CN103452597A - 涂覆涡轮系统的转角界面的方法 - Google Patents

涂覆涡轮系统的转角界面的方法 Download PDF

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Abstract

一种涂覆涡轮系统的转角界面的方法包括将网组件放置在转角界面附近。该方法还包括将涂料沉积到网组件上并通过网组件沉积到转角界面中，其中，网组件抑制涂料的动能，并且将涂料固定在转角界面附近。

Description

涂覆涡轮系统的转角界面的方法
联邦政府研究声明
本申请是通过美国政府支持而在能源部授予的合同号No.DE-FC26-05NT42643下完成的。美国政府可享有本发明的某些权利。
技术领域
本文中公开的主题涉及燃气涡轮系统，并且更具体地涉及一种涂覆燃气涡轮系统内的构件的方法。
背景技术
通常，在涡轮系统中，与旋转机械相关的构件(诸如压缩机和涡轮)例如经受持续高温、高负载环境。许多构件被涂覆用于热保护或氧化保护，并且涂覆工艺是包括粒子(particle)的颗粒(particulate)气溶胶或等离子体喷涂。在涂覆工艺期间，涂覆的粒子接近待涂覆的构件表面，并且粒子与表面的相互作用的具体类型取决于若干因素，诸如粒子尺寸、粒子速度、粒子硬度、粒子温度、表面冲击角度和相邻表面交会部(intersection)处的锐角的存在。
通常，当粒子应用于转角接头中时，基于高的粒子能量和粒子的跳弹(ricocheting)和/或反射作用，粒子将不以满意的方式粘附于表面。这阻碍涂料的适当积累。
发明内容
根据本发明的一个方面，涂覆涡轮系统的转角界面的方法包括将网(mesh)组件放置在转角界面附近。该方法还包括将涂料沉积到网组件上并通过网组件沉积到转角界面中，其中，网组件抑制涂料的动能，并且将涂料固定在转角界面附近。
根据本发明的另一方面，涂覆涡轮构件的转角界面的方法包括将网组件放置在转角界面附近，其中，网组件为可移除的。还包括将涂料沉积到网组件上并通过网组件沉积到转角界面中，其中，网组件抑制涂料的动能，并且将涂料固定在转角界面附近。还包括从转角界面附近移除网组件。
根据本发明的又一方面，涂覆涡轮构件的转角界面的方法包括将网组件放置在转角界面附近。还包括将涂料沉积到网组件上并通过网组件沉积到转角界面中，其中，网组件抑制涂料的动能，并且将涂料固定在转角界面附近，其中，网组件包括能够在涂料内消耗的材料。
一种涂覆涡轮系统的转角界面的方法包括：将网组件放置在转角界面附近；且将涂料沉积到网组件上并通过网组件沉积到转角界面中，其中，网组件抑制涂料的动能，并且将涂料固定在转角界面附近。
优选地，转角界面包括第一表面与第二表面之间的交会部，第一表面和第二表面限定大约90度的开放区域角度。
优选地，转角界面包括第一表面与第二表面之间的交会部，第一表面和第二表面限定大约270度的开放区域角度。
优选地，将网组件放置在转角界面附近包括将网组件粘合于表面。
优选地，将网组件放置在转角界面附近包括将网组件钉于表面。
优选地，网组件包括陶瓷材料。
优选地，网组件包括碳基材料。
优选地，网组件包括聚合物材料。
优选地，网组件包括金属合金。
优选地，该方法还包括将多个网组件放置在转角界面附近。
优选地，涂料包括等离子体。
一种涂覆涡轮构件的转角界面的方法包括：将网组件放置在转角界面附近，其中，网组件为可移除的；将涂料沉积到网组件上并通过网组件沉积到转角界面中，其中，网组件抑制涂料的动能，并且将涂料固定在转角界面附近；且从转角界面附近移除网组件。
优选地，将网组件放置在转角界面附近包括将网组件粘合于转角界面。
优选地，将网组件放置在转角界面附近包括将网组件钉于转角界面。
优选地，该方法还包括将多个网组件放置在转角界面附近。
优选地，涂料包括等离子体。
涂覆涡轮构件的转角界面的方法包括：将网组件放置在转角界面附近；且将涂料沉积到网组件上并通过网组件沉积到转角界面中，其中，网组件抑制涂料的动能，并且将涂料固定在转角界面附近，其中，网组件包括能够在涂料内消耗的材料。
优选地，将网组件放置在转角界面附近包括将网组件粘合于转角界面。
优选地，将网组件放置在转角界面附近包括将网组件钉于转角界面。
优选地，该方法还包括将多个网组件放置在转角界面附近。
从结合附图所作的以下描述中将使这些和其他优点和特征更为明晰。
附图说明
被认为是本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求中被特别指出并且清楚地主张权利。从以下结合附图所作的下列详细说明中，将明晰本发明的前述和其他特征和优点，其中：
