專利名稱：汽輪機(jī)的導(dǎo)向葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)的導(dǎo)向葉片，其內(nèi)部具有一個(gè)處于低壓的空腔，至少有一個(gè)在其上安裝了帶有許多毛細(xì)孔的蓋板、用來(lái)抽吸位于流動(dòng)方向下游葉片邊緣區(qū)域液體的開(kāi)口，該開(kāi)口與上述空腔處于有效相連通狀態(tài)。
1986年《燃料、熱量、動(dòng)力》雜志第38卷第12期(BWK，Band38，Nr.12，1986)第527-533頁(yè)上登載的柯切查諾夫斯基(J.Krzyzanowski)的文章“汽輪機(jī)中的液滴侵蝕和侵蝕保護(hù)措施”(Tropfenerosion und ErosionsschutzmassnahmeninDampfturbinen)中描述了汽輪機(jī)低壓部分具有抽吸水功能的導(dǎo)向葉片。這類導(dǎo)向葉片在其流動(dòng)方向下游的葉片邊緣區(qū)域具有開(kāi)口，這些開(kāi)口為平行于葉片邊緣的窄縫，或者為孔，并且這些開(kāi)口通往導(dǎo)向葉片內(nèi)部的空腔。所有的導(dǎo)向葉片的空腔與一個(gè)環(huán)形通道相通，該環(huán)形通道本身與汽輪機(jī)裝置的冷凝點(diǎn)相連通。導(dǎo)向葉片內(nèi)部的空腔處于來(lái)自冷凝器的比較小的低壓狀態(tài)。借助于此低壓，導(dǎo)向葉片表面上的冷凝水被吸入到開(kāi)口中，從那里再進(jìn)入到冷凝器中。沒(méi)有這種抽吸作用就會(huì)在導(dǎo)向葉片上形成水滴，這些水滴從流動(dòng)方向下游的葉片邊緣處分離出來(lái)，撞擊在高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)葉片上。這種水滴的撞擊可能在導(dǎo)向葉片上引起嚴(yán)重的侵蝕。通過(guò)抽吸水可以消除這種侵蝕源。
由于這些開(kāi)口有一個(gè)較大的橫截面，通常蒸汽會(huì)隨水一起被抽吸，這樣伴隨而來(lái)降低了汽輪機(jī)的效率。此外，這些開(kāi)口的邊緣會(huì)干擾沿導(dǎo)向葉片的蒸汽流動(dòng)。
德國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)DE-2,038,047也披露了一種葉片，這些抽吸水的開(kāi)口由多孔的、可滲透液體的材料蓋住。此外，從此說(shuō)明書(shū)還可以得知，借助一個(gè)較大的壓差可將多孔材料持續(xù)地部分吸空，以便產(chǎn)生足夠的敞開(kāi)的孔，然后潤(rùn)濕葉片表面的水借助毛細(xì)作用技吸入到這些敞開(kāi)的孔中。借助壓力差再將水從孔中吸入到葉片空腔內(nèi)。在這種使用較大壓差的情況，盡管有了多孔蓋板，在葉片周圍流動(dòng)的蒸汽中仍然還有一部分同樣伴隨著被吸入，這會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的效率降低。當(dāng)維持較大的壓差來(lái)抽吸水還耗費(fèi)了較多的能量。
本發(fā)明的目的是提供一種汽輪機(jī)的導(dǎo)向葉片，它具有有效的抽吸液體的功能，且不會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的效率降低。
