ЛОПАТКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ОСНАЩЕННАЯ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОЙ ЛОПАТКИ ПУТЕМ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ ВОСКОВЫМ МОДЕЛЯМ Российский патент 2023 года по МПК F01D5/18 B22C7/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области газотурбинных двигателей и, в частности, касается лопатки газотурбинного двигателя, оснащенной системой охлаждения, предназначенной для ее охлаждения. Оно относится также к способу изготовления путем литья по выплавляемым восковым моделям при помощи набора литейных стержней.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Предшествующий уровень техники представлен документами FR-A1-3 056 631, US-A-4 650399, EP-A2-2 374 997, US-A1-2007/140851 и ЕР-А2-1 734 229.

Лопатки газотурбинного двигателя, в частности, лопатки турбины высокого давления подвергаются действию очень высоких температур, которые могут сократить их срок службы и ухудшить характеристики газотурбинного двигателя. Действительно, турбины газотурбинного двигателя расположены на выходе камеры сгорания газотурбинного двигателя, из которой выходит горячий газовый поток, расширяемый турбинами и обеспечивающий их приведение во вращение для работы газотурбинного двигателя. Турбина высокого давления, которая находится на выходе камеры сгорания, подвергается действию наиболее высоких температур.

Чтобы лопатки турбины могли выдерживать экстремальные температурные условия, как известно, предусмотрена система охлаждения, в которой циркулирует относительно более холодный воздух, отбираемый на уровне компрессоров, которые находятся на входе камеры сгорания. В частности, каждая лопатка турбины содержит перо со стенкой корытца и стенкой спинки, соединенными на входе передней кромкой и на выходе задней кромкой.

Система охлаждения содержит несколько полостей внутри пера лопатки, некоторые из которых сообщаются между собой и получают питание охлаждающим воздухом от ножки лопатки, при этом часть этого охлаждающего воздуха попадает в выходные отверстия, которые находятся вблизи задней кромки. Эти отверстия подают струи охлаждающего воздуха на стенки пера.

Как известно, система охлаждения содержит несколько перегородок, выполненных радиально в пере и образующих «восходящие» и «нисходящие» полости, расположенные последовательно по направлению прохождения охлаждающего воздуха и сообщающиеся между собой через изогнутые проходы. Эти полости и проходы известны под названием «тромбонной» системы. Изогнутые проходы образованы соответственно свободными концами перегородок, каждая из которых имеет кривизну или загиб перегородки. Каждая перегородка соединяет первую стенку с второй стенкой, которые расположены противоположно в поперечном направлении в пере. Это позволяет обдувать большую площадь внутри пера для его охлаждения.

Перо может содержать другие полости, которые принадлежат к другим независимым системам и расположены вблизи тромбонной системы, например, со стороны стенки корытца или стенки спинки. В этом случае изогнутые проходы уменьшены для размещения других систем в миделевом сечении пера. В частности, системы с полостями обычно выполняют при помощи отдельных литейных стержней, которые применяются в процессе изготовления лопатки с использованием технологии литья по выплавляемым восковым моделям. Стержни могут быть расположены слишком близко друг к другу и создавать, таким образом, утонение материала в перегородках. Утонения могут быть результатом деформации литейного стержня во время термической обработки стержня, нагнетания воска вокруг стержней, спекания оболочковой формы (как правило, из огнеупорных материалов), окружающей воск и стержни, или разливки расплавленного металла в оболочковую форму, или плохого закрепления стержней.

Утонения материала на перегородке подвергаются сильным механическим напряжениям по причине больших термических градиентов между внутренним и наружным пространствами пера, что приводит к разности расширения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является уменьшение локальных механических напряжений, связанных с выполнением системы охлаждения, и одновременно оно должно позволить избежать больших конструктивных изменений лопатки.

Эту задачу позволяет решить лопатка газотурбинного двигателя, содержащая перо, расположенное вдоль радиальной оси, и первую систему охлаждения, расположенную внутри пера, при этом первая система охлаждения содержит первую полость и вторую полость, расположенную на выходе первой полости по направлению прохождения охлаждающей текучей среды в пере, при этом первая и вторая полости расположены радиально внутри пера, будучи по меньшей мере частично разделенными первой радиальной перегородкой, радиально внутренний свободный конец которой по меньшей мере частично ограничивает первый проход для охлаждающей текучей среды, соединяющий первую и вторую полости, при этом радиально внутренний свободный конец является расширенным и имеет общее поперечное сечение по существу в виде замочной скважины.

Таким образом, это решение позволяет решить вышеупомянутую задачу. В частности, такая форма позволят разложить напряжения на большей поверхности на радиально внутреннем свободном конце первой перегородки, что позволяет увеличить срок службы лопатки.

Лопатка имеет также один или несколько следующих признаков, рассматриваемых отдельно или в комбинации:

- перо содержит стенку корытца и стенку спинки, соединенные на входе передней кромкой и на выходе задней кромкой.

- первая перегородка расположена вдоль поперечной оси, перпендикулярной к радиальной оси, между стенкой корытца и стенкой спинки.

- первая система охлаждения содержит третью полость, расположенную на входе первой полость по направлению прохождения охлаждающей текучей среды, при этом третья полость и первая полость разделены второй радиальной перегородкой, имеющей радиально наружный свободный конец, и соединены вторым проходом охлаждающей текучей среды, по меньшей мере частично ограниченным радиально наружным свободным концом.

- радиально наружный свободный конец имеет общее поперечное сечение по существу в виде замочной скважины.

- вторая перегородка расположена по существу поперечно между стенкой корытца и стенкой спинки.

- перо содержит вторую систему охлаждения, содержащую полость корытца, расположенную, с одной стороны, смежно к стенке корытца пера и, с другой стороны, между третьей полостью и второй полостью по направлению прохождения охлаждающей текучей среды в пере.

- радиально внутренний свободный конец имеет круглое или полукруглое поперечное сечение с заранее определенным радиусом R2, значение которого составляет от 1,2-кратного значения номинального радиуса R1 до 2-кратного значения номинального радиуса R1, при этом номинальный радиус R2 является радиусом радиально внутреннего свободного конца, имеющего галтель круглого сечения.

Объектом изобретения является также литейный набор для изготовления лопатки газотурбинного двигателя, имеющей любой из вышеупомянутых признаков, при этом набор содержит первый стержень, удлиненный по радиальной высоте и содержащий первую полку, предназначенную для формования первой полости, и вторую полку, предназначенную для формования второй полости, при этом первая и вторая полки находятся на расстоянии друг от друга через первое по существу постоянное пространство на основной части их радиальной высоты и соединены своими первыми концами, при этом первое пространство предназначено для формования первой радиальной перегородки разделения между первой и второй полостями пера, при этом первое пространство расширено на уровне первых концов первой и второй полок и имеет поперечное сечение по существу в виде замочной скважины.

Литейный набор имеет также один или несколько следующих признаков, рассматриваемых отдельно или в комбинации:

- первая полка образована в срединной плоскости РМ1, по существу ортогональной к срединной плоскости РМ2, в которой образована вторая полка.

- первый стержень содержит третью полку, предназначенную для формования третьей полости и соединенную своим вторым концом с вторым концом первой полки, при этом первая полка и третья полка находятся на расстоянии друг от друга вдоль второго пространства, по существу постоянного на основной части их радиальной высоты.

- второе пространство расширено на уровне вторых концов первой и третьей полок и имеет поперечное сечение по существу в виде замочной скважины.

- литейный набор содержит второй стержень, удлиненный по радиальной высоте, и удлиненный соединительный элемент, по меньшей мере частично расположенный в первом расширенном пространстве в поперечном направлении, перпендикулярном к радиальной высоте, и выполненный с возможностью удержания в положении второго стержня по отношению к первому стержню.

- соединительный элемент имеет круглое сечение, форма которого соответствует первому расширенному пространству, при этом соединительный элемент блокируется в радиальном направлении в первом расширенном пространстве.

- первый стержень выполнен с возможностью формования первой системы охлаждения.

- второй стержень выполнен с возможностью формования второй системы охлаждения.

- первый и второй стержни содержат керамический материал.

