具有空气流的冷却孔选择性热涂层制造技术

本发明专利技术公开了一种具有空气流的冷却孔选择性热涂层系统，可以包括：涂覆系统，所述涂覆系统配置成将热涂层材料涂覆到部件，所述部件具有多个冷却孔；与所述涂覆系统连接的空气流系统，所述空气流系统配置成迫使空气通过所述部件；以及与所述空气流系统和所述涂覆系统连接的控制系统，所述控制系统配置成：检测所述涂覆系统的涂覆指令，所述涂覆指令指示所述涂覆系统将所述热涂层材料涂覆到所述多个冷却孔中的分组中；以及响应于检测到所述涂覆指令，指示所述空气流系统在将所述热涂层材料涂覆到所述部件期间迫使空气通过所述多个冷却孔中的所述分组。

Selective thermal coating of cooling hole with air flow

The present invention discloses a selective thermal coating system for a cooling hole with air flow, which can include a coating system, which is configured to apply a thermal coating material to a component, the component has a plurality of cooling holes, an air flow system connected with the coating system, and the air flow system is configured to force the air. The control system, which is connected with the air flow system and the coating system, is configured to detect the coating instruction of the coating system, the coating instruction indicating that the coating system applies the thermal coating material to the packets in the plurality of cooling holes, and the response to the system. The described coating instruction is detected to indicate that the air flow system compels the air to pass through the groups of the plurality of cooling holes during the coating of the hot coating material to the part.

【技术实现步骤摘要】
具有空气流的冷却孔选择性热涂层
本说明书中公开的主题涉及涡轮机中的材料的制造。更确切地说，本说明书中公开的主题涉及涡轮机中的涂层部件。
技术介绍
涡轮机(例如，燃气涡轮机)制造和维护中的一项挑战是保持部件冷却孔不阻塞，例如当将涂层涂覆到涡轮机部件时。确切地说，热喷涂涂层可能会堵塞部件中的冷却孔，因此需要对大量(例如，几十个或几百个)孔执行价格高昂、劳动密集的过程，例如使用金刚石涂覆的工具和/或硬质合金工具进行切割。
技术实现思路
本专利技术的各种实施例包括用于在涂覆过程期间选择性地冲洗部件(例如，燃气涡轮机部件)中的冷却孔的方法。根据各种实施例的系统可以包括：涂覆系统，所述涂覆系统配置成将热涂层材料涂覆到部件，所述部件具有多个冷却孔；与所述涂覆系统连接的空气流系统，所述空气流系统配置成迫使空气通过所述部件；以及与所述空气流系统和所述涂覆系统连接的控制系统，所述控制系统配置成：检测所述涂覆系统的涂覆指令，所述涂覆指令指示所述涂覆系统将所述热涂层材料涂覆到所述多个冷却孔中的分组(subset)中；以及响应于检测到所述涂覆指令，指示所述空气流系统在将所述热涂层材料涂覆到所述部件期间迫使空气通过所述多个冷却孔中的子集。其中所述热涂层材料包括热障涂层(TBC)。其中所述控制系统在所述涂覆系统涂覆所述热涂层材料之前检测所述涂覆指令。其中所述多个冷却孔中的所述分组包括位于所述部件的单个区域内的冷却孔。其中所述部件包括燃气涡轮机(GT)部件。本专利技术的第二方面包括计算机程序产品，所述计算机程序产品具有实施于计算机可读存储介质中的程序代码，所述程序代码在由至少一个计算设备执行时使所述至少一个计算装置控制涂覆系统，所述涂覆系统配置成通过执行包括以下项的动作将热涂层材料涂覆到具有多个冷却孔的部件：检测所述涂覆系统的涂覆指令，所述涂覆指令指示所述涂覆系统将所述热涂层材料涂覆到所述多个冷却孔中的分组；以及响应于检测到所述涂覆指令，指示与所述部件连接的空气流系统在将所述热涂层材料涂覆到所述部件期间迫使空气通过所述多个冷却孔中的所述分组。其中所述冷却系统包括涂覆机器人，所述涂覆机器人配置成执行所述涂覆指令。其中所述至少一个计算装置在所述涂覆系统涂覆所述热涂层材料之前检测所述涂覆指令。其中所述多个冷却孔中的所述分组包括位于所述部件的单个区域内的冷却孔。本专利技术的第三方面包括由计算机实施的方法，所述方法用于控制涂覆系统，所述涂覆系统配置成将热涂层材料涂覆到具有多个冷却孔的部件，所述方法包括：检测所述涂覆系统的涂覆指令，所述涂覆指令指示所述涂覆系统将所述热涂层材料涂覆到所述多个冷却孔中的分组；以及响应于检测到所述涂覆指令，指示与所述部件连接的空气流系统在将所述热涂层材料涂覆到所述部件期间迫使空气通过所述多个冷却孔中的所述分组。其中在所述涂覆系统涂覆所述热涂层材料之前检测所述涂覆指令。附图说明从以下结合附图对本专利技术各方面进行的详细描述中可更容易理解本专利技术的这些和其他特征，附图描绘了本专利技术的多个实施例，其中：图1示出了包括根据本专利技术各种实施例的系统的环境的示意图。图2示出了图1所示系统的部件的特写示意图。图3示出了根据本专利技术各种实施例的歧管的特写示意图。应注意，本专利技术各个方面的附图不一定按比例绘制。附图仅旨在描述本专利技术的典型方面，因此不应视作限制本专利技术的范围。在附图中，类似的编号表示各个附图中的类似元件。具体实施方式如本说明书中所述，本说明书中公开的主题涉及涡轮机中的材料的制造。更确切地说，本说明书中公开的主题涉及涡轮机中部件的选择性热涂覆，例如使用热喷涂涂层(thermalspraycoating)，例如热障涂层(TBC)。如本说明书中所述，涂覆热喷涂涂层可能会堵塞部件中的冷却孔，因此需要对大量(例如，几十个或几百个)孔执行价格高昂、劳动密集的过程，例如使用金刚石涂覆的工具和/或硬质合金工具进行切割。用于在热涂覆期间保持冷却孔不堵塞的常规方法包括在整个涂覆过程期间迫使空气或惰性气体通过部件中的所有冷却孔。尽管这些常规方法可以防止一些冷却孔闭合，但是空气或惰性气体的体积以及长时间暴露会导致部件发生不期望的冷却。过度冷却部件与热喷涂层结合的能力较差，因此导致涂层在使用期间具有较高降级(degrade)潜力。与常规方法相比，本专利技术各个方面包括用于在热喷涂过程期间选择性地防止部件中的冷却孔阻塞的系统和方法。在某些情况下，控制系统与涂覆机器人连接，并且检测用于涂覆部件特定部分的指令。响应于检测到涂覆部件的特定部分的指令，控制系统促使空气流通过部件的所述部分中的冷却孔，以防止这些冷却孔被热涂层材料(例如TBC)阻塞。在一些情况下，控制系统连接到包括旋转空气滑环的空气流系统。在一些涂覆过程中，所述部件在转台、底座或其他平台上旋转，同时涂层机器人保持静止或仅围绕部件移动有限数量的角度(degrees)。本说明书中公开的系统中的旋转空气滑环(rotaryairslipring)可以允许部件完全旋转(并且过度旋转，例如360度以上)，而不会缠绕空气供应管线。由于部件能够完全自由地旋转，系统可以更有效地涂覆所述部件，因此节省时间和费用。此外，通过选择性地迫使空气通过冷却孔，所述系统可以防止部件过度冷却，从而与常规方法相比提高了涂层的质量。在其他涂覆过程中，将部件放置或以其他方式安装在平台上，并且涂覆机器人围绕平台移动以涂覆涂层。应理解，在其他涂覆过程中，部件可以放置在转台、底座或其他平台上，并且可以旋转有限数量的角度，同时涂覆机器人也配置成围绕部件移动有限数量的角度。在任何情况下，本说明书中所述的系统可以相对于常规系统和方法改进部件涂覆的过程。在以下描述中，将参考形成本说明书一部分的附图，并且以示例方式示出可实践本专利技术教义的具体示例性实施例。这些实施例将足够详细地进行描述，以使所属领域中技术人员能够实践本专利技术的教义，并且应理解，可以在不脱离专利技术教义的范围的情况下使用其他实施例，并且可以做出更改。因此，以下说明仅仅是说明性的。图1示出了包括根据本专利技术各种实施例的系统2的环境的示意图。如图所示，系统2可以包括配置成将热涂层材料12例如热障涂层涂覆到部件14的涂覆系统10。在一些情况下，热障涂层(TBC)可以包括具有多层(例如，四层：金属衬底、金属粘合涂层、热生长氧化物(thermally-grownoxide，TGO)层和陶瓷顶涂层)的常规TBC，但也可以包括所属领域中已知的其他任何常规热涂层材料12。图2示出了涂覆系统10以及本说明书中将进一步描述的空气流系统20的特写示意图。涂覆系统10可以包括所属领域中已知的机器人涂覆系统，包括例如涂覆器和材料储存器(或源线)。在一些情况下，涂覆系统10包括以下项中的至少一个：机器人涂覆器、气溶胶印刷机(aerosolprinter)、喷墨印刷机或手动喷涂系统(例如，由操作人员操作，并配置成将涂层已涂覆到部件14特定部分的指示发送到例如控制系统40)。在各种实施例中，部件14具有多个冷却孔16，所述冷却孔可以包括位于部件14的区域18中的不同冷却孔分组16A、16B等。也就是说，在各种实施例中，各冷却孔分组16A、16B可以具有穿过其中的不同流动路径，使得流动通过一个冷却孔分组16A的流体流不会流动通过不同的冷却孔分组16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，所述系统包括：涂覆系统，所述涂覆系统配置成将热涂层材料涂覆到部件，所述部件具有多个冷却孔；与所述涂覆系统连接的空气流系统，所述空气流系统配置成迫使空气通过所述部件；以及与所述空气流系统和所述涂覆系统相连接的控制系统，所述控制系统配置成：检测所述涂覆系统的涂覆指令，所述涂覆指令指示所述涂覆系统将所述热涂层材料涂覆到所述多个冷却孔中的分组中；以及响应于检测到所述涂覆指令，指示所述空气流系统在将所述热涂层材料涂覆到所述部件期间迫使空气通过所述多个冷却孔中的所述分组。

