渦輪發動機部件和用於組裝及檢修渦輪發動機部件的方法與流程
2023-12-02 02:12:16 3

本公開涉及如權利要求1所述的渦輪發動機部件,並且進一步涉及一種用於如下文所述檢修渦輪發動機部件的方法。進一步地,公開了一種用於組裝和互鎖渦輪發動機部件的方法。
背景技術:
本領域中已知提供渦輪發動機部件(比如葉片裝置構件),其由至少一個被接收構件和至少一個接收構件組裝成。具體地,接收構件可以是平臺構件且被接收構件可以是翼面構件。在所述情形中,翼面構件包括翼面,其以本領域技術人員公知的方式具有在翼面的基底和尖端之間延伸的跨越寬度、前邊緣、後邊緣,以及吸入側和壓力側。至少對於預期與沿翼面輪廓流動的亞音速工作流體結合使用的翼面而言,吸入側從前邊緣至後邊緣凸出地延伸,同時壓力側從前邊緣向後邊緣凹入地延伸。在旨在用於跨音速或超音速流條件的翼面的情況下,壓力側和吸入側可以具有不同的輪廓,然而,技術人員將容易地理解哪一側是壓力側和吸入側。因此,限定了翼面構件的壓力側和吸入側。翼面構件進一步包括至少一個設置在翼面的基底和尖端中的至少一者的固定柱。所述固定柱被接收在平臺構件的接收部開口中,並且翼面構件和平臺構件彼此連接,具體地彼此互鎖,並且在接收部開口內側的固定柱和平臺構件之間形成接頭。
葉片裝置構件可以包括一個或多個翼面構件。平臺構件可以布置在翼面的基底處或翼面的尖端處,或兩者。
以組裝好的渦輪發動機部件提供渦輪發動機部件阻礙了各種益處。比如,在渦輪發動機葉片裝置構件中,將翼面構件和平臺構件提供為各別的單獨構件阻礙了各種益處。比如,磨損的葉片裝置構件可以被拆卸,且翼面構件和平臺構件可以被單獨地更換或檢修。比如另一情形,可以從定向凝固過程獲得葉片裝置構件,同時更加成本有效的過程和/或材料可以被用於平臺構件。此外,注意到在從各個構件組裝葉片裝置構件時,需要帶有更加均勻的橫截面的更小的單獨構件,這促進諸如鑄造和塗覆的加工。進一步地,在機加工單獨構件中實現了更高的靈活性,因為加工工具通達翼面構件不由平臺妨礙,且反之亦然。
在渦輪發動機葉片裝置構件的情形中,可以發現提供翼面構件和平臺構件之間的可分離互鎖是期望的,從而促進在如果需要檢修的情況下拆卸葉片裝置構件。此外,針對翼面構件和平臺構件選擇不同的材料可以導致在兩個構件上存在不同的熱膨脹係數。平臺構件和翼面構件的剛性接頭可以因此導致由於熱膨脹的失配在接頭處引發高應力。
在更通常的背景中,可以期望為任何其它類型的組裝好的渦輪發動機部件提供所述可分離互鎖。
EP1 176 284提出一種翼面構件和平臺構件的銅焊連接。
US 2012/0009071、US 7,686,571和US 7,704,044中的每一個均教導在接收部腔中和固定柱上提供固持部凹槽,以及將絲或銷作為固持部構件插入共同地形成的固持部腔內。然而,本文所公開的方法和裝置需要從外部通達固持部腔(從平臺構件的外表面)。因此需要從平臺構件的外表面提供適當的通達埠且該通達埠通過平臺構件並連結固持部腔。因此需要提供固持部腔,且其在平臺構件的外部表面上開放。
US 2009/0196761和US 5,797,725中的每一個均教導在固持部腔內原位製備固持部構件,其中,固持部腔通過設在固定柱上的固持部凹槽和形成在接收部腔內的固持部凹槽共同地形成,在澆模時,將液體澆鑄漿澆入固持部腔並使該液體澆鑄漿在固持部腔內凝固。選擇澆鑄漿使得避免材料與待互連的相應構件粘接。固持部腔可以具體地展示橫截面和縱長的廣度,其中分別地,縱長的廣度進一步具體地圍繞平臺構件和固定柱之間的接頭的周向廣度且在接收部開口內延伸,或者橫截面至少基本上垂直於接收部腔的軸線。在另一方面,可以認為固持部腔的縱向廣度是具體地取向成分別至少基本上垂直於翼面的翼展寬度廣度,或至少具體地垂直於形成平臺構件的冷卻劑側向平臺構件的工作流體暴露側的取向。具體地,固持部腔可以形成沿其壓力側、前邊緣、吸入側和後邊緣部段跨越翼面構件固定柱的周向廣度的閉環。固持部構件因此在固持部腔內形成,其適貼地配合在固持部腔內,並且因此固持部構件的橫截面匹配固持部腔的橫截面(分別在針對沿固持部腔的縱長廣度取得的每個橫截面的固持部腔的每個橫截面中,或沿固持部構件的縱向廣度取得的橫截面)。形成固持部腔的固持部凹槽的對齊失配在放置固持部構件中不產生問題,如在上文引述的領域中將出現的情況。然而,當固持部構件在封閉的固持部腔中形成時,在釋放葉片裝置構件的各個構件的互鎖上可能存在一些困難(比如出於葉片裝置構件檢修的目的)。
技術實現要素:
本公開的一個目的是提供最初提及的類型的包括至少一個被接收構件和至少一個接收構件的組裝的渦輪發動機部件。在另一方面,本公開的一個目的是使得能夠釋放被接收構件和接收構件之間的互鎖。具體地,本公開的一個方面可以被視為提供沒有在接收構件的外表面處的固持部腔的任何開口的渦輪發動機部件,這能夠潛在地引起處於提高的溫度下的流體(具體地熱工作流體)被吸入其中。在更具體的渦輪發動機葉片裝置構件的背景中,本公開的一個方面可以被視為提供沒有在平臺構件的外表面處的固持部腔的任何開口的葉片裝置構件。這在應用原位製備的固持部構件以便使接收構件和被接收構件互鎖的情形中可以被發現是期望的,比如在US 5,797,725和2009/0196761中公開的那樣。在所述情形中,如果原位製備的固持部構件過熱,則可能損害互鎖的完整性,這將是如果熱工作流體被吸入固持部腔的情況,而這可以是如果固持部腔在接收構件的外表面處開放的情況。當前公開的主題的另一個目標可因此被視為公開一種組裝的渦輪發動機部件,其中,已原位製備固持部構件。在更具體的方面中,可能已分別根據US 5,797,725的教導,或根據US 2009/0196761的教導製備了固持部構件,其相應的公開通過引用併入本文。
進一步地,公開了用於容易檢修因此提供的渦輪發動機部件的方法。
進一步地,公開了一種用於組裝單個接收構件和被接收構件並使二者互鎖以獲得如本文所描述的渦輪發動機部件的方法。
這通過權利要求1所闡述的主題和在進一步的從屬權利要求中公開的主題實現。
所公開的主題的進一步的效果和優勢,不論是否被明確地提及,均將根據下文提供的公開變得顯而易見。
因此,公開了渦輪發動機部件,其包括至少一個第一接收構件和至少一個第二被接收構件。換言之,公開了渦輪發動機部件,其由被接收構件和接收構件組裝成。接收構件包括至少一個接收部開口,且被接收構件包括本體。至少一個固定柱從該本體延伸。固定柱被接收在被接收構件的接收部開口中,且與接收部開口內的被接收構件形成接頭。在接頭處形成至少一個固持部腔。固持部腔由設在接收部開口的內表面處的至少一個第一固持部凹槽和設在固定柱的表面上的至少一個第二固持部凹槽構成。固持部腔具有橫截面和縱長廣度,且固持部構件設在固持部腔中,在接收構件和被接收構件之間提供互鎖。固持部構件具有橫截面和縱向廣度,且固持部構件的縱向廣度與固持部腔的縱長廣度對齊。固持部腔在兩個前面處開放,且固持部腔的縱長廣度在所述兩個開放前面之間延伸。固持部腔被設置和配置成使得固持部構件能夠在固持部腔內沿固持部腔的縱長廣度位移。固持部腔的開放前面設在固定柱和接收構件的接頭處。
在一方面中,渦輪發動機部件可以是旨在用於渦輪發動機的工作流體路徑中的部件。渦輪發動機部件可以是旨在用於內燃渦輪發動機的熱氣體路徑中的部件。在甚至更具體的方面,渦輪發動機部件可以是旨在用於內燃渦輪發動機的膨脹渦輪的熱氣體路徑中的部件。在又一更具體的方面中,渦輪發動機部件可以是旨在用於內燃渦輪發動機的燃燒室中的部件。在仍又一個更具體的方面中,渦輪發動機部件可以是葉片裝置構件和定子或轉子隔熱罩中的一者,並且可以更具體地旨在用於內燃渦輪發動機的膨脹渦輪中。
因此,在更具體的情形中,公開了渦輪發動機葉片裝置構件,其包括至少一個平臺構件和至少一個翼面構件。換言之,渦輪發動機葉片裝置構件被公開,其由翼面構件和平臺構件組裝成。平臺構件包括至少一個接收部開口,且翼面構件包括從基體到尖端延伸的翼面。至少一個固定柱設在翼面的基底和/或尖端中的至少一者上。固定柱被接收在平臺構件的接收部開口中,且與接收部開口內的平臺構件形成接頭。在接頭處形成至少一個固持部腔。固持部腔由設在接收部開口的內表面處的至少一個第一固持部凹槽和設在固定柱表面上的至少一個第二固持部凹槽構成。固持部腔具有橫截面和縱長廣度,且固持部構件設在固持部腔中,在翼面構件和平臺構件之間提供互鎖。固持部構件具有橫截面和縱長廣度,且固持部構件的縱向廣度與固持部腔的縱長廣度對齊。固持部腔在兩個前面處開放,且固持部腔的縱長廣度在所述兩個開放前面之間延伸。固持部腔被設置和配置成使得固持部構件能夠在固持部腔內沿固持部腔的縱長廣度位移。固持部腔的開放前面設在固定柱和平臺構件的接頭處。
由於固持部腔被布置和提供的方式,可能使設在固持部腔內側的固持部構件通過開放前面中的一者至少部分地位移出固持部腔。固持部腔的廣度分別限制於接收部開口,或接頭界面。與一些上文引述的技術不同,不需要或者不提供從接收構件(平臺構件)的側表面的通達。固持部腔並不分別延伸至接收構件(或平臺構件)的側壁。一個示例性益處可以從以下事實中看出:固持部腔的開放前面設在接頭界面處,其與冷卻劑一起被淨化。因此,可靠地避免了用熱工作流體填充固持部腔內部,或設在其中的固持部構件,而是用冷卻劑填充。因此,對於固持部構件的耐高溫性沒有具體需要。另一個益處可以從以下事實中看出:對於另一情形,固持部構件不經受內燃渦輪發動機的膨脹渦輪中的潛在的腐蝕性高溫燃燒氣體。因此,避免了在固持部腔內固持部構件可能失靈(seize up),這相應地針對拆卸渦輪發動機部件將妨礙固持部構件的移除。
