渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~的翼型件部分的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪機(jī)、尤其是燃?xì)鉁u輪或蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~的領(lǐng)域。本發(fā)明的最終目的是在轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~翼型件中提供充分冷卻，改進(jìn)冷卻流控制，以及實(shí)現(xiàn)插件配合。
[0002]因此，本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪或蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~翼型件組件，并且基本上涉及翼型件插件在相應(yīng)的翼型件部分的腔體內(nèi)的特定或模塊化的布置。
[0003]基本上，翼型件插件在相應(yīng)的翼型件部分的腔體內(nèi)的特定或模塊化的布置由可替換和/或不可替換的插件組成。除了所使用的翼型件插件之外，轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~另外包括可代替和不可代替的應(yīng)用了流和沒有應(yīng)用流的元件。
[0004]因此，本發(fā)明涉及渦輪葉片，S卩，涉及轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~，渦輪葉片具有空心翼型件部分，空心翼型件部分具有外壁，外壁限定用于接收冷卻空氣的腔體，翼型件部分包括位于上游方向上的前緣、位于下游方向上的后緣、凸形吸力側(cè)、凹形壓力側(cè)。至少一個(gè)插件設(shè)置在腔體內(nèi)，插件構(gòu)造成最初接收進(jìn)入插件的腔室的冷卻空氣的至少一部分，并且引導(dǎo)冷卻空氣通過多個(gè)插件孔口，以冷卻翼型件部分的外壁的內(nèi)表面。插件進(jìn)一步包括大體符合腔室的外壁的輪廓但與其處于間隔開的關(guān)系的構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0005]US 8，182，203 B2公開了一種渦輪葉片，其包括:翼型件；沿翼展方向延伸通過翼型件的內(nèi)部的供應(yīng)通道，冷卻流體流過該供應(yīng)通道；針鰭(Pin fin)通道，其沿著翼型件的中心線從供應(yīng)通道延伸向翼型件的后緣，并且在后緣處通往翼型件的外部；從成對的相對的內(nèi)壁凸出的多個(gè)間隙針鰭，內(nèi)壁在針鰭通道的供應(yīng)通道側(cè)處的區(qū)域處構(gòu)成針鰭通道，并且在它們之間形成沿翼展方向延伸的間隙；針鰭在針鰭通道的后緣側(cè)處的區(qū)域處連接成對的相對的內(nèi)壁；以及插件部分，其設(shè)置在間隙中，以減小針鰭通道的供應(yīng)通道側(cè)處的區(qū)域處的冷卻流體的通道的面積。
[0006]對于本公開的渦輪葉片和燃?xì)鉁u輪，插件部分設(shè)置在形成于間隙針鰭之間的間隙中。因此，與未設(shè)置插件部分的情況相比，針鰭通道的供應(yīng)通道側(cè)處的通道(冷卻流體流過該通道)的橫截面積減小，使得在供應(yīng)通道側(cè)的區(qū)域處的冷卻流體的速度提高。這會(huì)提高供應(yīng)通道側(cè)處的區(qū)域處的冷卻效率，這改進(jìn)針鰭通道的冷卻效率，因而提高渦輪葉片的冷卻性能。
[0007]參照EP 2 492 442 A2，提供了一種用于引導(dǎo)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的熱氣體的導(dǎo)葉。導(dǎo)葉包括空心翼型件部分，在使用中，空心翼型件部分跨越發(fā)動(dòng)機(jī)的工作氣體環(huán)面。導(dǎo)葉進(jìn)一步包括沖擊管，沖擊管在翼型件部分的內(nèi)表面上面形成蓋，并且在沖擊管中形成有用于產(chǎn)生沖擊冷卻射流的射流形成孔口。沖擊管包括兩個(gè)管部分，它們可單獨(dú)插入到翼型件部分中的位置中，形成蓋。沖擊管進(jìn)一步包括膨脹部件，當(dāng)管部分在翼型件部分中就位時(shí)，膨脹部件可定位在翼型件部分中，以向外推各個(gè)管部分，并且從而使管部分抵靠著翼型件部分保持就位。
