CN104937216B - 固定叶片组件、涡轮机、制造固定叶片组件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于引导流经涡轮机的流动的固定扩散器叶片组件(10)，该组件包括环状内平台(12)和安装在该平台上的多个固定叶片(11)，内平台包括形成叶片的基部的支撑板(121)、从支撑板朝向叶片组件的轴线延伸的环状径向隔壁(120)、和内环(122)，该内环附接到环状径向隔壁并且具有设置有耐磨材料(123)的内表面，该叶片组件的特征在于，内环包括至少一个界定舌状部(1226)的切口(1223)，舌状部被弯折以压靠环状径向隔壁(120)。本发明还涉及一种制造这种叶片组件的方法以及集成有这种叶片的涡轮机。
Description
技术领域
本发明的领域为用于分配涡轮机中的空气流动的固定叶片。
背景技术
涡轮机沿气体流动方向从上游到下游通常包括风扇、一个或多个压缩机级(例如低压压缩机和高压压缩机)、燃烧室、一个或多个涡轮级(例如高压涡轮和低压涡轮)以及排气管道。
所述涡轮机包括涡轮机内的空气流动分配器，空气流动分配器包括多级固定叶片，所述多级固定叶片各自具有多个叶片，所述多个叶片相对于涡轮机的轴线大致径向延伸并且定位在环状内平台与环状外平台之间，所述叶片通过环状内平台和环状外平台附接到涡轮机。
特别是为了最小化涡轮机的整体质量，所述叶片中的全部或一部分是中空的。
为了制作这些不同的空腔(空腔具有复杂形状并且空腔的几何尺寸必须遵循高精度)，叶片通常通过称作失蜡铸造的技术生产。因此，在注入蜡之前将芯体插入到模具中，所述芯体由插口保持在适当位置，插口与芯体之间的联结手动完成。
然而，叶片目前的几何尺寸无法产生足够的空间以允许设置插口，并因此无法获得具有给定公差和尺寸的中空叶片。
在这点上，已经提出了一种固定叶片组件，其环状内平台包括形成叶片的基部的环状支撑板和从所述板朝向涡轮机的轴线延伸的径向隔壁，所述径向隔壁与具有外表面的内环相关联，所述环在外表面处附接到径向隔壁，环和径向隔壁还通过加强元件彼此附接。
但为了减小涡轮机的质量，必须减少部件的数量。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种用于分配涡轮机内的流动的固定叶片组件来修正这些问题，所述叶片组件包括环状内平台和安装在所述环状内平台上的多个固定叶片，所述内平台包括形成所述叶片的基部的支撑板、从所述支撑板朝向所述叶片组件的轴线延伸的环状径向隔壁、和内环，所述内环装配到所述环状径向隔壁并且具有设置有耐磨材料的内表面。
所述叶片组件的特征在于，所述内环包括至少一个界定舌状部的切口，所述舌状部被弯折以抵靠所述环状径向隔壁。
优选地但可选地，根据本发明的所述叶片组件可以进一步包括以下特征中的至少一个：
-所述或每个舌状部通过至少一个端部部分抵靠在所述径向隔壁上，这使得能够仅对舌状部进行一次弯折并且由此简化叶片组件的生产。
-如果叶片组件具有数个舌状部，这些舌状部可以以均匀的角度分布定位在环的圆周上，以便以平衡的方式分配抵接接触并由此为叶片组件提供更好的稳定性。
-每个舌状部的所述端部部分被焊接到所述径向隔壁上。
-所述内环在贯通开口处装配到所述环状径向隔壁，所述贯通开口各自通过弯折相应舌状部产生。
-所述耐磨材料通过每个开口施加到所述径向隔壁。
-所述耐磨材料被焊接到所述环的内表面并且通过所述环的每个开口被焊接到所述径向隔壁。
-所述内环进一步包括相对于所述叶片组件中的空气流动在上游延伸的环状凸缘和在下游延伸的环状凸缘。
本发明还提出了一种涡轮机，所述涡轮机包括至少一个这样的的固定叶片组件。
本发明还提出了一种用于制造根据本发明的固定叶片组件的方法，所述方法包括以下步骤：
-在一个环中形成至少一个U形切口以界定至少一个舌状部，
-相对于所述环成直角地弯折所述舌状部的一部分，以及
-将所述环附接到所述叶片组件的环状内平台的径向隔壁，使得所述径向隔壁与所述环的环状外表面接触并且所述舌状部的相对于所述环成直角的部分抵接在所述隔壁上。
有利地但可选地，根据本发明的方法可以进一步包括以下特征中的至少一个：
-将所述环附接到所述径向隔壁的步骤包括将每个舌状部的相对于所述环成直角的部分焊接到所述隔壁上。
