冷却孔清洁方法以及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种冷却孔清洁方法以及装置。源自涂布过程的涡轮机冷却回路冷却孔的堵塞可通过将清洁剂引入冷却回路中而得以去除。所述冷却回路可连接至压力下的清洁剂供应，将力施加于堵塞以通过清洁剂进行化学作用。清洁剂对涂层材料为化学反应性，并且对涡轮机的冷却回路和其他部件的下方材料基本上无化学反应性。也可引入中和剂以降低清洁剂的毒性和/或作用。
【专利说明】冷却孔清洁方法以及装置
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及旋转机械或涡轮机械，如燃气轮机和/或蒸汽轮机、压缩机和/或包括这种涡轮机和/或压缩机的机器。更特别地，本公开涉及去除沉积于部件的冷却孔上和/或沉积于部件的冷却孔中的材料，所述部件例如燃烧器夹套。
【背景技术】
[0002]在燃气轮机的制造、修理和/或修复过程中，将涂层施用至一些部件。例如，在涡轮机械中，特别是在燃气轮机中，可施用热障涂层(TBC)以保护施用TBC的部件的下方材料免受热量。TBC可包括陶瓷层，所述陶瓷层可包括多种陶瓷材料，最常用的陶瓷材料为目前的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)。另外，典型的TBC可包括施用至部件的下方材料的金属粘合层，以及在金属粘合层上的热生长氧化物层，且陶瓷层施用至所述热生长氧化物层。
[0003]当这种经涂布的涡轮机部件包括冷却孔时，冷却孔可变得部分或完全堵塞，一个或多个涂层也可在通向冷却孔的通道的内部形成沉积物。通常，用遮蔽剂覆盖其上不希望有涂层的部件的部分，将涂层施用至部件，并通过机械研磨而去除过喷物。然后可例如通过磨蚀和/或燃烧或其他化学方式去除遮蔽剂。
【发明内容】
[0004]本说明书公开的本发明的实施例可采取一种涡轮机冷却孔清洁装置的形式，其具有包含清洁剂的流体供应。加压装置可构造用于与所述清洁剂供应和涡轮机部件的冷却回路流体连通，所述冷却回路包括具有各自的冷却孔的至少一个冷却通道。加压装置还可构造为将清洁剂从供应引入所述冷却回路。
[0005]本发明的实施例也可采取一种涡轮机冷却孔清洁方法的形式，其中可将清洁剂引入涡轮机部件的冷却回路中，所述冷却回路包括具有各自的冷却孔的至少一个冷却通道。可将所述冷却回路中的清洁剂加压，直至满足第一条件。
[0006]本发明的实施例还可采取一种涡轮机冷却孔清洁装置的形式，其包括回路，所述回路构造用于与涡轮机部件的冷却回路连接和流体连通，所述冷却回路包括具有各自的冷却孔的至少一个冷却通道。清洁剂的供应可构造成用于与所述回路流体连通，且加压装置可构造用于与至少所述回路和所述供应流体连通。另外，所述加压装置可构造为在压力下将清洁剂从供应传送至所述回路。
[0007]本发明的其他方面提供了使用和/或产生每一个的装置和/或方法，其可包括和/或实施本说明书描述的动作中的一些或全部。所示的本发明的方面设计用于解决本说明书描述的问题中的一个或多个和/或未讨论的一个或多个其他问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]通过本发明的各个方面的如下详细描述结合描述本发明的各个方面的附图，本公开的这些和其他特征将更易于理解。[0009]图1显示了可使用本说明书公开的本发明的实施例的部件和装置的一个实例的示意图。
[0010]图2显示了根据本说明书公开的本发明的实施例清洁的经涂布的部件的示意性横截面图。
[0011]图3显示了可使用本说明书公开的本发明的实施例的部件和装置的一个实例的示意图。
[0012]图4为根据本说明书公开的本发明的实施例的冷却孔清洁方法的一个实例的示意性流程图。
[0013]应注意附图可不按照比例。附图仅旨在描述本发明的典型方面，因此不应被认为是限制本发明的范围。在附图中，同样的附图标记在附图之间表示同样的元件。
[0014]【具体实施方式】参照附图以举例的方式解释了本发明的实施例以及优点和特征。
【具体实施方式】
[0015]本说明书公开的本发明的实施例可利用涡轮机部件中的现有流体分配系统来从冷却通道中去除冷却孔的堵塞和沉积物，所述冷却孔的堵塞和沉积物来源于将涂层(如热障涂层(TBC))施用至部件。如本说明书所用，“冷却孔”可包括涡轮机部件的冷却回路的任何开口，流体可通过其泄露，且“冷却通道”可包括作为冷却回路的部件的管线、回路或其他通道。如上所述，典型的TBC可包括施用至部件的金属粘合层、衍生自金属粘合层的热生长氧化物层，以及施用至氧化物层的陶瓷材料或其他合适的材料。也如上所述，广泛使用的陶瓷材料可包括氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)，尽管其他材料已在过去使用，并可在现在使用，以及可在将来使用。清洁剂的供应可取代其中发生沉积和堵塞的冷却回路中的冷却流体的供应。清洁剂可包括对涂层化学反应性的化合物。例如，当使用YSZ时，清洁剂可包括酸和碱，所述酸可用于去除一种或多种金属粘合层材料，所述碱可用于去除一种或多种另外的TBC材料。通过将清洁剂引入冷却回路(特别是在压力下)，清洁剂可化学和物理地作用而去除沉积物和堵塞，特别是当例如通过喷雾和/或浸溃而引入中和剂(neutralizationagent)时,甚至可不需要施用遮蔽剂,从而节约时间、材料和成本。
[0016]参照图1，涡轮机部件10可包括可能变得堵塞的至少一个冷却孔12。另外参照图2，一个或多个冷却孔12可为涡轮机部件10的冷却回路14的部分。在正常操作过程中，冷却回路14可构造为将流体(如冷却流体)从供应16传送至涡轮机部件10的壁20的内部上的内部通道18。尽管流体供应16以可能解释为罐等的方式显示，但应了解流体供应16可采取压缩机级的管线或涡轮机(在所述涡轮机中通常安装涡轮机部件10，和/或冷却回路14可连接至所述涡轮机)中的任何其他流体来源的形式。多个冷却通道22可经由作为冷却回路14的部分的一个或多个冷却孔12而进一步将流体从内部通道18传送至涡轮机部件10的外部。然而，施用至涡轮机部件10的涂层24可导致一个冷却孔12或多个孔12的堵塞26,以及用沿着一个或多个冷却通道22的壁的一个或多个沉积物28而使一个或多个冷却通道22变窄。
[0017]再次参照图1以及图2，应注意并非本说明书所用的全部附图标记都有必要在图1和2中显示，实施例可将清洁剂引入冷却回路14中。例如，回路110可连接至冷却回路14和清洁剂供应120 (如清洁剂的贮存器)。然后可使用加压装置130 (如泵)迫使清洁剂进入冷却回路14中。当经加压的清洁剂进入冷却回路14时，其可进入内部通道18和一个或多个冷却通道22。然后，由于施加于一个或多个堵塞26上的压力，清洁剂可化学和物理地作用于一个或多个堵塞26。另外，当清洁剂经过一个或多个沉积物28时，由于侵蚀，清洁剂可主要化学地，也可物理地作用于一个或多个沉积物28。清洁剂可通过一个或多个孔12和/或其他开口离开冷却回路14，因此实施例可包括捕集器(catchment) 140以捕集离开的清洁剂。捕集器140可包括排放装置142，所述排放装置142可将经捕集的清洁剂转移至容器或其他目的地以用于处理和/或再利用。在实施例中，可将中和剂引入冷却回路14中，以降低在冷却回路14中剩余的任何清洁剂的毒性和/或敌对作用。例如，中和剂供应122可连接至回路110和/或加压装置130，从而可将中和剂进料至冷却回路14。为了避免从需要涂层24的区域中意外去除涂层24，可在将清洁剂供应至冷却回路14之前施用遮蔽齐[J(masking agent) 29 (图2)(如涂层),使得例如通过一个或多个冷却孔12离开冷却回路14的清洁剂不与由遮蔽剂29覆盖的涂层24反应。
