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公開番号2025032054
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-11
出願番号2024098375
出願日2024-06-18
発明の名称機械的保持器具を有するステータベーンアセンブリ
出願人ゼネラルエレクトリックテクノロジーゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング,General Electric Technology GmbH
代理人個人,弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
主分類F01D 9/02 20060101AFI20250304BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】機械的保持器具を有するステータベーンアセンブリを提供する
【解決手段】ステータベーンアセンブリ200は、開口部102を画定するプラットフォーム201を含んでいる。ステータベーンアセンブリ200は、更に、エアフォイル56及びボス216を含むエアフォイルセグメント206を含んでいる。前記エアフォイル56は、前縁60、後縁62、負圧側壁66、及び正圧側壁64を含む。前記エアフォイル56は、基端部68と先端部70との間を半径方向に延在している。前記ボス216は、前記エアフォイル56の前記基端部68及び前記先端部70のうちの一方から延在している。前記ボス216は、前記プラットフォーム201の開口部102に配置されている、前記ステータベーンアセンブリは、更に、前記プラットフォーム201を前記エアフォイルセグメント206のボス216に結合する機械的保持器具210を含んでいる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ステータベーンアセンブリ（２００）であって、
開口部（１０２）を画定するプラットフォーム（２０１）、
エアフォイル（５６）及びボス（２１６）を有するエアフォイルセグメント（２０６）であって、前記エアフォイル（５６）は、前縁（６０）、後縁（６２）、負圧側壁（６６）、及び正圧側壁（６４）を含み、前記エアフォイル（５６）は、基端部（６８）と先端部（７０）との間を半径方向に延在しており、前記ボス（２１６）は、前記エアフォイル（５６）の前記基端部（６８）及び前記先端部（７０）の一方から延在しており、前記ボス（２１６）は、前記プラットフォーム（２０１）の開口部（１０２）に配置されている、エアフォイルセグメント（２０６）、及び
前記プラットフォーム（２０１）を前記エアフォイルセグメント（２０６）のボス（２１６）に結合する機械的保持器具（２１０）
を含む、ステータベーンアセンブリ（２００）。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
冶金ボンド（２１１）が、前記プラットフォーム（２０１）と前記エアフォイルセグメント（２０６）のボス（２１６）との間に配置され、前記冶金ボンド（２１１）は、前記プラットフォーム（２０１）を前記エアフォイルセグメント（２０６）のボス（２１６）に固定的に結合する、請求項１に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
【請求項３】
前記冶金ボンド（２１１）の高さは、前記正圧側壁（６４）及び前記負圧側壁（６６）の一方の厚さの約３００％よりも大きい、請求項２に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
【請求項４】
前記機械的保持器具（２１０）は、前記プラットフォーム及び前記エアフォイルセグメントのボスを貫通する１つ又は複数の保持ピン（２１２）を含む、請求項１に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
【請求項５】
前記１つ又は複数の保持ピン（２１２）は、前縁ピン（２１３）及び後縁ピン（２１４）を含み、前記前縁ピン（２１３）は、前記ステータベーンアセンブリ（２００）が設置されるターボ機械（１０）の軸方向に対して垂直に方向付けられている、請求項４に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
【請求項６】
前記ボス（２１６）は、肩部（２１８）及びシャンク部（２２０）を含み、前記肩部（２１８）は、前記エアフォイル（５６）の基端部（６８）及び先端部（７０）のうちの一方から延在し、前記基端部（６８）及び前記先端部（７０）の一方を取り囲み、前記シャンク部（２２０）は、前記肩部（２１８）から半径方向に延在している、請求項１に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
【請求項７】
前記シャンク部（２２０）は、シャンク前縁（２２２）と、シャンク後縁（２２４）と、シャンク負圧側部（２２６）と、シャンク正圧側部（２２８）とを含み、前記シャンク部（２２０）は、シャンク後縁（２２４）の近くにおいて、前記シャンク負圧側部（２２６）から前記シャンク正圧側部（２２８）まで延在する中実シャンク後部（２３０）を含む、請求項６に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
【請求項８】
前縁ピン（２１３）が、前記シャンク前縁（２２２）の近くにおいて、前記プラットフォーム（２０１）、前記シャンク正圧側部（２２８）、及び前記シャンク負圧側部（２２６）を貫通し、後縁ピン（２１４）が、前記プラットフォーム（２０１）及び前記中実シャンク後部（２３０）を貫通する、請求項７に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
【請求項９】
前記プラットフォーム（２０１）は、フロア（５３）と、前記フロア（５３）から半径方向に延在する１つ又は複数の突出部（８０）とを含み、前記機械的保持器具（２１０）は、前記プラットフォーム（２０１）の前記１つ又は複数の突出部（８０）のうちの１つの突出部を前記エアフォイルセグメント（２０６）のボス（２１６）に結合する、請求項１に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
【請求項１０】
