RU2330162C2 - Высокотемпературная слоистая система для теплоотвода и способ для ее изготовления (варианты) - Google Patents

Высокотемпературная слоистая система для теплоотвода и способ для ее изготовления (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2330162C2
RU2330162C2 RU2006120543A RU2006120543A RU2330162C2 RU 2330162 C2 RU2330162 C2 RU 2330162C2 RU 2006120543 A RU2006120543 A RU 2006120543A RU 2006120543 A RU2006120543 A RU 2006120543A RU 2330162 C2 RU2330162 C2 RU 2330162C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
porous layer
layer
layered system
pores
Prior art date
Application number
RU2006120543A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006120543A (ru
Inventor
Андреас ХЕЗЕЛЬХАУС (DE)
Андреас ХЕЗЕЛЬХАУС
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2006120543A publication Critical patent/RU2006120543A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2330162C2 publication Critical patent/RU2330162C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/14—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by a layer differing constitutionally or physically in different parts, e.g. denser near its faces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/122—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/612—Foam
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249961—With gradual property change within a component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249975—Void shape specified [e.g., crushed, flat, round, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249981—Plural void-containing components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249987—With nonvoid component of specified composition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к машиностроению, в частности к рабочим лопаткам. Слоистые системы согласно уровню техники не имеют эффективного охлаждения от внешнего горячего газа. Соответствующая изобретению слоистая система (1) содержит внешний пористый слой (10), причем стенки пор (22) пор (25) имеют различную толщину стенок пор (22). Способ изготовления заключается в том, что пористый слой изготавливают послойно в нескольких частичных шагах. Изобретение обеспечивает улучшение охлаждения для слоистой системы (1) при защите от слишком высокого внесения тепла. 3 н. и 31 з.п. ф-лы, 26 ил.

Description

Изобретение относится к слоистой системе согласно пункту 1 формулы изобретения и способу для изготовления слоистой системы согласно пункту 27 или соответственно 33 формулы изобретения.
Патент US-PS 3825364 показывает внешнюю стенку, которая выполнена полностью пористой. Между этой несущей стенкой и подложкой имеется полое пространство.
Патент US-PS 5080557 показывает слоистую структуру из подложки, пористого промежуточного слоя и абсолютно плотного внешнего слоя.
Патент US-PS 4318666 показывает по сравнению с патентом US-PS 5080557 дополнительные охлаждающие каналы в подложке, на которой нанесен пористый промежуточный слой и плотный внешний слой.
JP 10-231 704 показывает подложку с охлаждающими каналами и пористым промежуточным слоем.
WO 03/006883, а также US 6412541 показывают пористую структуру внутри несущей стенки, причем стенка опять-таки имеет снаружи покрытие. Стенка и покрытие имеют охлаждающие каналы.
Слоистые структуры имеют, однако, плохое охлаждение.
Поэтому задачей изобретения является улучшение охлаждения в слоистой структуре.
Поставленная задача в слоистой системе, состоящей, по меньшей мере, из подложки, и, по меньшей мере, частично пористого слоя на подложке, причем пора пористого слоя соответственно ограничена стенками пор, которые частично граничат с поверхностью подложки, согласно изобретению решается тем, что стенки пор, которые граничат с поверхностью, имеют в области поверхности подложки увеличенную плоскость поперечного сечения по сравнению со стенками пор, которые не граничат с областью поверхности подложки, так что получается улучшенное механическое соединение стенок пор с подложкой.
Слоистая система со своей подложкой граничит своей поверхностью с областью, которая содержит горячую среду, и пористый слой выполнен на противоположной поверхности подложки.
Слоистая система поверхностью своей подложки подвержена воздействию горячей среды, и пористый слой выполнен на поверхности подложки.
Контактные зоны между слоем и подложкой образованы на поверхности соответственно за счет плоскости сечения стенки, и размер плоскости сечения стенки на поверхности по сравнению с плоскостями сечения стенок, которые не граничат с областью поверхности, увеличен, так что получается улучшенное механическое соединение плоскости сечения стенки с подложкой.
Поверхность контакта стенок пор и/или плоскостей сечения стенок с подложкой составляет по меньшей мере 10% поверхности подложки, которая покрывается пористым слоем.
Толщина стенок пор, в частности, в радиальном направлении, которое проходит вертикально к поверхности подложки, является различной.
Толщина стенок пор имеет градиент вдоль радиального направления. Стенки пор вблизи подложки выполнены толще, чем вблизи внешней поверхности пористого слоя.
Толщина стенок пор, исходя от подложки в направлении к внешней поверхности пористого слоя, выполнена большей.
Радиальное направление проходит, исходя от подложки в направлении к внешней поверхности слоистой системы, и размеры пор имеют градиент вдоль радиального направления.
Размер пор вблизи подложки является меньшим, чем вблизи внешней поверхности пористого слоя.
Края стенок пор или каналов в стенках пор являются скругленными по меньшей мере частично.
Пористый слой имеет сотовую структуру.
Пористый слой имеет по меньшей мере частично пропускающую охлаждающую среду структуру.
Пористый слой, по меньшей мере, в области внешней поверхности слоя имеет по меньшей мере один защитный слой.
Внутри пористого слоя по меньшей мере в области внешней поверхности расположен, по меньшей мере, один защитный слой.
По меньшей мере один защитный слой расположен на поверхности пористого слоя.
По меньшей мере один защитный слой является металлическим или керамическим.
Пористый слой является металлическим, а защитный слой является керамическим.
Слоистая система является деталью газовой или паровой турбины, в частности лопаткой турбины или футеровкой камеры сгорания.
Подложка является металлической, в частности жаропрочным сплавом на основе железа, никеля или кобальта.
Пористый слой выполнен керамическим.
Пористый слой является металлическим, в частности, имеет состав состава-MCrAlX, причем М обозначает по меньшей мере один элемент группы железо, кобальт или никель, а X является иттрием и/или по меньшей мере одним из редкоземельных элементов.
Пористый слой выполнен цельным с подложкой.
Слоистая система имеет охлаждающие каналы в подложке и/или в стенках пор.
Поры слоя имеют размер, который является меньше, чем размер примесных частиц в среде, которая обтекает слой.
Задача в отношении способа изготовления слоистой системы с пористым слоем согласно изобретению решается тем, что пористый слой изготавливают послойно в несколько частичных этапов.
