專利名稱：葉片外氣封鑄芯及其制造方法
葉片外氣封鑄芯及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。具體而言，本發(fā)明涉及冷 卻覆環(huán)或外氣封(BOAS)的鑄造。
背景技術(shù)：
0002可通過放氣對(duì)BOAS區(qū)段進(jìn)行內(nèi)部冷卻。比如說，可在 BOAS內(nèi)安置環(huán)狀延伸的冷卻通道支路的從上到下的陣列。可從BOAS 的外(OD)側(cè)(比方說，由通道支路末端的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣口 )將冷 卻氣體輸入通道支路。冷卻氣體從BOAS的周端(接合面)的出氣口 放出，從而可排放到相鄰的區(qū)段間區(qū)域。排出的氣體有助于冷卻相鄰 的BOAS區(qū)段并清洗間隙以防燃?xì)馕搿?b>0003可用熔模鑄造法來鑄造BOAS區(qū)段。在一種典型的鑄造 法中，用陶瓷鑄芯來形成通道支路。鑄芯所具支路對(duì)應(yīng)于通道支路。 鑄芯支路延伸于鑄芯的第一與第二端部之間?？蓪㈣T芯放在模具內(nèi)。 可將蠟澆鑄在模具內(nèi)的鑄芯支路上以便形成鑄模。可對(duì)鑄模進(jìn)行包殼 處理(比如運(yùn)用撒砂法形成陶瓷殼)?？梢詮臍ど先コ粝灐？蓪⒔?屬鑄在殼內(nèi)的鑄芯上?？蓪づc鑄芯毀壞性去除。在去除鑄芯以后， 鑄芯支路就會(huì)在鑄件內(nèi)形成通道支路。粗BOAS鑄件的兩個(gè)周端處的 鑄態(tài)通道支路都是開通的。通過電鉚焊、釬焊或其它方法將至少一部 分端部開孔閉合?？稍阼T件的OD端鉆孔形成通向通道支路的入氣口 。發(fā)明內(nèi)容0004本發(fā)明一方面涉及到一種葉片外氣封(BOAS)鑄芯。鑄 芯具有第一與第二端部以及多條支路。在這些支路中，每條第一支路都包含有與第一端部相連的近端； 一個(gè)主體部； 一個(gè)自由遠(yuǎn)端。每 條第二支路都包含有與第二端部相連的近端； 一個(gè)主體部； 一個(gè)自 由遠(yuǎn)端。0005在各種實(shí)施例中，第一與第二支路的遠(yuǎn)端可以橫伸向主 體部。鑄芯可由耐火金屬板材形成。鑄芯可具有陶瓷敷層。每個(gè)近端 可包括一個(gè)截面縮減的頸部。至少有一個(gè)第三支路將第一端部與第二 端部連接起來。這條第三支路可包含有第一與笫二周向支路或邊支 路?？捎枚鄠€(gè)連接分支將相鄰的各對(duì)支路連接起來。連接分支截面最 小，其截面小于相鄰的連接起來的支路的截面。0006可將鑄芯埋置在殼內(nèi)并且鑄件模具部分高于鑄芯。鑄芯 的第一與第二端部可從鑄件處伸進(jìn)殼內(nèi)。第一與第二支路遠(yuǎn)端部分可伸入殼內(nèi)或終接在鑄件內(nèi)。0007鑄芯可由耐火金屬板材切割制成。在切割之后，可將第 一與第二支路遠(yuǎn)端橫彎以便與這些支路的主體部分聯(lián)結(jié)。0008本發(fā)明中一種或多種實(shí)施例的細(xì)節(jié)將在下面的附圖及說 明中得以闡述。從說明、附圖以及權(quán)利要求書中可以獲悉本發(fā)明的其 它特征、目標(biāo)及優(yōu)勢(shì)。


0009圖1為葉片外氣封(BOAS)的視圖。0010圖2為圖1中BOAS的OD/俯視圖。0011圖3為圖1中BOAS的第一周向端視圖。0012圖4為圖1中BOAS的第二周向端視圖。0013圖5為用來鑄造圖1中BOAS冷卻通道網(wǎng)絡(luò)的耐火金屬 芯(RMC)的平面圖。0014圖6為另一RMC的平面圖。0015圖7為圖6中RMC的側(cè)視圖。0016各個(gè)附圖中相似的參考數(shù)字及標(biāo)示表示相似的元素。
具體實(shí)施方式
0017圖l顯示了葉片外氣封(BOAS) 20。 BOAS的主體部分 22具有一個(gè)前導(dǎo)/上游/前向端24以及一個(gè)尾/下/后端26。主體具有笫 一與笫二周端或接合面28與30。主體具有ID面"及OD面34。典型 BOAS具有多個(gè)安裝鉤以便將BOAS安裝到周圍結(jié)構(gòu)40 (見圖3)上。 典型BOAS具有一個(gè)居中前向安裝鉤42，其前伸遠(yuǎn)端凹入到前端24 之后。典型BOAS具有一對(duì)笫一與第二后鉤"與46，其后伸遠(yuǎn)端凸出 到后端26之后。
0018多個(gè)BOAS的周向環(huán)形陣列可環(huán)繞燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的相 連葉片臺(tái)。從而組裝ID面32就局部限制鑄芯流道48 (見圖3)的外 極限。BOAS22可具有用來使陣列聯(lián)鎖的裝置。典型裝置包括抓手及塔 接。典型BOAS22具有一對(duì)前抓手50與后抓手52,它們從笫一周端 28處伸出，并且在組裝后，從相鄰BOAS第二周端30的徑向外側(cè)伸出。0019可對(duì)BOAS進(jìn)行氣冷。比如說，可將注入氣體引導(dǎo)到鄰 近面32外側(cè)的腔室56 (見圖3)。可引導(dǎo)氣體穿過孔60、 62、 64、 66、 68、 70及72 (見圖2)直到內(nèi)冷通道網(wǎng)絡(luò)80。典型網(wǎng)絡(luò)包含有多個(gè)周 向延伸支路82、 84、 86、 88、 90以及92。網(wǎng)絡(luò)可具有多個(gè)出口。典型 的出口包括有沿周端28與30的出口 。在典型的BOAS22中，出口 100、 102與104沿笫一周端28形成，出口 110、 112與114沿第二周端30 形成。如下面將更詳細(xì)討論的那樣，相鄰的支路可由互連通道120、 122、 124、 126與128互連起來。0020在操作中，在支路82的封閉端130附近，通過入口 66 供氣給支路82。氣流沿支路82下行直到支路82另一端132處頸部的 出口IOO。同理，在封閉端134附近，通過入口 60供氣給支路84。出 口位于另一端136的頸部區(qū)域。在封閉端138附近，通過入口 68與70 供氣給支路86。出口 102成形于另一端140。在封閉端142附近，通過 入口 62供氣給支路88。出口 112位于另一端144。在封閉端146附近， 通過入口 72供氣給支路90。出口 104位于另一端148的頸部區(qū)域。在 封閉端150附近，通過入口 64供氣給支路92。出口 114成形于另一端 152的頸部區(qū)域。0021圖5顯示了一種用來鑄造通道支路的耐火金屬鑄芯 (RMC) 200。鑄芯200可由一金屬板(如耐火金屬)切割而成。典型的切割法有激光切割法。還有一種切割法是沖壓操作。典型的RMC200 具有第一與第二端部202與2(M。第一與第二周邊支路206與2(>8延伸 于端部202與204之間并將其連接起來以便形成框架結(jié)構(gòu)。在周邊支 路206與208之間是支路210、 212、 214、 216、 218及220的一個(gè)陣列， 它們分別鑄出通道支路82、 84、 86、 88、 90與92。在一種典型的實(shí)施 例中，每條RMC支路的近端連接相鄰的一個(gè)端部202或204，其自由 遠(yuǎn)端與第一端部隔開。支路主體延伸于近端與遠(yuǎn)端之間。在典型的實(shí) 施例中，鑄芯支路遠(yuǎn)端230、 232、 2:34、 236、 "8與240分別鑄出通道
支路封閉端130、 134、 138、 142、 146與150。鑄芯支路近端242、 244、 246、 248、 250與252分別鑄出出口 100、 110、 102、 112、 104與114。0022通過用RMC支路的自由遠(yuǎn)端來鑄出封閉通道支路端部， 從而就可免除或減少先前技術(shù)中的電鉚焊步驟。但是，鑄芯支路自由 遠(yuǎn)端與相鄰鑄芯端部202或204的局部連接的缺失可容許結(jié)構(gòu)完整 性。至少是作為局部補(bǔ)償，RMC200具有連接部260、 262、 264、 266 與268將相鄰支路的主體部連接起來。這些連接部分最終分別鑄出通 道120、 122、 124、 126與128。0023從氣流方面來說，最好將連接部分沿相鄰支路安置，此 處在鑄件通道中的氣壓將相等。這樣就可減少交叉流動(dòng)并降低損失。 但這樣又會(huì)造成RMC強(qiáng)度比預(yù)設(shè)值小。因此，可將連接位置相對(duì)最優(yōu) 壓力平衡位置進(jìn)行偏移(如周向外推)。0024圖5還示意了一種具有內(nèi)表面2M的殼280。殼2訓(xùn)是在 蠟型上形成的。蠟型包含有用來鑄造BOAS的RMC200。在脫蠟、鑄 造、除殼/去芯之后，就可鉆出入口 60、 62、 64、 66、 68、 70與72 (比 如，作為應(yīng)用于粗鑄的4幾械加工的一部分)。0025運(yùn)用典型RMC200或其改進(jìn)型具有若干優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用帶自 由遠(yuǎn)端支路的RMC可避免或減少電鉚焊的需要。相對(duì)陶瓷鑄芯來說， 運(yùn)用RMC能鑄出更精細(xì)的通道。比如說，相對(duì)于基準(zhǔn)陶瓷鑄芯及其鑄 出通道來說，鑄芯的厚度及寬度得以降低。典型的RMC小于1.2Smm， 更具體地說，是0.5-l.Omm。還可輕易地為RMC配置某些特征(如 沖壓/壓紋或激光蝕刻凹槽)以便鑄出內(nèi)行條或其它表面加強(qiáng)型。0026圖6與圖7顯示了另一種也可由耐火金屬板切割成的 RMC400。 RMC400形成方式可與RMC200相似。RMC400具有笫一 與笫二端部402與404。多個(gè)支路所具自由遠(yuǎn)端部分406彎出RMC的 主平面外。比如說，在細(xì)頸部410內(nèi)彎線408處是典型地向上彎曲。 在鑄出鑄模以后，遠(yuǎn)端部分406從蠟型處部分伸出并埋入最終殼440 中。相對(duì)使用RMC200來說，這樣可使殼內(nèi)RMC更好地對(duì)準(zhǔn)，從而 具有更精確的通道定位。 一旦除殼/去芯，處于殼凹腔內(nèi)的遠(yuǎn)端部分406 就在鑄件內(nèi)留下開口。此開口可用作入口?；蛘?，也可將開口放大(如 用鉆孔或其它機(jī)械方法)。0027還有多種變型可將一個(gè)到全部互聯(lián)通道(如120、 122、
124、 126與128)徑向壓縮得使其相比相鄰?fù)ǖ乐诽卣骱穸?如均 值、中間值或普通值)有更小的厚度(徑向高度)。通過使RMC連接 部(如260、 262、 264、 266與268)相應(yīng)變薄就可達(dá)到此目的。典型 的變薄法可從一個(gè)或兩個(gè)RMC面做起，可將其作為對(duì)RMC主切割的 一部分。0028現(xiàn)已描述了本發(fā)明的一種或多種實(shí)施例。但是，可以理 解的是，在不背離本發(fā)明精神及范圍的情況下可作出各種改進(jìn)。比如 說，在對(duì)原始BOAS重建或使用現(xiàn)有的制造方法與設(shè)備時(shí)，原始BOAS 或現(xiàn)有技術(shù)或設(shè)備的細(xì)節(jié)會(huì)影響任何特定實(shí)施例的細(xì)節(jié)。相應(yīng)地，其 余實(shí)施例也處于以下權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種鑄芯，包括第一與第二端部；多條支路，包含有多條笫一支路，每條具有 與第一端部連接的近端； 主體部分；自由遠(yuǎn)端；以及多條第二支路，每條具有 與第二端部連接的近端； 主體部分；自由遠(yuǎn)端。
2. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)1所述鑄芯，其中第一與第二支路的遠(yuǎn)端部分 橫伸向主體部分。
3. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)1所述鑄芯，其中鑄芯由耐火金屬板形成。
4. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)3所述鑄芯，其中鑄芯具有陶瓷敷層。
5. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)3所述鑄芯，其中板材厚度為0.5-1.0mm。
6. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)1所述鑄芯，其中笫一與第二支路的每個(gè)近 端部分都包括一個(gè)截面縮減的頸部。
7. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)1所述鑄芯還包括至少一個(gè)第三支路，將第 一端部連接到第二端部上。
8. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)7所述鑄芯，其中所述的至少一個(gè)第三支路包含有第一與第二周邊支路。
9. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)1所述鑄芯，還包括多個(gè)連接分支，將相鄰 成對(duì)的所述支路連接起來且具有最小截面，其截面小于相鄰的連接支 路的截面。
10. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)9所述鑄芯，其中連接分支厚度小于連接支路的特征厚度。
11. 一種粗鑄件、殼及鑄芯的結(jié)合體，包括殼；如權(quán)利要求項(xiàng)1所述鑄芯；部分高于所述鑄芯的鑄件，第一與第二端部從鑄件處伸入殼 內(nèi)。
12. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)11所述結(jié)合體，其中第一與第二支路的遠(yuǎn) 端部分從鑄件處伸入殼內(nèi)。
13. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)11所述結(jié)合體，其中遠(yuǎn)端部分終接于鑄件內(nèi)。
14. 一種方法，包括切割耐火金屬板，用來限定 第一與笫二端部；以及多條支路，包含有多條第一支路，每條具有 與第一端部連接的近端； 主體部分；以及遠(yuǎn)端部分；多條第二支路，每條具有 與第二端部連接的近端； 主體部分；以及遠(yuǎn)端部分；將第一與第二支路遠(yuǎn)端部分橫向彎折到相關(guān)的主體部分。
15. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)14所述方法，其中切割法包括激光切割法。
16. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)14所述方法，其中切割法包括 從第二端部處切出第一支路遠(yuǎn)端部分；從第一端部處切出第二支路遠(yuǎn)端部分。
17. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)14所述方法，還包括至少在第一與笫二支 路部分上應(yīng)用敷層。
18. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)14所述方法，還包括 將一種犧牲材料澆鑄在第一與第二支路部分上以便形成鑄模；為鑄模包殼，第一與笫二端部以及遠(yuǎn)端部分從犧牲材料處伸入殼內(nèi)；去除犧牲材料； 在殼內(nèi)鑄金屬； 去殼。
19. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)18所述的用來形成葉片外氣封的方法還包 括通過由笫一與第二支路遠(yuǎn)端部鑄成的入口將氣體導(dǎo)入氣封中。
20. 依據(jù)權(quán)利要求項(xiàng)19所述方法，還包括從鑄件第一面到由第一與第二支路部分鑄出的鑄件內(nèi)的通道鉆出 多個(gè)出口孔；將氣體排出出口孔。
全文摘要
一種葉片外氣封(BOAS)鑄芯具有第一與第二端部及多條支路。在這些支路中，每條第一支路具有一個(gè)與第一端部連接的近端；一個(gè)主體部分；一個(gè)自由遠(yuǎn)端。每條第二支路具有一個(gè)與第二端部連接的近端；一個(gè)主體部分；一個(gè)自由遠(yuǎn)端。
文檔編號(hào)B22C9/00GK101121192SQ200710140869
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者M·F·布萊爾, P·M·盧特詹, R·H·佩奇, R·J·加特斯, R·W·霍夫, S·M·索倫 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司