專利名稱：渦輪葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃氣輪機的渦輪葉片，包括一個固定和平臺區(qū)，至少包括兩個相對置的薄殼件的具有葉尖的葉身與所述固定和平臺區(qū)連接，這些薄殼件作為一個負壓側(cè)葉身壁和作為一個壓力側(cè)葉身壁互相連接。
背景技術(shù)：
由EP1283325A1已知一種具有按氣動型面設(shè)計的葉身的渦輪葉片，它由兩個薄殼件互相組合制成。這兩個薄殼件沿其長度方向借助高壓高溫粘接過程不僅在流入邊而且在流出邊互相固定地連接在一起。
在已知的現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點是，縱向開縫的葉身在葉尖區(qū)的粘接可能會松動，并因而這兩個單殼在工作時可能裂開。這在工作期間導致流動損失。此外在個別情況下存在這樣的危險，即兩個薄殼件彼此可能完全脫開以及可能在渦輪內(nèi)引起嚴重的二次破壞。
由US3899267還已知一種用于工作葉片葉尖的閉鎖嵌件，它在葉尖區(qū)嵌入到構(gòu)成葉身的兩個側(cè)壁之間。在這里橫截面C形的閉鎖嵌件被置入兩個互相對置的凹穴內(nèi)，這兩個凹穴分別設(shè)在各自葉身壁的內(nèi)側(cè)。為防止丟失閉鎖嵌件在這些內(nèi)側(cè)設(shè)凸肩，它們承受作用在閉鎖嵌件上的離心力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種前言所述類型的渦輪葉片，其中，這兩個薄殼件互相可靠地連接。
上述技術(shù)問題通過提供一種上述類型的渦輪葉片得以解決，其中，這兩個薄殼件在葉尖區(qū)內(nèi)通過形狀封閉連接防止裂開。
本發(fā)明以下列認識為出發(fā)點，即在個別情況例如借助粘接過程建立的連接可能不足以防止這兩個薄殼件裂開。因此本發(fā)明建議，這兩個薄殼件在葉尖區(qū)內(nèi)有一種形狀封閉連接，該形狀封閉連接防止在葉尖區(qū)內(nèi)連接松動時這兩個薄殼件裂開，亦即彼此離開。因此，采用所說明的渦輪葉片可使燃氣輪機特別可靠地運行，只要它配備有按照本發(fā)明的渦輪葉片。此外，由于兩個薄殼件裂開而發(fā)生的流動損失得到有效的抑制。因此不會出現(xiàn)由所述原因造成的燃氣輪機效率的惡化。
按本發(fā)明的第一項擴展設(shè)計，形狀封閉連接通過鉤掛裝置構(gòu)成，該鉤掛裝置設(shè)在兩個薄殼件之間并與每一個薄殼件勾掛。在這里，勾掛的方向選擇為在構(gòu)成形狀封閉連接后可靠地避免兩個薄殼件在葉尖區(qū)內(nèi)裂開。因此這兩個薄殼件分別在其內(nèi)側(cè)，亦即與它們各自受熱燃氣沖擊的外側(cè)相對置側(cè)，設(shè)有一個鉤子，該鉤子包括一個近似與葉身壁平行的凸肩。面對所述凸肩，優(yōu)選地設(shè)計為橫截面E形卡爪的鉤掛裝置具有兩個相對置的卡爪端部，卡爪端部設(shè)計為與設(shè)在薄殼件上的鉤子互補。每個卡爪端部可以倒勾住設(shè)在鉤子上的凸肩，由此可靠地避免在連接松動時薄殼件彼此離開。
附加地，鉤掛裝置可與其中至少一個薄殼件傳力地連接，亦即通過釬焊或熔焊連接。由此達到鉤掛裝置相對于薄殼件特別可靠和按規(guī)定的定位。從而不可能從其工作位置脫開和失控地落入到薄殼件圍繞的內(nèi)腔中。
為了建議一種能特別便于安裝的鉤掛裝置，也可以將它設(shè)計為由多個部分組成。由此達到可以通過由薄殼件構(gòu)成的開口比較順利地將它安裝在彼此相對置的薄殼件之間并接著定位。
優(yōu)選地，鉤掛裝置設(shè)在兩個薄殼件之間，因此當此渦輪葉片設(shè)計為工作葉片時，通過設(shè)在葉身壁內(nèi)側(cè)的鉤子防止在離心力作用下脫出。為進一步減小燃氣輪機運行時的流動損失，鉤掛裝置也可以作為葉冠固定在葉尖上，除此之外可在葉尖處設(shè)擦掠棱邊。借助擦掠棱邊可以達到在葉尖與和它相對置的燃氣通道界壁之間特別小的徑向間隙。
