专利名称：过喷遮蔽装置和方法
技术领域：
本发明涉及涡轮机叶片的喷涂工艺。特别地，本发明涉及用于对叶片或轮叶的根部进行遮蔽以使其在叶片或轮叶喷涂期间免受过喷的遮蔽装置和方法。
背景技术：
一般而言，在诸如燃气轮机之类的涡轮机中，各轮叶或叶片都具有与定子毂或转子毂内的槽相接合的根部，以及径向地跨过工作流体(气体)流动路径延伸的机翼。叶片或轮叶还包括位于根部和机翼之间的平台。在运行期间，叶片或轮叶中诸如机翼之类的部分与工作流体直接接触，这使得这些部分经受高温，因而导致损坏这些部分。通常，保护涂层被施用在叶片或轮叶中暴露给工作流体的机翼段上，以便改善它们的耐热性和/或抗磨损性。使用常规喷涂技术来对叶片或轮叶进行喷涂，常规喷涂技术能够以高的沉积速率在大面积上提供厚的涂层。这种喷涂方法的示例包括空气或真空等离子喷涂(APS)、高速氧燃气喷涂(HV0F)、电弧喷涂等等。在对叶片或轮叶进行喷涂的应用中，不想被涂覆的区域应当通过抵抗过喷的构造性措施和工艺来加以保护。由于喷涂点的尺寸大小，所以机加工完成的表面上的喷涂材料会被沉积。该喷涂材料的沉积被称作过喷。因此，通常的实践是与喷涂应用结合使用涂覆固定装置，以便有利于覆盖叶片或轮叶的根部，从而保护其免被过喷。US20070110910公开了一种适于覆盖涡轮叶片的过喷区的安装件。该安装件装置是盒状结构，其限定有带开口的内部，以便接纳涡轮叶片。涡轮叶片被插入到该安装件装置的内部中，从而使得该涡轮叶片的根部被该内部围绕。遮蔽层被布置在该内部的边缘与叶片区域中毗邻叶片根部的部分之间，使得根部区域被完全遮蔽，从而免受过喷。
发明内容
本发明的目的是要提供一种用于涡轮机叶片或轮叶的根部从而保护其免受过喷的改进的遮蔽件。上述目的通过权利要求1所述的装置和权利要求5所述的方法得以实现。本发明的基本构思是要提供一种具有可移除插件的遮蔽装置，使得可移除插件具有一个或多个凸起部，所述凸起部尺寸大小设置成密封地装配到叶片或轮叶上相应的一个或多个凹槽中，从而在叶片或轮叶的喷涂期间使其免受喷涂沉积。可移除插件对叶片或轮叶与遮蔽装置之间的任何间隙都加以密封，使得喷涂物不能进入到遮蔽装置内，因而不会使叶片或轮叶的根部被涂覆。所提出的插件能够容易地从遮蔽装置中移除，从而使得遮蔽装置易于使用。根据本发明的一个实施例，可移除插件的尺寸被设置成密封地周向装配在叶片或轮叶的根部周围。这提供了对叶片或轮叶进行喷涂的灵活性，而不用考虑任何喷涂方向。根据一个实施例，可移除插件由具有陶瓷固体添加剂的硅酮制成。这样的插件有利于增加插件的热容量，以便插件在喷涂时承受高温。
根据另一个实施例，可移除插件具有第一和第二构件。第一构件具有一个或多个凸起部，其尺寸被设置成密封地装配到位于叶片或轮叶的根部的第一部件上相应的一个或多个凹槽中。第二构件具有一个或多个凸起部，其尺寸被设置成密封地装配到位于叶片或轮叶的根部的第二部件上相应的一个或多个凹槽中，并且第一构件和第二构件适于被耦接，以便周向装配在叶片或轮叶上。通过将这两个构件都组装到叶片或轮叶的根部上，这样的插件能够易于周向装配到叶片或轮叶的根部上，而通过将该插件从叶片或轮叶的根部拆卸能够拆解该插件。根据本发明的另一个方面，一种用于叶片或轮叶的喷涂工艺的对叶片或轮叶的根部进行遮蔽的方法包括将可移除插件安装到叶片或轮叶的根部上，使得该插件的一个或多个凸起部密封地装配到该叶片或轮叶上相应的一个或多个凹槽中。这有利于密封地覆盖叶片根部上的相关部分，以免喷涂物的进入。
本发明在下文中参照附图中所示实施例被进一步描述，附图中
图1示出了遮蔽装置的侧向剖视图，该遮蔽装置具有安装好的涡轮叶片或轮叶，所述安装好的涡轮叶片或轮叶带有根据本发明一个实施例的可移除插件。图2示出了图1的遮蔽装置的前向局部的内部视图。图3示出了具有第一构件和第二构件的两部件结构的前向视图。
具体实施例方式参照附图对各个实施例加以描述，其中相同的附图标记自始至终都用来指示单个元件。在以下描述中，为了解释说明的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。明显地，这样的实施例可以无需这些具体细节而被实施。根据本发明的遮蔽装置可以用于在对叶片或轮叶进行喷涂时保护叶片或轮叶的根部免于过喷。因此，应当认识到的是，尽管以下所示出的实施例是特别参照涡轮发动机的涡轮段中所用的叶片，但是本发明可以等同地应用于轮叶的喷涂。还有，如此处所用的，“涡轮机”是指结合了涡轮的任何旋转的机构，所述涡轮由流体的连续稳定流动流来增添或去除机械功率。涡轮机通过一排排的叶片的动作来操作，所述一排排的叶片被附接到圆形转子，所述圆形转子安装在旋转轴上。涡轮机的示例包括某些种类的压缩机，以及涡轮泵、涡轮、液压变速器叶轮等等。在涡轮中，通过将叶片的根部装配到转子盘内的槽中，从而将叶片附接到转子盘或毂，由此锁定叶片，使其免于任何运动。图1示出了遮蔽装置2的侧向剖视图，遮蔽装置2安装在涡轮的叶片4上，以便容纳涡轮的叶片4。图2示出了图1的遮蔽装置2的前向局部的内部视图。联系起来参照图1和图2，叶片4包括机翼(airfoiD26、根部6、以及位于机翼沈和根部6之间的平台28，机翼沈、根部6和平台观构造为单件，因此彼此是一体的。根部 6包括凹槽12，并且适于装配在转子毂(未示出)周边中的对应形状的槽内，使得机翼沈从该盘径向向外延伸。机翼沈、根部6和平台观还可以是能够组装在一起的分立部件。遮蔽装置2具有可移除插件8，可移除插件8具有凸起部10，凸起部10的尺寸被设置成密封地装配到叶片4上的对应凹槽12中。在所示出的实施例中，通过将插件8的凸起部10插到根部6的对应凹槽12上，从而将插件8安装到根部6上。这有利于密封地覆盖根部6的暴露部分，以免过喷。在一个实施例中，带有插件8的根部6被安装到装置2的第一开口 18中。插件8能够易于从遮蔽装置2解除安装，并且易于从叶片4的根部6拆下。在替代性实施例中，插件8可以首先被安装到遮蔽装置2的第一开口 18中，随后根部6可以被装配地放置在插件8上。在拆开时，可以首先将叶片4的根部6拆下，然后可以将插件8从遮蔽装置2解除安装。第一开口 18的尺寸被选择成使得当插件8被安装到遮蔽装置2中时，第一开口 18密切适合带有根部6的插件8周围的容积。这在装置2中给出了根部6的紧密装配。第一开口 18的尺寸可以取决于经历涂覆的涡轮部件而变化。在所示出的实施例中，当根部6被安装到遮蔽装置2中时，插件8的侧面毗邻第一开口 18，以便使根部6与插件8密封地装配。这防止了根部6和遮蔽装置2之间出现任何间隙的可能性，使得喷涂物的泄漏被防止。这进一步有利于防护根部6，以免形成任何喷涂云。在一个实施例中，遮蔽装置2能够在喷涂期间用于遮蔽多个叶片。因此，在遮蔽装置2中可以提供若干第一开口 18，并且多个插件8可以被安装到遮蔽装置2中，从而允许若干叶片根部6被同时容纳以进行遮蔽而免于过喷。在另一个实施例中，插件8能够以这样的方式来构造，即插件8能够安装多个叶片4的根部6。遮蔽装置2包围腔30，叶片4的根部6以这样的方式从上方竖直插入，使得根部6 基本上位于该腔内，并且叶片4使其机翼沈从第一开口 18径向向外延伸，其中，机翼沈在涡轮的运行期间经受所流过的介质，因而将机翼26设置在遮蔽装置2之外。在喷涂工艺期间，腔30包含冷空气32，其在喷涂工艺期间帮助冷却叶片4。冷空气32从遮蔽装置2的第二开口 34进入腔30。第二开口 34以这样的方式设置，使得其在插件8安装到装置2中时不与插件8接近。通过封闭平台与遮蔽装置2之间的任何开口，插件8限制来自遮蔽装置2的冷空气的流出。冷空气32自然流到腔30中。替代地，第二开口 34还可以与空气泵装置耦接，该空气泵装置能够将冷空气泵送到装置2中，以便维持装置2内所需的空气压力。当插件8被安装到遮蔽装置2中且叶片4的根部6被安装到叶片 4的插件8上时，叶片4经受来自冷空气32的高压，冷空气32被加压以便从遮蔽装置2中出来。通过以受控的方式调节冷空气32的一部分经过遮蔽装置2的第三开口 36离开，从而维持腔30内的冷空气32的压力。第三开口 36以这样的方式设置，使得其在插件8安装到装置2中时并不与插件8接近。第三开口 36的直径足够大，以便维持冷空气32的压力， 并且足以调节冷空气32的一部分经过第三开口 36。第三开口 36的直径能够根据腔30内的空气压力的需求而变化。可替代地，空气压力释放设备能够被耦接到第三开口 36，以便调节冷空气32的一部分离开装置2。插件8帮助将叶片4的根部6密封地装配到遮蔽装置2中。可移除插件8的尺寸被设置成使得叶片4的根部6能够被周向配合地安装到插件8中。这提供了对叶片进行喷涂的灵活性，而无需考虑任何喷涂方向。插件8的这种尺寸将插件8密封地装配到遮蔽装置2中，使得在遮蔽装置2和插件8之间不留下空间，以便防止喷涂物的进入。总之，当根部6与插件8 —起安装到遮蔽装置2中时，遮蔽装置2对喷涂物到遮蔽装置2内的任何进入都加以遮蔽，以便防止根部6上喷涂云的任何形成。插件8的尺寸被设置成周向装配在遮蔽装置2上，并且装配在叶片4的根部6上。插件8特别阻挡了用于喷涂物尘埃的任何开口，喷涂物尘埃可能通过在叶片4的平台28和遮蔽装置2之间保留空间的任何开口进入到遮蔽装置2中。通过以这样的方式装配插件8，用于外部材料(例如，空气、尘埃、或任何其他微小材料，等等)的开口被阻挡。通过对插件8进行压配合从而使得插件8的凸起部10装配在叶片4的根部6的表面上的凹槽12中，将插件8安装到叶片4的根部6上。插件8被放置在叶片4的根部6 的一部分上，其中该部分上沉积喷涂物的机会被预期为更多，但是插件8也能够被放置在根部6上，以便覆盖叶片4的整个根部6。插件8由弹性材料制成，所述弹性材料作为喷涂物和叶片4的根部6之间的机械屏障而起作用。插件8的压配合用于增加局部应力，以便使得能够牢固地装配在叶片4的根部6上。插件8以这样的方式布置，使得其定位成与叶片4的根部6中和平台观相交的区域毗邻，其中平台观位于机翼26和叶片4的根部6之间。该定位是以这样的方式实现的， 即将插件8装配到叶片4的根部6上，使得任何位于平台28和插件8中毗邻平台28的部分之间的间隙都被密封。这防止了喷涂物经过所述间隙泄漏到根部6的表面上。这也防止了环境尘埃或任何可能与喷涂物一并形成尘雾的这种材料的泄漏。凸起部10是与插件8—体的部分，其中凸起部10和插件是单个模具格式。这样的凸起部提供了保持叶片4的根部6的强度。凸起部10还能够被额外添加到插件8的模具，以便进一步增加强度，或者用于其他原因。凸起部10也能够被分别添加到插件8的模具。在凸起部10被分别或者额外添加的任何这类情形中，凸起部10可以由例如金属或任何其他具有高强度和良好弹性行为的其他物质之类的材料制成。被额外或分别添加的这些凸起部10还可以通过下列方法被模制到插件8中，这些方法包括将插件8和凸起部10熔融在一起以便彼此永久性粘接的工艺，或者这样的模制能够以诸如焊接或任何将插件8和凸起部10永久性粘接的其他可能方式之类的任何其他方式来实现。通过螺纹连接、夹持或任何能够使凸起部10可释放并且给插件8提供将叶片4保持在其根部6上的强度的其他方式，凸起部10还能够以可释放的方式彼此附接。提供能够可释放地附接的凸起部10有助于根据各种应用和涡轮机并依照叶片4的根部6的变化来定制凸起部10。因而，能够根据叶片4的各种根部来更换凸起部10。而且，为了定制需要，插件8和其凸起部10能够与其他插件和凸起部10互换地使用。凸起部10带有台阶(scaled)或带有螺纹，使得插件8在整个喷涂工艺中都能够将叶片规则地保持在其根部6上。凸起部10被提供以形状，使得它们能够以压配合的方式装配在凹槽12中，S卩凸起部10的形状与叶片4的根部6的凹槽12的形状互补。叶片4的根部6上的凹槽12被制成为将叶片固定在转子的槽内。因此，插件8和凸起部10应当根据叶片的根部6的形状来制造。为了正确地保持住叶片，凸起部10应当是凹槽12的互补形状，以便形成凸起部10到凹槽12上的装配。凹槽12可以具有螺纹或者台阶或任何类似的表面几何形状，以便提供通过插件8来保持叶片的强度。凹槽12的表面几何形状可以与凸起部10的表面几何形状互补，以便进一步增加将叶片保持在其根部6上的强度。插件8优选由低导热材料制成，所述低导热材料例如具有陶瓷固体添加剂的硅酮，所述陶瓷固体添加剂例如氧化铝(A1203)、氧化钛(Ti02)、氧化镁(MgO)、氧化锌(&102)、 或者任何这些材料的任意组合，等等。这样的材料还抵抗由于喷涂工艺时所用的热导致的物理变形。而且，插件8不允许叶片4的机翼内侧的热空气从遮蔽装置2通过。同时，这些材料都是较低成本的，并且易于清洁，由此减小了对插件8的过喷沉积物进行清洁以便继续使用所涉及的成本。通常，这些材料对喷涂物、或其他气体、尘埃或其他磨粒都是惰性的， 这有助于保护根部6。插件8能够容易且快速地安装和移除，使得重复性运动损伤的可能性减小，并且涂覆操作的节奏可以加快。插件8并不昂贵，并且具有很高的耐用性，其使得多次重复使用插件8成为可能。图3示出了插件8的前向视图。在该示例中，插件8由两个构件14和14形成。第一构件14具有一个或多个凸起部10，所述凸起部10的尺寸被设置成密封地装配到叶片4 的根部6的暴露部分上相应的一个或多个凹槽12中。同样地，第二构件16具有一个或多个凸起部10，所述凸起部10的尺寸被设置成密封地装配到叶片4的根部6的剩余暴露部分上相应的一个或多个凹槽12中。第一构件14和第二构件16都适于耦接在一起，以便密封地装配在叶片4上。这样的插件8改善了插件8到叶片4的根部6上的。通过将第一构件14从根部6的一侧安置在根部6的暴露部分上来安装插件8，其中第一构件14的一个或多个凸起部10密封地装配到位于根部6的暴露部分上相应的一个或多个凹槽12中。接下来，第二构件16从根部6的另一侧安置在根部6的剩余部分上，其中第二构件16的一个或多个凸起部10密封地装配到根部6的剩余暴露部分上相应的一个或多个凹槽12中。最后，构件14、16两者耦接在一起，并且插件8被安装到遮蔽装置2的第一开口 18中。插件8还能够通过以下步骤来安装，S卩首先将构件14、16两者耦接在一起，其次将插件8放置到遮蔽装置2中，最后将根部6安置到插件8中。在一个实施例中，通过耦接第一构件14和第二构件16来形成插件8，然后依照图 1和图2中所描述的实施例来安装插件8。通过连接机构20来耦接第一构件14和第二构件16，从而密封地装配在叶片4上。 这种可移除插件8提供了容易的方式来将插件8安装到叶片4的根部6上。连接机构20是具有插头22和对应的插座M的机械插塞系统。通过将插头22插入到插座M中，从而将第一构件14耦接到第二构件16。这提供了容易的方式，以便使第一构件14和第二构件16附接以及解除附接。这种类型的连接机构20提供了两部分之间的固定接触。连接机构20可以不必是插塞，而是它们可以是螺纹紧固件、夹具、粘合剂、磁体、 夹子、粘合剂、尼龙搭扣(velcros)、摩擦锁定器等等，或者它们的任意组合。本发明提供了有效、快捷、易于施用和移除、且可重复使用的掩蔽布置。沉积在遮蔽装置2或插件8上的喷涂物可以通过使用各种工艺来去除，这些工艺例如，使用水流冲洗掉喷涂物，采用去活化溶液或任何对插件8的表面进行清洁以便重新使用的溶剂进行处理。因而，本文所提供的插件8是耐用的、可替换的、并且最小化了对现有涡轮盘参数的影响。插件8适于安装在根部6上，而无需在根部改动中承担大量费用。
权利要求
1.一种遮蔽装置(2)，用于在涡轮机叶片或轮叶(4)的喷涂期间对所述叶片或轮叶 (4 )的根部(6 )进行遮蔽以免过喷，所述遮蔽装置(2 )包括可移除插件(8)，所述可移除插件(8)具有一个或多个凸起部(10)，所述一个或多个凸起部(10)的尺寸被设置成密封地装配到所述叶片或轮叶(4)的根部(6)上相应的一个或多个凹槽(12)中。
2.如权利要求1所述的遮蔽装置(2)，其中，所述可移除插件(8)的尺寸还被设置成周向装配在所述叶片或轮叶(4)的根部(6)周围。
3.如前述权利要求中任一项所述的遮蔽装置(2)，其中，所述可移除插件(8)由具有陶瓷固体添加剂的硅酮制成。
4.如前述权利要求中任一项所述的遮蔽装置(2)，其中，所述可移除插件(8)进一步包括第一构件(14)，所述第一构件(14)具有一个或多个凸起部(10)，所述一个或多个凸起部(10)的尺寸被设置成密封地装配到所述叶片或轮叶(4)的根部(6)的第一部分上相应的一个或多个凹槽(12)中；第二构件(16)，所述第二构件(16)具有一个或多个凸起部(10)，所述一个或多个凸起部(10)的尺寸被设置成密封地装配到所述叶片或轮叶(4)的根部(6)的第二部分上相应的一个或多个凹槽(12)中；其中所述第一构件(14)和所述第二构件(16)适于耦接在一起，以便周向地装配在所述叶片或轮叶(4)上。
5.一种用于在叶片或轮叶(4)的喷涂期间对所述叶片或轮叶(4)的根部(6)进行遮蔽以免过喷的方法，所述方法包括将可移除插件(8)安置到所述叶片或轮叶(4)的根部(6)上，其中所述插件(8)的一个或多个凸起部(10)密封地装配到所述叶片或轮叶(4)上相应的一个或多个凹槽(12)中。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括通过将带有所述根部(6)的所述插件(8)放置到遮蔽装置(2)的第一开口(18)中，从而将所述插件(8)与所述叶片或轮叶(4)的根部一起安装到所述遮蔽装置(2)中。
7.如权利要求5所述的方法，进一步包括通过将所述插件(8)放置到遮蔽装置(2)的第一开口(18)中，并且随后将所述可移除插件(8)安置到所述叶片或轮叶(4)的根部上，从而将所述插件(8)安装到所述遮蔽装置 (2)中。
8.如权利要求5至7中任意一项所述的方法，其中，通过将所述可移除插件(8)的第一构件(14)和所述可移除插件(8)的第二构件耦接在一起来形成所述可移除插件(8)。
9.如权利要求5所述的方法，其中安装所述可移除插件(8)进一步包括将所述可移除插件(8)的第一构件(14)安装在所述叶片或轮叶(4)的根部(6)的第一部分上，其中所述第一构件的一个或多个凸起部(10)密封地装配到所述根部(6)的第一部分上相应的一个或多个凹槽(12)中；将所述可移除插件(8)的第二构件安装在所述叶片或轮叶(4)的根部(6)的第二部分上，其中所述第二构件的一个或多个凸起部(10)密封地装配到所述根部(6)的第二部分上相应的一个或多个凹槽(12)中；以及耦接所述第一构件(14)和所述第二构件，以便密封地装配在所述叶片或轮叶(4)上。
10.如权利要求5至9中任意一项所述的方法，其中，所述可移除插件(8)的尺寸还被设置成周向地装配在所述叶片或轮叶(4)的根部(6)周围。
全文摘要
本发明涉及过喷遮蔽装置和方法。具体地，提供了一种遮蔽装置(2)，用于关于叶片或轮叶(4)的喷涂工艺而对叶片或轮叶(4)的根部(6)进行遮蔽，该遮蔽装置(2)包括可移除插件(8)，可移除插件(8)具有第一构件(14)和第二构件(16)，所述第一构件(14)具有一个或多个凸起部(10)，所述一个或多个凸起部(10)的尺寸被设置成密封地装配到叶片或轮叶(4)的根部(6)的暴露部分上相应的一个或多个凹槽(12)中，所述第二构件(16)具有一个或多个凸起部(10)，所述一个或多个凸起部(10)的尺寸被设置成密封地装配到叶片或轮叶(4)的根部(6)的剩余部分上相应的一个或多个凹槽(12)中，其中第一构件(14)和第二构件(16)适于被耦接成密封地装配在叶片或轮叶(4)上。
文档编号B05B15/04GK102161029SQ20111003680
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月12日 优先权日2010年2月12日
发明者B·基策罗, D·基策罗, F-J·拉德鲁, W·多恩 申请人:西门子公司