專利名稱：汽輪機(jī)動(dòng)葉片及使用其的汽輪機(jī)和汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為軸向插入式的護(hù)罩一體型葉片組的新型汽輪機(jī)動(dòng)葉片及使用其的汽輪機(jī)和發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)動(dòng)葉片，在其葉片根部形成各種形狀，在與葉片根部互補(bǔ)形狀的渦輪轉(zhuǎn)子上形成的葉槽內(nèi)嵌合安裝葉片根部。作為汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉片根部的一個(gè)公知結(jié)構(gòu)，有冷衫樹狀軸向插入式葉片根部。一般，冷杉樹狀葉片根部具有相對中心線左右對稱的形狀，在中心線兩側(cè)設(shè)置有多對鉤，在渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，該多對鉤上支撐作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的離心力。
一般的方法是將多個(gè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片，經(jīng)平臺(tái)部及護(hù)罩至少一方結(jié)合，形成葉片組。該葉片組比單一的汽輪機(jī)動(dòng)葉片剛性高，有抑制汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)的效果。
圖9是表示現(xiàn)有的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉片組結(jié)構(gòu)的立體圖。作為形成葉片組的方法之一，有將安裝在葉部前端的護(hù)罩做成與葉部不同的部件，通過鉚接設(shè)置在多個(gè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉部前端的稱為凸榫的部位，將多個(gè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉部與1片護(hù)罩結(jié)合，形成葉片組的方法。可是，在該種方法中，由于凸榫的鉚接作業(yè)的偏差，有可能導(dǎo)致鉚接部位強(qiáng)度不均。
作為考慮改進(jìn)這種現(xiàn)有方法的問題點(diǎn)的葉片組結(jié)構(gòu)之一，存在多個(gè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片具有共用的護(hù)罩和共用的平臺(tái)部，葉部、護(hù)罩、葉片根部和平臺(tái)部一體成形的結(jié)構(gòu)。作為一例，在專利文獻(xiàn)1——特開昭53-126409號公報(bào)上記載了具有冷杉樹狀的軸向插入式葉片根部，并將3個(gè)葉部與2個(gè)葉片根部一體成形的葉片組結(jié)構(gòu)。
另外，在專利文獻(xiàn)2——特開平1-300001號公報(bào)中記載有具有相對中心線僅設(shè)置1對鉤的T型頭的軸向插入式葉片根部，3個(gè)葉部與3個(gè)葉片根部一體成形的葉片組結(jié)構(gòu)。
而且，在專利文獻(xiàn)3——特開平10-184305號公報(bào)中公開了通過1個(gè)護(hù)罩、平臺(tái)及葉片根部一體成形鄰接的2支葉部的葉片組結(jié)構(gòu)。
作為用于汽輪機(jī)高效率化的方法之一，可舉出將汽輪機(jī)大容量化。在汽輪機(jī)大容量化的場合，由于需要增大汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉部的轉(zhuǎn)子徑向長度，所以作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的離心力及蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力，隨著葉部長度增加而變大。因而，對于大容量的汽輪機(jī)，需要提供一種降低由離心力及蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力的汽輪機(jī)動(dòng)葉片結(jié)構(gòu)。
另外，由于汽輪機(jī)的調(diào)速級處于極高溫下，且從噴嘴噴出的蒸汽在全周不均勻，所以汽輪機(jī)動(dòng)葉片每轉(zhuǎn)1次受到1次以上轉(zhuǎn)子周向及軸向的沖擊。對于在這種條件下使用的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，需要提供一種提高轉(zhuǎn)子周向及軸向的剛性，降低蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力并提高強(qiáng)度可靠性的汽輪機(jī)動(dòng)葉片結(jié)構(gòu)。
