[发明专利]用于制造涡轮动叶的基体的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造涡轮机转子动叶或者其基体(30)的方法，涡轮机转子动叶或基体(30)的频率特性可以特别轻松地适应所需的界定条件。为此，如果基体(30)的振动特性不足，则在动叶根部(32)中引入凹部(50)和/或将尺寸减小至对应的目标值以下。以此方式，公开了一种方法，通过该方法，可以以特别轻松且可变的方式调节涡轮机转子动叶的振动特性。因此，可以降低涡轮机转子动叶制造中的不良率。

技术领域

本发明涉及一种用于制造涡轮机转子动叶的基体的方法，至少包括以下连续步骤：提供基体，该基体沿一个虚拟的纵向轴线依次包括一个动叶根部、一个动叶平台和一个动叶翼型；感测基体的表示振动特性的参数值；将感测值与预定目标区间相比较；以及如果感测值在目标区间以外，则减小基体的质量。本发明还涉及一种用于轴流式涡轮机转子的转子动叶环。

背景技术

已知的是可以为涡轮机转子动叶提供保护层，以便在燃气轮机运行期间延长其使用寿命。在铸造过程中，经常将MCrAlY型耐腐蚀层作为保护层而施加到涡轮机转子动叶。施加保护层的表面区域在燃气轮机的运行期间暴露于热气。该区域包括涡轮机转子动叶的动叶翼型和平台两者，动叶翼型一体地形成在该平台上。除耐腐蚀层外，可以在上述区域施加热障涂层，以尽可能地减少从热气引入到涡轮机转子动叶的基材内的热量。这样一来，施加这些层可能改变涡轮机转子动叶的振动性能。

涡轮机转子动叶在燃气轮机运行期间被激励振动，这也是已知的。振动激励是由转子的转动引起的。转子上紧固有涡轮机转子动叶。热气冲击在涡轮机转子动叶的动叶翼型上也是振动激励的成因。在热气流的方向上，涡轮机转子动叶的动叶翼型在涡轮导流静叶环的下游旋转，因此，动叶翼型会被冲击动叶翼型的热气激励而振动。这就要求每个涡轮机转子动叶具有足够高的共振频率，从而使源于转子旋转速度的振动激励以及源于热气的振动激励这二者各自的激励频率均不会引起动叶翼型的不可接受的巨大振动。因此，在现有技术中，涡轮机转子动叶这样来设计，即，涡轮机转子动叶的共振频率相对于固定式燃气轮机的激励频率而言有所偏离。在涡轮机转子动叶的开发中，同样确保成品涡轮机转子动叶在整体上符合关于自然共振的要求，包括关于预期转子速度的要求。

因此可以想见：在涡轮机转子动叶的制造过程中，要测试各涡轮机转子动叶的振动特性。在此测试中，在动叶根部处夹固涡轮动叶，并通过机械脉冲来引发振动。接下来，感测涡轮动叶、特别是其动叶翼型的振动响应。如果涡轮机转子动叶的振动响应不符合共振频率的预定频率值，则必须丢弃，或者通过适当措施加以处理以使其符合共振频率的要求并且进而适于运行。一些涡轮机转子动叶仅仅由于其振动特性而无意被用于燃气轮机中；为了使为了继续使用这些涡轮机转子动叶，例如从EP1985803A1已知的是，在动叶翼型的顶端引入一个凹部，由此可以减小涡轮机转子动叶在其自由振动端的质量。减小涡轮机转子动叶的质量对振动特性会产生积极作用。通过去除质量，涡轮机转子动叶的共振频率可以变得更高。

此外，根据EP0537922A1已知的是：在涡轮机转子动叶的动叶平台内插入管式阻尼器。该阻尼器可以在离心力作用下被略微推出，进而与邻近动叶的平台接触，以抑制在运行期间动叶对动叶的振动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造涡轮机转子动叶的基体的方法，该涡轮机转子动叶具有共振频率，该共振频率符合在固定式燃气轮机中使用的要求。另一个目的在于提供一种转子动叶环，该转子动叶环中的动叶翼型对由热气导致的振动激励而言特别稳定。

有关该方法的目的通过根据权利要求1的特征的方法来实现，其有利的改进反映在从属权利要求中。有关转子动叶环的目的通过权利要求6的特征来实现。

本发明是基于以下认识：不必仅在动叶翼型上引入用于调节共振频率的凹部。具体而言，还可以在动叶根部或者所谓的底侧平台上执行影响涡轮机动叶或者涡轮机动叶铸造基体的振动特性的措施。在这种情况下，底侧平台是涡轮机转子动叶或基体的平台与平台的热气侧相对的一侧，因此也是面向动叶根部的一侧。可以将引入凹部或者将尺寸减小至目标值以下作为措施。毋庸置疑，这两种措施也可以相互组合。