CN106460536B - 用于创建和维修涡轮机组件的方法以及相关的涡轮机组件 - Google Patents

Abstract

用于维修例如为叶片部件(D)的涡轮机组件的方法，该组件包括用于支撑耐磨环圈(C2)的环形壁，该方法包括初次维修(I)，该初次维修步骤包括：去除第一耐磨环圈(C2)、将该环圈固定到环形壁的钎焊以及环形壁的内周部分；以及通过钎焊将第二耐磨环圈(C2)附接到环形壁，其特征在于，第二耐磨环圈处于其最终尺寸(r1’)，第一次维修不具有在将第二环圈固定到环形壁之后对第二环圈进行磨削的步骤。

Description

用于创建和维修涡轮机组件的方法以及相关的涡轮机组件

技术领域

本发明涉及用于生产和维修涡轮发动机组件的方法，该涡轮发动机组件例如为涡轮喷嘴或定子环。

背景技术

现有技术具体包括文献EP-A2-2 372 101，EP-A2-1 985 807以及DE-A1-102 59963。

众所周知，涡轮喷嘴(例如低压喷嘴)包括：在内环形平台和外环形平台之间延伸的的叶片的环形排。喷嘴形成涡轮定子的一部分并被插入在两个转子轮之间。

喷嘴的外环形平台包括用于附接到涡轮机外壳的构件，并且喷嘴的内环形平台包括用于固定由耐磨材料制成的环圈的圆柱状环形壁。例如，该环圈是蜂窝类型的，并且用于通过摩擦与涡轮转子的径向外环形擦拭器配合，以便限制喷嘴和转子之间的空气的泄露。

在现有技术中，耐磨环圈通过钎焊固定到圆柱形壁。

在耐磨环圈严重磨损的情况下，必须在维修操作期间对耐磨环圈进行更换。耐磨环圈通过机械加工被去除。在固定新的耐磨环圈之前，必须去除固定磨损环的所有钎焊。在实践中，为去除环以及其固定钎焊，必须对圆柱形壁略微进行机械加工，并因此需要去除圆柱形壁的内周部分。圆柱形壁中的因此而去除的材料的量是不受控制的。

在现有技术中，为补偿圆柱形壁的厚度方面的这种减少，尺寸过大的耐磨环圈沿径向方向被附接到圆柱形壁。在耐磨环圈通过钎焊被固定到该圆柱形壁之后，该环圈通过机械加工而经受磨削操作，以便给予该环合适的尺寸。

在喷嘴经受第二次维修操作(该第二次维修操作包括再一次使用新的耐磨环圈更换已磨损的耐磨环圈)的情况下，应理解的是，通过机械加工将环以及钎焊去除将导致圆柱形壁在厚度方面的额外减小。换句话说，圆柱形壁的厚度随着每次的维修操作而减小。新的耐磨环圈在厚度方面尺寸极大，以便补偿圆柱形壁在厚度方面的减小。

当前，针对尺寸极大的耐磨环圈的唯一一个参照标准被用于制造或维修喷嘴，并且，在各种情况下(制造或维修)，环圈在它被固定之后会被磨削以便给予其合适的尺寸。

然而，该技术具有诸多尤其与磨削步骤有关的缺点。该磨削步骤导致涡轮发动机的相当长的固定周期并且需要专用装置和工具，这些专用装置和工具较为昂贵，这尤其是因为设备必须重现喷嘴相对于转子的定位。

在定子环的情况下同样会产生问题。该环包括用于附接到定子外壳并围绕转子轮的构件。该环具有支撑耐磨环圈的环形壁，该耐磨环圈用于通过摩擦与转子轮的径向外环形擦拭器配合，以便限制外壳和转子之间的空气的泄露。如在前述的情况下那样，耐磨环圈通过钎焊被固定到环的环形壁，并且必须进行磨削。在磨损的情况下，为了更换环圈，它通过机械加工被去除。

本发明针对前述问题提出了一种简单、有效且经济的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种用于生产诸如涡轮喷嘴的涡轮发动机组件的方法，该组件包括用于支撑耐磨环圈的环形壁，该方法包括通过钎焊将耐磨环圈固定到环形壁的步骤，其特征在于，耐磨环圈具有最终尺寸，该方法不具有在将该环圈固定到环形壁之后对该环圈进行磨削的步骤。

