一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构的制作方法

1.本实用新型涉及透平机技术领域，具体涉及一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构。


背景技术：

2.透平机是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的设备，其最主要的部件是一个旋转元件，即转子，安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。流体所具有的能量在流动中，经过喷嘴转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转；然后透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。
3.为了提高透平机的效率，通常的做法是采用高转速机组，小型透平机的转速可达到12000r/min~20000 r/min，整个透平机叶轮的外圆直径在250mm以内；而透平机动叶片与主轴轮盘的连接方式通常是采用装配式的动叶片，动叶通过叶根安装在轮盘的轮槽内。但是小型高转速的透平机因其转速高、尺寸小，导致动叶片的离心力很大，安装尺寸却很小，这就导致这种常规的装配式动叶片从加工操作性与安全性考虑，很难实现。
4.目前有采用动叶与主轴整体加工成型的方式，来解决采用装配式动叶片加工困难及叶片离心力大、叶根连接部位不安全的问题。整体加工成型的方式就是将动叶在整体主轴上铣制出来，即从主轴轮盘的外圆沿径向进刀，加工出整圈动叶的流道；但是这样加工出来的动叶片，其顶部呈开口形式，动叶没有自带围带，从而使得透平机运行时，动叶顶部漏气量很大，透平机效率低下。
5.为了保证透平机效率，考虑采用整圈围带红套在动叶顶部，红套后再将围带与动叶顶部配打销孔固定，最终将销孔处封焊住的形式；这种方式虽然能解决动叶顶部漏气量大的问题，但是由于围带上加工了销孔，销孔的存在会导致围带受力时存在应力集中的情况，同时围带上销孔还进行了焊接，导致围带上会出现较大的焊接热应力，这样机组在高速运行时，围带上存在的应力会超出围带本身的许用应力，从而导致围带断裂的情况发生，易产生安全事故。因此，以上问题亟需解决。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，解决小型高转速透平机动叶顶部不安装围带时，动叶顶部漏气以及透平机效率低的问题，同时解决了小型高转速透平机动叶顶部安装整圈围带后存在安全隐患的问题，进而提高了透平机效率以及安全性。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：本实用新型的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其创新点在于：包括轮盘、动叶片和围带；所述围带为卷制而成的圆筒状结构，且同轴心间隔套接在所述轮盘上；在所述轮盘与所述围带之间沿其圆周方向依次间隔均布设有数个动叶片，且每一所述动叶片分别与所述轮盘的外圆周对应位置整体成型，进而通过动叶片形成气流通道；所述围带统一加热后沿气流方向红
套到动叶片上，且其内圆周面分别与每一所述动叶片的顶部卡接，并通过过盈配合进行装配。
8.优选的，所述轮盘与所述围带的宽度相一致。
9.优选的，在每一所述动叶片的顶部靠进气侧还贴合设有与其相匹配的进气侧台阶，且每一所述进气侧台阶分别与对应所述动叶片整体成型；在每一所述动叶片的顶部靠出气侧还贴合设有与其相匹配的出气侧台阶，且每一所述出气侧台阶分别与对应所述动叶片整体成型，进而通过进气侧台阶与对应出气侧台阶的配合，在每一所述动叶片的顶部相对于叶身较厚处围成第一凹槽。
10.优选的，每一所述进气侧台阶与对应所述动叶片的顶部之间的间距为0.1~0.15mm，且每一所述出气侧台阶与对应所述动叶片的顶部之间的间距均为0.4~0.5mm。
11.优选的，在所述围带的内圆周面相对于进气侧台阶位置处还分别垂直嵌入开设有进气侧凹槽，且每一所述进气侧凹槽分别与每一所述进气侧台阶相匹配；在所述围带的内圆周面相对于出气侧台阶位置处还分别垂直嵌入开设有出气侧凹槽，且每一所述出气侧凹槽分别与每一所述出气侧台阶相匹配，进而通过进气侧凹槽与对应出气侧凹槽的配合，在所述围带的内圆周面相对于第一凹槽位置处围成第一台阶，且每一所述第一台阶均与每一所述第一凹槽相匹配。
12.优选的，每一所述进气侧凹槽的开设深度均为0.1~0.15mm，且每一所述出气侧凹槽的开设深度均为0.4~0.5mm。
13.优选的，所述围带统一加热后沿气流方向红套到动叶片上，且通过出气侧台阶对围带进行定位，进而将进气侧台阶与对应进气侧凹槽相对、出气侧台阶与对应出气侧凹槽相对、以及第一台阶与第一凹槽相对，使围带与对应动叶片的结合面过盈配合装配。
14.优选的，所述围带的统一加热温度为160℃~200℃，进而使围带有0.25~0.35mm的膨胀量，在确保围带可沿气流方向红套到动叶片上的同时，通过出气侧台阶对围带进行定位。
