[发明专利]用于受冷却构件的修理方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及用于受冷却构件的修理方法。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中受加压，并且在燃烧器中与燃料混合，以产生热的燃烧气体。在高压涡轮(HPT)和低压涡轮(LPT)中从气体中抽取能量，高压涡轮对压缩机提供功率，低压涡轮对涡扇航空器发动机应用提供功率，或者对用于航海和工业应用的外部轴提供功率。

发动机效率随着燃烧气体的温度的提高而提高。但是，燃烧气体会沿着它们的流径加热各种构件，这又需要对其进行冷却，以实现长的发动机寿命。典型地，通过从压缩机放出空气来冷却热气路径构件。这个冷却工艺会降低发动机效率，因为放出的空气未在燃烧工艺中利用。

燃气涡轮发动机冷却技术是成熟的，并且包括许多关于各种热气路径构件中的冷却回路和特征的各方面的专利。例如，燃烧器包括径向外部衬套和径向内部衬套，衬套在运行期间需要被冷却。涡轮喷嘴包括支承在外部带和内部带之间的空心导叶，空心导叶也需要冷却。涡轮转子叶片是空心的，并且典型地在其中包括冷却回路，其中，叶片被涡轮护罩包围，涡轮护罩也需要冷却。热的燃烧气体通过排气口而排出，排气口也可带有衬套，并且适当地被冷却。

在所有这些示例性燃气涡轮发动机构件中，典型地使用高强度超合金金属制成的薄金属壁来增强耐用性，同时最大程度地减少对其进行冷却的需要。针对这些单独的构件，在发动机中的对应的环境中定制各种冷却回路和特征。例如，可在热气路径构件中形成一系列的内部冷却通路或盘管。可从气室对盘管提供冷却流体，并且冷却流体可流过通路，从而冷却热气路径构件衬底和涂层。但是，这个冷却策略典型地会引起相当低的热传递速率和不均匀的构件温度轮廓。

微通道冷却具有通过这样的方式来显著地减少冷却需要的潜力，即，将冷却布置得尽可能靠近受热区域，从而针对给定的热传递速率而减小主要负荷承载衬底材料的热侧和冷侧之间的温差。

因为受冷却涡轮构件在发动机运行期间暴露于严酷的状况，所以它们可破裂，或者遭受其它损坏，诸如烧伤。因此可能需要修理操作。用于以传统的方式受冷却的构件的修理工艺可为耗时且代价高的，并且将不能直接应用于微通道冷却构件。

因此开发适于修理微通道冷却构件的修理工艺将是合乎需要的。开发这样的修理工艺将进一步是合乎需要的，即，其用以提高微通道冷却，以修改用于以传统的方式受冷却的构件的冷却方案，以便减轻构件内的局部热损坏。

发明内容

本发明的一方面在于一种用于修理具有衬底的构件的方法，衬底包括外表面和内表面，其中，内表面限定至少一个空心的内部空间。衬底限定一个或多个凹槽，其中，各个凹槽至少部分地沿着衬底的外表面延伸。构件进一步包括设置在衬底的外表面的至少一部分上面的结构涂层、设置在结构涂层上面的粘合涂层，以及设置在粘合涂层上面的隔热涂层。凹槽(一个或多个)和结构涂层共同限定用于冷却构件的一个或多个通道。修理方法包括移除隔热涂层，移除粘合涂层，移除构件的受损部分附近的结构涂层的至少一部分，以及对构件的受损部分执行修理操作。修理方法进一步包括至少在构件的被修理部分附近施用结构涂层，在结构涂层上面施用粘合涂层，以及在粘合涂层上面施用隔热涂层。

本发明的另一个方面在于一种用于修理具有衬底的构件的方法，衬底包括外表面和内表面，其中，内表面限定至少一个空心的内部空间。一个或多个凹槽至少部分地沿着构件延伸。构件进一步包括设置在衬底的外表面的至少一部分上面的结构涂层、设置在结构涂层上面的粘合涂层，以及设置在粘合涂层上面的隔热涂层。结构涂层包括设置在衬底的外表面上的内部结构涂层层和设置在内部结构涂层层上的外部结构涂层层。至少部分地在内部结构涂层层中形成各个凹槽。凹槽(一个或多个)和结构涂层共同限定用于冷却构件的一个或多个通道。修理方法包括移除隔热涂层，移除粘合涂层，移除内部结构涂层层的受损部分附近的外部结构涂层层的至少一部分，以及在内部结构涂层层的受损部分执行修理操作。修理方法进一步包括在内部结构涂层层的任何暴露部分上面施用外部结构涂层层，在外部结构涂层上面施用粘合涂层，以及在粘合涂层上面施用隔热涂层。