[發明專利]具有內腔反應中和件的渦輪機構件和形成其的方法

在審

• 申請號: 201310160200.9
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103527262A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: H.C.羅伯茨三世;P.J.梅施特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/28
• 分類號: F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴志軍

聯邦研究聲明

本發明根據由美國能源部授予的合同號DE-FC26-05NT42643利用政府資助作出。美國政府對本發明擁有一定權利。

技術領域

本文公開的主題涉及渦輪機的領域，且更具體地，涉及一種具有內腔反應中和件的渦輪機構件。

背景技術

渦輪機包括容納壓縮機部分和渦輪部分的外殼。壓縮機部分包括沿流動路徑延伸的一定數量的壓縮機級。每個壓縮機級都包括布置在多個壓縮機靜葉或噴嘴上游的多個壓縮機葉片或輪葉(bucket)。空氣流沿流動路徑行進并被壓縮而形成壓縮空氣流。類似地，渦輪部分包括沿熱氣體路徑延伸的一定數量的渦輪級。每個渦輪級都包括布置在多個渦輪靜葉或噴嘴下游的多個渦輪葉片或輪葉。

壓縮氣體的一部分流向與壓縮機部分和渦輪部分中的每一個流體連接的燃燒器組件。燃燒器組件將該部分壓縮空氣與可燃流體混合以形成可燃混合物。可燃混合物在燃燒器組件中燃燒并經過渡件行進到渦輪部分。除了來自燃燒器組件的熱氣體外，較低溫度下的氣體從壓縮機流向渦輪的葉輪空間。較低溫度的氣體為渦輪轉子及渦輪的其它內部構件提供冷卻。因此，許多渦輪機構件包括提供用于使冷卻流體行進過的通道的內腔。

發明內容

根據示例性實施例的一個方面，一種渦輪機構件包括具有外表面和內表面的本體、由內表面限定的內腔以及布置在內腔內的反應中和部件。反應中和部件構造和配置成中和在本體的內表面上的渦輪機燃燒產物。

根據示例性實施例的另一方面，一種形成渦輪機構件的方法包括形成具有本體的渦輪機構件，該本體包括外表面和內表面。內表面限定內腔。該方法還包括將反應中和部件定位在內腔內。

根據示例性實施例的又一方面，一種渦輪機包括壓縮機部分、可操作地連接到壓縮機部分上的渦輪部分、將壓縮機部分和渦輪部分流體連接的燃燒器組件以及布置在壓縮機部分和渦輪部分中的一個中的渦輪機構件。渦輪機構件包括具有外表面和內表面的本體、由內表面限定的內腔以及布置在內腔內的反應中和部件。反應中和部件構造和配置成中和在本體的內表面上的渦輪機燃燒產物。

根據一實施例，一種渦輪機構件，包括：具有外表面和內表面的本體；由內表面所限定的內腔；以及布置在內腔內的反應中和部件，反應中和部件構造和配置成中和在本體的內表面上的渦輪機燃燒產物。

根據一實施例，內表面由基于陶瓷的材料形成。

根據一實施例，陶瓷材料是碳化硅/碳化硅(SiC/SiC)陶瓷基質復合(CMC)材料。

根據一實施例，反應中和部件包含硅(Si)。

根據一實施例，內表面由基于聚合物基質復合材料(PMC)的材料形成。

根據一實施例，反應中和部件包含碳(C)。

根據一實施例，渦輪機構件是渦輪輪葉、渦輪噴嘴和渦輪外罩部件中的一個。

根據一實施例，一種形成渦輪機構件的方法，方法包括：形成具有包括外表面和內表面的本體的渦輪機構件，內表面限定內腔；以及將反應中和部件定位在內腔內。

根據一實施例，形成渦輪機構件包括形成由陶瓷材料形成的渦輪構件。

根據一實施例，由陶瓷材料形成渦輪構件包括由碳化硅/碳化硅(SiC/SiC)陶瓷基質復合(CMC)材料形成渦輪構件。

根據一實施例，定位反應中和部件包括將包含硅(Si)的反應中和部件定位在內腔內。

根據一實施例，形成渦輪機構件包括由基于聚合物基質復合材料(PMC)的材料形成渦輪構件。

根據一實施例，定位反應中和部件包括在內腔內設置包含碳(C)的反應中和部件。

根據一實施例，形成渦輪機構件包括形成渦輪輪葉、渦輪噴嘴和渦輪外罩中的一個。

根據一實施例，一種渦輪機，包括：壓縮機部分；可操作地連接到壓縮機部分上的渦輪部分；將壓縮機部分和渦輪部分流體連接的燃燒器組件；以及布置在壓縮機部分和渦輪部分中的一個中的渦輪機構件，渦輪機構件包括：具有外表面和內表面的本體；由內表面限定的內腔；以及布置在內腔內的反應中和部件，反應中和部件構造和配置成中和在本體的內表面上的渦輪機燃燒產物。

根據一實施例，內表面由碳化硅/碳化硅(SiC/SiC)陶瓷基質復合(CMC)材料形成。

根據一實施例，反應中和部件包含硅(Si)。

根據一實施例，內表面由基于聚合物基質復合材料(PMC)的材料形成。

根據一實施例，反應中和部件包含碳(C)。

根據一實施例，渦輪機構件是渦輪輪葉、渦輪噴嘴和渦輪外罩部件中的一個。