圖6是每個(gè)葉片根部具有1個(gè)T型頭的葉片根部，從葉片根部鉤上部的頸部轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)的最小寬度為hb的軸向插入式汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。圖7是每個(gè)葉部具有2個(gè)T型頭的相同形狀的葉片根部，從上述葉片根部鉤上部的頸部轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)的最小寬度為1/2hb的軸向插入式汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。圖8是在圖6及圖7所述的結(jié)構(gòu)中，在護(hù)罩轉(zhuǎn)子徑向最外周施加10kN的周向負(fù)荷時(shí)，葉片根部鉤上部的頸部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力與上述頸部最小寬度hb的關(guān)系。但是，在圖8中，葉片根部的轉(zhuǎn)子軸向厚度與圖6及圖7均為100mm，護(hù)罩的轉(zhuǎn)子徑向最外周部與上述頸部的距離L與圖6及圖7均為200mm，汽輪機(jī)動(dòng)葉片全體的體積與圖6及圖7都相同從而算出彎曲應(yīng)力。另外，在圖7所述的結(jié)構(gòu)中，一方的葉片根部頸部的端部與另一方的頸部的端部的距離d為50mm從而算出彎曲應(yīng)力。
在圖6及圖7的2個(gè)結(jié)構(gòu)中，由于汽輪機(jī)動(dòng)葉片整體的體積及頸部的剖面積為100×hb(mm2)是相同的，所以因作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的離心力而在頸部產(chǎn)生的渦輪轉(zhuǎn)子徑向的拉伸應(yīng)力在兩結(jié)構(gòu)中都相同?？墒牵鐖D8所示，與圖7所述的每個(gè)葉部具有2個(gè)葉片根部的結(jié)構(gòu)比較，由周向負(fù)荷在頸部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力在圖6所述的每個(gè)葉部具有1個(gè)葉片根部的結(jié)構(gòu)中變大。
這里，如專利文獻(xiàn)1～3所述的結(jié)構(gòu)那樣，現(xiàn)有的護(hù)罩一體型葉片組是每個(gè)葉部具有1個(gè)葉片根部的構(gòu)造或每多個(gè)葉部具有1個(gè)葉片根部的構(gòu)造。因此，在現(xiàn)有的護(hù)罩一體型葉片組中，為了降低由于蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力，由圖6～圖8可知每個(gè)葉部設(shè)置多個(gè)葉片根部是有效的。
另外，如專利文獻(xiàn)1～3所述的結(jié)構(gòu)，具有設(shè)置了1對或多對軸向插入型葉片根部的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，由于葉片根部是相對轉(zhuǎn)子周向及軸向不固定的結(jié)構(gòu)，所以產(chǎn)生難于提高轉(zhuǎn)子周向及軸向剛性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于是提供一種降低汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用于上述汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力所引起的發(fā)生應(yīng)力，且為了抑制蒸汽力引起的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)而提高轉(zhuǎn)子周向及軸向的剛性、提高強(qiáng)度可靠性的汽輪機(jī)動(dòng)葉片和使用其的汽輪機(jī)及其發(fā)電設(shè)備。
本發(fā)明的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，具有葉部；設(shè)置在葉部前端的護(hù)罩；與設(shè)置在轉(zhuǎn)子外周部的葉槽嵌合的向轉(zhuǎn)子徑向內(nèi)周側(cè)突出的葉片根部；及設(shè)置在上述葉部與上述葉片根部之間的平臺(tái)部，上述葉片根部相對上述葉槽沿上述轉(zhuǎn)子軸向插入，其特征在于，上述葉部、上述護(hù)罩、上述葉片根部與上述平臺(tái)部一體成形，上述葉片根部的數(shù)量比上述葉部的數(shù)量多。
這樣，由于相對葉部的數(shù)量來增加葉片根部的數(shù)量，所以如上述圖6～圖8所示，可降低汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力。
本發(fā)明的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，多個(gè)葉部形成具有1個(gè)護(hù)罩和1個(gè)平臺(tái)部的一體葉片組，上述葉部、上述護(hù)罩、上述葉片根部與上述平臺(tái)部一體成形，上述葉部為1～4個(gè)，上述葉片根部的數(shù)量比上述葉部的數(shù)量多，最好上述葉片根部的數(shù)量在1個(gè)上述葉部中為2～3個(gè)，在2個(gè)上述葉部中為3～5個(gè)，在3個(gè)上述葉部中為4～7個(gè)，在4個(gè)上述葉部中為5～9個(gè)。
最好通過將相互鄰接的上述護(hù)罩的鄰接面彼此及相互鄰接的上述平臺(tái)部的鄰接面彼此的至少一方利用焊接、釬焊及摩擦攪拌結(jié)合中任何一種來結(jié)合，可一體地形成2～4個(gè)上述葉部。另外，通過上述結(jié)合一體形成汽輪機(jī)的1個(gè)級整體，并可將其組裝入汽輪機(jī)。
