[发明专利]涡轮叶片或者压缩机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮的或者压缩机的叶片。

背景技术

涡轮机的叶片通常一方面包括空气动力学弯曲的叶身以及另一方面包括叶根，该叶根用于将叶片锚固在转子的相应的槽中。装备有叶片的转子在下面称为转子组件。

现在也考虑碳纤维强化的塑料（CFK）作为相对新式的用于制造叶片的材料。由CFK制造例如有利地导致叶片的更低的重量。然而不利的是，CFK对于压负荷相对不稳定。这种压应力在叶片上例如在叶根的区域中在槽内部通过由旋转引起的离心力的作用而产生。

对此，例如由US 4,037,990已知一种涡轮机的、由纤维复合材料制成的动叶片。该动叶片由多个纤维状的层组成，这些层在其根侧的端部上构成共同的环。在此，这些环中的两个设置成用于构成叶根。为了将动叶片固定在转子盘中，设有早就开槽的螺栓，该螺栓的螺栓元件延伸穿过相应的环。螺栓头和可旋紧在该螺栓端部上的螺母将叶片固定地夹紧在转子的轴向槽中。在涡轮机运行时，由于离心力作用，纤维状的层被压到保持槽的承载侧面上。然而由于在此在这些层中出现的压应力，仅可有限地保持动叶片。此外，由US 2,929,755公知一种用于燃气轮机的动叶片，该动叶片在根侧具有圆柱形的、硬的芯，围绕该芯环状地设有多个由线制成的织造的层。由这些层也构成叶身。为了将动叶片固定在保持槽中，在芯上设有金属板，这些金属板贴靠在保持槽的侧面上。在两个金属板之间设有由塑料制成的填充材料，以便填充在最外面的层和保持槽轮廓之间的自由空间。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种至少部分地由纤维强化的塑料，尤其是CFK制成的用于涡轮或者压缩机的叶片，该叶片是尤其耐用的，也就是说使用寿命长。此外，本发明的目的在于，提供一种在运行条件下尤其耐用的、具有基本上由纤维强化的塑料制成的叶片的转子组件。

关于叶片，该目的根据本发明通过权利要求1的特征实现。对此，叶片除了空气动力学弯曲的叶身之外还包括具有长形的或者销状的承载件的叶根，该承载件在优选的实施方式中由金属制成。此外，叶根包括至少两个保持件，其中，这些优选为板形的保持件（至少在其径向上）位置固定地连接在承载件上。每个保持件构造成用于将叶片锚固在转子的相应的锤形的或者枞树形的槽中，并且可贴靠在槽的侧壁上。

叶身基本上由层叠的由纤维强化的塑料、尤其是CFK制成的层压织物幅面制成，该层压织物幅面（基本上在这些保持件之间）围绕着承载件被引导。在此，两个分别远离承载件突出的幅面平地相互连接，以用于形成叶片面。叶身的围绕承载件引导的部分构成为用于将叶身悬置在承载件上的保持环。在此，在制造技术方面优选提出，首先制造用于成形叶身（即叶片面和保持环）的层压织物，并且随后将如此制成的叶身套装在承载件上。对此替选地，显然层压织物也可以围绕着承载件安装，以用于构成并且成形连接在其上的叶身。

在叶片的常规的装配情况下，叶片借助其叶根，也就是说借助叶身的连同设置在其中的承载件的保持环置于转子的槽中，而叶片的叶身基本上相对于转子径向从槽中伸出。

因为叶身借助保持环悬置在承载件上，所以作用在叶片上的由旋转引起的离心力基本上通过承载件吸收。不发生或者仅在相对小的圆周上发生在叶身和转子槽之间的直接的力传递。因此，叶身或者说其层压织物绝大部分处于拉应力下。

因为相比抵抗压负荷或者剪切负荷，纤维强化的塑料能更多倍地抵抗拉负荷，所以叶片和尤其叶片的呈叶根形式的固定区域由此相对于运行条件是尤其耐用的且使用寿命长。

有利的是，使用纤维强化的塑料、尤其是CFK来制造叶身实现了构造在空气动力学方面尤其有利的叶身的可能性。由此，这有助于降低能量输入，该降低的能量输入又有利地引起降低的CO₂生成。由于纤维强化的塑料的更低的重量，在相同大小的叶根的情况下这种叶片的叶身也可以大于金属叶片的叶身。这也实现了质量流的提升。

叶根的各个保持件为了稳定叶根而通过至少一个侧壁件相互连接，其中，侧壁件基本上平行于承载件定向。