面64、66限定出，这对弧形面64、66分别在平台76的端部68、70与相邻边72、74之间延伸。
图8中，扭矩区78是通过从平台86之下由柄部吸力侧84上两个角隅区80、82切削去物料同时从此手柄部的相对压力边90切削去剩余的中间部分88而形成。具体地说，此扭矩区78是由确定出角隅区80、82的斜边92、94以及在两端与平台侧边90相交的弧形边缘96界定。
图9中，扭矩区100形成为基本上垂直于平台108的相对的吸力侧边104与压力侧边106延伸的大致矩形腹板102。
图10中，扭矩区110是由基本上平行于平台118的压力与吸力侧边114、116在相对端120、122之间延伸的大致矩形的腹板112形成。
图11示明有大致H形剖面的扭矩区124，它包括平行于平台136的压力与吸力侧边132、134延伸的中间横腹板130所连接的端部区126、128。
图12中，扭矩区138具有的剖面类似于相邻平台140的对应剖面但是有一窄颈部区142，它是通过从此扭矩区切削去相对的弧形面144、146而界定出，同时开口朝向平台140的吸力与压力侧边148、150。
如前面指出的，涡轮叶片柄部中扭矩区的其他剖面形状也是在本发明计划之中的，只要此涡轮叶片的扭矩特性能从总体上为相邻的整体翼尖盖提供所需的偶合而不必对各翼面部分施加扭矩即可。
尽管本发明业已结合当前视为属最实际可行和最佳的实施形式进行了描述，但应认识到本发明并不限于此公开的实施形式，相反，本发明是用来涵盖其所附权利要求书的精神与范围内的各种改型与等效的装置的。
Claims (10)
1.涡轮叶片(10)，它包括：柄部(16)；相邻的沿径向的内部燕尾座部(12)；相邻的沿径向的外部翼面部(22)；与此柄部相邻的上述翼面部的径向内端处的平台(20)，以及在此翼面部的径向外翼尖处的整体盖(24)，其中上述柄部所取的形状提供的扭矩区(30)为此涡轮叶片形成了这样的所需扭矩特性，当插入到涡轮机叶轮上的燕尾槽内时，于此整体盖(24)和一排类似的涡轮叶片中的相邻盖中确立所需的接触压力。
2.权利要求1所述的涡轮叶片，其中：上述柄部(16)的扭矩区(30)具有的剖面其面积小于在此扭矩区相对侧边上的上述平台(20)与燕尾座部(12)。
3.权利要求1所述的涡轮叶片，其中：所述扭矩区(30)有圆形剖面。
4.权利要求1所述的涡轮叶片，其中：所述扭矩区(110)有矩形剖面，此矩形剖面基本上平行于上述平台的相对吸力边(114)与压力边(116)延伸。
5.权利要求1所述的涡轮叶片，其中：所述扭矩区(100)有矩形剖面，此矩形剖面基本上垂直于上述平台的相对吸力边(104)与压力边(106)延伸。
6.使涡轮叶片(10)的翼面部分(22)的扭矩特性与相邻的整体叶片翼尖盖(24)的偶合面处的接触压力无关的方法，此方法包括：
(a)确定相邻涡轮叶片的翼尖盖(24)偶合面处所需接触压力的程度；
(b)在径向地位于涡轮叶片燕尾座部(12)与邻接翼面部分的涡轮叶片平台(20)之间的各涡轮叶片的实心柄部(16)中，形成缩减的剖面区域的扭矩区(30)；以及
(c)在将许多涡轮叶片组装到工作轮上时，只将扭矩加于该扭矩区(30)中以在翼尖盖的偶合面处取得所需的接触压力。
7.权利要求6所述的方法，其中：上述柄部(16)的扭矩区(30)具有的剖面其面积小于在此扭转区的相对侧上述平台(20)与燕尾座部(12)。
8.权利要求6所述的方法，其中：所述扭矩区(30)有圆形剖面。
9.权利要求6所述的方法，其中：所述扭矩区(124)有矩形剖面，此矩形剖面基本上平行于上述平台的相对吸力边(114)与压力边(116)延伸。
10.权利要求6所述的方法，其中：所述扭矩区(100)有矩形剖面，此矩形剖面基本上垂直于上述平台的相对吸力边(104)与压力边(106)延伸。
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