[發明專利]形成具有圓形進口和非圓形出口的冷卻孔的方法及系統

有效

• 申請號: 200810083061.3
• 申請日: 2008-03-21
• 公開（公告）號: CN101269428A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 李經邦;魏斌;C·－Y·J·仇
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B23H9/14
• 分類號: B23H9/14;B23H3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬

技術領域

本發明總體上涉及電化學加工(ECM)，且更具體地涉及在渦輪發動機翼片中形成冷卻孔的方法和系統。

背景技術

電化學加工和/或成形管電化學加工(STEM)通常用于在渦輪發動機翼片中形成冷卻孔。在ECM過程期間，被加工的工件聯接到DC電源的正端子且電極聯接到DC電源的負端子。電解液在電極和工件之間流動。例如，電解液可以為酸或鹽水溶液。在加工過程期間，工件被受控的電化學反應溶解以形成冷卻孔。總體上，該加工過程形成具有大致圓形截面區域的冷卻孔。每個冷卻孔的截面區域定尺寸為提供通過冷卻孔的進口的希望數量的流量計量。然而，由于這些開口貫穿葉片總體上是大致一致的，葉片和/或冷卻孔內潛在的熱傳遞數量可能由該開口的圓形截面輪廓限定。

另外，具有圓形截面區域限定在它的出口處的冷卻孔可能不適于在具有窄的后緣的翼片中使用。例如，限定在延伸通過該翼片的冷卻孔的出口處的圓形截面區域可能引起高的應力集中到翼片的后緣。因此，具有大致恒定的圓形截面區域的冷卻孔可能增加與維護渦輪發動機相關的成本且/或減少渦輪發動機的壽命期限。

發明內容

在一個實施例中，提供在物體中形成孔的方法。該方法包括在物體中形成起始孔(starter?hole)，提供電化學加工電極，其包括僅部分圍繞電極延伸的絕緣件，以及將電極插入到起始孔內，以在物體中形成具有由第一截面區域限定的進口和由第二截面區域限定的出口的孔。

在另一實施例中，提供電化學加工(ECM)裝置。該裝置包括電極和僅部分圍繞電極延伸的絕緣件。絕緣件定向為使得電極用于形成具有由第一截面區域限定的進口和由第二截面區域限定的出口的孔。

在又一實施例中，提供用于在渦輪發動機部件中加工孔的系統。該系統包括電化學加工(ECM)裝置，該裝置包括電極和僅部分圍繞電極延伸的絕緣件。絕緣件定向為使得電極用于形成具有由第一截面區域限定的進口和由第二截面區域限定的出口的孔。

附圖說明

圖1是示范性的電化學加工(ECM)電極的視圖；

圖2是圖1中所示且被用于在渦輪機翼片中形成冷卻孔的電極的視圖；以及

圖3是圖2中所示且包括形成通過其的冷卻孔的翼片的截面圖。

具體實施方式

本發明提供一種系統，其可用于在渦輪發動機翼片中加工冷卻孔。該系統使用中空的電化學加工(ECM)電極，電極具有流動通過其的電解液。例如，電解液可以為酸或鹽水溶液。在加工之前，翼片聯接到DC電源的正端子且電極聯接到DC電源的負端子。當電解液在電極和翼片之間流動時，翼片被受控的電化學反應溶解以形成冷卻孔。

在加工期間，電解液流體流動通過中空的電極以利于放電電流，電流將材料從翼片去除。電極被插入到形成在渦輪發動機翼片中的起始孔內，以利于形成具有由第一截面區域限定的進口和由第二截面區域限定的出口的冷卻孔，如以下更詳細描述的。

盡管本發明關于在渦輪機翼片中形成冷卻孔描述，本領域中技術人員應當理解的是，本發明也可應用于在發動機的其它部件和/或需要冷卻孔的任何其它系統的部件中形成冷卻孔。例如，本發明可以用于，但不限于用于，渦輪機殼體、排氣管、以及導管。另外，雖然本發明關于電化學加工描述，本領域中技術人員應當理解的是，本發明也可應用于形成冷卻孔的其它方法。

圖1的示范性電化學加工(ECM)電極100的視圖。具體地，圖1圖示具有第一端102和第二端104的中空ECM電極100的側視圖1(a)、第一端102的端視圖1(b)、以及第二端104的端視圖1(c)。在示范性實施例中，電極100大致是圓柱形且構造為導引電解液流體自其通過。電解液流體用作電化學溶解的媒介，以從被加工的部分去除金屬。電解液流體也從加工區去除溶解的金屬。本領域中技術人員應當理解的是，電極100可以具有基于其所需功能的任何合適的形狀。

在示范性實施例中，電極100包括部分圍繞電極100延伸的絕緣件106。絕緣件106限制金屬溶解至希望的區域，從而能夠獲得希望的冷卻孔尺寸和形狀。在示范性實施例中，絕緣件106僅延伸通過第一側108和通過電極100的相對的第二側110。因而，在示范性實施例中，電極100包括兩個維持未絕緣或暴露的徑直相對的部分112。在可替換實施例中，絕緣件106和未絕緣部分112以使電極100能夠起在此所述的作用的任何取向圍繞電極100定向。具體地，本領域中技術人員應當理解的是，未絕緣部分112的構造、數量、以及尺寸基于電極100的所需功能和/或操作電極100的所需結果而可變地選擇。