Внешнюю поверхность пористого слоя соединяют с подложкой, в частности, пайкой.
Применяют стереолитографию, в частности лазерную стереолитографию, для изготовления пористого слоя.
На подложку наносят послойно пластмассу или подобный материал в качестве негативной формы, и пористый слой изготавливают путем отверждения посредством лазерной стереолитографии так, что в результате получаются поры пористого слоя, которые затем покрывают материалом слоя, в частности, заливают так, что получается пористый слой.
Изготавливают модель пористого слоя, в частности, из пластмассы, из которой путем формования готовят литейную форму для пористого слоя, и изготавливают пористый слой с этой литейной формой.
На подложку наносят слоями печатную пасту, которая содержит материал слоя, так что получается пористый слой и поры.
Пористый слой изготавливают вместе с подложкой.
Подложку изготавливают вместе с пористым слоем пирометаллургическим путем, в частности разливкой.
Приведенные в зависимых пунктах формулы изобретения меры можно комбинировать друг с другом предпочтительным образом.
Примеры выполнения изобретения поясняются на чертежах. При этом показывают:
фиг.1-6 - примерную слоистую систему в поперечном сечении,
фиг.7-17 - увеличенное представление пористого слоя,
фиг.18-24 - этапы способа изготовления соответствующей изобретению слоистой системы,
фиг.25 - газовую турбину, и
фиг.26 - камеру сгорания.
Фиг.1 показывает первый пример выполнения соответствующей изобретению слоистой системы 1.
Слоистая система 1 содержит подложку 4. Подложка 4 может быть металлической и/или керамической. В частности, при применении для турбинных деталей силовой машины для превращения энергии потока в механическую, как газовая 100 (Фиг.25, но возможно также и авиационная турбина) или паровая турбина, как, например, лопатки турбины 120, 130 (Фиг.25) или футеровка камеры сгорания 155 (Фиг.26), подложка 4 является жаропрочным сплавом на основе никеля или кобальта.
Слоистая система 1 со своей подложкой 4 на поверхности 9 граничит косвенно или непосредственно с областью 110, 111 (Фиг.25), которая имеет горячую среду. Эта область 110, 111 является, например, камерой сгорания 110 или каналом горячего газа 111 газовой турбины 100 (Фиг.25). На поверхности 9 могут иметься известным образом защитные слои (MCrAlX) против окисления и коррозии и/или теплоизолирующие слои (ZrO2).
Радиальное направление проходит вертикально или примерно вертикально к поверхности 9 подложки 4.
Несмотря на эти меры защиты против слишком большого внесения тепла, подложку 4 еще дополнительно охлаждают на поверхности 14, которая противоположна поверхности 9. Слоистая система 1, таким образом, в этом случае является, например, полой деталью (например, полой лопаткой турбины) с внутренней поверхностью 14. Подложку 4 охлаждают таким образом, что пропускают через полую деталь охлаждающую среду КМ, которая отводит тепло из подложки 4 к поверхности 14. Согласно изобретению это происходит за счет пористого слоя 10, который имеется на поверхности 14 подложки 4, чтобы иметь возможность лучше отводить это тепло к охлаждающей среде.
Между пористым слоем 10 и подложкой 4 может иметься, например, металлический адгезионный слой. Выше приведенные пояснения для слоистой системы с пористым слоем 10 и подложкой 4 справедливы по аналогии также для слоистой системы с подложкой 4, промежуточным слоем и слоем 10.
Охлаждающая среда КМ может течь на свободной поверхности вдоль пористого слоя 10 или по крайней мере частично протекать через пористый слой 10 (Фиг.2, 3, 4).
Фиг.2, 3, 4 показывают, как охлаждающая среда КМ может протекать через этот пористый слой 10.
На Фиг.2 охлаждающая среда КМ течет в аксиальном направлении 17 (течение горячего газа в 110, 111, перпендикулярно к радиальному направлению 11) через весь пористый слой 10.
В случае камеры сгорания 110 охлаждающая среда КМ подводится на одном конце и течет от аксиального конца 161 к другому концу 164 (Фиг.26). При этом пористый слой 10 состоит, например, из трубок, которые простираются в аксиальном направлении 17.
Возможными являются и другие расположения. Соответствующее справедливо для канала горячего газа 111.
Точно также пористый слой 10 может быть разделен в аксиальном направлении 17 на различные сегменты 15 (Фиг.3), причем охлаждающая среда КМ подводится к такому сегменту 15 отдельно и протекает через него. В случае камеры сгорания 110 (Фиг.26) сегменту 15 соответствует, например, элемент теплозащитного экрана 155 (Фиг.26).
Посредством сегментов 15 предотвращается то, что охлаждающая среда КМ вследствие разницы давлений в канале горячего газа 111 или в камере сгорания 110 течет через пористый слой 10 горизонтально (в аксиальном направлении 17) и слишком сильно нагревается.
Стенки камер могут возникать за счет заполнения пор 25 (Фиг.7) в радиальном направлении 11, однако также за счет соответствующего расположения каналов 26 (Фиг.7) достигается вертикальное обтекание пористого слоя 10. Это показывает также публикация WO 03/006883, которая является частью настоящего раскрытия относительно расположения сегментов или камер и их обтекания.
Как при расположении согласно Фиг.2 и 3 в подложке 4 могут быть предусмотрены охлаждающие каналы, которые позволяют то, что охлаждающая среда КМ может течь из пористого слоя 10 через подложку 4 (Фиг.4).
При этом тогда на поверхности 9 подложки 4 или слоя на подложке 4 может создаваться пленочное охлаждение за счет того, что охлаждающая среда КМ выступает из поверхности 9.
Фиг.5 показывает дальнейший пример выполнения слоистой системы 1 согласно изобретению.
Слоистая система 1 содержит подложку 4. Подложка 4 может быть металлической и/или керамической. В частности, при применении для турбинных деталей газовой 100 (Фиг.25) или паровой турбины, как, например, лопаток турбины 120, 130 (Фиг.25) или облицовок камеры сгорания 155 (Фиг.26), подложка 4 является жаропрочным сплавом на основе железа, никеля или кобальта.
На подложке 4, например, имеется по крайней мере один промежуточный слой 7. Промежуточный слой 7 может быть металлическим и/или керамическим.
На поверхности 8 промежуточного слоя 7 нанесен внешний пористый слой 10. Также этот пористый слой 10 может быть металлическим и/или керамическим.
