[发明专利]铸入式气膜冷却孔结构

说明书

一种用于在用于生产翼型件的铸造过程中使用的精密型芯的型芯元件，包括：精密型芯主体；延伸部，所述延伸部连接到所述精密型芯主体并从所述精密型芯主体伸出；以及连接部分，所述连接部分连接到所述精密型芯主体并连接到所述延伸部。所述精密型芯主体包含陶瓷材料。所述延伸部的形状包括具有穿过所述延伸部的中心的中线轴的管。沿垂直于所述延伸部中线轴的平面截取的所述延伸部的剖面的形状包括椭圆形。所述延伸部通过所述连接部分连接到所述精密型芯主体。

背景技术

本公开大体涉及精密铸造。特别地，本公开涉及用于燃气涡轮发动机的铸入式气膜冷却孔结构。

燃气涡轮发动机广泛用于飞机推进、发电和船舶推进。在所有燃气涡轮发动机应用中，效率是首要目的。通过在较高温度下操作可使得燃气涡轮发动机效率提高，但是当前的操作温度处于此类水平，即在涡轮区段中，所使用的超合金材料具有有限的机械性能。因此，通常的做法是为在燃气涡轮发动机的最热部分中(通常在涡轮区段中)的部件提供空气冷却。通过使来自发动机的压缩机区段的相对冷的空气流动穿过待冷却的涡轮部件中的通路来提供冷却。

精密铸造是用于形成具有复杂几何形状的金属部件(尤其是中空部件)的常用技术，并且用于制造超合金燃气涡轮发动机部件。现有的铸造型芯由陶瓷材料制成。此类型芯是易碎的，尤其是用于在先进硬件中制造小型复杂冷却通路的先进型芯。现有的型芯涉及用于模拟加工圆柱形孔的长、细杆。这些杆是易碎的并且在制造和金属铸造期间易于翘曲和断裂。

发明内容

一种用于在用于生产翼型件的铸造过程中使用的精密型芯的型芯元件，包括：精密型芯主体；延伸部，所述延伸部连接到所述精密型芯主体并从所述精密型芯主体伸出；以及连接部分，所述连接部分连接到所述精密型芯主体并连接到所述延伸部。所述精密型芯主体包含陶瓷材料。所述延伸部的形状包括具有穿过所述延伸部的中心的中线轴的管。沿垂直于所述延伸部中线轴的平面截取的所述延伸部的剖面的形状包括椭圆形。所述延伸部通过所述连接部分连接到所述精密型芯主体。

翼型件包括：主体、翼型件壁、冷却回路和冷却孔。所述翼型件壁形成所述主体的外表面。所述冷却回路设置在所述主体内。所述冷却孔设置在所述主体的一部分中。所述冷却孔将所述冷却回路流体地连接到所述翼型件壁的所述外表面。所述冷却孔包括腔体、出口和固体材料杆。所述腔体设置在所述翼型件壁的一部分中。所述腔体包括具有穿过所述腔体的中心的中线轴的管状形状。沿垂直于所述腔体中线的平面截取的所述腔体的剖面形状包括椭圆形。所述出口将所述腔体流体地连接到所述主体的所述外表面，并设置在所述翼型件壁的所述外表面的一部分中。所述固体材料杆设置在所述腔体中并穿过所述腔体的一部分。

一种用于与精密铸造过程一起使用的型芯组件包括型芯元件和蜡模型。所述型芯元件包括：主体；延伸部，所述延伸部连接到所述主体并从所述主体伸出；穿过所述延伸部设置的通道；以及连接部分，所述连接部分连接到所述主体并连接到所述延伸部。所述延伸部通过所述连接部分连接到所述主体。所述延伸部的形状包括具有穿过所述延伸部的中心的中线轴的管。沿垂直于所述延伸部中线轴的平面截取的所述延伸部的剖面的形状包括椭圆形。所述通道包括穿过所述通道的中心的中线轴。沿垂直于所述通道中线轴的平面截取的所述通道的剖面的形状包括椭圆形。

一种使翼型件冷却的方法包括：将冷却空气提供到设置在所述翼型件中的冷却孔的腔体中。所述翼型件包括：主体、形成所述主体的外表面的翼型件壁、设置在所述主体内的冷却回路和所述冷却孔。所述冷却孔设置在所述主体的一部分中并将所述冷却回路流体地连接到所述翼型件壁的所述外表面。所述冷却孔包括：所述腔体、出口和固体材料杆。所述腔体设置在所述翼型件壁的一部分中。所述腔体包括具有穿过所述腔体的中心的中线轴的管状形状。沿垂直于所述腔体中线的平面截取的所述腔体的剖面形状包括椭圆形。所述出口将所述腔体流体地连接到所述主体的所述外表面，并设置在所述翼型件壁的所述外表面的一部分中。所述固体材料杆设置在所述腔体中并穿过所述腔体的一部分。