涡轮机的转子叶片或导叶的翼型件部分的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涡轮机、尤其是燃气涡轮或蒸汽涡轮的转子叶片或导叶的领域。本发明的最终目的是在转子叶片或导叶翼型件中提供充分冷却，改进冷却流控制，以及实现插件配合。
[0002]因此，本发明涉及燃气涡轮或蒸汽涡轮的转子叶片或导叶翼型件组件，并且基本上涉及翼型件插件在相应的翼型件部分的腔体内的特定或模块化的布置。
[0003]基本上，翼型件插件在相应的翼型件部分的腔体内的特定或模块化的布置由可替换和/或不可替换的插件组成。除了所使用的翼型件插件之外，转子叶片或导叶另外包括可代替和不可代替的应用了流和没有应用流的元件。
[0004]因此，本发明涉及涡轮叶片，S卩，涉及转子叶片或导叶，涡轮叶片具有空心翼型件部分，空心翼型件部分具有外壁，外壁限定用于接收冷却空气的腔体，翼型件部分包括位于上游方向上的前缘、位于下游方向上的后缘、凸形吸力侧、凹形压力侧。至少一个插件设置在腔体内，插件构造成最初接收进入插件的腔室的冷却空气的至少一部分，并且引导冷却空气通过多个插件孔口，以冷却翼型件部分的外壁的内表面。插件进一步包括大体符合腔室的外壁的轮廓但与其处于间隔开的关系的构造。
【背景技术】
[0005]US 8，182，203 B2公开了一种涡轮叶片，其包括:翼型件；沿翼展方向延伸通过翼型件的内部的供应通道，冷却流体流过该供应通道；针鳍(Pin fin)通道，其沿着翼型件的中心线从供应通道延伸向翼型件的后缘，并且在后缘处通往翼型件的外部；从成对的相对的内壁凸出的多个间隙针鳍，内壁在针鳍通道的供应通道侧处的区域处构成针鳍通道，并且在它们之间形成沿翼展方向延伸的间隙；针鳍在针鳍通道的后缘侧处的区域处连接成对的相对的内壁；以及插件部分，其设置在间隙中，以减小针鳍通道的供应通道侧处的区域处的冷却流体的通道的面积。
[0006]对于本公开的涡轮叶片和燃气涡轮，插件部分设置在形成于间隙针鳍之间的间隙中。因此，与未设置插件部分的情况相比，针鳍通道的供应通道侧处的通道(冷却流体流过该通道)的横截面积减小，使得在供应通道侧的区域处的冷却流体的速度提高。这会提高供应通道侧处的区域处的冷却效率，这改进针鳍通道的冷却效率，因而提高涡轮叶片的冷却性能。
[0007]参照EP 2 492 442 A2，提供了一种用于引导燃气涡轮发动机中的热气体的导叶。导叶包括空心翼型件部分，在使用中，空心翼型件部分跨越发动机的工作气体环面。导叶进一步包括冲击管，冲击管在翼型件部分的内表面上面形成盖，并且在冲击管中形成有用于产生冲击冷却射流的射流形成孔口。冲击管包括两个管部分，它们可单独插入到翼型件部分中的位置中，形成盖。冲击管进一步包括膨胀部件，当管部分在翼型件部分中就位时，膨胀部件可定位在翼型件部分中，以向外推各个管部分，并且从而使管部分抵靠着翼型件部分保持就位。
[0008]参照US 8, 231,329 B2，一种涡轮叶片具有大体空心翼型件，空心翼型件具有外壁，外壁限定用于接收冷却空气的腔室，翼型件包括位于上游方向上的前缘、位于下游方向上的后缘、凸形吸力侧、凹形压力侧，以及设置在腔室内的插件，插件构造成最初接收进入腔室的冷却空气的至少一部分，并且引导冷却空气通过多个插件孔口，以冷却外壁的内表面，插件进一步包括大体符合腔室的外壁的轮廓且与其处于间隔开的关系的构造，其中，腔室和插件在它们朝后缘延伸时变窄，插件最后在销阵列区段处终止，并且腔室最后在销阵列区段处终止；其中，存在第一距离，其包括在插件的下游终止点的位置和销阵列区段的上游起始点的位置之间的大体轴向距离，其中，销阵列区段在下游端处包括多个开口，开口限定通往多个后缘冷却孔口的入口，以及其中，腔室、插件和销阵列区段构造成使得第一距离大致最大程度地减小。
[0009]US 7,452, 182 B2涉及一种模块化导叶组件。导叶组件包括翼型件部分、外部平台和内部平台。翼型件部分可由至少两个节段组成。优选地，构件连接在一起，以便容许组装和拆卸导叶。因而，在导叶受损的情况下，修理包括更换仅受损的子构件，这与更换整个导叶相反。模块化设计有利于在导叶中使用各种材料，包括不相同的材料。因而，可选择适当的材料，以优化构件寿命、冷却空气使用量、空气动力学性能和成本。因为导叶是较小构件的集合(这与一个整体结构相反)，所以可轻易地制造导叶的单独的构件，并且可包括较复杂的特征。根据此文献，翼型件的一端可接收在内部平台和外部平台中的一个的凹部内。组件可进一步包括密封件，密封件设置在翼型件的径向端和翼型件的紧邻径向端的外周表面中的至少一个和凹部之间。因此，可最大程度地减少热气体渗透或冷却空气泄漏。在这样的情况下，翼型件节段、内部平台和/或外部平台中的一个或多个可由金属间化物、氧化物弥散强化(ODS)合金、单晶金属、高级超合金、金属基复合材料、陶瓷或CMC制成。
【发明内容】
[0010]本发明的有创造性的思想在于使用典型的转子叶片或导叶组件，其由翼型件部分、内部平台和外部平台(它们也被称为护罩)组成，它们制成为一体，如关于众人皆知的现有技术所描绘和阐明的那样。
[0011]特别地，通过使用转子叶片或导叶(它们可通过至少两个单独部件组装起来，即，单独的翼型件部分和外部平台和单独的内部平台)，一方面，进行了预处理，以对经标识的单独部件、模块、元件提供互换性或修理和/或重新调节，而不必更换整个转子叶片或导叶。
[0012]另一方面，使用由三个可分离部件(即，外部平台、翼型件部分和内部平台)组成的转子叶片或导叶也是可行的。在单独的过程中，可修理和/或重新调节导叶的各种部件或模块或元件。
[0013]另外，本发明描述一种燃气涡轮或蒸汽涡轮的改进的转子叶片或导叶组件，其基于模块化结构，基本上包括翼型件部分、内部平台、外部平台，而翼型件部分和/或平台在其一端处具有用于可互换地连接转子叶片或导叶元件的器件，而转子叶片或导叶元件的连接相对于翼型件部分沿径向或准径向延伸且相对于燃气涡轮或蒸汽涡轮的轴线具有永久或半永久固定，翼型件部分与平台的组装基于由粘合互连促动的摩擦锁定结合，或者翼型件部分与平台的组装基于使用金属和/或陶瓷表面使导叶元件彼此固定，或者翼型件部分与平台的组装基于具有可脱开连接或永久连接的强制封闭器件，而至少翼型件部分包括至少一个外部热气体路径衬套，其包围翼型件部分的至少一部分。
[0014]此外且基本上，本发明使用相同或相似的组件来确定翼型件部分的腔体内的各种构造式翼型件插件的各种可行连接。为了减小后缘通道入口的大小，在相应的翼型件插件的末端处，可使用一个或多个额外的翼型件插件(一个或多个)。
[0015]在此语境中，额外的翼型件插件(一个或多个)可插入后缘区域中且在后缘区域中滑动，然后在主翼型件插件就位。可选地，额外的翼型件插件(一个或多个)可浇铸在其中。可针对翼型件额外的插件(一个或多个)的大小按照级联原理来插入它们，BP:
额外的插件(参见图1，项目200)从外部(参见图1，项目201)插入到腔体中(参见图1，项目202)，然后沿朝后缘(参见图1，项目103)的方向移动(参见图1，项目202)，并且固定到预定位置上。
[0016]随后可插入至少一个主翼型件插件。相反地进行也是可行的。
[0017]因此，至少一个主插件包括至少一个额外的插件，该额外的插件从外部插入且转移到腔体中的中间位置处，并且沿朝后缘的方向移动且固定到预定位置上，其中，额外的插件形成主插件的末端处的后缘通道入口的大小。
[0018]此外，至少一个主插件包括至少一个额外的插件，额外的插件形成主插件的末端处的后缘通道入口的大小。这个额外的插件由结构化整体本体组成。
[0019]大小不同的插件可沿转子叶片或导叶的横向方向布置。
[0020]根据不同的情况，可在翼型件腔体内沿所有方向在翼型件插件之间提供各种间隙。
[0021]可机械地紧固参照翼型件插件的联合组装，或者联合组装可使用收缩过程。
[0022]基本上，可脱开连接或永久连接包括具有螺栓或铆钉或者用HT硬钎焊、活性硬钎焊、软钎焊进行的强制封闭。另外，单独的插件可由单件结构或复合结构制成。
[0023]此外，插件能够抵抗热量和物理应力，其中，所提到的器件整体或本身是可彼此互换的。
[0024]因此，本发明的一个基本思想包括将翼型件部分的腔体内的一个或多个插件分成多个插件，以便较好地适应转子叶片或导叶几何构造，而不管相应的转子叶片或导叶是否由唯一本体或模块化结构组成。
[0025]在此语境中，本发明在翼型件中提供充分冷却，改进流控制，并且实现插件配合。<