專(zhuān)利名稱(chēng)：汽輪機(jī)和汽輪機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有流動(dòng)通道和在流動(dòng)通道內(nèi)設(shè)有葉片的汽輪機(jī)以及汽輪機(jī)的葉片。
在DE 19546008A1中介紹了一種汽輪機(jī)葉片，它使用于汽輪機(jī)前末級(jí)和末級(jí)的濕蒸汽區(qū)。這種汽輪機(jī)葉片由于小水滴的撞擊受到磨蝕。為了減少這種磨蝕，汽輪機(jī)葉片的葉身在其進(jìn)汽邊區(qū)域內(nèi)和在其葉片背弧區(qū)域內(nèi)或至少在它們的部分范圍內(nèi)，與葉身前側(cè)面的表面粗糙度相比有大得多的表面粗糙度。由于這種表面粗糙度，在汽輪機(jī)葉片表面保持了一層水膜，它降低撞擊的小水滴的腐蝕作用。
DE 3609541C2涉及減小紊流溢流體的流動(dòng)阻力。阻力的減小通過(guò)降低紊流的壁面剪應(yīng)力達(dá)到。為此，此紊流溢流體表面制有分成多組的肋。這些肋側(cè)面對(duì)著流動(dòng)方向互相錯(cuò)開(kāi)排列而且沿流動(dòng)方向具有較短的尺寸。DE3609541C2具體公開(kāi)了這樣的一種表面結(jié)構(gòu)，用于減小飛機(jī)升力面的流動(dòng)阻力。
DE 4319628A1涉及流體機(jī)械與液體接觸表面的結(jié)構(gòu)化。通過(guò)加上一種溝槽形結(jié)構(gòu)使流動(dòng)損失降到最低程度。其中對(duì)液體泵的具體狀況加以了考慮。
DE G 9013099涉及一種用于從流動(dòng)介質(zhì)吸收能量或用于將能量釋放給流動(dòng)介質(zhì)的轉(zhuǎn)子，它由輪轂和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片組成。為了提高轉(zhuǎn)子效率，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片有波紋的形狀。除了必需的波紋形狀外，轉(zhuǎn)子葉片也可以完全地被網(wǎng)紋覆蓋。
US-PS 3481531介紹了用于離心壓縮機(jī)，尤其是燃?xì)廨啓C(jī)的工作輪。工作輪有沿徑向向外延伸的葉片，工作輪壁位于葉片之間。工作輪壁上制有沿徑向向外延伸的槽，從而打破了燃?xì)飧街诒谏系倪吔鐚硬⒁蚨鴮⒛芰繐p失降到最低程度。
US-PS 4023350公開(kāi)了一種減少燃?xì)廨啓C(jī)壓力損失的裝置。此裝置由一系列隆凸組成，它們?cè)谌細(xì)廨啓C(jī)葉片環(huán)兩個(gè)相鄰葉片之間延伸。此系列隆凸用于引起渦流，由此減小邊界層厚度并因而降低由于橫向流動(dòng)引起的損失。
在1994年第1109號(hào)VDI報(bào)告中，Jetter和Rieβ在第241頁(yè)的論文“不同加工質(zhì)量的渦輪葉片型面的流體特性-Strmungstechnische Eigenschaftenvon Turbinenschaufelprofilen unterschiedlicher Fertigungsqualitten”中描述了表面粗糙度對(duì)渦輪葉片型面效率的影響。文中闡明了表面粗糙度，例如銑槽對(duì)型面損失的影響，但是由于其他參數(shù)的重要性，所以迄今這種影響無(wú)法準(zhǔn)確定量。
