[发明专利]用于维修涡轮叶片顶部的方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及涡轮机，诸如涡轮发动机。更明确地讲，本发明涉及用于维修涡轮机的翼型件部件的方法。

背景技术

大多数涡轮发动机的典型设计在本领域中是众所周知的。它们包括用于压缩与燃料混合的空气的压缩机。燃料-空气混合物在附接的燃烧器中点燃以产生燃烧气体。在现代的发动机中可在大约1100℃到2000℃的范围内的热的、被加压的气体被允许膨胀通过涡轮喷嘴，涡轮喷嘴引导流以使附接的高压涡轮转动。涡轮通常与转子轴杆联接以驱动压缩机。核心气体然后离开高压涡轮，从而向下游提供能量。能量呈附加的旋转能的形式，其被附接的较低压力的涡轮级提取，和/或呈通过排气喷嘴的推力的形式。

在典型的情况下，通过使热的燃烧气体撞击到一个或多个装有叶片的转子组件上，在燃烧器内产生的热能转换成涡轮内的机械能。(精通本领域的人员会理解，术语“叶片”通常为用于航空涡轮的词汇的一部分，而术语“轮叶”典型地在描述同样类型的用于以地面为基础的涡轮的部件时使用)。转子组件形成了整个定子-转子组件的一部分，在其中，转子叶片排和在定子组件上的定子导叶排交替地延伸越过沿轴向定向的流动通路，用于使燃烧气体“工作”。

各个转子叶片包括翼型件，其包括压力侧和吸力侧。每个翼型件从转子叶片平台沿径向向外延伸。每个转子叶片还包括燕尾榫，其从在平台和燕尾榫之间延伸的柄沿径向向内延伸。燕尾榫用来将转子组件内的转子叶片安装到转子盘或轴。

由涡轮中的热膨胀燃烧气体越过在旋转的涡轮叶片和包围叶片的静止的密封件或护罩之间的空隙的泄漏引起了涡轮发动机效率的降低。由于高温和离心载荷，在这样的相对旋转的构件之间密封以避免在效率方面的损失的问题在发动机的涡轮区段中非常难。

改进在相应的涡轮叶片和护罩或静止的密封件之间的密封的一种方法为通过在涡轮叶片上提供鸣声器(squealer)型的顶部(即凹槽式叶顶)。鸣声器顶部包括相对小的高度的连续的周边端壁，其典型地包围涡轮叶片的径向外端上的端盖并且从涡轮叶片的径向外端上的端盖向外突出。(端盖通常封闭叶片内部中的一个或多个冷却空气室)。在不干扰转子的转动的情况下，或者在不干扰转子或护罩的结构完整性的情况下，鸣声器顶部以及其它的顶部设计和几何形状在最小化装有叶片的转子组件和护罩之间的“间隔空隙”方面通常可非常有效。

由于侵蚀或高温氧化的作用，鸣声器顶部和其它类型的转子顶部在涡轮发动机已经使用了一段时间后有时候需要维修。维修过程通常涉及通过不同的机械加工技术去除在顶部上部区域中的所有的或者大部分的材料。然后从转子叶片的压力侧和吸力侧两侧重建顶部区域。使用不同的技术来重建顶部区域，诸如焊接工艺或激光熔凝。在某些情况下，叶片顶部用与初始的材料不同的材料重建。例如，初始的叶片可用镍基或钴基超级合金中的一种类型铸造，然而维修材料可为超级合金中的另一种类型，例如允许更高效地焊接到初始结构的一种超级合金。

转子顶部的维修过程可能是耗时的。要求新的顶部的非常精确的形状，并且它的性能特性必须满足严格的标准。此外，形成新的顶部的材料可能非常昂贵。

考虑到这些需要考虑的事项，应该显而易见的是，用于维修涡轮机的叶片的顶部的新的工艺在本领域内将受到欢迎。技术应该为成本高效的，同时使得能够形成具有好的性能特点的新的叶片顶部。此外，该新技术应当可用于维修鸣声器顶部叶片，并且还应顺应于(amenable to)使用各种用于新的顶部的材料。

发明内容

本发明的一个实施例涉及用于维修包括根部部分、具有压力侧壁和吸力侧壁的翼型件以及设置在这两个侧壁之间的顶部的涡轮叶片的一种方法。该方法包括以下步骤：去除顶部的基本上所有的上部区域；并且然后重建上部顶部区域的仅仅一部分。被重建的部分大体上自吸力侧壁延伸。

本发明的另一个实施例涉及用于维修或修改包括根部部分、具有压力侧壁和吸力侧壁的翼型件以及设置在这两个侧壁之间的顶部的涡轮叶片的一种方法，其中，该顶部包括在压力侧壁和吸力侧壁两者上方延伸的鸣声器边缘部分。该方法包括以下步骤：去除从压力侧壁延伸的鸣声器边缘部分；同时将从吸力侧壁延伸的鸣声器边缘部分留在原位。

附图说明

图1为在现有技术中已知的示范性涡轮叶片的透视图。

图2为在图1中示出的涡轮叶片的一部分的透视放大图。

根据本发明的一些实施例，图3为在维修过程期间涡轮叶片的顶部区域的描述。

根据本发明的实施例，图4为维修后的在图3中描绘的顶部区域的描绘。

具体实施方式