CH708318A2 - Turbinenkomponente und Verfahren zur Herstellung derselben. - Google Patents

Abstract

Es ist eine Turbinenkomponente (10) geschaffen. Die Turbinenkomponente (10) enthält ein Schaufelblatt mit einer ersten Oberfläche (50) und einer zweiten Oberfläche (52). Eine Wärmebarrierenbeschichtung (54) ist mit der zweiten Oberfläche (52) verbunden, wobei die Wärmebarrierenbeschichtung (54) einen ersten Abschnitt (68), einen zweiten Abschnitt (70) und einen Schlitz (56) enthält, der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt definiert ist. Ein Kanal (58) steht in Strömungsverbindung mit der ersten Oberfläche (50) und dem Schlitz (56), wobei der Kanal (58) eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand (106) aufweist, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt. Die erste und die zweite Seitenwand erstrecken sich von der ersten Oberfläche (50) aus und unter einem Winkel in Richtung auf den Schlitz (56). Die Turbinenkomponente (10) enthält eine Abdeckung (62), die mit der zweiten Oberfläche (52) verbunden ist, wobei die Abdeckung (62) ein erstes Ende (86), das mit dem ersten Abschnitt (68) verbunden ist, und ein zweites Ende (90) enthält, das sich in den Schlitz (56) hineinerstreckt und von dem zweiten Abschnitt (70) beabstandet ist.

Description

Hintergrund zu der Erfindung

[0001] Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein Turbinenkomponenten und insbesondere Verfahren und Systeme zur Verbindung einer Abdeckung mit der Turbinenkomponente, um eine Mediumströmung entlang der Turbinenkomponente zu ermöglichen.

[0002] In einer Gasturbine strömen heisse Gase entlang eines ringförmigen Heissgaspfads. Typischerweise sind Turbinenstufen entlang des Heissgaspfads angeordnet, so dass die heissen Gase die Schaufeln und Leitapparate der Turbinenstufen durchströmen. Die Turbinenschaufeln können an mehrere Turbinenräder befestigt sein, wobei jedes Turbinenrad an einer Rotorwelle montiert ist, um mit dieser gemeinsam umzulaufen.

[0003] Herkömmlich können Turbinenschaufeln ein Schaufelblatt aufweisen, das sich radial nach aussen von einer im Wesentlichen ebenen Plattform aus erstreckt. Ein hohler Schaftabschnitt erstreckt sich von der ebenen Plattform aus radial nach innen und kann einen Schwalbenschwanz oder andere Mittel umfassen, um die Schaufel an dem Turbinenlaufrad zu befestigen. Im Allgemeinen werden beim Betrieb der Gasturbine die heissen Gase im Wesentlichen über das Schaufelblatt und um dieses herum geleitet. Zum Schutz des Schaufelblatts vor hohen Temperaturen kann das Schaufelblatt einen Schaufelblattkühlkreislauf enthalten, der dazu eingerichtet ist, das gesamte Schaufelblatt mit einem Kühlmittel, wie z.B. Luft, zu versorgen. Der Kühlkreislauf kann die Temperaturdifferenz zwischen der Druck- und der Saugseite des Schaufelblatts reduzieren. Zusätzlich können die äusseren Oberflächen des Schaufelblatts mit einer Wärmebarrierenbeschichtung beschichtet werden, um einen Schutz gegen Oxidation/Korrosion und/oder eine Hitzeschutz zu schaffen. Diese Beschichtungen können zusammen mit einem Kühlschema bzw. einer Kühlanordnung für die Luftzufuhr zu der Druckseitenoberfläche und/oder der Saugseitenoberfläche des Schaufelblatts verwendet werden.

[0004] Der Kühlkreislauf kann eine Reihe von Filmkühllöchern und/oder -kanälen verwenden, die durch das Schaufelblatt hindurch definiert sind. Insbesondere sind die Filmkühllöcher typischerweise durch die Schaufelblattoberfläche hindurch gewöhnlich unter einem Winkel und in den Schaufelblattkühlkreislauf hinein gebohrt, um dem Kühlmittel zu ermöglichen, durch den Kühlkreislauf zu strömen, um zu der Schaufelblattoberfläche zugeführt zu werden. Einige Filmkühllöcher, wie z.B. runde Löcher, können jedoch für eine weniger optimale Kühlung der Schaufelblattoberfläche sorgen. Zur Verbesserung der Kühleffektivität können einige Schaufelblätter Filmkühllöcher mit fortschrittlichen Formen (z.B. Diffusor-, Chevron-förmige Löcher) oder andere kompliziert gestaltete Auslässe für die Filmkühllöcher aufweisen. Diese fortschrittlich gestalteten Löcher können jedoch schwierig herzustellen sein und somit die Gesamtkosten der Herstellung einer Turbinenlaufschaufel erhöhen. Darüber hinaus können manche Schaufelblätter Diffusoren aufweisen, die an einer äusseren Oberfläche des Schaufelblatts angeordnet sind und mit den Filmkühllöcher in Strömungsverbindung stehen. Diffusoren an der Oberfläche können jedoch schwierig herzustellen, zu reparieren und/oder zu ersetzen sein.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0005] Gemäss einem Aspekt ist eine Turbinenkomponente geschaffen. Die Turbinenkomponente weist ein Schaufelblatt mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche auf. Eine Wärmebarrierenbeschichtung ist mit der zweiten Oberfläche verbunden, wobei die Wärmebarrierenbeschichtung einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt definierten Schlitz aufweist. Ein Kanal steht mit der ersten Oberfläche und dem Schlitz in Strömungsverbindung, wobei der Kanal eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt. Die erste und die zweite Seitenwand erstrecken sich von der ersten Oberfläche aus und unter einem Winkel in Richtung auf den Schlitz. Die Turbinenkomponente weist eine Abdeckung auf, die mit der zweiten Oberfläche verbunden ist, wobei die Abdeckung ein erstes Ende, das mit dem ersten Abschnitt verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, das sich in den Schlitz hinein erstreckt und von dem zweiten Abschnitt beabstandet ist.

[0006] In der zuvor erwähnten Turbinenkomponente kann der erste Abschnitt ein gerades Ende aufweisen, und der zweite Abschnitt kann ein winkeliges Ende aufweisen.

[0007] Ferner kann der erste Abschnitt ein gerades Ende aufweisen, und der zweite Abschnitt kann ein winkeliges Ende aufweisen, das mit der zweiten Seitenwand im Wesentlichen ausgerichtet ist.

[0008] In der zuvor erwähnten Turbinenkomponente kann der Winkel des winkeligen Endes und der zweiten Seitenwand weniger als ungefähr 90 Grad betragen.

[0009] In der Turbinenkomponente jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann das erste Ende eine gerade Oberfläche aufweisen, und das zweite Ende kann eine geneigte Oberfläche aufweisen.

[0010] Das zweite Ende kann eine geneigte Oberfläche aufweisen, die mit der ersten Seitenwand im Wesentlichen ausgerichtet ist.

[0011] In der Turbinenkomponente jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann die Abdeckung eine im Wesentlichen gleichmässige Dicke von dem ersten Ende bis zu dem zweiten Ende aufweisen.

[0012] Alternativ kann die Abdeckung eine ungleichmässige Dicke von dem ersten Ende bis zu dem zweiten Ende aufweisen.

[0013] In der Turbinenkomponente jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann das zweite Ende im Wesentlichen gerade sein.

[0014] In der Turbinenkomponente jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann die Abdeckung einen vorgesinterten Vorformling aufweisen.

[0015] Die Turbinenkomponente jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner ein angelötetes Befestigungsmittel aufweisen, das mit der zweiten Oberfläche und mit der Abdeckung verbunden ist.

[0016] Gemäss einem weiteren Aspekt ist eine Abdeckung geschaffen. Die Abdeckung ist mit dem Schaufelblatt verbunden und innerhalb eines Schlitzes angeordnet, um eine Mittelströmung von einem winkeligen Kanal und entlang des Schaufelblattes zu leiten. Die Abdeckung weist ein erstes Ende, das mit dem Schaufelblatt verbunden ist, und ein zweites Ende auf, das mit dem ersten Ende verbunden und eingerichtet ist, um sich in den Schlitz hinein zu erstrecken. Das zweite Ende weist eine geneigte Oberfläche auf, die mit dem winkeligen Kanal ausgerichtet ist. Ein angelötetes Befestigungsmittel ist mit dem ersten und dem zweiten Ende und mit dem Schaufelblatt verbunden.

[0017] Das erste und zweite Ende der zuvor erwähnten Abdeckung kann einen vorgesinterten Vorformling aufweisen.

[0018] Die Abdeckung jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann mehrere Säulenelemente aufweisen.

[0019] Gemäss einem noch weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Turbinenkomponente geschaffen. Das Verfahren enthält ein Ausbilden eines winkeligen Kanals durch eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche eines Substrats hindurch. Es wird eine Abdeckung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende ausgebildet. Das Verfahren enthält ein Verbinden der Abdeckung mit der ersten Oberfläche und Erstrecken der Abdeckung über den winkeligen Kanal hinaus. Das zweite Ende wird mit dem winkeligen Kanal ausgerichtet. Darüber hinaus enthält das Verfahren ein Aufbringen einer Maske auf die erste Oberfläche und die Abdeckung zur Überdeckung des winkeligen Kanals. Es wird eine Wärmebarrierenbeschichtung auf die erste Oberfläche aufgebracht. Das Verfahren enthält ein Ausbilden eines Schlitzes durch die Wärmebarrierenbeschichtung hindurch und in Strömungsverbindung mit dem winkeligen Kanal.

[0020] In dem zuvor erwähnten Verfahren kann das Ausbilden des Schlitzes ein Ausbilden eines ersten Abschnitts der Wärmebarrierenbeschichtung und eines von dem ersten Abschnitt beabstandeten zweiten Abschnitts der Wärmebarrierenbeschichtung aufweisen.

[0021] Das zuvor erwähnte Verfahren kann ferner ein Ausbilden einer geneigten Oberfläche in den zweiten Abschnitt hinein aufweisen.

[0022] In dem Verfahren jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann das Ausbilden der Abdeckung ein Ausbilden einer geraden Oberfläche in das erste Ende hinein und einer geneigten Oberfläche in das zweite Ende hinein aufweisen.

[0023] In dem Verfahren jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann das Verbinden der Abdeckung mit der ersten Oberfläche das Anlöten der Abdeckung an die erste Oberfläche aufweisen.

[0024] Das Verfahren jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner ein Entfernen der Maske aufweisen, um den winkeligen Kanal freizulegen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0025] <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenkomponente. <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht der in Fig. 1 gezeigten Turbinenkomponente, die entlang der Linie 2–2 geschnitten wurde. <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Abdeckung, die mit der in Fig. 1 gezeigten Turbinenkomponente verbunden ist. <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht der in Fig. 3 gezeigten Turbinenkomponente, die entlang der Linie 4–4 geschnitten wurde. <tb>Fig. 5<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung, die mit der in Fig. 1 gezeigten Turbinenkomponente verbunden ist. <tb>Fig. 6<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung, die mit der in Fig. 1 gezeigten Turbinenkomponente verbunden ist. <tb>Fig. 7<SEP>zeigt eine Vorderansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung. <tb>Fig. 8<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung, die mit einer Turbinenkomponente verbunden ist. <tb>Fig. 9<SEP>zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung, die mit der in Fig. 1 gezeigten Turbinenkomponente verbunden ist. <tb>Fig. 10<SEP>zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Turbinenkomponente veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0026] Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein Turbinenkomponenten. Insbesondere betreffen die Ausführungsformen Verfahren und Systeme zur Verbindung einer Abdeckung mit einer Komponente, um eine Fluidströmung entlang der Komponente zu unterstützen. Es sollte verständlich sein, dass die hierin für erwärmte Komponenten beschriebenen Ausführungsformen nicht auf Turbinenschaufelblätter beschränkt sind, und es sollte ferner verständlich sein, dass die Beschreibung und die Figuren, die eine Turbine, ein Schaufelblatt und eine Abdeckung verwenden, lediglich beispielhaft sind. Während die Ausführungsformen das Turbinenschaufelblatt veranschaulichen, können die hierin beschriebenen Ausführungsformen darüber hinaus in anderen geeigneten Turbinenkomponenten enthalten sein, wie z.B., aber nicht darauf beschränkt, in Turbinenleitapparaten, Leitschaufeln, Verdichterschaufeln, Brennkammerflammrohren, Übergangsstücken und Auslassdüsen. Zusätzlich sollte es verständlich sein, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen nicht auf Turbinenkomponenten beschränkt sein müssen. Insbesondere kann die Abdeckung im Allgemeinen in jedem geeigneten Gegenstand verwendet werden, durch das ein Mittel (z.B. Wasser, Dampf, Luft, Brennstoff und/oder jedes andere geeignete Fluid) zur Kühlung einer Oberfläche des Gegenstands und/oder zur Aufrechterhaltung der Temperatur einer Oberfläche des Gegenstands geleitet wird. In der beispielhaften Ausführungsform werden drei zueinander senkrechte Achsen X, Y und Z und zugehörige Referenzebenen X, Y und Z verwendet, um ein dreidimensionales Kartesisches Koordinatensystem bezüglich der Turbinenkomponente zu definieren.

[0027] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Turbinenkomponente 10. Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der (in Fig. 1 gezeigten) Turbinenkomponente, die entlang der Linie 2-2 geschnitten wurde. Die Turbinenkomponente 10 weist einen Schaftabschnitt 12 und ein Schaufelblatt 14 auf, das sich von einer im Wesentlichen ebenen Plattform 16 aus erstreckt. Die Plattform 16 bildet eine radial innere Begrenzung für heisse Verbrennungsgase aus, die durch einen Turbinenabschnitt einer (nicht gezeigten) Gasturbine strömen. Der Schaftabschnitt 12 ist so eingerichtet, dass er sich von der Plattform 16 aus radial nach innen erstreckt und Seiten 18, einen zum Teil durch die Seiten 18 definierten Hohlraum 20 sowie eine oder mehrere Engelsflügel-Dichtungen 22 aufweist, die sich von jeder Seite 22 aus entlang einer axialen Achse 24 erstrecken. Der Schaftabschnitt 22 weist ausserdem eine (nicht gezeigte) Wurzelstruktur auf, wie beispielsweise einen Schwalbenschwanz, die zur Sicherung der Turbinenkomponente an einer (nicht gezeigten) Rotorscheibe einer (nicht gezeigten) Gasturbine eingerichtet ist.

[0028] In der beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich das Schaufelblatt 14 von der Plattform 16 aus entlang einer radialen Achse 26 nach aussen, und es weist eine Schaufelblattbasis 28, die an der Plattform 16 angeordnet ist, und eine auf der entgegengesetzten Seite zu der Schaufelblattbasis 28 angeordnete Schaufelblattspitze 30 auf. Das Schaufelblatt 14 weist eine Druckseitenoberfläche 32 und eine Saugseitenoberfläche 34 auf, die sich zwischen einer Vorderkante 36 und einer Hinterkante 38 erstrecken. Die Druckseitenoberfläche 32 weist eine aerodynamische, konkave Aussenoberfläche des Schaufelblattes 14 auf. In ähnlicher Weise definiert die Saugseite 34 eine aerodynamische, konvexe Aussenoberfläche des Schaufelblatts 14.

[0029] In der beispielhaften Ausführungsform enthält die Turbinenkomponente 10 einen Schaufelblattkühlkreislauf 40 auf, der sich von dem Schaftabschnitt 12 aus radial nach aussen erstreckt, um ein Mittel 42, wie beispielsweise ein Kühlfluid (z.B. Luft, Wasser, Brennstoff, Dampf oder ein beliebiges anderes geeignetes Fluid) durch das gesamte Schaufelblatt 14 strömen zu lassen. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst der Schaufelblattkreislauf 40 mehrere Kühlkanäle 44, die sich von einem oder mehreren Zufuhrkanälen 46 aus radial nach aussen zu einem Bereich des Schaufelblatts 14 erstrecken, der im Wesentlichen zu der Schaufelblattspitze 30 benachbart liegt. Insbesondere weist der Schaufelblattkreislauf 40 sieben radial verlaufende Kanäle 44 auf, die dafür eingerichtet sind, das aus den Zufuhrkanälen 46 zugeführte Mittel durch das gesamte Schaufelblatt 14 zu strömen zu lassen. Alternativ kann der Schaufelblattkreislauf 40 eine beliebige Anzahl von Kanälen 44 aufweisen, um dem Schaufelblatt 14 zu ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren.

[0030] Das Schaufelblatt 14 ist aus einem Substrat 48 mit einer ersten oder inneren Oberfläche 50 und einer zweiten oder äusseren Oberfläche 52 ausgebildet, wobei im Betrieb einer (nicht gezeigten) Gasturbine die äussere Oberfläche 52 im Allgemeinen relativ höheren Temperaturen ausgesetzt ist als die innere Oberfläche 50. Die innere Oberfläche 50 des Substrats 48 kann allgemein alle oder einen Teil der Kanäle 44 des Schaufelblattkreislaufs 40 definieren, wobei das Mittel 42, das durch die Kanäle 44 strömt, eine direkte Kühlung für eine derartige Oberfläche 52 erzielt. In der beispielhaften Ausführungsform weist das Substrat 48 jegliches geeignetes Material auf, das in der Lage ist, gewünschten Betriebsbedingungen der Komponente 10 zu widerstehen. Insbesondere weist das Substrat 48 geeignete Materialien auf, wie beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, Keramik und metallische Materialien, wie z.B. Stahl, hochschmelzende Metalle, Nickel-basierte Superlegierungen, Kobalt-basierte Superlegierungen, Eisen-basierte Superlegierungen und/oder dergleichen. Um die äussere Oberfläche 52 vor Korrosion/Oxidation zu schützen und/oder um die Betriebstemperaturfähigkeit des Substrats 48 zu erhöhen, ist zusätzlich eine Wärmebarrierenbeschichtung (TBC) 54 mit der äusseren Oberfläche 52 des Substrats 48 und entlang dieser verbunden.

[0031] Die Turbinenkomponente 10 weist einen winkeligen Schlitz 56 und mehrere Löcher und/oder winkelige Kanäle 58 (z.B. Diffusorlöcher/-kanäle) auf, die in dem Schaufelblatt 14 definiert sind und mit dem Schlitz 56 in Strömungsverbindung stehen. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Diffusorkanäle 58 eingerichtet, um einen Teil des durch den Schaufelblattkreislauf 40 strömenden Mittels 42, zu dem winkeligen Schlitz 56 zu befördern, um die Druckseitenoberfläche 32 und/oder die Saugseitenoberfläche 34 des Schaufelblatts 14 zu kühlen. Insbesondere steht jeder der Diffusorkanäle 58 an einem Ende mit einem Abschnitt des Schaufelblattkreislaufs 40 in Strömungsverbindung und steht an einem anderen Ende mit dem winkeligen Schlitz 56 in Strömungsverbindung. Die Diffusorkanäle 58 erstrecken sich innerhalb des Schaufelblatts 14 von der inneren Oberfläche 50 des Substrats 48 (z.B. von einem der Kanäle 44 des Schaufelblattkreislaufs 40) zu dem winkeligen Schlitz 56 hin, der in der Druckseitenoberfläche 32 des Schaufelblatts 14 definiert ist. Das Mittel 42 als solches, das durch den Schaufelblattkreislauf 40 strömt, wird in den winkeligen Schlitz 56 hinein durch jeden der Diffusorkanäle 58 hindurch geleitet und wird anschliessend aus dem winkeligen Schlitz 56 auf die Druckseite 32 des Schaufelblatts 14 ausgestossen, um die Filmkühlung derartiger Oberfläche 32 zu unterstützen.

[0032] Der winkelige Schlitz 56 ist in dem Schaufelblatt 14 so ausgebildet, dass er eine beliebige geeignete radiale Länge 60 definiert, die jedem der Diffusorkanäle 58 ermöglicht, mit dem Schlitz 56 in Strömungsverbindung zu stehen. Die Diffusorkanäle 58 sind insbesondere radial entlang des Schaufelblatts 14 in einer Reihe beabstandet angeordnet, die sich im Wesentlichen von der Schaufelblattbasis 28 zu der Schaufelblattspitze 30 erstreckt. Alternativ kann der winkelige Schlitz 56 eingerichtet sein, um sich radial lediglich teilweise zwischen der Schaufelblattbasis 28 und der Schaufelblattspitze 30 zu erstrecken. Der winkelige Schlitz 56 und/oder die Diffusorkanäle 58 können an jeder beliebigen geeigneten Stelle innerhalb und/oder um den äusseren Umfang des Schaufelblatts 14 herum definiert sein. Beispielsweise kann der winkelige Schlitz 56 auf der Druckseite 32 oder der Saugseite 34 des Schaufelblatts 14 an jeder beliebigen geeigneten Stelle zwischen der Vorderkante und der Hinterkante 36 und 38 definiert sein, wobei die Diffusorkanäle 58 in dem Schaufelblatt 14 an einer zur Leitung des Mittels 42, das durch den Schaufelblattkreislauf strömt, in den winkeligen Schlitz 56 hinein geeigneten Stelle definiert sind. Darüber hinaus kann die Turbinenkomponente 10 mehr als einen einzigen winkeligen Schlitz 56 und einen zugehörigen Satz von Diffusorkanälen 58 aufweisen. Es können mehrere Schlitze 56 auf der Druckseite 32 oder der Saugseite 34 des Schaufelblatts 14 definiert sein. Alternativ können ein oder mehrere Schlitze 12 sowohl auf der Druck- als auch auf der Saugseite 32 und 34 des Schaufelblatts 14 definiert sein.

[0033] Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Abdeckung 62, die mit der Turbinenkomponente 10 verbunden ist. Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung 62 und der Turbinenkomponente 10, die entlang der Linie 4–4 der Fig. 3 geschnitten wurde. In der beispielhaften Ausführungsform weist die TBC 54 eine Bindeschicht 64, die mit der äusseren Oberfläche 52 des Substrats 48 verbunden ist, und eine Wärmebarrierenschicht 66 auf, die entlang der Bindeschicht 64 angeordnet und mit ihr verbunden ist. In der beispielhaften Ausführungsform weist die Bindeschicht 64 ein oxidationsbeständiges metallisches Material auf, das ausgelegt ist, um eine Oxidation und/oder Korrosion des darunterliegenden Substrats 48 zu verhindern. Die Bindeschicht 64 kann ein Material aufweisen, das aus «MCrAlY», wobei «M» Eisen, Nickel oder Kobalt repräsentiert, oder aus einem Aluminid oder Metall-Aluminid-Material (z.B. Platin-Aluminid) hergestellt ist. Die Wärmebarrierenschicht 66 weist ein temperaturbeständiges Material auf, das eingerichtet ist, um eine zunehmende Betriebstemperaturfähigkeit des Substrats 48 zu unterstützen. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Wärmebarrierenschicht 66 aus verschiedenen Materialien ausgebildet, wie beispielsweise Zirconium, das teilweise oder vollständig durch Yttriumoxid, Magnesiumoxid oder Metalloxide stabilisiert ist. Alternativ können die Bindeschicht 64 und die Wärmebarrierenschicht 66 jede beliebige Materialzusammensetzung aufweisen, die einer TBC 54 ermöglicht, auf die hierin beschriebene Weise zu funktionieren. Darüber hinaus braucht die TBC 54 nicht mehrere Schichten aufzuweisen. Das TBC-System 56 kann beispielsweise eine Wärmebarrierenschicht aufweisen, die direkt auf die äussere Oberfläche 52 des Substrats 48 aufgebracht ist.

[0034] In der beispielhaften Ausführungsform weist die TBC 54 einen ersten Abschnitt 68 und einen zweiten Abschnitt 70 auf, der stromabwärts von dem ersten Abschnitt 68 angeordnet ist. Der Begriff «stromabwärts», wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Richtung, in die die lokale Strömung des Mittels 42 sich bewegt, wie durch die Pfeile gekennzeichnet ist. Der erste Abschnitt 68 weist ein im Wesentlichen gerades Ende 72 auf, das sich von der äusseren Oberfläche 52 aus nach aussen erstreckt, so dass ein erster Winkel 74 zwischen dem ersten Abschnitt 68 und der äusseren Oberfläche 52 definiert ist. Darüber hinaus weist der zweite Abschnitt 70 ein winkeliges Ende 78 auf, das sich von der äusseren Oberfläche 52 aus nach aussen erstreckt, so dass ein zweiter Winkel 80 zwischen dem zweiten Abschnitt 70 und der äusseren Oberfläche 52 definiert ist. Der winkelige Schlitz 56 ist in der TBC 54 ausgebildet, so dass sich eine untere Fläche 82 des winkeligen Schlitzes 56 parallel zu der äusseren Oberfläche 52 des Substrats 48 erstreckt und durch diese definiert ist. Alternativ kann der winkelige Schlitz 56 durch lediglich einen Abschnitt der TBC 54 definiert sein, wie z.B. durch eine Ausbildung des winkeligen Schlitzes 56 innerhalb der TBC 54, so dass die untere Fläche 82 vollständig durch die und/oder in einer der Schichten 64 und 66 der TBC 54 definiert ist.

[0035] Ein Befestigungsmittel 84 verbindet die Abdeckung 62 mit der äusseren Oberfläche 52 und mit der TBC 54. In der beispielhaften Ausführungsform weist das Befestigungsmittel 84 ein hartgelötetes Befestigungsmittel auf, das eingerichtet ist, um die Abdeckung 62 mit der äusseren Oberfläche 52 und/oder der TBC 54 zu verbinden. Alternativ kann das Befestigungsmittel 84 beispielsweise Haft-, Schweiss- und Bindemittel aufweisen. Das Befestigungsmittel 84 kann eine Struktur und/oder eine Zusammensetzung aufweisen, die die Verbindung der Abdeckung 62 mit der äusseren Oberfläche 52 ermöglicht. Die Abdeckung 62 weist ein erstes Ende 86 mit einer geraden Oberfläche 88 und ein zweites Ende 90 mit einer geneigten Oberfläche 92 auf. In der beispielhaften Ausführungsform ist das erste Ende 86 mit dem ersten Abschnitt 68 verbunden, und das zweite Ende 90 erstreckt sich in den Schlitz 56 hinein. Insbesondere erstreckt sich die geneigte Oberfläche 92 von der äusseren Oberfläche 52 aus nach aussen und in den Schlitz 56 hinein, so dass ein dritter Winkel 94 zwischen der äusseren Oberfläche 52 und dem zweiten Ende 90 definiert ist. Die Abdeckung 62 weist in der beispielhaften Ausführungsform einen vorgesinterten Vorformling auf. Alternativ kann die Abdeckung 62 eine beliebige Struktur und Materialzusammensetzung, wie z.B. Legierungen und Pulver, aufweisen, um der Abdeckung 62 zu ermöglichen, wie hierin beschrieben zu funktionieren.

[0036] Die Abdeckung 62 ist bemessen, gestaltet und mit der äusseren Oberfläche 52 und/oder der TBC 54 verbunden, um eine effiziente und wirtschaftliche Installation während der Herstellungsprozesse der Turbinenkomponente 10 und/oder während der Reparaturprozesse der Turbinenkomponente 10 zu ermöglichen. Darüber hinaus ist die Abdeckung 62 bemessen, gestaltet und mit der äusseren Oberfläche 52 und/oder der TBC 54 verbunden, um eine Strömung des Mittels 42 von dem Kanal 58 aus und in Richtung des winkeligen Endes 78 zum anschliessenden Strömen entlang des zweiten Abschnitts 70 und/oder angrenzend an diesen zu ermöglichen.

[0037] In der beispielhaften Ausführungsform weist der erste Winkel 74 einen Winkel von ungefähr 90 Grad auf. Ausserdem weisen der zweite und dritte Winkel 80 und 94 einen Winkel auf, der gleich oder kleiner als ungefähr 90 Grad ist, wie z.B. kleiner als ungefähr 60 Grad oder kleiner als ungefähr 45 Grad oder kleiner als ungefähr 40 Grad. Der zweite Winkel 80 kann kleiner als der dritte Winkel 94 sein, so dass der Übergang an dem Oberflächenende 96 zwischen dem zweiten Abschnitt 70 und der Oberfläche 98 des Schaufelblatts 14 relativ sanft ist, wodurch eine Strömung des Mittels 42 zum Überlagern über der Schaufelblattoberfläche 98 ermöglicht wird. In der beispielhaften Ausführungsform kann der dritte Winkel 94 einem Winkel entsprechen, der in einem Bereich von ungefähr 15 Grad bis 45 Grad, wie z.B. von ungefähr 20 Grad bis ungefähr 40 Grad oder von ungefähr 20 Grad bis ungefähr 30 Grad und den Unterbereichen dazwischen, liegt, und der zweite Winkel 80 kann einem Winkel entsprechen, der in einem Bereich von ungefähr 5 Grad bis ungefähr 35 Grad, wie z.B. von ungefähr 10 Grad bis ungefähr 30 Grad oder von ungefähr 10 Grad bis ungefähr 20 Grad und den dazwischen liegenden Unterbereichen, liegt. Alternativ können der zweite und der dritte Winkel 80 und 94 gleich sein oder sich voneinander unterscheiden. Der zweite und dritte Winkel 80 und 94 sind eingerichtet, um, wie hierin beschrieben, eine Strömung des Mittels 42 entlang der Schaufelblattoberfläche 98 zu ermöglichen. Der erste Winkel 74, der zweite Winkel 80 und der dritte Winkel 94 können jeden Winkel aufweisen, um der Turbinenkomponente 10 zu ermöglichen, wie hierin beschrieben zu funktionieren.

[0038] In der beispielhaften Ausführungsform ist jeder Diffusorkanal 58 in dem Schaufelblatt 14 so definiert, dass er sich zwischen der inneren Oberfläche 50 des Substrats 48 und der unteren Oberfläche 82 des winkeligen Schlitzes 56 erstreckt. Jeder Diffusorkanal 58 weist eine schräge Ausrichtung zwischen der inneren Oberfläche 50 des Substrats 48 und der unteren Oberfläche 82 auf. Insbesondere kann der Diffusorkanal 58 unter einem vierten Winkel 100 von weniger als ungefähr 60 Grad, wie z.B. weniger als ungefähr 45 Grad oder weniger als ungefähr 40 Grad, geneigt sein. Darüber hinaus kann der Winkel 100 des Diffusorkanals 58 mit dem dritten Winkel 94 der geneigten Oberfläche 92 im Wesentlichen gleich sein. Insbesondere ist der Kanal 58 mit dem winkeligen Ende 78 des zweiten Abschnitts 70 und der geneigten Oberfläche 92 der Abdeckung 62 ausgerichtet. Alternativ kann der Winkel 100 mit dem zweiten Winkel 80 des zweiten Abschnitts 70 gleich sein oder kann sowohl von dem zweiten als auch von den dritten Winkeln 80 und 94 verschieden sein. Der vierte Winkel 100 kann jeden beliebigen Winkel aufweisen, der dem Kanal 58 ermöglicht, wie hierin beschrieben zu funktionieren. Alternativ können (nicht gezeigte) gerade, sich nicht verbreitende Kanäle mit einem beliebigen geeigneten, relativ konstanten Querschnitt verwendet werden.

[0039] Jeder Diffusorkanal 58 weist einen Zumessabschnitt 102 und einen Diffusionsabschnitt 104 auf. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Zumessabschnitt 102 jedes Diffusorkanals 58 einen im Wesentlichen geraden Durchgang auf, der sich zwischen der inneren Oberfläche 50 des Substrats 48 und dem Diffusionsabschnitt 104 erstreckt. Das Mittel 42, das durch den und von dem (in Fig. 2 gezeigten) Schaufelblattkreislauf 40 zugeführt wird, strömt an der inneren Oberfläche 50 in den Zumessabschnitt 102 jedes Diffusorkanals 58 hinein und strömt zu dem Diffusionsabschnitt 104 jedes Diffusorkanals 58. Der Zumessabschnitt 102 weist eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche, wie z.B. eine konstante kreisförmige Querschnittsgestalt, zwischen der inneren Oberfläche 50 und dem Diffusionsabschnitt 104 auf. Alternativ kann der Zumessabschnitt 102 jede beliebige oder geeignete Querschnittsform aufweisen, indem z.B. eine rechteckige oder ovale Querschnittsgestalt definiert wird.

[0040] Der Diffusionsabschnitt 104 jedes Diffusorkanals 58 ist eingerichtet, um von dem Zumessabschnitt 102 aus in Richtung der unteren Oberfläche 82 des winkeligen Schlitzes 56 nach aussen zu divergieren. Der Diffusionsabschnitt 104 weist eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform auf, die eingerichtet ist, um zwischen dem Zumessabschnitt 102 und der unteren Oberfläche 82 in einer radialen Richtung oder Längsrichtung des winkeligen Schlitzes 56 nach aussen zu divergieren. In der beispielhaften Ausführungsform ist der Diffusionsabschnitt 104 mit dem winkeligen Ende 78 der TBC 54 im Wesentlichen ausgerichtet. Das durch den Zumessabschnitt 102 hindurch und in den Diffusionsabschnitt 104 hinein geleitete Mittel 42 dehnt sich nach aussen hin aus, während es von dem Diffusorkanal 58 entlang der geneigten Oberfläche 92 und in den winkeligen Schlitz 56 hinein strömt.

[0041] Während einer beispielhaften Kühlung einer Turbinenkomponente 10 geben die (in Fig. 1 gezeigten) Zufuhrkanäle 46 das Mittel 42 von einer (nicht gezeigten) Quelle durch den (in Fig. 1 gezeigten) Kühlkreislauf 40 hindurch und in den Kanal 58 hinein aus. Das in den Kanal 58 gelieferte Mittel 42 strömt in den Zumessabschnitt 102 jedes Kanals 58 hinein und strömt durch einen derartigen Abschnitt 102 zu dem Diffusionsabschnitt 104 jedes Kanals 58. Das Mittel 42, das durch den Zumessabschnitt 102 und in den Diffusionsabschnitt 104 geleitet wird, dehnt sich nach aussen aus, wenn es von den Diffusorkanälen 58 in den winkeligen Schlitz 56 und entlang des winkeligen Endes 78 der Abdeckung strömt. Insbesondere ermöglichen die divergierenden Seitenwände 106 dem Mittel 42, sich innerhalb des Diffusionsabschnitts 104 in radialer oder Längsrichtung auszudehnen, wodurch die Geschwindigkeit reduziert wird und der Druck des Mittels erhöht wird.

[0042] Das Mittel 42 strömt weiter entlang der geneigten Oberfläche 92 des zweiten Endes 90 der Abdeckung. Die geneigte Oberfläche 92 ist eingerichtet, um das Mittel 42 in den Schlitz 56 hinein und in Richtung des zweiten Abschnitts 70 der TBC 54 und insbesondere in Richtung des winkeligen Endes 78 zu lenken. In einer beispielhaften Ausführungsform weist der zweite Abschnitt 70 eine flacheren Winkel als die geneigte Oberfläche 92 auf, um eine Strömungsanhaftung des Mittels 42 an der Oberfläche des Schaufelblatts 14 zu unterstützen, wenn das Mittel 42 durch die geneigte Oberfläche 92 gelenkt wird. Das Mittel 42 tritt aus dem winkeligen Schlitz 56 an dem Ende 96 des zweiten Abschnitts 70 aus. Der Übergang des Mittels 42 an dem Ende 96 zwischen dem winkeligen Ende 78 und der Schaufelblattoberfläche 98 ist relativ sanft, um eine Strömung des Mittels zu ermöglichen, die sich auf der Schaufelblattoberfläche 98 drüberlegt. Darüber hinaus ermöglicht die reduzierte Geschwindigkeit der Mittelströmung 42 eine verstärkte Strömungsanhaftung des Mittels 42 an dem winkeligen Ende 78 des zweiten Abschnitts 70 und verstärkt somit wiederum die Anhaftung des Mittels 42 an der Oberfläche 98 des (in Fig. 1 gezeigten) Schaufelblatts 14. Entsprechend wird das durch den (in Fig. 1 gezeigten) Schaufelblattkreislauf 40 strömende Mittel 42 durch jeden Diffusorkanal 58 hindurch in die geneigte Oberfläche 92 gelenkt und wird nachfolgend von der geneigten Oberfläche 92 und auf das winkelige Ende 78 des zweiten Abschnitts 70 ausgestossen, um als eine gerichtete Strömung entlang der Druckseitenoberfläche 32 des Schaufelblatts 14 zu strömen, um eine Filmkühlung der Komponente 10 zu ermöglichen.

[0043] Während eines beispielhaften Reparaturprozesses für die Turbinenkomponente 10 wird eine beschädigte und/oder korrodierte Abdeckung 62 von der äusseren Oberfläche 52 und/oder der TBC 54 entfernt. Eine neue Abdeckung 62 wird mit der äusseren Oberfläche 52 und/oder der TBC 54 verbunden. Eine Maske 107 wird mit zumindest einer bzw. einem von dem ersten Abschnitt 68, der Abdeckung 62 und dem zweiten Abschnitt 70 verbunden. Die Maske 107 wird über dem Schlitz 56 angebracht, um den Kanal 58 und/oder die innere Oberfläche 50 abzudecken und/oder zu blockieren. Darüber hinaus wird eine neue TBC 54 auf die Oberfläche 52 aufgebracht, wobei die Maske 107 die aufgebrachte TBC 54 daran hindert, in den Kanal 58 und/oder die innere Oberfläche 54 einzudringen. Die Maske 107 wird dann entfernt, um den Schlitz 56 und den Kanal 58 freizulegen. Der Reparaturprozess oder Überarbeitungsprozess wird durchgeführt, um die Ausbildung eines sanften Übergangs von der TBC 54 zu dem Schlitzkanal 58 und zu der neuen Abdeckung 62 zu ermöglichen.

[0044] Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Abdeckung 108, die mit der Turbinenkomponente 10 verbunden ist. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Abdeckung 108 mit der äusseren Oberfläche 52 und/oder mit der TBC 54 verbunden. Die Abdeckung 108 weist ein erstes Ende 110 mit einer ersten im Wesentlichen geraden Oberfläche 112 und ein zweites Ende 114 mit einer zweiten im Wesentlichen geraden Oberfläche 116 auf. Insbesondere ist das erste Ende 110 mit dem ersten Abschnitt 68 verbunden, und das zweite Ende 114 erstreckt sich in den Schlitz 56 hinein. Eine zweite gerade Oberfläche 116 ist eingerichtet, um eine Strömung des Mittels 42 aus dem Kanal 58 heraus durch den Schlitz 56 hindurch und in Richtung des winkeligen Endes 78 an dem zweiten Abschnitt 70 zu leiten. Alternativ kann die Oberfläche 116 eine winkelige Konfiguration aufweisen. Die Abdeckung 108 weist ferner einen Körper 118 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 110 und 114 auf. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Körper 118 von dem ersten Ende 110 bis zu dem zweiten Ende 114 eine gleichmässige Dicke auf. Die erste und zweite gerade Oberfläche 112 und 116 und der Körper 118 sind eingerichtet, um eine günstige Herstellung, Handhabung und Aufbringung der Abdeckung 108 an der Turbinenkomponente 10 zu ermöglichen. Die ausgedehnte Abdeckung 108 ist eingerichtet, um eine Leitung der Strömung des Mittels 42 unter dem gewünschten geringeren Winkel der stromabwärtigen Oberfläche 78 zu ermöglichen. Darüber hinaus ist die ausgedehnte Abdeckung 108 eingerichtet, um eine Reduktion der Vermischung der Strömung des Mittels 42 mit (nicht gezeigten) ankommenden Heissgasen zu unterstützen, um Gasen die Filmeffektivität der Strömung 42 zum Schutz der Komponente 10 vor den heissen Gasen zu erhöhen.

[0045] Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung 120, die mit der Turbinenkomponente 10 verbunden ist. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Abdeckung 120 mit der äusseren Oberfläche 52 und/oder mit der TBC 54 verbunden. Die Abdeckung 120 weist ein erstes Ende 121 mit einer ersten im Wesentlichen geraden Oberfläche 122 und ein zweites Ende 124 mit einer zweiten im Wesentlichen geraden Oberfläche 126 auf. Die Abdeckung 120 weist ferner einen Körper 128 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 121 und 124 auf. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Körper 128 von dem ersten Ende 121 bis zu dem zweiten Ende 124 eine ungleichmässige Dicke auf. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Körper 128 vom ersten Ende 121 bis zum zweiten Ende 124 eine verjüngte Konfiguration auf. Alternativ kann der Körper 128 jegliche Konfiguration mit sich verändernder Dicke aufweisen, wie z.B. eine gekrümmte Konfiguration und eine wellige Konfiguration, entweder entlang der Oberfläche vom ersten Ende 121 bis zum zweiten Ende 124 und/oder am zweiten Ende 124. Der Körper 128 kann jegliche Konfiguration aufweisen, um der Abdeckung 120 zu ermöglichen, wie hierin beschrieben, zu funktionieren. Die erste und zweite gerade Oberfläche 122 und 126 und der Körper 138 sind eingerichtet, um eine günstige Herstellung, Handhabung und Aufbringung der Abdeckung 120 an der Turbinenkomponente 10 zu ermöglichen, und ist eingerichtet, um, wo erwünscht, eine Beseitigung und/oder Reduktion von Strömungsunstetigkeiten, heissen Stellen und der Kanalkühlmittelströmung zu ermöglichen.

[0046] Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung 130. Die Abdeckung 130 weist ein erstes Ende 132 mit einer ersten im Wesentlichen geraden Oberfläche 134 auf und ein zweites Ende mit einer zweiten im Wesentlichen geraden Oberfläche 140 auf. Die Abdeckung 130 weist ferner einen Körper 142 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 132 und 138 auf. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Körper 142 von dem ersten Ende 132 bis zu dem zweiten Ende 138 eine ungleichmässige Dicke auf. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Körper 142 von dem ersten Ende 132 bis zum zweiten Ende 138 eine verjüngte Konfiguration auf. Alternativ kann der Körper 142 jegliche Konfiguration mit veränderlicher Dicke aufweisen, wie z.B. eine gekrümmte Konfiguration und eine wellige Konfiguration, entweder vom ersten Ende 132 bis zum zweiten Ende 138 entlang und/oder entlang des zweiten Endes 138. Die erste und zweite Oberfläche 134 und 140 und der Körper 142 sind eingerichtet, um eine günstige Herstellung, Handhabung und Aufbringung der Abdeckung 130 an der (in Fig. 1 gezeigten) Turbinenkomponente 10 zu ermöglichen, und ist eingerichtet, um, wo erwünscht, eine Beseitigung und/oder Reduktion von Strömungsunstetigkeiten, heissen Stellen und der Kanalkühlmittelströmung zu ermöglichen.

[0047] Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung 144, die mit einer weiteren beispielhaften Turbinenkomponente 145 verbunden ist. In der beispielhaften Ausführungsform weist das Substrat 50 eine Aussparung 146 auf. Die Abdeckung 144 weist ein erstes Ende 148 mit einer im Wesentlichen geraden Oberfläche 150 und ein zweites Ende 152 mit einer geneigten Oberfläche 154 auf. Das erste Ende 148 ist mit der Aussparung 146 verbunden, und das zweite Ende 152 ist mit dem Zumessabschnitt 102 des Kanals 58 ausgerichtet. Darüber hinaus erstreckt sich der erste Abschnitt 68 der TBC 56 entlang der Abdeckung 144 vom ersten Ende 148 bis zum zweiten Ende 152. Die Abdeckung 144 und die Aussparung 146 sind eingerichtet, um eine günstige Herstellung, Handhabung und Anwendung der Aufbringung der Abdeckung 140 an der (in Fig. 1 gezeigten) Turbinenkomponente 10 zu ermöglichen. Darüber hinaus ist die Abdeckung 144 eingerichtet, um der TBC 56 zu ermöglichen, wie erwünscht, den Kanal 58 bis zu ihm und darüber hinaus zu überdecken.

[0048] Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Abdeckung, die mit der Turbinenkomponente 10 verbunden ist. Die Abdeckung 156 ist mit der äusseren Oberfläche 52 und/oder der TBC 54 verbunden und weist eine nicht-diffusor-förmige Gestalt 158, wie z.B., aber nicht darauf beschränkt, Schlitze, ineinander greifende Schlitze, gedrosselte Schlitze, Öffnungen, Stiftbänke und/oder poröse Mittel, auf. In der beispielhaften Ausführungsform weist die Abdeckung 156 einen ersten Abschnitt 160 und einen zweiten Abschnitt 162 auf. Der erste Abschnitt 160 ist mit der äusseren Oberfläche 52 und mit der TCB 54 verbunden und erstreckt sich in den Schlitz 56 hinein. Der zweite Abschnitt 162 ist mit dem ersten Abschnitt 160 und mit dem Substrat 48 verbunden. Der zweite Abschnitt 162 weist mehrere Elemente 164 auf, die in einer Arrayanordnung 166 mit einem Zwischenraum 168 zwischen benachbarten Elementen 164 eingerichtet sind.

[0049] Jedes Element 164 weist ein erstes Ende 170, das mit dem ersten Abschnitt 160 verbunden ist, und ein zweites Ende 172 auf, das mit dem Substrat verbunden ist. Ein Körper ist mit dem ersten Ende 170 und dem zweiten Ende 172 verbunden und erstreckt sich zwischen ihnen. In der beispielhaften Ausführungsform weist jedes Element 164 eine Säulengestalt mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. Alternativ können die Elemente 164 andere Querschnittsformen aufweisen, wie z.B. eine quadratische und eine rechteckige. Die Elemente 164 können beliebige Form aufweisen, um der Abdeckung zu ermöglichen, wie hierin beschrieben, zu funktionieren. Der erste Abschnitt 160 und der zweite Abschnitt 162 sind eingerichtet, um die Leitung der Strömung des Mittels 42 von dem Kanal 58 durch die Zwischenräume 168 und in den Schlitz 56 hinein zu ermöglichen. Darüber hinaus sind der erste Abschnitt 160 und der zweite Abschnitt 162 eingerichtet, um eine Wärmeübertragung von dem ersten Abschnitt 160 durch den zweiten Abschnitt 162 und in das Mittel 42 hinein zu unterstützen.

