用于叶片的液滴冲击保护层

摘要

本发明涉及一种用于流体机械的叶片，其中该叶片具有叶片板，在叶片板上设置保护层(2)，它包括母体(6)和硬质材料(7)，其中该保护层由并排和上下搭接设置的板(10)组成。

权利要求

1.用于流体机械的叶片，其中该叶片具有叶片板，在叶片板表面(1)上设置保护层(2)，该保护层包括母体(6)和硬质材料(7)，其特征在于，将多个由硬质材料(7)形成的板(10)这样设置在母体(6)里面，使板(10)相互搭接地沿着叶片板表面(1)设置并具有弧形的形状。

2.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述板(10)基本平行于叶片板表面(1)设置。

3.如权利要求1或2所述的叶片，其特征在于，所述母体(6)是金属母体。

4.如上述权利要求中任一项所述的叶片，其特征在于，所述保护层(2)构造成薄膜。

5.如上述权利要求中任一项所述的叶片，其特征在于，所述母体(6)是焊剂。

6.如权利要求5所述的叶片，其特征在于，所述保护层(2)利用钎焊与叶片板表面(1)连接。

7.如权利要求1至5中任一项所述的叶片，其特征在于，所述保护层(2)利用熔焊与叶片板表面(1)连接。

8.如上述权利要求中任一项所述的叶片，其特征在于，所述硬质材料(7)由单个的硬金属或钢(如淬硬钢)、金属合金(如钴基合金，如“Stellite”)，或由陶瓷材料(如碳化物如碳化钨、氧化物如氧化铝、氮化物如氮化钛)制成。

说明书

用于叶片的液滴冲击保护层

技术领域

[0001] 本发明涉及用于流体机械的叶片，其中叶片具有叶片板，在叶片板表面上设置保护层，其包括母体和硬质材料。

背景技术

[0002] 所述流体机械包括水轮机、蒸汽和燃气轮机、风力轮。离心泵和离心压缩机以及螺旋推进器。这些的共同点是，它们都用于从流体中提取能量，由此驱动其它设备或者反之对流体输入能量，用于提高其压力。

[0003] 在作为流体机械的实施例的蒸汽轮机中，液滴冲击侵蚀形成不期望的现象。在工作叶片的进入棱边上可能产生液滴冲击侵蚀。在蒸汽轮机的蒸汽流中可能形成小雾滴，它们被导向叶片捕获并聚集。这些雾滴可能生长成相对较大的液滴，并最终从最终叶片的流出棱边排出。这些液滴由于其高动能可能在工作叶片进入棱边上导致所谓的液滴冲击侵蚀，其中工作叶片进入棱边由于材料侵蚀受到损伤。在此液滴具有50μm至400μm的直径。远为更小的液滴是没有危害的并且不出现更大的液滴。

[0004] 存在不同的要避免液滴冲击侵蚀的措施。因此例如已知，吸出在导向叶片上生长的小液滴。

[0005] 还已知，使工作叶片进入棱边配有保护层。同样已知，淬硬转子叶片进入棱边，由此避免材料侵蚀。

发明内容

[0006] 期望通过有效的保护层避免液滴冲击侵蚀。由此提出本发明，其目的是在叶片上形成有效的保护层，用于避免液滴冲击侵蚀。

[0007] 这个目的通过用于流体机械的叶片得以实现，其中该叶片具有叶片板，在叶片板表面上设置保护层，它包括母体和硬质材料，其中将多个由硬质材料形成的板这样设置在母体里面，使板相互搭接地沿着叶片板表面设置并具有弧形的形状。

[0008] 因此建议，由基本两种组成部分形成保护层，即，母体和设置在母体里面的硬质材料。这种硬质材料由板构成并且这样设置在母体里面，使板一方面位于上下和并排，另一方面相互搭接地设置。由于碰撞到板，通过搭接有效地防止，落在这个保护层上的液滴可能侵蚀母体。因为板并排地、上下地且为此还相互搭接地设置，经常可能出现，母体的材料侵蚀一直到板，并因此停止继续材料侵蚀。因此位于保护层下面的叶片板表面完全离开液滴。因此在叶片板表面上不再可能出现液滴侵蚀。

[0009] 在从属权利要求中给出有利的改进方案。

[0010] 有利的是，所述板基本平行于叶片板表面设置。可以设想板相互间的各种布置，它们具有所谓的不透视线布置。不透视线布置在下面指的是：在叶片板表面方向上、即向着表面法线的视线方向，由于板的布置可以说阻止朝叶片板表面的连续视线。所述板与叶片板表面基本平行的布置可以相对成本有利地制成，因为仅仅并排或上下地实现板移动。

[0011] 在另一有利的改进方案中所述母体是金属母体。该金属母体例如可以由可钎焊的单个的金属(如铜Cu，银Ag，镍Ni，钴Co，锌Sn，铅Pb)构成，或者也可以由它们的合金构成(如Ag-Sn，Cu-Ni，Sn-Cu，Pb-Ag，Ni-Cr)。

