[发明专利]具有内腔反应中和件的涡轮机构件和形成其的方法

说明书

联邦研究声明

本发明根据由美国能源部授予的合同号DE-FC26-05NT42643利用政府资助作出。美国政府对本发明拥有一定权利。

技术领域

本文公开的主题涉及涡轮机的领域，且更具体地，涉及一种具有内腔反应中和件的涡轮机构件。

背景技术

涡轮机包括容纳压缩机部分和涡轮部分的外壳。压缩机部分包括沿流动路径延伸的一定数量的压缩机级。每个压缩机级都包括布置在多个压缩机静叶或喷嘴上游的多个压缩机叶片或轮叶(bucket)。空气流沿流动路径行进并被压缩而形成压缩空气流。类似地，涡轮部分包括沿热气体路径延伸的一定数量的涡轮级。每个涡轮级都包括布置在多个涡轮静叶或喷嘴下游的多个涡轮叶片或轮叶。

压缩气体的一部分流向与压缩机部分和涡轮部分中的每一个流体连接的燃烧器组件。燃烧器组件将该部分压缩空气与可燃流体混合以形成可燃混合物。可燃混合物在燃烧器组件中燃烧并经过渡件行进到涡轮部分。除了来自燃烧器组件的热气体外，较低温度下的气体从压缩机流向涡轮的叶轮空间。较低温度的气体为涡轮转子及涡轮的其它内部构件提供冷却。因此，许多涡轮机构件包括提供用于使冷却流体行进过的通道的内腔。

发明内容

根据示例性实施例的一个方面，一种涡轮机构件包括具有外表面和内表面的本体、由内表面限定的内腔以及布置在内腔内的反应中和部件。反应中和部件构造和配置成中和在本体的内表面上的涡轮机燃烧产物。

根据示例性实施例的另一方面，一种形成涡轮机构件的方法包括形成具有本体的涡轮机构件，该本体包括外表面和内表面。内表面限定内腔。该方法还包括将反应中和部件定位在内腔内。

根据示例性实施例的又一方面，一种涡轮机包括压缩机部分、可操作地连接到压缩机部分上的涡轮部分、将压缩机部分和涡轮部分流体连接的燃烧器组件以及布置在压缩机部分和涡轮部分中的一个中的涡轮机构件。涡轮机构件包括具有外表面和内表面的本体、由内表面限定的内腔以及布置在内腔内的反应中和部件。反应中和部件构造和配置成中和在本体的内表面上的涡轮机燃烧产物。

根据一实施例，一种涡轮机构件，包括：具有外表面和内表面的本体；由内表面所限定的内腔；以及布置在内腔内的反应中和部件，反应中和部件构造和配置成中和在本体的内表面上的涡轮机燃烧产物。

根据一实施例，内表面由基于陶瓷的材料形成。

根据一实施例，陶瓷材料是碳化硅/碳化硅(SiC/SiC)陶瓷基质复合(CMC)材料。

根据一实施例，反应中和部件包含硅(Si)。

根据一实施例，内表面由基于聚合物基质复合材料(PMC)的材料形成。

根据一实施例，反应中和部件包含碳(C)。

根据一实施例，涡轮机构件是涡轮轮叶、涡轮喷嘴和涡轮外罩部件中的一个。

根据一实施例，一种形成涡轮机构件的方法，方法包括：形成具有包括外表面和内表面的本体的涡轮机构件，内表面限定内腔；以及将反应中和部件定位在内腔内。

根据一实施例，形成涡轮机构件包括形成由陶瓷材料形成的涡轮构件。

根据一实施例，由陶瓷材料形成涡轮构件包括由碳化硅/碳化硅(SiC/SiC)陶瓷基质复合(CMC)材料形成涡轮构件。

根据一实施例，定位反应中和部件包括将包含硅(Si)的反应中和部件定位在内腔内。

根据一实施例，形成涡轮机构件包括由基于聚合物基质复合材料(PMC)的材料形成涡轮构件。

根据一实施例，定位反应中和部件包括在内腔内设置包含碳(C)的反应中和部件。

根据一实施例，形成涡轮机构件包括形成涡轮轮叶、涡轮喷嘴和涡轮外罩中的一个。

根据一实施例，一种涡轮机，包括：压缩机部分；可操作地连接到压缩机部分上的涡轮部分；将压缩机部分和涡轮部分流体连接的燃烧器组件；以及布置在压缩机部分和涡轮部分中的一个中的涡轮机构件，涡轮机构件包括：具有外表面和内表面的本体；由内表面限定的内腔；以及布置在内腔内的反应中和部件，反应中和部件构造和配置成中和在本体的内表面上的涡轮机燃烧产物。

根据一实施例，内表面由碳化硅/碳化硅(SiC/SiC)陶瓷基质复合(CMC)材料形成。

根据一实施例，反应中和部件包含硅(Si)。

根据一实施例，内表面由基于聚合物基质复合材料(PMC)的材料形成。

根据一实施例，反应中和部件包含碳(C)。

根据一实施例，涡轮机构件是涡轮轮叶、涡轮喷嘴和涡轮外罩部件中的一个。