RU2593798C2 - Способ регулирования расхода охлаждающего средства внутри активно охлаждаемых конструктивных элементов и конструктивный элемент - Google Patents
Способ регулирования расхода охлаждающего средства внутри активно охлаждаемых конструктивных элементов и конструктивный элемент Download PDFInfo
- Publication number
- RU2593798C2 RU2593798C2 RU2012101610/02A RU2012101610A RU2593798C2 RU 2593798 C2 RU2593798 C2 RU 2593798C2 RU 2012101610/02 A RU2012101610/02 A RU 2012101610/02A RU 2012101610 A RU2012101610 A RU 2012101610A RU 2593798 C2 RU2593798 C2 RU 2593798C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- channel
- diffusion
- structural element
- region
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title abstract description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 2
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 claims 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910015342 Ni2Al3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/04—Diffusion into selected surface areas, e.g. using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
- C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
- C23C10/48—Aluminising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/60—After-treatment
-
- 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
-
- 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
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу алитирования внутренней поверхности канала (10) полого конструктивного элемента (1, 120, 130) гидравлической машины и к полому конструктивному элементу (1, 120, 130) гидравлической машины. Осуществляют нанесение покрытия диффузионным алитированием по меньшей мере на внутреннюю поверхность одного канала (10) конструктивного элемента (1, 120, 130), при этом канал (10) содержит области (4, 7) с различными поперечными сечениями. Осуществляют первое нанесение диффузионного покрытия алитированием в области (7) с меньшим поперечным сечением, обеспечивающее большее увеличение толщины стенки канала, и второе нанесения диффузионного покрытия алитированием в области (4) с большим поперечным сечением, обеспечивающее меньшее утолщение стенки канала по сравнению с упомянутым первым нанесением покрытия. В качестве источника алюминия при упомянутом первом алитировании используют Ni2Al3 (16), а при втором - NiAl (13). Обеспечивается регулирование расхода охлаждающего средства внутри активно охлаждаемых конструктивных элементов. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение касается способа регулирования расхода охлаждающего средства внутри активно охлаждаемых конструктивных элементов и конструктивного элемента.
Конструктивные элементы, которые применяются при высоких температурах, такие как, например, лопатки турбины в газовых турбинах, подвергаются активному охлаждению, при котором внутрь вводится охлаждающее средство и по каналам для охлаждающего средства проходит через лопатку турбины и при необходимости выходит из отверстий для пленочного охлаждения.
При этом важно, чтобы лопатка турбины не охлаждалась слишком сильно, потому что при этом расход охлаждающего средства сильно повышается, что снизило бы коэффициент полезного действия турбины, потому что охлаждающий воздух чаще всего забирается от компрессора.
Поэтому важно регулировать расход охлаждающего средства посредством оптимального регулирования величины расхода.
Задача решается с помощью способа по п.1 и конструктивного элемента по п.11 формулы изобретения.
В зависимых пунктах перечислены другие предпочтительные меры, которые могут комбинироваться друг с другом произвольным образом с целью достижения других преимуществ.
Показано:
фиг.1, 2, 3: схематичные изображения изобретения;
фиг.4: лопатка турбины;
фиг.5: газовая турбина;
фиг.6: перечень суперсплавов.
Фигуры и описание представляют собой только примеры осуществления изобретения.
На фиг.1 схематично изображена по меньшей мере часть внутреннего канала 10 полого конструктивного элемента 1.
Канал 10 представляет собой, в частности, канал 10 охлаждения и разделен на различные области, здесь предпочтительно на две области 4 и 7, которые вначале на входе 9 имеют большее поперечное сечение, чем на выходе 11.
Соответственно имеются области 4, 7 с различными поперечными сечениями потока.
Области 4, 7 не обязательно должны находиться на входе 9 или на выходе 11.
Вход 9 находится предпочтительно у лопатки турбины в области ножки 400 (фиг.4), а выход 11 предпочтительно в области кромки 412 сбегания (фиг.4).
Конструктивный элемент 1, 120, 130 может быть снабжен несколькими каналами охлаждения или включать в себя более двух областей.
Изобретение предлагает снабдить различные области 4, 7 диффузионными покрытиями, которые приводят к утолщению и вместе с тем к сужению прохода канала 10 охлаждения в различных областях 4, 7.
Первый предназначенный для этого способ показан на фиг.2.
При этом в первом процессе нанесения диффузионного покрытия первым материалом 16 покрытия только в первой области 7 с меньшим поперечным сечением создается диффузионное покрытие 22, которое приводит к утолщению стенки (+T). Во втором шаге наносится другой материал 13 покрытия в первой 7 и второй 4 области, с целью создания диффузионного покрытия также в области 4, что приводит к образованию второго диффузионного покрытия 19 во второй области 4. В частности, в результате другого процесса нанесения покрытия благодаря другому материалу 16 покрытия в области 7 с меньшим поперечным сечением происходит большее утолщение стенки, чем в первом процессе нанесения диффузионного покрытия. Благодаря этому изменяется также и область 22 слоя, и образуется более толстая область 22' слоя.
Материал 16 может соответствовать материалу 13 второго процесса нанесения покрытия или отличаться от него.
Диффузионные покрытия 19 и 22' образуют предпочтительно одно сплошное диффузионное покрытие 25.
Предпочтительно для областей 4, 7 это процесс алюминизации, в котором для области 4 с большим поперечным сечением применяется предпочтительно NiAl для процесса нанесения диффузионного покрытия и/или для области 7 с меньшим поперечным сечением Ni2Al3 для нанесения диффузионного покрытия, при этом температура активации для Ni2Al3 ниже.
Оба процесса нанесения покрытия могут также применяться одновременно, как это изображено на фиг.3.
Материал 16 покрытия в области 7 имеет меньшее поперечное сечение.
Материал 13 покрытия в области 4 имеет большее поперечное сечение.
Предпочтительно материал 13 также находится поверх материала 16.
При этом предпочтительно сначала температура повышается до температуры, необходимой для первого процесса нанесения диффузионного покрытия, а затем непосредственно до температуры второго процесса нанесения диффузионного покрытия.
Диффузионные покрытия 19 и 22 образуют предпочтительно одно сплошное диффузионное покрытие 25.
Предпочтительно покрывается, в частности алитируется, вся внутренняя область лопатки 120, 130 турбины.
На фиг.5 показана в качестве примера газовая турбина 100 в частичном продольном сечении.
У газовой турбины 100 внутри имеется установленный с возможностью вращения вокруг оси 102 вращения ротор 103 с валом, который также называется вращающейся частью турбины.
Вдоль ротора 103 последовательно расположены всасывающий корпус 104, компрессор 105, имеющая, например, форму тора топочная камера 110, в частности кольцевая топочная камера, снабженная несколькими расположенными коаксиально горелками 107, турбина 108 и корпус 109 газовыпускной системы.
Кольцевая топочная камера 110 сообщается, например, с кольцеобразным каналом 111 горячих газов. Там, например, четыре последовательно включенные ступени 112 турбины образуют турбину 108.
Каждая ступень 112 турбины образована, например, из двух колец лопаток. Если смотреть в направлении течения рабочей среды 113, в канале 111 горячих газов, за рядом 115 направляющих лопаток следует образованный из рабочих лопаток 120 ряд 125.
Направляющие лопатки 130 при этом закреплены на внутреннем корпусе 138 статора 143, в отличие от чего рабочие лопатки 120 ряда 125 установлены, например, посредством диска 133 турбины на роторе 103.
С ротором 103 соединен генератор или рабочая машина (не изображена).
Во время эксплуатации газовой турбины 100 воздух 135 всасывается компрессором 105 через всасывающий корпус 104 и сжимается. Получаемый на обращенном к турбине конце компрессора 105 сжатый воздух направляется к горелкам 107 и там смешивается с горючим средством. Эта смесь затем сжигается в топочной камере 110 с образованием рабочей среды 113. Оттуда рабочая среда 113 течет по каналу 111 горячих газов по 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 ротор - соединенную с ним рабочую машину.
Находящиеся под воздействием горячей рабочей среды 113 конструктивные элементы во время эксплуатации газовой турбины 100 подвергаются воздействию термических нагрузок. Направляющие лопатки 130 и рабочие лопатки 120 первой, если смотреть в направлении течения рабочей среды 113, ступени 112 турбины наряду с футеровочными элементами теплозащитного экрана кольцевой топочной камеры 110, подвергаются термическим нагрузкам в наибольшей степени.
Чтобы выдерживать возникающие там температуры, они могут охлаждаться с помощью охлаждающего средства.
Субстраты конструктивных элементов могут также иметь направленную структуру, т.е. они являются монокристаллическими (SX-структура) или содержат только продольно направленные зерна (DS-структура).
В качестве материала для конструктивных элементов, в частности для лопаток 120, 130 турбины и конструктивных элементов топочной камеры 110, применяются, например, железные, никелевые суперсплавы или суперсплавы на основе кобальта.
Такие суперсплавы известны, например, из документов EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 или WO 00/44949.
У направляющей лопатки 130 имеется обращенная к внутреннему корпусу 138 турбины 108 ножка направляющей лопатки (здесь не изображена) и находящаяся напротив ножки направляющей лопатки головка направляющей лопатки. Головка направляющей лопатки обращена к ротору 103 и установлена на крепежном кольце 140 статора 143.
На фиг.4 показан вид в перспективе рабочей лопатки 120 или направляющей лопатки 130 гидравлической машины, которая распространяется по продольной оси 121.
Гидравлическая машина может представлять собой газовую турбину самолета или электростанции, предназначенной для выработки электроэнергии, паровую турбину или компрессор.
У лопатки 120, 130 по продольной оси 121 имеется, последовательно, область 400 крепления, примыкающая к ней платформа 403 лопатки, а также рабочая часть 406 лопатки и вершина 415 лопатки.
Если лопатка 130 представляет собой направляющую лопатку 130, она может быть снабжена на своей вершине 415 лопатки другой платформой (не изображена).
В области 400 крепления выполнена ножка 183 лопатки, которая служит для крепления рабочих лопаток 120, 130 к валу или диску (не изображено).
Ножка 183 лопатки выполнена, например, в T-образной форме. Возможны другие варианты осуществления в виде елки или ласточкина хвоста.
У лопатки 120, 130 имеется кромка 409 набегания и кромка 412 сбегания для среды, которая протекает по рабочей части 406 лопатки.
У традиционных лопаток 120, 130 во всех областях 400, 403, 406 лопаток 120, 130 применяются, например, цельные металлические материалы, в частности суперсплавы.
Такие суперсплавы известны, например, из документов EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 или WO 00/44949.
При этом лопатка 120, 130 может быть изготовлена методом литья, в частности посредством направленной кристаллизации, методом ковки, методом фрезерования или их комбинаций.
Заготовки с монокристаллической структурой или структурами применяются в качестве конструктивных элементов машин, которые при эксплуатации подвержены высоким механическим, термическим и/или химическим нагрузкам.
Изготовление такого рода монокристаллических заготовок осуществляется, например, посредством направленной кристаллизации из расплава. При этом речь идет о способах литья, при которых жидкий металлический сплав кристаллизуется с получением монокристаллической структуры, т.е. монокристаллической заготовки, или направленно. При этом дендритные кристаллы ориентируются вдоль теплового потока и образуют либо стебельчатую кристаллическую зернистую структуру (колоннообразно, т.е. зерна, которые проходят по всей длине заготовки и здесь, выражаясь общепринятым языком, называются направленно кристаллизованными) или монокристаллическую структуру, т.е. вся заготовка состоит из одного единственного кристалла. В этом способе необходимо избегать перехода к глобулярной (поликристаллической) кристаллизации, так как при ненаправленном росте обязательно образуются поперечные и продольные границы зерен, которые сводят на нет хорошие свойства направленно кристаллизованного или монокристаллического конструктивного элемента.
Если речь идет о направленно кристаллизованных структурах в общем, то под ними подразумеваются как монокристаллы, которые не имеют границ зерен или, в крайнем случае, имеют границы зерен с малыми углами, так и стебельчатые кристаллические структуры, у которых, может быть, имеются проходящие в продольном направлении границы зерен, но нет поперечных границ зерен. В случае этих названных во вторую очередь кристаллических структур также говорят о направленно кристаллизованных структурах (directionally solidified structures).
Такие способы известны из документов US-PS 6,024,792 и EP 0 892 090 A1.
Лопатки 120, 130 могут быть также снабжены покрытиями от коррозии или окисления, например (MCrAlX; M представляет собой по меньшей мере один элемент из группы железо (Fe), кобальт (Co), никель (Ni), X является активным элементом и обозначает иттрий (Y) или кремний и/или по меньшей мере один элемент из редких земель или, соответственно, гафний (Hf)). Такие сплавы известны из документов EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 или EP 0 306 454 A1.
Плотность предпочтительно составляет около 95% теоретической плотности.
Из слоя MCrAlX (как промежуточного слоя или крайнего наружного слоя) образуется защитный слой окиси алюминия (TGO = thermal grown oxide layer).
Предпочтительно состав слоя представляет собой Co-30Ni-28Cr-8Al-0,6Y-0,7Si или Co-28Ni-24Cr-10Al-0,6Y. Наряду с этими защитными покрытиями на основе кобальта применяются также предпочтительно защитные покрытия на основе никеля, такие как Ni-10Cr-12Al-0,6Y-3Re или Ni-12Co-21Cr-11Al-0,4Y-2Re, или Ni-25Co-17Cr-10Al-0,4Y-1,5Re.
На MCrAlX может также находиться теплоизоляционный слой, который предпочтительно является крайним наружным слоем, и состоит, например, из ZrO2, Y2O3-ZrO2, т.е. он не стабилизирован, частично или полностью, окисью иттрия и/или окисью кальция и/или окисью магния.
Теплоизоляционный слой покрывает весь слой MCrAlX. С помощью надлежащих способов нанесения покрытия, таких как, например, электронно-лучевое нанесение покрытий методом осаждения из паровой фазы (EB-PVD), получаются зерна стебельчатой формы в теплоизоляционном слое.
Возможны другие способы нанесения покрытий, например атмосферное плазменное напыление (APS), LPPS, VPS или CVD. Для улучшения стойкости к тепловому удару теплоизоляционный слой может содержать пористые, имеющие микро- или макротрещины зерна. То есть теплоизоляционный слой предпочтительно является более пористым, чем слой MCrAlX.
Лопатка 120, 130 может быть выполнена полой или цельной. При необходимости охлаждения лопаток 120, 130 она является полой и при необходимости снабжена отверстиями 418 для пленочного охлаждения (обозначены штриховой линией).
Claims (9)
1. Способ алитирования внутренней поверхности канала (10) полого конструктивного элемента (1, 120, 130) гидравлической машины, включающий нанесение покрытия диффузионным алитированием по меньшей мере на внутреннюю поверхность одного канала (10) конструктивного элемента (1, 120, 130), при этом канал (10) содержит области (4, 7) с различными поперечными сечениями, при этом осуществляют первое нанесение диффузионного покрытия алитированием в области (7) с меньшим поперечным сечением, обеспечивающее большее увеличение толщины стенки канала, и второе нанесения диффузионного покрытия алитированием в области (4) с большим поперечным сечением, обеспечивающее меньшее утолщение стенки канала по сравнению с упомянутым первым нанесением покрытия, при этом в качестве источника алюминия при упомянутом первом алитировании используют Ni2Al3 (16), а при втором - NiAl (13).
2. Способ по п. 1, в котором упомянутые первое и второе нанесения диффузионного покрытия осуществляют последовательно.
3. Способ по п. 1, в котором упомянутые первое и второе нанесения диффузионного покрытия осуществляют одновременно.
4. Способ по п. 3, в котором при упомянутых первом и втором нанесениях диффузионного покрытия покрытие из источника алюминия NiAl (13) наносят поверх покрытия из источника алюминия Ni2Al3 (16).
5. Способ по п. 2, в котором алитированную при упомянутом первом нанесении диффузионного покрытия область алитируют при упомянутом втором нанесении диффузионного покрытия.
6. Способ по п. 3, в котором упомянутые материалы покрытия обладают различной энергией активации, при этом упомянутое первое нанесение покрытия с использованием источника алюминия Ni2Al3 осуществляют с использованием более низкой температуры, чем последующее упомянутое второе нанесение покрытия с использованием источника алюминия NiAl.
7. Полый конструктивный элемент (1, 120, 130) гидравлической машины, имеющий по меньшей мере один канал (10), внутренняя поверхность которого алитирована способом по п. 1, в котором упомянутый канал имеет области (4, 7) с различными поперечными сечениями и с диффузионным покрытием, полученным алитированием с использованием в качестве источника алюминия Ni2Al3 в области с меньшим поперечным сечением и с большим увеличением толщины стенки канала, и диффузионным покрытием, полученным алитированием, с использованием в качестве источника алюминия NiAl в области с большим поперечным сечением и с меньшим утолщением стенки канала.
8. Конструктивный элемент по п. 7, который в области (4) с большим поперечным сечением канала (10) имеет толщину слоя диффузионного покрытия, полученного алитированием, равную от 20 мкм до 60 мкм.