Через подложку 4 и промежуточный слой 7 проходит, например, охлаждающий канал 13, через который может подводиться охлаждающая среда (воздух и/или пар или другое). Охлаждающая среда, которая течет через охлаждающий канал 13 в пористый слой 10, может течь внутри слоя 10 или также выступать из поверхности 16 внешнего слоя 10. Если охлаждающая среда выступает из поверхности 16, имеет место эффузионное охлаждение.
Относительно подвода и течения охлаждающей среды КМ аналогично справедливы разъяснения к Фиг.2, 3 и 4.
Промежуточный слой 7 является, например, защитным слоем от окисления или от коррозии, который имеет, например, состав MCrAlX, причем М означает по крайней мере один элемент группы железо, кобальт или никель. X означает по крайней мере один элемент группы иттрия и/или редкоземельных металлов или соответственно активный элемент. Также промежуточный слой 7 может быть слоем платины или слоем MCrAlX, обогащенным платиной. Фиг.6 показывает дальнейший пример выполнения слоистой системы 1 согласно изобретению.
По сравнению с Фиг.1 промежуточный слой 7 отсутствует, а внешний пористый слой расположен непосредственно на поверхности 9 подложки 4.
Материалом для слоя 10 является, например, карбид кремния (SiC), оксид кремния (SiO2), нитрид кремния (Si3N4) или волокнистые материалы (CMC), или соответственно их смеси.
Слой 10 может быть выполнен цельным с подложкой 4 или промежуточным слоем 7 так, что не существует никаких проблем сцепления между слоем 10 и подложкой 4.
Пористый слой 10 может быть изготовлен, например, вместе с подложкой 4 способом литья или с помощью другого пирометаллургического способа (эпитаксиального наращивания). Это вызывает идеальное соединение между подложкой 4 и пористым слоем 10 относительно теплопередачи и механической прочности между подложкой 4 и слоем 10 или промежуточным слоем 7.
Фиг.7 показывает увеличенное представление внешнего слоя 10, который простирается в радиальном направлении 11 (перпендикулярно к подложке 4).
Здесь пористый слой 10 граничит с областью 110, 111, то есть он лежит на поверхности 9 подложки 4.
Следующие пояснения относительно выполнения пористого слоя 10 и соединения с подложкой 4 касаются, однако, также расположения пористого слоя 10 на подложке 4 согласно Фиг.1, 2, 3 и 4.
Внешний пористый слой 10 состоит из множества пор 25. Величина пор варьируется от порядка 0,5 до нескольких миллиметров (>2 мм). Пора 25 соответственно окружена стенками пор 22. Стенки пор 22 отдельных соседних пор 25 встречаются в плоскости сечения стенки 19. Через пористый слой 10 может течь охлаждающая среда КМ таким образом, что она выводится изнутри слоистой системы (полая лопатка турбины, внутренняя сторона камеры сгорания) 1, но не должна, так как пористый слой 10 действует в качестве теплоизолирующего слоя и, таким образом, уже способствует тепловой разгрузке подложки. Между порами 25 могут иметься каналы 26 в стенках пор 22, через которые может течь охлаждающая среда КМ. Извилистая линия стрелки показывает, как охлаждающая среда может течь из подложки 4 через пористый слой 10. Так, охлаждающая среда КМ может, например, течь через пористый слой 10 в радиальном направлении 11. Если охлаждающая среда КМ должна протекать через пористый слой 10 в аксиальном направлении 17, каналы 26 являются ненужными.
Поры 25 имеют диаметр пор или ширину пор 28.
Поры 25 имеют в этом примере выполнения в поперечном сечении перпендикулярно к радиальному направлению 11 практически четырехугольное или прямоугольное поперечное сечение.
Пористый слой 10 расположен, например, на подложке 4 или промежуточном слое 7 так, что множество плоскостей сечения стенок 19 представляют поверхность контакта 37 с подложкой 4. Тем самым подложка 4 или промежуточный слой 7 граничит с плоскостью сечения стенок 19 и порами 25.
Края стенок пор 22, каналов 26 или плоскостей сечения стенок 19 являются по крайней мере скругленными так, что частицы грязи, которые попадают с охлаждающей средой в пористый слой 10, не могут зацепляться на краях.
Размер пор 28 рассчитан, например, настолько большим, что посторонние частицы, которые протекают с охлаждающей средой через слой 10, не закупоривают пористый слой 10, то есть размер пор 28 является большим, чем размер посторонних частиц. В частности, пористый слой 10 имеет структуру (медовых) сот.
Переход 20 между стенкой пор 22 или плоскостью сечения стенки 19 и подложкой 4 или промежуточным слоем 7 выполнен расширенным и по возможности с большой площадью и с большими радиусами скругления, чтобы уменьшить тепловые напряжения и влияния надреза и чтобы увеличить поверхности контакта 37 слоя 10 и подложки 4 или промежуточного слоя 7, так что имеет место хорошее механическое соединение и теплопередача пористого слоя 10 к подложке 4 или промежуточному слою 7. В частности, поверхность контакта 37 слоя 10 с подложкой 4 или промежуточным слоем 7 задана плоскостью сечения стенок 19 (Фиг.12, уровень техники). Размер плоскости сечения стенки 19 согласно изобретению на переходе 20 по сравнению с поперечным сечением плоскости сечения стенки этих пор 25 выше перехода 20 является соответственно расширенным (Фиг.13).
Если стенки пор 22 образуют поверхность контакта к подложке 4 или промежуточному слою 7 (Фиг.14, уровень техники), поперечное сечение перехода 20 согласно изобретению является расширенным по сравнению с толщиной стенки пор 22 выше поверхности контакта (Фиг.15).
Расширение перехода 20 рассчитано таким образом, что в результате получается дискретный (Фиг.16) (один определенный угол а) или плавный переход (Фиг.17) (различные углы ccl, а2, ...) от стенки пор 22 к поверхности 9, 14.
Поверхность 9 подложки 4, которая покрыта пористым слоем 10, контактирует тем самым по большей части (>10%, в частности, >20% или >30%) с плоскостями сечения стенок 19 или стенками пор 22.
Фиг.9 показывает следующую форму поперечного сечения пор 25. Поперечное сечение пор 25 выполнено, например, треугольным. Возможными являются также другие формы поперечного сечения. Фиг.8 показывает следующий пример выполнения соответствующей изобретению слоистой системы 1.
Вдоль радиального направления 11 стенки пор 22 вблизи подложки 4 или промежуточного слоя 7 выполнены толще (толщина, диаметр d), чем вблизи внешней поверхности 16 пористого слоя 10. Тем самым изменяется также ширина пор 28 в радиального направлении 11, дело в том, что ширина пор 28 в области, ближней к подложке 4, является меньше, чем в области, ближней к внешней поверхности 16 подложки 4. Через более толстые стенки пор 22 вблизи подложки 4 или промежуточного слоя 7 создается большая поверхность контакта 37 между пористым слоем 10 и подложкой 4 (>10% поверхности, которая покрыта пористым слоем 10). Это повышает механическую связь и теплопереход пористого слоя 10 к подложке 4 или к промежуточному слою 7.
Переход 20 между стенкой пор 22 и подложкой 4 или промежуточным слоем 7 является, например, также расширенным (Фиг.13, 15, 16, 17).
Пористый слой 10 может быть изготовлен отдельно известным образом и соединен с подложкой 4, например, пайкой.
Пористый слой 10 может быть, однако, непосредственно наращен на подложку 4.
Следующие рассуждения справедливы для расположения слоя 10 на подложке 4 согласно Фиг.1-4.
Вообще переход 20 стенок пор 22 или поверхностей сечения стенок 19 слоя 10 на массивную несущую подложку 4 представляет собой механическое слабое место. В частности, при внезапных колебаниях температуры, которые являются неизбежными при эксплуатации газовых или паровых турбин, равномерно тонкая, пористая структура принимает новую температуру гораздо быстрее, чем массивная подложка 4. С этим связаны различные тепловые расширения этих областей, что в переходной области слоя 10 и подложки 4 может приводить к экстремально высоким напряжениям. За счет более массивного выполнения с большой площадью стенок пор 22 в переходах 20 такие эффекты больше не появляются или появляются только сильно ослаблено.
Постоянное поперечное сечение стенок пор 22 вдоль радиального направления 11 уменьшало бы также коэффициент полезного действия охлаждения за счет теплопроводности. Все введенное тепло должно проходить от канала горячего газа 110 через подложку 4 в пористую структуру 10, где оно равномерно отдается охлаждающему воздуху. За счет этого через стенки пор 22 к поверхности 14 подложки 4 течет основная часть тепла, а к свободной поверхности 16 меньшая. Если поперечное сечение стенок пор 22 остается постоянным, соответствующий температурный градиент в пористом слое 10 изменяется аналогично текущему теплу, то есть он является большим вблизи поверхности 9 и меньшим в направлении к свободной поверхности 16. Так как передача тепла к охлаждающему воздуху непосредственно зависит от разницы температур относительно пористой структуры, то в целом охлаждающему воздуху может быть передано только узко ограниченное количество тепла. За счет более толстых стенок пор 22 вблизи подложки 4 площадь поперечного сечения для теплопроводности увеличивается так, что температурный градиент в направлении 11 становится более плоским. За счет этого является возможным поддерживать требуемый для эффективного охлаждения температурный градиент между стенками пор 22 и направляемой через поры 25 охлаждающей средой в больших областях на пористом слое 10 на возможно высоком уровне.
Фиг.10 показывает исходя из Фиг.8 (однако также аналогично Фиг.7, 9) следующий пример выполнения соответствующей изобретению слоистой системы 1.
На пористый слой 10 нанесен защитный слой 12.
В частности, если пористый слой 10 является металлическим, например MCrAlX-слоем, существует потребность еще дополнительно защищать слой 10 от дальнейшего внесения тепла. В этом случае защитный слой 12 является керамическим теплоизолирующим слоем. Керамический теплоизолирующий слой может быть нанесен на пористый слой 10 посредством известных способов нанесения покрытий.
Защитный слой 12 может также содержать отверстия (не представлены), из которых может выступать охлаждающая среда (пленочное охлаждение).
Защитный слой 12 может также представлять собой рабочий слой износа.
Фиг.11 показывает следующий пример выполнения соответствующей изобретению слоистой системы исходя из Фиг.8 (однако, также аналогично к Фиг.7, 9). На стенки пор 22 нанесен защитный слой 12. Защитный слой 12 не является только нанесенным снаружи на слой 10 слоем, а покрывает внешние поверхности и внутренние поверхности пор 25. Защитный слой 12 может быть нанесен во внешней части пористого слоя 10 или может также проходить до подложки 4.
Таким же образом, при необходимости, имеются проходящие сквозь защитный слой 12 проницаемые для газа соединения, так что охлаждающая среда может и дальше выступать из пористого слоя 10 в канал горячего газа.
Пористый слой 10 вышеназванных примеров выполнения может быть изготовлен следующим образом.
Например, посредством лазерной стереолитографии в первом слое 10′, например, из пластмассовых частиц изготавливают первую негативную форму пористого слоя 10. Так как структура пористого слоя 10 имеется, например, в CAD-модели (система автоматизированного проектирования), слой 10 может быть разложен виртуально на соответствующее количество слоев. Такой первый слой тогда изготавливают посредством лазерной стереолитографии, которая соединяет друг с другом пластмассовые частицы путем отверждения точно там, где имеются поры 25 и каналы 26 между порами 25.
Следующие слои можно тогда изготавливать отдельно и соединять друг с другом или на первый обработанный лазером слой снова наносят пластмассовые частицы, которые дают второй слой на первом слое. Второй слой тогда также нацеленно обрабатывают лазером так, что там, где попадает лазер, пластмассовые частицы соединяются друг с другом.
Так, слой за слоем формируют всю модель негативной формы пористой структуры 10 посредством CAD-модели из пластмассы. Другие материалы помимо пластмассы также являются возможными.
Изготовленный таким образом негатив может быть залит материалом пористого слоя или заполнен и уплотнен. Пластмассу после этого удаляют, например, выжиганием или вымыванием.
Точно также возможно формировать модель пористого слоя 10 (Фиг.7, 8) посредством лазерной стереолитографии, так что за счет матрицирования модели возникает литейная форма 46 (Фиг.23) и в заключение тогда посредством заливки литейной формы 46 получают пористый слой 10. Литейная форма 46 состоит из объемных тел 43, заполненных пор 25 и, при необходимости, перегородок 40, которые соответствуют заполненным каналам 26. Возможными являются и другие способы для изготовления пористого слоя 10.
