[發明專利]金屬結構

在審

• 申請號: 201380070687.X
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN105050753A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: D.G.科尼策爾;J.H.迪恩斯;B.D.普熱斯勞斯基;楊熙
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22C9/04;B32B3/02;B29C67/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;肖日松

相關申請的交叉引用

本申請主張題為金屬結構并且于2013年1月16日提交的美國臨時專利申請No.61/753,394的權益，其整體并入本文中。

背景技術

渦輪轉子組件典型地包括至少一排周向地間隔的轉子葉片。各轉子葉片包括翼型件，該翼型件包括在前緣和后緣處連接在一起的壓力側和吸力側。各翼型件從轉子葉片平臺徑向向外地延伸。各轉子葉片還包括燕尾件，該燕尾件從在平臺與燕尾件之間延伸的桿柄徑向向內地延伸。該燕尾件用于將轉子組件內的轉子葉片安裝到轉子盤或卷軸。已知的葉片為中空的，使得通過翼型件、平臺、桿柄、和燕尾件來至少部分地限定內部冷卻腔。

可以以許多方式產生翼型件。例如，可用鎳超級合金單晶體鑄造渦輪葉片。此外，存在產生單晶體結構的一般鑄造方法。而且，可用沿鑄造軸線的已知優選結晶方向、有時甚至通過控制第二定向來鑄造渦輪葉片。

發明內容

在一個方面中，本發明的實施例涉及鑄造具有通過柱狀結構連接的間隔面片的桁架結構的方法，該方法包括：形成三維樣式(3D樣式)，該三維樣式處于具有間隔面片和柱狀結構的桁架結構的形狀；通過利用液體包圍樣式并使該液體圍繞該3D樣式變硬而形成該3D樣式的模制核心；從該模制核心移除該3D樣式；在移除該3D樣式之后用液態合金填充該模制核心并且使該液態合金定向地凝固以形成該桁架結構的鑄件；和從該桁架結構的鑄件中移除該模制核心。

附圖說明

圖1是示范燃氣渦輪發動機的示意圖。

圖2是可與圖1中示出的燃氣渦輪發動機一起使用的示范轉子葉片的透視圖。

圖3是沿線4取得的圖2中示出的轉子葉片的部分的透視圖。

圖4是沿線4取得的圖2中示出的轉子葉片的截面視圖。

圖5是用于鑄造根據本發明實施例的桁架結構的方法的流程圖。

圖6是可根據圖5中的方法而形成的桁架結構的側視圖。

圖7是圖6的桁架結構的透視圖。

具體實施方式

圖1是燃氣渦輪發動機10的示意圖，該燃氣渦輪發動機10包括風扇組件12、高壓壓縮機14、和燃燒器16。發動機10還包括高壓渦輪18、低壓渦輪20、和增壓機22。風扇組件12包括從轉子盤26徑向向外地延伸的風扇葉片24的陣列。發動機10具有進氣側28和排氣側30。在一個實施例中，發動機10為能夠從GeneralElectricAircraftEngines,Cincinnati,Ohio商業地獲得的CT7發動機。

在操作中，空氣流動通過風扇組件12，并且壓縮空氣供應至高壓壓縮機14。將高度壓縮的空氣輸送至燃燒器16。來自燃燒器16的空氣流(圖1中未示出)驅動渦輪18和20，并且渦輪20驅動風扇組件12。

圖2是可與燃氣渦輪發動機10(在圖1中示出)一起使用的轉子葉片40的透視圖。圖3是沿線4取得的轉子葉片40的一部分的透視圖。圖4是沿線4取得的轉子葉片40的截面視圖。在一個實施例中，多個轉子葉片40形成燃氣渦輪發動機10的高壓渦輪轉子葉片級(未示出)。各轉子葉片40包括中空翼型件42和用于以已知方式將翼型件42安裝到轉子盤(未示出)的一體燕尾件43。

翼型件42包括第一側壁44和第二側壁46。第一側壁44為凸出的并限定翼型件42的吸力側，且第二側壁46為凹入的并限定翼型件42的壓力側。側壁44和46在翼型件42的前緣48和軸向地間隔的后緣50處連接在一起，后緣50在前緣48的下游。翼型件42包括多個膜孔51和葉片根部52，該多個膜孔51沿側壁44和46且在翼型件末梢54和葉片根部52之間徑向地間隔，用于從翼型件42排放冷卻流體以有助于冷卻翼型件42的外表面53。膜孔51在第一或第二側壁44和46上可為任何數量或者位置，其使翼型件41能夠如在本文中所描述地作用。翼型件42還包括多個后緣槽道55，多個后緣槽道55在翼型件末梢54與葉片根部52之間沿后緣50徑向地間隔，以用于從翼型件42排放冷卻流體，以有助于冷卻翼型件后緣50。通過膜孔51和后緣槽道55增強的熱傳遞有助于沿翼型件外表面53進行冷卻。

第一和第二側壁44和46分別從位于燕尾件43附近的葉片根部52徑向地延伸至翼型件末梢54，翼型件末梢54限定內腔56的徑向外邊界。腔56在側壁44和46之間限定在翼型件42內。在該示范實施例中，腔56分成中央氣室58和沖擊室60。