專(zhuān)利名稱(chēng)：固定葉片、包含這種葉片的渦輪機(jī)以及修理這種葉片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及可調(diào)固定葉片。
背景技術(shù)：
樞接系統(tǒng)，如燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)的可調(diào)固定葉片，包含可相對(duì)彼此移動(dòng)的部分組成。圖1和圖2所示為安裝好的可在機(jī)器殼體3上轉(zhuǎn)動(dòng)的可調(diào)固定葉片1。葉片包含翼12、盤(pán)13和構(gòu)成樞軸14的軸。樞軸14通過(guò)多個(gè)軸承安裝在加工于殼體3上的孔或徑向孔中。其中一個(gè)軸承由襯套4構(gòu)成，與構(gòu)成樞軸14的軸直接或者通過(guò)收縮裝配箍14′滑動(dòng)接觸。在殼體壁上形成的端面的底部與殼體固定連接的襯套4通過(guò)環(huán)形凸臺(tái)4′與盤(pán)13接觸。相對(duì)于襯套盤(pán)13的相對(duì)面被氣流掃過(guò)。墊片15把葉片卡在其支座內(nèi)。杠桿16自身為未作圖示的元件驅(qū)動(dòng)，它控制著葉片關(guān)于軸的XX向轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)于掃過(guò)葉片的氣流，把葉片置于需要的位置。相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致接觸面的滑動(dòng)，此處是軸和帶有襯套的盤(pán)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，部件上施加的壓力會(huì)使接觸面磨損，這將導(dǎo)致系統(tǒng)功能性的損失。
此處所講的裝置，磨損發(fā)生在環(huán)形凸臺(tái)4′上。該磨損區(qū)以槽的形式開(kāi)始，然后擴(kuò)展至整個(gè)盤(pán)。圖3所示為這樣磨損的葉片?？梢钥吹奖P(pán)13在13′處凹進(jìn)去。
目前修理這些葉片還沒(méi)有令人滿(mǎn)意的方法。

發(fā)明內(nèi)容
申請(qǐng)人的一個(gè)目的是完善一種易于應(yīng)用的修理方法。
本發(fā)明的方法還可被用于新葉片，在它們服役前使用該方法來(lái)防止部件磨損。因此，本發(fā)明的方法可減小盤(pán)的磨損，增加周期維護(hù)之間的時(shí)間間隔。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種安裝在渦輪機(jī)殼體中的可調(diào)固定葉片，其包括翼、盤(pán)和樞軸，其特征在于它包含一安裝在盤(pán)上并壓向殼體壁的平臺(tái)，該安裝平臺(tái)避免了相對(duì)于樞軸的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該平臺(tái)至少包括一個(gè)防轉(zhuǎn)動(dòng)突出物，該突出物與加工于盤(pán)的一個(gè)側(cè)面上的匹配表面相互作用。
例如，該突出物包含一平坦表面部分，相對(duì)于樞軸的軸平行或傾斜，與匹配表面相互作用。
根據(jù)另外一特征，葉片包含一加工于盤(pán)與平臺(tái)之間、相對(duì)于樞軸的軸中心定位平臺(tái)的裝置。特別地，該中心定位裝置由一環(huán)形階臺(tái)組成，該階臺(tái)加工于盤(pán)的外圍，與加工于平臺(tái)內(nèi)表面的階臺(tái)相互作用。如果盤(pán)和殼體端面間的空間允許，它也可由平臺(tái)外圍的凸緣構(gòu)成，與盤(pán)的邊緣相互作用。這兩種裝置作為例子給出，也可能有其他方式。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)特征，樞軸包含一構(gòu)成軸承的環(huán)形收縮裝配箍，安裝平臺(tái)具有一中心開(kāi)口，其寬度足以使平臺(tái)沿樞軸和沿樞軸/收縮裝配箍裝置穿過(guò)。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)特征，平臺(tái)與殼體接觸的表面具有一適當(dāng)?shù)谋砻婕夹g(shù)處理——硬化。特別地，該表面包含碳化鎢(tungsten carbide)或其他等同類(lèi)型的覆蓋物，在一個(gè)或多個(gè)區(qū)域包含氧化鋁(alumina)或氧化鋯(zirconia)類(lèi)銅焊陶瓷，或者氧化鋁(alumina)類(lèi)收縮安裝陶瓷，或者表面經(jīng)過(guò)噴丸處理、滾輪磨光或者其他類(lèi)型的處理，或者平臺(tái)材料是用于螺紋接合件(如冷軋鎳基合金)或者用于軸承(如極硬的鋼)的合金，由于其優(yōu)越的摩擦性能而被選用以減小平臺(tái)/襯套的磨損。


現(xiàn)在，本發(fā)明的各實(shí)施例將結(jié)合附圖進(jìn)行描述，其中圖1示意性圖示了可調(diào)節(jié)固定葉片的一部分，剖面與發(fā)動(dòng)機(jī)的軸平行，安裝在壓縮機(jī)殼體中。
圖2所示為盤(pán)與殼體襯套間的接觸區(qū)域的放大圖。
圖3所示為帶有磨損痕跡的固定葉片。
圖4到圖6圖示了分別從前面、從輪廓和從上面看的安裝有本發(fā)明平臺(tái)的固定葉片。
圖7和圖8圖示了從前面和輪廓看的安裝到葉片盤(pán)的平臺(tái)的不同的實(shí)施例。
圖9到圖11圖示了分別從前面、從輪廓和從上面看的安裝有根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的平臺(tái)的固定葉片。
圖12和圖13圖示了從輪廓和從上面看的安裝有根據(jù)本發(fā)明另一不同實(shí)施例的平臺(tái)的固定葉片。
圖14所示為修理前可調(diào)固定葉片的局部圖。
具體實(shí)施例方式
固定葉片示意性表示。它順序包括一被氣體掃過(guò)的翼12，一為包圍氣體的殼體壁提供連續(xù)性的盤(pán)13和葉片繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)的樞軸14。根據(jù)該實(shí)施例，葉片還包含一為樞軸構(gòu)成軸承的收縮裝配箍。根據(jù)圖4到圖6的實(shí)施例，依照本發(fā)明，平臺(tái)20被安裝到盤(pán)的表面上，反向?qū)χ鴺休S。平臺(tái)20包括一第一碟狀部分21，此處它的外直徑等于盤(pán)13的外直徑。該碟在翼的一側(cè)通過(guò)兩突出物22延伸，突出物22稱(chēng)為防轉(zhuǎn)動(dòng)突出物，它們與兩個(gè)匹配面相互作用，如側(cè)面加工在平臺(tái)13上的表面平面131和132，平面相對(duì)于樞軸的軸XX平行或傾斜?？梢钥吹降?1包含一中心開(kāi)口，其直徑足以允許其沿樞軸穿過(guò)，越過(guò)收縮裝配箍14′。
安裝平臺(tái)20包括一簡(jiǎn)單有效的裝置保護(hù)平臺(tái)免于由于襯套4摩擦造成的損壞。當(dāng)葉片在位時(shí)，襯套4的凸臺(tái)4′壓向平臺(tái)而不是直接壓向盤(pán)。平臺(tái)通過(guò)兩個(gè)相對(duì)于碟21垂直或傾斜的突出物22來(lái)避免旋轉(zhuǎn)，壓向表面131和132。還可以通過(guò)沿樞軸14滑動(dòng)它來(lái)安裝平臺(tái)，不需要從樞軸上除下收縮裝配箍。
本方法的一個(gè)好處在于它允許視覺(jué)檢查相對(duì)于盤(pán)位于樞軸根部區(qū)域的表面狀態(tài)，不會(huì)蓋上它。該區(qū)域是裂紋的發(fā)生地，所以必須易于檢查。
圖7和圖8所示為一種不同的解決方法，其中在盤(pán)上加工了環(huán)形階臺(tái)13″。該階臺(tái)的輪廓與平臺(tái)20′凹進(jìn)去的部分相匹配。該階臺(tái)的功能是相對(duì)于葉片的軸中心定位平臺(tái)。
