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CN105637182B - 涡轮叶片和燃气轮机 - Google Patents

涡轮叶片和燃气轮机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种涡轮叶片(1)，具有涡轮叶片翼面(2)、涡轮叶片根(3)以及配置在涡轮叶片翼面(2)与涡轮叶片根(3)之间的涡轮叶片平台(4)，涡轮叶片平台(4)在其底侧(5)上具有用于插入密封板(7)的插入槽(6)；密封板(7)可以通过由涡轮叶片平台(4)支持的紧固元件(11)来紧固，并且涡轮叶片平台(4)具有材料切口(8；8A)，切口(8；8A)具有两个支承边沿(9,10)，两个支承边沿彼此相对，使得紧固元件(11)可以在两侧上跨涡轮叶片根(3)的轴向范围(12)紧固到涡轮叶片(1)。

Description

涡轮叶片和燃气轮机
技术领域
本发明涉及涡轮叶片，其具有涡轮叶片翼面、涡轮叶片根以及配置在涡轮叶片翼面和涡轮叶片根之前的涡轮叶片平台，涡轮叶片平台在其底侧上具有用于插入密封板的插入槽，其中密封板可以通过由涡轮叶片平台支持的紧固元件来紧固。
本发明还涉及一种燃气轮机，其具有多个涡轮叶片并具有在每一个情况下通过涡轮叶片根与涡轮叶片附接的涡轮机转子。
背景技术
本领域熟知一般的涡轮叶片。各个涡轮叶片都具有涡轮叶片翼面和涡轮叶片根。涡轮叶片根被固定在涡轮机转子上对应形成的涡轮机转子槽中。为此，在与涡轮机转子的旋转轴对齐的轴插入方向上，推动具有涡轮叶片根的对应涡轮叶片进入对应的涡轮机转子槽中并保持在其中。在涡轮叶片根和涡轮叶片翼面之间的过渡区中，涡轮叶片具有用于在涡轮机转子上支持涡轮叶片的涡轮叶片平台。在涡轮机转子的插入侧上，涡轮叶片根和涡轮机转子槽被密封板包覆以在涡轮叶片根侧上将冷却气体区域与外部的热气体区域(具体为燃气轮机)分离。在这种情况下，这些密封板一方面针对对应涡轮叶片平台中设置的插入槽来固定，另一方面针对涡轮机转子中加工的固位槽来固定。具体地，为了确保这些密封板的周向位置，密封板也被附加地通过紧固装置紧固至涡轮叶片平台。该紧固装置包括至少一个柔性紧固板元件，当其被相应弯曲时，可以利用其一端接合在通过两个紧邻的涡轮叶片联合形成的间隙中。然后，该紧固装置防止密封板在涡轮机转子的周向方向上不期望的旋转。
发明内容
本发明的目的在于进一步开发一般的涡轮叶片。
本发明的目的通过一种涡轮叶片来实现，其具有涡轮叶片翼面、涡轮叶片根以及配置在涡轮叶片翼面和涡轮叶片根之间的涡轮叶片平台，涡轮叶片平台在其底侧具有用于插入密封板的插入槽，其中密封板可以通过被涡轮叶片平台支持的紧固元件来紧固，并且其中涡轮叶片平台具有切口(cutout)，切口具有彼此相对定位的两个支承边沿，使得紧固元件可以在涡轮叶片的两侧上横向地固定至涡轮叶片根的轴向范围。
根据本发明，涡轮叶片在涡轮叶片平台上具有用于固定在两侧上并且还由此紧固在两侧上的切口，紧固元件在涡轮机转子或者平台环元件的周向方向上，平台环元件被配置在涡轮叶片平台的底侧上，尤其至少部分地位于朝向涡轮机转子定向的涡轮叶片平台的腹板上，使得紧固元件针对切口的支承边沿固定在两个方向上。
这种平台环元件由在涡轮机转子的旋转轴周围配置为彼此相邻的多个涡轮叶片组成。
至此，紧固元件可以仅针对涡轮叶片平台的横向边缘轮廓在一侧进行紧固，使得总是要求两个相互对应的涡轮叶片以便能够针对本发明含义内的涡轮叶片平台沿周向方向将紧固元件紧固在两侧上。由于由此所施加的公差，紧固元件常常可以不精密地仅在涡轮叶片的涡轮叶片平台上紧固。
优选的，紧固元件包括柔性板条形元件，其一方面以已知方式通过密封板中所制造的纵向狭缝来弯曲。如果密封板被适当安装，则该柔性板条形元件的一端被弯曲到切口中，使得该端针对涡轮叶片平台在相对于周向方向的两侧上固定柔性板条形元件。
