專利名稱：用于蒸汽輪機的具有蓋板的轉子葉片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于蒸汽輪機的具有蓋板的轉子葉片。
背景技術：
現代的蒸汽輪機必須在其效率和其可用性方面滿足高要求。為了達到這些要求，已知的是，例如對轉子葉片設有蓋板或覆蓋帶，由此能夠減少蒸汽輪機中的間隙損耗。在覆蓋帶上構成多個密封尖部，由此減少了覆蓋帶和蒸汽輪機殼體之間的間隙寬度。由此，穿過間隙的間隙流能夠最小化，進而提高了蒸汽輪機的熱力學效率。尤其地，低壓渦輪機的末級的轉子葉片的徑向延伸構成為長的，并且必須因此承受轉子葉片的葉片頂端上的高的周向速度的負荷和由于在末級中出現的通風效應增加而承受增大的加熱的負荷。也能夠對末級使用材料鈦，所述材料鈦的特征除高的耐腐蝕性之外還在于高的強度和低的比重。通常對最末的轉子排設有覆蓋帶。為了將由于通過覆蓋帶引起的離心力而導致的轉子葉片的機械負荷保持為盡可能小，必要的是將覆蓋帶構造成是盡可能重量輕的。因此，覆蓋帶的密封寬度沿其軸向延伸短于沿其分配給所屬的轉子葉片的寬度。這減小了覆蓋帶的密封效果，從而降低了蒸汽輪機的效率。此外，在轉子葉片的葉片頂端和覆蓋帶之間的由于切口應力集中效應始終承受強負荷的過渡區(qū)域直接受到液滴沖擊。液滴沖擊導致轉子葉片的連續(xù)的沖擊負荷，由此轉子葉片可能遭受顯著的表面磨蝕，這伴隨著轉子葉片的明顯縮短的使用壽命。
發(fā)明內容
本發(fā)明基于如下目的，即實現一種用于蒸汽輪機的轉子葉片，其中盡量克服了上述問題并且保護轉子葉片不受到液滴沖擊侵蝕。根據本發(fā)明，借助于根據權利要求1所述的用于蒸汽輪機的轉子葉片來實現所述目的。本發(fā)明的有利的改進形式在從屬權利要求中描述。根據本發(fā)明的用于蒸汽輪機的轉子葉片具有葉身和蓋板，所述葉身具有葉片前緣和葉片頂端。蓋板具有底板和罩板，所述底板安裝在葉身的葉片頂端上并且在安裝狀態(tài)下基本上平行于蒸汽輪機的機器軸線，所述罩板在葉片前緣的上游構成在底板上并且從所述底板徑向向內地伸出，使得當轉子葉片被蒸汽輪機的主蒸汽流流過時，轉子頂端的在葉片前緣處的區(qū)域位于罩板的背風區(qū)中。因此，轉子葉片的設置在罩板的背風區(qū)中的區(qū)域被保護不受到由于主蒸汽流造成的液滴沖擊侵蝕。此外，在根據本發(fā)明構成的轉子葉片中，從葉片頂端到底板的尤其承受負荷的過渡區(qū)域被保護不受到液滴沖擊侵蝕，由此不必進行用于強化所述過渡區(qū)域的昂貴的結構措施。葉片頂端在罩板和底板之間由抗侵蝕的保護材料覆蓋，使得在葉片前緣的區(qū)域中保護葉片頂端不受到液滴沖擊侵蝕。對此，保護材料手套型地在其應當保護的轉子葉片區(qū)域上，例如，在葉片頂端和/或底板和/或罩板的區(qū)域上延伸。此外，保護材料能夠在維修或檢查工作期間被更換。因此得出，保護材料在其耐久性方面僅根據其需要形成，例如通過預設的維修或檢查時間間隔來進行預設。此外，借助于保護材料的造型能夠對蓋板的繞流產生有利影響。因此，優(yōu)選地，葉片頂端在罩板和底板之間由抗侵蝕的保護材料覆蓋，使得罩板在徑向內緣處能夠被主蒸汽流無分離地繞流。此外，優(yōu)選的是，葉片前緣由抗侵蝕的保護材料覆蓋，由此葉片前緣被保護不受到液滴沖擊侵蝕。罩板優(yōu)選地設置成在葉片前緣迎風側上相對于葉片前緣是軸向隔開的，由此底板的軸向延伸、進而蓋板的軸向密封寬度是大的。