带有MCrAlY涂层和隔热涂层补片的燃气轮机导叶组件的制作方法_3

文档序号:8547729阅读:来源:国知局
【具体实施方式】
[0054]附图中的所示内容仅是示意性的。应说明的是,相同或相同的元素以相同的标号表不。
[0055]图1示出了用于燃气轮机的导叶装置(组件)100。该导叶装置100包括第一叶片101、第二叶片115、内围带110和外围带120,第一叶片101包括第一吸力面107和第一压力面108,第二叶片115包括第二吸力面118和第二压力面119。
[0056]第一叶片101和第二叶片115布置在内围带110和外围带120之间。第一叶片101和第二叶片115至少局部涂有MCrAH涂层202 (在图2中示出)。至少第一吸力面107包括第一涂覆表面段104,第一涂覆表面段104涂有隔热涂层(TBC),并且第一涂覆表面段104代表第一吸力面107的总表面的至少一部分。
[0057]而且,至少内围带110或外围带120包括另一涂覆表面段106,该另一涂覆表面段106涂有另一隔热涂层。
[0058]具体而言,内围带110包括内平台111,外围带120包括另一个内平台121。根据图1所示的视图,所示的内平台111、121可为内围带110或外围带120的相应内平台111、121。第一叶片110和第二叶片115附接至相应的内平台111、121。在燃气轮机的运转过程中,内平台111、121被燃气轮机的工作流体冲刷。在如图1所示的示例性实施例中,内平台111和/或另一个内平台121包括所述另一涂覆表面段106。
[0059]而且,工作流体在燃气轮机中的流向F由图1中所示的箭头示出。工作流体首先正对各个叶片101、115的相应前缘102、116流动。在各个叶片101、115的相应后缘103、117处,工作流体从各个叶片101、115流走。
[0060]据发现,在沿叶片101、115的后缘103、117下游的内平台111、121的区域中,存在由工作流体导致的最热点。因此,根据本发明,在后缘103、117与内平台111、121的相应后缘112、122之间的内平台111、121的下游段,所述涂装另一涂覆表面段106。
[0061]另外,对各个叶片101、115的表面的最热部分进行了测量,特别是在各个叶片101、115的吸力面107、118处。因此,如图1所示,涂覆表面段104涂在第一叶片101的第一吸力面107上,以提高耐热性。而且,在第二叶片115的第二吸力面118也可涂装相应的涂覆表面段104。
[0062]图2示出了如图1所示的第一叶片101处的涂覆表面段104的更详细视图。
[0063]可在第一叶片101的基体203上涂装MCrAH涂层202,以提高抗氧化能力。在MCrAlY涂层202的上面涂装涂覆表面段104的隔热涂层。
[0064]如图2所示,涂覆表面段104包括变薄段201。在变薄段201中,涂覆表面段104中的隔热层的厚度逐渐减小,直到在涂覆表面段104的末端边缘处减小为零厚度。
[0065]图3示出了第一叶片101。第一叶片101包括前缘102和后缘103。而且,第一叶片101包括压力面109和吸力面108。
[0066]如图3所示,涂覆表面段104的隔热层位于第一叶片101的吸力面108上。在涂覆表面段104的更靠近前缘102的边缘,涂装有隔热层的变薄段201,以便使隔热层的厚度均匀地减小,直到零厚度。
[0067]具体而言,涂覆表面段104在叶片101的最大叶片厚度位置(例如,沿垂直于各个叶片101、115的弦线的线测量)与第一叶片101的后缘103之间涂装到第一叶片101上。涂覆表面段104的边缘与前缘102之间的部分保持无任何隔热层的状态。
[0068]而且,如图3所示,压力面109可保持无隔热涂层状态。而且,在各个前缘102、116之间的相应内平台111、121的上游段,内平台111、121的相应上游前缘112、112的表面可保持无隔热涂层状态。因此,隔热涂层仅应用在叶片101的最热区域中,以便有效地应用隔热涂层,从而最大限度地减少重量和成本。
[0069]涂覆表面段104从后缘103开始朝向前缘102延伸的长度例如可为45毫米至大约50毫米,更精确地说,大约为48毫米。从后缘103开始朝向叶片的前缘102延伸的尺寸在50%中跨处大约为60毫米。因此,对于其它叶片,涂覆表面段104从后缘103开始朝向前缘102延伸的长度例如可为75 %至大约83 %,更精确地说,大约为80 %。在其它应用中,涂覆表面段可伸入50 %和80 %之间的区域中。虽然涂覆表面段优选从后缘103延伸,但是涂覆表面段也可从距后缘的距离在叶片后缘与前缘之间尺寸的10%范围内的位置延伸,更优选从5%范围内的位置延伸。
[0070]变薄段201沿朝向前缘102的方向的长度可在大约I毫米和大约10毫米之间。对于此例子和其它例子,变薄段的长度可在沿朝向前缘102方向的尺寸的1%和20%之间。
[0071]特别是,在涂装TBC以进行翻新的位置,优选避免在喉口平面的区域中涂装TBC,以避免使咽口的设计面积被显著更改。喉口平面周围没有隔热涂层的区域优选在叶片的前缘和后缘之间尺寸的10%之内,更优选为5%。
[0072]图4是内围带110的放大图。外围带120可按类似的设计形成。
[0073]在第一叶片101的后缘103与内围带110的内平台111的后缘112之间,涂装有包括TBC涂层的另一涂覆表面段106。在另一涂覆表面段106的相应上游和下游边缘,形成有变薄段201、201’,在该处,隔热涂层的厚度逐渐减小至零厚度。如图4所示,在基体203上涂覆MCrAH涂层202。MCrAH涂层202可沿内平台111的内表面和在内平台111的后缘112的周围涂覆。所述的另一涂覆表面段106在内平台111的内表面处仅涂装在工作流体冲刷并接触内平台111的表面的位置。
[0074]所述另一涂覆表面段106的上游端和下游端之间的宽度可包括大约8毫米至大约12毫米,优选为8毫米。在此例子中,从平台后缘至叶片后缘的尺寸大约为15毫米。在其它应用中,所述另一涂覆表面段106从平台或围带后缘延伸的宽度所延伸的距离为在从平台后缘至叶片后缘的尺寸的大约50%至大约80%之间,优选为53%。但是,在本发明的其它应用中,所述另一涂覆表面段106可在上游端和下游端之间延伸并包括上游端和下游端,或者从平台后缘向叶片后缘延伸。所述另一涂覆表面段106的延伸长度可在从平台后缘至两个叶片后缘之中的任何一个或两个的长度的5%之内。
[0075]对于本发明的其它应用,尤其是平台或围带包含冷却孔的翻新TBC,隔热涂层从平台或围带的后缘开始涂装,并且在冷却孔附近缩减,以防止孔被TBC堵住。
[0076]所述另一涂覆表面段106的变薄段201的长度可为大约2毫米至大约4毫米,优选为大约3毫米。在本发明的其它应用中,变薄段的延伸长度可在从平台后缘至叶片后缘的长度的5%至40%范围内。
[0077]在此示例性实施例中,所述另一涂覆表面段106的延伸长度为平台表面的整个外周长度。所述另一涂覆表面段106的上游边可为直线的周线,也可为非直线形或弓形,以适应平台或围带中的温度或空气动力学曲线或冷却孔布置模式的局部变动。
[0078]图5是导叶装置100透视图,其中,导叶装置100包括内围带110、外围带120、第一叶片10
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