一种氦气轮机涡轮动叶片组结构的制作方法

本发明涉及一种氦气轮机涡轮动叶片组的结构形式。属于能源动力设备领域。

背景技术：

涡轮叶片是氦气轮机中重要组成部件。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，但由于氦气轮机工质的特殊性，根据气动计算结果，需要很多的工作叶片，由于尺寸的限制，如使用整体榫根结构，则轮盘本体边缘的截面尺寸非常小，与榫槽截面积不成比例，轮盘本体边缘强度不能满足要求。因此，在无法减少叶片数量和保持轮盘原有尺寸不变的条件下，需要对叶片进行新设计而满足轮盘凸缘的强度要求；

另外，在工作运转过程中，燃气除了绝大部分从导叶、动叶的通道中流过做功外，一小部分会从各种间隙中流过而不做功，成为一种损失，降低了机组的效率。

基于上述问题，提出一种能够在叶片数量过多时，满足轮盘凸缘强度要求，并减少燃气损失，使燃气能够平滑流过的一种涡轮叶片组结构。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有叶片数量过多时，轮盘强度差、无法设计转子结构的问题。现提供一种氦气轮机涡轮动叶片组结构。

一种氦气轮机涡轮动叶片组结构，它由多个动叶片单元沿圆周均布组成，每个动叶片单元的榫齿用于插装在轮盘本体3边缘布设的一个榫槽内，每个动叶片单元包括左动叶片1和右动叶片2，左动叶片1和右动叶片2的结构均包括上缘板5、叶身6、下缘板7和榫根8，

左动叶片1或者右动叶片2榫根的相对面为齿状结构，榫根的相背面为平面结构，左动叶片1和右动叶片2的平面结构相贴合组成一个完整的榫齿4，且左动叶片1和右动叶片2的榫根8的齿状结构用于插装在轮盘本体边缘布设的一个榫槽内，

下缘板7为弧形结构，位于榫根8的上顶面；叶身6为曲面结构，叶身6设置在下缘板7与上缘板5之间；上缘板5为弧形结构，多个动叶片的下缘板7组成内圆，多个动叶片的上缘板5组成外圆，所述外圆和内圆之间的空隙构成氦气通道，氦气通过该通道推动叶身6，从而推动叶片和轮盘旋转，进而带动转子旋转做工。

本发明的有益效果为：

本技术在不减少叶片数量和保持轮盘原有尺寸不变的条件下，从强度角度考虑。从新设计了叶片的榫根结构，采用分半榫根形式，分半榫根的结构是一只叶片只有半个榫根，它与使用对称半个榫根的另一只叶片合并安装在一个轮盘榫槽中，本技术采用分半榫根的优点是，在叶片数量不变的条件下，轮盘上的榫槽数量减少一倍；本技术将每个动叶片组安装在轮盘的一个榫槽中，增加了轮盘的强度；另外，本技术的上缘板和下缘板的设计，保持流道的平顺，使叶身做功更完全，提高了机组的效率。

附图说明

图1为轮盘与动叶片的连接结构示意图；

图2为轮盘结构示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为左动叶片的结构示意图；

图5为右动叶片的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图5具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种氦气轮机涡轮动叶片组结构，它由多个动叶片单元沿圆周均布组成，每个动叶片单元的榫齿用于插装在轮盘本体3边缘布设的一个榫槽内，每个动叶片单元包括左动叶片1和右动叶片2，左动叶片1和右动叶片2的结构均包括上缘板5、叶身6、下缘板7和榫根8，

左动叶片1或者右动叶片2榫根的相对面为齿状结构，榫根的相背面为平面结构，左动叶片1和右动叶片2的平面结构相贴合组成一个完整的榫齿4，且左动叶片1和右动叶片2的榫根8的齿状结构用于插装在轮盘本体边缘布设的一个榫槽内，

下缘板7为弧形结构，位于榫根8的上顶面；叶身6为曲面结构，叶身6设置在下缘板7与上缘板5之间；上缘板5为弧形结构，多个动叶片的下缘板7组成内圆，多个动叶片的上缘板5组成外圆，所述外圆和内圆之间的空隙构成氦气通道，氦气通过该通道推动叶身6，从而推动叶片和轮盘旋转，进而带动转子旋转做工。

本实施方式中，叶片采用分半榫根结构形式，分半榫根结构是一只叶片只有半个榫根，它与使用对称半个榫根的另一只叶片合并安装在轮盘的一个榫槽中。这样在叶片数量不变的条件下，轮盘上的榫槽数量减少一倍，并满足轮盘本体边缘强度的要求。

每个分半榫根结构叶片的叶身6的型线相同。并采用弯扭叶片的结构形式，这种结构能够有效地控制叶珊中燃气损失，提高燃气做工效率。

每个分半榫根结构叶片的上缘板5结构相同，曲率相同，这样上缘板组合成平滑的外圆面。每个分半榫根结构叶片的下缘板的结构也相同，并且曲率也相同，这样下缘板组合成平滑的内圆面。外圆面和内圆面构成燃气通道，使燃气能够平滑流过涡轮叶片。在叶片上缘板上设计有气封齿，气封齿能够有效的减少燃气的损失，提高效率。在下缘板榫根部位设计有加强筋结构形式，这样既能减少叶片重量，又能提高榫根的强度。

具体实施方式二：根据具体实施方式一所述的一种氦气轮机涡轮动叶片组结构，每个动叶片的上缘板5顶部设置有气封齿，用来阻挡气流，减小气体损失。

具体实施方式三：根据具体实施方式一所述的一种氦气轮机涡轮动叶片组结构，左动叶片1和右动叶片2均采用整体浇铸或者整体3d打印而成。

技术特征：

技术总结
一种氦气轮机涡轮动叶片组结构，涉及能源动力设备领域。本发明是为了解决现有叶片数量过多时，轮盘强度差、无法设计转子结构的问题。左动叶片或者右动叶片榫根的相对面为齿状结构，榫根的相背面为平面结构，左动叶片和右动叶片的平面结构相贴合组成一个完整的榫齿，且左动叶片和右动叶片的榫根的齿状结构用于插装在轮盘本体边缘布设的一个榫槽内，下缘板为弧形结构位于榫根的上顶面；叶身为曲面结构，叶身设置在下缘板与上缘板之间；上缘板为弧形，多个动叶片的下缘板组成内圆，多个动叶片的上缘板组成外圆，所述外圆和内圆之间的空隙构成氦气通道，氦气通过该通道推动叶身，从而推动叶片和轮盘旋转，进而带动转子旋转做工。它用于增加轮盘强度。

技术研发人员：郁顺旺;刘勋;马涛;张馨;朱凯迪
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：2018.12.27
技术公布日：2019.02.26