專利名稱：弧形噴嘴部分和相關(guān)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)蒸汽渦輪機部件，且特別是帶燕尾榫的反作用噴嘴部分的方法。
背景技術(shù)：
目前，位于旋轉(zhuǎn)渦輪機級(或輪)之間的固定的反作用噴嘴級由單獨的噴嘴組成，這些單獨的噴嘴單獨地插入到在固定的噴嘴承載器中的或渦輪機殼體中的燕尾槽內(nèi)。噴嘴形成為在其徑向外端帶有整體的燕尾榫且在其徑向內(nèi)端具有整體的頂部罩。這些噴嘴設(shè)計為通過合并有與預(yù)先扭曲的冷翼片部干涉的合適的蓋或頂部罩，在運行全過程中保持頂部罩接觸。在組裝此類的噴嘴時，難于確認(rèn)是否達到所需的蓋或頂部罩的干涉。另外，在組裝中預(yù)先扭曲噴嘴翼片的過程導(dǎo)致翼片偏離“設(shè)計”的翼片形狀。這潛在地降低了翼片的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明大體上消除了與單獨地形成的噴嘴翼片有關(guān)的許多問題。根據(jù)典型的實施例，通過從單塊平板原料加工制造出多個噴嘴。例如，在一個典型的實施例中，單個的實心環(huán)形環(huán)從平板原料中切出且然后切割為兩個180度的部分。然后可以將部分的切割端構(gòu)造為臨時接附到加工夾具等，或部分可以臨時地在夾具上連接在一起(例如通過螺栓)且隨后被加工以包括整體的罩蓋、翼片和燕尾榫。加工后，兩個180度的部分以通常方式裝入噴嘴承載器或殼體燕尾。
在另一個結(jié)構(gòu)中，四個90度的部分可以從實心環(huán)中切出且然后被加工為每個包括所需噴嘴的25％。作為替代地，弧形的較短的部分可以被加工為包括數(shù)量少到兩個的整體噴嘴翼片，因此仍然將噴嘴部件減少一半。
在所有的情況下，通過使用放置在部分和承載器或殼體燕尾槽之間的具有適當(dāng)厚度的墊片，可維持弧形噴嘴部分之間正確的間隔。
因此，在一個方面中，本發(fā)明涉及制造用于渦輪機的反作用噴嘴的方法，包括(a)提供一塊具有預(yù)定尺寸和厚度的平板原料；以及(b)加工平板原料塊以形成整體的弧形反作用噴嘴部分，該噴嘴部分包括至少兩個鄰近的噴嘴翼片。
在另一個方面中，本發(fā)明涉及制造用于渦輪機的反作用噴嘴的方法，包括(a)提供單塊具有預(yù)定尺寸和厚度的平板原料；(b)切割平板原料以形成360度的環(huán)；(c)將360度的環(huán)切割為兩個或更多的弧形部分；以及(d)加工每個部分以包括多個噴嘴翼片。
在再一個方面中，本發(fā)明涉及用于蒸汽渦輪機的反作用噴嘴部件，包括形成為包括多個鄰近的噴嘴翼片的整體的弧形部分。
現(xiàn)在將結(jié)合如下附圖描述本發(fā)明。


圖1為已知的蒸氣渦輪機反作用噴嘴的透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的典型實施例的整體弧形反作用噴嘴部分的透視圖；圖3為一塊平板原料的平面圖，該原料已標(biāo)記用于從中切割出360度的環(huán)；圖4為從圖3中的板原料中移出的環(huán)的平面圖，且切割以形成兩個180度弧形部分；圖5為圖4中兩個180度弧形部分的分解圖，修改為臨時接附到夾具或相互接附，用于加工；以及圖6為切割為四個90度部分的實心環(huán)的平面圖，用于隨后根據(jù)本發(fā)明另一個實施例加工。
具體實施例方式
首先參考圖1，傳統(tǒng)的蒸汽渦輪機反作用噴嘴10包括翼片12和整體的徑向內(nèi)部頂部罩或蓋14。噴嘴的徑向外端形成為帶有基部16，基部16具有燕尾構(gòu)造。特別地，基部或燕尾榫16提供有一對在軸向上游和下游方向突出的凸緣18和20，在其間限定了凹陷22。注意到噴嘴殼體或承載器(未繪出)提供有通常相應(yīng)成形的燕尾槽，它允許噴嘴10在常規(guī)切刻的切口處單獨地裝入到承載器或殼體。因此，每個噴嘴能裝入到承載器中的燕尾槽內(nèi)，直至整個噴嘴排被組裝完成。也注意到，燕尾結(jié)構(gòu)可以顛倒，使燕尾槽部件形成在噴嘴內(nèi)而燕尾鉤部件形成在承載器或殼體上。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的典型實施例制造的整體弧形燕尾反作用噴嘴部件或部分。部分24從單塊金屬平板原料中加工出來且包括多個鄰近的翼片部(或簡單地稱為“翼片”)26，翼片26在其徑向內(nèi)端帶有整體的共同頂部罩或蓋28，且在其徑向內(nèi)端帶有整體的共同的燕尾鉤30。如將在下面進一步描述，部分的弧長可以按需要變化以包括數(shù)量少到兩個的翼片，或包括多到完整的360度反作用噴嘴環(huán)所需的翼片的50％。在一個實施例中，共同的燕尾榫包括用于180度部分的中心線支撐機構(gòu)。
參考圖3，環(huán)形環(huán)36最初從單塊平極原料38中使用任何常規(guī)的切割技術(shù)切出，例如線切割放電加工(EDM)。從板原料中移出的環(huán)36在圖4中示出，環(huán)被再次以常規(guī)切割過程切割為兩個180度部分40和42。分離的部分40和42可以提供有任何合適的端部凸緣，如44和46所示，凸緣允許部分相互對齊地被螺栓連接到加工夾具上，類似于它們組裝到上部和下部承載器或殼體部件時的對齊。作為替代地，部分38和40可以臨時地以螺栓連接到一起且另外固定到加工夾具上。然后將部分38和40加工為包括翼片26、整體頂部罩或頂部蓋28和燕尾鉤30，如圖2所示，但是注意圖2圖示了弧形的較短的部分。加工后，部分38和40從夾具上拆下或移除且準(zhǔn)備好插入到承載器或殼體燕尾槽中。
