CN108979729A - 用于通过增材制造而实现的冷却通路的自适应式盖 - Google Patents

用于通过增材制造而实现的冷却通路的自适应式盖 Download PDF

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Abstract

工业机器的热气路径构件包括用于冷却通路的自适应式盖。通过增材制造制作构件和自适应式盖。构件包括：暴露于具有高温的工作流体的外表面；内部冷却回路；以及与内部冷却回路连通且向外表面延伸的冷却通路。自适应式盖定位于外表面处冷却通路中。自适应式盖可以包括外表面处的强化传热表面，从而导致自适应式盖比外表面更快地吸热。

Description

用于通过增材制造而实现的冷却通路的自适应式盖
政府合同
利用根据美国能源部所授予的合同编号DE-FE0023965的政府支持来作出本发明。政府享有本发明中的某些权利。
对相关申请的交叉引用
本申请与同时提交且目前未决的美国申请15/609562(GE案件编号318859-1)有关。
发明背景
本公开大致涉及构件的冷却，且更具体地，涉及用于热气路径构件的冷却通路的自适应式盖。自适应式盖通过增材制造而制作。
暴露于高温下的工作流体的热气路径构件广泛用于工业机器中。例如，燃气涡轮系统包括涡轮，该涡轮具有许多级，其中，叶片从支撑转子盘向外延伸。各叶片包括热燃烧气体在其上流过的翼型件。必须使翼型件冷却，以承受燃烧气体所产生的高温。不充分的冷却可能导致对翼型件的失效应力(undo stress)和氧化，并且，可能造成疲劳和/或损伤。因而，翼型件大致为空心的，其中，一个或更多个内部冷却流动回路通向许多冷却孔等。冷却空气通过冷却孔而排放，从而给翼型件的外表面提供薄膜冷却。可以使其它类型的热气路径构件和其它类型的涡轮构件以类似的方式冷却。
虽然在使给定的构件在用于现场运行之前，可以执行许多建模和模拟，但由于构件特定的热冷位置而导致构件或其任何区可能达到的精确的温度大大地变化。具体地，构件可以具有取决于温度的性质，这些性质可能受到过度加热的不利影响。因而，可使许多热气路径构件过度冷却，以补偿可能在构件上逐渐形成的局部热点。然而，这样过度的过度冷却可能对总体工业机器输出和效率造成负面影响。
发明内容
本公开的第一方面提供用于工业机器的热气路径中的构件，该构件包含：暴露于具有高温的工作流体的外表面；内部冷却回路；与内部冷却回路连通且向外表面延伸的冷却通路；外表面处冷却通路中的自适应式盖，自适应式盖构造成，响应于达到或超过自适应式盖的预定温度的高温，打开冷却通路，其中，对构件进行增材制造，以致于自适应式盖与外表面和冷却通路整体地形成。
本公开的第二方面提供用于工业机器的热气路径中的构件，该构件包含：暴露于具有高温的工作流体的外表面；遍布于外表面上的热障涂层；内部冷却回路；与内部冷却回路连通且向外表面延伸的冷却通路；以及外表面处冷却通路中的自适应式盖，自适应式盖包括外表面处的强化传热表面，从而导致自适应式盖比外表面更快地吸热。
本公开的第三方面提供非暂时性计算机可读存储介质，该介质存储表示热气路径(HGP)构件的代码，一通过计算机化增材制造系统而运行代码，就物理地生成HGP构件，代码包含：表示HGP构件的代码，HGP构件包括：外表面、内部冷却回路、与内部冷却回路连通且向外表面延伸的冷却通路、以及外表面处冷却通路中的自适应式盖，自适应式盖包括外表面处的强化传热表面，从而导致自适应式盖比外表面更快地吸热。
本公开的图示性的方面旨在解决本文中所描述的问题和/或未讨论的其它问题。
技术方案1．一种用于工业机器的热气路径中的构件，所述构件包含：
暴露于具有高温的工作流体的外表面；
内部冷却回路；
与所述内部冷却回路连通且向所述外表面延伸的冷却通路；
在所述外表面处所述冷却通路中的自适应式盖，所述自适应式盖构造成，响应于达到或超过所述自适应式盖的预定温度的所述高温，打开所述冷却通路，
其中，对所述构件进行增材制造，以致于所述自适应式盖与所述外表面和所述冷却通路整体地形成。
