(57)【要約】      （修正有）【課題】縮小した衰弱ゾーンを有するタービン構成要素と、縮小した衰弱ゾーンを含むタービン構成要素を形成するための方法を提供する。【解決手段】タービン構成要素は、拘束部分を画定する構成要素壁と、衝突壁を有するマニホルドと、マニホルドと構成要素壁の間に配設された衝突後キャビティと、を含む。衝突壁は、壁厚さを含み、プレナム及び先細部分を画定する。先細部分は、拘束部分に向かってテーパになっており、複数の衝突アパーチャ及び壁屈曲部を含む。壁屈曲部は、拘束部分の近位に配設され、先細部分は、単一の連続した物体として一体的に形成される。壁屈曲部は、衝突壁の壁厚さの約３倍よりも小さい屈曲半径を含むことができ又は先細部分は、プレナムを横断して延びている衝突壁を備えた統合部分を含むことができる。タービン構成要素を形成するための方法は、先細部分を単一の連続した先細部分として付加製造技術によって形成することを含む。【選択図】図１
2018031369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外部アパーチャ（１０８）を含み、拘束部分（１１０）を画定する構成要素壁（１０２）と、
前記構成要素壁（１０２）の内部に配設されたマニホルド（１０４）であって、前記マニホルド（１０４）が、衝突壁（１１２）を含み、前記衝突壁（１１２）が、壁厚さ（１１４）を含み、プレナム（１１６）及び先細部分（１１８）を画定し、前記先細部分（１１８）が、前記拘束部分（１１０）に向かってテーパになっており、複数の衝突アパーチャ（１２０）及び壁屈曲部（１２２）を含み、前記壁屈曲部（１２２）が、前記拘束部分（１１０）の近位に配設される、マニホルド（１０４）と、
前記マニホルド（１０４）と前記構成要素壁（１０２）の間に配設された衝突後キャビティ（１０６）であって、前記衝突後キャビティ（１０６）が、配置されて、流体を前記プレナム（１１６）から前記複数の衝突アパーチャ（１２０）を通して受容し、前記流体を前記複数の外部アパーチャ（１０８）を通して排出し、前記衝突後キャビティ（１０６）が、前記先細部分（１１８）と前記拘束部分（１１０）の間に配設された衰弱ゾーン（１２４）を含む、衝突後キャビティ（１０６）と、
を含み、
前記先細部分（１１８）が、単一の連続した物体として一体的に形成され、前記壁屈曲部（１２２）が、前記壁屈曲部（１２２）における前記衝突壁（１１２）の前記壁厚さ（１１４）の約３倍よりも小さい、前記壁屈曲部（１２２）の内側で測定した屈曲半径（２００）を含む、タービン構成要素（１００）。
【請求項２】
前記屈曲半径（２００）は、前記壁屈曲部（１２２）における前記衝突壁（１１２）の前記壁厚さ（１１４）の約１．５倍よりも小さい、請求項１記載のタービン構成要素（１００）。
【請求項３】
前記屈曲半径（２００）は、約０．０６インチよりも小さい、請求項１記載のタービン構成要素（１００）。
【請求項４】
前記タービン構成要素（１００）は、エーロフォイルであり、前記拘束部分（１１０）は、前記エーロフォイルの後縁である、請求項１記載のタービン構成要素（１００）。
【請求項５】
前記マニホルド（１０４）の前記先細部分（１１８）は、前記拘束部分（１１０）から前記壁厚さ（１１４）の約２０倍よりも小さい距離内に前記複数の衝突アパーチャ（１２０）の一部分を含む、請求項１記載のタービン構成要素（１００）。
【請求項６】
前記マニホルド（１０４）の前記先細部分（１１８）は、前記拘束部分（１１０）から約０．５インチ内に前記複数の衝突アパーチャ（１２０）の一部分を含む、請求項１記載のタービン構成要素（１００）。
【請求項７】
前記先細部分（１１８）の前記壁厚さ（１１４）は、約０．０２インチ〜約０．０３６インチである、請求項１記載のタービン構成要素（１００）。
【請求項８】
前記衰弱ゾーン（１２４）は、比較できる壁厚さの少なくとも約３倍の区別可能な屈曲半径を有する比較できるタービン構成要素の比較できる衰弱ゾーンに対してより小さい、請求項１記載のタービン構成要素（１００）。
【請求項９】
複数の外部アパーチャ（１０８）を含み、拘束部分（１１０）を画定する構成要素壁（１０２）と、
