制造涡轮机构件环支撑件的方法与流程

本发明的主题是一种制造涡轮机构件环支撑件的方法。

本文所考虑的涡轮机构件环支撑件沿定子中的纵轴线在截头圆锥形扇区上延伸并且在其内表面相对于纵轴线装配有密封衬垫，所述密封衬垫可由耐磨蜂窝材料制成，所述耐磨蜂窝材料围绕机器转子的环形移动翼轮级以减少间隙。该支撑件具有与定子结构相邻的组装部件，以及特别地从他们的外表面相对于纵轴线突出的“轨道”。

存在几种已知的制造它们的方法。第一种基于锻造，但这需要大功率的机器，复杂成形的锻造模具以及需要预防措施以保护合金质量的热加工，例如防止轧屑的发生。

另一方法使用薄板的焊接或钎焊组件来形成支撑件。然而，由于在使用中发生在这些部件上的很大热膨胀，该组件的强度可能有问题，并且制造可能很复杂。

本文公开了一种新方法以制造这种涡轮环支撑件，其中所有操作很简单。

以其通常形式，本发明涉及一种制造涡轮机构件的环支撑件的方法，所述支撑件在圆锥形扇区周围延伸，在所述圆锥形扇区上密封衬垫装配在内表面上并且安装轨道装配在与所述内表面相对的外表面上，所述安装轨道包括由沿从所述支撑件的径向向外方向升高的套环所限制的凹陷，其特征在于，其包括从具有如下厚度的至少一个平面金属板开始，所述厚度等于在内表面和外表面之间距离加上所述套环的高度，将所述板或诸多板弯曲和焊接在一起以形成封闭圆形的圆柱形护罩，在工具中弯曲所述圆柱形护罩以形成圆锥形护罩，加工所述圆锥形护罩的外表面以在其上形成轨道，以及切割所述圆锥形护罩壳体以将其分成对应于所述支撑件的扇区。

换句话说，本发明的基本特征是，其从轨道的切口(relief)被切割的厚板开始，在减少纠正加工时避免了薄板的任何组装，以及同时制造了支撑件环，而不是分离地制造这些元件。这获得几个稍后将描述的优点。

可通过使用简单变形工具完成该板或诸多板初步弯曲成圆柱形形状，下一步骤可以利用一种具有几个同心爪的机器挤压和成形为圆锥形形状。坯件的封闭和规则圆形因此允许简单的加工操作以通过挤压然后通过加工使轨道成形，所述加工可包括转动。

需要注意的是，不涉及很大变形的弯曲和成型操作可以是冷处理，这简化了该方法并避免了需要考虑加热对所述部件的最后性能的后果。

不同的制造方法必须考虑(respect)所要求产品的尺寸。但由于在这种情况下上一次的重要操作是加工，很容易尊重这个条件；然而，某些部分，诸如不可见但装配有密封衬垫的内表面，可以保持未加工。

也更容易制造以利用本发明的重要实施方式纠正尺寸，其中爪和静环具有关于正中面对称的双锥形轮廓，从而成形在正中面的两侧上对称双锥形护罩，其往往平衡所施加的轴向力和工具的变形。

现在将参照以下附图更详细地描述本发明的一个纯粹说明性实施方式的不同方面：

—图1是已知支撑件的示意图；

—图2示出了在本发明开始所使用的平板；

—图3示出了将该板弯曲成圆柱形护罩；

—图4和图5示出了形成双锥形护罩的冲压机的两个视图；

—图6示出了在两道工序中冲压的选择；

—图7示出了如何完成加工；

—图8和9表示根据本发明的支撑件的两个视图；

—以及图10和11分别示出了已知支撑件和根据本发明的产品支撑件的横向端。

图1表示一种涡轮机构件的环支撑件，诸如通过利用已知技术焊接和钎焊薄板的涡轮机。主板1在角扇区周围具有基本规则的圆锥形形状，并且包括其上固定有耐磨蜂窝密封衬垫2的内表面；在其外表面上存在包括第二薄板的外安装轨道3，所述轨道3弯曲以具有两个径向向外上升的突出套环4和5，具有中间凹陷6。其在轴向端部还存在另一安装轨道7，也具有U形剖面，但安装轨道7的中心凹部朝向机器的轴线方向。轨道3和7都被钎焊到主板1。如上看出，制造支撑件可能复杂并且在应用到其的许多热循环下其强度从长期来看可能不可预测。图10示出了该支撑件在其每个角端部的特定形式：两个其他板25和26在主板1的外表面上被焊接到该支撑件，以加厚该支撑件的剖面，因此可以在其侧表面上形成狭缝27，当支撑件被安装并邻近类似支撑件时，密封板的一部分装配到该狭缝27内并覆盖这两个支撑件之间的间隙。这些板25和26使支撑件的制造更复杂。图1和其他图示出了机器的纵向X轴线，在所述机器上围绕该X轴线的圆周上安装有支撑件。

我们现在将给出从图2开始的本发明描述。原料包括平板8，或少量这种板8。该板8或诸多板8穿过弯曲装置，其中它们被弯曲以获得圆柱形护罩9(图3)，在修整端边缘后，依靠焊接封闭该圆周将该圆柱形护罩制成连续的。优选的是使用尽可能少数量的板8，并且这就是为什么使用3个板8可以是一种良好的折衷，每个所述板弯曲成半圆或三分之一个圆；然而，单个板可弯曲成整个圆，不管其厚度如何。

图4和图5中所表示的下一步骤包括使圆柱形壳体9成形为圆锥形护罩，更有利地成形为双锥形护罩10，以遵循涡轮中半径的变化。圆柱形护罩9被放置到包括冲压工具的设备中，诸如包括圆排爪11和静环12的挤压机，圆排爪11具有由中心圆锥形拉刀(broach)23一起推动的伴随径向位移，所述静环12面对圆排爪并与它们同心。通过凹面的静环以及在中心突出的爪11获得双锥形形状。在朝环12移动爪11时，圆柱形护罩变形成所需的双锥形形状。冲压可包括增加双锥形护罩10的半径的膨胀部件。将会观察到的是，环12由两个叠加阶段12a和12b形成，所述叠加阶段12a和12b可通过提升上阶段12a从而插入然后移除护罩9或10分离。

避免在该操作中可发生的过量力失衡是有用的，这可能由于没有考虑制造尺寸。挤压机的圆形形状可以使力在角方向平衡，并且如果该工具在正中面的两侧上对称，可消除在护罩9或10轴向方向的失衡力，正如在这种情况下，由于爪11和环12的双锥形轮廓。

然而，应该注意的是，由于在弯曲步骤(变形分布在很长的长度上)以及成为双锥形形状的成形步骤中应用到材料的很小变形，该方法的所有步骤可以在冷的条件下实现。

由于在沿圆排爪11之间的不连续性，通常将在两个工序中进行通过冲压步骤的该成形；在第一工序后，将通过一个在爪11之间对应于几度的角步骤移动双锥形壳体10，从而在每个工序后在一个爪11前面移动外周的每一部分(图6)，并且从而将双锥形护罩制成为不均匀的圆形，消除了在第一工序后保留在爪11之间的任何平面部分。

图7示出了叠加在一对待获得的支撑件19上的双锥形护罩10的形状。制造操作现在将包括加工，以及特别地在像车床的常规数控机床上转动。如上所提到的，旨在使在冲压机轴向方向上的力均衡的护罩10的对称双锥形形状用于在其每个半部中形成支撑件19的圆周。双锥形壳体10包括内表面13和外表面14。内表面13在至少大部分其表面上基本保持未加工，除了在将装配轨道7的每个支撑件19的一端挖掘凹槽15外，与先前设计保持不变。另一方面，外表面14将完全地被加工，由于支撑件尺寸19必须精确并且表面状况在该位置必须良好，这对于在被装配并且因此不可见的密封衬垫2上的大部分内表面13不是这样；特别地，对应于先前设计中轨道3的凹面形状将挖掘凹槽16，并且类似于套环5的套环17将在每个支撑件19的端部形成。最后操作将包括切掉双锥形护罩10的端部20，在第一步骤中通过完全地移除中心21将其划分以分离支撑件19的这两个圆周，并且将支撑件19的这两个圆周切割成角扇区，以使支撑件19彼此分离。狭缝27在最后步骤中在横向端部制成，直接地在该板的中等厚度(图11)。

图8和9示出了在安装轨道7和密封衬垫2后最后获得的支撑件19。在双锥形护罩10的质量中切开的包括凹槽16和套环17的部分具有与根据先前设计凹陷部件6和套环5的相同尺寸，使得支撑件19可完全地取代支撑件1。需要注意的是，支撑件19将更重，因为它由一个与支撑件1的板相比更厚的板8形成。然而，可通过依靠在中心铣削来挖掘其外表面而不达到凹槽16减轻该缺点。铣削操作22是不连续的，并且不应用在支撑件19的边缘。

通过支撑件19的单件部分替换附加轨道3有助于提高其粘合力，并且它可靠地产生正确的尺寸。因此，减少了再加工工作。