本發(fā)明的汽輪機(jī)導(dǎo)向葉片的內(nèi)部有一個(gè)處于低壓的空腔，至少有一個(gè)在其上安裝了帶有許多毛細(xì)孔的蓋板、用來(lái)抽吸位于流動(dòng)方向下游葉片邊緣區(qū)域的液體的開(kāi)口，該開(kāi)口與上述空腔處于有效相連通狀態(tài)。為達(dá)到上述發(fā)明目的，多孔蓋板的全部毛細(xì)孔充滿被抽吸的液體，多孔蓋板和充滿液體的毛細(xì)孔構(gòu)成一個(gè)支承受低壓的壁，該壁上被液體潤(rùn)濕處允許液體透過(guò)。
采用本發(fā)明所達(dá)到的主要優(yōu)點(diǎn)是，抽吸液體的開(kāi)口有一個(gè)較小的有效橫截面。在運(yùn)行過(guò)程中，在內(nèi)部空腔低壓部分與汽輪機(jī)內(nèi)部蒸汽側(cè)之間始終存在一個(gè)由蓋板的多孔材料和保持在該蓋板所有毛細(xì)孔中的液體構(gòu)成的密封壁。這個(gè)密封壁持久地承受著在汽輪機(jī)內(nèi)部和處于低壓的內(nèi)部空腔之間的、稱作阻斷壓力的壓差。潤(rùn)濕導(dǎo)向葉片表面的水能穿過(guò)這個(gè)密封壁，而蒸汽不會(huì)被一起帶走，因?yàn)閷?duì)于蒸汽而言該壁是實(shí)心的，不能穿透。通過(guò)抽吸導(dǎo)向葉片上的水，汽輪機(jī)效率的降低是微不足道的，其可用性大大提高，因?yàn)榇藭r(shí)以水滴為條件的侵蝕現(xiàn)象不再出現(xiàn)了。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，該多孔蓋板具有一個(gè)與要抽吸的液體和低壓相協(xié)調(diào)的孔隙尺寸。
作為多孔蓋板，可使用一種高孔隙率鉻-鎳-鋼基燒結(jié)材料、高孔隙率X20鉻鉬-鋼基燒結(jié)材料、高孔隙率青銅基燒結(jié)材料或者高孔隙率低壓聚乙烯基燒結(jié)材料。該多孔蓋板與導(dǎo)向葉片可通過(guò)平面或部分焊接、通過(guò)熔接、通過(guò)粘接和/或通過(guò)機(jī)械嵌縫方式來(lái)相互連接。作為多孔蓋板，還可使用壓緊的金屬編結(jié)物或金屬布，它與導(dǎo)向葉片相粘接或焊接。還可以在多孔蓋板的位置上，將一種由金屬粉末和有機(jī)粘合劑制成的膏狀物涂覆在導(dǎo)向葉片上，借助至少一次燒結(jié)工序使這種膏狀物成為一種燒結(jié)在導(dǎo)向葉片上的多孔蓋板。為接納這種膏狀物，可在導(dǎo)向葉片的表面上設(shè)置一個(gè)凹槽。還可以使位于流動(dòng)方向下游的葉片邊緣至少有一部分構(gòu)成燒結(jié)的多孔蓋板。上述開(kāi)口可以是單條或多條平行于流動(dòng)方向上游葉片邊緣的槽。作為多孔蓋板，還可以采用一種粘貼的陶瓷硅板、陶瓷編結(jié)物、陶瓷織物或者陶瓷燒結(jié)成形件。
下面結(jié)合附圖和該附圖描述的可能實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明、其進(jìn)一步結(jié)構(gòu)以及其可得到的優(yōu)點(diǎn)作詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明導(dǎo)向葉片第一種實(shí)施方式的原理示意圖。
圖1a和圖1b分別是圖1所示結(jié)構(gòu)沿A-A線和沿B-B線的剖面圖。
圖2為本發(fā)明導(dǎo)向葉片第二種實(shí)施方式的原理示意圖。
圖2a是圖2所示結(jié)構(gòu)沿C-C線的局剖圖。
圖3為本發(fā)明導(dǎo)向葉片第三種實(shí)施方式的局剖圖。
圖4為沿著浸透液體的多孔蓋板上的一個(gè)毛細(xì)孔剖開(kāi)的剖面圖。
圖4a和4b表示液體滲過(guò)圖4多孔蓋板的情況。