15.优选的，通过进气侧台阶和进气侧凹槽的配合使用，以及出气侧台阶和出气侧凹槽的配合使用，在运转时对围带进行径向定位，进而防止围带脱出。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型解决小型高转速透平机动叶顶部不安装围带时，动叶顶部漏气以及透平机效率低的问题，同时解决了小型高转速透平机动叶顶部安装整圈围带后存在安全隐患的问题，进而提高了透平机效率以及安全性。
附图说明
17.为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构的结构示意图。
19.图2为图1中a部分的放大示意图。
20.图3为图2中整圈围带的截面图。
21.图4为图2中动叶片叶顶俯视图。
22.图5为图1中动叶片的结构示意图。
23.其中，1-轮盘；2-动叶片；3-围带；4-进气侧凹槽；5-出气侧凹槽；6-第一台阶；7-进气侧台阶；8-出气侧台阶；9-第一凹槽。
实施方式
24.下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
25.本实用新型的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，包括轮盘1、动叶片2和围带3；具体结构如图1~5所示，围带3为卷制而成的圆筒状结构，且其与轮盘1的宽度相一致，并同轴心间隔套接在轮盘1上；在轮盘1与围带3之间沿其圆周方向依次间隔均布设有数个动叶片2，且每一个动叶片2分别与轮盘1的外圆周对应位置整体成型，进而通过动叶片2形成气流通道；围带3统一加热后沿气流方向红套到动叶片2上，且其内圆周面分别与每一个动叶片2的顶部卡接，并通过过盈配合进行装配。本实用新型动叶片2与轮盘1采用一体式结构设计，不会因转速过高、动叶片2离心力太大而导致动叶片2飞出；同时围带3采用整圈结构设计，并与动叶片2之间采用过盈配合装配，确保围带3与动叶片2安装后不会松动，进而使得围带3上不再打销孔，规避了围带3与动叶配打销孔后围带3应力过大产生的安全隐患。
26.本实用新型在每一个动叶片2的顶部靠进气侧还贴合设有与其相匹配的进气侧台阶7，且每一个进气侧台阶7分别与对应动叶片2整体成型；如图1~5所示，在每一个动叶片2的顶部靠出气侧还贴合设有与其相匹配的出气侧台阶8，且每一个出气侧台阶8分别与对应动叶片2整体成型，进而通过进气侧台阶7与对应出气侧台阶8的配合，在每一个动叶片2的顶部相对于叶身较厚处围成第一凹槽9。其中，每一个进气侧台阶7与对应动叶片2的顶部之间的间距为0.1~0.15mm，且每一个出气侧台阶8与对应动叶片2的顶部之间的间距均为0.4~0.5mm。
27.本实用新型在围带3的内圆周面相对于进气侧台阶7位置处还分别垂直嵌入开设有进气侧凹槽4，且每一个进气侧凹槽4分别与每一个进气侧台阶7相匹配；如图1~5所示，在围带3的内圆周面相对于出气侧台阶8位置处还分别垂直嵌入开设有出气侧凹槽5，且每一个出气侧凹槽5分别与每一个出气侧台阶8相匹配，进而通过进气侧凹槽4与对应出气侧凹槽5的配合，在围带3的内圆周面相对于第一凹槽9位置处围成第一台阶6，且每一个第一台阶6均与每一个第一凹槽9相匹配。其中，每一个进气侧凹槽4的开设深度均为0.1~0.15mm，且每一个出气侧凹槽5的开设深度均为0.4~0.5mm。
28.本实用新型围带3统一加热后沿气流方向红套到动叶片2上，且通过出气侧台阶8对围带3进行定位，进而将进气侧台阶7与对应进气侧凹槽4相对、出气侧台阶8与对应出气侧凹槽5相对、以及第一台阶6与第一凹槽9相对，使围带3与对应动叶片2的结合面过盈配合装配。其中，围带3的统一加热温度为160℃~200℃，进而使围带3有0.25~0.35mm的膨胀量，在确保围带3可沿气流方向红套到动叶片2上的同时，可通过出气侧台阶8对围带3进行定位。本实用新型在运转时，通过进气侧台阶7和进气侧凹槽4的配合使用，以及出气侧台阶8和出气侧凹槽5的配合使用，对围带3进行径向定位，进而防止围带3脱出。
29.本实用新型因围带3在沿气流方向要承受动叶片2前后的压力差，所以围带3与动
叶装配的台阶在出气侧更大些，一般为0.4~0.5mm，同时这个台阶也在围带3热套时有着定位作用；为了减少整圈围带3在套入时的加热温度，围带3与动叶装配的台阶在进气侧小些，一般为0.1~0.15mm，此台阶仅为了防止在运转时围带3脱出。
30.本实用新型的工作原理：将围带3统一加热后沿气流方向红套到动叶片2上，通过出气侧台阶8对围带3进行定位，进而将围带3的第一台阶6卡入对应动叶片2顶部的第一凹槽9内，使围带3与对应动叶片2的结合面过盈配合装配；在运转时，通过进气侧台阶7和进气侧凹槽4的配合使用，以及出气侧台阶8和出气侧凹槽5的配合使用，对围带3进行径向定位，进而防止围带3脱出。
31.本实用新型的有益效果：本实用新型解决小型高转速透平机动叶顶部不安装围带3时，动叶顶部漏气以及透平机效率低的问题，同时解决了小型高转速透平机动叶顶部安装整圈围带3后存在安全隐患的问题，进而提高了透平机效率以及安全性。
32.上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