[0008]參照US 8, 231,329 B2，一種渦輪葉片具有大體空心翼型件，空心翼型件具有外壁，外壁限定用于接收冷卻空氣的腔室，翼型件包括位于上游方向上的前緣、位于下游方向上的后緣、凸形吸力側(cè)、凹形壓力側(cè)，以及設(shè)置在腔室內(nèi)的插件，插件構(gòu)造成最初接收進(jìn)入腔室的冷卻空氣的至少一部分，并且引導(dǎo)冷卻空氣通過多個(gè)插件孔口，以冷卻外壁的內(nèi)表面，插件進(jìn)一步包括大體符合腔室的外壁的輪廓且與其處于間隔開的關(guān)系的構(gòu)造，其中，腔室和插件在它們朝后緣延伸時(shí)變窄，插件最后在銷陣列區(qū)段處終止，并且腔室最后在銷陣列區(qū)段處終止；其中，存在第一距離，其包括在插件的下游終止點(diǎn)的位置和銷陣列區(qū)段的上游起始點(diǎn)的位置之間的大體軸向距離，其中，銷陣列區(qū)段在下游端處包括多個(gè)開口，開口限定通往多個(gè)后緣冷卻孔口的入口，以及其中，腔室、插件和銷陣列區(qū)段構(gòu)造成使得第一距離大致最大程度地減小。
[0009]US 7,452, 182 B2涉及一種模塊化導(dǎo)葉組件。導(dǎo)葉組件包括翼型件部分、外部平臺和內(nèi)部平臺。翼型件部分可由至少兩個(gè)節(jié)段組成。優(yōu)選地，構(gòu)件連接在一起，以便容許組裝和拆卸導(dǎo)葉。因而，在導(dǎo)葉受損的情況下，修理包括更換僅受損的子構(gòu)件，這與更換整個(gè)導(dǎo)葉相反。模塊化設(shè)計(jì)有利于在導(dǎo)葉中使用各種材料，包括不相同的材料。因而，可選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，以?yōu)化構(gòu)件壽命、冷卻空氣使用量、空氣動(dòng)力學(xué)性能和成本。因?yàn)閷?dǎo)葉是較小構(gòu)件的集合(這與一個(gè)整體結(jié)構(gòu)相反)，所以可輕易地制造導(dǎo)葉的單獨(dú)的構(gòu)件，并且可包括較復(fù)雜的特征。根據(jù)此文獻(xiàn)，翼型件的一端可接收在內(nèi)部平臺和外部平臺中的一個(gè)的凹部內(nèi)。組件可進(jìn)一步包括密封件，密封件設(shè)置在翼型件的徑向端和翼型件的緊鄰徑向端的外周表面中的至少一個(gè)和凹部之間。因此，可最大程度地減少熱氣體滲透或冷卻空氣泄漏。在這樣的情況下，翼型件節(jié)段、內(nèi)部平臺和/或外部平臺中的一個(gè)或多個(gè)可由金屬間化物、氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)合金、單晶金屬、高級超合金、金屬基復(fù)合材料、陶瓷或CMC制成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的有創(chuàng)造性的思想在于使用典型的轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~組件，其由翼型件部分、內(nèi)部平臺和外部平臺(它們也被稱為護(hù)罩)組成，它們制成為一體，如關(guān)于眾人皆知的現(xiàn)有技術(shù)所描繪和闡明的那樣。
[0011]特別地，通過使用轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~(它們可通過至少兩個(gè)單獨(dú)部件組裝起來，即，單獨(dú)的翼型件部分和外部平臺和單獨(dú)的內(nèi)部平臺)，一方面，進(jìn)行了預(yù)處理，以對經(jīng)標(biāo)識的單獨(dú)部件、模塊、元件提供互換性或修理和/或重新調(diào)節(jié)，而不必更換整個(gè)轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~。
[0012]另一方面，使用由三個(gè)可分離部件(即，外部平臺、翼型件部分和內(nèi)部平臺)組成的轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~也是可行的。在單獨(dú)的過程中，可修理和/或重新調(diào)節(jié)導(dǎo)葉的各種部件或模塊或元件。