在這種程度上理解的是,所公開的渦輪發動機部件,或針對更具體的情形,葉片裝置構件,特別適合於如上文所列出的原位製備的固持部構件。在該方面,渦輪發動機組件,或針對更具體的情形,渦輪發動機葉片裝置構件被公開,其中固持部構件是原位製備的且具體地原位澆模的固持部構件,比如如在上文引述的一些現有技術中所公開的那樣,且具體地如在US 5,797,725中所公開的那樣。在另一方面,渦輪發動機部件被公開,並且在澆注入固持部腔內的液體澆鑄漿且使液體澆鑄漿在固持部腔內凝固中製備固持部構件。
在某些方面,接收構件可以包括冷卻劑側和工作流體暴露側,同時被接收構件的本體可以被設置在工作流體暴露側上。可以理解的是,冷卻劑側暴露於比工作流體暴露側相對更低的溫度。在渦輪發動機葉片裝置構件的情形中,技術人員已知的是,平臺構件包括冷卻劑側和工作流體暴露側,且翼面設置在工作流體暴露側上。因此可以認為,渦輪發動機部件也包括冷卻劑側和工作流體暴露側。包括至少一個固持部腔和設在其中的固持部構件的互鎖特徵可以設置在距離工作流體暴露側並朝向冷卻劑側的某一距離處。
根據當前公開的渦輪發動機部件的一方面,固定柱和接收部開口被設置和配置成使得允許分別從接收部開口內或從冷卻劑側通達固持部腔的前面,且空間設在接收部開口內,至少鄰近所述前面中的一者,其使得能夠使固持部構件至少部分地通過沿固持部腔的縱長廣度的位移從固持部腔位移進入所述空間。可以逐步地使所述固持部構件位移出固持部腔並且進入所述空間。所述空間在一個情形中可以足夠使整個固持部構件位移進入空間且從該處以一件式方式將其移除。在另一情形中,空間對於所述位移而言可能是不足的。在所述情形中,可以使固持部構件部分地位移進入所述空間,突入空間的部段可以被切除並移除,且可以隨後使固持部構件進一步位移進入空間。這可以被重複直到已經移除整個固持部構件。將容易地理解的是,在所述情形中,將不可能將預製造的固持部構件引入固持部腔,因為該處將提供不足的空間。然而,固持部構件的移除仍然可以容易地在後續的位移、切除和移除步驟中執行。在該方面,渦輪發動機部件被部分地設計成在原位製備固持部構件時被組裝,如上文綜合地描述的那樣,且在這方面渦輪發動機部件和在某些情形中葉片裝置構件被隱含地公開,其中固持部構件已經被原位製備。在另一個方面,公開了渦輪發動機部件和在某些情形中葉片裝置構件,其中固持部構件已經被強制地原位製備。
在本公開的框架內,縱長廣度或縱向廣度將被理解為不限於沿直線的廣度。然而將理解的是,固持部構件和固持部腔具有形成橫截面的交叉廣度(crosswise extent),以及比任何交叉廣度實質上大比如兩倍或者更多的一個廣度。所述更長的廣度將被容易地理解為縱長的或,相應地,縱向廣度。所述縱長的或相應地,縱向廣度能夠大體上採取任何形狀,只要能夠實現固持部構件沿固持部腔的縱長廣度的位移。具體地,固持部構件能夠至少沿一個方向沿固持部腔的整個縱長廣度位移,以便使其通過至少一個開放前面位移出固持部腔。在本文公開的渦輪發動機部件的某些更具體的實施例中,固持部腔的縱長廣度沿至少基本上筆直的線或環形線中的至少一者延伸。
在如本文所公開的渦輪部件的某些方面中,固持部腔和固持部構件中的至少一者分別沿縱長廣度或縱向廣度單向地漸縮。理解的是,在該情形中,僅沿一個方向實現固持部腔內固持部構件的位移,也即,沿與漸縮方向相對的方向。然而,在其它情形中,固持部構件和/或固持部腔的橫截面可以是分別沿整個縱長廣度或縱向廣度恆定的。
在某些方面,固持部構件和/或固持部腔的橫截面可以是環形、橢圓形、卵形、方形、六角形、三角形或其它多邊形形狀中的一者,或它們的組合。
固持部構件可以在共同的固持部腔內被鎖定,其中鎖是能夠拆卸的。在具體實施例中,鎖可以在於鎖的前面上在固持部構件上施加力同時維持接收構件和被接收構件的結構完整性時被拆卸。這可以比如以由形狀鎖定(form lock)特徵提供的鎖定連接實現。具體地,凸形鎖特徵可以被設在固持部構件上且被接收在設在固持部腔的壁處的底切部中。形狀鎖定特徵可以被布置和配置成能夠藉助於由固持部構件和形狀鎖定特徵的接頭提供的預定斷開點被拆卸。也就是說,固持部構件和形狀鎖定特徵的連結禁止比任何接收構件和被接收構件的結構強度更小的結構強度。在移除固持部構件時,可以破壞固持部構件,同時被接收構件和/或接收構件保持完整且可以被重複使用(如果在檢修之後,比如重新塗覆之後是恰當的)。返回固持部構件的原位製備,形狀鎖定特徵可以由被容納在模具通達埠內的凝固的澆鑄漿的一部分提供,其中所述澆鑄漿通過模具通達埠被澆入固持部腔內。模具通達埠可以朝向固持部開口漸縮,或在與其連結處形成頸部,因此提供固持部構件和形狀鎖定特徵之間的預定斷開點。在通過如上文所述的澆模過程原位製備固持部構件時,基本上在固持部腔內帶有被接收構件和/或接收構件的固持部構件的任何底切部均可以被製備成形狀鎖定特徵。再次地,應用將固持部構件作為不能再次使用的元件的原位製備的益處起到作用。
