用于制造汽輪機的級的方法
【專利摘要】一種用于制造汽輪機的級(1)的方法包括以下步驟：磨削材料塊以限定具有多個葉片(6)的區段(2)，各個葉片(6)均具有外表面(7)；在葉片(6)中的至少一個的外表面(7)中加工開口(8)；加工與開口(8)流體連通的腔(9)；加工腔(9)的步驟通過線放電加工來執行。
【專利說明】
用于制造汽輪機的級的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于制造汽輪機的級的方法。具體而言，該方法涉及具有中空葉片的級的制造。
【背景技術】
[0002]在汽輪機中，蒸汽的部分冷凝發生在其末級或多個級處。
[0003]具體而言，冷凝發生在所謂的〃冷凝級〃的定子葉片的翼型件部分上，通常是渦輪的末級。
[0004]如果微滴由于冷凝的結果而生成，則它們離開靜止的定子葉片，且它們沖擊旋轉的轉子葉片；因此對轉子葉片的破壞可發生。
[0005]為了減小由微滴引起的破壞，轉子葉片的轉速可減小。然而，以此方式，渦輪的效率也降低。
[0006]作為備選，為了減小轉子葉片上的任何破壞，存在在生成微滴之前收集冷凝物的解決方案。
[0007]這些解決方案中最典型的在于在冷凝可能發生的地方使用中空定子葉片，提供了經由葉片的翼型件部分從翼型件表面延伸到內腔的孔和/或槽口，以及從內腔吸入，以便任何冷凝物都離開翼型件表面且進入內腔中。以此方式，微滴的釋放可極大減少。
[0008]因此，制造汽輪機的這樣的級的方法是已知的。此方法包括加工各自具有相應的通道的內環和外環的步驟。這些環中的各個均具有帶與通道流體連通的多個孔的內表面。制造多個渦輪葉片，各個葉片均具有相應的開口，以及經由所述開口與外部環境流體連通的中空腔。
[0009]葉片然后焊接到環上。具體而言，單個環中的各個孔置于與相應的葉片的腔流體連通。
[0010]結果，在組裝的級中，冷凝水可經由葉片的開口取得，因此流入腔中且然后進入兩個環中的一個的通道中。
【發明內容】
[0011]上述現有技術的缺點在于上述方法的焊接階段。實際上，該步驟既人工地且又在嚴格公差內執行。這導致了增加的組裝時間，且因此增加的成本。
[0012]本發明的第一方面因此為用于制造汽輪機的級的方法。該方法包括以下步驟:磨削材料塊來限定具有多個葉片的區段;加工葉片中的至少一個的外表面中的開口和與開口流體連通的腔。加工腔的步驟通過線放電加工來執行。
[0013]該方法的優點在于，其克服了現有技術的問題，因為不需要人工地焊接葉片。實際上，在該方法中，技術人員的直接干預保持極小。
[0014]本發明的第二方面為用于汽輪機的級的組裝的區段。該區段包括中心部分和外周部分和多個葉片。各個葉片均附接到中心部分和外周部分上。葉片中的至少一個具有相應的外表面上的開口，以及與開口流體連通的腔。該區段由單塊材料加工出。
[0015]本發明的第三方面為用于汽輪機的級，其包括多個之前提到的區段和至少一個中心引導件和外周引導件。區段密封到引導件上。
【附圖說明】
[0016]其它細節和特定實施例將參考附圖，在附圖中:
圖1為根據本發明的實施例的汽輪機的級的透視圖；
圖2為沿平面B-8的圖1的級的截面視圖；
圖2b為來自圖2的截面視圖中的示意性細節C;
圖2c為圖1的級的細節的截面視圖；以及圖3a，3b和3c為根據本發明的實施例的用于制造汽輪機的級的方法的相應步驟的透視圖。
【具體實施方式】
[0017]示例性實施例的以下描述參考附圖。不同圖中的相同參考標號表示相同或類似的元件。以下詳細描述不限制本發明。作為替代，本發明的范圍由所附權利要求限定。
[0018]說明書各處提到的"一個實施例"或"實施例"意思是連同實施例描述的特定特征、結構或特點包括在公開主題的至少一個實施例中。因此，說明書各處的各種位置出現的短語"在一個實施例中"或"在實施例中"不一定是指相同實施例。此外，特定特征、結構或特點可在一個或更多個實施例中以任何適合的方式組合。
[0019]因此，汽輪機的級將通過參照附圖描述，其中將以數字I指出。
[0020]級I具有中心軸線"A"。級具有相對于中心軸線"A"的中心區Ia和外周區lb。換言之，中心區Ia可認作是級I的內部，而外周區Ib可理解為相對于中心軸線"A"的級I的外部。渦輪內的蒸汽流方向基本沿中心軸線"A"。
[0021]級I設有多個葉片6。各個葉片6均從中心區Ia沿徑向突出至外周區lb。此外，各個葉片6均具有外表面7，其由翼型件限定，翼型件的幾何參數取決于特定應用來選擇。
[0022]葉片6中的至少一個(優選若干葉片6且更優選它們中的所有)具有外表面7上的開口 8。實際上，葉片6還設有位于內部區中的腔9。換言之，葉片6為中空的。