[0013]另外，本發(fā)明描述一種燃?xì)鉁u輪或蒸汽渦輪的改進(jìn)的轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~組件，其基于模塊化結(jié)構(gòu)，基本上包括翼型件部分、內(nèi)部平臺、外部平臺，而翼型件部分和/或平臺在其一端處具有用于可互換地連接轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~元件的器件，而轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~元件的連接相對于翼型件部分沿徑向或準(zhǔn)徑向延伸且相對于燃?xì)鉁u輪或蒸汽渦輪的軸線具有永久或半永久固定，翼型件部分與平臺的組裝基于由粘合互連促動(dòng)的摩擦鎖定結(jié)合，或者翼型件部分與平臺的組裝基于使用金屬和/或陶瓷表面使導(dǎo)葉元件彼此固定，或者翼型件部分與平臺的組裝基于具有可脫開連接或永久連接的強(qiáng)制封閉器件，而至少翼型件部分包括至少一個(gè)外部熱氣體路徑襯套，其包圍翼型件部分的至少一部分。
[0014]此外且基本上，本發(fā)明使用相同或相似的組件來確定翼型件部分的腔體內(nèi)的各種構(gòu)造式翼型件插件的各種可行連接。為了減小后緣通道入口的大小，在相應(yīng)的翼型件插件的末端處，可使用一個(gè)或多個(gè)額外的翼型件插件(一個(gè)或多個(gè))。
[0015]在此語境中，額外的翼型件插件(一個(gè)或多個(gè))可插入后緣區(qū)域中且在后緣區(qū)域中滑動(dòng)，然后在主翼型件插件就位?？蛇x地，額外的翼型件插件(一個(gè)或多個(gè))可澆鑄在其中?？舍槍σ硇图~外的插件(一個(gè)或多個(gè))的大小按照級聯(lián)原理來插入它們，BP:
額外的插件(參見圖1，項(xiàng)目200)從外部(參見圖1，項(xiàng)目201)插入到腔體中(參見圖1，項(xiàng)目202)，然后沿朝后緣(參見圖1，項(xiàng)目103)的方向移動(dòng)(參見圖1，項(xiàng)目202)，并且固定到預(yù)定位置上。
[0016]隨后可插入至少一個(gè)主翼型件插件。相反地進(jìn)行也是可行的。
[0017]因此，至少一個(gè)主插件包括至少一個(gè)額外的插件，該額外的插件從外部插入且轉(zhuǎn)移到腔體中的中間位置處，并且沿朝后緣的方向移動(dòng)且固定到預(yù)定位置上，其中，額外的插件形成主插件的末端處的后緣通道入口的大小。
[0018]此外，至少一個(gè)主插件包括至少一個(gè)額外的插件，額外的插件形成主插件的末端處的后緣通道入口的大小。這個(gè)額外的插件由結(jié)構(gòu)化整體本體組成。
[0019]大小不同的插件可沿轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~的橫向方向布置。
[0020]根據(jù)不同的情況，可在翼型件腔體內(nèi)沿所有方向在翼型件插件之間提供各種間隙。
[0021]可機(jī)械地緊固參照翼型件插件的聯(lián)合組裝，或者聯(lián)合組裝可使用收縮過程。
[0022]基本上，可脫開連接或永久連接包括具有螺栓或鉚釘或者用HT硬釬焊、活性硬釬焊、軟釬焊進(jìn)行的強(qiáng)制封閉。另外，單獨(dú)的插件可由單件結(jié)構(gòu)或復(fù)合結(jié)構(gòu)制成。
[0023]此外，插件能夠抵抗熱量和物理應(yīng)力，其中，所提到的器件整體或本身是可彼此互換的。
[0024]因此，本發(fā)明的一個(gè)基本思想包括將翼型件部分的腔體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)插件分成多個(gè)插件，以便較好地適應(yīng)轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~幾何構(gòu)造，而不管相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~是否由唯一本體或模塊化結(jié)構(gòu)組成。
[0025]在此語境中，本發(fā)明在翼型件中提供充分冷卻，改進(jìn)流控制，并且實(shí)現(xiàn)插件配合。<