專(zhuān)利名稱(chēng)：一種渦輪噴嘴扇形體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪噴嘴扇形體，涉及一種帶有噴嘴的渦輪機(jī)，這種噴嘴是由 多個(gè)所述類(lèi)型扇形體裝配而成，本發(fā)明還涉及一種制造這種扇形體的方法。
背景技術(shù)：
圖1和圖2示出了上述類(lèi)型扇形體的一個(gè)己知示例。圖1為所述已知示例的扇 形體10的一個(gè)透視圖，而圖2是圖1的II-II平面上的徑向剖面。扇形體10包括 一個(gè)外平臺(tái)段2和一個(gè)內(nèi)平臺(tái)段4，葉片6在二者之間延伸以便將空氣流導(dǎo)向有利 于帶動(dòng)鄰近活動(dòng)輪(圖中未示)的方向。多個(gè)扇形體裝配在一起而組成一個(gè)噴嘴。 一旦裝配完畢，夕卜平臺(tái)段2就構(gòu)成了噴嘴的環(huán)形內(nèi)平臺(tái)，而內(nèi)平臺(tái)段4構(gòu)成了噴嘴 的環(huán)形外平臺(tái)。
葉片6為空心的，以便冷卻空氣得以通過(guò)。每個(gè)葉片的內(nèi)部構(gòu)成了三個(gè)腔室(見(jiàn) 圖2): —個(gè)后緣腔室16 (位于葉片后緣旁邊)； 一個(gè)前緣腔室12 (位于葉片前緣旁 邊)；以及一個(gè)中央腔室14 (位于上述兩個(gè)腔室之間)。工作時(shí)，冷卻空氣被送入到 戶(hù);MH個(gè)腔室12， 14和16內(nèi)。所述冷卻空氣通常來(lái)自渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的主燃?xì)饬鳎?來(lái)自高壓渦輪內(nèi)部。冷卻空氣的通路用箭頭F來(lái)表示。
冷卻空氣經(jīng)由中央腔室14和兩個(gè)腔室14, 16之間的通孔15 (圖2虛線(xiàn)所示) 輸送至U后緣腔室16。后緣腔室16與多個(gè)通風(fēng)孔18相通(即排氣通道)，這些通風(fēng) 孔沿葉片后緣分布并穿過(guò)葉片承壓頓幢19。通風(fēng) L 18在圖2中用虛線(xiàn)表示。這些 通風(fēng)孔可以使得一部分冷卻空氣沿箭頭i被排出。被排出的空氣沿承壓側(cè)壁19形成 了一個(gè)空氣膜，該空氣膜可以保護(hù)葉片后緣不受流過(guò)渦輪的熱燃?xì)獾那忠u，并對(duì)后 行了冷卻。
扇形體10—般都是鑄件，其上帶有采用可溶芯形成的腔室12， 14和16。為了 能將這些可溶芯去除，最初，腔室12， 14和16的夕卜端部和內(nèi)端部(即圖2中的上 部和下部)是敞開(kāi)的。在可溶芯去除后，這些腔室的內(nèi)外開(kāi)口則封閉。
這樣，后緣腔室16的外開(kāi)口 16a和內(nèi)開(kāi)口 16b分別用蓋板20和22封閉。于是，
在工作時(shí)，就不會(huì)有空氣經(jīng)由蓋板20， 22被排出。蓋板20是采用一種預(yù)燒結(jié)部件 制成，該部件位于外平臺(tái)的外平臺(tái)段2的外表面上，然后隨著溫度的升高而抬起， 這樣，所述預(yù)燒結(jié)部件就通過(guò)擴(kuò)散焊接方法而焊接到外平臺(tái)段2上、。
為了保護(hù)扇形體10防止出現(xiàn)氧化和熱腐蝕，通常采用一種氣態(tài)技術(shù)來(lái)在扇形體 上涂覆一層鋁的防護(hù)涂層。這種方法稱(chēng)之為滲鋁方法。這種已知方法通常是指使用 一種包括鋁在內(nèi)的供體將鋁涂覆在扇形體10的某些部分上(具體是涂覆在葉片6 的吸收側(cè)和承壓側(cè)的端面上)，而鋁則以鹵化鋁的形式呈氣態(tài)從供體輸送到扇形體 10上。這種卣化鋁是用一種通常稱(chēng)之為"引導(dǎo)"氣體來(lái)形成的，這種氣體會(huì),在溫 度作用下得到凈化，釋放鹵素離子。這些鹵素離子與供體相互作用而形成揮發(fā)性的 劍七鋁。鹵化鋁可以用一種還原氣體或隋性氣體一諸如氬一稀釋。
后緣腔室16在涂覆防護(hù)涂層之前是用蓋板20和22來(lái)封閉的，因?yàn)樯w板20 和22不能焊接到涂層上。為此，涂覆涂層用的氣體(g卩可揮發(fā)性劍七鋁禾吐述示例 中提到的情性氣體)幾乎很少—或根本就不會(huì)一滲透到后緣腔室16的內(nèi)部。 一些 氣體或i睹滲透到通風(fēng)孔18的內(nèi)部，但是，因?yàn)檫@些通風(fēng)孔18的切面很小面，滲 透到其內(nèi)的氣體是微乎其微的，而且范圍也非常小。因此，后緣腔室16的壁不需要 使用防護(hù)涂層來(lái)覆蓋，或者，可在通風(fēng) U8附近小量覆蓋。
