[发明专利]用于增材制造叶轮的支撑结构和方法

说明书

提供了一种带罩叶轮(100)和增材制造该带罩叶轮(100)的方法(300、400)。在一个示例方面，带罩叶轮(100)包括毂(110)和与毂(110)间隔开的罩(112)。带罩叶轮(100)还包括在毂(110)和罩(112)之间延伸并连接毂(110)和罩(112)的多个轮叶(114)。轮叶(114)在周向上彼此间隔开。在相邻轮叶(114)之间限定流动通道(116)。在一些实施方式中，带罩叶轮(100)被增材制造。在打印期间，一个或多个支撑结构(160)形成在一个或多个流动通道(116)内并填充一个或多个流动通道(116)的一部分，以支撑带罩叶轮(100)的无支撑壁，例如，罩(112)。此外，例如在已经打印带罩叶轮(100)之后，支撑结构(160)可从带罩叶轮(100)去除。

技术领域

本主题总体上涉及例如用于燃气涡轮发动机的叶轮，并且更具体地涉及增材制造的带罩叶轮。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。燃气涡轮发动机的核心通常以串行流动顺序包括压缩机区段，燃烧区段，涡轮区段和排气区段。在操作中，将空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在压缩机区段，一个或多个压缩机部件逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段。可以使用一个或多个轴向压缩机和压缩机区段的叶轮来压缩空气。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段引导至涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，然后被引导通过排气区段，例如，进入大气。

增材制造叶轮已经提出了某些挑战，特别是带罩叶轮。例如，平放在增材制造机器的平台或床上增材制造叶轮尚未产生令人满意的结果。即，打印其旋转轴线垂直于床的平坦表面的叶轮是具有挑战性的。部分地由于在由带罩叶轮的轮叶限定的流动通道的后缘出口处的带罩叶轮的罩或顶部的无支撑部分，打印平坦的叶轮是不令人满意的。因此，在一些常规的打印处理中，带罩叶轮以例如四十五度(45°)的角度打印，以克服无支撑的罩问题。然而，以一定角度打印带罩叶轮带来了另一组挑战。例如，在打印期间通常需要沿着带罩叶轮的下侧支撑，以支撑由使带罩叶轮成角度而引起的带罩叶轮的无支撑部分。此外，使带罩叶轮成角度会使部件的构建高度更高，因此增加了生产带罩叶轮的打印时间和成本。

因此，解决上述一个或多个挑战的增材制造的带罩叶轮及其方法将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得显而易见，或者可以通过实施本发明而获知。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种用于制造带罩叶轮的方法。该方法包括在增材制造机器的床上沉积增材材料层。此外，该方法包括引导来自增材制造机器的能量源的能量，以将一个或多个增材材料层连续地熔融在该增材材料层的顶部上，从而形成带罩叶轮。形成的带罩叶轮包括毂和与毂间隔开的罩。另外，带罩叶轮包括在毂和罩之间延伸并连接毂和罩的多个轮叶，其中在多个轮叶中的相邻轮叶之间限定在入口和出口之间延伸的流动通道。此外，在引导期间，支撑结构形成在流动通道内并且可从流动通道去除。

在本公开的另一示例性实施例中，提供一种增材制造的带罩叶轮。带罩叶轮包括毂和与毂间隔开的罩。另外，带罩叶轮包括在毂和罩之间延伸并连接毂和罩的多个轮叶，其中在多个轮叶中的相邻轮叶之间限定在入口和出口之间延伸的流动通道。此外，带罩叶轮包括多个间隔件轮叶，多个间隔件轮叶中的每个间隔件轮叶在毂和罩之间延伸并连接毂和罩，并且位于多个轮叶中的相邻轮叶之间的流动通道内，多个间隔件轮叶从流动通道的出口沿流动通道的至少一部分延伸，并且其中子通道被限定为邻近多个间隔件轮叶中的每一个。