[发明专利]涡轮翼型部到护罩的附接方法

说明书

相关申请交叉引用

本申请是于2010年4月1日提交的美国申请No.12/752,460（律师案卷号No.2010P03694US）的部分延续并且要求该美国申请的优先权。关于联邦政府资助开发的声明

本发明的开发得到美国能源部予以的DE-FC26-05NT42644号合同的部分支持。因此，美国政府对本发明可以具有一定的权利。

技术领域

本发明涉及一种用于将涡旋机翼型部附接至护罩平台的机构和方法，具体地涉及将护罩平台双铸至涡轮翼型部上。

背景技术

双铸是两步骤处理工序，通过该两步骤处理工序，先铸造部件的一个区段，随后在第二铸造操作中将第二区段铸造到第一区段上。双铸已经在燃气涡轮发动机的导叶环和动叶的制造中被利用。可以为双铸设计超出整体铸件的可铸造性的限制的复杂形状，并且每个区段可以具有特定的材料特性。在需要的情况下可以选择性地使用诸如单晶之类的昂贵材料和方法，从而降低总成本。

导叶环是安装在径向内护罩环与外护罩环之间的圆形排列的径向定向的静止导叶翼型部。可以首先铸造导叶翼型部，随后将导叶翼型部放置在模具中，在模具中内护罩环和外护罩环被分别地双铸至翼型部的内端部和外端部上。导叶环可以分段地制造。可以将一个或者多个导叶铸造至内护罩区段和/或外护罩区段中以形成导叶环区段。在导叶的端部上的护罩区段称为平台。

在导叶翼型部与平台之间不会形成冶金结合。在翼型部的表面上形成防止平台的熔融金属结合至翼型部的表面的氧化层。这可以被克服以便形成结合。然而，在导叶/平台界面中已经使用无需结合的互锁几何形状来形成仅机械互连。

在大型燃气涡轮中，差异热膨胀（DTE）在导叶翼型部与护罩之间产生应力。设置空隙以适应DTE会导致缺乏连接稳定性、应力集中、高温气体吸入、以及冷却空气泄露至来自导叶和护罩中的气室和通道的工作气体流。

附图说明

参照附图在下面的描述中对本发明进行阐释，附图示出以下内容：

图1示意性示出了以轴线为中心的现有技术导叶环。

图2是根据本发明的各方面的导叶翼型部的局部立体图。

图3是沿图2的线3-3截取的包括有部分护罩平台的截面图。

图4是在导叶的端部部分上双铸平台的阶段的截面图，其中，平台为熔融的。

图5是双铸阶段的截面图，其中平台已固化且收缩并且短效材料已被移除。

图6以剖面示出了带有导叶的平台的局部平面图。

图7示出了沿图6的线7-7截取的截面图。

图8示出了根据本发明的各方面的喷涂工序。

图9示出了在大弯度翼型上的喷涂工序。

具体实施方式

本发明提供一种导叶与双铸平台之间的接头，该接头适应差异热膨胀，同时使连接稳定性最大化而使应力集中和冷却剂泄漏最小化。

图1示出了在涡轮中定中心在轴线21上的现有技术的静止导叶22的环20。每个导叶22是具有第一端29和第二端30的翼型部。导叶径向地23跨接在内护罩区段或者平台24与外护罩区段或者平台25之间。文中“径向地”表示垂直于轴线21。平台24、25可以附接至相应的内环结构部26和外环结构部27，内环结构部26和外环结构部27可以是支撑环和/或冷却空气气室结构。每对导叶22之间是工作气体流通道28。在燃气涡轮机中，导叶22将燃烧气体流对着未示出的相邻的下游旋转动叶环引导。对于每对内/外平台24、25，各个导叶区段传统上铸造有一个或者更多个翼型部以形成有时所称的嘴。对于大型工业燃气涡轮导叶，易于铸造的合金（例如钴基合金ECY-768）可以铸造成每个导叶区段有两个或者三个翼型部，而较难以铸造的合金（例如，诸如IN939和CM247LC之类的镍基超合金）则被限制为单翼型部导叶区段。

图2和图3示出了根据本发明的实施方式的涡轮翼型部31的一部分。涡轮翼型部31具有前缘32和后缘34、压力侧36和吸力侧38、端部43以及端部部分42，端部部分42具有渐缩部44和脊状部46，脊状部46具有近侧66和远侧67。脊状部46可以沿着压力侧、前缘、吸力侧以及后缘连续地或者不连续地围绕翼型部。径向翼展尺寸40定义为沿着翼型部的长度。翼弦方向尺寸41定义为在前缘32与后缘34之间，并且在考虑到连接的情况下可以认为是平行于工作气体围堵表面51。