CN214741480U - 一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片 - Google Patents

Abstract

一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，属于燃气轮机技术领域。本实用新型包括叶冠部分、叶身部分和叶根部分上中下三个部分的预扭叶片，叶冠部分为锯齿型叶冠，叶身部分为变截面扭叶片，叶根部分为枞树型叶根。本实用新型研发目的是为了解决在超高温度，超高压力下工作时，燃气轮机透平叶片离心力过大造成的叶片安全性问题，提高叶片安全系数，减小叶尖漏气损失，具有极其重要的作用。

Description

一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片

技术领域

本实用新型涉及一种中小型燃气轮机透平的核心部件叶片，属于燃气轮机技术领域。

背景技术

燃气轮机透平叶片工作环境温度高达1000℃以上，叶片在运行中由于转速极高产生非常大的离心力及蒸汽弯应力，且叶片频率振动特性十分复杂，工作环境非常恶劣。以往非预扭叶片叶尖容易出现漏气间隙，影响叶片的振动频率，导致强度振动特性偏离设计点，影响叶片寿命。

因此，亟需提出一种新型燃气轮机透平的预扭叶片，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型研发目的是为了解决在超高温度，超高压力下工作时，燃气轮机透平叶片离心力过大造成的叶片安全性问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。

本实用新型的技术方案：

一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，包括叶冠部分、叶身部分和叶根部分上中下三个部分的预扭叶片，叶冠部分为锯齿型叶冠，叶身部分为变截面扭叶片，叶根部分为枞树型叶根。

优选的：所述预扭叶片的叶冠部分、叶身部分和叶根部分为一体加工成型。

优选的：所述预扭叶片多个成套使用，一套为86个周向均匀分布的预扭叶片。

优选的：所述叶冠部分预扭角度A为0.5度。

优选的：所述叶冠部分轴向宽度L1为47.66mm，周向宽度L2为31.57mm，阻尼面偏转角α为78度。

优选的：所述叶身部分的型线为变截面，截面积由根部至顶部逐渐减小，各截面的叶型曲线为空间曲线；

叶身部分总高度L3为150mm，叶片的根部底径φ为725.5mm。

优选的：所述叶身部分距离预扭叶片底部最下端的高度H1为52.25mm时，所对应的弦长B1为41.09mm，所对应的扭转角θ1为8.5度。

优选的：所述叶身部分距离预扭叶片底部最下端的高度H2为92.25mm时，所对应的弦长B2为40.46mm，所对应的扭转角θ2为16.3度。

优选的：所述叶身部分距离预扭叶片底部最下端的高度H3为132.25mm时，所对应的弦长B3为40.07mm，所对应的扭转角θ3为22.58度。

优选的：所述叶根部分的齿形角β为55度，楔形角γ为36度。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，通过设计一个预扭角度，利用叶冠间的初始装配力和涡轮转动时预扭叶片的回扭力使叶冠间获得适当的初始正压力，从而通过接触面的摩擦力消耗振动能量来减小振动的幅值，能够大大改善叶片振动特性，提高叶片安全性，减小叶尖漏气，降低二次损失，提高涡轮效率；

2.本实用新型的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，叶片采用变截面扭叶片，进行了全三维气动计算分析，径向压力梯度变换，流动损失变小；

3.本实用新型的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，叶轮叶片压力面与吸力面的斜率与曲率光顺，气动效率高，强度满足校核标准，可在变工况条件下安全高效运行，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片的结构示意图；

图2是一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片的俯视图；

图3是图1的B-B横截面剖视图；

图4是图1的C-C横截面剖视图；

图5是图1的D-D横截面剖视图；

图6是叶根部分的截面示意图；

图中0-预扭叶片，1-叶冠部分，2-叶身部分，3-叶根部分。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1-图6说明本实施方式，本实施方式的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，包括叶冠部分1、叶身部分2和叶根部分3上中下三个部分的预扭叶片0，叶冠部分1为锯齿型叶冠，叶身部分2为变截面扭叶片，叶根部分3为枞树型叶根；

