本公開大體上涉及渦輪系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及用于多壁渦輪翼型件鑄件的中央隔室(plenum)支撐件。

背景技術(shù)：

用于提供多壁或雙壁鑄件的中央隔室的位置和肋條壁厚度控制的傳統(tǒng)手段是通過使用在中央隔室與外冷卻通路之間的凸塊(bumper)。凸塊是中央隔室或冷卻通路上的凸起襯墊，其限制這兩個結(jié)構(gòu)之間的間隙。理想地，凸塊不觸碰，但它們偶然地觸碰，從而在鑄造過程中在兩個腔之間留下孔。由這些連接形成的孔的數(shù)量是未知的，從而導(dǎo)致零件中的冷卻流分布的不確定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的第一方面提供一種用于渦輪翼型件鑄件的芯，其包括：中央隔室區(qū)段；和多個外通路區(qū)段；其中，中央隔室區(qū)段包括從中央隔室朝外延伸到芯的外輪廓的至少一個凸臺。

本公開的第二方面提供一種形成用于鑄件的芯的方法，包括：將芯的第一側(cè)定位在第一裝定器塊(setterblock)上，芯包括中央隔室區(qū)段和多個外通路區(qū)段，其中，中央隔室區(qū)段包括從中央隔室朝外延伸到芯的外輪廓的至少一個凸臺；靠著芯的第二側(cè)合攏第二裝定器塊；和加熱芯。

本公開的第三方面提供一種用于測量多壁翼型件的內(nèi)壁的厚度t1的方法，內(nèi)壁位于多壁翼型件的外冷卻通路和中央隔室之間，中央隔室包括突出部，突出部朝多壁翼型件的外壁延伸，方法包括：在鄰近外冷卻通路的第一點處獲得多壁翼型件的外壁的厚度測量結(jié)果t2；和在鄰近中央隔室的突出部的第二點處獲得多壁翼型件的外壁的厚度測量結(jié)果t3；其中，多壁翼型件的內(nèi)壁的厚度t1是由t1＝(t3＋d1)－(t2＋d2)給出的，其中，d1是外冷卻通路的深度，且d2是中央隔室的突出部的深度，且其中，d1和d2根據(jù)用于形成多壁翼型件的芯的對應(yīng)尺寸而是已知的。

實施方案1.一種用于渦輪翼型件鑄件的芯，包括：

中央隔室區(qū)段；和

多個外通路區(qū)段；

其中，所述中央隔室區(qū)段包括從中央隔室向外延伸到所述芯的外輪廓的至少一個凸臺。

實施方案2.根據(jù)實施方案1所述的芯，其特征在于，所述至少一個凸臺包括第一凸臺和第二凸臺，所述第一凸臺從所述中央隔室區(qū)段向外朝所述芯的第一側(cè)延伸，所述第二凸臺從所述中央隔室區(qū)段向外朝所述芯的第二側(cè)延伸。

實施方案3.根據(jù)實施方案2所述的芯，其特征在于，所述第一凸臺具有外接觸表面，其具有與第一裝定器塊上的對應(yīng)接觸區(qū)域的輪廓匹配的輪廓，且其中，所述第二凸臺具有外接觸表面，其與第二裝定器塊上的對應(yīng)接觸區(qū)域的輪廓匹配。

實施方案4.根據(jù)實施方案1所述的芯，其特征在于，所述芯配置在第一裝定器塊與第二裝定器塊之間，且其中，所述至少一個凸臺在焙燒過程期間控制所述中央隔室區(qū)段在由下裝定器塊和上裝定器塊形成的腔中的位置，且防止所述中央隔室區(qū)段在所述腔中的移動。

實施方案5.根據(jù)實施方案1所述的芯，其特征在于，所述至少一個凸臺具有橢圓形形狀。

實施方案6.根據(jù)實施方案5所述的芯，其特征在于，所述橢圓形形狀具有在大約3：1至大約10：1的范圍中的長度與寬度比。

實施方案7.根據(jù)實施方案5所述的芯，其特征在于，所述橢圓形形狀具有大約7：1的長度與寬度比。

實施方案8.根據(jù)實施方案1所述的芯，其特征在于，所述至少一個凸臺從所述中央隔室區(qū)段向外在一對所述外通路區(qū)段之間延伸。

實施方案9.根據(jù)實施方案1所述的芯，其特征在于，所述至少一個凸臺配置在所述芯的壓力側(cè)或吸力側(cè)上。

實施方案10.根據(jù)實施方案1所述的芯，其特征在于，所述鑄件包括多壁翼型件鑄件。

實施方案11.一種形成用于鑄件的芯的方法，包括：

將芯的第一側(cè)定位在第一裝定器塊上，所述芯包括中央隔室區(qū)段和多個外通路區(qū)段，其中，所述中央隔室區(qū)段包括從中央隔室朝外延伸到所述芯的外輪廓的至少一個凸臺；

靠著所述芯的第二側(cè)合攏第二裝定器塊；和

加熱所述芯。

實施方案12.根據(jù)實施方案11所述的方法，其特征在于，所述至少一個凸臺包括第一凸臺和第二凸臺，所述第一凸臺從所述中央隔室區(qū)段向外朝所述芯的所述第一側(cè)延伸，所述第二凸臺從所述中央隔室區(qū)段向外朝所述芯的所述第二側(cè)延伸。

實施方案13.根據(jù)實施方案12所述的方法，其特征在于，所述第一凸臺具有外接觸表面，其具有與所述第一裝定器塊上的對應(yīng)接觸區(qū)域的輪廓匹配的輪廓，且其中，所述第二凸臺具有外接觸表面，其與所述第二裝定器塊上的對應(yīng)接觸區(qū)域的輪廓匹配。

實施方案14.根據(jù)實施方案12所述的方法，其特征在于，所述第一凸臺和所述第二凸臺從所述中央隔室區(qū)段向外延伸到所述芯的外廓線。

實施方案15.根據(jù)實施方案11所述的方法，其特征在于，還包括：

在所述芯的加熱期間，利用所述至少一個凸臺來控制所述中央隔室區(qū)段在由所述下裝定器塊和上裝定器塊形成的腔中的位置。

實施方案16.根據(jù)實施方案11所述的方法，其特征在于，還包括：

在所述芯的加熱期間，利用所述至少一個凸臺來防止所述中央隔室區(qū)段在由所述下裝定器塊和上裝定器塊形成的腔中的移動。

實施方案17.根據(jù)實施方案11所述的方法，其特征在于，所述至少一個凸臺具有橢圓形形狀。

實施方案18.根據(jù)實施方案17所述的方法，其特征在于，所述橢圓形形狀具有在大約3：1至大約10：1的范圍中的長度與寬度比。

實施方案19.一種用于測量多壁翼型件的內(nèi)壁的厚度t1的方法，所述內(nèi)壁位于所述多壁翼型件的外冷卻通路和中央隔室之間，所述中央隔室包括突出部，所述突出部朝所述多壁翼型件的外壁延伸，所述方法包括：

在鄰近所述外冷卻通路的第一點處獲得所述多壁翼型件的外壁的厚度測量結(jié)果t2；以及

在鄰近所述中央隔室的所述突出部的第二點處獲得所述多壁翼型件的所述外壁的厚度測量結(jié)果t3；

其中，所述多壁翼型件的所述內(nèi)壁的厚度t1是由t1＝(t3＋d1)－(t2＋d2)給出的，其中，d1是所述外冷卻通路的深度，且d2是所述中央隔室的所述突出部(的深度，且其中，d1和d2根據(jù)用于形成所述多壁翼型件的芯的對應(yīng)尺寸而是已知的。

實施方案20.根據(jù)實施方案19所述的方法，其特征在于，所述突出部對應(yīng)于所述芯的中央隔室區(qū)段的下凸臺或上凸臺。

本公開的例示性方面解決本文中描述的問題和/或其他未論述的問題。

附圖說明

本公開的這些和其他特征將從結(jié)合附圖而進行的本公開的各方面的下列詳細描述中而變得容易明白，該附圖繪出本公開的各種實施例。

圖1是根據(jù)實施例的，配置在上和下焙燒裝定器塊(firesetterblock)之間的芯的截面圖。

圖2描繪根據(jù)實施例的，由圖1的上和下焙燒裝定器塊形成的腔。

圖3是根據(jù)實施例的芯的第一截面圖。

圖4是根據(jù)實施例的，圖3的芯的下凸臺和相鄰?fù)馔穮^(qū)段的平面圖。

圖5是根據(jù)實施例的，圖3的芯的上凸臺和相鄰?fù)馔穮^(qū)段的平面圖。

圖6是根據(jù)實施例的芯的第二截面圖。

圖7是根據(jù)實施例的，配置在上和下焙燒裝定器塊之間的圖3芯的截面圖。

圖8是根據(jù)實施例的，利用圖3和6的芯形成的多壁翼型件的第一截面圖。

圖9是根據(jù)實施例的，利用圖3和6的芯形成的多壁翼型件的第二截面圖。

圖10和11都是根據(jù)實施例的，利用圖3和6的芯形成的多壁翼型件的一部分的平面圖。

圖12是包括多個下凸臺的芯的平面圖。

圖13是包括多個上凸臺的芯的平面圖。

應(yīng)當(dāng)注意的是，本公開的附圖不按照比例繪制。附圖意圖僅繪出本公開的典型方面，并因此不應(yīng)理解為限制本公開的范疇。在附圖中，附圖之間相同的標(biāo)號代表相同的元件。

零件列表

10芯

12下裝定器塊

14上裝定器塊

16腔

18內(nèi)表面下裝定器塊

20內(nèi)表面上裝定器塊

22多壁翼型件

24中央隔室區(qū)段

26外通路區(qū)段

28芯外表面

30外部表面

32中央?yún)^(qū)段

34下凸臺

36上凸臺

38外接觸表面

40外接觸表面

42通道

44通道

124中央隔室

126外冷卻通路

130內(nèi)壁

132外壁

134突出部。

具體實施方式

如在上面指出的，本公開大體上涉及渦輪系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及用于多壁渦輪翼型件鑄件的中央隔室支撐件。

裝定器焙燒步驟通常用來控制且校正在多壁翼型件(例如，多壁渦輪翼型件)的鑄造過程中使用的芯(例如，陶瓷芯)的尺寸。如圖1中描繪的，該步驟包括例如將芯10定位在下裝定器塊12中，相對芯10和下裝定器塊12合攏上裝定器塊14，且執(zhí)行焙燒過程。下和上裝定器塊12、14形成腔16(圖2)，腔16限定芯10的期望形狀。在焙燒過程期間，芯10發(fā)熱且變軟。相對變軟的芯10的上裝定器塊14的重量使芯10符合腔16的形狀。如圖2所示，腔16由下和上裝定器塊12、14的內(nèi)表面18、20限定。

芯10在多壁翼型件22(例如見圖8和9)的鑄造過程期間使用。如圖3中詳細地描繪的，芯10包括多個中心隔室區(qū)段24和多個外通路區(qū)段26，多個中心隔室區(qū)段24構(gòu)造成形成多壁翼型件22的中央隔室124(圖8-11)，多個外通路區(qū)段26構(gòu)造成形成多壁翼型件22的外冷卻通路126(圖8-11)。核心10具有外表面28，外表面28至少部分地由外通路區(qū)段26的外部表面30限定。

