用于受冷却构件的修理方法技术

本发明专利技术涉及用于受冷却构件的修理方法。提供一种用于修理构件的方法，其中，该构件具有衬底，衬底包括外表面和内表面，并且限定一个或多个凹槽。各个凹槽至少部分地沿着衬底的外表面延伸。构件进一步包括结构涂层、粘合涂层和隔热涂层。凹槽(一个或多个)和结构涂层限定用于冷却构件的一个或多个通道。该修理方法包括移除隔热涂层和粘合涂层，移除构件的受损部分附近的结构涂层的至少一部分，对构件的受损部分执行修理操作，至少在构件的被修理部分附近施用结构涂层，以及施用粘合涂层和隔热涂层。还提供了额外的修理方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及。
技术介绍
在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中受加压，并且在燃烧器中与燃料混合，以产生热的燃烧气体。在高压涡轮(HPT)和低压涡轮(LPT)中从气体中抽取能量，高压涡轮对压缩机提供功率，低压涡轮对涡扇航空器发动机应用提供功率，或者对用于航海和工业应用的外部轴提供功率。发动机效率随着燃烧气体的温度的提高而提高。但是，燃烧气体会沿着它们的流径加热各种构件，这又需要对其进行冷却，以实现长的发动机寿命。典型地，通过从压缩机放出空气来冷却热气路径构件。这个冷却工艺会降低发动机效率，因为放出的空气未在燃烧工艺中利用。燃气涡轮发动机冷却技术是成熟的，并且包括许多关于各种热气路径构件中的冷却回路和特征的各方面的专利。例如，燃烧器包括径向外部衬套和径向内部衬套，衬套在运行期间需要被冷却。涡轮喷嘴包括支承在外部带和内部带之间的空心导叶，空心导叶也需要冷却。涡轮转子叶片是空心的，并且典型地在其中包括冷却回路，其中，叶片被涡轮护罩包围，涡轮护罩也需要冷却。热的燃烧气体通过排气口而排出，排气口也可带有衬套，并且适当地被冷却。在所有这些示例性燃气涡轮发动机构件中，典型地使用高强度超合金金属制成的薄金属壁来增强耐用性，同时最大程度地减少对其进行冷却的需要。针对这些单独的构件， 在发动机中的对应的环境中定制各种冷却回路和特征。例如，可在热气路径构件中形成一系列的内部冷却通路或盘管。可从气室对盘管提供冷却流体，并且冷却流体可流过通路，从而冷却热气路径构件衬底和涂层。但是，这个冷却策略典型地会引起相当低的热传递速率和不均匀的构件温度轮廓。微通道冷却具有通过这样的方式来显著地减少冷却需要的潜力，S卩，将冷却布置得尽可能靠近受热区域，从而针对给定的热传递速率而减小主要负荷承载衬底材料的热侧和冷侧之间的温差。因为受冷却涡轮构件在发动机运行期间暴露于严酷的状况，所以它们可破裂，或者遭受其它损坏，诸如烧伤。因此可能需要修理操作。用于以传统的方式受冷却的构件的修理工艺可为耗时且代价高的，并且将不能直接应用于微通道冷却构件。因此开发适于修理微通道冷却构件的修理工艺将是合乎需要的。开发这样的修理工艺将进一步是合乎需要的，即，其用以提高微通道冷却，以修改用于以传统的方式受冷却的构件的冷却方案，以便减轻构件内的局部热损坏。
技术实现思路
本专利技术的一方面在于一种用于修理具有衬底的构件的方法，衬底包括外表面和内 表面，其中，内表面限定至少一个空心的内部空间。衬底限定一个或多个凹槽，其中，各个凹 槽至少部分地沿着衬底的外表面延伸。构件进一步包括设置在衬底的外表面的至少一部分 上面的结构涂层、设置在结构涂层上面的粘合涂层，以及设置在粘合涂层上面的隔热涂层。 凹槽(一个或多个)和结构涂层共同限定用于冷却构件的一个或多个通道。修理方法包括 移除隔热涂层，移除粘合涂层，移除构件的受损部分附近的结构涂层的至少一部分，以及对 构件的受损部分执行修理操作。修理方法进一步包括至少在构件的被修理部分附近施用结 构涂层，在结构涂层上面施用粘合涂层，以及在粘合涂层上面施用隔热涂层。本专利技术的另一个方面在于一种用于修理具有衬底的构件的方法，衬底包括外表面 和内表面，其中，内表面限定至少一个空心的内部空间。一个或多个凹槽至少部分地沿着构 件延伸。