CN103511058A - 通道标记以及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及并公开一种通道标记以及相关方法、部件以及用于形成和冷却部件的方法。一些实施例中公开了一种部件，所述部件包括：主体；微通道，所述微通道延伸穿过所述主体的一部分；热障涂层（TBC），所述热障涂层覆盖所述微通道的一部分；以及标记构件，所述标记构件从所述微通道延伸穿过所述TBC或从所述微通道的端部延伸，所述标记构件指示所述微通道在所述主体中的位置。

Description

通道标记以及相关方法

技术领域

本发明涉及冷却部件。更具体地说，本发明的各方面包括用于冷却部件的装置和方法。

背景技术

在部件如用于在高温下运行的涡轮机、电动机或任何其他机器的部件形成期间，通常将通道制造在所述部件内，以便能够冷却这些部件。在部件使用期间，这些通道可以用作冷却流体的导管，所述冷却流体如冷却气体或液体。然而，后续传统制造过程可能阻碍这些通道，从而使得这些通道难以在使用期间适当冷却部件。

发明内容

本发明的各项实施例包括一种部件、形成部件的方法以及冷却部件的方法。在一些实施例中，公开一种部件，所述部件包括：主体；微通道，所述微通道延伸穿过所述主体的一部分；热障涂层，所述热障涂层覆盖所述微通道的一部分；以及标记构件，所述标记构件从所述微通道延伸穿过所述TBC或从所述微通道的端部延伸，所述标记构件指示所述微通道在所述主体中的位置。

本发明的第一方面包括一种部件，所述部件具有：主体；微通道，所述微通道延伸穿过所述主体的一部分；热障涂层，所述热障涂层覆盖所述微通道的一部分；以及标记构件，所述标记构件从所述微通道延伸穿过所述TBC或在所述微通道的端部延附近，所述标记构件指示所述微通道在所述主体中的位置。

本发明的第二方面包括一种方法，所述方法包括：在部件中形成微通道；在所述微通道中提供标记构件；以及在所述微通道以及所述标记构件的一部分上形成热障涂层，以便充分密封所述微通道，其中所述标记构件的一部分在所述TBC形成之后延伸超过所述TBC的外表面。

本发明的第三方面包括一种方法，所述方法包括：提供一种部件，所述部件具有：微通道或薄膜孔之一，所述微通道或所述薄膜孔至少部分延伸穿过所述部件；热障涂层，所述热障涂层覆盖所述微通道或所述薄膜孔之一的一部分；以及标记构件，所述标记构件从所述微通道延伸穿过所述TBC或在所述微通道或所述薄膜孔之一的端部附近；以及加工所述标记构件，以使所述微通道或所述薄膜孔之一穿过所述TBC暴露出来。

附图说明

结合描绘本发明的各项实施例的附图，本发明的这些和其他特征将在以下对本发明各方面的详细描述得到体现，在附图中：

图1示出根据本发明的各项实施例的部件的俯视图。

图2示出根据本发明的各项实施例的部件的端视图。

图3示出根据本发明的各项实施例的部件的侧视图。

图4示出根据本发明的各项替代实施例的部件的侧视图。

图5示出涡轮机的示意图，所述涡轮机包括根据本发明的各项实施例的部件。

图6示出说明根据本发明的各项实施例的过程的流程图。

图7示出根据本发明的各项实施例的部件的替代实施例的侧视图，所述部件具有至少一个薄膜孔以及关联标记。

图8示出说明根据本发明的各项实施例的过程的流程图。

应注意，本发明的附图不必按比例绘制。附图意图仅描绘本发明的典型方面，而且不应视为限制本发明的范围。在附图中，附图之间类似编号表示类似元件。

具体实施方式

如在本说明书中指出，所公开的本发明涉及冷却部件。更具体地说，本发明的各方面包括一个部件，所述部件具有标记，所述标记标识从中延伸穿过的冷却导管，其中所述标记延伸穿过所述部件上的涂层。

传统上，例如，当在部件中形成一个或多个通道（例如，微通道或薄膜孔）用以冷却所述部件时，这些通道随后使用热障涂层(TBC)密封或遮盖。然而，在形成TBC之后，可能难以定位和接触埋在这个涂层下方的微通道或薄膜孔。接触微通道（或薄膜孔）可以帮助形成排出路径，以供冷却剂流过所述通道。

本发明的各项实施例帮助补救上述关于传统微通道/薄膜孔形成过程的缺点，方法是针对穿过后续形成的TBC而可接触的所述微通道（或薄膜孔）形成标记或其他指示符。

本发明的各项实施例包括一种部件，所述部件具有：主体；微通道，所述微通道延伸穿过所述主体的一部分；热障涂层，所述热障涂层覆盖所述微通道的一部分（例如，上方部分）；以及标记构件，所述标记构件从所述微通道延伸穿过所述TBC或在所述微通道的端部延附近（例如，接触或几乎接触），所述标记构件指示所述微通道在所述主体中的位置。该标记可以随后用来确定用于钻挖排出孔的位置。标记本身可以通过各种方法钻出，从而帮助形成这个排出孔。

各项实施例包括一种形成部件的方法，所述方法包括：在部件中形成微通道；将标记插入所述微通道中；以及在所述微通道以及所述标记的一部分上形成热障涂层，以便大致密封所述微通道，其中所述标记的一部分在所述TBC形成之后延伸超过所述TBC的外表面。

各项实施例包括一种冷却部件的方法，所述方法包括：提供一种部件，所述部件具有：微通道，所述微通道至少部分延伸穿过所述部件；热障涂层，所述热障涂层覆盖所述微通道的一部分；以及标记，所述标记从所述通道延伸穿过所述TBC或在所述微通道的端部附近（例如，接触或几乎接触）；以及加工所述标记，以使所述微通道穿过所述TBC暴露出来。该方法可以包括将冷却流体提供到微通道的入口，以便冷却部件。该入口可以由经过加工的微通道形成。

转而参照图1和2，其中根据本发明的各项实施例，分别示出部件2的一部分的平面图和端视图。如在本说明书中描述，在一些情况下，部件2包括涡轮机部件，如燃气涡轮机部分（或蒸汽涡轮机部件）。在一些特定情况下，部件2包括涡轮机轮叶或喷嘴、涡轮机防护罩、平台、端壁等，这些部件均可能在涡轮机运行期间受到高温条件影响。

在任何情况下，部件2可以包括主体4，所述主体可以例如由金属形成，所述金属如钢或另一合适合金。同样示出，部件2可以包括微通道6，所述微通道延伸穿过主体4的一部分。在一些情况下，微通道6的宽度大小可以在约0.01英寸至约0.1英寸范围内，并且所述微通道具有类似深度尺寸（0.01英寸至0.1英寸）。在各种情况下，微通道6具有大致矩形的截面，但在其他情况下，所述微通道6具有大致圆形、滚圆形或椭圆形的截面。在一些情况下，微通道6可以在其整个长度（L）上具有大致恒定的截面，但在其他情况下，可以具有不一致的截面。在各项实施例中，微通道6可以包括强化传热特征，如湍流器。

微通道6在图2中更为详细地示出。具体地说，微通道6可以包括沟槽8以及在所述沟槽8的边缘处的肩状物10。微通道6可以使用任何传统的金属加工技术如激光成型或类似技术形成。也示出，热障涂层12覆盖微通道6的一部分（例如，朝上表面部分）。在各项实施例中，可以在涂覆TBC12之前覆盖微通道6。在一些情况下，微通道6可以通过以下过程中至少之一进行覆盖：在所述通道上架设粘接涂层；填充所述通道，随后喷涂粘接涂层，并且随后溶滤填充物；使用箔或线缆覆盖所述通道，并且随后将所述箔或线缆焊接或钎焊到表面上；或者用于覆盖微通道的任何其他传统的方法。在特定实施例中，微通道6可以使用标记构件14覆盖，如在本说明书中进一步描述。

TBC12可以经由传统技术在微通道6上形成，所述传统技术如喷涂、沉积等。正如其名指出，TBC12意图用作热障以使主体4抵御部件2经受的环境条件。TBC12可以充分覆盖主体4的整个表面，并且在一些情况下，TBC12涂布在所述主体4的多个侧上。

