CN101059082A - 机械固持叶片的楔形修复 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于修复和替换机械固持叶片的方法。该方法包括在支承结构内形成加大腔室，将叶片扩展端部插入所述的加大腔室，以及插入楔形件，以机械固持所述的叶片的所述的扩展端部于所述加大腔室。

Description

机械固持叶片的楔形修复
技术领域
本发明涉及一种用于替换具有机械固持叶片的叶片总成的外基部的方法，以及由该方法所形成的涡轮发动机部件。
背景技术
如图1和2所示，用于燃气涡轮发动机的出口导向叶片10具有内复合基部12和在使用的过程中定位于复合叶片翼面16的外基部14，内复合基部。该总成通过延伸穿过壳体和外基部的三条螺栓，从而栓接于筒形金属壳体(未显示)的内径上。内基部结合于叶片翼面，并且在不破坏该内基部的情况下不能进行分离。外基部与叶片端部界面通过机械固持进行结合，并且叶片端部18扩大，而外基部14内的叶片腔室20收缩，叶片翼面结合并且机械固持于外基部。因此，在未发生基部和/或叶片的材料断裂的情况下，叶片22不能从基部14中脱出。金属壳体(未显示)避免了在外侧方向上扩大的叶片端部18的运动。
在没有完全移除或替换内基部12的情况下，机械固持的特性阻止了替换外基部零件的安装。因为，不论是内基部还是扩大的叶片端部18，均不能通过收缩的叶片腔室20进行安装。
在叶片边缘的离心力和叶片壳体弯曲的作用下，外基部的特性是易于受到冲击或弯曲损坏。因此，需要一种改进的方法，用于替换损坏的机械固持叶片总成的外基部。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于修复和替换机械固持叶片的方法。该方法广泛地包括以下步骤：在支承结构内形成腔室，使该腔室的尺寸加大以足以通过该加大腔室插入叶片扩展端部；从外基部的相反侧，在基部和叶片端部之间安装楔形零件；牵引叶片端部和楔形零件，以使其靠在加大腔室上，保留足够的空间用于涂覆粘合剂。
根据本发明进一步提供涡轮发动机的部件，包括：支承结构，位于支承结构内的腔室，端部定位于腔室内的至少一个翼面表面，以及定位于腔室内的装置，该装置用于将腔室内的至少一片翼面表面的端部机械固持于该腔室内。
机械固持叶片的楔形修复的其它零部件以及其它伴随的目标和优点，将在下文中结合附图进行详细地描述，并且，同样的附图标记指示同样的部件。
附图说明
图1是用于燃气涡轮发动机的出口导向叶片总成的透视图；
图2是现有技术中的机械固持系统的剖视图，用于对图1中的出口导向叶片的叶片翼面表面进行定位；以及
图3是根据本发明的机械固持系统的剖视图，用于对图1中的出口导向叶片的叶片翼面表面进行定位。
具体实施方式
现在参照图3，其中显示了机械固持系统，用于对涡轮发动机部件(例如：出口导向叶片总成)内的叶片的翼面表面进行定位。
机械固持系统包括：加大尺寸的收缩形状的腔室50，该腔室50通过机加工或模制的工艺设置于涡轮发动机部件10的弯曲支承结构52内，例如：出口导向叶片的外基部14。优选地，腔室50具有侧壁54、56，从支承结构52的外侧边缘58会聚至支承结构52的内侧边缘60。使腔室50的尺寸成为叶片翼面22的扩展端18可以通过腔室50的收缩端部进行安装。可以用壳体壁在相反的方向上维持机械固持(未显示)。
叶片22的端部18定位于加大腔室50内，以便使叶片翼面22的的翼面表面62、64进行定位。使叶片端部18扩大以具有邻近外侧边缘58的第一断面尺寸d1以及临近内侧边缘60的第二断面尺寸d2。第二断面尺寸d2小于第一断面尺寸d1，因此，在外侧边缘与内侧边缘之间存在过渡的厚度。加大腔室50提供邻近外侧边缘58的尺寸D1，以及临近内侧边缘60的尺寸D2。D1的尺寸大于D2和d1，并且D2的尺寸大于d2。因此，在腔室50的侧壁54或56与扩展端部18的侧壁68之间存在着空间66。
叶片端部18通过腔室的内侧开孔(尺寸D2)插入。为了端部18在该位置上的固定，将楔块零件70插入至空间66内。楔块零件70从腔室50的较大的端部进行安装。楔决零件70的轮廓便于占据空间66，该空间66在加大腔室50与扩大的叶片端部18之间不同。楔块零件70优选具有两个侧壁72、74，从外侧端部76会聚至内侧端部78。在本发明优选的实施例中，侧壁72、74形成一个在3.0度至7.0度的范围内的锥角α，以便适应叶片端部或外基部的任何修复公差。楔块零件70可以由现有技术中已知的任何适当的材料形成，但是在优选的实施例中，其由与外基部同样的材料制成。例如，楔块零件70可以由非金属材料制成，诸如：聚氨酯，高性能的玻璃纤维增强工程复合模制材料(例如：以商标LYTEX进行销售的材料)，尼龙或聚醚酰亚胺(例如：以商标ULTEM进行销售的材料)。
在本发明优选的实施例中，支承结构52、楔块零件70和叶片端部18均由机械和粘结方式固定。现有技术中已知的任何与基部、叶片和楔块的材料相兼容的粘结剂均可以使用，以便将这些部件粘结在一起。
为了修复或替换涡轮发动机部件内的外基部，加大腔室50首先通过机加工或模制的工艺形成于涡轮发动机部件10的支承结构52内。然后，叶片22扩展端部18定位于加大腔室50内。以合适的方式将粘结材料施加于叶片扩展端部18的壁和壁54、56之上。粘结材料也可以施加于楔块零件70的壁72、74之上。此后，楔块零件70从腔室50的较大的端部进行安装。因此，原来涡轮发动机部件10的机械固持就得到了恢复。只有在支承结构52、叶片端部18或楔块零件70断裂的情况下，叶片端部18才能从基部52中拉出。
本发明的一个优点在于可以保持机械固持方式，并且不需要对叶片和内基部进行完全的分解。这就允许在不降低技术上的优点的情况下，减少对于工具和检查的需要。此外，对于具有一种以上的叶片翼面的叶片总成而言，通过简化内基部的组装工艺，可以保持叶片的相对定位，并且减少了在成品的总成中叶片定位错误的机会。
尽管对于本发明的用于与出口导向叶片内的翼面表面定位所相关的固持系统进行了说明，但是应当认识到该固持系统可以用于其它的涡轮发动机部件定位于叶片、翼片或其它的径向部件的表面。

