带有重量减小的封闭空间的涡轮翼面制造技术

本发明专利技术设计带有重量减小的封闭空间的涡轮翼面。翼面(118)包括：在间隔的前缘和后缘(128，130)之间延伸的相反的压力和负压侧壁(124，126)；一个根部(120)和一个顶部(122)；和位于该二个侧壁(124，126)之间的一个空心封闭空间(132)。该封闭空间(132)具有在其径向外端的弦向第一尺寸，和在其径向内端的弦向第二尺寸。该第二尺寸基本上比该第一尺寸小。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】带有重量减小的封闭空间的涡轮翼面本申请是于2007年2月14日提交的专利申请(中国国家申请号为200710005385.0，专利技术名称“带有重量减小的封闭空间的涡轮翼面”)的分案申请。
本专利技术总体涉及燃气涡轮部件，尤其涉及涡轮翼面。
技术介绍
燃气涡轮发动机包括一个压缩机，后者将加压的空气送至燃烧室。在燃烧室中，空气与燃料混合并点火，产生热的燃烧气体。这些气体向下游至一个或多个涡轮中，该涡轮从燃烧气体提取能量，供给该压缩机动力，并作有用功，例如供给飞行中的飞机动力。在通常包括被安置在核心发动机前端的风扇的涡扇发动机中，高压涡轮驱动该核心发动机的压缩机。一个低压涡轮被安置在该高压涡轮的下游，用于驱动该风扇。通常，每一个涡轮级包括一个静止的涡轮喷嘴，其后为涡轮转子。每一个涡轮转子上装有一组沿圆周分布的翼面形状的涡轮叶片。该组叶片从该核心发动机排出的燃烧气体中提取能量。这些叶片通常由耐高温的合金(例如“超级合金”)铸造而成。就在该燃烧室下游的第一转子级通常为内部冷却的，并具有带有一个或多个蛇形通道，薄膜冷却孔，后缘槽或孔等的空心内部。其次的转子级不受第一级的极高温的作用，因此不需要冷却。为了减小后一级翼面的重量，它们经常包括一个称为“重量减小的封闭空间”的空心的内面部分。遗憾的是，现有技术的重量减少的封闭空间的形状可使翼面破坏，并在该空心的封闭空间和实心的翼面部分之间的界面上分离。因此需要重量轻，同时保持高强度的涡轮叶片。
技术实现思路
本专利技术可满足上述需要。根据本专利技术的一个方面提供了在间隔的前缘和后缘之间延伸的相反的压力侧壁和负压侧壁，一个根部，一个顶部，和被安置在该二个侧壁之间的一个空心的封闭空间。该封闭空间在其径向外端具有弦向的第一尺寸，在其径向内端具有弦向的第二尺寸。该第二尺寸基本上比该第一尺寸小。根据本专利技术的另一个方面，涡轮喷嘴部分包括在间隔的前缘和后缘之间延伸的相反的压力侧壁和负压侧壁，一个根部，一个顶部和被安置在该二个侧壁之间的一个空心的封闭空间。该封闭空间为锥度形状，其在径向外端的弦向尺寸比在其径向内端的弦向尺寸大。其中，该封闭空间的形心基本上位于该翼面的中间弦位置的前面。【附图说明】参考结合附图进行的下列说明，可以最好地理解本专利技术。其中: 图1为现有技术的涡轮翼面的透视图； 图2为图1的翼面的侧视图； 图3为根据本专利技术制造的涡轮叶片的透视图；和图4为图3的翼面的侧视图。【具体实施方式】在附图中，相同的符号表示相同的零件。图1表示一个示例性的现有技术的高压涡轮(HPT)叶片10。该涡轮叶片10包括一个榫头12，它可以具有任何适当的形状。该形状包括与转子盘(没有示出)上的燕尾槽的互补的柄脚接合的柄脚，以便当在工作过程中，转子圆盘转动时，将该叶片10在径向保持在该转子盘上。一个叶片柄14径向从该榫头12向上伸出，并且终端在侧向从该柄14向外突出并包围该柄14的一个平台16上。空心翼面18沿径向从该平台16向外伸出并进入热气体流中。该翼面18在该平台16和该翼面18的连接处有一个根部20，和在其径向外端有一个顶部22。该翼面18的凹形的压力侧壁24和凸形的负压侧壁20在前缘28和后缘30上连接在一起。该翼面18可以有适合于从热气体流提取能量和使转子圆盘转动的任何形状。—般，该涡轮叶片10作成适当的超级合金一例如镍，钴或铁基超级合金的单体式铸件。该铸件在燃气涡轮发动机中高的工作温度下具有可接受的强度。