[0050] Fig. 10 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren 1000 zur Herstellung einer Turbinenkomponente, z.B. der (in Fig. 4 gezeigten) Turbinenkomponente, veranschaulicht. Das Verfahren 1000 enthält ein Ausbilden 1002 eines winkeligen Kanals, wie z.B. des (in Fig. 4 gezeigten) Kanals 58, durch wenigstens eine von einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, beispielsweise der (in Fig. 4 gezeigten) ersten Oberfläche 50 und der (in Fig. 4 gezeigten) zweiten Oberfläche 52 eines Substrats, wie z.B. des (in Fig. 4 gezeigten) Substrats 48, hindurch. In dem beispielhaften Verfahren kann der Kanal durch ein maschinelles Herstellungsverfahren erzeugt werden, wie z.B. durch die Verwendung eines Laserbearbeitungsverfahrens, eines erosiven EDM-Prozesses, eines maschinellen Wasserstrahlbearbeitungsprozesses, eines Fräsprozesses und/oder eines beliebigen geeigneten Herstellungsprozesses. Zusätzlich kann in einer Ausführungsform ein Zumessabschnitt, z.B. der (in Fig. 4 gezeigte) Zumessabschnitt 102, jedes Diffusorkanals in einem separaten Herstellungsschritt von einem Diffusionsabschnitt aus, z.B. dem (in Fig. 4 gezeigten) Diffusionsabschnitt 104, jedes Diffusorlochs 14, ausgebildet werden. Der Zumessabschnitt kann beispielsweise ursprünglich innerhalb des Substrats ausgebildet werden, wobei der Diffusionsabschnitt darin nachträglich maschinell hergestellt wird oder umgekehrt. Alternativ können der Zumessabschnitt und der Diffusionsabschnitt gemeinsam in einem einzigen Herstellungsschritt erzeugt werden.

[0051] In dem beispielhaften Verfahren 1000 wird eine Abdeckung, beispielsweise die (in Fig. 4 gezeigte) Abdeckung 62, ausgebildet, 1004, wobei die Abdeckung ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wie z.B. das erste und das zweite Ende 86 und 90 (wie in Fig. 4 gezeigt). Das Verfahren 1000 enthält ein Verbinden 1006 des ersten Endes der Abdeckung mit der ersten Oberfläche. Ausserdem wird die Abdeckung über den winkeligen Kanal hinaus erstreckt, 1008. In dem beispielhaften Verfahren 1000, enthält das Ausbilden der Abdeckung ein Ausbilden einer geraden Oberfläche auf, z.B. der (in Fig. 4 gezeigten) geraden Oberfläche 88, in das erste Ende hinein und Ausbilden einer geneigten Oberfläche, z.B. der (in Fig. 4 gezeigten) geneigten Oberfläche 92, in das zweite Ende hinein. Das Verfahren enthält ferner ein Ausrichten 1010 des zweiten Endes mit dem winkeligen Kanal. Während des Herstellungsprozesses und/oder eines Reparaturprozesses enthält das Verfahren ein Aufbringen 1012 einer Maske, z.B. der (in Fig. 4 gezeigten) Maske 107, auf der ersten Oberfläche. Die Maske ist eingerichtet, um den winkeligen Kanal abzudecken und/oder zu blockieren.

[0052] Das Verfahren 1000 weist ferner ein Aufbringen 1014 einer TBC, wie z.B. der (in Fig. 4 gezeigten) TBC 54, auf die erste Oberfläche des Substrats auf. In dem beispielhaften Verfahren 1000 weist die TBC eine Bindeschicht, z.B. die (in Fig. 4 gezeigte) Bindeschicht 64, und eine Wärmebarrierenschicht, z.B. die (in Fig. 4 gezeigte) Wärmebarrierenschicht 66, auf. Die Bindeschicht und die Wärmebarrierenschicht werden auf die erste Oberfläche des Substrats aufgebracht, indem jeder beliebige geeignete Prozess verwendet wird, einschliesslich eines Diffusionsprozesses, einer physikalischen Gasphasenabscheidung, einer chemischen Gasphasenabscheidung und/oder eines thermischen Spritzprozesses, aber nicht darauf beschränkt. Das Verfahren 1000 weist ein Entfernen der Maske 1016 auf. In einer Ausführungsform wird die Maske entfernt, um die Abdeckung und den winkeligen Kanal freizulegen.

[0053] Das Verfahren 1000 enthält ferner ein Ausbilden 1018 eines Schlitzes, z.B. des (in Fig. 4 gezeigten) Schlitzes 56, durch die TBC hindurch und in Strömungsverbindung mit dem winkeligen Kanal. In dem beispielhaften Verfahren wird der Schlitz durch Entfernung von Abschnitten der TBC geschaffen. Die Schlitz kann unter Verwendung eines jeglichen geeigneten Prozesses, wie z.B. eines Laserbearbeitungsverfahrens, zur Ausbildung des Schlitzes innerhalb der TBC geschaffen werden. Alternativ kann der Schlitz innerhalb der TBC unter Verwendung eines Elektroerosionsprozesses (EDM), eines maschinellen Wasserstrahlherstellungsprozesses (z.B. unter Verwendung eines Abrasivwasserstrahlprozesses) und oder eines Fräsprozesses erzeugt werden. Alternativ kann jeder beliebige geeignete maschinelle Prozess zur Entfernung ausgewählter Abschnitte eines Materials von einem Objekt verwendet werden, um einen winkeligen Schlitz auszubilden. In dem beispielhaften Verfahren wird die Maske angebracht, um die erste Oberfläche im Wesentlichen abzudecken. Alternativ kann die Maske die erste Oberfläche teilweise abdecken, und die TBC kann die freigelegte und/oder nichtmaskierte erste Oberfläche abdecken.

[0054] Das Verfahren 1000 enthält ein Ausbilden eines ersten Abschnitts, z.B. des (in Fig. 4 gezeigten) Abschnitts 68, der TBC und ein Ausbilden eines zweiten Abschnitts, z.B. des (in Fig. 4 gezeigten) zweiten Abschnitts 70, der von dem ersten Abschnitt beabstandet ist. Darüber hinaus weist das Verfahren 1000 ein Ausbilden eines winkeligen Endes, z.B. des (in Fig. 4 gezeigten) winkeligen Endes 78, in den zweiten Abschnitt hinein auf.

[0055] Ein technischer Effekt der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren umfasst zumindest eine der folgenden: Leiten eines Kühlmittels entlang eines Schaufelblatts, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist; eine Wärmebarrierenbeschichtung, die mit der zweiten Oberfläche verbunden ist und die einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt definierten Schlitz aufweist; ein Kanal, der mit der ersten Oberfläche und dem Schlitz in Strömungsverbindung steht, wobei der Kanal eine erste Seitenwand und eine zweite der ersten Wand gegenüberliegende zweite Seitenwand aufweist, so dass sich die erste und die zweite Seitenwand von der ersten Oberfläche aus und in Richtung des Schlitzes unter einem Winkel erstrecken; und eine Abdeckung, die mit der zweiten Oberfläche verbunden ist und die ein erstes Ende, das mit dem ersten Abschnitt verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, das sich in den Schlitz hinein erstreckt und von dem zweiten Abschnitt beabstandet ist.

[0056] Die hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen ermöglichen die Leitung eines Kühlmittels entlang einer erwärmten Oberfläche, wie z.B. einer Druckseite und/oder einer Saugseite eines Turbinenschaufelblatts. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen verwenden eine Abdeckung, wie z.B. einen vorgesinterten Vorformling, um zur Erhöhung der Effektivität der Wärmeübertragung die Strömung des Mittels entlang der Schaufelblattoberfläche zu leiten. Darüber hinaus ermöglichen die hierin beschriebenen Ausführungsformen eine Erhöhung der Turbineneffizienz und/oder der Ausgangsleistungs- und/oder Temperaturfähigkeiten bei gleichzeitiger Reduktion von Betriebs- und Wartungskosten, die mit der Turbine verbunden sind. Noch weiter verbessern die hierin beschriebenen Ausführungsformen die Komponentenlebensdauer und die Aufarbeitung von Teilen. Die Abdeckung verbessert den Mittelfluss und schafft eine Mehrfachintervallfähigkeit, indem sie dem Diffusorloch/-kanal ermöglicht, an der Unterseite des Schlitzes angeordnet zu sein.

