本發明涉及蒸汽渦輪。更具體地，本發明涉及具有用于增強的水分管理的親水表面圖案的蒸汽渦輪。

背景技術：

蒸汽渦輪從蒸汽流提取功，以通過經由將蒸汽供應到固定葉片(噴嘴)和運動的葉片(動葉)的級聯而將鍋爐產生的高溫高壓蒸汽的能量轉換成旋轉能以產生動力。典型蒸汽渦輪可包括與許多葉輪相關聯的轉子。葉輪可沿著轉子的長度彼此間隔開，以限定一系列渦輪級。渦輪級設計為以高效的方式從在從渦輪的進口到出口的流動路徑上行進的蒸汽提取有用功。隨著蒸汽沿著該流動路徑行進，蒸汽導致葉輪驅動轉子。蒸汽可逐漸膨脹，且蒸汽的溫度和壓力可逐漸降低。接著蒸汽可從渦輪的出口排出，以便重新使用或其它。更高溫蒸汽渦輪可產生增大的輸出，因為蒸汽的升高的溫度會增大可用于提取的總體能量。

大體上描述，典型蒸汽渦輪可包括高壓區段、中壓區段以及低壓區段。區段可串聯地布置，其中各個區段包括任意數量的級。在區段內，從蒸汽提取功來驅動轉子。在區段之間，蒸汽可被再次加熱，以便在下一區段中做功。高壓區段和中壓區段可以以比較高的溫度操作，以便提高總體蒸汽渦輪輸出。

隨著壓力和溫度變化，蒸汽變濕潤。隨著蒸汽流過動葉和噴嘴的渦輪級，包含在蒸汽中的水分在包括噴嘴的渦輪表面上冷凝成細小的水滴。這些細小的水滴組合成粗的水滴，其由蒸汽流驅散并且與噴嘴下游的動葉碰撞。碰撞通過高速沖擊而抑制動葉的轉矩，且因此降低渦輪的總性能。粗的水滴也可導致動葉表面的腐蝕，這會降低動葉的空氣動力學性能和截面厚度且因此縮短它們的使用壽命。

包含在蒸汽中的水分以水的薄膜的形式主要沉積在噴嘴的凹表面上。水薄膜在噴嘴的表面上積聚且流向后緣，同時厚度增大。水薄膜作為水滴從噴嘴的后緣釋放。如果水薄膜為厚的，則釋放大且粗的水滴。

在蒸汽渦輪中，水滴形式的后級水分可在最后級渦輪葉片上產生顯著的腐蝕。隨著水滴的大小增大，由水滴產生的腐蝕的量增大，因此去除水分或另外地防止形成粗的水滴可能對于降低腐蝕為有效的。傳統地，控制涉及保護方法，諸如在后級葉片中安裝鈷-鉻合金(諸如以pa，latrobe的kennametal公司的商標stellite的銷售的那些)腐蝕護罩、在動葉中使用擋油環(slinger)凹槽、動葉前緣的火焰硬化、選擇具有改進的水滴腐蝕性質的合金、或改進通過殼體的提取。通過上游隔板噴嘴中的槽或孔進行的提取也已經用于去除水分。其它水分去除方法包括局部地加熱蒸汽流或加熱噴嘴。

技術實現要素：

在一示例性實施例中，蒸汽渦輪包括渦輪殼體、設置在渦輪殼體中的渦輪轉子、從渦輪轉子延伸的至少一個動葉、以及由渦輪殼體支承的至少一個噴嘴。渦輪殼體，動葉，以及噴嘴中的至少一個的去除表面上的至少一個親水表面圖案以預定方向引導去除表面上的水分，以便增強蒸汽渦輪中的水分去除。

在另一示例性實施例中，蒸汽渦輪噴嘴包括噴嘴壁，其具有內表面、外表面、從外表面到內表面穿過噴嘴壁的至少一個提取開口、以及在噴嘴壁的外表面上鄰近提取開口的親水表面圖案。

