用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的冷卻復(fù)合板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的層壓板，其包括用于冷卻流體的冷卻通道。此夕卜，本發(fā)明涉及一種制造用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的層壓板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了增大燃?xì)鉁u輪機(jī)的功率和效率，在現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪機(jī)中的入口溫度變得越來越高。出于這個(gè)原因，越來越多的渦輪機(jī)部件需要某種冷卻結(jié)構(gòu)，以達(dá)到可接受的壽命。然而，增加例如冷卻空氣的使用對燃?xì)鉁u輪機(jī)的效率具有負(fù)面影響，使得需要更有效的冷卻方法。例如，這可以通過使用形成為較小部件的復(fù)雜冷卻特征來在所述較小部件上實(shí)現(xiàn)。然而，對于例如由金屬板制成的更大結(jié)構(gòu)，可用的冷卻方法比通過精密鑄造或機(jī)械加工等制成的那些部件有限得多。
[0003]通過由始終特殊材料制造渦輪機(jī)部件，已使用于燃?xì)鉁u輪機(jī)部件的預(yù)先制造結(jié)構(gòu)適合于在更高的溫度環(huán)境下使用。這種特殊材料的使用是昂貴的，并且受到可用材料的限制。
[0004]可替代地，已知的是使用彼此間隔開的雙層部件，使得冷卻流體在部件之間流動(dòng)。由于復(fù)雜的布置和相互之間的對準(zhǔn)，這種雙部件的設(shè)計(jì)是昂貴的，并且限制了渦輪機(jī)部件的設(shè)計(jì)和輪廓的靈活性。
[0005]US4168348披露了一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒室的穿孔層壓材料。該材料包括至少兩個(gè)穿孔材料的鄰接板，所述穿孔非對齊并由形成在鄰接板的鄰接表面的兩個(gè)上的一系列通道相互連接。
[0006]US3584972披露了由結(jié)合在一起的兩個(gè)或更多個(gè)金屬層組成的受控多孔特性的板材，所述層被光刻或以其它方式機(jī)械加工以限定穿過層的孔以及層的鄰接面之間的通路。板可以用于渦輪機(jī)葉片或燃?xì)鉁u輪機(jī)的其他熱部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)部件的層壓板，其中，層壓板的制造成本和復(fù)雜度降低。
[0008]這個(gè)目的可以通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于燃?xì)鉁u輪機(jī)部件的層壓板和制造燃?xì)鉁u輪機(jī)部件的方法來解決。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)部件的層壓板。層壓板包括第一覆蓋層、第二覆蓋層和第一中間層。第一覆蓋層、第二覆蓋層和第一中間層彼此疊置地被堆疊在一起，其中第一中間層位于第一覆蓋層和第二覆蓋層之間。第一中間層包括至少一個(gè)第一細(xì)長通孔，其中，冷卻流體可流動(dòng)通過第一細(xì)長通孔。換句話說，圍繞第一細(xì)長通孔的第一中間層的材料、第一覆蓋層和第二覆蓋層形成第一冷卻通道，冷卻流體可流動(dòng)通過該第一冷卻通道。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的層壓板的方法。根據(jù)該方法，至少一個(gè)第一細(xì)長通孔被形成到第一中間層內(nèi)。第一覆蓋層、第二覆蓋層和第一中間層彼此疊置地被堆疊在一起。第一中間層位于第一覆蓋層和第二覆蓋層之間。冷卻流體可流動(dòng)通過第一細(xì)長通孔。第一細(xì)長通孔、第一覆蓋層和第二覆蓋層形成冷卻通道，冷卻流體可流動(dòng)通過該冷卻通道。
[0011]燃?xì)鉁u輪機(jī)部件可被用于例如建立燃?xì)鉁u輪機(jī)的導(dǎo)向葉片、渦輪葉片或燃燒室。該層壓板可形成相應(yīng)氣體渦輪機(jī)部件的壁元件或外殼的一部分。該層壓板可以是氣體渦輪機(jī)部件的與燃?xì)鉁u輪機(jī)的熱工作氣體相接觸的一部分。
[0012]第一覆蓋層、第二覆蓋層和相應(yīng)的中間層可以由金屬材料制成。第一覆蓋層、第二覆蓋層和第一中間層可包括相同的材料，或者可以相對于彼此具有不同的材料。例如，第一覆蓋層、第二覆蓋層或第一中間層中的一個(gè)可以由金屬材料制成，其中其它層由不同材料種類形成，例如玻璃或陶瓷材料或碳纖維，或者反之亦然。
