特表 2022-539698 酸化作動式冷却流

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-13

(54)【発明の名称】酸化作動式冷却流

(51)【国際特許分類】

   F01D 21/14 20060101AFI20220906BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20220906BHJP

   F01D 25/14 20060101ALI20220906BHJP

   F02C 7/18 20060101ALI20220906BHJP

【ＦＩ】

F01D21/14

F01D25/12 E

F01D25/14

F02C7/18 E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021576485

(86)(22)【出願日】2020-06-29

(85)【翻訳文提出日】2022-02-17

(86)【国際出願番号】 US2020040050

(87)【国際公開番号】W WO2021007056

(87)【国際公開日】2021-01-14

(31)【優先権主張番号】16/504,865

(32)【優先日】2019-07-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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

(72)【発明者】

【氏名】スナイダー、ザカリー ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ハフナー、マシュー トロイ

(72)【発明者】

【氏名】キブラー、リンジー マリー

【テーマコード（参考）】

3G071

【Ｆターム（参考）】

3G071BA21

(57)【要約】

ガスタービンシステム（１０）の構成要素の冷却システムに供給される冷却流体（１４０，２０２）の流量を増大させるための流量調整システム（２００）が提供される。流量調整システム（２００）は、構成要素のセクション内に埋め込まれた空気圧回路（２０６）であって、空気圧回路（２０６）は、相互接続された空気圧通路（２０８）のセットを含む、空気圧回路（２０６）と、空気圧回路（２０６）に流体結合された圧力作動スイッチ（２０４，３０４）とを含む。圧力作動スイッチ（２０４，３０４）は、構成要素のセクション内に破損箇所が形成されること、および構成要素のセクションに埋め込まれた空気圧回路（２０６）の空気圧通路（２０８）のうちの少なくとも１つが露出することに応答して作動する。圧力作動スイッチ（２０４，３０４）の作動は、構成要素の冷却システムに供給される冷却流体（１４０，２０２）の流量を増大させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービンシステム（１０）の構成要素の冷却システムに供給される冷却流体（１４０、２０２）の流量を増大させるための流量調整システム（２００）であって、
前記構成要素のあるセクション内に埋め込まれた空気圧回路（２０６）であり、前記空気圧回路（２０６）は、相互接続された空気圧通路（２０８）のセットを含む、空気圧回路（２０６）と、
前記空気圧回路（２０６）に流体結合された圧力作動スイッチ（２０４、３０４）であり、前記圧力作動スイッチ（２０４、３０４）は、前記構成要素の前記セクションにおける破損箇所の形成および前記構成要素の前記セクション内に埋め込まれた前記空気圧回路（２０６）の前記空気圧通路（２０８）のうちの少なくとも１つの露出に応答して作動する、圧力作動スイッチ（２０４、３０４）と
を備え、
前記圧力作動スイッチ（２０４、３０４）の前記作動が、前記構成要素の前記冷却システム（９２）に供給される前記冷却流体（１４０、２０２）の流量を増大させる、流量調整システム（２００）。

【請求項2】

前記圧力作動スイッチ（２０４，３０４）は、前記構成要素の前記セクション内に埋め込まれた前記空気圧回路（２０６）の前記空気圧通路（２０８）のうちの少なくとも１つの前記露出に起因する前記空気圧回路（２０６）内の圧力の低下に応答して作動される、請求項１に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項3】

前記構成要素の前記冷却システムは、冷却流体（１４０，２０２）の流れを受け取り、前記圧力作動スイッチ（２０４，３０４）の前記作動は、冷却流体（１４０，２０２）の別個の補助流を前記構成要素の前記冷却システムに流入させる、請求項１に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項4】

前記圧力作動スイッチ（２０４，３０４）が、冷却流体（１４０，２０２）の加圧源に流体結合された流体入口（２１２）と、前記構成要素の前記冷却回路（９２）に流体結合された流体出口（２１０）とを含む、請求項２に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項5】

前記冷却流体（１４０，２０２）の加圧源は、前記ガスタービンシステム（１０）の圧縮機構成要素の圧縮機吐出チャンバ（９１０）を含む、請求項４に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項6】

前記圧縮機吐出チャンバ（９１０）内の圧力が、前記空気圧回路（２０６）内の圧力の低下に応答して前記圧力作動スイッチ（２０４，３０４）を作動させる、請求項５に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項7】

前記ガスタービンシステム（１０）の前記構成要素が、タービンシュラウド（５４）を含む、請求項１に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項8】

前記構成要素の前記冷却システム（９００）（９２）に供給される前記冷却流体（１４０，２０２）の流量の前記増大が、前記構成要素の前記破損箇所の近傍における酸化を妨げるかまたは阻止する、請求項１に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項9】

前記圧力作動スイッチ（２０４，３０４）は、
前記ガスタービンシステム（１０）の圧縮機構成要素の圧縮機吐出チャンバ（９１０）内の圧力にさらされる圧縮可能チャンバ（９１０）と、
前記圧縮可能チャンバ（９１０）の第１の側にある第１の電気接点（３１０）と、
前記圧縮可能チャンバ（９１０）の第２の対向する側にある第２の電気接点（３１２）と
を含む、請求項２に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項10】

前記第１の電気接点（３１０）を通って延在するポート（３０８）をさらに含み、前記ポート（３０８）は、前記圧縮可能チャンバ（９１０）の内部を前記構成要素の前記セクション内に埋め込まれた前記空気圧回路（２０６）に流体結合する、請求項９に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項11】

前記圧縮機構成要素の前記圧縮機吐出チャンバ（９１０）内の圧力が、前記空気圧回路（２０６）内の圧力の低下に応答して、前記第２の電気接点（３１２）を前記第１の電気接点（３１０）に向かって変位させて接触させる、請求項１０に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項12】

前記第２の電気接点（３１２）が前記第１の電気接点（３１０）に接触することに応答して、前記ガスタービンシステム（１０）の前記圧縮機セクション（１２）の抽出ポート（３１８）を通って前記構成要素の前記冷却システムに流入する冷却流体（１４０，２０２）の流量を増大させるためのコントローラ（３１６）をさらに含む、請求項１１に記載の流量調整システム（２００）。

【請求項13】

ガスタービンシステム（１０）の構成要素の破損箇所の近傍の酸化を制御するための方法であって、
前記構成要素のあるセクション内に埋め込まれた空気圧回路（２０６）内の圧力を監視するステップであり、前記空気圧回路（２０６）は、相互接続された空気圧通路（２０８）のセットを含む、監視するステップと、
前記空気圧回路（２０６）内の圧力の低下に応答して、前記構成要素の冷却システムに冷却流体（１４０、２０２）の補助流または冷却流体（１４０、２０２）の増大した流量を提供するステップであり、前記冷却流体（１４０、２０２）の補助流または前記冷却流体（１４０、２０２）の増大した流量が、前記構成要素の前記破損箇所の近傍の酸化を妨げるかまたは阻止する、提供するステップと
を含む、方法。

【請求項14】

前記空気圧回路（２０６）内の前記圧力の前記低下が、前記空気圧回路（２０６）の前記空気圧通路（２０８）のうちの少なくとも１つの露出によって引き起こされる、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記構成要素は、タービンシュラウド（５４）を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

システム（９００）であって、
タービンシュラウド（５４）と、
前記タービンシュラウド（５４）を冷却するための冷却システムと、
前記タービンシュラウド（５４）の前記冷却システムに供給される冷却流体（１４０、２０２）の流量を増大させるための流量調整システム（２００）と
を備え、前記流量調整システム（２００）は、
前記タービンシュラウド（５４）のあるセクション内に埋め込まれた空気圧回路（２０６）であり、前記空気圧回路（２０６）は、相互接続された空気圧通路（２０８）のセットを含む、空気圧回路（２０６）と、
前記空気圧回路（２０６）に流体結合された圧力作動スイッチ（２０４、３０４）であり、前記圧力作動スイッチ（２０４、３０４）は、前記タービンシュラウド（５４）の前記セクションにおける破損箇所の形成および前記タービンシュラウド（５４）の前記セクション内に埋め込まれた前記空気圧回路（２０６）の前記空気圧通路（２０８）のうちの少なくとも１つの露出に応答して作動し、前記露出は、前記空気圧回路（２０６）内の圧力の低下を引き起こす、圧力作動スイッチ（２０４、３０４）と
を含み、
前記圧力作動スイッチ（２０４、３０４）の前記作動が、前記タービンシュラウド（５４）の前記冷却システムに供給される前記冷却流体（１４０、２０２）の流量を増大させる、システム（９００）。

【請求項17】

前記圧力作動スイッチ（２０４，３０４）が、冷却流体（１４０，２０２）の加圧源に流体結合された流体入口（２１２）と、前記タービンシュラウド（５４）の前記冷却システムに流体結合された流体出口（２１０）とを含み、前記冷却流体（１４０，２０２）の加圧源が、ガスタービンシステム（１０）の圧縮機構成要素の圧縮機吐出チャンバ（９１０）を含む、請求項１６に記載のシステム（９００）。

【請求項18】

前記圧力作動スイッチ（２０４，３０４）の前記作動が、冷却流体（１４０，２０２）の別個の補助流を前記圧縮機吐出チャンバ（９１０）から前記構成要素の前記冷却システムに流入させ、前記冷却流体（１４０，２０２）の補助流が、前記冷却システムへの冷却流体（１４０，２０２）の全流量を増大させる、請求項１７に記載のシステム（９００）。

【請求項19】

前記圧力作動スイッチ（２０４，３０４）は、
前記ガスタービンシステム（１０）の圧縮機構成要素の圧縮機吐出チャンバ（９１０）内の圧力にさらされる圧縮可能チャンバ（９１０）と、
前記圧縮可能チャンバ（９１０）の第１の側にある第１の電気接点（３１０）と、
前記圧縮可能チャンバ（９１０）の第２の対向する側にある第２の電気接点（３１２）と、
前記第１の電気接点（３１０）を通じて延在するポート（３０８）であって、前記ポート（３０８）は、前記圧縮可能チャンバ（９１０）の内部を前記タービンシュラウド（５４）の前記セクション内に埋め込まれた前記空気圧回路（２０６）に流体結合する、ポート（３０８）と、
を含む、請求項１７に記載のシステム（９００）。

【請求項20】

前記圧縮機構成要素の前記圧縮機吐出チャンバ（９１０）内の前記圧力は、前記空気圧回路（２０６）内の前記圧力の低下に応答して、前記第２の電気接点（３１２）を前記第１の電気接点（３１０）に向かって変位させて接触させ、前記システム（９００）は、前記第２の電気接点（３１２）が前記第１の電気接点（３１０）に接触することに応答して、前記構成要素の前記冷却システムへの前記冷却流体（１４０，２０２）の流量を増大させるためのコントローラ（３１６）をさらに含む、請求項１９に記載のシステム（９００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、ガスタービンシステムに関し、より詳細には、酸化を受けているガスタービンシステムの構成要素に冷却流体の補助流を提供することに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンシステムは、発電などの分野で広く利用されているターボ機械の一例である。従来のガスタービンシステムは、一般に、圧縮機セクションと、燃焼器セクションと、タービンセクションとを含む。ガスタービンシステムの動作中、タービンブレード、ノズル翼形部、およびシュラウドセグメントなどのシステム内の様々な構成要素が高温のガス流に曝され、構成要素を故障させる可能性がある。より高温の流れは、一般に、ガスタービンシステムの性能、効率、および出力の向上をもたらすため、高温のガス流に曝される構成要素を冷却し、ガスタービンシステムをより高い温度で動作させ、かつガスタービンシステムの構成要素の寿命を延ばすことが有益である。

【0003】

冷却（例えば、対流冷却、インピンジメント冷却など）は、ガスタービンシステムの構成要素に形成された内部通路を通して冷却流体の流れを導くことによって提供されることが多い。多くの場合、冷却流体は、ガスタービンシステムの圧縮機セクションによって放出された空気の一部を抽気することによって提供される。

【0004】

遮熱コーティング（ＴＢＣ）が、保護熱シールドを提供し、高温による損傷を防止し、酸化および熱疲労を低減することによって構成要素寿命を延ばすために、ガスタービンシステムの部品に適用されることが多い。ＴＢＣの破砕は、ガスタービンシステムにおける共通の問題である。ＴＢＣが破砕すると、ＴＢＣの一部が割れて構成要素から分離し、下にある表面を高温にさらし、（例えば、酸化による）損傷を与える可能性がある。

【発明の概要】

【0005】

第１の実施形態は、ガスタービンシステムの構成要素の冷却システムに供給される冷却流体の流量を増大させるための流量調整システムであって、構成要素のあるセクション内に埋め込まれた空気圧回路であり、空気圧回路は、相互接続された空気圧通路のセットを含む、空気圧回路と、空気圧回路に流体結合された圧力作動スイッチであり、圧力作動スイッチは、構成要素の上記セクションにおける破損箇所の形成および構成要素の上記セクション内に埋め込まれた空気圧回路の空気圧通路のうちの少なくとも１つの露出に応答して作動する、圧力作動スイッチとを含み、圧力作動スイッチの作動が、構成要素の冷却システムに供給される冷却流体の流量を増大させる、流量調整システムに関する。

【0006】

別の実施形態は、ガスタービンシステムの構成要素の破損箇所の近傍の酸化を制御するための方法であって、構成要素のあるセクション内に埋め込まれた空気圧回路内の圧力を監視するステップであり、空気圧回路は、相互接続された空気圧通路のセットを含む、監視するステップと、空気圧回路内の圧力の低下に応答して、構成要素の冷却システムに冷却流体の補助流または冷却流体の増大した流量を提供するステップであり、冷却流体の補助流または冷却流体の増大した流量が、構成要素の破損箇所の近傍の酸化を妨げるかまたは阻止する、提供するステップとを含む、方法を提供する。

【0007】

さらなる実施形態は、システムであって、タービンシュラウドと、タービンシュラウドを冷却するための冷却システムと、タービンシュラウドの冷却システムに供給される冷却流体の流量を増大させるための流量調整システムとを備え、流量調整システムは、タービンシュラウドのあるセクション内に埋め込まれた空気圧回路であり、空気圧回路は、相互接続された空気圧通路のセットを含む、空気圧回路と、空気圧回路に流体結合された圧力作動スイッチであり、圧力作動スイッチは、タービンシュラウドの上記セクションにおける破損箇所の形成およびタービンシュラウドの上記セクション内に埋め込まれた空気圧回路の空気圧通路のうちの少なくとも１つの露出に応答して作動する、圧力作動スイッチとを含み、圧力作動スイッチの作動が、タービンシュラウドの冷却システムに供給される冷却流体の流量を増大させる、システムに関する。

【0008】

本開示の例示の態様は、本明細書に記載の問題および／または論じられない他の問題を解決する。

【0009】

本開示のこれらの特徴および他の特徴は、本開示の様々の態様の以下の詳細な説明を本開示の種々の実施形態を示す添付の図面と併せて検討することで、より容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態によるガスタービンシステムの概略図である。

【図2】実施形態による、ガスタービンシステムのタービンセクションの一部分の側面図である。

【図3】実施形態によるタービンシュラウドの等角図である。

【図4】実施形態による、図３のタービンシュラウドの断面図である。

【図5】実施形態による非作動状態の圧力作動スイッチを示す図である。

【図6】実施形態による作動状態の圧力作動スイッチを示す図である。

【図7】他の実施形態による非作動状態の圧力作動スイッチを示す図である。

【図8】他の実施形態による作動状態の圧力作動スイッチを示す図である。

【図9】本開示の実施形態による、タービンシュラウドを表すコードを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む、積層造形プロセスのブロック図である。

【図10】本開示の実施形態による、酸化を妨げ、および／または阻止するための方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の図面が、必ずしも一定の縮尺ではないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを図示することを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面では、類似する符号は、図面間で類似する要素を表す。

【0012】

ここで、添付の図面に示される代表的な実施形態を詳細に参照する。以下の説明は、実施形態を１つの好ましい実施形態に限定するものではないことを理解されたい。それとは反対に、添付の特許請求の範囲によって規定される記載された実施形態の趣旨および範囲内に含まれ得る代替例、改変例、および均等例をカバーすることが意図される。

【0013】

最初の問題として、現在の開示を明確に説明するために、本開示の範囲内の関連する機械構成要素を参照して説明するときに、特定の専門用語を選択することが必要になる。これを行う場合、可能な限り、一般的な工業専門用語が、その受け入れられた意味と同じ意味で使用および利用される。別途記載のない限り、このような専門用語には、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲の技術的範囲に矛盾しない広い解釈が与えられるべきである。当業者であれば、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なるまたは重複する用語を使用して参照されることがあることを理解するであろう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素からなるものとして別の文脈を含み、かつ別の文脈で参照されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書において説明される内容が、他の箇所で、単一の部品として言及されることもある。

【0014】

加えて、いくつかの記述用語が、本明細書において定期的に使用される可能性があり、この場の冒頭でこれらの用語を定義することが有用であることが明らかである。これらの用語およびその定義は、別途記載のない限り、以下の通りである。本明細書で使用する場合、「下流」および「上流」とは、タービンを通る作動流体、または例えば、燃焼器を通る空気の流れ、もしくはタービンの構成要素システムの１つを通る冷却剤などの流体の流れに対する方向を示す用語である。「下流」という用語は、流体の流れの方向に対応し、「上流」という用語は、流れの反対の方向を指す。「前方」および「後方」という用語は、別途指定のない限り、方向を指し、「前方」はエンジンの前部または圧縮機端部を指し、「後方」はエンジンの後部またはタービン端部を指す。加えて、「先導する」および「後続する」という用語は、それぞれ、「前方」および「後方」という用語と同様の記述で使用され、および／または理解することができる。多くの場合、異なる半径方向、軸方向、および／または円周方向の位置にある部品を説明することが必要になる。「Ａ」軸線は、軸方向の配向を表す。本明細書で使用する場合、「軸方向の」および／または「軸方向に」という用語は、ガスタービンシステム（特に、ロータセクション）の回転軸と実質的に平行な軸線Ａに沿った物体の相対的な位置／方向を指す。さらに本明細書で使用する場合、「半径方向の」および／または「半径方向に」という用語は、軸線Ａと実質的に垂直でありかつただ１つの場所において軸線Ａと交差する方向「Ｒ」（図１参照）に沿った物体の相対的な位置／方向を指す。最後に、「円周方向の」という用語は、軸線Ａの周囲の移動または位置を指す（例えば、方向「Ｃ」）。

【0015】

様々な実施形態において、互いに「流体結合された」または「流体連通する」と記載された構成要素は、１つまたは複数の界面に沿って接合することができる。いくつかの実施形態では、これらの界面は、別個の構成要素の間の接合部を含むことができ、他の場合には、これらの界面は、強固におよび／または一体的に形成された相互接続を含むことができる。すなわち、いくつかの場合には、互いに「結合された」構成要素は、単一の連続した部材を画定するように同時に形成することができる。しかし、他の実施形態では、これらの結合された構成要素は、別々の部材として形成することができ、その後公知のプロセス（例えば、締結、超音波溶接、接着）により接合することができる。

【0016】

ある要素または層が、別の要素に対して「上に位置し」、「係合し」、「接続され」あるいは「結合し」ていると称される場合、他の要素に対して直接的に上に位置し、係合し、接続され、あるいは結合しても、介在の要素が存在してもよい。対照的に、ある要素が、別の要素に対して「直接的に上に位置し」、「直接的に係合し」、「直接的に接続され」あるいは「直接的に結合し」ていると称される場合、いかなる介在の要素または層も存在できないかもしれない。要素間の関係について説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「～の間に」に対して「直接～の間に」、「～に隣接して」に対して「直接～に隣接して」など）。本明細書で使用する場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含む。

【0017】

図１は、様々な実施形態によるガスタービンシステム１０の概略図を図示する。示すように、ガスタービンシステム１０は、流入する空気流１４を圧縮し、圧縮空気１６の流れを燃焼器セクション１８に送達するための圧縮機セクション１２を含む。燃焼器セクション１８は、圧縮空気１６の流れを燃料２０の加圧された供給物と混合し、混合物に点火して燃焼ガス２２の流れを生み出す。単一の燃焼器セクション１８のみが示されているが、ガスタービンシステム１０は、任意の数の燃焼器セクション１８を含むことができる。燃焼ガス２２の流れは、次いでタービンセクション２４に送達される。燃焼ガス２２の流れは、タービンセクション２４を駆動して機械的仕事を発生する。タービンセクション２４で発生された機械的仕事は、シャフト２６を介して圧縮機セクション１２を駆動することができ、さらに発電機などの外部負荷２８を駆動するために使用されてもよい。

【0018】

図２は、タービンブレード３２の少なくとも１つの段３０（１つを示す）およびタービンセクション２４のケーシング３８（「タービンケーシング３８」）内に位置付けられたノズル３６の少なくとも１つの段３４（１つを示す）を含む、ガスタービンシステムのタービンセクション２４の一部分の側面図を示す。タービンブレード３２の各段３０は、ロータ２６に結合され、ロータ２６の周りに円周方向に位置付けられており、燃焼ガス２２によって駆動される複数のタービンブレード３２を含む。ノズル３６の各段３４は、タービンセクション２４のタービンケーシング３８に結合され、その周りに円周方向に位置付けられた複数のノズル３６を含む。