按另一項有利的擴展設(shè)計，每個薄殼件有一個鉤子，它們與鉤掛裝置彼此結(jié)構(gòu)互補地相互嚙合。在這種情況下不需要單獨的用于勾掛的構(gòu)件。兩個鉤子之一朝葉尖方向伸出，兩個鉤子中另一個朝葉根方向伸出。為了構(gòu)成防止葉尖處裂開的勾掛，將兩個尚未連接的彼此沿徑向錯開的薄殼件沿徑向推移，直到兩個薄殼件的葉根及葉尖互相對齊地相對以及兩個鉤子形狀封閉地互相嚙合。接著，將兩個薄殼件持久而牢固地互相連接。若渦輪葉片作為工作葉片配備有一個為了固定在渦輪轉(zhuǎn)子上可插入對應(yīng)槽內(nèi)的橫截面為錘頭狀或樅樹形的葉根，則插入槽內(nèi)的葉根還可靠地防止所述的勾掛無意中脫開，因為在渦輪葉片裝好后這兩個薄殼件不可能沿徑向移動。


下面借助附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。附圖以局部圖示意性地和不按尺寸比例地表示圖1是燃氣輪機工作葉片側(cè)視圖；以及圖2是圖1所示的燃氣輪機工作葉片葉尖的橫截面。
具體實施例方式
圖1表示用于優(yōu)選的固定式燃氣輪機的當代渦輪葉片10。此渦輪葉片10是工作葉片12的形式，為了固定在沒有表示出的轉(zhuǎn)子盤的凹槽內(nèi)，它有一個固定和平臺區(qū)14。該固定區(qū)設(shè)計為橫截面為樅樹形或錘頭狀葉根。在固定和平臺區(qū)14上連接按氣動型面設(shè)計的葉身16，葉身16有一個基本上凸彎的負壓側(cè)葉身壁18和一個與之相對置的基本上凹彎的壓力側(cè)葉身壁20。這兩個葉身壁18、20，就燃氣輪機運行時繞流葉身16的熱燃氣狀工質(zhì)26而言，沿弦27從流入側(cè)的前緣22向流出側(cè)的后緣24延伸。
負壓側(cè)葉身壁18由第一薄殼件28構(gòu)成，以及壓力側(cè)葉身壁20由第二薄殼件30構(gòu)成。這兩個薄殼件28、30在一個用斷面線表示的連接區(qū)32內(nèi)在前緣側(cè)和后緣側(cè)通過高壓和高溫粘結(jié)過程持久而牢固地互相連接在一起。在這兩個連接區(qū)32之間存在一個被薄殼件28、30包圍的內(nèi)腔34，它在葉身16內(nèi)部從固定側(cè)的端部延伸到葉尖36。
為有效防止兩個薄殼件28、30在葉尖36的區(qū)域內(nèi)裂開，在此區(qū)域內(nèi)設(shè)有作為鉤掛裝置39的卡爪40。為此，圖2表示沿圖1中剖切線II-II的橫截面。在分別與葉身壁18、20的受熱燃氣沖擊的外側(cè)對置的葉身壁18、20的內(nèi)側(cè)42、44，分別設(shè)有一個沿著弦27延伸的鉤子46、48，它們各包括一個基本上平行于葉身壁18、20延伸的凸肩50、52。作為橫截面E形的卡爪40，它有兩個相對置的卡爪端部54、56，它們設(shè)計為總是與設(shè)在葉身壁18、20上的鉤子46、48互補，以及形狀封閉地倒勾住凸肩50、52。就在燃氣輪機中的安裝位置而言，凸肩50、52沿徑向優(yōu)選地向內(nèi)延伸。由此形成勾掛，在這里鉤子46、48防止卡爪40沿離心力方向脫出。
E形卡爪40的中央?yún)^(qū)57充填兩個凸肩50、52之間的區(qū)域，從而在葉尖36上構(gòu)成兩個伸出的密封唇53。與此同時卡爪40在葉尖36處封閉所述內(nèi)腔34，由此避免熱工質(zhì)26可能有害的入侵。
因為凸肩50、52與彼此對置的卡爪端部54、56沿垂直于徑向的方向互相勾掛在一起，所以這兩個薄殼件28、30基于所述的形狀封閉的連接彼此不可能裂開。通過此時起定距器作用的卡爪40，還避免了在葉尖36區(qū)域內(nèi)薄殼件28、30在前緣22與后緣24之間直接貼合。
為提供一種特別可靠的鉤掛裝置39，它可以與其中至少一個薄殼件28、30逐點或沿對接縫58釬焊或熔焊。鉤掛裝置39和/或鉤子46、48也可以分別沿弦27分成多個部分。這種由多個部分組成的鉤掛裝置39因而可以特別方便地裝配，或整體式的卡爪40可以特別簡單地置入內(nèi)腔34中。根據(jù)選擇可以在鉤掛裝置39或卡爪40的中央?yún)^(qū)57設(shè)有一個沿徑向向外定向的擦掠棱邊，它進一步改善葉尖36與工作時相對置的界壁之間的密封效果。