结合图1，所述预扭叶片0的叶冠部分1、叶身部分2和叶根部分3为一体加工成型，结构更加紧固稳定；

所述预扭叶片0多个成套使用，综合考虑叶片强度、工质流动均匀性与摩擦损失等因素，一套为86个周向均匀分布的预扭叶片0；

结合图2，所述叶冠部分1安装时通过预扭安装，叶冠部分1预扭角度A为0.5度，预扭量综合计算了离心力、热膨胀及接触力大小，装配时通过人为施加一个弹性扭转达到预扭设计量，实际运行中，叶片自动回弹消除间隙，从而增加叶片刚度，减小间隙漏气；

结合图2，所述叶冠部分1轴向宽度L1为47.66mm，周向宽度L2为31.57mm，阻尼面偏转角α为78度；采用上述叶冠结构能够更好地包容叶型，阻尼面偏转角根据叶身预扭角度、阻尼面的精度、挤压应力大小，结合强度计算，安装方便，安全高效；

所述叶身部分2的型线为变截面，截面积由根部至顶部逐渐减小，各截面的叶型曲线为空间曲线；

叶身部分2总高度L3为150mm，叶片的根部底径φ为725.5mm；

结合图3，所述叶身部分2距离预扭叶片0底部最下端的高度H1为52.25mm时，所对应的弦长B1为41.09mm，所对应的扭转角θ1为8.5度；

结合图4，所述叶身部分2距离预扭叶片0底部最下端的高度H2为92.25mm时，所对应的弦长B2为40.46mm，所对应的扭转角θ2为16.3度；

结合图5，所述叶身部分2距离预扭叶片0底部最下端的高度H3为132.25mm时，所对应的弦长B3为40.07mm，所对应的扭转角θ3为22.58度；

如此设置，采用上述变截面扭叶片轮周效率高，整个叶身的扭转角度设置改善了径向压力分布，提高了通流部分的流动效率，且能够满足燃气轮机级的性能要求；

结合图6，所述叶根部分3的齿形角β为55度，楔形角γ为36度，该叶根结构榫头尺寸小，齿形处有较大的空隙，受热时可自由热膨胀，承载能力高，强度适应性好，装配和更换都很方便。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，其特征在于：包括叶冠部分(1)、叶身部分(2)和叶根部分(3)上中下三个部分的预扭叶片(0)，叶冠部分(1)为锯齿型叶冠，叶身部分(2)为变截面扭叶片，叶根部分(3)为枞树型叶根，所述叶冠部分(1)预扭角度A为0.5度，所述叶冠部分(1)轴向宽度L1为47.66mm，周向宽度L2为31.57mm，阻尼面偏转角α为78度。

2.根据权利要求1所述的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，其特征在于：所述预扭叶片(0)的叶冠部分(1)、叶身部分(2)和叶根部分(3)为一体加工成型。

3.根据权利要求2所述的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，其特征在于：所述预扭叶片(0)多个成套使用，一套为86个周向均匀分布的预扭叶片(0)。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，其特征在于：所述叶身部分(2)的型线为变截面，截面积由根部至顶部逐渐减小，各截面的叶型曲线为空间曲线；

叶身部分(2)总高度L3为150mm，叶片的根部底径φ为725.5mm。

5.根据权利要求4所述的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，其特征在于：所述叶身部分(2)距离预扭叶片(0)底部最下端的高度H1为52.25mm时，所对应的弦长B1为41.09mm，所对应的扭转角θ1为8.5度。

6.根据权利要求5所述的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，其特征在于：所述叶身部分(2)距离预扭叶片(0)底部最下端的高度H2为92.25mm时，所对应的弦长B2为40.46mm，所对应的扭转角θ2为16.3度。

7.根据权利要求6所述的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，其特征在于：所述叶身部分(2)距离预扭叶片(0)底部最下端的高度H3为132.25mm时，所对应的弦长B3为40.07mm，所对应的扭转角θ3为22.58度。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于中小型燃气轮机透平的预扭叶片，其特征在于：所述叶根部分(3)的齿形角β为55度，楔形角γ为36度。

Images