用于制造汽輪機(jī)的級的方法
【專利摘要】一種用于制造汽輪機(jī)的級(1)的方法包括以下步驟：磨削材料塊以限定具有多個葉片(6)的區(qū)段(2)，各個葉片(6)均具有外表面(7)；在葉片(6)中的至少一個的外表面(7)中加工開口(8)；加工與開口(8)流體連通的腔(9)；加工腔(9)的步驟通過線放電加工來執(zhí)行。
【專利說明】
用于制造汽輪機(jī)的級的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造汽輪機(jī)的級的方法。具體而言，該方法涉及具有中空葉片的級的制造。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽輪機(jī)中，蒸汽的部分冷凝發(fā)生在其末級或多個級處。
[0003]具體而言，冷凝發(fā)生在所謂的〃冷凝級〃的定子葉片的翼型件部分上，通常是渦輪的末級。
[0004]如果微滴由于冷凝的結(jié)果而生成，則它們離開靜止的定子葉片，且它們沖擊旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片；因此對轉(zhuǎn)子葉片的破壞可發(fā)生。
[0005]為了減小由微滴引起的破壞，轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)速可減小。然而，以此方式，渦輪的效率也降低。
[0006]作為備選，為了減小轉(zhuǎn)子葉片上的任何破壞，存在在生成微滴之前收集冷凝物的解決方案。
[0007]這些解決方案中最典型的在于在冷凝可能發(fā)生的地方使用中空定子葉片，提供了經(jīng)由葉片的翼型件部分從翼型件表面延伸到內(nèi)腔的孔和/或槽口，以及從內(nèi)腔吸入，以便任何冷凝物都離開翼型件表面且進(jìn)入內(nèi)腔中。以此方式，微滴的釋放可極大減少。
[0008]因此，制造汽輪機(jī)的這樣的級的方法是已知的。此方法包括加工各自具有相應(yīng)的通道的內(nèi)環(huán)和外環(huán)的步驟。這些環(huán)中的各個均具有帶與通道流體連通的多個孔的內(nèi)表面。制造多個渦輪葉片，各個葉片均具有相應(yīng)的開口，以及經(jīng)由所述開口與外部環(huán)境流體連通的中空腔。
[0009]葉片然后焊接到環(huán)上。具體而言，單個環(huán)中的各個孔置于與相應(yīng)的葉片的腔流體連通。
[0010]結(jié)果，在組裝的級中，冷凝水可經(jīng)由葉片的開口取得，因此流入腔中且然后進(jìn)入兩個環(huán)中的一個的通道中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于上述方法的焊接階段。實(shí)際上，該步驟既人工地且又在嚴(yán)格公差內(nèi)執(zhí)行。這導(dǎo)致了增加的組裝時間，且因此增加的成本。
[0012]本發(fā)明的第一方面因此為用于制造汽輪機(jī)的級的方法。該方法包括以下步驟:磨削材料塊來限定具有多個葉片的區(qū)段;加工葉片中的至少一個的外表面中的開口和與開口流體連通的腔。加工腔的步驟通過線放電加工來執(zhí)行。
[0013]該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的問題，因?yàn)椴恍枰斯さ睾附尤~片。實(shí)際上，在該方法中，技術(shù)人員的直接干預(yù)保持極小。
[0014]本發(fā)明的第二方面為用于汽輪機(jī)的級的組裝的區(qū)段。該區(qū)段包括中心部分和外周部分和多個葉片。各個葉片均附接到中心部分和外周部分上。葉片中的至少一個具有相應(yīng)的外表面上的開口，以及與開口流體連通的腔。該區(qū)段由單塊材料加工出。
[0015]本發(fā)明的第三方面為用于汽輪機(jī)的級，其包括多個之前提到的區(qū)段和至少一個中心引導(dǎo)件和外周引導(dǎo)件。區(qū)段密封到引導(dǎo)件上。
【附圖說明】
[0016]其它細(xì)節(jié)和特定實(shí)施例將參考附圖，在附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的汽輪機(jī)的級的透視圖；
圖2為沿平面B-8的圖1的級的截面視圖；
圖2b為來自圖2的截面視圖中的示意性細(xì)節(jié)C;
