[发明专利]用于涡轮机转子的多叶片轮叶和包括该轮叶的转子

说明书

本发明涉及一种用于涡轮机转子的轮叶(1)，该轮叶包括：第一叶片(2)和第二叶片(3)，该第一叶片和第二叶片布置成形成叶片式转子的两个连续的叶片；平台(4)，该平台沿轴向方向(X)基本上形成有角度的壁扇区，两个叶片(2，3)通过其端部之一连接到平台(4)且基本上沿基本上垂直于轴向方向(X)的称为径向(R)的方向延伸；以及连接到平台(4)的附接装置，该附接装置被设计成与转子的圆盘(6)上的紧固装置配合，其特征在于，附接装置包括独立的两个支撑件(12，13)，每个支撑件在两个叶片(2，3)中的一个的延伸部中从平台(4)沿径向方向(R)延伸，并且在与平台(4)相对的端部处带有附接构件(16，17)，该附接构件基本上平行于轴向方向(X)延伸，并且包括面向所述平台(4)的具有垂直于轴向方向(X)的恒定横截面轮廓的至少一个表面(S1，S2)，以形成从平台至叶片(2，3)定向的用于沿径向方向(R)保持轮叶(1)的支承表面。本发明还涉及包括所述轮叶的转子。

技术领域

本发明涉及涡轮机中的叶片转子的领域，更具体地涉及单独地生产轮叶并将轮叶固定在圆盘上以形成叶片转子的情况。

背景技术

特别地，低压涡轮转子通常由安装在圆盘上的几十个甚至数百个轮叶组成。每个轮叶由至少一个叶片、装配在转子的圆盘中的附接件和平台构成，该平台安置于叶片和附接件之间，以形成导管的内部面，气流在该导管中穿过叶片。

这样的转子可以通过非常高的转速来承受重负荷。在设计这些转子及其轮叶时，要解决的问题包括转子上的轮叶的保持以及关于平台处气流的密封。

在一个轮叶上具有多个叶片存在多个优点。首先，在同一部件上生产多个叶片使得可以降低整个转子的生产成本。此外，为了组装和避免热膨胀期间的接触，在每个轮叶之间需要有间隙。这些间隙会导致导管与导管外之间的泄漏，这对涡轮机的性能有害。

因此，如文献EP-B1-1447525中所示，众所周知使用双叶片轮叶，其中该概念适于调节叶片的共振频率。

参照图1，根据现有技术的双叶片轮叶100包括两个叶片101、102，这两个叶片在内平台103和外平台104之间沿径向方向R跨度延伸，内平台和外平台界定出气体流动的通道。内平台103还在叶片101、102与整体式附接根部105之间建立连接，该整体式附接根部105插入于转子107的圆盘的齿106(仅在轮叶附近示出)之间。燕尾形附接件包括灯泡形件(bulbe)107，该灯泡形件107安置在两部分式支撑件108的端部，两个部分中的每一个均与叶片的基部相连。由于轮叶是通过金属铸造制造的，因此为了避免支撑件108的两个部分之间有实心区域，使用在金属铸造方法中使用的芯部来在支撑件108的两个部分之间形成腔体109。

附接根部105基本上沿周向T在两个叶片101、102之间居中，以平衡应力来在离心力下保持叶片。在图1中可以看出，这要求支撑件108的两个部分都具有非径向部分以到达叶片的基部。图1中的箭头示意性地示出了由离心力引起的应力沿着支撑件108和叶片101、102的路径。在箭头未与径向方向R对齐的部分中，这在支撑件中产生了力矩，并因此产生额外的应力。

从尺寸的观点来看，附接根部105必须保持两个叶片而不是一个叶片，从而抵抗由于根部105相对于叶片的偏移而引起的额外的应力。此外，由于根部105被芯部109穿透，因此根部的宽度甚至必须大于单个根部的宽度的两倍以保持单个叶片。

另一众所周知的解决方案是在每个叶片下具有两个独立的附接根部，但是该组件将具有高度超静定性。实际上，在现有技术中，由于存在两个接触平面，因此轮叶和圆盘在运行中已超静定。如果设置两个正常的附接件，则将有4个接触平面，并因此有更多的超静定化问题。

此外，需要使轮叶的质量最小化，以减小至圆盘的连接上的应力以及达到整体质量平衡。

本发明的目的是提出一种解决方案，该解决方案特别是通过减小在转子运行期间轮叶的附接件必须承受的应力水平来使双叶片轮叶的附接件的质量最小化。