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CN107073622B - 修复涡轮发动机涡轮外壳的上游轨道的方法 - Google Patents

修复涡轮发动机涡轮外壳的上游轨道的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种修复涡轮发动机涡轮外壳(19)的上游轨道(20)的方法(40)，所述外壳(19)包括沿纵轴线延伸的外壳主体(21)，所述上游轨道(20)包括：底座(22)，其包括称为径向表面(27)的表面，该表面从外壳主体(21)基本径向延伸；板(23)，其包括称为上表面(25)的表面，该表面基本沿纵轴线延伸；以及底座(22)和板(23)之间的连接部分(24)，该连接部分包括连接径向表面(27)和上表面(25)的凹形表面(26)，凹形表面(26)和径向表面(27)在边缘(29)的两侧延伸，该方法(40)包括：用焊料(33)覆盖(41)表面的步骤，该表面包括上表面(25)和凹形表面(26)，使得焊料(33)基本延伸到边缘(29)；以及以单一操作，按照径向表面(27)的方向以及至少直到边缘(29)加工(42)所覆盖表面的步骤，从而重塑该表面。

Description

修复涡轮发动机涡轮外壳的上游轨道的方法
技术领域
本发明涉及涡轮发动机构件的通用领域。其更特别地涉及一种修复涡轮发动机涡轮外壳的上游轨道(rail)的方法。
背景技术
航空涡轮发动机通常包括几个模块，诸如高压压缩机、燃烧室、高压涡轮及其后的低压涡轮，他们驱动相应的LP或HP压缩机，以及排气系统。每个涡轮机形成有一个或多个级，每个级连续地包括静止桨叶叶轮或喷嘴引导件以及移动桨叶叶轮。
移动桨叶通过涡轮发动机转子被承载在它们的下部并被附接到涡轮盘。相反，喷嘴引导桨叶由其上部所保持并被附接到称为涡轮外壳的外壳。术语“下”和“上”被认为是相对于到涡轮发动机轴线的距离：工件的下部，当所述工件装配在涡轮发动机中时，与所述工件的上部相比更接近于涡轮发动机轴线。
参照图1，涡轮外壳10在纵截面中具有外壳主体11，其上附接有多个轨道对12，每个轨道对12包括上游环形轨道13和下游环形轨道14，每个轨道对12 旨在保持涡轮级的引导喷嘴15。因此存在与涡轮级一样多的轨道对。术语“上游”和“下游”被认为是相对于通过涡轮发动机的流体流的通常方向，从上游到下游。
上游轨道13每个都包括向下游轴向延伸的板16(参照涡轮发动机的旋转轴线)。在上游轨道13的板16的每个上表面上，放置有与向上游也轴向延伸的喷嘴引导件18的平台集成在一起的喷嘴引导件的上游钩17。喷嘴引导件18通过与所考虑的上游轨道13相关联的下游轨道14被承载在其下游端。
在一定的工作时间后，注意到了上游轨道的板的上表面的磨损，该磨损由振动所形成的微位移以及在上游轨道和上游钩之间的热膨胀差所导致。该磨损可改变喷嘴引导件的倾斜，其可在下游轨道周围翻倒并使发动机运行退化。
因此，当上游轨道的上游表面受损时，有必要修复该轨道。
一种已知的修复方法包括通过焊接用焊料覆盖轨道的上表面，从而增加材料，然后加工所覆盖表面。然而，该修复方法具有很大的缺点。上表面被连接到高度应变轨道部分的凹面。加工回弹，这是由于加工工具出口的几何不连续性，因此在凹面中被禁止。事实上，回弹会导致使高度应变部分脆化的明显压力。然而，考虑到几毫米数量级的焊接精度，焊料有时可上溢到凹面的表面。由于加工该凹面的表面会导致凹面表面中的回弹，因此不可以抑制该焊料。
此外，该修复方法不能修复轨道的凹面表面，当其受损时。
发明内容
本发明的目的是提供一种修复方法，所述修复方法能够修复上游轨道同时避免凹面区域中加工回弹，并进一步能够修复所述凹面区域，如果其受损。
因此本发明的第一方面涉及一种修复涡轮发动机涡轮外壳的上游轨道的方法，所述上游轨道旨在支撑所述涡轮级的喷嘴引导件的上游钩。
该上游轨道包括：
—底座，所述底座包括称为径向表面的表面，所述径向表面从外壳主体基本径向地延伸；
—板，所述板包括称为上表面的表面，所述上表面基本沿纵轴线延伸；
—在底座和板之间的连接部分，所述连接部分包括用于连接径向表面和上表面的凹形表面，凹形表面和径向表面在边缘的两侧上延伸。
该修复方法包括：
—用焊料覆盖表面的步骤，所述表面包括上表面和凹形表面，因此所述焊料基本延伸到该边缘；
—以单一操作按照径向表面的方向以及至少直到该边缘加工所覆盖表面的步骤，从而重塑该表面。
由于以单一操作实施该加工至少直到界定该凹面的边缘，避免了凹形表面中的回弹。此外，抑制了凹形表面的磨损，而没有损失连接部分的厚度。
