特許第6862162号(P6862162)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ゼネラル・エレクトリック・カンパニイの特許一覧
特許6862162ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ
<>
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000002
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000003
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000004
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000005
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000006
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000007
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000008
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000009
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000010
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000011
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000012
  • 特許6862162-ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ 図000013
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6862162
(24)【登録日】2021年4月2日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】ジャケット付きコアを使用して、内部通路を有するコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ
(51)【国際特許分類】
   B22C 9/08 20060101AFI20210412BHJP
   B22C 9/10 20060101ALI20210412BHJP
   B22C 9/24 20060101ALI20210412BHJP
   B22D 19/00 20060101ALI20210412BHJP
   B22D 19/08 20060101ALI20210412BHJP
【FI】
   B22C9/08 102A
   B22C9/10 C
   B22C9/24 C
   B22D19/00 A
   B22D19/08 Z
【請求項の数】11
【外国語出願】
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2016-237191(P2016-237191)
(22)【出願日】2016年12月7日
(65)【公開番号】特開2017-109244(P2017-109244A)
(43)【公開日】2017年6月22日
【審査請求日】2019年11月25日
(31)【優先権主張番号】14/972,638
(32)【優先日】2015年12月17日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100129779
【弁理士】
【氏名又は名称】黒川 俊久
(74)【代理人】
【識別番号】100113974
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 拓人
(72)【発明者】
【氏名】スティーブン・フランシス・ルトコウスキー
【審査官】 瀧口 博史
(56)【参考文献】
【文献】 実開平07−003857(JP,U)
【文献】 特開2001−038450(JP,A)
【文献】 特開平06−320252(JP,A)
【文献】 特開昭49−005825(JP,A)
【文献】 特開2007−203372(JP,A)
【文献】 特開2011−220337(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B22D19/00
B22C 9/10
F01D25/08
F02C 7/00
F01D 5/18
F01D 5/28
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部通路(82)が内側に画定されたコンポーネント(80)を形成する方法であって、当該方法が、
第1の材料(322)から形成された中空構造体(320)を用意するステップと、
前記中空構造体(320)を内側コア材料(326)で充填してジャケット付きコア(310)を形成するステップであって、内側コア材料(326)が内側コア(324)を形成し、ジャケット付きコア(310)が、先端部部分(312)及びルート部部分(316)を含む、ステップと、
モールド(300)に対して前記ジャケット付きコア(310)を位置決めするステップであって、位置決めするステップが、インベストメント鋳造プロセスによって前記モールド(300)を形成するステップを含んでおり、該インベストメント鋳造プロセスの間に、前記先端部部分(312)及び前記ルート部部分(316)のうちの少なくとも1つが前記モールド(300)内に包み込まれる、ステップと、
溶融状態のコンポーネント材料(78)が、前記モールド(300)のキャビティー(304)の前記ジャケット付きコア(310)の一部分から1の材料(322)を少なくとも部分的に吸収するように、融状態のコンポーネント材料(78)を前記モールド(300)のキャビティー(304)内に導入するステップと、
前記コンポーネント(80)を形成するために、前記キャビティー(304)内のコンポーネント材料(78)を冷却するステップと、
前記内部通路(82)を形成するために、記コンポーネント(80)から前記内側コア材料(326)を除去するステップと
を含む、方法。
【請求項2】
前記コンポーネント材料(78)を導入して冷却するまでの間に前記ジャケット付きコア(310)が前記モールド(300)に対して固定されたままになるように、前記モールド(300)に対して前記ジャケット付きコア(310)を固定するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項3】
記コンポーネント(80)から前記内側コア材料(326)を除去するステップ、前記コンポーネント材料(78)を劣化させることなく、記コンポーネント(80)から前記内側コア材料(326)を除去するステップを含む、請求項1又は請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記中空構造体(320)を内側コア材料(326)で充填するステップの前に、前記内部通路(82)の選択された非線形的な形状に対応するように、前記中空構造体(320)を事前形成するステップをさらに含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の方法。
【請求項5】
前記コンポーネント(80)、ローターブレード(70)及びステーターベーン(72)のうちの1つを含み、前記中空構造体(320)を事前形成するステップ、前記コンポーネント(80)の軸線方向の捩じりに相補的な前記内部通路(82)非線形的な形状に対応するように、前記中空構造体(320)を事前形成するステップをさらに含む、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記内側コア(324)の外部表面(332)、少なくとも1つの凹んだフィーチャー(334)を有しており、当該方法、前記少なくとも1つの凹んだフィーチャー(334)の形状に相補的な少なくとも1つの通路壁部フィーチャー(98)を備える内部通路(82)を形成するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項7】
記中空構造体(320)を内側コア材料(326)で充填するステップの前に、前記少なくとも1つの凹んだフィーチャー(334)の形状を画定するように前記中空構造体(320)を事前形成するステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記中空構造体(320)を事前形成するステップ、少なくとも1つの窪み(340)を形成するように、前記中空構造体(320)をクリンプするステップを含む、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
