用于对燃气轮机叶片重构轮廓的设备和方法技术

一种用于对安装状态下的燃气轮机叶片(2)重构轮廓的设备(1)，包括具有至少一个切削工具(4)的保持设备(3)，和用于沿着燃气轮机叶片(2)的前缘(6)引导切削工具(4)的引导设备(5)，其中，切削工具(4)通过围绕转动轴线(7)的转动从燃气轮机叶片(2)去除材料，其中，转动轴线(7)与燃气轮机叶片(2)在翼型剖面中的翼弦(8)围成角度(α、β)，翼型剖面垂直于燃气轮机叶片(2)的径向范围延伸，其中，角度(α、β)小于45°。

Equipment and method for reconstructing contour of gas turbine blade

A device (1) for reconstructing the contour of a gas turbine blade (2) in an installed state includes a holding device (3) having at least one cutting tool (4) and a guiding device (5) for guiding the cutting tool (4) along the leading edge (6) of the gas turbine blade (2), in which the cutting tool (4) is deflagrated by rotating around the rotating axis (7). The gas turbine blade (2) removes material, in which the rotating axis (7) and the chord (8) of the gas turbine blade (2) in the airfoil profile form an angle (a, beta), and the airfoil profile is perpendicular to the radial range extension of the gas turbine blade (2), in which the angle (a, beta) is less than 45 degrees.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对燃气轮机叶片重构轮廓的设备和方法本专利技术涉及一种用于对燃气轮机叶片重构轮廓的设备和方法。燃气轮机中、特别是航空发动机中的部件，在操作期间受到由侵蚀性颗粒(例如沙子或灰尘)引起的磨损。在燃气轮机的前部分中，即在压缩机的区域中，侵蚀通常会导致前缘变扁平或使压缩机叶片变得粗糙。压缩机的第一级(第1级HPC叶片)尤其受到这种侵蚀作用的影响，但压缩机的所有其他引导叶片和转子叶片也是如此。压缩机叶片在其未磨损状态下具有空气动力学上优化的翼型，该翼型由于磨损而不利地改变。由于空气动力学翼型的这种恶化，燃气轮机的效率受到损失，即燃料消耗率(SFC)增加。因此，从财务角度来看，期望修复压缩机叶片的磨损，特别是空气动力学上优化的叶片形状的恶化。为此，已经建立了修复方法，其旨在为损坏的压缩机叶片提供在空气动力学上尽可能最佳的形状。DE102010036042B3公开了一种用于对燃气轮机的压缩机或涡轮叶片重构轮廓的方法。在该方法中，通过能量束(例如激光束)使压缩机或涡轮叶片的一部分以针对性方式熔化，使得材料凝固形成预定的新轮廓而不需添加任何附加材料。DE102011102543A1公开了一种设备，通过该设备，燃气轮机叶片在安装时也能够被重构轮廓。为此，使用切削工具，该切削工具通过引导设备沿着燃气轮机叶片的将被重构轮廓的前缘移动。此外，通过引导设备，设定了接合深度以及由此去除的材料的量。此外，设备包括摄像机，通过该摄像机能够监测燃气轮机叶片的重构轮廓。在这里提出的解决方案中，通过切削工具围绕转动轴线的转动来去除材料，转动轴线定向为基本上垂直于燃气轮机叶片的翼弦的轴向范围并且在燃气轮机的周向上。在US6,320,625B1中也公开了这种切削工具的转动轴线的定向。此外，在DE69124224T2中公开了一种加工工具，该加工工具用于加工安装状态下的燃气轮机叶片。