制造涡轮机的叶片式定子元件的方法及实施该方法的工具
技术领域
本发明涉及制造特别是用于飞行器的涡轮机的叶片式定子元件的方法，以及实施该方法的工具。
背景技术
特别地，现有技术包括文献FR-A1-2989414、EP-A1-3132887、EP-A1-3381604、GB-A-213512、US-A1-3414958以及US-A1-1550651。
涡轮机的叶片式元件通常围绕轴线呈大体环形形状，该轴线是涡轮机的纵向轴线。这种叶片式元件经典地包括：
-环形壳体，该环形壳体围绕轴线延伸并且包括环形固定凸缘，该环形固定凸缘在该环形壳体的轴向端部中的每一个轴向端部处径向向外延伸，和
-一环形排的叶片装置，该叶片装置围绕轴线在壳体内延伸并且该叶片装置的径向外端部被固定到壳体。
这种类型的叶片式元件可通过对部件进行机械加工、铸造、组装等来制造。在此，本发明涉及叶片式元件的制造，该制造特别包括将叶片装置的径向外端部焊接到壳体。
据观察，这种焊接产生与部件的内应力有关的缩回，该缩回导致结构变形，特别是凸缘变形。然后，必须通过焊后机械加工操作、特别是通过对凸缘进行车削、平面化和钻孔来处理这些变形。
然而，当固定在壳体上的叶片装置不符合要求时，必须通过对壳体进行机械加工来用新的叶片装置更换该不符合要求的叶片装置，以移除不符合要求的叶片装置并将新的叶片装置焊接到壳体上。在这种情况下，在对不符合要求的叶片装置进行焊接之后，凸缘已经经受了机械加工操作，并且在对新叶片装置进行焊接之后不能再经受进一步的机械加工操作。
因此，需要限制或者甚至消除在将叶片装置焊接在壳体上期间观察到的缩回现象的影响。
发明内容
本发明提供一种简单、有效和经济的满足这种需要的方案。
因此，本发明提出制造用于涡轮机、特别是用于飞行器的叶片式定子元件的方法，
该叶片式元件围绕轴线具有大致环形的形状并且包括：
-环形壳体，该环形壳体围绕轴线延伸并且包括环形固定凸缘，该环形固定凸缘在该环形壳体的轴向端部中的每一个轴向端部处径向向外延伸，和
-一环形排的叶片装置，该叶片装置围绕轴线在壳体内延伸并且该叶片装置的径向外端部被固定到壳体，
该方法包括将叶片装置的径向外端部焊接到壳体的步骤，
其特征在于，该方法包括：
i)在将一个或多个叶片装置焊接在壳体的周向区域中之前，将工具安装在壳体的该区域上且安装在壳体的凸缘之间的步骤，该工具被轴向地夹紧在这些凸缘上，以将沿相反的轴向方向的张力施加在这些凸缘上，和
ii)在将这个或这些叶片装置焊接之后，拆卸该工具的步骤，
在壳体的不同的周向区域上重复步骤i)和步骤ii)，以将叶片装置固定在壳体周围。
通过工具将力施加在凸缘上的目的是使凸缘和壳体中的至少一个发生弹性变形，使得由此获得的移动补偿将在焊接期间施加的缩回。然后，该缩回仅仅是将凸缘和壳体重新定位成处于凸缘和壳体的原始位置和形状。因此，该工具不会消除缩回，但是会消除缩回对焊接后的叶片式元件的影响。有利地，该工具的体积尽可能最小，以便一方面易于被操作并且可在壳体的周向区域之间移动，另一方面不干扰焊接操作，该焊接操作可以通过使焊接头在工具的部件附近或部件之间移动来实现。
根据本发明的方法可包括彼此单独采用或彼此组合采用的以下特征和/或步骤中的一个或多个：
-在每个步骤i)中，将工具的第一板施加在凸缘中的一个凸缘的径向面上，将工具的第二板施加在凸缘中的另一凸缘的面对的径向面上，并且增加用于连接板的缸体的长度以将所述力施加在凸缘上，
-所述第一板和所述第二板具有大致弯曲的形状并且被布置在壳体上，使得所述第一板和所述第二板的凹面朝向轴线定向，
-所述第一板和所述第二板中的至少一个板包括销，该销被接合在凸缘的孔中，
-缸体的长度的增加是通过将松紧螺丝扣的夹紧来实现的，
