專(zhuān)利名稱(chēng)：用于軸流式渦輪機(jī)的動(dòng)葉片和用于動(dòng)葉片的裝配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于軸流式渦輪機(jī)的動(dòng)葉片，相繼地包括彎曲的葉身、平臺(tái)和具有兩個(gè)相對(duì)置的側(cè)壁的葉根，這些側(cè)壁從平臺(tái)分朝葉根底側(cè)發(fā)散。此外，本發(fā)明涉及一種用于這種動(dòng)葉片的裝配裝置。
背景技術(shù)：
用于渦輪機(jī)的，例如渦輪和壓縮機(jī)的動(dòng)葉片以及它們的裝配裝置由現(xiàn)有技術(shù)廣泛地公知。例如公知，動(dòng)葉片具有基本上呈燕尾形的根部區(qū)域，其中，葉根的兩個(gè)相互對(duì)置的側(cè)壁從平臺(tái)開(kāi)始朝向葉根底側(cè)的方向筆直地?cái)U(kuò)展。為了固定，承載這些動(dòng)葉片的轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)軸環(huán)或者相應(yīng)成形的轉(zhuǎn)子盤(pán)，在它們的殼面上，固定槽以與葉根相應(yīng)的輪廓在軸向方向上延伸。動(dòng)葉片的燕尾形的葉根可插入到相應(yīng)的固定槽中，并且基于該如此制成的燕尾形連接部，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)在徑向上安全地保持，以防止松開(kāi)。例如由DE 41 08 930公知了這種葉片裝配裝置。在此，為了獲得在低的和高的載荷循環(huán)次數(shù)的情況下在疲勞方面的使用壽命極限值而提出，燕尾形卡接部是螺旋件的區(qū)段。此外，動(dòng)葉片的筆直的、然而相對(duì)于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向方向傾斜的燕尾形根部由EP 0 502 660公知。但該構(gòu)造僅設(shè)計(jì)用于非金屬的葉片。此外，由現(xiàn)有技術(shù)公知，動(dòng)葉片借助所謂的圣誕樹(shù)形齒部固定在轉(zhuǎn)子盤(pán)上。對(duì)此， 動(dòng)葉片的葉根和與此相應(yīng)地構(gòu)造的固定槽具有外形相應(yīng)于圣誕樹(shù)形的輪廓。在此存在的并且相互嵌入的底切和凸起能夠在由于以高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子而導(dǎo)致的高離心力載荷的情況下引起在轉(zhuǎn)子盤(pán)或轉(zhuǎn)子葉根的材料中的應(yīng)力，這些應(yīng)力能導(dǎo)致疲勞現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種動(dòng)葉片在渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子上的可替代的且可靠的固定。本發(fā)明的其他目的是，提供一種用于這種動(dòng)葉片的可替代的且長(zhǎng)使用壽命的裝配
直ο基于本發(fā)明的目的借助根據(jù)權(quán)利要求1的特征的動(dòng)葉片和根據(jù)權(quán)利要求5的特征的裝配裝置得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)葉片相繼地包括彎曲的葉身、平臺(tái)和具有兩個(gè)相對(duì)置的側(cè)壁的燕尾形的葉根，這些側(cè)壁從平臺(tái)朝葉根底側(cè)發(fā)散，其中，兩個(gè)側(cè)壁沿著其在平臺(tái)和葉根底側(cè)之間的延伸絕大部分在相同的方向上彎曲，使得在橫截面內(nèi)觀察，在兩個(gè)側(cè)壁之間中心設(shè)置的葉根中心線在相應(yīng)的方向上彎曲。根據(jù)本發(fā)明的用于動(dòng)葉片的裝配裝置對(duì)于每個(gè)待固定的動(dòng)葉片分別具有固定槽，該固定槽分別具有兩個(gè)相對(duì)置的側(cè)壁，這些側(cè)壁從朝外指向的槽口朝槽底部發(fā)散，以用于形成燕尾形狀，其中，兩個(gè)側(cè)壁沿著其在槽口和槽底部之間的延伸絕大部分在相同的方向上彎曲，使得在橫截面內(nèi)觀察，在兩個(gè)側(cè)壁之間中心地設(shè)置的假設(shè)的固定槽中心線在相應(yīng)的方向上彎曲。本發(fā)明基于如下認(rèn)識(shí)，即通過(guò)從平臺(tái)朝葉根底側(cè)彎曲的葉根可引起動(dòng)葉片和轉(zhuǎn)子的高承載能力的連接。