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HINTERGRUND
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Gasturbinen, und insbesondere
filmgekühlte, mit
Nuten ausgebildete Wände
in diesen, wie sie in Laufschaufeln, Leitschaufeln, Brennkammerauskleidungen
und Schubdüsen
zu finden sind.
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Gasturbinen
weisen einen Verdichter auf, der dazu dient, einen Strom der Umgebung
entnommener Luft zu verdichten, der anschließend in einer Brennkammer mit
Brennstoff vermischt und gezündet wird,
um heiße
Verbrennungsgase zu erzeugen. Diese heißen Verbrennungsgase strömen stromabwärts beispielsweise über Laufschaufeln
des Rotors, Leitschaufeln des Leitapparats und schlussendlich aus einer
Schubdüse
aus. Um eine angemessene Betriebslebensdauer dieser Komponenten
zu ermöglichen,
müssen
sie geeignet gekühlt
werden. Eine Laufschaufel oder Leitschaufel weist beispielsweise ein
hohles Schaufelblatt auf, wobei die Außenseite der Schaufel mit den
Verbrennungsgasen in Berührung
kommt und die Innenseite der Schaufel zur Kühlung derselben mit Kühlluft beschickt
wird. Gewöhnlich
sind durch die Wand des Schaufelblattes hindurch führende Filmkühlungslöcher ausgebildet,
um die Kühlluft
durch die Wand zu leiten und an der Außenseite der Schaufel auszustoßen, so
dass sich eine Kühlfilmschicht
aus Luft bildet, um die Schaufel vor den heißen Verbrennungsgasen zu schützen.
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Um
eine Rückströmung der
Verbrennungsgase durch die Filmlöcher
in die Schaufel zu verhindern, wird der Druck der Kühlluft innerhalb
der Schaufel auf einem höheren
Wert gehalten als der Druck der Verbrennungsgase außerhalb
der Schaufel. Das Verhältnis
des Drucks innerhalb der Schaufel zu dem Druck außerhalb
der Schaufel wird üblicherweise
als die Rückstromabstand
bezeichnet. Weiter wird das Verhältnis
des Kühlluftmassenstroms
(das Produkt aus Luftgeschwindigkeit und Dichte) zu dem Massenstrom
der heißen
Verbrennungsgase entlang der Außenseite
der Schaufel gelegentlich als das Blasverhältnis bezeichnet.
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Die
Filmkühlungsleistung
kann auf mehreren Wegen gekennzeichnet sein. Beispielsweise wird eine
maßgebende
Indikation der Leistung als der adiabatische Wandfilmkühlungswirkungsgrad
bezeichnet, der im Folgenden Kühlungswirkungsgrad
genannt wird. Dieser spezielle Parameter kennzeichnet die Konzentration
von Filmkühlungsfluid
an der zu kühlenden
Fläche.
Allgemein gilt, je größer der
Kühlungswirkungsgrad
ist desto effizienter kann die Fläche gekühlt werden. Eine Verringerung
des Kühlungswirkungsgrads
führt dazu,
dass zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Kühlungskapazität eine größere Menge
an Kühlluft
eingesetzt werden muss, was wiederum Luft von der Verbrennungszone
abzweigt. Das Abzweigen von Luft kann zu Problemen wie einer größeren Luftverschmutzung
aufgrund einer unvollkommenen Verbrennung und eines weniger effizienten
Triebwerksbetriebs führen.
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Dementsprechend
besteht eine ständiger Bedarf
nach verbesserten filmgekühlten
Wänden,
um den Kühlungswirkungsgrad
zu steigern.
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KURZBESCHREIBUNG
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Im
Vorliegenden sind Komponenten, die eine filmgekühlte, mit Nuten ausgebildete
Wand aufweisen, und Verfahren zum Herstellen der Komponenten offenbart.
