專利名稱：渦輪輪葉結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造渦輪輪葉的方法和利用本發(fā)明的方法渦輪輪葉。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有帶有多個(gè)輪葉的一個(gè)或多個(gè)渦輪級(jí)。如

圖1所示，一般，渦輪輪葉10為鑄造結(jié)構(gòu)，它具有一個(gè)翼面12和一個(gè)平臺(tái)14。當(dāng)裝配成一組時(shí)，該渦輪輪葉10沿著該平臺(tái)邊緣16和18匹配。在裝配過(guò)程中，在相鄰的平臺(tái)邊緣16和18之間可形成平臺(tái)分開間隙20。這種間隙是不希望的，經(jīng)常需要密封，以防止不需要的泄漏。
消除這種平臺(tái)分開間隙的方法是很希望的。
發(fā)明概述本發(fā)明提供制造一組消除平臺(tái)分開間隙的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件—例如一組渦輪輪葉的方法。
本發(fā)明還提供具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件—例如渦輪葉片。
根據(jù)本發(fā)明，提供了制造在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用的部件的方法。廣義來(lái)說(shuō)，本方法包括下列步驟形成一個(gè)具有一帶有一前緣和一后緣和帶有一翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的第一平臺(tái)的第一空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)；形成一個(gè)具有一帶有一前緣和一后緣與帶有一翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)的第一邊緣的第二平臺(tái)的第二空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)；和將該二結(jié)構(gòu)連接一起，使得該翼面的負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)與該翼面的壓力側(cè)結(jié)構(gòu)匹配，以形成翼面。
另外，根據(jù)本發(fā)明還提供了在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的結(jié)構(gòu)。廣義地說(shuō)，該結(jié)構(gòu)包括具有一前緣，一后緣，一壓力側(cè)結(jié)構(gòu)和一負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的翼面，該翼面帶有從該前緣延伸至該后緣的一條分開線，使得該壓力側(cè)結(jié)構(gòu)在該分開線的一側(cè)，而該負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)在該分開線的相反一側(cè)。
再根據(jù)本發(fā)明，還提供了用于形成一組渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的結(jié)構(gòu)。廣義地說(shuō)，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)具有一前緣和一后緣的平臺(tái)，沿該平臺(tái)的第一側(cè)邊緣形成的翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)，和沿該平臺(tái)的第二側(cè)邊緣形成的翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)。
又根據(jù)本發(fā)明，還提供了由多個(gè)連接在一起的結(jié)構(gòu)形成的一組渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件。廣義地說(shuō)，每一個(gè)該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)具有一前緣和一后緣的平臺(tái)，沿該平臺(tái)的第一側(cè)邊緣形成的翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)，和沿著該平臺(tái)的第二側(cè)邊緣形成的翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的渦輪輪葉結(jié)構(gòu)的其他細(xì)節(jié)，以及其他的優(yōu)點(diǎn)和目的，從下列的詳細(xì)說(shuō)明和附圖中可以了解。其中，相同的代號(hào)代表相同的部件。
附圖簡(jiǎn)述圖1表示現(xiàn)在使用的渦輪輪葉的結(jié)構(gòu)；圖2和3表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪輪葉結(jié)構(gòu)；圖4和5表示任意的后緣和前緣的插件；和圖6表示在本發(fā)明的渦輪輪葉結(jié)構(gòu)上鉆出的多個(gè)孔。
優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明現(xiàn)參見附圖，圖2和3表示可由它們形成一組渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的多個(gè)結(jié)構(gòu)100。雖然本發(fā)明討論制造渦輪輪葉組，但應(yīng)了解，本發(fā)明可以用于形成渦輪和壓縮機(jī)葉片組以及其他燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件。
如用圖2和3所示，每一個(gè)結(jié)構(gòu)100具有一個(gè)帶有前緣104和后緣106的平臺(tái)部分102。沿該平臺(tái)部分102的第一邊緣108，有翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)形式的半個(gè)第一輪葉110。沿該平臺(tái)部分102的第二邊緣112，有翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)形式的半個(gè)第二輪葉114。當(dāng)將二個(gè)結(jié)構(gòu)100彼此相鄰放置和/或連接一起時(shí)，該半個(gè)第一輪葉110的露出表面116形成內(nèi)部表面。同樣，當(dāng)二個(gè)結(jié)構(gòu)100彼此相鄰放置和/或連接一起時(shí)，半個(gè)第二輪葉114的露出表面118為一個(gè)內(nèi)部表面。每一個(gè)結(jié)構(gòu)100可以有在該平臺(tái)部分102的下側(cè)形成的連接部分(沒(méi)有示出)。
每一個(gè)結(jié)構(gòu)100最好為鑄造結(jié)構(gòu)，并可以利用技術(shù)上已知的任何適當(dāng)?shù)蔫T造方法形成。雖然該結(jié)構(gòu)100最好為鑄造結(jié)構(gòu)，但如果希望，也可以為機(jī)械加工結(jié)構(gòu)。
當(dāng)將相鄰的結(jié)構(gòu)100放置在一起或連接在一起時(shí)，形成翼面120。該結(jié)構(gòu)100可以利用技術(shù)上已知的任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄟB接在一起。在相鄰的翼面120之間有流體通道122延伸。