在另一示例性實施例中，形成用于增強的水分去除的蒸汽渦輪的方法包括在蒸汽渦輪的渦輪殼體、至少一個動葉以及至少一個噴嘴中的至少一個的去除表面上激光蝕刻至少一個親水表面圖案，以便以預定方向引導去除表面上的水分，以增強蒸汽渦輪中的水分去除。蒸汽渦輪包括渦輪殼體、設置在渦輪殼體中的渦輪轉子、從渦輪轉子延伸的動葉、以及由渦輪殼體支承的噴嘴。

技術方案1.一種蒸汽渦輪，包括：

渦輪殼體；

設置在所述渦輪殼體中的渦輪轉子；

從所述渦輪轉子延伸的至少一個動葉；以及

由所述渦輪殼體支承的至少一個噴嘴；

其中，所述渦輪殼體、所述動葉以及所述噴嘴中的至少一個的去除表面上的至少一個親水表面圖案在所述去除表面上沿預定方向引導水分，以便增強所述蒸汽渦輪中的水分管理。

技術方案2.根據技術方案1所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述親水表面圖案是超親水的激光蝕刻的納米級圖案。

技術方案3.根據技術方案1所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述噴嘴包括噴嘴壁，其具有內表面、外表面和從所述內表面到所述外表面穿過所述噴嘴壁的至少一個提取開口，且其中，所述去除表面位于所述噴嘴壁的外表面上鄰近所述提取開口，以便增強通過所述提取開口的水分去除。

技術方案4.根據技術方案3所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述去除表面位于所述噴嘴壁的上游側鄰近所述提取開口。

技術方案5.根據技術方案3所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述親水表面圖案朝向所述提取開口引導所述去除表面上的水分。

技術方案6.根據技術方案3所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述提取開口是槽。

技術方案7.根據技術方案1所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述去除表面位于所述渦輪殼體的表面上且朝向所述渦輪殼體中的排出口引導水分。

技術方案8.一種蒸汽渦輪噴嘴，包括：

噴嘴壁，其具有內表面、外表面、從所述外表面到所述內表面穿過所述噴嘴壁的至少一個提取開口、以及所述噴嘴壁的外表面上鄰近所述提取開口的親水表面圖案。

技術方案9.根據技術方案8所述的蒸汽渦輪噴嘴，其特征在于，所述親水表面圖案是超親水的激光蝕刻的納米級圖案。

技術方案10.根據技術方案8所述的蒸汽渦輪噴嘴，其特征在于，所述親水表面圖案位于所述噴嘴壁的上游側鄰近所述提取開口。

技術方案11.根據技術方案8所述的蒸汽渦輪噴嘴，其特征在于，所述親水表面圖案朝向所述提取開口引導冷凝的水分。

技術方案12.根據技術方案8所述的蒸汽渦輪噴嘴，其特征在于，所述提取開口是槽。

技術方案13.一種管理蒸汽渦輪中的水分的方法，包括：

在所述蒸汽渦輪的渦輪殼體、至少一個動葉以及至少一個噴嘴中的至少一個的去除表面上激光蝕刻至少一個親水表面圖案，以沿預定方向在所述去除表面上引導水分，以便增強所述蒸汽渦輪中的水分管理，所述蒸汽渦輪包括：

