CN86101602A - 汽轮机具有全长冷却通道的装配式叶片 - Google Patents

Abstract

一种汽轮机叶片包括两片以合蚌式结合在一起组装的分开的构件，每片构件有单独形成的翼面部分和根部；叶片翼面是锥形的，并随从底部到顶端变化的弧线而弯扭，从而能使非直线全长导向通孔至少贯穿翼面的一部分，至少一个有凹槽的翼面部分的一部分为分离面，以使装配后在翼面截面内构成内冷却通道。

Description

本发明涉及一种汽轮机叶片，具体涉及一种具有全长冷却通道的装配式叶片。

许多典型的为电厂或类似用途使用的汽轮机有四排汽轮旋转叶片。目前水平下的汽轮机入口温度，只需要对第一排和第二排叶片进行冷却。这也正是本申请委托人所考虑的，在汽轮发动机中提供从叶片的根部到其翼面的全长度通道孔。由于根部主要是对叶片的翼面部分内的通道起提供冷却剂的作用，并希望这种作用尽可能减少压力损失，因此通道（孔）的根部直径常大于翼面内孔的直径。制造冷却剂通道一种方法是在翼面部分从顶端到底部钻孔，并在根部相交，是从内叶片锯齿部分钻向叶片底部。如果叶片是铸造的，一种可代替的生产法是用型芯原位铸孔，随后移走型芯。

上述两种制造冷却剂孔的任何一种方法都很难使通孔在翼面内正确成型，因为翼面内的通道孔不是直线的。就目前的机器来看，对要求直线通孔设计限制还不成问题。第一排旋转叶片的翼面可使直的翼面冷却孔容易通过叶片。对于第二排叶片，其翼面形状不可能使直孔接近到叶片前缘，有时也不能使直孔通到后缘。然而，第二排的气体条件已是温度相当低，在叶片的前缘和后缘只需要极小的冷却，而且冷却孔也不需要靠近这些边缘的终端。

但是，随着汽轮机入口温度的升高，对于未来的汽轮机，在其第二排叶片终端也要多冷却一些，而且也要对第三排、最后对第四排叶片进行冷却。特别是第三和第四排叶片，为了使有可能用直孔来冷却气流，可能要对它们进行重大的气体动力学方面的折衷处理。为减小气体动力损失，这些叶片是弯扭的，从其底部到顶端大体为变尖的锥形，叶片的整个全长上还常常有弯曲。

本发明的目的是提供一种具有复杂翼面形状的汽轮机叶片，这种复杂形状翼面具有全长直接冷却通道，而不必是直的通道，这样可避免由于气体动力学设计上的折衷处理而产生的任何增加气体动力损失。

根据本发明，一片汽轮机叶片包括一个根部和一个翼面部，翼面部是弧形的，其弧度变化是在所述根部附近弧度较深，而在所述翼面部分的顶端较浅，在根部和翼面顶端之间，翼面逐渐弯扭和变尖。在根部和顶端之间有一弦线，该弦线相对于翼面根部上的弦线有一角位移。叶片为两片式结构，翼面部分沿弧形线具有分离面，上述两片式结构中至少有一片开有多条全长延伸的凹槽，这些凹槽与另一片上对应的多条凹槽相接，通到所述根部。在翼面部靠近翼面弧线的根部上也有分离面，上述两片结构中的两片结合在一起形成蚌式的合瓣，此合瓣是沿着上述变化的弧形和弦线的，由于上述弯扭和变尖的构形，结果形成在翼面部分为非直线的全长导向的内部通道，至少它通过要求冷空气流通的一部分翼面。

汽轮机叶片是一种两片式结构，每片包括一个翼面部分和一个根部，这两部分都具有分离面，这些分离面最好沿弧形线经过翼面，与翼面部分相邻的根部分离面沿着翼面弧线，根部与翼面部分结合在一起。两片式结构中至少有一片，其上的多条全长延伸的凹槽贯穿翼面而通到根部，该叶片具有凹槽的两片构件合蚌式地结合在一起，就构成具有全长导向内部冷却通道的叶片。

这种装配形式可使翼面部件中的冷却通道，具有非直线的全长导向冷却通道。

下面通过举例并参照附图对本发明加以说明：

图1一个汽轮机叶片的俯视图，其翼面部分的顶端距观察者最近。

图2是一叶片部分剖开的碎片的等距离视图。

图3是一叶片根部的上流部分的碎片的等距离视图。

图4至图7是相应于图1上沿Ⅳ-Ⅳ，Ⅴ-Ⅴ，Ⅵ-Ⅵ，和Ⅶ-Ⅶ线切取的碎片截面图，用以说明叶片从前缘到后缘各连续位置上根部中的通道角度的连续变化情况。

这里为说明而举出的一个特别叶片的例子，是第三排叶片，它现在已用于一大型汽轮机上，并已为用户确认为W501型。虽然只说明了一个单叶片，但那些熟悉该技术的普通技术人员便可将一系列单个叶片的根部以通常方式固定在汽轮机转盘的圆周上。