由Klaus Menny，B.G.Teubner所著的書(shū)“Strmungsmaschinen”(Stuttgart，1995)已知一種汽輪機(jī)。統(tǒng)稱(chēng)“Strmungsmaschinen”的流體機(jī)械包括水輪機(jī)、蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)車(chē)、離心泵和離心壓縮機(jī)及螺旋槳推進(jìn)器，所有的這些機(jī)械的共同點(diǎn)是，它們的目的都是要從工作流中提取能量，以便驅(qū)動(dòng)另一個(gè)機(jī)器；或反之，向工作流輸送能量，以便提高工作流的壓力。舉簡(jiǎn)單的渦輪機(jī)為例可以說(shuō)明流體機(jī)械的工作方式工作流進(jìn)入機(jī)器內(nèi)并首先流過(guò)固定的導(dǎo)向葉片的葉片環(huán)。在此過(guò)程中提高了工作流的速度并因而增加其動(dòng)能。它的壓力并因而其勢(shì)能下降。與此同時(shí)，由于導(dǎo)向葉片的形狀產(chǎn)生了一個(gè)沿一個(gè)在導(dǎo)向葉片環(huán)下游的工作葉片環(huán)周向的速度分量。工作流經(jīng)過(guò)工作葉片環(huán)時(shí)將它的動(dòng)能輸送給轉(zhuǎn)子，工作葉片環(huán)與此轉(zhuǎn)子連接，在工作流繞流工作葉片時(shí)它的方向以及往往還有它的速度值發(fā)生變化。于是工作葉片環(huán)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具有減少了的能量含量的工作流從機(jī)器排出。由渦輪所獲得的機(jī)械能與從工作流提取的能量之比稱(chēng)為渦輪效率。
本發(fā)明的目的是提供一種高效率的汽輪機(jī)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種汽輪機(jī)用的葉片，借助這種葉片可使汽輪機(jī)獲得高的效率。
本發(fā)明有關(guān)汽輪機(jī)方面的目的借助于這樣一種汽輪機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該汽輪機(jī)包括一個(gè)沿一軸線定向的具有通道壁和具有在流動(dòng)通道內(nèi)排列的葉片的流動(dòng)通道，其中，通道壁至少局部有一種具有互相隔開(kāi)間距的表面凸起的槽形結(jié)構(gòu)。
在這樣一種汽輪機(jī)中，借助于制在通道壁上的槽形結(jié)構(gòu)，可有目的地影響工作流沿局部有變化的主流方向流過(guò)流動(dòng)通道。通道壁必須是不相關(guān)聯(lián)的表面。通道壁最好由環(huán)形流動(dòng)通道的內(nèi)壁和外壁組成。影響流動(dòng)的主要是橫向于工作流主流方向的橫向流動(dòng)，例如渦流，它們由于槽形結(jié)構(gòu)引起的提高了的流動(dòng)阻力而被消減。因?yàn)檫@些橫向流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致降低效率，所以使這些橫向流消減有助于提高汽輪機(jī)的效率。
最好每個(gè)葉片排列在一個(gè)葉片環(huán)內(nèi)，作為通道壁一部分的間隔面處于在葉片環(huán)內(nèi)彼此相鄰的兩個(gè)葉片之間。具有表面凸起的槽形結(jié)構(gòu)在此間隔面上延伸。工作流沿著在那里通過(guò)葉片確定的主流方向在兩個(gè)相鄰葉片之間流動(dòng)。間隔面可以沿主流方向經(jīng)相鄰葉片端點(diǎn)間的連線向外延伸。措詞“處于……之間”用來(lái)表述間隔面的位置，而不是用來(lái)嚴(yán)格地確定其沿主流方向的范圍。葉片環(huán)的這些間隔面可特別有效地使可能出現(xiàn)的橫向流通過(guò)制在這些表面上的槽形結(jié)構(gòu)被消減。葉片環(huán)可例如理解為一種葉片的裝置，其中，葉片裝在一個(gè)內(nèi)部的和一個(gè)外部的分別為環(huán)形的邊界之間，或葉片只在一端固定，例如固定在汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子上。
