[发明专利]涡轮机叶片和隔板构造

说明书

技术领域

本发明涉及用于使用在轴流涡轮机中的静叶片环的新型构造。特别地但不排他地涉及蒸汽涡轮机隔板。

背景技术

本发明涉及两个称为“间隔带”和“平台”的已知类型的构造。在图1A中示出的间隔带类构造中，通过由平的条卷成的“内环带”4和“外环带”5将叶片翼片1固定到径向内部和外部结构构件2、3。在带4、5内切出孔6(例如通过激光)以匹配翼片形状的截面，翼片的端部然后插入到孔内且填角焊到位置。带又焊接到内构件2和外构件3以形成蒸汽通路壁，或所谓的“通道壁”。

间隔带构造的优点是与一些其他的使用在蒸汽涡轮机中的类型的构造相比，它涉及相对地小的对叶片的加工量。例如，在所谓的“平台”类隔板构造中，见图1B，翼片7的端部与径向“内平台”8和“外平台”9成整体，翼片和平台从实体中加工出。静叶片的完整的环通过在内环和外环之间组装相继的组合的翼片/平台部件10且将平台焊接到环构成。为图示组装过程，邻近的叶片形状以虚线示出。当组装完成时，内平台8和外平台9形成了隔板的内通道壁和外通道壁。

此构造形式与间隔带类构造形式相比具有性能优点，但因在生产组合的翼片/平台部件10中涉及的额外的材料和加工，此构造形式也具有高得多的制造成本。然而，对于一些类型的使用，特别是对现有的涡轮机的改型，尽管平台类构造的额外的成本，它的性能优点使得它是最经济的解决方案。性能优点来自于如下事实：平台构造使得能实现在翼片和通道壁之间的角部处的空气动力学上有利的圆角半径11、更平滑的通道壁和在涡轮机运行期间在通道壁内维持更好的圆形。

本发明的目的是提供隔板构造的类型，它具有以上的平台类构造的良好的性能特征，同时制造更经济。

定义

在本说明书中使用的某些术语具有如下的意义：

弦线：当叶片以其凸侧向上放置在平的表面上时，二维叶片区段的前部和后部触及平的表面的点之间的线。

角部圆角：叶片部分与平台部分相交以在叶片部分和平台部分之间形成空气动力学上平滑的过渡的倒圆的角部。

压力侧：翼片部分的凹表面，其经历最高压力。

吸力侧：翼片部分的凸表面，其经历最低压力。

前缘：翼片或平台部分的前部或鼻部，它首先与工作流体相交。

后缘：翼片或平台部分的后部或尾部，工作流体从其离去。

发明内容

根据本发明，用于轴流涡轮机的静叶片包括：

a)具有前缘、后缘、压力侧、吸力侧和弦线的翼片部分；

b)与翼片部分成整体的径向内平台部分和外平台部分；

c)角部圆角，在角部圆角处翼片部分与每个平台部分相交以形成在翼片部分和每个平台部分之间的平滑过渡；

d)每个平台部分在平面视图中包括：

i)形成为在涡轮机轴线的周向延伸的后缘，

ii)在翼片的压力侧和吸力侧的每个上的直侧缘，

iii)弯曲的前缘，它将侧缘相互结合且在平面视图中具有在翼片部分的前缘的区域内跟随角部圆角的边缘的形状。

为在组装期间容易将叶片装配在隔板内，每个平台部分的侧缘大体上相互平行且平行于翼片部分的弦线。相关的弦线可以是翼片部分的平均弦线，但优选地是翼片部分与相关的平台部分相交处的翼片部分的弦线。

为最小化在平台部分内的材料的量，每个平台部分在翼片部分压力侧上的侧缘在翼片部分的前缘和后缘处与角部圆角相切，即如在平面视图中可见，在翼片部分的压力侧上的平台部分的侧缘应与弦线仅分开角部圆角的宽度。

类似地，在翼片部分的吸力侧上，优选的是至少内平台部分的侧缘与角部圆角相切。此外，优选的是平台部分的弯曲的前缘具有如下的形状，即该形状跟随在翼片的前缘与翼片吸力侧上平台部分的侧缘和角部圆角相切的点之间的角部圆角的边缘。实践中，可能需要的是叶片吸力侧上外平台部分的侧缘和弯曲的前缘与角部圆角分开。

本发明的第二方面提供了轴流涡轮机隔板构造，包括以上的静涡轮机叶片的环形阵列或环以及在其内具有缝隙的内间隔环和外间隔环，缝隙成形为分别容纳内平台部分和外平台部分，以此平台部分和间隔环一起形成了涡轮机隔板的内通道壁和外通道壁。

如以下将描述，内平台部分和外平台部分被焊接到提供在内间隔环和外间隔环内的匹配缝隙内。

本发明的第三方面提供了制造以上的轴流涡轮机隔板构造的方法，包括如下步骤：

a)通过将平台部分滑动到间隔环内的缝隙内将静叶片组装到隔板内，

b)将环形覆盖板在静涡轮机叶片的环的每侧上定位在静涡轮机叶片的环上，覆盖板尺寸设定为使得覆盖板的内缘和外缘与内平台部分和外平台部分的前缘和后缘部分地重叠，