[0023]詳細而言，腔9沿葉片6的徑向長度的至少一部分延伸，優選沿葉片6的完整徑向長度延伸。各個開口 8同樣沿葉片6的徑向長度的至少一部分延伸。在本公開內容的背景下，"徑向長度〃意思是葉片6沿徑向方向的長度，S卩，垂直于級I的中心軸線"A〃且從其突出的方向。開口8構造成以便將腔9置于與葉片6外的體積流體連通。
[0024]更具體而言，葉片6內的腔9具有內表面10。內表面10為直紋表面(ruledsurface)。在本公開內容的背景下，用語〃直紋表面〃限定為表面，其中每個點屬于完全位于表面自身上的至少一條直線。換言之，直紋表面可描述為由移動的直線的掃過的一組點。直紋表面的實例為圓柱、圓錐或雙曲面。球不是直紋表面。
[0025]參看圖2，請注意腔9僅呈現為鋸齒狀，因為圖1中所示的平面B-B橫穿葉片6。參看圖2c中所示的葉片6的部分，請注意其中所示的腔9為如上文所述的直紋表面。
[0026]級I設有至少一個通道5，其可位于級I的外周區Ia和/或中心區Ib中。利用附加細節，通道5可置于與安裝有級I的渦輪的內部區流體連接。更具體而言，通道5置于與葉片6的腔9流體連通。
[0027]通道5自身可置于與渦輪外的低壓區(未示出)流體連接。以此方式，渦輪內的蒸汽流的一部分可經由開口8吸入腔9中，且然后進入通道5中，由此從葉片6的外表面7除去冷凝蒸汽。
[0028]根據本發明的一個實施例，級I包括多個區段2。具體而言，各個區段2均為幾何上圓形區段，即，圓區段，或更準確地說，圓環。各個區段2均包括中心部分2b和外周部分2a，以及多個上述葉片6。各個葉片6附接到中心部分2b和外周部分2a上。
[0029]級I還包括中心引導件3和外周引導件4。此外，區段2密封到引導件3，4上。具體而言，中心部分2b和外周部分2a各自附接到相應的引導件3，4上。
[0030]更詳細而言，兩個部分2a，2b均設有輪廓軌道(profiled rail) 11，其配合到相應的引導件3，4中。
[0031]實際上，前述通道5限定在區段2與引導件3，4之間。具體而言，外周部分2a聯接到外周引導件4上，由此限定外通道5。中心部分2b與中心引導件3聯接，由此限定內通道5。為了使通道5與渦輪內的環境隔離，適合的通道密封件12設在區段2與引導件3，4之間。
[0032]圖2b中示意性所示的這些通道密封件12包括剛性材料(優選金屬，更優選鋼)的核心13。通道密封件12還可包括涂層14。涂層14可優選由陶瓷、復合物或塑料材料制成。另外詳細而言，在該布置中，核心13夾在兩層或更多層涂層14之間。
[0033]作為備選，通道5可通過將區段2直接地焊接到引導件3，4上來制造成氣密性的。
[0034]如上文所述，本發明的實施例可或可不具有兩個通道5，但具有它們中的至少一個。此外，即使兩個通道5存在，但它們可或可不在正常操作期間使用。
[0035]請注意，根據本發明的若干實施例，各個區段2由單塊材料加工出。換言之，各個區段2構造成單件。有利地，這允許構成渦輪的級I，其中葉片6與中心部分2b或外周部分2a之間沒有焊接。
[0036]在本發明的實施例中，級I包括四個區段2，各個具有相對于中心軸線"A〃的90°的角開口。在本發明的另一個實施例中，級I包括各自具有180°的角開口的兩個區段2。其它實施例也是可能的，包括具有不同成角開口的不同數目的區段2。
[0037]作為優選，引導件3，4具有180°的角開口。因此，級I優選包括兩個中心引導件3和兩個外周引導件4。
[0038]因此，根據本發明的實施例的方法包括加工材料塊來限定區段2的步驟。作為優選，加工若干區段2。更具體而言，加工通過磨削材料塊完成。甚至更優選地，級I的所有區段2由相應的單塊材料磨削出。在該步驟期間，限定了各個區段2的外部形狀，包括具有其相應外表面7的葉片6。
[0039]腔9然后切割成葉片6中的至少一個的外表面7。具體而言，根據本發明的優選實施例，腔9通過線放電加工切割。出于此原因，腔9的所得內表面10為直紋表面。開口8也在該步驟期間加工，優選通過凹模(d i e-s i nk)放電加工。
[0040]然后制造中心引導件3以及外周引導件4。可使用任何適合的已知制造技術，因此該步驟將不進一步詳細。作為優選，引導件3，4制造成具有略微不同的曲率，使得在它們連結到區段2上時，它們略微變形。如上文所述，在該實施例中，引導件2，4具有180°的成角開□ O
[0041]區段2然后滑入引導件3，4中。具體而言，如圖3a中所示，兩個區段2滑到中心引導件3上。具體而言，來自各個區段2的中心部分2b的輪廓軌道11插入中心引導件3中。在該階段期間，不是完美圓形的中心引導件3由軌道11彈性地變形。以此方式，彈性變形用作區段2與中心引導件3之間的預載，以便防止兩個構件之間的不需要的相對運動。
[0042]如果通道密封件12存在于中心引導件3與區段2之間，則其在此階段期間安裝。