最好每個(gè)葉片有一個(gè)葉身，它有一個(gè)與間隔面鄰接的葉身輪廓，每一個(gè)在間隔面上延伸的表面凸起配屬一個(gè)最近的葉身輪廓。表面凸起最好大體與葉身輪廓平行定向。因此槽形結(jié)構(gòu)大體沿工作流的主流方向定向，以及大體垂直于可能出現(xiàn)的橫向流定向。其結(jié)果是導(dǎo)致增大垂直于主流方向的流動(dòng)阻力，并因而導(dǎo)致橫向流消減。
葉片的第一部分最好設(shè)計(jì)為工作葉片。葉片的第二部分最好設(shè)計(jì)為導(dǎo)向葉片。
一些葉片最好各有一葉根部分，葉片借助于該葉根部分插入轉(zhuǎn)子或外殼上一個(gè)環(huán)形的對(duì)所有這些葉片公共的槽內(nèi)。由此構(gòu)成的葉片環(huán)的葉片，它們的葉根部分彼此相靠。每個(gè)葉根部分有在通道一側(cè)的葉根表面，它構(gòu)成通道壁的一部分。為了在通道壁上制槽形結(jié)構(gòu)，可在通道一側(cè)的葉根表面上，亦即在葉片的葉根部分上制作槽形結(jié)構(gòu)。因此，在加工技術(shù)上可采用簡(jiǎn)單的方法在葉片裝入流體機(jī)械中之前就已經(jīng)在各葉片的葉根部分上加工好槽形結(jié)構(gòu)。
最好其中一種葉片與轉(zhuǎn)子或外殼的一個(gè)僅為單個(gè)葉片所設(shè)計(jì)的槽配合。整個(gè)葉片環(huán)優(yōu)選由這樣的葉片構(gòu)成。在這種情況下，間隔面基本上通過(guò)位于葉片環(huán)相鄰葉片的有關(guān)槽之間的轉(zhuǎn)子表面構(gòu)成。
一部分葉片最好互相連接成一聯(lián)合體，使每一個(gè)這種葉片只有被破壞才能從此聯(lián)合體拆出。這種聯(lián)合體最好是一個(gè)葉片環(huán)或部分葉片環(huán)。此葉片環(huán)或此部分葉片環(huán)可例如通過(guò)焊接制成，或由一個(gè)整裝(kompakt)工件或由多個(gè)整裝工件通過(guò)腐蝕(Herauserodieren)出葉片制成，在由多個(gè)整裝工件制成的情況下在腐蝕出葉片后組裝在一起。
相鄰表面凸起的距離最好在0.01mm與10mm之間。此外，最好每?jī)蓚€(gè)相鄰表面凸起包含一個(gè)槽底并構(gòu)成一個(gè)槽，每個(gè)槽從表面凸起之間的連線到槽底最低點(diǎn)測(cè)量的槽深在1μm與1mm之間。
每個(gè)葉片最好有一個(gè)葉身，一種葉身槽形結(jié)構(gòu)至少局部地在至少一個(gè)葉身上延伸。因此便也可以影響流體機(jī)械中工作流流過(guò)葉片葉身上的槽形結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明有關(guān)葉片方面的目的通過(guò)提供一種流體機(jī)械用的葉片實(shí)現(xiàn)，這種葉片沿葉片軸線定向并具有一個(gè)葉片表面和一個(gè)葉根部分及與葉根部分鄰接的葉身，葉根部分有用于將葉片固定在流體機(jī)械內(nèi)的固定部分，葉身有葉身表面，其沿葉片軸線依次包括下部區(qū)、中部區(qū)和上部區(qū)，其中，葉片表面至少局部有包括互相隔開(kāi)間距的表面凸起在內(nèi)的槽形結(jié)構(gòu)，通過(guò)槽形結(jié)構(gòu)可有針對(duì)性地影響工作流繞流葉片表面，在這里，槽形結(jié)構(gòu)在下部區(qū)和/或上部區(qū)內(nèi)延伸，而中部區(qū)是光滑的。
因此分別在葉身的邊緣區(qū)借助槽形結(jié)構(gòu)影響葉片的繞流。在這里所謂“光滑”指的是，中部區(qū)的表面也許會(huì)有槽、毛茸不平或隆凸，但與下部區(qū)和/或上部區(qū)內(nèi)的槽相比它們淺或小。
每個(gè)表面凸起最好與一個(gè)垂直于葉片軸線的平面成一個(gè)延伸角延伸，其中規(guī)定第一表面凸起有第一延伸角，第二表面凸起有與第一延伸角不同的第二延伸角。