关于前一段中刚提到的进一步特征，根据本发明的方法可具有以下之中的单独或根据任何技术上可能组合考虑的一个或多个额外特征。
在一个非限制性实施方式中，进行加工所覆盖表面，以在径向面终止。加工回弹因此位于径向面上，这是上游轨道的最小应变区域。
在一个非限制性实施方式中，该方法进一步包括加工径向表面的步骤。该步骤可以抑制可散布在径向表面上的焊料残留物。需要指出的是，加工深度必须很小，以免使底座变脆。加工深度例如为0.1毫米的数量级。
在一个非限制性实施方式中，通过钨极惰性气体(TIG)保护焊实施覆盖，这可以简单准确地焊接。
在一个非限制性实施方式中，所覆盖表面包括该板的侧表面和下表面。因此，以单一操作加工从板的下表面开始。然后完全地重塑该板。
在一个非限制性实施方式中，焊料具有与上游轨道相同的材料。因此，由该方法重塑的轨道不会出现材料不连续性。
本发明的第二方面涉及一种通过根据本发明第一方面的方法修复的涡轮发动机涡轮外壳的上游轨道。
在阅读以下描述以及研究相应附图后，会更好地理解本发明及其许多应用。
附图说明
附图纯粹表示代表性的，并且绝不限制本发明的示例。附图示出了：
—在图1中，示意性表示已经描述的外壳，其包括支撑喷嘴引导件的轨道；
—在图2中，示意性表示在图1外壳的上游轨道的剖视图；
—在图3中，示意性表示根据本发明第一方面的方法的一个实施例的步骤；
—在图4中，示意性表示图2上游轨道，描述该方法的覆盖步骤；
—在图5中，示意性表示图3上游轨道，描述该方法的加工步骤。
具体实施方式
图2示出了一种涡轮发动机外壳19，所述涡轮发动机通常沿纵轴线延伸。更准确地，图2是外壳的纵向剖视图的局部视图。外壳19通常包括圆柱形外壳主体21，以及多个轨道，其中一个轨道是环形上游轨道20。
在纵剖面中，上游轨道20具有L的通常形状，并且因此包括几个部件：
—与外壳主体21整合在一起的底座，其从外壳主体21以纵轴线方向基本径向延伸，
—从上游到下游基本纵向地延伸的板23，
—连接底座22和板23的连接部分24。
“基本径向地”或“基本纵向地”是指具有或多或少5°的径向和纵向延伸。
板23特别地包括上游侧面30和通常径向地延伸的下游侧面31，以及在上游侧面30和下游侧面31之间纵向延伸的下表面32。板25进一步包括在连接部分24和下游侧面31之间纵向延伸的上表面25。喷嘴引导件的上游钩旨在停靠在所述上表面25上。
板23的上表面25与连接部分24的凹形表面26相邻，该上游钩的一端旨在抵靠在该凹形表面上。
凹形表面26与底座22的径向表面27相邻，本身形成在底座22的圆形表面 28上，所述圆形表面28直接地连接到外壳主体21。需要指出的是，凹形表面 26和径向表面27位于边缘29的两侧上。
在与喷嘴引导件的接触的作用下，板的上表面25和凹形表面26可能会被损坏。然而，连接部分24受到强大应力，需要在连接部分24的凹形表面26上避免加工回弹。
图3示意性地描述了用于修复上游轨道20的方法40的步骤。该方法40包括：
—用焊料33覆盖41表面的步骤，所述表面包括板的下表面32，下游侧面 31和上表面25，以及连接部分24的凹形表面26。实施覆盖，因此焊料33延伸基本直到边缘29。
图4示出了在覆盖步骤结束时的第三涡轮级的上游轨道20。需要指出的是，根据优选的实施方式，通过本领域技术人员众所周知的钨极惰性气体(TIG)保护焊实施覆盖。此外，焊料33理想地具有与上游轨道相同的材料，以避免在所修复上游轨道中的材料不连续性。
—从板23的下表面32以及沿径向表面27的方向加工42覆盖表面的步骤，使得加工在径向表面27结束。实际上，径向表面27中的加工回弹不可能使上游轨道20变脆，接近垂直线27的区域是上游轨道20的最小应变区域。以单一操作实施加工，以避免中间的加工回弹，并可能是几次(passed)。在加工结束时，表面被重塑，抑制了在板23的上表面25上以及在连接部分24的凹形表面26上的磨损痕迹。图5用粗线34示出了加工轮廓。需要指出的是，径向表面27包括加工回弹35。
—加工43径向表面27以抑制可散布在径向表面27上的焊料33残留物的步骤。加工很轻，最大深度为0.1毫米。
该方法能够在上游轨道的最小应变区域(即径向表面)中退出加工工具并且远离开始修复的磨损区域。
需要指出的是，该方法适于修复所有涡轮级的上游轨道，尽管这些轨道具有稍微不同的轮廓。事实上，无论被修复的上游轨道如何，它们都具有一个底座，所述底座包括径向表面、包括上表面的板，以及包括凹形表面的连接部分。