[0013]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，外覆蓋層(例如第一覆蓋層，其可以暴露于渦輪機(jī)的熱工作氣體)可以相對于第一/第二中間層和內(nèi)覆蓋層(例如暴露于冷卻流體的第二覆蓋層)由不同的材料制成，以便適合其各自的條件。第一覆蓋層可以(在外部)位于氣體洗滌(熱)的氧化體系內(nèi)，并且第二覆蓋層可以(在內(nèi)部)位于冷卻空氣(冷卻劑)基本上惰性體系內(nèi)或另選地在腐蝕體系內(nèi)。具體而言，第一(例如外)覆蓋層包括第一材料，特別是耐氧化材料，并且第一中間層、第二中間層和/或第二(例如內(nèi))覆蓋層包括第二材料，特別是耐腐蝕材料。這可以提高壽命并降低成本。
[0014]在第一覆蓋層和第二覆蓋層之間可被插入多個(gè)中間層。因此，層壓板可以包括多個(gè)層，特別是第一覆蓋層、第二覆蓋層和多個(gè)相應(yīng)的第一和/或第二中間層的堆疊。
[0015]第一中間層包括形成第一冷卻通道的細(xì)長通孔。細(xì)長通孔包括沿相應(yīng)的第一覆蓋層或第二覆蓋層的表面引導(dǎo)的延伸方向。具體地，第一覆蓋層或第二覆蓋層的內(nèi)表面包括相應(yīng)的法線，該法線沿到第一中間層的方向引導(dǎo)。具體地，第一細(xì)長通孔的延伸方向垂直于各覆蓋層的內(nèi)表面的法線。因此，可以概括為，細(xì)長通孔不僅是通過其冷卻流體沿平行于相應(yīng)覆蓋層的相應(yīng)表面的法線的方向流動(dòng)的通孔，而且第一細(xì)長通孔被形成為使得流動(dòng)通過第一細(xì)長通孔的冷卻流體沿相應(yīng)的覆蓋層的表面流動(dòng)，并且因此垂直于相應(yīng)覆蓋層的表面的法線。
[0016]通過本發(fā)明的方法，相應(yīng)的冷卻通道由相應(yīng)細(xì)長通孔和相應(yīng)覆蓋層的相應(yīng)內(nèi)表面形成。在第一或第二覆蓋層內(nèi)的另外的凹槽或機(jī)槽不必形成冷卻通道。而且，與形成進(jìn)入中間層內(nèi)的具有預(yù)定深度的凹槽相比，在中間層內(nèi)形成細(xì)長通孔更容易，因?yàn)樵谥圃爝^程期間，調(diào)整這樣的凹槽的期望深度很困難。
[0017]特別是，第一覆蓋層和第二覆蓋層可以無形成冷卻通道的任何凹槽。冷卻通道僅通過在第一中間層中被加工的第一細(xì)長通孔形成。
[0018]因此，由于在各個(gè)覆蓋層中凹槽不是必需的，各個(gè)覆蓋層相對于該中間層的調(diào)節(jié)和對準(zhǔn)被簡化，因?yàn)椴槐販?zhǔn)確地相對于中間層調(diào)整各個(gè)覆蓋層以便形成相應(yīng)的冷卻通道。此外，因?yàn)椴粚?zhǔn)，在覆蓋層被堆疊在一起之后，也可以彎曲層壓板，所述不對準(zhǔn)由于常規(guī)雙層板的彎曲而出現(xiàn)，所述常規(guī)的雙層板包括隔開的壁元件。
[0019]根據(jù)進(jìn)一步的示例性實(shí)施例，層壓板包括第二中間層。第一覆蓋層、第二覆蓋層、第一中間層和第二中間層彼此疊置地被堆疊在一起，其中第二中間層位于在一側(cè)的第一中間層和在另一側(cè)的第一覆蓋層或第二覆蓋層之間。第二中間層包括至少一個(gè)第二細(xì)長通孔，冷卻流體可以流動(dòng)通過該第二細(xì)長通孔。第二細(xì)長通孔形成第二冷卻通道，冷卻流體可流動(dòng)通過該第二冷卻通道。
[0020]第二中間層可以相對于第一中間層以這樣的方式被對準(zhǔn)，即第一冷卻通道和第二冷卻通道彼此間隔開，并使得第一冷卻通道和第二冷卻通道彼此隔離，從而使冷卻通道中的每個(gè)均包括單獨(dú)的冷卻流體入口和出口。
[0021]可替代地，第一冷卻通道和第二冷卻通道可被聯(lián)接，例如使得冷卻流體可以從一個(gè)第一冷卻通道流動(dòng)到另一第二冷卻通道。
[0022]在進(jìn)一步的示例性實(shí)施例中，第一細(xì)長通孔和第二細(xì)長通孔相對于彼此平行。
[0023]根據(jù)進(jìn)一步的示例性實(shí)施例，第一細(xì)長通孔沿第一方向延伸，并且第二細(xì)長通孔沿第二方向延伸，其中，第一方向和第二方向相對于彼此不平行，特別是垂直。因此，冷卻通道和另外的冷卻通道例如可形成冷卻通道矩陣。
[0024]根據(jù)進(jìn)一步的示例性實(shí)施例，第一細(xì)長通孔和第二細(xì)長通孔在重疊區(qū)域處彼此重疊，使得冷卻流體在第一細(xì)長通孔(和相應(yīng)地第一冷卻通道)和第二細(xì)長通孔(