菌型叶根、汽轮机叶片及汽轮机的制作方法

本发明涉及汽轮机设备技术领域，尤其是涉及一种菌型叶根、汽轮机叶片及汽轮机。

背景技术

汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外作功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。

汽轮机的转子和动叶片是主要的运动部件，当转子高度运转时，将动叶片固定在转子上的部分就是叶根。常见压根形式有倒t形，外包t形、双倒t形、叉形、枞树形和菌型等。其中较短的直叶片通常采用倒t形，外包t形、双倒t形；较长的变截面叶片通常采用枞树形和叉形树根，末叶片多采用菌型叶根。菌型叶根也广泛应用于高转速的工业汽轮机中。

汽轮机工作中叶片的数量很多，任何一个叶片损坏都将影响整台机组的安全运行，因此对叶片的设计制造显得格外重要。机组长期运行后叶片会产生老化现象，使机组的经济性和可靠性都有所降低。尤其是，现有通过菌型叶根连接的叶片，叶片两边的压力差较大，在叶片长期运行时稳定性受到挑战，从而降低了整机的寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种菌型叶根，以解决现有技术中存在的通过菌型叶根连接的汽轮机叶片的两边压力差较大、叶片长期运行时稳定性受到挑战从而降低整机寿命的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种汽轮机叶片，以解决现有技术中存在的通过菌型叶根连接的汽轮机叶片的两边压力差较大、叶片长期运行时稳定性受到挑战从而降低整机寿命的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种汽轮机，以解决现有技术中存在的通过菌型叶根连接的汽轮机叶片的两边压力差较大、叶片长期运行时稳定性受到挑战从而降低整机寿命的技术问题。

基于上述第一目的，本发明提供了一种菌型叶根，包括根体，所述根体上设置有根轮槽，所述根轮槽向下开口且所述根轮槽的前、后两端开口，所述根轮槽的左、右槽面上分别设置有轮缘凸；所述根体的前、后面上分别设置有平衡凹槽，所述平衡凹槽设置在所述根轮槽上方的根体上和/或所述平衡凹槽设置在所述根轮槽中上部对应的根体上。

进一步地，所述平衡凹槽贯通在所述根体的左、右面之间。

进一步地，所述平衡凹槽包括斜形段和直形段，所述斜形段设置在在所述根轮槽的中上部，所述直形段设置在所述根轮槽的上方并水平设置，所述斜形段的末端与所述直形段连接。

进一步地，所述斜形段与所述直形段之间通过弧形段连接。

进一步地，所述根体包括一体结构的上段和下段，所述上段的左右纵截面大致呈矩形，所述下段的左右纵截面大致呈梯形，所述根轮槽设置在所述下段的中下部；

所述直形段设置在所述上段与所述下段的连接位置上。

进一步地，所述平衡凹槽为截面呈圆弧形的弧形槽。

进一步地，所述根体对应所述根轮槽的顶部设置有半圆销孔。

基于上述第二目的，本发明还提供了一种汽轮机叶片，所述汽轮机叶片的底部一体连接有上述任一项所述的菌型叶根。

基于上述第三目的，本发明还提供了一种汽轮机，所述汽轮机的转子连接有上述所述的汽轮机叶片。

进一步地，所述汽轮机转子上设置有与所述根轮槽适配的轮缘，所述轮缘插入所述根轮槽并紧密连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的菌型叶根包括根体，所述根体上设置有根轮槽，所述根轮槽向下开口且所述根轮槽的前、后两端开口，所述根轮槽的左、右槽面上分别设置有轮缘凸；所述根体的前、后面上分别设置有平衡凹槽，所述平衡凹槽设置在所述根轮槽上方的根体上和/或所述平衡凹槽设置在所述根轮槽中上部对应的根体上。本发明菌型叶根通过在根体的前、后面上分别设置平衡凹槽，且，所述平衡凹槽设置在所述根轮槽上方的根体上和/或所述平衡凹槽设置在所述根轮槽中上部的对应根体上，在避免削弱轮缘强度的基础上，减小了菌型叶根上连接的叶片两边的压力差，保证了叶片的稳定性，并改善了汽轮机整机的轴向推力，延长了整机的使用寿命。

