CN102869812A - 用于涡轮引擎的叶片或喷嘴部分的平台的可移动掩模 - Google Patents

Abstract

用于涡轮引擎叶片(10)或喷嘴部分的平台(14)的可移动掩模(18)，所述叶片或喷嘴部分设计为由电解沉积物覆盖，掩模的特征在于其包括与平台啮合的装置，以及用于对平台的不被电解沉积物覆盖的外表面进行覆盖的装置。

Description

用于涡轮引擎的叶片或喷嘴部分的平台的可移动掩模

本发明涉及用于涡轮引擎的叶片或喷嘴部分的平台的可移动掩模，所述叶片或喷嘴部分在电解沉积中被覆盖。

在制造过程中，涡轮引擎，例如，飞机涡轮螺旋桨引擎或涡轮喷气引擎的叶片或构成高压喷嘴的元件由电解沉积底层覆盖，所述底层用于结合一陶瓷外层。陶瓷层需要沉积在叶片或喷嘴的外表面上，该外表面位于流通穿过涡轮引擎的气流中，即：对于叶片而言，沉积在翼面的压力和吸入侧上，以及平台的径向外表面上；对于喷嘴而言，沉积在导向叶片的压力和吸入侧上，外平台的径向内表面上，以及内平台的径向外表面上。叶片或喷嘴的其它外表面，即，叶片或喷嘴的不位于气流中的表面，不被陶瓷覆盖，因此，不需要在这些表面上沉积上述结合底层。

将被陶瓷覆盖的每个平台的表面通过连接边缘(其基本上为平行四边形)连接至外围表面，该外围表面基本上垂直于平台的上述表面延伸，并不被陶瓷覆盖。

通常，叶片或喷嘴制造为一体铸件。叶片或喷嘴的不被陶瓷覆盖的表面不通过机械加工进行矫正。对每个平台的上述外围表面进行矫正，以使其具有精确的尺寸。

用于结合陶瓷层的底层通常基于铂，铂是一种非常昂贵的金属。因此，为限制叶片或喷嘴的制造成本，避免将该物质沉积在平台的位于气流之外的表面上是很重要的。

现有技术中，在电解沉积操作过程中使用两种技术来对叶片或喷嘴的上述表面进行掩蔽。

第一种技术为直接将蜡包覆到平台上，以对平台的不被铂覆盖的外表面进行掩蔽。

第二种技术为在将被掩蔽的表面上粘贴胶带。

但是，这些技术不尽如人意，因为其实施起来耗时且昂贵，并且发现铂会在平台和胶带之间或在平台或蜡之间渗透，特别是因为胶带和蜡都会在电解沉积的过程中变形。这些技术也带来了卫生和安全问题，特别是因为它们使用了清洁所用的有毒物质，以及切割胶带所用的刀片。

此外，这些技术不适于对表面进行覆盖以精确方式进行掩蔽，特别是对每个平台的上述外围表面进行掩蔽，因为使用的掩蔽装置要么突出超过平台的将在电解沉积中覆盖的外表面，由此掩蔽这些表面的一部分，要么相反，它们会从所述表面回缩，由此使得外围表面的部分不被掩蔽，随后由电解沉积物覆盖。

最后，这些技术不能保证电解沉积物在叶片或喷嘴的平台的表面上，特别是在其外围是均匀的。很难在平台的外围表面上对蜡或胶带进行定位，使得蜡或胶带的上边缘表面与平台的在操作过程中暴露于热气体的外表面齐平且对齐。蜡或胶带的上缘表面通常位于比部件的外表面稍低或稍高的位置，这导致渗透或沿平台的侧边缘表面过度电解沉积。

电解沉积在喷嘴上的铂的量通常约为4克(g)，误差为±0.15克。上述渗透可导致电解沉积的铂增加多于0.15克，这是巨大的经济损失。

本发明的一个具体目的为提供解决现有技术存在问题的方案，该方案简单，有效并便宜。

为此，本发明提供用于涡轮引擎的叶片或喷嘴部分的平台的可移动掩模，所述叶片或喷嘴部分设计为由电解沉积物覆盖，并包括至少一个翼面和至少一个具有外表面的平台，该外表面通过边缘连接至平台的外围表面，该外围表面基本上垂直于外表面，掩模的特征在于其包括与平台啮合的装置，以及用于对平台的外围表面进行覆盖的外围边，该外围边包括至少一个用于密封支承在平台的外围表面上的侧表面，以及沿着上述边缘与平台的外表面齐平的自由外表面。