這樣，通過將汽輪機(jī)動(dòng)葉片做成護(hù)罩一體型葉片組，比單一的汽輪機(jī)動(dòng)葉片剛性更高，并可抑制汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)。
而且，由于一體葉片組的葉片根部的數(shù)量比葉部的數(shù)量多，所以如上述圖6～圖8所示，可降低汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力。
上述葉片根部及上述葉槽，最好任何一個(gè)在從上述渦輪轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)都相對上述葉片根部及上述葉槽的中心線左右對稱，在葉片根部及葉槽上設(shè)置有位于上述中心線的兩側(cè)設(shè)置在上述葉片根部上的1對葉片根部鉤和設(shè)置在上述葉槽上的1對葉槽鉤，在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，上述葉片根部鉤與上述葉槽鉤相互抵接，支撐作用于汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的離心力。另外，最好在上述葉片根部鉤與上述葉槽鉤的接觸部位上設(shè)置用于將朝向汽輪機(jī)軸向插入的固定銷跨在葉片根部鉤及葉槽鉤上并嵌合的孔部，通過向該孔部插入上述固定銷，上述渦輪轉(zhuǎn)子與上述葉片根部相互固定在周向及徑向上。
這樣，通過在葉片根部與葉槽的鉤彼此的接觸部位插入固定銷，而在渦輪轉(zhuǎn)子周向及半徑方向上固定，可提高上述汽輪機(jī)動(dòng)葉片的渦輪轉(zhuǎn)子周向及軸向的剛性，可抑制汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的蒸汽力引起的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)。
如以上構(gòu)成的本發(fā)明的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，最好在精密鑄造后，通過實(shí)施表面研磨精加工制作，或在鍛造后，通過機(jī)加工或電火花加工成形，再實(shí)施表面研磨精加工制作。
本發(fā)明的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，理想構(gòu)成是，上述葉片根部材料的強(qiáng)度σrb、上述葉槽材料的強(qiáng)度σrw、從上述葉片根部鉤上部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子的軸向看時(shí)的最小寬度hb和從上述渦輪轉(zhuǎn)子葉槽鉤下部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)的最小寬度hw，為在σrb×hb≤σrw×hw限定的范圍內(nèi)。這里，葉片根部材料的強(qiáng)度σrb、葉槽材料的強(qiáng)度σrw最好分別為蠕變斷裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及屈服應(yīng)力中任意一個(gè)。
通過這種構(gòu)成，汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉片根部的頸部與葉槽頸部對損傷的裕度相等，或者葉槽的頸部比汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉片根部的頸部對損傷的裕度變大。
另外，本發(fā)明的汽輪機(jī)，理想的是，具有汽輪機(jī)動(dòng)葉片和將該動(dòng)葉片插入多個(gè)級內(nèi)的渦輪轉(zhuǎn)子，至少1個(gè)級的上述動(dòng)葉片由上述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片構(gòu)成，上述級為調(diào)速級，上述渦輪轉(zhuǎn)子具有軸部和與該軸部連接的胴部，在上述胴部的軸向上形成有插入了上述動(dòng)葉片的多個(gè)盤部。
本發(fā)明的汽輪機(jī)可適用高壓汽輪機(jī)、高中壓一體型汽輪機(jī)及高低壓一體型汽輪機(jī)的任何一個(gè)，可實(shí)現(xiàn)熱效率高的汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。
如以上，本發(fā)明的汽輪機(jī)動(dòng)葉片最好設(shè)置在具有多級的高溫高壓汽輪機(jī)的至少1個(gè)級上，設(shè)置在調(diào)速級上最為理想。汽輪機(jī)的調(diào)速級處在極其高的溫度下，且由于從噴嘴噴出的蒸汽在全周不均勻，所以汽輪機(jī)動(dòng)葉片每轉(zhuǎn)1周受到1次以上的轉(zhuǎn)子周向及軸向的沖擊。對于這種條件的級，通過設(shè)置剛性高、降低了發(fā)生應(yīng)力的本發(fā)明的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，可提高汽輪機(jī)整體的強(qiáng)度可靠性。
根據(jù)本發(fā)明，可提供一種降低汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用于上述汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力所引起的發(fā)生應(yīng)力，且為了抑制蒸汽力引起的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)而提高剛性、提高強(qiáng)度可靠性的汽輪機(jī)動(dòng)葉片和使用其的汽輪機(jī)及其發(fā)電設(shè)備。