[0012] 所述母体除了能够简单地容纳由硬质材料形成的板以外也能够具有一定的防液滴冲击侵蚀作用。金属母体提供了防液滴冲击侵蚀，这导致更微少的材料侵蚀。

[0013] 有利地使所述保护层构造成薄膜。薄膜通常易于涂覆在不平的表面上。叶片板表面具有通常不平的几何形状。薄膜通常是柔性的并因此可以易于设置叶片板表面上。所述母体有利地是焊剂。焊剂大多由不同金属合金制成并且用于钎焊。这种焊剂的特性是，这种合金的熔点低于单个金属的熔点。在现有技术中已知多个用于焊剂的材料。这种焊剂原则上必需适合于在叶片上通过钎焊设置。这种焊剂例如可以由可钎焊的单个的金属(如铜Cu，银Ag，镍Ni，钴Co，锌Sn，铅Pb)，或者由其合金(如Ag-Sn，Cu-Ni，Sn-Cu，Pb-Ag，Ni-Cr)构成。

[0014] 在另一有利的改进方案中所述硬质材料由单个的硬金属或钢(如淬硬钢)、金属合金(如钴基合金如“Stellite(司太立合金)”)，或由陶瓷材料(如碳化物如碳化钨、氧化物如氧化铝、氮化物如氮化钛)制成。

[0015] 所述硬质材料有利地具有大于400HV的硬度。

[0016] 这些材料已经证实是特别有利的且适合于作为硬质层使用，它们可以形成板并且提供有效的液滴冲击侵蚀保护。

附图说明

[0017] 下面借助于附图详细描述本发明的实施例。附图中：

[0018] 图1以横截面图示出一部分叶片板表面，具有由母体和球形的硬质材料制成的保护层，

[0019] 图2以横截面图示出叶片板表面，具有保护层，它由母体和由硬质材料构成的板制成，

[0020] 图3示出保护层的局部立体图，

[0021] 图4示出保护层的局部立体图，具有可选择的板实施例。

[0022] 相同的标记符号在不同的视图中具有相同的意义。

具体实施方式

[0023] 图1示出一部分叶片板表面1和保护层2的横截面图。该保护层2涂覆在未详细示出的流体机械的叶片上。流体机械例如是蒸汽轮机或燃气轮机。所述叶片具有以叶片板轮廓成形的叶片板。这些叶片板最好在低压蒸汽轮机中使用。在低压蒸汽轮机中在导向叶片上形成液滴3。这些液滴3以高动能以碰撞方向3碰到保护层2上。由于高动能液滴3从保护层2冲击出来一块材料。保留下凹坑5。

[0024] 在图1中所示的保护层包括母体6和设置在母体6里面的硬质材料7。硬质材料7球形或爪形地构成。因此能够在两个硬质材料7之间形成距离。在两个硬质材料7之间的这种空间里面液滴3可能侵蚀母体6直到叶片板表面1。

[0025] 在图2中示出按照本发明的保护层2。在图2中所示的保护层2同样具有母体6和硬质材料7。在这里硬质材料7以多个板10构成。在图2中这些板10是平的且直的。但是也可以设想，所述板10可以具有弯曲的形状。因此板10的形状可以是凹下或凸起的。
此外可以使板这样上下堆叠，即一层凹下的板位于一层凸起的板上面。凸起的板的特征在于，在表面上的两个点可以通过直线相互连接，其中这个直线不与板接触。凹下的板的特征在于，在表面上的两个点可以通过直线相互连接，其中这个直线接触板甚至穿过板。例如可以是马蹄形或U形。但是构造成板10的硬质材料7可以相对快速且成本有利地制成。将保护层2钎焊或熔焊在叶片板表面1上。

[0026] 在此，所述板10这样设置，使它们一方面并排，另一方面也相互上下错开地设置。因此能够实现板10的搭接。来自碰撞方向4的液滴3最多可能侵蚀母体6直到板10。而现在不再可能侵蚀母体6直到叶片板表面1，因为板10错开或搭接。在图2中所示的视图可以说是瞬间图形。可以看到，液滴3最多只能侵蚀母体6到第一和第二板平面8、9。

[0027] 所述板10可以倾斜于叶片板表面1设置。同样可以弯曲板10。所述母体6是金属母体。所述保护层2构造成薄膜，即，保护层2在叶片板表面1法线方向上以尽可能微小的空间伸展构成。此外要这样选择母体6的材料，使保护层2是柔性的且易于弯曲的。

[0028] 在备选的实施例中所述母体6由焊剂制成。通过这种材料能够利用钎焊使保护层2与叶片板表面1直接连接。

[0029] 所述硬质材料由单个的硬金属或钢(如硬质钢)、金属合金(如钴基合金如“Stellite”)，或由陶瓷材料(如碳化物如碳化钨、氧化物如氧化铝、氮化物如氮化钛)制成。

[0030] 此外所述保护层2可以利用熔焊与叶片板表面1连接。

[0031] 在图3中示出保护层2的立体图。该板10沿着叶片板表面1并排和上下地设置。在此所述板10相互搭接地设置。由于相互错开地上下和并排设置的板10阻止来自碰撞方向4的液滴3碰撞到叶片板表面1上。

[0032] 在图4中示出保护层2的立体图。按照图4的保护层2结构基本与按照图3的保护层2结构类似。不同在于，所述板凹下或凸起地弯曲。