專利名稱：用于蒸汽輪機(jī)的具有蓋板的轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于蒸汽輪機(jī)的具有蓋板的轉(zhuǎn)子葉片。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的蒸汽輪機(jī)必須在其效率和其可用性方面滿足高要求。為了達(dá)到這些要求，已知的是，例如對(duì)轉(zhuǎn)子葉片設(shè)有蓋板或覆蓋帶，由此能夠減少蒸汽輪機(jī)中的間隙損耗。在覆蓋帶上構(gòu)成多個(gè)密封尖部，由此減少了覆蓋帶和蒸汽輪機(jī)殼體之間的間隙寬度。由此，穿過(guò)間隙的間隙流能夠最小化，進(jìn)而提高了蒸汽輪機(jī)的熱力學(xué)效率。尤其地，低壓渦輪機(jī)的末級(jí)的轉(zhuǎn)子葉片的徑向延伸構(gòu)成為長(zhǎng)的，并且必須因此承受轉(zhuǎn)子葉片的葉片頂端上的高的周向速度的負(fù)荷和由于在末級(jí)中出現(xiàn)的通風(fēng)效應(yīng)增加而承受增大的加熱的負(fù)荷。也能夠?qū)δ┘?jí)使用材料鈦，所述材料鈦的特征除高的耐腐蝕性之外還在于高的強(qiáng)度和低的比重。通常對(duì)最末的轉(zhuǎn)子排設(shè)有覆蓋帶。為了將由于通過(guò)覆蓋帶引起的離心力而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子葉片的機(jī)械負(fù)荷保持為盡可能小，必要的是將覆蓋帶構(gòu)造成是盡可能重量輕的。因此，覆蓋帶的密封寬度沿其軸向延伸短于沿其分配給所屬的轉(zhuǎn)子葉片的寬度。這減小了覆蓋帶的密封效果，從而降低了蒸汽輪機(jī)的效率。此外，在轉(zhuǎn)子葉片的葉片頂端和覆蓋帶之間的由于切口應(yīng)力集中效應(yīng)始終承受強(qiáng)負(fù)荷的過(guò)渡區(qū)域直接受到液滴沖擊。液滴沖擊導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的連續(xù)的沖擊負(fù)荷，由此轉(zhuǎn)子葉片可能遭受顯著的表面磨蝕，這伴隨著轉(zhuǎn)子葉片的明顯縮短的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于如下目的，即實(shí)現(xiàn)一種用于蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，其中盡量克服了上述問(wèn)題并且保護(hù)轉(zhuǎn)子葉片不受到液滴沖擊侵蝕。根據(jù)本發(fā)明，借助于根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片來(lái)實(shí)現(xiàn)所述目的。本發(fā)明的有利的改進(jìn)形式在從屬權(quán)利要求中描述。根據(jù)本發(fā)明的用于蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片具有葉身和蓋板，所述葉身具有葉片前緣和葉片頂端。蓋板具有底板和罩板，所述底板安裝在葉身的葉片頂端上并且在安裝狀態(tài)下基本上平行于蒸汽輪機(jī)的機(jī)器軸線，所述罩板在葉片前緣的上游構(gòu)成在底板上并且從所述底板徑向向內(nèi)地伸出，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片被蒸汽輪機(jī)的主蒸汽流流過(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)子頂端的在葉片前緣處的區(qū)域位于罩板的背風(fēng)區(qū)中。因此，轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)置在罩板的背風(fēng)區(qū)中的區(qū)域被保護(hù)不受到由于主蒸汽流造成的液滴沖擊侵蝕。此外，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的轉(zhuǎn)子葉片中，從葉片頂端到底板的尤其承受負(fù)荷的過(guò)渡區(qū)域被保護(hù)不受到液滴沖擊侵蝕，由此不必進(jìn)行用于強(qiáng)化所述過(guò)渡區(qū)域的昂貴的結(jié)構(gòu)措施。葉片頂端在罩板和底板之間由抗侵蝕的保護(hù)材料覆蓋，使得在葉片前緣的區(qū)域中保護(hù)葉片頂端不受到液滴沖擊侵蝕。對(duì)此，保護(hù)材料手套型地在其應(yīng)當(dāng)保護(hù)的轉(zhuǎn)子葉片區(qū)域上，例如，在葉片頂端和/或底板和/或罩板的區(qū)域上延伸。此外，保護(hù)材料能夠在維修或檢查工作期間被更換。因此得出，保護(hù)材料在其耐久性方面僅根據(jù)其需要形成，例如通過(guò)預(yù)設(shè)的維修或檢查時(shí)間間隔來(lái)進(jìn)行預(yù)設(shè)。此外，借助于保護(hù)材料的造型能夠?qū)ιw板的繞流產(chǎn)生有利影響。因此，優(yōu)選地，葉片頂端在罩板和底板之間由抗侵蝕的保護(hù)材料覆蓋，使得罩板在徑向內(nèi)緣處能夠被主蒸汽流無(wú)分離地繞流。