圖1是從渦輪轉(zhuǎn)子軸向及蒸汽流入側(cè)觀察的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。
圖2是表示圖1的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的立體圖。
圖3是表示圖1的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的A-A剖視圖。
圖4是從渦輪轉(zhuǎn)子軸向及蒸汽流入側(cè)觀察的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。
圖5是從渦輪轉(zhuǎn)子軸向且蒸汽流入側(cè)觀察的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。
圖6是每個(gè)葉部具有1個(gè)T型頭的葉片根部，且從葉片根部鉤上部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)的最小寬度為hb的軸向插入型汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。
圖7是每個(gè)葉部具有2個(gè)T型頭的同形狀的葉片根部，且從葉片根部鉤上部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)的最小寬度為hb/2的軸向插入型汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。
圖8是表示在圖6及圖7的結(jié)構(gòu)中，護(hù)罩的渦輪轉(zhuǎn)子徑向最外周部負(fù)載10kN的周向負(fù)荷時(shí)的葉片根部鉤上部的頸部上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力與頸部最小寬度hb的關(guān)系的曲線圖。
圖9是現(xiàn)有的具有葉片組結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的立體圖。
圖中1-護(hù)罩；2-凸榫；3-葉部；4-平臺(tái)部；5-葉片根部；6-葉槽；7-葉片根部鉤；8-渦輪轉(zhuǎn)子；9-固定銷；10-孔部；11-利用焊接、釬焊或摩擦攪拌結(jié)合的結(jié)合部位；13-葉槽鉤；14-止推部；15-蒸汽流；16-密封凸片。
具體實(shí)施例方式
以下，通過具體的實(shí)施例進(jìn)行說明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1圖1是從渦輪轉(zhuǎn)子軸向及蒸汽流入側(cè)看的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖，圖2是其立體圖，圖3是圖1所示的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的A-A剖視圖。本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片具有葉部3；設(shè)置在葉部3前端的護(hù)罩1；與設(shè)置在渦輪轉(zhuǎn)子8外周部的葉槽6嵌合的向渦輪渦輪轉(zhuǎn)子8徑向內(nèi)周側(cè)突出的設(shè)置在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的葉片根部5；及設(shè)置在葉部3與葉片根部5之間的平臺(tái)部4，且是葉片根部5相對葉槽6插入轉(zhuǎn)子軸向的軸向插入型汽輪機(jī)動(dòng)葉片。
另外，在葉片根部5的蒸汽流入側(cè)一端部，用于支撐蒸汽流15引起的軸向推力的突起狀止推部14以規(guī)定的長度設(shè)置在葉片根部5的軸向插入方向的終端部。并且，渦輪轉(zhuǎn)子8的葉槽6的形狀具有與葉片根部5的插入形狀相似的形狀，同時(shí)形成支撐止推部14的臺(tái)階。
而且，在汽輪機(jī)動(dòng)葉片的護(hù)罩1的外周側(cè)設(shè)置有多個(gè)由沿其旋轉(zhuǎn)方向的橫跨全周形成的突起構(gòu)成的密封凸片16，在本實(shí)施例中由5個(gè)矩形突起構(gòu)成。
本實(shí)施例的多個(gè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片，形成具有共用的護(hù)罩1和共用的平臺(tái)部4的一體葉片組，一體葉片組的葉部3、護(hù)罩1、葉片根部5和平臺(tái)部4一體成形，一體葉片組的葉部3的數(shù)量為2個(gè)，葉片根部5的數(shù)量為4個(gè)。本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，其葉部3的數(shù)量最好為1～4個(gè)，可進(jìn)行如下組合對于葉部3的數(shù)量為1個(gè)，葉片根部5的數(shù)量為2～3個(gè)；對于葉部3的數(shù)量為2個(gè)，葉片根部5的數(shù)量為3～5個(gè)；對于葉部3的數(shù)量為3個(gè)，葉片根部5的數(shù)量為4～7個(gè)；對于葉部3的數(shù)量為4個(gè)，葉片根部5的數(shù)量為5～9個(gè)，因而，本發(fā)明不限定于圖1及圖2所述的結(jié)構(gòu)。