【技术特征摘要】
2017.01.06 US 15/4003811.一种系统，所述系统包括：涂覆系统，所述涂覆系统配置成将热涂层材料涂覆到部件，所述部件具有多个冷却孔；与所述涂覆系统连接的空气流系统，所述空气流系统配置成迫使空气通过所述部件；以及与所述空气流系统和所述涂覆系统相连接的控制系统，所述控制系统配置成：检测所述涂覆系统的涂覆指令，所述涂覆指令指示所述涂覆系统将所述热涂层材料涂覆到所述多个冷却孔中的分组中；以及响应于检测到所述涂覆指令，指示所述空气流系统在将所述热涂层材料涂覆到所述部件期间迫使空气通过所述多个冷却孔中的所述分组。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统指示所述空气流系统迫使空气仅通过所述多个冷却孔中的所述分组。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个冷却孔包括多个不同冷却孔分组。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述空气流系统还包括用于迫使所述空气通过所述部件的旋转空气滑环。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述旋转空气滑环使所述部件能够围绕所述空气流系统的主轴线旋转360度以上，而不限制送到所述部件的空气流；其中所述涂覆系统包括涂覆机器人；所述涂覆机器人配置成在涂覆所述热涂层材料期间保持静止。6.一种包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码实施在计算机可读存储介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：GL汉森，EV拉热内斯，MB佩赞特，PM小斯科扎，ML史密斯，GE维斯纳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US