所述渦輪殼體；

設置在所述渦輪殼體中的渦輪轉子；

從所述渦輪轉子延伸的動葉；以及

由所述渦輪殼體支承的噴嘴。

技術方案14.根據技術方案13所述的方法，其特征在于，還包括：

形成所述噴嘴的噴嘴壁，其具有內表面和外表面；和

形成從所述外表面到所述內表面穿過所述噴嘴壁的至少一個提取開口；

其中，所述去除表面位于所述噴嘴壁的外表面上鄰近所述提取開口。

技術方案15.根據技術方案14所述的方法，其特征在于，所述去除表面位于所述噴嘴壁的上游側鄰近所述提取開口。

技術方案16.根據技術方案13所述的方法，其特征在于，所述親水表面圖案是超親水的激光蝕刻的納米級圖案。

技術方案17.根據技術方案13所述的方法，其特征在于，所述去除表面位于所述動葉的表面上并且引導水分遠離所述渦輪殼體。

技術方案18.根據技術方案13所述的方法，其特征在于，所述去除表面位于所述渦輪殼體的表面上并且朝向所述渦輪殼體中的排出口引導水分。

技術方案19.根據技術方案13所述的方法，其特征在于，所述激光蝕刻包括以高能飛秒長激光脈沖為所述外表面激光蝕刻在1到500納米大小范圍中的圖案。

技術方案20.根據技術方案13所述的方法，其特征在于，還包括在激光蝕刻之前拋光所述去除表面。

結合附圖，從優選實施例的以下更詳細的描述，本發明的其它特征和優點將顯而易見，附圖以實例的方式顯示了本發明的原理。

附圖說明

圖1示意性地顯示了根據本公開的蒸汽渦輪系統。

圖2示意性地顯示了根據本公開的、圖1的蒸汽渦輪的具有親水表面圖案的低壓區段的一部分。

圖3示意性地顯示了根據本公開的、具有提取開口和親水表面圖案的噴嘴的截面圖。

圖4示意性地顯示了根據本公開的、具有提取開口和親水表面圖案的噴嘴的截面圖。

圖5示意性地顯示了根據本公開的、具有提取開口和親水表面圖案的噴嘴的截面圖。

只要有可能，相同的參考標號將在整個附圖中用于表示相同的部件。

部件列表：

100蒸汽渦輪系統

101渦輪轉子

103旋轉軸線

104外部負載

105高壓(hp)區段

107中壓(ip)區段

109低壓(lp)區段

110高壓渦輪殼體

111高壓蒸汽入口

113高壓蒸汽出口

115再熱器

117中壓蒸汽入口

119中壓蒸汽出口

120中壓渦輪殼體

121低壓蒸汽入口

123低壓出口

125聯接件

130低壓渦輪殼體

131動葉

133噴嘴

134去除表面

135親水表面圖案

137提取開口

139排出口

141噴嘴壁

143內表面

145外表面

147內腔。

具體實施方式

提供了在蒸汽渦輪中沿至少一個預定方向引導表面水分的至少一個親水表面圖案。在一些實施例中，親水表面圖案是產生親水表面的激光蝕刻的納米級圖案。在一些實施例中，親水表面圖案產生超親水表面。本公開的實施例，例如，與未能包括本文所公開的特征中的一個或更多個的構思相比，通過增強水分去除、減小蒸汽渦輪中(特別是低壓區段中)由水分導致的腐蝕、或者它們的組合，而實現了增強的水分管理。

邊界級渦輪動葉中的腐蝕的控制是合乎需要的且通常是必須的。隨著渦輪設計的進步，設計者通常面對更大量的水分的出現以及新材料的出現，其中的一些是難以利用傳統的防護來保護的。有效地去除水分和控制水滴大小以及位置會改進邊界動葉壽命以及渦輪空氣動力學效率。渦輪效率受減少的水分和減少的腐蝕積極地影響，因為初始設計的翼型件形狀維持更長的時間段。與僅使用槽或孔或覆層的現有技術相比，水分去除的更高效率是通過使用親水表面圖案實現的。

使用親水表面圖案還容許優化更高效地朝向提取開口引導水分所需要的提取開口的數量、大小和/或位置。該優化優選減小了提取開口的數量和大小。減小提取開口的大小和數量通過避免了噴嘴內部的更高的真空水平而進一步改進了渦輪性能的效率。減少真空會減小拉入到噴嘴中的蒸汽的體積，從而留下更多蒸汽在下游可用，以提供更多動力。在一些實施例中，親水表面圖案是親水或超親水的激光蝕刻的納米級圖案。

更大體積的水分從流動流去除，因為減小了離開提取開口的水滴的頻率。減小槽或孔的數量會降低制造成本。因為由于包括提取開口而引起的噴嘴中的應力梯級的數量可利用較少的槽/孔而減少，故可使用較不昂貴的材料用于噴嘴制造。