這樣，通過將汽輪機(jī)動(dòng)葉片做成護(hù)罩一體型葉片組，比單一的汽輪機(jī)動(dòng)葉片剛性更高，可抑制渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)。而且，由于葉片根部5的數(shù)量比葉部3的數(shù)量更多，可降低汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力。
在本實(shí)施例中，葉片根部5及葉槽6，在從任何一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)相對上述葉片根部5及葉槽6的中心線均左右對稱，在葉片根部5及葉槽6上，在上述中心線兩側(cè)具有設(shè)置在1對葉片根部5上的葉片根部鉤7和設(shè)置在葉槽6上的葉槽鉤13，任一個(gè)頭部都比其根部在渦輪轉(zhuǎn)子周向上寬度較寬地形成，通過彼此的嚙合可支撐動(dòng)葉片所受的離心力引起的負(fù)荷。葉片根部5，在渦輪轉(zhuǎn)子8的徑向中心側(cè)前端，其側(cè)面在剖面中通過曲線形成，但可通過使底部為直線的多條直線形成。
而且，在葉片根部鉤7與葉槽鉤13的接觸部位上，設(shè)有用于朝向渦輪轉(zhuǎn)子8的軸向插入設(shè)置的固定銷9跨在葉片根部鉤7及葉槽鉤13上嵌合的孔部，汽輪機(jī)動(dòng)葉片最好在插入渦輪轉(zhuǎn)子的葉槽6內(nèi)后，通過插入固定銷9而固定在渦輪轉(zhuǎn)子8的周向及徑向上。
這樣，通過將固定銷9插入到葉片根部5和葉槽6的鉤彼此地接觸部位，并在渦輪轉(zhuǎn)子周向及半徑方向上固定，可提高汽輪機(jī)動(dòng)葉片的渦輪轉(zhuǎn)子8的周向及軸向剛性，且可抑制汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的蒸汽力所產(chǎn)生的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)。
本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片最好構(gòu)成為，葉片根部5的材料強(qiáng)度σrb、葉槽6的材料強(qiáng)度σrw、從葉片根部鉤7上部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子8的軸向看時(shí)的最小寬度hb和從上述葉槽鉤13下部的頸部渦輪轉(zhuǎn)子8的軸向看時(shí)的最小寬度hw，在σrb×hb≤σrw×hw規(guī)定的范圍內(nèi)。這里，葉片根部5的材料強(qiáng)度σrb、葉槽6的材料強(qiáng)度σrw最好分別為蠕變斷裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及屈服應(yīng)力的任何一個(gè)。通過這種構(gòu)成，可使汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉片根部5的頸部與葉槽6的頸部的對損傷的裕度相等，或者對比汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉片根部5的頸部，葉槽6的頸部對損傷的裕度更大。
本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，最好在精密鑄造后，通過實(shí)施表面研磨精加工而制作，或者在鍛造后通過機(jī)加工或者電火花加工成形，實(shí)施表面研磨精加工而制作。
渦輪轉(zhuǎn)子8具有軸部和與該軸部相連的胴部，在上述胴部的軸向上形成有設(shè)置了上述動(dòng)葉片的多個(gè)盤部。
本實(shí)施方式的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，具有多級的汽輪機(jī)的至少一級最好設(shè)置在調(diào)速級上。汽輪機(jī)的調(diào)速級由于處于500℃以上的極其高的高溫下，且從噴嘴噴射的蒸汽在全周不均勻，所以汽輪機(jī)動(dòng)葉片每轉(zhuǎn)1周受到1次以上的轉(zhuǎn)子周向及軸向的沖擊。與這種條件的級相關(guān)，通過設(shè)置剛性高、降低了發(fā)生應(yīng)力的本發(fā)明的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，可提高汽輪機(jī)整體的強(qiáng)度可靠性。
如以上，根據(jù)本實(shí)施例，可提供降低了汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力，且為了抑制蒸汽力引起的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)而提高了剛性的強(qiáng)度可靠性高的汽輪機(jī)動(dòng)葉片。