Объектом изобретения является также способ изготовления вышеупомянутой лопатки газотурбинного двигателя, при этом в рамках способа используют литейный набор, имеющий любой из вышеупомянутых признаков.

Способ содержит следующие этапы:

- соединяют между собой первый и второй литейные стержни по меньшей мере при помощи одного удлиненного соединительного элемента, вставленного в расширенное пространство в виде замочной скважины в направлении, поперечном к радиальной высоте первой и второй полок, при этом второй стержень упирается в соединительный элемент,

- нагнетают воск таким образом, чтобы покрыть первый и второй стержни, соединенные соединительным элементом, и получить модель,

- изготавливают оболочковую форму, охватывающую модель,

- разливают расплавленный металл внутрь оболочковой формы для формования лопатки газотурбинного двигателя,

- отделяют оболочковую форму и первый и второй стержни, чтобы высвободить лопатку газотурбинного двигателя и получить первую и вторую полости первой системы охлаждения в пере.

Согласно способу изготовления, во время этапа разливки расплавленного металла соединительный элемент погружают в расплавленный металл для получения единой детали с пером и формования радиально внутреннего конца с поперечным сечением в виде замочной скважины.

Объектом изобретения является также турбина газотурбинного двигателя, содержащая по меньшей мере одну лопатку газотурбинного двигателя, имеющую вышеупомянутые признаки.

Кроме того, объектом изобретения является газотурбинный двигатель, содержащий по меньшей мере одну вышеупомянутую турбину газотурбинного двигателя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Изобретение, его другие задачи, детали, признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания вариантов выполнения изобретения, представленных в качестве исключительно иллюстративных и не ограничительных примеров, со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи, на которых:

Фиг. 1 - частичный вид в осевом разрезе примера газотурбинного двигателя, в котором применено изобретение.

Фиг. 2 - схематичный вид в осевом разрезе примера лопатки газотурбинного двигателя с системой охлаждения в соответствии с изобретением.

Фиг. 3 - вид в радиальном разрезе пера лопатки газотурбинного двигателя, содержащего системы охлаждения с различными полостями, в соответствии с изобретением.

Фиг. 4 - частичный вид в осевом направлении системы охлаждения охлаждаемой лопатки на уровне изогнутого прохода или загиба в соответствии с изобретением.

Фиг. 5 - схематичный вид примера литейного стержня, предназначенного для изготовления лопатки газотурбинного двигателя при помощи способа изготовления с применением технологии литья по выплавляемым восковым моделям, в соответствии с изобретением.

Фиг. 6 - схематичный вид, иллюстрирующий расположение литейных стержней относительно друг друга для изготовления лопатки газотурбинного двигателя, в соответствии с изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 представлен вид в осевом разрезе газотурбинного двигателя 1 с продольной осью Х, в котором применено изобретение. Представленный газотурбинный двигатель является двухконтурным и двухкорпусным газотурбинным двигателем, предназначенным для установки на летательном аппарате. Разумеется, изобретение не ограничивается только этим типом газотурбинного двигателя.

Этот двухконтурный газотурбинный двигатель 1 обычно содержит вентилятор 2, установленный на входе газогенератора 3. В рамках настоящего изобретения и в целом термины «вход» и «выход» определены относительно прохождения газов в газотурбинном двигателе и в данном случае вдоль продольной оси Х (и даже слева направо на фиг. 1). Термины «осевой» и «аксиально» определены относительно продольной оси Х. Точно также, термины «радиальный», «внутренний» и «наружный» определены относительно радиальной оси Z, перпендикулярной к продольной оси Х, и относительно удаления от продольной оси Х.

Газогенератор 3 содержит от входа к выходу компрессор 4а низкого давления, компрессор 4b высокого давления, камеру 5 сгорания, турбину 6а высокого давления и турбину 6b низкого давления.

Вентилятор 2, окруженный картером 7 вентилятора, закрепленным на гондоле 8, делит воздух, поступающий в газотурбинный двигатель, на первичный воздушный поток, который проходит через газогенератор 3 и, в частности, в первичном проточном тракте 9, и на вторичный воздушный поток, который проходит вокруг газогенератора во вторичном проточном тракте 10.

Вторичный воздушный поток выходит через вспомогательное сопло 11 на конце гондолы, тогда как первичный воздушный поток выходит наружу газотурбинного двигателя через выпускное сопло 12, находящееся на выходе газогенератора 3.

Турбина 6а высокого давления, как и турбина 6b низкого давления, содержит одну или несколько ступеней. Каждая ступень содержит статорное лопаточное колесо, установленное на входе подвижного лопаточного колеса. Статорное лопаточное колесо содержит множество лопаток статора или неподвижных лопаток, называемых направляющими лопатками, которые распределены в окружном направлении вокруг продольной оси Х. Подвижное лопаточное колесо содержит множество подвижных лопаток, которые тоже распределены в окружном направлении вокруг диска с центром на продольной оси Х. Направляющие лопатки отклоняют и ускоряют аэродинамический поток на выходе камеры сгорания в сторону подвижных лопаток для их приведения во вращение.

Как показано на фиг. 2-4, каждая лопатка турбины (в данном случае подвижная лопатка 20 турбины высокого давления) содержит перо 21, отходящее радиально от полки 22. Последняя выполнена на ножке 23, предназначенной для установки в соответствующих пазах диска турбины. Каждое перо 21 содержит стенку 24 корытца и стенку 25 спинки, соединенные на входе передней кромкой 26 и на выходе задней кромкой 27. Стенки корытца и спинки расположены противоположно друг к другу вдоль поперечной оси Т, перпендикулярной к продольной и радиальной осям.

Лопатка 20 содержит первую систему 28 охлаждения, расположенную внутри пера и предназначенную для охлаждения стенок пера, подвергающихся воздействию высоких температур первичного воздушного потока, выходящего из камеры 5 сгорания и проходящего через перо. Первая система 28 охлаждения содержит несколько полостей, который сообщаются между собой, образуя канал типа тромбона. Последний содержит несколько проходов или загибов (примерно на 180°), чтобы охлаждающая текучая среда, в данном случае охлаждающий воздух обдувал все перо сверху вниз вдоль радиальной оси. При этом охлаждение пера является оптимизированным.

Ножка 23 содержит питающий канал 30, который содержит вход 31 охлаждающего воздуха, отбираемого на входе камеры сгорания, а именно на компрессоре низкого давления, и который сообщается с каналом типа тромбона. Канал 30 выходит также на радиально внутреннюю сторону 32 ножки лопатки, которая содержит вход охлаждающего воздуха. Первая система 28 охлаждения содержит также выходные отверстия 33, выполненные вблизи задней кромки 27 пера. Выходные отверстия 33 по существу ориентированы вдоль продольной оси Х и расположены в линию, будучи равномерно распределенными по существу вдоль радиальной оси. Таким образом, охлаждающий воздух RF, который поступает от ножки лопатки, проходит через полости внутри пера и выходит в выходные отверстия 33.

Как более детально показано на фиг. 3, первая система 28 охлаждения содержит несколько полостей, расположенных последовательно от входа к выходу пера. В частности, первая полость 34 и вторая полость 35 расположены, каждая, вдоль радиальной оси в пере. Вторая полость 35 расположена на выходе первой полости 34 по направлению прохождения охлаждающего воздуха (и от входа к выходу вдоль продольной оси Х). Первая полость 34 и вторая полость 35 разделены по меньшей мере частично первой радиальной перегородкой 36, которая имеет радиально внутренний свободный конец 37, в данном случае полуцилиндрической формы. Последний находится на уровне соединительного конца 38 ножки лопатки (противоположного в радиальном направлении к свободному концу 39 пера). Кроме того, свободный конец 39 пера содержит запорную стенку (не показана), которая позволяет удерживать охлаждающий воздух внутри пера для его охлаждения. Первая перегородка 36 соединена с запорной стенкой своим радиально наружным концом (противоположным к радиально внутреннему свободному концу 37).

Как показано на фиг. 4, первая полость 34 и вторая полость 35 связаны (или сообщаются между собой) через первый проход 40 охлаждающей текучей среды, который находится в нижней части радиальной перегородки 36 вдоль радиальной оси и который по меньшей мере частично ограничен радиально внутренним свободным концом 37.

