構成要素及びその製造方法
【課題】ガスタービンエンジンの構成要素に関し、高温ストリーク内に位置する場合にのみ冷却空気を排出する構造を提供する。
【解決手段】ガスタービンエンジンの構成要素１３２は、冷却アパーチャ１９４と、冷却アパーチャ１９４を通る空気流を阻止するため冷却アパーチャ１９４の少なくとも一部を充填するプラグと、を含む。プラグは、ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が冷却アパーチャ１９４を通ることができるように構成される。
【解決手段】ガスタービンエンジンの構成要素１３２は、冷却アパーチャ１９４と、冷却アパーチャ１９４を通る空気流を阻止するため冷却アパーチャ１９４の少なくとも一部を充填するプラグと、を含む。プラグは、ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が冷却アパーチャ１９４を通ることができるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、全体的に構成要素に関し、より詳細には、ガスタービンエンジンの構成要素及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知のガスタービンエンジンは、加圧空気と燃料を混合して混合器を点火させ、燃焼ガスを生成するための燃焼システムを含む。燃焼ガスは、タービンシステムに配向されてタービンを駆動して回転させ、これにより、ファン、圧縮機、及び／又はタービンに回転可能に結合されたファン、圧縮機、及び／又は発電機を駆動する。幾つかのガスタービンエンジン（例えば、航空機上の推進ガスタービンエンジン）では、燃焼ガスがタービンシステムから周囲空気に排出され、これにより航空機に推力を提供する。幾つかの他のガスタービンエンジン（例えば、複合サイクル発電プラントにおけるガスタービンエンジン）では、燃焼ガスは、蒸気生成に使用するためにタービンシステムから熱回収蒸気発生器に配向される。
【０００３】
一部の公知の燃焼システムは、燃焼プロセスで使用するための燃料を排出する複数の円周方向に離間した燃料ノズルを含む。これらの燃料ノズルは、異なる流量で燃料を排出することができるので、燃焼システムの下流側により高い燃焼ガス温度（すなわち、高温ストリーク）の円周方向区域が存在する場合がある。これにより、高温ストリークを生じるこれらのエンジン構成要素に大幅な温度上昇をもたらす。しかしながら、高温ストリークの位置を決定することは困難であり、エンジン毎に変わる可能性があり、少なくとも一部の公知のエンジンは、多くの下流側のエンジン構成要素上に形成される冷却アパーチャを有し、これら下流側のエンジン構成要素は、最終的には高温ストリーク内に位置することにならず、冷却を必要とする温度上昇を生じることにはならない。結果として、高温ストリーク内に位置しない下流側のエンジン構成要素は、所望の温度よりも低い温度まで過剰に冷却されることが分かっており、従って、相当量の望ましくない冷却空気は、燃焼ガス流内に排出されることが知られており、これはエンジン全体の動作効率を低下させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、高温ストリーク内に位置する場合にのみ冷却空気を排出する構成要素を有することが有用であり、これにより、エンジン全体の動作効率を維持しながら、エンジンの有効寿命を維持することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様において、ガスタービンエンジンの構成要素が提供される。本構成要素は、冷却アパーチャと、冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグと、を含む。プラグは、ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が冷却アパーチャを通ることができるように構成される。
【０００６】
別の態様において、ガスタービンエンジンの構成要素を製造する方法が提供される。本方法は、構成要素に冷却アパーチャを形成する段階と、冷却アパーチャを通る空気流を阻止するプラグで冷却アパーチャの少なくとも一部を充填する段階と、を含む。プラグは、ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される。
【０００７】
別の態様において、ガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、燃焼システムと、燃焼システムの下流側に配置されるタービンシステムと、を含み、燃焼システム及びタービンシステムの少なくとも１つが構成要素を含む。構成要素は、冷却アパーチャと、冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグとを有する。プラグが、ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が冷却アパーチャを通ることができるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの概略図。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの燃焼システムの概略図。
【図３】図１に示すガスタービンエンジンのタービンノズルの一部の概略図。
【図４】図３に示すタービンノズルのセグメントの斜視図。
【図５】図４に示すタービンノズルセグメントの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、限定ではなく例証として、構成要素及びその製造方法について記載している。本明細書は、構成要素を当業者が実施し利用することを可能にするものであり、構成要素に関して現時点で最良の形態であると考えられるものを含む幾つかの実施形態、改良、変更、変形、及び使用法について記載している。本明細書では、構成要素は、ガスタービンエンジンの好ましい実施形態、すなわちガスタービンエンジンに適用されるものとして記載されている。しかしながら、構成要素及びその製造方法は、広範囲に及ぶシステム及び／又は様々な他の商業、工業、及び／又は消費者用途において一般的な用途を有することが企図される。
【００１０】
図１は、ファンシステム１０２、圧縮機システム１０４、燃焼システム１０６、高圧タービンシステム１０８、及び低圧タービンシステム１１０を含む、例示的なガスタービンエンジン１００の概略図である。図２は、燃焼システム１０６の概略図である。例示的な実施形態において、燃焼システム１０６は、燃焼プロセス中に燃料を吐出するために複数の円周方向に間隔を置いて配置された燃料ノズルを含み、すなわち、燃焼システム１０６は、第１の燃料ノズル１１２、第２の燃料ノズル１１４、第３の燃料ノズル１１６、第４の燃料ノズル１１８、第５の燃料ノズル１２０、及び第６の燃料ノズル１２２を含む。他の実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、あらゆる好適な数の燃料ノズルをあらゆる好適な方法で配列させることができる。或いは、ガスタービンエンジン１００は、あらゆる好適菜方法で構成された、あらゆる好適な数のファンシステム、圧縮機システム、燃焼システム、及び／又はタービンシステムを含むことができる。
【００１１】
図３は、高圧タービンシステム１０８の環状タービンノズル１３０の一部の概略図である。例示的な実施形態において、タービンノズル１３０は、高圧タービンシステム１０８の第１段ノズルである。他の実施形態において、タービンノズル１３０は、高圧タービンシステム１０８又は低圧タービンシステム１１０のあらゆる好適な段のものとすることができる。
【００１２】
例示的な実施形態において、タービンノズル１３０は、複数のタービンノズルセグメント１３２を有し、これらは、円周方向に配列されて内側バンド１３４及び外側バンド１３６を形成し、内側バンド１３４から外側バンド１３６に延びる間隔を置いて配置されたステータベーンの列、すなわち、第１のベーン１４０、第２のベーン１４２、第３のベーン１４４、第４のベーン１４６、第５のベーン１４８、第６のベーン１５０、第７のベーン１５２、第８のベーン１５４、第９のベーン１５６、第１０のベーン１５８、及び第１１のベーン１６０を有する。従って、第１の流路１６２は、第１のベーン１４０と第２のベーン１４２との間に定められ、第２の流路１６４は、第２のベーン１４２と第３のベーン１４４との間に定められ、第３の流路１６６は、第３のベーン１４４と第４のベーン１４６との間に定められ、第４の流路１６８は、第４のベーン１４６と第５のベーン１４８との間に定められ、第５の流路１７０は、第５のベーン１４８と第６のベーン１５０との間に定められ、第６の流路１７２は、第６のベーン１５０と第７のベーン１５２との間に定められ、第７の流路１７４は、第７のベーン１５２と第８のベーン１５４との間に定められ、第８の流路１７６は、第８のベーン１５４と第９のベーン１５６との間に定められ、第９の流路１７８は、第９のベーン１５６と第１０のベーン１５８との間に定められ、第１０の流路１８０は、第１０のベーン１５８と第１１のベーン１６０との間に定められる。他の実施形態では、タービンノズル１３０は、あらゆる好適な数の流路を定めるあらゆる好適な数のベーンを有することができる。
【００１３】
図４は、タービンノズル１３０の１つのタービンノズルセグメント１３２の斜視図である。１つの例示的なタービンノズルセグメント１３２の構成を以下で詳細に説明しているが、あらゆる好適な数のタービンノズルセグメント１３２を同様に構成することができる。例示的な実施形態において、タービンノズルセグメント１３２は、内側バンドセグメント１８２、外側バンドセグメント１８４、及び内側バンドセグメント１８２から外側バンドセグメント１８４に延びるベーンのペア（例えば、第１のベーン１４０と第２のベーン１４２）を含む。他の実施形態では、タービンノズルセグメント１３２は、内側バンドセグメント１８２から外側バンドセグメント１８４に延びるあらゆる好適な数のベーンを有することができる（例えば、タービンノズルセグメント１３２は、ベーンのペアではなく単一のベーンを有してもよい）。例示的な実施形態において、各ベーン１４０、１４２は、前縁１９０及び後縁１９２において共に接合される凹面状の正圧側面１８６と凸面状の負圧側面１８８とを備えた翼形部を有する。各ベーン１４０、１４２はまた、前縁１９０、後縁１９２、及びこれらの間の区域に近接した正圧側面１８６及び負圧側面１８８上に配置される複数の冷却アパーチャ１９４を含む。或いは、ベーン１４０、１４２は、あらゆる好適な翼形部形状を有することができ、タービンノズルセグメント１３２は、冷却アパーチャ１９４のあらゆる好適な構成を有することができる（例えば、内側バンドセグメント１８２及び／又は外側バンドセグメント１８４は冷却アパーチャ１９４を有することができる）。
【００１４】
図５は、冷却アパーチャ１９４の第１の冷却アパーチャ１９６を通る第２のベーン１４２の断面図である。第２のベーン１４２の第１の冷却アパーチャ１９６の構成を以下で詳細に説明しているが、ガスタービンエンジン１００のあらゆる好適な構成要素（例えば、タービンシステム１０８、１１０のあらゆる好適なタービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及び／又はタービンブレード構成要素など、燃焼システム１０６及び／又はタービンシステム１０８のあらゆる好適な構成要素）は、第１の冷却アパーチャ１９６と同様に構成されたあらゆる好適な数の冷却アパーチャ１９４を有することができる。同じように、冷却アパーチャ１９４、１９６は、例えば、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、又はプラットフォーム縁部冷却アパーチャなど、あらゆる好適なタイプのものとすることができる。
【００１５】
例示的な実施形態において、第１の冷却アパーチャ１９６は、第２のベーン１２の凹面状正圧側面１８６を貫通して延び、第１の冷却アパーチャ１９６が入口１９８及び出口２００を有するようにする。入口１９８は、第２のベーン１４２の内部冷却流路２０２と流れ連通しており、出口２００は、タービンノズル１３０の第１の流路１６２と流れ連通している。プラグ２０４は、第１の冷却アパーチャ１９６内に配置され、第１の冷却アパーチャ１９６を通る空気流を阻止する。例示的な実施形態において、プラグ２０４は、出口２００に位置付けられる。他の実施形態において、プラグ２０４は、第１の冷却アパーチャ１９６に沿ったあらゆる好適な位置にあることができる。例示的な実施形態において、プラグ２０４は、所定の融解温度を有する硬化材料（例えば、ろう付け用合金、純金属元素、その他）から形成される。他の実施形態では、プラグ２０４は、プラグ２０４が本明細書で記載されるように機能することができる所定の溶融温度を有するあらゆる好適な材料から形成することができる。
【００１６】
ガスタービンエンジン１００の作動中、ファンシステム１０２を通る空気流は、圧縮機システム１０４に供給され、圧縮機システム１０４から加圧空気が燃焼システム１０６に送給される。加圧空気は、燃料ノズル１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２からの燃料と混合され、燃焼ガスが、燃焼システム１０６から高圧タービンシステム１０８のタービンノズル１３０に流れる。
【００１７】
例示的な実施形態において、燃料ノズル１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２は、円周方向に離間され、異なる流量で燃料を吐出することができるので、タービンノズル１３０に流入する環状燃焼ガス流内により高温の領域（「高温ストリーク」）が存在する可能性があり、燃焼ガスのこれらの高温ストリークは、燃料ノズル１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２と円周方向に整列する可能性が高い。より具体的には、図３に示すように、第１の流路１６２及び第２の流路１６４は、第１の燃料ノズル１１２と円周方向に整列され、従って、燃焼ガスの第１の高温ストリークを受け、これによりタービンノズル１３０の第１の高温ストリーク領域２０６を形成する可能性がある。第５の流路１７０及び第６の流路１７２は、第２の燃料ノズル１１４と円周方向に整列され、従って、燃焼ガスの第２の高温ストリークを受け、これによりタービンノズル１３０の第２の高温ストリーク領域２０８を形成する可能性がある。第９の流路１７８及び第１０の流路１８０は、第３の燃料ノズル１１６と円周方向に整列され、従って、燃焼ガスの第３の高温ストリークを受け、これによりタービンノズル１３０の第３の高温ストリーク領域２１０を形成する可能性がある。他方、第３の流路１６６及び第４の流路１６８は、タービンノズル１３０の第１の高温ストリーク領域２０６と第２の高温ストリーク領域２０８との間に円周方向に位置付けられ、従って、タービンノズル１３０の第１の低温領域２１２を形成する可能性が高く、また、第７の流路１７４及び第８の流路１７６は、タービンノズル１３０の第２の高温ストリーク領域２０８と第３の高温ストリーク領域２１０との間に円周方向に位置付けられ、従って、タービンノズル１３０の第２の低温領域２１４を形成する可能性が高い。このように、第２のベーン１４２は、第１の高温ストリーク領域２０６内に完全に存在することができ、第４のベーン１４６は、第１の低温領域２１２内に完全に存在することができ、第６のベーン１５０は、第２の高温ストリーク領域２０８内に完全に存在することができ、第８のベーン１５４は、第２の低温領域２１４内に完全に存在することができ、第１０のベーン１５８は、第３の高温ストリーク領域２１０内に完全に存在することができる。