9. Конструктивный элемент по п. 7 или 8, который в области (7) с меньшим поперечным сечением канала (10) имеет толщину слоя диффузионного покрытия, полученного алитированием, равную от 60 мкм до 120 мкм, в частности от 80 мкм до 100 мкм.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP11151286.9 | 2011-01-18 | ||
| EP11151286.9A EP2476776B1 (de) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | Verfahren zur Einstellung des Kühlmittelverbrauchs innerhalb aktiv gekühlter Bauteile |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012101610A RU2012101610A (ru) | 2013-07-27 |
| RU2593798C2 true RU2593798C2 (ru) | 2016-08-10 |
Family
ID=43983303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012101610/02A RU2593798C2 (ru) | 2011-01-18 | 2012-01-17 | Способ регулирования расхода охлаждающего средства внутри активно охлаждаемых конструктивных элементов и конструктивный элемент |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8574671B2 (ru) |
| EP (1) | EP2476776B1 (ru) |
| CN (1) | CN102720544B (ru) |
| RU (1) | RU2593798C2 (ru) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9617859B2 (en) * | 2012-10-05 | 2017-04-11 | General Electric Company | Turbine components with passive cooling pathways |
| US10704399B2 (en) | 2017-05-31 | 2020-07-07 | General Electric Company | Adaptively opening cooling pathway |
| US11041389B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-06-22 | General Electric Company | Adaptive cover for cooling pathway by additive manufacture |
| US10760430B2 (en) | 2017-05-31 | 2020-09-01 | General Electric Company | Adaptively opening backup cooling pathway |
| US10927680B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-02-23 | General Electric Company | Adaptive cover for cooling pathway by additive manufacture |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4132816A (en) * | 1976-02-25 | 1979-01-02 | United Technologies Corporation | Gas phase deposition of aluminum using a complex aluminum halide of an alkali metal or an alkaline earth metal as an activator |
| US5439525A (en) * | 1990-11-10 | 1995-08-08 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh | Device for coating hollow workpieces by gas diffusion |
| RU2222637C1 (ru) * | 2002-06-17 | 2004-01-27 | Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" | Способ диффузионного насыщения деталей |
| RU2293790C2 (ru) * | 2001-10-16 | 2007-02-20 | Снекма Моторс | Способ защиты алитированием содержащих каналы и полости металлических деталей турбомашин |
| EP1889943A1 (de) * | 2006-08-08 | 2008-02-20 | Sulzer Metco AG | Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Grundkörpers |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2773050B2 (ja) | 1989-08-10 | 1998-07-09 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 耐熱性耐食性の保護被覆層 |
| DE3926479A1 (de) | 1989-08-10 | 1991-02-14 | Siemens Ag | Rheniumhaltige schutzbeschichtung, mit grosser korrosions- und/oder oxidationsbestaendigkeit |
| KR100354411B1 (ko) | 1994-10-14 | 2002-11-18 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 부식,산화및과도한열응력으로부터부품을보호하기위한보호층및그제조방법 |
| EP0861927A1 (de) | 1997-02-24 | 1998-09-02 | Sulzer Innotec Ag | Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen |
| EP0892090B1 (de) | 1997-02-24 | 2008-04-23 | Sulzer Innotec Ag | Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen |
| US5928725A (en) * | 1997-07-18 | 1999-07-27 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Method and apparatus for gas phase coating complex internal surfaces of hollow articles |
| EP1306454B1 (de) | 2001-10-24 | 2004-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Rhenium enthaltende Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen |
| WO1999067435A1 (en) | 1998-06-23 | 1999-12-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength |
| US6231692B1 (en) | 1999-01-28 | 2001-05-15 | Howmet Research Corporation | Nickel base superalloy with improved machinability and method of making thereof |
| EP1204776B1 (de) | 1999-07-29 | 2004-06-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Hochtemperaturbeständiges bauteil und verfahren zur herstellung des hochtemperaturbeständigen bauteils |
| US6485262B1 (en) * | 2001-07-06 | 2002-11-26 | General Electric Company | Methods and apparatus for extending gas turbine engine airfoils useful life |
| EP1319729B1 (de) | 2001-12-13 | 2007-04-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Hochtemperaturbeständiges Bauteil aus einkristalliner oder polykristalliner Nickel-Basis-Superlegierung |
| US7094445B2 (en) * | 2002-05-07 | 2006-08-22 | General Electric Company | Dimensionally controlled pack aluminiding of internal surfaces of a hollow article |
| US7252480B2 (en) * | 2004-12-17 | 2007-08-07 | General Electric Company | Methods for generation of dual thickness internal pack coatings and objects produced thereby |
| US7241107B2 (en) * | 2005-05-19 | 2007-07-10 | Spanks Jr William A | Gas turbine airfoil with adjustable cooling air flow passages |
| US7927656B2 (en) * | 2006-08-31 | 2011-04-19 | General Electric Company | Method and apparatus for controlling diffusion coating of internal passages |
| JP4896702B2 (ja) * | 2006-12-22 | 2012-03-14 | 株式会社ディ・ビー・シー・システム研究所 | 合金皮膜、合金皮膜の製造方法および耐熱性金属部材 |
-
2011
- 2011-01-18 EP EP11151286.9A patent/EP2476776B1/de not_active Not-in-force
-
2012
- 2012-01-17 RU RU2012101610/02A patent/RU2593798C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2012-01-17 US US13/351,259 patent/US8574671B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-01-17 CN CN201210014782.5A patent/CN102720544B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4132816A (en) * | 1976-02-25 | 1979-01-02 | United Technologies Corporation | Gas phase deposition of aluminum using a complex aluminum halide of an alkali metal or an alkaline earth metal as an activator |
| US5439525A (en) * | 1990-11-10 | 1995-08-08 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh | Device for coating hollow workpieces by gas diffusion |
| RU2293790C2 (ru) * | 2001-10-16 | 2007-02-20 | Снекма Моторс | Способ защиты алитированием содержащих каналы и полости металлических деталей турбомашин |
| RU2222637C1 (ru) * | 2002-06-17 | 2004-01-27 | Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" | Способ диффузионного насыщения деталей |
| EP1889943A1 (de) * | 2006-08-08 | 2008-02-20 | Sulzer Metco AG | Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Grundkörpers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102720544A (zh) | 2012-10-10 |
| EP2476776B1 (de) | 2015-08-12 |
| US20120251741A1 (en) | 2012-10-04 |
| RU2012101610A (ru) | 2013-07-27 |
| CN102720544B (zh) | 2016-06-22 |
| EP2476776A1 (de) | 2012-07-18 |
| US8574671B2 (en) | 2013-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2490102C2 (ru) | Способ сварки и конструктивный элемент | |
| RU2542871C2 (ru) | Способ изготовления отверстия с применением различных положений лазера | |
| US10465535B2 (en) | Compressor blade or vane having an erosion-resistant hard material coating | |
| WO2007112783A1 (en) | Layered thermal barrier coating with a high porosity, and a component | |
| US20130115479A1 (en) | Porous ceramic coating system | |
| RU2593798C2 (ru) | Способ регулирования расхода охлаждающего средства внутри активно охлаждаемых конструктивных элементов и конструктивный элемент | |
| RU2542870C2 (ru) | Слоистая система покрытия со слоем mcralx и слоем, богатым по хрому, и способ ее получения | |
| US9097127B2 (en) | Porous layer system having a porous inner layer | |
| WO2011103927A1 (en) | Two layered metallic bondcoat | |
| US20100285415A1 (en) | Burner Element and Burner Having Aluminum Oxide Coating and Method for Coating a Burner Element | |
| JP2012514692A (ja) | 異なるクロムおよびアルミニウム含量を有するＭＣｒＡｌＸ層 | |
| US20160281511A1 (en) | Modified surface around a hole | |
| US9421639B2 (en) | Component having weld seam and method for producing a weld seam | |
| JP6382316B2 (ja) | タービンブレード又はベーンの遮熱コーティング | |
| RU2618988C2 (ru) | Способ оптимизации газовой турбины к области ее применения | |
| US20110293431A1 (en) | Component having varying structures and method for production | |
| US20110020127A1 (en) | Component Comprising Overlapping Weld Seams and Method for the Production Thereof | |
| US20100288823A1 (en) | Application of Solder to Holes, Coating Processes and Small Solder Rods | |
| US8123105B2 (en) | Process for brazing wide gaps | |
| US20140315006A1 (en) | Ceramic double layer based on zirconium oxide | |
| US8123110B2 (en) | Method for soldering with a multistep temperature profile | |
| US20130230659A1 (en) | Fine-porosity ceramic coating via spps | |
| US20160024941A1 (en) | Porous ceramic layer system | |
| US20140099209A1 (en) | Gas turbine component, method for its production and casting mold for use of this method | |
| US20120211478A1 (en) | Multiple laser machining at different angles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200118 |