-每个叶片装置包括叶片，该叶片在叶片的径向外端部处连接到平台，该平台旨在插入壳体的、在该壳体的凸缘之间的互补形状的通孔中，平台的周边边缘被焊接到面向壳体的周边边缘，
-该焊接是通过激光或电子束来实现的。
本发明还涉及用于实施根据前述权利要求中任一项所述的制造涡轮机的叶片式定子元件的方法的拆卸工具，所述叶片式元件具有围绕轴线的大致环形的形状并且包括：
-环形壳体，该环形壳体围绕轴线延伸并且包括环形固定凸缘，该环形固定凸缘在该环形壳体的轴向端部中的每一个轴向端部处径向向外延伸，和
-一环形排的叶片装置，该叶片装置围绕轴线在壳体内延伸并且该叶片装置的径向外端部被固定到壳体，
所述工具包括：
-第一板，该第一板旨在被施加在环形壳体的第一凸缘的径向面上，并且具有大致细长和弯曲的形状，该第一板的凹面旨在朝向轴线定向，
-第二板，该第二板旨在被施加在第二凸缘的面向第一凸缘的径向面上，并且具有大致细长和弯曲的形状，该第二板的凹面旨在朝向轴线定向，
-用于连接板的缸体，该缸体的长度可被改变，使得板间距离可被调节，以及
-销，该销被构造成插入到凸缘的孔中，以沿周向方向将所述工具固定在壳体上。
根据本发明的工具可包括彼此单独采用或彼此组合采用的以下特征中的一个或多个：
-缸体是松紧螺丝扣类型的，
-缸体通过可旋转连接部连接到所述板。
附图说明
当阅读通过非限制性示例并参考附图做出的以下描述时，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征以及优点将更清晰地显现，在附图中：
图1是飞行器涡轮机的叶片式定子元件的轴向横截面的局部示意性半视图；
图2是图1的元件的局部示意性侧视图；
图3是类似于图1的视图，示出了在焊接操作期间在现有技术中发现的缩回；
图4是类似于图1的视图，并且示出了根据本发明的方法施加到元件上以补偿缩回的影响的弹性变形；
图5是用于实施根据本发明的方法的工具的示意性透视图；
图6是图1的元件的局部示意性侧视图，该元件装配有图5的工具；以及
图7是示出了根据本发明的方法的不同步骤的流程图。
具体实施方式
图1和图2描绘了飞行器涡轮机的叶片式定子元件10，诸如该涡轮机的低压压缩机的整流器。
该叶片式元件10包括环形壳体12，该环形壳体围绕轴线(未示出)延伸并且具有环形固定凸缘14、16，该环形固定凸缘在该环形壳体的轴向端部中的每一个轴向端部处径向向外延伸。该叶片式元件10进一步包括一环形排的叶片装置18，该叶片装置围绕所述轴线在壳体12内延伸并且具有固定到壳体12的径向外端部。
在所示的示例中，壳体12具有大致圆筒形形状但是可以替代地被截断。环形加强肋20可从壳体12的径向外圆筒形表面突出而被形成。
叶片装置18的径向外端部通过例如由激光或电子束实现的焊接而被固定到壳体12。为此目的，每个叶片装置18包括叶片18a，该叶片的径向外端部连接到平台18b，该平台在此具有大致平行六面体形状。
该壳体12包括一环形排的通孔22，该通孔从而通向壳体的径向内圆筒形表面和径向外圆筒形表面。这些通孔22是相同的并且这些通孔的形状和尺寸被设计成接纳叶片装置18的平台18b。
平台18b的厚度(或径向尺寸)近似地与壳体12在孔22处的厚度相同。每个叶片装置18的平台18b被接合在孔22中并且以小的间隙与该孔的周边边缘分隔开。该间隙旨在通过围绕平台18b的整个周边延伸的焊道24填充。因此，平台18b的周边边缘和相关的孔22通过焊道24被焊接在一起。焊道24在图2中以虚线示意性地示出。
焊接操作在元件10中产生很大的热应力，该热应力产生在图3中用箭头示意性表示的缩回现象。上游凸缘14或在图的左边的凸缘比下游凸缘16或在图的右边的凸缘尺寸更大、更硬，然后下游凸缘或在图的右边的凸缘经受(十分之几毫米的)缩回，该缩回通过下游凸缘16的变形来体现，下游凸缘的外周边趋于向上游倾斜。此外，叶片装置18也经受(百分之几毫米的)缩回，该缩回通过叶片装置径向向内的移位来体现。
本发明提出通过在焊接操作之前在凸缘14、16上施加沿相反的轴向方向定向的张力(图4中的双箭头)来补偿这种缩回的影响。这些力使下游凸缘18变形，从而使得一个或多个叶片装置略微向上移动。该弹性变形使得能够至少部分地补偿与焊接有关的缩回。
这些张力是通过图5所示的工具26获得的并且该工具包括：
-第一板28，该第一板旨在被施加在凸缘中的一个凸缘的径向面上，即在所示示例中被施加在上游凸缘14的下游径向面上，
-第二板30，该第二板旨在被施加在凸缘中的另一凸缘的面对的径向面上，即在该示例中被施加在下游凸缘16的上游径向面上，和
-用于连接板28、30的缸体32，该缸体的长度可以被修改以调节板间距离。
板28、30具有大致细长和弯曲的形状并且旨在以如下方式被安装在壳体12上，所述方式即板28、30的凹面朝向前述轴线定向。
板28、30中的至少一个板包括销34，该销被接合在凸缘的孔36中，以沿周向方向将工具固定在壳体12上。这些孔36有利地是旨在接纳安装螺钉的孔，该安装螺钉用于将叶片式元件10附接到涡轮机的另一定子元件上(参见图6)。
在所示的示例中有两个缸体32。缸体32中的一个缸体在板28、30的第一纵向或周向端部之间延伸，并且缸体中的另一缸体在板28、30的第二纵向或周向端部之间延伸。板28、30优选地具有相同或类似的周向范围。
在所示的示例中，每个缸体32是具有松紧螺丝扣(rigging screw)38类型的缸体并且包括第一螺纹杆32a，该第一螺纹杆的一个端部优选地通过可旋转连接部连接到板中的一个板，该第一螺纹杆的相对端部被拧入松紧螺丝扣38中。第二螺纹杆32b具有拧入该松紧螺丝扣38中的一个端部和另一相对端部，该另一相对端部优选地也通过可旋转连接部连接到板中的另一板。螺母可被拧到松紧螺丝扣38的任一侧上的杆32a、32b上，以在夹紧螺母时将松紧螺丝扣保持在给定位置。
松紧螺丝扣38的拧紧将使板彼此移动得更靠近在一起，从而减小板间距离，而拧松将使板28、30移动得更远，从而使板间距离加长。
前述销34可以由穿过板的螺纹杆32a、32b的端部形成，并且可插入凸缘14、16的孔36中。
图7示出了根据本发明的制造方法的步骤。
第一步骤(i)包括将工具26安装在壳体12的介于凸缘14、16之间的外圆筒形表面上，如图6所示。为此目的，将缸体32缩短并且将工具26安装在壳体12的例如用于焊接两个叶片装置18的第一周向区域Z中。如图6所示，操作者可借助于焊接头进入叶片装置的平台18b与壳体12的周边边缘之间的由焊道24填充的周边间隙，该焊接头可一方面在两个板28、30之间穿过，另一方面在两个缸体32之间穿过。图6示出了两个叶片装置位于周向区域中并且可通过工具26被焊接。操作者可以以如下方式操作工具26，所述方式即：增加缸体32的长度，以将前述力施加在壳体12的凸缘14、16上并且使壳体变形，如上文所说明的。
然后可以进行位于壳体12的周向区域Z中的两个叶片装置18的焊接操作(S)。
冷却之后，将工具26拆卸(ii)，并且将步骤i、S和ii重复多次，使得所有叶片装置18都被焊接在壳体12周围，即焊接在所有周向区域(Zx)上。如果壳体包括2n个叶片装置并且如果每个周向区域Z覆盖两个叶片装置，则壳体包括n个区域并且步骤i、S和ii被重复n次。
如果需要，可以以用例如惰性气氛来保护部件或至少焊道24的方式来实现焊接。
