專利名稱：用于噴涂工藝的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于渦輪葉片的噴涂工藝的方法和裝置。
技術(shù)背景
氣體渦輪發(fā)動機包括一個或多個從可旋轉(zhuǎn)的轂徑向向外延伸的渦輪葉片。每個葉 片均具有與轂內(nèi)的槽接合的葉片根部和跨工作介質(zhì)氣體流動路徑而徑向延伸的氣翼。渦輪 葉片還包括位于葉片根部和氣翼之間的平臺。在發(fā)動機操作期間，渦輪葉片部分(例如氣 翼)與工作介質(zhì)氣體直接接觸。因而，氣翼可能會由于在發(fā)動機操作期間氣體的高溫而遭 受損傷。
通常，在暴露給工作介質(zhì)氣體的葉片的翼剖面上施用保護涂層，以便改善其抗高 溫性和/或抗磨損性。使用常規(guī)的噴涂技術(shù)對渦輪葉片進行噴涂可能會在很大區(qū)域上以 高沉積率形成厚涂層。這種噴涂方法的示例包括大氣等離子噴涂(APS)、高速氧燃料噴涂 (HVOF)、電弧噴涂，等等。
在對渦輪葉片的噴涂應(yīng)用中，那些不希望涂覆的區(qū)域應(yīng)當通過控制過噴的結(jié)構(gòu)性 措施和工藝保護起來。由于噴涂點的尺寸大小，造成機械已加工表面上噴涂材料沉積。該 噴涂材料的沉積被稱作過噴。因此，與噴涂應(yīng)用聯(lián)系起來使用涂裝夾具以幫助覆蓋需要被 保護以免過噴的葉片根部是一種常見做法。
US20070110910公開了一種適于對渦輪葉片的過噴區(qū)域進行覆蓋的裝備。該安裝 裝置是限定了內(nèi)部的盒狀結(jié)構(gòu)，其中該內(nèi)部具有接納渦輪葉片的開口。渦輪葉片被插入到 安裝裝置的內(nèi)部中，使得該渦輪葉片的根部被該內(nèi)部圍繞。遮蔽層被布置在該內(nèi)部的邊緣 與毗鄰該葉片根部的葉片區(qū)域部分之間，使得該根部區(qū)域被完全遮蔽以避免過噴。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種用于保護渦輪葉片的葉片根部避免過噴的改進的覆蓋措施。
上述目的通過如權(quán)利要求1所述的方法以及如權(quán)利要求11所述的裝置(或稱布 局或布置結(jié)構(gòu)，arrangement)得以實現(xiàn)。
在獨立權(quán)利要求中對本發(fā)明進行了闡述和表征，同時在從屬權(quán)利要求中對本發(fā)明 的其它特征進行了描述。
本發(fā)明的根本思路是提供一種覆蓋物，以便在噴涂期間保護渦輪葉片的葉片根 部，從而避免噴涂沉積。對葉片根部進行覆蓋的柔性材料片材的使用有助于沿著葉片根部 周界來放置該片材，從而提供改進的覆蓋。材料的柔性使得其易于將該片材成形為葉片根 部的形態(tài)，從而緊密地覆蓋葉片根部。這減少了在葉片根部與片材之間留下任何間隙的可 能性，這轉(zhuǎn)而又防止了在葉片根部上的噴涂沉積。
根據(jù)本文中的實施例，片材被定位在葉片根部上，使得該片材接觸位于氣翼和該 葉片根部之間的平臺。這避免了在毗鄰平臺的葉片根部的表面區(qū)域上(在該處最可能發(fā)生沉積)的任何涂層噴涂沉積。
根據(jù)本文中的實施例，片材被放置在葉片根部上，使得該片材在葉片根部周圍形 成周向封閉結(jié)構(gòu)。這提供了對葉片進行噴涂而不必考慮任何噴涂方向的靈活性。
根據(jù)本文中的另一個實施例，該方法提供了將片材互鎖在葉片根部周圍的連接機 構(gòu)。這防止了片材從其在葉片根部周圍的位置中移位。
根據(jù)本文中的另一個實施例，將粘結(jié)帶設(shè)置在位于片材和氣翼之間的葉片根部 上。這有助于對葉片根部和氣翼之間可能存在的甚至很窄的間隔進行密封。