【0019】

図２に示す実施形態では、各ノズル３６は、外側プラットフォーム４２と内側プラットフォーム４４との間に位置付けられた翼形部４０を含む。ノズル３６と同様に、タービンセクション２４の各タービンブレード３２は、ロータ２６から半径方向に延在する翼形部４６を含む。各翼形部４６は、先端部分４８と、先端部分４８の反対側に位置付けられたプラットフォーム５０とを含む。

【0020】

タービンブレード３２およびノズル３６は、タービンケーシング３８内で互いに隣接して軸方向に位置付けることができる。図２では、例えば、軸方向においてタービンブレード３２に隣接し、その下流に位置付けられたノズル３６が示されている。タービンセクション２４は、タービンケーシング３８全体にわたって軸方向に位置付けられたタービンブレード３２の複数の段３０およびノズル３６の複数の段３４を含むことができる。

【0021】

ガスタービンシステム１０のタービンセクション２４は、タービンケーシング３８全体にわたって軸方向に位置付けられたシュラウド５４の複数の段５２（図２に示す１つの段）を含むことができる。図２では、例えば、シュラウド５４の段５２が、タービンブレード３２の段３０に隣接して半径方向に位置付けられ、これを実質的に囲むかまたは包含するように示されている。シュラウド５４の段５２はまた、軸方向においてノズル３６の段３４に隣接して、および／またはその上流に位置付けられてもよい。さらに、シュラウド５４の段５２は、タービンブレード３２の段３０の対向する両側に位置するノズル３６の２つの隣接する段３４の間に位置付けることができる。シュラウド５４の段５２は、各々がシュラウド５４の対応するセクションを受け入れるように構成された開口部５８を含む拡張部５６のセットを使用して、タービンケーシング３８の周りに結合され得る。

【0022】

タービンシュラウド５４の等角図が図３に示されており、タービンシュラウド５４の断面図が図４に示されている。図示のように、タービンシュラウド５４は、本体６０を含む。タービンシュラウド５４の本体６０、ならびにタービンシュラウド５４の様々な他の構成要素および／または特徴は、積層造形プロセスを含む任意の適切な技法を使用して形成することができる。例えば、本体６０を含むタービンシュラウド５４は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）（選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）とも呼ばれる）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、バインダジェッティング、または任意の他の適切な積層造形プロセスによって形成されてもよい。

【0023】

タービンシュラウド５４の本体６０は、支持部分６２と、中間部分６４と、シール部分６６とを含む。支持部分６２は、タービンシュラウド５４に直接結合され、かつ／またはタービンケーシング３８および／もしくは拡張部５６へのタービンシュラウド５４の結合を支援する（図２参照）。支持部分６２は、少なくとも１つの前方フック７０を含む前方端部６８と、少なくとも１つの後方フック７４を含む後方端部７２と、第１の表面７６と、第２の表面７８とを含む。中間部分６４は、非直線セグメント８４および前方セグメント８６を含む、本体６０の対向するスラッシュ面８０、８２の間の本体６０の様々な特徴を含む。前方セグメント８６は、例えば、タービンセクション２４内にシールを形成し、タービンセクション２４を通って流れる燃焼ガス２２の高温ガス流路を画定し、および／またはタービンケーシング３８内にノズル３６を固定するために使用することができる。シール部分６６は、タービンセクション２４を通って流れる燃焼ガス２２の流路を少なくとも部分的に画定することができる。シール部分６６は、タービンセクション２４内の燃焼ガス２２の高温ガス流路に隣接して位置付けることができる高温ガス経路（ＨＧＰ）表面８８を含む。

【0024】

タービンシュラウド５４の本体６０は、本体６０の前方端部６８と後方端部７２との間で、支持部分６２の第１の表面７６内におよび／またはそれを貫通して形成された少なくとも１つの入口開口部９０をさらに含む。入口開口部９０は、本体６０の支持部分６２、中間部分６４、およびシール部分６６を通して形成され、および／またはその中に含まれる冷却回路９２（図４）と流体連通している。

【0025】

タービンシュラウド５４はまた、本体６０の支持部分６２の第１の表面７６に結合された計量板９４のセット（図３に破線で示す）を含むこともできる。各計量板９４（１つのみが示されている）は、それぞれの入口開口部９０の上にあり、および／または少なくとも部分的にそれを覆うように、第１の表面７６に取り付けることができる。計量板９４は、所定流量の冷却流体が入口開口部９０を介して冷却回路９２に入ることを可能にする。

【0026】

タービンシュラウド５４の様々なプレナム（複数可）および／または冷却通路（複数可）が図４に示されており、図４は、図３のタービンシュラウド５４の断面図である。図示するように、タービンシュラウド５４は、タービンシュラウド５４の本体６０の一部分を通って形成および／または延在することができる少なくとも１つのプレナム１００を含む。より具体的には、プレナム１００は、タービンシュラウド５４の本体６０の支持部分６２、中間部分６４、およびシール部分６６の少なくとも一部分を通って（半径方向に）延在することができる。本体６０の中間部分６４およびシール部分６６内に形成されたプレナム１００の１つまたは複数の部分は、対向するスラッシュ面８０、８２の間に、および／またはそれに隣接して延在することができる。単一のプレナム１００のみが示されているが、タービンシュラウド５４は追加のプレナムを含んでもよいことが理解される。

【0027】

プレナム１００は、本体６０の支持部分６２内に形成された入口開口部（複数可）９０に流体結合および／または直接流体連通してもよい。本明細書で説明するように、プレナム１００は、入口開口部（複数可）９０を介して冷却流体１４０（例えば、圧縮機吐出空気）の供給を受けるように構成され、ガスタービンシステム１０の動作中にタービンシュラウド５４を冷却するためにタービンシュラウド５４内に形成された別個の冷却通路に冷却流体１４０を提供することができる。

【0028】

図４に示すように、タービンシュラウド５４は、タービンシュラウド５４の本体６０内に形成、配置、および／または延在し、プレナム１００と流体連通する第１の冷却通路１０２を含む。より具体的には、第１の冷却通路１０２は、本体６０の前方端部１０４と後方端部１０６との間でおよび／または隣接して、タービンシュラウド５４の本体６０のシール部分６６内に位置付けられ、および／またはそこを通って延在することができる。加えて、第１の冷却通路１０２は、対向するスラッシュ面８０、８２の間でおよび／またはこれに隣接して本体６０のシール部分６６を通って延在することができる。第１の冷却通路１０２はまた、半径方向において、プレナム１００とシール部分６６のＨＧＰ表面８８との間でシール部分６６内に位置付けられ得る。

