转子叶片以及用于翼型主体的增材结构制造技术

技术编号:18999563 阅读:65 留言:0更新日期:2018-09-22 05:03
本实用新型专利技术提供一种转子叶片以及用于翼型主体的增材结构。翼型件从根连接件延伸并且包括翼型主体,所述翼型主体限定围在所述翼型主体内的至少一个气道。所述气道延伸至构建表面。增材延伸部从所述翼型主体的所述构建表面延伸。所述增材延伸部包括增材结构,所述增材结构使所述气道从所述构建表面延伸至所述增材延伸部的外表面。

【技术实现步骤摘要】
转子叶片以及用于翼型主体的增材结构
本技术涉及用于翼型件的增材部件,并且更确切地说,涉及用于延伸内部翼型特征的增材部件。
技术介绍
在发电、航空领域以及其他领域的变化和改进的步伐伴随着对这些领域中使用的制造部件的大量研究。金属部件的传统制造通常包括先铣削或切割出一块金属的一些部位,之后再处理并修饰所切割的金属以得到部件,这可能已经使用计算机模型和计算机辅助设计进行模拟。可能由金属形成的制造部件包括用于安装在航空器发动机或发电系统等涡轮机中的翼型部件,以及用于其它制造、运输和结构系统的机械部件。在本领域中已知为“3D打印”的增材制造(additivemanufacturing)的发展可以通过酌情(asappropriate)在不同单元之间存在变化的情况下允许更快速地形成这些部件而降低制造成本。在其它优点中,增材制造可以将计算机生成的模型直接应用于制造过程同时依靠较便宜的设备和/或原材料。一些增材制造可以通过位于构建板(buildplate)上的预留的精细金属粉末来形成部件,这些金属粉末通过电子束或激光(使用熔融热处理,例如烧结或熔化)处理以形成部件或子部件。增材制造设备还可以通过使用由包括于制造设备内和/或在制造设备外部的软件生成的三维模型来形成部件。一些通过增材制造技术制造的装置可以首先在相应处理阶段形成为若干分离的部件,随后在后续过程中进行组装。增材制造为现有部件的维修和/或混合部件的形成创造了机会,其中增材部件(或结构)构建在预先存在的部件的一个或多个表面上而不需要单独的附接件。例如,可以将浇铸部件用作底部部件,并且可以将增材特征构建在位于增材制造工具或器械(modality)中的所述底部部件的浇铸和准备好的构建表面(preparedbuildsurface)上。
技术实现思路
本技术的第一方面提供一种具有内部特征的增材延伸部(additiveextension)的转子叶片。根连接件(rootconnector)可以接合涡轮机的涡轮轴(turbineshaft)。翼型件从根连接件延伸。翼型件包括翼型主体(airfoilbody),所述翼型主体限定围在所述翼型主体内并且延伸至构建表面的至少一个气道(airchannel)。增材延伸部从翼型主体的构建表面延伸。增材延伸部包括增材结构,所述增材结构进一步限定所述至少一个气道从构建表面延伸至增材延伸部的外表面。其中,所述根连接件进一步限定所述至少一个气道,并且所述至少一个气道是从所述根连接件穿过所述翼型件至所述增材延伸部的所述外表面的连续内部气流路径(continuousinternalairflowpath)。其中,所述翼型件包括限定外表面(outersurface)和外侧顶端(outboardtip)的压力侧壁(pressuresidewall)和吸力侧壁(suctionsidewall),并且其中所述翼型主体在所述外侧顶端之前在所述构建表面中终止,并且所述增材延伸部包括所述外侧顶端。其中,所述增材结构还包括用于顶端护罩(tipshroud)的安装表面(mountingsurface)。其中,所述增材延伸部还包括顶端护罩,并且所述增材结构限定所述顶端护罩且包括穿过所述顶端护罩的所述至少一个气道的至少一部分。其中,所述增材延伸部还包括至少一个内部气室,所述至少一个内部气室的侧向横截面(lateralcross-section)大于所述至少一个气道的最大宽度(largestwidth),并且所述增材结构的总体部件密度(totalcomponentdensity)小于所述翼型主体的总体部件密度。其中,所述至少一个内部气室连接到所述至少一个气道并且接收和引导空气流动。其中,所述增材结构限定多孔内部结构(porousinternalstructure),并且所述增材结构的总体部件密度小于所述翼型主体的总体部件密度。其中,所述翼型件包括限定所述翼型主体的外表面的压力侧壁和吸力侧壁,所述翼型主体具有从所述根连接件至外侧顶端的侧向表面,并且其中所述构建表面是所述侧向表面的至少一部分,所述增材结构包括侧向边缘(lateraledge),并且所述至少一个气道延伸至所述侧向边缘。其中,所述至少一个气道包括在所述翼型主体内的主干通道(trunkchannel)和在所述增材结构中的多个分支通道(branchchannels),并且其中主干通道宽度大于分支通道宽度。其中,所述主干通道宽度为至少2.5毫米并且所述分支通道宽度小于2.5毫米。其中,所述翼型主体限定具有在所述构建表面上的多个结合面的至少一个结合面特征(jointsurfacefeature),并且所述增材结构限定具有与所述构建表面上的所述多个结合面接合的多个互补(complementary)结合面的至少一个互补结合面特征。其中,所述翼型主体由第一金属组成并且所述增材结构由第二金属组成,其中所述第一金属和所述第二金属具有不同的材料成分(materialcompositions)。其中,所述翼型主体是损坏的转子叶片的一部分,而所述构建表面是损坏特征已从其移除的准备好的表面。本技术的第二方面提供一种用于增材制造具有内部特征的增材延伸部的方法。所述方法将转子叶片的翼型主体安放在构建板中。翼型主体具有至少一个构建表面以及在翼型主体内延伸至所述至少一个构建表面的至少一个气道。在所述至少一个构建表面上增材制造增材结构。所述增材结构限定翼型主体的增材延伸部,并且进一步限定从所述至少一个构建表面延伸穿过所述增材结构至增材延伸部的外表面的至少一个气道。所述的方法还包括准备所述至少一个构建表面以在所述至少一个构建表面上定位所述至少一个气道,并且对齐(aligning)所述增材结构以延伸所述至少一个气道。本技术的第三方面提供一种用于翼型主体的增材结构。在翼型主体内围成至少一个气道,并且所述至少一个气道从根连接件延伸至翼型主体上的构建表面。增材结构包括从翼型主体的构建表面延伸的延伸部主体。增材结构或延伸部主体限定从构建表面延伸至增材结构的外表面的至少一个增材气道。所述至少一个增材气道与翼型主体中的所述至少一个气道对齐。在与翼型主体的构建表面相对的远端处与延伸部主体被连续地形成的外侧顶端。所述的增材结构还包括用于所述外侧顶端上的顶端护罩的安装表面。所述的增材结构还包括与所述外侧顶端被连续地形成的顶端护罩,其中所述至少一个增材气道延伸穿过所述外侧顶端和所述顶端护罩。所述的增材结构还包括至少一个内部气室,所述至少一个内部气室的侧向横截面大于所述至少一个气道的最大宽度,并且其中所述增材结构的总体部件密度小于所述翼型主体的总体部件密度。本技术的示例性方面布置用于解决本文描述的问题和/或未讨论的其它问题。附图说明根据结合附图进行的本技术的各个方面的以下详细描述,将更容易了解本技术的这些和其它特征,附图描绘了本技术的各种实施例,其中:图1示出根据本技术的各种实施例的用于增材制造的实例系统的示意图。图2示出具有内部特征的转子叶片的透视图。图3示出图2的转子叶片的放大透视图。图4示出具有内部特征的另一实例转子叶片的横截面视图。图5示出具有内部特征的另一实例转子叶片的横截面视图。图6示出具有内部特征的另一实例转子叶片的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种转子叶片,包括:根连接件,其被配置成接合涡轮机的涡轮轴;从所述根连接件延伸的翼型件,所述翼型件包括翼型主体,所述翼型主体限定围在所述翼型主体内并且延伸至构建表面的至少一个气道;以及从所述翼型主体的所述构建表面延伸的增材延伸部,所述增材延伸部包括增材结构,所述增材结构进一步限定所述至少一个气道从所述构建表面延伸至所述增材延伸部的外表面。

【技术特征摘要】
2016.12.19 US 15/3832281.一种转子叶片,包括:根连接件,其被配置成接合涡轮机的涡轮轴;从所述根连接件延伸的翼型件,所述翼型件包括翼型主体,所述翼型主体限定围在所述翼型主体内并且延伸至构建表面的至少一个气道;以及从所述翼型主体的所述构建表面延伸的增材延伸部,所述增材延伸部包括增材结构,所述增材结构进一步限定所述至少一个气道从所述构建表面延伸至所述增材延伸部的外表面。2.根据权利要求1所述的转子叶片,其特征在于,所述根连接件进一步限定所述至少一个气道,并且所述至少一个气道是从所述根连接件穿过所述翼型件至所述增材延伸部的所述外表面的连续内部气流路径。3.根据权利要求1所述的转子叶片,其特征在于,所述翼型件包括限定外表面和外侧顶端的压力侧壁和吸力侧壁,并且其中所述翼型主体在所述外侧顶端之前在所述构建表面中终止,并且所述增材延伸部包括所述外侧顶端。4.根据权利要求3所述的转子叶片,其特征在于,所述增材结构还包括用于顶端护罩的安装表面。5.根据权利要求3所述的转子叶片,其特征在于,所述增材延伸部还包括顶端护罩,并且所述增材结构限定所述顶端护罩且包括穿过所述顶端护罩的所述至少一个气道的至少一部分。6.根据权利要求3所述的转子叶片,其特征在于,所述增材延伸部还包括至少一个内部气室,所述至少一个内部气室的侧向横截面大于所述至少一个气道的最大宽度,并且所述增材结构的总体部件密度小于所述翼型主体的总体部件密度。7.根据权利要求6所述的转子叶片,其特征在于,所述至少一个内部气室连接到所述至少一个气道并且接收和引导空气流动。8.根据权利要求3所述的转子叶片,其特征在于,所述增材结构限定多孔内部结构,并且所述增材结构的总体部件密度小于所述翼型主体的总体部件密度。9.根据权利要求1所述的转子叶片,其特征在于,所述翼型件包括限定所述翼型主体的外表面的压力侧壁和吸力侧壁,所述翼型主体具有从所述根连接件至外侧顶端的侧向表面,并且其中所述构建表面是所述侧向表面的至少一部分,所述增材结构包...

【专利技术属性】
技术研发人员:BP莱西KM哈特张修章
申请(专利权)人:通用电气公司
类型:新型
国别省市:美国,US

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