本文中的另一個實施例包括提供具有開口的盒，該開口接納帶有片材的葉片根 部，其中該開口被布置成，當葉片根部被插入到盒中時，該開口封閉葉片根部周圍的容積； 以及，將該葉片根部插入到盒中，使得該葉片根部被該盒包圍。尺寸大小和構(gòu)形使得易于將 葉片放入到盒中，從而提供了改善的掩蔽，這是因為噴涂物在沉積到片材之前先沉積到盒 上，由此減少了可能沉積在片材上的噴涂物量。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，該柔性材料是彈性材料。該材料的彈性施加張力，從而提 供了該片材在葉片根部表面上的緊密配合。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，該柔性材料是金屬。該材料易于獲得，并且相對便宜。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，該柔性材料是聚合物材料。該材料能夠很容易地對噴涂 物進行清潔，因此能夠很容易被重新使用，從而減少了成本。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，該柔性材料具有低的熱膨脹系數(shù)。這防止了片材由于加 熱所致膨脹而導(dǎo)致的松弛，從而即使當噴涂工藝發(fā)生在高溫環(huán)境中時也能提供良好的保護 以避免過噴。
本發(fā)明的另一方面描述了一種用于噴涂工藝的裝置，該裝置包括渦輪葉片和柔性 材料片材，該渦輪葉片具有氣翼、葉片根部、以及位于氣翼和葉片根部之間的平臺，該柔性 材料片材被成形成當被沿著葉片的縱向軸線周向彎曲在該葉片的葉片根部周圍時，其形成 位于葉片根部表面上的周向覆蓋物。該材料的柔性使得其易于將片材成形為葉片根部的形 態(tài)，以便緊密覆蓋該葉片根部。這減少了在葉片根部和片材之間留下任何間隙的可能性，其 轉(zhuǎn)而又防止了在葉片根部上的噴涂物的沉積。


以下參照在附圖中示出的例示實施例來對本發(fā)明進行更加詳細的描述，附圖中
圖1示出了渦輪葉片的前透視圖，其中該渦輪葉片具有根據(jù)本文實施例安裝在葉 片根部上的柔性材料片材；
圖2示出了圖1實施例的后透視圖3示出了柔性材料片材的示意圖4示出了為涂覆工藝準備渦輪葉片的替代性實施例；以及
圖5示出了圖4實施例的剖視圖。
具體實施方式
參照附圖對各個實施例進行了描述，其中相同的附圖標記在所有附圖中均被用來 指示相同的元件。在以下說明中，出于進行解釋的目的，對大量具體細節(jié)進行了闡述，以便提供對一個或多個實施例的充分理解。要清楚的是，這些實施例可以無需這些具體細節(jié)而 被實施。
本發(fā)明因而提供了一種為噴涂工藝準備機械部件的方法。本發(fā)明可以被特別(但 不是專門)用于渦輪機的葉片。因此，應(yīng)當認識到，盡管以下特別參照在渦輪發(fā)動機的渦輪 部分中使用的葉片對實施例進行了例示，但是本發(fā)明也可等同地應(yīng)用于其它機械部件的修 理。這里，渦輪機是指結(jié)合有渦輪的任何旋轉(zhuǎn)機械裝置，所述渦輪由連續(xù)穩(wěn)定地流動的流體 流來增加或去除機械功率。
渦輪機通過附接到圓形轉(zhuǎn)子的數(shù)排葉片的動作來進行操作，其中圓形轉(zhuǎn)子被安裝 在旋轉(zhuǎn)的軸上。渦輪機的示例包括某些種類的壓縮機、以及渦輪泵、渦輪、液壓傳動葉輪，等 等。渦輪葉片通常包括固定的葉片，其被設(shè)計成隨著氣體流動穿過發(fā)動機而接納工作介質(zhì) 氣體，與其相互作用，以及將其排出。渦輪葉片通過將葉片根部裝配在轉(zhuǎn)子盤中從而被附接 到該盤，由此鎖定葉片的運動以避免任何運動。
圖1示出了渦輪葉片10的前透視圖，渦輪葉片10具有根據(jù)本文實施例的安裝在 葉片根部16上的柔性材料片材20。渦輪葉片10包括構(gòu)造成單件式的氣翼12、葉片根部 16、以及位于氣翼12和葉片根部16之間的平臺14，由此形成為彼此一體的。葉片根部16 適于裝配在位于轉(zhuǎn)子盤(未示出)周緣中的槽縫中的一個中，其中氣翼12從該盤徑向向外 延伸。氣翼12、葉片根部16和平臺14也可以是能夠被組裝在一起的分開的零部件。
參照圖1，其示出了放置在葉片根部16周圍的柔性材料片材20。柔性材料片材20 以這樣的方式被提供，即使其成形成沿著渦輪葉片10的縱向軸線18周向地封閉葉片根部 16。片材20被沿著葉片10的周緣彎曲，以便提供與葉片根部16的形狀向匹配的形狀。通 過施力以將片材20裝配在葉片根部16的表面上，從而將片材20放置在葉片根部16上并 將其覆蓋。片材20通常被放置在葉片根部16中預(yù)期噴涂物沉積的發(fā)生可能性更大的部分 上。
片材20是彈性材料的相對薄且平坦的片材，其用于在涂覆的噴涂物和葉片根部 16之間起到機械屏障的作用。片材20的彎曲用于增加局部應(yīng)力，以便使得能夠牢固地裝配 在葉片根部16上。