-所述方法进一步包括以下步骤：将一层耐磨材料焊接到所述环的内表面上并且通过所述环的多个开口焊接到所述径向隔壁上，所述多个开口通过弯折每个舌状部产生。
因而，根据本发明的分配叶片组件更轻质，并且由于支撑径向隔壁的加强功能通过叶片组件自身的内环在不具有添加材料的情况下实现而与之前一样坚固。
附图说明
通过完全示例性并且非限制性的、并且必须参照附图阅读的下文的描述，本发明的其它特征、目的和优点将变得明显，在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的一组流动分配叶片的局部剖视图。
图2a和图2b分别示出了图1的一组流动分配叶片的环状内平台的内环的局部剖视图和俯视图。
图3示意性地示出了用于制造根据本发明的一个实施例的一组流动分配叶片的方法的主要步骤。
具体实施方式
参照图1，示出了用于对空气在涡轮机中的流动进行分配的固定叶片组件10的局部视图，空气流的流动方向由箭头F示出，叶片组件形成了涡轮机的涡轮(例如低压涡轮的)的喷嘴的一个级段。
叶片组件10包括相对于涡轮机的轴线(未示出)径向布置的多个固定叶片11，该轴线也是叶片组件的轴线，所述叶片安装在环状内平台12上。
平台12包括环状隔壁120和用于支撑叶片11的环状板121，环状隔壁120相对于涡轮机的轴线径向延伸，环状板121在环状隔壁的一个径向外端部处在其每侧上延伸。
平台12还包括内环122，内环122在环状径向隔壁120的径向内端部处在其每侧上延伸，并且在内环122上施加有耐磨材料层123。
参照图2a和图2b，内环122具有环状中间部分1220和两个环状端部凸缘1221、1222，环状中间部分1220相对于叶片组件的轴线大致轴向延伸，所述两个环状端部凸缘1221、1222相对于空气流动分别在叶片组件的上游和下游延伸并且相对于中间部分1220径向偏移，所述这些部分可以相对于叶片组件的轴线倾斜。
这些部分形成为与相对于叶片组件10定位在上游和下游的转子叶片阻流器配合，以便形成迷宫式密封以避免空气在叶片组件10的喷口(即在叶片11之间)与固定叶片的平台与邻接转子之间的间隙之间沿径向方向再循环。
此外，内环122在其中间部分1220中包括至少一个、并且优选地包括多个U形切口1223，因而每个切口包括两个部分1224，所述两个部分1224优选地但非限制性地是平行的(形成“U”形的分支)并且通过横向部分1225(形成“U”形的底部)在一个端部处联合。有利地，如在图2a中，部分1224定向成大致平行于叶片组件和横向部分1225的轴线并且相对于空气流动定位在切口的下游侧。
因而，每个切口1223界定出通过切口的三个部分与中间部分的其余部分分断的舌状部1226。由于该切口的形状，每个舌状部在一环状扇区上延伸。
每个切口的至少一个端部部分1227相对于环122的中间部分以直角弯折，以便大致径向地延伸。
每个舌状部的整体也可以相对于环以直角弯折。
由此弯折的每个舌状部释放出环122中的环状扇形开口1228。
优选地，切口1123并因此舌状部1226和开口1228沿着环的圆周均匀分布，也就是说相对于叶片组件的轴线以恒定角间隔分布。因而，环122在其中间部分的具有开口宽度的一个环状区域中具有交替的实体区域和开口1228。
最后，环122在包括交替的开口和实体区域的环状区域处装配到径向隔壁120，舌状部的相对于环成直角的端部1227抵靠径向隔壁。
这样，从环切出的舌状部构成了将被焊接到径向隔壁上的表面，因而使得能够确保在不添加补充元件(例如，金属板元件、径向隔壁上的凸缘…)的情况下将环组装到径向隔壁。因此，减轻了叶片组件的重量。
另一方面，施加到环上的耐磨材料层123因此也可以通过所述环中的每个开口1228施加到径向隔壁上。优选地，耐磨材料层123一方面通过每个开口焊接到径向隔壁，并且另一方面焊接到内环的中间部分1220的径向内表面。
环122可以仅包括一个U形切口1223，因而其占据较小空间。然而，其它类型的附接装置也可以与环相结合来补充上述单一切口。
现在将参照图3描述用于制造上述叶片组件的方法。
在步骤100期间，与上述切口相符的多个U形切口1223在环状环122的圆周上被制作出，切口优选地均匀分布在所述圆周上。
在步骤200期间，每个切口1223界定的舌状部1226被朝向环的外部成直角地弯折，使得每个舌状部的端部1227相对于环的轴线大致径向定向。