記中空構造体(320)を内側コア材料(326)で充填するステップの後に、前記少なくとも1つの凹んだフィーチャー(334)の形状を画定するように前記ジャケット付きコア(310)を操作するステップさらに含む、請求項6に記載の方法。
【請求項10】
前記ジャケット付きコア(310)を操作するステップ記内側コア(324)に少なくとも1つの切り欠き(352)を形成するステップを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
記内側コア(324)に少なくとも1つの切り欠き(352)を形成するステップ、前記外部表面(332)の対向する細長い側部(346)細長い切り欠き(354)を形成するステップを含む、請求項10に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の分野は、概して、内部通路が内側に画定されたコンポーネントに関し、より具体的には、ジャケット付きコア(jacketed core)を使用してそのようなコンポーネントを形成することに関する。
【背景技術】
【0002】
いくつかのコンポーネントは、たとえば、意図する機能を果たすために、内部通路が内側に画定されることを必要とする。たとえば、限定としてではないが、ガスタービンの高温ガス流路コンポーネントなどのような、いくつかのコンポーネントは、高温にさらされる。少なくともいくつかのそのようなコンポーネントは、内部通路が内側に画定され、冷却流体のフローを受け入れ、コンポーネントが、より良好に高温に耐えることができるようになっている。別の例に関して、限定としてではないが、いくつかのコンポーネントは、別のコンポーネントとの境界面において摩擦にさらされる。少なくともいくつかのそのようなコンポーネントは、内部通路が内側に画定され、潤滑剤のフローを受け入れ、摩擦を低減させることを促進させる。
【0003】
内部通路が内側に画定された少なくともいくつかの公知のコンポーネントは、モールドの中に形成され、セラミック材料コアは、内部通路として選択される場所において、モールドキャビティーの中に延在している。溶融した金属合金が、モールドキャビティーの中へセラミックコアの周りに導入され、コンポーネントを形成するように冷却された後に、セラミックコアが、たとえば、ケミカルリーチングなどによって除去され、内部通路を形成する。しかし、少なくともいくつかの公知のセラミックコアは壊れやすく、損傷なしに生産することおよび取り扱うことが困難かつ高価であるコアを結果として生じさせる。加えて、そのようなコンポーネントを形成するために使用されるいくつかのモールドは、インベストメント鋳造によって形成され、少なくともいくつかの公知のセラミックコアは、それに限定されないが、インベストメント鋳造プロセスのためのパターンを形成するために使用されるワックスなどのような、材料の注入に信頼性高く耐えるのに十分な強度を欠いている。
【0004】
代替的にまたは追加的に、内部通路が内側に画定された少なくともいくつかの公知のコンポーネントは、初期には、内部通路なしで形成されており、内部通路は、その後のプロセスにおいて形成される。たとえば、少なくともいくつかの公知の内部通路は、それに限定されないが、電気化学的なドリリングプロセスを使用して、コンポーネントの中へ通路をドリル加工することによって形成される。しかし、少なくともいくつかのそのようなドリリングプロセスは、比較的に時間がかかり、高価である。そのうえ、少なくともいくつかのそのようなドリリングプロセスは、特定のコンポーネント設計に必要とされる内部通路の湾曲を作り出すことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第2014/0314581号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
1つの態様では、内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成する方法が提供される。方法は、モールドに対してジャケット付きコアを位置決めするステップを含む。ジャケット付きコアは、第1の材料から形成されている中空構造体と、中空構造体の中に配設されている、内側コア材料から形成されている内側コアとを含む。また、方法は、溶融状態のコンポーネント材料が、キャビティーの中のジャケット付きコアの一部分から、第1の材料を少なくとも部分的に吸収するように、溶融状態のコンポーネント材料をモールドのキャビティーの中へ導入するステップを含む。方法は、コンポーネントを形成するために、キャビティーの中のコンポーネント材料を冷却するステップと、内部通路を形成するために、内側コア材料をコンポーネントから除去するステップとをさらに含む。
【0007】
別の態様では、内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成する際に使用するためのモールドアッセンブリが提供される。コンポーネントは、コンポーネント材料から形成されている。モールドアッセンブリは、モールドキャビティーを内部に画定するモールドを含む。また、モールドアッセンブリは、モールドに対して位置決めされているジャケット付きコアを含む。ジャケット付きコアは、第1の材料から形成されている中空構造体と、中空構造体の中に配設されている、内側コア材料から形成されている内側コアとを含む。第1の材料は、溶融状態のコンポーネント材料によって少なくとも部分的に吸収可能である。ジャケット付きコアの一部分は、この一部分の内側コアが、内部通路の位置をコンポーネントの中に画定するようにモールドキャビティーの中に位置決めされる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】例示的な回転機械の概略ダイアグラムである。
図2図1に示されている回転機械とともに使用するための例示的なコンポーネントの概略斜視図である。
図3図2に示されているコンポーネントを作製するための例示的なモールドアッセンブリの概略斜視図であり、モールドアッセンブリが、モールドに対して位置決めされているジャケット付きコアを含むことを示す図である。
図4図3に示されている線4−4に沿って見た、図3に示されているモールドアッセンブリとともに使用するための例示的なジャケット付きコアの概略断面図である。
図5図1に示されている回転機械とともに使用するための別の例示的なコンポーネントの一部分の概略斜視図であり、コンポーネントが、複数の通路壁部フィーチャーを有する内部通路を含むことを示す図である。
図6図5に示されているような通路壁部フィーチャーを有するコンポーネントを形成するために、図3に示されているモールドアッセンブリとともに使用するための別の例示的なジャケット付きコアの概略的な切り欠き斜視図である。
図7図1に示されている回転機械とともに使用するためのさらなる別の例示的なコンポーネントの一部分の概略斜視図であり、コンポーネントが、別の複数の通路壁部フィーチャーを有する内部通路を含むことを示す図である。
図8図7に示されているような通路壁部フィーチャーを有するコンポーネントを形成するために、図3に示されているモールドアッセンブリとともに使用するためのさらなる別の例示的なジャケット付きコアの概略的な切り欠き斜視図である。
図9図1に示されている回転機械とともに使用するための別の例示的なコンポーネントの一部分の概略斜視図であり、コンポーネントが、輪郭決めされた断面を有する内部通路を含むことを示す図である。
図10図9に示されている内部通路を有するコンポーネントを形成するために、図3に示されているモールドアッセンブリとともに使用するための別の例示的なジャケット付きコアの概略的な切り欠き斜視図である。
図11図2図5図7、および図9に示されているコンポーネントのいずれかなどのような、内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成する例示的な方法のフローダイアグラムである。
図12図11からのフローダイアグラムの続きの図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の明細書および特許請求の範囲では、いくつかの用語が参照されることとなり、それは、以下の意味を有するように定義されるべきである。
【0010】
単数形の「1つの(a)」、「1つの(an)」、および、「その(the)」は、文脈が明示的に別段の定めをしていなければ、複数の参照を含む。
【0011】
「随意的な」または「随意的に」は、それ続いて記載されている事象または状況が、起こる可能性もあり、または、起こらない可能性もあるということ、ならびに、その説明が、事象が起こる場合、および、事象が起こらない場合を含むということを意味している。
【0012】
明細書および特許請求の範囲の全体を通して、本明細書で使用されているような近似する文言は、それが関連する基本的な機能の変化を結果として生じさせることなく、許容可能に変化し得る任意の定量的表現を修正するために適用され得る。したがって、「約」、「おおよそ」、および、「実質的に」などのような、1つまたは複数の用語によって修正される値は、特定されている正確な値に限定されるべきではない。少なくともいくつかの場合では、近似する文言は、値を測定するための計器の精密さに対応することが可能である。ここで、明細書および特許請求の範囲の全体を通して、範囲の限界が特定され得る。そのような範囲は、組み合わせられ、および/または、交換されることができ、文脈または文言が別段の定めをしていなければ、その中に含有されるすべてのサブレンジを含む。
【0013】
本明細書で説明されている例示的なコンポーネントおよび方法は、内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成するための公知のアッセンブリおよび方法に関連付けられる不利益のうちの少なくともいくつかを克服する。本明細書で説明されている実施形態は、モールドに対して位置決めされているジャケット付きコアを提供する。ジャケット付きコアは、(i)第1の材料から形成されている中空構造体と、(ii)中空構造体の中に配設されている、内側コア材料から形成されている内側コアとを含む。内側コアは、モールドキャビティーの中に延在し、モールドの中に形成されることとなるコンポーネントの中に内部通路の位置を画定する。第1の材料は、内側コアを構造的に強化しており、また、第1の材料は、コンポーネントを形成するためにモールドキャビティーの中へ導入されるコンポーネント材料によって実質的に吸収可能となるように選択される。特定の実施形態では、中空構造体は、内側コアの外部表面を形成することに関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、相補的な通路壁部フィーチャーを内部通路の中に形成するために、内側コアの外部表面を形成することをさらに可能にする。
【0014】
図1は、本開示の実施形態が使用され得るコンポーネントを有する例示的な回転機械10の概略図である。例示的な実施形態では、回転機械10は、ガスタービンであり、ガスタービンは、吸気セクション12と、吸気セクション12の下流に連結されている圧縮機セクション14と、圧縮機セクション14の下流に連結されている燃焼器セクション16と、燃焼器セクション16の下流に連結されているタービンセクション18と、タービンセクション18の下流に連結されている排気セクション20とを含む。概してチューブ状のケーシング36は、吸気セクション12、圧縮機セクション14、燃焼器セクション16、タービンセクション18、および排気セクション20のうちの1つまたは複数を少なくとも部分的に囲んでいる。代替的な実施形態では、回転機械10は、本明細書で説明されているような内部通路とともに形成されるコンポーネントがそれにとって適切である、任意の回転機械である。そのうえ、本開示の実施形態は、図示の目的のために、回転機械の文脈において説明されているが、本明細書で説明されている実施形態は、内側に画定された内部通路とともに適切に形成されているコンポーネントに関与する任意の文脈において適用可能であるということが理解されるべきである。
【0015】
例示的な実施形態では、タービンセクション18は、ローターシャフト22を介して圧縮機セクション14に連結されている。本明細書で使用されているように、「連結する」という用語は、直接的な、コンポーネント同士の間の機械的な接続、電気的な接続、および/または、通信接続に限定されず、間接的な、複数のコンポーネント同士の間の機械的な接続、電気的な接続、および/または通信接続も含むことが可能であるということが留意されるべきである。
【0016】
ガスタービン10の動作の間に、吸気セクション12は、圧縮機セクション14に向けて空気を導く。圧縮機セクション14が、より高い圧力および温度まで空気を圧縮する。より具体的には、ローターシャフト22が、圧縮機セクション14の中のローターシャフト22に連結されている圧縮機ブレード40の少なくとも1つの円周方向の列に回転エネルギーを付与する。例示的な実施形態では、空気フローを圧縮機ブレード40の中へ方向付けするケーシング36から半径方向内向きに延在する圧縮機ステーターベーン42の円周方向の列が、圧縮機ブレード40のそれぞれの列よりも前に置かれている。圧縮機ブレード40の回転エネルギーは、空気の圧力および温度を増加させる。圧縮機セクション14は、燃焼器セクション16に向けて圧縮空気を排出する。
【0017】
燃焼器セクション16では、圧縮空気が、燃料と混合されて点火され、燃焼ガスを発生させ、燃焼ガスは、タービンセクション18に向けて導かれる。より具体的には、燃焼器セクション16は、少なくとも1つの燃焼器24を含み、少なくとも1つの燃焼器24において、燃料、たとえば、天然ガスおよび/または燃料油が、空気フローの中へ噴射され、燃料空気混合物が点火され、高温燃焼ガスを発生させ、高温燃焼ガスは、タービンセクション18に向けて導かれる。
【0018】
タービンセクション18は、燃焼ガスストリームからの熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換する。より具体的には、燃焼ガスは、タービンセクション18の中のローターシャフト22に連結されているローターブレード70の少なくとも1つの円周方向の列に回転エネルギーを付与する。例示的な実施形態では、燃焼ガスをローターブレード70の中へ方向付けするケーシング36から半径方向内向きに延在するタービンステーターベーン72の円周方向の列が、ローターブレード70のそれぞれの列の前に置かれている。ローターシャフト22は、それに限定されないが、発電機および/または機械的な駆動用途などのような、負荷(図示せず)に連結され得る。排気された燃焼ガスは、タービンセクション18から排気セクション20の中へ下流に流れる。回転機械10のコンポーネントは、コンポーネント80として指定されている。燃焼ガスの経路の近位のコンポーネント80は、回転機械10の動作の間に高温にさらされる。追加的にまたは代替的に、コンポーネント80は、内側に画定された内部通路とともに適切に形成された任意のコンポーネントを含む。
【0019】
図2は、回転機械10(図1に示されている)とともに使用するために図示されている、例示的なコンポーネント80の概略斜視図である。コンポーネント80は、内側に画定された少なくとも1つの内部通路82を含む。たとえば、冷却流体が、回転機械10の動作の間に内部通路82に提供され、高温燃焼ガスの温度よりも低くコンポーネント80を維持することを促進させる。単に1つの内部通路82だけが図示されているが、コンポーネント80は、本明細書で説明されているように形成された任意の適切な数の内部通路82を含むということが理解されるべきである。
【0020】
コンポーネント80は、コンポーネント材料78から形成されている。例示的な実施形態では、コンポーネント材料78は、適切なニッケル基超合金である。代替的な実施形態では、コンポーネント材料78は、コバルト基超合金、鉄基合金、およびチタン基合金のうちの少なくとも1つである。他の代替的な実施形態では、コンポーネント材料78は、コンポーネント80が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な材料である。
【0021】
例示的な実施形態では、コンポーネント80は、ローターブレード70またはステーターベーン72のうちの1つである。代替的な実施形態では、コンポーネント80は、本明細書で説明されているような内部通路とともに形成され得る、回転機械10の別の適切なコンポーネントである。さらなる他の実施形態では、コンポーネント80は、内側に画定された内部通路とともに適切に形成される、任意の適切な用途に関する任意のコンポーネントである。
【0022】
例示的な実施形態では、ローターブレード70、または、代替的にステーターベーン72は、正圧側面74および反対側の負圧側面76を含む。正圧側面74および負圧側面76のそれぞれは、前縁部84から、反対側の後縁部86へ延在している。加えて、ローターブレード70、または、代替的にステーターベーン72は、ルート部側端部88から、反対側の先端部側端部90へ延在しており、ブレード長さ96を画定している。代替的な実施形態では、ローターブレード70、または、代替的にステーターベーン72は、本明細書で説明されているような内部通路とともに形成され得る、任意の適切な構成を有している。
【0023】
特定の実施形態では、ブレード長さ96は、少なくとも約25.4センチメートル(cm)(10インチ)である。そのうえ、いくつかの実施形態では、ブレード長さ96は、少なくとも約50.8cm(20インチ)である。特定の実施形態では、ブレード長さ96は、約61cm(24インチ)から約101.6cm(40インチ)までの範囲にある。代替的な実施形態では、ブレード長さ96は、約25.4cm(10インチ)未満である。たとえば、いくつかの実施形態では、ブレード長さ96は、約2.54cm(1インチ)から約25.4cm(10インチ)までの範囲にある。他の代替的な実施形態では、ブレード長さ96は、約101.6cm(40インチ)よりも大きい。
【0024】
例示的な実施形態では、内部通路82は、ルート部側端部88から先端部側端部90へ延在している。代替的な実施形態では、内部通路82は、内部通路82が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な方式で、また、任意の適切な範囲で、コンポーネント80の中に延在している。特定の実施形態では、内部通路82は、非線形的になっている。たとえば、コンポーネント80は、ルート部側端部88および先端部側端部90との間に画定されている軸線89に沿って、所定の捩じりとともに形成されており、および内部通路82は、軸線方向の捩じりに相補的な湾曲した形状を有している。いくつかの実施形態では、内部通路82は、内部通路82の長さに沿って、正圧側面74から実質的に一定の距離94に位置決めされている。代替的にまたは追加的に、コンポーネント80の翼弦は、ルート部側端部88と先端部側端部90との間でテーパーを付けられており、内部通路82は、テーパーに相補的に非線形的に延在しており、それにより、内部通路82は、内部通路82の長さに沿って後縁部86から実質的に一定の距離92に位置決めされる。代替的な実施形態では、内部通路82は、コンポーネント80の任意の適切な輪郭に相補以外の非線形的な形状を有している。他の代替的な実施形態では、内部通路82は、非線形的であり、コンポーネント80の輪郭に相補的ではない。いくつかの実施形態では、非線形的な形状を有する内部通路82は、コンポーネント80に関して事前選択される冷却基準を満たすことを促進させる。代替的な実施形態では、内部通路82は、線形に延在している。
【0025】
いくつかの実施形態では、内部通路82は、実質的に円形の断面を有している。代替的な実施形態では、内部通路82は、実質的に卵形の断面周囲を有している。他の代替的な実施形態では、内部通路82は、内部通路82が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする、任意の適切に形状決めされた断面を有している。そのうえ、特定の実施形態では、内部通路82の断面の形状は、内部通路82の長さに沿って実質的に一定である。代替的な実施形態では、内部通路82の断面の形状は、内部通路82が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な方式で、内部通路82の長さに沿って変化している。
【0026】
図3は、コンポーネント80(図2に示されている)を作製するためのモールドアッセンブリ301の概略斜視図である。モールドアッセンブリ301は、モールド300に対して位置決めされているジャケット付きコア310を含む。図4は、図3に示されている線4−4に沿って見たジャケット付きコア310の概略断面図である。図2図4を参照すると、モールド300の内部壁部302は、モールドキャビティー304を画定している。内部壁部302は、コンポーネント80の外部形状に対応する形状を画定しており、溶融状態のコンポーネント材料78が、モールドキャビティー304の中へ導入され、コンポーネント80を形成するように冷却され得るようになっている。例示的な実施形態では、コンポーネント80は、ローターブレード70、または、代替的にステーターベーン72であるが、代替的な実施形態では、コンポーネント80は、本明細書で説明されているように、内側に画定された内部通路とともに適切に形成可能な任意のコンポーネントであるということが思い出されるべきである。
【0027】
ジャケット付きコア310は、モールド300に対して位置決めされており、その結果、ジャケット付きコア310の一部分315は、モールドキャビティー304の中に延在する。ジャケット付きコア310は、第1の材料322から形成されている中空構造体320と、内側コア324とを含み、内側コア324は、中空構造体320の中に配設されており、また、内側コア材料326から形成されている。内側コア324は、内部通路82の形状を画定するように形状決めされており、また、モールドキャビティー304の中に位置決めされているジャケット付きコア310の部分315の内側コア324は、コンポーネント80の中の内部通路82の位置を画定している。
【0028】
中空構造体320は、内側コア324の長さに沿って、内側コア324を実質的に囲むように形状決めされている。特定の実施形態では、中空構造体320は、概してチューブ状の形状を画定している。たとえば、限定としてではないが、中空構造体320は、初期には、実質的に直線状の金属チューブから形成されており、それは、内側コア324の、ひいては、内部通路82の選択された非線形的な形状を画定する必要に応じて、湾曲した形状または角度付きの形状などのような、非線形的な形状になるように適切に操作される。代替的な実施形態では、中空構造体320は、内側コア324が本明細書で説明されているような内部通路82の形状を画定することを可能にする任意の適切な形状を画定している。
【0029】
例示的な実施形態では、中空構造体320は、内側コア324の特徴的幅330よりも小さい壁部厚さ328を有している。特徴的幅330は、本明細書で、内側コア324と同じ断面積を有する円形の直径として定義される。代替的な実施形態では、中空構造体320は、特徴的幅330よりも小さくはない壁部厚さ328を有している。内側コア324の断面の形状は、図3および図4に示されている例示的な実施形態では、円形である。代替的に、内側コア324の断面の形状は、本明細書で説明されているように内部通路82が機能することを可能にする、内部通路82の断面の任意の適切な形状に対応している。
【0030】
モールド300は、モールド材料306から形成されている。例示的な実施形態では、モールド材料306は、コンポーネント80を形成するために使用されるコンポーネント材料78の溶融状態に関連付けられる高温環境に耐えるように選択された耐火セラミック材料である。代替的な実施形態では、モールド材料306は、コンポーネント80が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な材料である。そのうえ、例示的な実施形態では、モールド300は、適切なインベストメント鋳造プロセスによって形成される。たとえば、限定としてではないが、ワックスなどのような適切なパターン材料が、適切なパターンダイの中へ注入され、コンポーネント80のパターン(図示せず)を形成し、パターンは、モールド材料306のスラリーの中へ繰り返し漬けられ、それは、モールド材料306のシェルを生成するように硬化することが許され、シェルは、脱ワックスされて焼かれ、モールド300を形成する。代替的な実施形態では、モールド300は、本明細書で説明されているようにモールド300が機能することを可能にする任意の適切な方法によって形成される。
【0031】
特定の実施形態では、ジャケット付きコア310は、モールド300に対して固定されており、コンポーネント80を形成するプロセスの間に、ジャケット付きコア310がモールド300に対して固定されたままになるようになっている。たとえば、ジャケット付きコア310は、ジャケット付きコア310を取り囲むモールドキャビティー304の中への溶融したコンポーネント材料78の導入の間に、ジャケット付きコア310の位置がシフトしないように固定されている。いくつかの実施形態では、ジャケット付きコア310は、モールド300に直接的に連結されている。たとえば、例示的な実施形態では、ジャケット付きコア310の先端部部分312は、モールド300の先端部部分314の中にリジッドに包み込まれている。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコア310のルート部部分316は、先端部部分314の反対側のモールド300のルート部部分318の中にリジッドに包み込まれている。たとえば、限定としてではないが、モールド300は、上記に説明されているように、インベストメント鋳造によって形成され、ジャケット付きコア310は、適切なパターンダイにしっかりと連結されており、その結果、先端部部分312およびルート部部分316がパターンダイから外に延在する一方、部分315は、ダイのキャビティーの中に延在する。パターン材料は、部分315がパターンの中に延在するように、ジャケット付きコア310の周りのダイの中へ注入される。インベストメント鋳造は、モールド300が先端部部分312および/またはルート部部分316を包み込むことを引き起こす。追加的にまたは代替的に、コンポーネント80を形成するプロセスの間に、モールド300に対するジャケット付きコア310の位置が固定されたままであることを可能にする任意の他の適切な方式で、ジャケット付きコア310は、モールド300に対して固定されている。
