[发明专利]涡轮机叶片固定机构

说明书

本发明涉及叶片涡轮机，更具体地说，涉及将侧边入口叶片榫头固定在涡轮机转子榫槽中的改进机构。

在涡轮机如蒸汽轮机或燃气轮机中，许多个可以转动的叶片配置在沿轴向准直的涡轮机转子的周围，排成圆形阵列，每个叶片沿转子的径向伸出。叶片栅列与沿轴向穿过涡轮机流动的工作流体的力相作用，从而使转子和叶片栅列产生转动。在运行期间，转动的叶片承受由离心力产生的准稳态应力和由工作流体施加的弯矩。已知在涡轮机起动和停止期间周期性地产生和消除的这些应力，导致叶片固定机构构造的低频率周期疲劳。此外，叶片振动可能对固定机构构造产生显著的应力，导致高频率周期疲劳。

英国专利GB2030557A中公开了一种燃气轮机叶片，其枞树形叶片榫头精密地适合一定具体的参数，这些已求出的参数对叶片榫头给出最佳特性。其中楔形夹角（＜A）为±35°±1°，夹角（＜B）为±60°±1°，侧面角（＜C）为45°±2°，榫头的锯齿间齿高对该部分半径之比在1.5∶1到2∶1范围内。

本发明的一个目的是提供一种将涡轮机叶片固定到转子上用的改进的结构，这种结构由于减小了离心力、弯矩和振动所引起的局部峰值应力而减小了离心力、弯矩和振动对固定机构构造整体性的有害影响，并改善设计，减小在加工转子榫槽期间切削刀具的损坏。

在本发明的一种普遍形式中，本发明提供了涡轮机叶片榫头部分用的改进的结构和涡轮机转子上的固定机构沟槽用的改进的结构。本发明与具有整体围带和平台的叶片结合使用，也与彼此不连接的叶片、由非整体围带接合的叶片和不包括平台的叶片结合使用。

本发明提供了一种涡轮机叶片固定机构，其包括有被作成围绕对称面对称的双侧锯齿形尖塔形状的侧边入口榫头，它用于将涡轮机叶片固定到转子上，转子具有纵向对称轴，叶片具有在该榫头上方沿径向向外伸出的叶翼部分。

上述榫头可以安置在围绕涡轮机转子的周缘设置的互补的尖塔形榫槽中，并且上述榫头在径向向外的端部上具有一个上锯齿形部分，该上锯齿形部分包括一对对称地配置在上述榫头的相对两侧的上榫脚，一对互相隔开距离d而且曲率半径为rt并置于上榫脚的径向向外位置的上嵌角，以及一对安置在对应的嵌角和相应的榫脚之间并具有沿垂直于对称面而平行于转子轴的平面截取的投影宽度wt的上台阶，用以传递涡轮机叶片和转子之间的离心力。

中锯齿形部分以上述上锯齿形部分沿径向向内延伸，该中锯齿形部分包括一对对称地配置在上述榫头相对两侧的中榫脚，一对曲率半径为rm而位于上述榫头相对两侧上的上榫脚和中榫脚之间的中嵌角，以及一对具有投影宽度wm的中台阶，每个中台阶介于一个中嵌角和一个中榫脚之间，用以在涡轮机叶片和转子之间传递力。

下锯齿形部分从上述中锯齿形部分沿径向向内的方向延伸，该下锯齿形部分包括一对对称地配置在上述榫头相对两侧的下榫脚，一对曲率半径为rb而位于上述榫头相对两侧上的中榫脚和下榫脚之间的下嵌角，以及一对具有投影宽度wb的下台阶每个下台阶介于一个下嵌角和一个下榫脚之间，用以在涡轮机叶片和转子之间传递力;上述榫头的特征在于：rt至少为0.13d，wt不大于0.65rt;rm至少为0.075d，wm不大于1.25rm，rb至少为0.075d，wb不大于1.25rb，以形成一个带有锯齿形榫脚的叶片榫头，这种榫头由于减小了局部峰值应力而减小了离心力、弯矩和振动的有害影响，并提供一种在加工榫头沟槽期间减小切削刀具损坏的设计。

本发明还提供一种涡轮机叶片固定机构，其包括有许多个在涡轮机转子周围配置成圆形阵列的尖塔，邻接的尖塔在其间形成一个榫，用来容纳涡轮机的一个叶片榫头。

每个尖塔具有一个位置靠着转子的下锯齿形部分，该下锯齿形部分包括一对对称地配置在尖塔相对两侧的下榫脚和两个下台阶，每个下榫脚具有曲率半径sb，形成一个位于不同的下角和转子之间的下嵌角，每个下台阶具有台阶投影宽度wb并介于一个下嵌角和一个下榫脚之间，以承受从叶片榫头来的力;

中锯齿形部分沿转子的径向从上述下锯齿形部分延伸出去，该中锯齿形部分包括一对对称地配置在尖塔相对两侧的中榫脚，一对每个具有曲率半径sm的中嵌角和两个中台阶，每个中嵌角位于一个下榫脚和一个中榫脚之间，每个中台阶具有台阶投影宽度wm，并介于一个中嵌角和一个中榫脚之间，以承受从叶片榫头来的力。