用于涡轮机的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于涡轮机的装置(1)，其包括：金属的支撑结构，所述支撑结构具有至少一个沿着径向方向延伸的支撑柱(3，4，5)；和多个相叠地设置在所述支撑结构上的区段(6)，所述区段板状地构成并且由陶瓷纤维复合材料制造，所述区段共同地限定环周轮廓，其中所述区段(6)设有贯通孔(12)，至少一个所述支撑柱(3，4，5)延伸穿过所述贯通孔，其中至少一个所述支撑柱(3，4，5)具有向外突出的、横向于径向方向延伸的突起(9)，所述突起接合到在所述区段(6)上相对应地构成的留空部(13)中。

A device for a turbine

The invention relates to a device for a turbine (1), which comprises a support structure of the metal, the supporting structure has at least one extending along the radial direction of the support columns (3, 4, 5); and a plurality of overlapped and arranged the supporting structure in the section (6), the section of the plate formed by ceramic and fiber composite materials, the segments collectively define circumferential contour, wherein the section (6) is provided with a through hole (12), at least one of the support columns (3, 4, 5) extends through the through hole, wherein at least one of the supporting columns (3, 4, 5) with lateral extension protruding outward in the radial direction, the protrusions (9), the projection is joined to the section on the (6) corresponding to a blank portion (13).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于涡轮机的装置
本专利技术涉及一种用于流体机械的装置，所述流体机械尤其是涡轮机，如燃气轮机，所述装置包括：金属的支撑结构，所述支撑结构具有至少一个沿着径向方向延伸的支撑柱；和多个在支撑结构上相叠地设置的、板状地构成的并且由陶瓷纤维复合材料制造的区段，所述区段共同地限定所述装置的环周轮廓，其中所述区段设有贯通孔，至少一个支撑柱延伸穿过所述贯通孔。此外，本专利技术涉及一种用于制造这种装置的方法。
技术介绍
在现有技术中，一开始提出类型的装置的多样的设计方案是已知的。因此，US2006/00120871A1例如公开了一种具有叶身的叶片装置，所述叶身有多个沿着径向方向相叠地设置的、板状地构成的并且由陶瓷纤维复合材料制造的叶身区段构成。各个叶身区段分别包括彼此对齐的贯通孔，例如呈金属的拉杆形式的支撑柱延伸穿过所述贯通孔，所述拉杆将叶身区段压向彼此，由此在叶身区段之间产生力配合，所述力配合将这些叶身区段保持在一起。然而，这种叶片构造的一个问题在于，尽管存在作用到叶身区段上的径向的压力，然而这些叶身区段仍能够沿着横向于径向方向的方向相对于彼此移动。相应地，会需要设有补充的机构，以便阻止这种相对运动。因此，例如能够在各个叶身区段的上侧和下侧上设有彼此接合的突起和留空部，然而这在生产方面带来非常大的耗费。在本文中可示例性地参照US2006/0120874A1。伴随着使用拉杆而产生的另一缺点在于，拉杆所延伸穿过的贯通孔通常不能够像原则上所期望的那样用作为冷却通道。
技术实现思路
以该现有技术为出发点，本专利技术的目的是，实现一种一开始所提出的类型的装置，所述装置具有替选的构造。为了实现该目的，本专利技术实现了一种一开始所提出的类型的装置，所述装置的特征在于，至少一个，例如一些支撑柱，具有至少一个向外突出的、横向于径向方向延伸的突起，所述突起接合到至少一个在所述区段中的至少一个区段上相对应地构成的留空部中或者能够接合到其中。优选地，相应地不仅在支撑柱上设有多个突起，例如一些突起，而且设有多个留空部，例如一些留空部，突起构成用于接合到所述留空部中。为了实现该目的，本专利技术能够实现一种开始所提到类型的叶片装置，所述叶片装置的特征在于，至少一个支撑柱具有向外突出的、横向于径向方向延伸的突起，所述突起接合到在叶身区段上相应地构成的留空部中。由于这种突起和留空部，区段与至少一个支撑柱在不需要使用单独的固定机构的情况下可直接连接，由此有效阻止相应区段沿着横向于径向方向的方向的相对运动。根据本专利技术的一个设计方案，支撑结构具有多个支撑柱，尤其三个支撑柱，其中当然也能够设有数量与其不同的支撑柱。整体上通过设有多个支撑柱来实现非常稳定的装置。优选地，至少一个支撑柱具有非圆形的横截面，尤其效仿所述装置的环周轮廓的横截面。横截面的这种选择同样非常有助于所述装置的稳定性。有利的是，至少一个支撑柱空心地构成。在这种情况下，在常规使用所述装置期间能够通过支撑柱引导冷却流体，使得至少一个支撑柱限定冷却通道。根据本专利技术的一个设计方案，支撑柱具有基本上平行于区段延伸的平台，至少一个支撑柱从所述平台径向向外突出，其中所述区段堆叠在平台上。这种平台一方面在设有多个支撑柱时使支撑柱彼此连接。另一方面，平台限定所限定的底部，所述区段能够堆叠到所述底部上。除此之外，这种平台能够设有叶片根部或者与这种叶片根部一件式地构成，所述叶片根部用于将所述装置固定在涡轮部件上。优选地，在至少一个支撑柱和所述区段的由该支撑柱延伸所穿过的那些贯通孔之间构成有所限定的环形间隙。这种环形间隙针对在常规使用所述装置期间所述区段热膨胀的情况提供足够的空间，以便避免产生有害的热应力。根据本专利技术的一个设计方案，留空部分别从相应的区段的上侧起延伸。这引起：突起可简单地制成，如接下来将详细阐述。优选地，至少一个留空部或者一些或多个留空部以倒角的形式构成，所述倒角例如沿着贯通孔的环周延伸。有利的是，至少一个突起或者多个突起基本上形状配合地容纳在相应的留空部或多个留空部中。以这种方式实现在至少一个支撑柱和所述区段之间的尤其好的结合。优选地，每个区段设有至少一个留空部，相关联的突起接合或者能够接合到所述留空部中。换言之，在该设计方案中，每个区段与至少一个支撑柱连接。根据本专利技术的一个变型形式，至少一个区段或多个区段的外表面设有覆层，尤其设有热障覆层。根据一个设计方案，所述装置是用于涡轮叶片的，尤其用于叶身的装置，或者是用于涡轮机的被热气加载的部分的装置。所述装置能够是用于涡轮机的，尤其燃气轮机的叶身装置。所述装置此外能够是用于涡轮机的，尤其燃气轮机的环形区段装置。所述装置此外能够是用于涡轮机的燃气和/或蒸汽路径中的另一部分，例如燃气轮机的被热气加载的部分的装置。为了实现一开始提到的目的，本专利技术此外实现一种用于制造根据本专利技术的装置的方法，其中所述方法的特征在于，支撑结构的至少一个支撑柱利用生成法来制造。在此，其例如能够是SLM法(选择性激光熔化)、火焰喷涂法、高速火焰喷涂法或者堆焊法，以便仅列举一些实例。有利的是，所述区段的堆叠和至少一个支撑柱的逐步地制造彼此交替进行，使得在设置设有留空部的区段之后，产生至少一个支撑柱的包括接合到留空部中的突起在内的子区域。以这种方式可容易地制成接合到留空部中的突起。实现突起和留空部之间的形状配合也是毫无问题的。优选地，利用机器人进行所述区段的堆叠。以这种方式能够以高的自动化程度执行所述装置的整个制造过程。有利地，所述区段的外表面设有覆层，尤其设有热障覆层，其中所述覆层有利地事后设置。附图说明本专利技术的其它特征和优点按照对根据本专利技术的一个实施方式的装置的接下来的描述参考附图而变得明确。在附图中示出：图1示出根据本专利技术的一个实施方式的装置的示意性的立体视图；图2示出在图1中示出的装置的一个区段的示意性的俯视图；图3示出在图1中示出的装置的支撑结构的平台的示意性的俯视图；以及图4至7示出示意性的剖视图，根据所述剖视图阐述利用根据本专利技术的一个实施方式的方法制造在图1中示出的装置。具体实施方式图1至3示出根据本专利技术的一个实施方式的装置1或其部件。装置1是用于涡轮机的，尤其燃气轮机的装置，其中装置1基本上构成为转子叶片、导向叶片，和/或构成为在涡轮机的燃气或蒸汽路径中的环形区段或另一部分，即使这当前未详细说明。作为主部件，装置1包括：金属的支撑结构，所述支撑结构具有平台2和三个支撑柱3、4和5，所述支撑柱从平台2起沿着径向方向R延伸；和多个在支撑结构上相叠地设置的并且板状地构成的区段6，所述区段共同地限定所述装置的环周轮廓。主要用于在常规使用装置1期间吸收和导出作用到该装置上的力的支撑结构由金属材料制造，例如由镍基合金制造，以便仅列举一个实例。平台2具有基本上凸状地拱曲的抽吸侧7和基本上凹状地拱曲的压力侧8，其中原则上其它几何形状也是可行的。平台2能够是预制的构件，所述构件例如已借助于浇铸和随后的机械加工制成。替选地，也能够利用生成制造法来制造平台2，例如借助于SLM法，其中当然其它生成制造法也是可行的。支撑柱3、4和5利用生成制造法来制造并且牢固地与平台2连接，如接下来还将详细阐述。支撑柱从平台2起基本上彼此平行地延伸，空心地构成并且当前分别具有非圆形的横截面，所述横截面当前效仿所述装置的环周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮机的装置(1)，包括：金属的支撑结构，所述支撑结构具有至少一个沿着径向方向延伸的支撑柱(3，4，5)，和多个相叠地设置在所述支撑结构上的区段(6)，所述区段板状地构成并且由陶瓷纤维复合材料制造，所述区段共同地限定所述装置的环周轮廓的至少一部分，其中所述区段(6)设有贯通孔(12)，至少一个所述支撑柱(3，4，5)延伸穿过所述贯通孔，其特征在于，至少一个所述支撑柱(3，4，5)具有至少一个向外突出的、横向于径向方向延伸的突起(9)，所述突起接合到至少一个在所述区段(6)中的至少一个区段上相对应地构成的留空部(13)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.02 DE 102015212419.31.一种用于涡轮机的装置(1)，包括：金属的支撑结构，所述支撑结构具有至少一个沿着径向方向延伸的支撑柱(3，4，5)，和多个相叠地设置在所述支撑结构上的区段(6)，所述区段板状地构成并且由陶瓷纤维复合材料制造，所述区段共同地限定所述装置的环周轮廓的至少一部分，其中所述区段(6)设有贯通孔(12)，至少一个所述支撑柱(3，4，5)延伸穿过所述贯通孔，其特征在于，至少一个所述支撑柱(3，4，5)具有至少一个向外突出的、横向于径向方向延伸的突起(9)，所述突起接合到至少一个在所述区段(6)中的至少一个区段上相对应地构成的留空部(13)中。2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述支撑结构具有多个支撑柱(3，4，5)，尤其三个支撑柱(3，4，5)。3.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，至少一个所述支撑柱(3，4，5)具有非圆形的横截面，尤其效仿所述装置的环周轮廓的横截面。4.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，至少一个所述支撑柱(3，4，5)空心地构成。5.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述支撑结构具有基本上平行于所述区段(6)延伸的平台(2)，至少一个所述支撑柱(3，4，5)从所述平台径向向外突出，其中所述区段(6)堆叠在所述平台(2)上。6.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，在至少一个所述支撑柱(3，4，5)和所述区段(6)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·布尔鲍姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE