涡轮机叶片的固定 【发明背景】
【发明领域】
本发明涉及利用叶片根部将涡轮机的叶片与涡轮机的转子或定子连接或固定的方法。
【发明背景】
按照惯例，这种形式的叶片固定方法用在压气机或热力涡轮机的转子上。从现有技术中已知有许多这种固定方式。
装入叶片时，叶片的根部插在转子上的槽中。在这种情况下，叶片根部用来将力和扭矩传送给转子。
为了衰减振动，通常将盖板与叶片顶部或叶片内的支承翼连接。
例如，在德国专利说明DE 1159965号中就说明了这个问题。
奥地利专利说明AT 254227号也公布了一种涡轮的盖板或压气机叶片环，其中，利用力的作用，将盖板互相压紧。这种结构使叶片受到弹性预应力的作用。这种扭转预应力发生在盖板和叶片根部之间，但在叶片根部和转子上会产生附加的载荷。由于所产生的力不但要被叶片吸收，而且要被叶片根部和转子吸收，因此，使结构变得庞大。
在涡轮机叶片的单个叶片根部之间经常放置垫片，这些垫片也可以吸收力，并可用于振动阻尼。这个问题，可从(例如)美国专利US2916257或US 3734645号中了解。另一种运动叶片的固定方法也可从最初的欧洲专利公报EP-A1-520258号中知道。由于热膨胀造成的圆周力的限制，在运动叶片之间设有纵向壁板。
然而，这种现有技术有一个缺点，即负载基本上是通过叶片根部传递至转子。对于上述的扭矩更是如此。转子和叶片根部较庞大地结构对于叶片和叶片根部以及叶轮轮盘的宽度，因而也对转子的整个长度有巨大影响。由于根部负载较大，必须放弃一些成本更低廉的根部结构(例如，锤头式根部，骑跨式叶片根部)，而必须求助于一些更稳定和价格更高的根部形式(例如，插入式根部)。
发明概要
本发明的目的是要避免上述的缺点。因此，本发明的一个目的是要提供一种新型的涡轮机叶片与转子或定子的固定方法，利用这种固定方法，叶片根部或叶片的根板可以吸收大部分扭矩，同时，使转子/定子和叶片根部卸载。另外，转子/定子的总长度可以缩短，或者，对于相同的长度，叶片的排数可以增加和/或可以使用成本低廉的根部连接。
根据本发明，该目的可以利用下述固定叶片的方法来达到：该叶片利用叶片根部固定在涡轮机转子或定子上，它具有根板在叶片根部上方的盖板或支承翼，和叶片；在盖板或支承翼上作用一扭矩。利用该方法，在安装了所有的叶片以后，叶片在根板和/或叶片根部处与转子或定子互相连接，完全或部分地没有间隙或带有预应力。这些叶片相对于扭矩互相支承，作用在根板和/或叶片根部的扭矩，与作用在盖板或支承翼上的扭矩方向相反。
这个实施例的优点是，扭矩不再由转子吸收，或只是转子的力缘吸收；而是由互相连接的根板和/或叶片根部吸收。这是因为可以防止这二个结构零件的扭转，而得以实现的。由于采取这个措施，使转子(定子)/叶片根部的接触表面不再吸收较大的力，因此叶片根部和转子(定子)的尺寸可以较小。这样，可以减小转子总的长度。当转子(定子)的长度相同时，可以增加叶片的排数，因而可提高效率。
另外，还可以使用现有技术不能使用的其他根部连接方式。例如，可以方便地使用单个叉形根式的插入根部，锤头式根部或相当简单的叶片根部。利用已知的铣削的简单方法。可以没有困难地制造这些叶片根部。
根板，可能还有叶片根部有一个斜角，该斜角与相邻的运动叶片的斜角连接，因此可在这个点上共同吸收扭矩。
附图的简要说明
当参考下面结合附图进行的详细说明时，将会更完整地理解本发明及其许多优点。其中：
图1表示带有一个叉形根的叶片根部和盖板/支承翼的蒸汽轮机的涡轮叶片；
图2表示在叶片内带有一块支承板(支承翼)的蒸汽轮机的涡轮叶片；
图3表示根据本发明的，带有涡轮叶片的盖板的一个实施例俯视图；和
图4表示通过根据本发明的涡轮叶片的一个实施例的截面，该叶片装在涡轮转子或定子的槽中，可以看见根板。
图中只表示了对本发明最重要的组成部分。在各个图中，相同的部分用相同的标号表示。
优选实施例的说明
