具有可移動(dòng)的末端的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有可移動(dòng)的末端的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]已知，由于具有合適地形狀葉片的轉(zhuǎn)子導(dǎo)致的漸開線流體的相互作用，渦輪機(jī)組提供機(jī)械能。明顯地，當(dāng)與剩余的一部分流體相關(guān)聯(lián)的能量被分散時(shí)，只有實(shí)際上與轉(zhuǎn)子葉片相互作用的一部分流體有助于生成機(jī)械能。
[0003]關(guān)于這方面，特別是在燃?xì)鉁u輪機(jī)中，關(guān)鍵的特征涉及到在轉(zhuǎn)子葉片的端部和容納該轉(zhuǎn)子的殼體的內(nèi)表面之間的徑向的密封以及可能發(fā)生的泄漏。當(dāng)然，在特殊的操作情況(開始，負(fù)載瞬變并且停止)下，為避免葉片端部碰到殼體，渦輪機(jī)組必須被設(shè)置成在固定部分和可移動(dòng)部分之間保留最小的間隙。然而，明顯的是，間隙越大，泄漏越多，因此機(jī)械效能的損失更大。
[0004]按照已知的解決方法，轉(zhuǎn)子是可軸向地移動(dòng)的，并且，一旦機(jī)器被完全地啟動(dòng)以及進(jìn)入熱平衡，轉(zhuǎn)子在與流體相反的方向上被移動(dòng)。因?yàn)闅んw的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外殼是完全地被切去頂端的錐形，軸向的位移減小了間隙。然而，質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度使得提供能夠?qū)崿F(xiàn)和控制轉(zhuǎn)子獲得恰好地軸向位移的系統(tǒng)是絕對(duì)不容易的。此外，控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片和殼體之間的接觸，具有潛在地災(zāi)難性的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明提供一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片，其能夠克服上述的局限性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提供一種燃?xì)鉁u輪機(jī)的膨脹級(jí)的轉(zhuǎn)子葉片，包括:
[0007]根部和末端部，
[0008]位于末端部的滑塊，該滑塊可沿著從根部到末端部的方向在縮進(jìn)位置和探出位置之間移動(dòng)，其中，滑塊從末端部突出；以及
[0009]停止部，其被設(shè)置為限制滑塊到探出位置的行程；以及
[0010]盒型主體，其容納在末端部形成的凹槽中，并且，在與根部相反的方向上是打開的；
[0011]其中，滑塊被容納在盒型主體中，并且包含耐磨蝕材料的耐磨層，至少在滑塊在探出位置時(shí)，耐磨層從末端部位置向外突出穿過盒型主體的壁上的開口；
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明將通過結(jié)合附圖進(jìn)行描述，所述附圖示出了一些非限制性的實(shí)施例，其中:
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪機(jī)的沿著軸向的縱剖面的側(cè)視圖；
[0014]圖2是圖1中的根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片在初始運(yùn)行結(jié)構(gòu)時(shí)的放大的局部側(cè)視圖；
[0015]圖3是圖2中的轉(zhuǎn)子葉片的一部分的簡(jiǎn)化的、局部的剖面正視圖；
[0016]圖4是圖2中的轉(zhuǎn)子葉片的俯視圖；
[0017]圖5是圖2中的轉(zhuǎn)子葉片的細(xì)節(jié)的局部剖面正視圖，所述葉片處于轉(zhuǎn)子葉片的使用周期中的初始階段的靜止結(jié)構(gòu)中；
[0018]圖6是圖5的細(xì)節(jié)的局部剖面正視圖，其處于在適應(yīng)期后的運(yùn)行結(jié)構(gòu)中；
[0019]圖7是圖5的細(xì)節(jié)的局部剖面正視圖，其處于適應(yīng)期后的靜止機(jī)構(gòu)中；
[0020]圖8是根據(jù)本發(fā)明的不同的實(shí)施例的渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的頂視圖；以及
[0021]圖9是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的具體實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的細(xì)節(jié)的局部剖面正視圖。
具體實(shí)施例
[0022]圖1示出了用于產(chǎn)生電能的設(shè)備的完整的燃?xì)鉁u輪機(jī)I。
[0023]燃?xì)鉁u輪機(jī)I包括渦輪殼體2和沿著軸A延伸的轉(zhuǎn)子3，轉(zhuǎn)子3具有壓縮機(jī)段4和渦輪或膨脹段5。
[0024]轉(zhuǎn)子3被容納在渦輪殼體2中，并且通過前軸承組件7和后軸承組件8被可旋轉(zhuǎn)地支撐，所述前軸承組件7被設(shè)置在壓縮機(jī)段4的附近，所述后軸承組件8被設(shè)置在渦輪段5的附近。
[0025]該轉(zhuǎn)子3的渦輪段5具有多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片10，其被成細(xì)且軸向地間隔設(shè)置從而形成多個(gè)膨脹級(jí)。
