用于制造涡轮机盘的腔体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空学的一般领域。其涉及涡轮机的涡轮盘并具体地涉及用于制造用于沿着轴向保持由该盘所支承的叶片的腔体的方法。
【背景技术】
[0002]涡轮机的涡轮叶片由盘和移动叶片组成，所述移动叶片通过涡轮在流体从上游到下游流动的作用下由该盘可旋转地驱动。注意，术语“上游”和“下游”是相对于流体通过涡轮从上游到下游流动的一般方向考虑的。
[0003]对于叶片的安装，该盘包括在其圆周表面上的多个均匀分布的齿，所述齿从该盘向外沿着径向突出并在该盘1的两个平行侧表面之间延伸，所述表面正交于盘的旋转轴。该齿在盘的整个圆周上相互规则地分隔开。在两个相邻齿之间的空间限定腔体，轮的叶片通过他们的各自根部接合在所述腔体中，能够通过形状相符沿着径向保持叶片。
[0004]由两个齿11所限定的腔体10在图1中示意地表示。该腔体在盘的两个测表面12之间延伸。可以区别腔体10的几个区域:
[0005]-开口13，其是向外沿着径向敞开的区域；
[0006]-底部14，其是用作叶片根部的径向支撑件的相对于开口13的区域；
[0007]-两个侧面15，其是两个在腔体10的任何一个侧面上的倾斜区域，在底部14与开口 13之间以及在盘的两个侧表面之间延伸；以及
[0008]-入口16和开口 17，其是在盘的侧表面12处的敞开区域。
[0009]腔体通常相对于盘的轴X倾斜，如图2所示。图2显示多个从它们的开口 13观看的腔体10。腔体10根据相对于盘的轴X的角α沿着倾斜方向在两个侧表面12之间延伸。在所示出的例子中，角α等于十五度。
[0010]当前，考虑到腔体的倾斜约束，腔体通常通过拉削操作一个接一个地制造。对应于腔体的轮廓的部分的直线拉削使材料能够移除以形成腔体。注意，拉削操作可以由研磨操作替代。然后腔体在腔体入口与出口处执行嵌缝操作。嵌缝使得可移除在腔体的入口与开口处的锋利边缘，以避免在这些区域中的机械应力集中。为了表面处理，执行盘的圆周表面的加工。盘的圆周表面的加工对应于齿11的极值部分18的加工。
[0011]然而，加工腔体(通过拉削或铣削)以及嵌缝和加工盘的圆周表面的操作要求大的投资(通常几百万欧元)和昂贵的耗材。
[0012]而且，因为必须执行三个连续操作，因此腔体的制造是漫长的。
[0013]此外，在两层盘的情况下，所述两层盘的例子在图3中示出，不可以在较小直径的盘上执行拉削或研磨操作。图3实际上表示两层盘30，包括第一层31和第二层32，第一层31的直径小于第二层32的直径。应该了解，不可以使用拉削来制造第一层31的腔体33而不损坏第二层32。
【发明内容】
[0014]本发明通过提出用于制造涡轮机盘的倾斜腔体的方法来提供对上述问题的方案，所述方法可适于两层的盘并使得可取消拉削或研磨操作。在优选实施例中，本发明还使得可同时执行上述三种操作。
[0015]根据第一方面，本发明因此主要涉及一种用于在涡轮机盘中制造多个腔体的方法，所述腔体在涡轮机盘的第一侧表面与第二侧表面之间延伸，所述第一表面和第二表面正交于盘的轴延伸。
[0016]该方法包括以下步骤:
[0017]-面朝第一表面定位一环，以将该环对中在盘的轴上，所述环包括内周边，所述内周边包括多个形状与待制造的腔体互补的突出部；
[0018]-循环靠近在环上的突出部的电解液；
[0019]-朝向第二表面沿着盘的轴启动环的第一平移；
[0020]-围绕盘的轴启动盘的旋转；
[0021]-当环大致在第一表面处时在电解液中产生电流脉冲，所述脉冲导致在环上的突出部处盘的离子溶解；
[0022]-当环大致在第一表面处时，将旋转速度减少至第一减少速度第一时间段；以及
[0023]-当环已经平移移动超过第二表面时，停止环的第一平移。
[0024]“物体A的形状互补于物体B的形状”指的是，经由适当尺寸，物体A安装到物体B中，就像拼图的片件。也可以使用表达“倒转形状”。注意，形状的概念独立于尺寸的概念。例如，俄罗斯嵌套娃娃具有相同的形状但尺寸不同。
[0025]当环大致在第一表面处时，将旋转速度减少至第一减少速度第一时间段，使得可避免加工锋利边缘的步骤。这实际上使得可在腔体的入口处产生弯曲半径。第一时间段和第一速度被选择为所期望嵌缝的函数。
[0026]应注意到，当环平移移动超过第二表面时，停止环的第一平移，明显地使得可在两层盘的情况下在其恰好加工后在其到达该层之前停止环的位移。
[0027]除了在上述段落中恰好提出的特征外，根据本发明的第一方面的该方法单独地考虑或根据其任何技术地可能组合可以具有在以下中的一个或多个附加特征。
[0028]根据非限制性的实施例，该方法包括以下步骤:
[0029]-改变盘的旋转方向并朝向第一表面沿着盘的轴启动环的第二平移。因此，该环特别在两层盘的情况下可以移除。
[0030]根据非限制性实施例，第一减少速度是零。该实施例实施简单。
[0031]根据优选实施例，该方法包括以下步骤:
[0032]-当环大致在第二表面处时，将旋转速度减少至第二减少速度第二时间段。
[0033]当环大致在第二表面处时，将旋转速度减少至第二减少速度，使得可避免加工锋利边缘的步骤。这实际上使得可在腔体的出口处产生弯曲半径。第二时间段和第二速度被选择为所期望嵌缝的函数。
[0034]根据非限制性实施例，第二减少速度是零。该实施例实施简单。
[0035]根据第二方面，本发明涉及用于在涡轮机盘中制造多个腔体的环，所述环包括:
[0036]-内周边，所述内周边包括多个形状与待制造的腔体互补的突出部；
[0037]-循环靠近所述突出部的电解液的设备。
[0038]循环在突出部处的电解液的设备使得可改进在突出部处的电解液的分配。
[0039]除了在上述段落中恰好提出的特征外，根据本发明的第二方面的该方法单独地考虑或根据其任何技术地可能组合可以具有在以下中的一个或多个附加特征。
[0040]根据优选实施例，该环包括两个叠加的层:
[0041]-环状中间层，其包括具有多个突出部的内周边；以及
[0042]-环状下层，其包括循环电解液的设备的部分:
[0043].多个位于每个突出部处的凸片，该凸片包括多个微通道；
[0044].多个供应微通道的横向通道；以及
[0045].供应横向通道的圆形通道。
[0046]根据优选实施例，该环包括在中间层上重叠的环形上层，所述中间层包括向该圆形通道供应电解液的设备。
[0047]有利地，根据本发明的第二方面的环在根据本发明的第一方面的方法的实施过程中使用。
[0048]根据第三方面，本发明涉及用于在涡轮机盘中制造多个腔体的装置，所述腔体在涡轮机盘的第一圆形侧表面与第二圆形侧表面之间延伸，所述第一表面和第二表面正交于盘的轴延伸，所述装置包括:
[0049]-面朝第一表面定位一环以将该环对中在盘的轴上的设备，
[0050]-分配靠近在环上的突出部的电解液的设备；
[0051]-在该电解液中产生电脉冲的设备；
[0052]-沿着该盘的轴平移移动该环的设备；以及
[0053]-围绕该盘的轴旋转该盘的设备。
[0054]除了在上述段落中恰好提出的特征外，根据本发明的第三方面的该装置可以包括调节盘的旋转速度的设备。
[0055]有利地，根据本发明的第三方面的装置被使用以实施在根据本发明的第一方面的方法。
【附图说明】
[0056]附图仅仅被表示用于示出的目的而不是限制本发明。附图表示:
[0057]-在附图1中，已经描述了涡轮机盘的腔体的示意表示；
[0058]-在附图2中，已经描述了涡轮机盘的多个倾斜腔体的示意表示；
[0059]-在附图3中，已经描述了涡轮机两层盘的示意表示；
[0060]-在图4中，是电化学加工方法的示出图；
[0061]-在图5中，是在实施根据本发明的方法之前环和盘的示意表示；
[0062]-在图6中，是在该方法的步骤过程中图4的环和盘的示意表示；
[0063]-在图7中，是螺旋形轨迹的示意表示；
[0064]-在图8中，是根据本发明的非限制性实施例的装置的示意表示；
[0065]-在图9中，是根据本发明的非限制性实施例的环的示意表示，所述环包括三层；以及
[0066]-在图10中，是图9的环的两层的示意表示。
【具体实施方式】
[0067]除非另外说明，在不同附图中出现的相同的元件具有单一的标记。
[0068]该方法使用电化学加工方法，已知为PECM (脉冲电化学加工)，为本领域一般技术人员所知，其基本原理在以下给出。PECM是ECM(电化学加工)的衍生，其是由零件的材料的阳极溶解或氧化还原溶解进行的电化学加工。加工后的形状使用在该零件中再制造其倒转形状的工具通过将该工具驱动到该零件中获得。换句话说，该工具和该零件的形状是互补的。
[0069]更精确地，参考图4，PECM使用与工具40的振荡运动S⑴结合的脉冲电流I⑴。加压电解液41在工具40与零件42之间循环到一机器(步骤(a)、(b)和(c))。工具40和零件42的形状与本发明无关，仅用来显示PECM的原理。首先，工具40在上面的位置，也就是说，在零件42上面(步骤(a))。工具40朝向零件平移。当工具40在零件42处时，电流脉冲I(t)在电解液41中启动(步骤(b))。工具40然后起阴极作用，零件42起阳极作用，发生离子溶解43。然后，溶解的材料和热量由电解液41排出(步骤(c))。
[0070]可注意到，工具40和零件42总是与被称为“工作范围”的最小范围G间隔一定距离。相对于ECM的PECM的优点是减小该工作范围，并因此增加加工的精度。
[0071]参考图5和6，本发明提出了一种用于在涡轮机盘