经由独立冷却回路进行的冷却剂递送制造技术

本发明专利技术公开了一种独立冷却回路的实施方案，该独立冷却回路用于将冷却流体选择性地递送到气体涡轮系统的部件，该独立冷却回路包括：至少一个冷却剂进料通道，该至少一个冷却剂进料通道流体地联接到冷却流体供应源；和冷却通道互连回路，该冷却通道互连回路包括：嵌入在该部件的外壁内的冷却通道互连回路；冲击板；和多个进料管，该多个进料管将该冲击板连接到该部件的该外壁并且将冷却流体供应源流体地联接到该冷却通道互连回路；其中仅响应于部件的外壁中暴露冷却通道中的至少一个冷却通道的缺口的形成，冷却流体流过该多个进料管进入该冷却通道互连回路中。进入该冷却通道互连回路中。进入该冷却通道互连回路中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经由独立冷却回路进行的冷却剂递送
[0001]关于联邦资助的研究或开发的声明
[0002]本专利技术是在政府支持下在美国能源部授予的合同DE
‑
FE0031611下完成的。政府拥有某些权利。

技术介绍

[0003]本公开总体上涉及涡轮系统，并且更具体地涉及冷却流体经由独立冷却回路到气体涡轮系统的部件的递送。
[0004]气体涡轮系统是广泛用于诸如发电的领域的涡轮机的一个示例。常规气体涡轮系统通常包括压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段。在气体涡轮系统的操作期间，系统中的各种部件诸如涡轮桨片、喷嘴翼型件和护罩段经受高温气流，这可能导致部件失效。由于较高温度的气流通常导致气体涡轮系统的性能、效率和功率输出增加，因此有利的是冷却经受高温气流以允许气体涡轮系统在升高的温度下操作的部件并延长气体涡轮系统的部件的寿命。
[0005]通常通过引导冷却流体流通过在气体涡轮系统的部件中形成的内部通道来提供冷却(例如，对流冷却、冲击冷却等)。在许多情况下，冷却流体通过泄放由气体涡轮系统的压缩机区段排放的空气的一部分来提供。
[0006]热障涂层(TBC)通常应用于气体涡轮系统的部件以提供保护性热屏蔽、防止由于高温引起的损坏并通过减少氧化和热疲劳来延长部件寿命。TBC的剥落是气体涡轮系统中的常见问题。当TBC剥落时，TBC的部分可能断裂并脱离部件，从而将下面的表面暴露于高温和损坏(例如，壁缺口)。

技术实现思路

[0007]本公开的一个方面涉及一种独立冷却回路，该独立冷却回路用于将冷却流体流选择性地递送到气体涡轮系统的部件，该独立冷却回路包括：冷却通道互连回路，该冷却通道互连回路嵌入在该部件的外壁内；冲击板；和多个进料管，该多个进料管将该冲击板连接到该部件的该外壁并且将冷却流体供应源流体地联接到该冷却通道互连回路；其中仅响应于该部件的该外壁中暴露这些冷却通道中的至少一个冷却通道的缺口的形成，该冷却流体流过该多个进料管进入该冷却通道互连回路中。
[0008]本公开的另一方面涉及一种冷却系统，该冷却系统包括：气体涡轮系统的部件；和独立冷却回路，该独立冷却回路用于将冷却流体选择性地递送到气体涡轮系统的部件，该独立冷却回路包括：冷却通道互连回路，该冷却通道互连回路嵌入在该部件的外壁内；冲击板；和多个进料管，该多个进料管将该冲击板连接到该部件的该外壁并且将冷却流体供应源流体地联接到该冷却通道互连回路；其中仅响应于该部件的该外壁中暴露这些冷却通道中的至少一个冷却通道的缺口的形成，该冷却流体流过该多个进料管进入该冷却通道互连回路中。
[0009]本公开的另一方面涉及一种用于减少对气体涡轮系统的部件的剥落相关损坏的
方法，该方法包括：将冷却通道互连回路嵌入在该部件的外壁的某一区段内；以及仅响应于暴露冷却通道互连回路的一部分的壁缺口，将冷却流体流引导到冷却通道互连回路中。
[0010]本公开的例示性方面解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。
附图说明
[0011]从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征。
[0012]图1描绘了根据实施方案的气体涡轮系统的示意图。
[0013]图2描绘了根据实施方案的气体涡轮系统的涡轮区段的一部分的侧视图。
[0014]图3描绘了根据实施方案的涡轮桨片的透视图。
[0015]图4A和图4B分别描绘了在形成壁缺口之前和之后的冲击冷却的示例。
[0016]图5描绘了根据实施方案的从部件的内部向外看时的气体涡轮系统的部件中的独立冷却回路。
[0017]图6描绘了根据实施方案的从部件的外部向内看时的图5的独立冷却回路。
[0018]图7描绘了根据实施方案的图6的独立冷却回路，其中外壁的一部分被去除以示出冷却通道互连回路。
[0019]图8描绘了根据实施方案的图5的独立冷却回路的另一视图，其中部件的外壁的一部分被去除。
[0020]图9描绘了根据实施方案的图5的独立冷却回路的剖视图。
[0021]图10描绘了根据实施方案的在部分或完全外壁缺口形成之后图5的独立冷却回路的操作。
[0022]图11描绘了根据附加实施方案的气体涡轮系统的部件中的独立冷却回路。
[0023]图12描绘了根据附加实施方案的图11的独立冷却回路，其中部件的外壁的一部分被去除。
[0024]图13描绘了根据附加实施方案的图11的独立冷却回路的另一视图。
[0025]图14描绘了根据又一实施方案的气体涡轮系统的部件中的独立冷却回路。
[0026]图15描绘了根据又一实施方案的图14的独立冷却回路的另一视图。
[0027]图16描绘了根据实施方案的增材制造工艺的框图，该增材制造工艺包括存储代表物件的代码的非暂态计算机可读存储介质。
[0028]图17和图18描绘了根据实施方案的用于气体涡轮系统的部件的增材制造的壁试样块。
[0029]图19和图20描绘了根据实施方案的具有粉末去除开口的增材制造的壁试样块。
[0030]应当注意，本公开的附图未必按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。
具体实施方式
[0031]现在将详细参考附图中例示的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限于一个优选的实施方案。相反，旨在涵盖可包括在由所附权利要求限定的所述
的实施方案的实质和范围内的另选方案、修改和等同物。
[0032]首先，为了清楚地描述当前公开，当引用和描述本公开范围内的相关机器部件时，将有必要选择某些术语。在这样做时，如果可能的话，通用的行业术语将以与其接受含义一致的方式进行使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。
[0033]此外，本文中可能会定期使用若干描述性术语，并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明，否则这些术语以及其定义如下。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语，诸如通过涡轮引擎的工作流体，或者例如通过燃烧器的空气流或通过涡轮机的部件系统之一的冷却剂。术语“下游”对应于流体流动方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。在没有任何另外的特殊性的情况下，术语“前”和“后”是指方向，其中“前”是指引擎的前端或压缩机端，并且“后”是指引擎的后端或涡轮机端。另外，术语“前面”和“后面”可以分别使用和/或理解为在描述上类似于术语“前”和“后”。通常，需要描述处于不同径向、轴向和/或周向位置的零件。“A”轴线表示轴向取向。如本文所用，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种独立冷却回路，所述独立冷却回路用于将冷却流体选择性地递送到气体涡轮系统的部件，所述独立冷却回路包括：冷却通道互连回路，所述冷却通道互连回路嵌入在所述部件的外壁内；冲击板；和多个进料管，所述多个进料管将所述冲击板连接到所述部件的所述外壁并且将冷却流体供应源流体地联接到所述冷却通道互连回路；其中仅响应于所述部件的所述外壁中暴露所述冷却通道中的至少一个冷却通道的缺口的形成，所述冷却流体流过所述多个进料管进入所述冷却通道互连回路中。2.根据权利要求1所述的独立冷却回路，其中所述冷却流体响应于所述冷却通道中的至少一个冷却通道的所述暴露而穿过所述冷却通道互连回路流向所述缺口。3.根据权利要求1所述的独立冷却回路，其中所述冷却通道以栅格布置在所述部件的所述外壁内，所述栅格包括多个交叉点。4.根据权利要求3所述的独立冷却回路，其中所述冷却通道中的至少一些冷却通道在所述多个交叉点的对角相邻对之间延伸。5.根据权利要求3所述的独立冷却回路，其中所述冷却通道中的至少一些冷却通道在所述多个交叉点之间线性延伸。6.根据权利要求5所述的独立冷却回路，其中所述冷却通道位于与所述部件的所述外壁的外表面相距大致相同的距离处。7.根据权利要求3所述的独立冷却回路，其中所述冷却通道中的至少一些冷却通道在所述多个交叉点之间非线性延伸。8.根据权利要求7所述的独立冷却回路，其中所述冷却通道与所述部件的外壁的外表面之间的距离变化。9.根据权利要求1所述的独立冷却回路，所述独立冷却回路还包括至少一个冷却剂进料通道，所述至少一个冷却剂进料通道将所述冷却流体供应源流体地联接到所述多个进料管。10.根据权利要求1所述的独立冷却回路，所述独立冷却回路还包括使用增材制造工艺形成的壁试样块，所述壁试样块包括所述部件的所述外壁的区段和所述多个进料管，其中所述冷却通道互连回路嵌入在所述外壁的所述区段内。11.根据权利要求10所述的独立冷却回路，其中所述壁试样块附接至所述冲击板。12.根据权利要求10所述的独立冷却回路，其中所述壁试样块包括多个粉末去除开口，所述多个粉末去除开口从所述冷却通道互连回路延伸到所述外...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：