本發(fā)明涉及模塊化工業(yè)燃氣輪機(IGT)構(gòu)件的先進構(gòu)想，其基于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平的IGT構(gòu)件的每個領(lǐng)域的工業(yè)范圍中使用最適合材料的原理。其是指用于施加到構(gòu)件上以使最終構(gòu)件適于特定功能的隔離結(jié)構(gòu)或面板、冷卻結(jié)構(gòu)或面板的制造的方法。

此外，本發(fā)明涉及i)組合式面板結(jié)構(gòu)；ii)形成組合式面板結(jié)構(gòu)的各種面板的特殊處理；iii)涉及結(jié)構(gòu)冷卻面板的制造構(gòu)想；iv)由組合式面板結(jié)構(gòu)組裝的各種IGT構(gòu)件。

此外，本發(fā)明涉及模塊化結(jié)構(gòu)組件和CMC翼型件固定在具有上述結(jié)構(gòu)IGT構(gòu)件的金屬芯的金屬平臺上，尤其是指導(dǎo)葉或轉(zhuǎn)子葉片翼型件。

背景技術(shù)：

最適合材料的選擇總體上與工作經(jīng)歷下的環(huán)境、熱、機械和熱機械負載條件相關(guān)。根據(jù)該設(shè)計構(gòu)想，整體的陶瓷和陶瓷基質(zhì)復(fù)合物(CMC)材料尤其有益于施加到高溫負載區(qū)域中，而金屬合金優(yōu)選主要用于機械或中等熱機械負載的區(qū)段。該原理是指使用整體陶瓷且尤其是CMC用于生成GT構(gòu)件或構(gòu)件模塊/渦輪和燃燒器GT區(qū)段中的特殊區(qū)域，如，平臺和翼型件、插入件，或更一般地作為襯套材料。

該途徑也是適于較高溫度應(yīng)用的涉及WO 2014/146829 A1的新重整/修理原理。實際上，整體陶瓷材料和陶瓷基質(zhì)復(fù)合物在經(jīng)歷高和很高的溫度(1000到1700°)和周期操作狀況時，不易于受熱退化作用。相比于使用必須由與熱障涂層(即，TBC系統(tǒng))組合的環(huán)境金屬涂層保護的金屬合金，允許了相當(dāng)長的總體構(gòu)件壽命。

陶瓷系統(tǒng)(包括CMC)也可能需要由陶瓷制成的環(huán)境和熱障保護涂層，尤其是在高溫范圍中，但因此允許在金屬合金不可忍受的溫度水平下操作，或較大地延長了構(gòu)件壽命。

基于該構(gòu)想，主要存在兩個因素驅(qū)使陸基IGT的渦輪葉片和燃燒器區(qū)段的整體和陶瓷復(fù)合物制成的本體的發(fā)展，且這至少部分對于航空GT也是有效的：

1.構(gòu)件耐溫且延長壽命；

2.渦輪葉片的前級的冷卻需要可通過向葉片(旋轉(zhuǎn)和/或靜止)提供陶瓷殼作為針對操作期間的熱氣體的沖擊的保護隔層來較大減小。

模塊化IGT構(gòu)件設(shè)計中的現(xiàn)今標(biāo)準(zhǔn)整體陶瓷和CMC系統(tǒng)的典型缺陷：

i. 脆性性質(zhì)和低斷裂韌性(整體陶瓷)；

ii.很有限的疲勞性質(zhì)，尤其是整體陶瓷，而且CMC系統(tǒng)也是；

iii.有限抗蠕變性(CMC)；

iv.成本較高(CMC)。

市售的以及文獻中描述的CMC材料仍存在：

在考慮渦輪零件且尤其是在旋轉(zhuǎn)葉片(蠕變負載)的情況下，CMC的機械強度值大體上在設(shè)計要求的極限內(nèi)?？紤]不同構(gòu)件區(qū)段的簡單功能分開(即，機械和熱去耦)并不足夠，如，構(gòu)件分成不同的子構(gòu)件，其中某些區(qū)域主要需要承受機械負載，而其它構(gòu)件區(qū)段將必須對抗高熱負載(如若干專利和公開文獻所述)。殼的一些特殊區(qū)域應(yīng)對很高的溫度，且針對來自很高氣體質(zhì)量流、氣體壓力和離心負載的不可忽略的機械負載。

強各向異性機械和物理CMC材料性質(zhì)。該現(xiàn)象基于CMC復(fù)合物內(nèi)的無機纖維的本來的2D/3D織造微觀結(jié)構(gòu)。尤其是在需要較厚材料強度的情況下，多層布置不可避免，這附加地提高了內(nèi)在的不均一，且導(dǎo)致獨立層疊層之間的局部缺陷或完全分層的風(fēng)險。除此方面外，增大多孔性的總體風(fēng)險隨用于形成最終的殼或線性區(qū)段的層數(shù)而提高。

有限蠕變性質(zhì)，如主要由作為增強元件包含在CMC微觀結(jié)構(gòu)內(nèi)的纖維性質(zhì)驅(qū)動。陶瓷復(fù)合材料的該特質(zhì)甚至進一步限制了設(shè)計靈活性和隨后在較長操作時間內(nèi)應(yīng)用于組合的機械和高溫負載的區(qū)域中。

將預(yù)計到翼型件周圍的高熱梯度(溫度不均一)。事實上，所得的最大熱和機械負載可很局部化，這存在局部破壞形成的高風(fēng)險，這可最終導(dǎo)致CMC系統(tǒng)的完全破壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于概括用于IGT構(gòu)件的先進的整體陶瓷和CMC區(qū)段以及相關(guān)模塊化構(gòu)件設(shè)計方案的局限性和不足。出于此目的，必須克服以下關(guān)鍵方面：

i. CMC材料的機械性質(zhì)的顯著各向異性；

ii.標(biāo)準(zhǔn)整體和CMC材料的機械、熱和熱機械局限；

iii.CMC材料的侵蝕極限；

iv.標(biāo)準(zhǔn)整體和CMC材料的抗沖擊性；

v. 導(dǎo)致基質(zhì)和纖維性質(zhì)退化的非氧化物陶瓷的高溫化學(xué)穩(wěn)定性(陶瓷腐蝕)和氧化的極限；

vi.獨立CMC區(qū)段的高成本(例如，翼型件殼、襯套和其它構(gòu)件)。

本發(fā)明的目的涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求的實施例。

此外，本發(fā)明的目的關(guān)于基于模塊化結(jié)構(gòu)組裝渦輪機的導(dǎo)葉或轉(zhuǎn)子葉片的方法，其中至少翼型件殼、襯套和其它構(gòu)件包括至少一個隔離面板，其由根據(jù)本描述的一個或多個所附權(quán)利要求的制造過程制備。

使用基于模塊化結(jié)構(gòu)的渦輪機的導(dǎo)葉組件的實例，該導(dǎo)葉包括至少一個翼型件、內(nèi)平臺、外平臺，其中導(dǎo)葉翼型件和/或平臺具有在其一端的用于在彼此間連接導(dǎo)葉元件的目的的構(gòu)型。

導(dǎo)葉元件在彼此間的連接，尤其是根據(jù)本描述的所附權(quán)利要求中的一項或多項的制造相對于渦輪機的轉(zhuǎn)子軸線而構(gòu)造為相對于翼型件的徑向或準(zhǔn)徑向延伸部是可分開的、永久或半永久固定的。