【００１８】
例示的な実施形態において、プラグ２０４の組成は、プラグ２０４の所定の溶融温度がタービンノズル１３０の高温ストリーク領域２０６、２０８、２１０の予想される実施可能温度を下回るように選択され、その結果、領域２０６、２０８、２１０の何れかが最終的に高温ストリーク領域になった場合（例えば、ベーン１４２、１５０、１５８の何れかが最終的に所定の溶融温度に到達する場合）に、第２のベーン１４２、第６のベーン１５０、及び第１０のベーン１５８のプラグ２０４がガスタービンエンジン１００の作動中に溶融するように構成され、これにより出口２００を通じて吐出される冷却空気によりベーン１４２、１５０、１５８を冷却できるようになる。また、ベーン１４２、１５０、１５８の何れかが最終的に高温ストリーク領域２０６、２０８、２１０内には存在しないようになる場合、関連のプラグ２０４は、出口２００を通る冷却空気流を阻止するのに十分な硬度のままとなる。このようにして、冷却空気は、冷却するのが望ましい温度に到達したベーンからのみ吐出される。例示的な実施形態において、タービンノズル１３０の全てのプラグは、同じ材料から作られる（例えば、各ベーン１４０、１４２、１４４、１４６、１４８、１５０、１５２、１５４、１５６、１５８、１６０は、同じ所定の溶融温度のプラグ２０４を有する）。他の実施形態では、タービンノズル１３０は、異なる所定溶融温度の材料から作られたプラグ２０４を有することができる。
【００１９】
高温ストリーク領域の位置は、各エンジンの各燃料ノズルが異なる燃料吐出流量を有することから、エンジン毎に変わる可能性がある点に留意されたい。一例として、第１のエンジン及び第２のエンジンは、第１段ノズルの高温ストリーク領域が異なる位置にある場合がある。結果として、第１のエンジンの第１段ノズルのプラグは溶融する場合があるが、第２のエンジンの第１段ノズルにおいて同じ円周方向位置のプラグは溶融しない場合がある。このような位置の変動に対処するために、上述の構成要素及び方法により、全ての第１段ノズルの冷却アパーチャを、高温ストリーク領域の予想される温度を下回る所定溶融温度のプラグで充填することができる。このようにして、各エンジン内の高温ストリークの位置を予想する負担を負うことなく、冷却するのが望ましい温度を生じることになるエンジン構成要素からのみ冷却空気を吐出することができ、冷却が望まれないエンジン構成要素からは冷却空気は吐出されない。
【００２０】
同じようにして、高温ストリークの予想される温度は、エンジン毎に変わる可能性があり、単一のエンジン内でも変わる可能性がある。このような温度の変動に対処するために、プラグの組成は、エンジンの予想される動作温度に適合する異なる所定溶融温度を有する複数の異なるプラグ組成から選択することができる（例えば、プラグの組成は、第１の所定溶融温度を有する第１の組成、第１の所定溶融温度よりも高い第２の所定溶融温度を有する第２の組成、及び第１の所定溶融温度及び第２の所定溶融温度よりも高い第３の所定溶融温度を有する第３の組成から選択することができる）。このようにして、異なるエンジンの構成要素は、異なるプラグ組成を備えることができる（例えば、第１のエンジンの第１段ノズルの第１のステータベーンは、第２のエンジンの第１段ノズルの第１のステータベーンとは異なるプラグ組成を有することができる）。同様に、同じエンジンの異なる位置の冷却アパーチャは、異なるプラグ組成を備えることができる（第１のエンジンの第１段ノズルの第１のステータベーンの冷却アパーチャは、第１のエンジンの第１段ノズルの第２のステータベーンの冷却アパーチャとは異なるプラグ組成を有することができ、これにより第１のステータベーン及び第２のステータベーンが異なる動作温度にて冷却を受けるようになる）。加えて、同じエンジン構成要素上の異なる位置の冷却アパーチャは、異なるプラグ組成を備えることができる（例えば、第１のステータベーン上の複数の第１の冷却アパーチャは、第１のプラグ組成を有することができるが、同じ第１のステータベーン上の複数の第２の冷却アパーチャは、第２のプラグ組成を有することができ、その結果、第１の冷却アパーチャは、第１の所定温度で開放され、第２の冷却アパーチャは、第２の所定温度で開放され、これにより第１のステータベーンの段階的冷却が可能になる）。
【００２１】
本明細書で記載される方法及びシステムは、エンジン構成要素を冷却するための冷却アパーチャを備えたガスタービンエンジンを提供することができる。本明細書で記載される方法及びシステムは更に、冷却が望まれるエンジン構成要素にのみ冷却空気が提供されるように、ガスタービンエンジンの冷却アパーチャを構成することができる。本明細書で記載される方法及びシステムはまた、所定の温度閾値に一致したときにだけ溶融するよう構成されたプラグで冷却アパーチャを充填することにより高温ストリークの位置及び温度の変動に対処し、これによりガスタービンエンジンの低温区域が過剰に及び不適当に冷却されるのを防ぐことができる。従って、本明細書で記載される方法及びシステムは、冷却が望まれる構成要素を冷却することによりエンジンの有効寿命を維持すると共に、冷却が望まれないエンジン構成要素を冷却することにより生じる冷却空気の過剰な吐出を防ぐことにより、エンジンの全体の動作効率を改善することができる。
【００２２】
本願発明のひとつは、ガスタービンエンジンの構成要素であって、冷却アパーチャと、
前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグと、を備え、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される。前記構成要素は、タービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及びタービンブレード構成要素のうちの１つとすることができる、冷却アパーチャは、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、及びプラットフォーム縁部冷却アパーチャのうちの１つとすることができる。冷却アパーチャは、入口及び出口を含み、前記プラグが前記出口に配置されることができる。前記プラグは、硬化金属材料又は硬化ろう付け用合金材料から形成されることができる。
【００２３】
