CN105817774A - 用于在翼型件中形成通道的***和方法 - Google Patents

用于在翼型件中形成通道的***和方法 Download PDF

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CN105817774A CN201610042601.8A CN201610042601A CN105817774A CN 105817774 A CN105817774 A CN 105817774A CN 201610042601 A CN201610042601 A CN 201610042601A CN 105817774 A CN105817774 A CN 105817774A
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A.D.达林
S.E.麦克道尔
D.A.塞里诺
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Abstract

本发明涉及用于在翼型件中形成通道的***和方法。具体而言，一种用于在翼型件中形成通道的***包括：液体射流导向的激光器，其生成被限制在流体柱内的激光射束；和吹扫介质供应源，其流体地联接至所述翼型件的孔口。吹扫介质从该吹扫介质供应源沿基本上平行于内腔内表面的流动方向流动。控制器构造成引导该液体射流导向的激光器，以穿过外表面切割第一通道。通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。第一通道形成在到孔口径向地较远的第一径向位置处。还公开了用于使用在本文中描述的***在翼型件中形成通道的方法。

Description

用于在翼型件中形成通道的***和方法
技术领域
本发明大体上涉及用于制造翼型件的***和方法。更具体而言，本发明涉及包括用于在翼型件中切割或者形成通道的液体射流导向的激光器的***和方法。
背景技术
燃气涡轮的效率大体上随着增大的燃烧气体温度而增大。然而，涡轮内过度的温度可降低涡轮中翼型件的寿命，且因而可增多与其相关的修理、维护和停机。结果，已开发了各种设计和方法，以对翼型件提供冷却。例如，热屏障涂层可应用于翼型件外表面，以增强热防护。在特定的设计中，冷却或吹扫介质可供应至在翼型件的内侧形成的内腔或冷却回路，以从翼型件对流地和/或传导地移除热。吹扫介质大体上沿基本上平行于内腔内表面的流动方向流动。
通道或通孔可形成在翼型件中，且可提供吹扫/冷却介质到冷却回路外且到翼型件外表面上或跨过翼型件外表面的流体流通，从而对外表面提供膜冷却。通道大体上延伸穿过外表面和内腔内表面。在特定构造中，通道还延伸穿过热屏障涂层。
通道通常在铸造之后被在精确的位置处且以精确的几何形状钻到或加工到翼型件的高合金金属中，以在翼型件上提供冷却媒质流。在特定的实例中，通道中的至少一部分被以各种角度钻到翼型件中。例如，通道可相对于翼型件外表面、内腔内表面、吹扫介质流动方向和/或相对于与翼型件的轴向平面垂直地延伸的径向平面成角度。
已知用于形成通道的各种过程。例如，液体射流导向的激光器可用于在降低的使热屏障涂层剥落的风险的情况下形成穿过翼型件的通道。通道在激光射束消融翼型件材料时以大体上锥形的方式形成。结果，在通道完全地形成之前，激光射束将首先穿透内腔的内壁。吹扫介质可用于从内腔冲刷或者吹扫可在切割过程期间形成在其中的沙砾或其他副产品。
因为通道大体上成角度，或者定向成使得通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成钝角，吹扫介质将流动或者回流到围绕激光射束部分地形成的通道中，从而使流体柱移位，且阻止恰当地形成的通道。结果，翼型件可需要额外的加工，或者可能报废，从而增加制造翼型件的时间和/或成本。因而，用于制造翼型件，尤其是用于在翼型件内切割或形成通道的改进的***和方法将是有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将在下列描述中阐述，或可从描述变得明显，或可通过本发明的实践而习得。
本发明的一个实施例是用于在翼型件中形成通道的***。该***包括液体射流导向的激光器，其生成被限制在流体柱内的激光射束。吹扫介质供应源流体地联接至该翼型件的孔口。吹扫介质供应源将吹扫介质提供至翼型件的内腔中。吹扫介质沿基本上平行于内腔内表面的流动方向流动。该***还包括控制器，该控制器与液体射流导向的激光器电子地连通。该控制器构造成执行出疹子存储器中的逻辑，该逻辑引导液体射流导向的激光器，以穿过外表面切割第一通道，使得流体柱和激光射束穿透到腔中，且其中，通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。第一通道形成在第一径向位置处，该第一径向位置沿翼型件外表面限定，且到该孔口径向地较远。
本发明的另一个实施例是用于在翼型件中形成通道的方法。该方法包括使吹扫介质流动通过孔口，该孔口限定为接近翼型件的末梢部分。吹扫介质被引导至内腔中，该内腔限定在翼型件外表面下。吹扫介质沿基本上平行于内腔内表面的流动方向流动。该方法还包括通过被限制在流体柱内的激光射束穿过翼型件外表面在沿翼型件跨度限定的第一径向位置处切割第一通道，且该第一径向位置接近翼型件的根部部分，使得流体柱和激光射束穿透到内腔中。通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。该方法还包括通过激光射束穿过翼型件外表面在限定在第一通道与末梢部分之间的第二径向位置处切割第二通道，使得流体柱和激光射束穿透到内腔中。第二通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。
在本发明的又一实施例中，提供用于制造翼型件的方法。该方法包括使吹扫介质流动通过孔口，该孔口限定为接近翼型件的根部部分。吹扫介质被引导至内腔中，该内腔限定在翼型件外表面下。吹扫介质沿基本上平行于内腔内表面的流动方向流动。该方法还包括通过被限制在流体柱内的激光射束穿过翼型件外表面在沿翼型件限定的第一径向位置处切割第一通道，且该第一径向位置接近翼型件的末梢部分。流体柱和激光射束穿透到内腔中，且第一通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。方法还包括通过激光射束穿过翼型件外表面在限定在第一通道与根部部分之间的第二径向位置处切割第二通道，使得流体柱和激光射束穿透到内腔中，且第二通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。
技术方案1：一种用于在翼型件中形成通道的***，包括：
液体射流导向的激光器，其生成被限制在流体柱内的激光射束；
吹扫介质供应源，其流体地联接至所述翼型件的孔口，所述吹扫介质供应源将吹扫介质提供至所述翼型件的内腔中，其中，所述吹扫介质沿基本上平行于所述内腔的内表面的流动方向流动；
控制器，其与所述液体射流导向的激光器连通，其中，所述控制器执行储存在存储器中的逻辑，所述逻辑引导所述液体射流导向的激光器以穿过所述翼型件的外表面切割第一通道，使得所述流体柱和所述激光射束穿透到所述腔中，其中，所述通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角，其中，所述第一通道形成在沿所述翼型件的外表面限定的第一径向位置处，其中，所述第一径向位置到所述孔口径向地较远。
技术方案2：根据技术方案1所述的***，其中，所述孔口定位为接近所述翼型件的末梢部分，且吹扫流和所述第一径向位置接近根部部分。
技术方案3：根据技术方案1所述的***，其中，所述孔口定位为接近根部部分，且所述第一径向位置接近所述末梢部分。
技术方案4：根据技术方案1所述的***，其中，所述逻辑引导所述液体射流导向的激光器来切割第二通道，所述第二通道沿翼型件外表面在所述第一通道与所述孔口之间径向地定位。
技术方案5：根据技术方案1所述的***，其中，所述锐角小于65度。
技术方案6：根据技术方案1所述的***，其中，所述吹扫介质具有在二十五和八十磅每平方英寸之间的在所述内腔内的压力。
技术方案7：根据技术方案1所述的***，其中，所述吹扫介质在至少两英寸每秒的流动速度下流动通过所述内腔。
技术方案8：根据技术方案1所述的***，其中，所述吹扫介质在翼型件内腔的内侧与所述流体柱相交。
技术方案9：一种用于在翼型件中形成通道的方法，包括：
使吹扫介质穿过限定在所述翼型件的末梢部分附近的孔口流动到限定在所述翼型件的外表面下的内腔中，其中，所述吹扫介质沿基本上平行于所述内腔的内表面的流动方向流动；
通过被限制在流体柱内的激光射束穿过所述翼型件的外表面在沿所述翼型件限定的第一径向位置处切割第一通道，且其接近所述翼型件的根部部分，使得所述流体柱和所述激光射束穿透到所述内腔中，其中，所述第一通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角；和
通过所述激光射束穿过所述翼型件的外表面在限定在所述第一通道与所述末梢部分之间的第二径向位置处切割第二通道，使得所述流体柱和所述激光射束穿透到所述内腔中，其中，所述第二通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。
技术方案10：根据技术方案9所述的方法，还包括在所述内腔内通过所述吹扫介质来中断所述流体柱和所述激光射束。
技术方案11：根据技术方案9所述的方法，其中，在所述内腔内流动的所述吹扫介质处于在二十五和八十磅每平方英寸之间的压力下。
技术方案12：根据技术方案9所述的方法，还包括使所述吹扫介质在所述内腔内在至少两英寸每秒的流动速度下流动。
技术方案13：根据技术方案9所述的方法，其中，使所述吹扫介质流动穿过沿所述翼型件的末梢部分限定的孔口且流动到所述内腔中包括使蒸汽、液体和不活泼气体中的至少一种流动到所述内腔中。
技术方案14：根据技术方案9所述的方法，其中，所述锐角小于大约65度。
技术方案15：根据技术方案9所述的方法，还包括通过配置在所述内腔内的传感器来生成指示所述激光射束贯穿通过所述内表面的信号，其中，所述传感器与控制器电子地连通，其中，所述控制器基于所述信号来执行命令，以起动、停止或改变所述吹扫介质的流动速度。
技术方案16：一种用于在翼型件中形成通道的方法，包括：
使吹扫介质通过限定在所述翼型件的根部部分附近的孔口流动到限定在所述翼型件的外表面下的内腔中，其中，所述吹扫介质沿基本上平行于所述内腔的内表面的流动方向流动；
通过被限制在流体柱内的激光射束穿过所述翼型件的外表面在沿所述翼型件限定的径向位置处切割第一通道，所述径向位置接近所述翼型件的末梢部分，使得所述流体柱和所述激光射束穿透到所述内腔中，其中，所述第一通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角；和
通过所述激光射束穿过所述翼型件的外表面在限定在所述第一通道与所述根部部分之间的径向位置处切割第二通道，使得所述流体柱和所述激光射束穿透到所述内腔中，其中，所述第二通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。
技术方案17：根据技术方案16所述的方法，其中，在所述内腔内流动的所述吹扫介质处于在二十五和八十磅每平方英寸之间的压力下。
技术方案18：根据技术方案16所述的方法，还包括使所述吹扫介质在所述内腔内在至少两英寸每秒的流动速度下流动。
技术方案19：根据技术方案16所述的方法，其中，所述锐角小于大约65度。
技术方案20：根据技术方案16所述的方法，还包括通过配置在所述内腔内的传感器来生成指示所述激光射束贯穿通过所述内表面的信号，其中，所述传感器与控制器电子地连通，其中，所述控制器基于所述信号来执行命令，以起动、停止或改变所述吹扫介质的流动速度。
在阅读说明书之后，本领域技术人员将更好地理解此种实施例和其他实施例的特征和方面。
附图说明
本发明的完整和能实现的公开，包括其对本领域技术人员而言的最佳实施方式，在说明书的剩余部分中更具体地阐述，包括参考附图，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的示范翼型件的透视局部截面图。
图2是根据本发明的至少一个实施例的用于在翼型件中形成通道的***的透视图。
图3是根据本发明的一个实施例的，根据包括在图2中所示的用于在翼型件中形成通道的***的示范翼型件的侧视图。
图4是根据本发明的一个实施例的，根据包括在图2中所示的用于在翼型件中形成通道的***的示范翼型件的侧视图。
图5是根据本发明的一个实施例的用于在翼型件中形成通道的示范方法的框图；且
图6是根据本发明的一个实施例的用于在翼型件中形成通道的示范方法的框图。
部件列表
10翼型件
12外表面
14压力侧
16吸力侧
18腔
20冷却/吹扫介质
22跨度
24根部部分
26末梢部分
28前缘
30后缘
32孔口
34孔口
36冷却孔
38热屏障涂层
39-99未使用
100***
102水射流导向的激光器
104激光器
106未聚焦的激光射束
108流体柱
110受限制的激光射束
112内侧表面
114吹扫介质供应源
116吹扫介质
118吹扫介质柱
120控制器
122处理器
124存储器
126吹扫介质流动方向
128冷却孔
130中心线-孔128
132锐角
134传感器
136吹扫介质流动方向
138冷却孔
140中心线-孔128
142锐角
144传感器
145-199未使用
228冷却孔
230中心线-孔128
232锐角
238冷却孔
240中心线-孔128
242锐角
300方法
302步骤
304步骤
306步骤
400方法
402步骤
404步骤
406步骤。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或更多个实例在附图中例示出。详细的说明使用数字和字母标号来指示图中的特征。图和说明中的相似或类似的标号用于指示本发明的相似或类似的部分。如在本文中所使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个构件与另一个构件区分，且不意图表示单独的构件的位置或重要性。此外，用语“上游”和“下游”指构件在流体或光学路径中的相对位置。例如，如果流体从构件A流到构件B或者激光射束从构件A行进到构件B，则构件A在构件B的上游。相反，如果构件B接收来自构件A的流体流或激光射束，则构件B在构件A的下游。
各实施例是作为本发明的解释，而非本发明的限制来提供的。事实上，在本发明中可进行更改和变化而不脱离其精神或范畴这点对于本领域专业人员将是显而易见的。例如，作为一个实施例的一部分而例示出或描述的特征可用在另一实施例上，以产生又一实施例。因此，意图当更改和变化在所附权利要求和它们的等同物的范围内时，本发明覆盖这种更改和变化。
现在参考附图，其中，遍及视图，相同标号指的是相同的元件，图1提供示范翼型件10的透视图，该示范翼型件10诸如可并入涡轮或其他航空力学装置中。如图1所示，翼型件10大体上包括外表面12，该外表面12限定翼型件10的压力侧14和吸力侧16。压力侧14具有大体上凹入的曲率，且吸力侧16具有与压力侧14相反的大体上凸出的曲率。压力和吸力侧14、16与彼此分离，以限定内腔18，诸如翼型件10内侧的冷却回路。
内腔18可提供蜿蜒或曲折的路径或冷却回路，以直接用于翼型件10内侧的吹扫或冷却介质20，以从翼型件10传导地和/或对流地移除热量。压力和吸力侧14、16在翼型件10的根部部分24与末梢部分26之间的跨度22中径向地延伸。压力和吸力侧14、16还连结，以形成翼型件10上游部分处的前缘28和翼型件10下游部分处的后缘30。前缘和后缘28、30在根部和末梢部分24、26之间的跨度19中径向地延伸。
图1所示的示范翼型件10可使用本领域已知的任何工艺来制造。例如，翼型件10可通过本领域中容易知道的锻造、加工、焊接、挤出、和/或铸造方法来制造。翼型件10可由一种或更多种高合金金属制造，其可包括例如镍、钴、和/或铁超级合金。
在特定实施例中，翼型件10包括一个和更多个孔口，其至少部分地限定去往内腔18中的流动路径。该孔口可位于沿翼型件10的任何点处，且孔口的定位不特别限于任何特定的位置，除非在权利要求中另行叙述。例如，在一个实施例中，翼型件10包括孔口32，该孔口32限定并且/或者配置在翼型件10的末梢部分26附近。在一个实施例中，翼型件10包括孔口34，该孔口34限定并且/或者配置在翼型件10的根部部分24附近。
为了对翼型件10提供冷却，多个通道36可沿压力侧14、吸力侧16、前缘28、和/或后缘30中的各个或任一个形成或者切割。通道36可提供从内腔18通过翼型件10外表面12的流体连通，以跨过翼型件10的外表面12供应冷却媒质，从而提供其膜冷却。根据本文中的教导，本领域技术人员将容易理解，通道36的数量和/或位置可根据特定实施例而变化，且本发明不限于任何特定数量或位置的通道36，除非在权利要求中特别地叙述。
如图1所示，在特定实施例中，热屏障涂层38可应用在翼型件10外表面12的至少一部分上。热屏障涂层38可包括低发射率或高反射率涂层以用于阻热、平滑的表面光洁度、和/或对下面的外表面12的良好粘附。例如，本领域中已知的热屏障涂层包括金属氧化物，诸如部分地或完全由氧化钇(Y2O3)稳定的氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)、或其他贵金属氧化物。
所选择的热屏障涂层38可通过常规方法沉积，常规方法使用空气等离子体喷涂(APS)、低压等离子体喷涂(LPPS)、或物理气相沉积(PVD)技术，诸如电子束物理气相沉积(EBPVD)，这形成耐应变柱状晶粒结构。所选择的热屏障涂层38还可使用前述方法中的任一者的组合来应用，以形成带，该带随后被转移，以用于应用至下面的基底，如例如在美国专利6,165,600中所说明的，该专利被转让于与本发明相同的受让人。
图2提供用于在翼型件10中形成通道的***100的透视图。如图2所示，***100可包括液体射流导向的激光器102。该液体射流导向的激光器102大体上包括激光器104，激光器104能够生成未聚焦的激光射束106。在示范构造中，未聚焦的激光射束106可具有近似532nm的波长、近似10kHz的脉冲频率、和近似40-50W的平均功率。
如图2所示，液体射流导向的激光器102构造成将未聚焦的激光射束106引导到流体柱108中或穿过其。激光射束106和流体柱108被朝翼型件10引导。在特定构造中，流体柱108可包括流体，诸如脱离子水，其能够使未聚焦的激光射束106聚焦。流体柱108可具有在近似700-1500磅每平方英寸的范围中的压力，然而本发明不限于用于流体柱108的任何特定压力，除非在权利要求中特别地叙述。流体柱108作用为用于未聚焦的激光射束106的光引导，以形成可被引导在翼型件10处的聚焦的或受限制的激光射束110。受限制的激光射束110消融翼型件10的外表面12和/或热屏障涂层38(当存在时)，最终穿透内腔的内或内侧表面112，且形成穿过翼型件10的期望通道36。
在特定实施例中，***100包括吹扫介质供应源114，其经由孔口32或孔口34(图1)流体地联接至内腔18。吹扫介质供应源114穿过孔口32、34将吹扫介质116提供至内腔18中。如在本文中所使用的，用语“吹扫介质”可包括任何气态或液态介质。例如，吹扫介质116可包括不活泼气体、液体、饱和蒸汽、过热蒸汽或可在翼型件10内侧形成吹扫介质柱118的任何其他适合的介质。如图2所示，吹扫介质116可对准以在翼型件10内腔18内侧与流体柱108和/或受限制的激光射束110相交。
在翼型件10内侧流动的吹扫介质116可具有与流体柱108的压力粗略地相称的压力，且其足以中断翼型件10内侧的流体柱108和/或受限制的激光射束110。例如，在内腔18内侧流动的吹扫介质116可具有大于大约二十五磅每平方英寸的压力，然而本发明不限于用于吹扫介质116的任何特定的压力，除非在权利要求中特别地叙述。在一个实施例中，内腔18内的压力被维持在二十五和八十磅每平方英寸之间或在其间变化。
在特定实施例中，吹扫介质116穿过内腔18的流动速度在切割或形成过程期间可为恒定的或变化的。流动速度可基于各种因素。例如，吹扫介质116的流动速度可至少部分地基于翼型件10的壁厚。壁厚可限定为外表面12或热屏障涂层38与内腔18的内表面112之间的厚度或距离。在一个实施例中，对于在八和十毫米之间的壁厚而言，流动速度为至少两英寸每秒。在一个实施例中，在对于在八和十毫米之间的壁厚而言，流动速度为至少两英寸每秒的情况下，内腔内的吹扫介质的压力可在二十五和八十磅每平方英寸之间。
在特定实施例中，如图2所示，***100包括控制器120，该控制器120与液体射流导向的激光器102电子地连通。控制器120可为任何适合的基于处理器的计算装置。例如，适合的控制器可包括个人计算机、移动电话(包括智能电话)、个人数字助手、平板电脑、膝上型电脑、桌面型电脑、工作站、游戏控制台、服务器、其他计算机和/或任何其他合适的计算装置。如图2所示，控制器120可包括一个或更多个处理器122和相关的存储器124。(多个)处理器122一般而言可为本领域中已知的任何适合的(多个)处理装置。类似地，存储器124一般而言可为任何适合的计算机可读介质或媒质，包括但不限于RAM、ROM、硬盘驱动器、闪速驱动器、或其他存储器装置。
如一般所理解的，存储器124可构造成储存可由(多个)处理器122存取的信息，包括可由(多个)处理器122执行的指令或逻辑。指令或逻辑可为当由(多个)处理器122执行时导致(多个)处理器122提供期望功能的任何指令集。例如，指令或逻辑可为被译为计算机可读形式的软件指令。当使用软件时，任何适合的编程、脚本、或其他类型的语言或语言的组合可用于实现包含在本文中的教导。备选地，指令可由硬连线的逻辑电路或其他电路实现，包括但不限于专用电路。
图3提供根据本发明的至少一个实施例的示范翼型件10的侧视图。在一个实施例中，如图3所示，吹扫介质供应源114经由孔口32流体地联接于内腔18，孔口32接近翼型件10的末梢部分26。吹扫介质供应源114定向为将吹扫介质116提供或者引导到翼型件10的腔18中，使得吹扫介质116沿由箭头126指示的流动方向流动，该流动方向基本上平行于内腔18的内表面112。
第一通道128通过液体射流导向的激光器102而形成在翼型件10中，使得第一通道128延伸穿过外表面12，且穿透通过内腔18的内表面112。第一通道128形成在关于径向跨度22的第一径向位置RP1处，其到或者距孔口32远。第一通道128形成为使得第一通道128的中心线130相对于内腔18的内表面112和吹扫介质流动方向126中的至少一者形成锐角132。第一通道128的锐角132防止或降低如下可能性：来自内腔18的吹扫介质116在第一通道128完全形成之前过早吹过，从而打断钻孔过程，例如，当激光射束110开始穿透内腔18的内表面112时。
第二通道228通过液体射流导向的激光器102而形成在翼型件10中，使得第二通道228延伸穿过外表面12，且穿透内腔18的内表面112。第二孔228形成在关于径向跨度22的第二径向位置RP2处，该第二径向位置RP2限定在第一通道128与翼型件10的末梢部分26或孔口32之间。第二通道228形成为使得第二通道228的中心线230相对于内腔18的内表面112和吹扫介质流动方向126中的至少一者形成锐角232。第二通道228的锐角232可与第一通道128的锐角132相同或不同。锐角228防止来自内腔18的吹扫介质116在第二通道228完全形成之前过早吹过，例如，当激光射束110开始穿透内腔18的内表面112时。
吹扫介质116在内腔18内侧与流体柱108和/或受限制的激光射束110相交，从而中断流体柱108并且/或者使受限制的激光射束110散射。以此方式，吹扫介质116防止受限制的激光射束110从新形成的第一通道128横跨地照射内腔18的内表面112。在特定实施例中，电子地联接至控制器120的传感器134可配置在内腔18内，以检测电子信号并且/或者将电子信号发送至控制器120，该电子信号指示激光射束110穿透通过内表面112并且/或者到内腔18中。
传感器134可包括光传感器、声传感器或适合用于检测激光射束110通过内表面112的穿透的任何传感器。在该实施例中，控制器120可执行储存在存储器124中的逻辑，该逻辑引导液体射流导向的激光器102，以增大激光射束的功率、减小去到激光射束的功率、增大流体柱的流体压力、增大或减小去往内腔18的吹扫介质的压力或流动速度，或者采取其他适合的动作，来确保第一通道128的适当的形成，同时防止激光射束相对于内腔18内表面112的往回照射(backstrike)。
锐角132、232可为小于九十度的任何角度，这防止或者限制在通道128、228的完全形成之前去往通道128、228中的过早回流。例如，在一个实施例中，锐角132和/或232等于或小于大约六十五度。在一个实施例中，锐角132和/或232等于或小于大约四十五度。在一个实施例中，锐角132和/或232等于或小于大约三十度。
图4提供根据本发明的至少一个实施例的示范翼型件10的侧视图。在一个实施例中，如图4所示，吹扫介质供应源114经由孔口34流体地联接于内腔18，孔口34接近翼型件10的根部部分24。吹扫介质供应源114定向为将吹扫介质116提供或者引导到翼型件10的腔18中，使得吹扫介质116沿由箭头136指示的流动方向流动，该流动方向基本上平行于内腔18的内表面112。
第一通道138通过液体射流导向的激光器102而形成在翼型件10中，使得第一通道138延伸穿过外表面12，且穿透通过内腔18的内表面112。第一通道138形成在关于径向跨度22的第一径向位置RP1处，第一径向位置RP1到或者距孔口34远。第一通道138形成为使得第一通道138的中心线140相对于内腔18的内表面112和吹扫介质流动方向136中的至少一者形成锐角142。第一通道138的锐角142防止来自内腔18的吹扫介质116在第一通道138完全形成之前过早吹过，例如，当激光射束110开始穿透内腔18的内表面112时。
第二通道238通过液体射流导向的激光器102而形成在翼型件10中，使得第二通道238延伸穿过外表面12，且穿透通过内腔18的内表面112。第二孔238形成在关于径向跨度22的第二径向位置RP2处，该第二径向位置RP2限定在第一通道138与翼型件10的根部部分24或孔口34之间。第二通道238形成为使得第二通道238的中心线240相对于内腔18的内表面112和吹扫介质流动方向136中的至少一者形成锐角242。第二通道238的锐角242可与第一通道138的锐角142相同或不同。锐角242防止来自内腔18的吹扫介质116在第二通道238完全形成之前过早地吹过，例如，当激光射束110开始穿透内腔18的内表面112时。
吹扫介质116在内腔18内侧与流体柱108和/或受限制的激光射束110相交，从而中断流体柱108并且/或者使受限制的激光射束110散射。以此方式，吹扫介质116防止受限制的激光射束110从新形成的第一通道136横跨地照射内腔18的内表面112。在特定实施例中，电子地联接至控制器120的传感器144可配置在内腔18内，以检测电子信号并且/或者将电子信号发送至控制器120，该电子信号指示激光射束110穿透通过内表面112并且/或者到内腔18中。
传感器144可包括光传感器、声传感器或适合用于检测激光射束110通过内表面112的穿透的任何传感器。在该实施例中，控制器120可执行储存在存储器124中的逻辑，该逻辑引导液体射流导向的激光器102，以增大激光射束的功率、减小去到激光射束的功率、增大流体柱的流体压力、增大或减小去往内腔18的吹扫介质的压力或流动速度，或者采取其他适合的动作，来确保通道136的适当的形成，同时防止激光射束相对于内腔18内表面112的往回照射。
锐角142、242可为小于九十度的任何角度，这防止或者限制在通道138、238的完全形成之前去往通道138、238中的过早回流。例如，在一个实施例中，锐角142和/或242等于或小于大约六十五度。在一个实施例中，锐角142和/或242等于或小于大约四十五度。在一个实施例中，锐角142和/或242等于或小于大约三十度。
图2、3所例示的且在本文中说明的***100提供用于制造翼型件的方法。图5提供根据本发明的一个实施例的示范方法300的流程图。在302处，方法300包括使吹扫介质116流动穿过孔口32且流到内腔18中，孔口32限定在翼型件10的末梢部分26附近，内腔18限定在翼型件10的外表面12下方，使得吹扫介质16沿基本上平行于内腔18的内表面112的流动方向126流动。在304处，且如图3所示，方法300包括通过被限制在流体柱108内的激光射束110穿过翼型件10的外表面12在接近翼型件10的根部部分24的第一径向位置RP1处切割第一通道128，使得流体柱108和激光射束110穿透到内腔18中，且其中，第一通道128的中心线132相对于吹扫介质流动方向126形成锐角132。在306处，方法300包括通过激光射束110穿过翼型件10的外表面12在第一通道128与末梢部分26之间的第二径向位置RP2处切割第二通道228，使得流体柱108和激光射束110穿透到内腔18中，且其中，第二通道228的中心线230相对于吹扫介质流动方向126形成锐角232。
方法300还可包括在内腔18内通过吹扫介质116来中断流体柱108和激光射束108。在特定实施例中，在内腔18内流动的吹扫介质116处于在二十五和八十磅每平方英寸之间的压力。方法300还可包括使吹扫介质116在内腔18内在至少两英寸每秒的流动速度下流动。在特定实施例中，使吹扫介质116流动穿过沿翼型件10的末梢部分26限定的孔口32包括使蒸汽、液体和不活泼气体中的至少一种流动。在特定实施例中，锐角132、232中的任一者或二者小于大约65度。方法300可包括通过传感器134生成指示激光射束110贯穿通过内表面112的信号，和通过控制器120基于该信号执行命令，以起动、停止或改变吹扫介质116的流动速度。
图6提供根据本发明的一个实施例的示范方法400的流程图。在402处，方法400包括使吹扫介质116流动穿过孔口34到内腔18中，在此，吹扫介质116沿基本上平行于内腔18内表面112的流动方向126流动。在404处，且如图4所示，方法400包括通过被限制在流体柱108内的激光射束110穿过翼型件10的外表面12在接近翼型件10的末梢部分26的径向位置RP1处切割第一通道138，使得流体柱108和激光射束110穿透到内腔18中，且其中，第一通道138的中心线140相对于吹扫介质流动方向126形成锐角142。在406处，方法400包括通过激光射束108穿过翼型件10的外表面12在第一通道138与根部部分24之间的径向位置RP2处切割第二通道248，使得流体柱108和激光射束110穿透到内腔18中，且其中，第二通道238的中心线240相对于吹扫介质流动方向126形成锐角242。
在方法400的一个实施例中，在内腔18内流动的吹扫介质116在为二十五和八十磅每平方英寸之间的压力下提供。在一个实施例中，方法400包括使吹扫介质116在内腔18内在至少两英寸每秒的流动速度下流动。方法400还可包括使吹扫介质流动方向136对准，以便在内腔18内侧基本上垂直于流体柱108和/或激光射束110。在一个实施例中，方法400可包括使蒸汽、液体和不活泼气体中的至少一种流到内腔中。在一个实施例中，方法400可包括使吹扫介质116在大于25磅每平方英寸的压力下流入内腔18中。在方法400的一个实施例中，锐角小于大约65度。在一个实施例中，方法400可包括通过传感器144生成指示激光射束110贯穿通过内表面112的信号，其中，传感器144与控制器120电子地连通，且其中，控制器120基于该信号执行命令，以起动、停止或改变吹扫介质116的流动速度。
本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何设备或***并且实行任何合并的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包含本领域人员想到的其他示例。如果这种其他示例具有不与权利要求的文字语言不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求的文字语言无显著差别的等同结构元件，则它们意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于在翼型件中形成通道的***，包括：
液体射流导向的激光器，其生成被限制在流体柱内的激光射束；
吹扫介质供应源，其流体地联接至所述翼型件的孔口，所述吹扫介质供应源将吹扫介质提供至所述翼型件的内腔中，其中，所述吹扫介质沿基本上平行于所述内腔的内表面的流动方向流动；
控制器，其与所述液体射流导向的激光器连通，其中，所述控制器执行储存在存储器中的逻辑，所述逻辑引导所述液体射流导向的激光器以穿过所述翼型件的外表面切割第一通道，使得所述流体柱和所述激光射束穿透到所述腔中，其中，所述通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角，其中，所述第一通道形成在沿所述翼型件的外表面限定的第一径向位置处，其中，所述第一径向位置到所述孔口径向地较远。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述孔口定位为接近所述翼型件的末梢部分，且吹扫流和所述第一径向位置接近根部部分。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述孔口定位为接近根部部分，且所述第一径向位置接近所述末梢部分。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述逻辑引导所述液体射流导向的激光器来切割第二通道，所述第二通道沿翼型件外表面在所述第一通道与所述孔口之间径向地定位。
5.根据权利要求1所述的***，其中，所述锐角小于65度。
6.根据权利要求1所述的***，其中，所述吹扫介质具有在二十五和八十磅每平方英寸之间的在所述内腔内的压力。
7.根据权利要求1所述的***，其中，所述吹扫介质在至少两英寸每秒的流动速度下流动通过所述内腔。
8.根据权利要求1所述的***，其中，所述吹扫介质在翼型件内腔的内侧与所述流体柱相交。
9.一种用于在翼型件中形成通道的方法，包括：
使吹扫介质穿过限定在所述翼型件的末梢部分附近的孔口流动到限定在所述翼型件的外表面下的内腔中，其中，所述吹扫介质沿基本上平行于所述内腔的内表面的流动方向流动；
通过被限制在流体柱内的激光射束穿过所述翼型件的外表面在沿所述翼型件限定的第一径向位置处切割第一通道，且其接近所述翼型件的根部部分，使得所述流体柱和所述激光射束穿透到所述内腔中，其中，所述第一通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角；和
通过所述激光射束穿过所述翼型件的外表面在限定在所述第一通道与所述末梢部分之间的第二径向位置处切割第二通道，使得所述流体柱和所述激光射束穿透到所述内腔中，其中，所述第二通道的中心线相对于吹扫介质流动方向形成锐角。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述内腔内通过所述吹扫介质来中断所述流体柱和所述激光射束。
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