JP2004211703A5

JP2004211703A5 -

Info

Publication number: JP2004211703A5
Application number: JP2003431902A
Authority: JP
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2023-12-26

Description

ガスタービンエンジンの温度が上昇し続けると、燃焼温度は、最良の超合金材料ですらも熱劣化による寿命短縮を起こすほどに高くなる。これは、熱劣化による損傷を起こし易い、高効率高速タービンエンジン内のスプラッシュプレートのために使用される超合金においても当てはまる。燃焼温度が上昇した時、衝突冷却と断熱皮膜とは、熱劣化なしに構成部品の寿命を維持するのに十分な冷却を行うには適切でなくなってきた。耐熱劣化を改善するために様々な試みが為され、それらが少しずつ改良をもたらしてきた。これらの改良には、「スプレイ・アンド・ベイク」皮膜と呼ばれる高温反射体が含まれる。これらの反射体は、白金塗料を含み、化学蒸着法により付着される白金層が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）上に蒸着される。スプラッシュプレートによって熱を吸収させ、該スプラッシュプレートを通して伝熱させ、その後対流によって該スプラッシュプレートの背面（つまり上流面）から熱を取り除くのではなく、これらの反射体は、反射させることによってスプラッシュプレートから熱を遠ざけるように機能する。この熱は、理想的には下流に向かってエンジンのタービン部分内へ流入する燃焼ガス流内へ反射して戻される。しかしながら、これらの「スプレイ・アンド・ベイク」皮膜は、温度が１１８０℃（２１５０°Ｆ）に達すると有効でなくなる。
米国特許 3790088号明細書米国特許 3965672号明細書米国特許 4085581号明細書米国特許 4180974号明細書米国特許 RE30925号明細書米国特許 4475344号明細書米国特許 5220786号明細書米国特許 5307637号明細書米国特許 5308385号明細書米国特許 5321951号明細書米国特許 5375420号明細書米国特許 5762005号明細書米国特許 5851679号明細書米国特許 6047539号明細書米国特許 6207295号明細書米国特許 6212870号明細書米国特許 6652987号明細書欧州特許 0 086 667 号明細書国際公開79/00387号パンフレット

Claims

ガスタービンエンジンの燃焼器に使用するための、鏡面反射表面を有するスプラッシュプレートであって、
高温燃焼ガス状流体からの熱に曝される基体材料（５０２）と、
前記燃焼流体からの放射熱に曝される前記基体の表面を覆う所定の厚さを有する鏡面反射皮膜（５１６）と、を含み、
前記鏡面反射皮膜（５１６）は、２．５４マイクロメータ（１００マイクロインチ）
よりも大きくない付着粗さを有し、かつ該鏡面反射皮膜（５１６）の表面が入射する放射熱線の少なくとも８０％をその表面から遠のくように高温流路内のガスに反射するような高温性能を有する、
ことを特徴とするスプラッシュプレート。
前記鏡面反射皮膜が、１．２７マイクロメータ（５０マイクロインチ）又はそれより滑らかな付着粗さを有することを特徴とする、請求項１に記載のスプラッシュプレート。
前記基体材料（５０２）と前記鏡面反射皮膜（５１６）との間にセラミック材料（５１４）を更に含み、前記セラミック材料（５１４）が、前記基体材料（５０２）を覆う断熱層を形成し、前記基体（５０２）と反対側に位置しかつ前記鏡面反射皮膜（５１６）に隣接する、前記セラミック材料（５１４）の表面（５１５）が、２．５４マイクロメータ（１００マイクロインチ）又はそれより滑らかな表面粗さを有することを特徴とする、請求項１に記載のスプラッシュプレート。
前記基体（５０２）と反対側に位置しかつ前記鏡面反射皮膜（５１６）に隣接する、前記セラミック材料（５１４）の表面（５１５）が、０．８１マイクロメータ（３２マイクロインチ）又はそれより滑らかな表面粗さを有することを特徴とする、請求項３に記載のスプラッシュプレート。
前記鏡面反射皮膜（５１６）が、白金、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、パラジウム、及びこれらの組合せから成る材料の群から選ばれることを特徴とする、請求項３に記載のスプラッシュプレート。
ガスタービンエンジンの燃焼器に使用するための、鏡面反射表面を有するスプラッシュプレートを製造する方法であって、
高温燃焼ガス状流体に隣接して配置された、基体材料（５０２）を含むスプラッシュプレート（６０４）を準備する段階と、
前記基体の表面上にセラミック断熱皮膜システムを付着させる段階と、
前記基体表面を覆う前記セラミック皮膜（５１４）の、該基体表面と反対側に位置する表面（５１５）を機械的に加工して、１．２７マイクロメータ（５０マイクロインチ）又はそれより滑らかな表面仕上げを得る段階と、
前記セラミック皮膜（５１４）の表面（５１５）上に鏡面反射皮膜（５１６）を付着させる段階と、を含み、
皮膜（５１６）を付着させる前記段階が、１．２７マイクロメータ（５０マイクロインチ）又はそれより滑らかな皮膜表面仕上げ（５１７）を形成し、前記セラミック皮膜（５１４）と反対側に位置する、前記鏡面反射皮膜（５１６）の外表面が、エンジン（１０）内の高温燃焼ガス状流体に曝される、
ことを特徴とする方法。
前記セラミック皮膜（５１４）の表面（５１５）を機械的に加工する前記段階が、０．８１マイクロメータ（３２マイクロインチ）又はそれより滑らかな表面仕上げを得る段階を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
前記セラミック皮膜（５１４）の表面（５１５）を機械的に加工する前記段階が、該表面（５１５）を研磨する段階を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
前記研磨する段階が、ラッピングする段階を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
前記機械的に加工する段階が、タンブリングする段階を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。