图1是在转角界面处通过网组件涂覆的涡轮翼型件的正面透视图；
图2是其中具有多个网组件的内转角的侧视图；
图3是具有分离网组件的内转角的侧视图；
图4是具有放置于其中的可移除网组件的内转角的侧视图；
图5是内转角的侧视图，该内转角具有设置在内转角与可移除网组件之间的第一涂层；
图6是内转角的侧视图，该内转角具有与第一涂层向外隔开的可移除网组件；
图7是内转角的侧视图，该内转角具有设置在第一涂层与可移除网组件之间的第二涂层；
图8是具有设置于其中的第一涂层和第二涂层的内转角在已移除可移除网组件之后的侧视图；
图9是具有放置于其上的网组件的外转角的正面透视图；
图10是具有连续网的外转角的侧视图；且
图11是具有分离网的外转角的侧视图。
详细说明参照附图经由示例解释本发明的实施例以及优点和特征。
部件列表
10           第一表面
12           第二表面
14           转角界面
16           涂料
18           网组件
20           孔
22           内转角
24           第一网
26           第二网
28           分离网组件
30           第一涂层
32           第二涂层
34           外转角。
具体实施方式
参照图1，示出涡轮叶片的翼型件或第一表面10，其与第二表面12相交，该第二表面12大致垂直于第一表面10。交会部通常被称为转角界面14。涂料16沉积在转角界面14附近，并且可以以例如喷涂的形式被施加。涂料16包括多个粒子，包括但不局限于等离子体。本发明的实施例并不局限于任何具体类型的喷涂装置。热喷涂方法的某些非限制性示例包括直流(DC)等离子体喷涂、真空等离子体喷涂、悬浮等离子体喷涂(SPS)、导线-电弧喷涂、燃烧/火焰喷涂或高速氧气燃料热喷涂工艺(HVOF)。为了以涂料16有效地涂覆转角界面14，在沉积涂料16之前将网组件18设置在转角界面14附近。网组件18作用为相对于由涂料16的粒子具有的动能的抑制元件。动能的抑制减少粒子远离转角界面14地跳弹或偏离的倾向，从而由于更均匀的能量分布而导致粒子沉积时的稳定性，并将粒子保持在转角界面14附近。
网组件18可由各种材料形成，并且包括多个孔20。孔20的密度取决于具体应用，并且诸如涂料16的成分和转角界面14的材料的因素将影响网组件18应为多么细密的。如以下将详细说明的，网组件18为可移除的或者是可消耗的。网组件18是否为可移除的或可消耗的将影响采用什么材料用于网组件18。这种材料包括但不局限于由诸如碳化硅(SiC)陶瓷氧化物(包括但不局限于铝、硅和硼的那些氧化物)的陶瓷形成的纺织材料或编织材料、各种碳基材料、聚合物和金属合金。如同网组件18的密度一样，网组件18的合适材料将取决于涂料16的成分和转角界面14的材料，而且还取决于网组件18是否将为能够从涂料16上移除的，或者是否将为能够在涂料16内消耗的。网组件18可以以各种方式附连于转角界面14，包括例如将网组件18的边缘粘合(bond)或钉(tack)于转角界面14。
现在参照图2和图3，转角界面14显示为内转角22布置，其中第一表面10和第二表面12限定其之间的角度。第一表面10与第二表面12之间的角度为大约90度，但应该懂得，许多其他角度都适合于与本文中公开的实施例一起使用。转角界面14可包括多于一个网组件18(图2)。出于许多原因，例如诸如形成多层涂料16的要求，多个网组件可为有利的。在所示的示例中，示出第一网24和第二网26。第一涂层可沉积到转角界面14中，并设置在转角界面14和第一网24之间。第二涂层然后通过第二网26沉积，并因此设置在第一涂层和第二网26之间。第一网24和第二网26已经被示为一个示例，并且预期可使用任何数量的网，以提供产生多个涂层的能力。取决于网组件18，涂层可具有相同或不同成分，并且可包括它们之间的间隙。附加涂料16特征和优点可通过使用分离网组件28实现(图3)，其中分离网组件28的一部分包括间隙，其容许涂料16更自由地进入转角界面14中，但该一部分仍通过分离网组件28的定位而保持涂料16。
参照图4-8，示出一种沉积涂料16的方法。如上所述，第一网24为可移除的。由于为可移除的，所以应该懂得在涂料16的沉积之前，第一网24定位并附连在转角界面14附近(图4)。然后朝着并通过第一网24沉积涂料16，直到第一涂层30已经形成(图5)。然后移除第一网24，并且在沉积第二涂层32之前将第二网26定位并且附连于转角界面14附近(图6)，第二网26大于所示示例中的第一网24。然后朝着并通过第二网26沉积第二涂层32(图7)。接下来，移除第二网26，并且多层涂料16保留在转角界面14内(图8)。