翼型件相對于至少一個平臺的組裝基于力配合和/或形狀配合連接，或翼型件相對于至少一個平臺的組裝基于金屬和/或陶瓷配合表面的使用，或翼型件相對于至少一個平臺的組裝基于具有可分開的、永久或半永久固定的力閉合裝置。

至少導(dǎo)葉翼型件或翼型件的備選基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括至少一個流填充的外熱氣體路徑襯套，其包圍導(dǎo)葉翼型件的至少一部分，其中流填充的外熱氣體路徑襯套通過使用收縮接頭連接到導(dǎo)葉翼型件或翼型件的備選的接觸結(jié)構(gòu)上。

此外，至少一個導(dǎo)葉翼型件或翼型件的備選基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括至少一個填填充的外熱氣體路徑襯套，其包圍導(dǎo)葉翼型件的至少一部分。流填充的外熱氣體路徑襯套相對于導(dǎo)葉翼型件或翼型件的備選基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過使用收縮接頭來連接。

此外，至少導(dǎo)葉翼型件或翼型件的備選基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括至少一個流填充的外熱氣體路徑襯套，其包圍限定的導(dǎo)葉翼型件的至少一部分，其中平臺包括至少一個插入元件或機械聯(lián)鎖件，和/或沿?zé)釕?yīng)力區(qū)域的附加的熱障涂層。

此外，至少導(dǎo)葉翼型件或翼型件的備選基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括至少一個流填充的外熱氣體路徑襯套，其包圍限定的導(dǎo)葉翼型件的至少一部分，其中平臺和/或翼型件和/或翼型件載體和/或外熱氣體路徑包括沿?zé)釕?yīng)力區(qū)域或在熱應(yīng)力區(qū)域內(nèi)的至少一個插入元件和/或機械聯(lián)鎖件。

如果其關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片或襯套和相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，則相同或相似的考慮也適用。

組裝導(dǎo)葉或轉(zhuǎn)子葉片的方法特征在于基于根據(jù)本描述的一個或多個所附權(quán)利要求的隔離面板的插入元件和/或形成相應(yīng)的流填充區(qū)域的機械聯(lián)鎖件以力配合方式或具有附加固定器件的推動加載的抽屜的方式至少插入適當(dāng)設(shè)計的凹口中。

作為組裝轉(zhuǎn)子葉片的實例，以下程序是可能的：轉(zhuǎn)子葉片組件包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片翼型件、至少一個踏板安裝部分，而轉(zhuǎn)子葉片元件具有在其一端處的用于彼此之間可互換連接的目的的器件。至少一個翼型件根據(jù)本發(fā)明的一個或多個所附權(quán)利要求制造。翼型件相對于其它元件的連接基于相對于燃氣輪機的軸線的徑向或準(zhǔn)徑向延伸部中的固定，而葉片翼型件關(guān)于踏板安裝部分的組裝基于由依附互連促動的摩擦鎖定的連結(jié)。作為備選，與踏板安裝部分連接的葉片翼型件的組裝基于將轉(zhuǎn)子葉片元件固定到彼此上的金屬和/或陶瓷表面的使用。或者，與踏板安裝部分連接的葉片翼型件的組裝基于具有可分開、永久或半永久固定的閉合器件，而踏板安裝部分由至少兩折的元件構(gòu)成。單獨的踏板安裝部分相對于轉(zhuǎn)子葉片翼型件的腳側(cè)的長形部分的組裝利用往復(fù)軸向引導(dǎo)的聯(lián)接進行，而具有軸向相對的裂縫或抓爪的踏板安裝部分(120,130)對應(yīng)于柄下方結(jié)構(gòu)的長形部分的沿軸向延伸的輪廓。柄下方結(jié)構(gòu)的長形部分的沿軸向延伸的輪廓大致對應(yīng)于翼型件的軸向流入平面。

此外，主要目標(biāo)在于斷開涉及與CMC翼型件聯(lián)接的模塊和接頭的構(gòu)想的熱和機械負載，尤其涉及導(dǎo)葉或轉(zhuǎn)子葉片翼型件。

用于CMC翼型件殼整體結(jié)合到部分上的基本物件基于：

CMC靈活固定到金屬平臺上，即，允許翼型件(圖上名稱為殼)沿X-Y軸線擴張，而沒有收縮；

中間層作為金屬殼的支承件，且作為"緩沖器"功能來補償熱膨脹失配和可能的沖擊。

定義：面板由具有限定布置的組織纖維單或多半板層(=多層)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。多板層結(jié)構(gòu)的各層可由不同纖維布置、定向、構(gòu)架或幾何一致性(例如，尺寸)制成。

差別在于：

1.標(biāo)準(zhǔn)CMC面板使用標(biāo)準(zhǔn)布置和/或織造的纖維組織。多層面板中的不同層，其不必具有相同的纖維定向或織造結(jié)構(gòu)(系統(tǒng)1、面板1，見圖1)。

2."冷卻圖案"CMC面板，使用組合纖維結(jié)構(gòu)(系統(tǒng)2、面板2，見圖1和3a)，或使用具有預(yù)先構(gòu)成的冷卻孔的組織(系統(tǒng)2、面板2)。該面板包括冷卻結(jié)構(gòu)，其可由不同性能構(gòu)成(見圖3a, 3b, 5b, 11a, 11b)。

3."隔離CMC面板"，其由具有從頂部到底部布置的至少以下部分的本體構(gòu)成：

-涂層，如果需要；

-CMC(一個或多個板層)；

-陶瓷氈(浸漬或未浸漬陶瓷漿料基質(zhì)系統(tǒng))(一個或多個板層)；

-CMC(一個或多個板層)。

取決于需要，涂層可通過各種不同過程(熱噴涂、浸漬、CVD及其他)加到面板的內(nèi)表面或外表面的頂部上(系統(tǒng)3、面板3，例如，見圖5c)。

取決于需要，該布置可為(見圖1和4)：

i)具有隔離面板(面板3)，作為標(biāo)準(zhǔn)CMC面板(面板1)頂部上的外部面板，

ii)具有隔離面板(面板3)，作為夾層的中心部分，即，具有標(biāo)準(zhǔn)CMC面板(面板1)作為外部面板內(nèi)和內(nèi)部面板。

iii)及其他。

4.其它組合可取決于特定應(yīng)用實現(xiàn)。面板的層合順序也可不同。使用的組合結(jié)構(gòu)面板可為上文提出的不同面板系統(tǒng)的組合，即：

i)面板1：CMC、涂層，如果需要；

ii)面板2：冷卻圖案CMC；

iii)面板3：隔離面板、陶瓷氈。

作為單個面板或作為組合結(jié)構(gòu)面板，面板可為復(fù)雜的3D幾何形狀，如，燃氣輪機轉(zhuǎn)子葉片或?qū)~翼型件。

5.此外，冷卻空氣孔(CAH)的實施使用銷插入陶瓷組織纖維束之間以避免纖維的斷開/破壞。

在此情況下，不需要復(fù)雜的后處理(如，激光鉆孔或其它加工操作)。這可在現(xiàn)有技術(shù)水平的CMC面板中或在不同的面板系統(tǒng)和它們的組合中完成。