因此，该方法不同于现有技术之处尤其在于该方法不包括在将环圈固定到环形壁之后对环进行磨削的步骤。这通过如下事实实现：耐磨环圈在其被固定之前已经具有最终尺寸。因此，本发明是尤其有利的，这是由于本发明能够消除现有技术中的冗长、昂贵且难以实施的磨削步骤。

本发明进一步提出了一种用于维修诸如涡轮喷嘴的涡轮发动机组件的方法，该组件包括支撑耐磨环圈的环形壁，该方法包括第一次维修步骤，该第一次维修步骤包括：

a)去除第一耐磨环圈、去除用于将该环圈固定到环形壁的钎焊以及去除环形壁的内周部分，以及

b)通过钎焊将第二耐磨环圈固定到环形壁，

其特征在于，第二耐磨环圈具有最终尺寸，第一次维修不具有在将第二环圈固定到环形壁之后对该第二环圈进行磨削的步骤。

步骤a)可通过机械加工来实施。有利地，喷嘴的环形壁被机械加工成使得具有预先确定的径向尺寸(被称为参考尺寸)。

该维修方法可包括以下特征或步骤中的一个或多个，这些特征或步骤能够彼此单独采取或彼此结合地采取：

-步骤a)通过机械加工来实施；

-环形壁的内周部分在步骤a)时被去除，直到环形壁具有预先确定的径向尺寸；

-该方法包括第二次维修步骤，该第二次维修步骤包括：

c)去除第二耐磨环圈、去除用于固定该第二环圈的钎焊以及去除环形壁的内周部分，

d)通过钎焊将板固定到环形壁的内周，以及

e)通过钎焊将具有最终尺寸的第三耐磨环圈固定到板，第三耐磨环圈的径向厚度不同于第二环的径向厚度，并且第三耐磨环圈的径向厚度根据板的厚度以及从环形壁去除的材料的厚度来确定；

-板是金属薄片，该金属薄片具有例如为1mm的厚度；

-板和第三环圈同时被同时钎焊；

-该方法包括第三次维修步骤，该第三次维修步骤包括：

f)去除第三耐磨环圈、去除用于固定该第三环圈的钎焊以及去除板的内周部分，以及

g)通过钎焊将具有最终尺寸的第四耐磨环圈固定到板；

-步骤f)可通过机械加工来实施；有利地，喷嘴的板被机械加工成使得具有预先确定的径向尺寸(被称为参考尺寸)；

-板在步骤f)结束时具有预先确定的径向尺寸，并且第四环圈的径向厚度与第二环圈的径向厚度相同；

-板和/或耐磨环圈可被分成多个部段，并且各自包括以端部对端部的方式周向布置的部段的环形排；

-该方法包括在每次维修之后对喷嘴进行标记的步骤；该标记步骤是尤其有利的，这是由于它使维修操作者例如能够快速地确定组件是否已经被维修，并且，如果是，那么能够快速地确定它已经历过多少次维修。

本发明还涉及一种涡轮发动机组件，包括支撑耐磨环圈的环形壁，其特征在于，该涡轮发动机组件包括至少一个标记，该至少一个标记用于识别通过更换环圈对所述组件进行的一次或多次维修。

耐磨环圈可通过钎焊固定到板，板自身通过钎焊被固定到环形壁。

板和/或耐磨环圈可被分成多个部段。

该组件可以是涡轮喷嘴或定子环。

附图说明

通过参照附图阅读下文中以非限制性示例给出的说明，本发明将被更好地理解，并且本发明的其它细节、特征和优点将变得明显，在附图中：

-图1和图2为具有耐磨环圈的涡轮喷嘴以及不具有耐磨环圈的涡轮喷嘴的轴向截面的示意性的半视图，并示出了根据本发明的生产方法的步骤；

-图3至图5为涡轮喷嘴的更大比例的局部示意性视图，并示出了根据本发明的维修方法的步骤；

-图6为示出了根据现有技术的维修方法的步骤的流程图；

-图7为示出了根据本发明的维修方法的步骤的流程图；

-图8为定子环的轴向截面的示意性半视图；以及

-图9为示出了根据本发明的维修方法的变型的步骤的流程图。

具体实施方式

首先参考图1和图2，图1和图2示出了根据本发明的用于生产涡轮发动机组件的方法的实施例，该涡轮发动机组件在这里是涡轮喷嘴10，并且更确切地是低压涡轮喷嘴。

喷嘴10包括两个环形平台，分别为内环形平台12和外环形平台14，这两个环形平台同轴并且一个在另一个内部延伸。平台12、14通过基本径向的叶片16的环形排被连接到一起。

外平台14包括用于附接到定子外壳(未示出)的构件18。

内平台12包括环形壁20，该环形壁在这种情况下是圆柱形的，并支撑例如为蜂窝(honeycomb)类型的耐磨环圈22。环形壁20与平台12的另一环形壁24同轴地延伸并在该另一环形壁24内部延伸，并且通过基本上径向的壁26被连接到该另一环形壁24。壁24的外环形表面在内部限定出用于涡轮中的气流的流动管道。

优选地，耐磨环圈22被分成多个部段。

耐磨环圈22通过钎焊被固定到环形壁20的径向内表面，例如通过被插入在壁和环圈之间的钎焊条被固定到环形壁的径向内表面。

根据本发明，耐磨环圈22在其通过钎焊固定之前就具有最终尺寸，以便消除在环圈被固定之后用于对环圈进行磨削的任何操作。

在所示的示例中，环圈22具有径向厚度r1，并且在喷嘴的径向内端部和径向外端部之间(这里是在环圈22的径向内端部和附接构件18的径向外端部之间)测得的喷嘴的径向尺寸被表示为e1。

r1＝e1-d1，d1为不具有环圈22的喷嘴(图1)的径向尺寸，也就是环形壁20的径向内端部和附接构件18的径向外端部之间的径向距离。

因此，r1的值可容易地由d1和e1的值推导出。换句话说，能够从具有环圈的喷嘴10以及不具有环圈的喷嘴10的径向尺寸推导出耐磨环圈22的径向厚度。

现参考图3至图5以及图7，图3至图5以及图7涉及根据本发明的用于维修涡轮发动机组件的方法，这里，涡轮发动机组件同样是涡轮喷嘴10。

在图6所示的现有技术中，可以看到，在用于将新的环圈C2、C3替换已磨损的环圈C1、C2的每个步骤I和步骤II之后，是对该新的环圈进行磨削的步骤RI和RII。在下文中，环圈被表示为C，该字母与对应于环圈的数量的数字相关联。因此，C1涉及喷嘴的第一环圈或初始的环圈，C2涉及喷嘴的第二环圈，也就是(在第一次维修或维修/更换步骤期间)更换第一环圈的环圈，依次类推。

第一次维修操作I包括通过对环圈以及环形壁的对该环圈进行支撑的内周部分D’进行机械加工来去除已磨损的环圈C1(环形壁的径向厚度减小)，并且随后通过钎焊来固定新的环圈C2。

在该第一次维修操作I之后是通过机械加工对环圈C2进行磨削的步骤RI。

在第二环圈C2被磨损并且必须被更换的情况下，新的维修操作被执行。第二次维修操作II包括通过对环圈C2以及环形壁的对该环圈进行支撑的内周部分D”进行机械加工来去除已磨损的环圈(环形壁的径向厚度进一步减小)，并且随后通过钎焊来固定新的环圈C3。

在该第二次维修操作II之后是通过机械加工对环圈C3进行磨削的步骤RII。

相反地，根据本发明，图3至图5以及图7中示出的维修方法不包括对环圈的磨削步骤。

正如以上参照图1和图2所说明的，通过钎焊将第一环圈C1附接并固定到喷嘴的前述的环形壁，喷嘴D被产生。

在第一环圈C1被磨损并且必须被更换的情况下，第一次维修操作I被实施。第一次维修操作I包括通过对环圈以及环形壁的对该环圈进行支撑的内周部分D’(环形壁的厚度减小)进行机械加工来去除已磨损的环圈C1，并且随后通过钎焊来固定新的环圈C2，例如通过被插入在环圈C2和喷嘴D的壁之间的钎焊条来固定该新的环圈。