【0029】

第１の冷却通路１０２は、複数の別個のセグメント、セクション、および／または部分を含むことができる。例えば、第１の冷却通路１０２は、前方部１１０と、後方部１１２との間に位置決め付けられ、および／または延在する中央部１０８を含むものとして示されている。図４に示すように、第１の冷却通路１０２の中央部１０８は、シール部分６６の前方端部１０４と後方端部１０６との間に中央に形成および／または位置付けられる。第１の冷却通路１０２の前方部１１０は、シール部分６６の前方端部１０４に直接隣接して、かつ中央部１０８の軸方向に隣接しておよび／または軸方向上流に形成および／または位置付けられる。同様に、第１の冷却通路１０２の後方部１１２は、前方部１１０の反対側で、シール部分６６の後方端部１０６に直接隣接して形成および／または位置付けられる。中央部１０８は、タービンセクション２４の動作効率および／またはタービンセクション２４内のタービンシュラウド５４の動作寿命を改善するために、タービンシュラウド５４内で最も冷却を必要とし、かつ／または最大の熱交換を要求するシール部分６６のＨＧＰ表面８８の軸方向部分と半径方向に整列することができる。

【0030】

プレナム１００および第１の冷却通路１０２は、リブ１１４によって分離されている。リブ１１４は、タービンシュラウド５４の本体６０内で、対向するスラッシュ面８０、８２の間に延在することができる。リブ１１４を通じて、複数のインピンジメント開口部１１６が設けられている。インピンジメント開口部１１６は、プレナム１００と第１の冷却通路１０２の中央部１０８とを流体結合する。ガスタービンシステム１０の動作中、冷却流体１４０は、プレナム１００から複数のインピンジメント開口部１１６を通って第１の冷却通路１０２の中央部１０８へと流れる。

【0031】

第１の冷却通路１０２に加えて、タービンシュラウド５４の本体６０はまた、第２の冷却通路１１８を含む。図４に示すように、第２の冷却通路１１８は、シール部分６６の前方端部１０４に隣接してタービンシュラウド５４の本体６０内に延在し、対向するスラッシュ面８０、８２の間でシール部分６６内に延在することができる。第２の冷却通路１１８は、第１の冷却通路１０２の中央部１０８に隣接してその上流に位置付けられ、第１の冷却通路１０２の前方部１１０から半径方向内向きに位置付けられる。さらに、第２の冷却通路１１８は、第１の冷却通路１０２の前方部１１０とシール部分６６のＨＧＰ表面８８との間に形成されまたは位置付けられる。

【0032】

リブ１２０が、第２の冷却通路１１８を第１の冷却通路１０２の前方部１１０から分離する。リブ１２０は、タービンシュラウド５４の本体６０内で、対向するスラッシュ面８０、８２の間に延在することができる。第２の冷却通路１１８は、第１の冷却通路１０２の前方部１１０と直接流体連通する。リブ１２０を通して形成された複数のインピンジメント開口部１２２は、第１の冷却通路１０２の前方部１１０と第２の冷却通路１１８とを流体結合する。ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中、第１の冷却通路１０２の前方部１１０を通って流れる冷却流体１４０は、第１の冷却通路１０２の前方部１１０からインピンジメント開口部１２２を通過または流れて第２の冷却通路１１８に至る。

【0033】

タービンシュラウド５４の本体６０は、第２の冷却通路１１８と流体連通する複数の前方排気孔１２４をさらに含む。動作中、複数の前方排気孔１２４は、第２の冷却通路１１８から、ガスタービンシステム１０のタービンセクション２４を通って流れる燃焼ガス２２の高温ガス流路に冷却流体１４０を放出する。

【0034】

タービンシュラウド５４の本体６０のシール部分６６内には、第３の冷却通路１２６が設けられている。図４に示すように、第３の冷却通路１２６は、シール部分６６の後方端部１０６に隣接して配置される。第１の冷却通路１０２および第２の冷却通路１１８と同様に、第３の冷却通路１２６もまた、対向するスラッシュ面８０、８２の間でシール部分６６内に延在することができる。第３の冷却通路１２６は、第１の冷却通路１０２の中央部１０８に隣接してその下流に位置付けられ、シール部分６６のＨＧＰ表面８８に隣接して、第１の冷却通路１０２の後方部１１２から半径方向内向きに位置付けられる。

【0035】

リブ１２８が、第３の冷却通路１２６を第１の冷却通路１０２の後方部１１２から分離する。リブ１２８は、タービンシュラウド５４の本体６０内で、対向するスラッシュ面８０、８２の間に延在することができる。リブ１２８を通して形成された複数のインピンジメント開口部１３０は、第１の冷却通路１０２の後方部１１２と第３の冷却通路１２６とを流体結合する。ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中、第１の冷却通路１０２の後方部１１２を通って流れる冷却流体１４０は、第１の冷却通路１０２の後方部１１２からインピンジメント開口部１３０を通過または流れて第３の冷却通路１２６に至る。

【0036】

タービンシュラウド５４の本体６０は、第３の冷却通路１２６と流体連通する複数の後方排気孔１３２をさらに含む。動作中、複数の後方排気孔１３２は、第３の冷却通路１２６から、ガスタービンシステム１０のタービンセクション２４を通って流れる燃焼ガス２２の高温ガス流路に冷却流体１４０を放出するように構成されている。

【0037】

ガスタービンシステム１０の動作中、冷却流体１４０（例えば、圧縮機吐出空気）は、タービンシュラウド５４を冷却するために圧力下で本体６０を通って流れる。より具体的には、タービンシュラウド５４が、ガスタービンシステム１０の動作中にタービンセクション２４の高温ガス流路を通って流れる燃焼ガス２２に曝されると、タービンシュラウド５４を冷却するために本体６０内の様々な冷却機構（例えば、プレナム１００、冷却通路１０２，１１８，１２６、排気チャネル１２４，１３２など）に冷却流体１４０が供給される。非限定的な例では、冷却流体１４０は、タービンシュラウド５４の本体６０の支持部分６２の第１の表面７６内に形成された入口開口部（複数可）９０を通ってタービンシュラウド５４の本体６０のプレナム１００に流入する。加えて、タービンシュラウド５４が入口開口部（複数可）９０の上におよび／またはこれを少なくとも部分的に覆う第１の表面７６に取り付けられた計量板（複数可）９４を含む場合、計量板（複数可）９０は、入口開口部（複数可）９０を通ってプレナム（複数可）１００に流れる冷却流体１４０の固定流の量および圧力を調整する。

【0038】

冷却流体１４０は、入口開口部（複数可）９０からプレナム１００を通って、タービンシュラウド５４の本体６０のシール部分６６内に形成された冷却通路１０２，１１８，１２６に向かって半径方向に流れるように構成される。より具体的には、プレナム１００に供給された冷却流体１４０は、半径方向において、プレナム１００を通ってリブ１１４に向かって流れ、続いてリブ１１４内のインピンジメント開口部１１６を通って第１の冷却通路１０２の中央部１０８へと流れる。第１の冷却通路１０２の中央部１０８から、冷却流体１４０は、軸方向において、第１の冷却通路１０２の前方部１１０および後方部１１２に流入する。

【0039】

第１の冷却通路１０２の前方部１１０に流入する冷却流体１４０の一部は、リブ１２０内に形成されたインピンジメント開口部１２２を通って第２の冷却通路１１８に流入する。同様に、第１の冷却通路１０２の後方部１１２に流入する冷却流体１４０の一部は、リブ１２８内に形成されたインピンジメント開口部１３０を通って第３の冷却通路１２６に流入する。