前記構成要素壁（１０２）の内部に配設されたマニホルド（１０４）であって、前記マニホルド（１０４）が、衝突壁（１１２）を含み、前記衝突壁（１１２）が、壁厚さ（１１４）を含み、プレナム（１１６）及び先細部分（１１８）を画定し、前記先細部分（１１８）が、前記拘束部分（１１０）に向かってテーパになっており、前記拘束部分（１１０）の近位に配設される壁屈曲部（１２２）を含み、前記先細部分（１１８）が、前記衝突壁（１１２）が前記プレナム（１１６）と前記壁屈曲部（１２２）の間で前記プレナム（１１６）を横断して延びている統合部分（５００）を更に含み、前記統合部分（５００）が、複数の衝突アパーチャ（１２０）を含む、マニホルド（１０４）と、
前記マニホルド（１０４）と前記構成要素壁（１０２）の間に配設された衝突後キャビティ（１０６）であって、前記衝突後キャビティ（１０６）が、配置されて、流体を前記プレナム（１１６）から前記複数の衝突アパーチャ（１２０）を通して受容し、前記流体を前記複数の外部アパーチャ（１０８）を通して排出し、前記衝突後キャビティ（１０６）が、前記先細部分（１１８）と前記拘束部分（１１０）の間に配設された衰弱ゾーン（１２４）を含む、衝突後キャビティ（１０６）と、を含み、
前記先細部分（１１８）が、単一の連続した物体として一体的に形成される、タービン構成要素（１００）。
【請求項１０】
衝突壁（１１２）の単一の連続した先細部分（１１８）を付加製造技術によって一体的に形成して、前記衝突壁（１１２）をマニホルド（１０４）の中に組み込むステップであって、前記衝突壁（１１２）が、壁厚さ（１１４）を含み、プレナム（１１６）を画定し、前記先細部分（１１８）が、壁屈曲部（１２２）の方にテーパになっており、複数の衝突アパーチャ（１２０）を含む、ステップと、
前記衝突壁（１１２）を構成要素壁（１０２）の内部に配設するステップであって、前記構成要素壁（１０２）が、複数の外部アパーチャ（１０８）を含み、拘束部分（１１０）を画定し、前記壁屈曲部（１２２）が、前記拘束部分（１１０）の近位に配設される、ステップと、を含み、
前記衝突壁（１１２）を前記構成要素壁（１０２）の内部に配設することが、衝突後キャビティ（１０６）を前記マニホルド（１０４）と前記構成要素壁（１０２）の間に画定し、前記衝突後キャビティ（１０６）が、配置されて、流体を前記プレナム（１１６）から前記複数の衝突アパーチャ（１２０）を通して受容し、前記流体を前記複数の外部アパーチャ（１０８）を通して排出し、前記衝突後キャビティ（１０６）が、前記先細部分（１１８）と前記拘束部分（１１０）の間に配設された衰弱ゾーン（１２４）を含む、タービン構成要素（１００）を形成するための方法。
【請求項１１】
前記単一の連続した先細部分（１１８）を形成することは、前記壁屈曲部（１２２）における前記衝突壁（１１２）の前記壁厚さ（１１４）の約３倍よりも小さい、前記壁屈曲部（１２２）の内側で測定した屈曲半径（２００）を含む前記壁屈曲部（１２２）を形成することを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記単一の連続した先細部分（１１８）を形成することは、前記衝突壁（１１２）が前記プレナム（１１６）と前記壁屈曲部（１２２）の間で前記プレナム（１１６）を横断して延びている統合部分（５００）を有する前記先細部分（１１８）を形成することを含み、前記複数の衝突アパーチャ（１２０）が、前記統合部分（５００）の中に配設される、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記単一の連続した先細部分（１１８）を前記付加製造技術によって一体的に形成することは、直接金属レーザ溶融、直接金属レーザ焼結、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、電子ビーム溶融、レーザ金属積層、及びそれらの組み合わせ、からなる群から選択される付加製造技術を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記衝突壁（１１２）の前記単一の連続した先細部分（１１８）を一体的に形成して、前記衝突壁（１１２）を前記マニホルド（１０４）の中に組み込