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公開番号2025031649
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2024139785
出願日2024-08-21
発明の名称付加印刷された内側部分を有する複合材料コンポーネント
出願人ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
代理人個人,個人,個人
主分類F01D 9/02 20060101AFI20250228BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】付加印刷された内側部分を有する複合材料コンポーネントを提供すること。
【解決手段】ガスタービンエンジン10のための複合材料コンポーネント100が、その形成方法とともに提供される。複合材料コンポーネント100は、少なくとも1つのフロー経路特徴124を画定する付加印刷された内側部分120と、セラミックマトリックス複合材料(CMC)外側部分122とを含み、CMC外側部分122は、付加印刷された内側部分120の上に形成され、CMC外側部分122が付加印刷された内側部分120を実質的に取り囲む。付加印刷された内側部分120は、SiCを含み、CMC外側部分122は、繊維強化セラミックマトリックス(たとえばSiCを含む)を含み、付加印刷された内側部分120の少なくとも1つのフロー経路特徴124に流体的に連結されている少なくとも1つの冷却キャビティを画定している。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）のための複合材料コンポーネント（１００）であって、前記複合材料コンポーネント（１００）は、
少なくとも１つのフロー経路特徴（１２４）を画定する付加印刷された内側部分（１２０）であって、前記付加印刷された内側部分（１２０）は、ＳｉＣを含む、付加印刷された内側部分（１２０）と、
セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）外側部分（１２２）であって、前記ＣＭＣ外側部分（１２２）は、前記付加印刷された内側部分（１２０）の上に形成されており、前記ＣＭＣ外側部分（１２２）が前記付加印刷された内側部分（１２０）を実質的に取り囲むようになっている、セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）外側部分（１２２）と
を含み、
前記ＣＭＣ外側部分（１２２）は、繊維強化セラミックマトリックスを含み、かつ前記付加印刷された内側部分（１２０）の少なくとも１つの前記フロー経路特徴（１２４）に流体的に連結されている少なくとも１つの冷却キャビティを画定しており、
前記繊維強化セラミックマトリックスは、ＳｉＣを含む、複合材料コンポーネント（１００）。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記付加印刷された内側部分（１２０）の少なくとも１つの前記フロー経路特徴（１２４）は、非線形の幾何学形状を有している、請求項１に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
【請求項３】
前記ＣＭＣ外側部分（１２２）は、少なくとも１つの前記フロー経路特徴（１２４）および少なくとも１つの前記冷却キャビティを流体的に連結する線形のチャネルを画定している、請求項１または２に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
【請求項４】
前記ＣＭＣ外側部分（１２２）は、冷却キャビティをその中に有する中空のエーロフォイル（１０１）を画定しており、少なくとも１つの前記フロー経路特徴（１２４）は、前記冷却キャビティから前記中空のエーロフォイル（１０１）の外部表面まで非線形に延在している、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
【請求項５】
前記中空のエーロフォイル（１０１）は、負圧側面（１０４）の反対側の正圧側面（１０２）と、後縁部の反対側の前縁部とを有しており、前記正圧側面（１０２）および前記負圧側面（１０４）は、非線形の湾曲した幾何学形状で前記前縁部と前記後縁部との間において軸線方向に沿って延在しており、所定のスパンにわたって半径方向に沿って延在しており、前記冷却キャビティは、前記前縁部に隣接して位置決めされており、少なくとも１つの前記フロー経路特徴（１２４）は、前記スパンに沿って間隔を置いて配置された複数の冷却通路を含み、複数の前記冷却通路は、それぞれ、前記負圧側面（１０４）の前記非線形の湾曲した幾何学形状に適合する前記軸線方向に沿った非線形の湾曲した幾何学形状で、前記冷却キャビティの中の入口部から前記後縁部における出口部まで前記負圧側面（１０４）に隣接して延在している、請求項４に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
【請求項６】
少なくとも１つの前記フロー経路特徴（１２４）は、冷却チャネルであり、前記冷却チャネルは、１次フロー方向と、前記１次フロー方向に対して非平行に前記冷却チャネルの中へ延在する複数の熱伝達エレメントによって画定される内部表面と、を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
【請求項７】
前記ＣＭＣ外側部分（１２２）は、エーロフォイル（１０１）を画定しており、前記内側部分（１２０）は、前記エーロフォイル（１０１）の後縁部領域の中に位置決めされている、請求項１から６のいずれか一項に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
【請求項８】
前記ＣＭＣ外側部分（１２２）は、エーロフォイル（１０１）を画定しており、前記内側部分（１２０）は、前記エーロフォイル（１０１）の前縁部領域の中に位置決めされている、請求項１から７のいずれか一項に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
【請求項９】
前記ＣＭＣ外側部分（１２２）は、エーロフォイル（１０１）を画定しており、前記内側部分（１２０）は、前記エーロフォイル（１０１）の負圧側面（１０４）に隣接して位置決めされている、請求項１から８のいずれか一項に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
【請求項１０】
