用于制造渦輪機(jī)盤(pán)的腔體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空學(xué)的一般領(lǐng)域。其涉及渦輪機(jī)的渦輪盤(pán)并具體地涉及用于制造用于沿著軸向保持由該盤(pán)所支承的葉片的腔體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)的渦輪葉片由盤(pán)和移動(dòng)葉片組成，所述移動(dòng)葉片通過(guò)渦輪在流體從上游到下游流動(dòng)的作用下由該盤(pán)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。注意，術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”是相對(duì)于流體通過(guò)渦輪從上游到下游流動(dòng)的一般方向考慮的。
[0003]對(duì)于葉片的安裝，該盤(pán)包括在其圓周表面上的多個(gè)均勻分布的齒，所述齒從該盤(pán)向外沿著徑向突出并在該盤(pán)1的兩個(gè)平行側(cè)表面之間延伸，所述表面正交于盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸。該齒在盤(pán)的整個(gè)圓周上相互規(guī)則地分隔開(kāi)。在兩個(gè)相鄰齒之間的空間限定腔體，輪的葉片通過(guò)他們的各自根部接合在所述腔體中，能夠通過(guò)形狀相符沿著徑向保持葉片。
[0004]由兩個(gè)齒11所限定的腔體10在圖1中示意地表示。該腔體在盤(pán)的兩個(gè)測(cè)表面12之間延伸?？梢詤^(qū)別腔體10的幾個(gè)區(qū)域:
[0005]-開(kāi)口13，其是向外沿著徑向敞開(kāi)的區(qū)域；
[0006]-底部14，其是用作葉片根部的徑向支撐件的相對(duì)于開(kāi)口13的區(qū)域；
[0007]-兩個(gè)側(cè)面15，其是兩個(gè)在腔體10的任何一個(gè)側(cè)面上的傾斜區(qū)域，在底部14與開(kāi)口 13之間以及在盤(pán)的兩個(gè)側(cè)表面之間延伸；以及
[0008]-入口16和開(kāi)口 17，其是在盤(pán)的側(cè)表面12處的敞開(kāi)區(qū)域。
[0009]腔體通常相對(duì)于盤(pán)的軸X傾斜，如圖2所示。圖2顯示多個(gè)從它們的開(kāi)口 13觀(guān)看的腔體10。腔體10根據(jù)相對(duì)于盤(pán)的軸X的角α沿著傾斜方向在兩個(gè)側(cè)表面12之間延伸。在所示出的例子中，角α等于十五度。
[0010]當(dāng)前，考慮到腔體的傾斜約束，腔體通常通過(guò)拉削操作一個(gè)接一個(gè)地制造。對(duì)應(yīng)于腔體的輪廓的部分的直線(xiàn)拉削使材料能夠移除以形成腔體。注意，拉削操作可以由研磨操作替代。然后腔體在腔體入口與出口處執(zhí)行嵌縫操作。嵌縫使得可移除在腔體的入口與開(kāi)口處的鋒利邊緣，以避免在這些區(qū)域中的機(jī)械應(yīng)力集中。為了表面處理，執(zhí)行盤(pán)的圓周表面的加工。盤(pán)的圓周表面的加工對(duì)應(yīng)于齒11的極值部分18的加工。
[0011]然而，加工腔體(通過(guò)拉削或銑削)以及嵌縫和加工盤(pán)的圓周表面的操作要求大的投資(通常幾百萬(wàn)歐元)和昂貴的耗材。
[0012]而且，因?yàn)楸仨殘?zhí)行三個(gè)連續(xù)操作，因此腔體的制造是漫長(zhǎng)的。
[0013]此外，在兩層盤(pán)的情況下，所述兩層盤(pán)的例子在圖3中示出，不可以在較小直徑的盤(pán)上執(zhí)行拉削或研磨操作。圖3實(shí)際上表示兩層盤(pán)30，包括第一層31和第二層32，第一層31的直徑小于第二層32的直徑。應(yīng)該了解，不可以使用拉削來(lái)制造第一層31的腔體33而不損壞第二層32。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明通過(guò)提出用于制造渦輪機(jī)盤(pán)的傾斜腔體的方法來(lái)提供對(duì)上述問(wèn)題的方案，所述方法可適于兩層的盤(pán)并使得可取消拉削或研磨操作。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明還使得可同時(shí)執(zhí)行上述三種操作。
[0015]根據(jù)第一方面，本發(fā)明因此主要涉及一種用于在渦輪機(jī)盤(pán)中制造多個(gè)腔體的方法，所述腔體在渦輪機(jī)盤(pán)的第一側(cè)表面與第二側(cè)表面之間延伸，所述第一表面和第二表面正交于盤(pán)的軸延伸。
[0016]該方法包括以下步驟:
[0017]-面朝第一表面定位一環(huán)，以將該環(huán)對(duì)中在盤(pán)的軸上，所述環(huán)包括內(nèi)周邊，所述內(nèi)周邊包括多個(gè)形狀與待制造的腔體互補(bǔ)的突出部；
[0018]-循環(huán)靠近在環(huán)上的突出部的電解液；
[0019]-朝向第二表面沿著盤(pán)的軸啟動(dòng)環(huán)的第一平移；
[0020]-圍繞盤(pán)的軸啟動(dòng)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)；
[0021]-當(dāng)環(huán)大致在第一表面處時(shí)在電解液中產(chǎn)生電流脈沖，所述脈沖導(dǎo)致在環(huán)上的突出部處盤(pán)的離子溶解；
[0022]-當(dāng)環(huán)大致在第一表面處時(shí)，將旋轉(zhuǎn)速度減少至第一減少速度第一時(shí)間段；以及
[0023]-當(dāng)環(huán)已經(jīng)平移移動(dòng)超過(guò)第二表面時(shí)，停止環(huán)的第一平移。
[0024]“物體A的形狀互補(bǔ)于物體B的形狀”指的是，經(jīng)由適當(dāng)尺寸，物體A安裝到物體B中，就像拼圖的片件。也可以使用表達(dá)“倒轉(zhuǎn)形狀”。注意，形狀的概念獨(dú)立于尺寸的概念。例如，俄羅斯嵌套娃娃具有相同的形狀但尺寸不同。
[0025]當(dāng)環(huán)大致在第一表面處時(shí)，將旋轉(zhuǎn)速度減少至第一減少速度第一時(shí)間段，使得可避免加工鋒利邊緣的步驟。這實(shí)際上使得可在腔體的入口處產(chǎn)生彎曲半徑。第一時(shí)間段和第一速度被選擇為所期望嵌縫的函數(shù)。
[0026]應(yīng)注意到，當(dāng)環(huán)平移移動(dòng)超過(guò)第二表面時(shí)，停止環(huán)的第一平移，明顯地使得可在兩層盤(pán)的情況下在其恰好加工后在其到達(dá)該層之前停止環(huán)的位移。
[0027]除了在上述段落中恰好提出的特征外，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的該方法單獨(dú)地考慮或根據(jù)其任何技術(shù)地可能組合可以具有在以下中的一個(gè)或多個(gè)附加特征。
[0028]根據(jù)非限制性的實(shí)施例，該方法包括以下步驟:
[0029]-改變盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向并朝向第一表面沿著盤(pán)的軸啟動(dòng)環(huán)的第二平移。因此，該環(huán)特別在兩層盤(pán)的情況下可以移除。
[0030]根據(jù)非限制性實(shí)施例，第一減少速度是零。該實(shí)施例實(shí)施簡(jiǎn)單。
[0031]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該方法包括以下步驟:
[0032]-當(dāng)環(huán)大致在第二表面處時(shí)，將旋轉(zhuǎn)速度減少至第二減少速度第二時(shí)間段。
[0033]當(dāng)環(huán)大致在第二表面處時(shí)，將旋轉(zhuǎn)速度減少至第二減少速度，使得可避免加工鋒利邊緣的步驟。這實(shí)際上使得可在腔體的出口處產(chǎn)生彎曲半徑。第二時(shí)間段和第二速度被選擇為所期望嵌縫的函數(shù)。
[0034]根據(jù)非限制性實(shí)施例，第二減少速度是零。該實(shí)施例實(shí)施簡(jiǎn)單。
[0035]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及用于在渦輪機(jī)盤(pán)中制造多個(gè)腔體的環(huán)，所述環(huán)包括:
[0036]-內(nèi)周邊，所述內(nèi)周邊包括多個(gè)形狀與待制造的腔體互補(bǔ)的突出部；
[0037]-循環(huán)靠近所述突出部的電解液的設(shè)備。
[0038]循環(huán)在突出部處的電解液的設(shè)備使得可改進(jìn)在突出部處的電解液的分配。
[0039]除了在上述段落中恰好提出的特征外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面的該方法單獨(dú)地考慮或根據(jù)其任何技術(shù)地可能組合可以具有在以下中的一個(gè)或多個(gè)附加特征。
[0040]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該環(huán)包括兩個(gè)疊加的層:
[0041]-環(huán)狀中間層，其包括具有多個(gè)突出部的內(nèi)周邊；以及
[0042]-環(huán)狀下層，其包括循環(huán)電解液的設(shè)備的部分:
[0043].多個(gè)位于每個(gè)突出部處的凸片，該凸片包括多個(gè)微通道；
[0044].多個(gè)供應(yīng)微通道的橫向通道；以及
[0045].供應(yīng)橫向通道的圓形通道。
[0046]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該環(huán)包括在中間層上重疊的環(huán)形上層，所述中間層包括向該圓形通道供應(yīng)電解液的設(shè)備。
[0047]有利地，根據(jù)本發(fā)明的第二方面的環(huán)在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的實(shí)施過(guò)程中使用。
[0048]根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及用于在渦輪機(jī)盤(pán)中制造多個(gè)腔體的裝置，所述腔體在渦輪機(jī)盤(pán)的第一圓形側(cè)表面與第二圓形側(cè)表面之間延伸，所述第一表面和第二表面正交于盤(pán)的軸延伸，所述裝置包括:
[0049]-面朝第一表面定位一環(huán)以將該環(huán)對(duì)中在盤(pán)的軸上的設(shè)備，
[0050]-分配靠近在環(huán)上的突出部的電解液的設(shè)備；
[0051]-在該電解液中產(chǎn)生電脈沖的設(shè)備；
[0052]-沿著該盤(pán)的軸平移移動(dòng)該環(huán)的設(shè)備；以及
[0053]-圍繞該盤(pán)的軸旋轉(zhuǎn)該盤(pán)的設(shè)備。
[0054]除了在上述段落中恰好提出的特征外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面的該裝置可以包括調(diào)節(jié)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)備。
[0055]有利地，根據(jù)本發(fā)明的第三方面的裝置被使用以實(shí)施在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0056]附圖僅僅被表示用于示出的目的而不是限制本發(fā)明。附圖表示:
[0057]-在附圖1中，已經(jīng)描述了渦輪機(jī)盤(pán)的腔體的示意表示；
[0058]-在附圖2中，已經(jīng)描述了渦輪機(jī)盤(pán)的多個(gè)傾斜腔體的示意表示；
[0059]-在附圖3中，已經(jīng)描述了渦輪機(jī)兩層盤(pán)的示意表示；
[0060]-在圖4中，是電化學(xué)加工方法的示出圖；
[0061]-在圖5中，是在實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法之前環(huán)和盤(pán)的示意表示；
[0062]-在圖6中，是在該方法的步驟過(guò)程中圖4的環(huán)和盤(pán)的示意表示；
[0063]-在圖7中，是螺旋形軌跡的示意表示；
[0064]-在圖8中，是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的裝置的示意表示；
[0065]-在圖9中，是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的環(huán)的示意表示，所述環(huán)包括三層；以及
[0066]-在圖10中，是圖9的環(huán)的兩層的示意表示。
【具體實(shí)施方式】
[0067]除非另外說(shuō)明，在不同附圖中出現(xiàn)的相同的元件具有單一的標(biāo)記。
[0068]該方法使用電化學(xué)加工方法，已知為PECM (脈沖電化學(xué)加工)，為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所知，其基本原理在以下給出。PECM是ECM(電化學(xué)加工)的衍生，其是由零件的材料的陽(yáng)極溶解或氧化還原溶解進(jìn)行的電化學(xué)加工。加工后的形狀使用在該零件中再制造其倒轉(zhuǎn)形狀的工具通過(guò)將該工具驅(qū)動(dòng)到該零件中獲得。換句話(huà)說(shuō)，該工具和該零件的形狀是互補(bǔ)的。
[0069]更精確地，參考圖4，PECM使用與工具40的振蕩運(yùn)動(dòng)S⑴結(jié)合的脈沖電流I⑴。加壓電解液41在工具40與零件42之間循環(huán)到一機(jī)器(步驟(a)、(b)和(c))。工具40和零件42的形狀與本發(fā)明無(wú)關(guān)，僅用來(lái)顯示PECM的原理。首先，工具40在上面的位置，也就是說(shuō)，在零件42上面(步驟(a))。工具40朝向零件平移。當(dāng)工具40在零件42處時(shí)，電流脈沖I(t)在電解液41中啟動(dòng)(步驟(b))。工具40然后起陰極作用，零件42起陽(yáng)極作用，發(fā)生離子溶解43。然后，溶解的材料和熱量由電解液41排出(步驟(c))。
[0070]可注意到，工具40和零件42總是與被稱(chēng)為“工作范圍”的最小范圍G間隔一定距離。相對(duì)于ECM的PECM的優(yōu)點(diǎn)是減小該工作范圍，并因此增加加工的精度。
[0071]參考圖5和6，本發(fā)明提出了一種用于在渦輪機(jī)盤(pán)