已经发现，紧固元件可以在其可以直接固定并由此紧固在涡轮叶片上并且具体地在涡轮叶片平台的底侧的区域中的情况下最为有利地被安装。
尤其精确地，有可能在当前情况下使得必须保持的冷间隙得以设置在紧固元件和涡轮叶片平台之间，因为该冷间隙需要在每一个情况下仅相对于单个涡轮叶片而不再相对于两个这样的涡轮叶片进行设置。正确设置的冷间隙在这一方面是重要的，使得在燃气涡轮等的操作期间，紧固元件不支承密封板。
在这一方面，如果根据本发明的切口形成在涡轮叶片平台上，则紧固元件可以利用更大的精度来紧固，并且结果仍然燃气涡轮等可以利用更大的操作可靠性来操作。
因此，本发明的目的还利用一种燃气涡轮来实现，其具有多个涡轮叶片以及在每一个情况下通过涡轮叶片根而与涡轮叶片附接的涡轮机转子，其中燃气涡轮包括根据本文描述的特征之一的涡轮叶片。
因此，优选实施例的变化还提供了在涡轮叶片平台中创建切口。
可替换地，切口还可以在涡轮叶片平台上创建，如果在涡轮叶片平台的底侧上配置其中创建切口的附加材料累积的话。另外，如果这种材料累积被附着至涡轮叶片平台的底侧，则涡轮叶片平台的结构有利地不被切口引起的材料弱化而受到负面影响。
材料累积可以通过在上面铸造而以结构上简单的方式附着至涡轮叶片平台。
如果材料累积被径向地配置在插入槽下方并且与插入槽轴向相邻，则可以利用材料累积以结构简单的方式配置切口。在这种情况下，从径向上看，切口至少部分地位于该插入槽下方，并且从轴向上看，切口与该插入槽相邻。
在本发明的含义内，径向在涡轮叶片翼面的纵向范围的方向上延伸，而轴向在涡轮叶片根的纵向范围的方向上延伸，或者与涡轮机转子的旋转轴一致。
如果切口相对于涡轮叶片根的轴向范围横向地配置并且配置在涡轮叶片平台上的中心，则切口可以直接位于涡轮叶片翼面下方，涡轮叶片平台的该区域尤其稳定。
如果切口具有宽度，通过该宽度有可能操作性地确保被紧固元件紧固覆盖，则在结构方面可以更加简单地在涡轮叶片平台上制造切口。
如果切口被配置在与涡轮叶片平台最远的涡轮叶片根端部的那一端上方，则紧固元件尤其可以容易地弯曲到切口中。
在这种情况下，最远端一般为涡轮叶片的下端。当然，切口几乎可以具有任何形状。然而，有利地，切口为三角形。这使得从制造角度来说容易创建切口。
如果两个支承边沿形成向下开口的凹陷空间，则可以实现紧固元件的简化安装。
优选地，两个支承边沿包围小于170°或小于100°的开口角度，使得可以充分良好地传输从紧固元件作用到涡轮叶片平台上的力。
为此，还有利地，支承边沿包围大于30°的开口角度。
如果支承边沿被配置为给出在涡轮叶片翼面的方向上收窄到一点的凹陷空间，则在涡轮叶片平台的底侧上，在工艺技术方面可以简化切口的创建。
如果支承边沿被机械加工，则紧固元件可以非常精确地固定在涡轮叶片平台上。
如果支承边沿被制造得足够宽使其可以操作性地确保被紧固元件紧固覆盖，则可以进一步改进紧固元件在涡轮叶片平台上的操作性地紧固固定。
在这种情况下，支承边沿的宽度在涡轮叶片根的轴向上延伸。
优选地，在这种情况下，支承边沿至少与紧固元件的紧固板元件的厚度一样宽。因此，具有其端部的紧固元件可以很好地被切口接纳，而不轴向突出到切口外。
本发明使得可以特别好地针对周向移位(尤其是密封板)固定涡轮叶片、密封板和紧固元件的配置。
在这种情况下，已知且被证明的紧固方法可被紧固元件使用。
附图说明
以下参照附图解释根据本发明的涡轮叶片的优选实施例。在附图中：
图1示意性示出了第一发明的涡轮叶片的立体图，其具有配置在其涡轮叶片平台的区域中的切口，切口具有用于在两侧上将紧固板紧固的两个相对的支承边沿；
图2示意性示出了图1所示切口的细节图；
图3示意性示出了另一个发明的涡轮叶片的立体图，其具有设置在其涡轮叶片平台的区域中的材料累积，在材料累积上创建切口，切口具有用于在两侧上将紧固板紧固的两个相对的支承边沿；
