(57)【要約】【課題】タービン動翼のプラットホームの側面を保護する方法を提供する。【解決手段】溝（２６）が、タービン動翼プラットホーム（１４）の側縁部（２２）の部分に沿って形成され、タービンの高温ガス経路に曝されたプラットホームの表面の側縁部を通って開口している。ボンドコーティング（２８）が溝に塗装され、続いて、好ましくはボンドコーティング上にプラズマ溶射される遮熱コーティング（３０）が塗装される。遮熱コーティングの厚さは、プラットホーム側面の露出した金属の表面を越えるコーティングを保護し、次いで、露出した金属の表面と同一平面をなすように削り取られまたは研磨される。このように、プラットホームの側面は、酸化を軽減する遮熱コーティングを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼（１２）、翼根部（１６）、および前記翼と前記翼根部の中間のプラットホーム（１４）を有する動翼（１０）であって、
前記プラットホームは、隣接する動翼のほぼ一致する側面と整合するためのほぼ円周方向に面する側面（２２）を有し、
前記各プラットホームの側面（２２）は、その中に前記側面を通って円周方向外側に開口する溝（２６）を有し、
前記溝の中の、前記プラットホームの前記側面に沿って曝された遮熱コーティング（３０）とを備えることを特徴とするタービン用動翼。
【請求項２】
前記遮熱コーティングおよび前記プラットホーム側面が互いに接着するのを促進するための、前記プラットホームの前記側面と前記遮熱コーティングの間のボンドコーティング（２８）を備えることを特徴とする請求項１記載の動翼。
【請求項３】
前記遮熱コーティング（３０）が、前記側面の残りの部分とほぼ同一平面をなすことを特徴とする請求項１記載の動翼。
【請求項４】
前記タービンを通る高温ガス経路の一部分を形成する前記プラットホームの表面が遮熱コーティング（３０）を備え、前記表面および側面（２２）上の前記遮熱コーティングが互いに連続した部分を形成することを特徴とする請求項１記載の動翼。
【請求項５】
前記溝が前記プラットホームの前記表面を通って外側に開口することを特徴とする請求項１記載の動翼。
【請求項６】
タービン動翼（１０）のプラットホーム（１４）の側面（２２）を保護する方法であって、
前記側面（２２）を通って円周方向外側に開口する、プラットホーム（１４）の側面に沿った溝（２６）を形成するステップと、
前記溝にボンドコーティング（２８）を塗装するステップと、
前記ボンドコーティングに遮熱コーティング（３０）を塗装するステップと、
前記側面に沿ってサーマルボンドコーティングの一部分を除去して、前記塗装された遮熱コーティングをその上に有する側面部分と露出した金属とを互いに同一平面をなすようにするステップとを含む保護方法。
【請求項７】
前記除去するステップが、前記遮熱コーティングを削り取るステップを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記プラットホーム表面および前記側面の少なくとも一部分に沿って連続した遮熱コーティング表面を形成するために、前記ボンドコーティング（２８）および前記遮熱コーティング（３０）を前記プラットホーム表面に塗装するステップを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記プラットホーム側面のコーティングされていない残りの部分を越えてその一部分が突出する厚さに前記サーマルボンドコーティングを塗装するステップと、前記サーマルボンドコーティング表面を前記プラットホーム側面の前記コーティングされていない残りの部分とほぼ同一平面をなして残すために前記突出した部分を除去するステップとを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン動翼のプラットホームの側面に塗装される遮熱コーティング、および塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長年にわたり、ガスタービンは、出力およびエンジン効率を向上させるため、入口点火温度が上昇する傾向にあった。ガス経路温度が上昇するにつれて、動翼プラットホームは、ますます酸化、クリープ、および低サイクル疲労亀裂を含めたストレスを示すようになった。動翼およびノズルの最初の２段において閉回路蒸気冷却を使用するある種のタービンでは、入口プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）は、プラットホームがブレード列についての最高入口温度（ｐｅａｋ  ｉｎｌｅｔ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に接近したままになるようなものになった。このことにより、プラットホームがさらに高温で作動すると、動翼プラットホーム上に潜在する損傷（ｄｉｓｔｒｅｓｓ）が悪化する。
【特許文献１】米国特許第６，４３２，４８７号
【特許文献２】米国特許第６，０４７，５３９号
【特許文献３】米国特許第５，８３０，５８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
より古い多くのタービン設計では、動翼プラットホームは、点火温度のための酸化による損傷を防止するためのコーティングを必要としなかった。点火温度は、かなりの損傷を引き起こすほど十分には高くなかった。また、上流側のノズル側壁からの膜冷却のキャリーオーバは、その結果生じる入口の温度プロファイルのピッチラインバイアスからプラットホーム付近の温度を低下させる傾向にあった。しかし、点火温度が上昇する傾向とともに、高温ガス経路に曝されたプラットホーム表面は、遮熱コーティングを備えるようになった。しかし、隣接する動翼プラットホームの側面とほぼ円周方向に整合して置かれたプラットホームの側面の損傷を最小限に抑える必要があることも認められるようになった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の好ましい実施形態では、翼、翼根部、および翼と翼根部の中間のプラットホームを備えるタービン用動翼が提供され、プラットホームは、隣接する動翼のほぼ一致する側面と整合するためのほぼ円周方向に面する側面を有し、プラットホームの各側面は、その中に側面を通り円周方向外側に開口した溝と、溝の中をコーティングしプラットホームの側面に沿って曝された遮熱コーティングとを有する。
【０００５】
本発明のさらに好ましい実施形態では、側面を通り円周方向外側に開口した、プラットホームの側面に沿った溝を形成するステップと、溝にボンドコーティングを塗装するステップと、ボンドコーティングに遮熱コーティングを塗装するステップと、側面に沿ってサーマルボンドコーティング（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｏｎｄ  ｃｏａｔｉｎｇ）の一部分を除去して、塗装された遮熱コーティングをその上に有する側面部分と露出した金属とを互いに同一平面をなすようにするステップとを含む、タービン動翼のプラットホームの側面を保護する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、図面、特に図１を参照すると、翼１２を有する全体的に１０で示されるタービン動翼、プラットホーム１４、ならびにシャンク１８およびダブテール２０を有する翼根部１６が示されている。タービン動翼１０は、一般に、プラットホーム１４の側面２２が、円周方向に隣接する動翼プラットホームの一致する側面とほぼ円周方向に整合して、タービンの回転ホイール上で同様なタービン動翼の環状配列の中に配置されることが理解されよう。一般的に、動翼の表面は、露出した金属で形成されている。
【０００７】
図１に示すようなプラットホーム表面２４などのプラットホーム表面は、以前から遮熱コーティングをされていたが、出願人の知識によれば、隣接する動翼プラットホームの側面と円周方向に整合して置かれるプラットホームの側面２２は、以前から遮熱コーティングを備えていなかった。遮熱コーティング自体は、過去に使用されていた。例えば、米国特許第６，４３２，４８７号、米国特許第６，０４７，５３９号、および米国特許第５，８３０，５８６号を参照されたい。下記に詳細に説明されるように、いかなる数の異なるタイプの遮熱コーティングでも本発明に用いることができる。例えば、米国特許第６，４３２，４８７号に開示されたイットリア安定化ジルコニアを使用することができる。一般には、遮熱コーティングは、プラズマ溶射法（ｐｌａｓｍａ  ｓｐｒａｙｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）によって、通常、必要な厚さにいくつかの層に塗装される。
【０００８】
巧みに画成された動翼間またはプラットホーム間の面間隙（ｆａｃｅ  ｇａｐ）があり、その面間隔は、動翼がアーチ状に固着する（ａｒｃｈ  ｂｉｎｄｉｎｇ）のを防止するために維持する必要があることを理解されたい。すなわち、冷状態において動翼間に間隙がなく、動翼が高い動作温度に曝されると、動翼は固着し歪む傾向にある。側縁部すなわちプラットホームのスラッシュ面（ｓｌａｓｈ  ｆａｃｅ）を形成する金属の損傷を軽減すると同時にその要件を満たすために、側面は、遮熱コーティングを備えている。これを達成するために、溝２６は、プラットホームの両側の各側縁部に沿って形成される。図２に示すように、溝２６は、プラットホームの上側表面を通って開口している。両側の側縁部すなわち動翼プラットホームのスラッシュ面に対して遮熱コーティングを塗装するために、ボンドコーティング２８がまず露出した金属に塗装されて、動翼プラットホームの金属表面と遮熱コーティングの間の接着を促進する。ボンドコーティング２８は、ＭＣｒＡＬＹ（ただしＭは鉄、コバルトおよび／またはニッケル）等の耐酸化性（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｙ）合金など、あるいは拡散アルミナイドまたは白金アルミナイドなどの、利用可能なコーティングを含むことができる。
【０００９】
ボンドコーティングが塗装された後、遮熱コーティング３０は、好ましくは、ボンドコーティング上に遮熱キャスティングをプラズマ溶射することによって、好ましくは、プラットホームのコーティングされていない金属部分の側面を越えて遮熱コーティングの外側部分が延びる厚さに塗装される。次いで、遮熱コーティングの外側部分は、遮熱コーティングがプラットホーム側面の残りの金属部分と同一平面をなすようにコーティングの外側表面の一部分を除去するために削り落とされまたは研磨される。遮熱コーティングの研磨または削り落としは、設計された動翼間の側面間隙を維持可能にし、同時に、動翼が動作中に曝される高温の結果としての損傷に対して残りの遮熱コーティングがかなりの耐性をもたらすことを可能にする。
【００１０】
従って、そうしなければ露出したままの金属のプラットホームの側面の部分に前述の遮熱コーティングを塗装することにより、酸化に対して保護され、また、薄いプラットホームに関するスラッシュ面についてのトランジェント（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）の間の温度勾配も低減される。遮熱コーティングは、動翼プラットホームの間に吸収された高温ガス経路の空気からの熱流束を効果的に減少させる。
【００１１】
本発明は、一般的にタービン動翼に応用可能であるが、特に上流側の翼に膜冷却のない蒸気冷却式の動翼に応用可能である。従って、本発明は、特に閉ループの蒸気冷却式の動翼に応用可能であるが、空冷式の動翼にも応用可能である。また、プラットホームの背面の冷却によって、ボンドコーティング接合面温度は、酸化を防止し、セラミック遮熱コーティングが金属に長期間接着するのを促進するレベルに低下される可能性を有する。
【００１２】
本発明を現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されず、そうではなく添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる様々な修正形態および等価な装置を包含することが意図されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】動翼プラットホームの動翼プラットホーム表面および側面に塗装された遮熱コーティングを示すタービン動翼の斜視図である。
【図２】動翼に対するボンドコートおよび遮熱コーティングの塗装を示す、図１のほぼ線２−２上付近の分解断面図である。
【図３】塗装された遮熱コーティングを備える、仕上げられた動翼を示す、図２と同様の図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０  タービン動翼
１２  翼
１４  プラットホーム
１６  翼根部
１８  シャンク
２０  ダブテール
２２  側面（側縁部）
２４  プラットホーム表面
２６  溝
２８  ボンドコーティング
３０  遮熱コーティング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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