在步骤300期间，环122被装配到固定叶片组件的内平台的径向隔壁120，叶片组件的叶片11和外平台也可以已经安装在内平台上。将环装配成使得每个舌状部的弯折端部抵靠径向隔壁，并且环状径向隔壁定位在环中制作出的开口1228处。
优选地，舌状部1226的抵靠径向隔壁的端部以及环的两个连续开口之间的区域被焊接到径向隔壁。
最后，在步骤400期间，将耐磨材料层123施加到之前的步骤获得的组件上；优选地，通过将耐磨材料层焊接到环的中间部分1220的径向内表面，并且在开口1228处将层123焊接到径向隔壁(同样在其径向内表面上)而使耐磨材料层123被施加到之前的步骤获得的组件。
有利地但可选地，焊接操作300和400可以同时执行，这使得该方法更快速地实施。
Claims (11)
1.一种固定叶片组件(10)，所述固定叶片组件(10)用于对涡轮机内的流动进行分配，所述固定叶片组件(10)包括环状内平台(12)和安装在所述环状内平台(12)上的多个固定叶片(11)，所述环状内平台包括形成所述固定叶片的基部的支撑板(121)、从所述支撑板朝向所述固定叶片组件的轴线延伸的环状径向隔壁(120)、和内环(122)，所述内环(122)装配到所述环状径向隔壁(120)并且具有设置有耐磨材料(123)的内表面，
所述固定叶片组件的特征在于，所述内环包括至少一个界定舌状部(1226)的切口(1223)，所述舌状部被弯折以抵靠所述环状径向隔壁(120)。
2.根据权利要求1所述的固定叶片组件(10)，其中，所述舌状部(1226)通过至少一个端部部分(1227)抵接在所述环状径向隔壁(120)上。
3.根据权利要求2所述的固定叶片组件(10)，其中，每个舌状部的所述端部部分(1227)被焊接到所述环状径向隔壁(120)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固定叶片组件(10)，其中，所述内环(122)在贯通开口(1228)处装配到所述环状径向隔壁(120)，所述贯通开口(1228)各自通过弯折相应舌状部(1226)产生。
5.根据权利要求4所述的固定叶片组件(10)，其中，所述耐磨材料(123)通过每个贯通开口(1228)施加到所述环状径向隔壁(120)。
6.根据权利要求4所述的固定叶片组件(10)，其中，所述耐磨材料(123)被焊接到所述内环(122)的内表面并且通过所述内环(122)的每个贯通开口(1228)被焊接到所述环状径向隔壁(120)。
7.根据权利要求1所述的固定叶片组件(10)，其中，所述内环(122)进一步包括相对于所述固定叶片组件中的空气流动在上游延伸的环状凸缘(1221)和在下游延伸的环状凸缘(1222)。
8.一种涡轮机，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的固定叶片组件(10)，所述固定叶片组件(10)用于对涡轮机内的流动进行分配。
9.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的固定叶片组件(10)的方法，所述固定叶片组件(10)用于对涡轮机内的流动进行分配，所述方法包括以下步骤：
在环(122)中形成至少一个U形切口(1223)以界定至少一个舌状部(1226)，
相对于所述环成直角地弯折所述舌状部(1226)的一部分(1227)，以及
将所述环(122)附接到所述固定叶片组件(10)的环状内平台(12)的径向隔壁(120)，使得所述径向隔壁与所述环的环状外表面接触并且所述舌状部的相对于所述环成直角的部分(1227)抵接在所述径向隔壁上。
10.根据权利要求9所述的用于制造固定叶片组件(10)的方法，其中，将所述环(122)附接到所述径向隔壁(120)的步骤(300)包括将每个舌状部的相对于所述环(122)成直角的部分(1227)焊接到所述径向隔壁(120)上。
11.根据权利要求9或10所述的用于制造固定叶片组件(10)的方法，进一步包括以下步骤：将一层耐磨材料(123)焊接到所述环(122)的内表面上并且通过所述环的多个开口(1228)焊接到所述径向隔壁上，所述多个开口(1228)通过弯折每个舌状部(1226)产生。
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