專利名稱：冷卻孔掩蔽方法和用于掩蔽冷卻孔的掩蔽工藝的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于涂覆工藝的對(duì)例如渦輪機(jī)葉片或風(fēng)葉等渦輪機(jī)部件的冷卻孔進(jìn)
行掩蔽的方法。另外，本發(fā)明還涉及對(duì)例如渦輪機(jī)葉片或風(fēng)葉等渦輪機(jī)部件的外表面進(jìn)行 涂覆的方法。本發(fā)明還涉及用于對(duì)渦輪機(jī)部件中的冷卻孔進(jìn)行掩蔽的掩蔽工藝和/或用于 對(duì)這種渦輪機(jī)部件進(jìn)行涂覆的涂覆工藝的裝置。所述渦輪機(jī)部件具體說(shuō)可以是氣體渦輪機(jī) 部件，例如氣體渦輪機(jī)葉片或風(fēng)葉。
背景技術(shù)：
暴露于熱燃燒氣體的氣體渦輪機(jī)部件通常涂覆有金屬和/或陶瓷涂層，以改善 它們的耐熱性，從而延長(zhǎng)壽命和改善操作性能。這種涂層的示例有MCrAlX涂層，其中， M代表金屬，具體說(shuō)為鈷、鎳或鐵，而X代表活性元素，可以是例如釔(Y)和/或硅(Si)、 鈧(Sc)和/或至少一種稀土元素或鉿(Hf)。例如EP 0486489B1、EP 0786017B1、 EP 0412397B1或EP 1306454A1中公開(kāi)了這種合金。可向MCrAlY涂層上施加熱障涂層(thermal barriercoating， TBC)。這種熱障涂層通常由氧化鋯(Zr02)制成，其晶體結(jié)構(gòu)可通過(guò)添加 氧化釔(Y203)而得以部分或完全穩(wěn)定化。 此外，暴露于熱燃燒氣體的渦輪機(jī)部件通常還包括至少一個(gè)內(nèi)部空腔和從該內(nèi)部 空腔延伸至部件外部的冷卻孔。在這種部件的操作中，將例如冷卻空氣等冷卻流體吹出冷 卻孔以在部件的表面上形成冷卻流體膜，來(lái)保護(hù)該表面不受熱燃燒氣體的損害。
通常，通過(guò)熱噴涂方法，例如大氣等離子噴涂(APS)或高速氧燃料噴涂(HVOF)等， 來(lái)向部件的表面施加金屬合金涂層或陶瓷涂層。在任何情況下，在施加涂層的期間，冷卻孔 的截面面積均會(huì)變小，甚至完全被堵塞。因此，冷卻流體經(jīng)由冷卻孔的流動(dòng)效率降低。因此， 有必要在施加涂層后重新打開(kāi)部分或完全堵塞的冷卻孔。然而，重新打開(kāi)冷卻孔是耗時(shí)且 復(fù)雜的，因此是昂貴的工藝。另外，冷卻孔通常是通過(guò)放電加工(EDM)形成的，在用電絕緣 陶瓷涂層涂覆部件后將不能使用。 由于上述問(wèn)題，所以人們提出了在涂覆工藝期間掩蔽冷卻孔。EP1365039A1描述了 一種對(duì)氣體渦輪機(jī)部件的冷卻孔進(jìn)行掩蔽的工藝，其中使用能被紫外光固化的聚合物作為 掩蔽材料來(lái)填充冷卻孔。在掩蔽材料固化后，施加涂層。在施加涂層后，可通過(guò)燒掉冷卻孔 中的剩余掩蔽材料來(lái)去除之。DE 10 2006029070B3描述了對(duì)具有冷卻孔的部件進(jìn)行涂覆的 方法，其中在涂覆工藝期間對(duì)冷卻孔進(jìn)行掩蔽。將粒子束(particle beam)用于部件涂覆。 將掩蔽材料選擇為使之能被粒子束帶走。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種掩蔽渦輪機(jī)部件的冷卻孔的 有利方法。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種涂覆渦輪機(jī)部件的有利方法。本發(fā)明的第三個(gè) 目的是提供一種用于掩蔽渦輪機(jī)部件中的冷卻孔的掩蔽工藝和/或用于涂覆氣體渦輪機(jī) 部件的涂覆工藝的裝置。
第一個(gè)目的通過(guò)如權(quán)利要求1所述的對(duì)渦輪機(jī)部件的冷卻孔進(jìn)行掩蔽的方法來(lái) 實(shí)現(xiàn)。第二個(gè)目的通過(guò)如權(quán)利要求5所述的對(duì)渦輪機(jī)部件的外表面進(jìn)行涂覆的方法來(lái)實(shí) 現(xiàn)，而第三個(gè)目的通過(guò)如權(quán)利要求9所述的用于對(duì)渦輪機(jī)部件中的冷卻孔進(jìn)行掩蔽的掩蔽 工藝和/或?qū)u輪機(jī)部件進(jìn)行涂覆的涂覆工藝的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明 的其它改進(jìn)。 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于涂覆工藝的對(duì)渦輪機(jī)部件的冷卻孔進(jìn)行掩蔽的方 法。所述渦輪機(jī)部件包括待涂覆的外表面、具有通向所述部件外的開(kāi)口的至少一個(gè)內(nèi)部空 腔、和從所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔延伸至外表面的冷卻孔。本發(fā)明的方法包括以下步驟用掩 蔽材料填充所述冷卻孔，并使所述掩蔽材料硬化。根據(jù)本發(fā)明，將水作為掩蔽材料填充到冷 卻孔中。然后通過(guò)將水冷凍成冰來(lái)完成硬化。 使用冰作為掩蔽材料能提供的優(yōu)點(diǎn)是，水是便宜的掩蔽材料，容易施加并且容易 去除。此外，水不會(huì)污染環(huán)境。 可在從所述部件的外表面密封住冷卻孔的同時(shí)，將水經(jīng)由所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔 的開(kāi)口填充到冷卻孔中。通過(guò)這些措施，水能夠輕松地流進(jìn)冷卻孔中，以匹配外表面，從而 在水凍成冰后得到平滑的待涂覆表面。 可從部件的外部從將熱量水中取出來(lái)完成水的冷凍。隨著從部件的外部取出熱 量，水開(kāi)始從部件的外表面向冷卻孔的內(nèi)部結(jié)冰。因此，能夠控制冷凍，以生成具有期望厚 度的冰塞，該冰塞的外部與外表面對(duì)齊。然而，所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔也可被至少部分地填 充有在冷凍工藝期間結(jié)冰的水。在部件的內(nèi)部空腔也具有冷凍水的情況下，冷卻孔中的冰 塞最穩(wěn)定，不會(huì)在涂覆工藝期間移動(dòng)進(jìn)入內(nèi)部空腔中。 在本發(fā)明的對(duì)渦輪機(jī)部件的外表面進(jìn)行涂覆的方法中，根據(jù)本發(fā)明的對(duì)冷卻孔進(jìn) 行掩蔽的方法來(lái)掩蔽冷卻孔，其中所述渦輪機(jī)部件包括待涂覆的外表面、具有通向所述部 件外的開(kāi)口的至少一個(gè)內(nèi)部空腔、和從所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔延伸至外表面的冷卻孔。然 后，對(duì)外表面進(jìn)行涂覆。此時(shí)，涂覆材料也會(huì)沉積在冷卻孔中的冰上，形成跨越冷卻孔的涂 層橋。在沉積涂層后，通過(guò)使冰融化并將融化的冰排出的方法來(lái)去除冰。然后，通過(guò)經(jīng)由所 述至少一個(gè)內(nèi)部空腔向冷卻孔施加壓力脈沖來(lái)去除涂層橋。于是，壓力脈沖使涂層橋裂脫。 因此，能夠僅僅通過(guò)向所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔中引入壓力脈沖，并將壓力脈沖經(jīng)由冷卻孔 傳至涂層橋，來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)重新打開(kāi)所有的冷卻孔。 可通過(guò)使用填充于內(nèi)部空腔和冷卻孔中的液體來(lái)施加壓力脈沖。由于液體幾乎是 不可壓縮的，所以壓力脈沖能夠輕松地傳送通過(guò)液體，而沒(méi)有太多損失?；蛘撸部赏ㄟ^(guò)使 用填充于內(nèi)部空腔和冷卻孔中的氣體來(lái)施加壓力脈沖。雖然使用氣體來(lái)傳播壓力脈沖會(huì)因 其可壓縮性而造成更多的損失，但是使用氣體的優(yōu)勢(shì)是內(nèi)部空腔或冷卻孔在重新打開(kāi)后沒(méi) 有殘留物。 在施加涂層后，可通過(guò)對(duì)部件進(jìn)行加熱來(lái)協(xié)助冰的融化，以實(shí)現(xiàn)更快地融化冰塞， 從而在涂覆工藝中獲得更高的生產(chǎn)力。 本發(fā)明還提供了一種裝置，該裝置用于對(duì)渦輪機(jī)部件中的冷卻孔進(jìn)行掩蔽的掩蔽 工藝，尤其是用于本發(fā)明的冷卻孔掩蔽方法，和/或用于對(duì)渦輪機(jī)部件進(jìn)行涂覆的涂覆工 藝，尤其是用于本發(fā)明的渦輪機(jī)部件涂覆方法。所述渦輪機(jī)部件包括待涂覆的外表面、具有 通向所述部件外的開(kāi)口的至少一個(gè)內(nèi)部空腔、和從所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔延伸至外表面的
5冷卻孔。本發(fā)明的裝置包括用于安裝所述部件的承載件、密封件、蓋、冷卻單元、和壓力系 統(tǒng)。 所述承載件例如可包括用于接收渦輪機(jī)葉片或風(fēng)葉的葉片根部的接收部，以實(shí)現(xiàn) 安裝所述部件。所述承載件還包括已連接至或能夠連接至水源并具有出口孔的至少一個(gè)內(nèi) 部流道。它被適配于所述部件，使得所述流道的出口孔在所述部件安裝至承載件時(shí)與所述 部件的內(nèi)部空腔的開(kāi)口流體連通。 所述蓋包括具有密封面的內(nèi)表面。它用于裝配到所述部件，以使密封面位于外表 面中存在有冷卻孔的位置處，并使密封面緊緊地?？吭谒霾考耐獗砻嫔?，以對(duì)冷卻孔 進(jìn)行密封以防泄露。 所述冷卻單元用于將所述蓋的至少在密封面的區(qū)域中的溫度降低至低于冰的熔 點(diǎn)的溫度。 所述壓力系統(tǒng)已連接至或者能夠連接至所述承載件，并用于向所述承載件的內(nèi)部 流道中的流體引入壓力脈沖。然后壓力脈沖可經(jīng)由流體傳播至冷卻孔。本發(fā)明的裝置能進(jìn) 行本發(fā)明的方法，因此能獲得在本發(fā)明的方法中所描述的優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明的裝置還可包括保持件，所述保持件能夠連接至所述承載件并具有第一流
道和第二流道，所述第二流道從所述第一流道延伸并具有與所述第一流道連接的連接點(diǎn)，
所述第二流道在所述連接點(diǎn)與所述第一流道流體連通。所述第一流道包括第一閥門和第二
閥門，所述第一閥門在所述連接點(diǎn)的上游，而所述第二閥門在所述連接點(diǎn)的下游。此外，所
述第一管能夠連接至所述承載件的內(nèi)部流道。另外，所述第一流道能夠連接至或者已連接
至水源，而所述第二流道能夠連接至或者已連接至壓力系統(tǒng)。在本發(fā)明的裝置的該改進(jìn)中，
所述第一流道可用于向內(nèi)部空腔中填充水，而所述第二流道可用于向內(nèi)部空腔填充流體，
從而傳送壓力脈沖。通過(guò)使用所述第一閥門，能夠保護(hù)水源不受壓力脈沖的影響。所述第
二閥門用于在向部件中填充水后密封承載件以所述防承載件和部件漏水。 在本發(fā)明的裝置的另一改進(jìn)中，所述蓋包括至少第一蓋部和第二蓋部。它還包括
構(gòu)用于在所述第一蓋部和第二蓋部載置于所述部件上后將它們相對(duì)彼此夾持住的夾持機(jī)
構(gòu)。通過(guò)將蓋實(shí)施為能被夾持住的至少第一蓋部和第二蓋部，能簡(jiǎn)化蓋的安裝和拆卸。通
過(guò)將第一蓋部和第二蓋部相對(duì)彼此夾持住，能夠?qū)崿F(xiàn)將蓋緊緊地裝配至所述部件。 在本裝置的再一改進(jìn)中，所述蓋的內(nèi)表面實(shí)施為彈性材料，例如橡膠。 本發(fā)明的裝置的冷卻單元可實(shí)施為用于供給低溫劑的低溫單元。在該情況下，所
述蓋包括已連接至或者能夠連接至所述低溫單元以接收和傳輸?shù)蜏貏┐┻^(guò)所述蓋的內(nèi)部
冷卻通道。本發(fā)明的裝置的該實(shí)施方式提供了從渦輪機(jī)部件外部取出熱量的簡(jiǎn)單方法。 為了在涂覆部件后加速冷卻孔中的冰的融化過(guò)程，本發(fā)明的裝置還可包括用于加
熱部件的加熱器。這種加熱器可集成于、附接至或能夠附接至所述蓋和/或所述承載件。
在一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)施方式中，加熱器可以僅僅是加熱線或加熱絲?；蛘?，加熱器可以是輻射加熱器。 為了在提供壓力脈沖期間增加安全性，本發(fā)明的裝置可配備有保壓殼，該保壓殼 可安裝成圍繞所述裝置。所述保壓殼具體說(shuō)可具有氣密性。 在本發(fā)明的方法和本發(fā)明的裝置的所有實(shí)施例中，待涂覆的渦輪機(jī)部件可以是氣 體渦輪機(jī)部件，例如氣體渦輪機(jī)風(fēng)葉或葉片。
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本發(fā)明的其它特征、性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)將在下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述中變 得清楚明了。各實(shí)施例的特征可獨(dú)立于其它特征或與其它特征組合而產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)。


圖1示出了對(duì)渦輪機(jī)部件的冷卻孔進(jìn)行掩蔽工藝期間的本發(fā)明的裝置；
圖2示意性地示出了涂覆工藝期間的渦輪機(jī)部件；
圖3示出了去除涂層橋期間的渦輪機(jī)部件。
具體實(shí)施例方式
下面將參考圖1來(lái)描述用于渦輪機(jī)部件的掩蔽和/或涂覆工藝的本發(fā)明的裝置。 本裝置包括用作承載件的夾具l，該夾具1用于承載作為待涂覆的渦輪機(jī)部件的渦輪機(jī)葉 片3。夾具1可固定至保持件5，該保持件5包括形成第一流道的第一管7和形成第二流道 的至少第二管9。第二管9在連接點(diǎn)11處連接至第一管7，使得這些流道彼此流體連通。第 一管7通向水源13，而第二管9通向本發(fā)明的裝置的壓力系統(tǒng)15。 夾具1包括空腔17，該空腔17適于接收渦輪機(jī)葉片3的根部19。葉片的翼部4 保持在夾具l的外部。其下側(cè)與夾具l的接觸面2抵接。請(qǐng)注意，葉片下側(cè)由平臺(tái)部分形 成，未簡(jiǎn)化起見(jiàn)，圖中未示出該平臺(tái)部分。夾具1的接觸面2中設(shè)置有橡膠密封件18，用于 密封夾具1與渦輪機(jī)葉片3抵接的接觸區(qū)域。在本實(shí)施例中，密封件18為沿夾具的接觸面 2的邊緣延伸的橡膠密封環(huán)。 內(nèi)部空腔21存在于渦輪機(jī)葉片3和葉片根部19中，所述葉片根部19具有通向葉 片根部19外的開(kāi)口 23。此外，冷卻孔25從內(nèi)部空腔21延伸至渦輪機(jī)葉片3的外部表面 27。當(dāng)在氣體渦輪機(jī)中操作渦輪機(jī)葉片3時(shí)，可經(jīng)由葉片根部19中的開(kāi)口 23將冷卻空氣 引入內(nèi)部空腔21中。然后，冷卻空氣經(jīng)由冷卻孔離開(kāi)內(nèi)部空腔21，在渦輪機(jī)葉片3的外部 表面27上形成冷卻膜。 如圖1所示，夾具1包括內(nèi)部流道29，該內(nèi)部流道29定位成使其出口孔30與插入 夾具的空腔17中的葉片根部的開(kāi)口 23流體連通。此外，第一管7能夠連接至夾具1的內(nèi) 部流道29。圖1示出的是第一管與內(nèi)部流道29相連接時(shí)的情形。 本發(fā)明的裝置還包括能夠載置到渦輪機(jī)葉片3上的第一蓋部31和第二蓋部33、以 及在第一蓋部31和第二蓋部33載置于部件3、 19上后將它們相對(duì)彼此夾持住的夾持機(jī)構(gòu) 35。第一蓋部31和第二蓋部33的內(nèi)表面37、39包括橡膠密封件41，所述橡膠密封件41的 表面與相應(yīng)蓋部31、33的內(nèi)表面37、39對(duì)齊或略微突出。請(qǐng)注意，除了橡膠密封件外，還可 使用其它優(yōu)選為彈性的密封材料來(lái)在蓋部31、33的內(nèi)表面37、39中形成密封面。在本實(shí)施 例中由橡膠密封件形成的密封面在蓋部31、33的內(nèi)表面37、39中定位成使所述密封面在蓋 部31、33載置到渦輪機(jī)葉片3上時(shí)對(duì)渦輪機(jī)葉片3的外表面27中的冷卻孔25進(jìn)行密封以 防泄露。 本發(fā)明的裝置還包括冷卻單元，該冷卻單元在本實(shí)施例中為低溫單元(cryogenic unit) 43。供給線45從位于蓋部31 、33外側(cè)的低溫單元43延伸，并向蓋部31、33內(nèi)的冷卻 通道49供給能夠在低溫單元43中被冷卻的低溫劑。蓋部31、33的內(nèi)部冷卻通道49進(jìn)一 步連接至低溫單元43的返回線47，以將用過(guò)的低溫劑供給回到低溫單元43進(jìn)行再冷卻。
7由供給線45供給至冷卻通道49的低溫劑的溫度設(shè)置成使蓋部31、33冷卻到水的熔點(diǎn)以下 的溫度。 下面將參考圖1 3來(lái)描述本發(fā)明的涂覆渦輪機(jī)部件的外表面的方法，該方法也 包括本發(fā)明的掩蔽渦輪機(jī)部件的冷卻孔的方法。在這些圖中，將把氣體渦輪機(jī)葉片(gas turbine blade)作為待涂覆的渦輪機(jī)部件的示例。然而，也可用本發(fā)明的方法來(lái)掩蔽和涂 覆其它渦輪機(jī)部件，例如渦輪機(jī)風(fēng)葉(turbine vane)或襯里元件(liner element)等。
在第一步中，載置待涂覆的渦輪機(jī)葉片3，使其根部19插入夾具1的空腔17中。 當(dāng)渦輪機(jī)葉片3被夾具1保持時(shí)，密封件18密封住圖1中的夾具1的上側(cè)與葉片的翼部4 的下側(cè)之間的可能生成的任意間隙。當(dāng)渦輪機(jī)葉片3固定至夾具1時(shí)，夾具1可能已經(jīng)連 接至保持件5。然而，也可先將渦輪機(jī)葉片3固定至夾具l，然后將連接有渦輪機(jī)葉片3的 夾具l固定至保持件5。 第一和第二蓋部31、33被載置到渦輪機(jī)葉片3上，并相對(duì)彼此被夾持住，以使兩個(gè) 蓋部31、33均緊緊地裝配至渦輪機(jī)葉片的翼部4。當(dāng)蓋部31、33裝配到渦輪機(jī)葉片3后，橡 膠密封件41緊緊地?？吭诶鋮s孔25上。 當(dāng)夾具1連接至保持件5后，來(lái)自水源13的水經(jīng)由第一管7填充到渦輪機(jī)葉片的 內(nèi)部空腔21以及冷卻孔25中。該管包括兩個(gè)閥門，它們?cè)谒畛涞絻?nèi)部空腔21中時(shí)均打 開(kāi)。當(dāng)向內(nèi)部空腔21中填充水時(shí)，冷卻孔25被橡膠密封件41密封以防漏水。
當(dāng)內(nèi)部空腔21和冷卻孔25充滿水后，蓋部31、33被經(jīng)由冷卻通道49引入的低溫 劑冷卻。從而，熱量從冷卻孔25中的水中被取走，使得水從冷卻孔的外部開(kāi)口開(kāi)始朝向內(nèi) 部空腔21結(jié)冰。當(dāng)冷卻孔25中的冰塞達(dá)到期望厚度時(shí)，停止結(jié)冰過(guò)程。如果需要，也可繼 續(xù)冷卻，直到內(nèi)部空腔21中的水也結(jié)冰。 當(dāng)在冷卻孔25中形成冰塞后，從渦輪機(jī)葉片3移走蓋部31、33，并從保持件5卸下 仍然保持著渦輪機(jī)葉片3的夾具1。然后，將帶有渦輪機(jī)葉片3的夾具固定至另一保持件 105，該保持件105是涂覆設(shè)備的一部分(見(jiàn)圖2)。在本實(shí)施例中，涂覆設(shè)備用于進(jìn)行熱噴 涂工藝，例如火焰噴涂、電弧噴涂或等離子噴涂。如果使用火焰噴涂設(shè)備，則高速氧燃料噴 涂設(shè)備特別合適。 除保持件105夕卜，涂覆設(shè)備還包括噴槍107，噴槍107的取向可相對(duì)于渦輪機(jī)葉片 3變化。該變化可通過(guò)相對(duì)于固定有夾具1和渦輪機(jī)葉片3的保持件105移動(dòng)噴槍107來(lái) 實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)相對(duì)于固定的噴槍107移動(dòng)保持件105來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可通過(guò)移動(dòng)兩者來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在噴涂工藝期間，將例如MCrAlX涂層和/或熱障涂層等涂層施加到渦輪機(jī)葉片的 翼部4的外表面27上。在涂覆工藝期間，涂覆材料被冰塞阻止進(jìn)入冷卻孔25中。當(dāng)涂覆 工藝結(jié)束后，渦輪機(jī)葉片的外表面完全被涂覆材料覆蓋，但根部19除外，根部19位于夾具 1內(nèi)，并被密封件18防涂覆材料地密封，密封件18防止涂覆材料進(jìn)入夾具1與渦輪機(jī)葉片 的翼部4之間的任意間隙。 為了確保冷卻孔25中的冰塞保留直到涂覆工藝結(jié)束，低溫劑的溫度選擇為足夠 低，以將水大幅冷凍在其熔點(diǎn)以下。涂覆工藝越長(zhǎng)，冰塞的冷凍就應(yīng)該越深。
當(dāng)涂覆工藝結(jié)束后，從涂覆設(shè)備的保持件105卸下固定有渦輪機(jī)葉片3的夾具1， 并再次固定至本發(fā)明的裝置的保持件5。然后，使渦輪機(jī)葉片3再次變熱，以便冷卻孔25中 的冰塞，以及如有可能內(nèi)部空腔21中的冰塞，融化并排干。加熱工藝可視情況由加熱器支
8持，加熱器可以是例如纏繞在渦輪機(jī)葉片3上的細(xì)絲或者輻射式加熱器。然而，也可以等待 所有的冰自然融化。 為了排水，打開(kāi)第一管7中的閥門51。然后，可通過(guò)額外的支管(未示出)將水引 出，或者也可打開(kāi)閥門53，而將排出的水引導(dǎo)至水源13。當(dāng)冰塞融化后，在冷卻孔25上所 施加的表面涂層失去支承。 當(dāng)水排走后，將帶有涂覆過(guò)的渦輪機(jī)葉片3的夾具1載置到氣密的保壓殼55 (見(jiàn) 圖3)中，以去除在冷卻孔25上延伸的涂層橋。然后，經(jīng)由管7和支管9向渦輪機(jī)葉片3的 冷卻孔25和內(nèi)部空腔21中填充氣體或液體。其次，通過(guò)壓力系統(tǒng)15提供經(jīng)由內(nèi)部空腔21 中的氣體或液體傳播至冷卻孔25和跨越冷卻孔25的涂層橋的壓力脈沖。壓力脈沖的沖擊 波使涂層橋從冷卻孔25的出口裂脫。 對(duì)氣體或流體、氣體組分、壓力水平和隨時(shí)間的壓力特性的選擇，確定了從冷卻孔 25的出口去除表面涂層可達(dá)到的有效程度。例如，流體的不可壓縮性能實(shí)現(xiàn)壓力脈沖經(jīng)由 這種介質(zhì)的有效傳播。另一方面，不必從渦輪機(jī)葉片3內(nèi)排出用于傳送壓力脈沖的氣體，甚 至可用該氣體吹出殘留在渦輪機(jī)葉片3中的水。 當(dāng)在渦輪機(jī)葉片3充滿傳送壓力脈沖的流體后提供壓力脈沖時(shí)，關(guān)閉第一管7中 的閥門53，以保護(hù)水源13不受壓力脈沖的影響。 本發(fā)明的方法和本發(fā)明的裝置能實(shí)現(xiàn)在表面涂覆工藝中暫時(shí)且環(huán)保地封閉渦輪 機(jī)部件的冷卻孔來(lái)保護(hù)它們。不必通過(guò)逐個(gè)重新打開(kāi)冷卻孔來(lái)重新打開(kāi)冷卻孔。而是能夠 通過(guò)壓力脈沖來(lái)使所有的冷卻孔同時(shí)重新打開(kāi)。
權(quán)利要求
一種用于涂覆工藝的掩蔽渦輪機(jī)部件(3)尤其是渦輪機(jī)葉片或風(fēng)葉的冷卻孔(25)的方法，所述部件(3)包括待涂覆的外表面(27)、具有通向所述部件(3)外的開(kāi)口(23)的至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21)、和從所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21)延伸至所述外表面(27)的冷卻孔(25)，所述方法包括以下步驟用掩蔽材料填充所述冷卻孔(25)；使所述掩蔽材料硬化，其特征在于將水作為掩蔽材料填充到所述冷卻孔(25)中，并通過(guò)將水冷凍成冰來(lái)完成硬化。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述水經(jīng)由所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21)的 開(kāi)口 (23)填充到所述冷卻孔(25)中，同時(shí)在所述部件(3)的外表面(27)處密封所述冷卻 孔(25)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過(guò)從所述部件(3)的外部將熱量從水 中取出來(lái)完成水的冷凍。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21) 也被至少部分地填充有在冷凍工藝期間結(jié)冰的水。
5. —種涂覆渦輪機(jī)部件(3)尤其是渦輪機(jī)葉片或風(fēng)葉的外表面(27)的方法，所述部件 (3)包括待涂覆的外表面(27)、具有通向所述部件(3)外的開(kāi)口 (23)的至少一個(gè)內(nèi)部空腔 (21)、和從所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21)延伸至所述外表面(27)的冷卻孔(25)，所述方法包 括以下步驟根據(jù)如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)掩蔽所述冷卻孔(25); 涂覆所述外表面(27)，從而將涂覆材料沉積到所述冷卻孔(25)中的冰上，以形成跨越 所述冷卻孔(25)的涂層橋；在沉積涂層后，通過(guò)使冰融化并將融化的冰排出來(lái)去除冰；通過(guò)經(jīng)由所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21)向所述冷卻孔(25)施加壓力脈沖來(lái)去除所述涂 層橋。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過(guò)使用填充到所述內(nèi)部空腔(21)和所述冷卻孔 (25)中的液體來(lái)施加所述壓力脈沖。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過(guò)使用填充到所述內(nèi)部空腔(21)和所述冷卻孔 (25)中的氣體來(lái)施加所述壓力脈沖。
8. 如權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)對(duì)所述部件(3)進(jìn)行加熱來(lái)協(xié)助 冰的融化。
9. 一種裝置，用于對(duì)渦輪機(jī)部件(3)尤其是渦輪機(jī)葉片或風(fēng)葉的冷卻孔(25)進(jìn)行掩 蔽的掩蔽工藝，尤其是用于如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的方法，和/或用于對(duì)渦輪機(jī)部 件(3)進(jìn)行涂覆的涂覆工藝，尤其是用于如權(quán)利要求5 8中任一項(xiàng)所述的方法，所述部件 (3)包括待涂覆的外表面(27)、具有通向所述部件(3)外的開(kāi)口 (23)的至少一個(gè)內(nèi)部空腔 (21)、和從所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21)延伸至所述外表面(27)的冷卻孔(25)，所述裝置包 括用于安裝所述部件(3)的承載件(1)，所述承載件(1)包括已連接至或者能夠連接至水 源(13)并具有出口孔(30)的至少一個(gè)內(nèi)部流道(29)，所述承載件(1)被適配于部件(3)，使得所述流道(29)的出口孔(30)在部件(3)安裝至所述承載件(1)時(shí)與所述內(nèi)部空腔 (21)的開(kāi)口 (23)流體連通;具有內(nèi)表面(37、39)的蓋(31、33)，所述內(nèi)表面(37、39)包括密封面(41)，所述蓋(31、 33)用于裝配到所述部件(3)，以使所述密封面(41)位于所述外表面(27)的存在有所述冷 卻孔(25)的位置處，并使所述密封面(41)緊緊地?？吭谒霾考?3)的外表面(27)上， 以將所述冷卻孔(25)密封以防泄露；冷卻單元(43、45、47、49)，用于將所述蓋(31、33)的至少在所述密封面(41)的區(qū)域中 的溫度降低到低于冰的熔點(diǎn)的溫度；禾口壓力系統(tǒng)(15)，已連接至或者能夠連接至所述承載件(1)，以向所述承載件(1)的內(nèi)部 流道(29)中的流體引入壓力脈沖。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，還包括保持件(5)，所述保持件(5)能夠與承載件(1)相連接并包括第一流道(7)和第 二流道(9)，所述第二流道(9)從所述第一流道(7)延伸并具有與所述第一流道(7)連接的 連接點(diǎn)(ll)，所述第二流道(9)通過(guò)所述連接點(diǎn)(11)與所述第一流道(7)流體連通，所述 第一流道(7)包括第一和第二閥門(51、53)，第一閥門(53)在所述連接點(diǎn)(11)的上游，而 第二閥門(51)在所述連接點(diǎn)(11)的下游；所述第一流道(7)能夠連接至所述承載件(3)的內(nèi)部流道(29)和水源(13);并且 所述第二流道(9)能夠連接至或者已連接至所述壓力系統(tǒng)(15)。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其中，所述蓋(31、33)包括至少第一蓋部(31)和 第二蓋部(33)、以及在所述第一蓋部(31)和第二蓋部(33)載置于所述部件(3)上后將它 們相對(duì)彼此夾持住的夾持機(jī)構(gòu)(35)。
12. 如權(quán)利要求9 11中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述蓋(31、33)的內(nèi)表面(27)的 密封面(41)為彈性材料。
13. 如權(quán)利要求9 12中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述冷卻單元(43、45、47)是用于 供給低溫劑的低溫單元(43)，并且所述蓋(31、33)包括內(nèi)部冷卻通道(49)，所述內(nèi)部冷卻 通道(49)已連接至或者能夠連接至所述低溫單元(43)以接收并傳輸所述低溫劑穿過(guò)所述 蓋(31、33)。
14. 如權(quán)利要求9 13中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，還包括用于對(duì)所述部件(3)進(jìn)行加 熱的加熱器。
15. 如權(quán)利要求9 14中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，還包括圍繞所述裝置(3)的保壓殼 (55)。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述保壓殼(55)具有氣密性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于涂覆工藝的對(duì)渦輪機(jī)部件(3)尤其是渦輪機(jī)葉片或風(fēng)葉的冷卻孔(25)進(jìn)行掩蔽的方法。所述部件(3)包括待涂覆的外表面(27)、具有通向所述部件(3)外的開(kāi)口(23)的至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21)、和從所述至少一個(gè)內(nèi)部空腔(21)延伸至所述外表面(27)的冷卻孔(25)。所述方法包括以下步驟用掩蔽材料填充所述冷卻孔(25)，并使所述掩蔽材料硬化。將水作為掩蔽材料填充到冷卻孔(25)中。通過(guò)將水冷凍成冰來(lái)完成硬化。
文檔編號(hào)C23C14/04GK101772587SQ200980100081
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者安德烈亞斯·格萊切恩 申請(qǐng)人:西門子公司