圖5給出由浸透液體的多孔蓋板所保持的阻斷壓力(Sperr-druck)與制造多孔蓋板所用材料的顆粒尺寸之間的依賴關(guān)系。
圖6給出滲過(guò)多孔蓋板的液體量與制造多孔蓋板所用材料的顆粒尺寸和作用在多孔蓋板上的壓力之間的依賴關(guān)系。
在所有的附圖中，相同作用的部件采用相同的附圖標(biāo)記。所有對(duì)直接理解本發(fā)明不是必需的部件均未在附圖中畫(huà)出。
圖1表示一個(gè)汽輪機(jī)導(dǎo)向葉片1的原理示意圖，其葉片2為實(shí)心結(jié)構(gòu)。在葉片2的表面上鑄有或銑出一條槽3，該槽3平行于流過(guò)汽輪機(jī)的蒸汽流動(dòng)方向上游的葉片邊緣4延伸。導(dǎo)向葉片1的根部有一個(gè)空腔6，槽3通至此空腔6。槽3上安裝有一塊將葉片2表面封齊的多孔蓋板7。該多孔蓋板7具有遍布于其上的毛細(xì)孔。槽3不必在整個(gè)導(dǎo)向葉片1的長(zhǎng)度上延伸?？涨?與一個(gè)在圖中未畫(huà)出的、汽輪機(jī)裝置中處于低壓狀態(tài)的冷凝器相連通，使其本身也處于低壓狀態(tài)。作用在多孔蓋板7上的壓差一般落在10至50毫巴的范圍，最好力求使該值在20毫巴左右。箭頭8表示由空腔6流入冷凝器的液體的流動(dòng)方向。這里的液體是水，通常是蒸餾水。圖1a為葉片2沿A-A線的剖面圖。圖1b為葉片2上槽3區(qū)域沿B-B線的局剖圖。該多孔蓋板7位于槽側(cè)面的臺(tái)階9之上。
實(shí)施例一在此實(shí)施例中，導(dǎo)向葉片1由GGG40材料鑄成，且槽3也是鑄出的。臺(tái)階9用仿形銑床銑出。在銑削工序中，同時(shí)應(yīng)注意除去可能使槽橫截面出現(xiàn)不允許減小的鑄造殘留物。將一條高孔隙率鉻鎳基燒結(jié)條板作為多孔蓋板7安放在臺(tái)階9上，并與之相連接。該高孔隙率燒結(jié)材料的名稱為材料(Werkstoff)-Nr.1.4404，AISI 316L。例如，由廷森特種鋼股份公司(Firma Thyssen Edelstall AG)銷售的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)SIPERM R。這里，所使用的材料孔隙密度為R20，即相當(dāng)于大約32％的開(kāi)口孔隙率。這種材料允許在10厘米2面積上每小時(shí)流過(guò)2升蒸餾水(20℃)。如果從一個(gè)導(dǎo)向葉片抽吸出的水量為1.8升/時(shí)，那么每個(gè)導(dǎo)向葉片1上所必需的抽吸面積為9厘米2。因此，在有效槽寬為2毫米時(shí)，槽的長(zhǎng)度大約為450毫米。
在臺(tái)階9上薄薄地涂敷上一層焊膏，或者貼敷一條如50微米厚的帶子。在此焊料層上安放一條正好與槽3相配的高孔隙率燒結(jié)材料條板，該條板略微高出槽3。將此條板楔入槽3到一個(gè)合乎要求的距離，如用沖子將其楔入。已證明一種焊料特別合適，它具有下列組份銀(Ag)49％，銅(Cu)16％，鋅(Zn)23％，鎳(Ni)4.5％和錳(Mn)7.5％。釬焊是在大氣壓下、在一個(gè)以氬氣為保護(hù)氣氛的爐子中進(jìn)行的。在加熱時(shí)，將溫度變化斜率調(diào)整到10℃/分。在達(dá)到650℃之后，在此溫度下維持1小時(shí)，以使工件內(nèi)達(dá)到溫度均衡。緊接著，溫度以10℃/分的斜率上升到750℃，然后再維持半小時(shí)。在隨后的冷卻過(guò)程中調(diào)整到10℃/分的溫度下降斜率。在冷卻之后，磨去多孔蓋板7上略微高出導(dǎo)向葉片1表面的部分。為進(jìn)行此打磨，可采用一個(gè)具有下述特征的砂輪金剛砂(Corund)A1，粒度60，硬度L，組織結(jié)構(gòu)(Gefüng)5，結(jié)合(Bindung)S。用這種砂輪可以避免多種蓋板7上敞開(kāi)的孔在打磨時(shí)被涂平。纖焊位置所占有的一些孔可忽略不計(jì)。焊料在多孔蓋板7上的滲透深度被限制在200微米左右，從而在多孔蓋板7的有效范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)孔隙率的降低。