本发明提供的汽轮机叶片，所述汽轮机叶片的底部一体连接有上述任一项所述的菌型叶根。本发明汽轮机叶片与本发明提供的菌型叶根，相比现有技术，具有相同的有益效果，通过上述对菌型叶根的有益效果的描述也能够直观的获得，在此不再详细赘述。

本发明提供的汽轮机，所述汽轮机的转子连接有上述所述的汽轮机叶片。本发明汽轮机与本发明提供的菌型叶根以及汽轮机叶片，相比现有技术，具有相同的有益效果，通过上述对菌型叶根的有益效果的描述也能够直观的获得，在此也不再详细赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一菌型叶根的示意图。

图标：1-根体；11-上段；12-下段；2-根轮槽；21-轮缘凸；3-平衡凹槽；31-直形段；32-斜形段；33-弧形段。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1，本实施例提供了一种菌型叶根，包括根体1，所述根体1上设置有根轮槽2，所述根轮槽2向下开口且所述根轮槽2的前、后两端开口，也即根轮槽2的为前后两端贯通、地面开口的凹槽，所述根轮槽2的左、右槽面上分别设置有轮缘凸21。所述根体1的前、后面上分别设置有平衡凹槽3，且所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2上方的根体1上和/或所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2中上部对应的根体1上。

需要说明的是，上述的前、后、左、右均是为了说明相对位置关系进行的描述，其中前后的方向指的是图1中垂直于纸面方向，左右指的是图1中左右的方向。

所述的“根轮槽2向下开口且所述根轮槽2的前、后两端开口”，也即如图1所示，所述根轮槽2是一个仅具有顶面和左右侧面的槽孔。

“所述根体1的前、后面上分别设置有平衡凹槽3”也即，对应所述根轮槽2开口贯通的根体1的两端面上分别设置平衡凹槽3。

“所述根轮槽2的左、右槽面上分别设置有轮缘凸21”左槽面和右槽面的可以轴对称设置，一侧槽面可以上下间隔设置三条轮缘凸21，轮缘凸21之间为转子轮缘的匹配空隙，所述轮缘凸21的表面为圆滑型。

本发明菌型叶根通过在根体1的前、后面(也即根轮槽2贯通的根体的两个面)上分别设置平衡凹槽3，减小了菌型叶根上连接的叶片两边(两边指的是叶片的前后两边，对应于根轮槽2贯通的两面)的压力差，保证了叶片的稳定性，延长了叶片在长期运行的稳定性；并相应改善了汽轮机整机的轴向推力，延长了整机的使用寿命。

同时，所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2上方的根体1上和/或所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2中上部对应的根体1上，平衡凹槽3避开了根体1的强度薄弱位置，从而避免了削弱轮缘强度。

具体而言，本实施例菌型叶根的所述平衡凹槽3贯通在所述根体1的左、右面之间。也即，如图1所示，平衡凹槽3的两端分别延伸到所述根体1的左、右侧面，平衡凹槽3的横跨在根体1前、后面的宽度方向上。

作为一种优选方案，所述平衡凹槽3包括斜形段32和直形段31，所述斜形段32设置在所述根轮槽2的中上部，所述直形段31设置在所述根轮槽2的上方并水平设置，所述斜形段32的末端与所述直形段31连接。如图1所示，斜形段32应当是面向直形段31向上倾斜的构造，直形段水平设置，该水平方向应当与根体的左右宽度方向一致。

可以理解的是，平衡凹槽3贯通在所述根体1的左、右侧面之间，如此，平衡凹槽3可以对根体1的整个前面和后面进行平衡，从而可以更好的减小菌型叶根上连接的叶片两边的压力差，保证叶片的稳定性。同时采用斜形段32和直形段31的配合，迎合了根轮槽2的形状，在不降低根体1强度的基础上进行较大面积的平衡凹槽3的设置，且该种平衡凹槽3的走形经过试验是最优选的减小叶片两边压力差的布置形式。

作为一个进一步的优选方案，所述斜形段32与所述直形段31之间通过弧形段33连接。弧形段33不仅使得直形段31与弧形段33的连接位置更加美观，同时在两者的连接位置形成了平滑的过渡，加工自由度更大，方便了平衡凹槽3的加工。