构件进一步包括设置在衬底的外表面的至少一部分上面的结构涂层、设置在结构 涂层上面的粘合涂层，以及设置在粘合涂层上面的隔热涂层。结构涂层包括设置在衬底的 外表面上的内部结构涂层层和设置在内部结构涂层层上的外部结构涂层层。至少部分地在 内部结构涂层层中形成各个凹槽。凹槽(一个或多个)和结构涂层共同限定用于冷却构件 的一个或多个通道。修理方法包括移除隔热涂层，移除粘合涂层，移除内部结构涂层层的受 损部分附近的外部结构涂层层的至少一部分，以及在内部结构涂层层的受损部分执行修理 操作。修理方法进一步包括在内部结构涂层层的任何暴露部分上面施用外部结构涂层层， 在外部结构涂层上面施用粘合涂层，以及在粘合涂层上面施用隔热涂层。本专利技术的又一方面在于一种用于修理具有衬底的构件的方法，衬底包括外表面和 内表面。内表面限定至少一个空心的内部空间，并且衬底限定一个或多个凹槽。各个凹槽 至少部分地沿着衬底的外表面延伸，并且具有基部和顶部。各个凹槽在其相应的顶部处变 窄，使得各个凹槽包括凹腔(re-entrant)形凹槽。构件进一步包括设置在衬底的外表面的 至少一部分上面的结构涂层、设置在结构涂层上面的粘合涂层，以及设置在粘合涂层上面 的隔热涂层。凹腔形凹槽(一个或多个)和结构涂层共同限定用于冷却构件的一个或多个 凹腔形通道。修理方法包括移除隔热涂层，移除粘合涂层，移除构件的受损部分附近的结构 涂层的至少一部分，以及对构件的受损部分执行修理操作。修理方法进一步包括至少在构 件的被修理部分附近施用结构涂层，在结构涂层上面施用粘合涂层，以及在粘合涂层上面 施用隔热涂层。本专利技术的又一个方面在于一种用于修理具有衬底的构件的方法，衬底包括外表面 和内表面，其中，内表面限定至少一个空心的内部空间。构件进一步包括设置在衬底的外表 面的至少一部分上面的结构涂层、设置在结构涂层上面的粘合涂层，以及设置在粘合涂层 上面的隔热涂层。修理方法包括移除隔热涂层，移除粘合涂层，以及移除构件的受损部分附 近的结构涂层的至少一部分。方法进一步包括在衬底中形成一个或多个凹槽，至少在构件 的被修理部分附近施用结构涂层，在结构涂层上面施用粘合涂层，以及在粘合涂层上面施 用隔热涂层。各个凹槽至少部分地沿着衬底的外表面延伸，并且凹槽(一个或多个)和结 构涂层共同限定用于冷却构件的一个或多个通道。附图说明在参照附图来来以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中图1是燃气涡轮系统的示意图；图2是根据本专利技术的各方面的、具有冷却通道的示例翼型构造的示意性横截面；图3在透视图中示意性地描绘了部分地沿着衬底的表面延伸的三个示例开口形冷却 凹槽，其中，衬底由结构涂层、粘合涂层和隔热涂层覆盖；图4在透视图中示意性地描绘了图3的冷却凹槽，其中，移除了隔热涂层；图5在透视图中示意性地描绘了图4的冷却凹槽，其中，还移除了粘合涂层；图6示意性地描绘了在开口形凹槽附近局部地移除衬底的受损部分附近的结构涂层 的一部分；图7示意性地描绘了在衬底的被修理部分附近局部地施用结构涂层的一部分，以便有 凹腔形通道；图8描绘了在衬底中形成示例凹坑；图9描绘了在衬底中形成示例流出区域；图10显示了被施用了结构涂层的示例冷却通道和流出区域；图11显示了图10的示例冷却通道，其中通过移除流出区域中的涂层的一部分来在流 出区域中形成膜孔；图12是比相应的凹槽更宽的示例扩散器形流出区域的俯视图；图13示意性地描绘了在内部结构涂层层中形成的三个凹腔形冷却通道；图14显示了隔热涂层、粘合涂层和外部结构涂层层被移除的图13的凹腔形凹槽；图15在透视图中示意性地描绘了三个示例凹腔形冷却凹槽，它们部分地沿着衬底的 表面延伸，并且将冷却剂引导到由连接凹槽形成的出口区域；图16是图15的示例冷却通道中的一个的横截面图，并且显示了通道将冷却剂从进入 孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于修理具有衬底的构件的方法，所述衬底包括外表面和内表面，其中，所述内表面限定至少一个空心的内部空间，其中，所述衬底限定一个或多个凹槽，其中，各个凹槽至少部分地沿着所述衬底的外表面延伸，所述构件进一步包括设置在所述衬底的外表面的至少一部分上面的结构涂层、设置在所述结构涂层上面的粘合涂层，以及设置在所述粘合涂层上面的隔热涂层，其中，所述一个或多个凹槽和所述结构涂层共同限定用于冷却所述构件的一个或多个通道，所述修理方法包括：移除所述隔热涂层；移除所述粘合涂层；移除所述构件的受损部分附近的所述结构涂层的至少一部分；对所述构件的所述受损部分执行修理操作；至少在所述构件的被修理部分附近施用结构涂层，其中，在不使用牺牲填料的情况下施用所述结构涂层，使得所述结构涂层施用在所述一个或多个凹槽中的开口式凹槽上面；在所述结构涂层上面施用粘合涂层；以及在所述粘合涂层上面施用隔热涂层。

【技术特征摘要】
2011.10.06 US 13/267,6171.一种用于修理具有衬底的构件的方法，所述衬底包括外表面和内表面，其中，所述内表面限定至少一个空心的内部空间，其中，所述衬底限定一个或多个凹槽，其中，各个凹槽至少部分地沿着所述衬底的外表面延伸，所述构件进一步包括设置在所述衬底的外表面的至少一部分上面的结构涂层、设置在所述结构涂层上面的粘合涂层，以及设置在所述粘合涂层上面的隔热涂层，其中，所述一个或多个凹槽和所述结构涂层共同限定用于冷却所述构件的一个或多个通道，所述修理方法包括 移除所述隔热涂层； 移除所述粘合涂层； 移除所述构件的受损部分附近的所述结构涂层的至少一部分； 对所述构件的所述受损部分执行修理操作； 至少在所述构件的被修理部分附近施用结构涂层，其中，在不使用牺牲填料的情况下施用所述结构涂层，使得所述结构涂层施用在所述一个或多个凹槽中的开口式凹槽上面； 在所述结构涂层上面施用粘合涂层；以及 在所述粘合涂层上面施用隔热涂层。2.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，各个凹槽具有基部和顶部，以及其中，相应的一个或多个凹槽中的各个在其相应的顶部处变窄，使得各个凹槽包括凹腔形凹槽。3.根据权利要求2所述的修理方法，其特征在于，施用的结构涂层完全跨接相应的凹槽，使得所述施用的结构涂层密封相应的冷却通道。4.根据权利要求2所述的修理方法，其特征在于，所述施用的结构涂层限定一个或多个多孔间隙，使得所述施用的结构涂层不完全跨接相应的凹槽中的各个。5.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，执行所述修理操作包括执行下者中的一个或多个 局部地加工所述一个或多个凹槽中的至少一个的一部分； 在所述衬底中形成一个或多个额外的凹槽；以及 从所述衬底中移除一个或多个凹槽。6.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，各个凹槽具有至少一个排出端，所述修理方法进一步包括在施用所述结构涂层的步骤之前形成凹坑，使得所述凹坑与各个凹槽的相应的排出端处于流体连接，其中，所述施用的结构涂层不完全跨接所述一个或多个凹坑中的各个，使得各个凹坑限定膜出口。7.根据权利要求6所述的修理方法，其特征在于，所述施用的结构涂层的一部分淀积在所述一个或多个凹坑中，所述修理方法进一步包括移除淀积在各个凹坑中的所述施用的结构涂层中的至少一些，以形成用于相应的通道的膜孔。8.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，各个凹槽具有至少一个排出端，所述修理方法进一步包括 在各个凹槽的相应的排出点附近形成流出区域，其中，在施用所述结构涂层的步骤之前形成所述流出区域，以及其中，所述结构涂层不跨接所述一个或多个流出区域，使得各个流出区域形成用于相应的凹槽的膜孔。9.根据权利要求8所述的修理方法，其特征在于，所述施用的结构涂层的一部分淀积在所述一个或多个流出区域中，所述修理方法进一步包括移除淀积在各个流出区域中的所述结构涂层的至少一部分，使得各个流出区域形成用于相应的凹槽的膜孔。10.