在一個(gè)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)中采用這種導(dǎo)向片1已證明從流過(guò)葉片2的細(xì)水束中抽吸所想達(dá)到的水量是可能的。首先可清楚地看到，水立刻被吸入到多孔蓋板7的毛細(xì)孔中。這里，20毫巴的壓差足以使水經(jīng)多孔蓋板7而送到槽3中。
此處多孔蓋板7所使用的高孔隙率燒結(jié)材料具有一定的可變形性，這種性質(zhì)對(duì)于將條板固定到槽3來(lái)說(shuō)是很有用的。如果臺(tái)階9上方的槽3部分為一種上面變窄的燕尾槽形，則該條板的兩側(cè)就可以被推入到燕尾槽中，從而以機(jī)械嵌縫方式夾住條板，并借助此嵌縫將其固定住。在此情況下纖焊成為多余的。采用此方式特有的優(yōu)點(diǎn)是多孔蓋板7更換方便。如果在較長(zhǎng)時(shí)間工作之后多孔蓋板7的毛細(xì)孔11全部或部分被堵塞時(shí)，就需要更換多孔蓋板，以免影響抽吸水的功能。
圖2表示另一種汽輪機(jī)導(dǎo)向葉片1的原理示意圖，其葉片2由兩個(gè)預(yù)成形的薄板焊接而成，并借助焊接與根部5相連接。在葉片2的表面銑出多個(gè)槽3，它們平行于流過(guò)汽輪機(jī)的蒸汽流動(dòng)方向下游的葉片邊緣4延伸，并在此延伸方向彼此略有重疊。在導(dǎo)向葉片1的根部5有一個(gè)空腔6，該空腔一直延伸到葉片2的內(nèi)部。槽3通往此空腔6。槽3各裝有一個(gè)將葉片2表面封平的多孔蓋板7。槽3不必在整個(gè)導(dǎo)向葉片1的長(zhǎng)度上延伸。空腔6與一個(gè)在圖中未畫(huà)出的、汽輪機(jī)裝置中處于低壓狀態(tài)的冷凝器相連通，使其本身也處于低壓狀態(tài)。箭頭8表示由空腔6流入冷凝器的液體的流動(dòng)方向。作用在多孔蓋板7上的壓差一般在20毫巴左右。圖2a為葉片2上槽3區(qū)域處沿C-C線的局剖圖。該多孔蓋板7置于槽側(cè)面的臺(tái)階9之上。
實(shí)施例二在此實(shí)施例中，導(dǎo)向葉片1由型號(hào)為St70AH的鋼制成。帶臺(tái)階9的槽3用仿形銑床銑出。將一條高孔隙率鉻鎳基燒結(jié)材料條板作為多孔蓋板7安放在臺(tái)階9上，并與之相連接。該高孔隙率燒結(jié)材料與在實(shí)施例1中所描述的相同。并按照實(shí)施例1所描述的方法或者用粘結(jié)方法固定在槽3中。由于該導(dǎo)向葉片1有較好焊接性能的基材，就有可能借助焊接工序?qū)⒍嗫咨w板7固定在槽3中。
實(shí)施例三在此所述導(dǎo)向葉片1中，還可以使用一個(gè)壓緊的金屬編結(jié)物或金屬布來(lái)作為多孔蓋板7，并按其組成用一個(gè)所述的方法固定到槽3上。此外，在使用這種材料時(shí)還可能采用與臺(tái)階9相粘合的方法。
實(shí)施例四作為多孔蓋板7，還可以使用一個(gè)陶瓷磚板、或陶瓷編結(jié)物、或陶瓷織物、或陶瓷燒結(jié)成形件粘貼到上面所述的導(dǎo)向葉片1上。在此適用的粘接材料是一種硅樹(shù)脂基粘接劑或者一種合成樹(shù)脂粘接劑。
實(shí)施例五
在此實(shí)施例中，導(dǎo)向葉片1的結(jié)構(gòu)類似于圖2中所示導(dǎo)向葉片，同樣由型號(hào)為St70AH的鋼制成。槽3也用仿形銑床銑出，然后具有如圖3所示的形狀。槽3的外側(cè)與葉片2的淺凹槽10相通。在此淺凹槽10中首先裝入一種由金屬粉末和有機(jī)粘合劑(其結(jié)構(gòu)式為Cx·Hy·Oz)制成的膏狀物，經(jīng)燒結(jié)工序形成直接燒結(jié)在導(dǎo)向葉片1上的多孔蓋板7。
作為金屬粉末，在此采用一種由超微細(xì)粉末工藝公司(FirmaUltrafine Power Technology)生產(chǎn)的X20鉻鉬-鋼粉末(X20CrMo-Stahlpulver)，名稱為UFP2，供貨(Lieferung)2，焊料(Lot)Nr.236。這種鋼粉末具有下列合金組份鉻(Cr)11.6％鎳(Ni)0.47％鉬(Mo)0.96％釩(V) 0.31％鈮(Nb)0.048％碳(C) 0.232％硅(Si)0.43％錳(Mn)0.65％鎢(W) ＜0.001％硫(S) 0.011％。這種鋼粉末用一種氣體噴霧工藝來(lái)生產(chǎn)，其顆粒尺寸可直到44微米，且為球形。
緊接在涂膏之后，將導(dǎo)向葉片裝入到一個(gè)真空燒結(jié)爐中，在氮?dú)鈿夥蘸?0毫巴的壓力下預(yù)燒結(jié)。加熱時(shí)，溫度上升按每分鐘1℃到最大為10℃的梯度進(jìn)行。一旦達(dá)到930℃的預(yù)燒結(jié)溫度，在此溫度下保持一小時(shí)進(jìn)行預(yù)燒結(jié)。保持一小時(shí)930℃的預(yù)燒結(jié)溫度就能使鋼粉末的球形顆粒之間形成粒間連接，從而產(chǎn)生具有透鏡形橫截面的預(yù)燒結(jié)體。在此之后進(jìn)行最后燒結(jié)，同時(shí)將此預(yù)燒結(jié)體最終燒結(jié)在導(dǎo)向葉片上，此時(shí)溫度繼續(xù)以每分鐘7℃范圍的斜率上升，直到1300℃。導(dǎo)向葉片在此溫度下保持4小時(shí)。隨后，以每分鐘15℃的斜率進(jìn)行控制冷卻，直到室溫。
在預(yù)燒結(jié)期間，首先涂覆成透鏡形橫截面的膏狀物中的粉末顆粒實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)合，從而形成均勻而無(wú)裂縫的、具有透鏡形橫截面的預(yù)燒結(jié)體。同時(shí)與導(dǎo)向葉片1也形成了結(jié)合，此結(jié)合在隨后的最終燒結(jié)還被進(jìn)一步加強(qiáng)。然而必須要注意到，在最終燒結(jié)時(shí)，預(yù)燒結(jié)體的體積收縮基本上不超過(guò)10％，否則與導(dǎo)向葉片的結(jié)合會(huì)再被撕開(kāi)。用這種方式，燒結(jié)厚度可以達(dá)到75％到95％左右的范圍，這完全足夠了。在此區(qū)域的橫斷面磨片顯示出一個(gè)無(wú)裂縫的燒結(jié)層以及該層與導(dǎo)向葉片在各自大約200微米的距離內(nèi)形成了穩(wěn)定的連接。最終燒結(jié)時(shí)采用真空燒結(jié)爐。爐內(nèi)氣氛為摻雜了10％二氧化碳(CO2)的氮?dú)?，爐內(nèi)壓力為10毫巴。在此實(shí)施例中，以7℃/分的溫度變化斜率連續(xù)加熱來(lái)達(dá)到1300℃的燒結(jié)溫度。在此燒結(jié)溫度下保持4小時(shí)，隨后以15℃/分的溫度變化斜率連續(xù)冷卻直到室溫。
