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公開番号2025051626
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2024155416
出願日2024-09-10
発明の名称壁外面から延びるフード付きフィルム冷却孔を備えたターボマシン構成要素
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 5/18 20060101AFI20250327BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】壁外面から延びるフード付きフィルム冷却孔を備えたターボマシン構成要素を提供する。
【解決手段】ターボマシン構成要素は、壁外面と内部冷却剤源とを有する。フィルム冷却孔が壁にあり、内部冷却材源から壁外面まで延びている。コーティング冷却孔は、内部冷却剤源と流体連通する計量セクションと、計量セクションと流体連通し、第2の内面から間隔を置いた第1の内面を含むディフューザセクションとを含む。壁上のコーティングの一部を受けるコーティングコレクタは、ディフューザセクションの一部である。フィルム冷却孔は、壁外面から外側に延びる部材を含むフードセクションも含む。部材は、ディフューザセクションの第1の内面と連続するフード内面と、壁外面と平行なフード外面とを含むことができる。フードセクションは、コーティングがその塗布中にフィルム冷却孔を満たすのを低減し、場合によっては防止する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
ターボマシン構成要素（２００）であって、
壁外面（２１２）と内部冷却剤源（２１４）とを含む壁（２１０）と、
壁（２１０）に設けられ、内部冷却材源（２１４）から前記壁外面（２１２）まで延びるフィルム冷却孔（２０２）と、を含み、
フィルム冷却孔（２０２）は、
内部冷却剤源（２１４）と流体連通する計量セクション（２３０）と、
計量セクション（２３０）と流体連通し、第１の内面（２４２）およびコーティングコレクタ（２４６）を含む、ディフューザセクション（２４０）と、
壁外面（２１２）から外側に延びる部材（２７２）を含むフードセクション（２７０）と、を含み、
部材（２７２）は、ディフューザセクション（２４０）の第１の内面（２４２）と連続するフード内面（２７４）と、壁外面（２１２）と平行なフード外面（２７６）とを含む、ターボマシン構成要素（２００）。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
コーティングコレクタ（２４６）が、ディフューザセクション（２４０）の第２の内面（２４４）の、第１の内面（２４２）から間隔を空けた部分（２４４Ｂ）を含み、第２の内面（２４４）の部分（２４４Ｂ）は、壁外面（２１２）と交差し、フィルム冷却孔（２０２）の下流端部（２６４）を形成する第１の端部（２６２）と、計量セクション（２３０）と第２の内面（２４４）の別の部分（２４４Ａ）との一方に移行する第２の端部（２６６）とを有する、請求項１に記載のターボマシン構成要素（２００）。
【請求項３】
フードセクション（２７０）の部材（２７２）が、フード外面（２７６）と壁外面（２１２）とを接続するフード裏面（２７８）をさらに含む、請求項１に記載のターボマシン構成要素（２００）。
【請求項４】
壁外面（２１２）上、フード裏面（２７８）上、およびコーティングコレクタ（２４６）内のコーティング（２０４）をさらに含む、請求項３に記載のターボマシン構成要素（２００）。
【請求項５】
フード外面（２７６）と壁外面（２１２）との間の距離が、コーティング（２０４）の厚さ以下である、請求項４に記載のターボマシン構成要素（２００）。
【請求項６】
コーティングコレクタ（２４６）の深さが、コーティング（２０４）の厚さ以上である、請求項４に記載のターボマシン構成要素（２００）。
【請求項７】
フード外面（２７６）がコーティング（２０４）を貫通して延びる、請求項４に記載のターボマシン構成要素（２００）。
【請求項８】
フード内面（２７４）が、フィルム冷却孔（２０２）の上流側エッジ（２８０）を形成するフード外面（２７６）と交差する、請求項１に記載のターボマシン構成要素（２００）。
【請求項９】
計量セクション（２３０）が、ディフューザセクション（２４０）よりも小さい断面積を有する、請求項１に記載のターボマシン構成要素（２００）。
【請求項１０】
ディフューザセクション（２４０）が、第１および第２の内面（２４２、２４４）を接続し、フィルム冷却孔（２０２）の出口（２５４）に向かって互いに分岐する対向する側面（２５０、２５２）をさらに含む、請求項１に記載のターボマシン構成要素（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、部品冷却に関する。より具体的には、本開示は、ターボマシン構成要素（turbomachine component：ターボ機械構成要素）の壁外面から延びるフードを含むフィルム冷却孔を含むターボマシン構成要素に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ある種の工業用構成要素は、運転中に冷却を必要とする。例えば、ガスタービンのノズルまたはブレードのようなターボマシン構成要素は、高温の燃焼ガスに曝され、動作温度が金属の溶融温度に近づくかまたはそれを超える可能性があるため、冷却を必要とする。冷却の一形態として、構成要素の壁の外面に設けられたフィルム冷却孔から空気などの冷却剤を放出するフィルム冷却がある。冷却剤は、構成要素の外面に沿って流れる高温の燃焼ガスによって、フィルムとして外面に渡って導かれ（directed across the outer surface：外面を横切って導かれ）、構成要素の外面を冷却する。
【０００３】
タービン構成要素を熱損傷から保護するために、セラミック遮熱コーティング（ceramic thermal barrier coating）のような保護コーティングもタービン構成要素の外面に使用される。構成要素を製造する際、フィルム冷却孔が形成され、その孔の上にコーティングが施されるため、後で、例えば穴あけ加工を用いて個々の穴からコーティングを除去する必要がある。穴あけ工程は、コーティングおよび／またはフィルム冷却穴を損傷する可能性があり、時間とコストがかかるという問題がある。
【０００４】
穴あけ工程を高速化するために、フィルム冷却孔は直線的に構成されることが多く、冷却に最も有利な場所にフィルム冷却孔を配置する能力が制限される。塗布されたコーティングで満たされないフィルム冷却孔を形成したり、コーティングが穴に入り込まないように穴にマスクを設けたり（do not fill with the applied coating or to provide masks to prevent coating from entering the holes）する様々な試みがなされてきたが、課題は依然として残っている。
【発明の概要】
【０００５】
以下に述べるすべての態様、例および特徴は、技術的に可能な任意の方法で組み合わせることができる。
【０００６】
本開示の一態様は、ターボマシン構成要素を提供する。ターボマシン構成要素は、壁外面および内部冷却剤源を含む壁（a wall including a wall outer surface and an internal coolant source）と、前記壁に設けられ、前記内部冷却剤源から前記壁外面まで延びるフィルム冷却孔（a film-cooling hole in the wall and extending from the internal coolant source to the wall outer surface）と、を含む。前記フィルム冷却孔は、内部冷却剤源と流体連通する計量セクション（a metering section in fluid communication with the internal coolant source）と、前記計量セクションと流体連通し、第１の内面を含み、コーティングコレクタを含むディフューザセクション（a diffuser section in fluid communication with the metering section and including a first internal surface and including a coating collector）と、前記壁外面から外側に延びる部材を含むフードセクション（a hood section including a member extending outwardly from the wall outer surface）と、を含む。前記部材は、前記ディフューザセクションの前記第１の内面と連続するフード内面と、前記壁外面に平行なフード外面とを含む（the member including a hood internal surface contiguous with the first internal surface of the diffuser section and a hood outer surface parallel to the wall outer surface）。
【０００７】
本開示の別の態様は、先行する態様のいずれかを含み、前記コーティングコレクタは、前記第１の内面から間隔を置いた前記ディフューザセクションの第２の内面の一部を含み（the coating collector includes a portion of a second internal surface of the diffuser section spaced from the first internal surface）、前記第２の内面の前記一部は、前記壁外面に交差し、前記フィルム冷却孔の下流端部を形成する第１の端部と、前記計量セクションと前記第２の内面の別の部分との一方に移行する第２の端部とを有する（the portion of the second internal surface having a first end intersecting the wall outer surface and forming a downstream edge of the film-cooling hole and a second end that transitions to one the metering section and another portion of the second internal surface）。
【０００８】
本開示の別の態様は、先行する態様のいずれかを含み、前記フードセクションの前記部材は、前記フード外面と前記壁外面とを接続するフード裏面をさらに含む（the member of the hood section further includes a hood back surface connecting the hood outer surface and the wall outer surface）。
【０００９】
本開示の別の態様は、先行する態様のいずれかを含み、前記壁外面上、前記フード裏面上、および前記コーティングコレクタ内のコーティング（a coating on the wall outer surface, on the hood back surface, and in the coating collector）をさらに含む。
【００１０】
本開示の別の態様は、先行する態様のいずれかを含み、前記フード外面と前記壁外面との間の距離は、前記コーティングの厚さ以下である（a distance between the hood outer surface and the wall outer surface is less than or equal to a thickness of the coating）。
（【００１１】以降は省略されています）

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