雙層頂蓋的製作方法

2023-04-23 05:27:01 2

專利名稱：雙層頂蓋的製作方法
技術領域：
本發明總的來講涉及一種渦輪發動機，更加具體地說，本發明涉及一種渦輪葉片的雙層頂蓋。
背景技術：
在燃氣輪機中，空氣在壓氣機中被加壓，然後與燃料相混合，並且在燃燒室內被點燃從而產生熱的燃燒氣體。這些氣體流過渦輪級，這些渦輪級吸收能量以驅動壓氣機並且產生有用功。渦輪級包括一排渦輪葉片，這些渦輪葉片從支撐旋轉盤向外延伸。每個渦輪葉片包括翼型，燃燒氣體流過該翼型。翼型通常是中空的並且可以提供有空氣，該空氣從壓氣機排出，以在工作期間用作冷卻劑。
每個渦輪葉片包括葉片體和頂蓋。由於頂蓋在其中進行工作的環境的原因，頂蓋應該可以防止氧化。頂蓋還由於蠕變而易於膨脹。具有足夠抗蠕變強度的絕大多數的合金不能充分地防止氧化。具有足夠抗氧化能量的大多數合金又沒有足夠的抗蠕變強度。具有同時足夠的抗蠕變和氧化性能的這些合金通常不易得到，除了定製的鑄造鋼坯之外。然後，這些定製的鋼坯不得不以更大的費用來進行加工以形成成品。其它替換方法包括在頂蓋的下部使用鋁化塗層。
因此，能夠通過提供足夠抗氧化和足夠抗蠕變強度的合適材料是理想的。優先的是，該材料的成本和可加工性應該是合適的。

發明內容
本申請因此描述了一種用在渦輪葉片中的頂蓋。該頂蓋包括由防氧化的材料所形成的罩和設置在由高強度材料所形成的罩內的蓋。
防氧化的材料可以是鎳基合金或者鈷基合金。該罩具有大約0.001到大約0.030英寸(大約0.025到大約0.762毫米)的厚度。高強度材料可以是鎳基合金或者鈷基合金。具體地說，高強度材料包括沉澱強化的、防蠕變的超耐熱合金。該蓋具有大約0.030到0.120英寸(大約0.762到大約3毫米)的厚度。
該罩具有杯形，並且該蓋安裝在該罩內。罩還可以是平板，而蓋可以連接到該罩上。罩可以是沉澱在蓋上的粉末。罩可以通過焊接、銅焊或者機械連接方法連接到蓋上。
本申請還描述了一種渦輪葉片。該渦輪葉片包括翼型和設置在翼型內的頂蓋。頂蓋可包括防氧化的罩和高強度的蓋。
防氧化的罩包括鎳基合金或者鈷基合金。防氧化的罩具有大約0.001到大約0.030英寸(大約0.025到大約0.762毫米)的厚度。高強度蓋包括鎳基合金或者鈷基合金。高強度蓋包括大約0.030到0.120英寸(大約0.762到大約3毫米)的厚度。高強度蓋包括沉澱強化的、防蠕變的超耐熱合金。
對於本領域通常技術人員來講，在結合附圖和附加的權利要求來閱讀優選實施例的下面詳細描述時，使得本發明的這些和其它特徵變得更加清楚。