實(shí)施例2圖4是從渦輪轉(zhuǎn)子軸向及蒸汽流入側(cè)看的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。如圖4所示，是對于葉部3的數(shù)量為2個(gè)，葉片根部5的數(shù)量為5個(gè)的汽輪機(jī)動(dòng)葉片。本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，護(hù)罩1、葉片根部5、葉槽6的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，在護(hù)罩1上具有密封凸片16，最好通過同樣的制法形成。另外，也可做成對于2個(gè)葉部3，葉片根部5數(shù)為3個(gè)的結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中，通過將汽輪機(jī)動(dòng)葉片做成護(hù)罩一體型的葉片組，可比單一的汽輪機(jī)動(dòng)葉片剛性更高，抑制汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)。另外，通過相對于2個(gè)葉部3而設(shè)置5個(gè)葉片根部5的結(jié)構(gòu)，比實(shí)施例1中的汽輪機(jī)動(dòng)葉片可更降低汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力。
本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，與實(shí)施例1相同，最好構(gòu)成為，葉片根部5的材料強(qiáng)度σrb、葉槽6的材料強(qiáng)度σrw、從葉片根部鉤7上部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子8的軸向看時(shí)的最小寬度hb和從上述葉槽鉤13下部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子8的軸向看時(shí)的最小寬度hw，在σrb×hb≤σrw×hw規(guī)定的范圍內(nèi)。
本實(shí)施例也可提供比實(shí)施例1中的汽輪機(jī)動(dòng)葉片進(jìn)一步降低了汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用在上述汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力，且為了抑制蒸汽力引起的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)而提高了剛性的強(qiáng)度可靠性高的汽輪機(jī)動(dòng)葉片。
實(shí)施例3圖5是從轉(zhuǎn)子軸向及蒸汽流入側(cè)看的本發(fā)明涉及的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的主視圖。本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，是通過焊接、釬焊或摩擦攪拌的任一種將對于1個(gè)葉部3而使葉片根部5的數(shù)量為2的葉片結(jié)合，通過焊接、釬焊或摩擦攪拌的任一種將相互鄰接的護(hù)罩1的鄰接面彼此及相互鄰接的平臺(tái)部4的鄰接面彼此的至少一方結(jié)合，形成對于2個(gè)葉部3而使葉片根部5為4個(gè)的護(hù)罩一體型的葉片組的汽輪機(jī)動(dòng)葉片。在焊接中，最好設(shè)置X坡口，使用合金的焊接金屬焊接。另外，通過焊接也可做成形成葉部3為3個(gè)，葉片根部5數(shù)為6個(gè)的護(hù)罩一體型葉片組的汽輪機(jī)動(dòng)葉片。
本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，護(hù)罩1、葉片根部5、葉槽6的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，在護(hù)罩1上具有密封凸片16，最好通過同樣的制法形成。
本實(shí)施例的利用焊接、釬焊或摩擦攪拌結(jié)合的結(jié)合位置不限于圖5中的位置，但最好為作用在垂直于結(jié)合面方向上的拉伸應(yīng)力或彎曲應(yīng)力比其他部位低的部位。這樣，利用焊接、釬焊或摩擦攪拌結(jié)合為葉片組形成方式，可比通過精密鑄造或鑄造和機(jī)加工或電火花加工形成降低多個(gè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片具有共用的護(hù)罩1和共用的平臺(tái)部4的護(hù)罩一體型葉片組的加工成本及制作成本。
本實(shí)施例的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，與實(shí)施例1相同，最好構(gòu)成為，葉片根部5的材料強(qiáng)度σrb、葉槽6的材料強(qiáng)度σrw、從葉片根部鉤7上部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子8的軸向看時(shí)的最小寬度hb和從上述葉槽鉤13下部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子8的軸向看時(shí)的最小寬度hw，在σrb×hb≤σrw×hw規(guī)定的范圍內(nèi)。
根據(jù)本實(shí)施例，可以以低成本提供降低了汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用在上述汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力，且為了抑制蒸汽力引起的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)而提高了剛性的強(qiáng)度可靠性高的汽輪機(jī)動(dòng)葉片。