【0032】
第1の材料322は、溶融したコンポーネント材料78によって少なくとも部分的に吸収可能であるように選択される。特定の実施形態では、コンポーネント材料78は、合金であり、第1の材料322は、合金の少なくとも1つの構成材料である。たとえば、例示的な実施形態では、コンポーネント材料78は、ニッケル基超合金であり、第1の材料322は、実質的にニッケルであり、溶融状態のコンポーネント材料78がモールドキャビティー304の中へ導入されるときに、第1の材料322がコンポーネント材料78によって実質的に吸収可能であるようになっている。代替的な実施形態では、コンポーネント材料78は、任意の適切な合金であり、第1の材料322は、溶融した合金によって少なくとも部分的に吸収可能である少なくとも1つの材料である。たとえば、コンポーネント材料78は、コバルト基超合金であり、第1の材料322は、実質的にコバルトである。別の例に関して、コンポーネント材料78は、鉄基合金であり、第1の材料322は、実質的に鉄である。別の例に関して、コンポーネント材料78は、チタン基合金であり、第1の材料322は、実質的にチタンである。
【0033】
特定の実施形態では、壁部厚さ328は、十分に薄くなっており、そのため、溶融状態のコンポーネント材料78がモールドキャビティー304の中へ導入されるときに、ジャケット付きコア310の部分315の第1の材料322、すなわち、モールドキャビティー304の中に延在する部分は、コンポーネント材料78によって実質的に吸収される。たとえば、いくつかのそのような実施形態では、第1の材料322は、コンポーネント材料78によって実質的に吸収されており、そのため、コンポーネント材料78が冷却された後、コンポーネント材料78から中空構造体320の輪郭を描く個別の境界線は存在しない。そのうえ、いくつかのそのような実施形態では、第1の材料322は実質的に吸収されており、そのため、コンポーネント材料78が冷却された後、第1の材料322はコンポーネント材料78の中に実質的に均一に分配される。たとえば、内側コア324の近位の第1の材料322の濃度は、コンポーネント80の中の他の場所における第1の材料322の濃度よりも検出可能なほどに高くはない。たとえば、限定ではなく、第1の材料322は、ニッケルであり、コンポーネント材料78は、ニッケル基超合金であり、コンポーネント材料78が冷却された後に、検出可能なほどにより高いニッケル濃度は、内側コア324の近位に残っておらず、形成されるコンポーネント80のニッケル基超合金の全体を通して実質的に均一なニッケルの分配を結果として生じさせる。
【0034】
代替的な実施形態では、壁部厚さ328は、第1の材料322がコンポーネント材料78によって実質的に吸収されなくなるように選択される。たとえば、いくつかの実施形態では、コンポーネント材料78が冷却された後に、第1の材料322は、コンポーネント材料78の中に実質的に均一に分配されないようになっている。たとえば、内側コア324の近位の第1の材料322の濃度は、コンポーネント80の中の他の場所における第1の材料322の濃度よりも検出可能なほどに高くなっている。いくつかのそのような実施形態では、第1の材料322は、コンポーネント材料78によって部分的に吸収されており、コンポーネント材料78が冷却された後に、個別の境界線がコンポーネント材料78から中空構造体320の輪郭を描くようになっている。そのうえ、いくつかのそのような実施形態では、第1の材料322は、コンポーネント材料78によって部分的に吸収されており、コンポーネント材料78が冷却された後に、内側コア324の近位の中空構造体320の少なくとも一部分が元の状態のままであるようになっている。
【0035】
例示的な実施形態では、内側コア材料326は、コンポーネント80を形成するために使用されるコンポーネント材料78の溶融状態に関連付けられる高温環境に耐えるように選択された耐火セラミック材料である。たとえば、限定ではないが、内側コア材料326は、シリカ、アルミナ、およびムライトのうちの少なくとも1つを含む。そのうえ、例示的な実施形態では、内側コア材料326は、内部通路82を形成するためにコンポーネント80から選択的に除去可能である。たとえば、限定としてではないが、内側コア材料326は、それに限定されないが、適切なケミカルリーチングプロセスなどのような、コンポーネント材料78を実質的に劣化させない適切なプロセスによって、コンポーネント80から除去可能である。特定の実施形態では、内側コア材料326は、コンポーネント材料78との相溶性、および/または、コンポーネント材料78からの除去可能性に基づいて選択されている。代替的な実施形態では、内側コア材料326は、コンポーネント80が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な材料である。
【0036】
いくつかの実施形態では、ジャケット付きコア310は、中空構造体320を内側コア材料326で充填することによって形成されている。たとえば、限定としてではないが、内側コア材料326は、中空構造体320の中へのスラリーとして注入され、内側コア材料326は、中空構造体320の中で乾燥させられ、ジャケット付きコア310を形成する。そのうえ、特定の実施形態では、中空構造体320は、内側コア324を実質的に構造的に強化し、したがって、いくつかの実施形態では、コンポーネント80を形成するために、強化されていない内側コア324の生産、取り扱い、および使用に関連付けられることとなる潜在的な問題を低減させる。たとえば、特定の実施形態では、内側コア324は、破砕、亀裂、および/または、他の損傷の比較的に高いリスクにさらされる比較的に脆いセラミック材料である。したがって、いくつかのそのような実施形態では、ジャケット付きコア310を形成および輸送することは、ジャケットなしの内側コア324を使用することと比較したときに、内側コア324に対する損傷のはるかに低いリスクを示す。同様に、いくつかのそのような実施形態では、たとえば、ジャケット付きコア310の周りのパターンダイの中へワックスパターン材料を注入することなどによって、モールド300のインベストメント鋳造のために使用されることとなる、ジャケット付きコア310の周りに適切なパターンを形成することは、ジャケットなしの内側コア324を使用することと比較したときに、内側コア324に対する損傷のはるかに低いリスクを示す。したがって、特定の実施形態では、ジャケット付きコア310の使用は、ジャケット付きコア310というよりもジャケットなしの内側コア324を使用して実施される場合の同じステップと比較して、内部通路82が内側に画定された許容可能なコンポーネント80を作り出すことができないリスクをはるかに低く示す。したがって、ジャケット付きコア310は、内側コア324に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、内部通路82を画定するためにモールド300に対して内側コア324を位置決めすることに関連付けられる利点を得ることを促進させる。
【0037】
たとえば、それに限定されないが、たとえば、コンポーネント80がローターブレード70である実施形態などの特定の実施形態では、内側コア324の特徴的幅330は、約0.050cm(0.020インチ)から約1.016cm(0.400インチ)の範囲内にあり、中空構造体320の壁部厚さ328は、約0.013cm(0.005インチ)から約0.254cm(0.100インチ)の範囲内となるように選択される。より具体的には、いくつかのそのような実施形態では、特徴的幅330は、約0.102cm(0.040インチ)から約0.508cm(0.200インチ)の範囲内にあり、壁部厚さ328は、約0.013cm(0.005インチ)から約0.038cm(0.015インチ)の範囲内となるように選択される。別の例として、たとえば、それに限定されないが、コンポーネント80が、それに限定されないがステーターベーン72などのような静止コンポーネントである実施形態などの、いくつかの実施形態では、内側コア324の特徴的幅330は、約1.016cm(0.400インチ)よりも大きく、および/または、壁部厚さ328は、約0.254cm(0.100インチ)よりも大きくなるように選択される。代替的な実施形態では、特徴的幅330は、結果として生じる内部通路82がその意図する機能を実施することを可能にする任意の適切な値であり、壁部厚さ328は、本明細書で説明されているようにジャケット付きコア310が機能することを可能にする任意の適切な値となるように選択される。
【0038】
そのうえ、特定の実施形態では、ジャケット付きコア310を形成するために中空構造体320の中に内側コア材料326を導入する前に、中空構造体320は、内部通路82の選択された非線形的な形状に対応するように事前形成されている。たとえば、第1の材料322は、内側コア材料326で充填する前に比較的に容易に形状決めされる金属材料であり、したがって、非線形的な形状となるように内側コア324を別々に形成および/または機械加工する必要性を低減または排除する。そのうえ、いくつかのそのような実施形態では、中空構造体320によって提供される構造的強化は、ジャケットなしの内側コア324として形成することおよび取り扱うことは困難である非線形的な形状に、その後に内側コア324を形成することおよび取り扱うことを可能にする。したがって、ジャケット付きコア310は、複雑さが増加した湾曲した形状、および/または、そうでなければ非線形的な形状を有する、ならびに/あるいは、時間およびコストの減少を伴う内部通路82の形成を促進させる。特定の実施形態では、中空構造体320は、コンポーネント80の輪郭に相補的な内部通路82の非線形的な形状に対応するように事前形成される。たとえば、限定としてではないが、コンポーネント80は、ローターブレード70およびステーターベーン72のうちの1つであり、中空構造体320は、上記に説明されているように、コンポーネント80の軸線方向の捩じりおよびテーパーのうちの少なくとも1つに相補的な形状に事前形成される。
【0039】
図5は、複数の通路壁部フィーチャー98を有する内部通路82を含む別の例示的なコンポーネント80の一部分の概略斜視図である。たとえば、限定としてではないが、通路壁部フィーチャー98は、タービュレーター(turbulators)であり、タービュレーターは、回転機械10の動作の間に内部通路82に提供される冷却流体の熱伝達能力を改善する。図6は、図5に示されているような通路壁部フィーチャー98を有するコンポーネント80を形成するために、モールドアッセンブリ301の中で使用するための別の例示的なジャケット付きコア310の概略的な切り欠き斜視図である。とりわけ、内側コア324のフィーチャーを図示するために、中空構造体320の一部分が、図6の図の中で切り欠かれている。
【0040】
図5および図6を参照すると、内部通路82は、コンポーネント80の内部壁部100によって画定されており、通路壁部フィーチャー98は、内部壁部100から概して内部通路82の中心に向かって半径方向内向きに延在している。上記に議論されているように、内側コア324の形状は、内部通路82の形状を画定する。特定の実施形態では、内側コア324の外部表面332は、少なくとも1つの凹んだフィーチャー334を含み、少なくとも1つの凹んだフィーチャー334は、少なくとも1つの通路壁部フィーチャー98の形状に相補的な形状を有している。したがって、特定の実施形態では、内側コア324の外部表面332および凹んだフィーチャー334は、内部通路82の内部壁部100および通路壁部フィーチャー98の形状を画定する。
【0041】
たとえば、特定の実施形態では、凹んだフィーチャー334は、外部表面332の中に画定されている複数の溝部350を含み、それにより、溶融したコンポーネント材料78が、ジャケット付きコア310を取り囲むモールドキャビティー304の中へ導入されるときに、および、第1の材料322が、溶融したコンポーネント材料78の中へ吸収されるときに、溶融したコンポーネント材料78が、複数の溝部350を充填する。溝部350の中の冷却されたコンポーネント材料78は、たとえば、それに限定されないが、ケミカルリーチングプロセスなどを使用して内側コア324が除去された後に、複数の通路壁部フィーチャー98を形成する。たとえば、それぞれの溝部350は、溝部深さ336および溝部幅338によって画定されており、それぞれの対応する通路壁部フィーチャー98は、溝部深さ336に実質的に等しいフィーチャー高さ102、および、溝部幅338に実質的に等しいフィーチャー幅104を備えて形成されている。
【0042】
特定の実施形態では、中空構造体320は、内側コア324の外部表面332および凹んだフィーチャー334の選択された形状を画定するように事前形成され、したがって、中空構造体320を内側コア材料326で充填する前に、通路壁部フィーチャー98の選択された形状を画定する。たとえば、中空構造体320は、複数の場所においてクリンプ(crimp、すなわち波形加工)れて、複数の窪み340を画定しており、中空構造体320が内側コア材料326で充填されるときに、それぞれの窪み340は、対応する凹んだフィーチャー334を画定する。たとえば、それぞれの窪み340の深さ342は、壁部厚さ328と協力して、対応する溝部350の深さ336を画定する。
【0043】
いくつかの実施形態では、中空構造体320を充填する前に、内側コア324の外部表面332の選択された形状を画定するように、中空構造体320を形状決めすることは、内側コア324が形成された後に外部表面332を形状決めすることに関連付けられる潜在的な問題を低減させる。たとえば、内側コア材料326は、比較的に脆いセラミック材料であり、したがって、凹んだフィーチャー334を形成するように外部表面332を直接的に機械加工することによって、または、そうでなければ操作することによって、内側コア324に対する破砕、亀裂、および/または、他の損傷の比較的に高いリスクが示されることとなる。したがって、ジャケット付きコア310は、内側コア324に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、通路壁部フィーチャー98が内部通路82と一体的に形成されるように、内側コア324を形状決めすることを促進させる。
【0044】
例示的な実施形態では、それぞれの凹んだフィーチャー334は、それぞれの対応する通路壁部フィーチャー98が、内部通路82の周囲の周りに円周方向に延在するように、内側コア324の周りに円周方向に延在している。代替的な実施形態では、それぞれの凹んだフィーチャー334は、それぞれの対応する通路壁部フィーチャー98に関して任意の適切な形状を形成するように選択された形状を有している。
【0045】
図7は、別の複数の通路壁部フィーチャー98を有する内部通路82を含む別の例示的なコンポーネント80の一部分の概略的な切り欠き斜視図である。図8は、図7に示されているような通路壁部フィーチャー98を伴うコンポーネント80を形成するために、モールドアッセンブリ301とともに使用するための別の例示的なジャケット付きコア310の概略斜視図である。図示されている実施形態では、それぞれの凹んだフィーチャー334は、切り欠き352であり、切り欠き352は、内側コア324の周囲部の全体よりも小さい範囲にわたって延在しており、その結果、それぞれの対応する通路壁部フィーチャー98が、内部通路82の周囲部の全体よりも小さい範囲にわたって延在している。
【0046】
特定の実施形態では、ジャケット付きコア310は、内側コア324の外部表面332および凹んだフィーチャー334の選択された形状を画定するように操作され、したがって、内側コア324をジャケット付きコア310の中に形成した後に、通路壁部フィーチャー98の選択された形状を画定する。たとえば、ジャケット付きコア310は、最初は凹んだフィーチャー334なしで形成され、次いで、たとえば、それに限定されないが、機械加工プロセスなどの任意の適切なプロセスを使用して、内側コア324の中に切り欠き352を形成するために、複数の場所において操作される。いくつかのそのような実施形態では、少なくとも1つの凹んだフィーチャー334の近位の中空構造体320の一部分が除去され、中空構造体320の中にアパーチャー348を生成させ、機械加工のために、内側コア324の外部表面332へのアクセスを可能にする。たとえば、例示的な実施形態では、切り欠き352の近位の中空構造体320の部分が、外部表面332の中へ切り欠き352を機械加工するプロセスで、機械加工して取り去られる。
【0047】