片材20以這樣的方式被布置成，使得其定位成毗鄰葉片根部16中與平臺14相交 的區(qū)域，其中平臺14位于氣翼12和葉片根部16之間。如圖1中所示，粘結(jié)帶M被放置在 平臺12和葉片根部16中毗鄰氣翼14的部分之間。粘結(jié)帶M有助于對位于平臺14和片 材20毗鄰平臺14的部分之間的任何間隙進行密封。這防止了噴涂物穿過該間隙而泄漏到 葉片根部16的表面上。
例如，粘結(jié)帶M是應(yīng)用到或流在葉片根部16的選定區(qū)域上的可硬化塑料膜。這 種粘結(jié)帶M的使用提供了對間隙的實質(zhì)性修整，特別是在葉片根部16毗鄰氣翼12的部分 的周緣的周圍。
當放置在葉片根部16上時，片材20在葉片根部16周圍形成周向封閉的結(jié)構(gòu)。在 被安裝的狀態(tài)中，片材20與葉片根部16間隔的距離小于預(yù)定距離。材料的彈性使得片材 20緊靠，并且施加壓縮力在片材20上。該壓縮力抵抗任何運動，并防止片材20從葉片根部 16的表面松動。這防止了在葉片根部16和片材20之間存在任何間隔。
圖2示出了圖1的實施例的后透視圖。圖2示出了渦輪葉片10中片材20緊靠在5葉片根部16表面上的部分。片材20被以這樣的方式彎曲，S卩沿著葉片10的縱向軸線18 限定的片材20的終端段沈基本上在葉片根部16的一側(cè)上相接，以便提供相對較緊且牢 固、但能夠釋放的裝配。
如該圖中所示，片材20被放置在葉片根部16的外表面的一部分上，以便在涂覆工 藝期間保護該部分，其中該部分是最有可能遭受過噴的部分。當完全組裝時，片材10圍繞 葉片根部16，僅僅暴露期望被涂覆的葉片10的氣翼12。
終端段沈可以設(shè)置有連接機構(gòu)以便繞葉片根部16而使片材20互鎖。本文中的 連接機構(gòu)是鉤22，以便將片材20扣緊到葉片根部16上。這種互鎖提供了牢固的裝配，并且 防止片材20從葉片根部16的變位移動。例如，連接機構(gòu)還能夠是彈性帶、螺母、或者能夠 相對于葉片根部16固定地支撐片材20的任何其它結(jié)構(gòu)。
片材20的終端段沈還能夠以這樣的方式被放置，使得一個終端段與另一個終端 段重疊，由此提供完全封閉的結(jié)構(gòu)，而不會沿著葉片根部16的周界留下任何間隙。片材20 的該重疊特征被增添，用于將該片材緊固在葉片根部16上，并且還用于防止噴涂物泄漏到 葉片根部16上。
片材20可以是單件式的，也可以是多件式的，例如，攜帶有掩蔽表面和突出物的 第一構(gòu)件與第二或背部構(gòu)件緊固在一起。以這樣的形式，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件一起形成了 掩蔽構(gòu)件。
圖3示出了圖1柔性材料片材20的示意圖。片材20優(yōu)選是彈性材料制成的薄且 平坦的板，其能夠被成形成覆蓋葉片根部16的表面，從而保護其在噴涂工藝期間免受過噴 的噴霧。
片材20包括兩個終端段沈，其中當片材20被安裝在葉片根部16上時，終端段沈 沿著葉片10的長度延伸。葉片20被示出為在終端段沈處設(shè)置有連接機構(gòu)，以便將片材20 緊固到葉片根部16上。這里示出的連接機構(gòu)是從片材20的縱向終端段延伸的凸緣觀，其 用于有效地鎖定兩個終端段26，因此不存在片材20的相對運動。當被連接機構(gòu)鎖定時，片 材20產(chǎn)生位于葉片根部16上的周向封閉結(jié)構(gòu)。
柔性材料片材20優(yōu)選由金屬制造，所述金屬例如是不銹鋼、鎳、或金屬合金，例如 鎳鉻合金或類似物。一種合適的材料是具有大約IOOOOmm 50000mm厚度的不銹鋼。柔性 材料片材20還可以是聚合物材料，例如聚丙烯、聚乙烯，等等。這些材料的成本都相對低 廉，并且還容易清洗，由此減小了涉及為了多次使用而從片材上清除過噴沉積物的成本。
一般而言，這些材料對于噴涂物、或者其它氣體、灰塵或其它磨蝕顆粒而言都是惰 性的，這有助于保護葉片根部16。片材20易于快速安裝和去除，使得重復(fù)勞損的可能性被 減小，并且涂覆操作的步驟能夠被加快。片材16是便宜的，并且具有高耐用性，其使得該片 材可以用于大量次數(shù)的重復(fù)使用。
