专利名称：整体侧装调节级叶片组的制作方法
技术领域：
本发明涉及到汽轮机叶片，尤其涉及到侧装汽轮机叶根。
侧装汽轮机叶根一般形状是枞树形并与转子叶轮上相应形状的根槽相配合，通常叶根在根部中心线两侧上各有三个凸肩，每个凸肩都有一个倾斜的承载面，承载面紧压在槽上，这样每个叶根有六个承载面受到反作用力。当把每个叶片作为一个截然独立的实体时，各叶根表面和根槽承载面可以形成良好的啮合关系，于是可以给叶片提供理想的和必要的支承。
将多个单个叶片在叶柄平台及/或围带上连接起来形成叶片组的做法已很普遍。这种多个叶片组合件比单个叶片具有较高的刚度和较低的振动灵敏度。一种叶片成组方式是在叶根插进它们相应的转子根槽中后，将几只叶片的外端部径向连接到围带上。将单个叶片组装成叶片连接成组的一个缺点是连接的叶片的圆周向移动往往会使槽中的叶根错位。如果叶根中心线与根槽中心线不重合，承载面的位置就可能不合适，而使叶根结构上应力分布不均。在某些情况下，已经发现，一些凸肩与根槽表面不接触，使得只有一部分凸肩承受叶片应力。在汽轮机运行时，这种不均的载荷能够造成裂纹，且最终使叶根破坏而可能使叶片脱落。
另一种方式是叶片组具有一个公共围带和一个公共叶柄平台而成为整体组合件。这种叶片组在受予Partington的美国专利第4，130，379号中已有叙述，此专利已转让给本发明的受让人。在此方式中，叶根也可能在圆周方向位移，以致叶根中心线与装有叶片的汽轮机转子的辐向线不相重合。这将使叶根上的凸出部的承载面有类似的移位，造成一个或多个凸肩承担的负载大于其叶片负载的分担比例，并将易发生应力裂纹且可能损坏。
本发明的主要目的是提供一种具有这样支承汽轮机叶片的汽轮机转子，这种支承使叶片或叶片组的圆周向移位不会造成叶根应力。
考虑到此目的，本发明适用于一个汽轮机转子上安装每一个都至少有一个叶根的叶片一个叶型线段及叶型线段和叶根之间的叶柄平台分布于汽轮机转子圆周上有多个形状互补的根槽，叶根则装入其中之一里，且在叶根两侧至少有一对对称的凸肩。每个凸肩都有一个外承载面，该承载面座落在转子根槽中形成的一个相对互补的啮合面上，转子根槽的特征是上述叶根的承载面和上述转子的啮合面沿以转子轴为圆心的弧线延伸。
这种设计确保了转子根槽与啮合面的接触，凸肩可以做得较大，较结实并具有较大的圆角半径，在这种方式中，多个叶片在叶柄平台处连接在一起，形成一个整体叶片组。每个叶根只用一对凸肩是完全可行的，因为相连的叶柄平台将承受施加在叶片上的弯矩。此外，因为组合件的结构刚度大，各叶片和叶根部的弯曲应力较小;且自然共振频率较高，所以降低了局部的进汽应力。
从以下所附图中，仅以举例方法提示以下说明，将使本发明更为直观。
图1A和1B说明一台汽轮机的单个侧装汽轮机叶片和叶根;
图2是具有公共围带和公共叶柄平台的整体侧装汽轮机叶片组的一种型式的示图;
图3示出按照本发明整体侧装汽轮机叶片组的一个汽轮机叶根的外形。
图1A和1B示出一种包括叶根13，型线段15和插入在叶根13和型线段15之间的叶柄平台17的汽轮机中使用的单个侧装型汽轮机叶片11。叶片11还包括一个整体围带段19，该围带段可以与相邻叶片的围带段相连，以构成一个叶片组。通过有纵向旋转轴心22的汽轮机转子21(见图2)上的互补形状的根槽20中装入叶根13，使叶片11固定并能耐受准静态和动态力作用。为了承受离心力负载和改进叶片的弯曲刚度，所示的侧装汽轮机叶根包括一个上锯齿段或凸肩25、一个中锯齿段或凸肩27和一个下锯齿段或凸肩29，以承受离心力负载并使叶片得到较高的弯曲刚度。
图1B清楚地示出，上锯齿段25包括两个上根齿或凸肩，设在叶根13的两侧并紧邻着叶柄平台17。为明显起见，图中转子上容纳叶根的槽20画得略比叶根大一点，这样在槽的边棱和叶片边棱之间出现了一个间隙。正如所见到的，施加在叶根上的应力在上凸肩25由上承载面25A支承着。槽中的啮合面25B靠压着上承载面25A，以平衡叶片上的离心力负载。同样，凸肩27具有上承载面27A，它靠压着啮合的或互补的槽面27B，以分担叶根上由离心力负载产生的应力。另外，最下面的凸肩29也包括上承载面29A，它靠压着互补根槽承载面29B。最好叶片在槽中准确地定位，以使叶根每一侧上的受力和叶根内的应力在三排或三组凸肩之间均匀分配。然而，已经发现，几个叶片连成一个整体的叶片组时，叶片上的切应力促使叶片偏移，叶根受力不再在其两侧均匀分布，且在某些情况下，至少使某些凸肩不与槽结构中的互补啮合的负载表面接触。在这些情况下，应力往往会集中在一个或几个凸肩上，可能造成叶根裂纹和损坏。
现在看图2，图2中示出整体侧装叶片组的形式，在叶片组中31概括示出的三个叶片在一块公共叶柄平台上连在一起，并有一个整体的公共围带35。叶根37从叶柄平台33延伸，並且支承着围绕着转子21的叶片组。该叶根部分37类似于图1A和1B所示的叶根。图2中所示的具体叶片组是一个具有隔开的两个叶根37的公共叶柄平台的整体单元。可以理解，用众所周知的方法能够把图1A所示的单个叶片连在一起，构成一个叶片组。但是，一般的作法是构成多个具有公共围带和公共叶柄平台部分的叶片组。
