带有超声波散射特征的涡轮叶片制造技术

本发明专利技术涉及涡轮叶片(10)，其包括平台边缘表面(17)，平台边缘表面(17)包括超声波散射特征(20)，超声波散射特征(20)包括适于改变超声脉冲波的反射路径的表面不规则性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有超声波散射特征的涡轮叶片
本公开大体上涉及在叶片制造期间或之后作为操作维护的部分或在叶片维修/改造之后对涡轮叶片平台存在的缺陷的非破坏性测试。本公开还涉及适于使用超声非破坏性测试的测试方法来改进缺陷检测的叶片构造。
技术介绍
存在可造成叶片根部中发生缺陷的各种机制，包括高周疲劳和低周疲劳。缺陷的存在可损害叶片的机械完整性，且因而，重要的是具有识别和量化缺陷的稳健检查方法。这通常通过由非破坏性测试(NDT)方法执行原位检查来进行，其避免叶片排的拆卸。对于多级蒸汽涡轮，由于需要多次扫描来获得完整覆盖，末级叶片的原位超声NDT检查对每个涡轮可持续大约几天。需要的时间长度的原因之一是，来自相控阵探头的超声信号从根部平台的特征的回波干扰/隐藏来自末级叶片的相关位置处的可能的缺陷的信号。因而，经常执行重复扫描。然而，由于叶片的组装状态显著限制检查角度，故重复扫描不确保之前隐藏的缺陷会显露，且因而直到现在仍可能不可避免来自所有叶片特征的信号回波。如果显著疑问继续存在，则可能不可避免叶片排的拆卸且可能需要使用另一NDT技术，诸如磁粉探伤。
技术实现思路
提供了末级蒸汽涡轮叶片的根部平台，其至少部分地克服了叶片平台几何形状掩盖缺陷的超声回波而降低超声NDT方法可靠地识别缺陷的能力的问题。试图借助于独立权利要求的主题来解决该问题。有利实施例在从属权利要求中给出。本专利技术基于在叶片平台的相关点上提供表面特征的大体概念，其通过散射信号而最小化超声回波。以此方式，不掩盖源自缺陷的回波。一个大体方面包括涡轮叶片，其包括用于与转子接合的根部区段，根部区段具有平台，平台带有顶表面和形成顶表面的外边界的边缘。边缘具有边缘表面，而涡轮叶片还包括从顶表面延伸的翼型件。边缘表面的至少一部分包括超声波散射特征，其包括适于改变超声脉冲波的反射路径的表面不规则性。在进一步的方面，超声波散射特征包括多个锯齿状齿部，其布置成形成各自由谷部隔开的多个脊部。在又一方面，多个锯齿状齿部中的至少一者具有垂直于边缘表面在脊部和隔开的谷部之间的在0.4mm至2.0mm的范围中的大约0.5mm的高度。在另一方面，多个锯齿状齿部中的至少一者具有在0.5mm至2.0mm之间的范围中的1mm的节距。在另一方面，脊部对准使得跨过边缘表面延伸。在又一方面，涡轮叶片构造为多级蒸汽涡轮叶片，包括末级蒸汽涡轮叶片。本公开内容的其他方面和特征从结合附图的以下描述将变得明显，附图经由示例示出本专利技术的示例性实施例。附图说明经由示例，本公开的实施例在后文参照附图更完整地描述，其中：图1a是包括超声波散射特征的示例性叶片的顶视图；图1b是图1a的超声波散射特征的一部分的展开图；图2是图1a的示例性叶片的侧视图；以及图3a、3b、3c示出超声波散射特征对超声脉冲反射的影响。具体实施方式现在参照附图来描述本公开的示例性实施例，其中相似的参照标号用于表示各处相似的元件。在以下描述中，为了解释的目的，阐述了许多特定细节以提供对本公开的彻底理解。然而，本公开可在没有这些特定细节的情况下实施，且不限于本文公开的示例性实施例。图1a中所示的示例性实施例包括带有用于与转子(未示出)接合的根部区段11的涡轮叶片10。在该情形下，接合意思是根部区段11构造成固定地附接至转子。这可通过任何已知手段，包括适于将根部区段11固持在转子中的适合的根部区段11构造。此构造包括枞树、T形根部或销-根部布置。根部区段11进一步包括平台12，其具有顶表面14以及形成顶表面14的外边界的边缘16。即，在转子中的安装的位置中，边缘16限定平台12的轴向和周向限制。在示例性实施例中，边缘16包括边缘表面17。此边缘表面17是大体上正交于平台12的顶表面14的表面且进一步限定平台12。如图1a中所示，边缘表面17的至少一部分包括超声波散射特征20，其适于改变超声脉冲波的反射路径。尽管认识到根部区段11的标准特征可能能够将超声波散射到有限程度，但在该说明书内，超声波散射特征20通过具有超声波散射的单独功能而使其与此特征区分开。为此，具有将根部区段11固定到转子中的功能的枞树的曲线、具有限定平台12的形状且进一步提供与转子凹槽和/或相邻配合涡轮叶片的密封和/或匹配服务的功能的边缘16和边缘表面17以及限定涡轮叶片结构、功能和流体性能的其他此类特征不是超声波散射特征20。在图1a中且在展开图图1b中所示的示例性实施例中，超声波散射特征20包括多个锯齿状齿部22，其布置成形成由谷部26隔开的脊部24。在示例性实施例中，脊部24对准使得跨过边缘表面17延伸，从而使脊部24和谷部26基本上垂直于顶表面14对准。在未示出的备选示例性实施列中，脊部24和谷部26沿边缘表面对准使得基本上平行于顶表面14。在进一步的示例性实施例中，脊部24和谷部26在这两个极端之间对准。在又一示例性实施例中，脊部24和谷部26不是线性的，而是弯曲的，因而可包括两个极端的特性。在图1b中所示的示例性实施例中，多个锯齿状齿部22中的至少一些具有垂直于边缘表面17的在0.4mm至2.0mm的范围中的高度28，这在脊部24和相邻谷部26之间测量。在进一步的示例性实施例中，高度28为0.5mm。在该情形下，高度28在脊部24的区域中的方向是基于没有表面不完整性和波散射特征20的情况下边缘表面17形成的平面。在图1b中所示的示例性实施例中，多个锯齿状齿部22中的至少一者具有在0.5mm至2.0mm的范围中的节距30。在进一步的示例性实施例中，多个锯齿状齿部22中的至少一者具有1mm的节距，其中节距限定为在水平平面中各个脊部24和相邻谷部26之间的距离。在示例性实施例中，涡轮叶片10构造为多级蒸汽涡轮叶片，且可进一步构造为末级蒸汽涡轮叶片。图2示出图1a和图1b的涡轮叶片的额外透视图。图3a、3b、3c示出超声波散射特征20对标准叶片根部特征的超声脉冲回波32的影响(相对于根部轮廓18示出)。在图3a中提供的示例中，根部区段11不包括任何超声波散射特征，且因此可认为是基础情况。如从图3a可见，强超声脉冲回波32在边缘表面17的区域中出现。在图3b中所示的示例中，边缘表面17包括图1a、1b和图2中所示的超声波散射特征20，其具有0.5mm的高度。与图3a对比，边缘表面17示出显著较少测得的超声脉冲回波32。在图3c中所示的示例中，图3b的超声波散射特征20的高度增加至2.0mm。与图3b对比，边缘表面17示出超声脉冲回波32进一步减少至几乎没有超声脉冲回波32的点。对于给出的示例，可能的是包括这样的波散射特征20，其具有大于2.0mm直到波散射特征20影响叶片的特性(例如，通过影响内部叶片平台密封)的点的高度。上限因此取决于与测试限制无关的叶片构造约束。由于标准叶片特征的减少的回波，超声波散射特征20的区域中的缺陷具有较少机会潜在地隐藏。波散射特征20的最优布置和构造取决于根部区段11关于弯曲和边缘区域的位置的构造以及其反射超声波且因而掩盖缺陷的反射的能力。当前公开的实施例因此在所有方面考虑成示范性的且不受限制。本公开的范围由所附权利要求指出，更确切地，前述描述和在其意思和范围以及等同物的范围内的所有改变意在包含于其中。参考标号10涡轮叶片11根部区段12平台14顶表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮叶片(10)，包括：根部区段(11)，其用于与转子接合，所述根部区段(11)具有平台(12)，所述平台(12)带有：顶表面(14)，以及边缘(16)，其形成所述顶表面(14)的外边界，具有边缘表面(17)；以及从所述顶表面(14)延伸的翼型件(19)，其特征在于，所述边缘表面(17)的至少一部分包括超声波散射特征(20)，所述超声波散射特征(20)包括适于改变超声脉冲波的反射路径的表面不规则性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.02 EP 15183454.61.一种涡轮叶片(10)，包括：根部区段(11)，其用于与转子接合，所述根部区段(11)具有平台(12)，所述平台(12)带有：顶表面(14)，以及边缘(16)，其形成所述顶表面(14)的外边界，具有边缘表面(17)；以及从所述顶表面(14)延伸的翼型件(19)，其特征在于，所述边缘表面(17)的至少一部分包括超声波散射特征(20)，所述超声波散射特征(20)包括适于改变超声脉冲波的反射路径的表面不规则性。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片(10)，其特征在于，所述超声波散射特征(20)包括多个锯齿状齿部(22)，其布置成形成各自由谷部(26)隔开的多个脊部(24)。3.根据权利要求2所述的涡轮叶片(10)，其特征在于，所述多个锯齿状齿部(22)中的至少一者具有垂直于所述边缘表面(17)在脊部(24)和相邻谷部(26)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：LM里帕蒙蒂，A凯泽，C尤德尔，M维尔加特，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH