CN1880731B - 弧形喷嘴部分和相关的制造方法 - Google Patents

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Abstract

制造用于涡轮机的反作用喷嘴的方法，包括(a)提供具有预定尺寸和厚度的平板原料(38)块；以及(b)加工平板原料(38)块以形成整体的弧形反作用喷嘴部分(24)，喷嘴部分(24)包括至少两个邻近的喷嘴翼片(26)。

Description

弧形喷嘴部分和相关的制造方法
技术领域
本发明涉及生产蒸汽涡轮机部件，且特别是带燕尾榫的反作用喷嘴部分的方法。
背景技术
目前，位于旋转涡轮机级(或轮)之间的固定的反作用喷嘴级由单独的喷嘴组成，这些单独的喷嘴单独地插入到在固定的喷嘴承载器中的或涡轮机壳体中的燕尾槽内。喷嘴形成为在其径向外端带有整体的燕尾榫且在其径向内端具有整体的顶部罩。这些喷嘴设计为通过合并有与预先扭曲的冷翼片部干涉的合适的盖或顶部罩，在运行全过程中保持顶部罩接触。在组装此类的喷嘴时，难于确认是否达到所需的盖或顶部罩的干涉。另外，在组装中预先扭曲喷嘴翼片的过程导致翼片偏离“设计”的翼片形状。这潜在地降低了翼片的效率。
发明内容
本发明大体上消除了与单独地形成的喷嘴翼片有关的许多问题。根据典型的实施例，通过从单块平板原料加工制造出多个喷嘴。例如，在一个典型的实施例中，单个的实心环形环从平板原料中切出且然后切割为两个180度的部分。然后可以将部分的切割端构造为临时接附到加工夹具等，或部分可以临时地在夹具上连接在一起(例如通过螺栓)且随后被加工以包括整体的罩盖、翼片和燕尾榫。加工后，两个180度的部分以通常方式装入喷嘴承载器或壳体燕尾。
在另一个结构中，四个90度的部分可以从实心环中切出且然后被加工为每个包括所需喷嘴的25％。作为替代地，弧形的较短的部分可以被加工为包括数量少到两个的整体喷嘴翼片，因此仍然将喷嘴部件减少一半。
在所有的情况下，通过使用放置在部分和承载器或壳体燕尾槽之间的具有适当厚度的垫片，可维持弧形喷嘴部分之间正确的间隔。
因此，在一个方面中，本发明涉及制造用于涡轮机的反作用喷嘴的方法，包括(a)提供一块具有预定尺寸和厚度的平板原料；以及(b)加工平板原料块以形成整体的弧形反作用喷嘴部分，该喷嘴部分包括至少两个邻近的喷嘴翼片。
在另一个方面中，本发明涉及制造用于涡轮机的反作用喷嘴的方法，包括(a)提供单块具有预定尺寸和厚度的平板原料；(b)切割平板原料以形成360度的环；(c)将360度的环切割为两个或更多的弧形部分；以及(d)加工每个部分以包括多个喷嘴翼片。
在再一个方面中，本发明涉及用于蒸汽涡轮机的反作用喷嘴部件，包括形成为包括多个邻近的喷嘴翼片的整体的弧形部分。
现在将结合如下附图描述本发明。
附图说明
图1为已知的蒸气涡轮机反作用喷嘴的透视图；
图2为根据本发明的典型实施例的整体弧形反作用喷嘴部分的透视图；
图3为一块平板原料的平面图，该原料已标记用于从中切割出360度的环；
图4为从图3中的板原料中移出的环的平面图，且切割以形成两个180度弧形部分；
图5为图4中两个180度弧形部分的分解图，修改为临时接附到夹具或相互接附，用于加工；以及
图6为切割为四个90度部分的实心环的平面图，用于随后根据本发明另一个实施例加工。
具体实施方式
首先参考图1，传统的蒸汽涡轮机反作用喷嘴10包括翼片12和整体的径向内部顶部罩或盖14。喷嘴的径向外端形成为带有基部16，基部16具有燕尾构造。特别地，基部或燕尾榫16提供有一对在轴向上游和下游方向突出的凸缘18和20，在其间限定了凹陷22。注意到喷嘴壳体或承载器(未绘出)提供有通常相应成形的燕尾槽，它允许喷嘴10在常规切刻的切口处单独地装入到承载器或壳体。因此，每个喷嘴能装入到承载器中的燕尾槽内，直至整个喷嘴排被组装完成。也注意到，燕尾结构可以颠倒，使燕尾槽部件形成在喷嘴内而燕尾钩部件形成在承载器或壳体上。
图2图示了根据本发明的典型实施例制造的整体弧形燕尾反作用喷嘴部件或部分。部分24从单块金属平板原料中加工出来且包括多个邻近的翼片部(或简单地称为“翼片”)26，翼片26在其径向内端带有整体的共同顶部罩或盖28，且在其径向内端带有整体的共同的燕尾钩30。如将在下面进一步描述，部分的弧长可以按需要变化以包括数量少到两个的翼片，或包括多到完整的360度反作用喷嘴环所需的翼片的50％。在一个实施例中，共同的燕尾榫包括用于180度部分的中心线支撑机构。
参考图3，环形环36最初从单块平板原料38中使用任何常规的切割技术切出，例如线切割放电加工(EDM)。从板原料中移出的环36在图4中示出，环被再次以常规切割过程切割为两个180度部分40和42。分离的部分40和42可以提供有任何合适的端部凸缘，如44和46所示，凸缘允许部分相互对齐地被螺栓连接到加工夹具上，类似于它们组装到上部和下部承载器或壳体部件时的对齐。作为替代地，部分38和40可以临时地以螺栓连接到一起且另外固定到加工夹具上。然后将部分38和40加工为包括翼片26、整体顶部罩或顶部盖28和燕尾钩30，如图2所示，但是注意图2图示了弧形的较短的部分。加工后，部分38和40从夹具上拆下或移除且准备好插入到承载器或壳体燕尾槽中。
在图6中所示的替代的结构中，实心环48可以从平板原料中切出为四个单独的90度部分50、52、54和56，且加工为每个包括所需的翼片的25％。在另一个实施例中，翼片部分的弧长可以按需要改变，使每个部分包括至少两个翼片。
在典型的实施例中，平板原料38可以为含12％铬的高等级400系列不锈钢，或为其它合适的材料。
为维持正确的翼片周向间隔，具有适当厚度的垫片可以在燕尾榫处放置在部分之间。部分可以通过常规的径向端部或轴向垫片保持在燕尾槽中的位置上，该径向端部或轴向垫片消除了部分燕尾榫和位于壳体或承载器内的燕尾槽之间的径向端部或轴向间隙。
通过以此方式加工翼片，多个与目前单独的反作用喷嘴设计有关的问题得以大体上消除或至少最小化，问题包括：
顶部罩干涉和相关的制造和组装困难；
罩和翼片在运行中的反扭；
在组装时和运行中涉及零件扭曲变化的轴向间隙问题；
为每级组装单独喷嘴/销；
需要执行过程中组件检查，例如扭曲、叠瓦和喉部测量；
需要经受组装后的模态检测，和相关的每个检测的费用和对时间安排的影响；
涉及为单独的喷嘴组装单独的装入销的人机工程问题。
除消除了上述问题外，相对于目前的实际，根据本发明的加工的部分概念也改善了维护/维修排的能力；创造了已知的/可重复的/不变的边界条件；减少了每级的零件数量；以及确保了部分组装在正确的位置/方向。
虽然结合现在被认为是最实际的和优选的实施例对本发明进行了描述，要理解的是本发明不限于所披露的实施例，而是相反地意图于覆盖包括在后附的权利要求书的精神和范围内的各种修改和等价的结构。
零件列表：
蒸汽涡轮机反作用喷嘴10
翼片12
顶部罩或盖14
基部或燕尾榫16
凸缘18，20
凹陷22
部分24
翼片部或翼片26
顶部罩或盖28
燕尾钩30
环形环36
平板原料38
部分40，42
端部凸缘44，46
实心环48
部分50，52，54，56