图4示意性示出了在材料累积上创建的图3所示的切口的细节图；
图5示意性示出了图3和图4所示涡轮叶片的侧视图；
图6示意性示出了紧固元件附着至其的密封板的示图；以及
图7示意性示出了紧固元件的示意性组装图，紧固元件的端部被紧固在涡轮叶片平台的底侧上创建的切口中。
具体实施方式
图1和图2所示的第一示例性实施例部分地示出了涡轮叶片1，其具有涡轮叶片翼面2、涡轮叶片根3以及配置在涡轮叶片翼面2和涡轮叶片根3之间的涡轮叶片平台4。
涡轮叶片平台4在其底侧5上具有用于插入密封板7(参见图6)的插入槽6，其中根据本发明，涡轮叶片平台4具有切口8，切口8具有彼此相对的两个支承边沿9和10，使得用于紧固密封板7的紧固元件11可以在涡轮叶片1的两侧上横向地固定至涡轮叶片根3的轴向范围12。这使得密封板7有可能仅在单个涡轮叶片1的两侧上沿周向方向13紧固。
此外，与在涡轮叶片平台4上加工两个边缘区域14和15相比，制造这种切口8显著变得更加容易，其中两个边缘区域14和15均可以仅在一侧上支持紧固元件11。至此，总是需要具有两个紧邻的涡轮叶片1，它们在对应的涡轮叶片平台4上需要利用对应的精度级来加工以能够以精确和可操作的紧固方式来将紧固元件11紧固。
当然，该切口8可以具有各种形状。
根据图1和图2的说明，直接在涡轮叶片平台4中创建切口8。这意味着切口8整体位于涡轮叶片平台4的下部外边沿16的后方或者腹板17的下部外边沿16的后方，腹板17从涡轮叶片平台4的边缘区域14延伸到边缘区域15，并且特别地在该外边沿16处终止。在这种情况下，切口8至少部分地与插入槽6具有相同高度，并且因此从轴向范围12看时与插入槽6直接轴向相邻，其中在适当组装的情况下，密封板7插入到插入槽6中。
根据图3至图5的说明，在附加地附着在涡轮叶片平台4下方的材料累积2中创建切口8。在该示例性实施例中，材料累积20被定位为径向位于插入槽6下方并且与插入槽6轴向相邻，使得涡轮叶片平台4结构上不被切口8A弱化。
材料累积20是部分地在涡轮叶片平台4下方存在的升高部分，并且在两侧上与边缘区域14和15隔开距离21，因此不被错认为连续从边缘区域14到边缘区域15在涡轮叶片平台4的底侧5上延伸的腹板17，或者反之亦然。
材料累积20(也为切口8或者对应的8A)与边缘区域14或15中的一个之间的对应距离21(这里仅通过示例说明和标号)基本上大于横向相对于涡轮叶片根2的轴向范围12的材料累积20的长度22或切口8(或对应的8A)的开口长度22A，优选为两倍大。
在这种情况下，切口8A可以被加工深入腹板17；然而，这不是必须的，在后者的变化下，腹板17不被切口8A的尖端所弱化。
在通过示例示出的示例性实施例中，切口8或对应的8A是三角形。
此外，切口8或对应的8A在每一个情况下相对于涡轮叶片根3的轴向范围12来横向配置或者配置在涡轮叶片平台4的中心，使得涡轮叶片根3仍然可以相对于其轴向范围12横向对称。
此外，切口8或对应的8A均具有宽度23，通过该宽度可以操作性地确保被紧固元件11紧固覆盖(参见图5的示例)。
在这一方面，切口8或对应的8A还可以具有两个支承边沿9和10，紧固元件11可以相对这两个支承边沿来支承在两侧上，并且被制造为足够宽以能够操作性地确保被紧固元件11紧固覆盖。
两个支承边沿9和10包围开口角度26，并且在此情况下，形成开口向下的凹部空间29，也就是说在径向27上朝向涡轮叶片根3；并且向上缩窄到点，也就是说在相反的径向28上朝向涡轮叶片平台4，并且紧固元件11的尖端30(参见图6或图7)可以弯曲到其中。
在每一个情况下，切口8或对应的8A可以配置在离涡轮叶片平台4最远的涡轮叶片根端部3的端部31上方，使得密封板7可以在紧固元件11的帮助在以结构简单的方式紧固至涡轮叶片平台4的相关切口8或对应的8A。
通过图6中的示例示出这种密封板7。在其上部区域32中，其具有两个狭缝33和34，它们相互隔开并且被配置作为板元件35的紧固元件11以本身已知的方式插入两个狭缝。在这种情况下，狭缝33和34被配置在彼此的上方并且以它们对应的纵长侧(这里没有明确标号)横向地相对于涡轮叶片根3的轴向范围12进行延伸，使得紧固元件12径向地与涡轮叶片翼面2一致延伸。
在这一方面，紧固元件11的尖端30可以容易地弯曲到向下开口的凹部空间29中，并且可以固定或紧固到涡轮叶片平台4上。
关于此的组装状态36在图7的图示中示出，其中紧固元件11的尖端30在最终的组件中被配置在切口8或8A中。
尽管通过优选示例性实施例更加详细地描述和示出了本发明，但本发明不被这些公开的示例性实施例所限制，并且在不背离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以从中实现其他变化。

Claims (13)

1.一种涡轮叶片(1)，具有涡轮叶片翼面(2)、涡轮叶片根(3)以及配置在所述涡轮叶片翼面(2)与所述涡轮叶片根(3)之间的涡轮叶片平台(4)，所述涡轮叶片平台(4)在其底侧(5)上具有用于插入密封板(7)的插入槽(6)，其中，所述密封板(7)能够通过由所述涡轮叶片平台(4)支持的紧固元件(11)来紧固，并且
其中，所述涡轮叶片平台(4)具有切口(8；8A)，所述切口(8；8A)具有两个支承边沿(9，10)，所述两个支承边沿彼此相对，使得所述紧固元件(11)能够在所述涡轮叶片(1)的两侧上被横向固定至所述涡轮叶片根(3)的轴向范围(12)，所述切口(8；8A)相对于所述涡轮叶片根(3)的所述轴向范围(12)横向配置并且被配置为位于所述涡轮叶片平台(4)的中心。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片(1)，
其中，在所述涡轮叶片平台(4)的所述底侧(5)上配置其中创建所述切口(8A)的附加材料累积(20)。
3.根据权利要求2所述的涡轮叶片(1)
其中，所述材料累积(20)被径向地配置在所述插入槽(6)下方并且与所述插入槽(6)轴向相邻。
4.根据权利要求1所述的涡轮叶片(1)，其中，所述切口(8；8A)具有宽度(23)，通过所述宽度能够操作性地确保被所述紧固元件(11)紧固覆盖。
5.根据权利要求1所述的涡轮叶片(1)，其中，所述切口(8；8A)被配置在离所述涡轮叶片平台(4)最远的涡轮叶片根(3)的端部(31)上方。
6.根据权利要求1所述的涡轮叶片(1)，其中，所述两个支承边沿(9，10)形成开口向下的凹部空间(29)。
7.根据权利要求6所述的涡轮叶片(1)，其中，所述切口(8；8A)是三角形。
8.根据权利要求6所述的涡轮叶片(1)，其中，所述两个支承边沿(9，10)包围成小于100°的开口角度(26)。
9.根据权利要求6所述的涡轮叶片(1)，其中，所述支承边沿(9，10)包围成大于30°的开口角度(26)。
10.根据权利要求6所述的涡轮叶片(1)，其中，所述支承边沿(9，10)被配置为给出在所述涡轮叶片翼面(2)的方向(28)上缩窄到一点的凹陷空间(29)。
11.根据权利要求1所述的涡轮叶片(1)，其中，所述支承边沿(9，10)是被机械地加工的。
12.根据权利要求1所述的涡轮叶片(1)，其中，所述支承边沿(9，10)被制造得足够宽，使得能够操作性地确保被所述紧固元件(11)紧固覆盖。
13.一种燃气轮机，具有多个涡轮叶片(1)并具有在每一个情况下通过涡轮叶片根(3)与所述涡轮叶片(1)附接的涡轮机转子，
其中，所述燃气轮机包括根据前述权利要求中任一项所述的涡轮叶片(1)。
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