CN103442841A - 制造蒸汽涡轮导流板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造蒸汽涡轮低压或中压模块导流板(1)的方法，所述导流板(1)包括内环(2)和外环(3)以及导叶(4)，所述方法包括将所述导叶(4)焊接于所述环(2,3)的步骤。根据本发明的方法的主要特征在于焊接步骤前面是自动地加工每个导叶(4)的端部(6,7)以产生围绕所述端部(6,7)中的每一个的外周凹口(12)的步骤。

Description

制造蒸汽涡轮导流板的方法
技术领域
本发明的主题为一种制造蒸汽涡轮导流板的方法。
背景技术
蒸汽涡轮为意图将蒸汽的热能转变成机械能用于驱动交流发电机、泵或任何其它旋转机械接收器的旋转机器。在大多数情况下，涡轮包括高压模块、可能的中压模块，以及低压模块。由蒸汽发生器供应的蒸汽供给至高压模块，并且接着供给至中压模块和低压模块。
中压模块和低压模块大体包括对称的或非对称的单流或双流内部本体，其包封装备有移动叶片和支承固定导叶的转子。固定导叶由悬置在所述内部本体中并在转子的移动级之间交错的连续的导流板构成，所述导流板适于沿朝向转子的移动叶片的特定方向引导蒸汽流，从而使蒸汽加速。导流板典型地包括通过许多相同的导叶连接于每一个的内环和外环。
在一些现有技术的制造方法中，导流板中的每一个手动地焊接于内环和外环。为了在最好的状态下执行这些焊接，意图焊接于导流板的内环和外环的每个导叶的两个端部由操作者倒角，以便产生意图容纳焊珠的填充空间。可类似于围绕导叶形成的外周凹槽的该空间由导叶和由对应的环部分地界定，并且因此允许更大量的焊接材料的沉积，以便加强所述导叶与所述环之间的连接。
现在，直到现在，这些倒角通过操作者使用磨削工具手动地产生，所述倒角的质量因此极大地取决于操作者，当时执行该磨削的他们的技术水平以及他们的能力一样重要。这导致了倒角的略微起伏的质量，这可对由这种导叶产生的导流板有害。实际上，经验已显示，留下的这种倒角的手动磨削关于由该手动方法处理的大量导叶稍微近似，并且可显示严重且有害的结构缺陷，诸如例如沿着焊接接头的裂纹。为了补救对于涡轮的正确操作而言认为是不可接受的、证明故障或事故的风险过高的该情况，加工每个导叶的端部的阶段借助于设计成相继地、反复地、可靠地且连续地产生给定形状和尺寸的凹槽的机器来自动化。以该方式，本发明的制造方法有助于极大地减少或甚至消除与导叶的无规则加工和因此较小尺寸和/或较低质量的焊接接头相联的、出现在导流板中的所有缺陷风险。
发明内容
本发明的主题为一种制造蒸汽涡轮的低压模块或中压模块的导流板的方法，所述导流板包括内环、外环和导叶，所述方法包括将所述导叶焊接于所述环的步骤。根据本发明的制造方法的主要特征为焊接步骤前面是自动加工每个导叶的端部以便产生围绕所述端部中的每一个的外周凹口的步骤。以该方式，导叶的自动加工使得能够产生相对于彼此一致且设置有恒定的尺寸和几何形状的凹口的导叶(与必然不规则的手动磨削相比，因为该手动磨削与操作者的技术和能力直接相关)。因此，每个导叶在这两个端部处被自动地加工，以通过焊接于内环和外环两者而固定。
加工步骤优选为借助于设计成通过除去材料来产生凹口的机器实现。以该方式，在经历该加工之前，导叶达到简单且均一的几何形状，并且接着被逐渐地挖空以产生给定尺寸和形状的凹口。因此，可设想为用以获得凹口所需的受控且准确的大小和形状的机器的操作参数编程。
机器有利地为铣床。特别适合于通过除去材料来加工工件的该类型的机器可编程为执行特征为除去材料的深度和给定截面的特定凹口加工操作。
外周凹口优选为类似于减小导叶的截面的凹槽。实际上，一旦导叶正确地定位在导流板上，则每个导叶的端部的加工意图连同对应的环产生外周凹槽，以便将焊珠容纳在其中。根据按照本发明的方法的优选实施例，每个凹口在导叶的每个端部的远侧部分中产生。以该方式产生且意图接收焊珠的每个凹槽由导叶和环部分地界定。