形狀鎖定特徵可以進一步通過材料移除過程被移除,比如研磨過程。
固持部構件的每個橫截面可以在某些實施例中確切地與對應的固持部腔的橫截面匹配,其中,固持部構件沿固持部構件的整個縱向廣度被接收,使得固持部構件適貼地配合在固持部腔內。不言而喻,這對於固持部構件的原位製備、具體地在恰當地應用澆模過程以製備固持部構件中是固有的。
為了實現固持部構件的原位製備,模具通達埠被設為與固持部腔流體連通,在本文所公開的渦輪發動機部件的某些實施例中,模具通達埠被設置在固持部腔的前面之間並且橫向於固持部腔縱長廣度,以便允許通過在固持部腔內的澆模過程原位製備固持部構件。具體地,模具通達埠可以被設置成至少基本上處於固持部腔的縱長廣度的中間,這針對澆模過程而言可以被發現是期望的。
根據本公開的渦輪發動機部件的特徵可以在於至少兩個帶有設在其中的固持部構件的固持部腔,所述固持部腔設在固定柱和接收部開口內的接收構件的接頭處。比如,至少兩個帶有設在其中的固持部構件的固持部腔可以被布置在固定柱的相對側上。比如更具體的情形,至少一個帶有設在其中的固持部構件的固持部腔可以被布置在翼面構件的吸入側上,且至少一個帶有設在其中的固持部構件的固持部腔可以被布置在翼面構件的壓力側上。
所有固持部腔和所有固持部構件可以在具體的實施例中展示出上文所述的相應特徵中的一個或多個。
在渦輪發動機部件的情形中,至少兩個帶有設在其中的固持部構件的固持部腔被布置在固定柱和接收部開口內側的接收構件的接頭處,其中所述至少兩個固持部腔設有在接收部開口的內壁上和在固定柱上沿橫穿固持部腔的縱長廣度的方向(且具體地,沿從接收構件的冷卻劑側至接收構件的工作流體布置側取向的方向)相對於彼此偏移的相應橫截面,使得所述固持部腔的橫截面沒有橫截面重疊。在葉片裝置構件的情形中,至少兩個帶有設在其中的固持部構件的固持部腔被布置在固定柱和接收部開口內側的平臺構件的接頭處,其中所述至少兩個固持部腔設有在接收部開口的內壁上和在固定柱上沿從平臺構件的冷卻劑側至平臺構件的工作流體布置側取向的方向相對於彼此偏移的相應橫截面,使得所述固持部腔的橫截面沒有橫截面重疊。因此,提供固持部腔使得固持部構件的移除不會被妨礙。
在又一情形中,多個帶有設在其中的固持部構件的固持部腔被設在固定柱和接收部開口內側的接收構件之間的接頭處,其中每一對相鄰的固持部腔設有在接收部開口的內壁上和在固定柱上沿橫穿固持部腔的縱長廣度取向的方向、沿從接收構件的冷卻劑側至接收構件的工作流體布置側取向的方向相對於彼此偏移的相應橫截面,使得每一對相鄰固持部腔的橫截面沒有橫截面重疊。在更具體的情形中,多個帶有設在其中的固持部構件的固持部腔被設在固定柱和接收部開口內側的接收構件之間的接頭處,其中每一對相鄰固持部腔設有在接收部開口的內壁上和在固定柱上沿從平臺構件的冷卻劑側至平臺構件的工作流體布置側取向的方向相對於彼此偏移的相應橫截面,使得每一對相鄰固持部腔的橫截面沒有重疊。
在所述情形中,可以提供單個固持部腔和/或固持部構件以共同地形成閉環(當在從接收構件的冷卻劑側向工作流體布置側的投影中觀察,或者在另一方面中,分別沿接收部開口的軸線或固定柱的軸線觀察)。這使得能夠在接收構件和被接收構件的接頭界面處提供至少基本上氣密的密封。
注意到的是,具體地,在所述情況中,在兩個或更多個固持部腔設有橫截面偏移的情況下,固持部腔可以被設置成其相應的縱長廣度處於平行的偏移平面中。
進一步地,在所述情形中,固持部腔和固持部構件可以在更具體的實施例中沿其縱長方向和/或縱向方向彼此重疊。
在本公開的另一方面,公開了一種檢修渦輪發動機部件的方法。渦輪發動機部件包括至少一個第一接收構件和至少一個第二被接收構件。接收構件包括接收部開口。被接收構件包括本體和至少一個從所述本體延伸的固定柱。固定柱被接收在接收部開口中並與接收部開口內側的接收構件形成接頭,其中至少一個固持部腔在接頭處形成。固持部腔由至少一個設在接收部開口的內表面處的第一固持部凹槽和至少一個設在固定柱表面上的第二固持部凹槽構成。固持部腔具有一定橫截面和縱長廣度,且固持部構件設在固持部腔中,固持部構件具有一定橫截面和縱長廣度。固持部構件的縱長廣度與固持部腔的縱長廣度對齊。
在更具體的方面,公開了檢修渦輪發動機葉片裝置構件的方法。葉片裝置構件包括至少一個平臺構件和至少一個翼面構件。平臺構件包括接收部開口。翼面構件包括從基底延伸至尖端的翼面和至少一個設在基底和/或尖端中的至少一者上的固定柱。固定柱被接收在平臺接收部開口中並且與接收部開口內側的平臺構件形成接頭。至少一個固持部腔形成在接頭處,固持部腔由至少一個設在接收部開口的內表面處的第一固持部凹槽和至少一個設在固定柱表面上的第二固持部凹槽構成。所述固持部腔展現出一定橫截面和縱長廣度。固持部構件設在固持部腔中,所述固持部構件展現出一定橫截面和縱長廣度,其中固持部構件的縱長廣度與固持部腔的縱長廣度對齊。
將容易地認識到,在某些方面中,渦輪發動機部件,並且在更具體的方面中葉片裝置構件,是渦輪發動機部件,並且在更具體的方面中是如上文所述的葉片裝置構件。
所述方法包括通達設在接收部開口內側的固持部腔的開放前面,從接收部開口內通達開放前面,從所述固持部腔的所述開放前面在固持部構件上施加推力,因此,使固持部構件在固持部腔內側位移且在固持部腔的第二開放前面處至少部分地位移出固持部腔之外,移除固持部構件,和拆卸接收構件和被接收構件。所述方法的實施例是能夠預想到的,其中在初始步驟中僅將固持部構件部分地推出固持部腔。這可以是比如由於鄰近固持部腔的開放前面的空間限制(固持部構件通過該空間位移出固持部腔)造成的情況。然後可以切除並移除固持部構件的突伸部段。隨後,可以將固持部構件進一步推出固持部腔外。所述步驟可以被重複直到固持部構件被完全移除。
在更具體的方面中,所述方法包括通達設在接收部開口內側的固持部腔的開放前面和從接收部開口內通達開放前面。從所述固持部腔的所述開放前面在固持部構件上施加推力,因此使固持部構件在固持部腔內側位移且在固持部腔的第二開放前面處至少部分地位移出固持部腔之外。然後移除固持部構件並且拆卸平臺構件和固持部構件。所述方法的實施例是能夠預想到的,其中在初始步驟中僅將固持部構件部分地推出固持部腔。這可以是比如由於鄰近固持部腔的開放前面的空間限制(固持部構件通過該空間位移出固持部腔)造成的情況。然後可以切除並移除固持部構件的突伸部段。隨後,可以將固持部構件進一步推出固持部腔外。所述步驟可以被重複直到固持部構件被完全移除。
在某些情形中,渦輪發動機部件可以被初始地提供為根據現有技術的渦輪發動機部件,其中固持部構件設在封閉的固持部腔內側。具體地,固持部構件可以呈現為跨越固定柱的整個圓周的封閉夾,並且被設在跨越固定柱的整個圓周的固持部腔中。所述方法可以在該方面中包括製備固持部腔的開放前面的初始步驟。在該程度上,所述方法可以包括在被接收構件和接收構件之間的接頭處應用材料移除過程,因此製備固持部腔的開口並且在接收部開口內側提供固持部腔的開放前面。具體地,所述方法可以包括應用多種材料移除過程以便將封閉的,且具體地構架構造(framing)的固持部腔和封裝在其中的固持部構件細分為多組至少兩個固持部腔(每一個均包括兩個開放前端)。在這些現在開放的固持部腔內側的固持部構件部段可以如上文所述的那樣被移除。可以應用材料移除步驟或切除步驟以便基本上不破壞接收構件和/或被接收構件的結構完整性和結構強度達到一定程度,使得它(它們)變得不可用。由於這些切除僅在接頭界面處且因此在接收構件的冷卻劑側被執行,因此工作流體的空氣動力學性質不會受到影響。進一步地,由於僅需要製備固持部腔的相應開放前面,因此材料移除可以是相當有限的,以便在接收部開口和固定柱處保留足夠的互鎖長度,以便再次實現接收構件和被接收構件的足夠強的互鎖。在另一個情形中,切除部分可以在檢修過程中被重建。這可以包括比如應用使用吹鍊金屬粉末進行的基於雷射的添加性製造,例如,雷射金屬成型、雷射金屬沉積。
在某些更具體的情形中,葉片裝置構件可以初始地被提供為根據現有技術的葉片裝置構件,其中固持部構件被設在封閉的固持部腔內側。具體地,固持部構件可以呈現為跨越固定柱的整個圓周的封閉夾,並且被設在跨越固定柱的整個圓周的固持部腔中。所述方法可以在這方面包括製備固持部腔的開放前面的初始步驟。在該程度上,所述方法可以包括在翼面構件和平臺構件之間的接頭處應用材料移除過程,因此製備固持部腔的開口和提供接收部開口內側的固持部腔的開放前面。具體地,所述方法可以包括應用多種材料移除過程,以便將封閉的,且具體地構架構造的固持部腔以及封裝在其中的固持部構件細分成多組至少兩個固持部腔(每一個均包括兩個開放前端)。在這些現在開放的固持部腔內側的固持部構件部段可以如上文所述的那樣被移除。可以應用材料移除步驟或切除步驟以便基本上不破壞翼面構件和/或平臺構件的結構完整性和結構強度達到一定程度,使得它(它們)變得不可用。由於這些切除僅在接頭界面處且因此在葉片裝置構件的冷卻劑側被執行,因此工作流體的空氣動力學性質不會受到影響。此外在這些現在的開口的固持部腔內側的固持部構件部分可以被移除如上所列。材料移除,或切割,步驟可以被應用以使實質上不損壞翼面和/或平臺構件的結構性整體和結構強度以使一定程度上它變得或它們變得不可用。因為僅僅這些切割在連接界面和隨後在葉片裝置構件的冷卻劑側被實施,因此對於工作流體的氣動性能不受影響。進一步地,由於僅需要製備固持部腔的相應開放前面,因此材料移除可以是相當有限的,以便在接收部開口和翼面構件固定柱處保留足夠的互鎖長度,以便再次實現平臺構件和翼面構件的足夠強的互鎖。
分別對於重新組裝的渦輪發動機部件,或葉片裝置構件,所述方法分別可以進一步包括提供至少一個被接收構件或翼面構件,和分別地接收構件或平臺構件。具體地,這些可以是被拆卸的分別地被接收構件或翼面構件,和分別地接收構件或平臺構件中的至少一者。所述方法進一步包括提供匹配另一個分別地被接收構件或翼面構件,和分別地接收構件或平臺構件。在將被接收構件的固定柱插入匹配的接收構件的接收部開口內和使至少一個設在接收部開口內側的固持部凹槽與至少一個設在固定柱上的固持部凹槽匹配中組裝接收構件和被接收構件,以便共同地形成固持部腔。具體地,所述固持部腔包括兩個前面和在所述兩個前面之間延伸的縱長廣度。液體澆鑄漿隨後被澆模於固持部腔內,並且在固持部腔內凝固,因此在固持部腔內側原位製備固持部構件。
理解的是,固持部腔的兩個前面均可以被設為開放前面。
理解的是,如果固持部腔的一個前面或兩個前面均設為開放前面,則至少一個前面可以在液體澆鑄漿被澆模至固持部腔內之前被恰當地封閉。
澆模過程可以包括在固持部腔的至少一個開放前面放置封閉構件。然後可以通過其它開放前面將液體澆鑄漿澆鑄入固持部腔內。所述方法可以進一步包括在澆鑄漿凝固之後移除封閉構件。在另一個情形中,封閉構件保持在恰當位置中直到將固持部構件從固持部腔移除。可以比如沿固持部腔的縱長取向或橫向於固持部腔來放置或移除封閉件。
在其它情形中,澆模過程可以包括在固持部腔的兩個開放前面處放置封閉構件。然後可以通過設成與固持部腔連通的模具通達埠將液體澆鑄漿澆鑄入固持部腔。模具通達埠可以被設成橫向於且在具體實施例中垂直於固持部腔的縱長廣度。模具通達埠可以設在兩個開放前面之間,且具體地,基本上在兩個開放前面之間處於中間。模具通達埠可以被設置和配置成在澆鑄漿凝固之後在其中提供固持部構件的形狀鎖定特徵。模具通達埠可以被設置和配置成使得提供如上文所述的形狀鎖定特徵的預定斷開點,比如,因為模具通達埠朝向其與固持部腔的連結處漸縮和/或在其與固持部腔的連結處包括頸部。
封閉構件可以被提供為塞或封閉埠,並且可以比如沿固持部腔的縱長取向或橫向於固持部腔被放置和移除。
封閉構件可以是塞或其它封閉器件。封閉構件可以是可縮回封閉構件。在其它實施例中,封閉構件可以被旋擰入固持部腔,或可以通過焊接(比如通過點焊)被保持在恰當位置處。在焊接的情況中,在移除封閉構件時將需要切割步驟。
所述方法可以進一步包括在澆鑄漿凝固之後移除封閉構件。在其它情形中,可縮回封閉構件在部件服役期間保持在恰當位置中,直到從固持部腔移除固持部構件。
可以預想到的是,比如在澆鑄漿被澆模之前通過焊接封閉開放前面,或者對於另一個情形,應用如上文所提及的基於雷射的添加性過程。可以使前面重新開放,比如在澆鑄漿凝固之後通過研磨使其開放,或所述前面可以在部件服役期間保持封閉直到部件被拆卸並因此需要移除固持部構件。
上文提及的澆模過程步驟的結合是能夠被容易地預想到的。
將認識到的是,接收構件可以包括單個或兩個或多個接收部開口。被接收構件可以包括單個或兩個或多個固定柱。在這方面,能夠預想到具體實施例,其中葉片裝置構件可以包括單個或兩個或多個翼面,且平臺可以被設在翼面的一個端部處或兩個端部處。
可以理解的是,上文公開的特徵和實施例可以彼此結合。將進一步認識的是,在本公開和要求保護的主題的範圍內,能夠預想到其它實施例,其對於本領域技術人員是明確和顯而易見的。
附圖說明
現在將藉助於在附圖中示出的選定示例性實施例更詳細地解釋本公開的主題。附圖示出:
圖1是被接收在設在平臺構件中的接收部開口中的翼面構件的固定柱的圖示,且其通過設在固持部腔中的固持部構件與平臺構件互鎖;
圖2是圖1的實施例的橫截面視圖,其劃出固持部構件的設置;
圖3是根據本公開的一個方面的原位製備和移除固持部構件的第一模式的符號示意圖;
圖4是根據本公開的另一方面的原位製備和移除固持部構件的第二模式的符號示意圖;
圖5是根據本公開的又一方面的原位製備和移除固持部構件的又一模式的符號示意圖。
理解的是,附圖是高度示意性的,且針對教導的目的而言非必需的細節可能已為了理解和描繪的容易而被省略。進一步理解的是,附圖僅示出選取的、說明性實施例,並且未示出的實施例可以仍然在本文所公開和/或要求保護的主題的範圍內。
具體實施方式
下文公開了所公開的主題的示例性實施例。同時該主題通過渦輪發動機葉片裝置構件的示例被公開,技術人員將容易地認識到將本文所提供的教導應用於其它渦輪發動機部件上。
圖1示出渦輪發動機葉片裝置構件1的示例性實施例的部分示意視圖,其包括翼面構件2和平臺構件3。平臺構件3展示工作流體暴露側32和冷卻劑側33。襯圈31從冷卻劑側延伸並包括設在其中的接收部開口。接收部開口在平臺的工作流體暴露側上開放,以接收翼面構件2的固定柱21。多組兩個或多個單獨的固定柱可以設在翼面構件上,以便固定至一個平臺構件;因此,平臺構件可以包括相應的多組對應接收部開口。翼面構件2進一步包括翼面22,其從平臺的工作流體暴露側延伸。接收部開口穿透平臺構件3,以允許通達固定柱和接收部開口之間的接頭。平臺構件3以橫截面視圖被示出,以能夠使接收部開口中的固定柱21的布置和互鎖可視化。以一種本身通常已知的方式,將固持部凹槽設在固定柱21和約束接收部開口的襯圈31的內表面上。翼面構件和平臺構件相對於彼此被布置成使得設在固定柱上和設在接收部開口內側上的一對對應的固持部凹槽彼此匹配且共同地形成固持部腔。在目前示出的實施例中,通過使彼此抵靠的設在接收部腔內側和設在翼面構件上的傾斜肩部匹配來提供所述位置匹配。在其俯視圖中,所述傾斜肩部可以具體地繞整個接收部開口和翼面構件延伸,且可以共同地具體地提供至少基本上氣密的密封。為了下文的研究的全面理解,需要結合圖2考慮圖1。圖2示出沿圖1中的線A-A取得的截面。如根據圖1結合圖2所全面理解的那樣,設在翼面構件上的固定柱21和設在平臺構件上的襯圈31在其一端處被周向地分成節段。因此,形成多個固持部腔,每個固持部腔具有一定的橫截面、兩個開放前面,和在前面之間延伸的縱長廣度。固持部構件41、42、43和44設在每個固持部腔中。每個固持部構件均具有對應於固持部腔(其布置在所述固持部腔中)的橫截面的橫截面。每個固持部構件具有沿相應的固持部腔的縱長廣度延伸的縱向廣度。每個固持部構件沿其縱向廣度、沿相應的固持部腔的縱長廣度延伸,並且採取對應的形狀。每個固持部腔和每個布置在其中的固持部構件在其相應的縱長廣度或縱向廣度或者沿至少環形的線或者沿至少基本上筆直的線的情況下延伸。固持部構件41、42、43、和44因此能夠在相應的固持部腔內沿相應的固持部腔的縱長廣度或者沿固持部構件的縱向廣度位移。因此可以使每個固持部構件位移通過固持部腔的開放前面並且至少部分地位移出固持部腔。能夠預想到一些實施例,其中如果提供通向固持部腔的開放前面的通達,並且其允許在相應的固持部構件上施加足夠的推力,以使固持部構件在相應的固持部腔的內側或外部位移,和/或相應的固持部構件設有穿過位移方向的足夠低的彎曲剛度,則縱長廣度或縱向廣度分別不確切地沿循直線或環形線。返回圖1,可以看出每對相鄰的固持部腔和因此設在其中的每對相鄰的固持部構件在接收部開口的內壁上和固定柱上相對於彼此偏移。即,固持部構件41設有關於固持部構件42的偏移,使得它們的橫截面且還有相應的固持部腔的橫截面不重疊。固持部構件42設有關於固持部構件43的偏移,使得它們的橫截面且還有相應的固持部腔的橫截面不重疊。雖然在圖1的描繪中不可見,但將變得顯而易見的是,固持部構件44也設有相對於固持部構件41的偏移,使得它們的橫截面不重疊。進一步地,空間51、52、53和54設在襯圈31的周向節段和固定柱21之間。這些空間可以作為通向固持部腔的開放前面的通達埠。通過這些空間或通達埠,可以將恰當的工具插入以通過固持部腔的一個開放前面和設在其中的固持部構件的一端處施加推力,因此使固持部構件沿固持部腔的縱長廣度位移且通過另一開放前面位移出固持部腔,並進入鄰近固持部腔的另一開放前面提供的空間。這樣,可能使固持部構件在固持部腔內位移,它們可以或者以一件的方式被移除(如果提供足夠的空間),或者使它們部分地位移出相應的固持部腔,切除固持部構件的突伸部段,移除切下的部段,使固持部構件進一步位移出固持部腔,再次切除突伸部段,等等,直到固持部構件被完全移除。
能夠預想到一些實施例,其中,至少一個固持部腔和布置在其中的固持部構件沿一個方向漸縮。顯而易見的是,在這種情況下,必須從帶有更窄的橫截面的一側施加固持部構件上的推力,且因此位移需要與漸縮方向相對地出現。
