透平动叶片 本发明涉及透平动叶片,特别涉及提高叶片前缘强度的透平动叶片。
通常,蒸气透平备有将透平喷咀(定叶片)和透平动叶片组合起来的段,沿着透平驱动蒸气(主流)的流动将若干个该段配置在透平轴(转子)上,并且,将透平喷咀和透平动叶片沿着透平轴的周方向配置成环状列。
配置在透平轴上的若干段中,最终段是由含有大量失去热能的水滴的湿蒸气运转,所以,有时产生腐蚀(エロ-ジョン)的问题。尤其是,透平动叶片正面受到从配置在其上流侧的透平定叶片飞来的含有水滴的湿蒸气,伴随该湿蒸气会使叶片前缘发生腐蚀。最终段的透平动叶片是达到比其它段约长1mm的长叶片,离心力和振动应力也高,产生了腐蚀时,因相乘的效果,会对稳定运转产生障碍。
作为防止湿蒸气腐蚀的对策,现有透平动叶片,如图5所示,在叶片本体1的叶片前缘2上,用银焊或焊接方法,复盖耐腐蚀性好的例如钴合金钢构成的腐蚀屏蔽板3。
但是,该复盖方法,在银焊或焊接时,在叶片本体1的母材上因焊接缺陷,或者因残留应力地存在,长期使用后腐蚀屏蔽板3会剥离,另外,在反复地修补腐蚀屏蔽板3时,由于受热的影响,叶片本体1的母材会产生疲劳等问题。因此,最近的透平动叶片,如图6所示,在叶片本体1的叶片前缘2复盖腐蚀屏蔽片3a,用局部火焰淬火,对叶片本体1和腐蚀屏蔽片3a的表面进行硬质处理,使其保持高硬度,以抵御湿蒸气的腐蚀。
这样,最近的透平动叶片,在叶片本体1的叶前缘2复盖腐蚀屏蔽片3a,不是用焊接等接合方式,而是用火焰淬火进行表面硬质处理,所以,焊接缺陷或剥离等少,即使在严酷的条件下也能保持稳定的质量状态,进行运转。
作为透平动叶片1的母材,通常多使用12铬合金钢。这种情况下,在12铬合金钢上,有在与腐蚀屏蔽片3a之间进行火焰淬火的部分和不进行火焰淬火的部分,所以,有时产生张拉残留应力。因此,在进行火焰淬火的部分,往往产生应力腐蚀裂缝或疲劳裂缝,这些裂缝是透平动叶片不能保持稳定质量状态的主要原因。
为了抑制在12铬合金钢上产生张拉残留应力,虽然也考虑过在火焰淬火的部分进行喷丸硬化(シヨットピ-ニング)处理,但是该方法不能永久地保持稳定质量状态。
本发明是鉴于上述问题而作出的,其目的在于提供一种透平动叶片,本发明的透平动叶片,在叶片本体上复盖腐蚀屏蔽片,进行表面硬质处理时,能更加降低在叶片本体母材上产生的张拉残留应力,保持稳定的质量状态。
为了实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
透平动叶片,其特征在于,在叶片本体的叶片前缘,设有连续一体制作的突出防蚀片,对上述叶片前缘和突出防蚀片进行表面硬质处理。
所述的透平动叶片,其特征在于,上述突出防蚀片的长度,设定在是叶片本体有效长度的10%~45%的范围内,设定其进深长度至少在1mm以上。
透平动叶片,其特征在于,在叶片本体的叶片前缘,设有连续一体制作的突出防蚀片,该突出防蚀片,比设置在一方叶片本体顶部与相邻叶片本体顶部之间的段罩向上流侧突出。
透平动叶片,其特征在于,在叶片本体的叶片前缘,设有连续一体制作的突出防蚀片,该突出防蚀片的缘端与榫孔缘端之间的距离,设定为至少2mm以上;上述榫孔用于接合设置在一方叶片本体顶部与相邻叶片本体顶部之间的叶片罩。
所述的透平动叶片,其特征在于,备有突出防蚀片的叶片本体,适用于透平全段。
所述的透平动叶片,其特征在于,设在叶片本体的叶片前缘的突出防蚀片,比设在一方叶片本体顶部与相邻叶片本体顶部之间的叶片罩向上流侧突出。
本发明的透平动叶片,其特征在于,在叶片本体的叶片前缘,设有连续一体制作的突出防蚀片,对上述叶片前缘和突出防蚀片进行表面硬质处理。
本发明的透平动叶片,其特征在于,突出防蚀片的长度,设定为叶片本体有效长度的10%~45%,其进深长度设定至少1mm以上。
本发明的透平动叶片,其特征在于,在叶片本体的叶片前缘,设有连续一体制作的突出防蚀片,该突出防蚀片,比设置在一方叶片本体顶部与相邻叶片本体顶部之间的段罩向上流侧突出。
本发明的透平动叶片,其特征在于,在叶片本体的叶片前缘,设有连续一体制作的突出防蚀片,该突出防蚀片的缘端与榫孔缘端之间的距离,设定为至少2mm以上;上述榫孔用于接合设置在一方叶片本体顶部与相邻叶片本体顶部之间的叶片罩。
本发明的透平动叶片,其特征在于,备有突出防蚀片的叶片本体,适用于透平全段。
本发明的透平动叶片,其特征在于,设在叶片本体的叶片前缘的突出防蚀片,比设在一方叶片本体顶部与相邻叶片本体顶部之间的叶片罩向上流侧重量。
本发明的积极效果:
如上所述,本发明的透平动叶片,在叶片本体的叶片前缘,设有连续一体制作的突出防蚀片,所以,即使回火淬对叶片前缘和突出防蚀片进行表面硬质处理,也能保持叶片本体的稳定质量状态。
另外,本实施例中,由于在叶片本体的叶片前缘设置了突出防蚀片,所以,可切实保护段罩不受蒸气中所含水滴的腐蚀。
本实施例中,在叶片本体的叶片前缘设置突出防蚀片,将突出防蚀片的缘端到设在叶片本体的叶片顶端延长片上的榫孔缘端的长度,设定为至少2mm以上,所以,即使回火淬对突出防蚀片进行表面硬质处理,也能防止榫孔缘端裂缝。
本发明的积极效果
如上所述,本发明的透平动叶片,在叶片本体的叶片前缘,设有连续一体制作的突出防蚀片,所以,即使用火焰淬火对叶片前缘和突出防蚀片进行表面硬质处理,也能保持叶片本体的稳定质量状态。
另外,本实施例中,由于在叶片本体的叶片前缘设置了突出防蚀片,所以,可切实保护段罩不受蒸气中所含水滴的腐蚀。
本实施例中,在叶片本体的叶片前缘设置突出防蚀片,将突出防蚀片的缘端到设在叶片本体的叶片顶端延长片上的榫孔缘端的长度,设定为至少2mm以上,所以,即使用火焰淬火对突出防蚀片进行表面硬质处理,也能防止榫孔缘端裂缝。比蒸气的相对速度大。
下面,参照附图说明本发明透平动叶片的实施例。
图1是表示本发明透平动叶片第1实施例的概略图。
图2是曲线图,表示在本发明与现有技术的透平动叶片上产生的张拉应力对比。
图3是表示本发明透平动叶片第2实施例的概略图。
图4是表示本发明透平动叶片第3实施例的概略图。
图5是表示现有透平动叶片的概略图。
图6是表示现有透平动叶片的概略图。
图1是表示本发明透平动叶片第1实施例的概略图。
本实施例的透平动叶片,在叶片本体4的叶片前缘5,设有连续一体制作成的突出防蚀片6。该突出防蚀片6,其长度(叶片高度方向)A设定为叶片本体有效长度(从叶片基台到叶片前端的长度)的10%~45%,其进深长度B设定为至少1mm以上。
