一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 204385279 U (45)授权公告日(45)授权公告日 2015.06.10

(21)申请号 201420769194.7(22)申请日 2014.12.08

(73)专利权人广东电网有限责任公司电力科学

研究院

地址510080 广东省广州市东风东路水均岗

8号

专利权人广东电研锅炉压力容器检验中心

有限公司(72)发明人黄丰 钟万里 林介东 虞月荣

丹红兵 高贝贝(74)专利代理机构广州知友专利商标代理有限

公司 44104

代理人周克佑 侯莉

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(51)Int.Cl.

C23C 4/12(2006.01)

(54)实用新型名称

一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置(57)摘要

本实用新型公开了一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，它包括用于对燃气轮机叶片喷涂热障涂层的喷枪、用于固定燃气轮机叶片的固定装置和用于喷出保护气体的喷气管路，所述固定装置安装在所述燃气轮机叶片的冷却空气进气口形成一封闭腔，所述喷气管路穿过固定装置伸入封闭腔中而与冷却空气进气口连通，喷枪对燃气轮机叶片喷涂热障涂层，同时喷气管路喷出的保护气体从冷却孔喷射出去以免热障涂层堵塞冷却孔。本实用新型在喷涂热障涂层的同时采用保护气体从冷却孔喷出，使得制备热障涂层时不会堵塞已经加工好的冷却孔，所以不需要对冷却孔进行二次修复和加工，并且可以避免陶瓷层激光打孔时因为产生的内应力和微裂纹而造成涂层的过早失效。

C N 2 0 4 3 8 5 2 7 9 U CN 204385279 U

权 利 要 求 书

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1.一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，其特征在于：它包括用于对燃气轮机叶片喷涂热障涂层的喷枪、用于固定燃气轮机叶片的固定装置和用于喷出保护气体的喷气管路，所述固定装置安装在燃气轮机叶片的冷却空气进气口形成一封闭腔，所述喷气管路穿过固定装置伸入封闭腔中而与冷却空气进气口连通，喷枪对燃气轮机叶片喷涂热障涂层，同时喷气管路喷出的保护气体从冷却孔喷射出去以免热障涂层堵塞冷却孔。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，其特征在于：所述喷气管路包括用于接低压气源的低压管路和用于接高压气源的高压管路，所述低压管路和高压管路上分别设有流量调节阀，喷枪对燃气轮机叶片喷涂热障涂层，同时低压管路喷出的低压保护气体从冷却孔喷射出去以免热障涂层堵塞冷却孔，完成喷涂后高压管路喷出的高压保护气体从冷却孔喷射出去进一步清理所喷涂的陶瓷颗粒确保热障涂层不会堵塞冷却孔。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，其特征在于：所述低压管路和高压管路汇成一总管与所述冷却空气进气口连通。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，其特征在于：所述高压管路上安装有电磁阀，所述电磁阀与喷涂控制系统连接，由喷涂控制系统控制在完成喷涂后开启高压管路喷出高压保护气体。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，其特征在于：所述保护气体采用氮气。

6.根据权利要求5所述的燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，其特征在于：所述冷却空气进气口为两个，分别与燃气轮机叶片两个面的冷却孔相通，所述低压管路和高压管路为两套，其中一套的总管连接其中一个冷却空气进气口，另一套的总管连接另一个冷却空气进气孔，喷枪对燃气轮机叶片一面喷涂热障涂层，与该面冷却孔相通的低压管路喷出的低压氮气从冷却孔喷射出去，同时与燃气轮机叶片已完成喷涂的另一面相通的高压管路喷出的高压氮气从冷却孔喷射出去喷出。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，其特征在于：所述固定装置与冷却空气进气口的连接部位设有耐高温密封环。

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说 明 书

一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置

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技术领域

本实用新型涉及一种喷涂装置，特别涉及一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，用于燃气轮机静叶片、动叶片热障陶瓷涂层的喷涂或用于叶片修复时对热障涂层的修复喷涂。

[0001]

背景技术

目前我国经济快速发展，对于电力的需求也在不断增加，但是，现在大量使用的燃

煤蒸汽轮机存在效率低并且高污染等一系列问题。近几年不断恶化的环境污染，特别是日益严重的雾霾天气，使得采用高效联合循环燃气轮机替代传统蒸汽轮机变得更为迫切。为了得到较高效率，燃气轮机的叶片通常需要在超过1200度的高温环境下运行，这远远超过了最好的单晶高温合金的高温极限。为了解决这一问题，如图1所示，可以在高温合金叶片4的表面通过热喷涂工艺制备一层隔热热障涂层1，实现100～200度的温度梯度，而由冷却空气进气口3(位于高温合金叶片的根部)进入通过冷却孔2喷出的冷却空气的气膜可以实现进一步200度左右的温降，从而可以保证在叶片金属表面的工作温度低于高温合金材料的许用温度。

[0003] 考虑到EBPVD涂层制备工艺存在成本高和叶片尺寸限制等因素，现在用以地面发电使用的重型燃气轮机叶片普遍采用等离子喷涂(APS)来制备陶瓷热障涂层，而对于金属粘结层则使用高速氧气火焰喷涂(HVOF)来制备。不同于金属基体可以利用电火花打孔工艺来制备，陶瓷基热障涂层一般使用高能激光来加工出需要的冷却孔。由于热障涂层材料和基体金属不同的热涨系数，激光打孔工艺不可避免的会降低陶瓷涂层的结合强度，导致热障涂层在使用过程中过早剥落。另外，可能产生的微裂纹也会造成热障涂层失效。[0004] 而如果采用先用电火花工艺在叶片金属基体上加工出冷却孔，随后再利用APS工艺制备热障涂层，会出现喷涂的陶瓷材料掩盖和堵塞加工好的冷却孔，需要随后对于冷却孔进行修复，造成了额外的加工时间和费用。

[0002]

实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于提供一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，使得可以制备热障涂层时不会堵塞已经加工好的冷却空气孔，而不需要对冷却孔进行二次修复和加工，并且可以避免陶瓷层激光打孔时因为产生的内应力和微裂纹而造成涂层的过早失效。[0006] 本实用新型的目的通过以下的技术措施来实现：一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，其特征在于：它包括用于对燃气轮机叶片喷涂热障涂层的喷枪、用于固定燃气轮机叶片的固定装置和用于喷出保护气体的喷气管路，所述固定装置安装在所述燃气轮机叶片的冷却空气进气口形成一封闭腔，所述喷气管路穿过固定装置伸入封闭腔中而与冷却空气进气口连通，喷枪对燃气轮机叶片喷涂热障涂层，同时喷气管路喷出的保护气体从冷却孔喷射出去以免热障涂层堵塞冷却孔。

[0007]

本实用新型在喷涂热障涂层的同时采用保护气体从冷却孔喷出，使得制备热障涂

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层时不会堵塞已经加工好的冷却孔，所以不需要对冷却孔进行二次修复和加工，并且可以避免陶瓷层激光打孔时因为产生的内应力和微裂纹而造成涂层的过早失效。[0008] 作为本实用新型的一种改进，所述喷气管路包括用于接低压气源的低压管路和用于接高压气源的高压管路，所述低压管路和高压管路上分别设有流量调节阀，喷枪对燃气轮机叶片喷涂热障涂层，同时低压管路喷出的低压保护气体从冷却孔喷射出去以免热障涂层堵塞冷却孔，所喷出的低压保护气体起到保护冷却孔不被喷涂的陶瓷颗粒堵塞的作用，同时又不会影响喷涂的热障涂层的质量，低压保护气体的具体参数需要通过实验即可确定，完成喷涂后高压管路喷出的高压保护气体从冷却孔喷射出去确保热障涂层不会堵塞冷却孔。从冷却孔中喷出的高压保护气体会进一步清理掉可能进入冷却孔或在冷却孔开口处残留的还未完全固化的陶瓷颗粒，从而保证冷却孔不会被喷涂的陶瓷颗粒堵塞。[0009] 作为本实用新型的一种实施方式，所述低压管路和高压管路汇成一总管与所述冷却空气进气口连通。

[0010] 作为本实用新型的进一步改进，所述高压管路上安装有电磁阀，所述电磁阀与喷涂控制系统连接，由喷涂控制系统控制在完成喷涂后开启高压管路喷出高压保护气体。[0011] 作为本实用新型的一种优选实施方式，所述保护气体采用氮气。[0012] 本实用新型还可以做以下改进，所述冷却空气进气口为两个，分别与燃气轮机叶片两个面的冷却孔相通，所述低压管路和高压管路为两套，其中一套的总管连接其中一个冷却空气进气口，另一套的总管连接另一个冷却空气进气孔，喷枪对燃气轮机叶片一面喷涂热障涂层，与该面冷却孔相通的低压管路喷出的低压氮气从冷却孔喷射出去，同时与燃气轮机叶片已完成喷涂的另一面相通的高压管路喷出的高压氮气从冷却孔喷射出去喷出。可以进一步提高喷涂效率。

[0013] 本实用新型所述固定装置与冷却空气进气口的连接部位设有耐高温密封环，可以避免保护气体从燃气轮机叶片根部泄漏，从而保证保护气体可以从冷却孔喷出。[0014] 与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

[0015] 本实用新型在喷涂热障涂层的同时采用保护气体从冷却孔喷出，使得制备热障涂层时不会堵塞已经加工好的冷却孔，所以不需要对冷却孔进行二次修复和加工，并且可以避免陶瓷层激光打孔时因为产生的内应力和微裂纹而造成涂层的过早失效。附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

[0017] 图1是燃气轮机叶片的结构示意图；[0018] 图2是本实用新型的组成结构示意图。

[0016]

具体实施方式

[0019] 如图2所示，是本实用新型一种燃气轮机叶片热障涂层喷涂装置，它包括用于对燃气轮机叶片喷涂热障涂层1的喷枪5、用于固定燃气轮机叶片4的固定装置(图中未画出)和用于喷出保护气体的喷气管路，保护气体采用氮气，固定装置安装在燃气轮机叶片4的冷却空气进气口3形成一封闭腔，喷气管路穿过固定装置伸入封闭腔中而与冷却空气进气口3连通，喷枪5对燃气轮机叶片4喷涂热障涂层1，同时喷气管路喷出的保护气体从冷

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却孔2喷射出去以免热障涂层堵塞冷却孔。固定装置与冷却空气进气口3的连接部位设有耐高温密封环，可以避免保护气体从燃气轮机叶片根部泄漏，从而保证保护气体可以从冷却孔喷出。

[0020] 喷气管路包括用于接低压气源的低压管路6和用于接高压气源的高压管路7，低压管路6和高压管路7上分别设有流量调节阀，喷枪对燃气轮机叶片喷涂热障涂层，同时低压管路6喷出的低压保护气体从冷却孔喷射出去以免热障涂层堵塞冷却孔，所喷出的低压保护气体起到保护冷却孔不被喷涂的陶瓷颗粒堵塞的作用，同时又不会影响喷涂的热障涂层的质量，低压保护气体的具体参数需要通过实验即可确定，完成喷涂后高压管路7喷出的高压保护气体从冷却孔2喷射出去确保热障涂层不会堵塞冷却孔。从冷却孔中喷出的高压保护气体会进一步清理掉可能进入冷却孔或在冷却孔开口处残留的还未完全固化的陶瓷颗粒，从而保证冷却孔不会被喷涂的陶瓷颗粒堵塞。高压管路7上安装有电磁阀8，电磁阀8与喷涂控制系统9连接，由喷涂控制系统控制在完成喷涂后开启高压管路喷出高压保护气体。

[0021] 在本实施例中，低压管路6和高压管路7汇成一总管10与冷却空气进气口3连通。为了减少喷枪离开燃气轮机叶片的时间从而降低陶瓷粉和喷涂时间的浪费，冷却空气进气口3为两个，分别与燃气轮机叶片4两个面的冷却孔2相通，低压管路6和高压管路7为两套，其中一套的总管10连接其中一个冷却空气进气口，另一套的总管10连接另一个冷却空气进气孔，喷枪对燃气轮机叶片一面喷涂热障涂层，与该面冷却孔相通的低压管路喷出的低压氮气从冷却孔喷射出去，同时与燃气轮机叶片已完成喷涂的另一面相通的高压管路喷出的高压氮气从冷却孔喷射出去喷出。[0022] 上述喷涂过程和高压管路、低压管路上阀门的控制可以很容易由计算机程序来控制，实现喷涂过程和冷却孔保护气体阀门的协调。[0023] 本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

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说 明 书 附 图

图1

图2

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