CN108979733A - 用于工业机器的热气路径中的部件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于工业机器的热气路径中的部件。所述部件包括主要冷却路径和次要冷却路径。主体包括携带冷却介质的内部冷却回路。主要冷却路径在所述主体中在内部间隔开且携带来自内部冷却回路的冷却介质的主要流。次要冷却路径处于所述主体中，且与内部冷却回路流体连通。所述次要冷却路径与所述主要冷却路径非流体连通，且与所述主要冷却路径在内部间隔开。响应于过热事件出现，所述次要冷却路径打开以允许冷却介质的次要流流到所述主体的外表面和/或所述主要冷却路径。所述主要流在所述过热事件之前在所述主要冷却路径中流动，且冷却介质的所述次要流直到打开所述次要冷却路径之后才流动。

Description

用于工业机器的热气路径中的部件
技术领域
本发明大体上涉及部件的冷却，且更具体地说，涉及热气路径部件的外表面附近的主要冷却路径和在所述主要冷却路径内部的备用的次要冷却路径。
背景技术
工业机器中广泛地使用暴露于高温下的工作流体的热气路径部件。举例来说，燃气涡轮系统包括具有数个级的涡轮，所述级具有从支撑转子盘向外延伸的叶片(blades)。每一叶片包括热燃烧气体在其上方流动的翼型件(airfoil)。所述翼型件必须被冷却以承受由燃烧气体产生的高温。不充分冷却可引起翼型件上的应力和氧化失效且可导致疲乏和/或损坏。所述翼型件因此一般是中空的，其中一个或多个内部冷却流动回路产生数个冷却孔等等，冷却空气通过冷却孔排出以将薄膜冷却提供到翼型件的外表面。其它类型的热气路径部件和其它类型的涡轮部件可以类似方式冷却。
尽管许多模型和模拟可在给定部件在现场投入运行之前执行，但部件或其任何区域可达到的准确温度归因于部件特定热和冷部位而极大地不同。确切地说，部件可具有可受过热不利影响的温度相关属性。因此，许多热气路径部件可过冷却以补偿可在部件上产生的局部化热点。然而，此类过度过冷却可对总体工业机器输出和效率具有负面影响。
尽管存在冷却通道，但许多部件也依赖于施加到其外表面以保护部件的热障涂层(thermal barrier coating；TBC)。如果热气路径部件的TBC中出现被称作散裂的断裂或破裂，那么部件在散裂处的局部温度可升高到危害性温度。尽管内部冷却回路存在于部件内的散裂(spall)部位处，但此情形可能出现。针对TBC散裂的一个方法是在TBC下方的冷却孔中提供塞(plug)。当散裂出现时，通常通过暴露于足以熔融所述塞的热来移除所述塞，冷却孔打开且冷却介质可从流体连接到冷却孔的内部冷却回路流动。所述塞可为多孔的以辅助其移除。此过程减少过冷却。然而，形成塞是复杂的，需要对材料进行精确机械加工和/或精确热或化学处理以产生塞。
关于冷却的另一挑战是处理如下情形：其中特定冷却特征变得不再具操作性或阻止进一步过热所需的冷却量增大。
发明内容
本发明的第一方面提供一种用于工业机器的热气路径中的部件，所述部件包括：主体(body)，其包括暴露于在所述热气路径中具有高温的工作流体的外表面(outersurface)；在所述主体中的内部冷却回路(internal cooling circuit)，其携带冷却介质；主要冷却路径(primary cooling pathway)，其在所述主体中与所述外表面在内部间隔开(spaced internally from the outer surface)且与所述内部冷却回路流体连通，所述主要冷却路径将冷却介质的主要流(primary flow)从所述内部冷却回路流体地传送通过所述主要冷却路径；和在所述主体中的次要冷却路径(secondary cooling pathway)，其与所述内部冷却回路流体连通，所述次要冷却路径与所述主要冷却路径非流体连通(fluidlyincommunicative)且在内部与所述主要冷却路径间隔开，其中响应于过热事件(overheating event)，所述次要冷却路径在通向所述外表面和所述主要冷却路径中的至少一个的第一开口处打开(open)以允许冷却介质的次要流从所述次要冷却路径流到所述外表面和所述主要冷却路径中的至少一个，其中冷却介质的主要流在所述过热事件之前在所述主要冷却路径中流动，且其中冷却介质的次要流直到所述过热事件之后才在多个互连的次要冷却路径中流动。
上述本发明的第一方面可实施为技术方案1。
本发明还可公开技术方案2：根据技术方案1所述的部件，其中，所述过热事件包括温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起形成始于所述次要冷却路径(form from thesecondary cooling pathway)的所述第一开口(first opening)。
本发明还可公开技术方案3：根据技术方案1所述的部件，其中，所述过热事件包括所述次要冷却路径上方的所述外表面的温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起所述次要冷却路径在通向所述外表面的所述第一开口处打开，以使所述冷却介质的所述次要流的至少一部分导向通过其中。
本发明还可公开技术方案4：根据技术方案1所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径中的温度达到或超过所述主体的所述预定温度，其引起所述次要冷却路径在通向所述主要冷却路径的所述第一开口处打开，以允许冷却介质的所述次要流流到所述主要冷却路径。
本发明还可公开技术方案5：根据技术方案4所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径的至少部分堵塞，其引起所述冷却介质的至少减少的主要流。
本发明还可公开技术方案6：根据技术方案1所述的部件，其中，所述过热事件包括：所述主要冷却路径上方的所述外表面的温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起所述主要冷却路径在通向所述外表面的第二开口处打开；和所述打开的主要冷却路径中的温度达到或超过所述主体的所述预定温度，其引起所述次要冷却路径在通向所述主要冷却路径的所述第一开口处打开，以允许冷却介质的所述次要流流到所述外表面和所述主要冷却路径。
本发明还可公开技术方案7：根据技术方案6所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径的至少部分堵塞，其引起所述冷却介质的至少减少的主要流。
本发明还可公开技术方案8：根据技术方案6所述的部件，其中，所述第一开口与所述第二开口相对于所述外表面对准。
本发明还可公开技术方案9：根据技术方案6所述的部件，其中，进一步包括所述外表面的至少一部分上方的热障涂层，所述热障涂层暴露于在所述热气路径中具有所述高温的所述工作流体，且
其中所述过热事件包括散裂出现在所述热障涂层中。
本发明还可公开技术方案10：根据技术方案9所述的部件，其中，所述散裂的程度决定所述第一开口的大小。
本发明还可公开技术方案11：根据技术方案1所述的部件，其中，所述次要冷却路径在所述主体内终止。
本发明还可公开技术方案12：根据技术方案1所述的部件，其中，所述主要冷却路径以基本上一致的方式沿着所述外表面延伸且与所述外表面在内部间隔开，使得所述主要冷却路径沿着所述外表面平行延伸且从所述外表面在内部延伸。
本发明还可公开技术方案13：根据技术方案1所述的部件，其中，所述次要冷却路径包括多个互连的次要冷却路径且所述主要冷却路径包括多个主要冷却路径，所述多个次要冷却路径与所述多个主要冷却路径在内部间隔开且将冷却介质的所述次要流馈送到所述外表面或所述多个主要冷却路径中的至少一个中的所述至少一个。
本发明还可公开技术方案14：根据技术方案13所述的部件，其中，所述多个次要冷却路径互连且在所述多个主要冷却路径的内部布置成网状。
本发明还可公开技术方案15：根据技术方案1所述的部件，其中，所述次要冷却路径不与所述主要冷却路径平行。
本发明还可公开技术方案16：根据技术方案1所述的部件，其中，所述次要冷却路径横跨所述主要冷却路径。
本发明还可公开技术方案17：根据技术方案1所述的部件，其中，所述次要冷却路径从所述主要冷却路径侧向偏移且与所述主要冷却路径平行。
本发明还可公开技术方案18：根据技术方案1所述的部件，其中，所述主要冷却路径与所述次要冷却路径具有不同大小(different sizes)。
本发明的第二方面提供一种用于工业机器的热气路径中的部件，所述部件包括：主体，其包括外表面；在所述外表面上方的热障涂层，所述热障涂层暴露于在所述热气路径中具有高温的工作流体；在所述主体中的内部冷却回路，其携带冷却介质；主要冷却路径，其在所述主体中与所述外表面在内部间隔开且与所述内部冷却回路流体连通，所述主要冷却路径将冷却介质的主要流从所述内部冷却回路流体地传送通过所述主要冷却路径；和在所述主体中的多个互连的次要冷却路径，其与所述内部冷却回路流体连通，所述多个互连的次要冷却路径与所述主要冷却路径非流体连通且与所述主要冷却路径在内部间隔开，其中响应于过热事件，多个互连的次要冷却路径中的至少一个在通向所述外表面和所述主要冷却路径中的至少一个的第一开口处打开以允许冷却介质的次要流从多个互连的次要冷却路径中的至少一个流到所述外表面和所述主要冷却路径中的至少一个，其中冷却介质的主要流在所述过热事件之前在所述主要冷却路径中流动，且其中冷却介质的次要流直到所述过热事件之后才在多个互连的次要冷却路径中流动。
上述本发明的第二方面还可实施为技术方案19。
本发明还可公开技术方案20：根据技术方案19所述的部件，其中，所述过热事件包括温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起形成从所述多个互连的次要冷却路径中的至少一个的形成所述开口。
本发明还可公开技术方案20：根据技术方案19所述的部件，其中，所述过热事件包括温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起形成始于所述多个互连的次要冷却路径中的至少一个的所述开口。
本发明还可公开技术方案21：根据技术方案19所述的部件，其中，所述过热事件包括所述多个互连的次要冷却路径中的所述至少一个上方的所述外表面的温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起所述多个互连的次要冷却路径中的所述至少一个在通向所述外表面的所述第一开口处打开，以使所述冷却介质的所述次要流的至少一部分导向通过其中。
本发明还可公开技术方案22：根据技术方案19所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径中的温度达到或超过所述主体的所述预定温度，其引起所述多个互连的次要冷却路径中的所述至少一个在所述第一开口处在通向所述主要冷却路径的部位处或附近打开，以允许冷却介质的所述次要流流到所述主要冷却路径。
本发明还可公开技术方案23：根据技术方案22所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径的至少部分堵塞，其引起所述冷却介质的至少减少的主要流。
本发明还可公开技术方案24：根据技术方案19所述的部件，其中，所述过热事件包括：所述主要冷却路径上方的所述外表面的温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起所述主要冷却路径在通向所述外表面的第二开口处打开；和所述打开的主要冷却路径中的温度达到或超过所述主体的所述预定温度，其引起所述多个互连的次要冷却路径中的至少一个在通向所述主要冷却路径的所述第一开口处打开，以允许冷却介质的所述次要流流到所述外表面和所述主要冷却路径。
本发明还可公开技术方案25：根据技术方案24所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径的至少部分堵塞，其引起所述冷却介质的至少减少的主要流。
本发明还可公开技术方案26：根据技术方案24所述的部件，其中，所述第一开口与所述第二开口相对于所述外表面对准。
本发明还可公开技术方案27：根据技术方案19所述的部件，其中，所述主要冷却路径包括多个主要冷却路径，所述多个互连的次要冷却路径与所述多个主要冷却路径在内部间隔开。
本发明还可公开技术方案28：根据技术方案27所述的部件，其中，所述多个互连的次要冷却路径在所述多个主要冷却路径内部布置成网状。
本发明还可公开技术方案29：根据技术方案19所述的部件，其中，所述多个互连的次要冷却路径横跨所述主要冷却路径。
本发明还可公开技术方案30：根据技术方案19所述的部件，其中，所述多个互连的次要冷却路径中的每一个从相应的主要冷却路径侧向偏移且与所述相应的主要冷却路径平行。
本发明的说明性方面被设计用于解决本发明中描述的问题和/或未论述的其它问题。
附图说明
根据结合附图进行的本发明的各个方面的以下详细描述，将更容易了解本发明的这些和其它特征，附图描绘了本发明的各种实施例，其中：
图1是具有呈燃气涡轮系统形式的热气路径部件的说明性工业机器的示意图。
图2是呈涡轮叶片形式的已知热气路径部件的透视图。
图3是根据本发明的实施例的热气路径部件的其上不具有热障涂层(TBC)的一部分的透视图。
图4是根据本发明的实施例的图3的HGP部件的包括热障涂层的一部分的透视图。
图5是根据本发明的实施例的HGP部件的包括主要和次要冷却路径的一部分的第一横截面视图。
图6是根据本发明的实施例的图5的HGP部件的包括主要和次要冷却路径的部分的第二横截面视图。
图7是根据本发明的另一实施例的HGP部件的包括主要和次要冷却路径的一部分的第一横截面视图。
图8是根据本发明的实施例的图7的HGP部件的包括主要和次要冷却路径的部分的第二横截面视图。
图9是根据本发明的实施例的HGP部件的说明主要和次要冷却路径的布置的一部分的示意性平面图。
图10是根据本发明的实施例的HGP部件的说明主要和次要冷却路径的布置的一部分的示意性平面图。
图11是根据本发明的实施例的HGP部件的说明主要和次要冷却路径的布置的一部分的示意性平面图。
图12是根据本发明的实施例的HGP部件的说明主要和次要冷却路径的布置的一部分的示意性平面图。
图13是根据本发明的实施例的图5的HGP部件的包括始于次要冷却路径的第一开口的部分的横截面视图。
图14是根据本发明的实施例的图5的HGP部件的包括始于次要冷却路径的第一开口和始于主要冷却路径的第二开口的部分的横截面视图。
图15是根据本发明的另一实施例的图5的HGP部件的包括通向主要冷却路径的第一开口和始于主要冷却路径的第二开口的部分的横截面视图。
图16是根据本发明的实施例的图5的HGP部件的包括始于次要冷却路径的第一开口的部分的横截面视图。
图17是根据本发明的实施例的HGP部件的包括从第二冷却路径到其外表面的第一开口的部分的横截面视图。
图18是根据本发明的实施例的HGP部件的包括通向主要和次要冷却路径的开口的一部分的横截面视图。
图19是根据本发明的实施例的HGP部件的包括从第二冷却路径到外表面的开口且包括热障涂层(TBC)的部分的横截面视图。
图20是根据本发明的实施例的包括通向主要和次要冷却路径的开口且包括热障涂层(TBC)的一部分的横截面视图。
图21是根据本发明的实施例的包括存储表示HGP部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。
应注意，本发明的图式不按比例绘制。图式旨在仅描绘本发明的典型方面，因此不应视为对本发明范围的限制。在图式中，相同的数字表示各图之间的相同元件。
具体实施方式
首先，为了清楚地描述本发明，将有必要在引用和描述例如燃气涡轮系统的工业机器内的相关机器部件时选择某些术语。此时，如有可能，将通过与其公认的含义一致的方式使用和采用通用的工业术语。除非另有说明，否则此类术语应获得与本申请的语境和所附权利要求书的范围一致的广义解释。所属领域的技术人员应了解，特定部件常常可能使用若干个不同或重叠的术语来指代。在本发明中可能描述为单件的对象在另一语境下可以包括多个部件和被引用为由多个部件组成。或者，在本发明中可能描述为包括多个部件的对象可能在其它地方被引用为单件。
另外，若干个描述性术语可在本发明中经常使用，并且在此部分开始处定义这些术语证明是有帮助的。除非另有说明，否则这些术语及其定义如下所述。术语“径向”是指垂直于轴线的移动或位置。在这样的情况下，如果第一部件位于比第二部件更靠近轴线的位置处，那么在本发明中将表述为第一部件在第二部件的“径向向内”处或“内侧”处。另一方面，如果第一部件位于比第二部件更远离轴线的位置处，那么在本发明中可表述为第一部件在第二部件的“径向向外”处或“外侧”处。应了解，此类术语可相对于涡轮的中心轴线而应用。
如上文所指示，本发明提供一种热气路径(hot gas path；简称HGP)部件，其于其中包括自适应性地打开的冷却路径。主要冷却路径与主体中的外表面在内部间隔开且与内部冷却回路流体连通。次要冷却路径也在主体中且与内部冷却回路流体连通。次要冷却路径与主要冷却路径非流体连通且在内部与主要冷却路径间隔开。响应于过热事件出现，次要冷却路径在通向外表面和主要冷却路径中的至少一个的第一开口处打开以允许冷却介质的次要流从次要冷却路径流到外表面和主要冷却路径中的至少一个。过热事件可包括其中温度达到或超过主体的预定温度从而引起形成从次要冷却路径到主体的外表面和/或到次要冷却路径的第一开口的任何事件。在第一开口打开到主要冷却路径且保证过热事件的情况下，主要冷却路径可在到外表面的第二开口处打开。本发明中将更详细地描述过热事件的各种形式。HGP部件可通过增材制造或常规制造制成。
现参看图式，其中相同数字贯穿若干视图指代相同元件，图1展示呈燃气涡轮系统10形式的说明性工业机器的示意图。虽然将相对于燃气涡轮系统10描述本发明，但应强调，本发明的教示适用于具有需要冷却的热气路径部件的任何工业机器。燃气涡轮系统10可包括压缩机15。压缩机15压缩进入空气流20，且将压缩的空气流20递送到燃烧室25。燃烧室25将压缩的空气流20与加压的燃料流30混合并点燃混合物，以产生燃烧气体流35。尽管仅展示单个燃烧室25，但燃气涡轮系统10可包括任何数目的燃烧室25。燃烧气体流35又被递送到涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40，以便产生机械功。在涡轮40中产生的机械功通过轴45驱动压缩机15以及例如发电机等的外部负载50。
燃气涡轮系统10可使用天然气、液态燃料、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料和其共混物。燃气涡轮系统10可以是纽约斯克内克塔迪通用电气公司等提供的数个不同燃气涡轮发动机中的任何一个。燃气涡轮系统10可具有不同配置，并且可使用其它类型的部件。本发明的教示可适用于其它类型的燃气涡轮系统和或使用热气路径的工业机器。也可在本发明中共同使用多个燃气涡轮系统或诸多类型的涡轮和或诸多类型的发电设备。
图2展示可用于涡轮40的热气路径(HGP)56等中的呈涡轮叶片55形式的热气路径(HGP)部件52的实例。虽然将相对于呈涡轮叶片55形式的HGP部件52且更确切地说其翼型件60或壁描述本发明，但应强调，本发明的教示适用于需要冷却的任何HGP部件。一般来说，涡轮叶片55可包括翼型件60、柄部分65和安置于翼型件60与柄部分65之间的平台70。翼型件60大体从平台70径向向上延伸且包括前缘72和后缘74。翼型件60也可包括限定压力侧76的凹表面和限定抽吸侧78的相对凸表面。平台70可基本上水平且平坦。柄部分65可从平台70径向向下延伸，使得平台70大体限定翼型件60与柄部分65之间的界面。柄部分65可包括柄腔80。柄部分65也可包括一个或多个机翼形部82和例如燕尾等的根部结构84。根部结构84可配置成用其它结构将涡轮叶片55紧固到轴45(图1)。任何数目的涡轮叶片55可围绕轴45周向性布置。本发明中也可使用其它部件和或配置。
涡轮叶片55可包括延伸通过其的一个或多个冷却回路86以用于使来自压缩机15(图1)或来自另一源的例如空气的冷却介质88流动。本发明中也可使用蒸汽和其它类型的冷却介质88。冷却回路86和冷却介质88可以任何次序、方向或路线至少循环通过翼型件60的部分、柄部分65和平台70。本发明中可以任何定向使用许多不同类型的冷却回路和冷却介质。冷却回路86可通向数个冷却孔90或其它类型的冷却路径以用于围绕翼型件60或其它处进行薄膜冷却。可使用其它类型的冷却方法。本发明中也可使用其它部件和或配置。
图3到8展示可如本发明中所描述的HGP部件100的一部分的实例。图3是其上不具有热障涂层(TBC)的HGP部件100的透视图，图4是其上具有TBC 102的HGP部件100的透视图，且图5到8是不具有TBC102的HGP部件的一部分的横截面视图。在此实例中，HGP部件100可以是翼型件110且更具体地说是其侧壁。HGP部件100可以是叶片或轮叶等的一部分。HGP部件100也可以是任何类型的空气冷却的部件，包括柄、平台或叶片或轮叶的任何其它类型的热气路径部件。如所提及，本发明中可使用其它类型的HGP部件和其它配置。类似于上文所描述，翼型件110可包括前缘(leading edge)120和后缘(trailing edge)130。同样地，翼型件110可包括压力侧(pressure side)140和抽吸侧(suction side)150。
翼型件110也可于其中包括一个或多个内部冷却回路160(图3和5)。如图3中的虚线所展示且如图5和7的横截面所展示，内部冷却回路160可产生数个打开的冷却路径170，例如数个冷却孔175。可采用多个内部冷却回路160，并非所展示的所有内部冷却回路。冷却孔175可延伸通过翼型件110的外表面180或其它处。外表面180暴露于在HGP56中具有高温的工作流体。如本发明中所使用，“高温”取决于工业机器的形式，例如燃气涡轮系统10，高温可以是大于100℃的任何温度。内部冷却回路160和冷却孔175用以运用其中的冷却介质190(图5)冷却翼型件110和其部件。本发明中可使用来自任何源的任何类型的冷却介质190，例如空气、蒸汽等等。虽然展示冷却介质190的一个共同源，但可采用一个或多个源。冷却孔175可具有任何大小、形状或配置。本发明中可使用任何数目的冷却孔175。冷却孔175可以正交或非正交方式延伸到外表面180。本发明中可使用其它类型的打开的冷却路径170。本发明中可使用其它部件和或配置。