如果借助燒結(jié)工序而形成的帶多孔蓋板7的導(dǎo)向葉片1在試驗(yàn)中用水潤(rùn)濕，就顯示出這種抽吸區(qū)域的安排布置能得到非常有利的結(jié)果。這樣能達(dá)到大約25％的孔隙率。燒結(jié)在導(dǎo)向葉片1上的材料對(duì)導(dǎo)向葉片1區(qū)域蒸汽流動(dòng)的干擾可以忽略不計(jì)。為使導(dǎo)向葉片1和多孔蓋板7之間達(dá)到特別好的燒結(jié)結(jié)合，在涂覆膏狀物之前在凹槽10中引入一薄層特別細(xì)的鋼粉NiCr30 20，其顆粒尺寸小于10微米。
此外，由廷森特種鋼股份公司供應(yīng)的燒結(jié)材料同樣非常適用于制作多孔蓋極7，例如一種高孔隙率青銅基(CuSn 10)燒結(jié)材料，它可以在商品名稱SIPERM B下買到，又如一種高孔隙率低壓聚乙烯基燒結(jié)材料，它可以在商品名稱SIPERM B下得到。
如果在直接靠近位于蒸汽流動(dòng)下游的葉片邊緣4處抽吸，就能得到特別有效的液體抽吸效果。如果葉片邊緣4或其一部分制成多孔的，就可以直接通過(guò)該邊緣進(jìn)行抽吸，然而這是有條件的，該邊緣應(yīng)直接固定在導(dǎo)向葉片1上。
如果預(yù)期在導(dǎo)向葉片1的某位置上具有特別大量的冷凝水，那么就可以在此處設(shè)置大面積的多孔蓋板7，且該槽3可以全部或部分用相應(yīng)于更高要求而構(gòu)成的開(kāi)口來(lái)代替。
為了說(shuō)明工作原理，現(xiàn)對(duì)圖4作比較詳細(xì)的分析，圖4給出被液體完全浸透的多孔蓋板7上的一個(gè)簡(jiǎn)化毛細(xì)孔11的示意剖面圖。該毛細(xì)孔11象所有其它的多孔蓋板7上的毛細(xì)孔11一樣被液體充滿。該毛細(xì)孔11在多孔蓋板7中相互交聯(lián)成網(wǎng)，從而當(dāng)液體到達(dá)多孔蓋板7上的一個(gè)位置時(shí)，全部毛細(xì)孔11立刻被此液體充滿。在汽輪機(jī)中該液體通常是蒸餾水。由于水的表面張力和由于毛細(xì)作用，在毛細(xì)孔11中形成一個(gè)水柱12。水柱12中相當(dāng)于多孔蓋板7每個(gè)表面位置的兩端側(cè)各形成一個(gè)彎月面13a、13b。彎月面13a、13b的形狀由水的表面張力來(lái)決定。彎月面13a在多孔蓋板7上朝向蒸汽的一側(cè)，多孔蓋板7的表面14同樣朝向蒸汽的一側(cè)，而該蓋板的表面15朝向冷凝器一側(cè)，也就是該蓋板7上朝向低壓的一側(cè)。
該水柱12在正常情況下可持續(xù)保持，由于存在的壓力差(即所謂的阻斷壓力)，該水柱12不會(huì)離開(kāi)毛細(xì)孔11或所有毛細(xì)孔11的整體。該多孔蓋板7與存在于所有毛細(xì)孔中的水柱12構(gòu)成一個(gè)承受此存在的阻斷壓力的密封壁，從而蒸汽不能通過(guò)該壁抽吸到冷凝器中，在這種多孔蓋板7的實(shí)施方式中不會(huì)出現(xiàn)由蒸汽損失而造成的汽輪機(jī)效率損失。
在圖4a中，表面14上流過(guò)一縷在導(dǎo)向葉片1上冷凝而成的水束16。一旦該水束16到達(dá)毛細(xì)孔11，水柱12的上彎月面13a就被破壞了。毛細(xì)作用和下彎月面13b的表面張力此時(shí)就不再足以保持水柱12固定不變，水束16中的水侵入毛細(xì)孔11，而下彎月面13b涌出形成一個(gè)隆起17。該隆起17由于隨后經(jīng)毛細(xì)孔11續(xù)流出的水而成為水滴形，如圖4b所描述的那樣。然后，這樣產(chǎn)生的水滴滴落，并通過(guò)低壓輸送到冷凝器中。該滴落過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，直到水束16中全部的水流走進(jìn)入該毛細(xì)孔和相鄰的毛細(xì)孔。