渦輪構(gòu)件及其組裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及渦輪構(gòu)件及其組裝方法。提供了一種渦輪構(gòu)件(10)。渦輪構(gòu)件包括翼型件(14)，其具有第一表面(50)和第二表面(52)。熱障涂層(54)聯(lián)接到第二表面上，其中熱障涂層包括第一部分(68)、第二部分(70)，以及限定在第一部分與第二部分之間的溝槽(56)。通道(58)流體連通地聯(lián)接到第一表面和溝槽上，其中通道包括第一側(cè)壁和與第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁(106)。第一側(cè)壁和第二側(cè)壁從第一表面且朝溝槽成一定角延伸。渦輪構(gòu)件包括聯(lián)接到第二表面上的覆蓋件(62)，其中覆蓋件包括聯(lián)接到第一部分上的第一端部(86)，以及延伸到溝槽中且與第二部分間隔開的第二端部(90)。
【專利說明】渦輪構(gòu)件及其組裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文描述的實施例大體上涉及渦輪構(gòu)件，并且更具體地涉及用于將覆蓋件聯(lián)接到渦輪構(gòu)件上以便于介質(zhì)沿渦輪構(gòu)件流動的方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)鉁u輪中，熱氣體沿環(huán)形氣體通路流動。通常，渦輪級沿?zé)釟怏w通路設(shè)置，使得熱氣體流過渦輪級的輪葉和噴嘴。渦輪輪葉可裝固到多個渦輪葉輪上，其中各個渦輪葉輪安裝到轉(zhuǎn)子軸上來用于與其一起旋轉(zhuǎn)。
[0003]通常，渦輪輪葉可包括從實質(zhì)平面的平臺沿徑向向外延伸的翼型件。中空柄部從平面平臺沿徑向向內(nèi)延伸，且可包括將輪葉裝固到渦輪葉輪上的燕尾部或其它器件。大體上，在燃?xì)鉁u輪操作期間，熱氣體大體上在翼型件上和周圍被引導(dǎo)。為了保護(hù)翼型件免受高溫，翼型件可包括翼型件冷卻回路，其構(gòu)造成供應(yīng)冷卻介質(zhì)如空氣穿過翼型件。冷卻回路可減小翼型件的壓力側(cè)與吸力側(cè)之間的溫差。此外，翼型件的外表面可涂布有熱障涂層，以提供氧化/腐蝕和/或熱的防護(hù)。這些涂層可連同冷卻方案或用于將空氣供應(yīng)至翼型件的壓力側(cè)表面和/或吸力側(cè)表面上的布置使用。
[0004]冷卻回路可使用限定為穿過翼型件的一系列膜孔和/或通道。更具體而言，膜孔通常以一定角鉆穿翼型件表面，且進(jìn)入翼型件冷卻回路中，以允許冷卻介質(zhì)流過冷卻回路來供應(yīng)至翼型件表面。然而，一些膜孔如圓孔可提供成用于翼型件的表面的少于最佳的冷卻。為了改善冷卻效率，一些翼型件可包括預(yù)先定形的膜孔(例如，擴(kuò)散器，人字形孔)，或用于膜孔的其它復(fù)雜形狀的出口。然而，這些預(yù)先定形的孔可能難以制造，且因此顯著地增加了生產(chǎn)渦輪輪葉的總體成本。然而，一些翼型件可包括定位在翼型件的外表面上且與膜孔流動連通的擴(kuò)散器。然而，表面擴(kuò)散器可能難以制造、修理和/或更換。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一方面，提供了一種渦輪構(gòu)件。渦輪構(gòu)件包括具有第一表面和第二表面的翼型件。熱障涂層聯(lián)接到第二表面上，其中熱障涂層包括第一部分、第二部分、以及限定在第一部分與第二部分之間的溝槽。通道流體連通地聯(lián)接到第一表面和溝槽上，其中通道包括第一側(cè)壁和與第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁。第一側(cè)壁和第二側(cè)壁從第一表面且朝溝槽成一定角延伸。渦輪構(gòu)件包括聯(lián)接到第二表面上的覆蓋件，其中覆蓋件包括聯(lián)接到第一部分上的第一端部，以及延伸到溝槽中且與第二部分間隔開的第二端部。
[0006]另一方面，提供了覆蓋件。覆蓋件聯(lián)接到翼型件上，且定位在溝槽內(nèi)，以將介質(zhì)流從成角的通道且沿翼型件引導(dǎo)。覆蓋件包括聯(lián)接到翼型件上的第一端部，以及聯(lián)接到第一端部上且構(gòu)造成延伸到溝槽中的第二端部。第二端部包括成角的表面，其與成角的通道對準(zhǔn)。硬釬焊緊固件聯(lián)接到第一端部和第二端部上，且聯(lián)接到翼型件上。
[0007]又一方面，提供了一種組裝渦輪構(gòu)件的方法。該方法包括形成穿過基底的第一表面和第二表面的成角通道。覆蓋件形成為具有第一端部和第二端部。該方法包括將覆蓋件聯(lián)接到第一表面上且使覆蓋件延伸超過成角通道。第二端部與成角通道對準(zhǔn)。此外，該方法包括將罩施加到第一表面和覆蓋件以覆蓋成角通道。熱障涂層施加到第一表面上。該方法包括形成穿過熱障涂層且與成角通道流動連通的溝槽。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為示例性渦輪構(gòu)件的透視圖。
[0009]圖2為圖1中所示且沿線2-2截取的渦輪構(gòu)件的橫截面視圖。
[0010]圖3為聯(lián)接到圖1中所示的渦輪構(gòu)件上的示例性覆蓋件的透視圖。
[0011]圖4為沿線4-4截取的圖3中所示的覆蓋件和渦輪構(gòu)件的橫截面視圖。
[0012]圖5為聯(lián)接到圖1中所示的渦輪構(gòu)件上的另一個示例性覆蓋件的橫截面視圖。
[0013]圖6為聯(lián)接到圖1中所示的渦輪構(gòu)件上的另一個示例性覆蓋件的橫截面視圖。
[0014]圖7為另一個示例性覆蓋件的前立面視圖。
[0015]圖8為聯(lián)接到渦輪構(gòu)件上的另一個示例性覆蓋件的橫截面視圖。
[0016]圖9為聯(lián)接到圖1中所示的渦輪構(gòu)件上的另一個示例性覆蓋件的橫截面視圖。
[0017]圖10為示出制造渦輪構(gòu)件的方法的示例性流程圖。
[0018]零件清單 10渦輪構(gòu)件 12柄部
14翼型件 16平面平臺 18側(cè)部 20中空腔 22天使翼 24軸向軸線 26徑向軸線 28翼型件基部 30翼型件末梢 32壓力側(cè) 34吸力側(cè) 36前緣 38后緣 40冷卻回路 42介質(zhì) 44通道 46供應(yīng)通路 48基底
50第一或內(nèi)表面 52第二或外表面 54熱障涂層56溝槽58通道60徑向長度62覆蓋件64連結(jié)層66熱障層68第一部分70第二部分72直端部74第一角78成角端部80第二角82底部表面84緊固件86第一端部88直表面90第二端部92成角表面94第三角96端部98表面100第四角102計量部分104緩和部分106側(cè)壁107罩108覆蓋件110第一端部112第一直表面114第二端部116第二直表面118本體120覆蓋件121第一端部122第一直表面124第二端部126第二直表面128本體130覆蓋件 132第一端部 134第一直表面 138第二端部 140第二直表面 142本體 144覆蓋件 146 凹口 148第一端部 150直表面 152第二端部 154成角的表面 156覆蓋件 158非擴(kuò)散器形狀 160第一部分 162第二部分 164部件 166布局 168空間 170第一端部 172第二端部 174本體 1000方法
1002形成穿過基底的第一表面和第二表面的成角通道
1004形成包括第一端部和第二端部的覆蓋件
1006將覆蓋件聯(lián)接到第一表面上
1008使覆蓋件延伸超過成角通道
1010使第二端部與成角通道對準(zhǔn)
1012將罩施加到第一表面和覆蓋件上以覆蓋成角通道
1014將熱障涂層施加到第一表面上
1016形成穿過熱障涂層且與成角通道流動連通的溝槽。

【具體實施方式】
[0019]本文所述的實施例大體上涉及渦輪構(gòu)件。更具體而言，實施例涉及用于將覆蓋件聯(lián)接到構(gòu)件上以便于流體沿構(gòu)件流動的方法及系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的用于加熱的構(gòu)件的實施例不限于渦輪翼型件，且還將理解的是，使用渦輪、翼型件和覆蓋件的描述和附圖僅為示例性的。然而，盡管實施例描述渦輪翼型件，但本文所述的實施例可包括在其它適合的渦輪構(gòu)件中，如，但不限于，渦輪噴嘴、定子導(dǎo)葉、壓縮機(jī)葉片、燃燒襯套、過渡件和排氣噴嘴。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的實施例不必限于渦輪構(gòu)件。具體而言，覆蓋件可大體上用于任何適合的制品，介質(zhì)(例如，水、蒸汽、空氣、燃料和/或任何其它適合的流體)經(jīng)由該制品引導(dǎo)來用于冷卻制品的表面，且/或用于保持制品的表面溫度。在示例性實施例中，三個垂直軸線X，Y和Z和相關(guān)聯(lián)的X，Y和Z參考平面用于限定相對于渦輪構(gòu)件的三維笛卡爾坐標(biāo)系。
[0020]圖1為渦輪構(gòu)件10的透視圖。圖2為沿線2-2截取的渦輪構(gòu)件10(圖1中所示)的橫截面視圖。渦輪構(gòu)件10包括柄部12和從實質(zhì)平面的平臺16延伸的翼型件14。翼型件16形成用于熱燃燒氣體流過燃?xì)鉁u輪(未示出)的渦輪區(qū)段的徑向內(nèi)邊界。柄部12構(gòu)造成從平臺16沿徑向向內(nèi)延伸，且包括側(cè)部18、部分地由側(cè)部18限定的中空腔20、以及沿軸向軸線24從各個側(cè)部22延伸的一個或多個天使翼22。柄部12還包括根部結(jié)構(gòu)(未示出)，如燕尾部，其構(gòu)造成將渦輪構(gòu)件10裝固到燃?xì)鉁u輪(未示出)的轉(zhuǎn)子盤(未示出)上。
[0021]在示例性實施例中，翼型件14沿徑向軸線26從平臺16向外延伸，且包括設(shè)置在平臺16處的翼型件基部28，以及設(shè)置成與翼型件基部28相對的翼型件末梢30。翼型件14包括在前緣36與后緣38之間延伸的壓力側(cè)表面32和吸力側(cè)表面34。壓力側(cè)表面32包括翼型件14的空氣動力的凹入外表面。類似地,吸力側(cè)34限定翼型件14的空氣動力的凸出外表面。
[0022]在示例性實施例中，渦輪構(gòu)件10包括翼型件冷卻回路40，其從柄部12沿徑向向外延伸，以用于使介質(zhì)42如冷卻流體(例如，空氣、水、燃料、蒸汽或任何或適合的流體)流動穿過翼型件14。在示例性實施例中，翼型件回路40包括多個通道44，其從一個或多個供應(yīng)通路46沿徑向向外延伸至大體上鄰近翼型件末梢30的翼型件14的區(qū)域。更具體而言，翼型件回路40包括七個沿徑向延伸的通道44，其構(gòu)造成使從供應(yīng)通路46供應(yīng)的流動介質(zhì)42流動穿過翼型件14。作為備選，翼型件回路40可包括使翼型件14能夠起到如本文所述的作用的任何數(shù)目的通道44。
[0023]翼型件14由基底48形成，基底48具有第一或內(nèi)表面50和第二或外表面52，其中外表面52在燃?xì)鉂欇?未不出)的操作期間大體上比內(nèi)表面50暴露于相對較高的溫度?；?8的內(nèi)表面50可大體上限定翼型件回路40的通道44的所有或部分，其中流過通道44的介質(zhì)42提供用于此表面52的直接冷卻。在示例性實施例中，基底48包括能夠經(jīng)得起構(gòu)件10的期望的操作狀態(tài)的任何適合的材料。更具體而言，基底48包括適合的材料，如但不限于陶瓷和金屬材料，如，鋼、耐火金屬、鎳基超級合金、鈷基超級合金、鐵基超級合金和/或類似物。此外，為了保護(hù)外表面52免受腐蝕/氧化和/或提高基底48的操作溫度能力，熱障涂層(TBC) 54聯(lián)接到基底48的外表面52上，且沿該外表面52。
[0024]渦輪構(gòu)件10包括成角的溝槽56，以及限定在翼型件14中且與溝槽56流動連通的多個孔或成角的通道58 (例如，擴(kuò)散器孔/通道)。在示例性實施例中，擴(kuò)散器通道58構(gòu)造成將流過翼型件回路40的一部分介質(zhì)42供應(yīng)至成角的溝槽56，以用于冷卻翼型件14的壓力側(cè)表面32和/或吸力側(cè)表面34。更具體而言，各個擴(kuò)散器通道58均在一個端部處與翼型件回路40的一部分流動連通，且在另一個端部處與成角的溝槽56流動連通。擴(kuò)散器通道58在翼型件14內(nèi)從基底48的內(nèi)表面50 (例如，從翼型件回路40的通道44中的一個)延伸到限定在翼型件14的壓力側(cè)表面32中的成角溝槽56。因此，流過翼型件回路40的介質(zhì)42經(jīng)由各個擴(kuò)散器通道58引導(dǎo)至成角溝槽56中，且隨后從成角溝槽56排出到翼型件14的壓力側(cè)表面32上，以便于此表面32的膜冷卻。
[0025]成角的溝槽56限定在翼型件14中，以便限定任何適合的徑向長度60，其允許各個擴(kuò)散器通道58與溝槽56流動連通。更具體而言，擴(kuò)散器通道58沿翼型件14沿徑向間隔開，大體上從翼型件基部28成排地延伸到翼型件末梢30。作為備選，成角的溝槽56可構(gòu)造成在翼型件基部28與翼型件末梢30之間僅沿徑向僅部分地延伸。成角的溝槽56和/或擴(kuò)散器通道58可限定在翼型件14的外周內(nèi)或周圍的任何適合的位置處。例如，成角的溝槽56可限定在前緣36與后緣38之間的任何適合的位置處的翼型件14的壓力側(cè)32或吸力側(cè)34上，其中擴(kuò)散器通道58限定在適合的位置處的翼型件14中，以用于將流過翼型件回路40的介質(zhì)42引導(dǎo)到成角的溝槽56中。此外，渦輪構(gòu)件10可包括一個以上的成角溝槽56和對應(yīng)的成組擴(kuò)散器通道58。多個溝槽56可限定在翼型件14的壓力側(cè)32或吸力側(cè)34上。作為備選，一個或多個溝槽12可限定在翼型件14的壓力側(cè)32和吸力側(cè)34兩者上。
[0026]圖3為聯(lián)接到渦輪構(gòu)件10上的示例性覆蓋件62的透視圖。圖4為沿圖3的線4-4截取的覆蓋件62和渦輪構(gòu)件10的橫截面視圖。在示例性實施例中，TBC54包括連結(jié)到基底48的外表面52上的連結(jié)層64，以及沿連結(jié)層64設(shè)置且聯(lián)接到連結(jié)層64上的熱障層66。在示例性實施例中，連結(jié)層64包括抗氧化金屬材料，其設(shè)計成阻止下方的基底48的氧化和/或腐蝕。連結(jié)層64可包括由"MCrAlY〃制成的材料，其中〃M〃代表鐵、鎳或鈷，或由鋁化物或金屬鋁化物材料(例如，鋁化鉬)制成。熱障層66包括耐高溫材料，其構(gòu)造成便于提高基底48的操作溫度能力。在示例性實施例中，熱障層66由各種材料形成，例如，如，部分地或完全地由氧化釔、氧化鎂或金屬氧化物穩(wěn)定的氧化鋯。作為備選，連結(jié)層64和熱障層66可包括使TBC54能夠起到如本文所述的作用的任何材料成分。此外，TBC54不一定包括多層。例如，TBC系統(tǒng)56可包括直接地施加到基底48的外表面52上的熱障層。
[0027]在示例性實施例中，TBC54包括第一部分68和設(shè)置在第一部分68下游的第二部分70。如本文使用的用語"下游"是指介質(zhì)42的局部流動如由箭頭代表的行進(jìn)方向。第一部分68包括實質(zhì)直的端部72，其從外表面52向外延伸，使得第一角74限定在第一部分68與外表面52之間。此外，第二部分70包括成角的端部78，其從外表面52向外延伸，使得第二角80限定在第二部分70與外表面52之間。成角的溝槽56形成在TBC54中，使得成角的溝槽56的底表面82平行于基底48的外表面52延伸且由外表面52限定。作為備選，成角的溝槽56可限定為穿過TBC54的僅一部分，如，通過在TBC54內(nèi)形成成角溝槽56，使得底表面82完全由TBC54的層64和66中的一者限定且/或限定在其中。
[0028]緊固件84將覆蓋件62聯(lián)接到外表面52和TBC54上。在示例性實施例中，緊固件84包括硬釬焊緊固件，其構(gòu)造成將覆蓋件62聯(lián)接到外表面52和/或TBC54上。作為備選，緊固件84例如可包括粘合劑、焊縫和粘結(jié)劑。緊固件84可包括使得能夠?qū)⒏采w件62聯(lián)接到外表面52上的任何結(jié)構(gòu)和/或成分。覆蓋件62包括具有直表面88的第一端部86，以及具有成角表面92的第二端部90。在7^例性實施例中，第一端部86聯(lián)接到第一部分68上，且第二端部90延伸到溝槽56中。更具體而言，成角表面92從外表面52向外延伸且延伸到溝槽56中，使得第三角94限定在外表面52與第二端部90之間。在示例性實施例中，覆蓋件62包括預(yù)先燒結(jié)的預(yù)型件。作為備選，覆蓋件62可包括使覆蓋件62能夠起到如本文的作用的任何結(jié)構(gòu)和材料成分如合金和粉末。
[0029]覆蓋件62尺寸、形狀確定成且聯(lián)接到外表面52和/或TBC54上，以便于渦輪構(gòu)件10的制造過程期間和/或渦輪構(gòu)件10的修理過程期間有效且經(jīng)濟(jì)的安裝。此外，覆蓋件62尺寸、形狀確定成且聯(lián)接到外表面52和/或TBC54上，以便于介質(zhì)42從通道58且朝成角的端部78流動，用于隨后沿第二部分70和/或在第二部分70附近流動。
[0030]在示例性實施例中，第一角74包括大約90度的角。此外，第二角80和第三角94包括等于小于大約90度的角，如，小于大約60度，或小于大約45度，或小于大約40度。第二角80可小于第三角94，使得第二部分70與翼型件14的表面98之間的表面端部96處的過渡相對平穩(wěn)，從而便于介質(zhì)42的流短暫停留在翼型件表面98上。在示例性實施例中，第三角94可等于從大約15度到大約45度的角范圍，如，從大約20度到大約40度，或從大約20度到大約30度，以及其間的子范圍，且第二角80可等于大約5度到大約35度的角范圍，如，從大約10度到大約30度，或從大約10度到大約20度，以及其間的子范圍。作為備選，第二角80和第三角94可彼此相等或可彼此不同。第二角80和第三角94構(gòu)造成便于介質(zhì)42如本文所述那樣沿翼型件表面98流動。第一角74、第二角80和第三角94可包括使渦輪構(gòu)件10能夠起到如本文所述的作用的任何角。
[0031]在示例性實施例中，各個擴(kuò)散器通道58限定在翼型件14中，以便在基底48的內(nèi)表面50與成角溝槽56的底表面82之間延伸。各個擴(kuò)散器通道58均包括基底48的內(nèi)表面50與底表面82之間的成角定向。更具體而言，擴(kuò)散器通道58可以以小于大約60度的第四角100傾斜，如，小于大約45度，或小于大約40度。此外，擴(kuò)散器通道58的角100可實質(zhì)等于成角表面92的第三角94。更具體而言，通道58與第二部分70的成角端部78和覆蓋件62的成角表面92對準(zhǔn)。作為備選，角100可等于第二部分70的第二角80，或可不同于第二角80和第三角94兩者。第四角100可包括使通道58能夠起到如本文所述的作用的任何角。作為備選，可使用任何適合的相對恒定的橫截面的直的非擴(kuò)散通道(未示出)。
[0032]各個擴(kuò)散器通道58均包括計量部分102和擴(kuò)散部分104。在示例性實施例中，各個擴(kuò)散器通道58的計量部分102均包括在基底48的內(nèi)表面50與擴(kuò)散部分104之間延伸的實質(zhì)直的通路。穿過翼型件回路40且從翼型件回路40 (圖2中所示)供應(yīng)的介質(zhì)42在內(nèi)表面50處流入各個擴(kuò)散器通道58的計量部分102，且流至各個擴(kuò)散器通道58的擴(kuò)散部分104。計量部分102包括內(nèi)表面50與擴(kuò)散部分104之間的實質(zhì)恒定的橫截面區(qū)域，如，恒定的圓形橫截面形狀。作為備選，計量部分102可具有任何或適合的橫截面形狀，如通過限定矩形或橢圓形橫截面形狀。
[0033]各個擴(kuò)散器通道58的擴(kuò)散部分104構(gòu)造成從計量部分102朝成角溝槽56的底表面82向外分叉。擴(kuò)散部分104包括大體上矩形的橫截面形狀，其構(gòu)造成在計量部分102與底表面82之間的成角溝槽56的徑向或縱向方向上向外分叉。在示例性實施例中，擴(kuò)散器部分104與TBC54的成角端部78實質(zhì)對準(zhǔn)。引導(dǎo)穿過計量部分102且進(jìn)入擴(kuò)散部分104中的介質(zhì)42在其從擴(kuò)散通道58沿成角表面92流動且流入成角溝槽56時向外擴(kuò)張。
[0034]在渦輪構(gòu)件10的示例性冷卻期間，供應(yīng)通路46 (圖1中所示)將介質(zhì)42從源(未示出)排放穿過冷卻回路40 (圖1中所示)且進(jìn)入通道58中。供應(yīng)到通道58中的介質(zhì)42流入各個通道58的計量部分102中，且經(jīng)過該部分102流至各個通道58的擴(kuò)散部分104。引導(dǎo)穿過計量部分102且進(jìn)入擴(kuò)散部分104中的介質(zhì)42在其從擴(kuò)散器通道58流入成角溝槽56且沿覆蓋件的成角端部78時向外擴(kuò)張。更具體而言，分叉?zhèn)缺?06允許介質(zhì)42在擴(kuò)散部分104內(nèi)沿徑向或縱向方向擴(kuò)張，從而減小速度且增大介質(zhì)的壓力。
[0035]介質(zhì)42繼續(xù)沿覆蓋件的第二端部90的成角表面92流動。成角的表面92構(gòu)造成將介質(zhì)42引導(dǎo)到溝槽56中且朝TBC54的第二部分70，且具體是朝成角端部78。在示例性實施例中，第二部分70包括比成角的表面92更淺的角，以便于在介質(zhì)42由成角表面92引導(dǎo)時抵靠翼型件14的表面的介質(zhì)42的流動附接。介質(zhì)42在第二部分70的端部96處離開成角溝槽56。在成角端部78與翼型件表面98之間的端部96處的介質(zhì)42的過渡相對平穩(wěn)，以便于介質(zhì)流短暫停留到翼型件表面98上。此外，介質(zhì)流42的減小的速度便于加強(qiáng)介質(zhì)42抵靠第二部分70的成角端部78的流動附接；且因此，繼而又提高介質(zhì)42抵靠翼型件14(圖1中所示)的表面98的流動附接。因此，流過翼型件回路40(圖1中所示)的介質(zhì)42經(jīng)過各個擴(kuò)散器通道58引導(dǎo)到成角表面92中，且隨后從成角表面92排放且排放到第二部分70的成角端部78上，以用于沿翼型件14的壓力側(cè)表面32的引導(dǎo)流動來便于膜冷卻構(gòu)件10。
[0036]在用于渦輪構(gòu)件10的示例性修理過程期間，破壞和/或侵蝕的覆蓋件62從外表面52和/或TBC54移除。新覆蓋件62聯(lián)接到外表面52和/或TBC54上。罩107聯(lián)接到第一部分68、覆蓋件62和第二部分70中的至少一者上。罩107施加成穿過溝槽56以覆蓋和/或阻擋通道58和/或內(nèi)表面50。此外，新TBC54施加到表面52上，其中罩107防止施加的TBC54進(jìn)入通道58和/或內(nèi)表面54中。罩107然后移除來暴露溝槽56和通道58。修理過程或返工過程執(zhí)行成便于形成從TBC54到溝槽通道58和到新覆蓋件62的平穩(wěn)過渡。
[0037]圖5為聯(lián)接到渦輪構(gòu)件10上的另一個覆蓋件108的橫截面視圖。在示例性實施例中，覆蓋件108聯(lián)接到外表面52和/或TBC54上。覆蓋件108包括具有實質(zhì)第一直表面112的第一端部110，以及具有實質(zhì)第二直表面116的第二端部114。更具體而言，第一端部110聯(lián)接到第一部分68上，且第二端部114延伸到溝槽56中。第二直表面116構(gòu)造成將介質(zhì)42的流引導(dǎo)出通道58，穿過溝槽56且朝第二部分70處的成角端部78。作為備選，表面116可包括成角構(gòu)造。覆蓋件108還包括第一端部110與第二端部114之間的本體118。在示例性實施例中，本體118包括從第一端部110到第二端部114的一致厚度。第一直表面112和第二直表面116和本體118構(gòu)造成便于方便制造、處理和施加覆蓋件108到渦輪構(gòu)件10上。延伸的覆蓋件108構(gòu)造成便于以下游表面78的期望的更小角引導(dǎo)介質(zhì)42的流。此外，延伸的覆蓋件108構(gòu)造成便于減小介質(zhì)42的流與到來的熱氣體(未示出)的混合，以提高流42的膜有效性，以保護(hù)構(gòu)件10免受熱氣體。
[0038]圖6為聯(lián)接到渦輪構(gòu)件10上的另一個示例性覆蓋件120的橫截面視圖。在示例性實施例中，覆蓋件120聯(lián)接到外表面52和/或TBC54上。覆蓋件120包括具有實質(zhì)第一直表面122的第一端部121，以及具有實質(zhì)第二直表面126的第二端部124。覆蓋件120還包括第一端部121與第二端部124之間的本體128。在示例性實施例中，本體128包括從第一端部121到第二端部124的不一致的厚度。在示例性實施例中，本體128包括從第一端部121到第二端部124的錐形構(gòu)造。作為備選，本體128可包括任何不同厚度構(gòu)造，例如，如，沿表面從第一端部121到第二端部124和/或在第二端部124處的彎曲構(gòu)造和扇形構(gòu)造。本體128可包括使覆蓋件120能夠起到如本文所述的作用的任何構(gòu)造。第一直表面122和第二直表面126和本體138構(gòu)造成便于方便制造，處理和施加覆蓋件120到渦輪構(gòu)件10上，且構(gòu)造成便于在期望的情況下消除和/或減少流動間斷性、熱點和通道冷卻劑流。
[0039]圖7為另一個示例性覆蓋件130的前立面視圖。覆蓋件130包括具有實質(zhì)第一直表面134的第一端部132，以及具有實質(zhì)第二直表面140的第二端部138。覆蓋件130還包括第一端部132與第二端部138之間的本體142。在示例性實施例中，本體142包括從第一端部132到第二端部138的不一致的厚度。在示例性實施例中，本體142包括從第一端部132到第二端部138的錐形構(gòu)造。作為備選，本體142可包括任何不同厚度構(gòu)造，例如，如，沿第一端部132到第二端部138和/或沿第二端部138的彎曲構(gòu)造和扇形構(gòu)造。第一表面134和第二表面140和本體142構(gòu)造成便于方便制造、處理和施加覆蓋件130到渦輪構(gòu)件10 (圖1中所示)上，且構(gòu)造成便于在期望的情況下消除和/或減少流動間斷性、熱點和通道冷卻劑流。
[0040]圖8為聯(lián)接到另一個示例性渦輪構(gòu)件145上的另一個示例性覆蓋件144的橫截面視圖。在示例性實施例中，基底50包括凹口 146。覆蓋件144包括具有實質(zhì)直表面150的第一端部148，以及具有成角表面154的第二端部152。第一端部148聯(lián)接到凹口 146上，且第二端部152與通道58的計量部分102對準(zhǔn)。此外，TBC56的第一部分68沿覆蓋件144從第一端部148延伸到第二端部152上。覆蓋件144和凹口 146構(gòu)造成便于制造、處理和施加覆蓋件144到渦輪構(gòu)件10 (圖1中所示)上。此外，凹入的覆蓋件144構(gòu)造成便于TBC56按期望均勻地覆蓋和超過通道58。
[0041]圖9為聯(lián)接到渦輪構(gòu)件10上的另一個示例性覆蓋件的橫截面視圖。覆蓋件156聯(lián)接到外表面52和/或TBC54上，且包括非擴(kuò)散器形狀158，如，但不限于槽口、網(wǎng)狀槽口、計量槽口、孔口、銷組和/或多孔介質(zhì)。在示例性實施例中，覆蓋件156包括第一部分160和第二部分162。第一部分160聯(lián)接到外表面52和TCB54上，且延伸到溝槽56中。第二部分162聯(lián)接到第一部分160和基底48上。第二部分162包括多個部件164，其以陣列布局166構(gòu)造，陣列布局166具有相鄰部件164之間的空間168。
[0042]各個部件164均包括聯(lián)接到第一部分160上的第一端部170和聯(lián)接到基底上的第二端部172。本體聯(lián)接到第一端部170和第二端部172上，且在兩者之間延伸。在示例性實施例中，各個部件164均包括具有圓形橫截面的柱形。作為備選，部件164可包括其它橫截面形狀，例如，如，正方形和矩形。部件164可包括使覆蓋件能夠起到如本文所述的作用的任何形狀。第一部分160和第二部分162構(gòu)造成便于從通道58引導(dǎo)介質(zhì)42的流，穿過空間168且進(jìn)入溝槽56中。此外，第一部分160和第二部分162構(gòu)造成便于將熱從第一部分160傳遞穿過第二部分162且進(jìn)入介質(zhì)42中。
[0043]圖10為示例性流程圖，其示出了制造渦輪構(gòu)件的方法1000，例如，渦輪構(gòu)件10 (圖4中所示)。方法1000包括形成1002成角通道，如，通道58 (圖4中所示)，其穿過第一表面和第二表面中的至少一者，例如，基底如基底48 (圖4中所示)的第一表面50(圖4中所示)和第二表面52(圖4中所示)。在示例性方法中，通道可由加工過程形成，如，通過使用激光加工過程、EDM過程、噴水加工過程、磨削過程和/或任何或適合的加工過程。此外，在一個實施例中，各個擴(kuò)散器通道的計量部分例如計量部分102(圖4中所示)可在與各個擴(kuò)散器孔14的擴(kuò)散部分例如擴(kuò)散部分104(圖4中所示)分開的制造步驟中形成。例如，計量部分首先可形成在基底內(nèi)，其中擴(kuò)散部分隨后在其中加工，或反之亦然。作為備選，計量部分和擴(kuò)散部分可在單個制造步驟中形成在一起。
[0044]在示例性方法1000中，覆蓋件例如，覆蓋件62 (圖4中所示)形成1004，其中覆蓋件包括第一端部和第二端部，如，第一端部86和第二端部90(圖4中所示)。方法1000包括將覆蓋件的第一端部聯(lián)接1006到第一表面上。此外，覆蓋件延伸1008超過成角通道。在示例性方法1000中，形成覆蓋件包括將直表面例如直表面88 (圖4中所示)形成到第一端部中，以及將成角表面例如成角表面92(圖4中所示)形成到第二端部中。方法還包括使第二端部與成角通道對準(zhǔn)1010。在形成過程和/或修理過程期間，方法包括將罩例如罩107(圖4中所示)施加1012到第一表面上。罩構(gòu)造成覆蓋和/或堵塞成角通道。
[0045]方法1000還包括將TBC如TBC54(圖4中所示)施加1014到基底的第一表面上。在示例性方法1000中，TBC包括連結(jié)層，例如，連結(jié)層64(圖4中所示)，以及熱障層，例如，熱障層66 (圖4中所示)。連結(jié)層和熱障層通過使用任何適合的過程(包括但不限于包擴(kuò)散過程、物理汽相沉積過程、化學(xué)汽相沉積過程和/或熱噴涂過程)施加到基底的第一表面上。方法1000包括移除罩1016。在一個實施例中，罩移除來暴露覆蓋件和成角通道。
[0046]方法1000還包括形成1018溝槽，例如，溝槽56 (圖4中所示)，穿過TBC，且與成角通道流動連通。在示例性方法中，溝槽通過移除TBC的部分來形成。溝槽可使用任何適合的過程如激光加工過程形成，以在TBC內(nèi)形成溝槽。作為備選，溝槽可使用放電加工("EDM")過程、噴水加工過程(例如，通過使用磨蝕噴水過程)和/或磨削過程而形成在TBC內(nèi)。作為備選，用于從物體上移除選擇的材料部分的任何或適合的加工過程可用于形成成角溝槽。在不例性方法中，罩施加成實質(zhì)覆蓋第一表面。作為備選，罩可部分地覆蓋第一表面，且TBC可覆蓋暴露的和/或未罩住的第一表面。
[0047]方法1000包括形成TBC的第一部分，例如，第一部分68 (圖4中所示)，以及形成第二部分，例如，第二部分70(圖4中所示)，其與第一部分間隔開。此外，方法1000包括將成角端部例如成角端部78(圖4中所示)形成到第二部分中。
[0048]本文所述的系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果包括以下至少一者:沿具有第一表面和第二表面的翼型件引導(dǎo)冷卻介質(zhì)；聯(lián)接到第二表面上且具有第一部分、第二部分和限定在第一部分與第二部分之間的溝槽的熱障涂層；流動連通地聯(lián)接到第一表面和溝槽上的通道，其中通道包括第一側(cè)壁和與第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁，使得第一側(cè)壁和第二側(cè)壁從第一表面且朝溝槽成一定角延伸；以及覆蓋件，其聯(lián)接到第二表面上，且具有聯(lián)接到第一部分上的第一端部和延伸到溝槽中且與第二部分間隔開的第二端部。
[0049]本文所述的示例性實施例便于沿加熱表面(例如渦輪翼型件的壓力側(cè)和/或吸力偵D引導(dǎo)冷卻介質(zhì)。本文所述的實施例使用覆蓋件如預(yù)先燒結(jié)的預(yù)型件來沿翼型件表面引導(dǎo)介質(zhì)流以提高熱傳遞有效性。此外，本文所述的實施例便于提高渦輪效率和/或輸出和/或溫度能力，同時降低與渦輪相關(guān)聯(lián)的操作和維護(hù)成本。更進(jìn)一步，本文所述的實施例延長了構(gòu)件壽命且加強(qiáng)了零件的整修。覆蓋件改善了介質(zhì)流，且通過允許擴(kuò)散器孔/通道在溝槽的底部處而提供了多間隔能力。
[0050]上文詳細(xì)描述了渦輪構(gòu)件和用于組裝渦輪構(gòu)件的方法的示例性實施例。方法和系統(tǒng)不限于本文所述的特定實施例，而相反，系統(tǒng)的構(gòu)件和/或方法的步驟可與本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟獨立地且分開地使用。例如，方法還可與其它制造系統(tǒng)和方法組合使用，且不限于僅結(jié)合如本文所述的系統(tǒng)和方法來實施。相反，示例性實施例可結(jié)合許多其它熱應(yīng)用來實施和使用。
[0051]盡管在一些圖中示了而在另一些圖中未示出本發(fā)明的各種實施例的特定特征，但這僅為了方便。根據(jù)本發(fā)明的原理，可組合任何其它圖的任何特征來參照和/或要求圖的任何特征。
[0052]所撰寫的說明書使用了示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并還能夠使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員實踐發(fā)明，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)且執(zhí)行任何所合并的方法。發(fā)明的可專利的范圍由權(quán)利要求限定，并可以包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有與權(quán)利要求的字面語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這樣的其他示例包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)區(qū)別的等同的結(jié)構(gòu)元件，那么，這樣的其他示例將在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪構(gòu)件(10)，包括: 包括第一表面(50)和第二表面(52)的翼型件(14)； 聯(lián)接到所述第二表面上且包括第一部分(68)、第二部分(70)和限定在所述第一部分與所述第二部分之間的溝槽(56)的熱障涂層(54)； 流動連通地聯(lián)接到所述第一表面和所述溝槽上的通道(58)，所述膜通道包括第一側(cè)壁和與所述第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁(106)，所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁從所述第一表面且朝所述溝槽成一定角延伸；以及 覆蓋件(62)，其聯(lián)接到所述第二表面上且包括聯(lián)接到所述第一部分上的第一端部(86)和延伸到所述溝槽中且與所述第二部分間隔開的第二端部(90)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述第一部分(68)包括直端部(72)，以及所述第二部分(70)包括成角端部(78)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述第一部分(68)包括直端部(72)，且所述第二部分(70)包括與所述第二側(cè)壁(106)實質(zhì)對準(zhǔn)的成角端部(78)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述成角端部(78)和所述第二側(cè)壁(106)的所述角小于大約90度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述第一端部(86)包括直表面(88)，以及所述第二端部(90)包括成角表面(92)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述第二端部(90)包括與所述第一側(cè)壁(106)實質(zhì)對準(zhǔn)的成角表面(92)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述覆蓋件(62)包括從所述第一端部(86)到所述第二端部(90)實質(zhì)一致的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述覆蓋件(62)包括從所述第一端部(86)到所述第二端部(90)不一致的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述第二端部(90)為實質(zhì)直的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪構(gòu)件(10)，其特征在于，所述覆蓋件￠2)包括預(yù)先燒結(jié)的預(yù)型件。
【文檔編號】F01D5/18GK104279006SQ201410332395
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】B.P.萊西, B.G.布熱克, S.C.科蒂林加姆, D.E.施克 申請人:通用電氣公司