在圖6中所示的替代的結(jié)構(gòu)中，實心環(huán)48可以從平板原料中切出為四個單獨的90度部分50、52、54和56，且加工為每個包括所需的翼片的25％。在另一個實施例中，翼片部分的弧長可以按需要改變，使每個部分包括至少兩個翼片。
在典型的實施例中，平板原料38可以為含12％鉻的高等級400系列不銹鋼，或為其它合適的材料。
為維持正確的翼片周向間隔，具有適當(dāng)厚度的墊片可以在燕尾榫處放置在部分之間。部分可以通過常規(guī)的徑向端部或軸向墊片保持在燕尾槽中的位置上，該徑向端部或軸向墊片消除了部分燕尾榫和位于殼體或承載器內(nèi)的燕尾槽之間的徑向端部或軸向間隙。
通過以此方式加工翼片，多個與目前單獨的反作用噴嘴設(shè)計有關(guān)的問題得以大體上消除或至少最小化，問題包括頂部罩干涉和相關(guān)的制造和組裝困難；罩和翼片在運行中的反扭；在組裝時和運行中涉及零件扭曲變化的軸向間隙問題；
為每級組裝單獨噴嘴/銷；需要執(zhí)行過程中組件檢查，例如扭曲、疊瓦和喉部測量；需要經(jīng)受組裝后的模態(tài)檢測，和相關(guān)的每個檢測的費用和對時間安排的影響；涉及為單獨的噴嘴組裝單獨的裝入銷的人機工程問題。
除消除了上述問題外，相對于目前的實際，根據(jù)本發(fā)明的加工的部分概念也改善了維護/維修排的能力；創(chuàng)造了已知的/可重復(fù)的/不變的邊界條件；減少了每級的零件數(shù)量；以及確保了部分組裝在正確的位置/方向。
雖然結(jié)合現(xiàn)在被認(rèn)為是最實際的和優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行了描述，要理解的是本發(fā)明不限于所披露的實施例，而是相反地意圖于覆蓋包括在后附的權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等價的結(jié)構(gòu)。
零件列表蒸汽渦輪機反作用噴嘴10翼片12頂部罩或蓋14基部或燕尾榫16凸緣18，20凹陷22部分24翼片部或翼片26頂部罩或蓋28燕尾鉤30環(huán)形環(huán)36平板原料38部分40，42端部凸緣44，46實心環(huán)48部分50，52，54，5權(quán)利要求
1.一種制造用于渦輪機的反作用噴嘴的方法，其包括(a)提供具有預(yù)定尺寸和厚度的平板原料(38)塊；以及(b)加工所述的平板原料(38)塊以形成整體的弧形反作用噴嘴部分(24)，其包括至少兩個鄰近的噴嘴翼片(26)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的反作用噴嘴部分(24)也包括共同的頂部罩蓋(28)和共同的燕尾鉤(30)，其位于所述的至少兩個鄰近的噴嘴翼片(26)的相對端且跨過所述的至少兩個鄰近的噴嘴翼片。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的平板原料(38)包括不銹鋼合金。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的不銹鋼合金包括含12％鉻的400系列不銹鋼。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的弧形部分(24)的每個大體上跨過180度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的弧形部分(24)的每個大體上跨過90度。
7.一種制造用于渦輪機的反作用噴嘴的方法，其包括(a)提供具有預(yù)定尺寸和厚度的單塊平板原料(38)；(b)切割所述的平板原料(38)以形成360度的環(huán)(36)；(c)切割所述的360度環(huán)(36)為兩個或更多的弧形部分(40，42)；以及(d)加工所述部分的每個以包括多個噴嘴翼片(26)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中在步驟(d)中每個部分也包括整體的共同的頂部罩蓋(28)和整體的共同的燕尾部件(30)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中以線切割放電加工執(zhí)行步驟(b)和(c)。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中在步驟(c)中將所述的環(huán)切割為4個90度部分(50，52，54，56)。
全文摘要
制造用于渦輪機的反作用噴嘴的方法，包括(a)提供具有預(yù)定尺寸和厚度的平板原料(38)塊；以及(b)加工平板原料(38)塊以形成整體的弧形反作用噴嘴部分(24)，噴嘴部分(24)包括至少兩個鄰近的噴嘴翼片(26)。
文檔編號B23H9/10GK1880731SQ200610077149
公開日2006年12月20日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者D·O·費茨, R·J·布拉肯, S·R·哈塔維, R·W·科爾尊, L·杜克洛斯, W·E·阿迪斯 申請人:通用電氣公司