在最后剩余的水流走并滴落之后，留下被水柱12充滿的毛細(xì)孔11，并再次封住多孔蓋板7以承受阻斷壓力，避免不希望的蒸汽流過(guò)多孔蓋板7。已證實(shí)有特殊的優(yōu)點(diǎn)可利用多孔蓋板7朝向低壓一側(cè)的整個(gè)表面15來(lái)滴水，因?yàn)樗ㄟ^(guò)相互交聯(lián)的毛細(xì)孔分布開(kāi)來(lái)而在整個(gè)表面15上流出。這種結(jié)構(gòu)非常適用于有較大水流量通過(guò)的情況。
圖5中表示由浸透液體的多孔蓋板7所保持的阻斷壓力與制造多孔蓋板7所用材料的顆粒尺寸之間的依賴關(guān)系，因而也給出其與毛細(xì)孔11尺寸的關(guān)系。該圖的縱座標(biāo)是以巴為單位的阻斷壓力，橫座標(biāo)是制造多孔蓋板7所用材料的平均顆粒尺寸，以微米為單位。所用材料具有較粗顆粒時(shí)，在燒結(jié)時(shí)必然產(chǎn)生較大直徑的毛細(xì)孔11。因而，彎月面13a，13b同樣具有一個(gè)較大的、受阻斷壓力作用的面積。如果毛細(xì)孔11不可以在阻斷壓力作用下被倒空，那么必須相應(yīng)地降低阻斷壓力。
圖6表示經(jīng)多孔蓋板7流過(guò)的水量與制造多孔蓋板所用材料的顆粒尺寸之間的依賴關(guān)系。作用在蓋板7上的阻斷壓力作為另一個(gè)參數(shù)在圖中給出。該圖的縱座標(biāo)是有效面積為10厘米2的多孔蓋板7上每小時(shí)流過(guò)的水量，橫座標(biāo)是制造多孔蓋板7所用材料的平均顆粒尺寸，以微米為單位。由該圖可清楚地看到，所用材料具有較粗顆粒時(shí)，在燒結(jié)時(shí)必然產(chǎn)生較大直徑的毛細(xì)孔11，與此相聯(lián)系也有較大的水量流過(guò)。在基礎(chǔ)模型試驗(yàn)時(shí)，水以單水束16的形式出現(xiàn)在多孔蓋板7上，并浸濕了表面14上一塊約50毫米2面積的平面。這些水散布在多孔蓋板7的毛細(xì)孔系統(tǒng)中，并在蓋板7朝向低壓的整個(gè)表面15上流出，在此情況下大約有1000毫米2面積用來(lái)滴落流過(guò)的水。僅以這種方式才完全有可能實(shí)現(xiàn)讓較大的水量流過(guò)多孔蓋板7。這就清楚地指出，用這種結(jié)構(gòu)的多孔蓋板7就可能將目前汽輪機(jī)中導(dǎo)向葉片1上所產(chǎn)生的冷凝水量毫無(wú)凝問(wèn)地排出。
附圖標(biāo)記1 導(dǎo)向葉片 9 臺(tái)階2 葉片 10凹槽3 槽 11毛細(xì)孔4 葉片邊緣 12水柱5 根部 13a，b彎月面6 空腔 14，15表面7 多孔蓋板 16水束8 箭頭 17隆起
權(quán)利要求
1.汽輪機(jī)的導(dǎo)向葉片(1)，其內(nèi)部具有一個(gè)處于低壓的空腔(6)，至少有一個(gè)在其上安裝了帶有許多毛細(xì)孔(11)的蓋板(7)、用來(lái)抽吸位于流動(dòng)方向下游的葉片邊緣(4)區(qū)域的液體的開(kāi)口，該開(kāi)口與上述空腔(6)處于有效相連通狀態(tài)，其特征在于—多孔蓋板(7)的全部毛細(xì)孔充滿了被抽吸的液體，—多孔蓋板(7)和充滿液體的毛細(xì)孔(11)構(gòu)成一個(gè)承受低壓的壁，—該壁上被液體潤(rùn)濕處允許液體透過(guò)。
2.按照權(quán)利要求1所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于—該多孔蓋板(7)具有一個(gè)與要抽吸的液體和低壓相協(xié)調(diào)的孔隙尺寸。