前記プラットフォーム（２０１）は、正圧側部スラッシュ面（２５０）と、負圧側部スラッシュ面（２５２）と、前縁面（２５４）と、後縁面（２５６）とを含み、前記前縁面（２５４）及び前記後縁面（２５６）の各々は、前記正圧側部スラッシュ面（２５０）と前記負圧側部スラッシュ面（２５２）との間に延在し、前記プラットフォーム（２０１）は、前記フロア（５３）から延在する前縁フックレール（２５８）及び後縁フックレール（２６０）を含む、請求項９に記載のステータベーンアセンブリ（２００）。
（【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、一般に、機械的保持器具によって結合された複数の構成要素を有するステータベーンに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ターボ機械は、エネルギー伝達を目的として様々な産業及び用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機部、燃焼部、タービン部、及び排気部を含んでいる。圧縮機部は、ガスタービンエンジンに流入する作動流体の圧力を徐々に上昇させ、この圧縮された作動流体を燃焼部に供給する。圧縮された作動流体と燃料（例えば、天然ガス）は燃焼部内で混合され、燃焼室内で燃焼して高圧・高温の燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは燃焼部からタービン部に流入し、膨張して仕事を生成する。例えば、タービン部で燃焼ガスが膨張することにより、例えば発電機に接続されたローターシャフトが回転し、電気が発生する。使用済みの燃焼ガスは、排気部を流れてタービン部から排気される。
【０００３】
ターボ機械の運転中、システムの高温ガス経路の様々な構成要素が高温流にさらされ、高温ガス経路の構成要素が故障する恐れがある。高温の流れは、一般には、ターボ機械の性能、効率、出力を向上させるので、ガスタービンシステムが上昇した温度の流れで動作できるように、高温の流れに晒される高温ガス経路の構成要素は冷却されなければならない。
【０００４】
高温ガス経路の構成要素の最高局所温度が高温ガス経路の構成要素の溶融温度に近づくと、強制空冷が必要になる。このため、タービンローターブレード及び静止ノズルのエアフォイルには、多くの場合、複雑な冷却方式が必要となる。この冷却構成では、空気（典型的には、圧縮機部からの抽気）がエアフォイル内の内部冷却通路を流れ、エアフォイル表面の冷却孔から排出されて、高温ガス経路の構成要素の熱を移動させる。
【０００５】
多くの複雑な冷却方式は、小さな冷却通路（又はマイクロチャネル）を使用して、冷却流体をエアフォイルに供給している。このような冷却方式では、中子及び鋳物に対して無視できない製作上の課題が生じ、このような公知のニアウォール（near wall）冷却システムを使用する高温ガス経路の構成要素の製造コストが大幅に増加する恐れがある。構成要素の表面近傍の複雑な冷却チャネル及び／又は小さな冷却チャネルによる製造上の課題に対処するために、そのような特徴を有する多くの高温ガス経路の構成要素を付加製造することがある。付加製造は、複雑で多様な冷却部分を有する構成要素を製造することができる。しかし、高温ガス経路の構成要素（ローターブレード又はステーターベーンなど）を単一部品として付加製造することは、コストと時間がかかる恐れがある。さらに、高温ガス経路の構成要素の一部分に製造エラーが発生すると、部品全体が廃棄される恐れがある。
【０００６】
そのため、高温ガス経路の構成要素を複数のサブ構成要素として製造すると有利な場合がある。しかしながら、サブ構成要素の形状が複雑であるため、サブ構成要素を接合して高温ガス経路の構成要素を形成することが困難な場合がある。さらに、サブ構成要素とサブ構成要素との間に形成される接合部は、ターボ機械の運転中に生成される高温燃焼ガスであって、タービン部の高温ガス経路を流れる高温燃焼ガスに曝されると、特に壊れやすくなる、及び／又は破損する恐れがある。
【０００７】
従って、互いに接合された１つ又は複数のサブ構成要素を有し、接合部が破損する危険性なしに高温の燃焼ガスに耐えることができる、改良された高温ガス経路の構成要素が望まれており、当技術分野で高く評価されると考えられる。
【発明の概要】
【０００８】
本開示に従ったステータベーンアセンブリ及びターボ機械の態様及び利点は、以下の記載で部分的に説明することができる、本記載から明らかとすることができる、又は技術の実践を通じて知ることができる。
【０００９】
一実施形態によれば、ステータベーンアセンブリが提供される。ステータベーンアセンブリは、開口部を画定するプラットフォームを含んでいる。ステータベーンアセンブリは、更に、エアフォイル及びボスを含むエアフォイルセグメントを含んでいる。前記エアフォイルは、前縁、後縁、負圧側壁、及び正圧側壁を含む。前記エアフォイルは、基端部と先端部との間を半径方向に延在している。前記ボスは、前記エアフォイルの前記基端部及び前記先端部のうちの少なくとも一方から延在している。前記ボスは、前記プラットフォームの開口部に配置されている、前記ステータベーンアセンブリは、更に、前記プラットフォームを前記エアフォイルセグメントのボスに結合する機械的保持器具を含んでいる。
【００１０】
別の実施形態によれば、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、軸方向、半径方向、及び円周方向を規定する。前記ターボ機械は、圧縮機部、燃焼部、及びタービン部を含む。、前記圧縮機部又は前記タービン部の少なくとも一方は、ステータベーンアセンブリを含んでいる。ステータベーンアセンブリは、開口部を画定するプラットフォームを含んでいる。ステータベーンアセンブリは、更に、エアフォイル及びボスを含むエアフォイルセグメントを含んでいる。前記エアフォイルは、前縁、後縁、負圧側壁、及び正圧側壁を含む。前記エアフォイルは、基端部と先端部との間を半径方向に延在している。前記ボスは、前記エアフォイルの前記基端部及び前記先端部のうちの少なくとも一方から延在している。前記ボスは、前記プラットフォームの開口部に配置されている、前記ステータベーンアセンブリは、更に、前記プラットフォームを前記エアフォイルセグメントのボスに結合する機械的保持器具を含んでいる。
（【００１１】以降は省略されています）

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