6.制造期間使用銷來使冷卻孔整體結(jié)合。就此而論，纖維并未切割，且CMC層的完整性保持不變。

此外，用語(短語)"陶瓷紡織物"是"組織"的同義詞；這里可更常使用"陶瓷織物"。各種用語的隨后使用應(yīng)當(dāng)在此背景下查看。

制造步驟使用標(biāo)準(zhǔn)CMC多板層生產(chǎn)過程，其中一些步驟或特殊組織或物件整體結(jié)合，以便獲得目標(biāo)特征。

方法的優(yōu)點在于，使用一個單干燥和一個單燒結(jié)步驟生成具有多個系統(tǒng)構(gòu)造的復(fù)雜面板(使最終產(chǎn)品適于特定功能)，且最小化(或完全消除)再加工步驟，如，后加工、表面再加工或涂層施加。以下方法優(yōu)選用作基礎(chǔ)：

涉及隔離結(jié)構(gòu)/面板的制造構(gòu)想包括以下操作a)-h)：

a)將脫漿的3D陶瓷組織切割成正確的尺寸和形狀用于應(yīng)用。脫漿意思是除去用于制造陶瓷組織的纖維涂層的過程。b)優(yōu)選通過刀片涂布(該水平也開啟了其它漿料滲入方法)來將漿料滲入到組織中，c)根據(jù)面板層合在單層或多層的模具上：該方法操作包括至少三個步驟，即，i)將一層施加到標(biāo)準(zhǔn)陶瓷組織的n層上(以布置的纖維，即，單向布置(UD)或織造纖維)；以及ii)多層面板中的不同層不必具有相同的纖維定向或織造架構(gòu)，以及iii)在各個單層之后，例如通過刀片涂布來使?jié){料滲入到組織中。三個提到的步驟不必共同發(fā)生。d)根據(jù)系統(tǒng)1(即，面板1)將單層，或根據(jù)系統(tǒng)3(即，面板3)將多層層疊在多層的底部上：該方法操作包括至少兩個步驟，即，i)將一層施加到陶瓷氈的n層上，以及ii)例如通過刀片涂布，在各個單層之后使?jié){料滲入到組織中(僅部分地：僅組織的外表面，以便將其連結(jié)到CMC的多板層面板上，或完全地浸漬)。兩個提到的步驟不一定共同發(fā)生。e)可選的：銷施加(構(gòu)想為具有插入的銷)，以便生成穿過多個面板結(jié)構(gòu)的厚度的一部分或整個厚度的直冷卻路徑(即，冷卻空氣孔，CAH)：該方法操作包括至少三個步驟，即，銷可為i)具有陶瓷層涂層的永久金屬銷，以避免基質(zhì)附接到銷上，以及燒結(jié)期間銷的過強氧化；以及ii)永久陶瓷銷，其可在燒結(jié)之后容易地除去；以及iii)在燒結(jié)過程期間通過熱處理消除的銷(例如，例如，碳銷)，使孔結(jié)構(gòu)無損。此外，銷通過使它們滑動穿過多個面板結(jié)構(gòu)的厚度的一部分或穿過整個厚度來施加。在后一情況中，為了便于定位銷，下方的模具可設(shè)有定位孔，銷可利用適當(dāng)?shù)奈恢煤徒嵌扰浜显诙ㄎ豢字小ｄN插入組織纖維束之間，以便避免處理和隨后除去銷期間的陶瓷纖維的任何破壞。所有提到的步驟不必共同發(fā)生。e)干燥。f)脫模。g)在一個步驟中燒結(jié)整個結(jié)構(gòu)，以使構(gòu)件特定區(qū)域或構(gòu)件模塊完成。h)僅在可選操作的情況下，e)產(chǎn)生：除去銷以避免它們周圍的纖維束的破壞。除去技術(shù)將取決于使用的銷的類型[見e)下的各種步驟]。i)修整，即，使用下者：i)后加工，和/或ii)表面光滑化/再加工，和/或iii)涂層施加，和/或其它程序，如果需要的話。

闡釋：刀片涂布是一個使用的方法。這有效地保持滲入方法作為總體步驟，且將刀片涂布稱為實例。例如，其它方法是壓力滲入、預(yù)處理、電泳沉積等。

施加到模具上的初始系統(tǒng)不必強制為系統(tǒng)1。然而，初始系統(tǒng)也可如各種圖中描述的系統(tǒng)2或3，其中各種組合將描述且將取決于最終應(yīng)用或目標(biāo)特征。

制造構(gòu)想涉及冷卻結(jié)構(gòu)/面板(圖3a)和3b)和圖9,10和11)。

使用與纖維架構(gòu)(圖3a和9和10)組合的組織的制造構(gòu)想包括以下操作a)-j)：

a)將脫漿的3D陶瓷組織切割成正確的尺寸和形狀用于應(yīng)用。在此上下文中，脫漿意思是除去用于制造陶瓷組織的纖維涂層的過程。b)例如，通過刀片涂布，漿料滲入到組織中。c)層合在根據(jù)系統(tǒng)2的單層或多層的模具上(即，面板2)：該方法操作包括至少三個步驟，即，i)將一層施加到n層的組合纖維架構(gòu)陶瓷組織上(見圖3a)和圖9)；以及ii)多層面板中的不同層不必具有相同的冷卻路徑架構(gòu)；以及iii)在各個單層之后，例如通過刀片涂布來使?jié){料滲入到組織中。三個提到的步驟不必共同發(fā)生。d)將單層或根據(jù)系統(tǒng)1(即，面板1)的多層層合到多層系統(tǒng)2(即，面板1)的頂部上：該方法操作包括至少三個步驟，即，i)將一層施加到n層標(biāo)準(zhǔn)陶瓷組織(具有布置的纖維，例如，單向布置(UD)或織造纖維)上；以及ii)多層面板中的不同層不必具有相同的纖維定向或織造架構(gòu)，以及iii)在各個單層之后，例如通過刀片涂布來使?jié){料滲入到組織中。三個提到的步驟不一定共同發(fā)生。e)可選的：銷施加(見圖5)，以便生成穿過多個面板結(jié)構(gòu)的厚度的一部分或整個厚度的直冷卻路徑(即，冷卻空氣孔，CAH)：銷可為：i)金屬銷，其具有在頂部上的陶瓷層以避免基質(zhì)附接到銷上和燒結(jié)期間銷的強氧化；ii)永久陶瓷銷，其可在燒結(jié)之后容易地除去；iii)在燒結(jié)過程期間通過熱處理消除的銷(例如，例如，碳銷)，使孔結(jié)構(gòu)無損。此外，銷通過使它們滑動穿過多個面板結(jié)構(gòu)的厚度的一部分或穿過整個厚度來施加。在后一情況中，為了便于定位銷，下方的模具可設(shè)有定位孔，銷可利用適當(dāng)?shù)奈恢煤徒嵌扰浜显诙ㄎ豢字小Ｋ刑岬降牟襟E不必共同發(fā)生。銷插入組織纖維束之間，以便避免處理和隨后除去銷期間的陶瓷纖維的任何破壞。f)干燥。g)脫模。h)在一個或多個步驟中燒結(jié)整個結(jié)構(gòu)，以便完成構(gòu)件特殊區(qū)域或構(gòu)件模塊：在燒結(jié)過程期間，"犧牲"纖維(即，圖3a中繪出的黑色纖維)和圖9將在燒結(jié)過程期間燒盡，以留下形成冷卻結(jié)構(gòu)的陰架構(gòu)。i)僅在可選操作5的情況下產(chǎn)生：除去銷以避免它們周圍的纖維束的破壞。除去技術(shù)將取決于使用的銷的類型(見e)下的各種步驟)。i)修整，即，使用下者：i)后加工，和/或ii)表面光滑化/再加工，和/或iii)涂層施加，和/或其它程序。

施加到模具上的初始系統(tǒng)不必強制為系統(tǒng)2。但也可為如各種附圖中描述的系統(tǒng)1或3，其中描述了各種組合，且將取決于最終應(yīng)用或目標(biāo)特征。

使用與纖維架構(gòu)組合的組織的制造構(gòu)想包括以下操作a)-j)：(圖3b,11)

a)將脫漿的3D陶瓷組織切割成正確的尺寸和形狀用于應(yīng)用。在此上下文中，脫漿意思是除去用于制造陶瓷組織的纖維涂層的過程。b)例如，通過刀片涂布，漿料滲入到組織中。c)層合在根據(jù)系統(tǒng)2的單層或多層的模具上(即，面板2)，包括至少以下步驟：i)將一層施加到n層織造組織上，組織具有整體結(jié)合的冷卻孔結(jié)構(gòu)(見圖3b);6;10)；ii)例如通過刀片涂布在各個單層之后將漿料滲入到組織中。所有提到的步驟不必共同發(fā)生。d)可選的：將根據(jù)系統(tǒng)1(即，面板1)的單層或多層層疊在根據(jù)系統(tǒng)2(即，面板1和/或2)的多層的頂部上，以構(gòu)成緊急冷卻空氣孔系統(tǒng)。如果系統(tǒng)1被破壞，則使用系統(tǒng)2形成的下方的冷卻結(jié)構(gòu)將允許破壞區(qū)域的緊急冷卻。該方法操作包括至少三個步驟，i)將一層施加到n層標(biāo)準(zhǔn)陶瓷組織(具有布置的纖維，例如，單向布置(UD)或織造纖維)上；ii)多層面板中的不同層不必具有相同的纖維定向或織造架構(gòu)；iii)在各個單層之后，例如通過刀片涂布來使?jié){料滲入到組織中。所有提到的步驟不必共同發(fā)生；e)可選用于需要從操作開始冷卻的區(qū)域。銷施加(見圖3 b); 6; 7; 10)，以便生成穿過多個面板結(jié)構(gòu)的厚度的一部分或整個厚度的直冷卻路徑(即，冷卻空氣孔，CAH)：銷可為：i)具有在頂部上的陶瓷層以避免基質(zhì)附接到銷上和燒結(jié)期間銷的強氧化的金屬銷；ii)永久陶瓷銷，其可在燒結(jié)之后容易地除去；iii)在燒結(jié)過程期間通過熱處理消除的銷(例如，例如，碳銷)，使孔結(jié)構(gòu)無損。銷通過使它們滑動穿過多個面板結(jié)構(gòu)的厚度的一部分或穿過整個厚度來施加。在后一情況中，為了便于定位銷，下方的模具可設(shè)有定位孔，銷可利用適當(dāng)?shù)奈恢煤徒嵌扰浜显诙ㄎ豢字?。此外，銷插入組織纖維束之間，以便避免處理和隨后除去銷期間的陶瓷纖維的任何破壞。f)干燥。g)脫模。g)在一個步驟中燒結(jié)整個結(jié)構(gòu)，以使構(gòu)件特定區(qū)域或構(gòu)件模塊完成，即：在燒結(jié)過程期間，"犧牲"纖維(即，圖3b和9中繪出的黑色纖維)和圖9將在燒結(jié)過程期間燒盡，以留下形成冷卻結(jié)構(gòu)的陰架構(gòu)。i)僅在根據(jù)文獻的可選程序情況中，e)：除去銷以避免它們周圍的纖維束的破壞。因此，除去技術(shù)將取決于使用的銷的類型(見程序e)。i)修整，即，使用下者：i)后加工，和/或ii)表面光滑化/再加工，和/或iii)涂層施加，和/或其它程序，如果需要。

施加到模具上的初始系統(tǒng)不必強制為系統(tǒng)2。然而，初始系統(tǒng)也可如各種圖中描述的系統(tǒng)1或3，其中各種組合將描述且將取決于最終應(yīng)用或目標(biāo)特征。

關(guān)于中間層，以下方面應(yīng)當(dāng)強調(diào)：在此情況下，中間層的兩個主要功能是顯著的：

a)用作"緩沖器"，其支承標(biāo)準(zhǔn)CMC或多面板CMC結(jié)構(gòu)，以便最小化作用在其上的彎曲力。這些彎曲力可由結(jié)構(gòu)中的熱梯度或操作瞬變(例如，發(fā)動機啟動和停止)或由沖擊物體引起的應(yīng)力生成。

b)用作CMC結(jié)構(gòu)與下方金屬結(jié)構(gòu)之間的CTE(熱膨脹系數(shù))失配的"補償器/調(diào)節(jié)器"，以此方式限制很高用力累積在CMC結(jié)構(gòu)中。

在此背景下，參照了現(xiàn)有技術(shù)，即，參照

DE 10 201 3110381 A1和US 8 267 659 B2，其中特征(可對應(yīng)于中間層)用作支承結(jié)構(gòu)(例如，金屬翼型件芯)與CMC殼之間的間隔物。

制造構(gòu)想涉及包括以下操作a)-k)的中間層：

a)將脫漿的3D陶瓷組織切割成正確的尺寸和形狀用于應(yīng)用。在此上下文中，脫漿意思是除去用于制造陶瓷組織的纖維涂層的過程。b)例如，通過刀片涂布，漿料滲入到組織中。c)層合在單層或多層系統(tǒng)1,2或3的模具上。d)將單層或多層系統(tǒng)1,2或3層合在系統(tǒng)1,2或3的頂部上。e)重復(fù)操作c)和d)，直到達到目標(biāo)CMC結(jié)構(gòu)。f)干燥。g)脫模。h)將由CMC制成的"波狀"結(jié)構(gòu)(見圖12)組合至由操作a)至e)獲得的多面板結(jié)構(gòu)。

a. "波狀"結(jié)構(gòu)通過使用與標(biāo)準(zhǔn)CMC組織相同的制造路線單獨地制成，且適合的模具包括干燥和脫模步驟。

b. 結(jié)構(gòu)在從操作a)到e)獲得的多面板結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中滑動。

c. 兩個結(jié)構(gòu)可使用用于陶瓷組織滲入的相同陶瓷漿料膠合，或僅準(zhǔn)時粘結(jié)，以便允許"波狀"結(jié)構(gòu)的較大側(cè)向移動/膨脹。

d. 兩個結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)還可通過不同的連結(jié)方法產(chǎn)生，如，陶瓷膠或使用兩個陶瓷結(jié)構(gòu)上的金屬化表面的硬釬焊技術(shù)。

i)干燥，如果執(zhí)行操作h)中的步驟c。j)在一個步驟中燒結(jié)整個結(jié)構(gòu)，以便完成構(gòu)件特殊區(qū)域或構(gòu)件模塊。k)修整，即，使用下者：i)后加工，和/或ii)表面光滑化/再加工，和/或iii)涂層施加，和/或其它程序。