因此，在所屬的蒸汽輪機運行時在轉子葉片上出現的蒸汽泄漏是最小化的，從而改進了蒸汽輪機的效率。罩板的徑向延伸優(yōu)選地構成為，使得在蒸汽輪機運行時在背風側上在罩板的背風區(qū)中構成的渦流區(qū)在軸向上沿整個底板延伸。渦流區(qū)尤其構成為是再循環(huán)的并且主蒸汽流沿著渦流區(qū)不與底板直接接觸，使得通過罩板的內緣的徑向位置得出蓋板的在流體力學上有效的上升角。因為由此蓋板下側不直接引導主蒸汽流，所以蓋板下側不需要相應地與主蒸汽流接觸。因此，在蓋板該結構情況下僅需要考慮到強度要求，由此蓋板與傳統(tǒng)的結構相比構成為是更輕的，進而在葉片頂端上出現更小的離心力負荷。此外，優(yōu)選地，罩板被結構化成，使得渦流區(qū)在繞流轉子葉片期間保持為是連續(xù)的并且例如不能夠出現與罩板不穩(wěn)定的渦流分離。因此確保了，在蒸汽輪機的整個運行期間從葉片頂端到底板的過渡區(qū)域被保護不受到液滴沖擊侵蝕。此外，阻止了由于渦流分離造成的振動的出現。
在下文中根據示意附圖來闡明根據本發(fā)明的轉子葉片的優(yōu)選的實施形式。示出:圖1示出根據本發(fā)明的具有蓋板的轉子葉片的第一實施形式，所述蓋板具有罩板和底板，圖2-4示出根據本發(fā)明的轉子葉片的其他實施形式，其中葉片頂端由抗侵蝕的保護材料覆蓋，并且圖5示出具有覆蓋帶的傳統(tǒng)的轉子葉片。
具體實施例方式在圖1至4中示出用于蒸汽輪機的轉子葉片I。轉子葉片I包括葉身2以及蓋板
5,所述葉身具有葉片前緣3和葉片頂端4。蓋板5包括罩板6和底板7，蓋板5借助于所述底板安裝在葉片頂端4上。底板7在安裝狀態(tài)下定向成基本上平行于蒸汽輪機的機器軸線
8。罩板6在底板7上構成為徑向向內地伸出，所述罩板此外設置成與葉片前緣3間隔開。蓋板5還具有用于密封在底板7和蒸汽輪機殼體10之間的間隙的多個密封尖部9。在圖1中示出的轉子葉片I加載有通過箭頭11示出的主蒸汽流，所述主蒸汽流繞流葉身2和蓋板5。主蒸汽流在罩板6的徑向內緣12處斷流，由此在蓋板6的背風側上構成渦流區(qū)13，所述渦流區(qū)在軸向上沿著底板7延伸。渦流區(qū)13設置在葉片頂端4和底板7之間的過渡區(qū)域14處。渦流區(qū)13由渦流15形成，從所述渦流引導出主蒸汽流。渦流15限定蓋板5的在流體力學上有效的上升角16，所述上升角可通過蓋板6的結構預先確定。因為上升角16與罩板6的在徑向上位于內部的邊緣的位置相關，并且不與底板7在轉子葉片側的輪廓相關，所以底板7構造成是平板型的、從而是重量輕的。因此，底板7能夠在其軸向延伸上構成為是長的，而轉子葉片I沒有不可靠地承受高機械負荷。因為底板7的大的軸向延伸，能夠在底板7上設有附加的密封尖部9，由此增大了蓋板5的密封效果，進而提高了所屬的蒸汽輪機的熱力學效率。圖2示出根據本發(fā)明的轉子葉片1，所述轉子葉片設有抗侵蝕的保護材料17。該保護材料17安裝在罩板6和底板7之間在葉片頂端4的區(qū)域中，并且保護由于液滴沖擊侵蝕而尤其危險的過渡區(qū)域14和葉片前緣3的部分。此外，保護材料17形成為，使得在維修和檢查工作期間能夠容易地被更換。在圖3中保護材料17安裝在葉片前緣3處，由此所述區(qū)域被保護不受到液滴沖擊侵蝕。圖4示出具有已安裝的保護材料17的轉子葉片I的另一個實施例。