いくつかの実施形態では、内側コア324をジャケット付きコア310の中に形成した後に、内側コア324の外部表面332の選択された形状を画定するようにジャケット付きコア310を操作することは、事前形成されている窪み340(図6に示されている)を有する中空構造体320を内側コア材料326で充填することに関連付けられる潜在的な問題を低減させ、たとえば、内側コア材料326がそれぞれの窪み340の形状の周りに十分に充填することを確実にする。加えて、いくつかのそのような実施形態では、凹んだフィーチャー334の形状は、内側コア材料326を機械加工することに関連付けられる上記に説明されている潜在的な問題を低減させるように選択される。たとえば、内側コア324の周りに円周方向に部分的にだけ延在する切り欠き352を機械加工することは、内側コア324に対する破砕、亀裂、および/または他の損傷のリスクを低減させる。追加的にまたは代替的に、いくつかのそのような実施形態では、中空構造体320は、ジャケット付きコア310の機械加工動作の間に、内側コア324の構造的な完全性を強化し、内側コア324に対する破砕、亀裂、および/または他の損傷のリスクをさらに低減させる。したがって、ジャケット付きコア310は、再び、内側コア324に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、通路壁部フィーチャー98が内部通路82と一体的に形成されるように、内側コア324を形状決めすることを促進させる。
【0048】
図5図8を参照すると、図示されている実施形態は、通路壁部フィーチャー98の形状を画定するために、溝部350および切り欠き352だけとして外部表面332の中に画定されている凹んだフィーチャー334を示しているが、代替的な実施形態では、凹んだフィーチャー334の他の形状が、外部表面332の形状を画定するために使用される。たとえば、限定としてではないが、特定の実施形態では(図示せず)、少なくとも1つの凹んだフィーチャー334が、内側コア324に沿って、少なくとも部分的に、長手方向におよび/または斜めに延在している。別の例に関して、限定としてではないが、いくつかの実施形態では(図示せず)、少なくとも1つの凹んだフィーチャー334は、外部表面332の中に画定されているディンプルであり、スタッド形状を有する対応する通路壁部フィーチャー98を画定する。代替的な実施形態では、外部表面332の任意の適切な形状が、内部通路82がその意図する目的のために機能することを可能にする通路壁部フィーチャー98の対応する形状を画定するために使用される。そのうえ、図示されている実施形態は、実質的に同一の繰り返しの形状の凹んだフィーチャー334を有するものとして、内側コア324のそれぞれの実施形態を示しているが、内側コア324は、本明細書で説明されているように内側コア324が機能することを可能にする、異なって形状決めされた凹んだフィーチャー334の任意の適切な組み合わせを有するということが理解されるべきである。
【0049】
さらに図5図8を参照すると、図示されている実施形態は、概して円形の断面を有する内部通路82を画定するように形状決めされた内側コア324を示しているが、代替的な実施形態では、内側コア324は、内部通路82がその意図する目的のために機能することを可能にする任意の適切に形状決めされた断面を有する内部通路82を画定するように形状決めされている。とりわけ、限定としてではないが、ジャケット付きコア310は、コンポーネント80の幾何学形状に一致する、輪郭決めされた断面形状を有する内部通路82を備えるコンポーネント80を形成することを促進させる。そのうえ、図示されている実施形態は、その長さに沿って概して一定の形状の断面を有するものとして、内側コア324のそれぞれの実施形態を示しているが、内側コア324は、本明細書で説明されているように内側コア324が機能することを可能にする断面の形状の任意の適切な変化を、その長さに沿って有するということが理解されるべきである。
【0050】
たとえば、図9は、輪郭決めされた断面を有する内部通路82を含む別の例示的なコンポーネント80の一部分の概略斜視図である。図10は、図9に示されているような内部通路82を有するコンポーネント80を形成するためにモールドアッセンブリ301とともに使用するための別の例示的なジャケット付きコア310の概略的な切り欠き斜視図である。とりわけ、内側コア324のフィーチャーを図示するために、中空構造体320の一部分が、図10の図の中で切り欠かれている。
【0051】
図9および図10を参照すると、例示的な実施形態では、コンポーネント80は、ローターブレード70およびステーターベーン72のうちの1つであり、内部通路82は、後縁部86の近位のコンポーネント80の中に画定されている。より具体的には、内部通路82は、コンポーネント80の内部壁部100によって画定されており、後縁部86のテーパー付きの幾何学形状に対応する輪郭決めされた断面周囲部を有している。通路壁部フィーチャー98は、内部通路82の対向する細長い縁部110に沿って画定され、タービュレーターとして機能し、内部壁部100から内部通路82の中心に向かって内向きに延在している。通路壁部フィーチャー98は、内部通路82の軸線方向に対してそれぞれ横断する細長いリッジの繰り返しパターンとして図示されているが、代替的な実施形態では、通路壁部フィーチャー98は、内部通路82がその意図する目的のために機能することを可能にする、任意の適切な形状、配向、および/またはパターンを有するということが理解されるべきである。
【0052】
上記に議論されているように、内側コア324の外部表面332および凹んだフィーチャー334の形状は、内部通路82の内部壁部100および通路壁部フィーチャー98の形状を画定する。より具体的には、内側コア324は、内部通路82の輪郭決めされた断面に対応する、細長いテーパー付きの断面を有している。例示的な実施形態では、凹んだフィーチャー334は、外部表面332の対向する細長い側部346の中の細長い切り欠き354として画定されており、上記に説明されているように、通路壁部フィーチャー98の形状に相補的な形状を有している。特定の実施形態では、中空構造体320は、内側コア324の外部表面332の選択された形状を画定するように事前形成されており、したがって、内側コア材料326を中空構造体320の中へ注入する前に、通路壁部フィーチャー98の選択された形状を画定する。たとえば、中空構造体320は、複数の窪み340を画定するように、複数の場所においてクリンプされ、それぞれの窪み340は、中空構造体320が内側コア材料326で充填されるときに、対応する切り欠き354を形成する。
【0053】
代替的な実施形態では、コンポーネント80は、任意の適切な幾何学形状を有しており、内側コア324は、コンポーネント80の幾何学形状に適切に対応する任意の適切な形状を有する内部通路82を形成するように形状決めされている。
【0054】
内部通路82などのような、内部通路が内側に画定されたコンポーネント、たとえば、コンポーネント80などを形成する例示的な方法1100が、図11および図12のフローダイアグラムに図示されている。また、図1図10を参照すると、例示的な方法1100は、モールド300などのようなモールドに対して、ジャケット付きコア310などのようなジャケット付きコアを位置決めすること1102を含む。ジャケット付きコアは、第1の材料322などのような第1の材料から形成される、中空構造体320などのような中空構造体を含む。また、ジャケット付きコアは、中空構造体の中に配設されている内側コア材料326などのような内側コア材料から形成される、内側コア324などのような内側コアを含む。
【0055】
また、方法1100は、溶融状態のコンポーネント材料が、部分315などのような、キャビティーの中のジャケット付きコアの一部分から、第1の材料を少なくとも部分的に吸収するように、溶融状態のコンポーネント材料78などのようなコンポーネント材料を、モールドキャビティー304などのような、モールドのキャビティーの中へ導入すること1104を含む。方法1100は、コンポーネントを形成するためにキャビティーの中のコンポーネント材料を冷却すること1106、および、内部通路を形成するために内側コア材料をコンポーネントから除去すること1108をさらに含む。
【0056】
また、特定の実施形態では、方法1100は、コンポーネント材料を導入するステップ1104および冷却するステップ1106の間に、ジャケット付きコアがモールドに対して固定されたままになるように、ジャケット付きコアをモールドに固定すること1110を含む。
【0057】
いくつかの実施形態では、内側コア材料をコンポーネントから除去するステップ1108は、コンポーネント材料を劣化させることなく、内側コア材料をコンポーネントから除去すること1112を含む。
【0058】
また、特定の実施形態では、方法1100は、ジャケット付きコアを形成するために中空構造体を内側コア材料で充填すること1114を含む。いくつかのそのような実施形態では、方法1100は、中空構造体を内側コア材料で充填するステップ1114の前に、内部通路の選択された非線形的な形状に対応するように、中空構造体を事前形成すること1116をさらに含む。そのうえ、いくつかのそのような実施形態では、コンポーネントは、ローターブレード70またはステーターベーン72などのような、ローターブレードおよびステーターベーンのうちの1つを含み、中空構造体を事前形成するステップ1116は、コンポーネントの軸線方向の捩じりに相補的な内部通路の非線形的な形状に対応するように、中空構造体を事前形成すること1118をさらに含む。
【0059】
いくつかの実施形態では、外部表面332などのような、内側コアの外部表面は、凹んだフィーチャー334などのような少なくとも1つの凹んだフィーチャーを有しており、方法1100は、少なくとも1つの凹んだフィーチャーの形状に相補的な、通路壁部フィーチャー98などのような少なくとも1つの通路壁部フィーチャーを備える内部通路を形成すること1120をさらに含む。また、いくつかのそのような実施形態では、方法1100は、中空構造体を内側コア材料で充填するステップ1114の前に、少なくとも1つの凹んだフィーチャーの形状を画定するように中空構造体を事前形成すること1122を含む。そのうえ、いくつかのそのような実施形態では、中空構造体を事前形成するステップ1122は、窪み340などのような少なくとも1つの窪みを形成するように、中空構造体をクリンプすること1124を含む。代替的にまたは追加的に、いくつかのそのような実施形態では、方法1100は、また、中空構造体を内側コア材料で充填するステップ1114の後に、少なくとも1つの凹んだフィーチャーの形状を画定するように、ジャケット付きコアを操作すること1126を含む。いくつかのそのような実施形態では、ジャケット付きコアを操作するステップ1126は、切り欠き352などのような少なくとも1つの切り欠きを内側コアの中に形成すること1128を含む。そのうえ、いくつかのそのような実施形態では、少なくとも1つの切り欠きを内側コアの中に形成するステップ1128は、細長い側部346などのような、外部表面の対向する細長い側部の中に、細長い切り欠き354などのような細長い切り欠きを形成すること1130を含む。
【0060】
また、特定の実施形態では、方法1100は、インベストメント鋳造プロセスによってモールドを形成すること1132を含み、先端部部分312および/またはルート部部分316などのような、ジャケット付きコアの先端部部分およびルート部部分のうちの少なくとも1つは、インベストメント鋳造プロセスの間にモールドの中に包み込まれるようになる。
【0061】
上記に説明されているジャケット付きコアは、内部通路が内側に画定されたコンポーネント、特に、それに限定されないが、非線形的なおよび/または複雑な形状を有する内部通路を有するコンポーネントを形成するために使用されるコアを構造的に強化するためのコスト効率の良い方法を提供し、したがって、コアに関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除する。具体的には、ジャケット付きコアは、内側コアを含み、内側コアは、モールドキャビティーの中に位置決めされ、コンポーネントの中の内部通路の位置を画定しており、また、内側コアがその中に配設されている中空構造体を含む。中空構造体は、内側コアに対する構造的な強化を提供し、たとえば、限定ではないが、内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成するために、従来のコアよりも長く、重く、薄く、および/または、より複雑なコアの信頼性の高い取り扱いおよび使用を可能にする。また、具体的には、中空構造体は、コンポーネントを形成するためにモールドキャビティーの中へ導入される溶融したコンポーネント材料によって少なくとも部分的に吸収可能な材料から形成されている。したがって、中空構造体の使用は、コンポーネントの構造的特性または性能特性の妨げにはならず、また、内部通路を形成するためにコンポーネントから内側コア材料を後に除去することの妨げにはならない。
【0062】
加えて、本明細書で説明されているジャケット付きコアは、内部通路を画定する壁部の上にさまざまな通路壁部フィーチャーのいずれかを一体的に形成するコスト効率の良いおよび高精度の方法を提供する。具体的には、内側コアの外部表面を画定するために中空構造体を事前形状決めする能力は、内側コアを機械加工することなく、たとえば、タービュレーターを画定するフィーチャーを外部表面に追加することを促進させ、したがって、コアに亀裂を入れるリスク、または、コアを損傷させるリスクを回避する。追加的にまたは代替的に、通路壁部フィーチャーを画定する内側コアの外部表面の上のフィーチャーが、内側コアの外部表面の中に直接的に機械加工される用途に関して、中空構造体は、構造的な強化を提供し、それは、コアに対する亀裂および他の損傷を制限することを促進させる。
【0063】
本明細書で説明されている方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、(a)内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成する際に使用されるコアの形成、取り扱い、輸送、および/または貯蔵に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除すること、(b)コンポーネントに関する内部通路を形成するための従来のコアと比較して、より長く、より重く、より薄く、および/または、より複雑なコアの使用を可能にすること、ならびに、(c)コンポーネントの中の通路壁部フィーチャーを相補的に画定するコアの外部表面にフィーチャーを追加することに関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除することのうちの少なくとも1つを含む。
【0064】
ジャケット付きコアの例示的な実施形態が、詳細に上記に説明されている。ジャケット付きコア、ならびに、そのようなジャケット付きコアを使用する方法およびシステムは、本明細書で説明されている特定の実施形態に限定されず、むしろ、システムのコンポーネント、および/または、方法のステップは、本明細書で説明されている他のコンポーネントおよび/またはステップと独立して別々に利用され得る。たとえば、例示的な実施形態は、モールドアッセンブリの中でコアを使用するように現在構成されている多くの他の用途に関連して実装および利用され得る。
【0065】
本開示のさまざまな実施形態の特定の特徴は、いくつかの図面に示され、他の図面には示されていない可能性があるが、これは、単に便宜上のためである。本開示の原理にしたがって、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照され、および/または特許請求され得る。
【0066】
この書面による説明は、本実施形態を開示するために、また、任意の当業者が本実施形態を実施(任意のデバイスまたはシステムを製造および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含む)することができるように、例(最良の形態を含む)を使用している。本開示の特許の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者が考え付く他の例を含むことが可能である。そのような他の例が、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を含んでいる場合には、または、特許請求の範囲の文言とわずかに異なる、均等な構造的要素を含んでいる場合には、そのような他の例は、特許請求の範囲内に含まれるということが意図されている。
【符号の説明】
【0067】
10 回転機械
12 吸気セクション
14 圧縮機セクション
16 燃焼器セクション
18 タービンセクション
20 排気セクション
22 ローターシャフト
24 少なくとも1つの燃焼器
36 ケーシング
40 圧縮機ブレード
42 圧縮機ステーターベーン
70 ローターブレード
72 タービンステーターベーン
74 正圧側面
76 負圧側面
78 コンポーネント材料
80 コンポーネント
82 内部通路
84 前縁部
86 後縁部
88 ルート部側端部
89 ローターブレードの軸線
90 先端部側端部
92 距離
94 実質的に一定の距離
96 ブレード長さ
98 通路壁部フィーチャー
100 内部壁部
102 フィーチャー高さ
104 フィーチャー幅
110 細長い縁部
300 モールド
301 モールドアッセンブリ
302 内部壁部
304 モールドキャビティー
306 モールド材料
310 ジャケット付きコア
312 先端部部分
315 部分
316 ルート部部分
320 中空構造体
322 第1の材料
324 内側コア
326 内側コア材料
328 壁部厚さ
330 特徴的幅
332 外部表面
334 凹んだフィーチャー
336 溝部深さ
338 溝部幅
340 窪み
342 深さ
346 細長い側部
348 アパーチャー
350 溝部
352 切り欠き
354 細長い切り欠き
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12