В частности, пористый слой 10 можно изготавливать послойно (Фиг. 18 до Фиг.22, 24).
В первом шаге способа (Фиг.18) на подложку 4 наносят поверхности сечения стенок 19, которые образуют поверхности контакта 37 с подложкой 4. Тем самым получают первую часть 10′ слоя 10.
Вид сверху на деталь 1 согласно Фиг.18 (Фиг.19) показывает, что подложка 4 является покрытой материалом слоя 10 только частично. В местах 23, в которых должны быть выполнены поры 25, подложка 4 является непокрытой.
В следующем шаге способа на слоистую систему 1 согласно Фиг.18 наносят следующий материал (Фиг.20). Места 23 могут быть заполнены, например, другим материалом, чем материал слоев 10′, 10′′, чтобы препятствовать заполнению. Этот другой материал для мест 23 может выжигаться или вымываться, в то время как материал стенок пор 22 не может удаляться таким образом.
Свободные от покрытий места 23 согласно шагу обработки согласно Фиг.18 теперь закрыты так, что образовались первые поры 25, которые граничат к подложке 4. Область слоя 10′ была дополнена следующей областью слоя 10′′.
Вид сверху (Фиг.21) на слоистую систему 1 согласно Фиг.20 показывает отверстия в такой поверхности, которые после следующего нанесения слоя дают в результате поры 25.
Штриховой линией показаны поры 25, которые между тем были закрыты. Эту процедуру продолжают шагами (Фиг.22) до тех пор, пока получится пористый слой 10, например, согласно Фиг.4.
Фиг.24 показывает схематически, как может быть изготовлен пористый слой 10, а именно за счет печати пористой структуры.
При этом, подобно как при стереолитографии, структуру формируют последовательно из отдельных слоев, только здесь пластмассовые частицы не сплавляют друг с другом лазером, а тончайший слой печатной пасты, которая содержит материал слоя 10, как, например, краски, печатают слой за слоем на следующий слой 49. Этот способ делает возможным непосредственно применять для печати материал пористого слоя. При этом материал, например, в виде тонкого порошка является смешиваемым со связующим веществом.
Если пористый слой 10 полностью напечатан, то связующее вещество испаряют в печи и затем спекают вместе материал пористого слоя 10. Применение пластмассового сердечника или изготовление литейной формы здесь отпадает.
Фиг.25 показывает газовую турбину 100 в продольном сечении.
Газовая турбина 100 содержит внутри установленный с возможностью вращения вокруг оси вращения 102 ротор 103, который обозначают также, как ротор турбины. Вдоль ротора 103 следуют друг за другом камера всасывания 104, компрессор 105, например, тороидальная камера сгорания 110, в частности, кольцевая камера сгорания 106 с множеством коаксиально расположенных горелок 107, турбина 108 и газовыпускная камера 109. Кольцевая камера сгорания 106 сообщается с, например, кольцевым каналом горячего газа 111. Там, например, четыре включенные друг за другом ступени турбины 112 образуют турбину 108. Каждая ступень турбины 112 образована из двух венцов лопаток. При рассмотрении в направлении течения рабочей среды 113 в канале горячего газа 111 после ряда направляющих лопаток 115 следует ряд 125, образованный из рабочих лопаток 120.
При этом направляющие лопатки 130 закреплены на статоре 143, в то время как рабочие лопатки 120 ряда 125 размещены на роторе 103 посредством диска турбины 133. С ротором турбины 103 связан генератор или рабочая машина (не представлена).
Во время эксплуатации газовой турбины 100 компрессором 105 через корпус всасывания 104 всасывается и сжимается воздух 135. Подготовленный на конце компрессора 105 со стороны турбины сжатый воздух направляют к горелкам 107 и там смешивают с топливом. Смесь затем сжигают с образованием рабочей среды 113 в камере сгорания 110.
Оттуда рабочая среда 113 течет вдоль канала горячего газа 111 к направляющим лопаткам 130 и рабочим лопаткам 120. На рабочих лопатках 120 рабочая среда 113 расширяется с передачей импульса так, что рабочие лопатки 120 приводят в движение ротор 103, а тот - связанную с ним рабочую машину.
Подверженные воздействию рабочей среды 113 детали во время эксплуатации газовой турбины 100 испытывают термические нагрузки. Направляющие лопатки 130 и рабочие лопатки 120 первой при рассмотрении в направлении течения рабочей среды 113 ступени турбины 112 наряду с облицовывающими кольцевую камеру сгорания 106 кирпичами теплозащитного экрана подвержены максимальной термической нагрузке. Чтобы выдерживать существующие там температуры, их охлаждают посредством охлаждающего средства. Точно так же лопатки 120, 130 могут иметь покрытия против коррозии (MCrAlX; M=Fe, Co, Ni; X=Y, редкие земли) и тепла (теплоизолирующий слой, например ZrO2, Y2О4-ZrO2). Внутри лопаток турбины 120, 130 может быть нанесен пористый слой 10, например, согласно Фиг.1-4. Точно также пористый слой 10 может ограничивать лопатки 120, 130 в канале горячего газа 111.
Направляющая лопатка 120 имеет обращенный к внутреннему корпусу 138 турбины 108 хвостовик направляющей лопатки (здесь не представлен) и противоположную хвостовику направляющей лопатки головную часть направляющей лопатки. Головная часть направляющей лопатки обращена к ротору 103 и закреплена на крепежном кольце 140 статора 143.
Камера сгорания 110 на Фиг.26 выполнена, например, в виде так называемой кольцевой камеры сгорания, в которой множество расположенных в направлении периметра вокруг вала турбины 103 горелок 102 входят в общее пространство камеры сгорания. Для этого камера сгорания 110 в целом выполнена в виде кольцевой структуры, которая позиционирована вокруг вала турбины 103.
Для достижения сравнительно высокого коэффициента полезного действия камера сгорания 110 рассчитана на сравнительно высокую температуру рабочей среды М порядка 1000°С до 1600°С. Чтобы также при этих неблагоприятных для материалов эксплуатационных параметрах сделать возможной сравнительно большую продолжительность эксплуатации, стенка камеры сгорания 153 снабжена на своей обращенной к рабочей среде М стороне внутренней облицовкой, образованной из элементов теплозащитного экрана 155. Каждый элемент теплозащитного экрана 155 снабжен на стороне рабочей среды особенно жаростойким защитным слоем или изготовлен из жаростойкого материала. Вследствие высоких температур внутри камеры сгорания 110, кроме того, для элементов теплозащитного экрана 155 или соответственно для их крепежных элементов предусмотрена система охлаждения. Внутри крепежных элементов тогда расположен пористый слой 10, например, согласно Фиг.1-4.
