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涡轮发动机环


技术摘要:
涡轮发动机环和包括这种环的涡轮发动机以及用于修复这种环的方法,涡轮发动机环包括基本上圆柱形的支撑件(31v),该支撑件(31v)包括前表面(36),在该前表面中制成凹口(35);一个或多个扇区(32),该一个或多个扇区形成配置成包含气流的片段的环,每个扇区(32)包括钩部(34  全部
背景技术:
在许多涡轮发动机压气机中,而且在某些涡轮机中,这些固定叶片被安装在多个 扇区上,这些扇区形成包含气流的环:然后这些扇区借助于接合在定子支撑件的凹口中的 钩部而被安装在定子的壳体上。 然而,在涡轮发动机的运行过程中,特别是由于环的扇区经受的振动,扇区的钩部 摩擦并磨损支撑件的凹口:因此有时观察到凹口的内表面的侵蚀。自然地,该类型的侵蚀改 变了环的部件之间的尺寸链,特别地打开间隙并且移动这些部件,这可能引起泄漏并且产 生性能损失。 自此以后,希望能够修复这些凹口而不替换支撑件整体。 可考虑的一个修复选择将是通过热喷涂或通过焊接或铜焊局部地再填充凹口的 材料。然而,由于难以进入要再加工的区域和进入要再填充的区域的几何形状,此类解决方 案难以实现。 可以考虑的另一个选择将是将带式的元件紧固至有待修复的凹口的每个面上。然 而,因此难以覆盖整个流。实际上,覆盖导致过度的尺寸分散;此外,在应用于涡轮发动机的 背景下,树脂的温度公差是不够的。 因此,存在对涡轮发动机环以及包括该类型的环的涡轮发动机和用于修复该类型 的环的方法的实际需要,它们至少部分地没有上述已知方法中固有的缺点。
技术实现要素:
本发明涉及一种涡轮发动机环,其包括:基本上圆柱形的支撑件,支撑件包括前表 面,在该前表面中形成凹口;一个或多个扇区,该一个或多个扇区形成配置成包含空气流的 片段的环,每个扇区包括钩部,所述钩部在支撑件的方向上伸出并且接合在支撑件的凹口 中;以及耐磨设备,耐磨设备具有U形部分和连续地延伸该U形部分的接片部分,该U形部分 设置在支撑件的凹口中并且至少压靠在凹口的径向外表面,该接片部分压靠并紧固在支撑 件的前表面。 由于该类型的耐磨设备,可以容易且有效地修复磨损的支撑件凹口。还可以在开 始时安装该类型的耐磨设备,以便有助于涡轮发动机的维护。实际上,由于该类型的耐磨设 备,在扇区与支撑件之间的摩擦或振动的情况下,支撑件的凹口被保护,如果必要的话,仅 耐磨设备磨损。但是耐磨设备可以容易地更换,这大大减少了维修的时间和成本。 此外,由于接片部分被压靠并紧固在支撑件的前表面上,可以有效地将耐磨设备 保持在凹口内的压靠位置中,同时仍提供增大的可触及性,从而允许耐磨设备的方便紧固 4 CN 111615585 A 说 明 书 2/6 页 和移除。 将耐磨设备紧固到支撑件上的事实还允许简化涡轮发动机的部件的命名以及与 维护相关联的后勤:实际上,这允许避免将单独的参考符号分配给耐磨设备。 在某些实施方式中,耐磨设备的U形部分处于弹性约束下。这允许确保U形部分抵 靠凹口的径向外表面的永久放置。 在某些实施方式中,耐磨设备的U形部分的径向内壁在静止时与U形部分的径向外 壁的方向形成第一角度,该第一角度包括在5°至20°之间、优选地在10°至15°之间。换言之, 当耐磨设备没有插入凹口中时,例如在修复支撑件之前或在耐磨设备取出之后,出现该类 型的角度。该类型的角度是在轴向平面中测量的。当耐磨设备放置在凹口中时,其允许产生 上述弹性约束。 在某些实施方式中,耐磨设备的接片部分处于弹性约束下。这允许耐磨设备的U形 部分返回到凹口的底部,从而稳定其位置。 在某些实施方式中,耐磨设备的接片部分在静止时与正交于U形部分的径向外壁 的方向形成第二角度,该第二角度包括在5°至20°之间、优选地在10°至15°之间。换言之,当 耐磨设备没有插入凹口中时,例如在修复支撑件之前或在耐磨设备取出之后,出现该类型 的角度。该类型的角度是在轴向平面中测量的。当耐磨设备放置在凹口中时,其允许产生上 述弹性约束。 在某些实施方式中,耐磨设备的接片部分在静止时基本上与U形部分的径向内壁 正交。 在某些实施方式中,耐磨设备的接片部分连续地向内延伸U形部分。因此,接片部 分被紧固至支撑件的前表面的径向内部区域。这有助于从环的内部触及耐磨设备,有助于 将耐磨设备的U形部分压靠在凹口的径向外表面,并且保护支撑件的前表面免于与环扇区 摩擦。 在某些实施方式中,在耐磨设备的U形部分与支撑件的凹口的底部之间留有空间。 该空间允许工具在耐磨设备与凹口的底部之间滑动,以便促进耐磨设备的抽出。 在某些实施方式中,在耐磨设备的U形部分与支撑件的凹口的径向内表面的至少 一部分之间留有空间。这增强了耐磨设备的U形部分压靠在支撑件的凹口的径向外表面。 在某些实施方式中,耐磨设备的接片部分通过多个紧固点被紧固至支撑件的前表 面。这些紧固点可以具有小于1mm的直径,甚至0.5mm的直径。这有利于耐磨设备的紧固,而 且还有利于耐磨设备的移除,这样的紧固点易于断裂。 在某些实施方式中,这些紧固点沿着耐磨设备的接片部分规则地分布,特别是在 圆周方向上。 在某些实施方式中,至少15°的角距离、优选地20°的角距离将两个紧固点分开。分 开这些紧固点允许促进这些紧固点的断裂并且因此促进耐磨设备的移除。 在某些实施方式中,耐磨设备的接片部分通过焊接被紧固至支撑件的前表面。其 特别可涉及电容器放电焊接点。实际上,焊接抵抗涡轮发动机的高运行温度并且仅引起轻 微的尺寸偏差。 在某些实施方式中,耐磨设备在手动拉出力的影响下是与支撑件可分离的。因此, 这涉及操作者的轻度拉出力,这允许容易且快速的维护。特别地,可以通过将工具(例如像 5 CN 111615585 A 说 明 书 3/6 页 螺丝刀的尖端)插入耐磨设备与支撑件之间,通过简单的杠杆作用来分离耐磨设备。 在某些实施方式中,耐磨设备的厚度包括在0.1mm至1mm之间、优选地在0.2mm至 0.6mm之间。这与涡轮发动机环支撑件的凹口的通常大小相兼容。 在某些实施方式中,耐磨设备的厚度是可变的。实际上,优选的是,在凹口的区域 中保留较大的厚度,该区域使得扇区抵靠凹口摩擦,并且在其他区域中保留较小的厚度,使 得与扇区意外接触的可能性减小。因此,特别地,耐磨设备的U形部分的径向内壁的厚度可 小于U形部分的径向外壁的厚度。 在某些实施方式中,耐磨设备具有的硬度小于支撑件的硬度。这允许耐磨设备相 对于支撑件的优先磨损,从而保存支撑件。 在某些实施方式中,耐磨设备具有的硬度小于扇区的钩部的硬度。这允许耐磨设 备相对于支撑件的钩部优先磨损,从而保存支撑件的钩部。 在某些实施方式中,耐磨设备由因科镍合金(inconel)制成。 在某些实施方式中,耐磨设备包括采取扇区形式的底座元件,优选地为箔状类型。 该箔优选为金属的。该底座元件可以具有以上提及的那些特征中的任何数量的特征。 在某些实施方式中,耐磨设备还包括呈U形的附加元件,该附加元件设置在底座元 件的U形部分的内部。该附加元件可具有以上提及的那些特征中的任何数量的特征。因此有 可能将底座元件和附加元件的某些功能分离和/或提供一方面相对于支撑件,并且另一方 面相对于扇区的钩部的不同行为。特别地,底座元件可确保耐磨设备的定位和紧固的机械 功能,而附加元件可确保此后的优先磨损的功能,从而保护扇区的钩部和支撑件的凹口。 在某些实施方式中,附加元件采取不同于底座元件的扇区的形式,优选地是箔状 类型的,优选地是金属的。因此,附加元件可以独立于底座元件来制造,然后与底座元件组 装。 在某些实施方式中,附加元件处于弹性约束下。这允许将附加元件压靠底座元件 的U形部分的径向外表面。 在某些实施方式中,附加元件采取沉积在底座元件上的涂层的形式。耐磨设备因 此是一件式的。 在某些实施方式中,底座元件和附加元件形成同一扇区(优选地是箔状类型)的两 个层。因此,耐磨设备是一件式的。 在某些实施方式中,附加元件的厚度包括在0.1mm至0.4mm之间、优选地在0.1mm至 0.3mm之间。 在某些实施方式中,附加元件具有的硬度小于底座元件的硬度。这允许附加元件 相对于支撑件优先磨损,底座元件保持更大的机械强度。 在某些实施方式中,附加元件由基于镍和/或钴的合金制成。它可以配备有耐磨涂 层,例如基于镍和/或铬的沉积物。 在某些实施方式中,耐磨设备被分成多个扇区。每个扇区可特别地在包括在30°和 60°之间的角扇区上延伸。 在某些实施方式中,扇区的钩部被压靠在耐磨设备的径向外表面。应理解的是,这 至少在运行期间完成。 在某些实施方式中,环是压气机的部件,优选是高压压气机的部件。它还可以是涡 6 CN 111615585 A 说 明 书 4/6 页 轮机环。它还可以整合到具有单流或双流的涡轮发动机中。 本发明还涉及一种涡轮发动机,其包括根据以上实施方式中任一项所述的涡轮发 动机环。 本发明还公开一种用于修复涡轮发动机环的方法,该涡轮发动机环包括基本上圆 柱形的支撑件,该支撑件包括:前表面,在该前表面中形成凹口,所述凹口已经被至少部分 地侵蚀;以及一个或多个扇区,该一个或多个扇区形成配置成包含气流的片段的环,每个扇 区包括钩部,所述钩部在支撑件的方向上伸出并且接合在支撑件的凹口中,该修复方法包 括以下步骤:机加工凹口的内壁;将具有U形部分和接片部分的耐磨设备放置到如此机加工 的凹口中;将耐磨设备的接片部分紧固至支撑件的前表面。 在某些实施方式中,耐磨设备符合以上呈现的实施方式中的任一个实施方式。 在本发明中,术语“轴向”、“径向”、“切向”、“近侧”、“远侧”及其派生词是相对于涡 轮发动机的主轴线限定的;“轴向平面”是指穿过涡轮发动机的主轴线的平面,并且“径向平 面”是指垂直于该主轴线的平面;“前”表面被内切在径向平面中;最后,术语“上游”和“下 游”是相对于涡轮发动机中的空气循环来定义的。 在阅读以下对涡轮发动机环和所提出的方法的实施方式的详细说明时,上述特征 和优点以及其他特征和优点将显现。该详细说明参考附图。 附图说明 附图是示意性的并且首先旨在主要示出本发明的原理。 在这些附图中,从一个附图(图)到另一个附图,相同的元件(或元件的部件)由相 同的参考符号标记。此外,属于不同示范性实施方式但具有类似功能的元件(或元件的部 件)在这些附图中由增加100、200等的相同数字参考标记。 图1是根据本发明的涡轮发动机的截面图。 图2是涡轮发动机环的第一示例的截面视图。 图3是图2的区域III的放大图。 图4是第一示例的耐磨设备的截面图。 图5示出了耐磨设备的第二示例。
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