根據(jù)實施例，各中央隔室區(qū)段24包括中央?yún)^(qū)段32、至少一個下凸臺34、和至少一個上凸臺36。下和上凸臺34、36從中央隔室區(qū)段24的中央?yún)^(qū)段32向外延伸到但不超過芯10的外表面28。各下凸臺34位于芯10的“壓力”或凹入側(cè)上，芯10的“壓力”或凹入側(cè)與利用芯10形成的多壁翼型件22(圖8、9)的壓力側(cè)對應(yīng)。類似地，各上凸臺36位于芯10的“吸力”或凸出側(cè)上，芯10的“吸力”或凸出側(cè)與利用芯10形成的多壁翼型件22(圖8、9)的吸力側(cè)對應(yīng)。下和上凸臺34、36構(gòu)造成在焙燒期間控制中央隔室區(qū)段24在由下裝定器塊12和上裝定器塊14形成的腔16中的位置，且防止中央隔室區(qū)段24在焙燒期間在由下裝定器塊12和上裝定器塊14形成的腔16中的移動。如圖3-5和7中所示，各下和上凸臺34、36可從中央隔室區(qū)段24向外在一對外通路區(qū)段26之間延伸。

下和上凸臺34、36構(gòu)造成由下和上裝定器塊12、14的內(nèi)表面18、20牢固地接合。為了提供牢固的接合，如圖7所示，各下凸臺34的外接觸表面38具有與對應(yīng)接觸區(qū)域處的下裝定器塊12的內(nèi)表面18的輪廓匹配的輪廓。類似地，各上凸臺36的外接觸表面40具有與對應(yīng)接觸區(qū)域處的上裝定器塊14的內(nèi)表面20的輪廓匹配的輪廓。有利地，不同于相關(guān)領(lǐng)域，下凸臺34和上凸臺36不接觸外通路區(qū)段26，從而防止在利用芯10形成的多壁翼型件22的中央隔室124與外冷卻通路126(圖8-11)之間形成孔。

下凸臺34和相鄰?fù)馔穮^(qū)段26的平面圖在圖4中繪出。上凸臺36和相鄰?fù)馔穮^(qū)段26的平面圖在圖5中繪出。

如圖4所示，各下凸臺34可具有基本上橢圓形的構(gòu)造。通道42(還參見圖3和7(虛線)和圖6)在下凸臺34的第一端附近分支且在下凸臺34的第二端附近會聚。為了限制流過與下凸臺34的任一側(cè)上的芯10的外通路區(qū)段26對應(yīng)的外冷卻通路126的空氣(在圖10中由箭頭a代表)的湍流和壓力損失，下凸臺34可具有大約3：1到大約10：1的長度與寬度比。在具體實施例中，可使用大約7：1的長度與寬度比。盡管示為橢圓形，但下凸臺34可具有任何其他適合的構(gòu)造。

類似地，如圖5所示，在實施例中，上凸臺36也可具有基本上橢圓形的構(gòu)造。通道44(還參見圖3和7(虛線)和圖6)在上凸臺36的第一端附近分支且在上凸臺36的第二端附近會聚。為了限制流過與上凸臺36的任一側(cè)上的芯10的外通路區(qū)段26對應(yīng)的外冷卻通路126的空氣(在圖11中由箭頭b代表)的湍流和壓力損失，上凸臺36可具有大約3：1到大約10：1的長度與寬度比。在具體實施例中，可使用大約7：1的比率。盡管示為橢圓形，但上凸臺36可具有任何其他適合的構(gòu)造。

圖12是包括多個下上凸臺34的芯10的平面圖。圖13是包括多個上凸臺36的芯10的平面圖。如圖12中描繪的，通道42在各下凸臺34的第一端附近分支，且在各下凸臺34的第二端處會聚。通道42還將下凸臺34連接于相鄰的下凸臺34。類似地，如圖13中描繪的，通道44在各上凸臺36的第一端附近分支，且在各上凸臺36的第二端處會聚。通道44還將上凸臺34連接于相鄰的上凸臺34。

根據(jù)實施例，中央隔室區(qū)段24提供位置控制而不使用凸塊，從而消除了因使用可能允許冷卻流在腔之間(例如，在中央隔室124與外冷卻通路126(圖8-11)之間)連通的凸塊而形成的孔。而且，中央隔室區(qū)段24的位置的更好控制在不使用凸塊的情況下導(dǎo)致更緊密地控制的肋條壁厚，從而在更確定的解決方案中允許渦輪葉片利用更少的冷卻空氣，因此提高燃氣渦輪的性能和輸出。形成中央隔室區(qū)段24的下和上凸臺34、36對下和上裝定器塊12、14的內(nèi)表面18、20的直接線接觸，從而允許與外冷卻區(qū)段26獨立地控制中央隔室區(qū)段24的位置。

測量多壁翼型件的內(nèi)壁的厚度是困難且昂貴的，通常需要mri測量。此種內(nèi)壁130在圖8中繪出。

根據(jù)實施例，多壁翼型件22的內(nèi)壁130的厚度t1可容易推斷，而不需要昂貴和耗時的mri測量。例如，可在第一和第二點x、y處(例如超聲地)測量多壁翼型件22的外壁132，以分別確定厚度t2和t3。點x鄰近外冷卻通路126，而點y鄰近(在該情況下)由芯10(圖7)的中央隔室區(qū)段24的下凸臺34形成的中央隔室124的突出部134。由于外冷卻通路126的深度d1和中央隔室124的突出部134的深度d2分別根據(jù)芯10的對應(yīng)的外通路區(qū)段26和對應(yīng)的下凸臺34是已知的，故可將內(nèi)壁130的厚度t1確定為：t1＝(t3＋d2)－(t2＋d1)?？稍诙啾谝硇图?2的其他點處以類似的方式確定內(nèi)壁130的厚度。

在各種實施例中，描述為“聯(lián)接”至彼此的構(gòu)件可沿著一個或更多個接合部連接。在一些實施例中，這些接合部可包括在不同的部件之間的接頭，且在其他情況下，這些接合部可包括穩(wěn)固地和/或一體地形成的互相連接。即，在一些情況下，“聯(lián)接”至彼此的部件可同時形成，以限定單個連續(xù)部件。但是，在其他實施例中，這些聯(lián)接的構(gòu)件可形成為分開的部件并且隨后通過已知的過程(例如、緊固、超聲焊接、粘結(jié))來連結(jié)。

當(dāng)元件或?qū)臃Q為“在…上”、“接合至…”、“連接至…”或“聯(lián)接至”另一元件時，它可能直接地在另一元件上、接合、連接或聯(lián)接于另一元件，或者可能存在居間的元件。相反地，當(dāng)構(gòu)件稱為“直接在...上”、“直接接合至”、“直接連接至”或“直接聯(lián)接至”另一元件，可能不存在居間元件或?qū)?。用于描述元件之間關(guān)系的其他詞語應(yīng)以類似的方式解釋(例如“在...之間”相對于“直接在...之間”、“鄰近于”相對于“直接鄰近于”等)。如在本文中使用的，用語“和/或”包括相關(guān)的列出項中的任何項或其中的一個或更多個的所有組合。

本文中使用的用語僅用于描述具體實施例，且不意圖限制本公開。如在本文中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”意圖也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指出。還應(yīng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用時，用語“包括”和/或“包括…的”確定所敘述的特征、整體、步驟、操作、元件、和/或構(gòu)件的存在，但不排除一個或更多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件、和/或它們的集合的存在。

本書面說明使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳實施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何設(shè)備或系統(tǒng)并且實行任何合并的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍通過權(quán)利要求限定，并且可包含其他本領(lǐng)域人員想到的實例。如果這種其他實例具有不與權(quán)利要求的文字語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的文字語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則它們意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。