技术方案2．根据技术方案1所述的构件，其中，所述自适应式盖包括所述外表面处的强化传热表面，从而导致所述自适应式盖比所述外表面更快地吸热。
技术方案3．根据技术方案2所述的构件，其中，所述强化传热表面包括以下的表面中的至少一个：凹陷表面、凸起表面以及条纹表面。
技术方案4．根据技术方案2所述的构件，其中，所述强化传热表面不如所述外表面那么平滑。
技术方案5．根据技术方案1所述的构件，其中，所述自适应式盖包括弱化区域。
技术方案6．根据技术方案5所述的构件，其中，所述弱化区域包括其内部部分上的缺口或槽之一。
技术方案7．根据技术方案1所述的构件，其中，所述冷却通路相对于所述外表面处于非正交的角。
技术方案8．根据技术方案1所述的构件，其中，所述冷却通路和所述自适应式盖在所述外表面处具有非圆形的横截面。
技术方案9．一种用于工业机器的热气路径中的构件，所述构件包含：
暴露于具有高温的工作流体的外表面；
内部冷却回路；
与所述内部冷却回路连通且向所述外表面延伸的冷却通路；以及
所述外表面处所述冷却通路中的自适应式盖，所述自适应式盖包括所述外表面处的强化传热表面，从而导致所述自适应式盖比所述外表面更快地吸热。
技术方案10．根据技术方案9所述的构件，其中，所述强化传热表面包括以下的表面中的至少一个：凹陷表面、凸起表面以及条纹表面。
技术方案11．根据技术方案9所述的构件，其中，所述强化传热表面不如所述外表面那么平滑。
技术方案12．根据技术方案9所述的构件，其中，所述自适应式盖包括弱化区域。
技术方案13．根据技术方案12所述的构件，其中，所述弱化区域包括所述自适应式盖的内部部分上的缺口或槽之一。
技术方案14．根据技术方案9所述的构件，其中，所述冷却通路相对于所述外表面处于非正交的角。
技术方案15．根据技术方案9所述的构件，其中，所述冷却通路和所述自适应式盖在所述外表面处具有非圆形的横截面。
技术方案16．一种非暂时性计算机可读存储介质，该介质存储表示热气路径(HGP)构件的代码，一通过计算机化增材制造系统而运行所述代码，就物理地生成所述HGP构件，所述代码包含：
表示所述HGP构件的代码，所述HGP构件包括：
外表面，
内部冷却回路，
与所述内部冷却回路连通且向所述外表面延伸的冷却通路，以及
在所述外表面处所述冷却通路中的自适应式盖，所述自适应式盖包括所述外表面处的强化传热表面，从而导致所述自适应式盖比所述外表面更快地吸热。
技术方案17．根据技术方案16所述的计算机可读存储介质，其中，所述强化传热表面包括以下的表面中的至少一个：凹陷表面、凸起表面、平面表面以及条纹表面。
技术方案18．根据技术方案16所述的计算机可读存储介质，其中，所述强化传热表面不如所述外表面那么平滑。
技术方案19．根据技术方案16所述的计算机可读存储介质，其中，所述自适应式盖包括弱化区域。
附图简述
将从联合描绘本公开的各种实施例的附图的本公开的各种方面的下文的详述更容易理解本公开的这些及其它特征，其中：
图1是具有表现为燃气涡轮系统的形式的热气路径构件的图示性的工业机器的示意图。
图2是表现为涡轮叶片的形式的已知的热气路径构件的透视图。
图3是根据本公开的实施例的一部分的热气路径构件的透视图。
图4是根据本公开的实施例的包括自适应式盖的图3的一部分的HGP构件的横截面图。
图5是根据本公开的实施例的具有将自适应式盖去除的温度的一部分的HGP构件的横截面图。
图6是根据本公开的实施例的包括包括强化传热表面的自适应式盖的一部分的HGP构件的横截面图。
图7是根据本公开的其它实施例的包括包括强化传热表面的自适应式盖的一部分的HGP构件的横截面图。
图8是根据本公开的其它实施例的包括包括强化传热表面的自适应式盖的一部分的HGP构件的横截面图。
图9是根据本公开的实施例的包括具有弱化区域的自适应式盖的一部分的HGP构件的横截面图。
图10是根据本公开的其它实施例的包括具有弱化区域和强化传热表面的自适应式盖的一部分的HGP构件的横截面图。