如图3到4中所展示，HGP部件100，例如翼型件110，也可包括根据本发明的实施例的数个其它自适应性地打开的冷却路径200，所述冷却路径包括：主要冷却路径202和备用的(backup，)次要冷却路径204(在下文中“次要冷却路径204”)。如将在本发明中所描述，在某些实施例中，次要冷却路径204可包括多个互连(interconnected)的次要冷却路径204，即，其彼此流体连通。类似地，主要冷却路径202可包括多个可互连或可不互连的主要冷却路径202。HGP部件100可包括主体112，例如翼型件110的侧壁，所述主体包括外表面180。内部冷却回路160和路径200可位于携带冷却介质190的主体112中。虽然内部冷却回路160将在本发明中加以描述且大体被展示为单个回路或路径，但应了解，所述回路可被复制且如所展示的路径202、204可连接到相同内部冷却回路或不同内部冷却回路。冷却路径200可具有任何大小、形状(例如环形、圆形、多边形等)或配置。在一个实施例中，冷却路径200可具有大约0.25毫米(mm)到2.5mm且标称地大约0.76mm到1.52mm的尺寸。在一个实施例中，主要和次要冷却路径202、204可具有不同大小，例如次要冷却路径204可小于主要冷却路径202。(参见例如图6和8)在一个实施例中，冷却路径200具有环形横截面。
举例来说，如图5到8中所展示，冷却路径200在内部从外表面180定位。主要冷却路径202可以基本上一致方式(in a substantially consistent manner)沿着外表面180延伸且可在内部与外表面180间隔开，使得主要冷却路径202例如在+/-1°到3°的变化内沿着外表面102并从外表面102在内部平行延伸。图5和6展示相对于外表面180对准的主要冷却路径202和次要冷却路径204(即，从外表面180垂直地检视在彼此上方)，而图7和8展示相对于彼此侧向偏移的主要冷却路径202和次要冷却路径204(即，进出图7中的页面)，因此其不相对于外表面180对准。因此，图7中以虚线展示主要冷却路径202。图6展示来自图5的HGP部件100的相同部分的侧向横截面(垂直于图5的纵向横截面)。
如图5和6中所展示，主要冷却路径202可与次要冷却路径204平行。此外，主要冷却路径202相对于外表面180与次要冷却路径204对准，即，如垂直于外表面180检视直接在彼此上方。相比之下，如图8中所展示，主要冷却路径202和次要冷却路径204可彼此平行但彼此侧向地偏移。即，其相对于外表面180沿着其长度212可能不在彼此上方，即，如垂直于外表面180检视，其不直接在彼此上方。在任何情形下，主要冷却路径202可与外表面180相距第一间距D1在内部定位，且次要冷却路径204可与外表面180相距次要间距D2在内部定位。在一个实施例中，第二间距D2可以是大约0.25mm到3.56mm，且标称地(nominally)大约0.51mm到1.52mm，且第一间距D1可以是大约0.12mm到1.27mm，且标称地大约1.02mm。在任何情形下，第一间距D1小于第二间距D2。在图5到8的实施例中，第一间距D1与第二间距D2沿着长度212基本上一致，使得冷却路径200沿着外表面180且从外表面180在内部平行延伸。在其它实施例中，第一间距和第二间距D1、D2的一些变化可为可能的以适应结构变化，例如但不限于：外表面180的变化的形状、外表面180的表面粗糙度、冷却路径200在其前进通过主体112时的变化、必须绕过的其它内部结构等等。第一间距D1可变化，只要其足够薄以允许主体112必要时在一部位处打开到外表面180即可，如将在本发明中描述。类似地，第二间距D2，且更尤其是主要冷却路径202与次要冷却路径204之间的第三间距D3，可变化。举例来说，第二间距D2的大小可设定为足够薄以容许在必要时主体112从次要冷却路径204打开到外表面180。此外，第三间距D3的大小可设定为足够薄以容许主体112必要时在主要冷却路径202内的一部位处打开，即，从主要冷却路径202打开到次要冷却路径204。在一个实施例中，第三间距D3可以是大约0.13mm到1.54mm，且标称地大约0.51mm。
在一个实施例中，如图5和7中所展示，主要冷却路径202以与冷却孔175类似的方式朝向外表面180延伸且在打开端部210处打开到外表面180(包括任何TBC)。然而，主要冷却路径202无需在所有情况下通过外表面180离开，即，其可仅供应另一冷却路径。相比之下，如图5和7中所展示，每一第二冷却路径204可在两个端部211、213处连接到内部冷却回路160。或者，仅一个端部211或213可连接到内部冷却回路160，且另一端部可在主体112中的终止端部215(参见例如图11和18)处终止。次要冷却路径204在建构时不贯穿外表面180打开。因此，次要冷却路径204与打开的冷却路径170和永久性地打开到外表面180的冷却孔175是可区分的。任一路径202、204的长度212可以是所期望的任何距离。如将在本发明中所描述，在本发明中可使用任何数目的冷却路径200，且其可在任何方向上延伸且具有HGP部件100内的任何定向。在任何情形下，直到过热事件产生第一开口230以允许流动通过其中，冷却介质190才流动通过次要冷却路径204。因此，如本发明中将进一步描述，冷却介质190的主要流192(例如图5)可在过热事件之前在主要冷却路径202中流动，但冷却介质190的次要流194(例如图13到20)直到过热事件之后才可在次要冷却路径204中流动。
参考图5和7，每一冷却路径200可包括沿着外表面180延伸且在内部(internally)与外表面180间隔开的长度212。额外连接冷却路径214还可将冷却路径200即长度212流体地连接到内部冷却回路160，但此段可能未必取决于内部冷却回路160的部位。(虽然内部冷却回路160在本发明中被标记为一个回路或路径，但应了解，其可包括任何数目的冷却介质回路或路径)。
应强调，图5到8仅展示可出于最初描述目的布置主要和次要冷却路径202、204的方式的若干实施例。其中次要冷却路径204可打开到外表面180和/或次要冷却路径202的几乎任何布置是可能的。在后一状况下，主要冷却路径202与次要冷却路径204可重叠，使得次要冷却路径204可仅打开到主要冷却路径202，或打开到主要冷却路径202和外表面。其中路径202、204重叠使得始于次要冷却路径204的开口可打开到外表面180和/或主要冷却路径202的几乎任何布置在本发明的范围内。
为了进一步说明，图9到12展示主要冷却路径202相对于次要冷却路径204的各种布置的示意性平面图。应强调，所展示的实例并非全面的且多种替代方案可为可能的。在图9到12中，用实线展示主要冷却路径202且用虚线展示次要冷却路径204。用圆圈或椭圆形展示用于内部冷却回路160到冷却路径200的潜在性部位，且用点展示终止端部215(图11)。任何数目的内部冷却回路160可连接到冷却路径200，例如一个内部冷却回路连接到两个冷却路径，一个内部冷却回路连接到每一冷却路径，多于一个内部冷却回路连接到每一冷却路径等等。在实施例中的任一个中，次要冷却路径204与主要冷却路径202在内部间隔开，如在图5到8中。
图9展示其中次要冷却路径204包括多个次要冷却路径204A到204D且主要冷却路径202包括多个主要冷却路径202A到202D的实施例。多个次要冷却路径和主要冷却路径中的每一个可包括任何数目的路径。在任何情形下，多个次要冷却路径204与多个主要冷却路径202在内部间隔开，如在图5到8中。此处，如在其它实施例中，次要冷却路径204不与主要冷却路径202平行。确切地说，其在彼此下方或上方交叉(cross)。
图10展示其中每一冷却路径202、204以正弦形图案但以彼此垂直的方式布置的实施例。图11展示其中提供多个互连的次要冷却路径204A到204K和多个主要冷却路径202A到202E的实施例。互连的次要冷却路径202A到202K与多个主要冷却路径202A到202E在内部间隔开且可将冷却介质190的次要流194馈送到外表面180和多个主要冷却路径202A到202E中的至少一个中的至少一个。在所展示的实例中，多个次要冷却路径204在多个主要冷却路径202内部布置成网状(in a net shape)。即，次要冷却路径204包括在第一方向上(例如页面上/下)延伸的一组路径204A到204G和在垂直的第二方向上(例如横跨页面)延伸的另一组路径204H到204K。在一个实施例中，次要冷却路径204A到204K的集合(set)在其接合点232处流体地互连，使得相同次要流194处于全部次要冷却路径中且使得如果一个次要冷却路径打开，那么其都馈送到所述开口。在此状况下，虽然所有次要冷却路径204A到204K展示为流体连接到相应的内部冷却回路160，但其中仅一个需要如此连接。在另一实施例中，次要冷却路径204A到204K不在接合点(junctions)232处接合在一起，但都单独地连接到内部冷却回路160。在图11中，次要冷却路径204与主要冷却路径202交叉，即，次要路径204在主要路径202下方穿过但不与主要路径流体连通且不与主要路径相交。并且此处，某些次要冷却路径，例如204H到204K，从主要冷却路径204侧向偏移且与其平行。(此结构类似于图7到8的结构)。在此状况下，有可能在温度超过主体112的预定温度的地方出现从外表面180直接到次要冷却路径204的第一开口230，从而绕过主要冷却路径202。虽然图11中展示了网形状，但路径200可具有提供所要冷却所必需要的任何二维或三维布置，例如网状、圆形、螺旋形等。虽然展示了具有多个冷却路径202、204的布置，如图11中的一个实例中所展示，但可使用一个或多个主要冷却路径202和/或一个或多个次要冷却路径204实施所述布置中的任一个。此外，冷却路径202、204无需以垂直角度会合，且无需为线性的。在使用数个冷却路径202、204的布置中，邻近路径之间的间距无需相等。
图12展示其中次要冷却路径204以非垂直角度(在下方)横跨主要冷却路径202的实施例。即，次要冷却路径204不与主要冷却路径202平行(也不垂直于主要冷却路径)。图12还展示包括在多个次要冷却路径204上方的单个主要冷却路径202的实施例。如所提及，在存在多个冷却路径202、204或仅存在冷却路径202、204中的一个的多个和另一个的单个版本的情况下，可应用本发明的教示。
冷却路径200，即外表面180的至少部分，可视需要在其上方包括热障涂层(TBC)102。图3、5到8和13到18展示不包括TBC102的实施例，且图4、19和20展示包括TBC 102的实施例。如图4、19和20中所展示，相比于冷却孔175(图3)，TBC 102在HGP部件100的至少一部分中定位于外表面180上方以覆盖冷却路径200。主要冷却路径202的打开末端210在提供时可延伸通过TBC 102。在采用时，TBC 102在外表面180上方延伸，且暴露于包括具有高温的工作流体的HGP 56，如前文所提及。TBC 102可包括任何现在已知或稍后开发的配置成保护外表面180免于热损坏(例如蠕变(creep)、热疲乏破裂(thermal fatigue cracking)和/或氧化(oxidation))的材料层，例如但不限于：氧化锆(zirconia)、氧化钇稳定的氧化锆(yttria-stabilized zirconia)、例如铂铝化物的贵金属铝化物、其中M可以是钴、镍或钴镍合金的MCrAlY合金。TBC 102可包括多个层，例如但不限于热障层下方的粘合涂层。
根据本发明的实施例，响应于出现过热事件，次要冷却路径204在通向外表面180和主要冷却路径202中的至少一个的第一开口230处打开以允许冷却介质190的次要流194从次要冷却路径204流过。次要流194用以冷却过热区域且有可能冷却例如外表面180和/或主要冷却路径202中或周围的下游区域。出现开口的部位224(例如图13)可在过热事件的源头(cause)处、附近或与远离所述源头，且可以在沿着冷却路径200的长度212的任何地方。以此方式，尽管无法准确地预测过热事件的准确定位，但次要冷却路径204可遍及长度212提供足够冷却。此外，关于主要冷却路径202，部位224可在主要冷却路径202周围的任何部位处，例如在主要冷却路径上方、下方、内或侧面等等。
根据本发明的实施例，“过热事件”可呈现数个形式。在一个实施例中，过热事件可包括部位处的温度达到或超过主体112的预定温度，其引起从次要冷却路径204形成开口以提供例如到主要冷却路径202和/或外表面180的冷却介质190的次要流194。如将描述，可在过热事件的部位处、附近或远离所述部位从次要冷却路径204形成开口。如本发明中所使用，“主体112的预定温度”是主体112将以一定方式改变状态以便允许移除其以例如通过其升华(sublimation)、灰化(ashing)、破裂(cracking)或熔融产生开口的温度。即，高温在过热事件处、附近或远离过热事件引起主体112的一部分的退化或移除，从而产生开口，例如，始于次要冷却路径204的第一开口230，从而允许冷却介质190的次要流194通过所述次要冷却路径。过热事件可具有多种不同原因，例如但不限于冷却路径的至少部分堵塞、由于堵塞以外的原因导致的减少的冷却介质流动，或只是非预期的过热区域。另外，在本发明中所描述的实施例中的任一个中，一定量的过热可确定开口的大小，从而自动提供针对较高温度的增加的冷却和针对较低温度的较少冷却。
现将参考图13到20以描述多种说明性过热事件和次要冷却路径204可操作以提供自适应性的备用的冷却的方式。
在图13到15中，过热事件被说明为例如由于塌陷、阻塞或其它故障的主要冷却路径202的至少部分堵塞223，其引起冷却介质190的至少减少的主要流(reduced primaryflow)192′。图13到15展示过热事件相对于图5和6实施例(具有对准的路径202、204)的此形式；然而，应强调，图13到15的教示同样适用于图7和8实施例(侧向偏移的路径202、204)。此处，过热事件包括主要冷却路径202中的温度达到或超过主体112的预定温度，其引起次要冷却路径204在通向主要冷却路径202的第一开口230(在堵塞223处或附近)处打开，从而允许冷却介质190的次要流194流到至少主要冷却路径202。图13展示其中过热事件仅产生从次要冷却路径204到主要冷却路径202的第一开口230(在堵塞223下游)从而允许冷却介质190的次要流194将冷却提供到在至少部分堵塞223下游的主要冷却路径202的一个实例。图14展示类似于图13的另一实例，但其中不仅形成第一开口230，而且还形成从主要冷却路径202到外表面180的第二开口231。在此状况下，过热事件包括：主要冷却路径202上方的外表面180的温度达到或超过主体112的预定温度，其引起主要冷却路径202在通向外表面180的第二开口231处打开；和打开的主要冷却路径202中的温度达到或超过主体112的预定温度，其引起次要冷却路径204在通向主要冷却路径202的第一开口230处打开，从而允许冷却介质的次要流194流到180外表面和主要冷却路径202。此处，尽管冷却介质190的主要流192流动通过第二开口231，但主要冷却路径202暴露于HGP 56仍将在第三间距D3(即，主要冷却路径202的内壁)内产生另外的非预期的热点。在打开的主要冷却路径202中的温度达到或超过主体112的预定温度的情况下，次要冷却路径204可在打开的主要冷却路径202中的第一开口230处打开以允许冷却介质190的次要流194通过所述次要冷却路径以提供额外冷却。即，HGP 56的持续高温引起第三间距D3的退化或移除，从而产生通向次要冷却路径204的第一开口230，以允许冷却介质190的次要流194通过所述次要冷却路径。另外，一定量的过热可决定通向次要冷却路径204的第一开口230的大小，从而自动提供针对较高温度的增加的冷却和针对较低温度的较少冷却。在此实施例中，开口230、231可首先出现。在另一替代实施例中，第一开口230可单独出现，即，呈至少部分堵塞223形式的过热事件包括主要冷却路径202上方的外表面180的温度达到或超过主体112的预定温度，其引起第二冷却路径204直接打开到外表面180(参见例如图17和19)。此后一实施例较有可能相对于图7和8的侧向偏移的配置进行。
在图15中，过热事件还包括至少部分堵塞223，但开口230、231在至少部分堵塞223的上游出现。在图14到15中，由于主要冷却路径202与次要冷却路径204对准，因此第二开口231的部位可在第一开口230上方，即，开口230、231的部位相对于外表面180对准。并非在所有情况下都是如此，例如参见图18。
如图16中所展示，过热事件还可仅包括未预期的热点227。即，过热事件的部位是似乎不具有任何损坏但具有超过主体112的预定温度的高温的区域。举例来说，未预期的热点227可能是主要冷却路径202或周围的结构未被设计成适应高于预期的温度的结果。虽然图16展示仅产生从次要冷却路径204到主要冷却路径202的第一开口230，但应了解，如在图14和15中，从主要冷却路径202到外表面180的第二开口231也可形成为具有此类型的过热事件。实际上，具有如相对于图16所描述的过热事件的图14到15实施例中的任一个是可能的。
图17展示其中主要冷却路径202与次要冷却路径204不对准的实施例。虽然展示为彼此垂直，如在图9或10中，但冷却路径202、204也可侧向地偏移(如图11中，次要冷却路径204H到204K相对于主要冷却路径202A到202E)或以其它方式不对准(如在图9到12中的任一个中)。在此状况下，过热事件包括次要冷却路径204上方的外表面180的温度达到或超过主体112的预定温度，其引起次要冷却路径204在通向外表面180的第一开口230处打开，以将冷却介质190的次要流194的至少一部分导向通过所述第一开口230。即，次要冷却路径204通过第二间距D2直接打开到外表面180。以此方式，在不存在主要冷却路径202处的部位处出现的过热事件仍可使用冷却介质190的次要流190自适应性地冷却(adaptivelycooled)。
如相对于图14和15所描述，在一些实施例中，第一开口230和第二开口231可相对于外表面180且相对于彼此对准。然而，应强调，开口230、231对准可能并不在所有情况中都出现，因为出现一个开口的部位可能不使其它开口对准。如图18中所所说明，例如，第二开口231相对于外表面180不与第一开口230对准。举例来说，第一开口230可在通向外表面180的第二开口231的下游，因为过热事件包括在主要流192的一部分通过外表面180逸出的地方下游出现的子事件。(图18还展示在主体112内的终止端部215处终止的次要冷却路径)。在其它实例中，如图15最佳展示，第一开口230与第二开口231可相对于页面的平面彼此偏移或相对于主要冷却路径202彼此成角度地偏移。
图19和20展示本发明的包括在外表面180上方的TBC 102的实施例。即，TBC 102在外表面180的至少一部分上方，且TBC 102暴露于在HGP 56中具有高温的工作流体。此处，过热事件可包括外表面180的温度响应于TBC 102中出现的散裂222而达到或超过主体112的预定温度。散裂222可包括TBC 102中产生先前不存在的从HGP 56到外表面180的热路径的任何改变，例如，断裂或破裂或位移。在一个实施例中，散裂222可具有大约6mm直径的尺寸。在出现散裂222时，外表面180通常将暴露于高温和HGP 56的其它极端环境，其中在出现散裂222之前，外表面180是由TBC 102保护。
TBC 102可应用到本发明中所描述的任何实施例。图19到20展示具有TBC 102的过热事件的若干实例，所述若干实例分别类似于图17和14的实例。如图19中所展示，响应于TBC 102中的散裂222在次要冷却路径204上方出现且温度达到或超过主体112的预定温度，次要冷却路径204在直接通向外表面180的第一开口230处打开以允许冷却介质190的次要流194通过所述次要冷却路径和第一开口。即，因为内部冷却回路160流体连接到次要冷却路径204，所以冷却介质190的次要流194流经第一开口230且用以冷却翼型件110和主体112以及其部件，尽管存在散裂222。如所提及，本发明中可使用来自任何源的任何类型的冷却介质190，例如空气、蒸汽等等。第一开口230可以在沿着次要冷却路径204的长度212的任何地方。以此方式，尽管无法准确地预测散裂222的准确定位，但冷却路径200可遍及长度212提供足够冷却。另外，散裂222的程度确定次要冷却路径204中的第一开口230的大小，从而自动提供针对较大散裂222(较大开口)的增加的冷却和针对较小散裂222(较小开口230)的较少冷却。
参考图20，且类似于相对于图14描述的操作，响应于外表面180的温度归因于TBC102中的散裂222而达到或超过主体112的预定温度，主要冷却路径202可在第二开口231处打开。此外，响应于打开的主要冷却路径202的温度达到或超过主体112的预定温度，次要冷却路径204可在通向主要冷却路径202的第一开口230处打开以允许冷却介质的次要流194通过所述次要冷却路径。在此实例中，第一开口230与第二开口231相对于外表面180对准，但如在本发明中所提及，其可不对准。在一个实例中，如图20中所展示，尽管冷却介质190的主要流192流动通过第二开口231，但主要冷却路径202暴露于HGP 56仍将在第三间距D3(即，主要冷却路径202的内壁)内产生另外的非预期热点。在打开的主要冷却路径204中的温度达到或超过主体112的预定温度的情况下，次要冷却路径204在打开的主要冷却路径202中的第二开口231处打开以允许冷却介质190的次要流194通过所述次要冷却路径以提供额外冷却。一定量的过热可确定通向次要冷却路径204的第一开口230的大小，从而自动提供针对较高温度的增加的冷却和针对较低温度的较少冷却。在另一替代实施例中，第一开口230可单独出现，即，呈散裂22形式的过热事件可包括主要冷却路径202上方的外表面180的温度达到或超过主体112的预定温度，其引起第二冷却路径204直接打开到外表面180。此后一实施例较有可能相对于图7和8的侧向偏移的配置进行。
在本发明中所描述的实施例中的任一个中，一定量的过热可确定开口230、231的大小，从而自动提供针对较高温度的增加的冷却和针对较低温度的较少冷却。虽然已经说明了单个第一开口230和单个第二开口231，但应了解，每一开口可包括其类型的多于一个开口，其中过热事件规定其类型。此外，虽然本发明中已经单独描述了不同过热事件，但应了解，过热事件可包括本发明中所描述的类型的事件中的一个或多个。虽然在无TBC 102的情况下描述了图13到18且相对于TBC 102描述了图19到20，但应认识到，无论是否存在TBC，都可应用各种实施例。此外，HGP部件100的不同实施例与如图式中所展示的特定实例不相互排斥。本发明中所描述的特征可取自其它实施例且必要时以不同于所明确描述的方式组合。
HGP部件100和冷却路径200可完全使用常规技术例如铸造、机械加工等来建构。参考图21，根据本发明的实施例，可增材制造HGP部件100和冷却路径200。增材制造也允许简单地形成本发明中所描述的许多结构，即，无需极复杂的机械加工。如本发明中所使用，增材制造(AM)可包括通过材料的连续的成层而不是像在常规过程中那样移除材料来生产物体的任何过程。增材制造可产生复杂的几何形状，而不使用任何种类的工具、模具或夹具，并且很少或没有废料。代替从塑料或金属的实心坯加工部件(许多材料被切掉并丢弃)，在增材制造中使用的唯一材料是使零件成形所需的材料。增材制造过程可包括但不限于：3D打印、快速成型(rapid prototyping；RP)、直接数字化制造(direct digitalmanufacturing；DDM)、结合剂喷射、选择性激光熔融(selective laser melting；SLM)和直接金属激光熔融(direct metal laser melting；DMLM)。
为了说明增材制造过程的实例，图21示展示用于生成物体502，即HGP部件100，的说明性计算机化增材制造系统500的示意图/框图。在此实例中，系统500布置为用于DMLM。应了解，本发明的一般教示同等地适用于其它形式的增材制造。AM系统500通常包括计算机化增材制造(AM)控制系统504和AM打印机506。如将描述，AM系统500执行包括限定HGP部件100(图5到20)和冷却路径200的一组计算机可执行指令的代码520，以使用AM打印机506物理地生成部件。每种AM过程可使用呈例如细粒粉末、液体(例如，聚合物)、片材等形式的不同的原材料，其坯料可保持在AM打印机506的室510中。在本状况下，HGP部件100(图5到20)可由金属粉末或类似材料制成。如所说明，施用器(pplicator)512可产生扩展为空白画布的原材料薄层514，最终物体的每个连续的切片将从空白画布产生。在其它状况下，施用器512可将下一层直接施加或打印在前一层上，如由代码520所限定的，例如，在材料是聚合物的情况下，或者在使用金属结合剂喷射过程的情况下。在所展示的实例中，激光或电子束516使每个切片的颗粒熔合，如由代码520所限定的，但在采用快速定型的液体塑料/聚合物的情况下这可能不是必要的。AM打印机506的各种零件可移动以适应每个新层的添加，例如，在每一层之后，构建平台518可下降和/或室510和/或施用器512可升高。
AM控制系统504被展示为在计算机530上实施为计算机程序代码。在这种情况下，计算机530被展示为包括存储器532、处理器534、输入/输出(I/O)接口536和总线538。此外，计算机530被展示为与外部I/O装置540和存储系统542通信。一般来说，处理器534执行例如AM控制系统504的计算机程序代码，所述计算机程序代码在来自表示本发明中所描述的HGP部件100(图5到20)的代码520的指令下存储在存储器532和/或存储系统542中。在执行计算机程序代码的同时，处理器534可从存储器532、存储系统542、I/O装置540和/或AM打印机506读取数据和/或将数据写入到存储器532、存储系统542、I/O装置540和/或AM打印机506。总线538提供在计算机530中的每一个部件之间的通信链路，并且I/O装置540可包括能够使用户与计算机530交互的任何装置(例如，键盘、定点装置、显示器等)。计算机530仅表示硬件和软件的各种可能的组合。举例来说，处理器534可包括单个处理单元，或可横跨一个或多个部位中的一个或多个处理单元分布，例如，在客户端和服务器上。类似地，存储器532和/或存储系统542可驻留在一个或多个物理部位处。存储器532和/或存储系统542可包括各种类型的非暂时性计算机可读存储介质的任何组合，所述非暂时性计算机可读存储介质包括磁介质、光学介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。计算机530可包括任何类型的计算装置，例如，网络服务器、台式计算机、膝上型计算机、手持装置、移动电话、传呼机、个人数据助理等。
增材制造过程始于存储表示HGP部件100(图5到20)的代码520的非暂时性计算机可读存储介质(例如存储器532、存储系统542等)。如所提及，代码520包括限定目标502的一组计算机可执行指令，在由系统500执行代码时，所述计算机可执行指令可用于物理地生成物体。举例来说，代码520可包括HGP部件100(图5到20)的精确限定的3D模型且可从例如DesignCAD 3D Max等的多种熟知计算机辅助设计(CAD)软件系统中的任一个生成。就这一点而言，代码520可采用任何现在已知或稍后开发的文件格式。举例来说，代码520可为以下格式：标准镶嵌语言(STL)，其开发用于3D系统的立体平版印刷CAD程序；或增材制造文件(AMF)，其为美国机械工程师学会(ASME)标准，并且是一种基于可扩展标记语言(XML)的格式，其被设计用于允许任何CAD软件来描述将在任何AM打印机上制造的任何三维物体的形状和组成。代码520可在不同的格式之间转化，转换成一组数据信号并作为一组数据信号传输、接收，并且根据需要转换为代码、存储等。代码520可以是系统500的输入，并且可来自零件设计者、知识产权(IP)提供方、设计公司、系统500的操作者或所有者，或来自其它来源。在任何情形下，AM控制系统504执行代码520，从而将HGP部件100(图5到20)划分成一系列薄切片，所述AM控制系统504使用AM打印机506将所述一系列薄切片组装在液体、粉末、片材或其它材料的连续层中。在DMLM实例中，每一层熔融成由代码520限定的精确的几何形状并且熔合到前层。
在增材制造之后，HGP部件100(图5到20)可暴露于任何多种精加工过程，例如，少量机械加工、密封、抛光、组装成另一零件等。
根据本发明，不管使用何种制造技术，TBC 102都可视需要应用到HGP部件100的且在冷却路径200上方的外表面180。TBC 102可使用任何现在已知或稍后开发的涂层技术来应用，且可应用在任何数目的层中。
根据本发明的实施例的HGP部件100提供冷却路径200，其仅在观测到超过主体112的预定温度的非预期的过热的部位处打开。使用由次要冷却路径202支持的主要冷却路径202必要时允许以自适应性自发方式冷却过热部位，且阻止对下伏金属的过热事件，这可显著减少标称冷却流动。如相对于图17和19所提及，在次要冷却路径204与主要冷却路径202偏移的情况下，因此其可以自适应性自发的方式单独提供过热部位的冷却且阻止对下伏金属的损坏，这可显著减少标称冷却流动。所达到的温度、散裂222和/或先前形成的开口(例如图20中的第二开口231)的大小可规定所产生的开口的大小且因此规定冷却量。
本发明中所使用的术语仅用来描述特定实施例，而非旨在限制本发明。如本发明中所使用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一个(a/an)”和“所述”也旨在包括复数形式。另外应了解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising)”指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。“任选”或“视需要”意指随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且所述描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。
如本发明在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言可应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及说明书和权利要求书通篇中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指示，否则此类范围得以识别且包括其中包括的所有子范围。应用于一范围的特定值的“大约”适用于两个值，并且除非另外依赖于测量所述值的仪器的精度，否则可指示所述值的+/-10％。
以下权利要求书中的所有手段或步骤加功能元素的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括如具体要求保护的用于与其它要求保护的元素结合执行功能的任何结构、材料或动作。已出于说明和描述目的呈现了本发明的描述，但这并非旨在为穷举性的或使本发明局限于所公开形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于所属领域的技术人员来说将是显而易见的。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明及实际应用的原理，并且使所属领域的其它技术人员能够针对具有适合设想到的特定用途的各种修改的各种实施例而了解本发明。

Claims (10)

1.一种用于工业机器的热气路径中的部件，所述部件包括：
主体，其包括外表面，所述外表面暴露于在所述热气路径中具有高温的工作流体；
在所述主体中的内部冷却回路，其携带冷却介质；
主要冷却路径，其在所述主体中与所述外表面在内部间隔开且与所述内部冷却回路流体连通，所述主要冷却路径将所述冷却介质的主要流从所述内部冷却回路流体地传送通过所述主要冷却路径；和
在所述主体中的次要冷却路径，其与所述内部冷却回路流体连通，所述次要冷却路径与所述主要冷却路径非流体连通且与所述主要冷却路径在内部间隔开，
其中响应于过热事件，所述次要冷却路径在通向所述外表面或所述主要冷却路径中的至少一个的第一开口处打开以允许冷却介质的次要流从所述次要冷却路径流到所述外表面或所述主要冷却路径中的所述至少一个，
其中所述冷却介质的所述主要流在所述过热事件之前在所述主要冷却路径中流动，且其中冷却介质的所述次要流直到所述过热事件之后才在多个互连的次要冷却路径中流动。
2.根据权利要求1所述的部件，其中，所述过热事件包括温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起形成始于所述次要冷却路径的所述第一开口。
3.根据权利要求1所述的部件，其中，所述过热事件包括所述次要冷却路径上方的所述外表面的温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起所述次要冷却路径在通向所述外表面的所述第一开口处打开，以使所述冷却介质的所述次要流的至少一部分导向通过。
4.根据权利要求1所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径中的温度达到或超过所述主体的所述预定温度，其引起所述次要冷却路径在通向所述主要冷却路径的所述第一开口处打开，以允许冷却介质的所述次要流流到所述主要冷却路径。
5.根据权利要求4所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径的至少部分堵塞，其引起所述冷却介质的至少减少的主要流。
6.根据权利要求1所述的部件，其中，所述过热事件包括：所述主要冷却路径上方的所述外表面的温度达到或超过所述主体的预定温度，其引起所述主要冷却路径在通向所述外表面的第二开口处打开；和所述打开的主要冷却路径中的温度达到或超过所述主体的所述预定温度，其引起所述次要冷却路径在通向所述主要冷却路径的所述第一开口处打开，以允许冷却介质的所述次要流流到所述外表面和所述主要冷却路径。
7.根据权利要求6所述的部件，其中，所述过热事件包括所述主要冷却路径的至少部分堵塞，其引起所述冷却介质的至少减少的主要流。
8.根据权利要求6所述的部件，其中，所述第一开口与所述第二开口相对于所述外表面对准。
9.根据权利要求6所述的部件，其中，进一步包括所述外表面的至少一部分上方的热障涂层，所述热障涂层暴露于在所述热气路径中具有所述高温的所述工作流体，并且
其中所述过热事件包括散裂出现在所述热障涂层中。
10.一种用于工业机器的热气路径中的部件，所述部件包括：
主体，其包括外表面；
在所述外表面上方的热障涂层，所述热障涂层暴露于在所述热气路径中具有高温的工作流体；
在所述主体中的内部冷却回路，其携带冷却介质；
主要冷却路径，其在所述主体中与所述外表面在内部间隔开且与所述内部冷却回路流体连通，所述主要冷却路径将所述冷却介质的主要流从所述内部冷却回路流体地传送通过所述主要冷却路径；和
在所述主体中的多个互连的次要冷却路径，其与所述内部冷却回路流体连通，所述多个互连的次要冷却路径与所述主要冷却路径非流体连通且与所述主要冷却路径在内部间隔开，
其中响应于过热事件，所述多个互连的次要冷却路径中的至少一个在通向所述外表面或所述主要冷却路径中的至少一个的第一开口处打开以允许冷却介质的次要流从所述多个互连的次要冷却路径中的所述至少一个流到所述外表面或所述主要冷却路径中的所述至少一个，
其中所述冷却介质的所述主要流在所述过热事件之前在所述主要冷却路径中流动，且其中冷却介质的所述次要流直到所述过热事件之后才在所述多个互连的次要冷却路径中流动。
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