此外，優(yōu)選的是，葉片前緣由抗侵蝕的保護(hù)材料覆蓋，由此葉片前緣被保護(hù)不受到液滴沖擊侵蝕。罩板優(yōu)選地設(shè)置成在葉片前緣迎風(fēng)側(cè)上相對(duì)于葉片前緣是軸向隔開(kāi)的，由此底板的軸向延伸、進(jìn)而蓋板的軸向密封寬度是大的。因此，在所屬的蒸汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)在轉(zhuǎn)子葉片上出現(xiàn)的蒸汽泄漏是最小化的，從而改進(jìn)了蒸汽輪機(jī)的效率。罩板的徑向延伸優(yōu)選地構(gòu)成為，使得在蒸汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)在背風(fēng)側(cè)上在罩板的背風(fēng)區(qū)中構(gòu)成的渦流區(qū)在軸向上沿整個(gè)底板延伸。渦流區(qū)尤其構(gòu)成為是再循環(huán)的并且主蒸汽流沿著渦流區(qū)不與底板直接接觸，使得通過(guò)罩板的內(nèi)緣的徑向位置得出蓋板的在流體力學(xué)上有效的上升角。因?yàn)橛纱松w板下側(cè)不直接引導(dǎo)主蒸汽流，所以蓋板下側(cè)不需要相應(yīng)地與主蒸汽流接觸。因此，在蓋板該結(jié)構(gòu)情況下僅需要考慮到強(qiáng)度要求，由此蓋板與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比構(gòu)成為是更輕的，進(jìn)而在葉片頂端上出現(xiàn)更小的離心力負(fù)荷。此外，優(yōu)選地，罩板被結(jié)構(gòu)化成，使得渦流區(qū)在繞流轉(zhuǎn)子葉片期間保持為是連續(xù)的并且例如不能夠出現(xiàn)與罩板不穩(wěn)定的渦流分離。因此確保了，在蒸汽輪機(jī)的整個(gè)運(yùn)行期間從葉片頂端到底板的過(guò)渡區(qū)域被保護(hù)不受到液滴沖擊侵蝕。此外，阻止了由于渦流分離造成的振動(dòng)的出現(xiàn)。


在下文中根據(jù)示意附圖來(lái)闡明根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片的優(yōu)選的實(shí)施形式。示出:圖1示出根據(jù)本發(fā)明的具有蓋板的轉(zhuǎn)子葉片的第一實(shí)施形式，所述蓋板具有罩板和底板，圖2-4示出根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片的其他實(shí)施形式，其中葉片頂端由抗侵蝕的保護(hù)材料覆蓋，并且圖5示出具有覆蓋帶的傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片。
具體實(shí)施例方式在圖1至4中示出用于蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片I。轉(zhuǎn)子葉片I包括葉身2以及蓋板
5,所述葉身具有葉片前緣3和葉片頂端4。蓋板5包括罩板6和底板7，蓋板5借助于所述底板安裝在葉片頂端4上。底板7在安裝狀態(tài)下定向成基本上平行于蒸汽輪機(jī)的機(jī)器軸線
8。罩板6在底板7上構(gòu)成為徑向向內(nèi)地伸出，所述罩板此外設(shè)置成與葉片前緣3間隔開(kāi)。蓋板5還具有用于密封在底板7和蒸汽輪機(jī)殼體10之間的間隙的多個(gè)密封尖部9。在圖1中示出的轉(zhuǎn)子葉片I加載有通過(guò)箭頭11示出的主蒸汽流，所述主蒸汽流繞流葉身2和蓋板5。主蒸汽流在罩板6的徑向內(nèi)緣12處斷流，由此在蓋板6的背風(fēng)側(cè)上構(gòu)成渦流區(qū)13，所述渦流區(qū)在軸向上沿著底板7延伸。渦流區(qū)13設(shè)置在葉片頂端4和底板7之間的過(guò)渡區(qū)域14處。渦流區(qū)13由渦流15形成，從所述渦流引導(dǎo)出主蒸汽流。渦流15限定蓋板5的在流體力學(xué)上有效的上升角16，所述上升角可通過(guò)蓋板6的結(jié)構(gòu)預(yù)先確定。因?yàn)樯仙?6與罩板6的在徑向上位于內(nèi)部的邊緣的位置相關(guān)，并且不與底板7在轉(zhuǎn)子葉片側(cè)的輪廓相關(guān)，所以底板7構(gòu)造成是平板型的、從而是重量輕的。因此，底板7能夠在其軸向延伸上構(gòu)成為是長(zhǎng)的，而轉(zhuǎn)子葉片I沒(méi)有不可靠地承受高機(jī)械負(fù)荷。因?yàn)榈装?的大的軸向延伸，能夠在底板7上設(shè)有附加的密封尖部9，由此增大了蓋板5的密封效果，進(jìn)而提高了所屬的蒸汽輪機(jī)的熱力學(xué)效率。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片1，所述轉(zhuǎn)子葉片設(shè)有抗侵蝕的保護(hù)材料17。該保護(hù)材料17安裝在罩板6和底板7之間在葉片頂端4的區(qū)域中，并且保護(hù)由于液滴沖擊侵蝕而尤其危險(xiǎn)的過(guò)渡區(qū)域14和葉片前緣3的部分。此外，保護(hù)材料17形成為，使得在維修和檢查工作期間能夠容易地被更換。