网组件18可备选地或结合地包括一个或多个可消耗网。由于为可消耗的，所以应该懂得，在涂料16的沉积之前，一个或多个网定位并且附连于转角界面14附近，然而，与可移除网相比，可消耗网在涂料沉积到网组件18上并穿过网组件18时与涂料16合成整体。可消耗的网以各种方式被涂料16消耗或与涂料16合成整体。首先，这可通过采用由具有与涂料成分相容的材料组分的材料形成的网来实现，诸如结合陶瓷涂料使用的碳化硅(SiC)网。备选地，可采用例如由于在涂覆时起作用的熔化的热量而引起网熔化的工艺。此种示例是利用具有热汽相沉积或等离子体涂料粒子的碳网或聚合物网。这些仅仅是网组件18可被涂料16消耗或与涂料16合成整体的示范方法。还应该懂得，通过利用一个或多个可消耗网可形成多个涂层。
参照图9，转角界面14显示为外转角34布置，其中第一表面10和第二表面12限定其之间的角度。第一表面10与第二表面12之间的角度为大约270度，但应该懂得，许多其他角度适合于与本文中公开的实施例一起使用。该构造与上述内转角22布置不同，并且仅仅示出该方法与各种不同对准的界面的适用性。如内转角22布置的情况一样，外转角34布置可包括连续构造(图10)或分离构造(图11)。
虽然已经结合仅仅有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应该懂得，本发明并不局限于这种公开的实施例。相反，可修改本发明以包含迄今为止未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变形、变更、替换或等同布置。另外，虽然已经描述本发明的各种实施例，但是应该懂得，本发明的方面可只包括描述的实施例中的一些。因此，本发明不应被视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法包括：
将网组件(18)放置在所述转角界面(14)附近；且
将涂料(16)沉积到所述网组件(18)上并通过所述网组件(18)沉积到所述转角界面(14)中，其中，所述网组件(18)抑制所述涂料(16)的动能，并且将所述涂料(16)固定在所述转角界面(14)附近。
2.根据权利要求1所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，所述转角界面(14)包括第一表面(10)与第二表面(12)之间的交会部，所述第一表面(10)和所述第二表面(12)限定大约90度的开放区域角度。
3.根据权利要求1所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，所述转角界面(14)包括第一表面(10)与第二表面(12)之间的交会部，所述第一表面(10)和所述第二表面(12)限定大约270度的开放区域角度。
4.根据权利要求1所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，将所述网组件(18)放置在所述转角界面(14)附近包括将所述网组件(18)粘合于表面。
5.根据权利要求1或4所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，将所述网组件(18)放置在所述转角界面(14)附近包括将所述网组件(18)钉于表面。
6.根据权利要求1或4所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，所述网组件(18)包括陶瓷材料。
7.根据权利要求1或4所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，所述网组件(18)包括碳基材料。
8.根据权利要求1或4所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，所述网组件(18)包括聚合物材料。
9.根据权利要求1或4所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，所述网组件(18)包括金属合金。
10.根据权利要求1所述的涂覆涡轮系统的转角界面(14)的方法，其特征在于，还包括将多个网组件放置在所述转角界面(14)附近。
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