涡轮翼型件多层外壁制造技术

公开了一种翼型件，其具有用于改进冷却和寿命的包括多个间隔层的外壁。翼型件和外壁通过增材制造制成。外壁包括外层、中间层和内层，其各自通过多个隔断部件而与邻近层分开；在外层和中间层之间的多个第一冷却室，室通过第一分隔壁分隔；在中间层和内层之间的多个第二冷却室，室通过第二分隔壁分隔；在外层上的热障涂层；在中间层中的多个冲击开口和在内层中的第二多个冲击开口；和在外层中的多个冷却通路。外层还可包括在外面上的台部，冷却通路延伸穿过该台部。

Turbine airfoil multilayer outer wall

【技术实现步骤摘要】
涡轮翼型件多层外壁
本公开大体上涉及构件的冷却，且更具体而言，涉及通过增材制造制成的热气体路径构件的多层壁的冷却。
技术介绍
暴露于在高温下的工作流体的热气体路径构件被广泛地用于工业机器中。例如，燃气涡轮系统包括具有多个级的涡轮，所述级具有从支承转子盘向外延伸的叶片。各个叶片包括暴露于热燃烧气体的流的翼型件。翼型件必须被冷却以经受住由燃烧气体产生的高温。不充分的冷却可在翼型件上导致脱开应力和氧化，并且可导致疲劳和/或损坏。因而，翼型件大体上为中空的，其中一个或多个内部冷却流回路导致多个冷却孔等。冷却空气通过冷却孔排出，以为翼型件的外表面提供膜冷却。其它类型的热气体路径构件和其它类型的涡轮构件可以相似的方式被冷却。尽管在本领域中，在将给定构件投入操作之前可执行许多模型和模拟，但构件或其任何区域可达到的精确温度由于构件特定的热和冷的位置而变化很大。具体地，构件可具有温度依赖性，其可受到过热的不利影响。结果，许多热气体路径构件可过冷以补偿可在构件上形成的局部热点。然而，这种过度过冷可对整个工业机器输出和效率产生负面影响。尽管存在冷却通路，但许多构件还依赖于施加到其外表面的热障涂层(TBC)来保护构件。如果在热气体路径构件的TBC中发生称为开裂的断裂、裂缝或损失，则开裂处的构件的局部温度可升高到有害温度。例如，开裂可使热气体路径构件的外壁暴露于高温流体，从而致使外表面氧化，缩短热气体路径构件的寿命。针对TBC开裂的一种办法在TBC下的冷却孔中提供塞子。当开裂发生时，典型地通过暴露于足以熔化塞子的热来移除塞子，冷却孔打开并且冷却介质可从流体地联接至冷却孔的内部冷却回路流动。塞子可为多孔的，以有助于它的移除。该工艺减少了过冷。然而，塞子的形成是复杂的，需要材料的精确机加工和/或精确热处理或化学处理来形成塞子。
技术实现思路
本公开的第一方面提供了一种涡轮翼型件，该翼型件包括：外壁，其包括：包括外层、中间层和内层的多个间隔层，其中多个间隔层中的各个通过多个隔断(standoff)部件而与邻近的间隔层分开；限定第一冷却室的在外层和中间层之间的第一空间；限定第二冷却室的在中间层和内层之间的第二空间；第一分隔壁，其沿轴向将第一冷却室分隔成多个第一冷却室；第二分隔壁，其沿轴向将第二冷却室分隔成多个第二冷却室；热障涂层(TBC)，其设置在外层的外面上，该TBC具有构造成暴露于具有高温的工作流体的外面；内层内的第一多个冲击开口，第一多个冲击开口为冷却介质提供从涡轮翼型件的中心冷却室到多个第二冷却室中的至少一个的通道；中间层内的第二多个冲击开口，第二多个冲击开口为冷却介质提供从多个第二冷却室中的至少一个到多个第一冷却室中的至少一个的通道；和外层内的多个冷却通路，多个冷却通路为冷却介质提供从多个第一冷却室中的至少一个到TBC的外面的通道。本公开的第二方面提供了一种热气体路径(HGP)构件，该翼型件包括：外壁，其包括：包括外层、中间层和内层的多个间隔层，其中多个间隔层中的各个通过多个隔断部件而与邻近的间隔层分开；限定第一冷却室的在外层和中间层之间的第一空间；限定第二冷却室的在中间层和内层之间的第二空间；第一分隔壁，其沿轴向将第一冷却室分隔成多个第一冷却室；第二分隔壁，其沿轴向将第二冷却室分隔成多个第二冷却室；热障涂层(TBC)，其设置在外层的外面上，TBC具有构造成暴露于具有高温的工作流体的外面；内层内的第一多个冲击开口，第一多个冲击开口为冷却介质提供从涡轮翼型件的中心冷却室到多个第二冷却室中的至少一个的通道；中间层内的第二多个冲击开口，第二多个冲击开口为冷却介质提供从多个第二冷却室中的至少一个到多个第一冷却室中的至少一个的通道；设置在外层的外面上的多个台部(plateau)，其中多个台部中的各个台部的最上面没有TBC；和外层内的多个冷却通路，多个冷却通路中的各个冷却通路设置成穿过多个台部中的一个台部，并且其中，多个冷却通路为冷却介质提供从多个第一冷却室中的至少一个到TBC的外面的通道。本公开的第三方面提供了一种方法，其包括：增材制造涡轮翼型件，涡轮翼型件包括：外壁，其具有：包括外层、中间层和内层的多个间隔层，其中多个间隔层中的各个通过多个隔断部件而与邻近的间隔层分开；限定第一冷却室的在外层和中间层之间的第一空间；限定第二冷却室的在中间层和内层之间的第二空间；第一分隔壁，其沿轴向将第一冷却室分隔成多个第一冷却室；第二分隔壁，其沿轴向将第二冷却室分隔成多个第二冷却室；内层内的第一多个冲击开口，第一多个冲击开口为冷却介质提供从涡轮翼型件的中心冷却室到多个第二冷却室中的至少一个的通道；中间层内的第二多个冲击开口，第二多个冲击开口为冷却介质提供从多个第二冷却室中的至少一个到多个第一冷却室中的至少一个的通道；和外层内的多个冷却通路，多个冷却通路为冷却介质提供从多个第一冷却室中的至少一个到外层的外面的通道；以及将热障涂层(TBC)施加在外层的外面上，该TBC具有构造成暴露于具有高温的工作流体的外面。本公开的示范性方面设计成解决本文描述的问题和/或未论述的其它问题。技术方案1.一种涡轮翼型件，所述涡轮翼型件包括：外壁，其包括：包括外层、中间层和内层的多个间隔层，其中所述多个间隔层中的各个通过多个隔断部件而与邻近的间隔层分开；限定第一冷却室的在所述外层和所述中间层之间的第一空间；限定第二冷却室的在所述中间层和所述内层之间的第二空间；第一分隔壁，其沿轴向将所述第一冷却室分隔成多个第一冷却室；第二分隔壁，其沿轴向将所述第二冷却室分隔成多个第二冷却室；热障涂层(TBC)，其设置在所述外层的外面上，所述TBC具有构造成暴露于具有高温的工作流体的外面；所述内层内的第一多个冲击开口，所述第一多个冲击开口为冷却介质提供从所述涡轮翼型件的中心冷却室到所述多个第二冷却室中的至少一个的通道；所述中间层内的第二多个冲击开口，所述第二多个冲击开口为所述冷却介质提供从所述多个第二冷却室中的至少一个到所述多个第一冷却室中的至少一个的通道；以及所述外层内的多个冷却通路，所述多个冷却通路为所述冷却介质提供从所述多个第一冷却室中的至少一个到所述TBC的所述外面的通道。技术方案2.根据技术方案1所述的涡轮翼型件，其特征在于，所述第一分隔壁沿着所述涡轮翼型件的径向长度从所述中间层的外面延伸至所述外层的内面。技术方案3.根据技术方案1所述的涡轮翼型件，其特征在于，所述第二分隔壁沿着所述涡轮翼型件的径向长度从所述内层的外面延伸至所述中间层的内面。技术方案4.根据技术方案1所述的涡轮翼型件，其特征在于，所述第一分隔壁和所述第二分隔壁共线。技术方案5.根据技术方案1所述的涡轮翼型件，其特征在于，所述涡轮翼型件还包括设置在所述外层的所述外面上的多个台部，其中，所述多个冷却通路中的各个冷却通路设置成穿过所述多个台部中的一个台部，并且其中，所述多个台部中的各个台部的最上面没有所述TBC。技术方案6.根据技术方案1所述的涡轮翼型件，其特征在于，所述外层的厚度基本上等于所述中间层和所述内层中的至少一个的厚度。技术方案7.根据技术方案6所述的涡轮翼型件，其特征在于，所述外层的所述厚度为约20毫米至约80毫米。技术方案8.根据技术方案1所述的涡轮翼型件，其特征在于，所述中间层在所述中间层的外面和所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮翼型件，所述涡轮翼型件包括：外壁，其包括：包括外层、中间层和内层的多个间隔层，其中所述多个间隔层中的各个通过多个隔断部件而与邻近的间隔层分开；限定第一冷却室的在所述外层和所述中间层之间的第一空间；限定第二冷却室的在所述中间层和所述内层之间的第二空间；第一分隔壁，其沿轴向将所述第一冷却室分隔成多个第一冷却室；第二分隔壁，其沿轴向将所述第二冷却室分隔成多个第二冷却室；热障涂层(TBC)，其设置在所述外层的外面上，所述TBC具有构造成暴露于具有高温的工作流体的外面；所述内层内的第一多个冲击开口，所述第一多个冲击开口为冷却介质提供从所述涡轮翼型件的中心冷却室到所述多个第二冷却室中的至少一个的通道；所述中间层内的第二多个冲击开口，所述第二多个冲击开口为所述冷却介质提供从所述多个第二冷却室中的至少一个到所述多个第一冷却室中的至少一个的通道；以及所述外层内的多个冷却通路，所述多个冷却通路为所述冷却介质提供从所述多个第一冷却室中的至少一个到所述TBC的所述外面的通道。

【技术特征摘要】
2018.04.09 US 15/9482071.一种涡轮翼型件，所述涡轮翼型件包括：外壁，其包括：包括外层、中间层和内层的多个间隔层，其中所述多个间隔层中的各个通过多个隔断部件而与邻近的间隔层分开；限定第一冷却室的在所述外层和所述中间层之间的第一空间；限定第二冷却室的在所述中间层和所述内层之间的第二空间；第一分隔壁，其沿轴向将所述第一冷却室分隔成多个第一冷却室；第二分隔壁，其沿轴向将所述第二冷却室分隔成多个第二冷却室；热障涂层(TBC)，其设置在所述外层的外面上，所述TBC具有构造成暴露于具有高温的工作流体的外面；所述内层内的第一多个冲击开口，所述第一多个冲击开口为冷却介质提供从所述涡轮翼型件的中心冷却室到所述多个第二冷却室中的至少一个的通道；所述中间层内的第二多个冲击开口，所述第二多个冲击开口为所述冷却介质提供从所述多个第二冷却室中的至少一个到所述多个第一冷却室中的至少一个的通道；以及所述外层内的多个冷却通路，所述多个冷却通路为所述冷却介质提供从所述多个第一冷却室中的至少一个到所述TBC的所述外面的通道。2.根据权利要求1所述的涡轮翼型件，其特征在于，所述第一分隔壁沿着所述涡轮翼型件的径向长度从所述中间层的外面延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：GM伊策尔，JC琼斯，JW维尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US