由于保護材料17的造型，轉子葉片I的繞流受到有利影響，由此過渡區(qū)域14被保護。此外，保護材料17在罩板6的尤其承受負荷的區(qū)域上被保護抵御液滴沖擊，由此用于更換保護材料17的時間間隔長。與此相對地，圖5示出根據現有技術的用于蒸汽輪機的轉子葉片101。通過箭頭102示出的主蒸汽流在轉子葉片101的葉片頂端103的區(qū)域中借助于覆蓋帶104來引導。覆蓋帶104必須與此相應地構成為是有結構化的，以便能夠在其轉子葉片側的輪廓105上引導主蒸汽流并且在其面向蒸汽輪機殼體(沒有示出)的側上借助于密封尖部106來封閉間隙。覆蓋帶104的質量由于所述結構與根據本發(fā)明的蓋板5的質量相比是大的，使得覆蓋帶104的軸向延伸必須保持成短的。因此，僅還能夠在覆蓋帶104上設有少量的密封尖部
106。這損害了覆蓋帶104的密封效果，進而損害了蒸汽輪機的熱力學效率。
權利要求
1.用于蒸汽輪機的轉子葉片(1)， 所述轉子葉片具有葉身(2)和蓋板(5)，所述葉身具有葉片前緣(3)和葉片頂端(4)， 其中所述蓋板(5)具有底板(7)和罩板(6)，所述底板安裝在所述葉身(2)的所述葉片頂端(4)上并且在安裝狀態(tài)下基本上平行于所述蒸汽輪機的機器軸線(8)，所述罩板在所述葉片前緣(3)的上游構成在所述底板(7)上并且從所述底板徑向向內地伸出，使得當所述轉子葉片(I)被所述蒸汽輪機的主蒸汽流流過時，所述葉片頂端(4)的在葉片前緣(3)處的區(qū)域位于所述罩板(6)的背風區(qū)中， 其特征在于， 所述葉片頂端(4)在所述罩板(6)和所述底板(7)之間由抗侵蝕的保護材料(17)覆蓋，使得所述葉片頂端(4)在所述葉片前緣(3)的區(qū)域中被保護不受到液滴沖擊侵蝕。
2.根據權利要求1所述的轉子葉片， 其中所述罩板(6)設置成在所述葉片前緣(3)的迎風側上相對于所述葉片前緣是軸向隔開的。
3.根據權利要求1或2所述的轉子葉片， 其中所述罩板(6)的徑向延伸構成為，使得在所述蒸汽輪機運行時在背風側上在所述罩板(6)的背風區(qū)中構成的渦流區(qū)(13)在軸向上沿著整個底板(7)延伸。
4.根據權利要求1所述的轉子葉片， 其中所述葉片頂端(4)在所述罩板(6)和所述底板(7)之間由抗侵蝕的所述保護材料(17)覆蓋，使得所述罩板(6)在徑向內緣(12)處能夠被所述主蒸汽流無分離地繞流。
5.根據權利要求1或4所述的轉子葉片， 其中所述葉片前緣(3)由抗侵蝕的所述保護材料(17)覆蓋，使得整個葉片前緣(3)被保護不受到液滴沖擊侵蝕。
全文摘要
一種用于蒸汽輪機的轉子葉片(1)具有葉身(2)和蓋板(5)，所述葉身(2)具有葉片前緣(3)和葉片頂端(4)。蓋板(5)具有底板(7)和罩板(6)，所述底板安裝在葉身(2)的葉片頂端(4)上并且在安裝狀態(tài)下基本上平行于蒸汽輪機的機器軸線(8)，所述罩板在葉片前緣(3)的上游構成在底板(7)上并且從所述底板徑向向內地伸出，使得當轉子葉片(1)被蒸汽輪機的主蒸汽流流過時，葉片頂端(4)的在葉片前緣(3)處的區(qū)域位于罩板(6)的背風區(qū)中。
文檔編號F01D5/14GK103154436SQ201180048491
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權日2010年10月5日
發(fā)明者弗蘭克·戴斯特 申請人:西門子公司