Первая радиальная перегородка 36 соединяет первую стенку с второй противоположной стенкой по существу вдоль поперечной оси. В представленном примере первая стенка входит в контакт с наружной окружающей средой пера, подвергаясь действию горячих газовых потоков, и образована стенкой спинки 25. Вторая стенка образована внутренней стенкой 41, которая проходит, с одной стороны, вдоль радиальной оси и, с другой стороны, в направлении, по существу параллельном хорде лопатки (или по существу вдоль продольной оси Х).

В альтернативном варианте первая стенка образована стенкой корытца, поскольку последняя тоже подвергается действию горячих газовых потоков. В этом случае первая радиальная перегородка 36 расположена в поперечном направлении между стенкой корытца 24 и внутренней стенкой 41, с которой она соединена соответственно при помощи соединительных зон. Согласно еще одной альтернативе, первая перегородка 36 соединена со стенкой корытца 24 и со стенкой спинки 25, между которыми она проходит в поперечном направлении.

Как можно более детально увидеть на фиг. 4, первая радиальная перегородка 36 имеет толщину или ширину l, по существу постоянную на основной части своей радиальной длины L. Радиально внутренний свободный конец 37 расширен (или содержит расширение) и имеет общее поперечное сечение в виде замочной скважины. Расширение является по существу постоянным вдоль поперечной оси (и между стенкой корытца 24 и стенкой спинки 25). В частности, поперечное сечение является круглым или полукруглым с заранее определенным радиусом R2. Ось заранее определенного радиуса перпендикулярна к радиальной оси. Радиально внутренний свободный конец содержит цилиндрическую наружную поверхность 51, которая соединяет две противоположные боковые стороны 36а, 36b первой радиальной перегородки 36 вдоль хорды пера (или вдоль продольной оси). Такая конфигурация образует локальное утолщение перегородки, чтобы можно было увеличить значение галтели CN круглого сечения с номинальным радиусом R1 (показана пунктиром) свободного конца классической перегородки из известного решения. Кроме того, форма замочной скважины связана с тем, что диаметр D свободного конца, образованного в плоскости Р, проходящей через его ось и перпендикулярной к радиальной оси, превышает ширину l перегородки 36.

В данном примере значение заранее определенного радиуса R2 превышает номинальный радиус R1. В частности, заранее определенный радиус составляет от 1.2*R1 до 2*R1. В примере выполнения, представленном на фиг. 4, заранее определенный радиус R2 равен 1,5 радиуса R1.

Первая система 28 охлаждения содержит также третью полость 42, которая проходит радиально внутри пера. Третья полость расположена на входе первой полости в направлении прохождения охлаждающего воздуха. Третья полость по меньшей мере частично отделена от первой полости второй радиальной перегородкой 43, которая содержит радиально наружный свободный конец 44. Третья полость и первая полость соединены через второй проход 45 охлаждающей текучей среды, который по меньшей мере частично ограничен радиально наружным свободным концом. Второй проход 45 ограничен также запорной стенкой.

Третья полость 42, первая полость 34 и вторая полость 35, расположенные последовательно по направлению прохождения охлаждающей текучей среды, образуют канал типа тромбона.

Перо содержит вторую систему 46 охлаждения, которая тоже позволяет охлаждать перо. Вторая система охлаждения содержит полость 47 корытца, которая расположена радиально внутри лопатки. Полость 47 корытца служит конкретно для охлаждения стенки корытца и верхней части пера вдоль радиальной оси. Нагнетаемый в эту полость воздух может выходить из пера через выходные отверстия или через другие отверстия, которые могут находиться, например, на стенке корытца. Как показано на фиг. 3, полость 47 корытца проходит в поперечном направлении между внутренней стенкой 41 и стенкой корытца 24. Последняя проходит также продольно по направлению прохождения воздушного потока между третьей полостью 42 и второй полостью 35. Иначе говоря, вторая полость 35 перекрывает в поперечном направлении первую полость 34 и полость 47 корытца. Ее длина по существу идентична длине первой полости по направлению прохождения охлаждающего воздуха (осевое направление).

