[发明专利]涡轮叶梢的维修方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于涡轮发动机的叶片，更具体地说，涉及维修涡轮叶片的梢部。

背景技术

常规燃气轮机发动机包括多排压缩机叶片、多排旋转涡轮叶片和旋转轴。涡轮叶片设计成将燃气轮机发动机的热工作气体转换为位于发动机涡轮段的轴的旋转能。每个涡轮叶片包括径向延伸的外壁(限定出翼面形状)和叶梢。涡轮叶片通常由超耐热合金材料形成，比如镍基超耐热合金材料。内部空腔由外壁形成，并具有由梢盖闭合的径向外端，梢盖通常由凹槽状结构(squealer structure)围绕。冷却流体引导通过内部空腔，以冷却外壁和叶梢。

在燃气轮机发动机的正常操作期间，涡轮叶片中的热和机械应力会导致在叶片材料中形成缺陷，比如裂纹。燃气轮机部件，尤其是涡轮叶片，是要定期维护且必要时更换的。为了延长部件的操作寿命，在任何可能时刻整修部件，之后，所述部件在燃气轮机中重新使用。例如，涡轮叶片的这种整修可涉及更换梢盖以及改良凹槽状结构，比如通过在叶梢处堆焊。

发明内容

根据本发明的各方面，提供了一种维修涡轮叶片的方法，涡轮叶片包括限定出内部空腔宽度的径向延伸的外壁以及叶梢。该方法包括移除叶梢的至少一部分以形成维修表面、提供具有外宽小于内部空腔宽度的径向外侧和内宽基本上等于或大于内部空腔宽度的径向内侧的梢盖、将梢盖定位在维修表面处使得径向外侧不会与外壁重叠、将梢盖焊接到维修表面以及通过焊接形成盖周界部。

本发明的其它方面包含：该方法还可包括焊接梢盖，包括以展延性比盖周界部的展延性更高的材料在梢盖和维修表面之间焊接出接头。该方法还可包括通过焊接在盖周界部上形成更换用凹槽部(replacement squealer portion)，其中，更换用凹槽部包括与用于通过焊接形成盖周界部的材料不同的材料。梢盖可包括径向外侧表面、径向内部表面、压力侧表面和抽吸侧表面，其中，径向外侧表面和径向内部表面可基本上平行，压力侧表面和抽吸侧表面可基本上在径向方向上不平行地延伸。

梢盖可额外地包括径向外侧表面、径向内侧表面以及多个压力侧表面和抽吸侧表面。压力侧表面之一可邻近维修表面，抽吸侧表面之一可邻近维修表面，邻近维修表面的压力和抽吸侧表面可基本上彼此不平行地在径向方向上延伸。梢盖可具有礼帽(top hat)截面，包括与维修表面处于重叠关系的径向内周界部以及不与维修表面处于重叠关系的径向外周界部。焊接梢盖可包括以展延性比盖周界部的展延性更高的填充材料在梢盖和维修表面之间焊接出接头，填充材料可基本上沿压力和抽吸侧表面延伸一径向距离，该径向距离不大于径向内周界部的径向范围。

根据本发明的另一方面，提供了一种维修涡轮叶片的方法，涡轮叶片包括径向延伸的外壁和叶梢。该方法包括移除叶梢的至少一部分以形成维修表面、提供具有包括重叠部分和非重叠部分的周界的梢盖、将梢盖定位在维修表面上使得梢盖在重叠部分与外壁重叠且梢盖在非重叠部分不与外壁重叠、将梢盖焊接到维修表面以及通过焊接形成盖周界部。

根据本发明的其它方面，重叠和非重叠部分可包括位于梢盖周界周围的交替截面。重叠和非重叠部分可在梢盖周界周围限定出锯齿状边缘。焊接梢盖可包括以展延性比盖周界部的展延性更高的材料在梢盖和维修表面之间焊接接头。该方法还可包括通过焊接在盖周界部上形成更换用凹槽部，其中，更换用凹槽部包括与用于通过焊接形成盖周界部的材料不同的材料。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于维修涡轮叶片的方法，涡轮叶片限定出翼面形状，并具有梢盖。该方法包括移除叶梢的至少一部分以形成维修表面；提供具有以大致匹配翼面形状的形状构造的周界的梢盖，该周界包括在大致垂直于涡轮叶片径向方向的方向上延伸的突出部；将梢盖定位在维修表面上，使得梢盖的至少一部分与外壁重叠；将梢盖焊接到维修表面；以及通过焊接形成盖周界部。

本发明的其它方面包括提供可包括径向外侧表面、径向内侧表面、压力侧表面和抽吸侧表面的梢盖，其中，径向外侧表面和径向内侧表面基本上平行，突出部从径向外侧表面向径向内侧表面延伸。突出部可限定出周界的波状表面。周界的波状表面可包括重叠部分和非重叠部分，将梢盖定位在维修表面上可包括将梢盖定位成周界在重叠部分与外壁重叠，梢盖在非重叠部分不与外壁重叠。焊接梢盖可包括以展延性比盖周界部的展延性更高的材料在梢盖和维修表面之间焊接接头。该方法还可包括通过焊接在盖周界部上形成更换用凹槽部，其中，更换用凹槽部包括与用于通过焊接形成盖周界部的材料不同的材料。

附图说明