在这种情况下，转动切削工具可以通过设备在垂直于切削工具的转动轴线的空间方向上直线移动。因此可以消除由材料去除在前缘中引起的压痕。然而，该解决方案的缺点在于，在压力侧和吸力侧之间的过渡区域中需要整个加工工具的转动以进行重构轮廓过程。从DE102011089701A1中已知一种用于对燃气轮机重构轮廓的附加设备。该文献公开了一种支撑系统，通过该支撑系统，切削工具能够沿着燃气轮机叶片的表面移动。提出的是，至少一个支撑件抵靠侧边缘，并且至少一个附加侧支撑件抵靠燃气轮机叶片的压力和/或吸力侧。从EP2530242A2中已知一种用于对燃气轮机叶片重构轮廓的设备，能够围绕轴转动的刷子被用作工具。本专利技术的目的是提供一种设备和方法，通过该设备和方法能够改进对燃气轮机叶片在其安装状态下的重构轮廓。该目的通过独立权利要求的特征实现。根据本专利技术的基本原理，提出了一种用于对燃气轮机叶片重构轮廓的设备，该设备包括保持设备和引导设备，保持设备包括至少一个切削工具，引导设备用于沿着燃气轮机叶片的前缘引导切削工具，切削工具通过围绕转动轴线的转动从燃气轮机叶片中去除材料，转动轴线与燃气轮机叶片在翼型剖面中的翼弦一起形成角度，翼型剖面垂直于燃气轮机叶片的径向范围延伸，所述角度小于45°。翼弦应该被理解为是指在垂直于燃气轮机叶片的径向范围的平面中，即在翼型剖面中，燃气轮机叶片的前边缘(即前缘)和后边缘之间的直接连接线。由于根据本专利技术的转动轴线相对于翼弦的定向，可以相对于待加工的燃气轮机叶片对切削工具进行特别有利的定位。除了允许对实际前缘重构轮廓之外，所述定向还允许简单地加工燃气轮机叶片的压力侧和/或吸力侧。优选地，以这种方式通过切削工具加工邻接前缘的压力和/或吸力侧的整个前部分，并且翼弦的长度优选不会由于加工而缩短。通过使用根据本专利技术的设备，朝向空气质量流的燃气轮机叶片前部区域能够呈现新的期望形状。以这种方式，能够减少由侵蚀作用产生的流损失，从而能够减少燃料消耗率。通过转动轴线与翼型剖面中的翼弦之间的小于45°的角度，尤其可以使设备在重构轮廓期间支撑在压力和/或吸力侧上。此外，有一个优点是，设备能够在安装状态下的燃气轮机叶片之间沿着整个前缘在径向上移动。优选地，角度也可以小于30°，更优选地小于或等于25°。进一步提出，转动轴线定向为与前缘正交。在本专利技术的含义内的正交定向还应该理解为是指转动轴线和前缘之间优选为85°到95°的角度。转动轴线相对于前缘的正交定向允许切削工具和燃气轮机叶片之间尽可能大的接触表面区域，这产生均匀的磨削图案。此外，通过正交定向，防止了切削工具相对于燃气轮机叶片的倾斜，使得总体上增加了工艺可靠性。优选地，切削工具的转动轴线与燃气轮机叶片的翼弦之间的角度小于20°，更优选地小于15°。此外，转动轴线优选地定向为与翼弦基本平行。在这种情况下，基本平行的定向优选应理解为是指转动轴线与翼弦之间的小于10°，更优选地小于5°，特别优选地小于2°的角度。此外，如果在径向上与平行定向的偏差小于偏差的周向分量，则是有利的。切削工具的转动轴线与燃气轮机叶片的翼弦之间的小角度带来的优点是，能够使用设备以便使用更小的空间，并且因此也能够加工靠在一起的燃气轮机叶片。由于翼弦根据径向距离而改变，因此翼弦始终由设备所在的翼型剖面限定。因此，设备设计成允许根据本专利技术转动轴线在燃气轮机叶片的整个径向范围内与翼弦对齐。优选地，切削工具由径向铣刀或径向磨削轮形成。这带来的优点是，燃气轮机叶片能够通过加工过程成为期望形状而不需要复杂的移动控制。优选地，为此，径向铣刀或磨削轮在待加工的燃气轮机叶片上就位；为了在燃气轮机叶片的整个径向范围内对其重构轮廓，径向铣刀或磨削轮就必须仅径向向内或向外基本上直线移动。根据待重构轮廓的表面，能够使用具有不同半径的径向铣刀和/或磨削轮，也可以在专门串联预制的串联式发动机中使用统一的标准径向铣刀和/或标准径向磨削轮。径向铣刀或磨削轮优选地相对于燃气轮机叶片布置为使得其在加工过程期间切向地抵靠前缘。在一些实施例中，径向铣刀也可以由径向磨削轮形成。这带来的优点是，与通过径向铣刀在加工表面上进行的加工过程相比，能够减小表面粗糙度。在可替代的实施例中，切削工具有利地由轮廓铣刀或轮廓磨削轮形成。