现在一般通用的菌型叶根的所述根体1一般是变截面的形式，具体而言，叶根包括一体结构的上段11和下段12，所述上段11的左右纵截面大致呈矩形，所述下段12的左右纵截面大致呈梯形，所述根轮槽2设置在所述下段12的中下部。针对这种形式的压根，如图1所示，所述直形段31优选设置在所述上段11与所述下段12的连接位置上。

可以理解的是，直形段31设置在上段11和下段12连接位置上，首先不会影响到菌型叶根的强度，而且经过多个不同位置平衡凹槽的对比试验，获知，在这种结构的菌型叶根的此位置上设置平衡凹槽3其对叶根前后两边的压力平衡效果最好。

本实施例菌型叶根的平衡槽孔是设置在根体1前、后表面凹陷的槽，其可以是圆弧形槽，也即平衡槽孔的横截面呈圆弧形。圆弧形槽加工方便并且应力较小，也可以最大程度的保证不影响菌型叶根的强度。

作为本发明的一个可选实施例，所述根体1对应所述根轮槽2的顶部设置有半圆销孔。

可以理解的是，根轮槽2的顶部指的是根轮槽2在图1中所示的上端；在菌型叶根的根轮槽2与转子的轮缘略微松装配合后，可以通过嵌入半圆形销，将菌型叶根与转子的轮缘紧密压紧，从而使得转子轮缘卡紧在根轮槽2内，保证叶片与转子的连接稳定。

本实施例菌型叶根可以采用现有一般的菌型叶根加工而成，具体的是在现有菌型叶根的根轮槽2贯通的两表面上加工平衡凹槽3。加工方便、且不会产生额外的采购成本。

综上所述，本发明菌型叶片的有益效果为：

1、平衡凹槽3设置在所述根轮槽2上方的根体1上和/或所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2中上部对应的根体1，可以避免削弱轮缘的强度。

2、平衡凹槽3便于加工，加工精度高。

3、平衡凹槽3可以改善整机的轴向推力。

4、平衡凹槽3可以减少叶片两边的压力差，保证了叶片的稳定性。

实施例二

本实施例提供一种汽轮机叶片，所述汽轮机叶片的底部一体连接有上述实施例一所述的菌型叶根。也即本实施例汽轮机叶片是设置上述实施例一菌型叶根的叶片，且整个汽轮机叶片是一体结构的。

具体而言，汽轮机叶片包括菌型叶根以及设置在叶根上部的叶体。

所述菌型叶根包括根体1，所述根体1上设置有根轮槽2，所述根轮槽2向下开口且所述根轮槽2的前、后两端开口，所述根轮槽2的左、右槽面上分别设置有轮缘凸21。所述根体1的前、后面上分别设置有平衡凹槽3，且所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2上方的根体1上和/或所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2中上部对应的根体1上。

叶体与根体1的上段形状适配且为一体结构，可以理解为根体1的上段即为叶体的一部分。

本实施例汽轮机叶片通过在菌型叶根的根体1的前、后面上设置平衡凹槽3，减小了整个汽轮机叶片在运行时两边的压力差，保证了叶片的稳定性，延长了汽轮机叶片的使用寿命，并可以改善汽轮机整机的轴向推力，相应的延长了汽轮机整机的安全使用寿命。

实施例三

本实施例提供一种汽轮机，所述汽轮机的转子连接有实施例二所述的汽轮机叶片。

具体的，汽轮机叶片包括菌型叶根以及设置在叶根上部的叶体。所述菌型叶根包括根体1，所述根体1上设置有根轮槽2，所述根轮槽2向下开口且所述根轮槽2的前、后两端开口，所述根轮槽2的左、右槽面上分别设置有轮缘凸21。所述根体1的前、后面上分别设置有平衡凹槽3，且所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2上方的根体1上和/或所述平衡凹槽3设置在所述根轮槽2中上部对应的根体1上。叶体与根体1的上段形状适配且为一体结构，可以理解为根体1的上段即为叶体的一部分。

所述汽轮机转子上设置有与所述根轮槽2适配的轮缘，所述轮缘插入所述根轮槽2并紧密连接。

本实施例汽轮机的汽轮机叶片的具体结构在实施例一和实施例二进行了详细说明，汽轮机转子为一般通用的汽轮机转子。

本实施例汽轮机与本发明提供的菌型叶根以及汽轮机叶片，相比现有技术，有益效果相同，通过上文的描述也能够直观的推导而知，在此不再详细赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。