同样示出，部件2可以包括标记构件14，所述标记构件指示微通道6在主体4中的位置。标记构件14可以由线缆形成，在一些实施例中，所述线缆如金属线缆。然而，在其他实施例中，标记构件14可以由焊接堆或钎焊堆如焊接或钎焊材料（例如，金属）的累积物形成，或者由箔形成。此外，标记构件14可以由非金属标记如陶瓷桩形成，所述非金属标记可以粘接在微通道6上，或者在所述微通道附近。如本说明书中描述，标记构件14可以根据TBC12外部的位置如在TBC12上方的位置或在微通道6的端部附近的位置来指示微通道6的位置。在一些情况下，如图1和2所示，一些标记构件14从微通道6垂直（从页面向外）延伸，并且可以在微通道6的内部部分18处（图3）延伸穿过TBC12，所述内部部分18在所述微通道6的端部16内部或者在所述微通道6的端部16附近（接触或几乎接触）。该内部部分18可以包括在TBC12下方延伸的微通道6的任何区域。在其他实施例中，标记构件14可以通过充分平行的方式延伸超过微通道6，例如，从所述微通道6的端部16延伸出。

也就是说，在本发明的各项实施例中，标记构件14可以延伸穿过TBC12到达在所述TBC12的外表面22上方的位置20。因此，在主体4上形成TBC12之后，从位置20可接触标记构件14。如在本说明书中指出，标记构件14可以由金属如金属线缆形成，或者由焊接堆或钎焊堆形成。如所属领域中已知，TBC12由电气绝缘材料（非导体）形成。在标记构件14延伸超过TBC12的情况下，基于电气的制造技术如电火花加工可以用来加工（例如，移除）所述标记构件14，以便接触微通道6。

应理解，不论用来形成标记构件14的材料如何，均可以对所述标记构件14进行加工，例如钻通，以供接触微通道6的一部分。如在本说明书中描述，加工标记构件14以接触微通道6可以执行用以在所述微通道中6提供用于冷却剂的排出路径。

转而参照图4，其中根据本发明的各项实施例示出部件42的替代实施例。在该实施例中，部件42包括在微通道6上形成的标记构件14，所述标记构件至少部分向上穿过TBC12延伸超过TBC的上表面22（到达在所述上表面22上方的位置20），及/或从所述微通道6的端部16延伸。

转而参照图5，其中根据本发明的各项实施例示出涡轮机50的一部分的示意图。如图所示，涡轮机50的所选部件的该局部图可以包括定子52，所述定子充分环绕转子54。定子52可以包括轮叶56，用以在从转子54的主体60延伸的桨叶58的表面上引导工作流体（例如，蒸汽）流。如图所示，轮叶56和/或桨叶58可以包括在本说明书中描述的若干部件（例如，部件2、42）。也就是说，在本说明书中描述的部件2、42可以包括轮叶56、桨叶58、防护罩62的一部分或在涡轮机50中的其他部件。

各种方法也根据本发明的实施例进行公开。转而参照图6，流程图示出根据本发明的各项实施例的说明性过程。

根据实施例，第一过程P1可以是初步（可选）过程，在所述第一过程P1中，微通道在部件中形成。在该情况下，部件如涡轮机部件经过加工，从而形成一个或多个微通道（例如，微通道6）。在一些情况下，微通道6通过喷水加工、电火花加工铣削、激光切割或其他合适的方法形成。微通道6可以形成有沟槽8和肩状物10，其中肩状物10可以在后续处理中用作标记构件14的底座。

在微通道形成之后，过程P2可以包括在所述微通道6中提供标记构件（例如，标记构件14）。在一些情况下，如果标记构件14包括线缆，那么所述标记构件14放置在微通道6中或邻近所述微通道6的端部16。在其他情况下，提供标记构件14的方式为：使所述标记构件14在微通道6中形成为焊接堆或钎焊堆。在一些其他情况下，微通道6可以使用箔或线缆进行覆盖，所述箔或线缆随后可以钎焊或焊接在所述微通道6上。在这些实施例中，标记构件14可以由微通道6端部16附近的该箔或线缆形成，方式为：使得所述箔或线缆延伸超过所述微通道6，及/或朝着（并且超过）TBC12的外表面22向上转动所述箔或线缆，从而使得所述标记构件14延伸超过所述TBC12的所述外表面22或在所述TBC12上的额外涂层25（如图2中虚像所示）。如本说明书中描述，在一些情况下，标记构件14可以包括非金属材料，如陶瓷桩。