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In
einem Ausführungsbeispiel
gehören
zu einer Komponente: eine in der zweiten Oberfläche ausgebildete Nut, wobei
die Nut eine weitgehend parallel zu der zweiten Oberfläche verlaufende
Bodenfläche, eine
erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist, wobei die
erste Seitenwand im Wesentlichen rechtwinklig zu der zweiten Oberfläche ist,
und wobei die erste Seitenwand mehrere schräg ausgebildete Kantenabschnitte
aufweist, die mit der zweiten Oberfläche und der Bodenfläche physikalisch verbunden
sind; und eine Anzahl Durchlasskanalöffnungen, die sich durch das
Substrat von der ersten Oberfläche
zu der Bodenfläche
erstrecken, wobei die Anzahl von Durchlasskanalöffnungen in der Nut fluchtend
ausgerichtet sind, so dass zwischen zwei Durchlasskanalöffnungen
mindestens ein schräg ausgebildeter
Kantenabschnitt angeordnet ist.
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In
noch einem Ausführungsbeispiel
gehören zu
einer Komponente: ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und
mit einer zweiten Oberfläche;
ein auf der zweiten Oberfläche
angeordnetes Wärmebarrierenbeschichtungssystem;
eine in dem Wärmebarrierenbeschichtungssystem
ausgebildete Nut, wobei die Nut eine weitgehend parallel zu der
zweiten Oberfläche
verlaufende Bodenfläche,
eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist, wobei die
erste Seitenwand im Wesentlichen rechtwinklig zu der zweiten Oberfläche ist,
und wobei die erste Seitenwand mehrere schräg ausgebildete Kantenabschnitte
aufweist, die mit dem Wärmebarrierenbeschichtungs system
und der Bodenfläche
physikalisch verbunden sind; und mehrere Durchlasskanalöffnungen,
die sich von der ersten Oberfläche
zu der Bodenfläche
durch das Substrat erstrecken, wobei die Anzahl von Durchlasskanalöffnungen
in der Nut fluchtend ausgerichtet, sind so dass zwischen zwei Durchlasskanalöffnungen
mindestens ein schräg ausgebildeter
Kantenabschnitt angeordnet ist.
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In
einem Ausführungsbeispiel
gehören
zu einem Verfahren zur Herstellung einer Komponente die folgenden
Schritte: Ausbilden einer Nut in einer zweiten Oberfläche eines
Substrats, so dass die Nut eine zu der zweiten Oberfläche weitgehend
parallele Bodenfläche,
eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist, wobei
die erste Seitenwand im Wesentlichen rechtwinklig zu der zweiten
Oberfläche ist,
und wobei die erste Seitenwand mehrere schräg ausgebildete Kantenabschnitte
aufweist, die physikalisch mit der zweiten Oberfläche und
der Bodenfläche verbunden
sind; und Ausbilden einer Anzahl von Durchlasskanalöffnungen
durch das Substrat von einer ersten Oberfläche zu dem Boden der Nut, so dass
die Anzahl von Durchlasskanalöffnungen
in der Nut fluchtend ausgerichtet sind, so dass zwischen zwei Durchlasskanalöffnungen
wenigstens ein schräg
ausgebildeter Kantenabschnitt angeordnet ist.
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Die
oben beschriebenen und weiteren Ausstattungsmerkmale werden anhand
der folgenden Figuren und der detaillierten Beschreibung exemplarisch
veranschaulicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird nun auf die exemplarischen Zeichnungen eingegangen, in denen
gleichartige Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit denselben Bezugsnummern
versehen sind:
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1 zeigt
eine prospektive Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Komponente,
die eine filmgekühlte,
mit Nuten ausgebildete Wand aufweist; und
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2 zeigt
eine prospektive Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Komponente,
die eine filmgekühlte,
mit Nuten ausgebildete Wand aufweist, die ein Wärmebarrierenbeschichtungssystem
enthält.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im
Folgenden sind Komponenten offenbart, die eine filmgekühlte, mit
Nuten ausgebildete Wand aufweisen. Zur Erleichterung der Erörterung
wird im Folgenden auf Gasturbinentriebwerkskomponenten Bezug genommen
(z.B. Laufschaufeln, Statorleitschaufeln, Verbrennungskammerauskleidungen, Schubdüsen, und
dergleichen), wobei es sich versteht, dass diese Offenbarung ohne
weiteres auf andere Komponenten angewandt werden kann. Wie weiter
unten mehr im Einzelnen erläutert,
gehören
zu der Komponente eine Anzahl von Durchlasskanalöffnungen, die sich von einer
ersten Oberfläche
eines Substrats zu einer Bodenfläche
einer in einer zweiten Oberfläche
des Substrats ausgebildeten Nut (Rinne) durch das Substrat hindurch
erstrecken. Die Durchlasskanalöffnungen
sind in der Nut fluchtend ausgerichtet, so dass zwischen zwei Durchlasskanalöffnungen mindestens
ein schräg
ausgebildeter Kantenabschnitt einer Seitenwand der Nut angeordnet
ist. Die übrigen
Abschnitte der Seitenwand sind zu der zweiten Oberfläche im Wesentlichen
rechtwinklig orientiert. Es hat sich herausgestellt, dass sich mittels
der offenbarten Komponente eine im Vergleich zu bestehenden filmgekühlten Komponenten
gesteigerte Leistung sowohl hinsichtlich der Kühlung als auch der Aerodynamik
erzielen lässt.
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In
der folgenden Beschreibung bezieht sich der Begriff "im Wesentlichen senkrecht" auf ein Merkmal,
das im Bereich zwischen 0 Grad bis etwa 25 Grad zur Senkrechten
gegenüber
einer anderen Fläche
verläuft.
In ähnlicher
Weise bedeutet der Begriff "weitgehend
parallel" in dem
hier verwendeten Sinne ein Merkmal, das einen Winkel von 0 Grad
bis etwa 10 Grad gegenüber
einer Parallelen zu einer anderen Fläche einschließt. Darüber hinaus
kennzeichnet eine mit "stromaufwärts" bezeichnete Richtung
die Richtung aus der die lokale Strömung kommt, während eine
mit "stromabwärts" bezeichnete Richtung die
Richtung kennzeichnet, in die sich die lokale Strömung bewegt.
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Mit
Bezug auf 1 ist eine Komponente 10, z.B.
eine Gasturbinentriebwerkskomponente, veranschaulicht. Die Komponente 10 weist
ein Substrat 12 mit einer ersten Oberfläche 14 und mit einer
zweiten Oberfläche 16 auf.
Die erste Oberfläche 14 kann auch
als die "kühle" Fläche bezeichnet
werden, während
die zweite Oberfläche 16 als
die "heiße" Fläche bezeichnet
werden kann, da die zweite Oberfläche 16 während des
Betriebs im Allgemeinen im Verhältnis
höheren
Temperaturen ausgesetzt ist als die erste Oberfläche 14. Beispielsweise
ist die zweite Oberfläche 16 im
Falle von Gasturbinentriebwerkskomponenten möglicherweise Gasen ausgesetzt,
die Temperaturen von wenigstens etwa 1000 °C aufweisen. Innerhalb dieses
Bereichs können
Temperaturen sogar 2000 °C
erreichen, wobei Temperaturen von etwa 1000 °C bis etwa 1600 °C nicht ungewöhnlich sind.
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Das
Material des Substrats 12 hängt von der Anwendung ab. Beispielsweise
besteht das Substrat 12 im Falle von Gasturbinentriebwerkskomponenten aus
einem Material, das in der Lage ist, den gewünschten Betriebsbedingungen
standzuhalten. Zu geeigneten Materialien gehören, ohne darauf beschränkt zu sein,
auf Keramikwerkstoffen und auf Metall basierende Materialien. Nicht
als beschränkend
zu wertende Beispiele von Metallen sind: Stahl; höchstschmelzende
Metalle wie Titan; und auf Nickel, Kobalt oder Eisen basierende
Superlegierungen. Allerdings ist es selbstverständlich, dass weitere Ausführungsbeispiele
in Betracht kommen, bei denen das Merkmal eines schräg ausgebildeten Wandabschnitts
der Nut als ein aerodynamisches Merkmal anstelle eines Kühlungsmerkmals
verwendet wird, da ein solches Substrat 12 auf einem Material
basieren kann, das geringere Wärmelasten
verträgt
als die oben erwähnten.
Beispielsweise kann das Substrat 12 auf Aluminium basieren.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist die erste Oberfläche 14 des
Substrats 12 gegenüberliegend zu
der zweiten Oberfläche 16 des
Substrats 12 angeordnet. Beispielsweise können die
erste Oberfläche 14 und
die zweite Oberfläche 16 zueinander
parallel verlaufen. In der zweiten Oberfläche 16 ist eine Nut 22 ausgebildet,
die auch als eine Rinne bezeichnet werden kann. Die Nut 22 kann
sich in Längsrichtung vollständig über die
zweite Oberfläche 16 oder
sie kann sich teilweise über
die zweite Oberfläche 16 erstrecken.
Die Nut 22 weist eine erste Seitenwand 24, eine
zweite Seitenwand 26 und eine Bo denfläche 28 auf. Die Bodenfläche 28 ist
weitgehend parallel zu der zweiten Oberfläche 16. In einem Ausführungsbeispiel
kann die zweite Seitenwand 26 im Wesentlichen senkrecht
zu der zweiten Oberfläche 16 verlaufen. Die
erste Seitenwand 24 ist im Wesentlichen rechtwinklig zu
der zweiten Oberfläche 16,
weist allerdings außerdem
mehrere schräg
ausgebildete Kantenabschnitte 30 auf. Es ist ferner zu
beachten, dass die erste Seitenwand 24 sich hinsichtlich
des Fluidstroms während
des Betriebs abstromseitig der zweiten Seitenwand 26 befindet.
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Der
schräg
ausgebildete Kantenabschnitt 30 weist eine Schrägfläche auf,
die mit der zweiten Oberfläche 16 und
der Bodenfläche 28 der
Nut 22 physikalisch verbunden ist. Während die Gestalt des schräg ausgebildeten
Kantenabschnitts 30 in Abhängigkeit von der Anwendung
variiert, ist die Gestalt dazu eingerichtet, während des Betriebs Kühlfluid (z.B.
Luft) an der zweiten Oberfläche 16 zu
halten. Darüber
hinaus kann der schräg
ausgebildete Kantenabschnitt 30 eine Gestalt aufweisen,
die dazu eingerichtet ist, während
des Betriebs seitlich auf der zweiten Oberfläche 16 Kühlfluid
auszubreiten. Die Gestalt sämtlicher
schräg
ausgebildeter Kantenabschnitte kann übereinstimmen oder unterschiedlich sein.
Zu geeigneten Formen gehören,
ohne darauf beschränkt
zu sein, eine geneigte schwalbenschwanzförmige Gestalt (oder Diffusor-
oder Fächergestalt),
eine geneigte V-förmige
Gestalt und eine geneigte rechteckige Gestalt. Es ist ferner zu
beachten, dass die Kanten der Ausformungen in unterschiedlichen
Ausmaßen
scharf oder abgerundet sein können.
Die die schräg
ausgebildeten Kantenabschnitte 30 aufweisende Nut 22 kann
durch ein beliebiges geeignetes Verfahren ausgebildet sein, beispielsweise, jedoch
ohne darauf beschränken
zu wollen, mittels Laser- oder Wasserstrahlbearbeitung.
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Mehrere
Durchlasskanalöffnungen 32 sind
in Längsrichtung
voneinander beabstandet und erstrecken sich durch das Substrat 12 von
der ersten Oberfläche 14 des
Substrats zu der Bodenfläche 28 der Nut 22.
In einem Ausführungsbeispiel
sind die Durchlasskanalöffnungen 32 geneigt,
d.h. sie verlaufen unter einem Winkel durch das Substrat. Beispielsweise können die
Durchlasskanalöffnungen 32 unter
einem Winkel von etwa 10 Grad bis etwa 60 Grad, insbesondere unter
einem Winkel von etwa 20 Grad bis etwa 40 Grad geneigt sein. Der
spezielle Winkel der Durchlasskanalöffnungen 32 hängt von
der Gestalt der Komponente, ihren Anforderungen an die Kühlung und
dergleichen ab. Eine unter einem Winkel durch das Substrat verlaufende
Anordnung der Durchlasskanalöffnungen
reduziert vorteilhafterweise Wegblaseffekte, was den Filmkühlungswirkungsgrad
verbessert.
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Der
Durchmesser der Durchlasskanalöffnungen
32 kann
einheitlich sein oder kann in einer Abwandlung variieren. Beispielsweise
ist in einem Ausführungsbeispiel
der Einlass
34 jeder Durchlasskanalöffnung
32 im Wesentlichen
zylindrisch, während der
Mündungsabschnitt
36 der
Durchlasskanalöffnung
32 elliptisch
oder diffusorförmig
sein kann oder eine beliebige sonstige Geometrie aufweisen kann. Der
Mündungsabschnitt
36 der
Durchlasskanalöffnung
32 ist
der Bereich, in dem die Durchlasskanalöffnung
32 an der Bodenfläche
28 der
Nut
22 endet. Zu geeigneten Beispielen eines diffusorförmigen Lochs
gehören
jene, die in der
US-Patentschrift
6 234 755 veranschaulicht und erörtert sind, auf deren gesamten
Inhalt hier Bezug genommen ist.
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Die
Anzahl von Durchlasskanalöffnungen 32 sind
in der Nut 22 fluchtend ausgerichtet, so dass zwischen
zwei Löchern 32 mindestens
ein schräg ausgebildeter
Kantenabschnitt 30 der ersten Seitenwand 24 angeordnet
ist. Diese Konfiguration ermöglicht
vorteilhafterweise, dass der im Wesentlichen senkrechte Abschnitt
der ersten Seitenwand als ein Blockademerkmal oder Sperrelement
wirkt, das im Betrieb eine seitliche Verteilung des Kühlfluids
in der Nut 22 hervorruft. Darüber hinaus ermöglicht der schräg ausgebildete
Kantenabschnitt 30, dass das Kühlfluid in Nähe der zweiten
Oberfläche 16 gehalten wird,
während
im Betrieb Kühlfluid
außerdem
lateral auf der zweiten Oberfläche 16 ausgebreitet
wird. Die Kombination einer Blockadefunktion mit einer Diffusorfunktion
des Fluidstroms steigert vorteilhafterweise die Leistung sowohl
der Kühlung
als auch der Aerodynamik im Vergleich zu bestehenden filmgekühlten Komponenten.
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Im
Betrieb bewegt sich ein Kühlfluid,
beispielsweise verdichtete Luft, ausgehend von einer physikalisch
mit der ersten Oberfläche 12 verbundenen
Quelle in die Nut 22. Das Kühlfluid ist beispielsweise
durch Pfeile 38 veranschaulicht. Das aus der Mündung 36 der
Durchlasskanalöffnungen 32 austretende
Kühlfluid
wird durch die im Wesentlichen senkrechten Bereiche der ersten Seitenwand 24 erheblich
blockiert, was dazu führt,
dass sich das Kühlfluid
innerhalb der Nut 22 seitlich verteilt. Allerdings kann
sich ein Teil des Kühlfluids,
wie veranschaulicht, die erste Seitenwand 24 überqueren.
Vorteilhafterweise ermöglichen
die schräg
ausgebildeten Kantenabschnitte 30 es dem Kühlfluid,
von der Nut 22 zu der zweiten Oberfläche 16 überführt zu werden,
so dass das Kühlfluid
in Nähe
der zweiten Oberfläche 16 gehalten
wird. Darüber
hinaus breitet der schräg
ausgebildete Kantenabschnitt 30 Kühlluft seitlich auf der zweiten
Oberfläche 16 aus.
Linien 40 repräsentieren heiße Abgase,
die an der zweiten Oberfläche 16 über das
Kühlfluid
strömen.
Das Kühlfluid
bildet einen Kühlfilm
auf der zweiten Oberfläche 16,
der den die zweite Oberfläche 16 erreichenden
einfallenden Wärmefluss
zumindest reduziert.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist eine Komponente 50,
beispielsweise eine Gasturbinentriebwerkskomponente, veranschaulicht.
Die Komponente 50 enthält
das Substrat 12, das die erste Oberfläche 14 und die zweite
Oberfläche 16 aufweist.
In der zweiten Oberfläche 16 ist
ein optionales Wärmebarrierenbeschichtungs-(TBC
= Thermal Barrier Coating)-System 18 angeordnet, um die
zweite Oberfläche 16 vor
Korrosion zu schützen
und/oder eine Steigerung der Betriebstemperatur, der das Substrat 12 ausgesetzt
werden kann, zu erlauben, so wie eine optionale Bindungsschicht 20 vor
Oxidation zu bewahren. Selbstverständlich kann das als eine einzige Schicht
veranschaulichte TBC-System 18 auch auf mehreren Schichten
basieren. In einem mehrschichtigen TBC-System kann jede Schicht ähnliche
oder andere Zusammensetzungen aufweisen als die übrigen Schichten. Darüber hinaus
kann die Dicke jeder Schicht übereinstimmen
oder unterschiedlich sein.
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Das
TBC-System 18 kann in einigen Ausführungsbeispielen unmittelbar
an die zweite Oberfläche 16 gebunden
sein, oder es kann eine optionale Bindungsschicht 20 verwendet
werden, um die Haftung des TBC-Systems 18 an dem Substrat 12 zu
verbessern. Die Bindungsschicht 20 kann durch mehrere Techniken
aufgetragen werden, zu denen, jedoch ohne darauf beschränken zu
wollen, physikalische Dampfabscheidung (PVD = Physical Vapor Deposition),
chemisches Aufdampfen (CVD = Chemical Vapor Deposition) oder ein
thermisches Sprühverfahren gehören. Beispiele
thermischer Sprühverfahren
beinhalten, ohne darauf beschränkt
zu sein, Vakuumplasmaabscheidung, Hochgeschwindigkeits-Brenngas (HVOF
= High Velocity Oxy-Fuel) und Luftplas masprühen (APS). Es können auch
Kombinationen von thermischen Sprüh- und CVD-Techniken verwendet
werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist die Bindungsschicht 20 aus einem Material hergestellt,
das "MCrAlY" enthält, wobei "M" für
Eisen, Nickel oder Kobalt steht. In weiteren Ausführungsbeispielen
basiert die Bindungsschicht 20 auf einem Aluminid oder einem
Edelmetallaluminidmaterial (z.B. Platinaluminid). Das TBC-System 18 kann
in diesem Fall über der
Bindungsschicht 20 aufgetragen werden. Im Falle von Turbinenschaufeln
kann das TBC-System 18 ein auf Zirkon basierendes Material
sein, das mit einem Oxid, beispielsweise Yttriumoxid, stabilisiert
ist. Das TBC-System 18 kann durch mehrere Techniken aufgetragen
werden, zu denen, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, eine thermische
Sprühtechnik
und Elektronenstrahl-PVD-Beschichtung (EB-PVD = Electron Beam Physical
Vapor Deposition) gehören.
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In
dem TBC-System 18 ist die Nut 22 ausgebildet,
die sich möglicherweise
bis zu der optionalen Bindungsschicht 20 oder zu der zweiten
Oberfläche 16 erstrecken
kann oder auch nicht. Darüber
hinaus kann sich die Nut 22 in Längsrichtung vollständig oder
teilweise über
das TBC-System 18 erstrecken. Die Nut 22 weist
die erste Seitenwand 24, die zweite Seitenwand 26 und
die Bodenfläche 28 auf.
Die Bodenfläche 28 verläuft weitgehend
parallel zu der zweiten Oberfläche 16.
In einem Ausführungsbeispiel
kann die zweite Seitenwand 26 im Wesentlichen senkrecht
zu der zweiten Oberfläche 16 verlaufen. Die
erste Seitenwand 24 ist im Wesentlichen rechtwinklig zu
der zweiten Oberfläche 16 orientiert,
weist allerdings auch mehrere schräg ausgebildete Kantenabschnitte 30 auf.
Ferner versteht sich, dass die erste Seitenwand 24 hinsicht lich
des Fluidstroms während
des Betriebs gegenüber
der zweiten Seitenwand 26 abstromseitig angeordnet ist.
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Die
schräg
ausgebildeten Kantenabschnitte 30 weisen eine Schrägfläche auf,
die physikalisch mit dem TBC-System 18 und der Bodenfläche 28 der
Nut 22 verbunden ist. Die mehreren Durchlasskanalöffnungen 32 sind
in Längsrichtung
voneinander beabstandet und erstrecken sich durch das Substrat von der
ersten Oberfläche 14 des
Substrats 12 zu der Bodenfläche 28 der Nut 22.
In einem Ausführungsbeispiel
ist der Einlass 34 jeder Durchlasskanalöffnung 32 im Wesentlichen
zylindrisch, während
die Mündung 36 der
Durchlasskanalöffnung 32 elliptisch
oder diffusorförmig
sein kann oder eine beliebige sonstige Geometrie aufweisen kann.
Die Mündung 36 der Durchlasskanalöffnung 32 ist
der Bereich, in dem die Durchlasskanalöffnung 32 an der Bodenfläche 28 der Nut 22 endet.