在圖3中保護(hù)材料17安裝在葉片前緣3處，由此所述區(qū)域被保護(hù)不受到液滴沖擊侵蝕。圖4示出具有已安裝的保護(hù)材料17的轉(zhuǎn)子葉片I的另一個(gè)實(shí)施例。由于保護(hù)材料17的造型，轉(zhuǎn)子葉片I的繞流受到有利影響，由此過(guò)渡區(qū)域14被保護(hù)。此外，保護(hù)材料17在罩板6的尤其承受負(fù)荷的區(qū)域上被保護(hù)抵御液滴沖擊，由此用于更換保護(hù)材料17的時(shí)間間隔長(zhǎng)。與此相對(duì)地，圖5示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片101。通過(guò)箭頭102示出的主蒸汽流在轉(zhuǎn)子葉片101的葉片頂端103的區(qū)域中借助于覆蓋帶104來(lái)引導(dǎo)。覆蓋帶104必須與此相應(yīng)地構(gòu)成為是有結(jié)構(gòu)化的，以便能夠在其轉(zhuǎn)子葉片側(cè)的輪廓105上引導(dǎo)主蒸汽流并且在其面向蒸汽輪機(jī)殼體(沒(méi)有示出)的側(cè)上借助于密封尖部106來(lái)封閉間隙。覆蓋帶104的質(zhì)量由于所述結(jié)構(gòu)與根據(jù)本發(fā)明的蓋板5的質(zhì)量相比是大的，使得覆蓋帶104的軸向延伸必須保持成短的。因此，僅還能夠在覆蓋帶104上設(shè)有少量的密封尖部
106。這損害了覆蓋帶104的密封效果，進(jìn)而損害了蒸汽輪機(jī)的熱力學(xué)效率。
權(quán)利要求
1.用于蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片(1)， 所述轉(zhuǎn)子葉片具有葉身(2)和蓋板(5)，所述葉身具有葉片前緣(3)和葉片頂端(4)， 其中所述蓋板(5)具有底板(7)和罩板(6)，所述底板安裝在所述葉身(2)的所述葉片頂端(4)上并且在安裝狀態(tài)下基本上平行于所述蒸汽輪機(jī)的機(jī)器軸線(8)，所述罩板在所述葉片前緣(3)的上游構(gòu)成在所述底板(7)上并且從所述底板徑向向內(nèi)地伸出，使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子葉片(I)被所述蒸汽輪機(jī)的主蒸汽流流過(guò)時(shí)，所述葉片頂端(4)的在葉片前緣(3)處的區(qū)域位于所述罩板(6)的背風(fēng)區(qū)中， 其特征在于， 所述葉片頂端(4)在所述罩板(6)和所述底板(7)之間由抗侵蝕的保護(hù)材料(17)覆蓋，使得所述葉片頂端(4)在所述葉片前緣(3)的區(qū)域中被保護(hù)不受到液滴沖擊侵蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片， 其中所述罩板(6)設(shè)置成在所述葉片前緣(3)的迎風(fēng)側(cè)上相對(duì)于所述葉片前緣是軸向隔開(kāi)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子葉片， 其中所述罩板(6)的徑向延伸構(gòu)成為，使得在所述蒸汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)在背風(fēng)側(cè)上在所述罩板(6)的背風(fēng)區(qū)中構(gòu)成的渦流區(qū)(13)在軸向上沿著整個(gè)底板(7)延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片， 其中所述葉片頂端(4)在所述罩板(6)和所述底板(7)之間由抗侵蝕的所述保護(hù)材料(17)覆蓋，使得所述罩板(6)在徑向內(nèi)緣(12)處能夠被所述主蒸汽流無(wú)分離地繞流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的轉(zhuǎn)子葉片， 其中所述葉片前緣(3)由抗侵蝕的所述保護(hù)材料(17)覆蓋，使得整個(gè)葉片前緣(3)被保護(hù)不受到液滴沖擊侵蝕。
全文摘要
一種用于蒸汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片(1)具有葉身(2)和蓋板(5)，所述葉身(2)具有葉片前緣(3)和葉片頂端(4)。蓋板(5)具有底板(7)和罩板(6)，所述底板安裝在葉身(2)的葉片頂端(4)上并且在安裝狀態(tài)下基本上平行于蒸汽輪機(jī)的機(jī)器軸線(8)，所述罩板在葉片前緣(3)的上游構(gòu)成在底板(7)上并且從所述底板徑向向內(nèi)地伸出，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片(1)被蒸汽輪機(jī)的主蒸汽流流過(guò)時(shí)，葉片頂端(4)的在葉片前緣(3)處的區(qū)域位于罩板(6)的背風(fēng)區(qū)中。
文檔編號(hào)F01D5/14GK103154436SQ201180048491
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者弗蘭克·戴斯特 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司