專利名稱：運(yùn)用型芯定位孔的外基準(zhǔn)系統(tǒng)及膜孔定位法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有冷卻通道及膜孔的渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中有大量中空結(jié)構(gòu)使用膜孔在結(jié)構(gòu)附近生成邊界 層以便降低結(jié)構(gòu)的溫度。典型的渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)葉、 靜葉片以及葉片外氣密。
中空結(jié)構(gòu)通常用支撐于鑄型內(nèi)的型芯鑄成。型芯通常由銷狀裝置 支撐， 一旦去除掉型芯與銷子，銷狀裝置就會留下定位孔，定位孔從 結(jié)構(gòu)外表面穿過壁直達(dá)由型芯形成的通道。
在鑄出中空結(jié)構(gòu)后通常會對其進(jìn)行機(jī)械加工。這就要求精確判斷
中空結(jié)構(gòu)內(nèi)通道以及其余傳熱特征的位置。通常會在渦輪葉片中使用
如葉梢與/或前緣及后緣等外部特征。運(yùn)用耗時試驗及誤差處理來使所 需膜孔與中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部特征相聯(lián)系。此外，在對膜孔定位時缺乏精
確性也妨礙在所需位置上膜孔的使用。
膜孔通常成數(shù)排地排列在中空結(jié)構(gòu)的外表面上。定位孔位于行列 之外而且無益于膜邊界層的形成。 一般來說，定位孔被認(rèn)為是鑄造過 程的非需副產(chǎn)品。需要的就是充分利用已有的定位孔來精確判斷內(nèi)部 通道及其它傳熱特征的位置。

發(fā)明內(nèi)容
渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)上一個壁的外表面限定了一個內(nèi)部通道。定位孔 從外表面穿過壁直達(dá)通道。膜孔凹入外表面內(nèi)且鄰近定位孔。膜孔及
定位孑L與通道相通。
定位孔是在鑄造過程中形成的，在鑄造時型芯是由一個定位銷支 撐的。 一旦除去定位銷，定位孔就形成了?？捎枚ㄎ豢讈砼袛嘟Y(jié)構(gòu)特 征的位置以便隨后對結(jié)構(gòu)的加工操作。膜孔由放電機(jī)械加工在外表面 上，并與定位孔交貫。
相應(yīng)地，內(nèi)部通道及其它傳熱特征的位置得以精確判定。并且還
把定位孔用作膜孔。


從后面的說明及附圖中可以更好地理解本發(fā)明的這些及其它特 征，以下為其簡介。
圖1為渦輪發(fā)動機(jī)的示意圖。
圖2為圖1中渦輪發(fā)動機(jī)渦輪機(jī)段的放大圖。
圖3為用來鑄造渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的鑄型及型芯的示意圖。
圖4為典型轉(zhuǎn)子葉片型芯的截面圖。
圖5A為另一轉(zhuǎn)子葉片梢部的放大截面圖。
圖5B為圖5A所示轉(zhuǎn)子葉片的外部的透視圖。
圖6為依據(jù)一種示例的定位孔及膜孔的截面圖。
具體實施例方式
圖1示意性顯示了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)IO。渦輪發(fā)動機(jī)IO包括壓 縮機(jī)段12、燃燒室段14及渦輪機(jī)段16。在圖4_5B中典型渦輪發(fā)動 機(jī)結(jié)構(gòu)被示意為一個轉(zhuǎn)子葉片18。但應(yīng)當(dāng)明白渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)可以是 相對渦輪機(jī)段16或渦輪發(fā)動機(jī)任一部分旋轉(zhuǎn)或固定的元件。圖2示意 性顯示了渦輪發(fā)動機(jī)段16。渦輪機(jī)段16包括有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)如轉(zhuǎn)子葉片 18。渦輪機(jī)段16還包括有安裝在機(jī)殼26上的固定結(jié)構(gòu)如導(dǎo)葉20、靜 葉片22以及葉片外氣密24。這些結(jié)構(gòu)在技術(shù)上已為人們所熟知，而且
這些結(jié)構(gòu)通常包括有用于將冷卻流體供應(yīng)到結(jié)構(gòu)外部膜孔的通道。
如圖3所示，中空渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)通常是由具有兩個或更多部分 的鑄型28形成的。鑄型28包括具有鑄腔36的第一與第二部分30、32。 銷子40支撐起一個或更多型芯38。從而就可在型芯38周圍鑄出壁。 型芯38可以是耐火金屬型芯，也可以是陶瓷型芯。銷子40可以是一 種單獨材料如石英棒或蠟?zāi)＃部梢允怯赡阁w型芯材料凸出成形。銷 子位置及數(shù)量的選擇要使得所用銷子數(shù)量盡可能少。如已在技術(shù)上為 人們所知的那樣，去掉型芯38及銷子40，就可以在原來由型芯占據(jù)的 空間上形成冷卻通道。在先前技術(shù)結(jié)果中，由銷子40所留卞的開孔是 不需要的，并且通常會造成多余的冷卻氣體出口。
圖4顯示了作為典型渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片18。轉(zhuǎn)子
葉片18包括前緣42、后緣44以及梢部46，它們由轉(zhuǎn)子葉片外表面66 形成，在圖4中用虛線畫出。大量的通道48由圖3中型芯38形成。通 道48由各種肋板50及壁52限定。
轉(zhuǎn)子葉片18包括有入口 54，入口 54從氣源55如壓縮氣流處接收 冷卻氣體。在外表面上有各種出口 58，它們通過通道48與入口 54相 通。
參照圖5A，出口 58由一行或多行64的膜孔62提供，其中部分可 由定位孔60提供。與先前技術(shù)不同的是，定位孔60 (去除銷子40后 所留)與膜孔62交貫或疊加。這樣，定位孔60就可用作膜孔，并可 用來從通道向膜孔62供應(yīng)流體以便在外表面66上生成邊界層。
參照圖5B與圖6，定位孔60大致垂直于外表面66。膜孔62相對 外表面66成一銳角并與定位孔60交貫。膜孔62通常由放電機(jī)械加工 而成。膜孔62在外表面66 (圖5B)大致形成平截頭體形凹槽。
可用定位孔60來判斷結(jié)構(gòu)其它特征的位置以便隨后對結(jié)構(gòu)的處理 操作。此外，沒必要把全部定位孔60都用作膜孔62。在上述示例中， 定位孔60可用來判斷膜孔62的位置。比如說，可用一個坐標(biāo)測量器 來識別定位孔并用其數(shù)據(jù)來建立X、 Y、 Z坐標(biāo)。如在技術(shù)上為人所知 的那樣，轉(zhuǎn)子葉片18及其它渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)經(jīng)常包括有內(nèi)冷特征70 如通道48內(nèi)的支架或解扣帶以便加強(qiáng)熱傳導(dǎo)。可用定位孔60來使膜 孔62相對這些及其它內(nèi)冷特征70精確定位，這對大弧度翼面尤為有 用。
雖然只闡述了本發(fā)明中 一種優(yōu)選實施例，但只要是普通熟悉技術(shù) 的人員就能認(rèn)識到可在本發(fā)明范圍內(nèi)作某些改進(jìn)。為此，下面的權(quán)利 要求書應(yīng)用來判定本發(fā)明的真實范圍及內(nèi)涵。
權(quán)利要求
1.一種在渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)上提供孔的方法，包括以下步驟a)鑄出貫穿到結(jié)構(gòu)外表面的定位孔；b)在外表面上機(jī)加工出膜孔，使其與定位孔交貫。
2. 依據(jù)權(quán)利要求項1所述方法，包括在鑄型內(nèi)用銷子定位型芯的步 驟，在步驟a)中由銷子提供定位孔。
3. 依據(jù)權(quán)利要求項2所述方法，其中型芯提供了結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷卻通 道，定位孔鄰近冷卻通道。
4. 依據(jù)權(quán)利要求項3所述方法，其中膜孔鄰近冷卻通道。
5. 依據(jù)權(quán)利要求項1所述方法，其中在步驟b)中是用放電機(jī)器來 從結(jié)構(gòu)上去除材料的。
6. 為渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)提供基準(zhǔn)系統(tǒng)的方法包括以下步驟a) 用定位銷支起型芯；b) 在型芯周圍鑄出結(jié)構(gòu)，用定位銷形成定位孔；c) 用定位孔來判斷隨后對結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理操作的位置。
7. 依據(jù)權(quán)利要求項6所述方法，其中步驟a)包括在鑄型內(nèi)支撐起型芯。
8. 依據(jù)權(quán)利要求項6所述方法，其中步驟b)包括從結(jié)構(gòu)上去除銷子從而形成定位孔。
9. 依據(jù)權(quán)利要求項6所述方法，其中在步驟b)中，當(dāng)把型芯從結(jié)構(gòu)上取出后就在結(jié)構(gòu)內(nèi)形成通道，定位孔鄰近通道。
10. 依據(jù)權(quán)利要求項9所述方法，其中步驟c)包括判斷解扣帶、支架及通道其中之一的位置。
11. 依據(jù)權(quán)利要求項10所述方法，其中步驟c)包括在定位孔附近機(jī)加工出膜孔。
12. 依據(jù)權(quán)利要求項11所述方法，其中多個銷子形成為一行的多 個定位孔，步驟c)包括在多個定位孔附近機(jī)加工出多個膜孔，多個膜 孔以行排列。
13. —種渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，包括具有外表面及限定通道的壁；從外表面穿過壁直達(dá)通道的定位 孔，在定位孔附近凹入外表面并與通道相通的膜孔。
14. 依據(jù)權(quán)利要求項13所述渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，包括多個排成一行的 膜孔，定位孔位于該行之內(nèi)。
15. 依據(jù)權(quán)利要求項13所述渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，其中膜孔大致形成平截頭體形凹槽。
16. 依據(jù)權(quán)利要求項13所述渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，包括與通道相通的入口以及由膜孔與定位孔形成的出口。
17. 依據(jù)權(quán)利要求項13所述渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，其中膜孔與定位孔相互交疊。
全文摘要
一種渦輪發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，包括有其外表面限定了一個內(nèi)通道的壁。定位孔從外表面穿過壁直達(dá)通道。膜孔在定位孔附近凹入外表面。膜孔及定位孔與通道相通。定位孔在鑄造過程中形成，在鑄造時型芯由一定位銷支撐。一旦去掉定位銷，定位孔就形成了。定位孔可用來判斷對后對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理操作的特征的位置。比方說，在外表面上用放電機(jī)加工出膜孔，使其與定位孔交貫。
文檔編號B22C9/22GK101099992SQ200710127470
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者E·F·彼特拉什基維茨, M·C·加特蘭德, R·特林達(dá)德 申請人:聯(lián)合工藝公司