片材20在厚度上是基本均勻的，并且除了葉片根部之外還能夠與許多不同類型 的物體關(guān)聯(lián)起來使用。片材20還能夠設(shè)置有各種其它的鎖定機構(gòu)，例如，鉸鏈、彈性帶等 等，以便將片材20牢固地保持在葉片根部16周圍。
圖4示出了為涂覆工藝準備渦輪葉片10的替代性實施例。該實施例除了柔性材 料片材20之外還包括用于渦輪部件的盒30，以便防止在葉片根部16的表面上的噴涂沉積 物。這種覆蓋葉片根部16的盒狀結(jié)構(gòu)的使用是已知的。然而，它并未提供對葉片根部16完全進行密封。因此，使用盒30和片材20比僅僅單獨使用該盒提供了針對過噴的更好保 護。
盒30具有至少一個開口 32，其接納渦輪根部16以便將渦輪根部16牢固地定位在 盒30中。渦輪葉片10以這樣的方式被定位，使得盒30圍繞葉片根部16，并且氣翼12徑向 向外穿過開口 32延伸。
開口 32的尺寸大小被選擇成使得當葉片根部16被插入到盒30中時開口 32在葉 片根部16周圍封閉一容積。這產(chǎn)生了葉片根部16在盒30內(nèi)的緊配合。取決于經(jīng)受涂層 的渦輪部件，該尺寸大小能夠改變。這種盒30是任選的特征，其提供了對葉片根部16的額 外保護。
這里，盒30能夠在葉片根部16被覆蓋以片材20之前被放置到葉片根部16周圍， 從而使得片材20在包含葉片根部16的盒30上延伸。盒30也能夠在將葉片根部16覆蓋 以片材20后被放置，從而使得盒30圍繞葉片根部16和片材20兩者。單獨使用片材20覆 蓋葉片根部16不足以改善該覆蓋，因而必需另外還使用盒30。與僅盒30相比，由于不再需 要去除過噴，所以這節(jié)約了時間，并且還不需要去除過噴。盒30和片材20有助于完全覆蓋 葉片根部16，從而提供針對過噴沉積物的更好的保護。
如上所述，盒30形成了屏障，并且也由對涂覆材料是惰性的材料構(gòu)成。盒30可以 由金屬材料或非金屬材料制造。例如，盒30可以部分或者完全由石墨或陶瓷材料或類似物 構(gòu)造成。
圖5示出了圖4中所示實施例的剖視圖。該圖示出了渦輪葉片10的剖視圖，其中 葉片根部16被覆蓋以柔性材料片材并且被包圍在盒30內(nèi)。
盒30包圍有腔，渦輪葉片10從上面豎直插入到該腔內(nèi)，也這樣的方式使得葉片根 部16基本上位于該腔內(nèi)，并且渦輪葉片10使氣翼12延伸在盒30外，其中氣翼12在渦輪 操作期間遭受流過的介質(zhì)。
如圖5中所示，渦輪葉片10還包括放置在其葉片根部16上的覆蓋片材20。片材 20以這樣的方式放置，使得其形成在葉片根部16周圍的封閉結(jié)構(gòu)。材料的彈性將片材20 緊密保持在也葉片根部16的表面上，由此防止在葉片根部16和片材20之間形成任何間隙。
這里，盒30的開口 32的直徑等于葉片根部16的直徑。這是以這樣方式來確定， 即當葉片根部16插入在盒30中時，葉片根部16的側(cè)面毗鄰該開口。也這樣的方式，葉片 根部16與盒30內(nèi)側(cè)之間的距離被橋接。這防止了噴涂物通過間隙泄漏到片材20上。
如圖5中所示，粘結(jié)帶M被示出為放置在平臺12和葉片根部16之間，以便橋接 盒30和葉片根部16之間的間隙。這里，粘結(jié)帶M還覆蓋葉片根部16至其上邊緣，由此防 止噴涂物沉積在葉片根部16上的可能性。
本發(fā)明提供了一種有效的、迅速且易于應(yīng)用的、可去除的掩蔽裝置，其能夠被重復(fù) 使用。通過使用各種工藝(例如，使用水流沖洗掉噴涂物、以去活化溶液或任何其它溶劑) 能夠去除沉積在片材上的噴涂物，從而對重新使用的片材的表面徑向清潔。
本文提供的葉片根部覆蓋片材因而是耐用的、可更換的、對現(xiàn)有渦輪盤參數(shù)影響 最小的。片材適于被安裝在葉片根部上，不會在根部改動上帶來的昂貴花費。
權(quán)利要求
