CN1970996A - 可制造并且可检查的微型回路 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造涡轮发动机部件的方法，该方法的步骤包括：形成涡轮发动机部件的翼型部分的第一翼型半体，和在翼型部分的第一翼型半体的暴露内壁上形成具有至少一个通道的第一冷却微型回路。该方法的步骤还包括：形成涡轮发动机部件的翼型部分的第二翼型半体，在翼型部分的第二翼型半体的暴露的内壁上形成具有至少一个通道的第二冷却微型回路，且在形成冷却微型回路并对其检查之后，以与第二翼型半体接靠的关系放置第一翼型半体。

Description

可制造并且可检查的微型回路
技术领域
本发明涉及涉及一种用于涡轮发动机部件的制造方法及由此形成的涡轮发动机部件，其中该涡轮发动机部件具有一个带有冷却微型回路的翼型部分。
背景技术
涡轮发动机部件，如高压涡轮叶片翼型，在恶劣的环境中工作并且要经受来自其它部件如燃烧器的非常热的气体。这些部件的翼型部分承受变化的热负荷。因此，翼型部分需要局部冷却。用于冷却翼型部分的机构从一种设计变化到另一种设计，但是有一个最佳布置，其可以使冷却流最小化。
目前，在双层设计中利用耐火金属芯可以在涡轮发动机部件的翼型部分中形成冷却微型回路。耐火金属芯的材料具有较高的熔融温度，在铸件壁中浸出并形成内部微型回路通道前的熔模制造期间，希望对其进行处理。虽然这种技术能够有效地形成非常理想的冷却微型回路，但是对这样形成的微型回路进行检查却是困难的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于形成涡轮发动机部件的方法，该部件具有带有不用很困难就可以检查的冷却微型回路的翼型部分。
根据本发明，提供一种用于具有翼型部分的涡轮发动机部件的制造方法。概括地说，该方法的步骤包括：形成涡轮发动机部件的翼型部分的第一翼型半体，和形成第一冷却微型回路，其中该第一冷却回路在翼型部分的第一翼型半体的暴露的内壁表面上具有至少一个通道。该方法的步骤还包括：形成涡轮发动机部件的翼型部分的第二翼型半体，和形成第二冷却微型回路，其中该第二冷却回路在翼型部分的第二翼型半体的暴露的内壁表面上具有至少一个通道，并且在形成微型回路并对其检查之后，将第一半和第二半以接靠的关系设置。
本发明的方法具有很多优点，其中能够很容易地制造出带有微型回路型冷却构造的涡轮发动机部件的翼型部分，如高压涡轮叶片。
另外，根据本发明，概括地说，涡轮发动机部件包括具有以接靠的关系设置的第一翼型半体及第二翼型半体的翼型部分，且所述第一翼型半体和所述第二翼型半体中的每一个具有位于内壁表面上的冷却微型回路。
在下面的详细描述及附图中阐述了本发明的可制造及可检查的微型回路的其它具体细节，及其它目的和所带来的优点，其中在附图中相似的附图标记表示相似的元件。
附图说明
图1图示出根据本发明形成的两个翼型半体；
图2图示出形成本发明的翼型半体的铸造设备；
图3图示出图2的铸造设备中的分模线；
图4图示出可以图2的铸造设备中使用的可替换的分模线；和
图5图示出一种结构，其可以使用图2的铸设备形成并且可以用其形成涡轮发动机的部件；
图6图示出能够嵌入各翼型部分的壁内的冷却流体微型回路；和
图7和图8示出能够用于图6的冷却流体微型回路中的各种特征。
具体实施方式
现在参考附图，图1图示出一个涡轮发动机部件的翼型部分10，如高压涡轮叶片。翼型部分10具有第一翼型半体12和第二翼型半体14。两个翼型半体12和14可以是任何所需的形状，并且可以包括内部结构，如肋条16和18。如接下来所讨论的，形成这两个翼型半体12和14，以使得相应的内壁表面20和22暴露出来。
可以使用本领域中公知的任何适合的方式及本领域中公知的任何适合的材料铸造这两个翼型半体12和14。例如，可以使用镍基、铁基或钛基合金材料形成这两个翼型半体12和14。
在本发明的优选实施例中，使用如图2所示的铸造设备24形成这两个翼型半体12和14。铸造设备24独特之处在于，它能够铸造出如图5所示的结构100，其能够形成涡轮发动机部件。结构100可以包括具有前边缘104、后边缘106、第一侧边缘108和第二侧边缘110的平台102。结构100还可包括沿边缘108的第一翼型半体12和沿边缘110的第二翼型半体14。结构100还可具有其它特征或构造，如形成于平台102的下侧上的连接部分(未示出)，及形成于翼型半体12及14中的相应的一个翼型半体的外表面114或116和平台102的表面之间的倒角结构112。结构100的一个优点是在结构100的相邻结构的两个翼型半体12和14连接在一起之前，内壁表面20和22是暴露的。由于内壁表面20和22是外露的，所以可以很容易地在内壁表面20和22上形成一个或多个冷却微型回路。微型回路的形状可选择成使在其预期环境中的翼型部分10的冷却需求最优化。
为了形成结构100，铸造设备24可沿着线A-A和B-B分开，这两条线限定了翼型部分10的分模线26。铸造设备24与现有技术的铸造设备不同，其中现有技术的铸造设备不用任何分模线就能够形成翼型部分。替代的是，在平台的中心部分存在有分型线。用这种方式形成的涡轮部件结构是有缺陷的，其中相邻的平台部分之间存在有多个漏泄路径，这就需要使用多个密封件。通过使用铸造设备24形成结构100就克服了这一缺陷，因为现在是各平台部分作为一单独部件铸造的，就不用象目前的构造那样将其构形成沿着平台边缘进行密封。在使用中，可以用本领域公知的任何适合的方法将熔料填充到铸造设备24中。就是说，用制作出模型，用壳罩住该模型，将蜡熔化，且在铸造期间将液态金属灌入模型(空的部分)中。
图3图示出在实施本发明的过程中可用于铸造设备24中的一种形式的分模线26，以形成两个翼型半体12和14。图4图示出一种在实施本发明的过程中可用于铸造设备24中的可替代形式的分模线26’，以形成两个翼型半体12和14。
参考图1和6，利用本领域公知的任何适合的技术，可以在内壁表面20上形成第一冷却微型回路120。例如，如果需要，微型回路120可以是铸造结构，其中可以铸造多个元件122，如支座结构，其限定出一个或多个用于冷却流体的通道，以及用于通道的入口124和出口126。可选择地，也可以用本领域公知的任何适合的技术机械加工出微型回路120，以形成元件122，其限定出用于冷却流体的通道及用于通道的入口124和出口126。如上所述，微型回路120的精确构形可以实现涡轮发动机部件的最终用途。图7和图8突伸出可用于本发明中的示例性的冷却微型回路结构。以这种方式形成微型回路120的优点是，在翼型部分10组装之前能够很容易地进行检查。
在微型回路120检查完成之前或之后，可将盖板128放置在其上面，并将其连接到一个或多个元件122上。
以相似的方式，可在翼型半体14的内壁表面22上形成第二微型回路120’。同第一微型回路120一样，可以利用本领域公知的任何适合的技术形成第二微型回路120’，其可以具有任意数量的冷却通道。微型回路120’也包括多个元件122’，它们限定出一个或多个用于冷却流体的通道，及用于冷却流体通道(或多个通道)的入口124’和出口126’。在微型回路120’检查完成之前或之后，可将盖板128’放置在微型回路120’上面，并且使其连接于元件122’。
采用本领域公知的任何适合的技术均可以将盖板128和128’连接到相应的微型回路120和120’的元件122和122’上，如铜焊(或钎焊)、扩散粘结和焊接。应当注意到，该方法的优点是，如果在该范围内出现灰尘堵塞的问题时，能够很容易地更换盖板128和128’。
在形成微型回路120和120’并对其检查且安装了盖板128和128’之后，结构100就可以安装到支撑结构(未示出)上了，例如该支撑结构是盘。通过以与第二翼型半体14接靠的方式放置第一翼型半体12，在结构100的相邻结构形成翼型部分10，其中翼型半体12上的配接表面40、42和44与翼型半体14上的配接表面46、48和50接触或接靠。如果需要，可以通过本领域公知的任何适合的方法使翼型半体12和14互相连接，如机械装置、扩散粘结、瞬时液相粘结(transientliquid phase bonding)或固态粘接。
从上面的叙述可以看出，本发明中采用的技术提供了在翼型设计中实现微型回路构造的一种简单手段，其没有与双壁冷却设计相关联的复杂性。本发明有利于内部检查，解决了堵塞问题，且通过消除多处漏泄路径提高了性能。

Claims (17)

1.一种用于制造涡轮发动机部件的方法，它包括以下步骤：
形成涡轮发动机部件的翼型部分的第一翼型半体；
形成第一冷却微型回路，所述第一冷却微型回路在所述翼型部分的所述第一翼型半体的暴露的内壁表面上具有至少一个通道。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过铸造形成所述第一翼型半体，且其中所述第一冷却微型回路形成步骤包括形成带有入口和出口的所述第一冷却微型回路。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一冷却微型回路形成步骤包括通过铸造多个形成所述至少一个通道的元件形成所述第一冷却微型回路。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一冷却微型回路形成步骤包括机械加工多个形成所述至少一个通道的元件形成所述第一冷却微型回路。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括将盖板放置在所述第一冷却微型回路上。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括：
形成所述涡轮发动机部件的所述翼型部分的第二翼型半体；和
形成第二冷却微型回路，所述第二冷却微型回路在所述翼型部分的所述第二翼型半体的暴露的内壁表面上具有至少一个通道。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过铸造形成所述第二翼型半体，其中所述第二冷却微型回路形成步骤包括形成带有入口和出口的所述第二冷却微型回路。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二冷却微型回路形成步骤包括通过铸造多个形成所述至少一个通道的元件形成所述第二冷却微型回路。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二冷却微型回路形成步骤包括机械加工多个形成所述至少一个通道的元件形成所述第二冷却微型回路。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其还包括将盖板放置在所述第二冷却微型回路上。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其还包括：
以相对所述翼型部分的所述第二翼型半体接靠的关系放置所述翼型部分的所述第一翼型半体，并且以与所述第二翼型半体接靠的关系放置所述第一翼型半体之前检查每个所述微型回路。
12.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其还包括：
所述第一翼型半体形成步骤包括形成带有第一平台部分和第一倒角结构的第一翼型半体，所述倒角结构位于所述翼型部分的所述第一翼型半体的外表面和所述第一平台部分的表面之间；和
所述第二翼型半体形成步骤包括形成带有第二平台部分和第二倒角结构的第二翼型半体，所述倒角结构位于所述翼型部分的所述第二翼型半体的外表面和所述第二平台部分的表面之间。
13.一种涡轮发动机部件，它包括：
通过使第一翼型半体与第二翼型半体呈接靠的关系形成的翼型部分；
所述第一翼型半体和所述第二翼型半体中的每一个具有内壁表面及形成在所述内壁表面上的冷却微型回路。
14.如权利要求13所述的涡轮发动机部件，其特征在于，所述第一翼型半体和所述第二翼型半体是独立的铸造结构。
15.如权利要求13所述的涡轮发动机部件，其特征在于，其还包括放置在每个所述微型回路上的盖板。
16.如权利要求13所述的涡轮发动机部件，其特征在于，所述第一翼型半体具有第一铸造内表面，所述第二翼型半体具有第二铸造内表面，并且当以与所述第二翼型半体接靠的关系放置所述第一翼型半体时，所述内表面彼此相互接靠。
17.如权利要求13所述的涡轮发动机部件，其特征在于，其还包括铸造平台部分和倒角结构，其中所述铸造平台部分位于所述第一和第二翼型半体的间隔开的部分和具有外表面的每个翼型半体之间，且所述倒角结构位于所述外表面和所述平台的表面之间。
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