每个导叶优选为具有前缘和后缘，并且凹口围绕除后缘之外的导叶延伸。实际上，叶片的截面可类似于水滴，具有代表前缘的宽且圆形的区域，以及代表后缘的细锥形区域。因此，后缘非常细，不建议对其进行加工以进一步减小其厚度，这是因为这可有将其刺穿并使其不可用的风险。
外周凹口有利地具有围绕导叶的恒定截面。该构造具有通过从加工操作的开始且以随着时间的过去恒定的方式使机床的操作参数固定而简化加工，以及使焊珠能够均一地沉积而不必改变所述沉积的焊珠的大小特征以使它们适于剖面的凹口的双重优点。使用编程的自动机器而比手动磨削更容易且更快速地产生凹口的恒定截面。
凹口的截面有利地具有根据涡轮的操作构造中的导流板上的预测负载水平的第一大小，以及根据执行焊接阶段的操作者对所述凹口的可接近性的第二大小。实际上，凹口具有对应于加工导叶的深度并在所述导叶的截面倾向于减小的方向上延伸的第一大小，以及在与连接其两个端部的导叶的轴线平行的方向上延伸并可类似于其高度的第二大小。以该方式，凹口在深度上加工成考虑待沉积的焊珠的量，该量根据预测的负载水平，导流板将在操作情况下经历该负载水平。因此，承担的负载越大，加工的凹口的深度就越大，以便将大量的焊珠沉积在其中。相似地，其加工成仅足够操作者容易能够将焊珠沉积在凹口中的最小高度，从而允许已经焊接于两个环的邻接的导叶的存在。实际上，必须指出，两个连续的导叶可重叠，从而在它们之间留下狭窄间隙，使得难以在相邻导叶已经安装好时将焊珠沉积在导叶的整个凹槽中。因此，形成凹槽的凹口的最低高度确定成希望将焊珠沉积在其中的操作者能够良好地接近所述凹槽。
第一大小与第二大小的比率优选为在0.5至2之间。以该方式，该比率考虑了导流板将在内部本体中经受的负载的水平以及期望沉积焊珠的操作者对凹口的可接近性的水平两者。
本发明还涉及一种导叶，其意图由根据本发明的方法制造燃气涡轮的低压模块或中压模块的内部本体导流板。根据本发明的导叶的主要特征为其两个端部借助于自动机器加工。
根据本发明的用于制造导流板的方法具有通过自动地执行该操作而在加工导叶的阶段的水平处显著地节省时间的优点，而现有的方法涉及这些导叶通过操作者的手动加工。此外，其具有可靠、可再现和准确的优点，这是在加工操作必须在大量部件上重复时的特别有价值的性质。
附图说明
在下文中参考图1至3b给出根据本发明的用于制造导流板的方法的优选实施例的详细描述。
图1为燃气涡轮的中压模块或低压模块的内部本体的导流板的透视图，
图2为通过焊接于导流板而固定的导叶的较大比例的透视图，
图3a为根据本发明的导叶的透视图，
图3b为从不同角度看到的图3a中的导叶的透视图。
具体实施方式
参考图1，燃气涡轮的低压模块或中压模块的内部本体导流板1大体由环形内环2和环形外环3构成，所述环为同心的。每个环具有螺栓连接到第二部分2b,3b上的第一部分2a,3a，所述第一部分和第二部分相同。位于两个环2,3之间的空间由多个相同的导叶4占据，两个邻接的导叶4重叠，在它们之间留下通路，该通路相对于导流板的大体表面平面倾斜。两个连续导叶4之间产生的这些通路具有优化朝向转子的移动叶片的气流的方位和加速度的功能。
参考图2，导叶4采取细长本体5的形式，细长本体5使与内环2接触的第一端部6能够同与外环3接触的第二端部7区分开，这些端部6,7通过焊接借助于围绕所述端部6,7且抵靠所述环2,3中的每一个沉积的焊珠8连接于它们相应的环2,3。以该方式，构成导流板1的每个导叶4焊接于内环2和外环3两者。
参考图3a和图3b，每个导叶4在其两个端部6,7中的每一个处加工，以便产生凹槽9，环2,3接触抵靠凹槽9，凹槽9意图容纳焊珠8。每个导叶4具有大致水滴形状的截面，其具有对应于前缘10的圆形且扩大的形状和对应于后缘11的细锥形部分。导叶4的每个端部6,7的远侧部分加工成产生围绕所述导叶4除了在后缘11的水平处之外的整个截面的外周凹口12，后缘11的小厚度阻止通过加工的任何附加变细，当该变细可有穿透所述边缘11且使导叶4无用的风险时。在导叶4的每个端部处相同的凹口12通过借助于铣床从所述导叶4除去材料而产生。