前記ＣＭＣ外側部分（１２２）は、内側バンドおよび外側バンドを含むノズルエーロフォイル（１０１）アセンブリを画定しており、前記内側部分（１２０）は、前記内側バンドまたは前記外側バンドのうちの少なくとも１つの中に位置決めされている、請求項１から９のいずれか一項に記載の複合材料コンポーネント（１００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、付加印刷された内側部分を含む複合材料コンポーネントに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
同じまたは異なる組成の連続的なセラミックマトリックスの中に分散された繊維を含む強化セラミックマトリックス複合材料（「ＣＭＣ」）は、その靭性、熱抵抗、高温強度、および化学的安定性に起因して、構造的な用途によく適している。そのような複合材料は、典型的に、高い強度重量比を有しており、高い強度重量比は、重量が重要である用途（たとえば、航空用途など）においてそれらを魅力的なものにする。高温でのそれらの安定性は、コンポーネントが高温ガスと接触している用途において（たとえば、ガスタービンエンジンなどにおいて）、ＣＭＣを非常に適切なものにする。しかし、繊維強化ＣＭＣ材料を形成するために使用されるセラミック繊維は、高価である可能性がある。追加的に、繊維強化複合材料を冷却することは困難である可能性がある。したがって、これらの課題のうちの１つ以上に対処する改善されたコンポーネントが望ましいこととなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
当業者に向けられた本開示（その最良の形態を含む）の完全で実施可能な程度の開示は、本明細書に記載されており、本明細書は、添付の図を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本開示の例示的な態様によるガスタービンエンジンの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、付加印刷された内側部分を有する複合材料エーロフォイルの斜視図である。
図２Ａの付加印刷された内側部分の斜視図である。
本開示の例示的な態様による、複合材料エーロフォイルの後縁部領域に位置決めされている付加印刷された内側部分を有する複合材料エーロフォイルの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、付加印刷された内側部分キャビティを画定する付加印刷された内側部分を有する複合材料エーロフォイルの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、複合材料エーロフォイルの前縁部にまたはその近くに位置決めされている付加印刷された内側部分を有する複合材料エーロフォイルの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、複数のチャンバーに分割されている付加印刷された内側部分マニホールドを画定する付加印刷された内側部分を有する複合材料エーロフォイルの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、複合材料エーロフォイルの負圧側面に沿って配設されている付加印刷された内側部分を有する複合材料エーロフォイルの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、蛇行したキャビティを画定する付加印刷された内側部分を有する複合材料エーロフォイルの概略断面図である。
図８Ｂの複合材料エーロフォイルの概略断面図であり、断面は半径方向に沿ってとられている、図である。
本開示の例示的な態様による、内側バンドの中に配設されている付加印刷された内側部分を有する複合材料ノズルエーロフォイルアセンブリの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、付加印刷された内側部分を有する複合材料シュラウドの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、セル構造体を画定する付加印刷された内側部分を有する複合材料エーロフォイルの概略断面図である。
図１１Ａの複合材料エーロフォイルの概略断面図であり、断面は半径方向に沿ってとられている、図である。
本開示の例示的な態様による、マンドレルとしての役割を果たした付加印刷された内側部分を有する複合材料シュラウドの概略断面図である。
本開示の例示的な態様による、複合材料コンポーネントを形成するための方法を図示するフローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
定義
「例示的な」という語は、本明細書では、「例、事例、または図示としての役割を果たす」ということを意味するように使用されている。「例示的な」として本明細書で説明されている任意の実装形態は、必ずしも、他の実装形態よりも好適なまたは有利なものとして解釈されるわけではない。追加的に、そうでないことが具体的に識別されていない限り、本明細書で説明されているすべての実施形態は、例示的なものとして考えられるべきである。
【０００６】
単数形の「a」、「an」、および「the」は、文脈がそうでないことを明らかに指定していない限り、複数形の言及を含む。
【０００７】
たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」の文脈における「のうちの少なくとも１つ」という用語は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、または、Ａ、Ｂ、およびＣの任意の組み合わせを指す。
【０００８】
「ターボマシン」または「ターボ機械」という用語は、１つ以上の圧縮機と、熱発生セクション（たとえば、燃焼セクション）と、トルク出力を一緒に発生させる１つ以上のタービンとを含むマシンを指す。
【０００９】
「ガスタービンエンジン」という用語は、その動力源のすべてまたは一部分としてターボマシンを有するエンジンを指す。例示的なガスタービンエンジンは、ターボファンエンジン、ターボプロップエンジン、ターボジェットエンジン、ターボシャフトエンジンなど、および、これらのエンジンのうちの１つ以上のハイブリッド電気バージョンを含む。
【００１０】
「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体フローに関する相対的な方向を指す。たとえば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は、流体がそこへ流れる方向を指す。
（【００１１】以降は省略されています）

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