在过程P2之后，过程P3可以包括在微通道6以及标记构件14的一部分上形成TBC。如在说明书中指出，可以通过任何传统方式在微通道6上喷涂、沉积或以其它方式形成TBC12。TBC12可以大致覆盖微通道6，具体地说，沿着所述微通道6的长度进行覆盖。TBC12可以进一步充分覆盖部件2的整个主体4，从而防止在使用（例如，在燃气涡轮机内使用）期间对所述部件2造成热损坏。然而，如本说明书中指出，在主体4（包括微通道6）上形成TBC12之后，仍然可从所述TBC12的表面上方的位置接触标记构件14。

图7示出替代实施例的侧视图，在所述替代实施例中，标记构件14用来标记薄膜孔76在部件72如翼型部件中的位置。在一些特定情况下，部件72包括涡轮机翼型部件，如燃气涡轮机翼型。如所属领域应理解，薄膜孔76可以完全延伸穿过部件72的节段，并且在一些实施例中，薄膜孔76能够以一定角度（例如，角度α）延伸穿过所述部件72的所述节段。薄膜孔76可以从部件72的正面78延伸到所述部件72的后面80，并且可以允许冷却流体通道穿过所述部件72的主体82。如图所示，部件72可以包括薄膜孔76（示出若干）、TBC12（例如，类似于在本说明书中描述的一个或多个TBC），所述TBC覆盖所述薄膜孔76的一部分。同样示出标记构件14（类似于在本说明书中示出并描述的一个或多个标记构件），所述标记构件从薄膜孔76延伸穿过TBC12。在各项实施例中，薄膜孔76可以具有非均匀宽度，这样，所述薄膜孔对着正面78的开口具有不同于其在后面80上的开口的直径。应理解，在各项实施例中，标记构件14也可以略微偏移或位于薄膜孔76的开口的边缘，而非直接位于薄膜孔76的、在正面78或后面80一者或两者上的开口上。

图8示出根据本发明的各项实施例的有关在主体4上形成TBC12之后接触微通道6的过程的流程图。过程可以包括：在过程P21中，提供部件（例如，部件2），所述部件具有：微通道6或薄膜孔76之一，所述微通道或所述薄膜孔至少部分延伸穿过所述部件；TBC12，所述TBC覆盖所述微通道6或所述薄膜孔76的一部分；以及标记构件14，所述标记构件从所述微通道6或所述薄膜孔76延伸穿过所述TBC12。在一些实施例中，部件可以充分类似于在本说明书中示出并描述的部件2或部件72，在所述部件中形成标记构件14，所述标记构件包括线缆或者钎焊堆或焊接堆。

过程P22可以包括加工标记构件14，以使微通道6穿过TBC12暴露出来。如在本说明书中指出，标记构件14可以从TBC12的外表面22外部的位置进行加工，以便暴露微通道6。在一些特定情况下，所述加工可以包括执行电火花加工，以便移除标记构件14的一部分。在其他情况下，可以通过任何加工过程钻通标记。在加工标记构件14的、从外表面22外部的位置通到微通道6的所需部分之后，即可接触所述微通道6，例如，从而使得流体从中穿过，用以冷却部件2。

应理解，尽管在本说明书中描述的部件和方法涉及“微通道”，但本发明的原则可以类似地应用到薄膜孔隙，所述薄膜孔隙也称作薄膜孔。也就是说，本发明的各项实施例可以包括具有薄膜孔的部件，所述薄膜孔可以使用在本说明书中示出并描述的一个或多个标记构件（例如，标记构件14）进行标记。