根據(jù)幾份調(diào)對(duì)艮告所披露的情況，位于外平臺(tái)段2和蓋板20附近后緣腔室16 的C區(qū)所遭受的熱腐蝕非常嚴(yán)重。該C區(qū)在圖2中用環(huán)線(xiàn)標(biāo)出。遺憾的是，所述C 區(qū)的修復(fù)非常困難，特別是因?yàn)槿魏涡蘩矶家蟛鸪附拥酵馄脚_(tái)2上的蓋板20。 這種情況使得己有技術(shù)噴嘴扇形體廢損率很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種具有上述類(lèi)型的渦輪噴嘴扇形體，在這種扇形體 中，位于外平臺(tái)段附近的后緣腔室的區(qū)域受到熱腐蝕的程度較低。
該目的可以通過(guò)一種上述類(lèi)型的渦輪噴嘴扇形體來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這種扇形體中，后 緣腔室與外平臺(tái)平行布置的排氣孔相通，其特征在于，所述排氣 LM過(guò)一個(gè)固定到 外平臺(tái)段上的部件來(lái)提供。當(dāng)渦輪工作時(shí)，該排氣 L用來(lái)排除一部分冷卻空氣。
工作時(shí)，排氣 L會(huì)確保冷卻空氣在位于外平臺(tái)段附近的后緣腔室區(qū)域內(nèi)流動(dòng)， 從而使得該區(qū)域得到良好冷卻，因此而受到的熱腐蝕較低。
此外，而且有利地是，氣態(tài)技術(shù)可以用于在扇形體上、凃覆一道防護(hù)層，這樣，
用于涂覆的一部分氣體就會(huì)流過(guò)排氣孔，而且位于該孔附近腔室的壁也會(huì)被防護(hù)涂 層所覆蓋。防護(hù)涂層的特點(diǎn)是可以防止腐蝕，而且腔室的壁由于涂層的保護(hù)而受到 的熱腐蝕低。應(yīng)該注意的是，這種優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)4糊任何類(lèi)型的抗腐蝕涂層獲得， 因此，本發(fā)明并不限于涂覆鋁的防護(hù)涂層。
在本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)"上游"和"下游"的定義是相對(duì)于流體通過(guò)渦輪 的正常流動(dòng)方向。此外，軸向方向?qū)?yīng)于渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的方向，而徑向方向則 是垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的方向。最后，除非另有相反規(guī)定，形容詞"內(nèi)"和"外" 的使用均相對(duì)于徑向方向，也就是說(shuō)一個(gè)構(gòu)件的內(nèi)部"即《5向向內(nèi)的"部分或表面 要比該構(gòu)件的外部"即徑向向外的"部分或表面更靠近所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)。
航空渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪帶有靜止部件(靜子)和活動(dòng)部件(轉(zhuǎn)子)。活動(dòng)部 件是帶有葉片的^^力輪，這些活動(dòng)輪交替布置在靜葉片的格柵之間，為此又稱(chēng)之為 噴嘴。由一個(gè)噴嘴和一個(gè)活動(dòng)輪組成的兩個(gè)部件構(gòu)成了渦輪的一個(gè)級(jí)。為了方便渦 輪裝配，噴嘴是將至少兩個(gè)噴嘴扇形體裝配在一起而形成的。
鑒于流經(jīng)渦輪的燃?xì)?，，某些噴嘴的葉片采用空心，從而冑,使其得到冷卻。 在雙轉(zhuǎn)子渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，M常適用于位于上游最遠(yuǎn)端的噴嘴的葉片，又稱(chēng)之 為第一級(jí)噴嘴。
更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及到一種渦輪噴嘴扇形體，這種類(lèi)型的扇形體包括一個(gè) 夕卜平臺(tái)段和一個(gè)內(nèi)平臺(tái)段， 一個(gè)或多個(gè)空心葉片在二者之間延伸，每個(gè)葉片提供了 一個(gè)后緣腔室，用來(lái)輸送冷卻空氣，并與沿葉片后緣分布的多個(gè)通風(fēng)孔相通，這些 通風(fēng)孔用來(lái)排放一部分冷卻空氣。
在一個(gè)實(shí)施例中，為了方便用于涂覆防護(hù)涂層的氣體的滲入，抖汽孔掛共了一
個(gè)排氣截面區(qū)域，其面積要大于或等于2平方毫米(mm2)。
在一個(gè)實(shí)施例中，排氣孔提供的排氣截面區(qū)域，其面積要小于或等于8mm2。這 就限制了通過(guò)排氣孔排放的冷卻空氣的數(shù)量。特別是，通過(guò)排氣孔排出太多的冷卻 空氣會(huì)導(dǎo)郷過(guò)排放口排放的空氣流量的斷氏，而這會(huì)有損于對(duì)葉片后緣的冷卻。
在一個(gè)實(shí)施例中，排氣孔設(shè)置在一個(gè)固定到外平臺(tái)扇形體的部件上。這樣，在
該部{瞎配前，戶(hù)腐排氣孔的排氣截面可以形成并得到校準(zhǔn)。該部件可以選擇方便 操作，這樣，校準(zhǔn)操作就可以方便進(jìn)行，且具有相當(dāng)高的精確度。例如，該部件可 以是一種金屬板，通過(guò)釬焊固定。
應(yīng)該注意的是，排氣孔可以采用除了上述方法以外的其它方法進(jìn)行。尤其是，
該排氣孔不是設(shè)置在固定至u外平臺(tái)扇形體的部件上，而是直接通過(guò)外平臺(tái)扇形體來(lái)
實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)扇形體鑄造而成時(shí)，排氣 L可以在扇形術(shù)難搠間形成，另外，如 果認(rèn)為采用鑄造而獲得的制造精度不夠時(shí)，也可以選擇機(jī)加工工藝棘該排氣孑Lffi 行校準(zhǔn)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，排氣孔可以部分通過(guò)外平臺(tái)扇形體來(lái)形成以及部分 通過(guò)固定在扇形體上的部件來(lái)形成。換句話(huà)說(shuō)，所述固定部件覆蓋了一部分自后緣 腔室的外開(kāi)口。例如，該部件可以是一種金屬板或者一種予頁(yè)燒結(jié)板。
下面結(jié)合示意圖并閱讀本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，可以更好地理解本發(fā)明及其 優(yōu)點(diǎn)，但本發(fā)明并不僅限于所示說(shuō)明。


圖1為渦輪噴嘴扇形體的一個(gè)已有技術(shù)示例的透視圖2為圖1的II-II平面上的徑向剖面；
圖3為本發(fā)明的渦輪噴嘴扇形體的一個(gè)示例的透視圖4為圖3的IV-IV平面上的徑向剖面。
圖1和圖2示出了已有技術(shù)，且已經(jīng)在上面進(jìn)行了介紹。
具體實(shí)施例方式
作為示例，圖3和圖4所示的扇形體110與圖1和圖2所示扇形體的不同之處 僅在于位于外平臺(tái)附近的后緣腔室區(qū)域。為此，與扇形體10的部分類(lèi)似的扇形體 110的部分用相同的數(shù)字編號(hào)加上100表示，且在此不再贅述。
扇形體110采用鑄造而成，而且，最初，后緣腔室116在其外端設(shè)有一個(gè)外開(kāi)
口116a，這個(gè)外開(kāi)口 116a穿過(guò)外平臺(tái)的夕卜平臺(tái)段102。外開(kāi)口 116a用于排空在葉 片106內(nèi)制作腔室116時(shí)模帝搠間所f柳的可溶芯。此外，外開(kāi)口 116a截面尺寸非 常大，足以使得可溶芯在這個(gè)位置衝共足夠的厚度，以避免任何斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。例如， 外開(kāi)口 116a的截面一般都呈長(zhǎng)方形，8rrn長(zhǎng)，2mm寬，形成16nim2的面積。
在扇形體110模制成后，使用氣態(tài)技術(shù)來(lái)在其上涂覆一道防護(hù)涂層，防止其受 到腐蝕和氧化。例如，該防護(hù)涂層可以是一道鋁的防護(hù)層。涂覆鋁涂層的方法如上 所述。
根據(jù)本發(fā)明，后緣腔室的外開(kāi)口 116a是不封閉的腔室116與外平臺(tái)102內(nèi)的 排氣孔130相通。在工作時(shí)，該排氣孔130可以使得一部分冷卻空氣得以沿箭頭f' 被排出。這樣，在與外平臺(tái)扇形體102平行設(shè)置的其C區(qū)內(nèi)的腔室中，就會(huì)有空氣 流動(dòng)。冷卻空氣的這種流動(dòng)使得腔室116的壁得以在C區(qū)冷卻，從而使得這些壁受 到的熱腐蝕低。
此外，在采用氣態(tài)技術(shù)涂覆防護(hù)涂層時(shí)，用作涂覆的一部分氣體就會(huì)流過(guò)排氣 孔130，在C區(qū)內(nèi)的腔室116的壁上就涂覆了一道涂層。這些壁從而受到涂層的保 護(hù)，防止腐蝕。
排氣孔130的排氣截面的尺寸很大，從而使得足夠數(shù)量的氣^E涂覆防護(hù)涂層 期間得以通過(guò)，并可使得氣體完全滲入至鵬室116的內(nèi)部。然而，該排氣截面尺寸 足夠小時(shí)，貝何以確保冷卻空氣的流量(箭頭f')在^頓時(shí)不會(huì)太大。例如，排氣 孔130的排出截面一般呈直徑為1. 6咖的圓，形成的面積大約為2mm2。
排氣孔130可以設(shè)在金屬板140上。該金屬板140呈長(zhǎng)方形或方形。金屬板 140采用釬焊固定到外平臺(tái)段102上。金屬板140的材料很硬，足以承受高溫，確 保排氣孔130的排氣截面的面積在使用時(shí)保持不變或變化甚微。
權(quán)利要求
1.一種渦輪噴嘴扇形體(110)，其包括一個(gè)外平臺(tái)段(102)和一個(gè)內(nèi)平臺(tái)段(104)， 一個(gè)或多個(gè)空心葉片(106)在二者之間延伸，每個(gè)葉片提供一個(gè)后緣腔室(116)， 輸送冷卻空氣，并與沿葉片后緣分布的多個(gè)通風(fēng)孔(118)相通，這些通風(fēng)孔用來(lái) 排出一部分冷卻空氣，所述扇形體的特征在于所述腔室(116)與外平臺(tái)(102)平 行布置的排氣孔(130)相通，得以使一部分冷卻空氣被排出，而且其特征還在于 排氣孔(130)通過(guò)一個(gè)部件來(lái)提供，該部件固定到外平臺(tái)段(102)上。
2. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪噴嘴扇形體，其特征在于，排氣孔(130)提供 了一個(gè)面積大于或等于2mm2的排氣截面。
3. —種根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2戶(hù)腿的渦輪噴嘴扇形體，其特征在于，排氣 孑L (130)提供了一個(gè)面積小于或等于8mm2的排氣截面。
4. 一種根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求戶(hù)誠(chéng)的渦輪噴嘴扇形體，其特征 在于，所述部件為采用釬焊固定至帆平臺(tái)段(102)上的一個(gè)金屬板(140)。
5. —種制作方法，其包括的步驟有Mf共一個(gè)根據(jù)前面任何權(quán)利要求的渦輪噴嘴 扇形體(110);并使用一種氣態(tài)技術(shù)來(lái)在所述扇形體上涂覆一道保護(hù)涂層，這樣， 用于涂覆的一部^^體流過(guò)排氣孔(130)，而位于排氣孔(130)附近的腔室(106)的壁用防護(hù)涂層覆蓋。
6. —種根據(jù)權(quán)利要求5所述的帝U作方法，其特征在于，戶(hù)艦防護(hù)涂層為一道鋁的 涂層。
7. —種渦輪機(jī)，其包括至少一1*^噴嘴的渦輪，其特征在于，噴嘴是由多個(gè)根 據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的噴嘴扇形體(110)裝配而成。
8. —種根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)為帶有高壓渦輪和低壓渦輪的 雙轉(zhuǎn)子渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，戶(hù)脫噴嘴是低壓渦輪的噴嘴，是在流過(guò)渦輪的燃?xì)饬鞯?正常流動(dòng)方向上的第一噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪噴嘴扇形體(110)，其包括了一個(gè)外平臺(tái)段(102)和一個(gè)內(nèi)平臺(tái)段(104)，一個(gè)或多個(gè)空心葉片(106)在二者之間延伸。每個(gè)葉片提供一個(gè)后緣腔室(116)，輸送冷卻空氣，并與沿葉片后緣分布的多個(gè)通風(fēng)孔(118)相通，這些通風(fēng)孔用來(lái)排出一部分冷卻空氣。所述腔室(116)與外平臺(tái)(102)平行布置的排氣孔(130)相通，并能使一部分冷卻空氣被排出。
文檔編號(hào)F01D9/04GK101363328SQ200810145839
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者盧希恩·朗西奧, 奧利維爾·巴姆斯, 索菲·拉維森, 讓-盧克·巴徹 申請(qǐng)人:斯奈克瑪