如果需要，使用銷的冷卻孔生成可加上以上制造順序。

具有增強插入件和插入件整體結(jié)合的靈活制造構(gòu)想：

插入件可為翼型件前緣(LE)區(qū)域，或后緣(TE)區(qū)域，或其它區(qū)域，包括從熱和機械負載觀點而強烈要求的平臺。

具有非浸漬組織(LE)的中間區(qū)域的正確的3D翼型件形狀的預(yù)浸漬CMC面板(AF/SS 和 AF/PS=見圖13,14)在圍繞LE區(qū)域的插入件封裝，且通過連結(jié)方法在點C和D(后緣TE)(見圖13a)上聯(lián)接，該方法可包括加入特別準(zhǔn)備的組織，以確保2個面板的有效連結(jié)(例如，交織的TE組織以避免依靠純膠合方法)(見圖14)。

與浸漬一起，通過各種方法(例如，組合方法)的漿料滲入也可應(yīng)用。

圖13b)中示出了LE處的插入件和C＋D點處的粘結(jié)區(qū)域的最終部分。提到的LE插入件為實例，且重要的是提出插入件也可取決于構(gòu)件特殊熱機械負載用于TE或翼型件的其它特殊區(qū)域處。此構(gòu)想也可用于葉片或?qū)~平臺區(qū)段或襯套構(gòu)件(渦輪中或燃燒器燃氣輪機區(qū)段中)的情況中。

以下操作產(chǎn)生a)-m)：

a)將脫漿的3D陶瓷組織切割成正確的尺寸和形狀用于應(yīng)用。在此上下文中，脫漿意思是除去用于制造陶瓷組織的纖維涂層的過程。b)例如，通過區(qū)域A到C和B到D中的刀片涂布，漿料滲入到組織中。c)層合在多層系統(tǒng)1,2或3的模具上，其中在以上說明的意義內(nèi)，考慮插入件的厚度而LE(前緣)區(qū)域仍較薄。d)可選的：在區(qū)域A到C和B到D中將單層或多層系統(tǒng)1,2或3層合在系統(tǒng)1,2或3的頂部上。e)重復(fù)操作c)和d)，直到達到目標(biāo)CMC結(jié)構(gòu)。f)干燥。g)脫模。h)封裝插入件，其預(yù)先制造且因此容易在封殼中整體結(jié)合，以用于利用如圖13中所示的預(yù)先制備的面板系統(tǒng)的最終制造步驟：

a. 相同陶瓷漿料可用于將插入件連接到面板系統(tǒng)上。

b. 還可使用其它連結(jié)方法，如，陶瓷膠或使用兩個陶瓷結(jié)構(gòu)上的金屬化表面的硬釬焊技術(shù)。

c. 在TE處，特殊織造組織特征可整體結(jié)合，以便確保AF/SS和AF/PS CMC面板(見圖13)之前的更有效/貫穿連結(jié)。

d. 插入件由陶瓷制成，其具有特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以允許通過穿過結(jié)構(gòu)的空氣有效冷卻插入件。這可使用陶瓷泡沫生成，但也使用更創(chuàng)新的系統(tǒng)，如，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(即，"工程孔隙")。插入件以一種方式制成，使得其除有效換熱特征之外，還向構(gòu)件或構(gòu)件模塊的特殊區(qū)域提供后續(xù)的熱和機械阻力。

i)例如通過LE區(qū)域(圖13,14中的點A到B)中的刀片涂布的組織中的漿料滲入。j)干燥。k)在需要特殊模具來將插入件和CMC面板保持在正確位置的情況下，脫模。l)燒結(jié)整個結(jié)構(gòu)，以便完成構(gòu)件的特殊區(qū)域或構(gòu)件模塊。i)修整，即，使用下者：i)后加工，和/或ii)表面光滑化/再加工，和/或iii)涂層施加，和其它布置，如果需要。

如果需要，使用銷的冷卻孔生成可加上以上制造順序。

附圖說明

現(xiàn)在借助于不同實施例且參照附圖來更詳細闡釋本發(fā)明。

圖1示出了面板布置、標(biāo)準(zhǔn)CMC制造組織與其它面板類型如隔離面板(也見圖2)的組合或冷卻結(jié)構(gòu)/特征面板(也見圖3)的各種實例；

圖2示出了置于兩個標(biāo)準(zhǔn)CMC面板之間的隔離面板的典型面板布置。此外，還示出了面板布置的外表面上的陶瓷涂層的可選施加，這里在圖解結(jié)合了圖1；更詳細的描述，見圖8；

圖3示出了a)組合不同陶瓷纖維束形成特殊冷卻架構(gòu)的織造陶瓷組織的實例；b)具有預(yù)先設(shè)計/整體結(jié)合的冷卻孔特征的陶瓷組織的實例。這些組織將用于形成冷卻結(jié)構(gòu)/特征面板，其將帶入具有如圖1中所示的其它面板系統(tǒng)的不同布置中；

圖4示出了面板組合的一些實例，其中a)示出了使用標(biāo)準(zhǔn)布置和/或織造纖維組織的標(biāo)準(zhǔn)CMC面板，b) 示出了將標(biāo)準(zhǔn)CMC面板和"冷卻圖案"CMC放在一起的面板組合，c) 示出了置于兩個標(biāo)準(zhǔn)CMC面板之間的"冷卻圖案"CMC面板，在d)中，示出了三個不同的面板系統(tǒng)(標(biāo)準(zhǔn)CMC面板、隔離面板和冷卻結(jié)構(gòu)/特征面板)組合；

圖5示出了如圖4的面板組合的一些實例，其中允許形成冷卻空氣孔w/o，破壞不同組織的陶瓷纖維的銷插入的下一個步驟已經(jīng)執(zhí)行；

圖6為與圖4的面板組合的相同的實例，其中銷除去，留下穿過多層系統(tǒng)的冷卻孔和通道；

圖7示出了具有插入的銷的CMC面板的實際實例；

圖8示出了典型面板布置的結(jié)構(gòu)，其中隔離板置于根據(jù)圖2的兩個CMC面板之間；此外，還示出了面板布置的外表面上的陶瓷涂層的可選施加；

圖9示出了組合的纖維架構(gòu)的各種實例，其中使用的纖維根據(jù)子圖a)-e)不同地示出；

圖10A示出了具有CMC表皮之間的冷卻通道的復(fù)合面板的結(jié)構(gòu)；

圖10B示出了圖10A的放大圖，即，具有CMC表皮之間的冷卻通道的復(fù)合面板的結(jié)構(gòu)；

圖11示出了根據(jù)子圖a)和b)的使用具有預(yù)先構(gòu)成的冷卻孔的面板結(jié)構(gòu)；

圖12示出了根據(jù)子圖a)-c)的由CMC制成的面板的波狀結(jié)構(gòu)；子圖b)示出了附接到標(biāo)準(zhǔn)CMC面板上的波狀結(jié)構(gòu)；

圖13示出了根據(jù)子圖a)和b)的具有涉及葉片/導(dǎo)葉硬件的增強插入件的靈活制造構(gòu)想；

圖14示出了織造組織形成預(yù)先連結(jié)的后緣區(qū)域以便以免TE區(qū)域處的CMC僅依靠膠合/硬釬焊來作為連結(jié)技術(shù)的構(gòu)想；

圖15-17示出了包括不同中間層設(shè)計的部分組件；

圖18-23示出了金屬翼型件牢固固定的各種實例，即：

圖18示出了燃氣輪機的示例性導(dǎo)葉；

圖19示出了穿過導(dǎo)葉的截面，包括附加的流施加的外熱氣體路徑，也稱為殼模塊；

圖20示出了外平臺的區(qū)域中的組裝的導(dǎo)葉，其中組件通過硬釬焊和/或摩擦連接和/或機械加載來產(chǎn)生；

圖21示出了外平臺的區(qū)域中的組裝的導(dǎo)葉，其中組件由陶瓷套管制成；

圖22示出了內(nèi)平臺的區(qū)域中的組裝的導(dǎo)葉，其中組件由陶瓷套管制成；

圖23示出了導(dǎo)葉構(gòu)想。

具體實施方式

本描述的附圖示出了針對系統(tǒng)布置提供的單和/或多板層CMC面板的各種實施例?；旧?，CMC面板可根據(jù)操作要求設(shè)計成具有個性化的纖維結(jié)構(gòu)。一定比例的纖維可具有不同的直徑，其旨在主要在流施加操作期間承載機械負載(在較大直徑的情況下)和熱應(yīng)力。

圖4示出了面板組合的各種實例。大體上，面板意思是多板層的布置或織造的纖維組織。圖4a)示出了使用標(biāo)準(zhǔn)布置和/或織造纖維組織的標(biāo)準(zhǔn)CMC面板，也稱為面板1。多層面板中的不同層不一定具有相同的纖維定向或織造架構(gòu)。根據(jù)圖4b)的面板組合將標(biāo)準(zhǔn)CMC面板(由標(biāo)準(zhǔn)陶瓷組織的多個板層中的一個制成)和"冷卻圖案"CMC(也見圖3下的描述)(也稱為面板2)放在一起。

圖4c)："冷卻圖案"CMC面板置于兩個標(biāo)準(zhǔn)CMC面板之間。

圖4d)：與圖4c)相同，但"隔離"面板(所謂的面板3)加在底部(紅色)。此外，圖1中示出了各種面板的構(gòu)造。這些并非針對詳盡的構(gòu)造。

其它組合可取決于特定應(yīng)用實現(xiàn)。面板的層合順序也可不同。面板可由復(fù)雜3D幾何形狀制成，如，燃氣輪機轉(zhuǎn)子葉片/導(dǎo)葉翼型件(見圖1下的實例)。

圖2示出了"隔離面板"的結(jié)構(gòu)。對于詳細的描述，見圖8。

提到的CMC區(qū)域20,40可由疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使得實現(xiàn)單個中間層(不同組織板層)之間的適當(dāng)粘結(jié)。此外，區(qū)域可由多個夾層結(jié)構(gòu)形成。"疊層結(jié)構(gòu)"意思是以多層制造材料的技術(shù)，以便復(fù)合材料從不同材料的使用中實現(xiàn)改善的強度、穩(wěn)定性、隔音、外形或其它性質(zhì)。疊層結(jié)構(gòu)通常由熱、壓力、焊接或粘合劑永久地組裝。

此外，CMC區(qū)20,40之間的提到的陶瓷氈30，類似于具有較細纖維的3D/3D組織結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，用于將陶瓷基質(zhì)固定到整體纖維基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上。陶瓷氈的纖維可使用相同或不同的材料不同地織造，在陶瓷氈內(nèi)，且在面板的各側(cè)上，包括第一纖維材料和第二纖維材料兩者。面板布置的厚度內(nèi)的不同織造纖維的任何層疊順序都是可能的。

圖3示出由至少兩個實施例構(gòu)成的冷卻架構(gòu)面板的各種布置：圖3a)示出了使用組合纖維架構(gòu)的面板，例如，與碳纖維60組合的標(biāo)準(zhǔn)CMC織造纖維50。其它圖3b)示成了使用具有預(yù)先構(gòu)成的冷卻孔70的組織的面板。可產(chǎn)生使用纖維和具有預(yù)先構(gòu)成的孔的組織的組合。

圖5示出了具有銷100的構(gòu)想，在單面板或面板組合的制造過程期間，銷100插入穿過根據(jù)圖1至4的各種面板。銷在構(gòu)成面板結(jié)構(gòu)的情況下定位，且在過程的燒結(jié)步驟之后除去。引入的銷的數(shù)目、尺寸和刺入位置具體關(guān)于單面板的冷卻要求從情況到情況確定。

圖6示出了通過圖5的提到的面板布置，其中除去了銷，因此所得的通道構(gòu)成適合的冷卻孔。

此外，有效地連接到面板內(nèi)的結(jié)構(gòu)冷卻或混沌的延伸通道上的冷卻孔針對對流和/或沖擊和/或滲出冷卻效果指定。此外，在一些特殊構(gòu)造中或使用特殊類型的銷，穿過織造結(jié)構(gòu)的引入的銷(見圖5，物件100)可通過使用熱和/或化學(xué)處理來整體或部分地消除。

提到的一個附加點在于，銷可經(jīng)由單個面板或面板組合的完整厚度插入。然而，還可能的情況是銷僅部分地穿入面板組合的厚度插入，不穿過整個厚度。

圖7示出了制造實例，具有金屬銷110，且插入CMC組織120中，且在干燥操作之前固定在下方的模具上。此實施方式可在每個上文提到的面板1,2和3(見圖5)中產(chǎn)生。

圖8以放大比例示出了如圖2下已經(jīng)示出的相同布置，且其相當(dāng)于圖4c)下的面板3。當(dāng)然，圖4或5下的所有其它示出的面板也可產(chǎn)生。

圖8示出了"隔離面板"的結(jié)構(gòu)包括從涂層區(qū)10的頂部到底部看的由一個或多個板層構(gòu)成的CMC區(qū)20、浸漬或未浸漬有陶瓷漿料基質(zhì)系統(tǒng)的中心(中間)布置的陶瓷氈30，以及最后的另一CMC區(qū)40(也見圖8)。取決于要求，涂層(區(qū)10)可由各種不同的過程添加到面板的內(nèi)表面或外表面的頂部上，例如，熱噴涂、浸漬、CVD等。

圖9a)-e)示出了使用組合的纖維架構(gòu)的各種組織架構(gòu)。第一陶瓷纖維50(白色)用于標(biāo)準(zhǔn)CMC織造組織。補充的纖維60(黑色)由碳纖維構(gòu)成。"黑色"纖維為"犧牲纖維"，其將在燒結(jié)過程期間燒盡，留下形成冷卻結(jié)構(gòu)的陰架構(gòu)。兩種纖維可使用相同或不同材料不同地織造。所得的架構(gòu)具有矩形或準(zhǔn)矩形的織造，或傾斜或準(zhǔn)傾斜或非矩形的成角度織造。此外，架構(gòu)可指定為正弦或準(zhǔn)正弦交錯的織造。面板布置的厚度內(nèi)的不同織造纖維的任何層疊順序都是可能的。圖9a)-e)反映了不同的織造結(jié)構(gòu)。

圖10A和B中示出了根據(jù)圖9的制造的實際結(jié)果。具體而言，圖10A和B示出了設(shè)置在其間的中心的冷卻通道130,140。

圖11a)對應(yīng)于圖3b和11b)。這是陶瓷組織中預(yù)先構(gòu)成CAH的實例，其然后浸漬在標(biāo)準(zhǔn)CMC面板中，以形成具有精確定位的CAH的翼型件。

在此背景下，使用特殊織物(見"發(fā)明內(nèi)容"下的定義)，其中冷卻結(jié)構(gòu)(CAH)直接在陶瓷織物內(nèi)織造，且施加為層。執(zhí)行如下：

1)由特殊織物切割條或預(yù)先限定的幾何形狀的組織。

2)將條或預(yù)先限定的幾何形狀的組織整體結(jié)合到陶瓷纖維中，例如，通過由陶瓷纖維切割對應(yīng)的幾何形狀。

參看圖11b)，具有形成冷卻結(jié)構(gòu)(CAH)的特殊織造的一層提供為層。

圖12a)-c)示出了由CMC制成的主面板或中間層的波狀結(jié)構(gòu)80,90。波狀結(jié)構(gòu)可起到"緩沖器"和"CTE失配補償器"的作用。最終目的在于將CMC制成的波狀結(jié)構(gòu)組合至從各種操作獲得的單或多面板結(jié)構(gòu)。波狀結(jié)構(gòu)80,90使用與標(biāo)準(zhǔn)CMC組織相同的制造路線和包括干燥和脫模步驟的適合的模具來單獨地制造。結(jié)構(gòu)在由各種操作獲得的多面板結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔中滑動。兩個結(jié)構(gòu)可使用用于陶瓷組織滲入的相同陶瓷漿料膠合，或僅準(zhǔn)時粘結(jié)，以便允許"波狀"結(jié)構(gòu)的較大側(cè)向移動/膨脹。兩個結(jié)構(gòu)(即，面板/波狀結(jié)構(gòu))之間的粘結(jié)還可通過不同的連結(jié)方法產(chǎn)生，如，陶瓷膠或使用兩個陶瓷結(jié)構(gòu)上的金屬化表面的硬釬焊技術(shù)。

抗熱和氧化的柔性層(圖12a-c)的附加使用將補償陶瓷CMC與金屬IGT芯區(qū)段之間的CTE失配，如，中心金屬芯與旋轉(zhuǎn)或靜止葉片(轉(zhuǎn)子葉片/導(dǎo)葉)的周圍的殼之間。其還將包括減振功能(在外來物體沖擊的情況下)，且避免受損的CMC殼或襯套系統(tǒng)的完全分解。此3D中間層結(jié)構(gòu)可由3D結(jié)構(gòu)的金屬網(wǎng)格制成，或波紋金屬結(jié)構(gòu)的形式，呈現(xiàn)出蜂窩或任何類似的質(zhì)地。

圖13示出了根據(jù)子圖a)和b)的具有涉及葉片/導(dǎo)葉翼型件的增強插入件的靈活制造構(gòu)想，且圖14示出了連結(jié)后緣(TE)區(qū)域的CMC織造物的構(gòu)想。見本公開內(nèi)容的13-15頁上的詳細描述。

兩個陶瓷組織在一個末端處交織，以便允許例如TE處的連接，這不僅依靠膠合/硬釬焊方法。

圖15示出了使用簡單翼梁或雙金屬翼梁構(gòu)造的設(shè)計實例。

圖16示出了具有整體結(jié)合的冷卻特征的陶瓷增強插入件。

圖17示出了用于翼梁與CMC殼之間的CTE失配控制和CMC殼支承和冷卻控制的中間層。

圖18-23示出了金屬翼型件牢固固定的各種實例，即：

圖18示出了典型的導(dǎo)葉，其大體上具有翼型件100、外平臺200和內(nèi)平臺300。外平臺布置為用于將導(dǎo)葉固定到燃氣輪機的內(nèi)殼體(也稱為定子)上且形成流過渦輪的工作介質(zhì)的熱氣體導(dǎo)管的外邊界的壁元件。為了工作介質(zhì)流的有效發(fā)送，導(dǎo)葉排布置在轉(zhuǎn)子葉片排的上游，其中導(dǎo)葉通常配備有有輪廓的導(dǎo)葉翼型件。導(dǎo)葉翼型件100在一側(cè)上的導(dǎo)葉根部與相對于另一側(cè)整體結(jié)合形成在導(dǎo)葉上的蓋板之間延伸；該蓋板或平臺界定相應(yīng)的導(dǎo)葉排的區(qū)域中沿朝渦輪軸的方向的工作介質(zhì)的熱氣體導(dǎo)管。導(dǎo)葉翼型件和導(dǎo)葉根部與蓋板形成對應(yīng)的導(dǎo)葉的導(dǎo)葉基體，其通常包括可選的單件設(shè)計的內(nèi)平臺300。此類導(dǎo)葉基體例如可通過鑄造、鍛造產(chǎn)生，或如果適合，也以單晶形式。除翼型件外，導(dǎo)葉基體的至少一部分可基于根據(jù)涉及本描述的一個或多個所附權(quán)利要求的隔離面板制成。

因此，各個導(dǎo)葉均提供徑向外平臺200、翼型件100和徑向內(nèi)平臺300。徑向外平臺包含安裝鉤201,202，其插入第一渦輪級(未示出)的定子構(gòu)件的安裝凹槽中。導(dǎo)葉的內(nèi)平臺300通常包圍與轉(zhuǎn)子襯套的間隙，經(jīng)由其，冷卻介質(zhì)的吹掃流可噴射到燃氣輪機內(nèi)的熱氣流中。以相同方式，冷卻介質(zhì)的吹掃流經(jīng)由間隙噴射，間隙由定子構(gòu)件的部分、導(dǎo)葉的外平臺200的上游邊緣，以及外燃燒器襯套(也稱為定子襯套)包圍。大體上，在外平臺200的下游，熱障層(未示出)安裝在定子構(gòu)件內(nèi)，這以與外平臺200的情況相同的方式防止了定子構(gòu)件的內(nèi)面區(qū)域的過熱。

大體上，用于導(dǎo)葉元件的可互換連接的目的器件(即，翼型件、內(nèi)平臺、外平臺和可選的流載體)包括基于摩擦鎖定粘結(jié)或永久連接或固定的往復(fù)凸耳或凹口。

圖19示出了穿過導(dǎo)葉的截面視圖，包括如圖13中所示的附加的流施加的外熱氣體路徑襯套400，也稱為殼模塊。導(dǎo)葉前緣側(cè)冷卻路徑100a、中間冷卻路徑100b,100c和導(dǎo)葉后緣側(cè)冷卻路徑100d,100e在導(dǎo)葉前緣400a側(cè)與導(dǎo)葉后緣400b側(cè)之間獨立地形成。

流施加的殼模塊整體結(jié)合地或部分地包圍根據(jù)空氣動力要求的導(dǎo)葉的基礎(chǔ)導(dǎo)葉翼型件的外輪廓。部分殼結(jié)構(gòu)有效地連接到導(dǎo)葉的基礎(chǔ)翼型件的前緣上，其中基礎(chǔ)翼型件的外輪廓由獨立流填充的部分構(gòu)成，其有效地連接到導(dǎo)葉的翼型件的前緣上。流填充的殼結(jié)構(gòu)整體結(jié)合地包圍基礎(chǔ)導(dǎo)葉翼型件的外輪廓，符合導(dǎo)葉的空氣動力最終目的，或流填充的殼結(jié)構(gòu)部分地包圍沿燃氣輪機的工作介質(zhì)的流動方向的基礎(chǔ)翼型件的外輪廓，符合導(dǎo)葉的空氣動力最終目的。根據(jù)附加實施例，基礎(chǔ)導(dǎo)葉翼型件包括由翼梁構(gòu)造形成的內(nèi)側(cè)的補充本體。替代基礎(chǔ)導(dǎo)葉，翼型件可將翼梁制造為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。殼結(jié)構(gòu)可由整體結(jié)合或分段的本體的形式形成。第一殼結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部的第二或中間非流填充的或部分地流填充的殼結(jié)構(gòu)，符合導(dǎo)葉的空氣動力最終目的。兩個殼襯套相鄰，或具有與彼此的中間距離。當(dāng)?shù)谝涣魈畛涞臍そY(jié)構(gòu)整體結(jié)合地包圍導(dǎo)葉翼型件的外輪廓時，該殼結(jié)構(gòu)包括至少兩個本體，其完全地或部分地形成基礎(chǔ)導(dǎo)葉翼型件的外輪廓。完全地或部分地形成外殼結(jié)構(gòu)的提到的本體沿其徑向界面硬釬焊或焊接，且它們具有徑向或準(zhǔn)徑向間隙，這填充密封和/或陶瓷材料。

外殼為可互換的，可消耗的，預(yù)制的、具有徑向或周向補片的單件或多件，或相對于導(dǎo)葉翼型件的子結(jié)構(gòu)使用收縮接頭。

此外，中間殼或多個殼為可選組件的部分。提到的殼為可互換的、預(yù)制的、布置為具有徑向或周向補片單件或多件、未冷卻或冷卻的(對流、膜、滲入、沖擊冷卻)、制造為用于外殼和翼梁的不同熱膨脹的補償物，且具有相對于不同冷卻構(gòu)造的冷卻套以用于優(yōu)化操作要求。作為導(dǎo)葉翼型件或殼組件的子結(jié)構(gòu)的翼梁是可互換的，預(yù)制加熱或各種制造，單件或多件，未冷卻或使用對流、膜、滲入、沖擊冷卻來冷卻，具有用于冷卻或剛性改善的腹板結(jié)構(gòu)。

圖20示出了外平臺的區(qū)域中的組裝的導(dǎo)葉，其中翼型件100和外平臺200或翼型件載體220之間的組件由硬釬焊和/或摩擦連接210來產(chǎn)生。該接頭可機械地加載，不需要絕對的緊密性。此外，組裝的導(dǎo)葉包括以下器件：外平臺200包括翼型件載體220，其形成外熱氣體襯套，可鑄造、加工或鍛造。翼型件載體可包括用于冷卻或剛性改善的內(nèi)部局部腹板結(jié)構(gòu)。材料選擇和性質(zhì)針對獨立應(yīng)用優(yōu)化。翼型件載體220包括柔性冷卻構(gòu)造，其針對燃氣輪機的功能要求相對于基礎(chǔ)負載、峰值負載或局部負載提供。另一接頭222影響導(dǎo)葉的徑向方向上的不同水平上的翼型件100與外平臺之間的融合，超過了硬釬焊和/或摩擦連接和/或機械加載210產(chǎn)生的翼型件100與外平臺200之間的上述組裝。接頭222未構(gòu)造成吸收機械負載，而是作為密封連接。另一個接頭225影響定子的側(cè)部上的外平臺200與翼型件載體220之間的融合。該接頭225并未構(gòu)造成吸收機械負載，而是作為密封連接。相對于熱氣體，外平臺200的流施加下側(cè)包括導(dǎo)葉的徑向方向的不同水平上的保護襯套221,223。提到的襯套221,223由硬釬焊和/或摩擦連接和/或機械加載224產(chǎn)生。相同手段相對于內(nèi)平臺300施加(未特別示出)。

一般而言，平臺200,300和導(dǎo)葉翼型件不是可消耗的部分。相比之下，提到的密封和襯套是可消耗的部分。翼型件載體可取決于成本而是可消耗的。翼型件載體220是鑄造、加工或鍛造的，包括具有用于冷卻或剛性改善的內(nèi)部局部腹板結(jié)構(gòu)的附加添加特征。此外，翼型件載體包括針對操作要求(如，燃氣輪機的基本負載、峰值負載、局部負載)調(diào)整的靈活冷卻構(gòu)造。

圖21示出了外平臺的區(qū)域中的組裝的導(dǎo)葉，其中翼型件100和外平臺200或翼型件載體220之間的組件由陶瓷套管230產(chǎn)生。該接頭231可機械地加載，不需要絕對的緊密性。組件的其余結(jié)構(gòu)基本上對應(yīng)于如圖4中所見的布置。

外平臺200以金屬片或板鑄造、鍛造或加工。外平臺關(guān)于預(yù)定循環(huán)可消耗，且在特定維護周期下頻繁替換，且可與導(dǎo)葉翼型件機械地斷開，其中外平臺可使用力閉合元件(即，螺栓)互補機械連接到翼型件載體上。外平臺可涂布有CMC或陶瓷材料，或可由根據(jù)所附權(quán)利要求的隔離面板制造。

圖22示出了內(nèi)平臺300的區(qū)域中的組裝的導(dǎo)葉，其中翼型件100與內(nèi)平臺300之間的組裝由陶瓷套管240產(chǎn)生。接頭241可為機械加載的，不需要絕對緊密性。組件的其余結(jié)構(gòu)基本上對應(yīng)于如圖17中所見的布置。

內(nèi)平臺300以金屬片或板鑄造、鍛造或加工。外平臺可消耗，且在特定維護周期下頻繁替換，且可與導(dǎo)葉翼型件機械地斷開，其中內(nèi)平臺可使用力閉合元件(即，螺栓)互補機械地連接到翼型件載體上。內(nèi)平臺可涂布有CMC或陶瓷材料，或可由根據(jù)所附權(quán)利要求的隔離面板制造。

圖23示出了具有金屬殼700的導(dǎo)葉的典型布置。圖20中所示的元件容易由本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，即：710金屬殼；702翼梁；703翼型件載體；704外平臺載體；705外平臺熱氣體襯套；706內(nèi)平臺熱氣體襯套；707內(nèi)平臺載體；708螺栓和銷；709補片。元件的技術(shù)方面由前述附圖和相關(guān)描述產(chǎn)生。內(nèi)平臺包括硬釬焊/焊接補片。熱氣體襯套和熱氣體載體構(gòu)成硬釬焊結(jié)構(gòu)。外平臺包括沖擊冷卻。外平臺包括硬釬焊/焊接結(jié)構(gòu)。翼梁包括相對于翼型件的密封結(jié)構(gòu)。外平臺包括固定和旋轉(zhuǎn)元件。