Пористый слой 10 может быть также расположен снаружи в направлении к камере сгорания 111.
Камера сгорания 110 рассчитана, в частности, для детектирования потерь элементов теплозащитного экрана 155. Для этого между стенкой камеры сгорания 153 и элементами теплозащитного экрана 155 расположено множество температурных датчиков 158.

Claims (34)

1. Слоистая система, состоящая, по меньшей мере, из подложки (4), и, по меньшей мере, частично пористого слоя (10) на подложке (4), причем пора (25) пористого слоя (10) соответственно ограничена стенками пор (22), которые частично граничат с поверхностью (9, 14) подложки (4), отличающаяся тем, что стенки пор (22), которые граничат с поверхностью (9, 14), имеют в области поверхности (9, 14) подложки (4) увеличенную плоскость поперечного сечения по сравнению со стенками пор (22), которые не граничат с областью поверхности (9, 14) подложки (4), так что получается улучшенное механическое соединение стенок пор (22) с подложкой (4).
2. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что слоистая система (1) со своей подложкой (4) граничит своей поверхностью (9) с областью (110, 111), которая содержит горячую среду, и пористый слой (10) выполнен на противоположной поверхности (9) поверхности (14) подложки (4).
3. Слоистая система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что слоистая система (1) поверхностью (9) своей подложки (4) подвержена воздействию горячей среды, которая имеется в области (110, 111), и пористый слой (10) выполнен на поверхности (9) подложки (4).
4. Слоистая система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что контактные зоны между слоем (10) и подложкой (4) образованы на поверхности (9, 14) соответственно за счет плоскости сечения стенки, и размер плоскости сечения стенки (19) на поверхности (9, 14) по сравнению с плоскостями сечения стенок (19), которые не граничат с областью поверхности (9, 14), увеличен так, что получается улучшенное механическое соединение плоскости сечения стенки (19) с подложкой (4).
5. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что поверхность контакта стенок пор (22) и/или плоскостей сечения стенок (19) с подложкой (4) составляет по крайней мере 10% поверхности (9, 14) подложки (4), которая покрывается пористым слоем (10).
6. Слоистая система по п.1 или 5, отличающаяся тем, что толщина стенок пор (22), в частности, в радиальном направлении (11), которое проходит вертикально к поверхности подложки (4), является различной.
7. Слоистая система по п.6, отличающаяся тем, что толщина стенок пор (22) имеет градиент вдоль радиального направления (11).
8. Слоистая система по п.6, отличающаяся тем, что стенки пор (22) вблизи подложки (4) выполнены толще, чем вблизи внешней поверхности (16) пористого слоя (10).
9. Слоистая система по п.6, отличающаяся тем, что толщина стенок пор (22), исходя от подложки (4) в направлении к внешней поверхности (16) пористого слоя (10), выполнена большей.
10. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что радиальное направление (11) проходит, исходя от подложки (4) в направлении к внешней поверхности (16) слоистой системы (1), и размеры (28) пор (25) имеют градиент вдоль радиального направления (11).
11. Слоистая система по п.10, отличающаяся тем, что размер (28) пор вблизи подложки (4) является меньшим, чем вблизи внешней поверхности (16) пористого слоя (10).
12. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что края стенок пор (22) или каналов (26) в стенках пор (22) являются скругленными по крайней мере частично.
13. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что пористый слой (10) имеет сотовую структуру.
14. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что пористый слой (10) имеет по крайней мере частично пропускающую охлаждающую среду структуру.
15. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что пористый слой (10), по меньшей мере, в области внешней поверхности (16) слоя (10) имеет по крайней мере один защитный слой (12).
16. Слоистая система по п.1 или 15, отличающаяся тем, что внутри пористого слоя (10) по крайней мере в области внешней поверхности (16) расположен, по меньшей мере, один защитный слой (12).
17. Слоистая система по п.1 или 15, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один защитный слой (12) расположен на поверхности (16) пористого слоя (10).
18. Слоистая система по п.15, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один защитный слой (12) является металлическим или керамическим.
19. Слоистая система по п.15, отличающаяся тем, что пористый слой (10) является металлическим, а защитный слой (12) является керамическим.
20. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что слоистая система (1) является деталью газовой или паровой турбины, в частности лопаткой (120, 130) турбины или футеровкой (155) камеры сгорания.
21. Слоистая система по п.1 или 20, отличающаяся тем, что подложка (4) является металлической, в частности жаропрочным сплавом на основе железа, никеля или кобальта.
22. Слоистая система по п.1 или 18, отличающаяся тем, что пористый слой (10) выполнен керамическим.
23. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что пористый слой (10) является металлическим, в частности имеет состав состава - MCrAlX, причем М обозначает, по меньшей мере, один элемент группы железо, кобальт или никель, а X является иттрием и/или, по меньшей мере, одним из редкоземельных элементов.
24. Слоистая система по п.1 или 23, отличающаяся тем, что пористый слой (10) выполнен цельным с подложкой (4).
25. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что слоистая система (1) имеет охлаждающие каналы (13, 26) в подложке (4) и/или в стенках пор (22).
26. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что поры (25) слоя (10) имеют размер (28), который является меньше, чем размер примесных частиц в среде, которая обтекает слой (10).
27. Способ для изготовления слоистой системы (1) с пористым слоем (10), в частности, по п.1, отличающийся тем, что пористый слой (10) изготавливают послойно в нескольких частичных шагах.
28. Способ по п.27, отличающийся тем, что внешнюю поверхность пористого слоя (10) соединяют с подложкой (4), в частности, пайкой.
29. Способ по п.27, отличающийся тем, что применяют стереолитографию, в частности лазерную стереолитографию, для изготовления пористого слоя (10).
30. Способ по п.27 или 29, отличающийся тем, что на подложку (4) наносят послойно (10′, 10′′, 10′′′) пластмассу или подобный материал в качестве негативной формы и отверждают посредством лазера (20) так, что в результате получаются поры (25) пористого слоя (10), которые затем покрывают материалом слоя (10), в частности заливают так, что получается пористый слой (10).