本発明のひとつは、ガスタービンエンジンの構成要素を製造する方法であって、前記構成要素に冷却アパーチャを形成する段階と、前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するプラグで前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填する段階と、を含み、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される。前記構成要素に冷却アパーチャを形成する段階は、タービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及びタービンブレード構成要素のうちの１つに前記冷却アパーチャを形成する段階を含むことができる。前記構成要素に冷却アパーチャを形成する段階は、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、及びプラットフォーム縁部冷却アパーチャのうちの１つとして前記冷却アパーチャを形成する段階を含むことができる。前記構成要素に冷却アパーチャを形成する段階は、入口及び出口を備えて前記冷却アパーチャを形成する段階を含み、前記前記冷却アパーチャの少なくとも一部をプラグで充填する段階が、前記出口に前記プラグを位置付ける段階を含むことができる。前記冷却アパーチャの少なくとも一部をプラグで充填する段階は、前記冷却アパーチャの少なくとも一部を硬化金属材料で充填する段階を含むことができる。前記冷却アパーチャの少なくとも一部をプラグで充填する段階が、前記冷却アパーチャの少なくとも一部を硬化ろう付け用合金材料で充填する段階を含むことができる。
【００２４】
本発明のひとつは、ガスタービンエンジンであって、燃焼システムと、前記燃焼システムの下流側に配置されるタービンシステムと、を備え、前記燃焼システム及び前記タービンシステムの少なくとも１つが、冷却アパーチャと、前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグとを有する構成要素を含み、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される。前記構成要素は、前記タービンシステムのタービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及びタービンブレード構成要素のうちの１つであることができる。前記冷却アパーチャは、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、及びプラットフォーム縁部冷却アパーチャのうちの１つであることができる。前記構成要素は、凸面状負圧側面、凹面状正圧側面、及び内部冷却流路を含むステータベーンであり、前記冷却アパーチャは、前記内部冷却流路と流れ連通するように前記凸面状負圧側面及び凹面状正圧側面を貫通して延びることができる。前記タービンシステムは、複数のタービンノズルセグメントを有するタービンノズルを含み、前記タービンノズルセグメントの各々が、前記ステータベーンのペアを含むことができる。前記冷却アパーチャが入口及び出口を含み、前記プラグが前記出口に配置されることができる。
【００２５】
以上、構成要素及びその製造方法の例示的な実施形態を詳細に説明した。本方法及びシステムは、本明細書で記載される特定の実施形態に限定されず、むしろ、本方法及びシステムの構成要素は、本明細書で記載した他の構成要素とは独立して別個に利用することができる。例えば、本明細書で記載される方法及びシステムは、他の産業及び／又は消費者向けの用途を有することができ、本明細書で記載されるガスタービンエンジンでの実施に限定されるものではない。むしろ、本発明は、他の多くの産業に関連して実施し且つ利用することができる。
【００２６】
種々の特定の実施形態について本発明を説明してきたが、請求項の技術的思想及び範囲内にある修正により本発明を実施することができる点は、当業者であれば理解されるであろう。
【符号の説明】
【００２７】
１００ ガスタービンエンジン
１０２ ファンシステム
１０４ 圧縮機システム
１０６ 燃焼器システム
１０８ 高圧タービンシステム
１１０ 低圧タービンシステム
１１２ 第１の燃料ノズル
１１４ 第２の燃料ノズル
１１６ 第３の燃料ノズル
１１８ 第４の燃料ノズル
１２０ 第５の燃料ノズル
１２２ 第６の燃料ノズル
１３０ タービンノズル
１３２ タービンノズルセグメント
１３４ 内側バンド
１３６ 外側バンド
１４０ 第１のベーン
１４２ 第２のベーン
１４４ 第３のベーン
１４６ 第４のベーン
１４８ 第５のベーン
１５０ 第６のベーン
１５２ 第７のベーン
１５４ 第８のベーン
１５６ 第９のベーン
１５８ 第１０のベーン
１６０ 第１１のベーン
１６２ 第１の流路
１６４ 第２の流路
１６６ 第３の流路
１６８ 第４の流路
１７０ 第５の流路
１７２ 第６の流路
１７４ 第７の流路
１７６ 第８の流路
１７８ 第９の流路
１８０ 第１０の流路
１８２ 内側バンドセグメント
１８４ 外側バンドセグメント
１８６ 凹面状の正圧側面
１８８ 凸面状の負圧側面
１９０ 前縁
１９２ 後縁
１９４ 冷却アパーチャ
１９６ 第１のアパーチャ
１９８ 入口
２００ 出口
２０２ 内部冷却流路
２０４ プラグ
２０６ 第１の高温ストリーク領域
２０８ 第２の高温ストリーク領域
２１０ 第３の高温ストリーク領域
２１２ 第１の低温領域
２１４ 第２の低温領域
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、全体的に構成要素に関し、より詳細には、ガスタービンエンジンの構成要素及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知のガスタービンエンジンは、加圧空気と燃料を混合して混合器を点火させ、燃焼ガスを生成するための燃焼システムを含む。燃焼ガスは、タービンシステムに配向されてタービンを駆動して回転させ、これにより、ファン、圧縮機、及び／又はタービンに回転可能に結合されたファン、圧縮機、及び／又は発電機を駆動する。幾つかのガスタービンエンジン（例えば、航空機上の推進ガスタービンエンジン）では、燃焼ガスがタービンシステムから周囲空気に排出され、これにより航空機に推力を提供する。幾つかの他のガスタービンエンジン（例えば、複合サイクル発電プラントにおけるガスタービンエンジン）では、燃焼ガスは、蒸気生成に使用するためにタービンシステムから熱回収蒸気発生器に配向される。
【０００３】
一部の公知の燃焼システムは、燃焼プロセスで使用するための燃料を排出する複数の円周方向に離間した燃料ノズルを含む。これらの燃料ノズルは、異なる流量で燃料を排出することができるので、燃焼システムの下流側により高い燃焼ガス温度（すなわち、高温ストリーク）の円周方向区域が存在する場合がある。これにより、高温ストリークを生じるこれらのエンジン構成要素に大幅な温度上昇をもたらす。しかしながら、高温ストリークの位置を決定することは困難であり、エンジン毎に変わる可能性があり、少なくとも一部の公知のエンジンは、多くの下流側のエンジン構成要素上に形成される冷却アパーチャを有し、これら下流側のエンジン構成要素は、最終的には高温ストリーク内に位置することにならず、冷却を必要とする温度上昇を生じることにはならない。結果として、高温ストリーク内に位置しない下流側のエンジン構成要素は、所望の温度よりも低い温度まで過剰に冷却されることが分かっており、従って、相当量の望ましくない冷却空気は、燃焼ガス流内に排出されることが知られており、これはエンジン全体の動作効率を低下させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、高温ストリーク内に位置する場合にのみ冷却空気を排出する構成要素を有することが有用であり、これにより、エンジン全体の動作効率を維持しながら、エンジンの有効寿命を維持することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様において、ガスタービンエンジンの構成要素が提供される。本構成要素は、冷却アパーチャと、冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグと、を含む。プラグは、ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が冷却アパーチャを通ることができるように構成される。
【０００６】
別の態様において、ガスタービンエンジンの構成要素を製造する方法が提供される。本方法は、構成要素に冷却アパーチャを形成する段階と、冷却アパーチャを通る空気流を阻止するプラグで冷却アパーチャの少なくとも一部を充填する段階と、を含む。プラグは、ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される。
【０００７】
別の態様において、ガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、燃焼システムと、燃焼システムの下流側に配置されるタービンシステムと、を含み、燃焼システム及びタービンシステムの少なくとも１つが構成要素を含む。構成要素は、冷却アパーチャと、冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグとを有する。プラグが、ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が冷却アパーチャを通ることができるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの概略図。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの燃焼システムの概略図。
【図３】図１に示すガスタービンエンジンのタービンノズルの一部の概略図。
【図４】図３に示すタービンノズルのセグメントの斜視図。
【図５】図４に示すタービンノズルセグメントの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、限定ではなく例証として、構成要素及びその製造方法について記載している。本明細書は、構成要素を当業者が実施し利用することを可能にするものであり、構成要素に関して現時点で最良の形態であると考えられるものを含む幾つかの実施形態、改良、変更、変形、及び使用法について記載している。本明細書では、構成要素は、ガスタービンエンジンの好ましい実施形態、すなわちガスタービンエンジンに適用されるものとして記載されている。しかしながら、構成要素及びその製造方法は、広範囲に及ぶシステム及び／又は様々な他の商業、工業、及び／又は消費者用途において一般的な用途を有することが企図される。
【００１０】
図１は、ファンシステム１０２、圧縮機システム１０４、燃焼システム１０６、高圧タービンシステム１０８、及び低圧タービンシステム１１０を含む、例示的なガスタービンエンジン１００の概略図である。図２は、燃焼システム１０６の概略図である。例示的な実施形態において、燃焼システム１０６は、燃焼プロセス中に燃料を吐出するために複数の円周方向に間隔を置いて配置された燃料ノズルを含み、すなわち、燃焼システム１０６は、第１の燃料ノズル１１２、第２の燃料ノズル１１４、第３の燃料ノズル１１６、第４の燃料ノズル１１８、第５の燃料ノズル１２０、及び第６の燃料ノズル１２２を含む。他の実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、あらゆる好適な数の燃料ノズルをあらゆる好適な方法で配列させることができる。或いは、ガスタービンエンジン１００は、あらゆる好適菜方法で構成された、あらゆる好適な数のファンシステム、圧縮機システム、燃焼システム、及び／又はタービンシステムを含むことができる。
【００１１】
図３は、高圧タービンシステム１０８の環状タービンノズル１３０の一部の概略図である。例示的な実施形態において、タービンノズル１３０は、高圧タービンシステム１０８の第１段ノズルである。他の実施形態において、タービンノズル１３０は、高圧タービンシステム１０８又は低圧タービンシステム１１０のあらゆる好適な段のものとすることができる。
【００１２】
例示的な実施形態において、タービンノズル１３０は、複数のタービンノズルセグメント１３２を有し、これらは、円周方向に配列されて内側バンド１３４及び外側バンド１３６を形成し、内側バンド１３４から外側バンド１３６に延びる間隔を置いて配置されたステータベーンの列、すなわち、第１のベーン１４０、第２のベーン１４２、第３のベーン１４４、第４のベーン１４６、第５のベーン１４８、第６のベーン１５０、第７のベーン１５２、第８のベーン１５４、第９のベーン１５６、第１０のベーン１５８、及び第１１のベーン１６０を有する。従って、第１の流路１６２は、第１のベーン１４０と第２のベーン１４２との間に定められ、第２の流路１６４は、第２のベーン１４２と第３のベーン１４４との間に定められ、第３の流路１６６は、第３のベーン１４４と第４のベーン１４６との間に定められ、第４の流路１６８は、第４のベーン１４６と第５のベーン１４８との間に定められ、第５の流路１７０は、第５のベーン１４８と第６のベーン１５０との間に定められ、第６の流路１７２は、第６のベーン１５０と第７のベーン１５２との間に定められ、第７の流路１７４は、第７のベーン１５２と第８のベーン１５４との間に定められ、第８の流路１７６は、第８のベーン１５４と第９のベーン１５６との間に定められ、第９の流路１７８は、第９のベーン１５６と第１０のベーン１５８との間に定められ、第１０の流路１８０は、第１０のベーン１５８と第１１のベーン１６０との間に定められる。他の実施形態では、タービンノズル１３０は、あらゆる好適な数の流路を定めるあらゆる好適な数のベーンを有することができる。
【００１３】
図４は、タービンノズル１３０の１つのタービンノズルセグメント１３２の斜視図である。１つの例示的なタービンノズルセグメント１３２の構成を以下で詳細に説明しているが、あらゆる好適な数のタービンノズルセグメント１３２を同様に構成することができる。例示的な実施形態において、タービンノズルセグメント１３２は、内側バンドセグメント１８２、外側バンドセグメント１８４、及び内側バンドセグメント１８２から外側バンドセグメント１８４に延びるベーンのペア（例えば、第１のベーン１４０と第２のベーン１４２）を含む。他の実施形態では、タービンノズルセグメント１３２は、内側バンドセグメント１８２から外側バンドセグメント１８４に延びるあらゆる好適な数のベーンを有することができる（例えば、タービンノズルセグメント１３２は、ベーンのペアではなく単一のベーンを有してもよい）。例示的な実施形態において、各ベーン１４０、１４２は、前縁１９０及び後縁１９２において共に接合される凹面状の正圧側面１８６と凸面状の負圧側面１８８とを備えた翼形部を有する。各ベーン１４０、１４２はまた、前縁１９０、後縁１９２、及びこれらの間の区域に近接した正圧側面１８６及び負圧側面１８８上に配置される複数の冷却アパーチャ１９４を含む。或いは、ベーン１４０、１４２は、あらゆる好適な翼形部形状を有することができ、タービンノズルセグメント１３２は、冷却アパーチャ１９４のあらゆる好適な構成を有することができる（例えば、内側バンドセグメント１８２及び／又は外側バンドセグメント１８４は冷却アパーチャ１９４を有することができる）。
【００１４】