通過(guò)葉片表面的槽形結(jié)構(gòu)可以影響裝入流體機(jī)械內(nèi)的葉片的繞流，使得流體機(jī)械的效率得到提高。尤其可以借助于槽形結(jié)構(gòu)削弱可能出現(xiàn)的橫向流動(dòng)。這些橫向流動(dòng)是橫向于工作流主流方向出現(xiàn)的支流。因?yàn)檫@些橫向流動(dòng)會(huì)引起效率損失，所以消減它們便可以提高效率。
葉片的葉根部分意味著是一個(gè)與葉身鄰接的固定裝置，葉片可通過(guò)它與流體機(jī)械連接，例如與汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子或內(nèi)殼連接。一個(gè)葉輪的多個(gè)葉片的葉根部分也可以組合成單一的構(gòu)件，例如構(gòu)成一個(gè)葉輪。此外，葉片還可以有葉冠，它例如適用于密封在流體機(jī)械的葉片與外殼或轉(zhuǎn)子之間的間隙漏流。
術(shù)語(yǔ)“槽形結(jié)構(gòu)”還包括在葉片表面不同區(qū)域內(nèi)可以是不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或葉片表面彼此分開(kāi)的區(qū)域可以有或許不同設(shè)計(jì)的槽。也就是說(shuō)在葉片表面上不同位置處的槽例如可能在深度、寬度、形狀或延伸方向方面是不同的。
第一表面凸起最好在葉根部分的區(qū)域內(nèi)或位于下部區(qū)內(nèi)，其中第一延伸角在0°與20°之間。
葉根部分最好有葉根表面，槽形結(jié)構(gòu)經(jīng)至少部分葉根表面延伸。此外，沿葉片軸線處于與葉根部分相對(duì)位置的葉冠部分最好有葉冠表面，槽形結(jié)構(gòu)在至少部分葉冠表面上延伸，在這里尤其是第二表面凸起位于葉冠表面內(nèi)。在葉冠部分表面上的槽形結(jié)構(gòu)可以有與在葉片表面其他區(qū)域內(nèi)的不同的延伸方向。恰恰在葉片的邊緣區(qū)會(huì)產(chǎn)生橫向流動(dòng)，消減這種橫向流對(duì)于提高效率具有重要意義。通過(guò)最好在葉根部分和/或葉冠部分上設(shè)有槽形結(jié)構(gòu)，可以有針對(duì)性地消減在這些地區(qū)可能產(chǎn)生的橫向流動(dòng)。
相鄰表面凸起的間距最好在0.01mm與10mm之間。此外，最好每?jī)蓚€(gè)相鄰表面凸起包含一個(gè)槽底并構(gòu)成一個(gè)槽，對(duì)每個(gè)槽所測(cè)得的從表面凸起之間的連線到槽底最低點(diǎn)的槽深在1μm與1mm之間。
下面借助于附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中

圖1為一汽輪機(jī)的縱剖面圖；圖2為一個(gè)具有槽形結(jié)構(gòu)的葉片環(huán)的局部透視圖；圖3為一汽輪機(jī)葉片側(cè)視圖；圖4為圖3所示汽輪機(jī)葉片的橫截面圖；圖5為槽形結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)示圖；圖6為具有葉根部分的汽輪機(jī)葉片局部的側(cè)視圖。
在各附圖中附圖標(biāo)記有相同的意義。
圖1表示沿著從進(jìn)汽側(cè)1A到排汽側(cè)1B的軸線4方向通過(guò)一臺(tái)汽輪機(jī)1的縱剖面。圖中只示出了相對(duì)于軸線4對(duì)稱(chēng)的一半。帶有表面14B的轉(zhuǎn)子14沿軸線4延伸并部分地被外殼15的內(nèi)側(cè)15A圍繞。外殼15有一個(gè)橫截面為圓形且垂直于軸線4定向的進(jìn)汽通道16用于供入蒸汽。驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)1的工作流是蒸汽13。進(jìn)汽通道16通入一個(gè)環(huán)形的流動(dòng)通道2中，后者沿軸線4從進(jìn)汽側(cè)1A延伸到排汽側(cè)1B并以通道壁3為邊界。