取代圖示的鉤掛裝置39，也可以將薄殼件28、30直接互相勾掛在一起。圖2中表示的方案應(yīng)作如下的改變一方面將兩個鉤子46、48朝相對置的薄殼件28、30方向延長，以及另一方面鉤子46、48之一不沿徑向向內(nèi)，亦即朝葉根方向伸出，而代之以沿徑向向外，亦即朝葉尖36方向伸出，從而在這時可以形狀封閉地互相嚙合。因此在這種情況下不需要單獨構(gòu)件作為鉤掛裝置39。
權(quán)利要求
1.一種燃氣輪機的渦輪葉片(10)，包括一個固定和平臺區(qū)(14)，包括兩個相對置的薄殼件(28、30)的具有葉尖(36)的葉身(16)與該固定和平臺區(qū)連接，這兩個薄殼件(28、30)作為一個負壓側(cè)葉身壁(18)和作為一個壓力側(cè)葉身壁(20)互相連接，其特征在于，這兩個薄殼件(28、30)在葉尖(36)區(qū)域內(nèi)通過形狀封閉連接防止裂開。
2.按照權(quán)利要求1所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，形狀封閉連接通過鉤掛裝置(39)構(gòu)成，該鉤掛裝置設(shè)在兩個薄殼件(28、30)之間并與之勾掛。
3.按照權(quán)利要求2所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述鉤掛裝置(39)包括一個尤其橫截面E形的具有兩個相對置的卡爪端部(54、56)的單獨的卡爪(40)，所述卡爪端部分別嚙合到一個與之結(jié)構(gòu)互補地設(shè)置在薄殼件(28、30)上的鉤子(46、48)內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述鉤掛裝置(39)與至少一個薄殼件(28、30)釬焊或熔焊。
5.按照權(quán)利要求2至4之一所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述鉤掛裝置(39)設(shè)計為由多個部分組成。
6.按照權(quán)利要求2至5之一所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述鉤掛裝置(39)具有一個擦掠棱邊。
7.按照權(quán)利要求2至6之一所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，所述鉤掛裝置(39)構(gòu)成被薄殼件(28、30)部分包圍的內(nèi)腔(34)朝葉尖(36)方向的邊界。
8.按照權(quán)利要求2所述的渦輪葉片(10)，其特征在于，每個薄殼件(28、30)包括一個鉤子，它們與鉤掛裝置(39)彼此結(jié)構(gòu)互補地相互嚙合。
9.一種具有按照權(quán)利要求1至8之一所述渦輪葉片(10)的燃氣輪機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有接氣動型面設(shè)計的葉身(16)的渦輪葉片(10)，該葉身由兩個互相組合的薄殼件(28、30)制成。構(gòu)成負壓側(cè)葉身壁(18)和壓力側(cè)葉身壁(20)的薄殼件(28、30)借助高溫高壓粘接過程組合在一起，在有些情況下它們可能在葉尖(36)處裂開。為了防止發(fā)生這種情況，在葉尖(36)的區(qū)域內(nèi)設(shè)卡爪(40)，它將兩個葉身壁(18、20)形狀封閉地互相勾掛在一起。
文檔編號F01D5/14GK101082286SQ20071010811
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者凱瑟里納·伯根德, 喬格·博斯坦喬格洛, 托拜厄斯·布查爾, 溫弗里德·埃瑟, 德克·戈德施米特, 托斯坦·科克, 魯?shù)婪颉扃昕瓶? 索爾斯坦·馬西斯, 簡·芒澤, 拉爾夫·米斯根, 馬賽厄斯·奧克斯納, 厄休拉·皮克爾特, 沃爾克·沃斯伯格 申請人:西門子公司