燃气轮机导叶的制作方法

本发明大体上涉及用于燃气轮机的导向导叶，并且更具体地，本发明提供了具有改善的柔性的创新导向导叶，其导致了导叶平台与导叶载体之间的界面处的应力减小。

背景技术：

如所公知的，用于燃气轮机的标准构造构想出了牢固地连接到外壳或导叶载体上的多个导叶，外壳或导叶载体包绕由安装到其上的叶片引导的旋转轴。具体而言，各个导叶均包括翼型件，其连接到导叶平台上，导叶平台继而又固持到外壳中。当热燃烧气体经过壳来驱动旋转轴时，导叶经历高温。

大体上，导叶可在其外径处以悬臂方式，或在其外径和内径处固定到外壳上(后一设计称为摇动导叶)。

参看图1，示意性地示出了根据现有技术水平的悬臂设计的定子导叶100，其中导叶100包括安装到包括前缘钩102和后缘钩101的导叶平台104上的翼型件103，钩102和钩101继而又安装在导叶载体105中。轴向和周向固定可在前缘钩102或后缘钩101上操作。

参看以下附图2，示出了根据现有技术的以"摇动导叶"构造的定子导叶200。在此情况下，导叶200包括安装在导叶平台204上的翼型件203，导叶平台204继而又包括配合到导叶载体收纳部分205中的单个外钩201。钩201提供外轴向、周向和径向支承，且将轴向、径向和周向导叶负载转移到导叶载体205上。

此外，导叶200在其内径202处由内结构构件208支承，内结构构件208提供内轴向支承。如附图中示意性指出的，构件202配合到导叶载体205中。导叶200通过施加到翼型件203上的轴向气体负载相对于外轴向导叶载体支承件205和内轴向导叶载体支承件208推动。

由于瞬变模式中的燃气涡轮发动机的结构部分的不同热膨胀，故导叶200的内轴向支承件205和外轴向支承件208将关于彼此沿轴向改变。

如图3中所示，这将促使导叶200关于导叶载体205倾斜。此外，由于导叶自身中的热应力，故钩201可沿任何方向弯曲。

大体上，根据现有技术的教导内容，导叶200提供周向钩201，其具有外侧上的周向空间和内侧上的平面表面。如图4中所示，导叶载体205中的收纳凹槽提供外圆柱表面和内圆柱表面，其产生外侧处的表面接触206和内侧处的轴向线接触207。为了防止钩201在导叶载体205的收纳凹槽内沿周向方向的非期望倾斜，导叶钩201与导叶载体205之间的空隙通常保持尽可能小。

具体而言，对于摇动类型的导叶，现有技术存在若干缺陷。

首先，钩的热变形(例如，弯曲)可将导叶卡在凹槽内。这将高的力引入导叶或载体中，这导致寿命缩短。

此问题的可能的部分解决方案可为增大空隙，然而这可允许导叶沿周向方向的相当大倾斜。此外，导叶应当围绕钩自由旋转大约几度(最大＋/-5°)，以补偿相对的外支承件和内支承件的移动，这在轴向线接触和表面接触的情况下是不可能的。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过提供如在独立权利要求1中基本限定的燃气轮机导向导叶来解决上述技术问题。

此外，本发明还提供了如在独立权利要求8中基本限定的导向导叶载体。

优选实施例在对应的从属权利要求中限定。

根据仅出于示例性而非限制性目的在以下详细描述中描述的优选实施例，本解决方案提供了一种用于燃气轮机的导向导叶，其包括导叶平台和连接到导叶平台上的导叶翼型件，其中导叶平台包括沿燃气轮机的周向方向延伸且适于收纳在导向导叶载体凹槽中的长形钩，其中导向导叶还包括位于长形钩的外侧的远端处且布置成抵靠导向导叶载体凹槽的第一突出垫和第二突出垫，其中突出垫具有圆形的形状。

根据本发明的优选方面，导向导叶还包括位于长形钩的内侧的远端处且布置成抵靠导向导叶载体的第三突出垫和第四突出垫，内侧与所述长形钩的外侧相对。

根据本发明的优选方面，第三突出垫和第四突出垫均具有基本平坦的形状。

根据本发明的优选方面，第一突出垫和第二突出垫各自沿长形钩的周向方向延伸长度l，其选择成长形钩的整个周向长度的5%到25%的范围中。

根据本发明的优选方面，长度l选择成在长形钩的整个周向长度的10%到15%的子范围中。

根据本发明的优选方面，长度l为长形钩的整个周向长度的12.5%。

根据本发明的优选方面，长形钩包括位于外侧上的槽口，槽口适于收纳径向锁定销。

根据本发明的另一个方面，提供了一种导向导叶载体，其包括沿燃气轮机的周向方向延伸且适于收纳导向导叶的导叶平台的对应长形钩的凹槽，凹槽包括位于其相应上远端处的上内表面上的第一接触部分和第二接触部分，上内表面与长形钩的外侧相对，其中第一接触部分和第二接触部分具有在沿轴向方向的截面视图中的基本平坦的表面。

根据本发明的优选方面，导向导叶载体还包括位于其下远端处的下内表面上的第三接触部分和第四接触部分，下远端与上远端相对且下内表面与长形钩的内侧相对，以及其中第三接触部分和第四接触部分具有基本圆形的表面。

因此，发明出了新颖构想，其提供导向导叶与导向导叶载体之间的仅周向线接触或点接触。

钩设计成比中间部分中的载体凹槽的更细，这允许了钩弯曲而不卡住。在钩的两个周向端处，垫位于内侧和外侧上，以提供与载体的局部接触。

外垫成形为沿轴向方向为圆形，且也围绕发动机中心线是旋转对称的。这提供了外垫和载体凹槽外表面的线性接触。

内垫是平坦的，且与载体凹槽内表面相切。然而，载体凹槽内表面成形为沿轴向方向为圆形。这提供了沿轴向和周向方向的切线的交点处的内垫与载体的点接触。

根据本发明的一个方面，允许导向导叶围绕钩倾斜，即使在接触位置处的有限空隙的情况下也保持了钩的周向端处的限定接触。此有限空隙需要最小化导叶沿周向方向的倾斜。

对于载体中的导叶的周向锁定，径向销接合至钩的中心中的槽口。通常，销不承载任何轴向或径向负载，而是仅将周向负载传递到载体中。

附图说明

本发明的前述目的和许多伴随的优点将在其通过连同附图时参照以下详细描述变得更好理解时变得更容易认识到。

图1-4示出了根据现有技术的配合到对应导向导叶载体中的不同种类的导向导叶；

图5-6示出了根据本发明的导向导叶的钩元件的透视图；

图7-8示出了沿垂直于燃气轮机的轴向方向的平面插入导向导叶载体中的导向导叶的截面视图；

图9示出了当插入导向导叶载体中时根据本发明的钩元件的细节。

具体实施方式

参看图5，示出了按照本发明的用于燃气轮机的导向导叶1。导向导叶1包括以参考标号2指出的导叶平台，翼型件3连接到导叶平台2上。导叶平台2包括长形钩4，其沿燃气轮机的周向方向c延伸。导叶平台2适于收纳到导向导叶载体(未示出)中，导向导叶载体具有构造成收纳长形钩4的周向凹槽。多个导向导叶1然后按顺序沿周向方向c插入导叶载体凹槽中，这样以沿径向方向r设置多个翼型件3，且构成燃气轮机的导叶级。多个级然后沿燃气轮机的轴向方向(附图中由轴线a指出)形成。

长形钩4还包括第一突出垫42和第二突出垫43，其位于长形钩4的外侧41的相应的远端411和412处。根据本发明的一个方面，突出垫42和43具有基本圆形的形状。

根据优选实施例，突出垫42,43的圆形的形状具有大约40mm的曲率半径。

现在将参照以下图6，从不同角示出了长形钩4，示出了与外侧41相对的长形钩4的内侧44。具体而言，长形钩4包括第三突出垫45和第四突出垫46，其位于长形钩4的内侧44上，且布置成抵靠导叶载体凹槽(未示出)。突出垫45,46位于内侧44的相应远端441,442处。突出垫45,46具有基本平坦的形状，且可在几何上与平行六面体形关联。

参照以下图7，示出了沿长形钩4的径向平面的区段，其沿周向方向c延伸，插入导向导叶载体凹槽5中。在附图中，清楚地示出了长形钩4的外侧41面对凹槽5的上内表面51，而长形钩4的内侧44面对凹槽5的下内表面56。

载体凹槽5包括第一接触部分52和第二接触部分53，其位于上内表面51的相应远端511和512上。接触部分52,53分别抵靠长形钩4的突出垫42和43。

类似地，载体凹槽5包括第三接触部分54和第四接触部分55，其位于下内表面56的相应远端561和562上。载体凹槽5的接触部分54,55分别抵靠突出垫45和46。

接下来查看图8，在同一视图中仍示出了插入导向导叶载体凹槽5中的长形钩4。根据优选几何形状，突出垫43和42各自沿周向方向c延伸长度l，其选择成在长形钩4的整个周向长度h的5%到25%的范围中。更优选地，长度l在长形钩4的整个长度h的10%到15%的子范围中选择。甚至更优选地，长度l基本等于整个长度h的12.5%。

仍参看图8，长形钩4包括位于外侧41上的槽口48，其适于收纳径向销60。径向销60然后插入载体凹槽5的上内表面中的对应槽口中。销60具有锁定功能，因为其防止导叶平台免于沿载体凹槽5周向地滑动。

参看最后的图9，示出了插入载体凹槽5中的钩4的侧向区段。具体而言，附图示出了抵靠接触部分52的圆形突出垫42，以及抵靠接触部分54的平坦突出垫46。

有利地，为了形成凹槽5与钩4之间的线性周向接触，位于上内表面51上且与圆形垫42接触的接触部分52具有沿轴向方向的截面视图中的基本平坦的表面。更具体而言，对应于接触部分52的凹槽的曲率半径沿轴向方向恒定。

此外，位于下内表面56上且与平坦突出垫46接触的接触部分54具有基本圆形表面。

相同的几何形状适用于分别抵靠突出垫43和46(图9中未示出)的接触表面53和55。

尽管已经结合优选实施例完整描述了本发明，但清楚的是，改型可引入其范围内，而不认为本申请由这些实施例限制，而是由所附权利要求的内容限制。