圖2c為圖1的級的細(xì)節(jié)的截面視圖；以及圖3a，3b和3c為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造汽輪機(jī)的級的方法的相應(yīng)步驟的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]示例性實(shí)施例的以下描述參考附圖。不同圖中的相同參考標(biāo)號表示相同或類似的元件。以下詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。作為替代，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0018]說明書各處提到的"一個實(shí)施例"或"實(shí)施例"意思是連同實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)包括在公開主題的至少一個實(shí)施例中。因此，說明書各處的各種位置出現(xiàn)的短語"在一個實(shí)施例中"或"在實(shí)施例中"不一定是指相同實(shí)施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)可在一個或更多個實(shí)施例中以任何適合的方式組合。
[0019]因此，汽輪機(jī)的級將通過參照附圖描述，其中將以數(shù)字I指出。
[0020]級I具有中心軸線"A"。級具有相對于中心軸線"A"的中心區(qū)Ia和外周區(qū)lb。換言之，中心區(qū)Ia可認(rèn)作是級I的內(nèi)部，而外周區(qū)Ib可理解為相對于中心軸線"A"的級I的外部。渦輪內(nèi)的蒸汽流方向基本沿中心軸線"A"。
[0021]級I設(shè)有多個葉片6。各個葉片6均從中心區(qū)Ia沿徑向突出至外周區(qū)lb。此外，各個葉片6均具有外表面7，其由翼型件限定，翼型件的幾何參數(shù)取決于特定應(yīng)用來選擇。
[0022]葉片6中的至少一個(優(yōu)選若干葉片6且更優(yōu)選它們中的所有)具有外表面7上的開口 8。實(shí)際上，葉片6還設(shè)有位于內(nèi)部區(qū)中的腔9。換言之，葉片6為中空的。
[0023]詳細(xì)而言，腔9沿葉片6的徑向長度的至少一部分延伸，優(yōu)選沿葉片6的完整徑向長度延伸。各個開口 8同樣沿葉片6的徑向長度的至少一部分延伸。在本公開內(nèi)容的背景下，"徑向長度〃意思是葉片6沿徑向方向的長度，S卩，垂直于級I的中心軸線"A〃且從其突出的方向。開口8構(gòu)造成以便將腔9置于與葉片6外的體積流體連通。
[0024]更具體而言，葉片6內(nèi)的腔9具有內(nèi)表面10。內(nèi)表面10為直紋表面(ruledsurface)。在本公開內(nèi)容的背景下，用語〃直紋表面〃限定為表面，其中每個點(diǎn)屬于完全位于表面自身上的至少一條直線。換言之，直紋表面可描述為由移動的直線的掃過的一組點(diǎn)。直紋表面的實(shí)例為圓柱、圓錐或雙曲面。球不是直紋表面。
[0025]參看圖2，請注意腔9僅呈現(xiàn)為鋸齒狀，因?yàn)閳D1中所示的平面B-B橫穿葉片6。參看圖2c中所示的葉片6的部分，請注意其中所示的腔9為如上文所述的直紋表面。
[0026]級I設(shè)有至少一個通道5，其可位于級I的外周區(qū)Ia和/或中心區(qū)Ib中。利用附加細(xì)節(jié)，通道5可置于與安裝有級I的渦輪的內(nèi)部區(qū)流體連接。更具體而言，通道5置于與葉片6的腔9流體連通。
[0027]通道5自身可置于與渦輪外的低壓區(qū)(未示出)流體連接。以此方式，渦輪內(nèi)的蒸汽流的一部分可經(jīng)由開口8吸入腔9中，且然后進(jìn)入通道5中，由此從葉片6的外表面7除去冷凝蒸汽。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，級I包括多個區(qū)段2。具體而言，各個區(qū)段2均為幾何上圓形區(qū)段，即，圓區(qū)段，或更準(zhǔn)確地說，圓環(huán)。各個區(qū)段2均包括中心部分2b和外周部分2a，以及多個上述葉片6。各個葉片6附接到中心部分2b和外周部分2a上。
[0029]級I還包括中心引導(dǎo)件3和外周引導(dǎo)件4。此外，區(qū)段2密封到引導(dǎo)件3，4上。具體而言，中心部分2b和外周部分2a各自附接到相應(yīng)的引導(dǎo)件3，4上。
[0030]更詳細(xì)而言，兩個部分2a，2b均設(shè)有輪廓軌道(profiled rail) 11，其配合到相應(yīng)的引導(dǎo)件3，4中。
[0031]實(shí)際上，前述通道5限定在區(qū)段2與引導(dǎo)件3，4之間。具體而言，外周部分2a聯(lián)接到外周引導(dǎo)件4上，由此限定外通道5。中心部分2b與中心引導(dǎo)件3聯(lián)接，由此限定內(nèi)通道5。為了使通道5與渦輪內(nèi)的環(huán)境隔離，適合的通道密封件12設(shè)在區(qū)段2與引導(dǎo)件3，4之間。
[0032]圖2b中示意性所示的這些通道密封件12包括剛性材料(優(yōu)選金屬，更優(yōu)選鋼)的核心13。通道密封件12還可包括涂層14。涂層14可優(yōu)選由陶瓷、復(fù)合物或塑料材料制成。另外詳細(xì)而言，在該布置中，核心13夾在兩層或更多層涂層14之間。
[0033]作為備選，通道5可通過將區(qū)段2直接地焊接到引導(dǎo)件3，4上來制造成氣密性的。
[0034]如上文所述，本發(fā)明的實(shí)施例可或可不具有兩個通道5，但具有它們中的至少一個。此外，即使兩個通道5存在，但它們可或可不在正常操作期間使用。
[0035]請注意，根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例，各個區(qū)段2由單塊材料加工出。換言之，各個區(qū)段2構(gòu)造成單件。有利地，這允許構(gòu)成渦輪的級I，其中葉片6與中心部分2b或外周部分2a之間沒有焊接。
[0036]在本發(fā)明的實(shí)施例中，級I包括四個區(qū)段2，各個具有相對于中心軸線"A〃的90°的角開口。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，級I包括各自具有180°的角開口的兩個區(qū)段2。其它實(shí)施例也是可能的，包括具有不同成角開口的不同數(shù)目的區(qū)段2。
[0037]作為優(yōu)選，引導(dǎo)件3，4具有180°的角開口。因此，級I優(yōu)選包括兩個中心引導(dǎo)件3和兩個外周引導(dǎo)件4。
[0038]因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法包括加工材料塊來限定區(qū)段2的步驟。作為優(yōu)選，加工若干區(qū)段2。更具體而言，加工通過磨削材料塊完成。甚至更優(yōu)選地，級I的所有區(qū)段2由相應(yīng)的單塊材料磨削出。在該步驟期間，限定了各個區(qū)段2的外部形狀，包括具有其相應(yīng)外表面7的葉片6。
[0039]腔9然后切割成葉片6中的至少一個的外表面7。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，腔9通過線放電加工切割。出于此原因，腔9的所得內(nèi)表面10為直紋表面。開口8也在該步驟期間加工，優(yōu)選通過凹模(d i e-s i nk)放電加工。
[0040]然后制造中心引導(dǎo)件3以及外周引導(dǎo)件4?？墒褂萌魏芜m合的已知制造技術(shù)，因此該步驟將不進(jìn)一步詳細(xì)。作為優(yōu)選，引導(dǎo)件3，4制造成具有略微不同的曲率，使得在它們連結(jié)到區(qū)段2上時，它們略微變形。如上文所述，在該實(shí)施例中，引導(dǎo)件2，4具有180°的成角開□ O
[0041]區(qū)段2然后滑入引導(dǎo)件3，4中。具體而言，如圖3a中所示，兩個區(qū)段2滑到中心引導(dǎo)件3上。具體而言，來自各個區(qū)段2的中心部分2b的輪廓軌道11插入中心引導(dǎo)件3中。在該階段期間，不是完美圓形的中心引導(dǎo)件3由軌道11彈性地變形。以此方式，彈性變形用作區(qū)段2與中心引導(dǎo)件3之間的預(yù)載，以便防止兩個構(gòu)件之間的不需要的相對運(yùn)動。
[0042]如果通道密封件12存在于中心引導(dǎo)件3與區(qū)段2之間，則其在此階段期間安裝。
[0043]區(qū)段2然后連結(jié)在一起。它們可焊接，或可使用特定的區(qū)段間的密封件(附圖中未示出)。區(qū)段間的密封件可包括剛性材料(優(yōu)選金屬且更優(yōu)選鋼)的核心。區(qū)段間的密封件還可包括可變形材料(優(yōu)選橡膠或塑料)的涂層。
[0044]外周引導(dǎo)件4然后置于兩個區(qū)段2上。更詳細(xì)而言，外周引導(dǎo)件4以上文參照中心引導(dǎo)件3描述的相同方式由區(qū)段2變形。
[0045]區(qū)段2然后密封到引導(dǎo)件3，4上。如果使用通道密封件，則可跳過該步驟。否則，該步驟通過將區(qū)段2焊接到引導(dǎo)件3，4上來執(zhí)行。該操作可通過機(jī)械加工焊接執(zhí)行，而沒有操作者的直接干預(yù)。
[0046]以此方式，獲得了半個級，諸如圖3c中所示的一個。通過連結(jié)兩個半級，上述級I可組裝。
[0047]最后，將注意的是，上述步驟僅針對易于描述來排序。實(shí)際上，如果需要，則順序可改變，例如，區(qū)段2可在它們插入引導(dǎo)件3，4之前連結(jié)。此外，另一個實(shí)施例是可能的，其中區(qū)段2具有180°的角開口，由此避免連結(jié)步驟的需要。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于制造汽輪機(jī)的級(I)的方法，包括以下步驟:磨削材料塊以限定具有多個葉片(6)的區(qū)段(2)，各個葉片(6)均具有外表面(7);在所述葉片(6)中的至少一個的所述外表面(7)中加工開口(8);加工與所述開口(8)流體連通的腔(9);加工所述腔(9)的所述步驟通過線放電加工來執(zhí)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟:制造中心引導(dǎo)件(3)和外周引導(dǎo)件(4);使至少一個區(qū)段(2)滑入所述引導(dǎo)件(3，4)中。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括將所述區(qū)段(2)密封至所述引導(dǎo)件(3，4)的步驟。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述區(qū)段(2)密封至所述引導(dǎo)件(3，4)的所述步驟通過將通道密封件(12)置于所述區(qū)段(2)與所述引導(dǎo)件(3，4)之間來執(zhí)行。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，將所述區(qū)段(2)密封至所述引導(dǎo)件(3，4)的所述步驟通過將所述區(qū)段(2)焊接至所述引導(dǎo)件(3，4)來執(zhí)行。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括密封兩個區(qū)段(2)的步驟。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，密封兩個區(qū)段(2)的所述步驟通過將區(qū)段間密封件置于兩個區(qū)段(2)之間來執(zhí)行。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述區(qū)段間密封件包括優(yōu)選為金屬的剛性材料的核心(13)。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述區(qū)段間密封件包括優(yōu)選為橡膠或塑料的可變形材料的涂層(14)。10.—種用于汽輪機(jī)的級(I)的組裝的區(qū)段(2)，包括:中心部分(2b)和外周部分(2a);多個葉片(6)，所述葉片(6)中的每一個均具有外表面(7)，且附接至所述中心部分(2b)和所述外周部分(2a);所述葉片(6)中的至少一個具有在相應(yīng)的外表面(7)上的開口(8)，以及與所述開口( 8)流體連通的腔(9)，所述區(qū)段(2)由單個材料塊加工出。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的區(qū)段(2)，其特征在于，所述中心部分(2b)和所述外周部分(2a)構(gòu)造成各自滑入相應(yīng)的引導(dǎo)件(3，4)中。12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的區(qū)段(2)，其特征在于，還包括一對輪廓軌道(11)，其分別位于所述中心部分(2b)和所述外周部分(2a)中，所述軌道(11)中的每一個均構(gòu)造成配合到相應(yīng)的引導(dǎo)件(3，4)中。13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任一項(xiàng)所述的區(qū)段(2)，其特征在于，所述中心部分(2b)和外周部分(2a)構(gòu)造成被密封至所述引導(dǎo)件(3，4)以限定各個部分(2a，2b)與所述相應(yīng)的引導(dǎo)件(3，4)之間的通道(5)。14.一種包括根據(jù)權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的多個區(qū)段(2)、至少中心引導(dǎo)件(3)和外周引導(dǎo)件(4)的用于汽輪機(jī)的級(I)，所述區(qū)段(2)密封至所述引導(dǎo)件(3，4)。
【文檔編號】F01D25/32GK105829650SQ201480058349
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月20日
【發(fā)明人】G.本奇尼, M.格里利, L.科西
【申請人】諾沃皮尼奧內(nèi)股份有限公司