[0018]参照图3，本说明书公开的本发明的实施例可使用可完全避免使用遮蔽剂的不同的方式来避免涂层24的意外去除。更具体地，可将中和剂供应122置于罐124或等等类似装置中，涡轮机部件10可浸溃于所述罐124或等等类似装置中。在涡轮机部件10如此浸溃的情况下，可将清洁剂供应至冷却回路14，通过清洁孔12离开的任何清洁剂可在其离开进入中和剂供应122时被中和。在实施例中，不同于浸溃涡轮机部件10，当将清洁剂供应至冷却回路14时，可将中和剂喷雾或施用至涡轮机部件10。例如，如图1中可以看出，一个或多个喷头126可经由一个或多个回路或者管线128连接至中和剂供应122，从而可将中和剂喷雾至涡轮机部件10上，特别是在清洁剂供应至冷却回路14的过程中。
[0019]根据实施例的清洁涡轮机部件的冷却孔和/或通道的方法200的一个例子示于图4中。在实施例中，在清洁之前可施用遮蔽剂(方框202)，以保护其中需要涂层的区域。清洁可通过如下方式开始:例如通过使用通过回路并进入冷却回路14的来自供应清洁剂的经加压的进料(方框212)，从而将清洁剂引入涡轮机部件(方框210)。使用经加压的进料可包括，例如，运行连接至清洁剂供应和回路的泵。清洁剂可保持在冷却回路中，直至满足限定条件(方框214)(如经过时间)，直至去除所有堵塞和/或沉积物，或直至满足可能合适和/或所需的一些其他条件。实施例也可包括引入中和剂(方框220)以保护其中需要一个或多个涂层的区域中的一个或多个涂层，以降低清洁剂的毒性，和/或降低冷却回路中剩余的清洁剂和/或从冷却回路离开的清洁剂的毒性和/或作用。中和剂可例如使用经加压的进料(方框222)(例如通过使用用于将清洁剂引入冷却回路的相同的加压进料)从中和剂供应引入。如同清洁剂那样，中和剂可保持于冷却回路中，直至满足限定条件(方框224)，如经过时间、达到限定值的离开冷却系统的流体的化学性质，和/或可能所需和/或适当的另一条件。不同于通过冷却回路传送中和剂，实施例可例如通过将中和剂喷雾至部件和/或通过将部件浸溃于中和剂中而将中和剂施用至待清洁的部件(方框226)。另外，实施例可包括干燥和/或从部件去除清洁剂和/或中和剂(方框230)。
[0020]通过使用本发明的实施例，可借助进料至冷却回路中的清洁剂的组合化学和物理作用而更快速有效地去除涡轮机部件的冷却回路中的堵塞和/或沉积物。另外，无论通过进料经过冷却回路、通过喷雾而外部施用和/或通过浸溃，中和剂的使用可降低去除需要涂层的区域中的涂层的风险，以及降低在清洁剂离开涡轮机部件时清洁剂的作用/毒性。可使用遮蔽剂的单一施用，直至完成堵塞和沉积物去除，这也可节约时间、成本和劳力。此夕卜，由于当已破坏和/或去除堵塞时，流体将开始通过冷却孔离开，因此更易于确定已清洁冷却孔的时间。
[0021]本说明书使用包括最佳方式的实例以公开本发明，并使得任何本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或体系以及进行任何引入的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并可包括本领域技术人员想到的其他实例。若其他实施例具有不与权利要求书的文字语言不同的结构元件，或者若它们包括与权利要求书的文字语言具有非实质性差别的等同结构元件，则这种其他实施例旨在落入权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种涡轮机冷却孔清洁装置，其包括: 包含清洁剂的流体供应；以及 第一加压装置，所述第一加压装置构造用于与清洁剂供应和涡轮机部件的冷却回路流体连通，所述冷却回路包括具有各自的冷却孔的至少一个冷却通道，所述第一加压装置构造为将清洁剂从所述供应引入所述冷却回路中。