在基于隔板噴嘴的提取系統中，親水表面圖案策略性地位于用作提取點的提取開口前面，以便實現冷凝的水分從更大的表面區域朝向提取點的增強的提取。在一些實施例中，提取開口是孔或槽。這增大了所提取的水的體積，并且可用于減少實現有效的腐蝕減少所需要的孔或槽的數量和大小。來自旋轉的轉子和動葉的離心力導致沉積在動葉上的水分遠離轉子移動，且沉積在噴嘴的上部部分上或殼體上。親水表面圖案和提取開口優選定位成遠離噴嘴長度的上部40%來收集水分。親水表面圖案和提取開口更優選定位成遠離噴嘴長度的上部30%來收集水分。從殼體的內部向噴嘴的內腔施加的減小的壓力或吸力從噴嘴內腔去除通過提取開口收集的水分。

在一些實施例中，親水表面圖案定位在動葉上，以便向下朝向轉子以及遠離殼體來引導水。來自旋轉的轉子和動葉的離心力導致沉積在動葉上的水分遠離轉子且朝向殼體而移動，且動葉上的親水表面圖案用來對抗該水分移動中的一些。該親水表面圖案優選定位成從動葉長度的上部40%的區域引導水分朝向轉子。親水表面圖案更優選地定位成從動葉長度的上部30%的區域引導水分朝向轉子。該親水表面圖案可包括一系列箭頭圖案，其還通過防止較小的滴聯合成較大的滴(其會通過與下游表面的沖擊而導致更大的腐蝕)來減小離開動葉的滴的大小。

在一些實施例中，親水表面圖案位于噴嘴上或殼體表面上鄰近殼體中的排出口，以實現冷凝的水分從更大的表面區域朝向排出口的增強的吸取。

用于親水表面圖案的上述位置中的各個可單獨地或者與其它位置中的任何組合地使用。

在介紹本發明的多個實施例的元件時，冠詞“一”、“一個”、“該”和“所述”意圖表示存在一個或更多個元件。用語“包含”、“包括”和“具有”意圖是包括性的，且表示可存在所列出的元件之外的額外的元件。

用來產生動力的系統包括但不限于蒸汽渦輪、燃氣渦輪以及其它渦輪組件，諸如用于動力產生的蒸汽渦輪或陸基航改發動機(aero-derivative)。在一些應用中，動力產生系統，包括其中的渦輪機械(例如，渦輪，壓縮機，和泵)以及其它機械，可包括暴露于重度磨損條件的物品。例如，旋轉的物品可包括某些動力產生系統構件，諸如蒸汽渦輪轉子或葉輪或燃氣渦輪轉子或葉輪，且可在高熱和高轉數環境中運行。

根據本公開，圖1示意性地顯示了蒸汽渦輪系統100的實例。蒸汽渦輪系統100包括繞著旋轉軸線103可旋轉地安裝的渦輪轉子101。蒸汽渦輪系統100包括高壓(hp)區段105、中壓(ip)區段107以及低壓(lp)區段109，它們各自安裝在轉子101上。雖然圖1顯示了hp區段105、ip區段107以及lp區段109的一種布置，但本公開并非受如此限制；可使用hp區段105、ip區段107和/或lp區段109的任何合適的布置。hp區段105、ip區段107以及lp區段109中的各個包括葉片或動葉131(見圖2)，它們分別在hp區段105、ip區段107以及lp區段109中的各個中周向地安裝在hp、ip和lp殼體110、120、130中的轉子101上。動葉131由供給至相應區段的蒸汽驅動，其中，由蒸汽產生的動葉131的旋轉會產生機械功。渦輪系統100中產生的機械功經由轉子101驅動外部負載104，諸如發電機。

如圖1所示，高壓蒸汽經由高壓蒸汽入口111來供給。蒸汽在高壓蒸汽出口113處從hp區段105排出并且供給至再熱器115，在其中對蒸汽增加熱。從再熱器115，蒸汽經由中壓蒸汽入口117供給至ip區段107。蒸汽在中壓蒸汽出口119處從ip區段107排出，并且經由低壓蒸汽入口121供給至lp區段109。然后蒸汽經由低壓出口123從lp區段109排出。

hp區段105、ip區段107以及lp區段109中的各個經由聯接件125沿著轉子101連接。聯接件125可為機械聯接件，諸如螺栓接頭，或可為焊接的接頭。在一個實施例中，聯接件125容許分離hp區段105、ip區段107和/或lp區段109中的任何一個來進行重構、維修或維護。

參見圖2，lp區段109包括周向地插入有動葉131的渦輪轉子101和支承噴嘴133的殼體130。動葉131和噴嘴133在渦輪轉子101的軸向方向上以級進行布置。大體上，動葉131、殼體130和噴嘴133由如下材料構成，該材料包括合適的已知的渦輪動葉、殼體和噴嘴材料，包括但不限于鋼、不銹鋼、沉淀硬化的不銹鋼、鋁、鈦、其合金或其組合。lp區段109包括至少一個去除表面134，其具有帶親水表面圖案135的區域，該親水表面圖案135沿至少一個預定方向引導表面水分。動葉131上的該親水表面圖案135朝向轉子101且遠離殼體130引導表面水分。噴嘴133上的親水表面圖案135位于噴嘴133中的提取開口137上游，且引導表面水分朝向噴嘴133中的提取開口137。離心力導致沉積在動葉131上的水分在以水滴離開動葉131之前遠離轉子101而流動，且聚集在噴嘴133的上部部分以及殼體130的壁表面上。噴嘴133和殼體130的表面上的親水表面圖案135引導水分朝向殼體130中的排出口139。

在一些實施例中，蒸汽渦輪系統100是動力生成系統的一部分，其具有水分含量為大約10%的、在低壓渦輪的最后級附近流動的濕蒸汽，因為蒸汽溫度已經降低。

在其它實施例中，蒸汽渦輪系統100是核動力設備的部件，且具有與濕蒸汽一起操作的高壓渦輪區段105，因為最初供應飽和蒸汽。在這樣的實施例中，親水表面圖案135可位于蒸汽渦輪系統100的任何級中，以用于強化水分管理。

如本文中所用，親水表面是具有小于90度的水接觸角度的表面。水接觸角度是通過水測量的角度，其中，水滴的水/空氣界面遇到固體表面。在一些實施例中，親水表面的水接觸角度小于45度，備選地小于30度，備選地小于20度，備選地小于10度，或其任何合適的組合、子組合、范圍、或子范圍。如本文所用，超親水表面是具有小于10度的水接觸角度的表面。在一些實施例中，超親水表面的水接觸角度小于5度。

如本文所用，親水表面圖案135是形成于材料表面上的任何表面圖案，其改變表面的形態而非覆蓋表面，以提高表面的親水性，使得具有親水表面圖案135的表面是親水的。形態的改變可包括但不限于缺口、凸出、腔、凹槽、凸脊、球或桿。在一些實施例中，形態改變是微米級(micro-scale)的改變。在一些實施例中，形態改變是納米級(nano-scale)的改變。能夠產生親水表面圖案135的任何方法都可在本發明的精神內應用于改變表面的形態。在一些實施例中，具有親水表面圖案135的表面是超親水的。

在一些實施例中，在激光蝕刻之前通過拋光技術處理去除表面134。拋光技術優選為去除表面134提供任何表面紋理，直至鏡面狀表面，其提高去除表面134通過激光蝕刻而接受親水表面圖案的接受度。該準備可包括但是不限于研磨、砂磨、磨光、石磨、電子磨光、化學打磨、拖擦拋光、或其任何組合。該處理可僅僅取決于所采用的親水表面圖案135的大小和深度而為選擇性地需要的。

在一些實施例中，親水表面圖案135通過能夠在噴嘴133、動葉131或殼體130上激光蝕刻圖案的任何方法形成，以使得去除表面134親水或與沒有親水表面圖案135相比更加親水。在一些實施例中，親水表面圖案135使得表面超親水。在一些實施例中，用于激光蝕刻圖案的激光是飛秒激光，也稱為毫微微激光。在一些實施例中，飛秒激光通過利用高能的飛秒長的激光脈沖激光蝕刻去除表面而形成三維圖案。激光蝕刻的圖案可具有微米到納米大小范圍的圖案。

在一些實施例中，激光蝕刻在去除表面134中產生材料的一個或更多個缺口，其具有凸出、腔、球、桿或其它規則地或不規則地成形特征的微米級粗糙(micro-rough)表面，該表面會增大表面的親水性。在一些實施例中，該特征具有如下尺寸：在0.5到100微米范圍中，備選地在25到75微米的范圍中，備選地在40到60微米的范圍中，或其任何合適的組合、子組合、范圍、或子范圍。在其它實施例中，激光蝕刻在去除表面134中產生材料的一個或更多個缺口，其具有凸出、腔、球、桿或其它不規則地成形特征的納米級粗糙表面，該納米級粗糙表面會增大去除表面134的親水性。在一些實施例中，該特征具有如下尺寸：在1到500納米的范圍中，備選地在100到400納米的范圍中，備選地在200到300納米的范圍中，或其任何合適的組合、子組合、范圍、或子范圍。

在一些實施例中，激光蝕刻通過引導激光消融、干涉測量激光消融、近場激光消融、掩膜投影消融、激光輔助的化學蝕刻、來自激光消融羽流(plume)的沉積、或等離子納米消融來實現。在一些實施例中，激光蝕刻使用飛秒持久激光脈沖來實現。如本文所用，飛秒持久激光脈沖是具有1到999飛秒范圍中的持久時間的任何激光脈沖。在一些實施例中，激光脈沖具有100到750飛秒的范圍中的持久時間。在一些實施例中，激光脈沖具有400到600飛秒的范圍中的持久時間。

通過激光蝕刻產生的親水表面圖案135可為使得去除表面134親水或更親水的任何規則的或不規則的圖案。在一些實施例中，通過激光蝕刻產生的親水表面圖案135使得去除表面134超親水。在一些實施例中，親水表面圖案135沿著去除表面134以預定方向引導水分流。在一些實施例中，親水表面圖案135由于親水表面圖案135的特定圖案的定向而以預定方向引導水分流。在一些實施例中，親水表面圖案135由于圖案化區域的形狀和定向而以預定方向引導水分流，因為水分基于親水性而傾向于保持在表面的圖案化區域內，同時在蒸汽渦輪運行期間基于具有親水表面圖案135的構件的移動或表面上的流體流而流動。

在一些實施例中，一個或更多個親水表面區域產生在隔板噴嘴133上，使得冷凝的水分從噴嘴133的較大的表面區域上吸引，并且被引向設置成用于提取流體的增加體積的一個或更多個提取開口137。在一些實施例中，這些區域會減小去除預定量的水分所需的成本高昂的提取開口137(為機加工的孔或槽的形式)的數量，從而通過減小腐蝕而減小由機加工的孔或槽引起的噴嘴中的以及動葉中的局部應力梯級，并且能夠使用較薄的壁區段或備選的材料。

參照圖3，噴嘴133包括噴嘴壁141，其具有內表面143、外表面145、從外表面145到內表面143穿過噴嘴壁141的提取開口137、以及噴嘴壁141的外表面145上鄰近提取開口137的去除表面134上的親水表面圖案135。親水表面圖案135位于提取開口137上游，并且朝向提取開口137抽取表面水分且將表面水分抽取到提取開口137中。所抽取的水分則流入到噴嘴壁141的內表面143限定的內腔147中。噴嘴壁141通常具有非對稱的形狀，圖3的面向前方的外表面在形狀上略微凹入，而圖3中不可見的面向后方的外表面在形狀上略微凸起。雖然親水表面圖案135和提取開口137在圖3中顯示為在凹入側上，但親水表面圖案和提取開口可備選地或額外地位于凸起側上。

參照圖4，噴嘴133包括從外表面145到內表面143穿過噴嘴壁141的一對提取開口137，以及噴嘴壁141的外表面145上鄰近提取開口137的去除表面134上的親水表面圖案135。親水表面圖案135位于提取開口137上游，且朝向提取開口137抽取表面水分，以及將表面水分抽取到提取開口137中。抽取的水分則流入噴嘴壁141的內表面143限定的內腔147中。雖然親水表面圖案135和提取開口137在圖4中顯示為在凹入側上，但親水表面圖案和提取開口可備選地或額外地位于凸起側上。

參照圖5，噴嘴133包括從外表面145到內表面143穿過噴嘴壁141的三個提取開口137，以及噴嘴壁141的外表面145上鄰近提取開口137的去除表面134上的親水表面圖案135。親水表面圖案135位于提取開口137上游，且朝向提取開口137抽取表面水分并將表面水分抽取到提取開口137中。抽取的水分則流入噴嘴壁141的內表面143限定的內腔147中。雖然親水表面圖案135和提取開口137在圖5中顯示為在凹入側上，但親水表面圖案和提取開口可備選地或額外地位于凸起側上。

雖然在圖2中顯示了排出口139的特定的大小、形狀和位置，以及在圖2-5中顯示了提取開口的特定的大小、形狀、數量和位置以及親水表面圖案135的特定的大小、形狀、數量和位置，但排出口139、提取開口137和親水表面圖案135的任何合適的大小、形狀、數量或位置都可用于實現預定的水分管理。在一些實施例中，親水表面圖案135僅僅覆蓋正好在提取開口137前面的小區域，以便引導提取開口137附近的表面水分進入提取開口137中。在這樣的實施例中，親水表面圖案135僅僅覆蓋大小與提取開口137的區域大約相等的區域，備選地覆蓋大約兩倍的區域，備選地大約三倍的區域，備選地大約四倍的區域，備選地大約五倍的區域，備選地提取開口137的區域的大約兩倍到大約五倍，或其任何合適的組合、子組合、范圍、或子范圍。

在一些實施例中，形成用于增強的水分管理的蒸汽渦輪100的方法包括在蒸汽渦輪100的渦輪殼體130、至少一個動葉131以及至少一個噴嘴133中的至少一個的去除表面134上激光蝕刻至少一個親水表面圖案135，以便以預定方向引導去除表面134上的水分，以增強蒸汽渦輪100中的水分管理。蒸汽渦輪100包括渦輪殼體110、設置在渦輪殼體110中的渦輪轉子101、從渦輪轉子101延伸的動葉131、以及由渦輪殼體110支承的噴嘴133。在一些實施例中，該方法包括形成噴嘴133的具有內表面143和外表面145的噴嘴壁141，以及形成從外表面145到內表面143穿過噴嘴壁141的至少一個提取開口137，其中去除表面134位于噴嘴壁141的外表面145上鄰近提取開口137。親水表面圖案135優選在噴嘴壁141的上游側鄰近提取開口137。激光蝕刻優選包括利用高能飛秒長激光脈沖以1到500納米大小范圍中的圖案來蝕刻外表面。

在一些實施例中，服務中的構件可去除不再服務，且親水表面圖案135可施加到構件的表面上。這樣的構件可包括之前就具有帶親水表面圖案135的去除表面134的那些，或之前不具有帶親水表面圖案135的去除表面134的那些。在一些情況下，去除表面134可在蒸汽渦輪100的運行期間由于如下原因隨著時間的推移而喪失其親水性：該原因可包括但不限于在蒸汽渦輪系統100的運行期間對親水表面圖案135的損壞或外部物質沉積在親水表面圖案135上。在一些實施例中，去除表面134可在構件服務期間通過清洗具有親水表面圖案135的去除表面134或在去除表面134上激光蝕刻新的親水表面圖案135而再次制成親水的或更親水的。

雖然主要關于蒸汽渦輪的低壓區段描述了本發明，但本發明可應用于其中水分去除將有利的任何其他系統，包括但不限于蒸汽渦輪的高壓區段、蒸汽渦輪的中壓區段或燃氣渦輪的壓縮機區段。

雖然已經參照一個或更多個實施例描述了本發明，但是本領域技術人員將理解，可作出多種改變，且等效物可替換其元件而不會偏離本發明的范圍。此外，可作出許多修改來使特定的情形或材料適應本發明的教導而不會偏離其實質范圍。因此，本發明意圖不局限于作為構想為用來執行本發明的最佳模式而公開的特定實施例，而是本發明將包括落入所附權利要求的范圍中的所有實施例。