[發明專利]一種汽輪機葉片拉筋孔凸臺結構及其與松拉筋的配合結構

有效

• 申請號: 201310278148.7
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103437830A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 謝永慧;申仲旸;張荻
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01D5/16
• 分類號: F01D5/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于透平機械領域，涉及一種透平葉片的拉筋裝置。?

背景技術

透平機械是能源、化工以及國防領域重要的動力機械，葉片是透平機械（如汽輪機）工作時熱能、機械能相互轉化的最主要元件，拉筋結構常用于汽輪機動葉片中作為減小葉片振動的一種手段，拉筋結構包括凸臺拉筋和松拉筋兩種型式。?

汽輪機葉片在工作時會產生一定的振動，葉片振動往往是損壞葉片最常見、最直接的原因，因此葉片設計者非常關注葉片的振動特性及減振結構，減少葉片振動的方法通常主要有兩個，一是在設計葉片時即考慮其共振頻率，在結構設計上避開振動頻率；二是采用增加葉片振動阻尼結構，如圍帶、拉筋等。葉片松拉筋連接是增加葉片振動阻尼的一個有效方法，某個帶有整圈松拉筋的葉片三維示意圖見圖1。?

從國內外學者、工程師對汽輪機葉片數十年的研究、設計、加工、運行經驗可知，在葉片上安裝松拉筋結構來減振時有幾大關鍵問題：一是松拉筋的安裝，由于松拉筋在空間上是圓弧狀，套入葉片的拉筋孔時往往會出現卡死、摩擦等不利于其安裝的現象；二是松拉筋工作時與葉片的接觸及應力狀況，松拉筋與葉片的接觸而產生阻尼是葉片減振的本質原因，因此必須保證拉筋與葉片良好地接觸，并盡可能地增加其接觸點；三是由于應力狀況帶來的松拉筋材料選擇，松拉筋磨損等問題，由于松拉筋工作時的應力需要控制，因此常使用鈦?合金等彈性模量較小的低密度材料，但其阻尼效果較差，同時由于松拉筋工作時有部分應力集中現象，在葉片運行一段時間后拉筋的局部常出現磨損的現象。因此從以上三點改善松拉筋設計具有很大的意義。?

發明內容

針對目前透平葉片整圈松拉筋在設計、運行時的幾點關鍵問題，本發明的目的是提供一種汽輪機葉片拉筋孔凸臺結構及其與松拉筋的配合結構，該拉筋結構加工簡單，能更好地與葉片拉筋孔進行組合安裝，與葉片產生多個接觸點，拉筋應力水平明顯降低，同時對葉片的切向、扭轉振動的抑制作用明顯增強。因此，該拉筋孔及拉筋的組合方式能更加有效地降低葉片的振動水平，提升拉筋的安全性能，從而提高葉片的安全可靠性。?

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：?

一種汽輪機葉片拉筋孔凸臺結構，包括葉片；葉片的壓力面側和吸力面側各設有一個凸臺，凸臺從葉片的壓力面側和吸力面水平伸出，凸臺的凸臺軸線為葉片的周向方向，相鄰葉片的壓力面凸臺、吸力面凸臺伸出長度之和為0.4-0.6倍葉片節距；凸臺中布置有拉筋孔；拉筋孔中心線與凸臺軸線間的夾角為2°-4°。?

本發明進一步的改進在于：壓力面凸臺的拉筋孔和吸力面凸臺的拉筋孔以葉片的放射線對稱設置；拉筋孔均朝向轉子軸線方向傾斜。?

本發明進一步的改進在于：凸臺的上表面和下表面被拉筋孔隔開，上表面的厚度大于下表面的厚度。?

本發明進一步的改進在于：凸臺設置于葉片上60%-80%葉高位置處。?

本發明進一步的改進在于：壓力面凸臺和吸力面凸臺伸出長度相同。?

一種汽輪機葉片拉筋孔凸臺結構及其與松拉筋的配合結構，松拉筋穿入凸?臺的拉筋孔中；在葉片工作時，松拉筋與壓力面凸臺的拉筋孔和吸力面凸臺的拉筋孔接觸，形成兩個接觸點。?

一種汽輪機葉片拉筋孔和松拉筋組合結構，包括一圓環形凸臺結構，此凸臺位于位于汽輪機動葉片上，位于葉片60%-80%葉高處，此凸臺的軸線與汽輪機主軸平行，每一支葉片的壓力面側和吸力面側分別伸出一半此凸臺結構，凸臺伸出的長度約為葉片節距的一半，凸臺的示意如圖2a，2b。圓環形凸臺中布置拉筋孔，拉筋孔的特征為：以拉筋孔高度為基準，拉筋孔與凸臺的軸線呈一定角度，傾斜角度根據葉片節距，葉片節圓高度適當調整，約2°～4°。松拉筋穿入此拉筋孔時，由于其存在一定的傾斜角度，安裝較于直通孔而言更加容易，不容易出現卡死的現象，同時當葉片工作時，松拉筋在離心力的作用下與凸臺上的拉筋孔接觸，每支葉片的拉筋孔與松拉筋最少形成兩個接觸點，分別位于葉片吸力面側和壓力面側的凸臺孔部分。如采用申請人曾公開的發明專利申請（CN103016066A）中的特殊松拉筋結構與此拉筋孔配合，則能產生多達四個接觸點。葉片工作時，松拉筋在離心力的作用下與拉筋孔的上表面貼緊形成應力，由于拉筋孔的傾斜角度，拉筋孔上側比下側更厚，其承受應力的能力更大，因此帶有傾斜角度的拉筋孔相比與直通拉筋孔而言更加合理。由于松拉筋與拉筋孔接觸點增多帶來應力大幅度降低，對應的松拉筋則可以使用彈性模量和剛度更大的合金鋼制造，這樣可以產生更大的振動阻尼以增強松拉筋的減振能力，同時還緩解了松拉筋易出現的磨損現象。?

相對于現有技術，本發明的技術效果：?