图1中，根部10有其顶部或叫径向朝外的台面12，叶片14的翼面部分装入其内，翼面安装并径向朝外或向上突起到叶片上缘16终止。

在台面12上翼面的基底或中心从前缘18到其后缘20的大部分长度上是比较厚的，如翼面底部相对的两条缘线22和22a所示。翼面底部的弧形弯曲相当深，如弧形虚线24所示。

与底的情况相反，翼面的顶端边缘16，从前缘26到后缘28的整个长度上都是比较薄的，如相对的两条不同面的缘线30和30a所示。这样翼面底部到顶端为明显的锥体形。最后翼面有一个明显弯扭的外形，这可以由顶端弦线34相对于底部弦线36的角位移看出来。

正是这样一个弯扭和锥形的外形，随其翼面底部和顶端弧形的不同，阻碍着全长导向、直线通道穿过翼面的大部分。本发明的目的是提供一种叶片结构，按这种结构，冷却空气的内部全长通道通过翼面和根部，如在本发明的背景中提到的那样，这种结构在通常应用中是没有的。

其次，由于叶片是由最初是分开的两部分组成，最少这两部分中的一部分或结合面上有凹槽然后如合蚌式地将这两部分合在一起，再以适当的方法如扩散焊接将它们固定在一起。在图1中，在翼面顶端处的分离面沿着弧形线32，而在翼面的底部和根部的台面12处分离面是沿着弧形线24。

现在，参照图2，剖开由两片叶片构件中的一片，可以看出在叶片的两部分组装并焊接成一个叶片之前，在作为叶片一部分的接合面有许多全长导向凹槽38。当叶片的两部分被安装和固定时，这些凹槽自然成为叶片的内部冷却通道。

如图3所示，为将叶片根部固定到汽轮机的转盘上，根部10可按常规的倒置杉树那样设计。由于根部的基底比台面12的宽度窄很多，又因为弯曲相当深的弧线24，在一分离面上间隔开的凹槽横越台面宽度，因此多条凹槽38a在根部展开一定角度并如图所示一直延伸到根部基底上的根部中心线处为止。不同位置上根部凹槽38a的这种角度移动可从图4至图7中看到。

当仅在一片叶片构件的一个分离面上表示出设置的凹槽38时，就会很明显看出，按本发明的原理这些凹槽均可设置在叶片两部分构件的分离面上，从而构成通道，凹槽的截面是圆形，而不是半圆形，也可以是所希望的形状。另外，为减少根部通道中空气流道的阻力，根部的凹槽的横截面可制成比翼面部分凹槽的横截面大。根据叶片是锻造还是铸造的不同情况，凹槽和通道可以通过机械加工或铸造成形。其次，叶片中的通道可以部分或全部是锥形的，或在不同地方有不同的横截面。

虽然，上述实施例采用了沿整个翼面弧线将叶片的两个构件在分离面上合成的办法，显然还可采用其他分开的办法，不非得沿弧形线分离两个叶片构件。

Claims (4)

1、一种汽轮机叶片包括根部分和翼面部分，翼面部分具有弧线，这些弧线从靠近所述根部到翼面顶端缘由深变浅，所述翼面从根部到顶端逐渐弯扭和变尖成锥形，所述翼面顶端有一弦线，它相对于邻近上述根部的翼面部的弦线有一角位移，所述叶片的特征是：叶片为两片式结构，沿着弧形线的翼面部分中有分离面，所述两片式结构中最少有一片上有多条全长延伸的凹槽与对应的延伸到所述根部的多条凹槽相通，所述根部在靠翼面弧线的所述翼面部分也有分离面，沿变化的弧线和弦线，所述两片式结构的两片以合瓣的形式结合在一起，所述翼面是弯扭并形成锥形结果在翼面部分内形成一些非直线全长导向内通道，翼面部分至少有一部分是需要使冷却空气流通的通道。

2、按权利要求1所述的一种叶片，其中，在其基底上所述根部的所述分离面，其范围遍及所述凹槽区，一般到所述基底的中心线处为止。

3、按权利要求1或2所述的一种叶片包括一个根部和一翼面部，其特征在于：所述翼面部分有底部和顶端，底部有深弧线，顶端有浅弧线，所述翼面为锥形并从底部到顶端足够地弯扭以致使最少从前缘到后缘的一部分翼面长度不能有直线的全长导向内通道，所述叶片包括两片最初分开的构件，每一片构件单独含有一翼面和一根部，所述翼面的最初分离面沿该翼面的弧形线分开，至少在一个翼面的分离面上有全长导向凹槽，所述两片最初分开的叶片构件以合蚌方式结合成一个整体叶片，在该叶片的翼面部具有提供内冷却通道的凹槽。

4、一种汽轮机叶片，其构造与使用大体上如前所述并如参考附图所示出的一致。

Images