根據(jù)圖9、圖10和圖11所示的變體，平臺(tái)220包括一碟狀扁平部分221和如前圖實(shí)施例所示的兩個(gè)突出物222。該裝置由環(huán)223包圍，環(huán)223通過(guò)覆蓋盤(pán)的外直徑來(lái)確保平臺(tái)的中心定位和在與殼體端面接觸時(shí)保護(hù)盤(pán)的邊緣。該方法在構(gòu)成盤(pán)的支架的殼體端面和固定盤(pán)之間的間隙充足時(shí)予以考慮。
當(dāng)固定葉片本身從殼體上除去時(shí)安裝平臺(tái)。平臺(tái)可以簡(jiǎn)單地放置在盤(pán)上；但是根據(jù)變體，在軸向要求不活動(dòng)時(shí)，通過(guò)防轉(zhuǎn)動(dòng)突出物提供了平臺(tái)的收縮裝配。
當(dāng)平面構(gòu)成防轉(zhuǎn)動(dòng)突出物的支架或加工有中心定位裝置時(shí)，必須避免尖角出現(xiàn)。最好使用斜角或圓角以避免導(dǎo)致裂紋。
根據(jù)另一特征，安裝平臺(tái)具有用于延長(zhǎng)接觸區(qū)域壽命的表面技術(shù)。
根據(jù)一實(shí)施例，碳化鎢(tungsten carbide)類(lèi)的覆蓋層加入到與襯套接觸的表面。例如，平臺(tái)是Z6NCT25合金，且表面由HVOF構(gòu)成，噴有WC/17％Co合金。相對(duì)的襯套是例如覆蓋有碳化鎢(tungsten carbide)的Z12CNDV12鐵基合金。
根據(jù)另一實(shí)施例，通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥?lái)加強(qiáng)硬度，例如超聲噴丸處理或應(yīng)用于Z6NCT25合金的滾輪磨光。最好再增加一層漆來(lái)提高磨合避免接觸磨損。此時(shí)，相對(duì)于金屬殼體襯套使用Z12CNDV12合金。
根據(jù)另一實(shí)施例，陶瓷元素，最好是氧化鋁(alumina)類(lèi)陶瓷元素，在墊圈325的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域銅焊到平臺(tái)320表面，如圖12和圖13所示。根據(jù)所示實(shí)施例，陶瓷墊圈在三個(gè)區(qū)域銅焊到平臺(tái)，平臺(tái)可為鐵基、鎳基、鈷基合金，例如Z6NCT25。然后使用Z12CNDV12制成的殼體襯套。
根據(jù)該實(shí)施例的一個(gè)變體(未作圖示)，氧化鋯(zirconia)或氧化鋁(alumina)陶瓷為墊圈形狀，收縮裝配在由Fe-、Ni-、或Ti-基金屬合金制成的平臺(tái)，如Z6NCT25。這種情況時(shí)，在盤(pán)表面加工一匹配形狀以通過(guò)收縮裝配來(lái)包含襯墊。
另外一個(gè)方法在于包圍盤(pán)和要收縮裝配的墊圈加入保持圈。安裝在殼體上面對(duì)盤(pán)的襯墊最好由金屬制成，鐵基、鎳基或鈷基金屬，如Z12CNDV12。
最后一種方法在于從用于螺紋接合件(如冷軋鎳基合金)或者用于軸承(如極硬的鋼)的合金材料加工出平臺(tái)。選擇這些材料是由于其良好的摩擦性能，它能減小平臺(tái)/襯套的磨損。
下面的描述是修理沒(méi)有采用保護(hù)方法的固定葉片的方法。該情況涉及對(duì)損壞的盤(pán)重新構(gòu)造接觸面。
圖14所示為具有磨損區(qū)域13′的固定葉片的一部分。首先，在平行于盤(pán)13的平面的方向進(jìn)行加工，以除去足以把盤(pán)弄平坦的厚度13E。盤(pán)的邊緣同樣加工除去一部分13P，這樣構(gòu)成一平面以使防轉(zhuǎn)動(dòng)突出物得以安裝。該平面131或132不與葉片的翼對(duì)齊。最好，兩平面彼此平行加工。
這樣加工的盤(pán)然后依照本發(fā)明與平臺(tái)安裝。平臺(tái)的碟占據(jù)了通過(guò)對(duì)盤(pán)加工而出的環(huán)狀空間，兩個(gè)防轉(zhuǎn)動(dòng)突出物沿平面滑動(dòng)。這樣安裝的葉片隨后重新安裝在殼體上。
在葉片嚴(yán)重磨損的情況，如果比要重新加工區(qū)域深的話(huà)，仍然有可能通過(guò)加入平臺(tái)進(jìn)行維修，葉片的壽命不會(huì)減小。平臺(tái)然后覆蓋沒(méi)有完全除去的磨損區(qū)域。
