基于模块化结构的导叶组件制造技术

本发明专利技术涉及一种涡轮机的基于模块化结构的导叶组件，其中，导叶元件包括至少翼型(100)、内平台、外平台(200)，其中，导叶翼型和/或平台在其一端具有用于导叶元件彼此间的连接的机构。导叶元件彼此间的连接被配置为与涡轮机的转子轴线相比关于翼型的径向或准径向延伸的可拆卸的、永久的或半永久性的固定。翼型相对于至少一个平台的组装是基于力配合和/或形状配合的连接(210)，或者翼型相对于至少一个平台的组装是基于使用金属的和/或陶瓷的配合面，或者翼型相对于至少一个平台的组装是基于带有可拆卸的、永久的或半永久性的固定的力锁合机构。至少导叶翼型或翼型的备选基本结构包括至少一个流充填的热气体路径外衬(221,223)，它包住导叶翼型的至少一部分。该流充填的热气体路径外衬通过使用冷缩接合与导叶翼型或翼型的备选基本结构连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涡轮机，特别是燃气涡轮机的基于由至少两个可拆卸的元件组装的模块化结构的导叶组件。基本上，这种导叶组件包括由可更换的和不可更换的元件构成，并且除了模块化的导叶组件之外还包括可替换的和不可替换的元件。导叶组件包括至少一个翼型、内平台、外平台，其中所述导叶翼型和/或平台在其一端具有用于将导叶元件彼此连接的装置，其中，导叶元件彼此连接的连接被配置为与涡轮机的转子轴线相比关于翼型的径向或准径向延伸的可拆卸的、永久的或半永久性的固定，其中，所述翼型相对于至少平台的组装是基于力配合或形状配合的连接，或者所述翼型相对于至少平台的组装是基于使用金属的和/或陶瓷的配合面，或者所述翼型相对于至少平台的组装是基于带有可拆卸的、永久的或半永久性的固定的力锁合机构，其中，至少所述导叶翼型或翼型的备选基本结构包括至少一个流施加的热气体路径外衬，它包住导叶翼型的至少一部分。该可拆卸的或永久的连接包括力锁合机构/手段，它具有螺栓或铆钉精加工，或者HT钎焊步骤，活性钎焊步骤或软钎焊步骤。此外，内平台和外平台可由单件制成或由复合结构制成。此外，内平台和/外平台包括能够抵抗热应力和物理应力的装置和/或插入件，其中，所提到的装置是整体地或部分地可彼此互换的。专利技术背景US 7452182 B2涉及一种模块化的导叶组件。该导叶组件包括翼型部分，外平台和内平台。翼型部分可以由至少两个段制成。优选地，所述构件连接在一起，从而允许导叶的装配和拆卸。因此，在导叶损害的情况下，修理涉及到仅仅更换损坏的子构件。模块化的设计便于在导叶中使用各种材料，包括不同的材料。因此，可选择合适的材料，以优化构件寿命、冷却空气用法、空气动力学性能和成本。因为导叶是较小子构件的组装件，所以导叶的各个构件可更容易地制造，并可以包括更复杂的特征。根据该文献，翼型的一端可以被接收在内平台和外平台之一的凹部内。该组件还可以包括设置在凹部与翼型的径向端部及翼型的靠近径向端的外周面的至少一者之间的密封件。其结果是，热气体渗透或冷却空气泄漏最小化。在这种情况下，一个或多个翼型段、内平台和/或外平台可以由金属间化合物，氧化物弥散强化(ODS)合金，单晶金属，先进超合金，金属基复合材料，陶瓷或CMC制成。此外，翼型段可以沿其径向界面被钎焊或焊接在其外周面或附近，以便封闭间隙。可选的是，所述间隙可以被填充有柔顺性插入件或其他密封件(绳密封，舌和槽密封，滑动燕尾等)，以防止热气体进入并通过间隙迁移，如US 7452182 B2的图4所示。密封件可以或不可被固定到形成该间隙的其中至少一界面表面上。又一可能性在于，配置该间隙，以便在其中形成更长和曲折的流动路径。例如，翼型段的界面表面可包括一个或多个步骤，如US 7452182 B2的图5所示。这些和其他的系统可以用于减小通过翼型段之间的任何间隙的流动势。EP 1881156 A2的多个方面涉及导叶组件，其中至少一个平台中配备有一个或多个可拆卸的平台插入件。这些插入件可以在平台的其中发生故障或损坏风险的那些区域中使用。如果插入件损坏或者在发动机的运行期间被破坏，那么能够容易地更换插入件，并且平台框架和翼型可以重复使用。其结果是，导叶的整体寿命可以延长。此外，插入件可以由相比于已知导叶可以降低冷却要求的材料制成，从而允许冷却空气用于发动机的其他用途。所提到的插入件可以由一种或多种不同的材料制成。例如，插入件可以由陶瓷基复合材料(CMC)制成，诸如碳化硅 CMC。在一个实施例中，插入件可以由氧化物基混合CMC体系制成，例如在美国专利No. 6676783；6641907；6287511；和6013592中公开的那些。插入件可以由金属制成，例如单晶先进合金。根据所述欧洲专利申请的一个实施例，插入件由与接收它们的各自平台框架相同的材料制成，诸如IN939合金和ECY768合金。插入件可以由这样的材料制成，所述材料与平台框架的材料相比可能会或可能不会有更好的耐热能力。例如，插入件可与与接收平台框架的材料相比耐热性能更低的材料制成。插入件可以由廉价的材料制成，以便更换插入件的成本在机器寿命内不会显著增加总成本。US 2006/228211 A1涉及模块化的涡轮导叶组件。该导叶组件包括翼型部分、外罩和内罩。翼型部分可以由至少两个段制成。优选地，这些构件连接在一起，从而允许导叶的组装和拆卸。因此，在导叶损坏的情况下，修理涉及到仅仅更换损坏的子构件，而非整个导叶。模块化的设计便于在导叶中使用各种材料，包括不同的材料。因此，可选择合适的材料，以优化构件寿命、冷却空气用法、空气动力学性能和成本。因为导叶是较小子构件的组装件而非一个单件式结构，所以，导叶的各个构件可更容易地制造，并可以包括更复杂的特征。US 8366398 B1没有公开或暗示冷缩接合。专利技术概述本专利技术的专利技术构思许可典型导叶的使用，所述典型导叶包括翼型、内平台和外平台，也被称为罩，其被制成为一个整体。特别是，通过使用可以由至少两个单独的部件(即一单独的翼型和外平台和一单独的内平台)组装而成的导叶，就形成了这样的先决条件，即，提供了所指的单独的部件、模块、元件的可互换性或修理和/或修复，而无需更换整个导叶。另外，也可以使用三个可分开的部件(即，外平台、翼型和内平台)制成的导叶。在一单独的工艺中，导叶的多个不同的部件或模块或元件可以被修理和/或修复。基于模块化组件的涡轮机的模块化导叶优选包括定子侧平台(也被称为“外平台”)、翼型，和转子侧平台(也被称为“内平台”)。导叶可以包括至少一个翼型载体，其形成外平台的至少一个流部件。翼型和/或平台在其一端优选具有机械装置，用于所述导叶元件的可互换连接的用途，其中，所述导叶元件相互间的连接是基于与涡轮机的转子轴线相比在径向或准径向延伸的关于翼型的永久或半永久性固定。翼型相对于平台的组装优选是基于粘附互连导致的力配合或摩擦锁定结合。备选地，翼型同平台的组装是基于相对于各自导叶元件的固定引导区域使用金属的和/或陶瓷的表面。备选地，翼型同平台的组装是基于力锁合机构或至少一个阴连接器，但带有可拆卸的或永久的连接，其中，至少基本翼型包括至少一个热气体路径外衬，其包住翼型的至少一个部分。因此，导叶包括翼型，其在其一端在径向或准径向上具有这样的机构，用于将翼型端插入到与内平台相关联的凹部和/或抬高部(boost)中，用于翼型的可拆卸或半可拆卸的或永久或准永久的相应固定。这种固定的进行可以通过粘附促使的摩擦锁定方式，或者通过使用金属的和/或陶瓷的表面涂层，或者通过包括螺栓或铆钉的力锁合机构，或者通过HT钎焊或活性钎焊或软钎焊。相同的程序也被应用于翼型关于外平台的处理，其中，内平台和外平台可以制成为单件，或者可以由许多元件组装而成。根据单独的操作要求或单独的操作机制，翼型、内平台和外平台包括能够抵抗热应力和物理应力的附加机构和/或插入件，其中所述的附加装置和插入件是整体的，或者它们的部分是可互换的。插入件可以力配合的方式插入到适当设计的凹部中，以带有附加固定机构的推送装载抽屉的方式。上表面形成流充填(flow-charged)的区域。然而，必须确保第一排导叶的全部内平台和外平台在圆周方向上彼此相邻地排列，这限定了涡轮级的入口开口区域中本文档来自技高网...

【技术保护点】
涡轮机的基于模块化结构的导叶组件，其中，所述导叶包括至少一个翼型、内平台、外平台，其中，所述导叶翼型和/或平台在其一端具有用于导叶元件彼此间的连接的机构，其中，所述导叶元件彼此间的连接被配置为与所述涡轮机的转子轴线相比关于所述翼型的径向或准径向延伸的可拆卸的、永久的或半永久性的固定，其中，所述翼型相对于至少一个平台的组装是基于力配合和/或形状配合的连接，或者所述翼型相对于至少一个平台的组装是基于使用金属的和/或陶瓷的配合面，或者所述翼型相对于至少一个平台的组装是基于带有可拆卸的、永久的或半永久性的固定的力锁合机构，其中，至少所述导叶翼型或所述翼型的备选基本结构包括至少一个流充填的热气体路径外衬，它包住所述导叶翼型的至少一部分，其中，所述流充填的热气体路径外衬通过使用冷缩接合连接到所述导叶翼型或所述翼型的备选基本结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.25 EP 13194254.21.涡轮机的基于模块化结构的导叶组件，其中，所述导叶包括至少一个翼型、内平台、外平台，其中，所述导叶翼型和/或平台在其一端具有用于导叶元件彼此间的连接的机构，其中，所述导叶元件彼此间的连接被配置为与所述涡轮机的转子轴线相比关于所述翼型的径向或准径向延伸的可拆卸的、永久的或半永久性的固定，其中，所述翼型相对于至少一个平台的组装是基于力配合和/或形状配合的连接，或者所述翼型相对于至少一个平台的组装是基于使用金属的和/或陶瓷的配合面，或者所述翼型相对于至少一个平台的组装是基于带有可拆卸的、永久的或半永久性的固定的力锁合机构，其中，至少所述导叶翼型或所述翼型的备选基本结构包括至少一个流充填的热气体路径外衬，它包住所述导叶翼型的至少一部分，其中，所述流充填的热气体路径外衬通过使用冷缩接合连接到所述导叶翼型或所述翼型的备选基本结构。2.根据权利要求1所述的导叶组件，其特征在于，所述导叶元件包括至少一个翼型载体，其形成所述外平台的至少一个流部件。3.根据权利要求1所述的导叶组件，其特征在于，通过将至少两个部件在将所述翼型置于所述两个部件之间的情形下接合，来组装所述内平台和/或所述外平台。4.根据权利要求1所述的导叶组件，其特征在于，金属的和/或陶瓷的配合面形成相邻主体部件的组成部分。5.根据权利要求1所述的导叶组件，其特征在于，所述流充填的热气体路径外衬整体地或部分地包住所述翼型的外轮廓。6.根据权利要求1所述的导叶组件，其特征在于，所述翼型的备选基本结构形成为翼梁。7.根据权利要求1所述的导叶组件，其特征在于，所述翼型的外轮廓由一独立的流充填部分构成，其被直接地或间接地主动连接到所述导叶的翼型的前缘。8.根据权利要求1至7中的一项所述的导叶组件，其特征在于，所述流充填的热气体路径外衬整体地包住所述翼型的外轮廓，或者所述流充填的热气体路径外衬部分地包住所述翼型的外轮廓，或者所述流充填的热气体路径外衬整体地包住子结构，其中，所述子结构是通过翼梁的形式形成的。9.根据权利要求1至8中的一项所述的导叶组件，其特征在于，所述流充填的热气体路径外衬整体地包住所述翼型的外轮廓，其中，所述热气体路径外衬是由一体的或分段的主体的形式形成的。10.根据权利要求1至9中的一项所述的导叶组件，其特征在于，第一流充填的热气体路径外衬内部具有第二或中间的无流充填的衬或部分流充填的衬。11.根据权利要求1至10中的一项所述的导叶组件，其特征在于，第一流充填的热气体路径外衬内部具有第二无流充填的或部分流充填的衬，其中，所述外衬和中间衬以相互间隔开的方式彼此相邻地布置。12.根据权利要求1至11中的一项所述的导叶组件，其特征在于，至少所述第一流充填的热气体路径外衬整体地包住所述翼型的外轮廓，其中，所述第一热气体路径外衬包括至少两个主体，其完全地或部分地形成所述导叶翼型的外轮廓。13.根据权利要求1至12中的一项所述的导叶组件，其特征在于，至少所述第一热气体路径外衬整体地包住所述翼型的外轮廓，其中，所述热气体路径外衬包括形成所述翼型之外轮廓的至少两个主体，并且其中，这些主体沿它们的径向界面被钎焊或焊接。14.根据权利要求1至13中的一项所述的导叶组件，其特征在于，至少所述第一热气体路径外衬整体地包住所述翼型的外轮廓，其中，所述热气体路径外衬包括形成所述翼型之外轮廓的至少两个主体，并且其中，这些主体具有径向或准径向的间隙，其填充有密封件和/或陶瓷材料。15.根据权利要求1至14中的一项所述的导叶组件，其特征在于，用于导叶元件，即翼型、内平台、外平台之间的可互换连接的机构，包括用于摩擦锁定结合或永久连接的相互对应的凸耳或凹部。16.根据权利要求1至15中的一项所述的导叶组件，其特征在于，至少一个平台包括至少一个插入元件或机械联锁装置和/或沿热应力区域的附加热障涂层。17.根据权利要求1至16中的一项所述的导叶组件，其特征在于，至少一个平台和/或翼型和/或翼型载体和/或热气体路径外衬包括沿热应力区域或在热应力区域内的至少一个插入元件和/或机械联锁装置，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：MT普鲁加雷维茨，A斯坦科维斯基，U维伦坎普，H赫恩勒，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH