JP2022183149A - 対向流チャネルを含むセラミックマトリックス複合材構成要素および製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
セラミックマトリックス複合材構成要素であって、
緻密体を形成する複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライと、
緻密体内に形成された複数の細長い機能特徴部であって、複数の機能特徴部のそれぞれが、長手方向に延在し、複数のセラミックマトリックス複合材プライと向きを合わせて構成され、複数の機能特徴部のそれぞれが、プライを横切る構成に構成された入口、およびプライを横切る構成に構成された出口のうちの少なくとも1つを含み、複数の細長い機能特徴部が、流体源から流体の流れをセラミックマトリックス複合材構成要素の外部に供給するように構成され、複数の機能特徴部が交互流れ構成に構成される、機能特徴部と
を備えるセラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の細長い機能特徴部が緻密体内に取り囲まれている、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の細長い機能特徴部が、複数の対向流冷却チャネルを含む、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の対向流冷却チャネルが、高温ガス通路流れに関して前方から後方に長手方向に延在する、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の対向流冷却チャネルが、複数の前方に流れる流体の流路および複数の後方に流れる流体の流路を交互構成に画定する、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の冷却チャネルの第1の部分が、内部に含まれる前方に流れる流体を含み、複数の冷却チャネルの第2の部分が、内部に含まれる後方に流れる流体を含み、複数の冷却チャネルの第3の部分が、内部に含まれる後方に流れる流体を含み、流体流れの熱の取り出しが、より低温の流体とより高温の流体との間で分配されるように、複数の冷却チャネルの第1の部分の入口が、複数の冷却チャネルの第3の部分の入口の近くに配置される、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の冷却チャネルの第3の部分が、複数の後方に流れる流体の流路の長さを長くするためかつ内部に含まれる後方に流れる流体の圧力降下を増やすために、上-下設計および複数の方向転換を有して構成される、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
高温ガス通路タービン構成要素である、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
高温ガス通路タービン構成要素が、燃焼器ライナ、ブレード、シュラウド、ノズル、ノズル端壁、およびブレードプラットフォームからなる群から選択される、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
セラミックマトリックス複合材構成要素であって、
緻密体を形成する複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライと、
緻密体内に形成され、流体源からセラミックマトリックス複合材構成要素の外部までの後方に流れる流体の流路を画定する第1の複数の冷却チャネルであって、第1の複数の冷却チャネルのそれぞれが、複数のセラミックマトリックス複合材プライと向きを合わせて長手方向に延在し、プライを横切る構成に構成された入口を有して構成される、第1の複数の冷却チャネルと、
緻密体内に形成され、流体源からセラミックマトリックス複合材構成要素の外部までの前方に流れる流体の流路を画定する第2の複数の冷却チャネルであって、第2の複数の冷却チャネルのそれぞれが、複数のセラミックマトリックス複合材プライと向きを合わせて長手方向に延在し、プライを横切る構成に構成された入口を有して構成される、第2の複数の冷却チャネルと
を備え、
第1の複数の冷却チャネルと第2の複数の冷却チャネルが、交互流れ構成に構成される
セラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の冷却チャネルが緻密体内に取り囲まれている、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
第1の複数の冷却チャネルおよび第2の複数の冷却チャネルのそれぞれがさらに流体出口を含む、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の冷却チャネルの第1の部分が、内部に含まれる前方に流れる流体を含み、複数の冷却チャネルの第2の部分が、内部に含まれる後方に流れる流体を含み、複数の冷却チャネルの第3の部分が、内部に含まれる後方に流れる流体を含み、流体流れの熱の取り出しが、より低温の流体とより高温の流体との間で分配されるように、複数の冷却チャネルの第1の部分の入口が、複数の冷却チャネルの第3の部分の入口の近くに配置される、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
複数の冷却チャネルの第3の部分が、複数の後方に流れる流体の流路の長さを長くするためかつ内部に含まれる後方に流れる流体の圧力降下を増やすために、上-下設計および複数の方向転換を有して構成される、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
高温ガス通路タービン構成要素である、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
高温ガス通路タービン構成要素が、燃焼器ライナ、ブレード、シュラウド、ノズル、ノズル端壁、およびブレードプラットフォームからなる群から選択される、先行するいずれかの項に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
セラミックマトリックス複合材(CMC)製品を形成する方法であって、
マトリックス前駆体、複数の強化繊維、および複数の犠牲繊維を含むCMCプリフォームを形成するステップと、
複数の細長い機能特徴部が、CMCプリフォームに沿って対向流構成に形成されるように、1つまたは複数の犠牲繊維を除去するステップ、または
CMCプリフォームに流体含浸剤を塗布するステップであって、それによってCMCプリフォームを緻密化する、ステップ
のうちの一方を実行するステップと、
複数の細長い機能特徴部が、CMCプリフォームに沿って対向流構成に形成されるように、1つまたは複数の犠牲繊維を除去するステップ、または
CMCプリフォームに流体含浸剤を塗布するステップであって、それによってCMCプリフォームを緻密化する、ステップ
のうちの他方を実行するステップと
を含む方法。
複数の細長い機能特徴部が、複数の対向流冷却チャネルを備える、先行するいずれかの項に記載の方法。
複数の対向流冷却チャネルが、複数の前方に流れる流体の流路および複数の後方に流れる流体の流路を交互構成に画定する、先行するいずれかの項に記載の方法。
セラミックマトリックス複合材構成要素が高温ガス通路タービン構成要素である、先行するいずれかの項に記載の方法。
11 シュラウドセグメントの前方
12 タービンシュラウドセグメント
13 シュラウドセグメントの後方
14 シュラウド基部
18 リブ
20 リブ
22 チャンバ
26 高温ガス流
28 表面
30 機能特徴部
32 冷却チャネル
32a 冷却チャネルの第1の部分
32b 冷却チャネルの第2の部分
32c 冷却チャネルの第3の部分
34 セラミックマトリックス複合材(CMC)プライ
36 入口
38 出口
40 冷却流体
42 前方に流れる冷却流体
44 後方に流れる冷却流体
50 構成要素
52 前方に流れる流体の長い流路
54 後方に流れる流体の長い流路
100 方法
Claims (20)
- セラミックマトリックス複合材構成要素であって、
緻密体を形成する複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライと、
緻密体内に形成された複数の細長い機能特徴部と、を備え、
複数の細長い機能特徴部のそれぞれが、長手方向に延在し、前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライと向きを合わせて構成された部分であって、前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライの二つの隣接するプライの間に配置され、かつ前記二つの隣接するプライと直接隣接する部分を備え、
前記複数の細長い機能特徴部のそれぞれが、プライを横切る構成に構成された入口、およびプライを横切る構成に構成された出口のうちの少なくとも1つを含み、前記複数の細長い機能特徴部が、流体源から流体の流れをセラミックマトリックス複合材構成要素の外部に供給するように構成され、
前記複数の細長い機能特徴部が交互流れ構成に構成される、セラミックマトリックス複合材構成要素。 - 複数の細長い機能特徴部が緻密体内に取り囲まれている、請求項1に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 複数の細長い機能特徴部が、複数の対向流冷却チャネルを含む、請求項1に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 複数の対向流冷却チャネルが、前記セラミックマトリックス複合材構成要素が曝される高温ガス通路流れに関して前方から後方に長手方向に延在する、請求項3に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 複数の対向流冷却チャネルが、複数の前方に流れる流体の流路および複数の後方に流れる流体の流路を交互構成に画定する、請求項4に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 複数の細長い機能特徴部の第1の部分が、内部に含まれる前方に流れる流体を含み、複数の細長い機能特徴部の第2の部分が、内部に含まれる後方に流れる流体を含み、複数の細長い機能特徴部の第3の部分が、内部に含まれる後方に流れる流体を含み、流体流れの熱の取り出しが、より低温の流体とより高温の流体との間で分配されるように、複数の細長い機能特徴部の第1の部分の入口が、複数の細長い機能特徴部の第3の部分の入口の近くに配置される、請求項1に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 高温ガス通路タービン構成要素である、請求項1に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 高温ガス通路タービン構成要素が、燃焼器ライナ、ブレード、シュラウド、ノズル、ノズル端壁、およびブレードプラットフォームからなる群から選択される、請求項7に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- セラミックマトリックス複合材構成要素であって、
緻密体を形成する複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライと、
緻密体内に形成され、流体源からセラミックマトリックス複合材構成要素の外部までの後方に流れる流体の流路を画定する第1の複数の冷却チャネルであって、第1の複数の冷却チャネルのそれぞれが、前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライと向きを合わせて長手方向に延在するように構成された部分であって、前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライの二つの隣接するプライの間に配置され、かつ前記二つの隣接するプライと直接隣接する部分を備え、前記第1の複数の冷却チャネルのそれぞれは、プライを横切る構成に構成された入口を有する、第1の複数の冷却チャネルと、
緻密体内に形成され、流体源からセラミックマトリックス複合材構成要素の外部までの前方に流れる流体の流路を画定する第2の複数の冷却チャネルであって、第2の複数の冷却チャネルのそれぞれが、前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライと向きを合わせて長手方向に延在するように構成された部分であって、前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライの二つの隣接するプライの間に配置され、かつ前記二つの隣接するプライと直接隣接する部分を備え、プライを横切る構成に構成された入口を有する、第2の複数の冷却チャネルと
を備え、
第1の複数の冷却チャネルと第2の複数の冷却チャネルが、交互流れ構成に構成される
セラミックマトリックス複合材構成要素。 - 前記第1の複数の冷却チャネルと前記第2の複数の冷却チャネルが緻密体内に取り囲まれている、請求項9に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 第1の複数の冷却チャネルおよび第2の複数の冷却チャネルのそれぞれがさらに流体出口を含む、請求項9に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 前記第1の複数の冷却チャネルの第1の部分が、内部に含まれる前方に流れる流体を含み、前記第2の複数の冷却チャネルの第2の部分が、内部に含まれる後方に流れる流体を含み、前記第2の複数の冷却チャネルの第3の部分が、内部に含まれる後方に流れる流体を含み、流体流れの熱の取り出しが、より低温の流体とより高温の流体との間で分配されるように、前記第1の複数の冷却チャネルの第1の部分の入口が、前記第2の複数の冷却チャネルの第3の部分の入口の近くに配置される、請求項9に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 高温ガス通路タービン構成要素である、請求項9に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 高温ガス通路タービン構成要素が、燃焼器ライナ、ブレード、シュラウド、ノズル、ノズル端壁、およびブレードプラットフォームからなる群から選択される、請求項13に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- セラミックマトリックス複合材(CMC)製品を形成する方法であって、
マトリックス前駆体、複数の長手方向に延在する強化繊維、および複数の犠牲繊維を含むCMCプリフォームを形成するステップであって、前記複数の長手方向に延在する強化繊維のそれぞれは、前記複数の長手方向に延在する強化繊維の二つの隣接する強化繊維の間に配置され、かつ前記二つの隣接する強化繊維と直接隣接する部分を備える、ステップと、
複数の細長い機能特徴部が、CMCプリフォームに沿って対向流構成に形成されるように、前記複数の犠牲繊維を除去するステップ、または
CMCプリフォームに流体含浸剤を塗布するステップであって、それによってCMCプリフォームを緻密化する、ステップ
のうちの一方を実行するステップと、
複数の細長い機能特徴部が、CMCプリフォームに沿って対向流構成に形成されるように、前記複数の犠牲繊維を除去するステップ、または
CMCプリフォームに流体含浸剤を塗布するステップであって、それによってCMCプリフォームを緻密化する、ステップ
のうちの他方を実行するステップと
を含む方法。 - 複数の細長い機能特徴部が、複数の対向流冷却チャネルを備える、請求項15に記載の方法。
- 複数の対向流冷却チャネルが、複数の前方に流れる流体の流路および複数の後方に流れる流体の流路を交互構成に画定する、請求項16に記載の方法。
- 前記CMC製品が高温ガス通路タービン構成要素である、請求項15に記載の方法。
- 前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライの二つの隣接するプライの間に配置され、かつ前記二つの隣接するプライと直接隣接する、前記複数の細長い機能特徴部のそれぞれの部分が、前記部分の長さ全体に沿って、前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライの二つの隣接するプライの間に配置され、かつ前記二つの隣接するプライと接触している、請求項1に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
- 前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライの二つの隣接するプライの間に配置され、かつ前記二つの隣接するプライと直接隣接する、前記第1の複数の冷却チャネルの前記部分が、前記複数の長手方向に延在するセラミックマトリックス複合材プライの二つの隣接するプライの間に配置され、かつ前記二つの隣接するプライと接触している、請求項9に記載のセラミックマトリックス複合材構成要素。
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