图11A-D是根据本公开的实施例的各种形式的冷却通路和自适应式盖的顶视图。
图12是根据本公开的实施例的包括存储表示HGP构件的代码的非暂时性计算机可读存储介质的增材制造过程的框图。
注意到，本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型的方面，且因此，不应当被认为是限制本公开的范围。在附图中，附图之间相似的编号表示相似的元件。
参考符号列表
10 燃气涡轮系统
15 压缩机
20 空气
25 燃烧器
30 燃料
35 燃烧气体
40 涡轮
45 轴
50 外部载荷
52 热气路径HGP构件
55 涡轮叶片
56 热气路径HGP
60 翼型件
65 柄部分
70 平台
72 边缘
74 边缘
76 压力侧
78 吸力侧
80 柄腔
82 天使翼部
84 根部结构
86 冷却回路
88 冷却介质
90 冷却孔
100 HGP构件
110 翼型件
120 边缘
130 边缘
140 压力侧
150 吸力侧
160 内部冷却回路
170 冷却通路
175 冷却孔
180 外表面
190 冷却介质
200 冷却通路
210 适应式盖
220 适应式盖
226 平坦表面
228 表面
230 强化传热表面
232 凸起表面
234 凹陷表面
236 条纹表面
240 弱化区域
242 缺口
244 内部部分
246 槽
300 AM系统
302 物体
304 AM控制系统
306 AM打印机
310 室
312 敷料器
314 原料
316 电子束
318 构建平台
320 代码
330 计算机
332 存储器
334 处理器
336 输入/输出I/O接口
338 总线
340 外部I/O装置/资源
342 存储系统
发明详述
首先，当提到且描述工业机器(诸如，燃气涡轮系统)内的相关机器构件时，为了清楚地描述本公开，将有必要选择某一术语。当这么做时，如有可能，则将以与通用工业术语的公认的意义一致的方式使用且采用通用工业术语。除非另有阐明，否则这样的术语应当被赋予与本申请的上下文和所附权利要求的范围一致的广义解释。本领域普通技术人员将意识到，通常，可以使用若干不同或重复的术语来指具体的构件。在本文中可以被描述为单个零件的部分可以包括多个构件，和在另一上下文中，被引用为由多个构件组成。备选地，在本文中可以被描述为包括多个构件的部分在别处可能被称为单个零件。
另外，若干描述性术语可以在本文中常规地使用，并且，应当被证明为对定义本段落的开端的这些术语有帮助。除非另有阐明，否则这些术语及其定义如下。术语“径向的”指垂直于轴线的移动或位置。在类似这种情况下，如果第一构件存在于比第二构件更靠近轴线的位置，则将在本文中阐明为，第一构件位于第二构件的“径向地向内”或“内侧”的位置。另一方面，如果第一构件存在于比第二构件更远离轴线的位置，则可以在本文中阐明为，第一构件位于第二构件的“径向地向外”或“外侧”的位置。将意识到，可以关于涡轮的中心轴线而应用这样的术语。
如上文中所指示的，本公开提供热气路径(HGP)构件，HGP构件包括用于冷却通路的自适应式盖。HGP构件和自适应式盖通过增材制造而形成，并且，可以包括自适应式盖上的强化传热表面，从而当暴露于足以将自适应式盖去除的高温时增加传递至自适应式盖的传热。强化传热表面的使用造成冷却通路，一达到超过自适应式盖的预定温度的温度，冷却通路就将迅速地打开。增材制造过程允许不仅形成具有强化传热表面的自适应式盖，而且还形成允许冷却通路打开的其它特意弱化的区域。
现在，将参考附图(其中，在所有的多个视图中，相似的数字指相似的元件)，图1示出表现为燃气涡轮系统10的形式的图示性的工业机器的示意图。虽然本公开将关于燃气涡轮系统10而描述，但强调指出，本公开的教导可适用于具有要求冷却的热气路径构件的任何工业机器。燃气涡轮系统10可以包括压缩机15。压缩机15使进入的空气流20压缩，并且将压缩后的空气流20递送至燃烧器25。燃烧器25使压缩后的空气流20与增压后的燃料流30混合，并且，点燃混合物，以生成燃烧气体流35。虽然仅示出单个燃烧器25，但燃气涡轮系统10可以包括任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35转而递送至涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40，以便于产生机械功。在涡轮40中产生的机械功经由轴45和外部载荷50(诸如，发电机)等而驱动压缩机15。
燃气涡轮系统10可以使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气以及/或其它类型的燃料及它们的混成物。燃气涡轮系统10可以是纽约州斯克内克塔迪市的通用电气公司等所提供的许多不同的燃气涡轮发动机中的任一个。燃气涡轮系统10可以具有不同的构造，并且，可以使用其它类型的构件。本公开的教导可以适用于使用热气路径的其它类型的燃气涡轮系统和/或工业机器。在本文中，多个燃气涡轮系统或多类涡轮和/或多类发电装备也可以一起使用。
图2示出热气路径(HGP)构件52的示例，热气路径(HGP)构件52表现为涡轮叶片55的形式，涡轮叶片55可以用于涡轮40等的热气路径(HGP)56中。虽然将关于表现为涡轮叶片55的形式的HGP构件52、和更具体地关于其翼型件60而描述本公开，但强调指出，本公开的教导适用于要求冷却的任何HGP构件。一般而言，涡轮叶片55可以包括翼型件60、柄部分65以及平台70，平台70设置于翼型件60与柄部分65之间。翼型件60大致从平台70径向地向上延伸，并且，包括前缘72和后缘74。翼型件60也可以包括限定压力侧76的凹表面和限定吸力侧78的相对的凸表面。平台70可以为大体上水平且平面的。柄部分65可以从平台70径向地向下延伸，以致于平台70大致限定了在翼型件60与柄部分65之间的分界面。柄部分65可以包括柄腔80。柄部分65还可以包括一个或更多个天使翼部(angel wing)82和根部结构84，诸如，燕尾榫等。根部结构84可以构造成利用其它结构来将涡轮叶片55紧固至轴45(图1)。可以周向地围绕轴45布置任何数量的涡轮叶片55。也可以在本文中使用其它构件和/或构造。
涡轮叶片55可以包括一个或更多个冷却回路86，这些冷却回路86贯穿涡轮叶片55，以便使冷却介质88(诸如，空气)从压缩机15(图1)或另一来源流出。也可以在本文中使用蒸汽及其它类型的冷却介质88。冷却回路86和冷却介质88可以按任何顺序、方向或路线循环至少通过翼型件60、柄部分65以及平台70的部分。可以在本文中按任何取向使用许多不同类型的冷却回路和冷却介质。冷却回路86可以通向许多冷却孔90或其它类型的冷却通路，从而围绕翼型件60或在别处实现薄膜冷却。可以使用其它类型的冷却方法。也可以在本文中使用其它构件和/或构造。
图3-4示出如可在本文中描述的一部分的HGP构件100的示例。图3是HGP构件100的透视图，并且，图4是一部分的HGP构件的横截面图。在该示例中，HGP构件100可以是翼型件110，且更具体地，可以是其侧壁。HGP构件100可以是叶片或导叶等的一部分。HGP构件100也可以是任何类型的用空气冷却的构件，包括柄、平台或任何类型的热气路径构件。如所注意到的，可以在本文中使用其它类型的HGP构件及其它构造。类似于上文所描述，翼型件110可以包括前缘120和后缘130。同样地，翼型件110可以包括压力侧140和吸力侧150。翼型件110也可以包括其中的一个或更多个内部冷却回路160(图3和图4)。如图4中所示出的，内部冷却回路160可以通向许多冷却通路170(诸如，许多冷却孔175)。冷却孔175可以贯穿翼型件110的外表面180或别处。外表面180暴露于具有高温的工作流体。如本文中所使用的，“高温”取决于工业机器的形式，例如，对于燃气涡轮系统10，高温可以是高于100°C的任何温度。内部冷却回路160和冷却孔175用来利用其中的冷却介质190(图4)来使翼型件110及其构件冷却。可以在本文中使用来自任何来源的任何类型的冷却介质190(诸如，空气、蒸汽等)。冷却孔175可以具有任何尺寸、形状或构造。可以在本文中使用任何数量的冷却孔175。冷却孔175可以按正交或非正交的方式延伸至外表面180。可以在本文中使用其它类型的冷却通路170。可以在本文中使用其它构件和/或构造。
如在图3和图4中示出的，根据本公开的实施例，HGP构件100(例如，翼型件110)还可以包括许多其它冷却通路200。根据本公开的实施例，冷却通路200可以包括如下的任何冷却通路：与内部冷却回路160连通，且向外表面180延伸，并且，采用自适应式盖220。自适应式盖220将冷却通路200封闭，直到自适应式盖220被去除为止。因而，冷却通路200可区别于冷却通路170和冷却孔175，其永久地打开至外表面180。
如在图4-10中示出的，冷却通路200可以表现为许多自适应式冷却孔210的形式。内部冷却回路160流体联接至自适应式冷却孔210，并且，用来在打开时，利用其中的冷却介质190来使翼型件110及其构件冷却。如所注意到的，可以在本文中使用来自任何来源的任何类型的冷却介质190(诸如，空气、蒸汽等)。自适应式冷却孔210可以具有任何尺寸、形状(例如，环形、圆形、多边形等)或构造。可以在本文中使用任何数量的自适应式冷却孔210。如在图4中最清楚地示出的，自适应式冷却孔210可以按类似于冷却孔175的方式向外表面180延伸，但被根据本公开的实施例的自适应式盖220覆盖或封闭。自适应式冷却孔210可以按相对于外表面180而正交(图4)或非正交(图6)的方式向外表面180延伸。可以在本文中使用其它类型的冷却通路200。可以在本文中使用其它构件和/或构造。
如在图4中示出的，自适应式盖220在外表面180处冷却通路200中。如本文中所使用的，“在外表面180处”指示自适应式盖220与外表面180相碰，以便于将冷却通路200(例如，冷却孔210)封闭。如在图6中示出的，自适应式盖220构造成响应于达到或超过自适应式盖220的预定温度的高温(例如，HGP 56的高温)，打开冷却通路200。自适应式盖220由与HGP构件100的剩余部分相同的材料制成，即，自适应式盖220不是如聚合物那样的其它材料的塞子，并且，包括单一材料。在去除之前，自适应式盖220不受冷却介质190影响。如本文中所使用的，“自适应式盖的预定温度”是如下的温度：在该温度下，自适应式盖220将以这样的方式改变状态，以便于允许自适应式盖220的去除。在许多情况下，如在图4和图5中示出的，仅仅自适应式盖220至HGP 56环境的暴露就将提供足以去除自适应式盖220(例如，通过自适应式盖220的升华、灰化、氧化或熔融)或由于高温而导致的开裂或爆开自适应式盖220的预定温度。在图4中，自适应式盖220包括与HGP构件100的外表面180类似的平面或平坦的表面226。
如在图6-8中示出的，在一些实施例中，自适应式盖220可以包括外表面180处的强化传热表面230，从而导致自适应式盖220比外表面180更快地吸热。强化传热表面230构建至HGP构件100中，即，强化传热表面230为HGP构件100所固有，而并非通过使用来形成。强化传热表面230可以采取增加从HGP 56到自适应式盖220的传热的任何形式。例如，强化传热表面230可以包括不如外表面180那么平滑(即，具有比外表面180更高的表面粗糙度)的任何表面228(图5)。可以在增材制造的期间，以任何方式(例如，通过使用生成比外表面180更粗糙的表面的构建参数)生成表面228(图5)。如分别在图6-8中示出的，在其它实施例中，强化传热表面230可以包括凸起表面232、凹陷表面234或条纹表面236。还可以采用这些实施例中的任何实施例的组合。也许还有可能的是与外表面180不同的其它强化传热表面。
在图9和图10中所示出的另一实施例中，自适应式盖220可以包括弱化区域240。弱化区域240可以包括可以促进将自适应式盖220从冷却通路200去除的任何结构弱化部。即，弱化区域240可以包括内建的特意弱化部，以便一实现达到或超过自适应式盖220的预定温度的高温，自适应式盖220的弱化区域240就将最先失效。这些弱化部能够包括：自适应式盖220中的内部部分244上的孔隙和/或应力集中(诸如，穿孔、缺口或槽等)。在图9中，弱化区域240可以包括自适应式盖220的内部部分244上的缺口242。在图10中所示出的另一实施例中，弱化区域240可以包括自适应式盖220的内部部分244上的槽246。各种形式的弱化区域240都可以围绕内部部分244的一部分或整体延伸。可以独自地或组合地采用不同形式的弱化区域240。虽然大部分如图10中所示地示出为单独地使用，但任何形式的强化传热表面230都可以与任何形式的弱化区域240一起使用。
图11A-C示出外表面180中的各种形式的自适应式冷却孔210或自适应式盖220。如图所示，每种自适应式冷却孔或自适应式盖在外表面180处可以具有圆形(图11A的环形或图11B的椭圆形)或非圆形(图11C的正方形或矩形)的横截面。可以采用任何非圆形的横截面，例如，正方形、矩形或其它多边形。如在图11D中示出的，自适应式盖220还可以具有配合任何种类的扩散器的横截面，并且，通向扩散器的冷却孔能够具有任何横截面。冷却通路200还可以采取不同的内部尺寸、形状等。
参考图12，根据本公开的实施例，可以增材制造HGP构件100和自适应式盖220，以致于自适应式盖220与外表面180和冷却通路200整体地形成。增材制造还允许容易地形成本文中所描述的结构的大部分(即，不利用非常复杂的加工)。如本文中所使用的，增材制造(AM)可以包括通过材料的连续层砌(而不是常规的过程的情况的材料的去除)而产生物体的任何过程。增材制造能够不使用任何类别的工具、模具或固定装置且很少或无废料地产生复杂的几何结构。替代从塑料或金属的固态坯加工构件，大部分的固态坯被切除且废弃，用于增材制造中的唯一的材料是成形零件所要求的材料。增材制造过程可以包括但不限于：3D打印、快速原型制作(RP)、直接数字制造(DDM)、粘结剂喷射、选择性激光熔融(SLM)以及直接金属激光熔融(DMLM)。
为了图示增材制造过程的示例，图12示出用于生成物体302(即，HGP构件100)的图示性的计算机化增材制造系统300的示意/框图。在该示例中，系统300针对DMLM而布置。理解到，本公开的通用教导同样地适用于其它形式的增材制造。AM系统300通常包括计算机化增材制造(AM)控制系统304和AM打印机306。AM系统300如将描述地运行代码320，代码320包括一组计算机可运行指令，这组指令定义包括自适应式盖220的HGP构件100(图4-11C)，从而使用AM打印机306来物理地生成构件。各AM过程可以使用表现为例如细粒粉末、液体(例如，聚合物)、薄片等的形式的不同的原料，可以将一堆这些原料保持于AM打印机306的室310中。在本情况下，HGP构件100(图4-11C)可以由金属粉末或类似的材料制成。如图所示，敷料器312可以产生薄层的原料314，薄层的原料314作为空白画布而铺开，将从该空白画布产生最终物体的各连续薄片层。在其它情况下，敷料器312可以如代码320所定义地将下一层直接地涂敷或打印至上一层上，例如，其中，材料是聚合物，或其中，使用金属粘结剂喷射过程(或工艺，即process)。在所示出的示例中，激光或电子束316如代码320所定义地使用于各薄片层的颗粒融合，但这在采用快速凝固的液态塑料/聚合物的情况下，可能是不必要的。AM打印机306的各种零件可以移动，以适应各新层的添加，例如，在各层之后，构建平台318可以下降，且/或室310和/或敷料器312可以上升。
示出了AM控制系统304，其在计算机330上实现为计算机程序代码。在此程度上，计算机330示出为，包括存储器332、处理器334、输入/输出(I/O)接口336以及总线338。而且，计算机330示出为，与外部I/O装置/资源340和存储系统342通信。通常，处理器334在来自表示本文中所描述的HGP构件100(图4-11D)的代码320的指令下，运行存储于存储器332和/或存储系统342中的计算机程序代码，诸如AM控制系统304。当运行计算机程序代码时，处理器334能够读取且/或写入数据自/到存储器332、存储系统342、I/O装置340以及/或AM打印机306。总线338提供计算机330中的各构件之间的通信链路，并且，I/O装置340能够包含允许用户与计算机330交互的任何装置(例如，键盘、点击设备、显示器等)。计算机330仅表示硬件和软件的各种可能的组合。例如，处理器334可以包含单个处理单元，或分布于例如客户端和服务器上的一个或更多个位置处的一个或更多个处理单元上。类似地，存储器332和/或存储系统342可以存在于一个或更多个物理位置处。存储器332和/或存储系统342能够包含各种类型的非暂时性计算机可读存储介质(包括磁介质、光介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等)的任何组合。计算机330能够包含任何类型的计算装置，诸如，网络服务器、台式计算机、膝上型计算机、手持型装置、手机、寻呼机、个人数据助理等。
增材制造过程开始于非暂时性计算机可读存储介质(例如，存储器332、存储系统342等)存储表示HGP构件100(图4-11D)的代码320。如所注意到的，代码320包括定义物体302的一组计算机可运行指令，其可用于在通过系统300而运行代码时，物理地生成物体。例如，代码320可以包括HGP构件100(图4-11D)的精确地定义的3D模型，并且，能够由各种各样的众所周知的计算机辅助设计(CAD)软件系统(诸如，AutoCAD®、TurboCAD®、DesignCAD3D Max等)中的任一系统生成。在这点上，代码320能够采取任何目前已知或以后开发的文件格式。例如，代码320可以以标准镶嵌语言(STL)或增材制造文件(AMF)，其中，标准镶嵌语言(STL)为3D系统的立体光刻CAD程序而创建，增材制造文件(AMF)是美国机械工程师学会(ASME)标准，该标准是设计成允许任何CAD软件描述将在任何AM打印机上制备的任何三维物体的形状和组成的基于可扩展标记语言(XML)的格式。必要时，代码320可以在不同的格式之间转化，转换为一组数据信号，并且，作为一组数据信号而被传输、被接收，且被转换为代码，被存储等。代码320可以是对系统300的输入，并且，可以来自零件设计者、知识产权(IP)提供方、设计公司、系统300的操作者或所有者，或来自其它来源。在任何情况下，AM控制系统304都运行代码320，从而将HGP构件100(图4-11D)分成一系列的薄的薄片层，HGP构件100使用AM打印机306以液体、粉末、薄片或其它材料的连续层来组装。在DMLM的示例中，使每层熔融成代码320所定义的精确的几何结构，并且，融合至前一层。
继增材制造之后，HGP构件100(图4-11D)可能面临任何种类的精加工过程，例如，小型加工、密封、抛光、组装至另一零件等。
在运行中，如在图6中示出的，响应于达到或超过自适应式盖220的预定温度的HGP56的高温，将自适应式盖220去除，以使冷却通路200打开。即，高温导致自适应式盖220断开、灰化、熔融等，以便于将自适应式盖去除，并且，允许冷却介质190使出现碎裂的地方的HGP构件100冷却。如本文中所描述的，自适应式盖220可以包括各种各样的强化传热表面230中的任一种：凹陷表面234(图8)、凸起表面232(图7)以及条纹表面236(图9)。备选地，强化传热表面230(图5的228)可以不如外表面180那么平滑。除此之外或备选地，自适应式盖220可以包括弱化区域240，以促进自适应式盖220的去除。
根据本公开的实施例的HGP构件100提供冷却通路200，冷却通路200仅在具有比预期温度更高的温度的区中打开，以使该区域冷却，并且，防止对底层金属的损伤，这可以显著地降低标称冷却流量。强化传热表面230和/或弱化区域240的使用造成冷却通路200，一实现达到或超过自适应式盖220的预定温度的高温，冷却通路200就将迅速地打开。