圖1是這裡所使用的渦輪葉片的透視圖。
圖2是這裡所描述的雙層頂蓋的側橫剖視圖。
圖3A-3E是這裡所描述的雙層頂蓋的替換實施例的橫剖視圖。
具體實施例方式
現在參照附圖，在這些附圖中，相同的標號在所有的整個附圖中表示相同的零件，圖1示出了渦輪葉片10的例子。渦輪葉片10包括傳統的燕尾榫頭12。燕尾榫頭12連接到傳統的旋轉盤(未示出)上。葉頸14從燕尾榫頭12向上延伸並且終止於平臺16，該平臺從葉頸14向外突出並且包圍著葉頸14。
中空的翼型18從平臺16向外延伸。翼型18具有與平臺16相結合的根部20和位於外端的頂部22。翼型18具有凹形壓力側壁24和凸形吸入側壁26，這些側壁在前邊緣28和後邊緣30處接合在一起。翼型18包括許多後邊緣冷卻孔32和許多前邊緣冷卻孔33。頂蓋34封閉翼型18的頂部22。聲響器頂部36從頂蓋34向外延伸。
翼型18可以採用適合於從熱氣流中吸收能量並且使轉子盤進行旋轉的任何結構。這裡所公開的翼型18隻是示例。不是把本申請局限到這種翼型實施例中。翼型18可以用在級中，一種由General ElectricCorporation of Schenectady，New York所製造的渦輪葉片，或者用在類似裝置中。
圖2示出了這裡所描述的頂蓋100。如所示出的那樣，頂蓋100設置在位於側壁24和26之間的翼型18的頂部22內。頂蓋100是兩個零件的結構並且可以包括罩110和蓋120。
罩110可以防止氧化。罩110可以由抗氧化的材料如具有鋁、矽、鑭或者其它防氧化的添加劑的鎳基合金或者鈷基合金來形成。可以使用合金如Haynes230合金。罩110可以來自片狀材料、粉末、金屬絲、電鍍材料或者其它類型的成分。罩110可以用作平板、覆層材料，或者罩110可以被形成杯120。如果形成了杯，那麼該杯被隔開地形成或者繞著蓋120地形成。該罩具有大約0.001到大約0.030英寸(大約0.025到大約0.762毫米)的厚度。
蓋120由片形材料或者鍛造材料或者鑄造材料來形成。蓋120可以由鎳基或者鈷基的、γ元素(gamma-prime)強化的合金來形成。可以使用Nimonic263合金材料。該材料具有高強度和抗腐蝕，並且具有較好的成型性。在這裡可以使用其它類型的高強度材料或者成分。藉助高強度的材料，我們預定可承受應變的材料。沉澱強化的、抗蠕變的超耐熱合金是優選的。
蓋120可以具有大約0.030到大約0.120英寸(大約0.762到大約3毫米)的厚度。蓋120被定尺寸成安裝在罩110和翼型18的葉片頂部22內。在這裡可以使用任何理想的尺寸大小。蓋120可以是線切割而成、水射流切割而成，或者雷射切割而成。也可以用機械的方式通過衝壓、剪切或者銑削來切割出蓋120。在這裡可以使用其它類型的製造方法。
如圖3A-3E所示一樣，罩110可以連接到蓋120的一側、兩側、三側或者所有四側上。罩110和蓋120可以裝配在一起，並且通過電阻焊進行焊接以形成單一的合成頂蓋100。可以使用其它類型的焊接或者釺焊。罩110可以繞著蓋120的邊緣進行延伸，從而形成易延展的層以有利於無裂紋焊接。頂蓋100可以以傳統的方式焊接、釺焊或者機械連接到側壁24、26上。此外，在鍍層工作中，罩110作為過濾材料或者電鍍材料可以沉積到蓋120中。如果罩110是粉末，那麼它可以直接沉積到蓋120上，或者通過使用過濾絲、電鍍、擴散銅焊(braze perform)或者通過等離子體噴塗，它可以焊接形成。在這裡也可以使用其它類型的製造方法。
頂蓋100因此採用了具有更高抗氧化性的罩110，但是強度稍稍較小，而蓋120具有較高的強度但是抗氧化性稍稍較低。這些特性的結合可以消除使用更多稀有頂部材料的需要。這種結合還消除了在焊接之後把鋁化塗層施加到頂蓋100的下側或者頂側的需要，從而減小了修理和/或重新磨光的費用和時間。
應該清楚的是，前面所述的那些只涉及本發明的優選實施例，並且在沒有脫離下面權利要求所限定出的本發明的總精神實質和範圍及等同物的情況下，這裡可以進行許多變形和改進。
權利要求
1.一種用在渦輪葉片(10)中的頂蓋(100)，該頂蓋包括罩(110)；該罩(110)包括抗氧化的材料；及蓋(120)，它設置在罩(110)內；該蓋(120)包括高強度材料。
2.如權利要求1所述的頂蓋(100)，其特徵在於，該抗氧化的材料包括鎳基合金或者鈷基合金。
3.如權利要求1所述的頂蓋(100)，其特徵在於，該高強度材料包括鎳基合金或者鈷基合金。
4.如權利要求1所述的頂蓋(100)，其特徵在於，該罩(110)包括大約0.001到大約0.030英寸(大約0.025到大約0.762毫米)的厚度。
5.如權利要求1所述的頂蓋(100)，其特徵在於，該蓋(120)包括大約0.030到0.120英寸(大約0.762到大約3毫米)的厚度。
6.如權利要求1所述的頂蓋(100)，其特徵在於，該罩(110)包括杯形，並且該蓋(120)安裝在該罩(110)內。
7.如權利要求1所述的頂蓋(100)，其特徵在於，罩(110)包括平板，而蓋(120)連接到該罩(110)上。
8.如權利要求1所述的頂蓋(100)，其特徵在於，罩(110)包括粉末，該粉末被沉積到蓋(120)上。
9.如權利要求1所述的頂蓋(100)，其特徵在於，高強度材料包括沉澱強化的沉澱化、防蠕變的超耐熱合金。
全文摘要
一種用在渦輪葉片(10)中的頂蓋(100)。該頂蓋(100)包括罩(110)，它由抗氧化的材料形成；和蓋(120)，它設置在罩(110)內並且由高強度材料形成。
文檔編號C22C19/07GK1978868SQ20061014474
公開日2007年6月13日 申請日期2006年9月29日 優先權日2005年10月4日
發明者G·D·舍爾洛克, D·A·諾沃克, S·J·巴爾索恩, P·J·莫爾 申請人:通用電氣公司