通道壁3一方面由內(nèi)壁3A組成，它通過(guò)轉(zhuǎn)子14表面14B的一部分構(gòu)成。通道壁3另一方面由外壁3B組成，它由外殼15內(nèi)側(cè)15A的一部分構(gòu)成。內(nèi)壁3A是一個(gè)與軸線4同軸的圓柱體，而外壁3B則構(gòu)成一個(gè)與軸線4同軸的截錐體。后者從進(jìn)汽側(cè)1A到排汽側(cè)1B逐漸展寬，所以流動(dòng)通道2有一個(gè)沿軸線4逐漸增大的橫截面積。流動(dòng)通道2通入垂直于軸線4和垂直于進(jìn)汽通道16的排汽通道18。一些葉片5沿流動(dòng)通道2分別排列在有關(guān)的葉片環(huán)55內(nèi)。每個(gè)葉片5沿葉片軸線57(見(jiàn)圖3)定向。每個(gè)葉片5的葉片軸線57垂直于軸線4定向，在這種情況下每個(gè)葉片5的長(zhǎng)度剛好使它沿流動(dòng)通道2的全部高度延伸。葉片環(huán)55A、55B一方面設(shè)導(dǎo)向葉片5A，另一方面設(shè)工作葉片5B，沿軸線4交替地排列一個(gè)帶導(dǎo)向葉片5A的葉片環(huán)55A和一個(gè)帶工作葉片5B的葉片環(huán)55B。導(dǎo)向葉片5A固定在外殼15上。工作葉片5B與轉(zhuǎn)子14連接。在帶工作葉片5B的葉片環(huán)55B處，舉例表示了一個(gè)工作葉片5B如何借助于錘頭狀固定部分56A與轉(zhuǎn)子14上相應(yīng)形狀的槽14A相配合。
在這樣一種汽輪機(jī)1運(yùn)行時(shí)，其中作為工作流的蒸汽13經(jīng)進(jìn)汽通道16沿著一個(gè)局部有變化的主流方向60(見(jiàn)圖4)通過(guò)流動(dòng)通道2流動(dòng)，并經(jīng)排汽通道18重新從汽輪機(jī)1排出。在流動(dòng)通道2中，蒸汽13通過(guò)導(dǎo)向葉片5A向工作葉片5B偏轉(zhuǎn)。由蒸汽13施加在工作葉片5B上的力使轉(zhuǎn)子14作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，蒸汽13的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子14的功能。轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可例如用于在一臺(tái)圖中未示出的發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電能。在流動(dòng)通道2內(nèi)除了蒸汽13的主流方向60外，還可能產(chǎn)生橫向于主流方向60的橫向流動(dòng)61(見(jiàn)圖4)。這種橫向流動(dòng)61通常意味著蒸汽13的能量損失，它并不轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子14的機(jī)械能，因此其結(jié)果是降低了效率。這些橫向流動(dòng)61通過(guò)加工在通道壁3上的槽形結(jié)構(gòu)6來(lái)消除，槽形結(jié)構(gòu)在圖1中沒(méi)有表示，但在圖2中詳細(xì)說(shuō)明。
圖2中示意表示了帶工作葉片5B的葉片環(huán)55B的一部分。工作葉片5B沿轉(zhuǎn)子14圓周排列。每個(gè)工作葉片5B與轉(zhuǎn)子連接。每個(gè)工作葉片5B具有一個(gè)葉身51。每個(gè)葉身51通過(guò)葉身輪廓52與轉(zhuǎn)子14鄰接。間隔面31位于每?jī)蓚€(gè)相鄰工作葉片5B之間。它以沿繞葉片環(huán)55B流動(dòng)的蒸汽13主流方向60的這兩個(gè)工作葉片5B的葉身輪廓52為界。此間隔面31沿主流方向60經(jīng)一個(gè)僅僅位于這兩個(gè)工作葉片5B之間的區(qū)域向外延伸。