實(shí)施例4本實(shí)施例是將實(shí)施例1～3任何一例所述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片使用在高壓汽輪機(jī)、高中壓一體型汽輪機(jī)及高中低壓一體型汽輪機(jī)的各個(gè)調(diào)速級上的例子。
高壓汽輪機(jī)(HP)，汽輪機(jī)動(dòng)葉片的首級在調(diào)速級是多流，只單側(cè)具有9級，對應(yīng)這些動(dòng)葉片設(shè)置各靜葉片。渦輪轉(zhuǎn)子具有軸部和與軸部連接的胴部，形成有在胴部軸向上安裝了汽輪機(jī)動(dòng)葉片的多個(gè)盤部。該盤部形成沿軸向的葉槽，葉槽包含作為首級的調(diào)速級并具有設(shè)置了整個(gè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉片根部的剖面形狀和相似形狀的剖面形狀。另外，在本實(shí)施例中，連接有中壓汽輪機(jī)(IP)及低壓汽輪機(jī)(LP)，通過(HP)-(IP)-發(fā)電機(jī)與2臺(tái)(LP)-發(fā)電機(jī)，及(HP)-(LP)-發(fā)電機(jī)與(IP)-(LP)-發(fā)電機(jī)的組合，可構(gòu)成主蒸汽溫度500℃以上的汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。
高中壓一體型汽輪機(jī)，高壓部(HP)與中壓部(IP)通過一體的渦輪轉(zhuǎn)子形成，高壓蒸汽由設(shè)置在其中部的噴嘴箱導(dǎo)向作為HP側(cè)首級的調(diào)速級的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，通過HP的8級汽輪機(jī)動(dòng)葉片導(dǎo)入IP的6級汽輪機(jī)動(dòng)葉片。對應(yīng)這些汽輪機(jī)動(dòng)葉片設(shè)置各靜葉片。轉(zhuǎn)子具有軸部和與軸部連接的胴部，在胴部軸向上形成有安裝了汽輪機(jī)動(dòng)葉片的多個(gè)盤部，該盤部形成沿軸向的葉槽，葉槽包含作為首級的調(diào)速級并具有設(shè)置了整個(gè)動(dòng)葉片的葉片根部的剖面形狀和相似形狀的剖面形狀。在本實(shí)施例中，高中壓汽輪機(jī)(HP·IP)與低壓汽輪機(jī)(LP)1臺(tái)或2臺(tái)，可構(gòu)成HP的主蒸汽溫度為500℃以上、IP的蒸汽溫度為500℃以上通過再加熱器進(jìn)行加熱并導(dǎo)入的汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。
高中低壓一體型汽輪機(jī)，高壓部(HP)與中壓部(IP)通過一體的渦輪轉(zhuǎn)子形成，可構(gòu)成高壓蒸汽由設(shè)置在從其中部稍微偏一側(cè)的噴嘴箱，主蒸汽溫度為500℃以上的蒸汽導(dǎo)向作為HP側(cè)首級的調(diào)速級的動(dòng)葉片，通過HP的6級汽輪機(jī)動(dòng)葉片導(dǎo)入IP·LP的8級汽輪機(jī)動(dòng)葉片的汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。對應(yīng)這些動(dòng)葉片設(shè)置各靜葉片。轉(zhuǎn)子具有軸部和與軸部連接的胴部，在胴部軸向上形成有安裝了汽輪機(jī)動(dòng)葉片的多個(gè)盤部，該盤部形成沿軸向的葉槽，葉槽包含調(diào)速級并具有設(shè)置了整個(gè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片的葉片根部的剖面形狀和相似形狀的剖面形狀。
本實(shí)施例也與使用實(shí)施例1～3的汽輪機(jī)動(dòng)葉片時(shí)相同，由于可以取得降低了汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用在汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力引起的發(fā)生應(yīng)力，且為了抑制蒸汽力引起的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)而提高了剛性的強(qiáng)度可靠性高的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，可得到熱效率高的汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)動(dòng)葉片，具有葉部；設(shè)置在葉部前端的護(hù)罩；與設(shè)置在渦輪轉(zhuǎn)子外周部的葉槽嵌合的向渦輪轉(zhuǎn)子徑向內(nèi)周側(cè)突出的葉片根部；及設(shè)置在上述葉部與葉片根部之間的平臺(tái)部，上述葉片根部相對上述葉槽沿上述渦輪轉(zhuǎn)子軸向插入，其特征在于，上述葉部、上述護(hù)罩、上述葉片根部與上述平臺(tái)部一體成形，上述葉片根部的數(shù)量比上述葉部的數(shù)量多。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，其特征在于，多個(gè)上述葉部形成具有1個(gè)上述護(hù)罩和1個(gè)上述平臺(tái)部的一體葉片組，上述葉部、上述護(hù)罩、上述葉片根部與上述平臺(tái)部一體成形，上述葉部為1～4個(gè)，上述葉片根部的數(shù)量比上述葉部的數(shù)量多。