每个凹口12的特征在于可类似于从导叶4除去材料的深度并在所述导叶4的截面倾向于减小的方向上延伸的第一大小P，以及在与导叶4的轴线(这里是纵轴线)平行的方向上延伸并可类似于其高度的第二大小H，该轴线连接产生凹口12的两个端部6,7。加工凹口12的深度P使得有可能确定焊珠8可能插入到位于导叶4周围的凹槽9中的最大量，并且根据负载的预测水平确定，该负载将在内部本体的操作情况下施加在导流板1上。估计的负载越高，建议插入到凹槽19中以便加强导叶4与环6,7的附接的焊珠8的量就越大。当邻接的导叶4已经焊接于导流板1时，通过将焊珠8沉积在其中的操作者对凹槽19的可接近性来规定凹口的高度H。实际上，两个连续的导叶4放置成非常接近彼此，达到它们可重叠从而仅在它们之间留下狭窄间隙的程度。因此，已经固定于导流板1的导叶4必须不防止焊珠8适当地沉积在仍必须焊接的相邻导叶4的凹槽9中。因此，该高度H根据待固定于导流板1的导叶4的尺寸和几何形状和它们的预期间距来确定。
根据本发明的制造燃气涡轮的低压模块或中压模块的内部本体导流板1的方法包括下列步骤：
根据在操作情况下将施加在导流板1上的预测负载水平和根据待焊接于导流板1的导叶4的尺寸和形状及它们的预期间距，给定高度H和给定深度P的凹口12通过在每个导叶4的两个端部6,7处的自动加工而产生，
第一导叶在导流板1上借助于导叶4的端部6,7处的少数点焊预先定位在两个环2,3之间的清楚识别的地点处，
焊珠8接着放置在两个凹槽9中的一个中以将有关端部6,7焊接于对应的环2,3，
另一个焊珠8接着沉积在另一个凹槽9中以将另一个端部6,7焊接于另一个环2,3，
当第一导叶4焊接于导流板1时，操作关于第二导叶4重复，第二导叶4紧接地放置在第一导叶4旁边，并且接着逐渐地，所有其它导叶4保持固定。

Claims (9)

1. 一种制造蒸汽涡轮的低压模块或中压模块的导流板(1)的方法，所述导流板(1)包括内环(2)、外环(3)和导叶(4)，所述方法包括将所述导叶(4)焊接于所述环(2,3)的步骤，其特征在于，所述焊接步骤前面是自动加工每个导叶(4)的端部(6,7)以便产生围绕所述端部(6,7)中的每一个的外周凹口(12)的步骤。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工步骤借助于设计成通过除去材料来产生所述凹口(12)的机器实现。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述机器为铣床。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述外周凹口(12)可类似于减小所述导叶(4)的截面的凹槽(9)。
5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，每个导叶(4)具有前缘(10)和后缘(11)，并且所述凹口(12)围绕除所述后缘(11)之外的所述导叶(4)延伸。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述外周凹口(12)具有围绕所述导叶(4)的恒定截面。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述凹口(12)的截面具有根据所述涡轮的操作构造中的所述导流板(1)上的预测负载水平的第一大小P，以及根据执行焊接阶段的操作者对所述凹口(12)的可接近性的第二大小H。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一大小P与所述第二大小H的比率在0.5至2之间。
9. 一种意图通过根据权利要求1至8中的任一项所述的方法制造燃气涡轮的低压模块或中压模块的内部本体导流板(1)的导叶(4)，其特征在于，其两个端部(6,7)借助于自动机器加工。
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