这样,本实施例中,将突出防蚀片6与叶片本体4的叶片前缘5制作成连续一体,并将其长度A设定为叶片本体有效长度的10%~45%,将其进深长度B设定为至少1mm以上,所以,由火焰淬火对突出防蚀片6和叶片前缘5进行表面硬质处理时,即使有进行火焰淬火的部分和不进行火焰淬火的部分,也可以把在叶片本体4上产生的张拉残留应力保持为低值。
因此,根据本实施例,即使用火焰淬火对突出防蚀片6和叶片前缘5进行表面硬质处理,由于突出防蚀片6与叶片前缘5是连续一体,对叶片本体4的母材没有热影响,所以,可使叶片本体4保持稳定的质量状态。
图2是曲线图,表示在现有透平动叶片和本发明透平动叶片上产生的张拉残留应力对比。图中,纵轴以应力值零为基准,上侧表示张拉应力值,下侧表示压缩应力值。横轴表示从突出防蚀片的叶片前缘到叶片本体后缘的距离(叶片塞绳)。本实施例的透平动叶片,是对适用于最终段作了说明,但也适用于全段。
图3是表示本发明透平动叶片第2实施例的概略平面图。
本实施例的透平动叶片,在叶片本体4的叶片前缘5,设有连续一体制作的突出防蚀片6,并且,在叶片顶部7设有段罩(セグメントカバ-)8。段罩8用于抑制叶片本体4旋转中产生的振动。标记9是设在叶片本体4的叶片长度方向中间的、抑制振动用的突出部(凸片)。
通常,在湿度高的蒸气所流过的最终段周边,设蒸气流入叶片本体4的绝对速度为C2,设叶片本体4的周速度为U,设相对速度为W2,其速度三角形如图3所示,另一方面,设分别流入一方叶片本体4的突出防蚀片6和相邻叶片本体4的突出防蚀片6的水滴P、Q的绝对速度为Cw,相对速度为Ww时,由于配置在透平动叶片上流侧的透平喷咀(定叶片)产生的水滴的粒径大,沿其叶面流动,产生摩擦,所以,水滴P、Q的绝对速度Cw与蒸气的绝对速度相比较小,另一方面,由于叶片本体4的周速度U相同,所以,水滴P、Q的相对速度Ww比蒸气的相对速度大。
当水滴P、Q的绝对速度Ww高时,其冲击力也高,段罩8也需要防腐蚀,但本实施例中,在叶片本体4的叶片前缘,连续一体地制作突出防蚀片6,该突出防蚀片6比段罩8突出于上流侧,所以,冲击力由突出防蚀片6承受,可保护段罩8。
因此,根据本实施例,由突出防蚀片6承受水滴P、Q的冲击力,所以,可将段罩8保持在稳定的质量状态。
图4是表示本发明透平动叶片第3实施例的概略图。
本实施例的透平动叶片,在叶片本体4的叶片前缘5,设有连续一体制作的突出防蚀片6,在与叶片本体4连续一体制作的叶片顶部延长片10上,设有制振用的叶片罩11,使突出防蚀片6比叶片罩11突出于上流侧。
现有技术中的透平动叶片,在一方叶片本体4的叶片顶部延长片10与相邻叶片顶部延长片10之间,设有叶片罩11,通过穿设在叶片顶部延长在10上的榫孔12紧固榫(图未示),使叶罩11接合,抑制运转中产生的叶片本体4的振动。这种情况下,由于在叶片本体4的叶片前缘5没有突出防蚀片6,所以,用火焰淬火进行表面硬质处理时,榫孔12受到热影响,在其缘端产生龟裂。
基于该问题,本实施例中,把从榫孔12的缘端到突出防蚀片6缘端的长度C设定为至少2mm以上,减少火焰淬火对于榫孔12的热影响,所以,可保护榫孔12。