渦輪機的轉子葉片或導葉的翼型件部分的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及渦輪機、尤其是燃氣渦輪或蒸汽渦輪的轉子葉片或導葉的領域。本發明的最終目的是在轉子葉片或導葉翼型件中提供充分冷卻，改進冷卻流控制，以及實現插件配合。
[0002]因此，本發明涉及燃氣渦輪或蒸汽渦輪的轉子葉片或導葉翼型件組件，并且基本上涉及翼型件插件在相應的翼型件部分的腔體內的特定或模塊化的布置。
[0003]基本上，翼型件插件在相應的翼型件部分的腔體內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，轉子葉片或導葉另外包括可代替和不可代替的應用了流和沒有應用流的元件。
[0004]因此，本發明涉及渦輪葉片，S卩，涉及轉子葉片或導葉，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、凹形壓力側。至少一個插件設置在腔體內，插件構造成最初接收進入插件的腔室的冷卻空氣的至少一部分，并且引導冷卻空氣通過多個插件孔口，以冷卻翼型件部分的外壁的內表面。插件進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系的構造。
【背景技術】
[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部的供應通道，冷卻流體流過該供應通道；針鰭(Pin fin)通道，其沿著翼型件的中心線從供應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；從成對的相對的內壁凸出的多個間隙針鰭，內壁在針鰭通道的供應通道側處的區域處構成針鰭通道，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處的區域處連接成對的相對的內壁；以及插件部分，其設置在間隙中，以減小針鰭通道的供應通道側處的區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氣渦輪，插件部分設置在形成于間隙針鰭之間的間隙中。因此，與未設置插件部分的情況相比，針鰭通道的供應通道側處的通道(冷卻流體流過該通道)的橫截面積減小，使得在供應通道側的區域處的冷卻流體的速度提高。這會提高供應通道側處的區域處的冷卻效率，這改進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燃氣渦輪發動機中的熱氣體的導葉。導葉包括空心翼型件部分，在使用中，空心翼型件部分跨越發動機的工作氣體環面。導葉進一步包括沖擊管，沖擊管在翼型件部分的內表面上面形成蓋，并且在沖擊管中形成有用于產生沖擊冷卻射流的射流形成孔口。沖擊管包括兩個管部分，它們可單獨插入到翼型件部分中的位置中，形成蓋。沖擊管進一步包括膨脹部件，當管部分在翼型件部分中就位時，膨脹部件可定位在翼型件部分中，以向外推各個管部分，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、凹形壓力側，以及設置在腔室內的插件，插件構造成最初接收進入腔室的冷卻空氣的至少一部分，并且引導冷卻空氣通過多個插件孔口，以冷卻外壁的內表面，插件進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系的構造，其中，腔室和插件在它們朝后緣延伸時變窄，插件最后在銷陣列區段處終止，并且腔室最后在銷陣列區段處終止；其中，存在第一距離，其包括在插件的下游終止點的位置和銷陣列區段的上游起始點的位置之間的大體軸向距離，其中，銷陣列區段在下游端處包括多個開口，開口限定通往多個后緣冷卻孔口的入口，以及其中，腔室、插件和銷陣列區段構造成使得第一距離大致最大程度地減小。
[0009]US 7,452, 182 B2涉及一種模塊化導葉組件。導葉組件包括翼型件部分、外部平臺和內部平臺。翼型件部分可由至少兩個節段組成。優選地，構件連接在一起，以便容許組裝和拆卸導葉。因而，在導葉受損的情況下，修理包括更換僅受損的子構件，這與更換整個導葉相反。模塊化設計有利于在導葉中使用各種材料，包括不相同的材料。因而，可選擇適當的材料，以優化構件壽命、冷卻空氣使用量、空氣動力學性能和成本。因為導葉是較小構件的集合(這與一個整體結構相反)，所以可輕易地制造導葉的單獨的構件，并且可包括較復雜的特征。根據此文獻，翼型件的一端可接收在內部平臺和外部平臺中的一個的凹部內。組件可進一步包括密封件，密封件設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，翼型件節段、內部平臺和/或外部平臺中的一個或多個可由金屬間化物、氧化物彌散強化(ODS)合金、單晶金屬、高級超合金、金屬基復合材料、陶瓷或CMC制成。
【發明內容】
[0010]本發明的有創造性的思想在于使用典型的轉子葉片或導葉組件，其由翼型件部分、內部平臺和外部平臺(它們也被稱為護罩)組成，它們制成為一體，如關于眾人皆知的現有技術所描繪和闡明的那樣。
[0011]特別地，通過使用轉子葉片或導葉(它們可通過至少兩個單獨部件組裝起來，即，單獨的翼型件部分和外部平臺和單獨的內部平臺)，一方面，進行了預處理，以對經標識的單獨部件、模塊、元件提供互換性或修理和/或重新調節，而不必更換整個轉子葉片或導葉。
[0012]另一方面，使用由三個可分離部件(即，外部平臺、翼型件部分和內部平臺)組成的轉子葉片或導葉也是可行的。在單獨的過程中，可修理和/或重新調節導葉的各種部件或模塊或元件。
[0013]另外，本發明描述一種燃氣渦輪或蒸汽渦輪的改進的轉子葉片或導葉組件，其基于模塊化結構，基本上包括翼型件部分、內部平臺、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子葉片或導葉元件的器件，而轉子葉片或導葉元件的連接相對于翼型件部分沿徑向或準徑向延伸且相對于燃氣渦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的摩擦鎖定結合，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制封閉器件，而至少翼型件部分包括至少一個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，本發明使用相同或相似的組件來確定翼型件部分的腔體內的各種構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，在相應的翼型件插件的末端處，可使用一個或多個額外的翼型件插件(一個或多個)。
[0015]在此語境中，額外的翼型件插件(一個或多個)可插入后緣區域中且在后緣區域中滑動，然后在主翼型件插件就位。可選地，額外的翼型件插件(一個或多個)可澆鑄在其中。可針對翼型件額外的插件(一個或多個)的大小按照級聯原理來插入它們，BP:
額外的插件(參見圖1，項目200)從外部(參見圖1，項目201)插入到腔體中(參見圖1，項目202)，然后沿朝后緣(參見圖1，項目103)的方向移動(參見圖1，項目202)，并且固定到預定位置上。
[0016]隨后可插入至少一個主翼型件插件。相反地進行也是可行的。
[0017]因此，至少一個主插件包括至少一個額外的插件，該額外的插件從外部插入且轉移到腔體中的中間位置處，并且沿朝后緣的方向移動且固定到預定位置上，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，至少一個主插件包括至少一個額外的插件，額外的插件形成主插件的末端處的后緣通道入口的大小。這個額外的插件由結構化整體本體組成。
[0019]大小不同的插件可沿轉子葉片或導葉的橫向方向布置。
[0020]根據不同的情況，可在翼型件腔體內沿所有方向在翼型件插件之間提供各種間隙。
[0021]可機械地緊固參照翼型件插件的聯合組裝，或者聯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、軟釬焊進行的強制封閉。另外，單獨的插件可由單件結構或復合結構制成。
[0023]此外，插件能夠抵抗熱量和物理應力，其中，所提到的器件整體或本身是可彼此互換的。
[0024]因此，本發明的一個基本思想包括將翼型件部分的腔體內的一個或多個插件分成多個插件，以便較好地適應轉子葉片或導葉幾何構造，而不管相應的轉子葉片或導葉是否由唯一本體或模塊化結構組成。
[0025]在此語境中，本發明在翼型件中提供充分冷卻，改進流控制，并且實現插件配合。<