權(quán)利要求
1.安裝在渦輪機(jī)殼體中的可調(diào)固定葉片，其包括翼(12)、盤(pán)(13)和樞軸(14)，其特征在于它包含一平臺(tái)(20)，平臺(tái)(20)帶有碟(21)，一面安裝在盤(pán)上，另一面壓向殼體的壁(4)，該安裝平臺(tái)(20)避免了相對(duì)于樞軸(14)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，至少一個(gè)防轉(zhuǎn)動(dòng)突出物(22)固定連接到碟(21)，與加工于盤(pán)(13)的的匹配表面(131，132)相互作用。
2.如權(quán)利要求1所述的葉片，其特征在于突出物(22)包括一平坦表面部分，相對(duì)于碟的平面凸出，且平行于樞軸(14)的軸，與盤(pán)(13)的表面(131，132)相互作用。
3.如前面任一權(quán)利要求所述的葉片，其特征在于相對(duì)于樞軸(14)的軸在盤(pán)(13)和平臺(tái)(20)間設(shè)置有中心定位平臺(tái)(20)的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的葉片，其特征在于中心定位裝置由設(shè)置于盤(pán)(13)外圍的環(huán)形階臺(tái)(13″)與設(shè)置于平臺(tái)(20)內(nèi)表面的環(huán)形階臺(tái)構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的葉片，其特征在于中心定位裝置由位于平臺(tái)外圍的圈(223)與盤(pán)的邊緣構(gòu)成。
6.如任意一項(xiàng)前面權(quán)利要求所述的葉片，其特征在于樞軸包含一環(huán)形收縮裝配箍(14′)構(gòu)成一軸承，平臺(tái)(20)的碟(21)具有中心開(kāi)口，其寬足以使平臺(tái)沿樞軸穿過(guò)。
7.如任意一項(xiàng)前面權(quán)利要求所述的葉片，其特征在于與殼體接觸的平臺(tái)表面包含一用于延長(zhǎng)與殼體接觸區(qū)壽命的表面處理。
8.如權(quán)利要求7所述的葉片，其特征在于所述處理由碳化鎢或噴丸處理、滾輪磨光或者其他類(lèi)型的處理中一種表面處理，在一個(gè)或多個(gè)區(qū)域氧化鋁或氧化鋯類(lèi)銅焊陶瓷，或者氧化鋁類(lèi)收縮安裝陶瓷構(gòu)成，或者是由用于螺紋接合件的合金材料制成，如冷軋鎳基合金，或者用于軸承的合金材料制成，如極硬的鋼。
9.包含至少一個(gè)葉片級(jí)的渦輪機(jī)，其包含樞軸連接在殼體上的葉片，所述葉片設(shè)置有依照權(quán)利要求1到8中一項(xiàng)的平臺(tái)，與安裝在殼體端面的襯墊(4)相互作用。
10.修理葉片的方法，其中盤(pán)(13)具有由于與安裝襯套(4)摩擦而產(chǎn)生的磨損(13′)，把磨損部分加工平坦然后在此處裝入平臺(tái)，用以獲得依照1到8中一項(xiàng)的葉片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種安裝于渦輪機(jī)殼體的可調(diào)葉片，其包括翼(12)，盤(pán)和樞軸(14)，其特征在于它包含一帶有碟的平臺(tái)，平臺(tái)一面安裝在盤(pán)上，另一面壓向殼體壁，該安裝平臺(tái)避免了相對(duì)于樞軸的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，至少一個(gè)防轉(zhuǎn)動(dòng)突出物(22)連接到碟，與加工于盤(pán)的上的匹配表面相互作用。本發(fā)明使得減小葉片盤(pán)的磨損和防止導(dǎo)致的系統(tǒng)功能損失成為可能。本發(fā)明還提供了一種修理磨損葉片的裝置。
文檔編號(hào)C21D7/06GK1900488SQ20061007892
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者克里斯戴勒·福徹爾 申請(qǐng)人:斯奈克瑪