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，执行所述修理操作包括执行下者中的一个或多个 修理至少与所述一个或多个凹腔形凹槽的子集相交的一个或多个连接凹槽，其中，所述施用的结构涂层不完全跨接所述连接凹槽，使得各个连接凹槽至少部分地限定用于相应的一个或多个冷却通道的出口区域； 修理各个凹槽的相应的排出点附近的一个或多个流出区域，其中，所述结构涂层不跨接所述一个或多个流出区域，使得各个流出区域形成用于相应的凹槽的膜孔； 修理一个或多个凹坑，其中，各个凹坑与各个凹槽的相应的排出端处于流体连接，以及其中，所述施用的结构涂层不完全跨接所述一个或多个凹坑中的各个，使得各个凹坑限定用于相应的凹槽的膜出口； 修理所述构件中的一个或多个沟道，其中，各个沟道至少部分地限定用于所述一个或多个冷却通道的至少一个出口区域；以及 通过所述隔热涂层、粘合涂层和结构涂层而钻出一个或多个膜孔，以与相应的凹槽相交。11.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，各个凹槽具有至少一个排出端，所述修理方法进一步包括 在各个凹槽的相应的排出点附近形成流出区域，其中，在施用所述结构涂层的步骤之前形成所述流出区域，以及其中，各个流出区域的覆盖范围在相应的凹槽的排出点处较窄，并且在所述流出区域的相对的端部处较宽，使得所述流出区域形成扩散膜孔。12.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，所述结构涂层包括所述粘合涂层，使得所述隔热涂层设置在所述结构涂层上。13.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，所述结构涂层和所述粘合涂层是截然不同的涂层。14.一种用于修理具有衬底的构件的方法,所述衬底包括外表面和内表面，其中，所述内表面限定至少一个空心的内部空间，其中，一个或多个凹槽至少部分地沿着所述构件延伸， 所述构件进一步包括设置在所述衬底的外表面的至少一部分上面的结构涂层、设置在所述结构涂层上面的粘合涂层，以及设置在所述粘合涂层上面的隔热涂层， 其中，所述结构涂层包括设置在所述衬底的外表面上的内部结构涂层层和设置在所述内部结构涂层层上的外部结构涂层层，其中，至少部分地在所述内部结构涂层层中形成各个凹槽， 其中，所述一个或多个凹槽和所述结构涂层共同限定用于冷却所述构件的一个或多个通道，所述修理方法包括 移除所述隔热涂层； 移除所述粘合涂层； 移除所述内部结构涂层层的受损部分附近的所述外部结构涂层层的至少一部分； 对所述内部结构涂层层的所述受损部分执行修理操作；在所述内部结构涂层层的任何暴露部分上面施用外部结构涂层层； 在所述外部结构涂层上面施用粘合涂层；以及 在所述粘合涂层上面施用隔热涂层。15.根据权利要求14所述的修理方法，其特征在于，各个凹槽具有基部和顶部，其中，各个凹槽的基部比顶部更宽，使得各个凹槽包括凹腔形凹槽，其中，在不使用牺牲填料的情况下施用所述外部结构涂层层，使得所述外部结构涂层层施用在所述一个或多个凹腔形凹槽中的开口式凹槽上面，以及其中，施用的外部结构涂层层完全跨接相应的凹槽，使得所述施用的外部结构涂层层密封相应的冷却通道。16.根据权利要求14所述的修理方法，其特征在于，各个凹槽具有基部和顶部，其中，相应的一个或多个凹槽中的各个在其相应的顶部处变窄，使得各个凹槽包括凹腔形凹槽，其中，在不使用牺牲填料的情况下施用所述外部结构涂层层，使得所述外部结构涂层层施用在所述一个或多个凹腔形凹槽中的开口式凹槽上面，以及其中，施用的外部结构涂层层限定一个或多个多孔间隙，使得所述施用的外部结构涂层层不完全跨接相应的凹槽中的各个。17.根据权利要求14所述的修理方法，其特征在于，所述修理操作包括执行下者中的一个或多个 加工所述一个或多个凹槽中的至少一个的一部分； 至少部分地在所述内部结构涂层层中形成一个或多个额外的凹槽；以及 从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS班克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：