[發明專利]帶有氣膜冷卻孔的構件

有效

• 申請號: 200680005057.4
• 申請日: 2006-03-16
• 公開（公告）號: CN101120156A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 托馬斯·貝克;西爾克·塞特加斯特
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18;F23R3/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 侯宇

技術領域

本發明涉及一種帶有至少一個氣膜冷卻孔的構件。

背景技術

應用于高溫的構件由具有附加的防氧化、腐蝕和高溫的保護層的超級高溫合金組成。為此，構件的基質有一個防腐層，在防腐層上例如再施加一個外部陶瓷隔熱層。為了附加地冷卻，在基質和這些層中還加工一些通孔，冷卻劑從這些通孔在外表面流出并有助于氣膜冷卻。在這里，氣膜冷卻孔在外表面附近擴展成所謂擴張段。由此在新制帶有氣膜冷卻孔的構件時產生困難，因為擴張段不僅通過這些層而且大部分加工在基質內。在構件整修時，亦即在構件再加工時存在的問題是，此時通孔已經存在以及基質必須重新施加涂層，從而在此以后還必須在通孔內從擴張段的區域去除涂層材料。

US-PS4743462公開了一種封閉氣膜冷卻孔的方法，其中將由插針和錐形頭組成的塞子插入氣膜冷卻孔中。由此在涂層內部獲得一種鐘形的凹陷。然而這種凹陷不能用作擴張段，因為它構成對稱的。此外，頭部的作用方式在于，在涂層時頭部材料蒸發。由此對于多個氣膜冷卻孔不能制成準確的可再現的凹陷。

US6573474的圖3公開了氣膜冷卻孔的一種類似的對稱擴展。

EP1350860A1公開了一種遮蔽氣膜冷卻孔的方法。遮蔽劑的材料選擇為，使在隨后的涂層期間不使涂層材料離析。在這種情況下不能在涂層內部制成準確的能再現的凹陷形狀。此外在這里沒有說明擴張段。

EP1091090A2公開了一種氣膜冷卻孔，其中，在涂層內加工一個槽，并使該槽沿多個氣膜冷卻孔延伸。氣膜冷卻孔和槽都沒有擴張區。

US-PS5941686公開了一種其中基質被加工的分層系統。但沒有公開擴張區。

EP1076107A1公開了一種遮蔽氣膜冷卻孔的方法，其中，分別在氣膜冷卻孔內造成一個從孔伸出的塞子。為此，在第一步通過氣膜冷卻孔鼓風并施加一個涂層，然后將要制成塞子的前體裝入氣膜冷卻孔內和涂層內。塞子處于臨時涂層內部的那一部分的形狀，取決于通過氣膜冷卻孔鼓吹介質的強度以及臨時涂層如何進行涂覆。因此塞子從孔伸出部分的形狀不能再現。

發明內容

因此本發明的目的是克服這些疑難問題。

上述目的是通過這樣一種帶有至少一個氣膜冷卻孔的構件來實現的，其中，該構件由一基質和至少一涂層組成，以及，所述氣膜冷卻孔在外部區有一擴張段，其中，熱燃氣沿溢流方向流過氣膜冷卻孔；氣膜冷卻孔有一個下部；作為氣膜冷卻孔一部分的所述擴張段與該下部連接，按照本發明，整個擴張段大部分設在所述至少一涂層內；整個涂層的厚度是所述擴張段沿垂直于所述至少一涂層的外表面的垂直線測得的總長度的至少60％，尤其是70％，以及，所述擴張段在涂層外表面的平面內與該溢流方向形成一個尤其為10°的銳角地橫向于溢流方向擴展，此外，所述氣膜冷卻孔的出口沿溢流方向有一個前緣和一個后緣；以及，所述擴張段在出口平面內從前緣起擴展，使得所述擴張段在外表面的平面內設計成梯形。

按照本發明的一有利設計，所述涂層的厚度是所述擴張段總長度的至少80％，尤其是90％。所述涂層的厚度也可優選等于所述擴張段的總長度。

按照本發明的另一有利設計，所述基質有一個外表面；以及，所述氣膜冷卻孔相對于該外表面形成一個不為0°的、尤其是30°-45°的銳角并在所述至少一涂層內延伸。

在本發明的一擴展設計中，熱燃氣沿溢流方向流過氣膜冷卻孔；一種冷卻介質沿流出方向流過氣膜冷卻孔；氣膜冷卻孔有一個下部；作為氣膜冷卻孔一部分的所述擴張段與該下部連接以及有一種垂直于該流出方向擴展的橫截面，其中，所述擴張段的橫截面只沿所述溢流方向擴展。

在本發明的另一擴展設計中，熱燃氣沿溢流方向流過氣膜冷卻孔；一種冷卻介質沿流出方向流過氣膜冷卻孔；氣膜冷卻孔有一個下部；作為氣膜冷卻孔一部分的所述擴張段與該下部連接；該下部輪廓的輪廓線平行于流出方向延伸；一擴張線在所述擴張段內側延伸，以及，所述擴張線是溢流方向在該擴張段的一附屬部分內表面上的投影；以及，該擴張線與所述輪廓線之間形成一個尤其可為10°的銳角。

在本發明的再一擴展設計中，熱燃氣沿溢流方向流過氣膜冷卻孔；一種冷卻介質沿流出方向流過氣膜冷卻孔；氣膜冷卻孔有一個下部；作為氣膜冷卻孔一部分的所述擴張段與該下部連接以及有一種垂直于流出方向擴展的橫截面，其中，所述擴張段的表面沿溢流方向看在表面的高度上大部分設在所述氣膜冷卻孔后面。

按照本發明的構件的一有利設計，所述擴張段由下部輪廓的延續部分與一附屬部分組成；以及，僅擴張段的該附屬部分朝外表面方向擴展為，使所述附屬部分在外表面平面內成梯形。