[发明专利]一种带长短翼的动叶片及转子

说明书

本发明提供了一种带长短翼的动叶片及转子，包括叶型和叶根，叶根和叶型之间的接触面为轮毂弧面，叶型压力面侧的叶根的第一侧面上设置有长翼，长翼和叶型之间的接触面为轮毂弧面；叶型吸力面侧的叶根的第二侧面上设置有短翼，短翼和叶型之间的接触面为轮毂弧面；带长短翼的动叶片的动叶质量偏心距e≤2.0mm。本发明的动叶片静应力水平较低，动应力较小，应力分布均匀，一阶弯曲振动频率高，抗疲劳性能好。带长短翼的中间体部分完全包裹住了叶型底截面，结构上完整的实现气动设计要求；调整重心位置可以实现离心弯应力抵消部分气流弯应力，降低交变应力幅值，提高动叶片的疲劳寿命。

技术领域

本发明属于高炉煤气余压透平领域，涉及动叶片，具体涉及一种带长短翼的动叶片及转子。

背景技术

动叶片是轴流式高炉煤气余压透平膨胀机将余压和余热转化为机械能的最核心的元件，其应力水平和应力分布直接关心到动叶片自身可靠性。动叶片不仅仅收到离心载荷的作用，还受到气流交变载荷的作用，动叶片的振动疲劳问题凸显，对动叶片的结构设计有更高需求。

轴流式高炉煤气余压透平膨胀机的动叶片的特点是整圈动叶片的数目相对较少，动叶片通常采用大弦长或大转折角的叶型。而这种叶型造就了相邻叶片的节距较大，无法采用类似于汽轮机动叶片常用的拉筋结构和围带结构等阻尼结构，动叶片叶身(叶型)只能是自由叶片，这就对叶根的设计提出了更高的要求。

轴流式高炉煤气余压透平膨胀机的动叶片绝大多数采用的是周向装入轮毂式主轴的叶根槽内，常规的动叶片沿周向分布，相邻的动叶片采用隔叶块分开，装配时沿周向相互挤紧，利用隔叶块的空间来装入最后一枚动叶片，然后放入隔叶块，在隔叶块处锁紧。而对于大弦长或大转折角的叶片，要完全包裹住叶身底截面，隔叶块的空间不足以放入最后一枚动叶片，只能选择去掉隔叶块的设计方案。

轴流式高炉煤气余压透平膨胀机通常是用来直接驱动发电机发电的，国内电网频率为50Hz，对应的发电机转速3000r/min，在小型机组上，动叶片应力水平较低，动叶片叶根还好设计，而在中大型机组上，动叶片应力水平就较高，动叶片叶根设计就较为困难。因此，开发一种适用于大弦长或大转折角的周向装入式的动叶片是高炉煤气余压透平膨胀机行业发展的需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种带长短翼的动叶片及转子，解决现有技术中的动叶片的叶根难以承受大应力导致动叶片的疲劳寿命短的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种带长短翼的动叶片，包括叶型和叶根，叶根和叶型之间的接触面为轮毂弧面，叶型压力面侧的叶根的第一侧面上设置有长翼，长翼和叶型之间的接触面为轮毂弧面；叶型吸力面侧的叶根的第二侧面上设置有短翼，短翼和叶型之间的接触面为轮毂弧面；

所述的带长短翼的动叶片的动叶质量偏心距e≤2.0mm；

其中，ρ为密度；

V₁为叶型的体积；

V₂为叶根的体积；

V₃为长翼的体积；

V₄为短翼的体积；

e₁为叶型相对于叶片离心力方向中心线的偏心距；

e₂为叶根相对于叶片离心力方向中心线的偏心距；

e₃为长翼相对于叶片离心力方向中心线的偏心距；

e₄为短翼相对于叶片离心力方向中心线的偏心距。

本发明还具有如下技术特征：