图2所示的叶片组是一个采用侧装叶根37的侧装汽轮机叶片组，叶根37与图1A的叶根13实质上相同。叶根37侧面上的凸肩25、27和29将叶片单元啮合并固定到转子21上。虽然制造图1A所示具有十分精密根部结构的叶片是一种已知的技术，制造具有多个叶根的叶片组并使叶片组上受力准确地分配到每个叶根的凸肩的工艺却是有困难的，如上所述，常常导致对叶根的支承不够。一般说，造成这个问题的原因是承受施加到一个叶片组上全部力的每个叶根上凸肩数目比其总数少。在前边提到的美国第4130379号专利中，讨论了施加在一个叶片组上的各种力。对于侧装叶片组根部的振动和应力载荷的讨论，可参见该专利。
本发明针对与多片侧装叶片组一起使用的叶根，在叶片组中，每个叶片的叶根的构形可使每个叶根承受其设计的离心和振动应力。现在参考图3，图中示出了按照本发明的一种形式的多片侧装叶片组实施例;其中，每个叶根39都有唯一的一对根齿或凸肩43，用以支承在转子21内的多片叶片组。每个叶根39都具有较大且较结实的一对凸肩43，它保证与转子可靠的接触。可见，此实施例与枞树形设计的叶根(如图1A和1B所示)有显著的不同。因为每个叶根的根部结构只有唯一的一对凸肩，每个凸肩43位于所在根部39的两侧，故凸部能做得重得多且还能有较大的圆角半径。根据本发明，每个凸肩43包括上承载面41，该承载面落在以转子21轴线22为中心的一段圆弧上。在此结构中，叶根39的任何圆周向移动仅导致根部结构在圆周向的移动，而不会影响致使承载面41靠压在转子21的根槽内相应或啮合的表面42上。凸肩43受力承受全部负荷，且不会将负荷转移到另外一组凸肩上。
在图3所示的设计中，每个叶根39的特征在于如45处所示，它相对于轴线两边对称，该轴线通过相应的叶根中心且通过旋转轴心22。每个叶根都固定到叶柄平台33上，平台33置于型线部分31和叶根之间。每个叶根39都位于多个互补形状根槽20中的一个根槽内，槽20沿汽轮机转子21圆周设置。每个叶根39都包括一对凸肩43，它们对称地设置在叶根中心线45之相对的两侧，每个凸肩43具有一个径向的外承载面41，以靠压在转子槽内的相对的互补啮合表面42。承载面41沿着以转子旋转轴线22为中心的一段圆弧对准。每个叶片组都包括多个连成一个整体叶片单元40的叶片，它们有一个共公的围带部分35。在每一种情况下，多个互相间隔开的叶根39从叶柄平台33延伸，且每个叶根39的特征在于唯一的一对相对的凸肩43具有承载面41，该承载面41落在以转子旋转轴线22为中心的一段圆弧上。同样，啮合面42沿着以轴线22为中心的一段圆弧对准。
可见，所揭示的改进的叶根保证了与转子槽内具有互补啮合面的每个叶根承载面更可靠的接触。凸肩可以做得比现有技术设计大和结实，且连在一起的叶柄平台允许每个叶根有唯一的一对凸肩。还有，整体的平台将承受弯曲力矩。由于结构刚度高则弯曲应力低，且叶片组的自然共振德矢摺Ｕ饨共糠萁αΥ蟠蠼档停彝ü镀榈髌担ㄓ霉ザ云渌镀橄嗤淖鞣ǎ┠鼙苊馀缱旃舱瘛
权利要求
1.一台具有多个叶片的汽轮机转子，每个叶片至少带有一个叶根(39)、一个型线部分(31)和一个置于型线部分(31)和叶根(39)之间的平台(33)；叶根(39)安装在分布在汽轮机转子(21)圆周向上的多个互补形状根槽(20)当中的一个槽内，並至少包括一对在叶根(39)两个相对的侧面上对称设置的凸肩(43)；每个凸肩(43)都有一个外支承载面(41)，该承载面(41)位于转子槽内形成的一个相对的互补啮合面(42)上，其特征在于上述叶根(39)的承载面(41)和上述转子(21)的啮合面(42)沿着以转子轴线为中心的一段圆弧延伸。
2.根据权利要求1的转子，其特征在于多个叶片(31)连成一个整体叶片单元，该叶片单元具有一个公共的围带部分(35)和一个公共的叶柄平台(33);多个从叶柄平台(33)延伸的叶根(39);且每个叶根(39)都有唯一的一对凸肩。
3.根据权利要求2的转子，其特征在于上述整体叶片单元也具有一个用于多个叶片(31)的一个公共叶柄平台部分(33)。
全文摘要
具有双向对称侧装叶片的汽轮机转子，叶片带有叶根(39)、型线部分(31)和置于型线部分和叶根之间的平台(33)。每个叶根(39)至少有一对在两侧对称布置的凸肩(43)，每个凸肩都具有一个外承载面(41)。并靠压在每个转子根槽(20)内相对的互补啮合面(42)上；凸肩(43)上有承载面(41)沿着以转子轴线为中心的一段圆弧设置。
文档编号F01D5/30GK1036813SQ89102078
公开日1989年11月1日 申请日期1989年4月5日 优先权日1988年4月6日
发明者阿尔伯特·J·帕亭顿 申请人:西屋电气公司