[发明专利]具有多个壁和内部热屏障涂层的涡轮翼型件

说明书

本发明题为“具有多个壁和内部热屏障涂层的涡轮翼型件”。本发明公开了一种翼型件(100)，该翼型件具有用于改善冷却并延长寿命的包括多个间隔开的壁(122)的壁结构(120)。翼型件(100)和壁通过增材制造制成。翼型件(100)包括：外部壁(126)、中间壁(128)和内部壁(130)，该外部壁、该中间壁和该内部壁与相邻的壁由多个有支架的构件(140)分开；限定在外部壁(126)与中间壁(128)之间的多个外冷却室(154)，室(154)由外分隔件(156)分隔；限定在中间壁(128)与内部壁(130)之间的多个中间冷却室(154)，室(154)由中间分隔件(156)分隔；在外部壁(126)和中间壁(128)中的每一者上的热屏障涂层(166)；穿过中间壁(128)的第一多个冲击开口(186)；穿过内部壁(130)的第二多个冲击开口(186)；以及穿过外部壁(126)的多个冷却通道(174)。

背景技术

技术领域

本公开整体涉及部件的冷却，并且更具体地，涉及具有多个壁和热屏障涂层的热气体路径部件，该热气体路径部件通过增材制造制成并且包括内部热屏障涂层(TBC)层。

相关领域

暴露于高温下工作流体的热气体路径部件广泛用于工业机器中。例如，燃气涡轮系统包括具有多个级的涡轮，该涡轮具有从支承转子盘向外延伸的叶片。每个叶片包括暴露于热燃烧气体流的翼型件。必须冷却翼型件以承受由燃烧气体所产生的高温。冷却不足可能导致翼型件上失去应力并氧化，并且可能导致疲劳和/或损坏。因此，翼型件为大体中空的，具有通向多个冷却孔等的一个或多个内部冷却流回路。冷却空气通过冷却孔排出以向翼型件的外表面提供膜冷却。可以类似的方式冷却其他类型的热气体路径部件和其他类型的涡轮部件。

尽管许多模型和模拟可在给定的部件在现场投入操作之前运行，但部件或其任何区域可以达到的准确温度可由于特定于部件的热位置和冷位置而极大地变化。具体地讲，部件可能具有可受到过热不利影响的依赖于温度的特性。因此，许多热气体路径部件可经过冷以补偿可能会在部件上产生的局部热点。然而，此类过度的过冷可能会对总体工业机器的输出和效率产生负面影响。

尽管存在冷却通道，但是许多部件也依赖于施加到其外表面的热屏障涂层(TBC)以保护部件。如果在热气体路径部件的TBC中发生称为散裂的断裂、开裂或耗损，则散裂处的部件的局部温度可能会升高到有害温度。例如，散裂可使热气体路径部件的外部壁暴露于高温流体，导致外部表面氧化，从而缩短热气体路径部件的寿命。解决TBC散裂的一种方法是在TBC下方的冷却孔中提供插塞。当发生散裂时，通常通过暴露于足以熔融插塞的热量来移除插塞，冷却孔打开并且冷却介质可从流体耦接到冷却孔的内部冷却回路流动。插塞可以为多孔的以有助于其移除。此方法减少了过冷。然而，插塞的形成是复杂的，需要对材料进行精确机加工和/或精确热处理或化学处理来形成插塞。

发明内容