Claims (15)

1、一种用于修复和替换机械固持叶片的方法，包括以下步骤：
在支承结构内形成收缩形状的加大腔室，
将叶片扩展端部插入所述加大腔室，以及
从所述的支承结构的相反侧用楔形零件，将用于机械固持所述的叶片的所述的扩展端部的装置插入所述加大腔室。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述形成步骤包括形成腔室，该腔室在邻近所述的支承结构的外侧边缘具有较大尺寸，在邻近所述的支承结构的内侧边缘具有较小尺寸。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的插入步骤包括在所述的腔室的壁与所述的叶片的所述的扩展端部的壁之间安装楔形零件。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的安装步骤包括将所述的楔形零件装入所述的腔室具有较大尺寸的一端。
5、如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述的腔室的壁、所述的扩展端部的壁和所述的机械固持装置的壁上涂覆粘合剂，以便将所述叶片的所述扩展端部和所述的机械固持装置固定于所述的腔室的侧壁和所述的支承结构上。
6、一种涡轮发动机部件，包括：
支承结构；
所述的支承结构内的腔室；
翼面表面，具有定位于所述的腔室内的扩展端部，以及
定位于所述的腔室内的装置，用于将所述的至少一个翼面表面的所述的端部机械固持位于所述的腔室内。
7、如权利要求6所述的涡轮发动机部件，其特征在于：所述的支承结构具有外侧边缘和内侧边缘，所述的腔室在邻近所述的外侧边缘具有较大的尺寸，所述的腔室在邻近所述的内侧边缘具有较小的尺寸，以及所述的腔室大于所述的扩展端部。
8、如权利要求6所述的涡轮发动机部件，其特征在于：所述机械固持装置包括定位于所述的腔室的侧壁与所述的扩展端部的壁之间的楔形零件。
9、如权利要求8所述的涡轮发动机部件，其特征在于：所述的叶片、楔形零件和外基部均由非金属材料制成。
10、如权利要求8所述的涡轮发动机部件，其特征在于：所述的楔形零件由非金属材料制成，所述的非金属材料选自于以下一组材料之中：聚氨酯，高性能的玻璃纤维增强工程复合模制材料，尼龙，以及聚醚酰亚胺材料。
11、如权利要求8所述的涡轮发动机部件，其特征在于：所述的楔形零件具有外侧边缘、内侧边缘，与所述的外侧边缘和所述的内侧边缘相连接的第一侧壁，与所述的外侧边缘和所述的内侧边缘相连接的第二侧壁，以及所述的第一侧壁和所述的第二侧壁形成3.0度至7.0度范围内的锥角。
12、如权利要求8所述的涡轮发动机部件，进一步包括粘结材料，用于粘结所述的楔形零件与所述的扩展端部，用于把所述的扩展端部与所述的支承结构连结，用于把所述的楔形零件与与所述的支承结构连结。
13、如权利要求6所述的涡轮发动机部件，其特征在于：所述的部件包括出口导向叶片。
14、如权利要求6所述的涡轮发动机部件，其特征在于：所述的支承结构包括出口导向叶片的外基部，所述的出口导向叶片具有内基部，以及所述的叶片在所述的内基部与所述的外基部之间延伸。
15、一种用于修复和替换涡轮发动机部件的楔形零件，所述的楔形零件由非金属材料制成，并且具有第一侧壁和第二侧壁，所述的第二侧壁相对于所述的第一侧壁形成3.0度至7.0度范围内的锥角。
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