有利地，在该维修操作之后是对喷嘴进行标记的步骤MI，以便能够清楚地识别出喷嘴D已被维修过一次。于是获得图3的喷嘴。

根据本发明，环圈C2具有最终尺寸，并且在其通过钎焊固定之后不经受任何磨削。这里，从喷嘴的环形壁去除的材料D’的厚度被控制成：环圈C2的径向厚度弥补这种厚度损失。因此应理解的是，环圈C2的厚度大于环圈C1的厚度，并且有利地，环形壁上一开始便提供有径向增加的材料厚度以便在第一次维修操作I期间允许机械加工操作。换句话说，参照图2和图3，r1’>r1并且r1’＝e1-d1’并且r1’-r1＝d1-d1’。

这里，d1’表示不具有环圈的喷嘴的参考径向尺寸。

在第二环圈C2被磨损并且必须被更换的情况下，第二次维修操作II被实施。第二次维修操作II包括通过对环圈C2以及环形壁的对该环圈进行支撑的内周部分D”进行机械加工来去除已磨损的环圈(环形壁的厚度进一步减小)，并且随后通过钎焊来固定新的环圈C3，但是，是通过插入在环圈C3和喷嘴的环形壁之间的薄片金属板P来固定新的环圈C3。为了该目的，第一钎焊条被插入在板P和环形壁之间，并且第二钎焊条被插入在环圈C3和板P之间。优选地，板P被分成多个部段。

有利地，在该维修操作II之后是对喷嘴进行标记的步骤MII，以便能够清楚地识别出喷嘴D已被维修过两次。于是获得图4的喷嘴。

环圈C3具有最终尺寸，并且在其通过钎焊被固定之后不会经受任何磨削。这里，从喷嘴的环形壁去除的材料D”的厚度被控制成：环圈C2的径向厚度r1和/或板P的厚度h1弥补这种厚度损失。C3的厚度小于C2的厚度并且可能等于C1的厚度。例如，板P具有约为1mm的厚度h1。

在第三环圈C3被磨损并且必须被更换的情况下，第三次维修操作III被实施。第三次维修操作III包括通过对环圈C3以及板P的内周部分P’进行机械加工来去除已磨损的环圈(板P的厚度减小)，并且随后通过钎焊来将新的环圈C4固定到板P，例如通过被插入在板和环圈之间的钎焊条来将该新的环圈固定到板。

有利地，在该维修操作III之后是对喷嘴进行标记的步骤MIII，以便能够清楚地识别出喷嘴D已被维修过三次。随后获得图5的喷嘴。

环圈C4具有最终尺寸，并且在其通过钎焊被固定之后不会经受任何磨削。这里，从板P去除的材料P’的厚度尤其被控制成：不具有环圈C4的喷嘴的径向尺寸d1’等于前述的参考径向尺寸(参照图3)。因此，使用具有与在第一次维修操作I期间相同的厚度r1’的耐磨环圈C4。因此，应理解的是，C1和C3相同(C1＝C3)，并且C2和C4也相同(C2＝C4)。因此，仅两个的耐磨环圈参照物(reference)就足以实施该方法。

涡轮喷嘴能够经受的维修数量可被限制成三次。在一变型中并如图7所示，该数量可以更大。为了该目的，优选地提供了具有足够厚度的板P以允许多次相继的维修，每次维修通过去除额外的内周部分P”而导致该板在厚度方面减小。这避免了不得不将新的板固定到喷嘴的环形壁，尽管那也是可以设想的。

本发明还可被应用于如图8所示的定子环30。具体地，图7中所示的各种步骤被直接应用于该定子环，因此，为了耐磨环圈的更换，该定子环可经受多次相继的维修操作。

图9示出了根据本发明的维修方法的一种变型，该变型重复了上文中已使用的附图标记I、II、III、C1、C2等。

这里可注意到，在每次维修操作I、II、III开始时，读取并识别喷嘴的任何标记的步骤被进行。还可注意到的是，由于在第二次维修步骤中使用的板P的厚度，喷嘴能够经受的维修次数在这里被限制成三次。