如果希望，但不是必需，半個(gè)第一輪葉110和半個(gè)第二輪葉114之間的分開線124可以沿該翼面120的平均拱弧線。
現(xiàn)參見圖4和5，當(dāng)將半個(gè)輪葉110和114安置或連接一起時(shí)，一般，在該翼面120的前緣上，有開口126，并且在該翼面120的后緣上有開口128。為了形成完全符合空氣動(dòng)力學(xué)的翼面，可以使用前緣插件130，封閉該開口126。該前緣插件130可以利用技術(shù)上已知的任何適當(dāng)?shù)慕饘倩蚍墙饘俨牧现瞥伞Ｈ绻Ｍ?，該前緣插?30可以用與制造半個(gè)輪葉110和114相同的材料制成。該前緣插件130可以具有一對(duì)槽112，用于容納半個(gè)輪葉110上的一個(gè)接片部分134和半個(gè)輪葉114上的一個(gè)接片部分136。如果希望，每一個(gè)槽132可以有一個(gè)后壁138，該后壁緊靠在內(nèi)表面116或118上的肩部140上。如果希望，可將每一個(gè)接片部分134和136，用粘接劑，焊接等實(shí)際上與相應(yīng)的槽132的一部分連接。
可以利用后緣插件142封閉該開口128。該后緣插件142可以利用技術(shù)上已知的任何適合的金屬或非金屬材料制成。如果希望，該后緣插件142可用與翼面120相同的材料制成。該后緣插件142可以通過(guò)一個(gè)舌片和槽結(jié)構(gòu)分別與半個(gè)輪葉110和114連接。該插件142在匹配邊緣146上可以有一對(duì)舌片144。每一個(gè)半個(gè)輪葉110和114可以具有一條槽148，一個(gè)舌片144安置在該槽中。如果希望，每一個(gè)舌片144可以用粘接劑，焊接等與相應(yīng)的槽148的一部分連接。
該前緣和后緣插件130和142可以由相同或不相同的材料—例如陶瓷制成，或?yàn)閱为?dú)的帶有詳細(xì)特點(diǎn)的鑄件。
根據(jù)本發(fā)明，制造在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的部件—例如渦輪輪葉的方法包括下列步驟形成具有帶有前緣104和后緣106和帶有翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)114的邊緣112的第一空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)110；形成具有帶有前緣104和后緣106和帶有翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)110的第一邊緣108的第二平臺(tái)部分102的第二空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)100；將該二結(jié)構(gòu)100連接在一起，使翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)114與翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)110匹配，以成翼面120。該結(jié)構(gòu)110和114可以利用技術(shù)上已知的任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄟB接在一起，并可沿翼面20的平均拱弧線連接。該前緣和后緣插件130和142最好在連接步驟后加入。
本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為消除平臺(tái)分開間隙。其他優(yōu)點(diǎn)包括一個(gè)無(wú)臺(tái)階的平臺(tái)部分102，它與要求的榫接合密封(feather seal)一起，可提供更好的空氣動(dòng)力學(xué)性能并消除寄生泄漏主源。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，對(duì)于大多數(shù)部分，匹配表面偏移至翼面120的前緣和后緣。間隙或開口126和128為天然的泄漏通道，這就是需要冷卻空氣以降低溫度的地方。前緣匹配還可以形成一個(gè)所希望的溝槽或開口126。
如圖7所示，本發(fā)明的方法還可以在將模制的半個(gè)輪葉110和114放置或連接在一起之前，從暴露的半個(gè)輪葉110或114的內(nèi)部鉆出薄膜孔160。結(jié)果，由于可從內(nèi)部鉆出該孔，使薄膜鉆孔變得容易得多。結(jié)果，可以在同一方向上進(jìn)行鉆削和最后的冷卻流動(dòng)。通過(guò)孔內(nèi)部開始和外部出口之間的更好的相互關(guān)系，從內(nèi)部鉆孔能夠更好地優(yōu)化冷卻流動(dòng)。這個(gè)方法還可以使冷卻孔的位置精確地定位于冷卻通道中的任何內(nèi)部行程帶之間，從而可改善局部的流量分布和所產(chǎn)生的薄膜有效性。鉆孔的基準(zhǔn)點(diǎn)可直接設(shè)置在鑄件上，在翼面的內(nèi)壁上。
作為另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，隔板可以完全取消，并用固定在一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁116和118上的相適應(yīng)的蓋代替。
權(quán)利要求
1.一種形成用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的部件的方法，包括下列步驟形成具有帶有一前緣和一后緣及帶有一翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的一邊緣的第一平臺(tái)的第一空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)；形成具有帶有一前緣和一后緣及帶有一翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)的一第一邊緣的第二平臺(tái)的第二空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)；和將所述二個(gè)結(jié)構(gòu)連接在一起，使所述翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)與所述翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)匹配，以形成一翼面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述連接步驟包括沿著所述翼面的平均拱弧線，使所述翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)與所述翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述形成步驟包括形成帶有具有一翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)的相反邊緣的所述第一空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)，和形成帶有具有一翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的相反邊緣的所述第二空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征為，每一個(gè)所述形成步驟包括鑄造帶有所述翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)和所述翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的暴露的內(nèi)表面的所述相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，還包括在所述連接步驟前，在所述翼面壓力側(cè)和翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)中鉆冷卻孔的步驟；其中所述鉆孔步驟包括自一內(nèi)表面鉆所述冷卻孔至所述翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)的外表面，和自一內(nèi)表面鉆所述冷卻孔至所述翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的外表面。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征為，所述鉆削步驟還包括沿與預(yù)期的冷卻氣流相同方向鉆所述冷卻孔。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，還包括在所述連接步驟后，加入前緣插件和后緣插件。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述形成和連接步驟形成一個(gè)渦輪輪葉部件。
9.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)具有一前緣，一后緣，一壓力側(cè)結(jié)構(gòu)和一負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的翼面；和所述翼面帶有從所述前緣延伸至所述后緣的剖線，使所述壓力側(cè)結(jié)構(gòu)處在所述分開線的一側(cè)，而所述負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)處在所述分開線的相反一側(cè)。
10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征為，還包括與所述翼面的所述壓力側(cè)結(jié)構(gòu)連接的第一平臺(tái)結(jié)構(gòu)，和與所述翼面的所述負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)連接的第二平臺(tái)結(jié)構(gòu)；并且，所述分開線沿所述第一和第二平臺(tái)結(jié)構(gòu)的匹配邊緣延伸。
11.如權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其特征為，還包括其內(nèi)部連接在一起的所述壓力側(cè)結(jié)構(gòu)和所述負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征為，還包括多個(gè)從所述翼面的內(nèi)表面向外延伸至所述翼面的外表面的鉆孔。
13.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征為，還包括與所述壓力側(cè)結(jié)構(gòu)的前緣部分和所述負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的前緣部分連接的一前緣插件，及與所述壓力側(cè)結(jié)構(gòu)的后緣部分和所述負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的后緣部分連接的一后緣插件。
14.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征為，所述結(jié)構(gòu)為渦輪輪葉。
15.一種用于形成一組渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括一個(gè)具有一前緣和一后緣的平臺(tái)；一個(gè)沿所述平臺(tái)的第一側(cè)邊緣形成的翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)；和一個(gè)沿所述平臺(tái)的第二側(cè)邊緣形成的翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其特征為，所述翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)和所述翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面面向外部。
17.如權(quán)利要求16所述的結(jié)構(gòu)，其特征為，還包括在所述翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)和所述翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)中鉆出的多個(gè)孔，所述孔從所述內(nèi)表面鉆至外表面。
18.由多個(gè)連接在一起的結(jié)構(gòu)形成的一組渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，每一個(gè)所述結(jié)構(gòu)包括一個(gè)具有一前緣和一后緣的平臺(tái)；一個(gè)沿所述平臺(tái)的第一側(cè)邊緣形成的翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)，和一個(gè)沿所述平臺(tái)的第二側(cè)邊緣形成的翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求18所述的組，其特征為，還包括所述翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)和所述翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的相鄰的結(jié)構(gòu)沿所述翼面的平均拱弧線連接。
20.如權(quán)利要求18所述的組，其特征為，所述組為渦輪葉片組。
全文摘要
提供了制造在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的部件－例如渦輪輪葉結(jié)構(gòu)的方法。廣義地說(shuō)，該方法包括下列步驟形成具有帶有前緣和后緣和帶有翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)的邊緣第一平臺(tái)的第一空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)；形成具有帶有前緣和后緣和帶有翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)的第一邊緣的第二平臺(tái)的第二空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)；和將該二個(gè)結(jié)構(gòu)連接在一起，使該翼面負(fù)壓側(cè)結(jié)構(gòu)與該翼面壓力側(cè)結(jié)構(gòu)匹配，以形成翼面。
文檔編號(hào)F01D5/14GK1924297SQ20061012664
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者E·F·皮特拉什基維茨, O·P·夏馬 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司