図５は、冷却アパーチャ１９４の第１の冷却アパーチャ１９６を通る第２のベーン１４２の断面図である。第２のベーン１４２の第１の冷却アパーチャ１９６の構成を以下で詳細に説明しているが、ガスタービンエンジン１００のあらゆる好適な構成要素（例えば、タービンシステム１０８、１１０のあらゆる好適なタービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及び／又はタービンブレード構成要素など、燃焼システム１０６及び／又はタービンシステム１０８のあらゆる好適な構成要素）は、第１の冷却アパーチャ１９６と同様に構成されたあらゆる好適な数の冷却アパーチャ１９４を有することができる。同じように、冷却アパーチャ１９４、１９６は、例えば、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、又はプラットフォーム縁部冷却アパーチャなど、あらゆる好適なタイプのものとすることができる。
【００１５】
例示的な実施形態において、第１の冷却アパーチャ１９６は、第２のベーン１２の凹面状正圧側面１８６を貫通して延び、第１の冷却アパーチャ１９６が入口１９８及び出口２００を有するようにする。入口１９８は、第２のベーン１４２の内部冷却流路２０２と流れ連通しており、出口２００は、タービンノズル１３０の第１の流路１６２と流れ連通している。プラグ２０４は、第１の冷却アパーチャ１９６内に配置され、第１の冷却アパーチャ１９６を通る空気流を阻止する。例示的な実施形態において、プラグ２０４は、出口２００に位置付けられる。他の実施形態において、プラグ２０４は、第１の冷却アパーチャ１９６に沿ったあらゆる好適な位置にあることができる。例示的な実施形態において、プラグ２０４は、所定の融解温度を有する硬化材料（例えば、ろう付け用合金、純金属元素、その他）から形成される。他の実施形態では、プラグ２０４は、プラグ２０４が本明細書で記載されるように機能することができる所定の溶融温度を有するあらゆる好適な材料から形成することができる。
【００１６】
ガスタービンエンジン１００の作動中、ファンシステム１０２を通る空気流は、圧縮機システム１０４に供給され、圧縮機システム１０４から加圧空気が燃焼システム１０６に送給される。加圧空気は、燃料ノズル１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２からの燃料と混合され、燃焼ガスが、燃焼システム１０６から高圧タービンシステム１０８のタービンノズル１３０に流れる。
【００１７】
例示的な実施形態において、燃料ノズル１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２は、円周方向に離間され、異なる流量で燃料を吐出することができるので、タービンノズル１３０に流入する環状燃焼ガス流内により高温の領域（「高温ストリーク」）が存在する可能性があり、燃焼ガスのこれらの高温ストリークは、燃料ノズル１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２と円周方向に整列する可能性が高い。より具体的には、図３に示すように、第１の流路１６２及び第２の流路１６４は、第１の燃料ノズル１１２と円周方向に整列され、従って、燃焼ガスの第１の高温ストリークを受け、これによりタービンノズル１３０の第１の高温ストリーク領域２０６を形成する可能性がある。第５の流路１７０及び第６の流路１７２は、第２の燃料ノズル１１４と円周方向に整列され、従って、燃焼ガスの第２の高温ストリークを受け、これによりタービンノズル１３０の第２の高温ストリーク領域２０８を形成する可能性がある。第９の流路１７８及び第１０の流路１８０は、第３の燃料ノズル１１６と円周方向に整列され、従って、燃焼ガスの第３の高温ストリークを受け、これによりタービンノズル１３０の第３の高温ストリーク領域２１０を形成する可能性がある。他方、第３の流路１６６及び第４の流路１６８は、タービンノズル１３０の第１の高温ストリーク領域２０６と第２の高温ストリーク領域２０８との間に円周方向に位置付けられ、従って、タービンノズル１３０の第１の低温領域２１２を形成する可能性が高く、また、第７の流路１７４及び第８の流路１７６は、タービンノズル１３０の第２の高温ストリーク領域２０８と第３の高温ストリーク領域２１０との間に円周方向に位置付けられ、従って、タービンノズル１３０の第２の低温領域２１４を形成する可能性が高い。このように、第２のベーン１４２は、第１の高温ストリーク領域２０６内に完全に存在することができ、第４のベーン１４６は、第１の低温領域２１２内に完全に存在することができ、第６のベーン１５０は、第２の高温ストリーク領域２０８内に完全に存在することができ、第８のベーン１５４は、第２の低温領域２１４内に完全に存在することができ、第１０のベーン１５８は、第３の高温ストリーク領域２１０内に完全に存在することができる。
【００１８】
例示的な実施形態において、プラグ２０４の組成は、プラグ２０４の所定の溶融温度がタービンノズル１３０の高温ストリーク領域２０６、２０８、２１０の予想される実施可能温度を下回るように選択され、その結果、領域２０６、２０８、２１０の何れかが最終的に高温ストリーク領域になった場合（例えば、ベーン１４２、１５０、１５８の何れかが最終的に所定の溶融温度に到達する場合）に、第２のベーン１４２、第６のベーン１５０、及び第１０のベーン１５８のプラグ２０４がガスタービンエンジン１００の作動中に溶融するように構成され、これにより出口２００を通じて吐出される冷却空気によりベーン１４２、１５０、１５８を冷却できるようになる。また、ベーン１４２、１５０、１５８の何れかが最終的に高温ストリーク領域２０６、２０８、２１０内には存在しないようになる場合、関連のプラグ２０４は、出口２００を通る冷却空気流を阻止するのに十分な硬度のままとなる。このようにして、冷却空気は、冷却するのが望ましい温度に到達したベーンからのみ吐出される。例示的な実施形態において、タービンノズル１３０の全てのプラグは、同じ材料から作られる（例えば、各ベーン１４０、１４２、１４４、１４６、１４８、１５０、１５２、１５４、１５６、１５８、１６０は、同じ所定の溶融温度のプラグ２０４を有する）。他の実施形態では、タービンノズル１３０は、異なる所定溶融温度の材料から作られたプラグ２０４を有することができる。
【００１９】
高温ストリーク領域の位置は、各エンジンの各燃料ノズルが異なる燃料吐出流量を有することから、エンジン毎に変わる可能性がある点に留意されたい。一例として、第１のエンジン及び第２のエンジンは、第１段ノズルの高温ストリーク領域が異なる位置にある場合がある。結果として、第１のエンジンの第１段ノズルのプラグは溶融する場合があるが、第２のエンジンの第１段ノズルにおいて同じ円周方向位置のプラグは溶融しない場合がある。このような位置の変動に対処するために、上述の構成要素及び方法により、全ての第１段ノズルの冷却アパーチャを、高温ストリーク領域の予想される温度を下回る所定溶融温度のプラグで充填することができる。このようにして、各エンジン内の高温ストリークの位置を予想する負担を負うことなく、冷却するのが望ましい温度を生じることになるエンジン構成要素からのみ冷却空気を吐出することができ、冷却が望まれないエンジン構成要素からは冷却空気は吐出されない。
【００２０】
同じようにして、高温ストリークの予想される温度は、エンジン毎に変わる可能性があり、単一のエンジン内でも変わる可能性がある。このような温度の変動に対処するために、プラグの組成は、エンジンの予想される動作温度に適合する異なる所定溶融温度を有する複数の異なるプラグ組成から選択することができる（例えば、プラグの組成は、第１の所定溶融温度を有する第１の組成、第１の所定溶融温度よりも高い第２の所定溶融温度を有する第２の組成、及び第１の所定溶融温度及び第２の所定溶融温度よりも高い第３の所定溶融温度を有する第３の組成から選択することができる）。このようにして、異なるエンジンの構成要素は、異なるプラグ組成を備えることができる（例えば、第１のエンジンの第１段ノズルの第１のステータベーンは、第２のエンジンの第１段ノズルの第１のステータベーンとは異なるプラグ組成を有することができる）。同様に、同じエンジンの異なる位置の冷却アパーチャは、異なるプラグ組成を備えることができる（第１のエンジンの第１段ノズルの第１のステータベーンの冷却アパーチャは、第１のエンジンの第１段ノズルの第２のステータベーンの冷却アパーチャとは異なるプラグ組成を有することができ、これにより第１のステータベーン及び第２のステータベーンが異なる動作温度にて冷却を受けるようになる）。加えて、同じエンジン構成要素上の異なる位置の冷却アパーチャは、異なるプラグ組成を備えることができる（例えば、第１のステータベーン上の複数の第１の冷却アパーチャは、第１のプラグ組成を有することができるが、同じ第１のステータベーン上の複数の第２の冷却アパーチャは、第２のプラグ組成を有することができ、その結果、第１の冷却アパーチャは、第１の所定温度で開放され、第２の冷却アパーチャは、第２の所定温度で開放され、これにより第１のステータベーンの段階的冷却が可能になる）。
【００２１】
本明細書で記載される方法及びシステムは、エンジン構成要素を冷却するための冷却アパーチャを備えたガスタービンエンジンを提供することができる。本明細書で記載される方法及びシステムは更に、冷却が望まれるエンジン構成要素にのみ冷却空気が提供されるように、ガスタービンエンジンの冷却アパーチャを構成することができる。本明細書で記載される方法及びシステムはまた、所定の温度閾値に一致したときにだけ溶融するよう構成されたプラグで冷却アパーチャを充填することにより高温ストリークの位置及び温度の変動に対処し、これによりガスタービンエンジンの低温区域が過剰に及び不適当に冷却されるのを防ぐことができる。従って、本明細書で記載される方法及びシステムは、冷却が望まれる構成要素を冷却することによりエンジンの有効寿命を維持すると共に、冷却が望まれないエンジン構成要素を冷却することにより生じる冷却空気の過剰な吐出を防ぐことにより、エンジンの全体の動作効率を改善することができる。
【００２２】
本願発明のひとつは、ガスタービンエンジンの構成要素であって、冷却アパーチャと、
前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグと、を備え、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される。前記構成要素は、タービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及びタービンブレード構成要素のうちの１つとすることができる、冷却アパーチャは、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、及びプラットフォーム縁部冷却アパーチャのうちの１つとすることができる。冷却アパーチャは、入口及び出口を含み、前記プラグが前記出口に配置されることができる。前記プラグは、硬化金属材料又は硬化ろう付け用合金材料から形成されることができる。
【００２３】
本発明のひとつは、ガスタービンエンジンの構成要素を製造する方法であって、前記構成要素に冷却アパーチャを形成する段階と、前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するプラグで前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填する段階と、を含み、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される。前記構成要素に冷却アパーチャを形成する段階は、タービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及びタービンブレード構成要素のうちの１つに前記冷却アパーチャを形成する段階を含むことができる。前記構成要素に冷却アパーチャを形成する段階は、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、及びプラットフォーム縁部冷却アパーチャのうちの１つとして前記冷却アパーチャを形成する段階を含むことができる。前記構成要素に冷却アパーチャを形成する段階は、入口及び出口を備えて前記冷却アパーチャを形成する段階を含み、前記前記冷却アパーチャの少なくとも一部をプラグで充填する段階が、前記出口に前記プラグを位置付ける段階を含むことができる。前記冷却アパーチャの少なくとも一部をプラグで充填する段階は、前記冷却アパーチャの少なくとも一部を硬化金属材料で充填する段階を含むことができる。前記冷却アパーチャの少なくとも一部をプラグで充填する段階が、前記冷却アパーチャの少なくとも一部を硬化ろう付け用合金材料で充填する段階を含むことができる。
【００２４】
本発明のひとつは、ガスタービンエンジンであって、燃焼システムと、前記燃焼システムの下流側に配置されるタービンシステムと、を備え、前記燃焼システム及び前記タービンシステムの少なくとも１つが、冷却アパーチャと、前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグとを有する構成要素を含み、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される。前記構成要素は、前記タービンシステムのタービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及びタービンブレード構成要素のうちの１つであることができる。前記冷却アパーチャは、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、及びプラットフォーム縁部冷却アパーチャのうちの１つであることができる。前記構成要素は、凸面状負圧側面、凹面状正圧側面、及び内部冷却流路を含むステータベーンであり、前記冷却アパーチャは、前記内部冷却流路と流れ連通するように前記凸面状負圧側面及び凹面状正圧側面を貫通して延びることができる。前記タービンシステムは、複数のタービンノズルセグメントを有するタービンノズルを含み、前記タービンノズルセグメントの各々が、前記ステータベーンのペアを含むことができる。前記冷却アパーチャが入口及び出口を含み、前記プラグが前記出口に配置されることができる。
【００２５】
以上、構成要素及びその製造方法の例示的な実施形態を詳細に説明した。本方法及びシステムは、本明細書で記載される特定の実施形態に限定されず、むしろ、本方法及びシステムの構成要素は、本明細書で記載した他の構成要素とは独立して別個に利用することができる。例えば、本明細書で記載される方法及びシステムは、他の産業及び／又は消費者向けの用途を有することができ、本明細書で記載されるガスタービンエンジンでの実施に限定されるものではない。むしろ、本発明は、他の多くの産業に関連して実施し且つ利用することができる。
【００２６】
種々の特定の実施形態について本発明を説明してきたが、請求項の技術的思想及び範囲内にある修正により本発明を実施することができる点は、当業者であれば理解されるであろう。
【符号の説明】
【００２７】
１００ ガスタービンエンジン
１０２ ファンシステム
１０４ 圧縮機システム
１０６ 燃焼器システム
１０８ 高圧タービンシステム
１１０ 低圧タービンシステム
１１２ 第１の燃料ノズル
１１４ 第２の燃料ノズル
１１６ 第３の燃料ノズル
１１８ 第４の燃料ノズル