Die Anzahl von Durchlasskanalöffnungen 32 sind
in der Nut 22 fluchtend ausgerichtet, so dass zwischen
zwei Durchlasskanalöffnungen 32 mindestens
ein schräg
ausgebildeter Kantenabschnitt 30 der ersten Seitenwand 24 angeordnet
ist.
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Es
ist einzusehen, dass die hier offenbarten Komponenten mehr als eine
Nut aufweisen können, die
sich möglicherweise über die
gesamte zweite Oberfläche 16 erstrecken
können
oder auch nicht. In den optionalen zusätzlichen Nuten können Anzahl, Gestalt
und Anordnung der Durchlasskanalöffnungen
mit jenen der Durchlasskanalöffnungen 32 übereinstimmen
oder sich von diesen unterscheiden. Darüber hinaus kann die Gestalt der schräg ausgebildeten
Kantenabschnitte mit dem schräg
ausgebildeten Kantenabschnitt 30 übereinstimmen oder sich davon unterscheiden.
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Vorteilhafterweise
kann mittels der offenbarten Komponente eine im Vergleich zu bestehenden filmgekühlten Komponenten
gesteigerte Leistung sowohl hinsichtlich der Kühlung als auch hinsichtlich der
Aerodynamik verwirklicht werden. Darüber hinaus erleichtert es außerdem die
Herstellung der Komponenten, wenn schräg ausgebildete Bereiche anstelle
von vollständig
scharfen rechtwinkligen Kanten verwendet werden. Weiter reduziert
das Entfernen (Abschrägen)
des Seitenwandmaterials die Gefahr des Verlusts von Material im
Betrieb.
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Die
Komponente 10 enthält
ein Substrat 12 mit einer ersten Oberfläche 14 und einer zweiten Oberfläche 16;
eine in der zweiten Oberfläche 16 ausgebildete
Nut 22, wobei die Nut 22 eine weitgehend parallel
zu der zweiten Oberfläche 16 verlaufende
Bodenfläche 28,
eine erste Seitenwand 24 und eine zweite Seitenwand 26 aufweist,
wobei die erste Seitenwand 24 im Wesentlichen rechtwinklig
zu der zweiten Oberfläche 16 ist,
und wobei die erste Seitenwand 24 mehrere schräg ausgebildete
Kantenabschnitte 30, die mit der zweiten Oberfläche 16 und der
Bodenfläche 28 physikalisch
verbunden sind; und mehrere Durchlasskanalöffnungen 32 aufweist, die
sich von der ersten Oberfläche 14 zu
der Bodenfläche 28 durch
das Substrat 12 erstrecken, wobei die Anzahl von Durchlasskanalöffnungen 32 in
der Nut 22 fluchtend ausgerichtet sind, so dass zwischen zwei
Durchlasskanalöffnungen 32 mindestens
ein schräg
ausgebildeter Kantenabschnitt 30 angeordnet ist.
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Während die
Offenbarung anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass an deren Elementen
vielfältige Änderungen
vorgenommen werden können,
und dass die Beispiele durch äquivalente
Ausführungen substituiert
werden können,
ohne vom Gegenstand der Offenba rung abzuweichen. Darüber hinaus
können
viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation
oder ein spezielles Material an die Ausführungen der Offenbarung anzupassen, ohne
von dem hauptsächlichen
Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Die Offenbarung soll daher nicht
auf die spezielle Ausführungsform
beschränkt sein,
die als der beste in Betracht kommende Weg zum Ausführen dieser
Offenbarung offenbart ist, sondern soll sämtliche Ausführungsbeispiele
einbeziehen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
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- 10
- Komponente
- 12
- Substrat
- 14
- Erste
Oberfläche
- 16
- Zweite
Oberfläche
- 18
- Wärmebarrierenbeschichtung
- 20
- Bindungsschicht
- 22
- Nut
- 24
- Erste
Seitenwand
- 26
- Zweite
Seitenwand
- 28
- Bodenfläche
- 30
- Schräg ausgebildete
Kantenabschnitt
- 32
- Durchlasskanalöffnung
- 34
- Einlass
- 36
- Auslassbereich
- 38
- Kühlfluid
- 40
- Heißes Abgas
- 50
- Komponente