31. Способ по п.27 или 29, отличающийся тем, что изготавливают модель пористого слоя (10), в частности, из пластмассы, из которой путем формования готовят литейную форму для пористого слоя (10), и что изготавливают пористый слой (10) с этой литейной формой.
32. Способ по п.27, отличающийся тем, что на подложку (4) наносят слоями печатную пасту, которая содержит материал слоя (10), так, что получается пористый слой (10) и поры (25).
33. Способ для изготовления слоистой системы по п.2, отличающийся тем, что пористый слой (10) изготавливают вместе с подложкой (4).
34. Способ по п.33, отличающийся тем, что подложку (4) изготавливают вместе с пористым слоем (10) пирометаллургическим путем, в частности разливкой.
RU2006120543A 2003-11-14 2004-10-12 Высокотемпературная слоистая система для теплоотвода и способ для ее изготовления (варианты) RU2330162C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20030026281 EP1533113A1 (de) 2003-11-14 2003-11-14 Hochtemperatur-Schichtsystem zur Wärmeableitung und Verfahren zu dessen Herstellung
EP03026281.0 2003-11-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006120543A RU2006120543A (ru) 2007-12-27
RU2330162C2 true RU2330162C2 (ru) 2008-07-27

Family

ID=34429377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006120543A RU2330162C2 (ru) 2003-11-14 2004-10-12 Высокотемпературная слоистая система для теплоотвода и способ для ее изготовления (варианты)

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7670675B2 (ru)
EP (2) EP1533113A1 (ru)
JP (1) JP4818118B2 (ru)
KR (1) KR101282842B1 (ru)
CN (1) CN100534778C (ru)
AT (1) ATE355167T1 (ru)
BR (1) BRPI0416514B1 (ru)
CA (1) CA2545954C (ru)
DE (1) DE502004003085D1 (ru)
ES (1) ES2281020T3 (ru)
RU (1) RU2330162C2 (ru)
WO (1) WO2005049312A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642606C2 (ru) * 2012-10-18 2018-01-25 СНЕКМА Сосьете аноним Деталь из керамического материала с основанием и стенкой

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1496140A1 (de) * 2003-07-09 2005-01-12 Siemens Aktiengesellschaft Schichtstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur
JP4527587B2 (ja) * 2005-03-31 2010-08-18 株式会社神戸製鋼所 放熱性に優れた塗装金属材およびこれを用いた電子機器部品
US8800293B2 (en) * 2007-07-10 2014-08-12 United Technologies Corporation Floatwell panel assemblies and related systems
EP2199725B1 (de) * 2008-12-16 2011-10-12 Siemens Aktiengesellschaft Multi-Impingement-Verbund zum Kühlen einer Wand
US8382436B2 (en) 2009-01-06 2013-02-26 General Electric Company Non-integral turbine blade platforms and systems
US8262345B2 (en) 2009-02-06 2012-09-11 General Electric Company Ceramic matrix composite turbine engine
CA2742344A1 (en) * 2010-06-09 2011-12-09 Laurent Beaudin Apparatus for liquid separation during agitation
US8347636B2 (en) 2010-09-24 2013-01-08 General Electric Company Turbomachine including a ceramic matrix composite (CMC) bridge
US8793871B2 (en) 2011-03-17 2014-08-05 Siemens Energy, Inc. Process for making a wall with a porous element for component cooling
TWI412455B (zh) * 2011-07-13 2013-10-21 Deposit Internat Inc 複合板材結構及其製法
FR2979664B1 (fr) * 2011-09-01 2017-10-13 Snecma Paroi stator de turbomachine recouverte d'un revetement abradable a faible rugosite aerodynamique
US11000899B2 (en) 2012-01-29 2021-05-11 Raytheon Technologies Corporation Hollow airfoil construction utilizing functionally graded materials
DE102012205055B4 (de) * 2012-03-29 2020-08-06 Detlef Haje Gasturbinenbauteil für Hochtemperaturanwendungen, sowie Verfahren zum Betreiben und Herstellen eines solchen Gasturbinenbauteils
US9021812B2 (en) * 2012-07-27 2015-05-05 Honeywell International Inc. Combustor dome and heat-shield assembly
EP2712722A1 (en) 2012-09-28 2014-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Part and method to manufacture
US10018052B2 (en) 2012-12-28 2018-07-10 United Technologies Corporation Gas turbine engine component having engineered vascular structure
EP2938828A4 (en) 2012-12-28 2016-08-17 United Technologies Corp GAS TURBINE ENGINE COMPONENT WITH VASCULAR MANIPULATED GRID STRUCTURE
US10648668B2 (en) 2013-07-19 2020-05-12 United Technologies Corporation Gas turbine engine ceramic component assembly and bonding material
GB201403404D0 (en) * 2014-02-27 2014-04-16 Rolls Royce Plc A combustion chamber wall and a method of manufacturing a combustion chamber wall
ES2707507T3 (es) * 2014-04-09 2019-04-03 Avio Spa Quemador o cámara de combustión de un motor de combustible líquido
US10371381B2 (en) 2014-07-22 2019-08-06 United Technologies Corporation Combustor wall for a gas turbine engine and method of acoustic dampening
DE102014221225A1 (de) * 2014-10-20 2016-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschildelement und Verfahren zu seiner Herstellung
US10094287B2 (en) 2015-02-10 2018-10-09 United Technologies Corporation Gas turbine engine component with vascular cooling scheme
US10094240B2 (en) 2015-02-12 2018-10-09 United Technologies Corporation Anti-deflection feature for additively manufactured thin metal parts and method of additively manufacturing thin metal parts
EP3144485A1 (en) * 2015-09-16 2017-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Turbomachine component with cooling features and a method for manufacturing such a turbomachine component
US10527362B2 (en) * 2015-09-21 2020-01-07 Lockheed Martin Corporation Integrated multi-chamber heat exchanger
US10371462B2 (en) * 2015-09-21 2019-08-06 Lockheed Martin Corporation Integrated multi-chamber heat exchanger
US20170089213A1 (en) * 2015-09-28 2017-03-30 United Technologies Corporation Duct with additive manufactured seal
JP6288050B2 (ja) * 2015-11-24 2018-03-07 マツダ株式会社 構造体のケース及びその製造方法
US10077664B2 (en) 2015-12-07 2018-09-18 United Technologies Corporation Gas turbine engine component having engineered vascular structure
US10221694B2 (en) 2016-02-17 2019-03-05 United Technologies Corporation Gas turbine engine component having vascular engineered lattice structure
US20170328207A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 General Electric Company Cooled component with porous skin
GB201613208D0 (en) * 2016-08-01 2016-09-14 Rolls Royce Plc A combustion chamber assembly and a combustion chamber segment
DE102016214208B4 (de) * 2016-08-02 2018-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Kanalstruktur und Komponente
US10711624B2 (en) * 2016-11-17 2020-07-14 Raytheon Technologies Corporation Airfoil with geometrically segmented coating section
WO2018144064A1 (en) * 2017-02-03 2018-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Air-cooled panel for turbine engine, with monolithic, three-dimensional lattice and method for manufacture
US20190136765A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-09 General Electric Company High temperature acoustic liner
US10774656B2 (en) 2018-04-09 2020-09-15 General Electric Company Turbine airfoil multilayer exterior wall
CA3117257C (en) 2018-10-29 2022-01-04 Cartridge Limited Thermally enhanced exhaust port liner
US10995621B2 (en) 2018-11-06 2021-05-04 General Electric Company Turbine airfoil with multiple walls and internal thermal barrier coating
US11511876B2 (en) * 2018-12-03 2022-11-29 Textron Innovations Inc. Variable porosity load-bearing and heat-dissipating aircraft structures
US10774653B2 (en) 2018-12-11 2020-09-15 Raytheon Technologies Corporation Composite gas turbine engine component with lattice structure
US11674396B2 (en) 2021-07-30 2023-06-13 General Electric Company Cooling air delivery assembly
US11674405B2 (en) 2021-08-30 2023-06-13 General Electric Company Abradable insert with lattice structure

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3825364A (en) 1972-06-09 1974-07-23 Gen Electric Porous abradable turbine shroud
US3900629A (en) * 1973-09-14 1975-08-19 Bendix Corp Porous laminate and method of manufacture
GB2033071B (en) * 1978-10-28 1982-07-21 Rolls Royce Sheet metal laminate
GB2053367B (en) 1979-07-12 1983-01-26 Rolls Royce Cooled shroud for a gas turbine engine
US5080557A (en) 1991-01-14 1992-01-14 General Motors Corporation Turbine blade shroud assembly
DE4338457C2 (de) * 1993-11-11 1998-09-03 Mtu Muenchen Gmbh Bauteil aus Metall oder Keramik mit dichter Außenschale und porösem Kern und Herstellungsverfahren
JPH10231704A (ja) 1997-02-18 1998-09-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd しみ出し冷却タービンシュラウド
US6235370B1 (en) * 1999-03-03 2001-05-22 Siemens Westinghouse Power Corporation High temperature erosion resistant, abradable thermal barrier composite coating
DE10024302A1 (de) 2000-05-17 2001-11-22 Alstom Power Nv Verfahren zur Herstellung eines thermisch belasteten Gussteils
GB0117110D0 (en) 2001-07-13 2001-09-05 Siemens Ag Coolable segment for a turbomachinery and combustion turbine
EP1496140A1 (de) * 2003-07-09 2005-01-12 Siemens Aktiengesellschaft Schichtstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642606C2 (ru) * 2012-10-18 2018-01-25 СНЕКМА Сосьете аноним Деталь из керамического материала с основанием и стенкой

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060129216A (ko) 2006-12-15
WO2005049312A1 (de) 2005-06-02
ES2281020T3 (es) 2007-09-16
RU2006120543A (ru) 2007-12-27
JP4818118B2 (ja) 2011-11-16
CN100534778C (zh) 2009-09-02
CA2545954C (en) 2009-12-15
ATE355167T1 (de) 2006-03-15
BRPI0416514A (pt) 2007-01-09
EP1682342A1 (de) 2006-07-26
CN1878664A (zh) 2006-12-13
JP2007516111A (ja) 2007-06-21
DE502004003085D1 (de) 2007-04-12
KR101282842B1 (ko) 2013-07-05
CA2545954A1 (en) 2005-06-02
BRPI0416514B1 (pt) 2015-05-19
US20070275210A1 (en) 2007-11-29
US7670675B2 (en) 2010-03-02
EP1533113A1 (de) 2005-05-25
EP1682342B1 (de) 2007-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2330162C2 (ru) Высокотемпературная слоистая система для теплоотвода и способ для ее изготовления (варианты)
US11059093B2 (en) Additively manufactured core for use in casting an internal cooling circuit of a gas turbine engine component
EP1068161B1 (en) Use of high temperature insulation for ceramic matrix composites in gas turbines
US11236621B2 (en) Method for forming single crystal components using additive manufacturing and re-melt
US20040020629A1 (en) Cores for use in precision investment casting
EP2143512A1 (en) Casting system for investment casting process
US6755619B1 (en) Turbine blade with ceramic foam blade tip seal, and its preparation
EP3090145B1 (en) Gas turbine engine component cooling passage turbulator
US20050111966A1 (en) Construction of static structures for gas turbine engines
US20110274559A1 (en) Turbine Airfoil with Body Microcircuits Terminating in Platform
US20190054537A1 (en) Method for manufacturing a turbine shroud for a turbomachine
JP6888946B2 (ja) 格子構造を使用する、内部通路を有する部品を形成する方法及びアセンブリ
US11085326B2 (en) Gas turbine hot part and gas turbine
US10508553B2 (en) Components having separable outer wall plugs for modulated film cooling
EP3184199B1 (en) Method for forming components having internal passages using a jacketed core
US10279388B2 (en) Methods for forming components using a jacketed mold pattern
EP3633148B1 (en) Composite cast porous metal turbine component and corresponding fabricating methods
US10138739B2 (en) Part consisting of a ceramic material, comprising a base and a wall
KR100929451B1 (ko) 주조 방법 및 주물 부품
MXPA06005272A (es) Sistema por capas para altas temperaturas para la disipacion de calor y procedimiento para su fabricacion
EP3369487A1 (en) Shroud and method for implementing abradable coating
EP3433036B1 (en) Method of manufacturing a hybridized core with protruding cast in cooling features for investment casting
IT202100000626A1 (it) Preforme pre-sinterizzate con capacità di resistenza alle alte temperature, in particolare come rivestimento abrasivo per pale di turbine a gas.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191013