【0040】

第２の冷却通路１１８から、冷却流体１４０の一部は、排気孔１２４を通ってタービンシュラウド５４の本体６０から流出することができる。さらに、第３の冷却通路１２６内の冷却流体１４０の一部は、排気孔１３２を通って本体６０から流出することができる。排気孔１２４，１３２を介して排出されない残りの冷却流体１４０は、タービンシュラウド５４の本体６０内の他の冷却機構に供給することができる。

【0041】

ＴＢＣ破砕後の酸化の結果として、タービンシュラウド５４のＨＧＰ表面８８内に破損箇所が生じる可能性がある。破損箇所は、破損箇所の近傍のＨＧＰ表面８８の継続的な酸化に起因してサイズが増大し、タービンシュラウド５４の動作寿命を短縮する可能性がある。

【0042】

実施形態によれば、ＨＧＰ表面８８に破損箇所が形成されたことに応答して、タービンシュラウド５４の冷却回路９２に冷却流体２０２の補助流を送達するための流量調整システム２００が提供される。特に、ＨＧＰ表面８８内の破損箇所の形成に応答して、流量調整システム２００は、タービンシュラウド５４の本体６０内の冷却回路９２内に（例えば、プレナム１００内に）冷却流体２０２の補助流を導くように構成される。流量調整システム２００は、例えば図５および図６に示すように、ガスタービンシステム１０の圧縮機セクション１２（図１）の放出部（例えば、第１の段以上）から直接供給される冷却流体１４０を有するタービンシュラウド５４の冷却回路９２に冷却流体２０２の補助流を提供するために使用することができる。他の実施形態によれば、流量調整システム２００は、例えば図７および図８に示すように、ガスタービンシステム１０の圧縮機セクション１２の抽出ポート（例えば、第２の段以上）を通じてその冷却流体１４０を受け取るタービンシュラウド５４の冷却回路９２への冷却流体１４０の流量を増大させるために使用することができる。本明細書ではタービンシュラウド５４に関連して説明したが、流量調整システム２００は、酸化を受ける可能性があるガスタービンシステム１０の他の構成要素と共に使用するように構成することができることに留意されたい。例えば、流量調整システム２００は、構成要素のＨＧＰ表面に破損箇所が形成されたことに応答して、タービンブレード、ノズルなどのような構成要素の冷却システムに冷却流体の補助供給（または冷却流体の増大した流量）を提供するように構成することができる。

【0043】

様々な実施形態によれば、流量調整システム２００は、圧力作動スイッチ２０４（図５および図６）または３０４（図７および図８）と、ＨＧＰ表面８８内に完全に埋め込まれている、相互接続された空気圧通路２０８のセットを含む空気圧回路２０６（図３および図４）とを含む。空気圧通路２０８の少なくとも１つは、圧力作動スイッチ２０４，３０４に流体結合される。図３および図４に示すように、空気圧通路２０８は、ＨＧＰ表面８８内に格子状パターンで設けられてもよい。他の多くの構成も使用することができる。例えば、空気圧通路２０８は、正弦波構成、網目状構成、螺旋構成、矩形格子などで提供されてもよい。一般に、ＨＧＰ表面８８内の空気圧通路２０８の配置構成および間隔は、ＨＧＰ表面８８の比較的小さい破損箇所であっても、ＨＧＰ表面８８内の空気圧通路２０８のうちの１つまたは複数の露出をもたらすようなものである。破損箇所がない場合、空気圧回路２０６の空気圧通路２０８のいずれも露出していない。

【0044】

通常動作中（例えば、ＨＧＰ表面８８に破損箇所がない場合）、空気圧回路２０６の空気圧通路２０８内の圧力は、圧力作動スイッチ２０４，３０４を非作動状態に維持するのに十分である。ＨＧＰ表面８８に破損箇所が生じ、ＨＧＰ表面８８内に埋め込まれた空気圧回路２０６の空気圧通路２０８のうちの１つまたは複数が露出すると、空気圧回路２０６の空気圧通路２０８内の圧力が低下し、結果として圧力作動スイッチ２０４，３０４が作動する。作動されると、圧力作動スイッチ２０４，３０４は、冷却流体２０２の補助供給（または冷却流体１４０の増大した流量）がタービンシュラウド５４の冷却システム９２に流入することを可能にする。有利には、冷却システム９２への冷却流体の増大した流量は、破損箇所の近傍のＨＧＰ表面８８の酸化が妨げられるかまたは阻止されるようなものである。

【0045】

実施形態による圧力作動スイッチ２０４を、図５および図６に示す。圧力作動スイッチ２０４は、ＨＧＰ表面８８の破損箇所の形成に応答して、タービンシュラウド５４の冷却システム９２に冷却流体２０２の補助供給を選択的に提供するように構成されている。圧力作動スイッチ２０４は、流体出口２１０と、冷却流体の加圧源に流体結合された流体入口２１２とを含む。図５では、例えば、圧力作動スイッチ２０４の流体入口２１２は、圧縮機吐出チャンバ（ＣＤＣ）に流体結合され、圧縮機吐出チャンバは、ガスタービンシステム１０の圧縮機部分１２から圧縮空気１６（図１）の流れを受け取る。

【0046】

圧力作動スイッチ２０４は、ピストン２１４と、座部２１８と嵌合するように構成されている、ピストン２１４に結合されたディスク２１６とをさらに含む。ばねなどのような付勢要素２２０が、ディスク２１６を座部２１８に向かって付勢する。ピストン２１４の遠位端は、空気圧通路２０８のうちの１つまたは複数を介して空気圧回路２０６に流体結合される。

【0047】

ＨＧＰ表面８８に破損箇所がない場合、図５に示すように、付勢要素２２０によって加えられる付勢力を伴う空気圧通路２０８内の圧力は、圧縮機吐出チャンバ内の圧力よりも大きい。したがって、ピストン２１４に結合されたディスク２１６は、座部２１８に押し付けられ、圧力作動スイッチ２０４を閉じる。これにより、冷却流体２０２の補助供給が圧縮機吐出チャンバからタービンシュラウド５４の冷却システム９２に流れることが防止される。

【0048】

圧力作動スイッチ２０４は、ＨＧＰ表面８８における破損箇所（例えば、酸化に起因する）の形成およびＨＧＰ表面８８内に埋め込まれた空気圧回路２０６の空気圧通路２０８の少なくとも一部の露出に応答して作動する。露出は、空気圧回路２０６の空気圧通路２０８内の圧力の損失を引き起こす。結果として、図６に示すように、圧縮機吐出チャンバ内の圧力は、この時点において付勢要素２２０によって加えられる付勢力よりも大きくなり、ピストン２１４に結合されたディスク２１６を座部２１８から遠ざけ、流体入口２１２を圧力作動スイッチ２０４の流体出口２１０に流体結合する。冷却流体２０２の補助供給は、この時点において圧縮機吐出チャンバから圧力作動スイッチ２０４を通じてタービンシュラウド５４の冷却システム９２に流れることができる。冷却システム９２への冷却流体の増大した流量は、破損箇所の近傍のＨＧＰ表面８８の酸化を妨げまたは阻止する。