每個(gè)工作葉片5B以其與轉(zhuǎn)子14相反的那一端與外殼15的內(nèi)側(cè)15A鄰接，但在這里工作葉片5B并未與外殼15接觸，還留有一個(gè)間隙。一種適用的圖中沒(méi)有表示的密封裝置，例如工作葉片5B與外殼15互相嚙合的齒，基本上密封此間隙。帶有表面凸起9的槽形結(jié)構(gòu)6在每個(gè)間隔面31上延伸。每?jī)蓚€(gè)相鄰的表面凸起包含一個(gè)槽底10和構(gòu)成一個(gè)槽8。每個(gè)槽8有一個(gè)從表面凸起9到表面凸起9的距離W，以及有一個(gè)從兩個(gè)表面凸起9之間連線到槽8的槽底10所測(cè)得的槽深h。但槽形結(jié)構(gòu)6的槽8也可以根據(jù)流動(dòng)狀況有不同的寬度和高度，或者也可以有不同的形狀。每個(gè)表面凸起9與離此表面凸起9最近的那個(gè)葉身輪廓52平行定向。這樣一種槽形結(jié)構(gòu)6沿主流方向60(見(jiàn)圖4)導(dǎo)引工作流沿主流方向60(見(jiàn)圖4)流過(guò)葉片環(huán)55B，并削弱可能發(fā)生的橫向于此主流方向60的橫向流動(dòng)61(見(jiàn)圖4)，例如渦流，這是由于增加了橫向流動(dòng)61的流動(dòng)阻力。如前面已闡述的，這種削弱通常意味著提高效率。
圖3表示工作葉片5B的側(cè)視圖。工作葉片5B沿葉片軸線57定向。沿葉片軸線57延伸有一個(gè)具有錘頭狀固定部分56A和橫向于葉片軸線57的葉根板56B的葉根部分56、一個(gè)葉身51和一個(gè)葉冠部分54。在葉身51的表面加工有槽形結(jié)構(gòu)6。在葉身表面51a上，槽形結(jié)構(gòu)6在下部區(qū)41內(nèi)延伸到與葉根部分56鄰接，在上部區(qū)43內(nèi)延伸到與葉冠部分54鄰接。葉身表面51a的中部區(qū)42是光滑的。在葉片5被工作流11繞流時(shí)，只是在葉身51邊緣區(qū)內(nèi)的流動(dòng)才有目的地受槽形結(jié)構(gòu)6的影響。因?yàn)檎窃谶@些邊緣區(qū)可能產(chǎn)生橫向流動(dòng)，所以可以在這些邊緣區(qū)內(nèi)有目的地消減橫向流動(dòng)。
工作葉片5B借助于其固定部分56A插入槽14A內(nèi)(見(jiàn)圖1)。因此由許多結(jié)構(gòu)相同的工作葉片5B構(gòu)成了一個(gè)直接以它們各自的葉根部分56毗連的工作葉片5B葉片環(huán)55B。工作葉片5B的葉根板56B構(gòu)成通道壁3的一部分。在葉根板56B上加工有槽形結(jié)構(gòu)6。在圖4所示通過(guò)工作葉片5B的橫截面中可以清楚看出此槽形結(jié)構(gòu)。在梯形的葉根板56B上延伸有帶表面凸起9的槽形結(jié)構(gòu)6。葉型橫截面的外輪廓就是葉身輪廓52，表面凸起9隨此葉身輪廓52的曲線走向。
圖5示意表示了槽形結(jié)構(gòu)6。在一個(gè)表面上直接毗連地排列橫截面大體為U形的互相平行的槽8。槽8以表面凸起9為界，它們包含一個(gè)槽底10。在此例中從表面凸起9到相鄰表面凸起9的距離W始終是相等的。從槽底10的最低點(diǎn)到相鄰表面凸起9之間連線的高度h對(duì)于每個(gè)槽同樣是相等的。槽形結(jié)構(gòu)6平行于工作流11繞流的方向定向。除工作流11的主流方向11a外，可能產(chǎn)生橫向流動(dòng)11b。借助于橫向定向的槽形結(jié)構(gòu)6使橫向流動(dòng)11b受到更大的流動(dòng)阻力并因而可以被消減，其結(jié)果是可以提高效率。
