具有冲蚀涂层表面光洁度的第一级涡轮喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及一种具有冲蚀涂层表面光洁度的第一级涡轮喷嘴。一种第一级涡轮喷嘴包含：第一级毂部分，其沿中心轴轴向延伸；第一级圆盘部分，其附接到所述第一级毂部分，且定中心在所述中心轴上；以及多个第一级轮叶，其围绕所述第一级圆盘部分径向定位，且附接到所述第一级圆盘部分。每一轮叶远离所述第一级圆盘部分延伸轮叶高度H，且每一轮叶具有远离所述中心轴定位于直径D处的第一端。所述第一级涡轮喷嘴还包含多个第一级喉部，其界定于径向邻近的第一级轮叶之间。每一第一级喉部具有在径向邻近的第一级轮叶之间的喉部宽度W。所述第一级涡轮喷嘴还包含在每一第一级轮叶的侧壁上的涂层，其中所述侧壁的表面粗糙度介于125与200之间。

【技术实现步骤摘要】
具有冲蚀涂层表面光洁度的第一级涡轮喷嘴
本公开涉及飞机环境控制系统。更具体地说，本公开涉及用于空气循环机的第一级涡轮喷嘴。
技术介绍
飞机中的环境控制系统中使用空气循环机来调节用于递送到飞机机舱的空气。经调节的空气是处于对飞机乘客的舒适和安全来说合意的温度、压力和湿度的空气。在地面或接近地面，周围空气温度和/或湿度通常十分高，使得作为调节过程的一部分，在将空气递送到飞机机舱之前，必须使空气冷却。在飞行高度处，周围空气通常比所要的空气冷得多，但处于低压下，使得作为调节过程的一部分，必须将所述空气压缩到可接受的压力。在飞行高度处压缩周围空气会充分加热所得的加压空气，使得其必须被冷却，即使周围空气温度非常低。因此，在大多数条件下，在将空气递送到飞机机舱之前，必须通过空气循环机将热量从空气移除。空气循环机通常利用涡轮喷嘴，其可旋转来相对于空气循环机的主轴在径向方向上引导空气。涡轮喷嘴通常涂覆有冲蚀涂层，来保护涡轮喷嘴免于受损。冲蚀可能由流经空气循环机的空气中的微粒导致。将涂层施加到涡轮喷嘴将导致所述涂层冲蚀，当将保护涡轮喷嘴免于冲蚀。所述涂层可根据需要重新施加，以填充已冲蚀的区域，从而延长空气循环机中的涡轮喷嘴的寿命。涡轮喷嘴通常是铸件，因此在施加涂层之前，必须对涡轮喷嘴进行后处理来使涡轮喷嘴平滑。后处理可包含机械加工或喷砂。可使用若干不同的热喷涂技术来施加所述涂层，包含爆炸枪喷涂和高速氧燃料(HVOF)喷涂。爆炸枪喷涂使用具有长水冷筒的爆炸枪来施加涂层。将氧气、燃料和粉末馈送到爆炸枪的枪筒中，且使用火花来引燃氧气和燃料混合物。这将加热所述粉末，并使粉末加速穿过枪筒并从枪筒出来，从而施加到衬底上。HVOF喷涂使用燃烧室来施加涂层。将燃料与氧气的混合物馈送到燃烧室中，在那里，所述混合物被引燃并持续燃烧。因燃烧而产生的热气体将行进穿过喷嘴，且将粉末原料馈送到喷嘴中的气流中。粉末原料将部分的熔化，且将从喷嘴流出，从而沉积在衬底上。
技术实现思路
第一级涡轮喷嘴包含：第一级毂部分，其沿中心轴轴向延伸；第一级圆盘部分，其附接到所述第一级毂部分，且定中心在中心轴上；以及多个第一级轮叶，其围绕所述第一级圆盘部分径向定位，且附接到所述第一级圆盘部分。每一第一级轮叶远离所述第一级圆盘部分延伸轮叶高度H，且每一第一级轮叶具有远离中心轴定位在直径D处的第一端。第一级涡轮喷嘴还包含多个第一级喉部，其界定于径向邻近的第一级轮叶之间。每一第一级喉部具有在径向邻近的第一级轮叶之间的喉部宽度W。第一级涡轮喷嘴还包含在每一第一级轮叶的侧壁上的涂层，其中所述侧壁的表面粗糙度介于125与200之间。一种涂覆第一级涡轮喷嘴的方法包含：铸造第一级涡轮喷嘴，其具有第一级毂部分、第一级圆盘部分和多个第一级轮叶；以及将冲蚀涂层施加到所述多个第一级轮叶中的每一者的铸造侧壁。附图说明图1是空气循环机的横截面图。图2是第一级涡轮喷嘴的正视平面图。图3是第一级涡轮喷嘴的侧面立视图。图4是第一级涡轮喷嘴的分离正视平面图。具体实施方式图1是空气循环机10的横截面图，空气循环机10包含风扇节段12、压缩机节段14、第一级涡轮节段16、第二级涡轮节段18、拉杆20、风扇和压缩机外壳22、密封板24、第一级涡轮外壳26和第二级涡轮外壳28。图1中还示出轴Z。风扇节段12、压缩机节段14、第一级涡轮节段16和第二级涡轮节段18全部安装在拉杆20上。拉杆20围绕轴Z旋转。风扇和压缩机外壳22使用扣件连接到密封板24和第一级涡轮外壳26。密封板24使风扇和压缩机外壳22中的流径与第一级涡轮外壳26中的流径分离。第一级涡轮外壳26用扣件连接到第二级涡轮外壳28。风扇和压缩机外壳22、第一级涡轮外壳26和第二级涡轮外壳28一起形成空气循环机10的整个外壳。风扇和压缩机外壳22容纳风扇节段12和压缩机节段14，第一级涡轮外壳26容纳第一级涡轮节段16，且第二级涡轮外壳28容纳第二级涡轮节段18。风扇节段12包含风扇入口30、风扇导管32、风扇出口34和风扇转子36。风扇节段12通常从冲压进气口或者从关联的气体涡轮或其它飞机组件吸入冲压空气。将空气吸入到风扇入口30中，且引导穿过风扇导管32到达风扇出口34。风扇转子36位于风扇导管32中，邻近于风扇入口30，且安装到拉杆20并随拉杆20旋转。风扇转子36将空气吸入风扇节段12中，以被投送穿过空气循环机10。压缩机节段14包含压缩机入口40、压缩机导管42、压缩机出口44、压缩机喷嘴46和扩压器48。将空气投送到压缩机入口40中，并引导穿过压缩机导管42到达压缩机出口44。压缩机喷嘴46和扩压器48位于压缩机导管42中。压缩机喷嘴46安装到拉杆20，并随拉杆20一起旋转，以压缩流经压缩机导管42的空气。扩压器48是静态结构，压缩机空气在已通过压缩机喷嘴46压缩之后，可流经扩压器48。空气退出扩压器48可接着通过压缩机出口44退出压缩机导管42。第一级涡轮节段16包含第一级涡轮入口50、第一级涡轮导管52、第一级涡轮出口54和第一级涡轮喷嘴56。将空气投送到第一级涡轮入口50中，并通过第一级涡轮导管52引导到第一级涡轮出口54。第一级涡轮喷嘴56位于第一级涡轮导管52中，且安装到拉杆20并随拉杆20一起旋转。第一级涡轮喷嘴56将从经过第一级涡轮节段16的空气提取能量，来驱动拉杆20的旋转。第二级涡轮节段18包含第二级涡轮入口60、第二级涡轮导管62、第二级涡轮出口64和第二级涡轮喷嘴66。将空气投送到第二级涡轮入口60中，并引导其穿过第二级涡轮导管62到达第二级涡轮出口64。第二级涡轮喷嘴66位于第二级涡轮导管62中，且安装到拉杆20，并随拉杆20一起旋转。第二级涡轮喷嘴66将从经过第二级涡轮节段18的空气提取能量，来驱动拉杆20的旋转。通过风扇节段12将空气拉入空气循环机10中。被拉入空气循环机10中的空气可为周围空气，来自RAM空气来源的空气，或从气体涡轮引擎排出的空气。此空气可能含有微粒物质，例如小水滴、灰尘或其它细小微粒。所述空气通过流经压缩机喷嘴46而在压缩机节段14中压缩。所述空气于是随着其流经第一级涡轮节段16中的第一级涡轮喷嘴56和第二级涡轮节段18中的第二级涡轮喷嘴66而膨胀。为了驱动所述空气，压缩机喷嘴46、第一级涡轮喷嘴56和第二级涡轮喷嘴66随拉杆20一起旋转。随着压缩机喷嘴46、第一级涡轮喷嘴56和第二级涡轮喷嘴66旋转，空气循环机10中的空气中的微粒物质可导致压缩机喷嘴46、第一级涡轮喷嘴56和第二级涡轮喷嘴66的冲蚀。因此将涂层施加到压缩机喷嘴46、第一级涡轮喷嘴56和第二级涡轮喷嘴66来防止冲蚀。图2是第一级涡轮喷嘴56的正视平面图。图3是第一级涡轮喷嘴56的侧面立视图。图4是第一级涡轮喷嘴56的分离正视平面图。第一级涡轮喷嘴56包含第一级毂部分70、第一级圆盘部分72、多个第一级轮叶74和多个第一级喉部76。每一第一级轮叶74包含第一端80、第二端82、第一面84、第二面86、第一侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种第一级涡轮喷嘴，其包括：第一级毂部分，其沿中心轴轴向延伸；第一级圆盘部分，其附接到所述第一级毂部分，且定中心在所述中心轴上；多个第一级轮叶，其围绕所述第一级圆盘部分径向定位且附接到所述第一级圆盘部分，其中每一第一级轮叶远离所述第一级圆盘部分延伸轮叶高度H，且其中每一第一级轮叶具有远离所述中心轴定位于直径D处的第一端；多个第一级喉部，其界定于径向邻近的第一级轮叶之间，其中每一第一级喉部具有在径向邻近的第一级轮叶之间的喉部宽度W；以及在每一第一级轮叶的侧壁上的涂层，其中所述侧壁的表面粗糙度介于125与200之间。