在本说明书中所用术语仅是为了描述特定实施例，并不意图限制本发明。在本说明书中所用单数形式“一”、“一个”和“所述”也意图包括复数形式，除非上下文以其他方式明确指出。应进一步理解，在本说明书中所用术语“包括（comprises）”和/或“包括（comprising）”用于说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或上述项组合。应进一步理解，术语“前”和“后”并非意图进行限制，并且预期在适当时进行互换。

本说明书使用各个实例来公开本发明，其中包括最佳模式，并且还使得所属领域的任何技术人员能够实践本发明，其中包括制造并使用任何装置或系统，并且执行任何所涵盖的方法。本发明的专利保护范围由权利要求书界定，并且可以包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果这些其他实例具有的结构元素与权利要求书的字面意义相同，或如果这些其他实例包括的等效结构元素与权利要求书的字面意义并无实质差别，那么这些其他实例预期也在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种部件，包括：

主体；

微通道；所述微通道延伸穿过所述主体的一部分；

热障涂层，所述热障涂层覆盖所述微通道的一部分；以及

标记构件，所述标记构件从所述微通道延伸穿过所述TBC或在所述微通道的端部附近，所述标记构件指示所述微通道在所述主体中的位置。

2.如权利要求1所述的部件，其中所述主体包括金属。

3.如权利要求1所述的部件，其中当所述标记构件从所述微通道的所述端部延伸时，所述标记构件并不延伸穿过所述TBC。

4.如权利要求1所述的部件，其中所述标记构件从所述微通道的内部部分延伸。

5.如权利要求1所述的部件，其中所述标记构件包括线缆。

6.如权利要求5所述的部件，其中所述线缆包括金属。

7.如权利要求1所述的部件，其中所述标记构件包括堆焊或陶瓷构件中至少之一。

8.如权利要求1所述的部件，其中所述主体包括涡轮机翼型主体。

9.一种方法，包括：

在部件中形成微通道；

在所述微通道中提供标记构件；以及

在所述微通道上以及所述标记构件的一部分上形成热障涂层，以便密封所述微通道，其中所述标记构件的一部分在所述TBC形成之后延伸超过所述TBC的外表面。

10.如权利要求9所述的方法，其进一步包括从所述外表面外部的位置加工所述标记构件，以便暴露所述微通道。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述加工包括执行电火花加工，以便移除所述标记构件的一部分。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述提供包括在所述TBC形成之前，沿着所述微通道的至少一个表面焊接线缆或箔中至少之一。

13.如权利要求9所述的方法，其中所述提供包括在所述TBC形成之前，沿着所述微通道的至少一个表面钎焊线缆或箔中至少之一。

14.如权利要求9所述的方法，其中形成所述微通道包括：

在所述部件中形成沟槽；以及

在所述沟槽的边缘形成肩状物。

15.一种方法，包括：

提供一种部件，所述部件具有：

微通道或薄膜孔之一，所述微通道或所述薄膜孔至少部分延伸穿过所述部件；

热障涂层，所述热障涂层覆盖所述微通道或所述薄膜孔之一的一部分；以及

标记构件，所述标记构件从所述微通道或所述薄膜孔之一延伸穿过所述TBC或在所述微通道或所述薄膜孔之一的端部附近；以及

加工所述标记构件，以使所述微通道或所述薄膜孔之一穿过所述TBC暴露出来。

16.如权利要求15所述的方法，其进一步包括将冷却流体提供到所述微通道或所述薄膜孔之一的入口，以便冷却所述部件。

17.如权利要求15所述的方法，其中，当所述标记构件从所述微通道或所述薄膜孔之一延伸穿过所述TBC时，加工所述标记构件包括从所述TBC外部的位置加工所述标记构件。

18.如权利要求15所述的方法，其中所述标记构件包括金属。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述加工包括执行电火花加工（EDM），以便移除所述标记构件的一部分。

20.如权利要求15所述的方法，其中所述提供包括：

在部件中形成所述微通道或所述薄膜孔之一；

在所述微通道或所述薄膜孔之一中，钎焊或焊接所述标记构件；以及

在所述微通道或所述薄膜孔之一上以及所述标记构件的一部分上形成所述TBC，以便密封所述微通道或所述薄膜孔之一。

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