Claims (5)

1.一种用于修复涡轮发动机涡轮外壳(19)的上游轨道(20)的方法(40)，所述外壳(19)包括沿纵轴线延伸的外壳主体(21)，所述上游轨道(20)包括：
—底座(22)，所述底座包括称为径向表面(27)的表面，所述径向表面从外壳主体(21)基本径向地延伸；
—板(23)，所述板包括称为上表面(25)的表面，所述上表面基本沿纵轴线延伸；
—底座(22)和板(23)之间的连接部分(24)，所述连接部分包括连接径向表面(27)和上表面(25)的凹形表面(26)，凹形表面(26)和径向表面(27)在边缘(29)的两侧延伸；
所述方法(40)包括：
—用焊料(33)覆盖(41)表面的步骤，所述表面包括上表面(25)和凹形表面(26)，使得所述焊料(33)基本延伸到所述边缘(29)，
—加工(42)所覆盖表面以重塑该表面的步骤，加工(42)所覆盖表面以重塑该表面的步骤以单一操作，按照径向表面(27)的方向进行，以在径向表面(27)终止使得加工回弹局限于所述径向表面(27)。
2.根据权利要求1所述的方法(40)，包括进一步加工径向表面(27)的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法(40)，其中，通过钨极惰性气体保护焊实施覆盖(41)。
4.根据权利要求1或2所述的方法(40)，其中，覆盖表面包括板(23)的下游侧面(31)和下表面(32)。
5.一种涡轮发动机涡轮外壳的上游轨道(20)，其通过根据权利要求1-4中任意一项所述方法(40)修复的。
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