[发明专利]形成冷却孔的方法

说明书

一种关于在涡轮发动机的部件中形成冷却孔的设备和方法，其中部件保持在成孔机中，其中激光器承载在多轴托架上并限定光路，该方法包括利用安装在多轴托架上的激光器在部件中形成一组冷却孔，基于有关该组冷却孔的流动效率的一组数据估计通过该组冷却孔的总气流，以及利用激光器形成第二组冷却孔。

技术领域

本公开大体涉及发动机部件中的冷却孔，并且更具体地涉及形成这种孔的方法。

背景技术

冷却孔形成在燃气涡轮部件(诸如轮叶，叶片和罩)中，用于将薄膜冷却空气输送通过部件，以冷却该部件并在该部件和流经发动机的主流动路径的热气体之间形成流体屏障。通常，通过将激光对准部件上的选定点以形成通过该部件的孔来形成这些冷却孔。然后将激光对准部件上的另一个选定点，以在该部件中形成另一个孔。重复该处理以在部件中形成所有冷却孔。

由激光形成的冷却孔可以在燃气涡轮的操作期间提供变化的冷却流量。确定每个冷却孔提供的冷却流量是实现其中形成有冷却孔的发动机部件的最佳性能所必需的。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种在涡轮发动机的部件中闭环形成冷却孔的方法，其中部件由成孔机保持在适当位置，该方法包括：在部件中形成第一组冷却孔；使用由成孔机控制的传感器，捕获第一组冷却孔内的每个冷却孔的图像，以创建一组图像数据；获得一组横截面面积(area)数据，包括利用位于成孔机的处理器中的图像处理程序来处理该组图像数据，以确定第一组冷却孔中的冷却孔的横截面面积；基于该组横截面面积数据估计通过第一组冷却孔的总气流；基于估计的总气流调整至少一个操作参数；在调整之后，形成第二组冷却孔。

在另一方面，本公开涉及一种确定通过一组冷却孔的气流的方法，该方法包括：捕获该组冷却孔内的每个冷却孔的图像以创建一组图像数据；获得一组横截面面积数据，包括利用图像处理程序处理该组图像数据，以确定该组冷却孔中的冷却孔的横截面面积；基于该组横截面面积数据来估计通过该组冷却孔的总气流。

在另一方面，本公开涉及一种成孔机，该成孔机包括：夹具，该夹具构造成保持其中将形成冷却孔图案的部件；多轴托架，该多轴托架能够相对于夹具绕多个轴线移动；成孔工具，该成孔工具由多轴托架承载并限定光路；传感器，该传感器由多轴托架承载并输出冷却孔的至少一个图像；控制器，该控制器可操作地控制多轴托架，成孔工具和传感器，以基于部件的预定冷却孔图案形成冷却孔，该控制器包括：处理器，该处理器可访问冷却孔图案；图像处理程序，该图像处理程序确定冷却孔中的冷却孔的横截面面积；气流估计程序，该气流估计程序基于确定的横截面面积来估计通过冷却孔图案中的冷却孔的子集的总气流。

附图说明

在附图中：

图1是激光处理机的示意图。

图2是具有发动机部件，计算机处理单元(CPU)，激光器和传感器以及由激光形成的至少一个冷却孔的图1的激光处理机的放大视图。

图3是示出传感器的光路以及传感器，激光器和CPU之间的通信连接，以及由传感器获得的至少一个冷却孔的图像的发动机部件的一部分的示意图。

图4是示出具有用虚线表示的处理中的可选阶段的由图1的激光处理机形成一组冷却孔的方法的流程图。

具体实施方式

本公开的方面指向一种冷却的部件。为了描述的目的，冷却的部件将被描述为冷却的涡轮发动机部件，例如冷却的翼型件。将理解的是，本公开对于包括涡轮、压缩机以及非翼型件发动机部件的任何发动机部件，以及非飞行器应用(诸如其他移动应用和非移动工业，商业以及住宅应用)具有普遍的适用性。

如本文中所使用的，术语“前”或“上游”是指在朝向发动机入口的方向上移动，或部件与另一部件相比相对更靠近发动机入口。与“前”或“上游”结合使用的术语“后”或“下游”是指朝向发动机的后部或出口，或与另一部件相比相对更靠近发动机出口的方向。