同樣能降低制造成本，因?yàn)橛绕洚?dāng)動(dòng)葉片裝入到渦輪中時(shí)，也能夠通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的彎曲的燕尾連接部獲得其他傳統(tǒng)的圣誕樹(shù)形連接部。尤其通過(guò)既用于葉根也用于在轉(zhuǎn)子上的與葉根相對(duì)應(yīng)成形的軸向固定槽的少量的凸起和底切實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。此夕卜，獲得改善的頻率衰減。也通過(guò)從平臺(tái)朝葉根底側(cè)發(fā)散的葉根可將這種葉片的重心轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線附近，由此，降低負(fù)荷，尤其通過(guò)轉(zhuǎn)子的由于葉片重力而引起的離心力負(fù)荷。該裝配裝置的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，在從槽底部至固定槽側(cè)壁的具有較大的張角，也就是說(shuō)具有較大的半徑的過(guò)渡部中，能降低缺口應(yīng)力。在此，兩個(gè)側(cè)壁絕大部分在相同的方向上彎曲，也就是說(shuō)兩個(gè)側(cè)壁中的一個(gè)絕大部分彎曲成凹形，而相對(duì)置的另一側(cè)壁至少絕大部分彎曲成凸形。同時(shí)，兩個(gè)側(cè)壁從平臺(tái)朝葉根底側(cè)發(fā)散，以便確保獲得用于葉片的徑向卡接的燕尾形狀。有利的實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明。根據(jù)有利的實(shí)施形式，葉根的在渦輪機(jī)的配備有這種動(dòng)葉片的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上相對(duì)于另一側(cè)壁位于前面的側(cè)壁的彎曲絕大部分是凸形的。相應(yīng)地，該固定槽的在渦輪機(jī)的配備有這種裝配裝置的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上相對(duì)于另一側(cè)壁位于前面的側(cè)壁的彎曲至少絕大部分是凹形的，并且其中這種相應(yīng)地位于后面的側(cè)壁的彎曲絕大部分是凸形的。兩者導(dǎo)致，作用在葉身上的流動(dòng)力在葉根連接部中在圓周方向上作用，使得動(dòng)葉片更多地朝固定槽的槽底部移動(dòng)。由此在轉(zhuǎn)子的這些固定槽之間成形的爪形部受到比在相反的方向上彎曲時(shí)更小的機(jī)械的拉應(yīng)力。葉根的位于后面的側(cè)壁優(yōu)選絕大部分彎曲成凹形。由于更小的機(jī)械負(fù)荷，可延長(zhǎng)裝配裝置的或轉(zhuǎn)子盤(pán)的以及動(dòng)葉片的使用壽命。符合目的地，葉根以及相應(yīng)地還有裝配裝置的固定槽也分別在軸向方向上彎曲。根據(jù)另一有利的實(shí)施形式，葉根的或者固定槽的兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的支承側(cè)面至少部分地位于不同的半徑上。由此產(chǎn)生更大的假設(shè)的斷裂紋長(zhǎng)度，由此在相同負(fù)荷的情況下，葉根的變窄是可行的。


根據(jù)附圖如下詳細(xì)闡釋本發(fā)明。附圖示出圖1示出根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)葉片的示意的立體視圖；圖2示出具有固定槽的轉(zhuǎn)子盤(pán)的側(cè)視圖，該固定槽適合用于容納根據(jù)圖1的根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)葉片；圖3示出根據(jù)圖2的轉(zhuǎn)子盤(pán)的局部立體圖；并且圖4示出具有在軸向方向上彎曲的固定槽的、替代圖3的構(gòu)型的轉(zhuǎn)子盤(pán)。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出本發(fā)明所涉及的動(dòng)葉片10的立體圖。該金屬的動(dòng)葉片10相繼地包括彎曲的葉身12、平臺(tái)14以及葉根16。葉根16從平臺(tái)14朝葉根底側(cè)18延伸。此外，該葉根16包括兩個(gè)相對(duì)置的側(cè)壁20、22，它們的間距隨著離平臺(tái)14的距離的增大而變大。由此，這兩個(gè)側(cè)壁20、22從平臺(tái)14朝葉根底側(cè)18發(fā)散，其中，這里側(cè)壁20、22的相對(duì)于葉根底側(cè)18的倒圓角的過(guò)渡部總體上可忽略不計(jì)。
在兩個(gè)側(cè)壁20、22之間中心延伸的葉根中心線M以虛線形式示出。側(cè)壁20和側(cè)壁22沿著其整個(gè)延伸從平臺(tái)14 一直彎曲至葉根底側(cè)18。由此，側(cè)壁20具有絕大部分凸出的形狀并且側(cè)壁22具有絕大部分凹入的形狀。由此產(chǎn)生，葉根中心線M同樣沿著其延伸從平臺(tái)14朝葉根底側(cè)18彎曲。由此產(chǎn)生，側(cè)壁20、22相對(duì)于葉根中心線M非鏡像對(duì)稱(chēng)地彎曲，而是更確切地說(shuō)，除了用于構(gòu)成燕尾形狀的總體上發(fā)散的輪廓外，如光學(xué)聚光透鏡一樣凹凸地彎曲。通過(guò)應(yīng)用術(shù)語(yǔ)“絕大部分”，排除了側(cè)壁20、22的這樣的基本上較小的區(qū)段23，該區(qū)段作為倒圓角的過(guò)渡部將側(cè)壁20、22與葉根底側(cè)18連接。圖2示出轉(zhuǎn)子盤(pán)25的局部的側(cè)視圖，該轉(zhuǎn)子盤(pán)是渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的部件并且表示出用于動(dòng)葉片10的裝配裝置四。該轉(zhuǎn)子盤(pán)25的外圓周沈具有在其圓周上均勻分布的固定槽觀，在圖2中僅示出這些固定槽中的兩個(gè)。在此，在每個(gè)固定槽觀中可分別插入動(dòng)葉片 10。固定槽觀具有朝外指向的槽口 34，槽底部36徑向地在內(nèi)部與所述槽口相對(duì)置。槽底部36多數(shù)情況下平地構(gòu)成。在此，固定槽28的側(cè)壁30、32的輪廓基本上相應(yīng)于由葉根16的兩個(gè)側(cè)壁20、22 預(yù)先確定的輪廓。由此，動(dòng)葉片的葉根16形狀接合地插入到固定槽觀中。固定槽28的側(cè)壁30、32相應(yīng)地如葉根16的側(cè)壁20、22 —樣彎曲。在此，在圓周方向上的彎曲的方向選擇為，使得固定槽觀的基本上彎曲成凸形的側(cè)壁30在轉(zhuǎn)子的或轉(zhuǎn)子盤(pán)25的旋轉(zhuǎn)方向R上位于相應(yīng)的固定槽觀的與側(cè)壁30相對(duì)置的側(cè)壁32的后面。插入到轉(zhuǎn)子盤(pán)25中的動(dòng)葉片10在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)基本上貼靠在以A、A'和B、B'標(biāo)記的面區(qū)域中。這些面區(qū)域構(gòu)成動(dòng)葉片10和固定槽觀的支承側(cè)面A、A'和B、B'，使得防止動(dòng)葉片10徑向運(yùn)動(dòng)。由于葉根16的彎曲和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向R相互一致的設(shè)置，可在區(qū)域A、A'、B、B'中避免應(yīng)力負(fù)荷的增加。在此，尤其有利的是，在葉根中心線M的兩側(cè)，相應(yīng)的支承側(cè)面A、B的中心位于不同的半徑Rl和R2上。由此實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)中心之間的距離大于在它們也位于相同的半徑的情況下的距離，這總體上增大了假設(shè)的斷裂紋長(zhǎng)度。圖3示出類(lèi)似圖2的轉(zhuǎn)子盤(pán)25，在該轉(zhuǎn)子盤(pán)25中，固定槽觀相對(duì)于軸向方向傾斜地延伸。在圖4中，固定槽觀具有沿著軸向方向彎曲的輪廓。那么，與此相應(yīng)的動(dòng)葉片的葉根相應(yīng)附加地在軸向方向上彎曲。這里描述的動(dòng)葉片10的每一個(gè)例如可構(gòu)造為渦輪動(dòng)葉片或者也可構(gòu)造為壓縮機(jī)動(dòng)葉片?？傮w上，借助本發(fā)明提供一種用于軸流式渦輪機(jī)的，優(yōu)選渦輪的動(dòng)葉片10，其中， 為了減小在葉根16和轉(zhuǎn)子的固定該葉根的壁30、32中的機(jī)械負(fù)荷，葉根16的兩個(gè)相互對(duì)置的側(cè)壁20、22沿著它們的在平臺(tái)14和葉根底側(cè)18之間的延伸連續(xù)地彎曲。
權(quán)利要求