Вторая система охлаждения является независимой от первой системы охлаждения.

На входе третьей полости 42 выполнена входная полость 48, которая проходит радиально вдоль передней кромки 26.

Первая и вторая перегородки 36, 43 выполнены в виде единой детали с лопаткой.

Предпочтительно, но не ограничительно, лопатка выполнена из металлического сплава в соответствии со способом изготовления, применяющим технологию литья по выплавляемым восковым моделям. Металлический сплав предпочтительно может быть сплавом на основе никеля и может быть монокристаллическим.

Этот способ содержит первый этап изготовления одного или нескольких литейных стержней. В данном примере лопатка, содержащая перо, имеющее несколько полостей для циркуляции охлаждающей текучей среды, выполнена при помощи нескольких литейных стержней, образующих литейный набор. В частности, последний включает в себя первый стержень 50 и второй стержень 51, выполненные из огнеупорного материала, такого как керамический материал.

Первый стержень 50 имеет форму, соответствующую форме канала типа тромбона в пере.

Как показано на фиг. 5 и 6, первый стержень 50 удлинен по радиальной высоте (вертикальной в плоскости на фиг. 5). Первый стержень содержит первую полку 52, предназначенную для формования первой полости 35 прохождения охлаждающей текучей среды в пере, и вторую полку 53, предназначенную для формования второй полости 35 прохождения охлаждающей текучей среды в пере. Первая полка образована по существу в срединной плоскости РМ1, ортогональной к срединной плоскости РМ2 второй полки 53. Первая полка 52 и вторая полка 53 находятся на расстоянии друг от друга через первое пространство 54, по существу постоянное на основной части радиальной высоты первой и второй полок. Первая полка и вторая полка соединены своими соответствующими концами 52а, 53а. Последние предназначены для формования первого прохода 40 в пере после его выполнения.

Пространство 54 предназначено для формования первой радиальной перегородки 36 разделения между первой и второй полостями. Пространство ограничено боковой стороной 55 первой полки и участком боковой стороны 56 второй полки. Как показано на фиг. 5, пространство 54 расширено (образуя расширенное пространство 54а или расширение) на уровне соединения первых концов первой и второй полок и имеет поперечное сечение по существу в виде замочной скважины. Поперечное сечение расширенного пространства является круглым или полукруглым с заранее определенным радиусом R2. Речь идет о форме в виде негатива радиально внутреннего свободного конца 37 в виде замочной скважины первой радиальной перегородки 36.

Первый стержень 50 содержит также третью полку 57, удлиненную по радиальной высоте и предназначенную для формования третьей полости 42 пера. Третья полка образована в срединной плоскости РМ3, по существу ортогональной к срединной плоскости РМ1. Срединные плоскости РМ1 и РМ2 по существу являются параллельными. Третья полка 57 соединена также с первой полкой на уровне их вторых концов. Второй конец 53b первой полки расположен радиально противоположно к ее первому концу 53а. В частности, вторая полка 53 расположена с одной стороны первой полки, а третья полка 57 расположена с другой стороны первой полки. Точно так же, между первой и третьей полками предусмотрено второе пространство 58, чтобы формовать вторую перегородку 43. Второе пространство тоже может быть расширено на уровне соединения вторых концов и может иметь поперечное сечение по существу в виде замочной скважины. Вторые концы предназначены для формования второго прохода, гидравлически сообщающегося с первой и второй полостями прохождения охлаждающей текучей среды в пере.

Третья полка продолжена также по радиальной высоте для формования канала 30, проходящего в ножке лопатки.

Первый стержень 50 и второй стержень 51 соединены вместе при помощи по меньшей мере одного соединительного элемента 59, чтобы удерживать их в положении относительно друг друга. Соединительный элемент 59 расположен в расширенном пространстве первого пространства и имеет соответствующую ему форму в направлении, перпендикулярном к радиальной высоте. Предпочтительно между стержнями и соединительным элементом 59 существует зазор, чтобы не создавать между ними слишком сильные напряжения. В частности, соединительный элемент имеет круглое осевое сечение. При этом расширенное пространство образует гнездо для соединительного элемента 59, который блокируют в положении в радиальном направлении. Соединительный элемент 59 можно вставлять со стороны корытца или со стороны спинки соединяемого литейного набора.

Таким образом, как можно сделать вывод из схематичного показа взаимного расположения стержней на фиг. 6, удлиненный соединительный элемент 59 расположен между первой полкой 52 и второй полкой 53 в осевом направлении, а также между первым стержнем 51 и второй полкой 53 в осевом направлении. Второй стержень 51 упирается в соединительный элемент для удержания своего положения, в частности, во время различных этапов способа. В частности, если стержень 51 деформируется и стремится слишком близко приблизиться к стержню 53, в частности, к полке 53, соединительный элемент будет служить упором. В этом примере соединительный элемент содержит штырь или штифт, выполненный из металлического материала или металлического сплава. Предпочтительно, но не ограничительно, штырь содержит пластинку (Pt). Разумеется, для удержания стержней относительно друг друга можно установить другие соединительные элементы в других местах, например, во втором расширенном пространстве. Понятно, что соединительный элемент (в данном случае штырь) имеет постоянное сечение, при этом расстояние между стержнем 51 и второй полкой 53 и расстояние между первой полкой 52 и второй полкой 53 на уровне расширенного пространства превышает или равно диаметру соединительного элемента. Предпочтительно вышеупомянутые расстояния по существу являются идентичными.

На другом этапе способа вокруг стержней, которые были предварительно размещены предпочтительно, но не ограничительно в прессе, нагнетают воск или эквивалентный материал. После охлаждения воска получают модель, содержащую погруженные в воск стержни. Стержни удерживаются в положении при помощи соединительного элемента 59.

Модель располагают в столбец с другими аналогичными моделями для формирования модельного комплекса.

Способ содержит также изготовление оболочковой формы из огнеупорного материала вокруг модельного комплекса, которая выполняет роль пресс-формы. В данном примере огнеупорный материал представляет собой керамику. Оболочковую форму выполняют, погружая модельный комплекс несколько раз в керамический шликер.

На следующем этапе способа внутрь оболочковой формы заливают расплавленный металл, чтобы заполнить полости, полученные в моделях после удаления воска и предназначенные для формования металлических деталей, в данном случае лопаток турбины. Действительно, перед этим этапом разливки металла осуществляют этап удаления воска.

Соединительный элемент 59 оказывается «растворенным» или погруженным в материал, образующий лопатку газотурбинного двигателя. Соединительный элемент 59 образует единую деталь с лопаткой. Соединительный элемент 59 позволяет также получить толщину материала на уровне радиально внутреннего свободного конца 37 радиальной перегородки 36.

После охлаждения и затвердевания оболочковой формы этап выбивки позволяет разрушить оболочковую форму и стержни в металлических деталях (лопатке), чтобы получить конечную лопатку и полости для циркуляции охлаждающей текучей среды.

Изобретение относится к лопатке (20) газотурбинного двигателя, содержащей перо (21), расположенное вдоль радиальной оси, и первую систему (28) охлаждения, расположенную внутри пера, при этом первая система (28) охлаждения содержит первую полость (34) и вторую полость (35), расположенную на выходе первой полости по направлению прохождения охлаждающей текучей среды в пере, при этом первая и вторая полости расположены радиально внутри пера и по меньшей мере частично разделены первой радиальной перегородкой (36), радиально внутренний свободный конец (37) которой по меньшей мере частично ограничивает первый проход (40) для охлаждающей текучей среды, соединяющий первую и вторую полости. Согласно изобретению радиально внутренний свободный конец (37) расширен и имеет общее поперечное сечение по существу в виде замочной скважины. Достигается уменьшение локальных механических напряжений, связанных с выполнением системы охлаждения, и одновременно изобретение позволяет избежать больших конструктивных изменений лопатки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Литейный набор для изготовления лопатки (20) газотурбинного двигателя, содержащей перо (21), расположенное вдоль радиальной оси, и первую систему (28) охлаждения, расположенную внутри пера, при этом первая система (28) охлаждения содержит первую полость (34) и вторую полость (35), расположенную на выходе первой полости (34) по направлению прохождения охлаждающей текучей среды в пере, при этом первая полость и вторая полость по меньшей мере частично разделены первой радиальной перегородкой (36), радиально внутренний свободный конец (37) которой по меньшей мере частично ограничивает первый проход (40) для охлаждающей текучей среды, соединяющий первую и вторую полости, при этом набор содержит первый стержень (50), удлиненный по радиальной высоте и содержащий первую полку (52), выполненную с возможностью формования первой полости (34), и вторую полку (53), выполненную с возможностью формования второй полости (35), при этом первая и вторая полки (52, 53) находятся на расстоянии друг от друга через первое по существу постоянное пространство (54) на основной части их радиальной высоты и соединены своими первыми концами (52а, 53а), при этом первое пространство (54) выполнено с возможностью формования первой радиальной перегородки (36) разделения между первой и второй полостями пера (21), при этом первое пространство (54) расширено на уровне первых концов (52а, 53а) первой и второй полок (52, 53) и имеет поперечное сечение по существу в виде замочной скважины, отличающийся тем, что набор содержит второй стержень (51), удлиненный по радиальной высоте, и удлиненный соединительный элемент (59), по меньшей мере частично расположенный в первом расширенном пространстве (54) в поперечном направлении, перпендикулярном радиальной высоте, и выполненный с возможностью удержания в положении второго стержня (51) по отношению к первому стержню (50).

2. Набор по предыдущему пункту, отличающийся тем, что первый стержень (50) содержит третью полку (57), выполненную с возможностью формования третьей полости (42) пера и соединенную своим вторым концом (57а) с вторым концом (52а) первой полки, при этом первая полка (52) и третья полка (57) находятся на расстоянии друг от друга вдоль второго пространства (58), по существу постоянного на основной части их радиальной высоты.

3. Набор по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительный элемент (59) имеет круглое сечение, форма которого соответствует первому расширенному пространству (54а), при этом соединительный элемент (59) блокируется в радиальном направлении в первом расширенном пространстве (54).

4. Набор по одному из пп. 2 и 3, отличающийся тем, что второе пространство (58) расширено на уровне вторых концов первой и третьей полок и имеет поперечное сечение по существу в виде замочной скважины.

5. Набор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый стержень (50) выполнен с возможностью формования первой системы (28) охлаждения.

6. Набор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что второй стержень (51) выполнен с возможностью формования второй системы (46) охлаждения, размещаемой в пере (21), при этом вторая система (46) охлаждения содержит полость (47) корытца, расположенную, с одной стороны, смежно к стенке корытца пера (21) и, с другой стороны, между третьей полостью (42) и второй полостью (35) по направлению прохождения охлаждающей текучей среды в пере (21).

7. Набор по любому из пп. 5 и 6, отличающийся тем, что первый и второй стержни (50,51) содержат керамический материал.

8. Набор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первая полка (52) образована в срединной плоскости РМ1, по существу ортогональной к срединной плоскости РМ2, в которой образована вторая полка (53).

9. Способ изготовления путем литья по выплавляемым восковым моделям лопатки газотурбинного двигателя с использованием литейного набора по любому из пп. 1-8.

10. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых

соединяют между собой первый и второй литейные стержни (50, 51) по меньшей мере при помощи одного удлиненного соединительного элемента (59), вставленного в расширенное пространство (54а) в виде замочной скважины в направлении, поперечном к радиальной высоте первой и второй полок, при этом второй стержень (51) упирается в соединительный элемент (59),

нагнетают воск таким образом, чтобы покрыть первый и второй стержни, соединенные соединительным элементом (59), и получить модель,

изготавливают оболочковую форму, охватывающую модель,

разливают расплавленный металл внутрь оболочковой формы для формования лопатки газотурбинного двигателя и

отделяют оболочковую форму и первый и второй стержни, чтобы высвободить лопатку газотурбинного двигателя и получить первую и вторую полости первой системы (28) охлаждения в пере (21).

11. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что на этапе разливки расплавленного металла соединительный элемент (59) погружают в расплавленный металл для получения единой детали с пером и формования радиально внутреннего свободного конца (37) первой радиальной перегородки (36) с поперечным сечением в виде замочной скважины.