[0043]區段2然后連結在一起。它們可焊接，或可使用特定的區段間的密封件(附圖中未示出)。區段間的密封件可包括剛性材料(優選金屬且更優選鋼)的核心。區段間的密封件還可包括可變形材料(優選橡膠或塑料)的涂層。
[0044]外周引導件4然后置于兩個區段2上。更詳細而言，外周引導件4以上文參照中心引導件3描述的相同方式由區段2變形。
[0045]區段2然后密封到引導件3，4上。如果使用通道密封件，則可跳過該步驟。否則，該步驟通過將區段2焊接到引導件3，4上來執行。該操作可通過機械加工焊接執行，而沒有操作者的直接干預。
[0046]以此方式，獲得了半個級，諸如圖3c中所示的一個。通過連結兩個半級，上述級I可組裝。
[0047]最后，將注意的是，上述步驟僅針對易于描述來排序。實際上，如果需要，則順序可改變，例如，區段2可在它們插入引導件3，4之前連結。此外，另一個實施例是可能的，其中區段2具有180°的角開口，由此避免連結步驟的需要。
【主權項】
1.一種用于制造汽輪機的級(I)的方法，包括以下步驟:磨削材料塊以限定具有多個葉片(6)的區段(2)，各個葉片(6)均具有外表面(7);在所述葉片(6)中的至少一個的所述外表面(7)中加工開口(8);加工與所述開口(8)流體連通的腔(9);加工所述腔(9)的所述步驟通過線放電加工來執行。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟:制造中心引導件(3)和外周引導件(4);使至少一個區段(2)滑入所述引導件(3，4)中。3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括將所述區段(2)密封至所述引導件(3，4)的步驟。4.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，將所述區段(2)密封至所述引導件(3，4)的所述步驟通過將通道密封件(12)置于所述區段(2)與所述引導件(3，4)之間來執行。5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，將所述區段(2)密封至所述引導件(3，4)的所述步驟通過將所述區段(2)焊接至所述引導件(3，4)來執行。6.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，還包括密封兩個區段(2)的步驟。7.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，密封兩個區段(2)的所述步驟通過將區段間密封件置于兩個區段(2)之間來執行。8.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，所述區段間密封件包括優選為金屬的剛性材料的核心(13)。9.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，所述區段間密封件包括優選為橡膠或塑料的可變形材料的涂層(14)。10.—種用于汽輪機的級(I)的組裝的區段(2)，包括:中心部分(2b)和外周部分(2a);多個葉片(6)，所述葉片(6)中的每一個均具有外表面(7)，且附接至所述中心部分(2b)和所述外周部分(2a);所述葉片(6)中的至少一個具有在相應的外表面(7)上的開口(8)，以及與所述開口( 8)流體連通的腔(9)，所述區段(2)由單個材料塊加工出。11.根據權利要求10所述的區段(2)，其特征在于，所述中心部分(2b)和所述外周部分(2a)構造成各自滑入相應的引導件(3，4)中。12.根據權利要求10或權利要求11所述的區段(2)，其特征在于，還包括一對輪廓軌道(11)，其分別位于所述中心部分(2b)和所述外周部分(2a)中，所述軌道(11)中的每一個均構造成配合到相應的引導件(3，4)中。13.根據權利要求10至12中的任一項所述的區段(2)，其特征在于，所述中心部分(2b)和外周部分(2a)構造成被密封至所述引導件(3，4)以限定各個部分(2a，2b)與所述相應的引導件(3，4)之間的通道(5)。14.一種包括根據權利要求10至13中的任一項所述的多個區段(2)、至少中心引導件(3)和外周引導件(4)的用于汽輪機的級(I)，所述區段(2)密封至所述引導件(3，4)。
【文檔編號】F01D25/32GK105829650SQ201480058349
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月20日
【發明人】G.本奇尼, M.格里利, L.科西
【申請人】諾沃皮尼奧內股份有限公司