CN107923251B - 在叶片根部区域中具有抗微振磨损的覆层的燃气轮机叶片或者压缩机叶片和转子 - Google Patents

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Abstract

通过在承载侧沿区域(24)中使用聚合物覆层(25)来将损伤降低到最小。此外，确保部件之间的，例如在转子叶片和轮盘之间的长时间分隔作用。在此，替选地，也能够完全或部分地对轮盘槽覆层。

Description

在叶片根部区域中具有抗微振磨损的覆层的燃气轮机叶片或 者压缩机叶片和转子
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机叶片或者压缩机叶片，所述燃气轮机叶片或压缩机叶片在固定区域中具有聚合物覆层，并且本发明涉及一种转子。
背景技术
一般而言，转子叶片形状配合地在槽区域或者固定区域中与轮盘经由相应的槽连接。转子叶片的安装和拆除沿着轴向的槽方向进行。
转子叶片在运行期间不仅通过与转子叶片重量和转子转速相关的离心力而且通过空气动力学的力被加载负荷。这些力必须在叶片根部和轮盘槽之间的接触区域，即所谓的承载侧沿区域中被吸收。
在压缩机的使用寿命期间，在压缩机转子叶片根部和轮盘槽上会出现下述位于承载侧沿的区域中的损伤机理：“微振磨损”和/或“微动疲劳”，以及局部的粘附/冷焊并且由此会在拆除叶片时出现具有紧随其后的“刻痕/毛边”的材料转移。由于最后提到的损伤机理，会使转子叶片的拆除变困难，所述拆除出于维修目的是必要的。
这些损伤机理原则上在轴流式压缩机中会在转子叶片和轮盘槽之间的接触区域中出现，其中转子叶片形状配合地与轮盘连接。所提及的现状根据其严重程度使维修或更换受损的部件是必要的，这伴随有附加的成本。
迄今为止通常所使用的用于降低或防止“微振磨损”状况的覆层是金属的，例如CuNiIn或者NiTiCr。为此所使用的方法例如是冷气体喷涂、火焰喷涂和等离子体喷涂，如HVOF——“超音速火焰喷涂”或者APS。
这些层系统关于“抗微振磨损”的作用原理基本上基于其可变形性(低的抗剪强度)。由此，部件即转子叶片和轮盘槽之间的因相对运动引起的能量引入通过减小的摩擦系数来降低，并且降低可能的“微振磨损”从而也降低“微动疲劳”。
迄今为止所应用的覆层的缺点是，覆层的成分以及轮盘的材料是金属。由此，类似的材料接触，这有利于粘附/冷焊。因此，尽管在接触区域中有CuNiIn覆层，但是在安装/拆除时能出现问题。此外，迄今为止所应用的覆层的损伤仅以大的耗费才是可修复的。
发明内容
因此，本发明的目的是解决上述问题。
所述目的通过本发明的涡轮机或者压缩机叶片和转子实现。所述燃气轮机叶片或所述压缩机叶片在叶片根部处具有两个承载侧沿区域，其中仅两个所述承载侧沿区域完全地具有聚合物覆层。所述转子具有轮盘和涡轮机叶片或压缩机叶片，其中所述转子在所述轮盘的或者所述涡轮机叶片的或者所述压缩机叶片的槽区域中具有聚合物覆层。
在下文中列举其它有利的措施，所述措施能够彼此任意组合以便实现其它优点。
附图说明
附图示出：
图1示出已装入的涡轮机叶片或压缩机叶片的俯视图，以及
图2示出涡轮机叶片或压缩机叶片的三维视图。
附图和说明书仅示出本发明的实施例。
具体实施方式
图1示出转子1的一部分，所述部分具有轮盘4，该轮盘具有位于轮盘4内部的槽区域13，在所述槽区域13中设置有涡轮机叶片6或者压缩机叶片6。叶片根部7从叶片6引入槽区域13中。
叶片6的叶片叶身10伸出于轮盘4的外表面29。
沿着叶片6的纵向方向11观察，叶片叶根7具有下部区域20，所述下部区域轻微凸状地弯曲。
在下部的，相当平坦地伸展的区域20上在两侧连接有更强地弯曲的区域23，该区域同样凸状地弯曲。
在更强地弯曲的区域23上连接有承载侧沿区域24，所述承载侧沿区域与轮盘4接触。承载侧沿区域24平坦地构成。
在承载侧沿区域24上可选地连接有另一端部区域26，所述另一端部区域能够不同地设计并且在此垂直于轮盘4的表面29伸展。
尤其压缩机叶片的承载侧沿区域24，更尤其整个叶片根部20、23、24、26，尤其在没有叶片根部7的端侧30的情况下，设有聚合物覆层25。
聚合物覆层25于是优选在叶片根部7的整个轴向长度上延伸。
同样地，槽区域13的内表面22能够具有聚合物覆层，即轮盘4能够具有聚合物覆层。该聚合物覆层能够附加于叶片6的聚合物覆层25存在或者替选地存在。所述聚合物覆层于是也优选在槽区域13的整个轴向长度上延伸。
该覆层优选基于一种或多种氟聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)。
同样优选地，此外能够存在一个或多个固体润滑剂，所述固体润滑剂嵌入叶片6的或者槽区域13的聚合物覆层25的基质中。
在转子叶片6的承载侧沿区域24中，这些覆层体系能够降低因部件之间的，即转子叶片和轮盘槽之间的相对运动引起的能量输入并且降低或防止可能的“微振磨损”从而也降低或防止“微动疲劳”。
此外，所述覆层体系由于不同的材料等级(覆层：聚合物，轮盘：金属或钢)和可选地嵌入聚合物覆层中的固体润滑剂而防止在叶片根部和轮盘槽的承载侧沿区域中的粘附/冷焊。由此确保转子叶片6的简单的安装/拆除。与在安装/拆除时所使用的润滑剂相反，确保长时间的分隔作用。此外，在运行时受负荷的、在根部区域7中被覆层的叶片6的维修/加工是立即可行的，不需要较大的附加耗费。
所提出的基于聚合物的覆层25的限制因素是使用温度。这在压缩机中根据压缩机特征变量必要时仅允许在前部的压缩机级中的应用，而在涡轮机中根据涡轮机特征变量仅允许在后部的涡轮机级中的应用。通过提高使用温度来扩展应用领域可能通过未来的发展实现。
本发明的创造性在于在压缩机转子叶片6的区域中应用基于聚合物的覆层体系，以便一方面降低或防止“微振磨损”和“微动疲劳”而另一方面防止在整个使用寿命上的粘附/冷焊从而防止在拆除时的随之而来的二次损伤。与迄今为止的现有技术相反，实现转子叶片6和轮盘槽13之间的在承载侧沿区域24中的长时间分隔作用以及改进承载特性。
相对于迄今为止在根部区域7中所使用的转子叶片覆层或相对于在叶片根部7的区域或承载侧沿区域24中未覆层的压缩机转子叶片6，从本发明中产生下述优点：
-部件，即叶片6和轮盘4在槽区域13中的长时间分隔作用，从而防止粘附/冷焊(在安装、运行和拆除期间)以及防止在承载侧沿区域中的“微振磨损”和“微动疲劳”(在运行期间)；安装/拆除通过覆层变得简单，
-在承载侧沿区域24中均匀分布的压应力，也就是说，降低局部的应力集中，这是因为基于聚合物的覆层相对于基本材料(钢)的更低的杨氏模量，
-相对于CuNiIn和类似的覆层体系成本更低的覆层材料25，
-相对于用于例如CuNiIn和类似的覆层体系的等离子体火焰喷涂，例如借助于油漆喷枪(“油漆喷雾器airbrush”)的成本更低的应用方法，
-可以立即加工在运行时受负荷的叶片6，不需要附加耗费，
-(根据覆层厚度)改进的阻尼特性，
-转子叶片6在被覆层的状态中的附加的被动的防腐蚀保护，
-必要时在安装期间能够弃用附加的润滑剂。
在图2中三维地示出涡轮机叶片6或者压缩机叶片6。因为尤其如在上文中所描述的那样承载侧沿区域24引起损伤，所以尤其仅该区域通过聚合物25来覆层。聚合物覆层25优选在承载侧沿区域24的整个轴向长度上延伸并且也能够包围整个根部区域20、23、24、26。
用于叶片根部7或槽区域13的聚合物覆层能够是基于氟聚合物的并且尤其也能够包含一种或多种固体润滑剂。

Claims (12)

1.一种燃气轮机叶片(6)或者压缩机叶片(6)，所述燃气轮机叶片或所述压缩机叶片在叶片根部(7)处具有两个承载侧沿区域(24)，
其中仅两个所述承载侧沿区域(24)完全地具有聚合物覆层(25)。
2.根据权利要求1所述的叶片，
其中所述聚合物覆层(25)在整个叶片根部区域(20，23，24，26)上存在。
3.根据权利要求1或2所述的叶片，
其中所述聚合物覆层(25)在所述承载侧沿区域(24)的或者所述叶片根部区域(20，23，24，26)的整个轴向长度上延伸。
4.根据权利要求2所述的叶片，
其中所述聚合物覆层(25)不在所述叶片根部(7)的端侧(30)上存在。
5.根据权利要求1或2所述的叶片，
其中所述聚合物是氟聚合物。
6.根据权利要求1或2所述的叶片，
其中在所述叶片(6)上或者在槽区域(13)中的所述聚合物覆层包含一种或多种固体润滑剂。
7.一种转子(1)，所述转子具有轮盘(4)和涡轮机叶片或压缩机叶片(6)，
其中所述转子(1)在所述轮盘(4)的或者所述涡轮机叶片(6)的或者所述压缩机叶片(6)的槽区域(13)中具有聚合物覆层，
其中所述转子具有根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮机叶片(6)或压缩机叶片(6)。
8.根据权利要求7所述的转子，
其中在所述轮盘(4)的所述槽区域(13)上存在聚合物覆层。
9.根据权利要求7所述的转子，
其中聚合物覆层仅在所述轮盘(4)上的仅所述槽区域(13)中存在。
10.根据权利要求7或8所述的转子，
其中所述聚合物是氟聚合物。
11.根据权利要求7或8所述的转子，
其中在所述叶片(6)上或者在所述槽区域(13)中的所述聚合物覆层包含一种或多种固体润滑剂。
12.根据权利要求7或8所述的转子，
其中所述聚合物覆层在所述槽区域(13)的整个轴向长度上延伸。
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