Z1是喷嘴在去除环圈C1以及环形壁或板的内周部分之后的实际径向尺寸的值。在第一次维修I期间，喷嘴的环形壁被机械加工成使得具有前述的参考径向尺寸d1’。如果喷嘴的实际径向尺寸Z1大于该参考值d1’，那么环形壁被机械加工直到具有该参考值。然而，如果其径向尺寸Z1小于该参考值d1’，那么不能执行第一次维修步骤I，并且必须如第二次维修II那样维修喷嘴。在第二次维修II期间，喷嘴的环形壁被机械加工以使得该具有径向尺寸d1”。在第三次维修III期间，板P被机械加工以使得具有前述的参考径向尺寸d1’。

Claims (16)

1.用于生产涡轮发动机组件的方法，该组件包括用于支撑耐磨环圈(22)的环形壁，所述方法包括通过钎焊将所述耐磨环圈固定到所述环形壁的步骤，

其特征在于，所述耐磨环圈具有最终尺寸(r1)，所述方法不具有在将该耐磨环圈固定到所述环形壁之后对该耐磨环圈进行磨削的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涡轮发动机组件为涡轮喷嘴(10，D)。

3.用于维修涡轮发动机组件的方法，该组件包括支撑耐磨环圈(22)的环形壁，所述方法包括第一次维修步骤(I)，所述第一次维修步骤包括：

a)去除第一耐磨环圈(C1)，去除用于将该第一耐磨环圈固定到所述环形壁的钎焊以及去除所述环形壁的内周部分(D’)，以及

b)通过钎焊将第二耐磨环圈(C2)固定到所述环形壁，

其特征在于，所述第二耐磨环圈具有最终尺寸(r1’)，第一次维修不具有在将第二耐磨环圈固定到所述环形壁之后对所述第二耐磨环圈进行磨削的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤a)通过机械加工来实施。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述环形壁的内周部分在所述步骤a)被去除，直到所述环形壁具有预先确定的径向尺寸(d1’)。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括第二次维修步骤(II)，所述第二次维修步骤包括：

c)去除所述第二耐磨环圈(C2)，去除用于固定该第二耐磨环圈的钎焊以及去除所述环形壁的内周部分(D’)，

d)通过钎焊将板(P)固定到所述环形壁的内周，以及

e)通过钎焊将具有最终尺寸(r1)的第三耐磨环圈(C3)固定到所述板，所述第三耐磨环圈的径向厚度不同于所述第二耐磨环圈的径向厚度，并且所述第三耐磨环圈的径向厚度根据所述板的厚度(h1)以及从所述环形壁去除的材料的厚度来确定。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述板(P)是金属薄片。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述板(P)和所述第三耐磨环圈(C3)被同时钎焊。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括第三次维修步骤(III)，所述第三次维修步骤包括：

f)去除所述第三耐磨环圈(C3)，去除用于固定该第三耐磨环圈的钎焊以及去除所述板(P)的内周部分(P’)，以及

g)将具有最终尺寸(r1’)的第四耐磨环圈(C4)固定到所述板。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述板(P)在步骤f)结束时具有预先确定的径向尺寸(d1’)，并且第四耐磨环圈(C4)的径向厚度与所述第二耐磨环圈(C2)的径向厚度相同。

11.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在每次维修之后对所述涡轮发动机组件进行标记的步骤(MI，MII，MIII)。

12.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述涡轮发动机组件为涡轮喷嘴(10，D)。

13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述金属薄片的厚度为1mm。

14.涡轮发动机组件，所述涡轮发动机组件根据权利要求3所述的用于维修涡轮发动机组件的方法来获得，所述涡轮发动机组件包括支撑耐磨环圈(22)的环形壁，其特征在于，所述涡轮发动机组件包括至少一个标记，所述至少一个标记用于识别通过更换耐磨环圈对所述组件进行的一次或多次维修。

15.根据权利要求14所述的组件，其特征在于，所述耐磨环圈(22)通过钎焊固定至板(P)，所述板自身通过钎焊被固定到所述环形壁。

16.根据权利要求14或权利要求15所述的组件，其特征在于，所述组件是涡轮喷嘴(10)或定子环(30)。