热管理物品及其形成方法，和基底的热管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造的物品、制造方法，和使用此种制造的物品和方法的热管理方法。更具体而言，本发明涉及适应于插入基底表面中的槽中的导管、形成导管的方法和用于使用导管来变更基底温度的方法。
【背景技术】
[0002]持续地修改燃气涡轮系统，以增大效率且减小成本。用于增大燃气涡轮系统效率的一个方法包括增大燃气涡轮系统的操作温度。为了增大温度，燃气涡轮系统必须由可在持续使用期间耐受此种温度的材料构造。
[0003]除了修改构件材料和涂层之外，可以通过使用冷却通道来增大涡轮构件的承温能力。冷却通道可并入在燃气涡轮的高温区中使用的金属和合金中。然而，在冷却通道上形成外部盖可能是困难的，因为直接地在冷却通道上热喷涂可导致涂层材料填充冷却通道。阻止涂层材料填充冷却通道的一个方法包括在涂布之前用牺牲材料来填充冷却通道，然后，对构件进行涂布，并且随后浸析掉牺牲材料。牺牲材料的填充和移除可能都是困难且昂贵的。
[0004]作为填充和浸析的备选方案，薄盖层可在冷却通道上硬焊至基底。然而，在将材料硬焊至基底表面期间，使材料充分硬焊所要求的硬焊温度还可软化硬焊盖材料。软化的材料可能松弛或下垂至冷却通道中，从而随着它们变硬而阻塞冷却通道。因此，硬焊要求非常窄的温度范围，在该温度范围之外，构件可能被损坏或变得不能使用。
[0005]上述缺点不限于燃气涡轮，而是预期通常能够适用于使用用于冷却或加热基底的微小尺寸通道的利用。没有上述缺点中的一个或更多个的制造方法、热管理方法和热管理物品在本领域中将是合乎需要的。
【发明内容】
[0006]在一个实施例中，用于形成热管理物品的方法包括下列步骤:通提供基底，该基底具有至少一个槽；形成至少一个导管，该至少一个导管适于插入该至少一个槽中；和将该至少一个导管附接至该至少一个槽。基底包括表面，该表面在其中形成该至少一个槽。至少一个导管包括长度、至少一个内表面、外表面，和至少一个内表面与外表面之间的壁厚。至少一个内表面限定穿过至少一个导管的至少一个流体通路。外表面包括顶部部分和底部部分。壁厚包括外表面顶部部分与至少一个内表面之间的顶部壁厚。至少一个导管附接至至少一个槽，使得至少一个导管外表面的底部部分在至少一个槽内，并且至少一个导管外表面的顶部部分与基底的表面大体上齐平。
[0007]在另一个实施例中，用于基底的热管理的方法包括下列步骤:提供基底，其具有至少一个槽；形成至少一个导管，该至少一个导管适于插入至少一个槽中；将至少一个导管附接至至少一个槽；和穿过至少一个导管来输送流体，以变更基底的温度。基底包括表面，该表面在其中形成该至少一个槽。至少一个导管包括长度、至少一个内表面、外表面和至少一个内表面与外表面之间的壁厚。至少一个内表面限定穿过至少一个导管的至少一个流体通路。外表面包括顶部部分和底部部分。壁厚包括外表面顶部部分与至少一个内表面之间的顶部壁厚。至少一个导管附接至至少一个槽，使得至少一个导管外表面的底部部分在至少一个槽内，并且，至少一个导管外表面的顶部部分与基底表面大体上齐平。穿过至少一个导管，穿过至少一个导管的至少一个内表面内的至少一个流体通路输送流体。
[0008]在又一个实施例中，提供热管理物品。热管理物品包括具有槽的基底和适应于插入至少一个槽中的至少一个导管。基底包括表面，该表面在其中形成该至少一个槽。至少一个导管包括长度、至少一个内表面、外表面和至少一个内表面与外表面之间的壁厚。至少一个内表面限定穿过至少一个导管的至少一个流体通路。外表面包括顶部部分和底部部分。底部部分在至少一个槽内，并且顶部部分与基底表面大体上齐平。壁厚包括外表面顶部部分与至少一个内表面之间的顶部壁厚。
[0009]一种用于形成热管理物品(401)的方法，包括下列步骤:提供基底(101)，其中，基底(101)包括表面(102)，并且其中，表面(102)包括形成于其中的至少一个槽(103);形成至少一个导管(201)，至少一个导管(201)适于插入至少一个槽(103)中，其中，至少一个导管(201)包括:长度(202);至少一个内表面(203)，其限定穿过至少一个导管(201)的至少一个流体通路(204);外表面(205)，其包括顶部部分(206)和底部部分(207);和至少一个内表面(203)与外表面(205)之间的壁厚(208)，其中，壁厚(208)包括外表面(205)的顶部部分(206)与至少一个内表面(203)之间的顶部壁厚(209);并且将至少一个导管(201)附接至至少一个槽(103)，其中，至少一个导管(201)的外表面(205)的底部部分(207)在至少一个槽(103)内，并且至少一个导管(201)的外表面(205)的顶部部分(206)与基底
(101)的表面(102)大体上齐平。
[0010]优选地，顶部壁厚(209)小于大约0.02英寸。
[0011]优选地，至少一个流体通路(204)具有几何形状，并且其中，几何形状沿着至少一个导管(201)的长度(202)改变。
[0012]优选地，至少一个导管(201)的至少一个内表面(203)包括干扰流体的层流的至少一个特征。
[0013]优选地，基底(101)是从由涡轮护罩(801)、涡轮动叶(701)、涡轮喷嘴(901)，或其组合构成的组中选择的涡轮构件。
[0014]优选地，将至少一个导管(201)附接至至少一个槽(103)包括将至少一个导管(201)焊接或硬焊至至少一个槽(103)。
[0015]优选地，通过三维印刷过程形成至少一个导管(201)。
[0016]优选地，三维印刷过程包括将材料分布于选定区域，且用激光或电子束来使材料选择性地熔化。
[0017]一种用于基底(101)热管理的方法，包括下列步骤:提供基底(101)，其中，基底
(101)包括表面(102)，并且其中，表面(102)包括形成于其中的至少一个槽(103);形成至少一个导管(201)，至少一个导管(201)适于插入至少一个槽(103)中，其中，至少一个导管(201)包括:长度(202);至少一个内表面(203)，其限定穿过至少一个导管(201)的至少一个流体通路(204);外表面(205)，其包括顶部部分(206)和底部部分(207);和至少一个内表面(203)与外表面(205)之间的壁厚(208)，其中，壁厚(208)包括外表面(205)的顶部部分(206)与至少一个内表面(203)之间的顶部壁厚(209);将至少一个导管(201)附接至至少一个槽(103)，其中，至少一个导管(201)的外表面(205)的底部部分(207)在至少一个槽(103)内，并且至少一个导管(201)的外表面(205)的顶部部分(206)与基底(101)的表面(102)大体上齐平；并且穿过至少一个导管(201)的至少一个内表面(203)内的至少一个流体通路(204)来输送流体，以变更基底(101)的温度。
[0018]一种热管理物品(401)，包括:基底(101)，其中，基底(101)包括表面(102)，并且其中，表面(102)包括形成于其中的至少一个槽(103);和至少一个导管(201)，其适于插入至少一个槽(103)中，其中，至少一个导管(201)包括:长度(202);至少一个内表面(203)，其限定穿过至少一个导管(201)的至少一个流体通路(204);外表面(205)，其包括顶部部分(206)和底部部分(207)，其中:底部部分(207)在至少一个槽(103)内；并且顶部部分(206)与基底(101)的表面(102)大体上齐平；和至少一个内表面(203)与外表面(205)之间的壁厚(208)，其中，壁厚(208)包括外表面(205)的顶部部分(206)与至少一个内表面(203)之间的顶部壁厚(209)。
[0019]一种用于形成热管理物品的方法，包括下列步骤:提供基底，其中，基底包括表面，并且其中，表面包括形成于其中的至少一个槽；形成至少一个导管，至少一个导管适于插入至少一个槽中，其中，至少一个导管包括:长度；至少一个内表面，其限定穿过至少一个导管的至少一个流体通路；外表面，其包括顶部部分和底部部分；和至少一个内表面与外表面之间的壁厚，其中，壁厚包括外表面的顶部部分与至少一个内表面之间的顶部壁厚；和将至少一个导管附接至至少一个槽，其中，至少一个导管的外表面的底部部分在至少一个槽内，并且至少一个导管的外表面的顶部部分与基底的表面大体上齐平。
[0020]优选地，顶部壁厚小于大约0.02英寸。
[0021]优选地，至少一个流体通路具有几何结构，并且其中，几何形状沿着至少一个导管的长度改变。
[0022]优选地，至少一个导管的至少一个内表面包括干扰流体的层流的至少一个特征。
[0023]优选地，基底是从由涡轮护罩、涡轮动叶、涡轮喷嘴或其组合构成的组选择的涡轮构件。
[0024]优选地，将至少一个导管附接至至少一个槽包括将至少一个导管焊接或钎焊至至少一个槽。
[0025]优选地，通过三维印刷过程而形成至少一个导管。
[0026]优选地，三维印刷过程包括使材料分布于选定区域且用激光或电子束来使材料选择性地熔化。
[0027]—种用于基底热管理的方法，包括下列步骤:提供基底，其中，基底包括表面，并且其中，表面包括形成于其中的至少一个槽；形成至少一个导管，至少一个导管适于插入至少一个槽中，其中，至少一个导管包括:长度；至少一个内表面，其限定穿过至少一个导管的至少一个流体通路；外表面，其包括顶部部分和底部部分；和至少一个内表面与外表面之间的壁厚，其中，壁厚包括外表面的顶部部分与至少一个内表面之间的顶部壁厚；将至少一个导管附接至至少一个槽，其中，至少一个导管的外表面的底部部分在至少一个槽内，并且至少一个导管的外表面的顶部部分与基底的表面大体上齐平；和穿过至少一个导管的至少一个内表面内的至少一个流体通路运输流体，以变更基底的温度。
[0028]优选地，顶部壁厚小于大约0.02英