涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面的方法
【專利摘要】一種涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面的方法包括將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近。該方法還包括將涂料沉積到網(wǎng)組件上并通過網(wǎng)組件沉積到轉(zhuǎn)角界面中，其中，網(wǎng)組件抑制涂料的動能，并且將涂料固定在轉(zhuǎn)角界面附近。
【專利說明】涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面的方法
[0001]聯(lián)邦政府研究聲明
本申請是通過美國政府支持而在能源部授予的合同號N0.DE-FC26-05NT42643下完成的。美國政府可享有本發(fā)明的某些權(quán)利。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本文中公開的主題涉及燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種涂覆燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)內(nèi)的構(gòu)件的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]通常，在渦輪系統(tǒng)中，與旋轉(zhuǎn)機械相關(guān)的構(gòu)件(諸如壓縮機和渦輪)例如經(jīng)受持續(xù)高溫、高負(fù)載環(huán)境。許多構(gòu)件被涂覆用于熱保護(hù)或氧化保護(hù)，并且涂覆工藝是包括粒子(particle)的顆粒(particulate)氣溶膠或等離子體噴涂。在涂覆工藝期間，涂覆的粒子接近待涂覆的構(gòu)件表面，并且粒子與表面的相互作用的具體類型取決于若干因素，諸如粒子尺寸、粒子速度、粒子硬度、粒子溫度、表面沖擊角度和相鄰表面交會部(intersection)處的銳角的存在。
[0004]通常，當(dāng)粒子應(yīng)用于轉(zhuǎn)角接頭中時，基于高的粒子能量和粒子的跳彈(ricocheting)和/或反射作用，粒子將不以滿意的方式粘附于表面。這阻礙涂料的適當(dāng)積累。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面的方法包括將網(wǎng)(mesh)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近。該方法還包括將涂料沉積到網(wǎng)組件上并通過網(wǎng)組件沉積到轉(zhuǎn)角界面中，其中，網(wǎng)組件抑制涂料的動能，并且將涂料固定在轉(zhuǎn)角界面附近。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，涂覆渦輪構(gòu)件的轉(zhuǎn)角界面的方法包括將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近，其中，網(wǎng)組件為可移除的。還包括將涂料沉積到網(wǎng)組件上并通過網(wǎng)組件沉積到轉(zhuǎn)角界面中，其中，網(wǎng)組件抑制涂料的動能，并且將涂料固定在轉(zhuǎn)角界面附近。還包括從轉(zhuǎn)角界面附近移除網(wǎng)組件。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，涂覆渦輪構(gòu)件的轉(zhuǎn)角界面的方法包括將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近。還包括將涂料沉積到網(wǎng)組件上并通過網(wǎng)組件沉積到轉(zhuǎn)角界面中，其中，網(wǎng)組件抑制涂料的動能，并且將涂料固定在轉(zhuǎn)角界面附近，其中，網(wǎng)組件包括能夠在涂料內(nèi)消耗的材料。
[0008]一種涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面的方法包括:將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近；且將涂料沉積到網(wǎng)組件上并通過網(wǎng)組件沉積到轉(zhuǎn)角界面中，其中，網(wǎng)組件抑制涂料的動能，并且將涂料固定在轉(zhuǎn)角界面附近。
[0009]優(yōu)選地,轉(zhuǎn)角界面包括第一表面與第二表面之間的交會部，第一表面和第二表面限定大約90度的開放區(qū)域角度。[0010]優(yōu)選地，轉(zhuǎn)角界面包括第一表面與第二表面之間的交會部，第一表面和第二表面限定大約270度的開放區(qū)域角度。
[0011]優(yōu)選地，將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近包括將網(wǎng)組件粘合于表面。
[0012]優(yōu)選地，將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近包括將網(wǎng)組件釘于表面。
[0013]優(yōu)選地，網(wǎng)組件包括陶瓷材料。
[0014]優(yōu)選地，網(wǎng)組件包括碳基材料。
[0015]優(yōu)選地，網(wǎng)組件包括聚合物材料。
[0016]優(yōu)選地，網(wǎng)組件包括金屬合金。
[0017]優(yōu)選地，該方法還包括將多個網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近。
[0018]優(yōu)選地，涂料包括等離子體。
[0019]一種涂覆渦輪構(gòu)件的轉(zhuǎn)角界面的方法包括:將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近，其中，網(wǎng)組件為可移除的；將涂料沉積到網(wǎng)組件上并通過網(wǎng)組件沉積到轉(zhuǎn)角界面中，其中，網(wǎng)組件抑制涂料的動能，并且將涂料固定在轉(zhuǎn)角界面附近；且從轉(zhuǎn)角界面附近移除網(wǎng)組件。
[0020]優(yōu)選地，將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近包括將網(wǎng)組件粘合于轉(zhuǎn)角界面。
[0021]優(yōu)選地，將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近包括將網(wǎng)組件釘于轉(zhuǎn)角界面。
[0022]優(yōu)選地，該方法還包括將多個網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近。
[0023]優(yōu)選地，涂料包括等離子體。
[0024]涂覆渦輪構(gòu)件的轉(zhuǎn)角界面的方法包括:將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近；且將涂料沉積到網(wǎng)組件上并通過網(wǎng)組件沉積到轉(zhuǎn)角界面中，其中，網(wǎng)組件抑制涂料的動能，并且將涂料固定在轉(zhuǎn)角界面附近，其中，網(wǎng)組件包括能夠在涂料內(nèi)消耗的材料。
[0025]優(yōu)選地，將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近包括將網(wǎng)組件粘合于轉(zhuǎn)角界面。
[0026]優(yōu)選地，將網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近包括將網(wǎng)組件釘于轉(zhuǎn)角界面。
[0027]優(yōu)選地，該方法還包括將多個網(wǎng)組件放置在轉(zhuǎn)角界面附近。
[0028]從結(jié)合附圖所作的以下描述中將使這些和其他優(yōu)點和特征更為明晰。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]被認(rèn)為是本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)尾處的權(quán)利要求中被特別指出并且清楚地主張權(quán)利。從以下結(jié)合附圖所作的下列詳細(xì)說明中，將明晰本發(fā)明的前述和其他特征和優(yōu)點，其中:
圖1是在轉(zhuǎn)角界面處通過網(wǎng)組件涂覆的渦輪翼型件的正面透視圖；
圖2是其中具有多個網(wǎng)組件的內(nèi)轉(zhuǎn)角的側(cè)視圖；
圖3是具有分離網(wǎng)組件的內(nèi)轉(zhuǎn)角的側(cè)視圖；
圖4是具有放置于其中的可移除網(wǎng)組件的內(nèi)轉(zhuǎn)角的側(cè)視圖；
圖5是內(nèi)轉(zhuǎn)角的側(cè)視圖，該內(nèi)轉(zhuǎn)角具有設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)角與可移除網(wǎng)組件之間的第一涂
層；
圖6是內(nèi)轉(zhuǎn)角的側(cè)視圖，該內(nèi)轉(zhuǎn)角具有與第一涂層向外隔開的可移除網(wǎng)組件；
圖7是內(nèi)轉(zhuǎn)角的側(cè)視圖，該內(nèi)轉(zhuǎn)角具有設(shè)置在第一涂層與可移除網(wǎng)組件之間的第二涂
層；
圖8是具有設(shè)置于其中的第一涂層和第二涂層的內(nèi)轉(zhuǎn)角在已移除可移除網(wǎng)組件之后的側(cè)視圖；
圖9是具有放置于其上的網(wǎng)組件的外轉(zhuǎn)角的正面透視圖；
圖10是具有連續(xù)網(wǎng)的外轉(zhuǎn)角的側(cè)視圖；且 圖11是具有分離網(wǎng)的外轉(zhuǎn)角的側(cè)視圖。
[0030]詳細(xì)說明參照附圖經(jīng)由示例解釋本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。
[0031]部件列表 10第一表面 12第二表面 14轉(zhuǎn)角界面 16涂料
18網(wǎng)組件 20孔 22內(nèi)轉(zhuǎn)角 24第一網(wǎng) 26第二網(wǎng) 28分離網(wǎng)組件 30第一涂層 32第二涂層 34外轉(zhuǎn)角。
【具體實施方式】
[0032]參照圖1，示出渦輪葉片的翼型件或第一表面10，其與第二表面12相交，該第二表面12大致垂直于第一表面10。交會部通常被稱為轉(zhuǎn)角界面14。涂料16沉積在轉(zhuǎn)角界面14附近，并且可以以例如噴涂的形式被施加。涂料16包括多個粒子，包括但不局限于等離子體。本發(fā)明的實施例并不局限于任何具體類型的噴涂裝置。熱噴涂方法的某些非限制性示例包括直流(DC)等離子體噴涂、真空等離子體噴涂、懸浮等離子體噴涂(SPS)、導(dǎo)線-電弧噴涂、燃燒/火焰噴涂或高速氧氣燃料熱噴涂工藝(HVOF)。為了以涂料16有效地涂覆轉(zhuǎn)角界面14，在沉積涂料16之前將網(wǎng)組件18設(shè)置在轉(zhuǎn)角界面14附近。網(wǎng)組件18作用為相對于由涂料16的粒子具有的動能的抑制元件。動能的抑制減少粒子遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)角界面14地跳彈或偏離的傾向，從而由于更均勻的能量分布而導(dǎo)致粒子沉積時的穩(wěn)定性，并將粒子保持在轉(zhuǎn)角界面14附近。
[0033]網(wǎng)組件18可由各種材料形成，并且包括多個孔20?？?0的密度取決于具體應(yīng)用，并且諸如涂料16的成分和轉(zhuǎn)角界面14的材料的因素將影響網(wǎng)組件18應(yīng)為多么細(xì)密的。如以下將詳細(xì)說明的，網(wǎng)組件18為可移除的或者是可消耗的。網(wǎng)組件18是否為可移除的或可消耗的將影響采用什么材料用于網(wǎng)組件18。這種材料包括但不局限于由諸如碳化硅(SiC)陶瓷氧化物(包括但不局限于鋁、硅和硼的那些氧化物)的陶瓷形成的紡織材料或編織材料、各種碳基材料、聚合物和金屬合金。如同網(wǎng)組件18的密度一樣，網(wǎng)組件18的合適材料將取決于涂料16的成分和轉(zhuǎn)角界面14的材料，而且還取決于網(wǎng)組件18是否將為能夠從涂料16上移除的，或者是否將為能夠在涂料16內(nèi)消耗的。網(wǎng)組件18可以以各種方式附連于轉(zhuǎn)角界面14,包括例如將網(wǎng)組件18的邊緣粘合(bond)或釘(tack)于轉(zhuǎn)角界面14。
[0034]現(xiàn)在參照圖2和圖3，轉(zhuǎn)角界面14顯示為內(nèi)轉(zhuǎn)角22布置，其中第一表面10和第二表面12限定其之間的角度。第一表面10與第二表面12之間的角度為大約90度，但應(yīng)該懂得，許多其他角度都適合于與本文中公開的實施例一起使用。轉(zhuǎn)角界面14可包括多于一個網(wǎng)組件18(圖2)。出于許多原因，例如諸如形成多層涂料16的要求，多個網(wǎng)組件可為有利的。在所示的示例中，示出第一網(wǎng)24和第二網(wǎng)26。第一涂層可沉積到轉(zhuǎn)角界面14中，并設(shè)置在轉(zhuǎn)角界面14和第一網(wǎng)24之間。第二涂層然后通過第二網(wǎng)26沉積，并因此設(shè)置在第一涂層和第二網(wǎng)26之間。第一網(wǎng)24和第二網(wǎng)26已經(jīng)被示為一個示例，并且預(yù)期可使用任何數(shù)量的網(wǎng)，以提供產(chǎn)生多個涂層的能力。取決于網(wǎng)組件18，涂層可具有相同或不同成分，并且可包括它們之間的間隙。附加涂料16特征和優(yōu)點可通過使用分離網(wǎng)組件28實現(xiàn)(圖3)，其中分離網(wǎng)組件28的一部分包括間隙，其容許涂料16更自由地進(jìn)入轉(zhuǎn)角界面14中，但該一部分仍通過分離網(wǎng)組件28的定位而保持涂料16。
[0035]參照圖4-8，示出一種沉積涂料16的方法。如上所述，第一網(wǎng)24為可移除的。由于為可移除的，所以應(yīng)該懂得在涂料16的沉積之前，第一網(wǎng)24定位并附連在轉(zhuǎn)角界面14附近(圖4)。然后朝著并通過第一網(wǎng)24沉積涂料16，直到第一涂層30已經(jīng)形成(圖5)。然后移除第一網(wǎng)24，并且在沉積第二涂層32之前將第二網(wǎng)26定位并且附連于轉(zhuǎn)角界面14附近(圖6)，第二網(wǎng)26大于所示示例中的第一網(wǎng)24。然后朝著并通過第二網(wǎng)26沉積第二涂層32 (圖7)。接下來，移除第二網(wǎng)26，并且多層涂料16保留在轉(zhuǎn)角界面14內(nèi)(圖8)。
[0036]網(wǎng)組件18可備選地或結(jié)合地包括一個或多個可消耗網(wǎng)。由于為可消耗的，所以應(yīng)該懂得，在涂料16的沉積之前，一個或多個網(wǎng)定位并且附連于轉(zhuǎn)角界面14附近，然而，與可移除網(wǎng)相比，可消耗網(wǎng)在涂料沉積到網(wǎng)組件18上并穿過網(wǎng)組件18時與涂料16合成整體?？上牡木W(wǎng)以各種方式被涂料16消耗或與涂料16合成整體。首先，這可通過采用由具有與涂料成分相容的材料組分的材料形成的網(wǎng)來實現(xiàn)，諸如結(jié)合陶瓷涂料使用的碳化硅(SiC)網(wǎng)。備選地，可采用例如由于在涂覆時起作用的熔化的熱量而引起網(wǎng)熔化的工藝。此種示例是利用具有熱汽相沉積或等離子體涂料粒子的碳網(wǎng)或聚合物網(wǎng)。這些僅僅是網(wǎng)組件18可被涂料16消耗或與涂料16合成整體的示范方法。還應(yīng)該懂得，通過利用一個或多個可消耗網(wǎng)可形成多個涂層。
[0037]參照圖9，轉(zhuǎn)角界面14顯示為外轉(zhuǎn)角34布置，其中第一表面10和第二表面12限定其之間的角度。第一表面10與第二表面12之間的角度為大約270度，但應(yīng)該懂得，許多其他角度適合于與本文中公開的實施例一起使用。該構(gòu)造與上述內(nèi)轉(zhuǎn)角22布置不同，并且僅僅示出該方法與各種不同對準(zhǔn)的界面的適用性。如內(nèi)轉(zhuǎn)角22布置的情況一樣，外轉(zhuǎn)角34布置可包括連續(xù)構(gòu)造(圖10)或分離構(gòu)造(圖11)。
[0038]雖然已經(jīng)結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該懂得，本發(fā)明并不局限于這種公開的實施例。相反，可修改本發(fā)明以包含迄今為止未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的變形、變更、替換或等同布置。另外，雖然已經(jīng)描述本發(fā)明的各種實施例，但是應(yīng)該懂得，本發(fā)明的方面可只包括描述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)被視為由前述描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
【權(quán)利要求】
1.一種涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法包括: 將網(wǎng)組件(18)放置在所述轉(zhuǎn)角界面(14)附近；且 將涂料(16)沉積到所述網(wǎng)組件(18)上并通過所述網(wǎng)組件(18)沉積到所述轉(zhuǎn)角界面(14)中，其中，所述網(wǎng)組件(18)抑制所述涂料(16)的動能，并且將所述涂料(16)固定在所述轉(zhuǎn)角界面(14)附近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)角界面(14)包括第一表面(10)與第二表面(12)之間的交會部，所述第一表面(10)和所述第二表面(12)限定大約90度的開放區(qū)域角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)角界面(14)包括第一表面(10)與第二表面(12)之間的交會部，所述第一表面(10)和所述第二表面(12)限定大約270度的開放區(qū)域角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，將所述網(wǎng)組件(18)放置在所述轉(zhuǎn)角界面(14)附近包括將所述網(wǎng)組件(18)粘合于表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，將所述網(wǎng)組件(18)放置在所述轉(zhuǎn)角界面(14)附近包括將所述網(wǎng)組件(18)釘于表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，所述網(wǎng)組件(18)包括陶瓷材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，所述網(wǎng)組件(18)包括碳基材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，所述網(wǎng)組件(18)包括聚合物材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，所述網(wǎng)組件(18)包括金屬合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆渦輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角界面(14)的方法，其特征在于，還包括將多個網(wǎng)組件放置在所述轉(zhuǎn)角界面(14)附近。
【文檔編號】F01D5/28GK103452597SQ201310210266
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】G.C.塔克薩徹爾 申請人:通用電氣公司