[0026]—個(gè)膨脹級(jí)的一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片10通過舉例的方式在圖2-4中被示出。相同的膨脹級(jí)的其他轉(zhuǎn)子葉片10在結(jié)構(gòu)上是相同的。在其他膨脹級(jí)的轉(zhuǎn)子葉片10可能包含相同的結(jié)構(gòu)元件，并且對(duì)于它們的尺寸和/或形狀與圖中示出的不同。
[0027]轉(zhuǎn)子葉片10包括被固定到轉(zhuǎn)子3上的根部10a，和與根部1a徑向相對(duì)的末端部10b。通常地，不考慮角度位置，轉(zhuǎn)子葉片10的末端部是離旋轉(zhuǎn)軸3最遠(yuǎn)的部分。
[0028]翼板1c從轉(zhuǎn)子葉片10的根部1a延伸到末端部10b，并且包含冷卻管道11，這里僅僅是示意性地示出。冷卻管道11被設(shè)置為用于接收和傳送使用的從根部1a穿過轉(zhuǎn)子葉片10的主體到端部1b的相關(guān)冷空氣氣流。更進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子葉片10包含滑塊12，其在從根部1a到末端部1b的方向上，S卩，在大致徑向的方向上，是可移動(dòng)的?；瑝K12包含密封部12a和基部12b。該密封部12a，可以是大致與滑動(dòng)方向相平行且大致在轉(zhuǎn)子葉片10(圖4)的前沿15和后沿16之間延伸的片或者板的形式。此外，密封部12a被由耐磨材料制造的耐磨層17(圖2和圖3)所覆蓋，耐磨材料例如為一些化合物，其包含作為主要的成分的鈷、鎳、鉻、鋁或者釔，作為潤(rùn)滑劑的氮化硼，以及諸如聚酯的聚合物。耐磨層17被設(shè)置在滑塊12的頂面上，形成滑塊的徑向的最外面的部分。該基部12b通過橫向于密封部12a的另一板限定。更明確地，密封部12a從基部12b徑向向外延伸，其與使用中的轉(zhuǎn)子葉片10的軌跡大致相切。該基部12b同樣也具有冷卻孔18。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，該滑塊12至少部分地被容納在盒型主體20中，在盒型主體20的上壁20a上設(shè)置有開口21，通過所述開口，滑塊12的密封部12a能出來。更詳細(xì)地，當(dāng)密封部12a滑動(dòng)穿過開口21時(shí)，滑塊的基部12b通過上壁20a被保持在盒型主體20中，從而耐磨層17向外突出。
[0030]因此，由于轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，滑塊12在相對(duì)于軸A的徑向方向上在沿著徑向方向的第一縮進(jìn)位置和第二探出位置之間大致可移動(dòng)，所述徑向方向是從轉(zhuǎn)子葉片10的根部1a到末端部1b的方向。特別地，通過基部12b和盒型主體20的上壁20a之間的接觸，滑塊在探出位置停止。在該被描述的具體實(shí)施例中，限定為在相對(duì)于軸A的徑向方向上的第一縮進(jìn)位置和第二探出位置之間的距離的滑塊12最大的沖程，因此通過盒型主體20的上壁20a和底壁20b之間的距離以及基部12b的厚度被確定。
[0031]盒型主體20依次通過，例如(但不是必要的)可移動(dòng)的方式，被置入轉(zhuǎn)子葉片10的末端部1b的凹槽23中，并且相對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片10的上邊緣1d是稍微地凹進(jìn)的。特別的，該凹槽23在與轉(zhuǎn)子葉片10的根部1a相反的方向上是打開的，并且，從轉(zhuǎn)子葉片10的末端部是可進(jìn)入的，從而，如果需要，允許盒型主體20的嵌入和探出。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，盒型主體20具有:冷卻孔25，其與冷卻管道11流體連通用于接收冷空氣；以及位于上壁20a上的排氣孔26，以使葉片頂端能夠冷卻，并且，改善緊鄰轉(zhuǎn)子葉片10的渦輪殼體2的部分的流體動(dòng)力密封性。盒型主體20的孔25，26和滑塊12的孔18允許用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)的膨脹級(jí)中的密封目的的使用，所述級(jí)具有特別地高的溫度，需要有效的冷卻系統(tǒng)。
[0033]如圖5中所示，盒型主體20的位置，滑塊12的沖程以及耐磨層17的初始厚度So被選擇為，通過由于燃?xì)鉁u輪機(jī)I的第一次啟動(dòng)的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的偏移，耐磨層17在達(dá)到探出位置之前，即，在滑塊12到達(dá)沖程終點(diǎn)之前，接觸渦輪罩2?；旧?，當(dāng)機(jī)器靜止時(shí)，初始的耐磨層17和渦輪殼體2的內(nèi)表面之間的初始間隙Co小于滑塊12的沖程。
[0034]當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)I啟動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，滑塊12徑向向外移動(dòng)，并且，耐磨層17接觸渦輪殼體2的內(nèi)表面(圖2和圖3)。與渦輪殼體2的摩擦導(dǎo)致耐磨層17的磨損，當(dāng)滑塊12達(dá)到探出位置，同時(shí)基部12b接觸到盒型主體20的上壁20a時(shí)，耐磨層的厚度被減小直至IJ最終厚度31(圖6)。然后，磨損停止，且滑塊12以實(shí)質(zhì)上地零徑向間隙(^(零徑向間隙(^在圖6中以夸大的方式被示出)密封。
[0035]當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)I停止時(shí)，離心力停止，并且滑塊恢復(fù)到縮進(jìn)位置(圖7)，留下一間隙，該間隙在瞬變期間提供安全邊際，但是，