该翼面18包括图2所示的，称为重量减小的封闭空间的一个空心的空间或封闭空间32。该封闭空间的目的是去掉在不重要区域的材料。这可减小涡轮叶片10的重量。而减小涡轮叶片重量具有重要的好处，包括减少工作应力和材料成本。多个增强销34为该铸件的一部分，并侧向从压力侧壁24延伸至负压侧壁26。该重量减小的封闭空间32的形状在截面挨着截面的基础上跟随翼面的外部几何形状。该封闭空间的深度“D1”，即在径向方向的长度，根据硬件的重量要求和负荷与面积比的要求设定。设定该重量减小的封闭空间32的横截面面积，以控制该压力和负压侧壁24和26的厚度。当在侧视图中看时，该重量减小封闭空间32的外边界以间隔前边缘38和后边缘40的顶部边缘36和底部边缘42为边界。该底部边缘42具有一个基本上在纵向取向(即在侧视图中的水平方向)的中心部分44。该中心部分44分别利用切成圆角的前面和后面部分46和48与该前面和后边缘38和40连接。该重量减小的封闭空间32的几何形状分布基本上与位于大致在该翼面18的中间弦位置上的径向延伸线“LI”对称。与该底部边缘42附近的翼面弦比较，该重量减小封闭空间32的弦向尺寸较大，并且沿着线“T”从该空心的重量减小的封闭空间32至翼面18的实心部分有较陡的过渡部分。这使应力恶化并使现有技术的翼面18容易破坏和沿着线“T”分离。图3表示根据本专利技术制造的一个示例性的高压涡轮(HPT)的叶片110。该涡轮叶片110的一般结构与上述的涡轮叶片10相同，并包括与榫头112，一个叶片柄114，一个平台116和具有根部120和顶部122的一个翼面118。该翼面118的压力侧壁124和负压侧壁126在前缘128和后缘130处连接在一起。如上所述，该涡轮叶片110可作成适当的超级合金一例如镍，钴或铁基的超级合金的单件式铸件。该铸件在燃气涡轮发动机中的高的工作温度下具有可接受的强度。该翼面118包括一个称为重量减小封闭空间的空心的空间或封闭空间132。该封闭空间的目的是去掉不重要区域中的金属。这可减少涡轮叶片110的重量。这具有包括减少工作应力和材料成本的重要的好处。多个增强销134为该铸件的一部分，并且侧向从该压力侧壁124延伸至该负压侧壁126。该重量减少封闭空间132的形状在截面挨着截面的基础上跟随翼面的外部几何形状。设定该重量减小的封闭空间132的横截面积，以达到该压力和负压侧壁124和126的所希望的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机的翼面(118)，包括：在间隔的前缘和后缘(128，130)之间延伸的相反的压力和负压侧壁(124，126)；根部(120)和顶部(122)；和位于该二个侧壁(124，126)之间的空心封闭空间(132)，所述空心封闭空间(132)的轮廓以相反的顶部边缘(136)、弧形底部边缘(142)以及相反的前、后边缘(138，140)为边界，并且所述前、后边缘(138，140)为直线形的；该封闭空间(132)具有在其径向外端的弦向第一尺寸，和在其径向内端的弦向第二尺寸；该第二尺寸基本上比该第一尺寸小；其中，该封闭空间(132)的形心基本上位于该翼面(118)的中间弦位置的前面；并且该封闭空间(132)还包括弦的逐渐减小；其中，该前边缘(138)与径向方向成第一角度，使得该前边缘(138)的径向内端在其径向外端的后面；而且该后边缘(140)与径向方向成第二角度，使得该后边缘(140)的径向内端在其径向外端的前面；该重量减少封闭空间(132)的形状在截面挨着截面的基础上跟随翼面的外部几何形状，设定该重量减小的封闭空间(132)的横截面积，以达到该压力和负压侧壁(124，126)的所希望的厚度。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MT路易斯，NBT朗利，R卡梅尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US