[发明专利]制造具有用于熔模铸造的突出镶铸冷却结构的混合芯部的方法

说明书

制造突出镶铸结构(10)的方法。使用小尺寸颗粒制造至少一个芯部插入件(12)。使用大尺寸颗粒制造块状芯体(16)。对至少一个芯部插入件(12)和块状芯体(16)分别进行完全烧制。将至少一个芯部插入件(12)与块状芯体(16)粘结。

技术领域

本发明涉及一种制造具有用于熔模铸造的突出镶铸冷却结构的混合芯部的方法。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，从压缩机部段排出的压缩空气和从燃料源引入的燃料在燃烧部段中混合在一起并且进行燃烧，从而产生限定高温工作气体的燃烧产物。工作气体被引导通过发动机的涡轮部段中的热气体通路，在涡轮部段中工作气体膨胀以提供涡轮转子的旋转。涡轮转子可以连接至发电机，其中，涡轮转子的旋转可以用于在发电机中产生电力。

由于现代发动机中实施的高压力比和高发动机点火温度，某些部件如翼型件——例如涡轮部段内的静止的静叶片和旋转的动叶片——必须用冷却流体比如从压缩机部段中的压缩机排出的空气进行冷却，以防止部件过热。

涡轮翼型件的有效冷却需要将相对较冷的空气例如沿着涡轮动叶片或静止的静叶片的后缘传送至临界区域。例如，相关联的冷却孔可以在翼型件内上游的相对较高压力的腔与涡轮动叶片的外表面中的一个外表面之间延伸。动叶片腔通常相对于机器的转子和定子沿径向方向延伸。

翼型件通常包括将热量从压力侧壁和吸入侧壁移除以使热应力最小的内部冷却通道。基于热传递速率获得高的冷却效率是重要的设计依据，以便使从压缩机转移的用于冷却的冷却剂空气的体积最小。然而，燃气涡轮翼型件的相对狭窄的后缘部分可以包括例如多达整个翼型件外表面面积的大约三分之一。为了空气动力效率，后缘制造成相对较薄。因此，在后缘接收彼此相对靠近的两个相对的壁表面上的热量输入的情况下，需要相对较高的冷却剂流速来提供必要的热传递速率以用于保持机械完整性。

目前制造涡轮翼型件——例如电力工业中的翼型件——的方法包括提供用于铸造工艺的芯部。用于铸造、通常用于熔模铸造的芯部正在被开发成具有突出镶铸冷却结构以用于航空应用。通常这些芯部是小的，并且可以由比通常用于较大的工业燃气轮机(IGT)芯部的粒子更小的粒子制造。在这过程中会出现比例(scaling)的问题。例如，在处理突出镶铸结构中铸造所需的微小结构时，用于IGT芯部中的较大粒子可能是破坏性的。具有较微小粒子的较小芯部的收缩率比较大IGT芯部的收缩率大。当提供百分之百的材料替代时，较微小粒子芯部材料的收缩率太大并且如果存在大的芯部时，会导致构造的不稳定性。

由于改进的建模能力，设计者正在探索动叶片和静叶片上的几何冷却孔的可能性，该几何冷却孔能够提供横跨翼型件表面的优异的冷却能力和膜分布。以上描述的技术方法不能产生这些结构。

发明内容

在本发明的一个方面中，制造突出镶铸结构的方法、步骤包括：使用小尺寸颗粒制造至少一个芯部插入件；使用大尺寸颗粒制造块状芯体；对至少一个芯部插入件和块状芯体分别进行完全烧制，并且将至少一个芯部插入件与块状芯体粘结。

参照以下附图、描述和权利要求，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好理解。

附图说明

通过附图的帮助更详细地示出了本发明。附图示出优选的构型并且不限制本发明的范围。

图1是可插入梯形物的详细的正视图，可插入梯形物具有用于本发明的示例性实施方式的镶铸冷却结构的几何形状突出部；

图2是用于本发明的示例性实施方式中的突出镶铸结构的可插入几何形状的前部视图；

图3是本发明的示例性实施方式的先进的冷却孔几何形状的立体图；以及

图4是本发明的示例性实施方式的块状芯体的立体图。

具体实施方式