１２０ 第５の燃料ノズル
１２２ 第６の燃料ノズル
１３０ タービンノズル
１３２ タービンノズルセグメント
１３４ 内側バンド
１３６ 外側バンド
１４０ 第１のベーン
１４２ 第２のベーン
１４４ 第３のベーン
１４６ 第４のベーン
１４８ 第５のベーン
１５０ 第６のベーン
１５２ 第７のベーン
１５４ 第８のベーン
１５６ 第９のベーン
１５８ 第１０のベーン
１６０ 第１１のベーン
１６２ 第１の流路
１６４ 第２の流路
１６６ 第３の流路
１６８ 第４の流路
１７０ 第５の流路
１７２ 第６の流路
１７４ 第７の流路
１７６ 第８の流路
１７８ 第９の流路
１８０ 第１０の流路
１８２ 内側バンドセグメント
１８４ 外側バンドセグメント
１８６ 凹面状の正圧側面
１８８ 凸面状の負圧側面
１９０ 前縁
１９２ 後縁
１９４ 冷却アパーチャ
１９６ 第１のアパーチャ
１９８ 入口
２００ 出口
２０２ 内部冷却流路
２０４ プラグ
２０６ 第１の高温ストリーク領域
２０８ 第２の高温ストリーク領域
２１０ 第３の高温ストリーク領域
２１２ 第１の低温領域
２１４ 第２の低温領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１００）の構成要素であって、
冷却アパーチャ（１９４、１９６）と、
前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグ（２０４）と、
を備え、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される、構成要素。
【請求項２】
前記構成要素が、タービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及びタービンブレード構成要素のうちの１つである、請求項１に記載の構成要素。
【請求項３】
前記冷却アパーチャ（１９４、１９６）が、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、及びプラットフォーム縁部冷却アパーチャのうちの１つである、請求項１に記載の構成要素。
【請求項４】
前記冷却アパーチャ（１９４、１９６）が、入口（１９８）及び出口（２００）を含み、前記プラグ（２０４）が前記出口に配置される、請求項１に記載の構成要素。
【請求項５】
前記プラグ（２０４）が、硬化金属材料から形成される、請求項１に記載の構成要素。
【請求項６】
前記プラグ（２０４）が、硬化ろう付け用合金材料から形成される、請求項１に記載の構成要素。
【請求項７】
ガスタービンエンジン（１００）であって、
燃焼システム（１０６）と、
前記燃焼システムの下流側に配置されるタービンシステム（１０８、１１０）と、
を備え、前記燃焼システム及び前記タービンシステムの少なくとも１つが、冷却アパーチャ（１９４、１９６）と、前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグ（２０４）とを有する構成要素を含み、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される、ガスタービンエンジン（１００）。
【請求項８】
前記構成要素は、凸面状負圧側面（１８８）、凹面状正圧側面（１８６）、及び内部冷却流路（２０２）を含むステータベーン（１４０、１４２、１４４、１４６、１４８、１５０、１５２、１５４、１５６、１５８、１６０）であり、前記冷却アパーチャ（１９４、１９６）は、前記内部冷却流路と流れ連通するように前記凸面状負圧側面及び凹面状正圧側面を貫通して延びる、請求項１３に記載のガスタービンエンジン（１００）。
【請求項９】
前記冷却アパーチャ（１９４、１９６）が入口（１９８）及び出口（２００）を含み、前記プラグ（２０４）が前記出口に配置される、請求項１３に記載のガスタービンエンジン（１００）。
【請求項１０】
前記プラグ（２０４）が、硬化ろう付け用合金材料から形成される、請求項１３に記載のガスタービンエンジン（１００）。
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１００）の構成要素であって、
冷却アパーチャ（１９４、１９６）と、
前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグ（２０４）と、
を備え、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される、構成要素。
【請求項２】
前記構成要素が、タービンノズル構成要素、タービンシュラウド構成要素、及びタービンブレード構成要素のうちの１つである、請求項１に記載の構成要素。
【請求項３】
前記冷却アパーチャ（１９４、１９６）が、フィルム冷却アパーチャ、後縁冷却アパーチャ、翼形部先端冷却アパーチャ、及びプラットフォーム縁部冷却アパーチャのうちの１つである、請求項１に記載の構成要素。
【請求項４】
前記冷却アパーチャ（１９４、１９６）が、入口（１９８）及び出口（２００）を含み、前記プラグ（２０４）が前記出口に配置される、請求項１に記載の構成要素。
【請求項５】
前記プラグ（２０４）が、硬化金属材料から形成される、請求項１に記載の構成要素。
【請求項６】
前記プラグ（２０４）が、硬化ろう付け用合金材料から形成される、請求項１に記載の構成要素。
【請求項７】
ガスタービンエンジン（１００）であって、
燃焼システム（１０６）と、
前記燃焼システムの下流側に配置されるタービンシステム（１０８、１１０）と、
を備え、前記燃焼システム及び前記タービンシステムの少なくとも１つが、冷却アパーチャ（１９４、１９６）と、前記冷却アパーチャを通る空気流を阻止するため前記冷却アパーチャの少なくとも一部を充填するプラグ（２０４）とを有する構成要素を含み、前記プラグが、前記ガスタービンエンジンの作動中に所定温度で溶融して、空気流が前記冷却アパーチャを通ることができるように構成される、ガスタービンエンジン（１００）。
【請求項８】
前記構成要素は、凸面状負圧側面（１８８）、凹面状正圧側面（１８６）、及び内部冷却流路（２０２）を含むステータベーン（１４０、１４２、１４４、１４６、１４８、１５０、１５２、１５４、１５６、１５８、１６０）であり、前記冷却アパーチャ（１９４、１９６）は、前記内部冷却流路と流れ連通するように前記凸面状負圧側面及び凹面状正圧側面を貫通して延びる、請求項１３に記載のガスタービンエンジン（１００）。
【請求項９】
前記冷却アパーチャ（１９４、１９６）が入口（１９８）及び出口（２００）を含み、前記プラグ（２０４）が前記出口に配置される、請求項１３に記載のガスタービンエンジン（１００）。
【請求項１０】
前記プラグ（２０４）が、硬化ろう付け用合金材料から形成される、請求項１３に記載のガスタービンエンジン（１００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９６４０９（Ｐ２０１３−９６４０９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３４２４９（Ｐ２０１２−２３４２４９）
【出願日】平成２４年１０月２４日（２０１２．１０．２４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２４日（２０１２．１０．２４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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