一种氦气轮机转子叶盘的制作方法

本发明涉及一种轮盘和叶片的连接结构，具体涉及一种氦气轮机转子叶盘，应用于氦气轮机技术领域。

背景技术：

涡轮转子叶片的工作条件在氦气轮机各零部件中最为苛刻,承受气动应力、振动应力、离心应力、热应力、是氦气轮机上的易损件之一。叶片是一种特殊的零件，除了数量多外，形状复杂，性能要求高，加工难度大，而且是故障最多的零件，在涡轮转子的连接结构中，叶片与轮盘的连接广泛应用的是一个叶片对应一个榫槽连接，在工作运转过程中，叶片极易产生损坏或断裂。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的轮盘榫槽和叶片榫根配合结构，在氦气轮机中强度达不到要求的问题，进而提供一种氦气轮机转子叶盘。

本发明的技术方案是：

所述该叶盘包括轮盘本体和多个动叶片单元，所述轮盘本体的边缘均布设有多个榫槽，所述动叶片单元由左动叶片和右动叶片组成，左动叶片的和右动叶片的叶根组成一个完整的榫齿，榫齿的外轮廓与榫槽的轮廓相配合，榫齿插装在榫槽内，轮盘本体的中部沿圆周方向均布设有多个平衡孔，且每相邻两个平衡孔之间设有两个螺孔。

进一步地，所述多个平衡孔的数量为四个，螺孔的数量为八个。

进一步地，所述平衡孔的孔径为8mm，螺孔的孔径为30mm。

进一步地，所述平衡孔与轮盘中心的延长线和螺栓孔与轮盘中心的延长线之间的角度(a)为22.5°。

进一步地，所述榫槽为枞树型榫槽。

进一步地，所述榫槽的槽深(h)为50mm，槽宽(h1)为64mm。

进一步地，所述轮盘本体为实心型结构的轮盘本体。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、每个榫槽中安装两个动叶片，两个叶片能够合成一个完整的榫齿，此榫齿与轮盘的榫槽能够完好装配，此种结构第一次应用在氦气轮机中，可以增加叶片的强度，以防止叶片在工作时产生断裂。

2、平衡孔将转子内腔互相联通，主要为冷却空气流通，和轮盘内腔压力均匀的作用。

3、轮盘上设有八个螺栓孔，长螺栓穿过螺孔将涡轮前轴、轮盘和透平后轴连接在一起，选择这种长螺栓结构连接方式可以减少连接件，装拆性好，便于调整、维护。

4、轮盘采用了实心型结构，使其结构强度高。

附图说明

图1为轮盘结构示意图；

图2为轮盘与叶片的连接结构示意图；

图3为叶盘与涡轮转子的连接结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：所述该叶盘包括轮盘本体1和多个动叶片单元，所述轮盘本体1的边缘均布设有多个榫槽1-1，其特征在于：所述动叶片单元由左动叶片2和右动叶片3组成，左动叶片2的和右动叶片3的叶根组成一个完整的榫齿4，榫齿4的外轮廓与榫槽1-1的轮廓相配合，榫齿4插装在榫槽1-1内，轮盘本体1的中部沿圆周方向均布设有多个平衡孔1-2，且每相邻两个平衡孔1-2之间设有两个螺孔1-3。

轮盘1设有多个榫槽1-1，每个榫槽1-1中安装两个动叶片，并且一个左动叶片2的榫齿设计成轮盘的榫槽左半，另一个右动叶片3的榫齿设计成轮盘1的榫槽右半，两个叶片的榫齿设计成平面贴合，两个叶片能够合成一个完整的榫齿4，此榫齿4与轮盘1的榫槽1-1能够完好装配，以防止叶片在工作运转时产生断裂。此种结构第一次应用在氦气轮机中。

平衡孔1-2将转子内腔互相联通，主要为冷却空气流通，以及轮盘内腔压力均匀的作用。涡轮转子直径尺寸小，轮盘外径相同，透平级数较少，因此选择长螺栓连接结构，长螺栓穿过螺孔1-3将涡轮前轴7、轮盘1和透平后轴8连接在一起，这种长螺栓连接方式连接件少，装拆比较方便，工艺可行。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述多个平衡孔1-2的数量为四个，螺孔1-3的数量为八个。

每个轮盘上开有十二个孔，其中四个为冷却空气流通孔和轮盘内腔压力平衡孔，用于冷却空气流通和轮盘内腔压力均压；八个螺孔1-3为螺栓孔，用于将涡轮前轴、轮盘和透平后轴连接在一起。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述平衡孔1-2的孔径为8mm，螺孔1-3的孔径为30mm。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述平衡孔1-2与轮盘中心的延长线和螺栓孔1-3与轮盘中心的延长线之间的角度(a)为22.5°。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的所述榫槽1-1为枞树型榫槽。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式六：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的所述榫槽的槽深(h)为50mm，槽宽(h1)为64mm。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述轮盘本体1为实心型结构的轮盘本体。轮盘采用了实心型结构，使其结构强度高。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

结合说明书附图图3说明其工作原理：

涡轮转子主要由轮盘1、台阶齿密封环、前轴7、后轴8、叶片单元和拉杆螺栓6等组成。这些零件的对中靠圆柱形配合面和用来传递扭矩的紧配套管来实现。在涡轮转子的连接结构中，氦气涡轮叶片与轮盘的连接为枞树形榫头连接。透平动叶片为非冷却工作叶片，动叶片下缘板和叶冠上缘板一起形成流道。轮盘1设有多个榫槽1-1，每个榫槽1-1中安装两个动叶片，并且一个左动叶片的榫齿设计成轮盘的榫槽左半，另一个右动叶片3的榫齿设计成轮盘的榫槽右半，两个叶片的榫齿设计成平面贴合，两个叶片能够合成一个完整的榫齿，此榫齿与轮盘的榫槽能够完好装配，涡轮盘上有锁片5，通过锁片5将叶片与榫槽固定，此种结构第一次应用在氦气轮机中。

技术特征：

技术总结
一种氦气轮机转子叶盘，涉及一种轮盘和叶片的连接结构，本发明的目的是为了解决现有的轮盘榫槽和叶片榫根配合结构，在氦气轮机中强度达不到要求的问题。所述该叶盘包括轮盘本体和多个动叶片单元，所述轮盘本体的边缘均布设有多个榫槽，所述动叶片单元由左动叶片和右动叶片组成，左动叶片的和右动叶片的叶根组成一个完整的榫齿，榫齿的外轮廓与榫槽的轮廓相配合，榫齿插装在榫槽内，轮盘本体的中部沿圆周方向均布设有多个平衡孔，且每相邻两个平衡孔之间设有两个螺孔。本发明应用于氦气轮机技术领域。

技术研发人员：郁顺旺;马涛;朱凯迪;张馨;刘勋;舒春英
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所
技术研发日：2018.10.23
技术公布日：2019.01.01