[发明专利]涡轮机叶片和涡轮机叶片的制造方法

说明书

                           技术领域

本发明涉及一种涡轮机叶片，特别是用于燃气轮机的涡轮机叶片，它具有至少一个可充入冷却介质的腔室，以及位于后边缘上的一个由两隔板限定的用于排出冷却介质的间隙。此外本发明还涉及一种制造这种涡轮机叶片的方法。

                           背景技术

这种涡轮机叶片及其制造方法例如已经公开在美国专利文献US5419039和国际专利文献WO99/59748中。所述涡轮机叶片通常是用铸造法制造。在许多情况下是采用一个或多个由陶瓷材料构成的型芯来制成，该型芯埋在一个蜡模内。在用所要求的材料铸造出涡轮机叶片后，将所述型芯除掉，特别是通过浸出除掉。由于型芯、蜡、外部型芯壳以及涡轮机叶片所使用的材料有收缩系数，所以无法在后边缘上实现高精度的间隙。

该间隙对于冷却介质作用在涡轮机叶片上当然会起到决定性影响。如果间隙的截面过小，则冷却介质的流量也减小，使得涡轮机叶片不能得到足够的冷却。如果用在高温下，则会造成涡轮机叶片的损坏。

为了考虑到所有影响因素使所述间隙具有所需的最小截面，必须设计出相对较大的公差。其后果是，所生产出的许多涡轮机叶片的间隙截面均大于最小允许值。这种涡轮机叶片相应也具有较高的冷却介质流量，因此会不必要地被过量冷却。这会导致效率的劣化，因为冷却介质在很多情况下必须以相对较高的压力从压缩机中送出，而压缩机必须由涡轮机驱动。

                           发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种涡轮机叶片，其制造简单，而且能减小冷却介质的消耗。本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种制造这种涡轮机叶片的方法。

根据本发明，上述技术问题是这样来解决的，即，在上述类型的涡轮机叶片中，至少对一个所述隔板进行精加工以改变间隙的截面。在本发明所述方法中则规定，对涡轮机叶片的后边缘进行精加工，以改变至少一个隔板的长度，并进而改变间隙的截面。

和公知涡轮机叶片及其制造方法不同的是，第一次有针对性地改变间隙的截面。这种改变是通过对限定间隙的至少一个隔板的长度加以改变来进行的。通过相应地改变间隙的截面，可以使冷却介质通过间隙时的流量发生变化。

根据本发明，涡轮机叶片上的间隙具有对制造有利的截面。该截面与边界条件的匹配是通过对限定间隙的隔板进行精加工实现的，从而使冷却介质的流量实现最佳化。根据所述隔板的相对布置可通过精加工扩大或缩小间隙的截面。迄今为止在制造中需要考虑的最小需用间隙截面则可以取消。

在本发明所述的涡轮机叶片中，所述间隙的截面比较有利地通过改变至少一个所述隔板的长度而改变。特别是可对压力侧隔板进行精加工。这种加工优选采用腐蚀方法进行。隔板的长度可以很好地测量。这样可实现高精度的变化，从而最佳地调节间隙的截面。

按照一个第一优选方案，至少一个所述隔板具有凸起，该凸起在间隙内隆起并可通过精加工改变，从而使间隙的截面得到相应的改变。另一种选择是，所述间隙具有基本上相等的厚度，该厚度可通过精加工来改变。

所述隔板至少可在间隙的范围内呈夹角或基本上相互平行布置。使用平行布置的隔板时，截面的改变是通过凸起实现的。该凸起沿隔板的纵向具有不同的截面。改变长度便可自动改变凸起的截面，从而改变间隙的截面。

如果隔板呈夹角状布置，则无需这种凸起即可实现间隙截面的变化。当然也可以在夹角状隔板上设置凸起。

在本发明所述方法中，制造出所述涡轮机叶片后，优选测定间隙的截面，然后根据给定的边界条件进行精加工。因此可以对每个涡轮机叶片进行有针对性的最佳化加工。这样可大大降低对冷却介质的需要量。

也可直接测定截面，例如采用光学方法测定。或者间接进行测量，即测定冷却介质通过间隙的流量。同样也可以测定冷却介质进入涡轮机叶片的流入量，该流入量与通过间隙的流量相关。基于所测定的流量或者所测定的进入量和所要求的流量，随后根据需要进行精加工。为了提高精度，可再次测量截面，必要时再次进行精加工。

                           附图说明

下面借助附图所示实施例对本发明作进一步的说明。图中对功能相同的零件均使用相同的附图标记，附图中：

图1为一台燃气轮机的纵向剖视图；

图2为涡轮机导向叶片的剖视图；

图3为图2中细节部分X的局部放大图；

图4为制造方法的第一实施方式的示意图；