[发明专利]用于燃气涡轮机的冷却复合板

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃气涡轮机的层压板，其包括用于冷却流体的冷却通道。此外，本发明涉及一种制造用于燃气涡轮机的层压板的方法。

背景技术

为了增大燃气涡轮机的功率和效率，在现代燃气涡轮机中的入口温度变得越来越高。出于这个原因，越来越多的涡轮机部件需要某种冷却结构，以达到可接受的寿命。然而，增加例如冷却空气的使用对燃气涡轮机的效率具有负面影响，使得需要更有效的冷却方法。例如，这可以通过使用形成为较小部件的复杂冷却特征来在所述较小部件上实现。然而，对于例如由金属板制成的更大结构，可用的冷却方法比通过精密铸造或机械加工等制成的那些部件有限得多。

通过由始终特殊材料制造涡轮机部件，已使用于燃气涡轮机部件的预先制造结构适合于在更高的温度环境下使用。这种特殊材料的使用是昂贵的，并且受到可用材料的限制。

可替代地，已知的是使用彼此间隔开的双层部件，使得冷却流体在部件之间流动。由于复杂的布置和相互之间的对准，这种双部件的设计是昂贵的，并且限制了涡轮机部件的设计和轮廓的灵活性。

US4168348披露了一种用于燃气涡轮机的燃烧室的穿孔层压材料。该材料包括至少两个穿孔材料的邻接板，所述穿孔非对齐并由形成在邻接板的邻接表面的两个上的一系列通道相互连接。

US3584972披露了由结合在一起的两个或更多个金属层组成的受控多孔特性的板材，所述层被光刻或以其它方式机械加工以限定穿过层的孔以及层的邻接面之间的通路。板可以用于涡轮机叶片或燃气涡轮机的其他热部件。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于燃气涡轮机部件的层压板，其中，层压板的制造成本和复杂度降低。

这个目的可以通过根据独立权利要求的用于燃气涡轮机部件的层压板和制造燃气涡轮机部件的方法来解决。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于燃气涡轮机部件的层压板。层压板包括第一覆盖层、第二覆盖层和第一中间层。第一覆盖层、第二覆盖层和第一中间层彼此叠置地被堆叠在一起，其中第一中间层位于第一覆盖层和第二覆盖层之间。第一中间层包括至少一个第一细长通孔，其中，冷却流体可流动通过第一细长通孔。换句话说，围绕第一细长通孔的第一中间层的材料、第一覆盖层和第二覆盖层形成第一冷却通道，冷却流体可流动通过该第一冷却通道。

根据本发明的另一方面，提供一种制造用于燃气涡轮机的层压板的方法。根据该方法，至少一个第一细长通孔被形成到第一中间层内。第一覆盖层、第二覆盖层和第一中间层彼此叠置地被堆叠在一起。第一中间层位于第一覆盖层和第二覆盖层之间。冷却流体可流动通过第一细长通孔。第一细长通孔、第一覆盖层和第二覆盖层形成冷却通道，冷却流体可流动通过该冷却通道。

燃气涡轮机部件可被用于例如建立燃气涡轮机的导向叶片、涡轮叶片或燃烧室。该层压板可形成相应气体涡轮机部件的壁元件或外壳的一部分。该层压板可以是气体涡轮机部件的与燃气涡轮机的热工作气体相接触的一部分。

第一覆盖层、第二覆盖层和相应的中间层可以由金属材料制成。第一覆盖层、第二覆盖层和第一中间层可包括相同的材料，或者可以相对于彼此具有不同的材料。例如，第一覆盖层、第二覆盖层或第一中间层中的一个可以由金属材料制成，其中其它层由不同材料种类形成，例如玻璃或陶瓷材料或碳纤维，或者反之亦然。

在一个示例性实施例中，外覆盖层(例如第一覆盖层，其可以暴露于涡轮机的热工作气体)可以相对于第一/第二中间层和内覆盖层(例如暴露于冷却流体的第二覆盖层)由不同的材料制成，以便适合其各自的条件。第一覆盖层可以(在外部)位于气体洗涤(热)的氧化体系内，并且第二覆盖层可以(在内部)位于冷却空气(冷却剂)基本上惰性体系内或另选地在腐蚀体系内。具体而言，第一(例如外)覆盖层包括第一材料，特别是耐氧化材料，并且第一中间层、第二中间层和/或第二(例如内)覆盖层包括第二材料，特别是耐腐蚀材料。这可以提高寿命并降低成本。

在第一覆盖层和第二覆盖层之间可被插入多个中间层。因此，层压板可以包括多个层，特别是第一覆盖层、第二覆盖层和多个相应的第一和/或第二中间层的堆叠。