现参见附图。图中，相同的标号表示相同或相应的零件。图1表示涡轮机，即是说例如，蒸汽轮机或压气机的叶片1。可以是运动叶片或导向叶片的叶片1，由叶片根部4、与叶片根部4邻近的根板3，盖板2或支承翼或支承板，和位于根板3与盖板2之间的叶片5组成。在图1中，叶片根部4设计成单个叉形根式插入根部4a。该根部用于将叶片1固定在图1中没有示出的转子6，或定子上。叶片1的根板3和盖板2都带有斜角9。斜角9位于盖板2或根板3的一侧，即是说，即图3和图4所示那样，可以理解为在俯视图中，斜角9在二块板2，3上。斜角9也可以作在叶片根部4上。叶片1也可以是带有多个叉形根式的插入根部的叶片。
从图2中可以看出，盖板2可以安装在叶片顶部14与根板3之间的叶片5上。一般，这种结构可用于能够使用的所有形式的叶片。
在图1和图2所示的叶片中，在叶片根部4、14a上还有孔11，这些孔用于利用螺栓将叶片根部固定在转子或定子上。
当将叶片11、12、13、1n安装在转子6或定子的槽8中时，在斜角9方向作用的扭矩13加在盖板2上。在这种情况下，在接触点7上，扭矩13被吸收、这点表示在表示各个叶片11、12、13、1n的俯视图的图3所示的一排叶片中。这样，叶片11、12、13、1n受到一定的预应力作用。在盖板2互相不连接的其他部分之间形成一个间隙10。在图3中还可以看见作在盖板2下面的叶片5。如图2所示，为盖板2放置在叶片5的中间时，叶片5在盖板2的上面和下面。
图4表示通过一排叶片的截面。在该图中可以看见叶片11、12、13、1n的根板3。
相邻的根板3，在接触点7上，无间隙地直接互相靠紧。相邻根板3之间的接触点7在斜角9的区域中。在根板3的其他部分上，形成间隙10。然而，作用在根板3上的扭矩12，与图3所示的扭矩13方向相反，因此，在相应根板2、3的另一个相应的末端上，也作有斜角9。根据本发明，在单个根板3之间也可以有预应力作用。总的来说，接触点7也可整个的说明连接的不形成间隙10的根板3。在图1中已经说明，斜角9也可以作在叶片根部4的区域上。但图4中没有详细地表示这点。
由于相邻的运动叶片11、12、13、1n在斜角9处互相连接，并且扭矩12在这个方向上作用，因此，运动叶片11、12、13、1n互相支承。因为不再有扭转，或只有非常小的扭转，因此力被运动叶片叶片11、12、13、1n本身吸收，不再被转子6(或定子)或槽8吸收。运动叶片11、12、13、1n的这种结构形式，可以减小在转子6上的载荷。上述这种效果主要是由于在根板3和/或在叶片根部4上的无间隙或有预加应力的安装。为了考虑现有的效果，在叶片根部4上也必需有斜角9。
图1中所示的单个叉形根式的插入式根部只是作为一个例子。作为叶片根部4，可以使用现有技术已知的各种形式，例如锤式根部或骑跨式根部。
特别值得注意的是，可以使用从来不能用的或只能在困难条件下使用的叶片根部4。这是由于从叶片根部4传至转子6或定子上的力减小才有可能的。由于叶片根部4和转子6或定子的尺寸较小(例如，宽度)，因此，转子6的总长度可以减小；或者，对于同样长度的转子6(定子)，由于叶片排数增加，涡轮机的效率可以提高。现有的转子6(定子)可以容易地转换为采用运动叶片1的新型的固定方法。这是一个优点，因为可以使用能够更低成本地制造的较简单的叶片1。例如，利用已知的简单的铣削方法，可以制造图1所示的插入式根部或锤式根部。
显然，根据以上说明，可以对本发明作许多改进和改变。因此，应当理解，在所附权利要求书的范围内，本发明可用不同于本文具体说明的方式来实施。符号一览表1、11、12、13、1n-导向或运动叶片；2-盖板，3-根板，4-叶片根部，4a-单一叉形根式叶片根部，5-叶片，6-转子，7-接触点，8-槽，9-斜角，10-间隙，11-孔，12-作用在根板3上的扭矩，13-作用在盖板2上的扭矩，14-涡轮机叶片顶部。