1.用于軸流式渦輪機(jī)的動(dòng)葉片(10)，相繼地包括彎曲的葉身(12)、具有平臺(tái)表面的平臺(tái)(14)和具有兩個(gè)相對(duì)置的側(cè)壁(20,2 的燕尾形的葉根(16)，所述側(cè)壁從所述平臺(tái)朝葉根底側(cè)(18)發(fā)散，其中，所述動(dòng)葉片的縱軸線設(shè)置成垂直于在葉身(12)和平臺(tái)(14) 之間的連接部的區(qū)域中的平臺(tái)表面，其特征在于，兩個(gè)側(cè)壁(20,2 沿著其在平臺(tái)(14)和葉根底側(cè)(18)之間的延伸絕大部分在相同的方向上彎曲，使得在橫截面內(nèi)觀察，在所述兩個(gè)側(cè)壁(20，22)之間中心設(shè)置的葉根中心線04)在相應(yīng)的方向上彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的動(dòng)葉片(10)，其中，所述葉根(16)的在渦輪機(jī)的配備有這種動(dòng)葉片(10)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上相對(duì)于所述另一側(cè)壁0 位于前面的所述側(cè)壁00)的彎曲至少絕大部分是凸形的，并且其中所述相應(yīng)地位于后面的側(cè)壁0 的彎曲絕大部分是凹形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的動(dòng)葉片(10)，其中，所述葉根(16)在軸向方向上彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的動(dòng)葉片(10)，所述動(dòng)葉片構(gòu)成為渦輪動(dòng)葉片或軸流式渦輪機(jī)的壓縮機(jī)動(dòng)葉片。
5.用于根據(jù)上述權(quán)利要求之一的動(dòng)葉片(10)的裝配裝置(四)，所述裝配裝置對(duì)于每個(gè)待固定的動(dòng)葉片(10)分別具有固定槽(觀)，所述固定槽分別具有兩個(gè)相互對(duì)置的側(cè)壁 (30，32)，所述側(cè)壁從朝外指向的槽口(34)朝槽底部(36)發(fā)散，以用于形成燕尾形狀，其特征在于，兩個(gè)側(cè)壁(30,3 沿著其在槽口(34)和槽底部(36)之間的延伸絕大部分在相同的方向上彎曲，使得在橫截面內(nèi)觀察，在所述兩個(gè)側(cè)壁(30,3 之間中心設(shè)置的假想的固定槽中心線(38)在相應(yīng)的方向上彎曲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝配裝置( )，其中，所述固定槽08)的在渦輪機(jī)的配備有這種裝配裝置09)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上相對(duì)于所述另一側(cè)壁(30)位于前面的所述側(cè)壁(32) 的彎曲至少絕大部分是凹形的，并且其中所述相應(yīng)地位于后面的側(cè)壁(32)的彎曲絕大部分是凸形的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的裝配裝置( )，其中，所述固定槽08)在軸向方向上彎曲。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7的裝配裝置(四)，所述裝配裝置構(gòu)成在渦輪的或壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子上，其中，相應(yīng)的固定槽08)的所述側(cè)壁(30，32)的支承側(cè)面(A' ,B')至少部分地設(shè)置在不同的半徑(R1，R2)上。
9.用于壓縮機(jī)或渦輪的轉(zhuǎn)子，具有根據(jù)權(quán)利要求5至8之一的裝配裝置(四)，在所述裝配裝置的固定槽中分別設(shè)置有根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的動(dòng)葉片(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軸流式渦輪機(jī)的，優(yōu)選渦輪的動(dòng)葉片(10)，以及一種用于這種動(dòng)葉片(10)的裝配裝置。在該動(dòng)葉片(10)中，為了降低在葉根(16)中的和在轉(zhuǎn)子的固定該葉根的壁(30，32)中的機(jī)械負(fù)荷，葉根(16)的兩個(gè)相互對(duì)置的側(cè)壁(20，22)沿著它們的在平臺(tái)(14)和葉根底側(cè)(18)之間的延伸連續(xù)地彎曲。
文檔編號(hào)F01D5/30GK102459819SQ201080028162
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者京特·瓦爾茨, 法蒂·艾哈邁德 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司