1.一種用于為噴涂工藝準備渦輪機葉片(10)的方法，所述方法包括提供柔性材料片材(20)，所述片材00)被成形為使得當其被沿著所述葉片(10)的縱 向軸線(18)被周向地彎曲在所述葉片(10)的葉片根部(16)周圍時，所述片材00)在所 述葉片根部(16)表面上形成周向覆蓋物；將所述片材(10)彎曲在所述葉片根部(16)周圍以便形成所述覆蓋物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述片材00)在所述葉片根部(16)上被定位成使 得所述片材(20)與位于氣翼(12)和所述葉片根部(16)之間的平臺(14)接觸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述片材00)在所述葉片根部(16)上被放置 成使得所述片材00)在所述葉片根部(10)周圍形成周向封閉結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，進一步包括提供連接機構(gòu)02二8)，以便將 所述片材OO)互鎖在所述葉片根部(16)周圍。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，進一步包括提供粘結(jié)帶(M)，所述粘結(jié)帶 (24)被設(shè)置在所述片材OO)和所述氣翼(12)之間的葉片根部上。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，進一步包括提供盒(30)，所述盒(30)具有接納帶有所述片材OO)的葉片根部(16)的開口(32)， 其中，所述開口(32)使得當所述葉片根部(16)被插入到盒(30)中時，封閉葉片根部(16) 周圍的容積；以及將所述葉片根部(16)插入到盒(30)中，使得所述葉片根部(16)被所述盒(30)包圍。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述柔性材料是彈性材料。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，所述柔性材料是金屬。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，所述柔性材料是聚合物材料。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中，所述柔性材料是具有低熱膨脹系數(shù) 的材料。
11.一種用于噴涂工藝的裝置，所述裝置包括渦輪葉片(10)，其包括氣翼(12)、葉片根部(16)、以及位于所述氣翼(12)和所述葉片 根部(16)之間的平臺(14)；以及柔性材料片材(20)，其被成形為使得當其被沿著所述葉片(10)的縱向軸線周向地彎 曲在所述葉片(10)的葉片根部(16)周圍時，所述片材00)在所述葉片根部(16)表面上 形成周向覆蓋物。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述渦輪葉片(10)根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一 項所述的方法被準備好用于用于噴涂工藝。
13.如權(quán)利要求11或12所述的裝置，其中，所述片材00)還包括連接機構(gòu)02二8)， 以便將所述片材00)互鎖在所述葉片根部(16)周圍。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述連接機構(gòu)(22，28)包括條帶或鉤02)中的 至少一個。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項所述的裝置，進一步包括粘結(jié)帶04)，以密封所述氣 翼(12)與所述片材(16)上毗鄰所述氣翼(12)的那部分之間的間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于噴涂工藝的方法及裝置。具體地，提供了一種用于為噴涂工藝準備渦輪機葉片(10)的方法，該方法包括提供柔性材料片材(20)，該片材被成形為使得當其被沿著葉片(10)的縱向軸線(18)周向地彎曲在該葉片(10)的葉片根部(16)周圍時，該片材(20)在該葉片根部(16)表面上形成周向覆蓋物；以及，將片材(10)彎曲在葉片根部(16)周圍以便形成覆蓋物。片材(20)被設(shè)置在葉片根部(16)上，使得該片材(20)在葉片根部(16)周圍形成周向封閉的結(jié)構(gòu)。
文檔編號C23C4/02GK102031476SQ201010502118
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者F-J·拉德魯, W·多恩 申請人:西門子公司