[0057] Beispielhafte Ausführungsformen einer Turbinenkomponente und Verfahren zur Herstellung der Turbinenkomponente sind vorstehend detailliert beschrieben. Die Verfahren und Systeme sind nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können vielmehr Komponenten oder Systeme und/oder Schritte der Verfahren unabhängig und getrennt von anderen hierin beschriebenen Komponenten und/oder Schritten verwendet werden. Beispielsweise können die Verfahren in Kombination mit anderen Herstellungssystemen und -verfahren verwendet werden und sind nicht darauf beschränkt, lediglich mit den hierin beschriebenen Systemen und Verfahren eingesetzt zu werden. Vielmehr kann die beispielhafte Ausführungsform in Verbindung mit vielfältigen anderen thermischen Anwendungen implementiert und verwendet werden.

[0058] Obwohl spezielle Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in einigen Zeichnungen dargestellt sein können und in anderen nicht, ist dies lediglich aus Vereinfachungsgründen der Fall. Gemäss den Prinzipien der Erfindung kann jedes Merkmal einer Zeichnung in Verbindung mit jedem Merkmal einer anderen Zeichnung in Bezug genommen und/oder beansprucht werden.

[0059] Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich der bevorzugten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung anzuwenden, wozu die Herstellung und Verwendung jeder Vorrichtung oder jedes Systems sowie die Durchführung jedes enthaltenen Verfahrens gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Patentansprüche definiert und kann andere Beispiele einschliessen, wie sie Fachleuten einfallen können. Derartige andere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die nicht von dem Wortsinn der Ansprüche abweichen, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zu dem Wortsinn der Ansprüche aufweisen.

[0060] Es ist eine Turbinenkomponente 10 geschaffen. Die Turbinenkomponente enthält ein Schaufelblatt 14 mit einer ersten Oberfläche 50 und einer zweiten Oberfläche 52. Eine Wärmebarrierenbeschichtung 54 ist mit der zweiten Oberfläche verbunden, wobei die Wärmebarrierenbeschichtung einen ersten Abschnitt 68, einen zweiten Abschnitt 70 und einen Schlitz 56 enthält, der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt definiert ist. Ein Kanal 58 steht in Strömungsverbindung mit der ersten Oberfläche und dem Schlitz, wobei der Kanal eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand 106 aufweist, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt. Die erste und die zweite Seitenwand erstrecken sich von der ersten Oberfläche aus und unter einem Winkel in Richtung auf den Schlitz. Die Turbinenkomponente enthält eine Abdeckung 62, die mit der zweiten Oberfläche verbunden ist, wobei die Abdeckung ein erstes Ende 86, das mit dem ersten Abschnitt verbunden ist, und ein zweites Ende 90 enthält, das sich in den Schlitz hinein erstreckt und von dem zweiten Abschnitt beabstandet ist.

Claims (10)

1. Turbinenkomponente (10), die aufweist: ein Schaufelblatt (14), das eine erste Oberfläche (50) und eine zweite Oberfläche (52) aufweist; eine Wärmebarrierenbeschichtung (54), die mit der zweiten Oberfläche verbunden ist und die einen ersten Abschnitt (68), einen zweiten Abschnitt (70) und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt definierten Schlitz (56) aufweist; einen Kanal (58), der mit der ersten Oberfläche und dem Schlitz in Strömungsverbindung steht, wobei der Kanal eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand (106) aufweist, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt, wobei sich die erste und die zweite Seitenwand von der ersten Oberfläche aus und in Richtung auf den Schlitz unter einem Winkel erstrecken; und eine Abdeckung (62), die mit der zweiten Oberfläche verbunden ist und die ein erstes Ende (86), das mit dem ersten Abschnitt verbunden ist, und ein zweites Ende (90) aufweist, das sich in den Schlitz hinein erstreckt und von dem zweiten Abschnitt beabstandet ist.

2. Turbinenkomponente (10) gemäss Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt (68) ein gerades Ende (72) aufweist und der zweite Abschnitt (70) ein winkeliges Ende (78) aufweist.

3. Turbinenkomponente (10) gemäss Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt (68) ein gerades Ende (72) aufweist und der zweite Abschnitt (70) ein winkeliges Ende (78) aufweist, das mit der zweiten Seitenwand (106) im Wesentlichen ausgerichtet ist, wobei der Winkel des winkeligen Endes (78) und der zweiten Seitenwand (106) vorzugsweise weniger als ungefähr 90 Grad beträgt.

4. Turbinenkomponente (10) gemäss Anspruch 1, wobei das erste Ende (86) eine gerade Oberfläche (88) aufweist und das zweite Ende (90) eine geneigte Oberfläche (92) aufweist; und/oder wobei das zweite Ende (90) eine geneigte Oberfläche (92) aufweist, die im Wesentlichen mit der ersten Seitenwand (106) ausgerichtet ist.

5. Turbinenkomponente (10) gemäss einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (62) eine im Wesentlichen gleichmässige Dicke von dem ersten Ende (86) bis zu dem zweiten Ende (90) aufweist; und/oder wobei die Abdeckung (62) eine ungleichmässige Dicke von dem ersten Ende (86) bis zu dem zweiten Ende (90) aufweist.

6. Turbinenkomponente 10 gemäss einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Ende (90) im Wesentlichen gerade ist.

7. Turbinenkomponente (10) gemäss einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (62) einen vorgesinterten Vorformling aufweist; und/oder wobei die Turbinenkomponente ferner ein angelötetes Befestigungsmittel (84) aufweist, das mit der zweiten Oberfläche (52) und mit der Abdeckung (62) verbunden ist.

8. Abdeckung (62), die mit einem Schaufelblatt (14) verbunden und innerhalb eines Schlitzes (56) angeordnet ist, um eine Mittelströmung von einem winkeligen Kanal (58) und entlang des Schaufelblatts (14) zu leiten, wobei die Abdeckung (62) aufweist: ein erstes Ende (86), das mit dem Schaufelblatt verbunden ist; ein zweites Ende (90), das mit dem ersten Ende verbunden und eingerichtet ist, um sich in den Schlitz (56) hinein zu erstrecken, wobei das zweite Ende eine geneigte Oberfläche aufweist, die mit dem winkeligen Kanal ausgerichtet ist; und ein angelötetes Befestigungsmittel (84), das mit dem ersten und dem zweiten Ende (86, 90) und mit dem Schaufelblatt (14) verbunden ist.

9. Abdeckung (62) gemäss Anspruch 8, wobei das erste und das zweite Ende (86, 90) einen vorgesinterten Vorformling aufweisen; und/oder wobei die Abdeckung (62) mehrere Säulenelemente aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Turbinenkomponente, wobei das Verfahren aufweist: Ausbilden eines winkeligen Kanals durch wenigstens entweder eine erste Oberfläche und/oder eine zweite Oberfläche eines Substrats hindurch; Ausbilden einer Abdeckung, die ein erstes und ein zweites Ende aufweist; Verbinden der Abdeckung mit der ersten Oberfläche; Erstrecken der Abdeckung über den winkeligen Kanal hinaus und Ausrichten des zweiten Endes mit dem winkeligen Kanal; Aufbringen einer Maske auf die erste Oberfläche und die Abdeckung, um den winkeligen Kanal zu überdecken; Aufbringen einer Wärmebarrierenbeschichtung auf die erste Oberfläche; und Ausbilden eines Schlitzes durch die Wärmebarrierenbeschichtung und in Strömungsverbindung mit dem winkeligen Kanal.