注意到的是,根據本文所公開的主題,因此提供的葉片裝置構件可以在不需要實質上損壞任何翼面構件和葉片裝置構件的情況下被拆卸。進一步注意到的是,所有通達埠均設在接收部腔內,或設在平臺構件與翼面構件固定柱的接頭界面處。不需要在平臺的一側處提供通達埠,否則高溫工作流體可能被吸入其內。這是特別值得注意的,因為高溫流體被吸入腔(在其中提供原位製備的固持部構件)內可以引起對葉片裝置構件和平臺構件之間的互鎖的實質性損害。也特別值得注意的是,公開了能夠通過空間移除固持部構件,其中該空間對於以一件式方式移除固持部構件而言可能是不足夠的。這相應地意味著將不可能通過所提供的空間插入固持部構件。這在通過澆模或鑄造過程原位製備固持部構件的情況中能夠實現,如上文重複地提及的那樣。
然而,能夠預想到的是,如果葉片裝置構件不設有所提及的通達埠,即,比如,根據現有技術的葉片裝置構件,其中原位製備的固持部構件被提供為單個封閉夾,則其可以在從襯圈和固定柱移除材料時被拆卸。所有這些步驟能夠從葉片裝置構件的冷卻劑側執行,相比於工作流體暴露側,冷卻劑側具有顯著更少的熱負荷。因此,製備如圖1和2中在附圖標記51、52、53、54處所示的通達埠,且可以以上文所描述的方式移除固持部構件。因為對翼面構件和平臺構件的所有損壞均在冷卻劑側發生,因此相應的構件可以根據需要在已經被恰當地檢修之後再次使用。
在圖3中,以更示意地描繪的方式繪出如本文所公開的在固持部腔中製備和移除固持部構件的第一實施例模式,和因此也有用於組裝葉片裝置構件的方法。由附圖標記6指示的構件表示固持部腔61被設在其中的任何物理實施例。所述構件可以比如由翼面構件和平臺構件共同提供,如結合圖1和圖2所繪出的。模具通達埠62設在構件6中並且與固持部腔61連接。固持部腔61的開放前面在固持部腔61內側的固持部構件的原位製備期間由可縮回的封閉構件7密封,以便封裝液體澆鑄漿,其在澆模過程期間通過模具通達埠62被澆模到固持部腔61內。在液體澆鑄漿凝固之後,可以移除可縮回的封閉埠7。原位製備的固持部構件4保持在固持部腔內側。形成在固持部構件4上的丘部(pimple)45保持在模具通達埠內側,提供形狀鎖定特徵和緊固固持部構件4以免在服役期間軸向位移。可以提供其它形狀鎖定元件,但是,其需要在從固持部腔移除固持部構件4時被移除,如下文所述。可以在移除丘部45,或者所提供的任何其它形狀鎖定特徵或元件時移除固持部構件4,比如通過研磨,和通過固持部腔61的開放前面在固持部構件4的一端上施加推力8,因此使固持部構件4沿固持部腔61的縱長廣度位移且位移出固持部腔的另一開放前面。可以提供丘部和/或所提供的任何其它形狀鎖定特徵及固持部構件4之間的預定斷開點,比如,因為模具通達埠62在與固持部腔61的接頭處設有頸部。如果能夠在固持部構件上施加足夠的推力以在預定的斷開點處斷開丘部和固持部構件之間的連接,則可以在不預先移除丘部45的情況下移除固持部構件4。
在圖4中繪出的製備和移除固持部構件的另一模式中,端塞7被設在固持部腔61的開放前面中。所述端塞7可以比如是螺紋螺栓或點焊銷。如上文所述的那樣,固持部構件4是以通過模具通達端部62將液體澆鑄漿澆模至固持部腔61內,且在固持部腔內側使液體澆鑄漿凝固來製備的。在服役期間,端塞7可以保持在固持部腔內側。在移除固持部構件4時,移除端塞7,比如以在研磨點焊縫上驅動出螺紋螺栓的方式。可以恰當地移除在模具通達埠62中形成在固持部構件4上的丘部45。在固持部構件4的一端處施加推力8時,可以使固持部構件4位移出固持部腔。
在圖5中所示的實施例中,固持部腔的僅一個開放前面在澆模過程中由端塞7密封。模具通達埠可以然後由固持部腔的在左側開放的另一開放前面提供。底切部可以設在固持部腔的壁上,以在固持部構件4上形成形狀鎖定特徵45和在服役期間鎖定固持部構件4以免在固持部腔內側軸向位移。根據上文提供的解釋,技術人員將完全理解在該實施例中可以如何將固持部構件4移除。
雖然已經藉助於示例性實施例解釋了本公開的主題,但將理解的是,這不旨在以任何方式限制所要求保護的發明的範圍。將認識到的是,權利要求覆蓋未在本文中明確示出或公開的實施例,並且偏離在進行本公開的教導的示例性模式中所公開的那些實施例的實施例將仍然由權利要求覆蓋。
附圖標記
1 渦輪發動機部件,渦輪發動機葉片裝置構件
2 被接收構件,葉片裝置構件
3 接收構件,平臺構件
4 固持部構件
6 物理實施例
7 封閉構件,端塞
8 推力
21 固定柱
22 被接收構件本體,翼面
31 襯圈
32 接收構件或平臺構件的工作流體暴露側
33 接收構件或平臺構件的冷卻劑側
41 固持部構件
42 固持部構件
43 固持部構件
44 固持部構件
45 丘部,形狀鎖定特徵
51 空間,通達埠
52 空間,通達埠
53 空間,通達埠
54 空間,通達埠
61 固持部腔
62 模具通達埠