CN1626696A - 用于涡轮机叶片的表面处理的保护罩 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在涡轮机叶片(10)的表面(17，18)的处理期间所使用的一保护罩，该处理包括喷砂步骤和/或金属涂覆步骤。该保护罩被设计成抵抗表面处理影响并被置于要保护的表面上，以及形成按照本发明的一可拆卸的和可再使用的工具。这工具的使用提高了处理操作的质量和产量。

Description

用于涡轮机叶片的表面处理的保护罩
技术领域
本发明涉及在局部表面处理之前的涡轮机叶片的表面保护，该表面处理对于不要进行处理的表面会引起磨损或就是不适当的。它还涉及对于将受到类似表面处理的任何机器零件施加一表面保护。
背景技术
参阅图1，一涡轮机叶片10(在这情况中，用在一压缩机或一涡轮喷气机风扇内)包括一翼面11，该翼面包括一拱腹面和一拱背面19、一短联结部分12和装配入在支持它的机器的圆盘中形成的一轴向分隔室内的一根部13。一平台14将翼面11与短联结部分12分开。
从而圆盘支持许多叶片，其中通过位于翼面的各表面的一中间部分上的翅片15，所有翼面相互之间保持相等的间距，以及其中两个相邻的翼面的两相邻的翅片的端部相互接触。
通常由钛或钛合金制成的叶片10的表面处理包括通过喷砂以增加粗糙度的一第一表面处理E1，，该第一表面处理为通过热喷涂进行喷镀的一第二所谓金属涂覆步骤E2做准备。在利用一等离子喷灯喷涂例如Cu-Ni-In(铜-镍-铟)的一铜合金、且该合金的延性设置成在叶片和圆盘之间的接触处阻尼在操作期间发动机振动的情况中，或者喷涂例如WC-CO(碳化钨-钴)的一碳化钨合金、且该合金对于防止在相邻翅片之间摩擦所引起的磨损是充分坚硬的情况中，尤其是这样的情况。
离等子喷灯以高速和高温(超过2500°K)将合金覆层喷涂在要被处理的表面上，以使它结合。
步骤E1是很磨损性的，步骤E2除了在要进行处理的表面上之外是不希望进行的。对于翅片的处理，它们要求在喷砂工具和/或等离子喷灯和叶片工具10的表面19之间应该插入一保护物，以保证叶片不受影响。更具体地说，仅仅用于与相邻叶片的其它翅片的端表面17接触的翅片15的端表面17在制造期间受到上述的表面处理。并且，翼面11的两表面19设置有带很准确的几何形状的螺旋面，该螺旋面必须被保护。
对于根部的处理，仅仅叶片10的根部的每个侧面13上的接触表面18进行涂覆。根部的其它区域12和13至少在处理E2的过程中必须被保护。
目前，为了实现这保护，操作者围绕要处理的表面手工施加具有足够的机械强度和耐热性的胶带。
由叶片形状复杂、要求精确又缺乏到达要被保护的表面的通路，这些手工操作时间长又令人生厌。由于它们不是完全可重复的，所以它们的质量不稳定，而且胶带的较差的粘性导致遮蔽或甚至分离喷镀覆层的风险。而且，在金属涂覆期间，发现微粒在保护表面上反弹之后到达所形成的层。从而这些微粒的结合或均匀质量是不够的，并且相应的区域对于施加在涡轮机上的应力不是很有抵抗力的。
因此需要提高这些操作的生产率和质量。
此外，在这些操作中工作的工人受到尤其由于需要持续地注意他们的执行情况所产生的神精紧张的危害；他们还暴露于执行重复的动作所造成的肌与骨胳的疾病。
发明内容
为克服这些缺点，本申请人提出了一种用于包括一根部并可能包括翅片的涡轮机叶片表面的表面处理的保护罩，该保护罩设置在所述表面周围并抵抗表面处理的影响，同时形成一可拆卸的和可再使用的工具，其特点是：由于所述表面位于叶片的根部上或在翅片的端部处的事实，它包括分别配合根部或翅片的形状的至少一零件，以及包括通过其能看到要处理的所述表面的开孔。
表面处理包括喷砂步骤和/或金属涂覆步骤。
工具涉及一零件或一组零件，它们至少是局部刚性的，它们的形状和材料适合于遮盖要保护的表面部分。用其制造工具的材料能够承受操作E1和E2的操作环境。由于按照本发明的工具，无需胶带的所有手工操作，并且可以完全地重复遮蔽。
由于步骤E2引起温度升高，因此较佳地将保护罩设置成能抵抗表面处理的温度影响，在这情况中是等离子喷灯喷镀的温度影响。
同样较佳地，由于步骤E2要求一预先的机械处理，在步骤E1中的保护罩由能抵抗喷砂的磨损作用的材料制成。
有利地，保护罩由不锈钢或硅酮材料或聚合物材料制成。
保护罩可以用于喷砂和用于等离子喷镀，以及对于一系列涡轮机叶片可以再使用。
附图简述
在阅读了关于本发明的两个应用情况的一保护罩的以下叙述和附图之后，会较好地理解本发明，在附图中：
图1示出了一压缩机叶片的立体图；
图2示出了包括被形成为能进行一叶片的根部处理的一保护罩的、本发明的一第一应用情况的侧视图；
图3示出了能同时处理若干叶片的一组件；
图4A和4B示出了包括用于保护一叶片的表面以使其免受在要处理其根部的表面上的喷砂和等离子喷镀的影响的保护罩的、本发明的另一应用情况的立体图；以及
图5示出了包括用于保护一叶片的表面以使其免受在要处理其翅片的表面上的喷砂和等离子喷镀的影响的保护罩的、本发明的一第二应用情况的立体图。
具体实施方式
图2示出了一压缩机叶片的下部分，在其上能够看到翼面11、平台14和根部13。在这情况中，根部呈燕尾形并是笔直的(不是唯一的，作为一例子所提到的)。为了在发动机工作的期间能阻尼叶片在它的分隔室内的叶片振动，在与分隔室的侧面接触的区域内施加一覆层层13R。为了能用一等离子喷灯施加这覆层，将按照本发明的一保护罩100设置成它局部地配合叶片的根部的形状，并且能够简单地通过压配合将保护罩放在适当位置中。保护罩100有利地用不锈钢制成，以及具有所要求的厚度。在这保护罩中、在根部的每一侧上形成一窗口100R。窗口的形状和尺寸取决于将利用等离子喷灯施加的覆层13R的形状和尺寸。这覆层13R位于将与涡轮机上的圆盘接触的根部的两表面上。
由于等离子喷灯T较佳地垂直于要处理的表面放置，所以窗口的壁也垂直于这表面。在用等离子喷灯进行金属涂覆操作期间，熔化的金属微粒通过这窗口。这结构具有下列优点：从不是沿着窗口的轴线定向的等离子喷灯输出的熔化的金属微粒被喷镀在围绕100R的区域中的保护罩上，不会向内反射。因此，这些微粒不会反弹和干扰到所形成的层。在施加的有要求的厚度的一层之后，拆卸保护罩。该覆层13R的形状精确地与该窗子所形成的形状一样；因此不需要进行再加工的操作。
如果围绕该窗口的被金属化处理的区域不是太厚，该保护罩可用于其它叶片的处理。从而，在该保护罩需要通过窗口周围区域的“去除金属化处理”再成形之前，该保护罩可以使用若干次。有利的是通过对于本领域的那些熟练人员是已知的化学机加工来进行这类型保护罩的恢复操作。
如果需要一事先的表面准备操作，相同的保护罩可用于保护不必进行喷砂的表面。
这类型的保护罩还具有它能同时进行若干叶片的处理的优点。为此，在保护罩底部的壁中设置一凹槽110，以致随后能够施加一校准棒43。
图3示出了用于若干叶片处理的一组件。将装备有它们的保护罩100的若干叶片组装在一简单的工具40上。
工具40包括其上固定若干叶片的一框架42，且使翼面面向下，从而保护罩在顶上。若干窗口100R是可以看到的。一棒43通过凹槽110连接这些保护罩100。由于该棒，这些保护罩能够相互准确校准。沿着该行保护罩放置侧板41，以重叠和保护叶片平台。完成这样的组装后，处理工具以第一窗口的方向放置和以确定的速度、平行于窗口移动。使用这装置，对一组N叶片可以施加喷砂处理和随后的金属涂覆处理或仅仅金属涂覆处理，并有稳定的质量。
图4A和4B示出了适合于带有一弯曲根部的叶片、例如大风扇叶片的一加保护罩装置。
对于一叶片10的翼面11的根部13的表面18进行喷砂的步骤E1，如图4A所示，设置了一保护罩100′，它包括由固定在基座132上的由硅酮材料或聚合物材料制成的框架125，并被设置成可通过插入翼面11的根部13来安装，同时允许被处理的表面18通过孔124显示出。
为此，框架包括两个半壳121，它们配合上表面的形状，并利用它们的制造所使用过的相同图纸加工这两个半壳。
用可拆卸的螺栓123组装这两半壳121，例如它们自身座落在两半壳121内，因此能够拆开这两半壳，以致它们能够用于一新的组件和然后再用于另一叶片的处理。
对于在翼面11的根部13的表面18上等离子喷镀的步骤E2，如图4B所示，设置了一保护罩100″，它包括固定在一基座132″上的四个支持件127，它们被设置成能支承支持翼面11的两个不锈钢隔件126和两个不锈钢保护罩128，该保护罩在根部的每侧上保持和涂覆翼面11的根部13，同时允许要处理的表面18通过孔131显示出。
在这情况下，孔131的周边设置有按需界定要处理的表面的范围的调整件129，从而能够精确地调节这范围。通过在保护罩128上滑动调整件12而能够调节它们，以及用紧固螺钉130将它们保持在适当位置中。
在该图的例子中，调整件129仅仅限制孔131的长度，但是在宽度方面还能够使用相同的结构，可同时较容易地组装这两装置。
图5示出了对应叶片的翅片处理的本发明的一实施例。包括两个半壳233的保护罩按照这些翅片的一孔道234和相邻表面19配合翅片的形状。这些形状可直接从叶片10的图纸推算得到。用四个夹子236、例如埋在为此目的形成在保护罩239中的孔(在附图中未示出)内的不锈钢片簧，将两个半壳233相互装配在要保护的表面上。
在此情况中，用硅酮材料制造保护罩。该材料耐机械喷砂处理和金属覆层热处理。
两半壳233通过孔235露出了要处理的翅片端表面17，以致这些端部保持在离开保护罩的一足够高度“e”处足够地露出。
保护罩239用于喷砂和用于等离子喷镀，以及可使用许多次。
本发明不局限于所示的实施例，它包括对于本领域的那些熟练人员可得的所有变化内容。

Claims (8)

1.一种用于一涡轮机叶片(10)的表面(17，18)的表面处理的保护罩，该表面包括一根部并可能包括翅片，该保护罩被设置在所述表面周围并抵抗表面处理的影响，同时形成一可拆卸的和可再使用的工具，其特征在于：由于所述表面位于叶片的根部上或在翅片的端部处的事实，它包括分别配合根部或翅片的形状的至少一零件(100，100′，100″，239)，并包括通过其能看见要处理的所述表面的开孔。
2.按照权利要求1的保护罩，其特征在于：用螺栓或夹子(123，236)将至少两个半壳(121，233)保持在一起。
3.按照权利要求1或2的保护罩，其特征在于：用耐等离子喷镀的热效应的材料制造保护罩。
4.按照权利要求1至3的任一项的保护罩，其特征在于：用耐喷砂处理的热效应的材料制造保护罩。
5.按照权利要求1、3和4的任一项的保护罩，其特征在于：保护罩配合叶片根部的形状并由不锈钢制造。
6.按照权利要求5的保护罩，其特征在于：简单地通过压配合能够将保护罩放在适当位置。
7.按照权利要求1至4的任一项的保护罩，其特征在于：用硅酮或聚合物材料制造保护罩。
8.按照权利要求7的保护罩，其特征在于：涡轮机叶片包括其端部要被处理的翅片(15)，以及所述端部保持在离开保护罩某高度“e”处被露出。
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