技术特征：
1.一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：包括轮盘、动叶片和围带；所述围带为卷制而成的圆筒状结构，且同轴心间隔套接在所述轮盘上；在所述轮盘与所述围带之间沿其圆周方向依次间隔均布设有数个动叶片，且每一所述动叶片分别与所述轮盘的外圆周对应位置整体成型，进而通过动叶片形成气流通道；所述围带统一加热后沿气流方向红套到动叶片上，且其内圆周面分别与每一所述动叶片的顶部卡接，并通过过盈配合进行装配。2.根据权利要求1所述的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：所述轮盘与所述围带的宽度相一致。3.根据权利要求1所述的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：在每一所述动叶片的顶部靠进气侧还贴合设有与其相匹配的进气侧台阶，且每一所述进气侧台阶分别与对应所述动叶片整体成型；在每一所述动叶片的顶部靠出气侧还贴合设有与其相匹配的出气侧台阶，且每一所述出气侧台阶分别与对应所述动叶片整体成型，进而通过进气侧台阶与对应出气侧台阶的配合，在每一所述动叶片的顶部相对于叶身较厚处围成第一凹槽。4.根据权利要求3所述的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：每一所述进气侧台阶与对应所述动叶片的顶部之间的间距为0.1~0.15mm，且每一所述出气侧台阶与对应所述动叶片的顶部之间的间距均为0.4~0.5mm。5.根据权利要求4所述的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：在所述围带的内圆周面相对于进气侧台阶位置处还分别垂直嵌入开设有进气侧凹槽，且每一所述进气侧凹槽分别与每一所述进气侧台阶相匹配；在所述围带的内圆周面相对于出气侧台阶位置处还分别垂直嵌入开设有出气侧凹槽，且每一所述出气侧凹槽分别与每一所述出气侧台阶相匹配，进而通过进气侧凹槽与对应出气侧凹槽的配合，在所述围带的内圆周面相对于第一凹槽位置处围成第一台阶，且每一所述第一台阶均与每一所述第一凹槽相匹配。6.根据权利要求5所述的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：每一所述进气侧凹槽的开设深度均为0.1~0.15mm，且每一所述出气侧凹槽的开设深度均为0.4~0.5mm。7.根据权利要求6所述的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：所述围带统一加热后沿气流方向红套到动叶片上，且通过出气侧台阶对围带进行定位，进而将进气侧台阶与对应进气侧凹槽相对、出气侧台阶与对应出气侧凹槽相对、以及第一台阶与第一凹槽相对，使围带与对应动叶片的结合面过盈配合装配。8.根据权利要求7所述的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：所述围带的统一加热温度为160℃~200℃，进而使围带有0.25~0.35mm的膨胀量，在确保围带可沿气流方向红套到动叶片上的同时，通过出气侧台阶对围带进行定位。9.根据权利要求8所述的一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，其特征在于：通过进气侧台阶和进气侧凹槽的配合使用，以及出气侧台阶和出气侧凹槽的配合使用，在运转时对围带进行径向定位，进而防止围带脱出。

技术总结
本实用新型公开了一种用于高转速透平机动叶的改进式整圈围带结构，包括轮盘、动叶片和围带；所述围带为卷制而成的圆筒状结构，且同轴心间隔套接在所述轮盘上；在所述轮盘与所述围带之间沿其圆周方向依次间隔均布设有数个动叶片，且每一所述动叶片分别与所述轮盘的外圆周对应位置整体成型，进而通过动叶片形成气流通道；所述围带统一加热后沿气流方向红套到动叶片上，且其内圆周面分别与每一所述动叶片的顶部卡接，并通过过盈配合进行装配。本实用新型解决小型高转速透平机动叶顶部不安装围带时，动叶顶部漏气以及透平机效率低的问题，同时解决了小型高转速透平机动叶顶部安装整圈围带后存在安全隐患的问题，进而提高了透平机效率以及安全性。平机效率以及安全性。平机效率以及安全性。


技术研发人员：吴浩 冯明飞 曹晨露 顾冬冬
受保护的技术使用者：金通灵科技集团股份有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/9/16