[发明专利]斜沟式扩散器

说明书

本发明根据由能源部授予的合同No.DE-FC26-05NT42643在政府的支持下做出。政府可在本发明中具有一定的权利。

技术领域

本主题大体上涉及一种用于制品的斜沟式扩散器，并且尤其地涉及一种用于冷却燃气涡轮部件的翼型件的斜沟式并且对应的扩散孔。

背景技术

在燃气涡轮中，热燃烧气体沿着环形热气体路径从燃烧器的环形阵列流过用于流动的过渡件。涡轮级典型地沿着热气体路径设置，使得热燃烧气体从过渡件流过第一级喷嘴和动叶(bucket)并流过后续涡轮级的喷嘴和动叶。涡轮动叶可固连至包括涡轮转子的多个涡轮叶轮，其中每一个涡轮叶轮安装至转子轴，以便与转子轴一起旋转。

涡轮动叶通常包括从大致平面的平台径向向外延伸的翼型件和从平台径向向内延伸的中空柄部。柄部可包括楔形榫头或其他装置，以将动叶固连至涡轮转子的涡轮叶轮。通常，在燃气涡轮的操作期间，从燃烧器流出的热燃烧气体通常引导到涡轮动叶的翼型件上并且环绕涡轮动叶的翼型件。因此，为了保护部件免受高温，翼型件典型地包括构造成遍及翼型件供应诸如空气的冷却介质，以便减小翼型件的压力侧与吸力侧之间的温差的翼型件冷却回路。另外，翼型件的外表面可涂覆涂层(例如利用热障涂层(“TBC”)系统)，以提供这样的表面氧化/侵蚀和/或热保护。这些涂层典型地与用于向翼型件的压力侧表面和/或吸力侧表面供应空气的冷却方案或布置结合利用。

常规地，动叶翼型件的表面利用通过这样的表面限定的一系列薄膜孔冷却。尤其地，薄膜孔典型地直线钻通(多个)翼型件表面并钻入翼型件冷却回路，以允许流过冷却回路的冷却介质被供应至翼型件表面。然而，已发现的是，这些薄膜孔常常提供低于翼型件的表面的最佳冷却的冷却。具体地，由于膜孔直线钻入翼型件，所以从孔排出的冷却介质的出口角相对地高，从而负面地影响冷却介质对于翼型件的表面的流动附着。为了解决这样的流动附着问题，提出了薄膜孔的各种设计变型，诸如通过在翼型件内形成改进形(advanced-shaped)膜孔(例如V形孔)或者通过为薄膜孔形成复杂形出口。然而，这些设计变型常常非常难以制造，并因而明显增加生产涡轮动叶的总成本。

因此，可容易地制造并且向翼型件的表面提供足够冷却的冷却布置在本技术中是受欢迎的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下的说明中部分地陈述，或者可从说明书中显而易见，或者可通过本发明的实践学习。

在一方面中，本主题公开了一种制品，该制品包括具有第一表面和第二表面的基板以及设置在第二表面上的涂层。另外，制品包括至少部分地限定在涂层中的斜沟。斜沟可包括底面、第一侧壁和设置在第一侧壁的下游的第二侧壁。第一和第二侧壁可以以小于大约60度的角度从底面延伸。此外，制品可包括限定在第一表面与底面之间的多个孔。

在另一方面中，本主题公开了一种涡轮部件，该涡轮部件包括具有基部和与基部相对设置的顶端的翼型件。翼型件可由具有第一表面和第二表面的基板形成。另外，涡轮部件可包括：热障涂层系统，其设置在第二表面上；和斜沟，其至少部分地限定在热障涂层系统中，以便至少部分地在基部与顶端之间纵向地延伸。斜沟可包括底面、第一侧壁和设置在第一侧壁的下游的第二侧壁。第一和第二侧壁可以以小于大约60度的角度从底面延伸。此外，制品可包括限定在第一表面与底面之间的多个孔。

在另一方面中，本主题公开了一种用于制造由基板和涂层形成的制品的方法，该基板具有第一表面、第二表面，该涂层设置在第二表面上。该方法可包括：去除涂层的一部分，以形成斜沟，其中，斜沟具有底面和以小于大约60度的角度从底面延伸的至少一个侧壁；和形成从底面延伸至基板的第一表面的多个孔。

参考以下的说明和所附权利要求，本发明的这些及其他的特征、方面和优点将变得更好理解。被合并且构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中提出了本发明的针对本领域的技术人员的包括本发明的最佳模式的完整且能够实现的公开，附图中：

图1图示了根据本主题的方面具有限定在其中的斜沟和扩散孔的涡轮动叶的一个实施例的透视图；

图2图示了沿线2-2截取的图1所示的涡轮动叶的剖视图；

图3图示了图2所示的涡轮动叶的翼型件的一部分的剖视图，尤其地图示了图2所示的斜沟和扩散孔的剖视近视图；

图4图示了图1所示的涡轮动叶的翼型件的一部分的压力侧视图，尤其地图示了图1所示的斜沟和若干扩散孔的顶视近视图；