【技术特征摘要】
2014.12.29 US 14/5844991.一种第一级涡轮喷嘴，其包括：
第一级毂部分，其沿中心轴轴向延伸；
第一级圆盘部分，其附接到所述第一级毂部分，且定中心在所述中心轴上；
多个第一级轮叶，其围绕所述第一级圆盘部分径向定位且附接到所述第一级圆盘部分，其中每一第一级轮叶远离所述第一级圆盘部分延伸轮叶高度(H)，且其中每一第一级轮叶具有远离所述中心轴定位于直径(D)处的第一端；
多个第一级喉部，其界定于径向邻近的第一级轮叶之间，其中每一第一级喉部具有在径向邻近的第一级轮叶之间的喉部宽度(W)；以及
在每一第一级轮叶的侧壁上的涂层，其中，所述侧壁没有经受后处理以减小表面粗糙度，使得所述侧壁的表面粗糙度介于125与200之间；
其中，所述第一级圆盘部分包括第一面和第二面，所述多个第一级轮叶定位在所述第一面上，并且从所述第一面延伸离开，所述第一级毂部分的一端连接到所述第二面；
并且其中，所述第一级涡轮喷嘴能够围绕所述中心轴旋转。


2.如权利要求1所述的第一级涡轮喷嘴，其中所述涂层为碳化钨涂层。


3.如权利要求1所述的第一级涡轮喷嘴，其中所述多个第一级轮叶包含19个轮叶。


4.如权利要求1所述的第一级涡轮喷嘴，其中所述轮叶高度(H)与所述喉部宽度(W)的比率介于1.7377与2.1612之间。


5.如权利要求1所述的第一级涡轮喷嘴，其中所述喉部宽度(W)与所述直径(D)的比率介于0.0356与0.0401之间。


6.如权利要求1所述的第一级涡轮喷嘴，其中所述轮叶高度(H)与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：CM比尔斯，KM兰金，
申请(专利权)人：哈米尔顿森德斯特兰德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US