[發明專利]一種汽輪機葉片T型葉根及其配合的輪緣槽

有效

• 申請號: 201710680683.3
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107420135B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 莊達明;劉象拯;王佳男;丁旭東
• 申請（專利權）人: 杭州汽輪動力集團有限公司
• 主分類號: F01D5/30
• 分類號: F01D5/30;F01D5/03
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務所(普通合伙) 33267
• 代理人: 邵志

本發明涉及一種汽輪機葉片T型葉根，包括T型頭部、頸部、葉根與葉身連接段，其特征是：從子午面剖視圖觀察，葉根T型頭部與輪緣槽配合的承載面為傾斜面，葉根T型頭部承載面與汽輪機軸線方向成一夾角θ，形成斜T型頭部葉根結構；葉根斜T型頭部承載面與葉根頸部之間以圓角過渡。所述夾角的取值范圍為25°≤θ≤30°，以25°為優選。本發明解決傳統T型葉根的技術缺陷，提供一種避免T型葉根圓角和輪緣槽圓角較大應力集中，并具有安全性較高、工藝難度較低、結構緊湊、方便裝配的新型汽輪機葉片斜T型葉根及其配合的輪緣槽。

技術領域

本發明涉及一種汽輪機動葉片，尤其是一種用于反動式汽輪機動葉片的葉根及其配合的輪緣槽。

背景技術

反動式汽輪機通常采用轉鼓式轉子，與輪盤式轉子相比，轉鼓式轉子的相鄰級的輪緣槽之間材料連續。在轉鼓式轉子上常用的動葉片葉根形式有：T型葉根、雙T型葉根、叉型葉根、樅樹型葉根等，這幾種形式的葉根主要有以下特點。

T型葉根：結構簡單，工作可靠，加工方便。葉根周向裝配，固定葉根的輪緣槽至少需開設一個缺口，以便葉片從缺口處依次徑向裝入輪緣槽，并通過徑向騎縫螺桿將封口葉片固定在缺口位置。T型葉根承載能力較小，適用于離心力較小的葉片。

雙T型葉根：較T型葉根增加一對承載面，為保證承載面受力均勻，葉根和輪緣槽的承載面的尺寸公差要求較高，加工難度較大。與T型葉根類似，雙T型葉根亦周向裝配，需要在固定葉根的輪緣槽開設缺口，以便葉片從缺口依次徑向裝入輪緣槽。由于雙T型葉根徑向尺寸一般較大，用于鎖緊封口葉片的徑向騎縫螺孔較深，加工難度亦較大。此外，由于葉根體積相對較大，葉根部分的離心力占葉片總離心力的比重較大，一定程度上削弱了葉根的承載能力，總體而言，雙T型葉根承載能力較大，適用于離心力較大的葉片。

叉型葉根：加工較方便，葉根叉徑向插入輪緣對應的槽中，通過軸向銷釘固定。叉數越多，承載能力越強，適用于可加工軸向銷釘孔的末級葉片或根徑較大的調節級葉片。

樅樹型葉根：承載面較多，加工精度要求較高，工藝較復雜。葉根由軸向裝入葉根槽，除末級和調節級外，當樅樹型葉根用于其他級時，需在級間預留較多軸向空間供裝配用。與其他幾種類型的葉根相比，在同樣的葉身尺寸下，樅樹型葉根的承載能力最高，適用于載荷較大的末幾級葉片或調節級葉片。

對于反動式汽輪機轉鼓式轉子，盡管叉型葉根和樅樹型葉根的承載能力均較大，但受裝配空間、加工精度和成本的限制，制約了其使用；而雙T型葉根也因工藝和裝配方面的因素給使用帶來不便。從葉片加工、裝配的角度考慮，除末級和調節級外的其他級，采用T型葉根是首選。當T型葉根用于中等高度葉片或離心力較大的末幾級低壓葉片時，由于其承載能力有限，不得不通過增大葉根尺寸來提高承載能力、降低應力水平。但隨著葉根尺寸的增大，一方面，葉根部分的離心力占葉片總離心力的比重增大，葉根和輪緣的應力可能不降反升；另一方面，用于鎖緊封口葉片的騎縫螺孔的直徑、深度都相應增大，加工難度上升。這兩方面的因素給中等高度葉片或離心力較大的末幾級低壓葉片采用T型葉根帶來不利影響。

發明內容

本發明所要解決的問題是：反動式汽輪機轉鼓式轉子上的中等高度葉片或離心力較大的末幾級低壓葉片，若采用T型葉根，容易在葉根圓角和輪緣槽圓角產生較大的應力集中，影響葉片安全運行；若采用雙T型葉根，雖然葉根圓角和輪緣槽圓角應力集中有所減小，但葉根和輪緣槽工藝要求較高，且末葉裝配不便；若采用叉型葉根，除末級和調節級外，無法在有限空間內加工出銷釘孔；若采用樅樹型葉根，除末級和調節級外，需在級間預留較多軸向空間供裝配用，且工藝要求較高。

綜合考慮上述幾種葉根結構，能同時滿足有限裝配空間、裝配方便及加工工藝難度的條件下，排除其他幾種葉根結構而選擇T型葉根結構作為反動式汽輪機轉鼓式轉子上的中等高度葉片或離心力較大的末幾級低壓葉片的葉根。

在此基礎上，解決傳統T型葉根技術缺陷，提供一種避免T型葉根圓角和輪緣槽圓角較大應力集中，并具有安全性較高、工藝難度較低、結構緊湊、方便裝配的新型汽輪機葉片斜T型葉根及其配合的輪緣槽。