本发明的掩模为柔性的或半刚性的，在用于欲覆盖的部件上之前制造，由此能够减少将掩模安置在叶片或喷嘴部分上所需的时间。此外，掩模能够轻易啮合在叶片或喷嘴部分上，并能够轻易移除。与使用现有技术对喷嘴部分进行掩蔽所花时间相比，本发明对喷嘴部分进行掩蔽所花时间少得多。

此外，本发明的掩模可以重复使用，连续对多个相同的叶片或喷嘴部分进行掩蔽。这样能够显著降低在对涡轮引擎的叶片或喷嘴部分进行电解沉积之前对涡轮引擎的叶片或喷嘴部分的平台进行掩蔽的相关成本。

本发明的掩模无空隙地配备在叶片或喷嘴平台的将被掩蔽的部分上，防止电解沉积期间掩模和平台之间的任何的材料渗透。将被覆盖的平台的表面的边缘通过本发明的掩模被精确限定，能够在所述边缘获得电解沉积物的轮廓清晰的端部。这样就能够限制电解物质的损失，并降低所述物质的沉积公差。

此外，根据本发明的特征，掩模的对平台的外围表面进行覆盖的外围边可以防止渗透，并精确地在与平台的外表面相同的水平上终止，对外表面进行延伸。这样能够解决上述问题，确保电解沉积在平台的外表面上，特别是在其外围上是均匀的。

通过机械加工进行矫正的平台的外围表面具有精确的尺寸，表面状态良好，使得上述的掩模的边能够更轻易地定位并密封地支承在上述表面上。

在电解沉积的过程中，掩模可能会收缩到平台上，由此防止掩模和平台之间的任何渗透。

有益地，本发明的掩模由塑性材料，例如聚氨酯制造。其优选为可弹性变形，并制为一体件。

掩模可包括凹槽，平台啮合至该凹槽中形成紧密配合，以防止电解物质在掩模和平台之间渗透。

凹槽的侧表面支承在平台的侧表面上。

凹槽的形状大致可为矩形平行六面体。

凹槽可包括至少一个空腔，该空腔用于容纳叶片的根部或喷嘴部分的连接法兰。

本发明的掩模可包括或形成抓持装置，用于在电解沉积过程中固定叶片或喷嘴部分。

掩模的外围边的自由外表面可以是非平面的。

平台的外表面和外围表面通过第一连接边缘连接在一起，覆盖边的侧表面和外表面通过第二连接边缘连接在一起，有益地，第一和第二连接边缘互相支承或彼此紧邻，由此限制或防止上述渗透。连接边缘的形状可基本上为平行四边形。

有益地，本发明的掩模具有多个可移除的标签，例如通过切断而移除，它们彼此独立，标签的数量等于掩模的推荐使用次数。

当掩模适于使用30次而没有材料劣化，那么掩模就有30个独立的标签。每次使用掩模时，例如，每次将掩模和部件浸入电解浴中时，操作人员切断一个标签，例如使用锋利的刀片进行切断。因此，操作人员可以轻易地确定掩模的剩下的推荐使用次数，其通过掩模上剩下的标签的数量提供。最初具有30个标签而现在只有10个标签的掩模能够很好地再使用10次。这些标签由此形成提供与剩余的掩模推荐使用次数，并由此与掩模的磨损程度相关的信息的装置。当掩模没有标签剩余时，可以废弃。这样可以确保掩模具有良好的材料状态，并确保掩模和它保护的部件之间的适当的密封。掩模可具有5至50个，优选地，10至40个标签，例如，其可具有20至30个上述类型的标签。

本发明还提供涡轮引擎叶片，其具有连接至平台的翼面，特征在于如上描述的掩模啮合在该平台上。

本发明还提供涡轮引擎喷嘴部分，其具有两个平台，分别为内平台和外平台，一个或多个导向叶片在两个平台之间延伸，喷嘴部分的特征在于如上描述类型的掩模啮合在每个平台上。

最后，本发明提供制造上述类型掩模的方法，该方法特征在于其包括通过注塑成型在模具和反模之间制造掩模的步骤，所述反模复制平台的形状和尺寸。

模具和反模可由诸如Bakelite

钢，铝等材料制成。

通过阅读以下借助非限制性实施例和参考附图所进行的描述，可以更好地理解本发明，以及本发明的其它细节，特征，以及优势。

图1为涡轮引擎叶片的侧视图，在叶片的平台上定位有以高度图解方式示出的本发明的掩模。

图2为配备有本发明的掩模的涡轮引擎叶片的透视图。

图3为涡轮引擎喷嘴部分的透视图，在喷嘴部分的平台上定位有以高度图解方式示出的本发明的掩模。

图4为配备有本发明的掩模的涡轮引擎喷嘴部分的透视图。

图5为与涡轮引擎叶片的根部及平台啮合的发明的掩模的截面图。

图6为显示图2所示掩模的平面P上的截面图。

首先参考图1，其示出了涡轮引擎，例如，飞机涡轮螺旋桨引擎或涡轮喷气引擎的叶片10，该叶片具有翼面12，该翼面在其径向内端通过平台14连接至根部16。通过将其根部16啮合在转子盘的外围中的具有互补形状的凹槽中，叶片10安装在涡轮引擎的转子盘上。

翼面12和叶片平台14的位于涡轮引擎运行时流通穿过涡轮引擎的气流中的外表面设计为覆盖有陶瓷层。在这些外表面上电解沉积有铂基底层，以确保陶瓷层结合至外表面上。

为节省该底层的昂贵材料，平台14以及根部16的在运行过程中不暴露于热气体，并由此不需要覆盖陶瓷的外表面通过本发明的掩模18进行保护，以防止物质在掩模和叶片的将被掩蔽的部分之间渗透。

掩模18在图2中更为明显，其包括用于啮合至叶片10的平台14上的装置，以及用于覆盖平台和根部16的上述表面的装置，在这些表面上不需要进行电解沉积。

该实施例中的掩模18的形式为具有矩形平面六面体形状的一体件，其具有凹槽20，叶片的平台14啮合在该凹槽中形成紧密配合。该凹槽的侧表面22支承在平台的侧表面24、26上，以防止覆盖物质如上述那样渗透。

掩模18由弹性可变形塑性材料，例如聚氨酯制成，以更容易安置和移除。

如3示出了涡轮引擎喷嘴部分30，其具有两个平台32和34，分别为内平台和外平台，导向叶片36在平台之间延伸，在所述实施例中有两个导向叶片。

喷嘴部分的每个平台32、34由本发明的掩模38、40保护，以防止覆盖物质在掩模和对应的平台之间渗透，并防止物质沉积在平台的在运行过程中不暴露于热气体的表面上。

在图4中更加清楚，掩模38和40同上述掩模18相似，各包括凹槽44，平台32、34啮合在该凹槽中。凹槽的侧表面42支承在相应平台的侧表面上。每个掩模38和40中的凹槽包括至少一个空腔，该空腔用于容纳喷嘴的相应平台32、34的连接法兰46。

图5为与图2所示掩模相似的掩模18′的截面图，掩模18′啮合在平台14以及叶片的整个根部16上，在本实施例中该根部为鸠尾榫形。

掩模18′包括形状与叶片根部16互补的凹槽20′。

掩模18′具有外部外围边50，该外部外围边沿着平台14的侧表面24、26延伸，并包括用于支承这些侧表面的侧表面52。这些侧表面24和26限定外围表面，该外围表面基本上垂直于平台的外表面56(即，平台的在涡轮引擎运行时暴露于气体的表面)延伸。该外表面56需要被电解沉积物覆盖，而由表面24、26限定的外围表面需要被掩蔽。

掩模的外围边50的自由端表面54与平台的外表面56对齐且对其进行延伸。换句话说，外围边50的自由端表面54与平台的外表面56齐平。在图2和4中，该自由端表面不为平面。

掩模的外围边50的侧表面52在其内端连接至平台14的内支承表面58，该表面基本上平行于上述的平台的端表面54，沿着平台的侧表面24、26延伸。掩模的内表面52和58在它们之间限定内部空腔60，叶片的平台14安装在该内部空腔中，形成紧密配合。

图6为图2所示掩模18在平面P上的截面图。如图2中所见，掩模的外围边50的自由外表面不为平面，并设计为同叶片平台14的外表面56齐平。

如图5所示，图6中的掩模18的外围边包括连接至支承内表面58的支承侧表面52，表面52和58在它们之间限定有空腔，叶片的平台安装在该空腔中，形成紧密配合。

有益地，上述这些掩模包括同上述啮合装置和覆盖装置一体形成的标签70(图4、5和6)。

在所示的实施例中，这些标签70位于每个掩模的外部外围表面上，位于其端部附近，该端部远离掩模中的凹槽。标签70都围绕掩模的外围延伸，彼此均匀分开。标签的长度为数毫米，可以通过刀或其它刀片对其基部(即，连接至掩模的端部)进行切割而切断。如上所述，标签的数量对应于掩模的推荐使用次数。

Claims (15)

1.用于涡轮引擎的叶片(10)或喷嘴部分(30)的平台(14)的可移动掩模(18)，所述叶片或喷嘴部分设计为由电解沉积物覆盖，并包括至少一个翼面(12)和至少一个具有外表面(56)的平台(14)，该外表面通过边缘连接至所述平台的外围表面，该外围表面基本上垂直于所述外表面，所述掩模的特征在于其包括与所述平台啮合的装置，以及用于覆盖所述平台的所述外围表面的外围边(50)，该外围边包括至少一个用于密封支承在所述平台的所述外围表面上的侧表面(52)，以及沿着所述边缘与所述平台的所述外表面齐平的自由外表面(54)。

2.如权利要求1所述的掩模，特征在于该掩模由塑性材料，如聚氨酯制成。

3.如权利要求1或2所述的掩模，特征在于该掩模制成为一体件。

4.如上述权利要求任意一项所述的掩模，特征在于该掩模可弹性变形。

5.如上述权利要求任意一项所述的掩模，特征在于该掩模包括凹槽(20)，所述平台(14)啮合至该凹槽中，形成紧密配合。

6.如权利要求5所述的掩模，特征在于所述凹槽(20)的形状大致为矩形平行六面体。

7.如权利要求5或6所述的掩模，特征在于所述凹槽(20′)包括至少一个空腔，该空腔用于容纳所述叶片的根部(16)或所述喷嘴部分的连接法兰。

8.如上述权利要求任意一项所述的掩模，特征在于所述外围边(50)的所述自由端表面(54)不为平面。

9.如上述权利要求任意一项所述的掩模，特征在于所述覆盖边的所述侧表面和端表面(52、54)通过连接边缘连接在一起，该边缘支承在所述平台的边缘或其紧邻部分上，对所述平台的所述外表面进行延伸。

10.如权利要求9所述的掩模，特征在于所述平台的边缘的形状及掩模的边缘的形状基本上为平行四边形。

11.如上述权利要求任意一项所述的掩模，特征在于该掩模包括抓持装置，以用于在电解沉积过程中固定所述叶片或喷嘴部分。

12.如上述权利要求任意一项所述的掩模，特征在于该掩模包括多个可移除的标签(70)，例如，所述标签可通过切断而移除，它们彼此独立，所述标签的数量等于所述掩模(18)的推荐使用次数。

13.涡轮引擎叶片(10)，该涡轮引擎叶片的一端具有连接至平台(14)的翼面(12)，所述叶片特征在于如上述权利要求任意一项所述的掩模(18)啮合在所述平台上。

14.涡轮引擎喷嘴部分(30)，该涡轮引擎喷嘴部分具有两个平台(32、34)，分别为内平台和外平台，一个或多个导向叶片(36)在所述平台之间延伸，所述喷嘴部分的特征在于如上述权利要求1至12任意一项所述的掩模(38、40)啮合在每个平台上。

15.制造如上述权利要求1至12任意一项所述的掩模的方法，特征在于该方法包括通过注塑成型在模具和反模之间制造掩模的步骤，所述反模复制所述叶片或喷嘴部分的平台的形状和尺寸。

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