Claims (9)

1.一种制造用于涡轮机的反作用喷嘴的方法，其包括：
(a)提供具有预定尺寸和厚度的平板原料块；以及
(b)加工所述的平板原料块以形成整体的弧形反作用喷嘴部分，其包括至少两个邻近的喷嘴翼片，其中所述的反作用喷嘴部分也包括共同的顶部罩盖和共同的燕尾钩，其位于所述的至少两个邻近的喷嘴翼片的相对端且跨过所述的至少两个邻近的喷嘴翼片。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的平板原料包括不锈钢合金。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述的不锈钢合金包括含12％铬的400系列不锈钢。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述的弧形部分的每个大体上跨过180度。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述的弧形部分的每个大体上跨过90度。
6.一种制造用于涡轮机的反作用喷嘴的方法，其包括：
(a)提供具有预定尺寸和厚度的单块平板原料；
(b)切割所述的平板原料以形成360度的环；
(c)切割所述的360度环为两个或更多的弧形部分；以及
(d)加工所述部分的每个以包括多个喷嘴翼片；
在步骤(d)中每个部分也包括整体的共同的顶部罩盖和整体的共同的燕尾部件。
7.如权利要求6所述的方法，其中以线切割放电加工执行步骤(b)和(c)。
8.如权利要求6所述的方法，其中在步骤(c)中将所述的环切割为2个180度部分。
9.如权利要求6所述的方法，其中在步骤(c)中将所述的环切割为4个90度部分。
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