圖6表示汽輪機(jī)葉片5的局部側(cè)視圖。在此實(shí)施形式中槽形結(jié)構(gòu)6也布置在葉根部分56葉根表面的葉根過(guò)渡區(qū)44上。因此也可以通過(guò)葉根表面影響葉片的繞流。槽形結(jié)構(gòu)6可以直接在加工葉片時(shí)制成，但它們也可以在事后補(bǔ)充加工形成。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)(1)，其包括一個(gè)沿軸線(4)定向的流動(dòng)通道(2)，該流動(dòng)通道具有通道壁(3)和布置在流動(dòng)通道(2)內(nèi)的葉片(5)，其特征在于該通道壁(3)至少局部有槽形結(jié)構(gòu)(6)，槽形結(jié)構(gòu)(6)有互相隔開(kāi)間距的表面凸起(9)。
2.按照權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于每個(gè)葉片(5)排列在一個(gè)葉片環(huán)(55)內(nèi)，作為通道壁(3)一部分的間隔面(31)處于在葉片環(huán)(55)內(nèi)彼此相鄰的兩個(gè)葉片(5)之間，具有表面凸起(9)的槽形結(jié)構(gòu)(6)在該間隔面(31)上延伸。
3.按照權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于每個(gè)葉片(5)具有一個(gè)葉身(51)，它有一個(gè)與間隔面(31)鄰接的葉身輪廓(52)，每一個(gè)在間隔面(31)上延伸的表面凸起(9)與一個(gè)最近的葉身輪廓(52)匹配，該表面凸起(9)大體與葉身輪廓平行定向。
4.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于葉片(5)的第一部分設(shè)計(jì)為工作葉片(5B)。
5.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于葉片(5)的第二部分設(shè)計(jì)為導(dǎo)向葉片(5A)。
6.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于一些葉片(5)分別有一個(gè)葉根部分(56)，葉片(5)借助于該葉根部分(56)插入轉(zhuǎn)子(14)或外殼(15)上一個(gè)環(huán)形的對(duì)所有這些葉片(5)公共的槽(14A)內(nèi)，這些葉片(5)通過(guò)它們的葉根部分(56)彼此相靠。
7.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于其中一種葉片(5)與轉(zhuǎn)子(14)或外殼(15)的一個(gè)僅為單個(gè)葉片(5)所設(shè)計(jì)的槽(14A)配合。
8.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于一部分葉片(5)互相連接成一個(gè)聯(lián)合體，該聯(lián)合體尤其通過(guò)焊接這些葉片或通過(guò)由一整裝工件腐蝕出這些葉片來(lái)形成；這些葉片(5)中每一個(gè)只有被破壞才能從此聯(lián)合體拆出。
9.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于相鄰表面凸起(9)的距離(w)在0.01mm與10mm之間。
10.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于每?jī)蓚€(gè)相鄰的表面凸起(9)包含一個(gè)槽底(10)并構(gòu)成一個(gè)槽(8)，對(duì)每個(gè)槽(8)所測(cè)得的從表面凸起(9)之間的連線到槽底(10)最低點(diǎn)的槽深(h)在1μm與1mm之間。
11.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1)，其特征在于每個(gè)葉片(5)有一個(gè)葉身(51)，一個(gè)槽形結(jié)構(gòu)(6)至少局部地延伸在至少一個(gè)葉身(51)上。
12.一種汽輪機(jī)中沿葉片軸線(57)定向的葉片(5)，它具有一個(gè)葉片表面(49)和一個(gè)葉根部分(56)及一個(gè)與葉根部分(56)鄰接的葉身(51)，葉根部分有用于固定在汽輪機(jī)內(nèi)的固定部分(56A)，葉身有葉身表面(51A)并沿葉片軸線(57)依次包括下部區(qū)(41)、中部區(qū)(42)和上部區(qū)(43)，其特征在于葉片表面(49)具有包括互相隔開(kāi)間距的表面凸起(9)在內(nèi)的槽形結(jié)構(gòu)(6)，通過(guò)槽形結(jié)構(gòu)可有目的地影響工作流(11)繞葉片表面(49)的流動(dòng)，其中，槽形結(jié)構(gòu)在下部區(qū)(41)和/或在上部區(qū)(43)內(nèi)延伸，而中部區(qū)(42)是光滑的。
13.按照權(quán)利要求12所述的葉片(5)，其特征在于每個(gè)表面凸起(9)與一個(gè)垂直于葉片軸線(57)的平面成一延伸角(α)地延伸，其中第一表面凸起(9a)有第一延伸角(α1)，第二表面凸起(9b)有第二延伸角(α2)。
14.按照權(quán)利要求13所述的葉片(5)，其特征在于第一表面凸起(9a)位于葉根部分(56)的區(qū)域內(nèi)或在下部區(qū)(41)內(nèi)，以及第一延伸角(α1)在0°與20°之間。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的葉片(5)，其特征在于第二表面凸起(9b)位于上部區(qū)(43)內(nèi)，其中第二延伸角(α2)在20°與60°之間。
16.按照權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的葉片(5)，其特征在于葉根部分(56)有一個(gè)葉根表面，槽形結(jié)構(gòu)(6)在至少部分葉根表面上延伸。
17.按照權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的葉片(5)，其特征在于沿葉片軸線(57)與葉根部分(56)相對(duì)處設(shè)有葉冠部分(54)，它有葉冠表面，槽形結(jié)構(gòu)(6)在至少部分葉冠表面上延伸，尤其第二表面凸起(9b)位于葉冠表面內(nèi)。
18.按照權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的葉片(5)，其特征在于相鄰表面凸起(9)的間距(w)在0.01mm與10mm之間。
19.按照權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的葉片(5)，其特征在于每?jī)蓚€(gè)相鄰表面凸起(9)包含一個(gè)槽底(10)并構(gòu)成一個(gè)槽(8)，對(duì)每個(gè)槽(8)所測(cè)得的從表面凸起(9)之間的連線到槽底(10)最低點(diǎn)的槽深在1μm與1mm之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)(1),它有一個(gè)流動(dòng)通道(2)。在流動(dòng)通道(2)內(nèi)葉片(5)排列成葉片環(huán)(55)。流動(dòng)通道(2)的壁(3)上具有槽形結(jié)構(gòu)(6),它有目的地影響工作流(13)流經(jīng)流動(dòng)通道(2)的流動(dòng)。尤其是在葉片環(huán)(55)每?jī)蓚€(gè)葉片(5)之間有一個(gè)帶槽形結(jié)構(gòu)(6)的間隔面(31)。本發(fā)明還涉及汽輪機(jī)的葉片。
文檔編號(hào)F01D5/14GK1251153SQ98803676
公開(kāi)日2000年4月19日 申請(qǐng)日期1998年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月1日
發(fā)明者卡爾－海因里希·米勒, 威爾弗里德·厄爾姆, 拉爾夫·貝爾, 沃爾克·西蒙 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司