【0049】

他の実施形態による圧力作動スイッチ３０４を、図７および図８に示す。圧力作動スイッチ３０４は、ＨＧＰ表面８８の破損箇所の形成に応答して、タービンシュラウド５４の冷却システム９２に提供される冷却流体１４０の流量の増大を選択的にトリガするように構成されている。圧力作動スイッチ３０４は、例えば、ガスタービンシステム１０の圧縮機セクション１２の抽出ポート（例えば、第２の段以上）を介してその冷却流体１４０を受け取るタービンシュラウド５２において使用することができる。

【0050】

圧力作動スイッチ３０４は、タービンシュラウド５４の本体６０上に位置付けることができる。圧力作動スイッチ３０４は、ポート３０８を介して空気圧回路２０６の空気圧通路２０８のうちの１つまたは複数に流体結合された変形可能チャンバ３０６を含む。ポート３０８は、変形可能チャンバ３０６の第１の表面上に位置付けられた第１の電気接点３１０を通過する。第２の電気接点３１２が、変形可能チャンバ３０６の第２の対向する表面３１４上に設けられている。変形可能チャンバ３０６の第１の表面３１４は、圧縮機吐出チャンバ内の圧力にさらされ、圧縮機吐出チャンバは、ガスタービンシステム１０の圧縮機部分１２から圧縮空気１６（図１）の流れを受け取る。

【0051】

ＨＧＰ表面８８に破損箇所がない場合、図７に示すように、空気圧通路２０８内の（および、変形可能チャンバ３０６内の）圧力は、圧縮機吐出チャンバ内の圧力よりも高い。変形可能チャンバ３０６内のより高い圧力は、変形可能チャンバ３０６を膨張させ、第２の電気接点３１２が第１の電気接点３１０と接触するのを防止する。したがって、圧力作動スイッチ３０４は非作動状態にある。第１の電気接点３１０および第２の電気接点３１２は、コントローラ３１６に電気的に接続されている。

【0052】

圧力作動スイッチ３０４は、ＨＧＰ表面８８における破損箇所（例えば、酸化に起因する）の形成およびＨＧＰ表面８８内に埋め込まれた空気圧回路２０６の空気圧通路２０８の少なくとも一部の露出に応答して作動される。露出は、空気圧回路２０６の空気圧通路２０８内の圧力の損失を引き起こす。結果として、圧縮機吐出チャンバの圧力は、この時点において変形可能チャンバ３０６内の圧力よりも大きい。図８に示すように、これは変形可能チャンバ３０６をつぶれさせる。結果として、第１の電気接点３１０は、第２の電気接点３１２に向かって、かつそれに対向して変位し、電気回路を完成させ、圧力作動スイッチ３０４を作動させる。

【0053】

圧力作動スイッチ３０４の作動に応答して、コントローラ３１６は、抽出ポート３１８を通ってタービンシュラウド５４の冷却システム９２に流入する冷却流体１４０の量を増大させる。冷却流体１４０の増大した流量は、例えば、コントローラ３１６からの信号に応答して、図８に破線で示すように抽出ポート３１８の開口部のサイズを拡大することによって提供することができる。冷却システム９２への冷却流体１４０の増大した流量は、破損箇所の近傍のＨＧＰ表面８８の酸化を妨げまたは阻止する。

【0054】

実施形態による酸化を妨げ、および／または阻止するための方法の流れ図が図１０に示されており、図３～図８を参照して説明される。Ｓ１において、空気圧回路２０６の空気圧通路２０８内の圧力が、流れ監視システム２００によって監視される。空気圧回路２０６内の圧力の低下に応答して（Ｓ２のはい）、フローはＳ３に進む。空気圧回路２０６内の圧力の低下がないことに応答して（Ｓ２のいいえ）、フローはＳ１に戻る。

【0055】

Ｓ３において、空気圧回路２０６内の圧力の低下に応答して、圧力作動スイッチ２０４，３０４が作動される。Ｓ４において、冷却流体２０２の補助流または冷却流体１４０の増大した流量が、タービンシュラウド５４の冷却システム９２に供給される。Ｓ５において、タービンシュラウド５４のＨＧＰ表面８８の破損箇所の近傍の酸化が、冷却流体２０２の補助流または冷却流体１４０の流量の増大に起因して妨げられるかまたは阻止される。

【0056】

上述したように、タービンシュラウド５４の本体６０、ならびに本明細書に開示された流量調整システム２００の様々な構成要素／部分を含むタービンシュラウド５４の様々な他の構成要素および／または特徴は、積層造形プロセスを含む任意の適切な技法を使用して形成することができる。積層造形プロセスは、動作中にガスタービンシステム１０内のタービンシュラウド５４が経験する動作特性（例えば、曝露温度、曝露圧力など）に耐えることが可能な任意の適切な材料を使用することができる。

【0057】

本明細書で使用する場合、積層造形（ＡＭ）は、従来のプロセスで行う材料の除去ではなく、材料の連続した層形成を通して物体を生成する任意のプロセスを含んでもよい。積層造形は、あらゆる種類のツール、金型、または器具を使用することなく、かつ廃棄材料をほとんどまたは全く伴わずに複雑な幾何学的形状を形成することができる。その多くは切り取られ廃棄されることになるプラスチックまたは金属の固体ビレットから構成要素を機械加工する代わりに、積層造形に使用される材料は、部品を成形するために必要とされる材料のみである。積層造形プロセスは、限定はしないが、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、直接デジタル製造（ＤＤＭ）、バインダジェッティング、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、および直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を含むことができる。現在の設定では、ＤＭＬＭまたはＳＬＭが有利であることがわかっている。

【0058】

積層造形プロセスの例を説明するために、図９は、物体９０２を生成するための例示的なコンピュータ化された積層造形システム９００の概略／ブロック図を示す。この例において、システム９００は、ＤＭＬＭ用として構成されている。本開示の全体的な教示が、他の形態の積層造形にも同様に適用可能であることを、理解すべきである。物体９０２は、タービンシュラウド５４として示されている（図２～図８参照）。ＡＭシステム９００は、一般に、コンピュータ化された積層造形（ＡＭ）制御システム９０４と、ＡＭプリンタ９０６とを含む。ＡＭシステム９００は、説明するように、ＡＭプリンタ９０６を使用して物体９０２を物理的に生成するためにタービンシュラウド５４を定義する一組のコンピュータ実行可能命令を含むコード９２０を実行する。各ＡＭプロセスは、例えば、細粒粉末、液体（例えば、ポリマー）、シートなどの形態の様々な原材料を使用してもよく、そのストックは、ＡＭプリンタ９０６のチャンバ９１０に保持されてもよい。この場合、タービンシュラウド５４は、ガスタービンシステム１０（図１参照）の環境に耐えることが可能な金属または金属化合物から作製することができる。図示されているように、アプリケータ９１２は、ＡＭプリンタ９０６の構築プレート９１５上の空白キャンバスとして広がる原材料９１４の薄層を作成してもよく、これから最終物体の各連続スライスが作成される。他の場合では、アプリケータ９１２は、例えば、金属バインダジェッティングプロセスが使用される場合、コード９２０によって定義されるように先の層上に次の層を直接適用または印刷してもよい。示されている例では、レーザまたは電子ビーム９１６は、コード９２０によって定義されるように、各スライスの粒子を融合するが、これは迅速に硬化する液体プラスチック／ポリマーが採用される場合には必要ではない可能性がある。ＡＭプリンタ９０６の様々な部品は、各新しい層の追加に対応するように移動してもよく、例えば、各層の後で、構築プラットフォーム９１８は降下してもよく、および／またはチャンバ９１０および／またはアプリケータ９１２が上昇してもよい。

