CN113924406A - 飞行器涡轮机叶片及使用失蜡铸造制造该叶片的方法 - Google Patents

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Abstract

飞行器涡轮机叶片(102)，所述叶片包括至少一个用于使通风气流循环的内腔(100)，所述腔包括壁(104)，壁包括沿着第一方向定向并形成气流阻断器的第一突出元件(106)，所述壁进一步包括沿着不同于第一方向的第二方向定向的至少一个第二突出元件(108)，所述第二元件和至少一个第一元件在一个区域中彼此重叠，叶片的特征在于，在该区域中，与第二元件重叠的第一元件或每个第一元件的高度(H2，H4’)大于第二元件的高度(H1)，并大于壁的其他第一元件的高度(H3)，以沿着第一元件或每个第一元件的整个长度保持其阻断功能。

Description

飞行器涡轮机叶片及使用失蜡铸造制造该叶片的方法
技术领域
本发明尤其涉及一种飞行器涡轮发动机叶片及通过失蜡铸造制造该叶片的方法。
背景技术
现有技术尤其包括申请人的文献FR-A1-2874186和文献EP-A1-3450683、US-A1-2016/208620、EP-A2-0945595、CN-B-104493081和US-A1-2011/016717。
涡轮发动机叶片特别是涡轮叶片，承受高的热应力，并包括内腔以用于使通风流体循环，在燃气涡轮发动机的情况下通常是使空气循环。
这些叶片现在通常通过失蜡铸造来制造。这种技术包括制作寻求铸造的部件的模型，该模型由蜡或其他等效的临时材料制成。模型包裹在陶瓷外壳铸件中。陶瓷外壳铸件通过将模型连续浸入含有陶瓷材料的水泥浆中并填充在每次浸渍之间形成的层来制造。使铸件干燥，通过在合适的温度下第一次烹烧来去除铸件所包含的蜡，然后，铸件在高温下烹烧，以给铸件提供模制所需的阻力。因此，外形中空的模型保留，其中，熔融金属被模制在模型中。在冷却之后，铸件破裂，以释放部件。然后对部件进行简单的精加工处理。
当叶片包括用于使冷却气流循环的空腔时，模型中必须包含一个或多个芯。方法的这一阶段首先包括通过铸造由粘结剂联合的陶瓷材料来单独制造芯，如果需要的话，组装芯，并在蜡铸件中实现芯。因此，通过在蜡铸件中注入蜡来铸造模型。模型形成要获得的部件的复制品。
在图1中，在垂直于部件轴线的横截面中，表示蜡铸件10，其内壁是要获得的部件的外形。这里，该铸件分成两部分10A和10B。芯12设置在该铸件中。这里，芯12由彼此平行并连接到公共根的多个分支12A和12G组成。分支一起限定空间，这些空间在金属模制之后将形成间隔件。为了确保芯12楔入铸件内部，提供例如由铂制成的间隔件14。这些间隔件的功能是保持芯12的壁和铸件的内壁16之间的空间，甚至可能保持芯的分支12A-12G之间的空间。因此当注入蜡时，避免由于芯的不适当位移，导致所形成的层和间隔件不规则。
如图2所示，上述间隔件14容纳在芯12的壁的中空单元中。可以在形成芯时获得这些单元，或者可对这些单元进行加工。间隔件14通常具有细长形状，类似于杆或针，且通过沿着其长度方向层叠而放置在芯上(芯沿着叶片的纵向轴线延伸，该纵向轴线是相对于涡轮发动机的纵向轴线基本上径向的轴线，其中，叶片安装在涡轮发动机中)。因此，这些中空单元沿着特定方向延伸。
芯12在其壁上进一步包括沿着另一方向延伸的其它中空单元18，以在叶片的空腔中限定流体流动阻断器。如可在图2中看到的，旨在限定阻断器的中空单元18和间隔件14的壳体组合或者至少彼此重叠。
接下来的步骤包括在取出铸件10之后获得的模型周围形成陶瓷铸件。然后从铸件中去除蜡，然后熔融金属被模制在铸件中，并填充铸件的壁和芯的壁之间的空间。在适当的处理之后，去除构成芯的元件，以获得空腔。获得图3所示的部件，特别是叶片20。
熔融金属旨在占据分支12A-12G之间的空间以及芯和铸件之间的空间，以形成空腔22的间隔件和壁，且还占据芯的中空单元的凹槽，以在空腔的这些壁上形成突出元件24(见图3)。如上所述，由于芯的某些中空单元的重叠，导致某些突出元件在叶片的空腔中彼此重叠。
然而，在这些重叠区域中，阻断器失去其功能，并不会在通风气流中引起湍流，这通过显著降低叶片和该气流之间的热交换系数而对叶片的冷却效果产生显著影响。
本发明旨在克服这个问题，并确保叶片的空腔中的阻断器的功能不会由于该空腔的其他突出元件的存在和重叠而改变。
发明内容
本发明涉及一种飞行器涡轮发动机叶片，该叶片包括至少一个用于使通风气流循环的内腔，该腔包括壁，壁包括沿着至少一个第一方向定向并形成气流阻断器的第一突出元件，该壁进一步包括沿着不同于第一方向的至少一个第二方向定向的至少一个第二突出元件，该第二元件和至少一个第一元件在一个区域中彼此重叠，其特征在于，在所述区域中，与第二元件重叠的第一元件或每个第一元件的高度大于第二元件的高度，并大于壁的其他第一元件的高度，以沿着第一元件或每个第一元件的整个长度保持其阻断功能。
在本申请中，投影元件的高度的意思是沿着垂直于投影元件投影到其上的表面的方向测量的该元件的尺寸。
因此应理解，虽然第一元件和第二元件可以重叠，但是第一元件总是高于第二元件，因此总是在空腔内突出，从而保持其流动阻断功能。
根据本发明的叶片可包括可以彼此独立地获得或者彼此组合地获得的一个或多个如下特征：
-第一元件和第二元件的方向基本上彼此垂直；
-第一元件和第二元件的方向相对于彼此倾斜；
-第一元件或每个第一元件和/或所述第二元件具有大致细长的形状；
-只有一个第一元件与所述第二元件重叠，并与第二元件形成交叉；
-两个第一元件与所述元件重叠，并在该第二元件的两个相对侧上形成分支；
-与所述第二元件重叠的第一元件或每个第一元件的高度变化且在所述区域内最大。
本发明还涉及一种用于通过失蜡铸造的制造方法来制造叶片的陶瓷芯，叶片是如上所述的叶片，该芯包括构造成形成所述腔的部件，且一方面，芯包括第一中空单元，第一中空单元沿着至少一个第一方向定向并构造成形成所述突出元件，另一方面，芯包括至少一个第二中空单元，第二中空单元沿着不同于第一方向的至少一个第二方向定向并形成用于间隔件的壳体，该第二单元和至少一个第一单元在一个区域中彼此重叠，其特征在于，在所述区域中，与第二单元重叠的第一单元或每个第一单元的深度大于第二单元的深度。
在本申请中，中空单元的深度的意思是沿着垂直于该单元的底面的方向测量的该单元的尺寸。
本发明还涉及一种用于通过陶瓷芯、通过失蜡铸造的制造方法来制造叶片的方法，叶片是如上所述的叶片，陶瓷芯是如上所述的陶瓷芯。
附图说明
通过阅读下面的详细描述，本发明的其它特征和优点将会显现，为了理解下面的详细描述，可以参考附图，其中：
[图1]图1是用于通过失蜡铸造来制造叶片的陶瓷芯和铸件的示意性横向剖视图，
[图2]图2是用于通过失蜡铸造来制造叶片的陶瓷铸件和铸件的示意性轴向剖视图，
[图3]图3是涡轮发动机叶片的示意性横向剖视图，
[图4]图4是涡轮发动机叶片的空腔的示意性局部透视图，并示出了本发明的实施例，
[图5]图5是示出图4的实施例的非常示意性的图，
[图6]图6是涡轮发动机叶片的空腔的示意性局部透视图，并示出了本发明的另一实施例，
[图7]图7是示出图6的实施例的非常示意性的图，以及
[图8]图8是制造图6的实施例的空腔的芯的中空单元的示意性局部透视图。
具体实施方式
图1至图3已在上面描述并示出了现有技术。图1至图3还示出了本发明，只要这些图的描述适用于本发明。
图4和图5示出了本发明的第一实施例。图4示出了叶片2的空腔100，空腔100是部分可见的，且可认为类似于图3所示的空腔。
空腔100具有大致细长的形状，且由于如上所述的芯而形成，并由专门通过失蜡铸造来制造叶片的本领域技术人员以已知的方式形成。
空腔100包括壁104，突出元件106、108位于壁104上。
在本申请中，标记为106的第一突出元件的意思是构造成形成气流阻断器的元件。在空腔中流动的气流F将不得不绕过该元件，这将在气流中产生湍流，从而有利于该气流F和壁104之间的热交换(图5)。
元件106通常具有大致细长的形状，且可具有平行六面体、圆柱形状等。
元件106沿着特定方向延伸，且同一空腔100的元件106可彼此平行延伸。通常，元件106沿着垂直于气流F在空腔100中流动的方向的方向延伸，或者沿着相对于气流F在空腔100中流动的方向倾斜的方向延伸，以对该流动形成障碍。
在本申请中，标记为108的第二突出元件的意思是由制造叶片102的方法产生的元件，该元件在空腔100内没有特定功能。
该第二元件108沿着不同于第一方向的第二方向定向，该第二方向通常平行于气流F在空腔中流动的方向。
如可在附图中看到的，且如上所述，元件106、108可彼此重叠。
在图4和图5的实施例中，只有一个第一元件106基本上在其中心与第二元件108重叠，以形成交叉。因此，在所示的示例中，第一元件106和第二元件108的方向基本上垂直。
第二元件108具有恒定的高度H1。与第二元件108重叠的第一元件106的高度H2大于H1。第一元件106的高度H2也是恒定的。图4允许观察到高度H2可大于空腔的不与第二元件重叠的其他第一元件的高度H3。此外，H3可与H1相似。
图6和图7示出了本发明的第二实施例。图6示出了叶片102的空腔100，空腔100也是部分可见的。
空腔102类似于前述实施例的空腔，并在其壁104上包括第二突出元件108，第二突出元件108也类似于上述突出元件。
壁104进一步包括不同于上述突出元件106的第一突出元件106a、106b。
每个元件106a、106b具有大致细长的形状，并可具有平行六面体、圆柱形状等。
元件106a、106b沿着相对于元件108的方向倾斜的方向延伸。元件106a、106b进一步相对于彼此倾斜，从而形成V形，即使在所示的示例中，元件106a、106b不连续且彼此隔开，也形成V形。
这里，元件106a、106b设置在元件108的任一侧，因此，形成元件108的横向分支。元件106a以倾斜方式延伸并连接元件108的上端，而元件以倾斜方式延伸并连接元件108的下端。
第二元件108具有恒定的高度H1。元件106a、106b具有可变高度H4、H4’。元件106a、106b的最大高度H4’位于在重叠区域内的这些元件的端部的水平处，而高度H4是这些元件的相对的端部的高度。
这里，以轨道的形式呈现元件106a、106b。高度H4可等于空腔的不与第二元件重叠的其他第一元件的高度。
最后一个图部分地示出了用于制造根据上述第二实施例的叶片102特别是该叶片的空腔100的陶瓷芯200。
该芯200包括构造成形成空腔100的部件202，且一方面，该芯200包括第一中空单元206a、206b，第一中空单元206a、206b沿着第一方向定向并构造成形成元件106a、106b，另一方面，该芯200包括至少一个第二中空单元208，第二中空单元208沿着不同于第一方向的第二方向定向并形成间隔件14的壳体。
该第二单元208和第一单元206a、206b在一个区域中彼此重叠，且在所述区域中，这些第一单元206a、206b的深度大于第二单元208的深度。因此应理解，第一单元206a、206b比第二单元208凹进更多(更深)，且这些深度差异被确定为在待制造的叶片的空腔内获得突出元件106a、106b、108的高度差异。
在通过失蜡铸造来制造叶片的过程中，在铸件中模制的熔融金属将占据蜡和间隔件14留下的空白空间。因此，熔融金属将占据中空单元206a、206b、208的空间，从而形成突出元件106a、106b、108，如可在图5和图6中看到的。

Claims (9)

1.飞行器涡轮发动机叶片(102)，所述叶片包括至少一个用于使通风气流循环的内腔(100)，所述腔包括壁(104)，所述壁包括沿着至少一个第一方向定向并形成气流阻断器的第一突出元件(106，106a，106b)，所述壁进一步包括沿着不同于所述第一方向的至少一个第二方向定向的至少一个第二突出元件(108)，所述第二元件和至少一个所述第一元件在一个区域中彼此重叠，其特征在于，在所述区域中，与所述第二元件重叠的所述第一元件或每个第一元件的高度(H2，H4’)大于所述第二元件的高度(H1)，并大于所述壁的其他第一元件的高度(H3)，以在所述第一元件或每个第一元件的整个长度上保持其阻断功能。
2.根据权利要求1所述的叶片(102)，其中，所述第一元件和第二元件(106，108)的方向基本上彼此垂直。
3.根据权利要求1所述的叶片(102)，其中，所述第一元件和第二元件(106a，106b，108)的方向相对于彼此倾斜。
4.根据前述权利要求中的一项所述的叶片(102)，其中，所述第一元件或每个第一元件(106，106a，106b)和/或所述第二元件(108)具有大致细长的形状。
5.根据前述权利要求中的一项所述的叶片(102)，其中，只有一个所述第一元件(106)与所述第二元件(108)重叠，并与所述第二元件形成交叉。
6.根据前述权利要求中的一项的叶片(102)，其中，两个所述第一元件(106a，106b)与所述第二元件(108)重叠，并在该第二元件的两个相对侧上形成分支。
7.根据前述权利要求中的一项所述的叶片(102)，其中，与所述第二元件(108)重叠的所述第一元件或每个第一元件(106a，106b)的高度(H4，H4’)变化且在所述区域内最大。
8.用于通过失蜡铸造的制造方法来制造叶片(102)的陶瓷芯(200)，所述叶片是根据前述权利要求中的一项所述的叶片，所述芯包括构造成形成所述腔(100)的部件，且一方面，所述芯包括第一中空单元(206a，206b)，所述第一中空单元沿着至少一个第一方向定向并构造成形成所述突出元件(106a，106b)，另一方面，所述芯包括至少一个第二中空单元(208)，所述第二中空单元沿着不同于所述第一方向的至少一个第二方向定向并形成用于间隔件的壳体，所述第二单元和至少一个所述第一单元在一个区域中彼此重叠，其特征在于，在所述区域中，与所述第二单元重叠的所述第一单元或每个第一单元的深度大于所述第二单元的深度。
9.用于通过陶瓷芯、通过失蜡铸造的制造方法来制造叶片的方法，所述叶片是根据权利要求1至7中的一项所述的叶片，所述陶瓷芯是根据权利要求9所述的陶瓷芯。
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