本文中所使用的术语仅仅为了描述具体的实施例的目的，而不旨在限制本公开。如本文中所使用的，除非上下文清楚地另有所指，否则单数形式“一”、“一个”和“这个”旨在同样地包括复数形式。将进一步理解到，当在本说明书中使用时，术语“包含(comprises和/或comprising)”指定所阐明的特征、整体、步骤、操作、元件以及/或构件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件以及/或这些特征等的组的存在或添加。“任选的”或“任选地”意味着，随后描述的事件或情形可能出现或可能不出现，并且，描述包括出现该事件的实例和不出现该事件的实例。
如在本文中在整个说明书和权利要求中使用的近似语言可以应用于对能够获准地变更，而不导致相关的基本功能的变化的任何定量表示进行修改。因此，以(多个)术语(诸如，“大约”、“近似地”和“大体上”)修改的值不限于精确的指定值。在至少一些实例中，近似语言可以与用于对该值进行测量的仪器的精度相对应。在此，且在整个说明书和权利要求中，可以将范围限制组合且/或互换，除非上下文或语言另有指示，否则这样的范围被识别，且包括其中所包含的所有的子范围。如应用于范围的具体的值的“大约”适用于两个值，并且，除非另外取决于测量该值的仪器的精度，否则可以指示所阐明的(多个)值的+/-10%。
下文中的权利要求中的所有的手段或步骤加上功能元件的对应的结构、材料、动作以及等效物旨在包括用于与如具体地要求保护的其它要求保护的元件组合而执行功能的任何结构、材料或动作。本公开的描述被提出用于图示和描述的目的，但不旨在为穷尽的或限于以所公开的形式的公开内容。在不背离本公开的范围和实质的情况下，许多修改和变型将对本领域普通技术人员显而易见。选择且描述实施例，以便最清楚地解释本公开和实际应用的原理，并且，允许本领域其它普通技术人员利用如适合于预期的特定应用的各种修改来针对各种实施例理解本公开。

Claims (10)

1.一种用于工业机器的热气路径中的构件，所述构件包含：
暴露于具有高温的工作流体的外表面；
内部冷却回路；
与所述内部冷却回路连通且向所述外表面延伸的冷却通路；
在所述外表面处所述冷却通路中的自适应式盖，所述自适应式盖构造成，响应于达到或超过所述自适应式盖的预定温度的所述高温，打开所述冷却通路，
其中，对所述构件进行增材制造，以致于所述自适应式盖与所述外表面和所述冷却通路整体地形成。
2.根据权利要求1所述的构件，其中，所述自适应式盖包括所述外表面处的强化传热表面，从而导致所述自适应式盖比所述外表面更快地吸热。
3.根据权利要求2所述的构件，其中，所述强化传热表面包括以下的表面中的至少一个：凹陷表面、凸起表面以及条纹表面。
4.根据权利要求2所述的构件，其中，所述强化传热表面不如所述外表面那么平滑。
5.根据权利要求1所述的构件，其中，所述自适应式盖包括弱化区域。
6.根据权利要求5所述的构件，其中，所述弱化区域包括其内部部分上的缺口或槽之一。
7.根据权利要求1所述的构件，其中，所述冷却通路相对于所述外表面处于非正交的角。
8.根据权利要求1所述的构件，其中，所述冷却通路和所述自适应式盖在所述外表面处具有非圆形的横截面。
9.一种用于工业机器的热气路径中的构件，所述构件包含：
暴露于具有高温的工作流体的外表面；
内部冷却回路；
与所述内部冷却回路连通且向所述外表面延伸的冷却通路；以及
所述外表面处所述冷却通路中的自适应式盖，所述自适应式盖包括所述外表面处的强化传热表面，从而导致所述自适应式盖比所述外表面更快地吸热。
10.根据权利要求9所述的构件，其中，所述强化传热表面包括以下的表面中的至少一个：凹陷表面、凸起表面以及条纹表面。
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