3.按照權(quán)利要求2所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于—使用一種高孔隙率鉻-鎳-鋼基燒結(jié)材料、或高孔隙率X20鉻鉬-鋼基燒結(jié)材料、或高孔隙率青銅基(CuSn 10)燒結(jié)材料，或者高孔隙率低壓聚乙烯基燒結(jié)材料來(lái)制造多孔蓋板(7)。
4.按照權(quán)利要求3所述的的導(dǎo)向葉片，其特征在于—多孔蓋板(7)與導(dǎo)向葉片(1)通過(guò)平面或部分焊接、通過(guò)熔接、通過(guò)粘接和/或通過(guò)機(jī)械嵌縫方式來(lái)相互連接。
5.按照權(quán)利要求2所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于—使用壓緊的金屬編結(jié)物或金屬布來(lái)作為蓋板(7)，它與導(dǎo)向葉片相粘接或焊接。
6.按照權(quán)利要求3所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于—在多孔蓋板(7)的位置上，將一種由金屬粉末和有機(jī)粘合劑制成的膏狀物涂覆在導(dǎo)向葉片(1)上，—借助至少一次燒結(jié)工序，使這種膏狀物成為一種燒結(jié)在導(dǎo)向葉片(1)上的多孔蓋板(7)。
7.按照權(quán)利要求6所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于—為接納這種膏狀物，在導(dǎo)向葉片(1)的表面上設(shè)置了一個(gè)凹槽。
8.按照權(quán)利要求6所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于—位于流動(dòng)方向下游的葉片邊緣(4)至少有一部分構(gòu)成燒結(jié)的多孔蓋板(7)。
9.按照上述權(quán)利要求之一所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于—該開(kāi)口是單條或多條平行于流動(dòng)方向下游葉片邊緣(4)的槽(3)。
10.按照權(quán)利要求2所述的導(dǎo)向葉片，其特征在于—用一種粘貼的陶瓷磚板、或一種陶瓷編結(jié)物、或一種陶瓷織物、或者一種陶瓷燒結(jié)成形件來(lái)作為蓋板(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽輪機(jī)的導(dǎo)向葉片(1)，其內(nèi)部具有一個(gè)處于低壓的空腔(6)，至少有一個(gè)在其上安裝了帶有許多毛細(xì)孔(16)的蓋板(7)、用來(lái)抽吸位于流動(dòng)方向下游的葉片邊緣(4)區(qū)域液體的開(kāi)口。為使該導(dǎo)向葉片(1)能有效地抽吸液體而不會(huì)導(dǎo)致降低汽輪機(jī)的效率，該多孔蓋板(7)的全部毛細(xì)孔充滿了被抽吸的液體，多孔蓋板(7)和充滿液體的毛細(xì)孔(11)構(gòu)成一個(gè)承受低壓的壁。該壁上僅在被液體潤(rùn)濕處允許液體透過(guò)。
文檔編號(hào)F01D25/32GK1135014SQ9610144
公開(kāi)日1996年11月6日 申請(qǐng)日期1996年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月13日
發(fā)明者P·厄恩斯特, R·弗里艾德 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司