[实用新型]耐高温结构及涡轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及冷却技术，尤其涉及一种耐高温结构及涡轮。

背景技术

在燃气轮机的主要部件中，涡轮转静子部件长期工作于高温高压的环境中，工作环境温度一般在1300K以上，光靠材料自身的耐高温性能，无法长期承受高温恶劣环境。

现行冷却技术中，一般在涡轮部件与高温燃气接触的外环机体部分涂布耐高温陶瓷涂层，利用耐高温涂层来阻隔涡轮外环机体与主燃气通道中高温燃气的接触，降低外环机体温度，增强冷却效果。例如公开号CN1427085A的中国专利申请公布了一种用于结合层的合金组合物作为耐高温涂层，该涂层结构主要有基体、结合层与陶瓷涂层三层组合结构；公开号CN1221067A的中国专利申请公布了一种具有柱状结构的氧化锆研磨层作为耐高温涂层。试验证明，相同条件下，涂有耐高温涂层的部件比不涂有耐高温涂层的部件，热负荷可以减低一半，温度可以降低100至300℃，有利于保护高温部件，延长使用寿命，提高发动机性能。

然而，这些现有的耐高温陶瓷涂层都为整块涂层，涂层面积很大，而其热膨胀系数通常与基体的热膨胀系数有一定的差别，在实际工作时，在热应力的作用下，整块大面积陶瓷涂层容易产生涂层脱落或裂纹问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种耐高温结构及涡轮，能够使设置有该耐高温结构的部件承受高温恶劣环境，且耐高温涂层不易脱落或产生裂纹。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种耐高温结构，包括在部件基体上离散设置的多排的横向凹槽和纵向凹槽，所述横向凹槽与所述纵向凹槽相互交错，在所述横向凹槽和纵向凹槽之间形成所述部件基体上的多个凸台结构，所述凸台结构上布置有贯通所述部件基体的气膜孔，在所述横向凹槽和纵向凹槽中布置有粘合层和耐高温涂层，所述耐高温涂层通过所述粘合层附着在所述部件基体上。

进一步的，所述耐高温涂层的表面与所述部件基体的表面形成平滑过渡的平整表面。

进一步的，所述粘合层的热膨胀系数介于所述部件基体和耐高温涂层的热膨胀系数之间。

进一步的，所述凸台结构包括半岛型凸台结构和/或孤岛型凸台结构。

进一步的，所述凸台结构为孤岛型凸台结构。

进一步的，所述凸台结构上布置的多个气膜孔的中心线与所述部件基体的表面垂直。

进一步的，在所述部件基体上迎着高温气流的方向的前端还设置有中心线倾斜的气膜孔，且所述气膜孔的出气方向与所述高温气流的方向相对。

进一步的，所述横向凹槽和纵向凹槽均导圆角。

进一步的，所述横向凹槽和纵向凹槽的排数根据所述部件基体的尺寸确定，所述凸台结构的面积由所述气膜孔的孔径确定。

基于上述技术方案，本实用新型在接触到高温气流的部件基体上离散的设置多排且相互交错的凹槽，这些凹槽内布置粘合层和耐高温涂层，耐高温涂层通过粘合层附着在部件基体上。这种凹槽结构可以形成类似于网格状的耐高温涂层，增加了耐高温涂层与部件基体粘合的面积，使得耐高温涂层粘接得更加紧密，另外由于凹槽结构的存在使得耐高温涂层在平行于部件基体表面的方向上不容易发生松动，也使得耐高温涂层更难以脱落。相比于现有的大面积的整体涂层结构，这种凹槽结构可形成相对小块的涂层区域，即便某块涂层区域发生脱落时，其他涂层区域则仍然会比较牢固的粘结在部件基体上，不容易导致整体涂层全部脱落。在凹槽之间所形成的凸台结构上布置得气膜孔可以在气膜孔出口处形成冷却气膜，该冷却气膜与耐高温涂层共同作用可以在涂层结构表面形成较小的温度梯度，实现较好的部件冷却效果。

在另一个实施例中，所述耐高温涂层的表面与所述部件基体的表面形成平滑过渡的平整表面。这种平滑过渡的平整表面可以避免在表面上形成局部高温点，从而实现较好的部件冷却效果。

在另一个实施例中，所述粘合层的热膨胀系数介于所述部件基体和耐高温涂层的热膨胀系数之间。这种热膨胀系数的关系可以尽量消除部件基体与耐高温涂层之间的热膨胀程度较大差异所带来的影响。

在另一个实施例中，所述凸台结构包括半岛型凸台结构和/或孤岛型凸台结构。优选的，所述凸台结构为孤岛型凸台结构。相比于半岛型凸台结构，孤岛型凸台结构更易于加工，且可减少边缘应力。