专利名称：运用型芯定位孔的外基准系统及膜孔定位法的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有冷却通道及膜孔的涡轮发动机结构。
背景技术：
燃气涡轮发动机中有大量中空结构使用膜孔在结构附近生成边界 层以便降低结构的温度。典型的涡轮发动机结构包括转子叶片、导叶、 静叶片以及叶片外气密。
中空结构通常用支撑于铸型内的型芯铸成。型芯通常由销状装置 支撑， 一旦去除掉型芯与销子，销状装置就会留下定位孔，定位孔从 结构外表面穿过壁直达由型芯形成的通道。
在铸出中空结构后通常会对其进行机械加工。这就要求精确判断
中空结构内通道以及其余传热特征的位置。通常会在涡轮叶片中使用
如叶梢与/或前缘及后缘等外部特征。运用耗时试验及误差处理来使所 需膜孔与中空结构的内部特征相联系。此外，在对膜孔定位时缺乏精
确性也妨碍在所需位置上膜孔的使用。
膜孔通常成数排地排列在中空结构的外表面上。定位孔位于行列 之外而且无益于膜边界层的形成。 一般来说，定位孔被认为是铸造过 程的非需副产品。需要的就是充分利用已有的定位孔来精确判断内部 通道及其它传热特征的位置。
发明内容
涡轮发动机结构上一个壁的外表面限定了一个内部通道。定位孔 从外表面穿过壁直达通道。膜孔凹入外表面内且邻近定位孔。膜孔及
定位孑L与通道相通。
定位孔是在铸造过程中形成的，在铸造时型芯是由一个定位销支 撑的。 一旦除去定位销，定位孔就形成了。可用定位孔来判断结构特 征的位置以便随后对结构的加工操作。膜孔由放电机械加工在外表面 上，并与定位孔交贯。
相应地，内部通道及其它传热特征的位置得以精确判定。并且还
把定位孔用作膜孔。
从后面的说明及附图中可以更好地理解本发明的这些及其它特 征，以下为其简介。
图1为涡轮发动机的示意图。
图2为图1中涡轮发动机涡轮机段的放大图。
图3为用来铸造涡轮发动机结构的铸型及型芯的示意图。
图4为典型转子叶片型芯的截面图。
图5A为另一转子叶片梢部的放大截面图。
图5B为图5A所示转子叶片的外部的透视图。
图6为依据一种示例的定位孔及膜孔的截面图。
具体实施例方式
图1示意性显示了一种燃气涡轮发动机IO。涡轮发动机IO包括压 缩机段12、燃烧室段14及涡轮机段16。在图4_5B中典型涡轮发动 机结构被示意为一个转子叶片18。但应当明白涡轮发动机结构可以是 相对涡轮机段16或涡轮发动机任一部分旋转或固定的元件。图2示意 性显示了涡轮发动机段16。涡轮机段16包括有旋转结构如转子叶片 18。涡轮机段16还包括有安装在机壳26上的固定结构如导叶20、静 叶片22以及叶片外气密24。这些结构在技术上已为人们所熟知，而且
这些结构通常包括有用于将冷却流体供应到结构外部膜孔的通道。
如图3所示，中空涡轮发动机结构通常是由具有两个或更多部分 的铸型28形成的。铸型28包括具有铸腔36的第一与第二部分30、32。 销子40支撑起一个或更多型芯38。从而就可在型芯38周围铸出壁。 型芯38可以是耐火金属型芯，也可以是陶瓷型芯。销子40可以是一 种单独材料如石英棒或蜡模，也可以是由母体型芯材料凸出成形。销 子位置及数量的选择要使得所用销子数量尽可能少。如已在技术上为 人们所知的那样，去掉型芯38及销子40，就可以在原来由型芯占据的 空间上形成冷却通道。在先前技术结果中，由销子40所留卞的开孔是 不需要的，并且通常会造成多余的冷却气体出口。
图4显示了作为典型涡轮发动机结构的涡轮机转子叶片18。转子
叶片18包括前缘42、后缘44以及梢部46，它们由转子叶片外表面66 形成，在图4中用虚线画出。大量的通道48由图3中型芯38形成。通 道48由各种肋板50及壁52限定。
转子叶片18包括有入口 54，入口 54从气源55如压缩气流处接收 冷却气体。在外表面上有各种出口 58，它们通过通道48与入口 54相 通。
参照图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。与先前技术不同的是，定位孔60 (去除销子40后 所留)与膜孔62交贯或叠加。这样，定位孔60就可用作膜孔，并可 用来从通道向膜孔62供应流体以便在外表面66上生成边界层。
参照图5B与图6，定位孔60大致垂直于外表面66。膜孔62相对 外表面66成一锐角并与定位孔60交贯。膜孔62通常由放电机械加工 而成。膜孔62在外表面66 (图5B)大致形成平截头体形凹槽。
可用定位孔60来判断结构其它特征的位置以便随后对结构的处理 操作。此外，没必要把全部定位孔60都用作膜孔62。在上述示例中， 定位孔60可用来判断膜孔62的位置。比如说，可用一个坐标测量器 来识别定位孔并用其数据来建立X、 Y、 Z坐标。如在技术上为人所知 的那样，转子叶片18及其它涡轮发动机结构经常包括有内冷特征70 如通道48内的支架或解扣带以便加强热传导。可用定位孔60来使膜 孔62相对这些及其它内冷特征70精确定位，这对大弧度翼面尤为有 用。
虽然只阐述了本发明中 一种优选实施例，但只要是普通熟悉技术 的人员就能认识到可在本发明范围内作某些改进。为此，下面的权利 要求书应用来判定本发明的真实范围及内涵。
权利要求
1.一种在涡轮发动机结构上提供孔的方法，包括以下步骤a)铸出贯穿到结构外表面的定位孔；b)在外表面上机加工出膜孔，使其与定位孔交贯。
2. 依据权利要求项1所述方法，包括在铸型内用销子定位型芯的步 骤，在步骤a)中由销子提供定位孔。
3. 依据权利要求项2所述方法，其中型芯提供了结构内的冷却通 道，定位孔邻近冷却通道。
4. 依据权利要求项3所述方法，其中膜孔邻近冷却通道。
5. 依据权利要求项1所述方法，其中在步骤b)中是用放电机器来 从结构上去除材料的。
6. 为涡轮发动机结构提供基准系统的方法包括以下步骤a) 用定位销支起型芯；b) 在型芯周围铸出结构，用定位销形成定位孔；c) 用定位孔来判断随后对结构进行处理操作的位置。
7. 依据权利要求项6所述方法，其中步骤a)包括在铸型内支撑起型芯。
8. 依据权利要求项6所述方法，其中步骤b)包括从结构上去除销子从而形成定位孔。
9. 依据权利要求项6所述方法，其中在步骤b)中，当把型芯从结构上取出后就在结构内形成通道，定位孔邻近通道。
10. 依据权利要求项9所述方法，其中步骤c)包括判断解扣带、支架及通道其中之一的位置。
11. 依据权利要求项10所述方法，其中步骤c)包括在定位孔附近机加工出膜孔。
12. 依据权利要求项11所述方法，其中多个销子形成为一行的多 个定位孔，步骤c)包括在多个定位孔附近机加工出多个膜孔，多个膜 孔以行排列。
13. —种涡轮发动机结构，包括具有外表面及限定通道的壁；从外表面穿过壁直达通道的定位 孔，在定位孔附近凹入外表面并与通道相通的膜孔。
14. 依据权利要求项13所述涡轮发动机结构，包括多个排成一行的 膜孔，定位孔位于该行之内。
15. 依据权利要求项13所述涡轮发动机结构，其中膜孔大致形成平截头体形凹槽。
16. 依据权利要求项13所述涡轮发动机结构，包括与通道相通的入口以及由膜孔与定位孔形成的出口。
17. 依据权利要求项13所述涡轮发动机结构，其中膜孔与定位孔相互交叠。
全文摘要
一种涡轮发动机结构，包括有其外表面限定了一个内通道的壁。定位孔从外表面穿过壁直达通道。膜孔在定位孔附近凹入外表面。膜孔及定位孔与通道相通。定位孔在铸造过程中形成，在铸造时型芯由一定位销支撑。一旦去掉定位销，定位孔就形成了。定位孔可用来判断对后对该结构进行处理操作的特征的位置。比方说，在外表面上用放电机加工出膜孔，使其与定位孔交贯。
文档编号B22C9/22GK101099992SQ200710127470
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月5日 优先权日2006年7月5日
发明者E·F·彼特拉什基维茨, M·C·加特兰德, R·特林达德 申请人:联合工艺公司