2.根据权利要求1所述的涡轮机冷却孔清洁装置，其特征在于，所述清洁剂包括对所述涡轮机部件上的涂层为化学反应性、并且对所述涡轮机部件的下方材料基本上无化学反应性的化合物。
3.根据权利要求1所述的涡轮机冷却孔清洁装置，其还包括中和剂的供应，所述清洁装置还构造为将中和剂引入所述涡轮机部件，所述中和剂包括对所述清洁剂化学反应性的化合物。
4.根据权利要求3所述的涡轮机冷却孔清洁装置，其还包括喷头和与中和剂供应流体连通的第二加压装置，所述第二加压装置构造为将中和剂从所述中和剂供应传送至喷头，以将中和剂施用至所述涡轮机部件。
5.根据权利要求3所述的涡轮机冷却孔清洁装置，其还包括罐，所述罐容纳中和剂供应的至少一部分，并构造为接收所述涡轮机部件并将所述涡轮机部件浸溃于中和剂中。
6.根据权利要求1所述的涡轮机冷却孔清洁装置，其还包括捕集器，所述捕集器设置为捕集离开所述冷却回路的流体。
7.一种涡轮机冷却孔清洁方法，其包括: 将清洁剂引入涡轮机部件的冷却回路中，所述冷却回路具有包含各自的冷却孔的至少一个冷却通道；以及 将所述冷却回路中的清洁剂加压，直至满足第一限定条件。
8.根据权利要求7所述的方法，其还包括将第一加压装置连接至清洁剂供应和所述冷却回路，并操作所述第一加压装置直至满足所述第一限定条件。
9.根据权利要求8所述的方法，其还包括将中和剂引入所述涡轮机部件，所述中和剂包括对所述清洁剂化学反应性的化合物，以基本上中和所述清洁剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述中和剂的引入步骤包括将第二加压试剂连接至中和剂供应、并连接至构造为将中和剂喷雾至所述涡轮机部件的喷头，以及操作所述第一加压装置直至满足第二限定条件。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述中和剂的引入步骤包括将中和剂供应的至少一部分置于尺寸大小为可容纳所述涡轮机部件的罐中，并将涡轮机部件浸溃于所述中和剂中直至满足第二限定条件。
12.根据权利要求7所述的方法，其还包括将捕集器置于所述涡轮机部件之下，以捕集离开所述冷却回路的流体。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，涂层材料包括热障涂层(TBC)，所述清洁剂包括酸或碱中的一者，且所述中和剂包括酸或碱中的另一者。
14.一种涡轮机冷却孔清洁装置，其包括: 回路，所述回路构造用于连接至涡轮机部件的冷却回路并与所述冷却回路流体连通，并且所述涡轮机部件包括具有各自的冷却孔的至少一个冷却通道；清洁剂供应，所述清洁剂供应构造用于与所述回路流体连通；以及 第一加压装置，所述第一加压装置构造用于与至少所述回路和所述清洁剂供应流体连通，且还构造为在压力下将清洁剂从所述供应传送至所述回路。
15.根据权利要求14所述的装置，其还包括中和剂供应，所述中和剂供应构造用于与第二加压装置流体连通，以将中和剂引入所述涡轮机部件，所述中和剂包括对所述清洁剂化学反应性，并选择用以基本上中和所述清洁剂的化合物。
16.根据权利要求14所述的装置，其还包括罐，所述罐定尺寸为接收所述涡轮机部件以将其浸溃于中和剂中，所述中和剂包括对所述清洁剂化学反应性，并选择用以基本上中和所述清洁剂的化合物。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述清洁剂包括对所述涡轮机部件上的涂层为化学反应性，并且对所述涡轮机部件的下方材料基本上无化学反应性的化合物。
18.根据权利要求17所述 的装置，其特征在于，所述清洁剂包括酸或碱中的一者，且所述中和剂包括酸或碱中的另一者。
【文档编号】B08B3/08GK103934231SQ201410022899
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】M.C.贝利诺, M.L.亨特 申请人:通用电气公司