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，其特征在于，相互鄰接的上述護(hù)罩的鄰接面彼此及相互鄰接的上述平臺(tái)部的鄰接面彼此的至少一方通過焊接、釬焊及摩擦攪拌結(jié)合的任何一種結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任何一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，其特征在于，上述葉片根部及上述葉槽，任何一個(gè)在從上述渦輪轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)都相對上述葉片根部及上述葉槽的中心線左右對稱，在葉片根部及葉槽上設(shè)置有位于上述中心線的兩側(cè)設(shè)置在上述葉片根部上的1對葉片根部鉤和設(shè)置在上述葉槽上的1對葉槽鉤，上述葉片根部鉤與上述葉槽鉤相互抵接，支撐作用于汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的離心力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，其特征在于，在上述葉片根部鉤與上述葉槽鉤的接觸部位上設(shè)置用于將朝向汽輪機(jī)軸向插入的固定銷跨在葉片根部鉤及葉槽鉤上嵌合的孔部，通過向該孔部插入上述固定銷，上述渦輪轉(zhuǎn)子與上述葉片根部相互之間在周向及徑向上固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任何一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，其特征在于，上述葉部、上述護(hù)罩、上述葉片根部與上述平臺(tái)部通過精密鑄造或鑄造一體成形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任何一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，其特征在于，上述葉片根部材料的強(qiáng)度σrb、上述葉槽材料的強(qiáng)度σrw、從上述葉片根部鉤上部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)的最小寬度hb和從上述葉槽鉤下部的頸部的渦輪轉(zhuǎn)子軸向看時(shí)的最小寬度hw，為在σrb×hb≤σrw×hw限定的范圍內(nèi)構(gòu)成。
8.一種汽輪機(jī)，具有汽輪機(jī)動(dòng)葉片和將該動(dòng)葉片插入多個(gè)級內(nèi)的渦輪轉(zhuǎn)子，其特征在于，至少1個(gè)級的上述動(dòng)葉片由權(quán)利要求1～7任何一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)動(dòng)葉片構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽輪機(jī)，其特征在于，上述級為調(diào)速級。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9任何一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)，其特征在于，上述渦輪轉(zhuǎn)子具有軸部和與該軸部連接的胴部，在上述胴部的軸向上形成有插入了上述動(dòng)葉片的多個(gè)盤部。
11.一種汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其特征在于，高壓汽輪機(jī)、高中壓一體型汽輪機(jī)及高低壓一體型汽輪機(jī)的任何一個(gè)由權(quán)利要求8～10任何一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明目的在于是提供一種降低汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中作用于汽輪機(jī)動(dòng)葉片上的蒸汽力所引起的發(fā)生應(yīng)力，且抑制蒸汽力引起的汽輪機(jī)動(dòng)葉片的振動(dòng)并提高轉(zhuǎn)子周向及軸向的剛性、提高強(qiáng)度可靠性的汽輪機(jī)動(dòng)葉片和使用其的汽輪機(jī)及其發(fā)電設(shè)備。本發(fā)明的汽輪機(jī)動(dòng)葉片，具有葉部；設(shè)置在葉部前端的護(hù)罩；與設(shè)置在轉(zhuǎn)子外周部的葉槽嵌合并向上述轉(zhuǎn)子徑向內(nèi)周側(cè)突出的葉片根部；及設(shè)置在上述葉部與葉片根部之間的平臺(tái)部，上述葉片根部相對上述葉槽在上述轉(zhuǎn)子軸向上插入，其特征在于，上述葉部、上述護(hù)罩、上述葉片根部與上述平臺(tái)部一體成形，上述葉片根部的數(shù)量比上述葉部的數(shù)量多。
文檔編號F01D5/16GK101029580SQ20071000429
公開日2007年9月5日 申請日期2007年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者野上修平, 磯部展宏, 鳥谷初 申請人:株式會(huì)社日立制作所