【0059】

ＡＭ制御システム９０４は、コンピュータプログラムコードとしてコンピュータ９３０に実装されて示されている。この点に関して、コンピュータ９３０は、メモリ９３２と、プロセッサ９３４と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース９３６と、バス９３８とを含むものとして示されている。さらに、コンピュータ９３０は、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース９４０および記憶システム９４２と通信するように示されている。一般に、プロセッサ９３４は、本明細書に記載のタービンシュラウド５４を表すコード９２０からの命令の下で、メモリ９３２および／または記憶システム９４２に記憶されるＡＭ制御システム９０４などのコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードの実行時に、プロセッサ９３４は、メモリ９３２、記憶システム９４２、Ｉ／Ｏデバイス９４０、および／またはＡＭプリンタ９０６からデータを読み出すことおよび／またはこれらにデータを書き込むことができる。バス９３８は、コンピュータ９３０の構成要素の各々の間の通信リンクを提供し、Ｉ／Ｏデバイス９４０は、ユーザのコンピュータとの相互作用を可能にする任意のデバイス９４０（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイなど）を備えることができる。コンピュータ９３０は、ハードウェアおよびソフトウェアの考えられる様々な組み合わせの代表に過ぎない。例えば、プロセッサ９３４は、単一のプロセッシングユニットを含むこと、または１つまたは複数の位置、例えばクライアントおよびサーバにおける１つまたは複数のプロセッシングユニットにわたって分散してもよい。同様に、メモリ９３２および／または記憶システム９４２は、１つまたは複数の物理的な場所に存在していてもよい。メモリ９３２および／または記憶システム９４２は、磁気媒体、光学媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などを含む、様々なタイプの非一時的コンピュータ可読記憶媒体の任意の組み合わせを備えることができる。コンピュータ９３０は、ネットワークサーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、携帯デバイス、携帯電話、ポケットベル、携帯情報端末などの任意のタイプのコンピューティングデバイスを備えることができる。

【0060】

積層造形プロセスは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体（例えば、メモリ９３２、記憶システム９４２など）にタービンシュラウド５４を表すコード９２０を記憶することによって始まる。例えば、コード９２０は、タービンシュラウド５４の正確に定義された３Ｄモデルを含んでもよく、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）、ＴｕｒｂｏＣＡＤ（登録商標）、ＤｅｓｉｇｎＣＡＤ ３Ｄ Ｍａｘなどの多様な周知のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムのいずれかから生成することができる。これに関連して、コード９２０は、任意の現在知られているまたは後に開発されるファイルフォーマットとすることができる。例えば、コード９２０は、３ＤシステムのステレオリソグラフィＣＡＤプログラム用に生成された標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）、または積層造形ファイル（ＡＭＦ）によるものであってよく、積層造形ファイル（ＡＭＦ）は、アメリカ機械学会（ＡＳＭＥ）規格であり、これは実行可能なマークアップ言語（ＸＭＬ）ベースのフォーマットであり、任意のＣＡＤソフトウェアが、ＡＭプリンタで製造されることになる任意の三次元物体の形状および構成を表現することができるように設計されている。コード９２０は、必要に応じて、異なるフォーマット間での転換、一組のデータ信号への変換および送信、一組のデータ信号としての受信およびコードへの変換、記憶などが可能である。コード９２０は、システム９００への入力であってよく、部品設計者、知的財産（ＩＰ）プロバイダ、設計会社、システム９００のオペレータもしくは所有者から、または他のソースからもたらされてもよい。いずれにしても、ＡＭ制御システム９０４は、コード９２０を実行し、タービンシュラウド５４を連続した薄いスライスに分割し、タービンシュラウド５４は、液体、粉末、シート、または他の材料の連続した層でＡＭプリンタ９０６を使用して組み立てられる。ＤＭＬＭの例では、各層は、コード９２０によって定義された正確な幾何学的形状に溶融されて先行の層に融合される。その後、タービンシュラウド５４は、任意の様々な仕上げプロセス、例えば、再輪郭加工または他の小規模の機械加工、シーリング、研磨などのための本明細書に記載される仕上げプロセスを受けることができる。

【0061】

本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことを意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。

【0062】

本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【符号の説明】

【0063】

１０ ガスタービンシステム
１２ 圧縮機セクション、圧縮機部分
１４ 流入する空気流
１６ 圧縮空気
１８ 燃焼器セクション
２０ 燃料
２２ 燃焼ガス
２４ タービンセクション
２６ ロータ、シャフト
２８ 外部負荷
３０ 段
３２ タービンブレード
３４ 段
３６ ノズル
３８ タービンケーシング
４０ 翼形部
４２ 外側プラットフォーム
４４ 内側プラットフォーム
４６ 翼形部
４８ 先端部分
５０ プラットフォーム
５２ タービンシュラウド、段
５４ タービンシュラウド
５６ 拡張部
５８ 開口部
６０ 本体
６２ 支持部分
６４ 中間部分
６６ シール部分
６８ 前方端部
７０ 前方フック
７２ 後方端部
７４ 後方フック
７６ 第１の表面
７８ 第２の表面
８０ スラッシュ面
８２ スラッシュ面
８４ 非直線セグメント
８６ 前方セグメント
８８ 高温ガス経路（ＨＧＰ）表面
９０ 入口開口部
９２ 冷却回路、冷却システム
９４ 計量板
１００ プレナム
１０２ 第１の冷却通路
１０４ 前方端部
１０６ 後方端部
１０８ 中央部
１１０ 前方部
１１２ 後方部
１１４ リブ
１１６ インピンジメント開口部
１１８ 第２の冷却通路
１２０ リブ
１２２ インピンジメント開口部
１２４ 前方排気孔、排気チャネル
１２６ 第３の冷却通路
１２８ リブ
１３０ インピンジメント開口部
１３２ 後方排気孔
１４０ 冷却流体
２００ 流量調整システム、流れ監視システム
２０２ 冷却流体
２０４ 圧力作動スイッチ
２０６ 空気圧回路
２０８ 空気圧通路
２１０ 流体出口
２１２ 流体入口
２１４ ピストン
２１６ ディスク
２１８ 座部
２２０ 付勢要素
３０４ 圧力作動スイッチ
３０６ 変形可能チャンバ
３０８ ポート
３１０ 第１の電気接点
３１２ 第２の電気接点
３１４ 第１の表面
３１６ コントローラ
３１８ 抽出ポート
９００ 積層造形システム、ＡＭシステム
９０２ 物体
９０４ 積層造形（ＡＭ）制御システム
９０６ ＡＭプリンタ
９１０ チャンバ
９１２ アプリケータ
９１４ 原材料
９１５ 構築プレート
９１６ レーザまたは電子ビーム
９１８ 構築プラットフォーム
９２０ コード
９３０ コンピュータ
９３２ メモリ
９３４ プロセッサ
９３６ 入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
９３８ バス
９４０ 外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース
９４２ 記憶システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】