轴流式涡轮压缩机的定子叶片及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及轴流式涡轮压缩机的定子叶片及其制造工艺。一种轴流式涡轮机压缩机的定子(24)包括外壳(28)，外壳具有一排开口和设计为保持耐磨材料的环形层(36)形成一条的内部环形槽。定子(24)还包括邻接这排开口的一排定子叶片(26)。定子叶片(26)包括具有与开口配合的表面的平台(38)，所述平台(38)安装在开口中以将其遮盖。焊缝将平台(38)与开口在它们的连接处固定。在这排定子叶片(26)的一侧，一部分焊缝轴向地定位在内部环形槽中。

Stator blade of axial flow type turbo compressor and manufacturing process thereof

The invention relates to a stator blade of an axial flow type turbo compressor and a manufacturing process thereof. A stator (24) of an axial flow turbine compressor includes a housing (28) having a row of openings and an annular loop (36) designed to retain the wear-resistant material to form an inner annular groove. The stator (24) also includes a row of stator vanes (26) adjacent to the row of openings. The stator blade (26) includes a platform (38) having a surface matching the opening, and the platform (38) is mounted in the opening to cover it. The weld will fix the platform (38) with openings at their connections. On one side of the row of stator vanes (26), a portion of the weld is positioned axially in the inner annular groove.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轴流式涡轮机的定子。本专利技术还涉及一种包括安装有定子的压缩机和涡轮的轴流式涡轮机。本专利技术还涉及一种轴流式涡轮机定子的制造工艺。
技术介绍
为了获得高的压缩比，轴流式涡轮机压缩机通常具有多个级。每一级基本上由一排转子叶片紧接着一排定子叶片组成。这些级累积的长度构成了压缩机的长度。专利FR2404102A1公开了一种轴流式涡轮机的叶片的固定环。所述环具有外壳，外壳具有以环形排布置的开口。叶片包括焊接到外壳的开口中的外部平台。外壳包括填充有耐磨材料的环形空腔，所述空腔靠近孔和平台。外壳的横截面因此具有在外壳和平台之间的靠近焊接区域的一段可变厚度。在焊缝附近的材料的可变厚度产生不均匀，这在进行焊接过程中会导致产生问题。专利FR2958323公开了一种涡轮机的包括若干叶片定子级的低压压缩机。定子级具有外壳，外壳中形成有对准的开口。叶片具有与外壳中的开口的内缘轮廓匹配的平台。在它们的连接点处通过焊接将叶片通过它们的平台固定到外壳。平台的大小确保叶片的主体在焊接操作期间不暴露。然而，为了通过焊接实现良好的固定，必须遵从空间和几何的限制。在其它部件之间，焊接必须布置成均匀的介质。这使得焊接必须不弯曲地进行，并可优选地使各部分具有恒定的厚度。为克服这些限制，弯曲的区域必须远离叶片，这导致叶片平台的延长，从而导致压缩机的延长。在涡轮机背景中，低压压缩机占据了很多空间。延长它会对涡轮机壳体的大小和设计造成影响。所述壳体的重量会增加。当这样的涡轮机用作推进飞机的装置时，机载重量将增加，用于支撑其的设备的重量也会增加。主动力需求和机翼表面积必须修正。专利EP2202388A1公开了一种重叠装配的涡轮机定子。定子凸缘的两个柱状部分在定子叶片处重叠。这种装配方法基于使用盲孔螺栓来固定。尽管减小了轴向长度，但该方案增加了径向直径。而且，这种方案不适于焊接，因为肉眼无法观察到焊接的两面。由于焊接中存在叶片，因此这种构造本身不适用电子束焊接。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中存在的至少一个问题。更具体地，本专利技术旨在减轻涡轮机的重量。更具体地，本专利技术旨在使涡轮机更加紧凑。本发明同样旨在改善发动机尤其是其压缩机的性能。技术方案本专利技术涉及一种轴流式涡轮机的定子，该定子包括：外壳，具有环形阵列的开口和设计为保持耐磨材料的环形层的至少一个内部环形槽；具有平台的一排定子叶片，该平台位于开口中并由平台和开口之间的一个或多个焊缝固定，其中这排开口与内部槽部分地重叠，使得焊缝的一部分轴向地定位在内部槽中。根据本专利技术的有利实施例，所述叶片平台形成了限定内部槽的唇部。根据本专利技术的另一有利实施例，所述平台在内部槽的底部的一部分上延伸。根据本专利技术的又一有利实施例，所述开口穿过外壳和槽。根据本专利技术的又一有利实施例，所述平台具有平行四边形的大致形状，可优选地具有长方形的大致形状，具有上游侧和下游侧，焊缝的轴向地定位在内部槽中的部分沿着平行四边形的上游侧和下游侧之一延伸。根据本专利技术的又一有利实施例，所述开口沿着主要沿定子轴取向的主方向延伸，所述主方向优先地与所述轴形成小于45°的角度，更可优选地形成小于30°的角度，甚至更可优选地形成小于15°的角度。根据本专利技术的又一有利实施例，所述外壳可优选地包括单件的环形壁，单件的环形壁具有包括内部槽的第一部分和包括一排开口和叶片的第二部分，所述壁在所述部分之间形成肩部。根据本专利技术的又一有利实施例，所述平台具有增加到开口上的表面。根据本专利技术的又一有利实施例，所述外壳和/或所述定子叶片平台具有大致恒定的厚度。根据本专利技术的又一有利实施例，所述叶片平台基本上嵌入外壳的开口中。根据本专利技术的又一有利实施例，所述内部槽的部分沿着大致与定子轴对应的主方向延伸，并且具有的大致恒定深度大于1.00mm，可优选地大于2.00mm，甚至更可优选地大于3.00mm。根据本专利技术的又一有利实施例，所述内部环形槽具有两个肩部，其中两个肩部中的至少一个相对于内部环形槽的底部的垂直方向倾斜。根据本专利技术的又一有利实施例，所述定子具有通过其它非焊接的手段附接至外壳的叶片。根据本专利技术的又一有利实施例，所述定子是压缩机定子，可优选地是低压压缩机定子。低压压缩机指的是布置在涡扇下游的压缩机。其进口压力与飞机机动期间所处的高度的大气压相似。根据本专利技术的又一有利实施例，所述内部环形槽具有的长度大于5.00mm，可优选地大于10.00mm，可优选地大于20.00mm。该长度沿着定子轴进行测量。根据本专利技术的又一有利实施例，至少一个平台的材料和外壳的材料为大致相同的合金牌号或适于相互焊接的合金牌号。根据本专利技术的又一有利实施例，所述外壳具有两个内部环形槽，一个位于开口的上游，另一个位于开口的下游，焊缝的第一部分位于上游槽中，而焊缝的第二部分位于下游槽中。根据本专利技术的又一有利实施例，所述平台具有的厚度大于外壳在开口处的厚度。根据本专利技术的又一有利实施例，所述焊接在外壳的环形槽的边缘上具有中断焊接(breakintheweld)。根据本专利技术的又一有利实施例，所述平台具有沿着外壳的外表面延伸且被轴向地焊接到内部槽中的所述表面的部分。本专利技术还涉及一种涡轮机，其包括：具有至少一个定子的至少一个压缩机和具有至少一个定子的至少一个涡轮，其中所述或至少一个压缩机和/或涡轮定子依据本专利技术而定。本专利技术还涉及一种制造根据本专利技术的定子的方法，包括以下步骤：(a)供应外壳和叶片，(b)在外壳的开口中定位和焊接平台，(c)在内部槽中固定耐磨材料层。根据本专利技术的有利实施例，该方法在步骤(b)和步骤(c)之间包括以下阶段：加工外壳的内表面以形成内部槽。有益效果本专利技术可以缩短作为压缩机的涡轮机的长度。与耐磨材料条结合的每个定子级节省几毫米。整个低压压缩机可以节省一厘米。由于上游侧的焊接被耐磨材料覆盖，本专利技术还提供了空气动力学的优点。实际上，焊接在流中带有的某些不规则现在被耐磨材料覆盖。这借助在一步骤中延伸焊接以及构建平台和外壳来实现。本专利技术简化了涡轮机的设计，且不需要在固定和移动的叶片排之间存在未使用空间。根据需要，这些排可以更接近彼此而移动，以改善流动管理，从而优化发动机性能。制造这类定子的方法得以简化。由于焊接与叶片相隔较远且位于开放的喉部中，焊接的可实现度得以改善。槽的尺寸使造本文档来自技高网...

【技术保护点】
轴流式涡轮机定子(24)，包括：外壳(28)，具有环形阵列的开口和设计为保持耐磨材料的环形层(36)的至少一个内部环形槽，具有平台(38)的一排定子叶片(26)，所述平台位于所述开口中并由所述平台(38)和所述开口之间的一个或多个焊缝固定，其中，这排开口与内部槽部分地重叠，使得焊缝的一部分(40，42)轴向地定位在所述内部槽中。

【技术特征摘要】
2012.11.21 EP 12193700.71.轴流式涡轮机定子(24)，包括：
外壳(28)，具有环形阵列的开口和设计为保持耐磨材料的环形层(36)的
至少一个内部环形槽，
具有平台(38)的一排定子叶片(26)，所述平台位于所述开口中并由所述
平台(38)和所述开口之间的一个或多个焊缝固定，
其中，这排开口与内部槽部分地重叠，使得焊缝的一部分(40，42)轴向
地定位在所述内部槽中。
2.根据权利要求1所述的定子(24)，其中，所述叶片(26)的平台(38)形
成了限定所述内部槽的唇部。
3.根据权利要求1和2之一所述的定子(24)，其中，所述平台(38)在所
述内部槽的底部的一部分上延伸。
4.根据权利要求1和3之一所述的定子(24)，其中，所述开口穿过外
壳(28)和内部槽。
5.根据权利要求1至4之一所述的定子(24)，其中，所述平台(38)具有
平行四边形的大致形状，可优选地具有长方形的大致形状，具有上游侧和
下游侧，焊缝的轴向地定位在所述内部槽中的部分(40，42)沿着所述平行四
边形的上游侧和下游侧之一延伸。
6.根据权利要求1至5之一所述的定子(24)，其中，所述开口沿着主
要沿所述定子(24)的轴取向的主方向延伸，所述主方向优先地与所述轴形成
小于45°的角度，更可优选地形成小于30°的角度，甚至更可优选地形成
小于15°的角度。
7.根据权利要求1至6之一所述的定子(24)，其中，所述外壳(28)可优
选地包括单件的环形壁，所述单件的环形壁具有包括所述内部槽的第一部
分(30)和包括一排开口和叶片(26...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·查尔斯，
申请(专利权)人：航空技术空间股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE