RU2093304C1 - Cooled turbine blade and method for its manufacture - Google Patents
Cooled turbine blade and method for its manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2093304C1 RU2093304C1 RU95121468A RU95121468A RU2093304C1 RU 2093304 C1 RU2093304 C1 RU 2093304C1 RU 95121468 A RU95121468 A RU 95121468A RU 95121468 A RU95121468 A RU 95121468A RU 2093304 C1 RU2093304 C1 RU 2093304C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mold
- rod
- model
- holes
- additional
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства и предназначено для получения литых охлаждаемых лопаток высокотемпературных газовых турбин методом направленной кристаллизации. The invention relates to the field of foundry and is intended to produce cast cooled blades of high temperature gas turbines by directional crystallization.
Известны способы получения охлаждаемых литых лопаток со стержнем сложной конфигурации. Изготавливают такие стержни путем прессования керамической массы в стержневой пресс-форме, где могут использоваться вставки из некерамических материалов. Так в Pat US 4 384 607 для формирования сложной внутренней полости отливки при изготовлении стержня использовали временную вставку из легкоплавкого металла, удаляемую из стержня до изготовления модели. Недостатками аналога является необходимость применения дополнительных материалов и специальных способов их удаления. Описанным способом невозможно получать тонкостенные изделия с дополнительными полостями охлаждения. Known methods for producing cooled cast vanes with a core of complex configuration. Such rods are made by pressing the ceramic mass in a core mold where inserts from non-ceramic materials can be used. So in Pat US 4 384 607 for the formation of a complex internal cavity of the casting in the manufacture of the rod used a temporary insert of low-melting metal, removed from the rod before the manufacture of the model. The disadvantages of the analogue is the need for additional materials and special methods for their removal. In the described manner it is impossible to obtain thin-walled products with additional cooling cavities.
Известны лопатки турбины, содержащие пустотелый корпус со щелями в выходной кромке и размещенные в нем один или два дефлектора с отверстиями во входной кромке. Так в Pat US 4 153 386 лопатка содержит полый корпус, внутренняя часть которого делится на два воздушных канала, в каждом из которых установлен дефлектор с отверстиями. Входная и выходная кромки охлаждаются ударом воздушной струи из полостей дефлекторов, которая затем выходит через отверстия, выполненные в стенке корпуса, и аксиально проходит вблизи внешней стенки лопатки. Known turbine blades containing a hollow body with slots in the output edge and placed in it one or two deflectors with holes in the input edge. So in Pat US 4 153 386, the blade contains a hollow body, the inner part of which is divided into two air channels, in each of which a deflector with holes is installed. The inlet and outlet edges are cooled by the impact of an air stream from the cavities of the deflectors, which then exits through holes made in the wall of the casing and axially passes near the outer wall of the blade.
Известны охлаждаемые лопатки турбины с сильно развитой внутренней поверхностью полости пера благодаря наличию ребер и перегородок с отверстиями, выводящими часть охлаждающего воздуха на наружную поверхность пера лопатки для организации пленочного охлаждения как в Pat.GB 2 189 553. Known cooled turbine blades with a highly developed inner surface of the pen cavity due to the presence of ribs and partitions with openings leading part of the cooling air to the outer surface of the pen blade for organizing film cooling as in Pat.GB 2 189 553.
Все известные решения не позволяют обеспечить максимальную степень охлаждения, так как толщина стенки пера в большинстве конструкций более 1 мм. Уменьшить толщину стенки не удается из-за условий потери жесткости конструкции лопатки. All known solutions do not provide the maximum degree of cooling, since the wall thickness of the pen in most designs is more than 1 mm. It is not possible to reduce the wall thickness due to the conditions of loss of rigidity of the blade structure.
Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип, является способ получения литых изделий по Pat. US 5 295 530. The closest analogue selected for the prototype is a method for producing molded products according to Pat. US 5,295,530.
Для получения лопатки с дополнительными полостями охлаждения изготавливают тонкий основной стержень и наносят слой модельной массы. Отдельно изготавливают тонкий дополнительный стержень и укладывают его на модель, изгибая по форме. Для закрепления дополнительного стержня лазером высверливают отверстия в дополнительном стержне, модели и основном стержне и устанавливают фиксирующие штифты. Для формирования отверстий в дополнительном стержне и модели также высверливают отверстия, в часть которых устанавливают круглые стержни малого диаметра, затем снова наносят слой модельной массы и снова проводят сверления. To obtain blades with additional cooling cavities, a thin main rod is made and a layer of model mass is applied. Separately, a thin additional rod is made and laid on the model, bending in shape. To fix the additional rod with a laser, drill holes in the additional rod, model and main rod and install the fixing pins. To form holes in the additional rod and the model, holes are also drilled, part of which are installed round rods of small diameter, then a layer of model mass is again applied and drilling is carried out again.
Недостатками прототипа является использование операции сверления, которая весьма трудоемка на криволинейной поверхности. Кроме того, основной, дополнительные и круглые стержни выполнены из материалов с различными коэффициентами термического расширения и при такой сборке во время кристаллизации отливки могут давать разную усадку, что ухудшает геометрическую точность изделия. The disadvantages of the prototype is the use of drilling operations, which are very time-consuming on a curved surface. In addition, the main, additional and round rods are made of materials with different coefficients of thermal expansion and during such assembly during casting crystallization can produce different shrinkage, which affects the geometric accuracy of the product.
По конструкции наиболее близким по технической сущности к заявляемому является лопатка по Pat. US 3 388 888. Согласно прототипу охлаждаемая лопатка содержит пустотелое перо с каналами и ребрами, на которые опирается тонкостенный дефлектор, представляющий собой профильную тонкостенную оболочку, выполненную из листового проката, открытую в верхнем сечении, и имеющую щели малого диаметра. В такой конструкции охлаждающий воздух подается в полость лопатки, проникает в щели дефлектора, охлаждает внутренние стенки корпуса лопатки и выбрасывается наружу через щели. By design, the closest in technical essence to the claimed is a blade according to Pat. US 3 388 888. According to the prototype, the cooled blade contains a hollow feather with channels and ribs, on which a thin-walled deflector rests, which is a profile thin-walled shell made of sheet metal, open in the upper section, and having slits of small diameter. In this design, cooling air is supplied to the cavity of the blade, penetrates into the slots of the deflector, cools the inner walls of the body of the blade and is thrown out through the slots.
Недостаточная эффективность охлаждения в такой конструкции не позволяет повышать температуру газа в турбине выше 1500oC, что является ее основным недостатком. Более того, наличие сварного соединения не обеспечивает высокую конструкционную прочность изделия при эксплуатации.The lack of cooling efficiency in this design does not allow to increase the temperature of the gas in the turbine above 1500 o C, which is its main disadvantage. Moreover, the presence of a welded joint does not provide high structural strength of the product during operation.
Технической задачей настоящего изобретения является способ получения охлаждаемой лопатки турбины и конструкция охлаждаемой лопатки с повышенной эффективностью охлаждения, что позволит повысить температуру газа в турбине. Это достигается тем, что в стенке пера лопатки формируется дополнительная полость охлаждения, связанная отверстиями с внутренней и наружной поверхностями пера. An object of the present invention is a method for producing a cooled turbine blade and a design of a cooled blade with increased cooling efficiency, which will increase the temperature of the gas in the turbine. This is achieved by the fact that an additional cooling cavity is formed in the wall of the feather blade, connected by openings with the inner and outer surfaces of the pen.
Предлагаемый способ получения охлаждаемой лопатки турбины включает последовательное изготовление стержней, основного и дополнительного, модели лопатки, формы, расплавление металла, заливку расплава в форму и направленную кристаллизацию отливки с последующим удалением керамики. Причем в процессе изготовления лопатки основной стержень, предварительно изготовленный, размещают в промежуточной модельной пресс-форме, где наносят слой износостойкой модельной массы, получают промежуточную модель с отверстиями, затем для получения дополнительного стержня модель с основным стержнем размещают в другой стержневой пресс-форме, в матрице которой предусмотрены штыри для образования отверстий в дополнительном стержне, а для образования выступов выемки. Запрессовывают дополнительный стержень, а после этого изготавливают окончательную модель в соответствующей пресс-форме. The proposed method for producing a cooled turbine blade includes the sequential production of rods, the main and additional, model of the blade, mold, molten metal, pouring the melt into the mold and directional crystallization of the casting, followed by removal of ceramics. Moreover, in the process of manufacturing the blades, the main rod, prefabricated, is placed in an intermediate model mold, where a layer of wear-resistant model mass is applied, an intermediate model with holes is obtained, then, to obtain an additional rod, the model with the main rod is placed in another rod mold, in the matrix of which is provided with pins for forming holes in the additional rod, and for forming protrusions of the recess. An additional rod is pressed in, and then the final model is made in the corresponding mold.
Полученная данным способом охлаждаемая лопатка турбины содержит пустотелое перо с каналами и полостями. Причем стенка пера состоит из 2-х или нескольких профилей, в каждом из которых выполнены отверстия для прохода охлаждающего воздуха, соединяющиеся с каналами и имеющие несовпадающие оси, расположенные под углом 30-90o к касательным плоскостям профилей. Профили соединены между собой элементами жесткости, например штырьками.The cooled turbine blade obtained by this method contains a hollow feather with channels and cavities. Moreover, the wall of the pen consists of 2 or more profiles, in each of which holes are made for the passage of cooling air, connected to the channels and having mismatched axes located at an angle of 30-90 o to the tangent planes of the profiles. The profiles are interconnected by stiffeners, for example pins.
На фиг. 1 изображена Промежуточная модельная пресс-форма с основным стержнем в поперечном сечении;
на фиг.2 Вторая стержневая пресс-форма в поперечном сечении;
на фиг.3 Окончательная модельная пресс-форма в поперечном сечении;
на фиг.4 поперечное сечение пера предлагаемой охлаждаемой лопатки турбины.In FIG. 1 shows an intermediate model mold with a main core in cross section;
figure 2 the second core mold in cross section;
figure 3 The final model mold in cross section;
figure 4 is a cross section of a pen of the proposed cooled turbine blades.
Для получения охлаждаемой лопатки предлагается способ литья по выплавляемым моделям методом высокоскоростной направленной кристаллизации, позволяющий сформировать все каналы, отверстия и элементы жесткости в процессе направленной кристаллизации без операций сверления и сварки. To obtain a cooled blade, a method is proposed for investment casting using the high-speed directional crystallization method, which allows all channels, holes and stiffeners to be formed in the directional crystallization process without drilling and welding operations.
Для осуществления способа изготавливают основной керамический стержень, формирующий основную охлаждающую полость в лопатке, прессованием керамической массы в стержневой пресс-форме. Затем его помещают в промежуточную модельную пресс-форму, получают промежуточную модель из износостойкой модельной массы, формирующую внутреннюю стенку профиля. To implement the method, the main ceramic rod is made, forming the main cooling cavity in the blade, by pressing the ceramic mass in the core mold. Then it is placed in an intermediate model mold, an intermediate model is obtained from a wear-resistant model mass, forming the inner wall of the profile.
На фиг.1 схематично представлено расположение основного стержням в промежуточной модельной пресс-форме (2), в матрице которой имеются штыри (3) для формирования отверстий в промежуточной модели. Затем стержень с промежуточной моделью переносят во вторую стержневую пресс-форму. Figure 1 schematically shows the location of the main rods in the intermediate model mold (2), in the matrix of which there are pins (3) for forming holes in the intermediate model. Then the rod with the intermediate model is transferred to the second rod mold.
На фиг. 2 схематично представлена вторая стержневая пресс-форма после запрессовки дополнительного стержня. Основной стержень (1) с промежуточной моделью (4) располагается во второй стержневой пресс-форме (5), в матрице которой имеются выемки для выступов (6) и штыри (7) для образования отверстий в дополнительном стержне 8. При этом температура запрессовки керамической массы должна быть ниже температуры размягчения модельного состава во избежание потери геометрии. Керамическая масса заполняет выемки, образуя выступы (6) и отверстия (9) в промежуточной модели (4). Сцепляется с керамикой основного стержня, образуя неразъемное керамическое соединение. После отверждения стержень извлекают и удаляют модельный промежуточный состав, например растворяя в воде. "Сырой" керамический стержень прокаливают при режимах, обеспечивающих требуемую прочность. Полученный сложный стержень, состоящий из основной несущей части и дополнительной тонкой части со штырьками и отверстиями вокруг основного, выполнен из стержневой керамики одного состава с одинаковыми коэффициентами термического расширения, что обеспечивает геометрическую точность внутренних полостей отливок. In FIG. 2 schematically shows a second bar mold after pressing an additional bar. The main rod (1) with an intermediate model (4) is located in the second rod mold (5), in the matrix of which there are recesses for the protrusions (6) and pins (7) to form holes in the
Прокаленный стержень помещают в окончательную модельную пресс-форму (10) (фиг.3), где получают модель формирующую внешний профиль лопатки (11). Модельный состав окончательной модели может быть тот же, что для изготовления промежуточной модели. По окончательной модели изготавливают керамическую оболочковую форму. При этом выступы на дополнительном стержне зацепляются с формой в процессе ее изготовления, обеспечивая фиксацию стержня в форме и образуя выпускные отверстия в литом изделии после удаления керамики. После удаления модели, например в воде, форму со сложным стержнем прокаливают, а затем помещают в вакуумную установку, где ее нагревают до T > TL сплава, производят заливку расплава в форму и направленную кристаллизацию изделия. Из готовой отливки удаляют керамику, например в растворе бифторида калия.The calcined rod is placed in the final model mold (10) (Fig. 3), where a model is formed that forms the external profile of the blade (11). The model composition of the final model may be the same as for the manufacture of the intermediate model. According to the final model, a ceramic shell mold is made. In this case, the protrusions on the additional rod engage with the mold during its manufacture, ensuring the fixation of the rod in the mold and forming outlet openings in the molded product after removal of the ceramics. After removing the model, for example in water, the mold with a complex rod is calcined, and then placed in a vacuum installation, where it is heated to T> T L of the alloy, the melt is poured into the mold and the crystallization of the product is directed. Ceramics are removed from the finished casting, for example in a solution of potassium bifluoride.
В зависимости от конструкции лопатки, требующей понизить прочность стержня, возможен также 2-й вариант способа получения лопатки без промежуточной высокотемпературной прокалки сложного стержня. Для этого "сырой" сложный стержень с промежуточной моделью помещают в окончательную модельную пресс-форму и получают окончательную модель лопатки при температуре прессования модельной массы ниже температуры размягчения стержневого состава. По полученной модели изготавливают оболочковую форму, как в 1-ом варианте, и удаляют модель в пароавтоклаве или воде. Затем проводят одновременную прокалку формы со сложным стержнем при режимах, обеспечивающих требуемую прочность стержня и необходимую податливость керамической оболочки. Depending on the design of the blade, which requires lowering the strength of the rod, the 2nd variant of the method for producing the blade without intermediate high-temperature calcination of a complex rod is also possible. To do this, a "raw" complex core with an intermediate model is placed in the final model mold and the final model of the blade is obtained at a temperature of pressing the model mass below the softening temperature of the core composition. According to the obtained model, a shell mold is made, as in the 1st embodiment, and the model is removed in a steam autoclave or water. Then conduct simultaneous calcination of the mold with a complex rod under conditions that provide the required strength of the rod and the necessary ductility of the ceramic shell.
Применение одновременной прокалки формы со сложным стержнем исключает трудоемкую операцию контроля геометрии стержня. Тонкий дополнительный стержень оказывается сцепленным с керамикой формы с одной стороны и с основным стержнем с другой в местах расположения выступов, что обеспечивает геометрическую точность в литом изделии. The use of simultaneous calcining of a mold with a complex rod eliminates the time-consuming operation of controlling the geometry of the rod. A thin additional rod is interlocked with the ceramic mold on one side and with the main rod on the other at the locations of the protrusions, which ensures geometric accuracy in the molded product.
На фиг. 4 представлено поперечное сечение пера предлагаемой охлаждаемой лопатки турбины, полученной одним из вариантов данного способа. In FIG. 4 shows a cross section of the pen of the proposed cooled turbine blades obtained by one of the variants of this method.
12 внешний профиль пера лопатки,
13 внутренний профиль пера лопатки,
14 элементы жесткости,
15 основная охлаждающая полость,
16 дополнительная полость в стенке пера,
17 выпускные отверстия внешнего профиля,
18 отверстия внутреннего профиля
Перо лопатки, состоящее из 2-х раздельных профилей (12) и (13), соединенных между собой элементами жесткости в виде штырьков (14), содержит основную охлаждающую полость (15) и дополнительную (16) между профилями, т.е. в самой стенке пера. Профили содержат отверстия (17) и (18), расположенные несоосно.12 the external profile of the pen blades,
13 the inner profile of the feather blades,
14 stiffeners,
15 main cooling cavity,
16 additional cavity in the wall of the pen,
17 outlets of the external profile,
18 holes of an internal profile
The blade feather, consisting of 2 separate profiles (12) and (13), interconnected by stiffeners in the form of pins (14), contains a main cooling cavity (15) and an additional (16) between the profiles, i.e. in the wall of the pen. The profiles contain holes (17) and (18) that are misaligned.
Охлаждение в такой лопатке осуществляется следующим способом. Охлаждающий воздушный поток проходит по внутренней полости пера с большой скоростью, ударяется о поверхность внутреннего профиля (13) пера, проходит через отверстия в нем (18) и поступает в полость между профилями (16); огибает элементы жесткости (14), охлаждая их и стенку лопатки изнутри, а далее через множество мелких выпускных отверстий во внешнем профиле с малой скоростью проникает на поверхность лопатки. Таким образом в лопатке охлаждение внутреннего профиля пера осуществляется ударным способом, эффективность которого тем выше, чем больше скорость воздушного потока, А внешнего - проникающим способом охлаждения, эффективность которого тем выше, чем тоньше охлаждаемая стенка и меньше диаметр выпускных отверстий. Cooling in such a blade is carried out as follows. The cooling air flow passes through the inner cavity of the pen at high speed, hits the surface of the inner profile (13) of the pen, passes through the holes in it (18) and enters the cavity between the profiles (16); it bends around the stiffeners (14), cooling them and the wall of the blade from the inside, and then through many small outlet openings in the external profile at a low speed penetrates the surface of the blade. Thus, in the blade, the cooling of the internal profile of the pen is carried out by the shock method, the efficiency of which is higher, the higher the air flow rate, and of the external, by the penetrating cooling method, the efficiency of which is the higher, the thinner the cooled wall and the smaller the diameter of the outlet openings.
Для обеспечения равномерного охлаждения стенок пера отверстия на профилях расположены на несовпадающих осях. Если отверстия внутреннего профиля выполнены перпендикулярно к касательным плоскостям профиля, то выпускные отверстия на внешнем профиле могут располагаться как перпендикулярно к касательным плоскостям профиля так и под углом 30-90o к последним. Для образования воздушной пленки на поверхности лопатки, препятствующей перегреванию и проникновению горячих газов в полость пера лопатки, выпускные отверстия располагаются под углом 30-90o к касательным плоскостям профиля, в зависимости от конструкции лопатки.To ensure uniform cooling of the walls of the pen, the openings on the profiles are located on mismatched axes. If the holes of the inner profile are made perpendicular to the tangent planes of the profile, then the exhaust holes on the outer profile can be located either perpendicular to the tangent planes of the profile and at an angle of 30-90 o to the latter. For the formation of an air film on the surface of the blade, which prevents overheating and penetration of hot gases into the cavity of the pen blade, the exhaust holes are located at an angle of 30-90 o to the tangent planes of the profile, depending on the design of the blade.
Предлагаемая охлаждаемая лопатка представляет собой цельнолитое изделие без сварных или паяных соединений, все отверстия, каналы и элементы жесткости получены в процессе литья. The proposed cooled blade is a solid product without welded or soldered joints, all holes, channels and stiffeners obtained in the casting process.
Примеры получения охлаждаемой лопатки
Пример 1. Изготавливали основной стержень прессованием керамической массы на основе Al2O3. Стержень размещали в промежуточной модельной пресс-форме в матрице которой имелись штыри и наносили слой модельной массы на основе карбамида при T=120+10oC. Полученную модель с отверстиями и с основным стержнем помещали во вторую стержневую пресс-форму, в матрице которой также имелись штыри и выемки. При этом штыри и выемки были несоосны с отверстиями промежуточной модели. Запрессовывали дополнительный стержень из той же керамической массы, что и основной при Tпрес.=80+10oC. После отверждения стержень извлекали из пресс-формы и удаляли модельный состав в воде. Сложный керамический стержень прокаливали при T= 1300+50oC в газовых печах в течение 10 часов и проводили контроль геометрии. Для получения окончательной модели прокаленный стержень помещали в модельную пресс-форму, в матрице которой штыри располагались под углом 30 к касательной профиля, и наносили модельный состав на основе карбамида. Затем изготавливали оболочковую керамическую форму методом послойного нанесения керамической суспензии на основе Al2O3 и связующего. Удаляли модельный состав в горячей воде, а затем прокаливали оболочку при T=1100 + 50oC. Заливку формы и кристаллизацию производили в установке для направленной кристаллизации УВПК-8П. Предварительно нагретую форму до T=1500+10oC, в которую была установлена монокристальная затравка, заливали жаропрочным сплавом при T= 1560+20oC и производили направленную кристаллизацию погружением в расплав жидкометаллического охладителя со скоростью кристаллизации 5-6 мм/мин. После обрезки литников из отливки удаляли керамику в расплаве бифторида калия, а затем контролировали наличие остатков керамики во внутренних полостях рентгеновским просвечиванием.Examples of obtaining a cooled blade
Example 1. The main core was made by pressing a ceramic mass based on Al 2 O 3 . The core was placed in an intermediate model mold in the matrix of which there were pins and a layer of model mass based on urea was applied at T = 120 + 10 o C. The resulting model with holes and with the main core was placed in a second core mold, in the matrix of which there were pins and recesses. In this case, the pins and recesses were not aligned with the holes of the intermediate model. An additional rod was pressed from the same ceramic mass as the main one at T pres. = 80 + 10 o C. After curing, the core was removed from the mold and the model composition in water was removed. A complex ceramic rod was calcined at T = 1300 + 50 o C in gas furnaces for 10 hours and geometry control was performed. To obtain the final model, the calcined rod was placed in a model mold, in the matrix of which the pins were located at an angle of 30 to the tangent profile, and a urea-based model composition was applied. Then, a shell ceramic mold was made by layer-by-layer deposition of a ceramic suspension based on Al 2 O 3 and a binder. The model composition was removed in hot water, and then the shell was calcined at T = 1100 + 50 o C. Form casting and crystallization were performed in the UVPK-8P unit for crystallization. The preheated form to T = 1500 + 10 o C, into which the single crystal seed was installed, was filled with a heat-resistant alloy at T = 1560 + 20 o C and directional crystallization was performed by immersion in the melt of a liquid metal cooler with a crystallization rate of 5-6 mm / min. After trimming the sprues, the ceramics in the potassium bifluoride melt were removed from the casting, and then the presence of ceramic residues in the internal cavities by X-ray diffraction was monitored.
Готовая отливка лопатки представляет собой цельнолитое изделие с монокристальной структурой, перо которой состоит из двух профилей, соединенных элементами жесткости, при этом в каждом из профилей имеются отверстия расположенные на несоосных осях, полученные в процессе литья.2 Пример 2. Основной стержень, промежуточную модель, дополнительный стержень изготавливали в той же оснастке и последовательности как в примере 1. Затем "сырой" сложный стержень с промежуточной моделью помещали в окончательную модельную пресс-форму, в матрице которой штыри были расположены под углом 60 к касательной профиля, без предварительной прокалки и без контроля геометрии стержня и наносили слой модельной массы на основе карбамида. Получали окончательную модель. По ней изготавливали керамическую оболочковую форму, проконтролировав, чтобы торцы выступов стержня были очищены от модельного состава. Промежуточную и окончательную модели удаляли растворением в воде. После чего керамическую оболочковую форму со сложным стержнем прокаливали одновременно в газовой печи по режиму: T=1200+50oC 10 часов.The finished casting of the blade is a one-piece product with a single-crystal structure, the feather of which consists of two profiles connected by stiffeners, and each of the profiles has holes located on non-coaxial axes obtained during casting. 2 Example 2. Main rod, intermediate model, an additional core was made in the same equipment and sequence as in Example 1. Then, a "raw" complex core with an intermediate model was placed in the final model mold, in the matrix of which the pins were located at an angle of 60 to the tangent profile, without preliminary calcination and without control of the geometry of the rod and applied a layer of model mass based on urea. Received the final model. A ceramic shell mold was made using it, making sure that the ends of the protrusions of the rod were cleaned of the model composition. The intermediate and final models were removed by dissolution in water. After that, the ceramic shell mold with a complex core was calcined simultaneously in a gas furnace according to the regime: T = 1200 + 50 o C for 10 hours.
В процессе прокалки тонкий дополнительный стержень прочно фиксируется во многих точках формой с одной стороны и основным несущим стержнем с другой, что гарантирует геометрическую точность внутренних полостей отливки. Далее монокристальную отливку лопатки получали как в примере 1. During the calcination process, the thin additional rod is firmly fixed at many points by the shape on the one hand and the main supporting rod on the other, which guarantees the geometric accuracy of the internal cavities of the casting. Next, a single-crystal casting of the blade was obtained as in example 1.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать цельнолитые монокристальные охлаждаемые лопатки, стенки которых состоят из нескольких профилей без сварных и паяных соединений, а все каналы, отверстия и элементы жесткости получены в процессе направленной кристаллизации без операции сверления, что упрощает процесс изготовления, делает конструкцию более надежной в эксплуатации и существенно снижает себестоимость изделия. Предлагаемая конструкция охлаждаемой лопатки, полученная данным способом, имеющая проникающее охлаждение внутренних полостей, эффективность которого > 0,6, позволит увеличить температуру газа на входе в турбину до 2200 К, снизить расход охлаждающего воздуха на 15-20% и увеличить ресурс лопаток в двигателе нового поколения в 2-4 раза. Thus, the proposed method allows to obtain solid cast single-crystal cooled blades, the walls of which consist of several profiles without welded and soldered joints, and all channels, holes and stiffeners are obtained in the directional crystallization process without drilling operation, which simplifies the manufacturing process, makes the design more reliable in operation and significantly reduces the cost of the product. The proposed design of a cooled blade, obtained by this method, having penetrating cooling of internal cavities, the efficiency of which is> 0.6, will increase the gas temperature at the turbine inlet to 2200 K, reduce the cooling air consumption by 15-20% and increase the resource of the blades in the new engine generation 2-4 times.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95121468A RU2093304C1 (en) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | Cooled turbine blade and method for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95121468A RU2093304C1 (en) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | Cooled turbine blade and method for its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2093304C1 true RU2093304C1 (en) | 1997-10-20 |
| RU95121468A RU95121468A (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=20174876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95121468A RU2093304C1 (en) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | Cooled turbine blade and method for its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2093304C1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2506429C1 (en) * | 2012-05-31 | 2014-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Gas turbine cooled working blade |
| RU2534594C2 (en) * | 2009-10-01 | 2014-11-27 | Снекма | Perfected process of investment wax pattern production of turbomachine blade assembly, metal mould and wax pattern to this end |
| RU2638498C2 (en) * | 2012-01-03 | 2017-12-13 | Дженерал Электрик Компани | Method for formation of composite material with ceramic matrix and part from composite material with ceramic matrix |
| RU2647395C2 (en) * | 2013-02-06 | 2018-03-15 | Сименс Акциенгезелльшафт | Casting core for twisted gas turbine engine airfoil having a twisted rib |
| RU2676721C1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method of making compound ceramic rod for casting of complete products |
| CN109458901A (en) * | 2018-12-07 | 2019-03-12 | 中国航发南方工业有限公司 | A kind of blade subsidiary pedestal manufacturing device |
| RU2745073C2 (en) * | 2016-02-12 | 2021-03-18 | Сафран | Method for the formation of dust removing holes for the turbine blade and the coupled ceramic core |
| EP1876325B2 (en) † | 2006-07-05 | 2023-01-25 | Raytheon Technologies Corporation | External datum system and film cooling hole positioning using core locating holes |
| RU2800619C2 (en) * | 2019-03-22 | 2023-07-25 | Сафран | Gas turbine engine blade equipped with a cooling system and method of manufacturing such blade by casting using smelted wax models |
-
1995
- 1995-12-28 RU RU95121468A patent/RU2093304C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент США N 3388888, кл. 415-115, 1968. Патент США N 5295530, кл. В 22С 9/00, 1994. * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1876325B2 (en) † | 2006-07-05 | 2023-01-25 | Raytheon Technologies Corporation | External datum system and film cooling hole positioning using core locating holes |
| RU2534594C2 (en) * | 2009-10-01 | 2014-11-27 | Снекма | Perfected process of investment wax pattern production of turbomachine blade assembly, metal mould and wax pattern to this end |
| RU2638498C2 (en) * | 2012-01-03 | 2017-12-13 | Дженерал Электрик Компани | Method for formation of composite material with ceramic matrix and part from composite material with ceramic matrix |
| RU2506429C1 (en) * | 2012-05-31 | 2014-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Gas turbine cooled working blade |
| RU2647395C2 (en) * | 2013-02-06 | 2018-03-15 | Сименс Акциенгезелльшафт | Casting core for twisted gas turbine engine airfoil having a twisted rib |
| RU2745073C2 (en) * | 2016-02-12 | 2021-03-18 | Сафран | Method for the formation of dust removing holes for the turbine blade and the coupled ceramic core |
| RU2676721C1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method of making compound ceramic rod for casting of complete products |
| CN109458901A (en) * | 2018-12-07 | 2019-03-12 | 中国航发南方工业有限公司 | A kind of blade subsidiary pedestal manufacturing device |
| RU2800619C2 (en) * | 2019-03-22 | 2023-07-25 | Сафран | Gas turbine engine blade equipped with a cooling system and method of manufacturing such blade by casting using smelted wax models |
| RU2800747C2 (en) * | 2019-03-22 | 2023-07-27 | Сафран Эркрафт Энджинз | Blade of aircraft gas turbine engine and method of its manufacture by means of casting using smelted wax models |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0818256B1 (en) | Composite, internal reinforced ceramic cores and related methods | |
| RU2240203C2 (en) | Casting core for investment pattern casting (variants), casting core - shell mold assembly, casting mold and casting produced with use of such core | |
| EP1634665B1 (en) | Composite core for use in precision investment casting | |
| US12162063B2 (en) | Additively manufactured interlocking casting core structure with ceramic shell | |
| US10391549B2 (en) | Additively manufactured casting core-shell hybrid mold and ceramic shell | |
| US10391670B2 (en) | Additively manufactured integrated casting core structure with ceramic shell | |
| CN106994499A (en) | Casting core equipment and casting method | |
| US12168254B2 (en) | Additively manufactured casting core-shell mold and ceramic shell with variable thermal properties | |
| JP4369622B2 (en) | Multi-wall ceramic core assembly, method for manufacturing the same, and method for manufacturing blade casting having a multi-wall defining the shape of the internal cooling passage | |
| JP5398964B2 (en) | Manufacturing process for ceramic cores for turbomachine blades | |
| GB2096523A (en) | Method of making a blade aerofoil for a gas turbine | |
| US11529672B2 (en) | Additively manufactured casting core-shell mold with integrated filter and ceramic shell | |
| EP0768130B1 (en) | Turbine nozzle and related casting method for optimal fillet wall thickness control | |
| RU2093304C1 (en) | Cooled turbine blade and method for its manufacture | |
| CN117884572A (en) | Casting mold and construction method of large wind turbine shaft castings | |
| EP0924008B1 (en) | Rapidly forming complex hollow shapes using lost wax investment casting | |
| GB2080165A (en) | Making article having internal passages eg turbine blade | |
| CA3019799C (en) | High temperature engineering stiffness core-shell mold for casting | |
| CN114101584B (en) | Simulation casting research method based on generator impeller plate | |
| RU95121468A (en) | METHOD FOR PRODUCING A COOLED TURBINE SHOULDER AND A COOLED SHOULDER OBTAINED BY THE DIRECTIONAL CRYSTALIZATION METHOD | |
| US11014153B2 (en) | Method for seeding a mold | |
| RU2094170C1 (en) | Method for manufacture of cooled gas turbine engine blade and cooled blade of gas turbine engine | |
| JP2004174512A (en) | Casting method | |
| RU2094163C1 (en) | Composite ceramic core | |
| RU2090299C1 (en) | Multiple ceramic core for casting hollow cooled products |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131229 |