[发明专利]一种汽轮机及其错位排布的枞树型叶根轮缘槽结构

说明书

本发明公开了一种汽轮机及其错位排布的枞树型叶根轮缘槽结构，包括：叶根和轮缘槽；叶根的数量为多个；叶根包括：第一叶根和第二叶根，第一叶根和第二叶根间隔布置；第一叶根包括：第一叶根齿面部和第一叶根平台部；第二叶根包括：第二叶根齿面部、第二叶根平台部和过渡部；第一叶根的安装深度小于第二叶根的安装深度；轮缘槽的数量与叶根数量相同；轮缘槽分别于两种叶根对应；两种轮缘槽交替成圈布置。本发明的两种叶根在轮缘上的径向安装深度不同，叶根错位排布可使得叶根的每个齿面和对应的轮缘接触面错位分布，可增大相邻轮缘接触面间的叶轮周向厚度，提升叶根齿面和轮缘接触面的承载水平。

技术领域

本发明属于透平机械技术领域，特别涉及一种汽轮机及其错位排布的枞树型叶根轮缘槽结构。

背景技术

以汽轮机为动力的汽轮发电机组，广泛应用于现代常规的火力发电厂、核电站及地热发电站中。叶片是汽轮机中将蒸汽动能转换为机械功的重要部件，叶根在整个叶片结构中，起着最主要的承载作用。在工作状态下，叶根承受着叶片自身巨大的离心力载荷、温度导致的热应力载荷以及稳态气流力载荷；叶根与对应的轮缘接触区域存在复杂的接触应力，导致严重的应力集中，长此以往对叶片的安全性造成威胁，其对应的轮缘接触面也会因承载应力过大而疲劳失效。因此叶根的设计和安装对于保证汽轮机叶片工作时的安全极为重要。

常见的叶片-叶轮扇区是周期对称结构，叶根安装在叶轮上的径向深度相同，如图5中虚线所示，因此整圈叶根的每个齿面和对应的轮缘接触面在同一径向位置上，相邻两个叶轮扇区的轮缘接触面之间的周向厚度较小，在工作时又受到叶根的周向挤压而使承载能力降低。因此需要设计更好的叶根结构及安装方式来增加叶根齿面和叶轮接触面的承载水平。

另一方面，叶片在实际运行时，除了要满足强度要求，振动性能也是一个需要重点关注的问题。叶片在气流激振力的作用下发生机械振动，由振动应力导致的高周疲劳是叶片失效的主要原因之一。因此，改善叶片的振动特性，降低叶片的共振动应力，对提高叶片的寿命和安全性至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽轮机及其错位排布的枞树型叶根轮缘槽结构，以解决上述存在的技术问题。本发明设置有两种叶片叶根和对应的轮缘形式，两种叶根在轮缘上的径向安装深度不同，叶根错位排布可使得叶根的每个齿面和对应的轮缘接触面错位分布，增大相邻轮缘接触面间的叶轮周向厚度，可提升叶根齿面和轮缘接触面的承载水平，确保叶片工作的安全性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种枞树型叶根，包括：叶根齿面部、叶根平台部和过渡部；过渡部设置于叶根齿面部和叶根平台部之间；过渡部的两端分别与叶根齿面部和叶根平台部相连接，且连接处圆角过渡；过渡部的高度小于等于叶根齿面部的高度。

一种汽轮机错位排布的枞树型叶根轮缘槽结构，包括：叶根和轮缘槽；叶根的数量为多个；叶根包括：第一叶根和第二叶根，第一叶根和第二叶根间隔布置；第一叶根包括：第一叶根齿面部和第一叶根平台部；第二叶根包括：第二叶根齿面部、第二叶根平台部和过渡部；过渡部设置在第二叶根齿面部和第二叶根平台部之间；第一叶根的安装深度小于第二叶根的安装深度；轮缘槽的数量与叶根数量相同；轮缘槽包括两种，一种与第一叶根的形状相同，另一种与第二叶根的形状相同；两种轮缘槽交替成圈布置。

进一步地，第二叶轮扇区的角度大于第一叶轮扇区的角度；第二叶轮扇区为径向安装深度较大的叶根所在叶轮扇区，第一叶轮扇区为径向安装深度较小的叶根所在叶轮扇区。

进一步地，第一叶根和第二叶根均为枞树型叶根，所述枞树型叶根的齿数范围为两齿至四齿。

进一步地，第二叶根齿面部的第一齿与过渡部的连接在径向上采用相切设计。

进一步地，第一叶根和第二叶根均为轴向安装的叶片的叶根。

进一步地，过渡部与轮缘槽在轴向宽度上采用间隙配合公差。