因此，通过加工过程能够产生任何期望的形状，使得也能够加工出具有复杂形状的燃气轮机叶片。也可以考虑径向铣刀/径向磨削轮与轮廓铣刀/轮廓磨削轮的组合。切削工具优选在加工期间尺寸稳定，即，其有利地在加工期间具有预定且不变的形状。进一步提出，切削工具的形状对应于燃气轮机叶片的期望形状，特别是在前缘的区域中燃气轮机叶片的压力侧或吸力侧的形状。因此，切削工具仅需要在加工过程期间相对于待加工的燃气轮机叶片定位一次，以便加工压力侧或吸力侧。因此，可以省去用于引导切削工具沿着燃气轮机叶片的期望形状移动的复杂控制设备。由于上述特征，根据本专利技术的切削工具能够与至少部分地在加工期间和由于加工而改变其形状的工具(例如扫帚)区分开。优选地，切削工具在轴向上延伸至少一段长度，该长度相当于燃气轮机叶片的最大翼型厚度的一半。由于该轴向范围，燃气轮机叶片的前部分能够在加工步骤中加工。在传统的燃气轮机叶片中，翼型厚度从前部区域中的前缘开始快速增加，使得进入的空气质量流直接撞击靠近前缘的所述前部分。因此，燃气轮机叶片的效率特别取决于燃气轮机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对燃气轮机叶片(2)重构轮廓的设备(1)，包括‑保持设备(3)，其包括至少一个切削工具(4)，和‑引导设备(5)，其用于沿着所述燃气轮机叶片(2)的前缘(6)引导所述切削工具(4)，‑所述切削工具(4)通过围绕转动轴线(7)的转动从所述燃气轮机叶片(2)去除材料，‑所述转动轴线(7)与所述燃气轮机叶片(2)在翼型剖面中的翼弦(8)一起形成角度(α、β)，所述翼型剖面垂直于所述燃气轮机叶片(2)的径向范围延伸，其特征在于‑所述角度(α、β)小于45°。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对燃气轮机叶片(2)重构轮廓的设备(1)，包括-保持设备(3)，其包括至少一个切削工具(4)，和-引导设备(5)，其用于沿着所述燃气轮机叶片(2)的前缘(6)引导所述切削工具(4)，-所述切削工具(4)通过围绕转动轴线(7)的转动从所述燃气轮机叶片(2)去除材料，-所述转动轴线(7)与所述燃气轮机叶片(2)在翼型剖面中的翼弦(8)一起形成角度(α、β)，所述翼型剖面垂直于所述燃气轮机叶片(2)的径向范围延伸，其特征在于-所述角度(α、β)小于45°。2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，-所述切削工具(4)在加工期间尺寸稳定。3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，-所述切削工具(4)由径向铣刀(9)、径向磨削轮、轮廓铣刀或轮廓磨削轮形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，-所述转动轴线(7)定向为正交于所述前缘(6)。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，-所述角度(α、β)小于或等于25°。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，-所述切削工具(4)的形状对应于所述燃气轮机叶片(2)的期望形状。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，-所述切削工具(4)在轴向上至少延伸一段长度，该长度相当于所述燃气轮机叶片(2)的最大翼型厚度(13)的一半。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，-所述引导设备(5)包括通过压缩力抵靠所述前缘(6)的至少一个间隔元件(14、15)，-所述前缘(6)和所述切削工具之间的轴向距离优选地能够通过所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬·欧克·彼得斯，托马斯·高德纳，约阿希姆·舍恩，斯蒂芬·库尼茨扎克，
申请(专利权)人：汉莎技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE