專利名稱：熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題主要涉及燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于冷卻燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)中熱氣體通路構(gòu)件的設(shè)備。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)廣泛地用于諸如發(fā)電的領(lǐng)域。常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、燃燒器以及渦輪。在燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)操作期間，系統(tǒng)中的各種構(gòu)件經(jīng)受高溫流，這可導(dǎo)致構(gòu)件損壞。由于較高的溫度流通常導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)性能、效率和功率輸出的提高且因此在燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)中符合需要，故必須對(duì)經(jīng)受高溫流的構(gòu)件進(jìn)行冷卻以容許燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)利用處于升高溫度下的流動(dòng)而操作。本領(lǐng)域中公知有多種用于冷卻經(jīng)受高溫流的構(gòu)件的各種方案(strategy)。這些構(gòu)件通常稱為熱氣體通路構(gòu)件。例如，一系列內(nèi)部冷卻通道或蛇形管(或彎管，serpentine) 可形成在熱氣體通路構(gòu)件中。冷卻流體可從倉(cāng)室(plenum)提供給蛇形管，且冷卻流體可流經(jīng)該通道，冷卻熱氣體通路構(gòu)件基底和涂層。然而，該冷卻方案通常導(dǎo)致比較低的熱傳遞速度和不均勻的構(gòu)件溫度分布(或溫度輪廓)。因此，本領(lǐng)域中期望有一種用于熱氣體通路構(gòu)件的改進(jìn)型冷卻系統(tǒng)。例如，提供高的熱傳遞速度和相對(duì)均勻的溫度分布的冷卻系統(tǒng)將是有利的。此外，這樣的一種冷卻系統(tǒng)將是有利的，其使用后側(cè)沖擊冷卻來向冷卻腔道(channel)提供冷卻流體且然后容許冷卻流體流經(jīng)腔道，以增大的熱傳遞速度和相對(duì)均勻的溫度分布來冷卻覆蓋層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明中部分地闡述，或可根據(jù)該說明而清楚，或可通過實(shí)施本發(fā)明而理解到。在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于熱氣體通路構(gòu)件的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)可包括構(gòu)件層和覆蓋層。構(gòu)件層可包括第一內(nèi)表面和第二外表面。第二外表面可限定多個(gè)腔道。 構(gòu)件層還可限定大致在第一內(nèi)表面與第二外表面之間延伸的多個(gè)通道。多個(gè)腔道中的各個(gè)均可流體地連接到多個(gè)通道中的至少一個(gè)上。覆蓋層可定位成鄰近構(gòu)件層的第二外表面。 該多個(gè)通道可構(gòu)造成用以使冷卻介質(zhì)流動(dòng)至多個(gè)腔道，且向覆蓋層提供沖擊冷卻。該多個(gè)腔道可構(gòu)造成使冷卻介質(zhì)經(jīng)由其流動(dòng)，從而冷卻覆蓋層。參照以下說明和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)得到更好的理解。并入本說明書中且構(gòu)成其一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，且結(jié)合說明用于闡述本發(fā)明的原理。


在參照附圖的以下說明書中，針對(duì)本發(fā)明的普通技術(shù)人員闡明了本發(fā)明包括其最佳模式的完整和能夠?qū)嵤┑墓_內(nèi)容，在附圖中
圖1為燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖；圖2為本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的截面視圖；圖3為包括本公開內(nèi)容的腔道的各種實(shí)施例的構(gòu)件層的前視圖；圖4為本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的平面視圖；圖5為本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)的另一實(shí)施例的平面視圖；圖6為本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)的又一實(shí)施例的平面視圖；圖7為本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)的又一實(shí)施例的平面視圖；圖8為本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)的另一實(shí)施例的截面視圖；以及圖9為本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)的又一實(shí)施例的截面視圖。零件清單10燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)12壓縮機(jī)14燃燒器16 渦輪18 軸20燃料噴嘴80熱氣流90冷卻介質(zhì)100熱氣體通路構(gòu)件110冷卻系統(tǒng)120構(gòu)件層122第一內(nèi)表面124第二外表面125覆蓋層127第一內(nèi)表面129第二外表面130 腔道132腔道表面133表面特征134 側(cè)壁135 深度137 寬度139 長(zhǎng)度140 第一通道142 第二通道146排出通道150構(gòu)件基底152金屬涂層154連結(jié)涂層
156第一熱障涂層158第二熱障涂層160第一冷卻回路162第二冷卻回路
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)地參照本發(fā)明的實(shí)施例，其中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。各實(shí)例均是通過闡述本發(fā)明的方式來提供的，而并非限制本發(fā)明。實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可在本發(fā)明中作出各種修改和變型。例如，示為或描述為一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可結(jié)合另一實(shí)施例來使用，以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，期望的是，本發(fā)明涵蓋歸入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的這些修改和變型。圖1為燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10的簡(jiǎn)圖。系統(tǒng)10可包括壓縮機(jī)12、燃燒器14、渦輪16以及燃料噴嘴20。此外，系統(tǒng)10可包括多個(gè)壓縮機(jī)12、燃燒器14、渦輪16以及燃料噴嘴20。 壓縮機(jī)12和渦輪16可由軸18聯(lián)接。軸18可為單個(gè)軸，或聯(lián)接在一起形成軸18的多個(gè)軸區(qū)段。燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10可包括多個(gè)熱氣體通路構(gòu)件100。熱氣體通路構(gòu)件為系統(tǒng)10的至少部分地暴露于經(jīng)過系統(tǒng)10的高溫氣流的任何構(gòu)件。例如，輪葉組件(也稱為葉片或葉片組件)、噴嘴組件(也稱為導(dǎo)葉(vane)或?qū)~組件)、護(hù)罩組件、過渡件、保持環(huán)以及壓縮機(jī)排氣構(gòu)件全都是熱氣體通路構(gòu)件。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的熱氣體通路構(gòu)件100不限于以上實(shí)例，而是可為至少部分地暴露于高溫氣流的任何構(gòu)件。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件100不限于燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10中的構(gòu)件，而是可為可暴露于高溫流的機(jī)器或其構(gòu)件的任何部分。當(dāng)熱氣體通路構(gòu)件100暴露于熱氣流80時(shí)，熱氣體通路構(gòu)件100由熱氣流80加熱，且可達(dá)到熱氣體通路構(gòu)件100損壞的溫度。因此，為了容許系統(tǒng)10利用處于高溫下的熱氣流80進(jìn)行操作，提高系統(tǒng)10的效率和性能，故需要用于熱氣體通路構(gòu)件100的冷卻系統(tǒng)。總的來說，本公開內(nèi)容的冷卻系統(tǒng)包括形成在熱氣體通路構(gòu)件100的表面中的一系列小腔道或微腔道。熱氣體通路構(gòu)件可設(shè)有覆蓋層。冷卻流體可從倉(cāng)室提供給腔道，且冷卻流體可流經(jīng)該腔道，冷卻覆蓋層。此外，冷卻系統(tǒng)可使用后側(cè)沖擊冷卻來向冷卻腔道提供冷卻流體且然后容許冷卻流體流經(jīng)該腔道，以增大的熱傳遞速度和相對(duì)均勻的溫度分布來冷卻覆蓋層。圖2示出了用于本公開內(nèi)容的熱氣體通路構(gòu)件100的冷卻系統(tǒng)110的示例性實(shí)施例。冷卻系統(tǒng)Iio例如可包括構(gòu)件層120和覆蓋層125。構(gòu)件層120可包括第一內(nèi)表面122 和第二外表面124。覆蓋層125可包括第一內(nèi)表面127和第二外表面129。覆蓋層125可定位成鄰近構(gòu)件層120。例如，覆蓋層125如第一內(nèi)表面127可定位成鄰近構(gòu)件層120的第二外表面124。構(gòu)件層120可限定多個(gè)腔道130。腔道可構(gòu)造成使冷卻介質(zhì)90經(jīng)由其流動(dòng)，冷卻覆蓋層125和構(gòu)件層120。例如，腔道130可限定在構(gòu)件層120的第二外表面124中。流經(jīng)腔道130的冷卻介質(zhì)90可流經(jīng)且接觸定位成鄰近構(gòu)件層120的覆蓋層125。因此，通過對(duì)流冷卻將熱量從覆蓋層125傳遞到冷卻介質(zhì)90，流經(jīng)腔道130的冷卻介質(zhì)90可冷卻覆蓋層 125，以及構(gòu)件層120。腔道130可例如通過激光加工、噴水加工、電化學(xué)加工(“ECM")、放電加工 (“EDM")、光刻或能夠提供具有適合尺寸和公差的腔道的任何其它工藝而形成在構(gòu)件層 120 中。腔道130可具有范圍從大約0. 2毫米(〃 mm")至大約3mm的深度135，如從大約0. 5mm至大約1mm。此外，腔道130可具有范圍從大約0. 2mm至大約3mm的寬度137，如從大約0. 5mm至大約1mm。在如圖3中所示的示例性實(shí)施例中，例如，多個(gè)腔道130中的各個(gè)均可具有寬度 137和長(zhǎng)度139。如圖3中的腔道130a和130d所示，多個(gè)腔道130中的各個(gè)的寬度137可在整個(gè)腔道長(zhǎng)度139上為大致恒定的。然而，在另一示例性實(shí)施例中，多個(gè)腔道130中各個(gè)的寬度137可為漸縮的。例如，如圖3中的腔道130b所示，多個(gè)腔道130中各個(gè)的寬度137 可貫穿腔道130的長(zhǎng)度139沿冷卻介質(zhì)90經(jīng)過腔道130流動(dòng)的方向而減小。然而，作為備選，如圖3中的腔道130c所示，多個(gè)腔道130中各個(gè)的寬度137可貫穿腔道130的長(zhǎng)度139 沿冷卻介質(zhì)90經(jīng)過腔道130流動(dòng)的方向而擴(kuò)大。應(yīng)當(dāng)理解的是，多個(gè)腔道130中各個(gè)的寬度137可采用任何方式在腔道130的整個(gè)長(zhǎng)度139上變化，根據(jù)需要而減小和擴(kuò)大。此外， 應(yīng)當(dāng)理解的是，各種腔道130可具有大致恒定的寬度137，同時(shí)其它腔道130可具有漸縮的寬度137。在示例性實(shí)施例中，多個(gè)腔道130中的各個(gè)均可具有深度135和長(zhǎng)度139。多個(gè)腔道130中各個(gè)的深度135可在腔道整個(gè)長(zhǎng)度139上大致恒定。然而，在另一示例性實(shí)施例中，多個(gè)腔道130中各個(gè)的深度135可為漸縮的。例如，多個(gè)腔道130中的各個(gè)的深度 135可貫穿腔道130的長(zhǎng)度139沿冷卻介質(zhì)90經(jīng)過腔道130流動(dòng)的方向而減小。然而，作為備選，多個(gè)腔道130中各個(gè)的深度135可貫穿腔道130的長(zhǎng)度139沿冷卻介質(zhì)90經(jīng)過腔道130流動(dòng)的方向而擴(kuò)大。應(yīng)當(dāng)理解的是，多個(gè)腔道130中各個(gè)的深度135可采用任何方式在腔道130的整個(gè)長(zhǎng)度139上變化，根據(jù)需要而減小和擴(kuò)大。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，各種腔道130均可具有大致恒定的深度135，同時(shí)其它腔道130可具有漸縮的深度135。腔道130可具有任何幾何形狀的截面，舉例來說，例如矩形、橢圓形、三角形，或?qū)⒈阌诶鋮s介質(zhì)流經(jīng)腔道的任何其它幾何形狀。應(yīng)當(dāng)理解的是，各種腔道130可具有帶一定幾何形狀的截面，同時(shí)其它腔道130可具有帶另一幾何形狀的截面。腔道130可為大致直的腔道，或可大致為彎曲、正弦曲線或蛇形的腔道。腔道130 可定向?yàn)槭沟美鋮s介質(zhì)90沿相對(duì)于熱氣流80的任何方向流經(jīng)腔道130。例如，冷卻介質(zhì) 90可沿相對(duì)于熱氣流80大致向下游的方向，或沿相對(duì)于熱氣流80大致向上游的方向、或沿相對(duì)于熱氣流80的任何其它方向流經(jīng)腔道130或其任何部分。此外，如圖6中所示，冷卻介質(zhì)90可沿多個(gè)方向流經(jīng)腔道130。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3中的腔道130a所示，多個(gè)腔道130中的各個(gè)均可具有大致光滑的表面，如大致光滑的腔道表面132和側(cè)壁134。例如，各腔道130的腔道表面132 和側(cè)壁134均可大致或完全沒有凸起、凹陷或表面紋理。在備選實(shí)施例中，如圖3中的腔道130d所示，多個(gè)腔道130中的各個(gè)均可具有包括多個(gè)表面特征133的表面，如腔道表面132和側(cè)壁134。表面特征133可為從腔道表面132或側(cè)壁134延伸的分立的凸起。此外， 表面特征133可在腔道表面132與側(cè)壁134之間延伸。例如，表面特征133可包括翼形凸起、圓柱形凸起、環(huán)形凸起、人字形凸起、形成在腔道130內(nèi)的網(wǎng)紋式凹槽(cross-hatched groove)之間的升高部分，或它們的任何組合，以及任何其它適合的幾何形狀。應(yīng)當(dāng)理解的是，表面特征133的尺寸可選擇為用以優(yōu)化對(duì)構(gòu)件層120和覆蓋層125的冷卻，同時(shí)滿足腔道130的幾何約束。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，表面特征可僅包括在腔道表面132上，僅包括在側(cè)壁134上，或包括在腔道表面132和側(cè)壁134兩者上。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實(shí)施例中，表面特征133可包括在覆蓋層125的內(nèi)表面127上。在一些實(shí)施例中，各腔道130可為單一的分立腔道。然而，在其它實(shí)施例中，各腔道130或腔道130的任何部分都可從單個(gè)腔道130分叉，以形成多個(gè)腔道分支130。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實(shí)施例中，腔道130可圍繞熱氣體通路構(gòu)件100的整個(gè)周長(zhǎng)，或可僅圍繞熱氣體通路構(gòu)件100的部分周長(zhǎng)。然而，還應(yīng)當(dāng)理解的是，各腔道130通?？刹慌c任何其它腔道130相交。構(gòu)件層120還可限定多個(gè)通道140。通道140可大致延伸穿過構(gòu)件層120，例如處在第一內(nèi)表面122與第二外表面IM之間。通道140可流體地連接到腔道130上。例如， 多個(gè)腔道130中的各個(gè)均可流體地連接到多個(gè)通道140中的至少一個(gè)上。此外，在如圖7 中所示的示例性實(shí)施例中，多個(gè)腔道130中的各個(gè)均可流體地連接到多個(gè)通道140上。通道140可構(gòu)造成使冷卻介質(zhì)90流動(dòng)至腔道130。例如，圖4中所示，至少一個(gè)冷卻回路160 可限定在熱氣體通路構(gòu)件100內(nèi)或提供成鄰近熱氣體通路構(gòu)件100，如限定為鄰近構(gòu)件層 120的第一內(nèi)表面122。通道140可流體地連接到至少一個(gè)冷卻回路160上。冷卻介質(zhì)90 可在壓力大致高于通道140和腔道130中的壓力下流經(jīng)冷卻回路160。該壓差可導(dǎo)致包含在冷卻回路160內(nèi)的一部分冷卻介質(zhì)90流入并穿過通道140，且從通道140流入并穿過腔道 130。此外，多個(gè)通道140中的各個(gè)均可構(gòu)造成用以提供對(duì)覆蓋層125的沖擊冷卻。例如，通道140可定向?yàn)樵跇?gòu)件層120內(nèi)相對(duì)于覆蓋層125的第一內(nèi)表面127大致垂直。因此，當(dāng)冷卻介質(zhì)90流經(jīng)通道140且提供給腔道130時(shí)，冷卻介質(zhì)90從通道140排出，且沖擊在覆蓋層125的第一內(nèi)表面127上，向覆蓋層125提供沖擊冷卻。在冷卻介質(zhì)90流經(jīng)腔道130從而冷卻覆蓋層125和構(gòu)件層120之后，冷卻介質(zhì)90 可從腔道130排出。例如，在如圖4中所示的一個(gè)實(shí)施例中，冷卻介質(zhì)90可在構(gòu)件層120的第一內(nèi)表面122附近排出。多個(gè)通道140可為多個(gè)第一通道140，且構(gòu)件層120還可限定多個(gè)第二通道142。第二通道142可構(gòu)造成使冷卻介質(zhì)90從多個(gè)腔道130流出，且將冷卻介質(zhì)90在構(gòu)件層120的第一內(nèi)表面122附近排出。例如，類似于第一通道140，第二通道142 可大致在構(gòu)件層120的第一內(nèi)表面122與第二內(nèi)表面IM之間延伸，且可流體地連接到腔道130上。此外，至少一個(gè)冷卻回路160可為第一冷卻回路160，且至少一個(gè)第二冷卻回路 162可限定在熱氣體通路構(gòu)件100內(nèi)或提供成鄰近熱氣體通路構(gòu)件100，如限定為鄰近構(gòu)件層120的第一內(nèi)表面122。第二冷卻回路162可大致設(shè)置在沿冷卻介質(zhì)90流動(dòng)方向的第一冷卻回路160下游。第二通道142可流體地連接到該至少一個(gè)第二冷卻回路162上。由于第二冷卻回路162大致設(shè)置在第一冷卻回路160的下游，故冷卻介質(zhì)90可以壓力大致低于第一通道140、腔道130和第二通道142中的壓力流經(jīng)第二冷卻回路162。該壓差可導(dǎo)致流經(jīng)腔道130的冷卻介質(zhì)90從腔道130流入且穿過第二通道142，且從第二通道142在第一內(nèi)表面122附近排出，例如進(jìn)入第二冷卻回路162中。應(yīng)當(dāng)理解的是，各腔道130均可連接到一個(gè)或多個(gè)第二通道142上。還應(yīng)當(dāng)理解的是，第二通道142可定向?yàn)橄鄬?duì)于腔道130 成任何角度。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，第二通道142可具有大致為圓形或橢圓形的截面，大致為矩形的截面、大致為三角形的截面，或可具有任何其它適合形狀的多邊形截面。作為備選，在如圖5、圖6和圖7中所示的另一實(shí)施例中，冷卻介質(zhì)90可在覆蓋層 125附近如覆蓋層125的第二外表面129附近排出。例如，覆蓋層125可限定多個(gè)排出通道146。各排出通道146均可構(gòu)造成用以使冷卻介質(zhì)90從多個(gè)腔道130流出，且將冷卻介質(zhì)90在覆蓋層125的第二外表面129附近排出。例如，排出通道146可大致在覆蓋層125 的第一內(nèi)表面127與第二外表面1 之間延伸，且可流體地連接到腔道130上。熱氣流80 可以壓力大致低于通道140和腔道130中的壓力流過覆蓋層125的第二外表面129。該壓差可導(dǎo)致流經(jīng)腔道130的冷卻介質(zhì)90從腔道130流入并穿過排出通道146，且從排出通道 146在覆蓋層125的第二外表面129附近排出。冷卻介質(zhì)90可從排出通道146排出到熱氣流80通路附近或該通路中。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，從排出通道146排出的冷卻介質(zhì)90可在熱氣體通路構(gòu)件100附近(例如，覆蓋層125的第二外表面129附近)形成冷卻膜，且可向熱氣體通路構(gòu)件提供膜冷卻。應(yīng)當(dāng)理解的是，各腔道130均可連接到一個(gè)或多個(gè)排出通道146上。還應(yīng)當(dāng)理解的是，排出通道146可定向?yàn)橄鄬?duì)于腔道130成任何角度。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，排出通道146可具有大致為圓形或橢圓形的截面，大致為矩形的截面、大致為三角形的截面，或可具有任何其它適合形狀的多邊形截面。作為備選，冷卻介質(zhì)90可從腔道130直接地排出。例如，熱氣體通路構(gòu)件100可包括末梢部分，而腔道130可流體地連接到該末梢部分上。冷卻介質(zhì)90可經(jīng)由末梢部分直接地從腔道130流出到熱氣流80通路附近或該通路中。構(gòu)件層120和覆蓋層125可分別包括單種材料，如一種基底或一種涂層，或可分別包括多種材料，如多種基底和涂層。例如，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，如圖2、圖4、圖5、圖6和圖7中所示，構(gòu)件層120可包括構(gòu)件基底150。通常用于熱氣體通路構(gòu)件100中的基底材料150例如可為鎳基、鈷基或鐵基超級(jí)合金。該合金可為鑄造或鍛造的超級(jí)合金。應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開內(nèi)容的構(gòu)件基底150不限于以上材料，而是可為在任何熱氣體通路構(gòu)件中使用的任何材料。此外，如圖2中所示，覆蓋層125可包括金屬涂層152。在實(shí)施例的一個(gè)示例性方面中，金屬涂層152可為基于任何金屬或金屬合金的涂層，舉例來說，例如鎳基、鈷基、鐵基、鋅基或銅基涂層。作為備選，覆蓋層125可包括連結(jié)涂層(bonding coating) 154。連結(jié)涂層巧4可為任何適合的連結(jié)材料。例如，連結(jié)涂層IM可具有化學(xué)成分MCrAl (X)，其中，M為選自由狗、 Co和Ni及它們的組合所構(gòu)成的組的元素，而(X)為選自由以下所構(gòu)成的組的元素Y'形成元素(ga_a prime former)、例如由Ta、Re和諸如Y、Zr、Hf、Si的反應(yīng)元素(或活性元素)構(gòu)成的固體溶液加強(qiáng)劑，由B、C構(gòu)成的晶界加強(qiáng)劑以及它們的組合。連結(jié)涂層IM例如可通過物理汽相沉積工藝而施加到熱氣體通路構(gòu)件100上，該物理汽相沉積工藝?yán)鐬殡娮邮舭l(fā)、離子-等離子弧蒸發(fā)、或?yàn)R射、或熱噴涂工藝，如空氣等離子噴涂、高速含氧燃料或低壓等離子噴涂。作為備選，連結(jié)涂層1 可為擴(kuò)散鋁化物連結(jié)涂層，如具有化學(xué)成分NiAl或PtAl的涂層，以及連結(jié)涂層IM例如可通過汽相鋁化或化學(xué)汽相沉積而施加到熱氣體通路構(gòu)件100上。作為備選，覆蓋層125可包括熱障涂層(〃 TBC" )156。TBC156可為任何適合的熱障材料。例如，TBC156可為氧化釔-穩(wěn)定二氧化鋯，且可通過物理汽相沉積工藝或熱噴涂工藝而施加到熱氣體通路構(gòu)件100上。作為備選，TBC156可為陶瓷，舉例來說，例如為氧化鋯的薄層，該氧化鋯由諸如第IV、V和VI族元素形成的氧化物的其它耐熱氧化物或由諸如La、Nd、Gd、Yb等鑭系元素改性的氧化物進(jìn)行改性。在其它示例性實(shí)施例中，如上文所述，構(gòu)件層120和覆蓋層125分別可包括多種材料，如多種基底和涂層。例如，在如圖8中所示的一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)件層120可包括構(gòu)件基底150和連結(jié)涂層154。構(gòu)件基底150可包括第一內(nèi)層122，而連結(jié)涂層IM可包括第二外層124。因此，多個(gè)腔道130可限定在連結(jié)涂層154中。此外，如圖8中所示，覆蓋層125可包括 TBC156。在如圖9中所示的另一實(shí)施例中，構(gòu)件層120可包括構(gòu)件基底150、連結(jié)涂層IM 和第一 TBC 156。構(gòu)件基底150可包括第一內(nèi)層122，而第一 TBC 156可包括第二外層124。 因此，多個(gè)腔道130可限定在第一 TBC 156中。此外，如圖9中所示，覆蓋層125可包括第二 TBC158。此外，如圖2中所示，冷卻系統(tǒng)110可包括設(shè)置成鄰近覆蓋層125的TBC 156。此外，如圖2中所示，冷卻系統(tǒng)110可包括設(shè)置在TBC156與覆蓋層125之間的連結(jié)涂層154。 作為備選，覆蓋層125可包括金屬涂層152、連結(jié)涂層154以及TBC 156。通過利用如本文所述的腔道130和通道140，本公開內(nèi)容的冷卻系統(tǒng)110以高的熱傳遞速度和相對(duì)均勻的溫度分布提供對(duì)熱氣體通路構(gòu)件100的冷卻。因此，本公開內(nèi)容的冷卻系統(tǒng)110可延長(zhǎng)熱氣體通路構(gòu)件100的壽命，且容許構(gòu)件100結(jié)合較高溫度的熱氣流 80使用，從而提高系統(tǒng)10的性能和效率。本書面說明使用了包括最佳模式的實(shí)例來公開本發(fā)明，且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員所想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的書面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的書面語言無實(shí)質(zhì)差異的同等結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為這些實(shí)例落在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于熱氣體通路構(gòu)件(100)的冷卻系統(tǒng)(110)，所述冷卻系統(tǒng)(110)包括構(gòu)件層(120)，所述構(gòu)件層(120)包括第一內(nèi)表面(12 和第二外表面(IM)，所述第二外表面(124)限定多個(gè)腔道(130)，所述構(gòu)件層(120)還限定大致在所述第一內(nèi)表面 (122)與所述第二外表面(124)之間延伸的多個(gè)通道(140)，其中，所述多個(gè)腔道(130)中的各個(gè)均流體地連接到所述多個(gè)通道(140)中的至少一個(gè)上；以及覆蓋層(125)，所述覆蓋層(12 定位成鄰近所述構(gòu)件層(120)的第二外表面(IM)，其中，所述多個(gè)通道(140)構(gòu)造成用以使冷卻介質(zhì)(90)流動(dòng)至所述多個(gè)腔道(130)，且向所述覆蓋層(12 提供沖擊冷卻，以及其中，所述多個(gè)腔道(130)構(gòu)造成用以使冷卻介質(zhì) (90)經(jīng)由其流動(dòng)，冷卻所述覆蓋層(125)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述構(gòu)件層(120)包括構(gòu)件基底(150)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求2中任何一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述覆蓋層(125)為金屬涂層(152)、連結(jié)涂層(154)或熱障涂層(156)中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任何一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)(110)還包括設(shè)置成鄰近所述覆蓋層(12 的熱障涂層(156)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)(110)還包括設(shè)置在所述熱障涂層(156)與所述覆蓋層(12 之間的連結(jié)涂層(IM)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任何一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述構(gòu)件層(120)包括構(gòu)件基底(150)和連結(jié)涂層(IM)，以及其中，所述多個(gè)腔道(130)限定在所述連結(jié)涂層(154)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任何一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述構(gòu)件層(120)包括構(gòu)件基底(150)、連結(jié)涂層(154)和第一熱障涂層(156)，以及其中，所述多個(gè)腔道(130)限定在所述第一熱障涂層(156)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中任何一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述多個(gè)通道(140)為多個(gè)第一通道(140)，所述構(gòu)件層(120)還限定多個(gè)第二通道(142)，所述多個(gè)第二通道(142)中的各個(gè)均流體地連接到所述多個(gè)腔道(130)中的一個(gè)上，且構(gòu)造成用以使冷卻介質(zhì)(90)從所述腔道(130)流出且將冷卻介質(zhì)(90)在所述構(gòu)件層(120)的第一內(nèi)表面(122)附近排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任何一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述覆蓋層(12 限定多個(gè)排出通道(146)，所述多個(gè)排出通道(146)中的各個(gè)均流體地連接到所述多個(gè)腔道(130)中的一個(gè)上，且構(gòu)造成用以使冷卻介質(zhì)(90)從所述腔道(130)流出， 且將冷卻介質(zhì)(90)在所述覆蓋層(12 附近排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求9中任何一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)(110)，其特征在于，冷卻介質(zhì)(90)直接從所述多個(gè)腔道(130)排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱氣體通路構(gòu)件冷卻系統(tǒng)。公開了一種用于熱氣體通路構(gòu)件的冷卻系統(tǒng)(110)。冷卻系統(tǒng)(110)可包括構(gòu)件層(120)和覆蓋層(125)。構(gòu)件層可包括第一內(nèi)表面(122)和第二外表面(124)。第二外表面可限定多個(gè)腔道(130)。構(gòu)件層還可限定大致在第一內(nèi)表面與第二外表面之間延伸的多個(gè)通道(140)。多個(gè)腔道(130)中的各個(gè)均可流體地連接到多個(gè)通道(140)中的至少一個(gè)上。覆蓋層可定位成鄰近構(gòu)件層的第二外表面(124)。多個(gè)通道(140)可構(gòu)造成使冷卻介質(zhì)(90)流動(dòng)至多個(gè)腔道(130)，且向覆蓋層(125)提供沖擊冷卻。多個(gè)腔道(130)可構(gòu)造成使冷卻介質(zhì)經(jīng)由其流動(dòng)，冷卻覆蓋層。
文檔編號(hào)F02C7/12GK102235242SQ20111005073
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者B·P·萊西, G·M·伊策爾, R·S·班克 申請(qǐng)人:通用電氣公司