むことは、前記単一の連続した先細部分（１１８）と、前記衝突壁（１１２）と、前記マニホルド（１０４）と、を単一の連続した物体として前記付加製造技術によって一体的に形成することを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記衝突壁（１１２）の前記単一の連続した先細部分（１１８）を形成して、前記衝突壁（１１２）を前記マニホルド（１０４）の中に組み込むことは、前記衝突壁（１１２）の前記単一の連続した先細部分（１１８）を前記衝突壁（１１２）の残りの部分（２０２）から別個の区別可能な物体として形成して、前記衝突壁（１１２）の前記単一の連続した先細部分（１１８）を前記衝突壁（１１２）の前記残りの部分（２０２）に結合することを含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン構成要素及びタービン構成要素を形成するための方法に関する。より詳細には、本発明は、縮小した衰弱ゾーンを有するタービン構成要素と、縮小した衰弱ゾーンを含むタービン構成要素を形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルなどのガスタービン構成要素は、高温ガス経路内で強烈な熱と外部圧力にさらされる。これらの厳しい動作状態は、技術の進歩によって悪化し、動作温度の上昇と高温ガス経路の圧力増大の双方を伴うことがある。その結果、ノズルなどの構成要素は、ノズルのコア中に挿入したマニホルドの中に流体を流すことによって時々冷却され、流体は、マニホルドから衝突孔を通って出て行って衝突後キャビティに至り、次いで、衝突後キャビティからノズルの外壁の開口を通って出て行き、ノズルの外部上に流体のフィルム層を形成する。
【０００３】
ノズルなどのタービン構成要素を形成する材料は、タービン構成要素に含まれる特定の構造と結合すると、冷却流体システムの冷却の有効性におけるある種の阻害を導く。ノズルに関して、一例として、ノズルの外部表面は、鋭く狭まっている配座を含むことがあり、それにマニホルドが追従しなければならない。しかしながら、ノズルの狭まっている配座と、ノズルに挿入したマニホルドを形成するために使用する材料の構造的制限は、ノズルの後縁に最も近い衝突後キャビティの一部分に衰弱ゾーンの形成を導くことがある。マニホルドの材料は、マニホルドの構造的完全性を損なわずに、特定程度の曲げ半径しか向きを変えることができず、それは、狭まっているノズルに沿ってどの程度遠くにマニホルドが突出できるかを制限し、したがって、どの程度近くに衝突孔がノズルの最も先細部分の中に位置決めできるかを制限する。この衰弱領域における衝突孔の不足は、冷却流体が衰弱ゾーンを少なく循環することになるので、冷却流体の冷却効率を低下させる。この衰弱ゾーンの存在は、過剰な冷却流体の使用を要し、タービンの全体的な効率が低下するか、又は、タービンの動作可能な温度を制限することになって、同じくタービンの全体的な効率が低下するかのどちらかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第９，０３９，３７１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実施形態では、タービン構成要素は、構成要素壁と、構成要素壁の内部に配設されたマニホルドと、マニホルドと構成要素壁の間に配設された衝突後キャビティと、を含む。構成要素壁は、複数の外部アパーチャを含み、拘束部分を画定する。マニホルドは、衝突壁を含み、衝突壁は、壁厚さを含み、プレナム及び先細部分を画定する。先細部分は、拘束部分に向かってテーパになっており、複数の衝突アパーチャ及び壁屈曲部を含む。壁屈曲部は、拘束部分の近位に配設される。衝突後キャビティは、配置されて、流体をプレナムから複数の衝突アパーチャを通して受容し、流体を複数の外部アパーチャを通して排出し、先細部分と拘束部分の間に配設された衰弱ゾーンを含む。先細部分は、単一の連続した物体として一体的に形成され、壁屈曲部は、壁屈曲部における衝突壁の壁厚さの約３倍よりも小さい、壁屈曲部の内側で測定した屈曲半径を含む。
【０００６】
他の例示的な実施形態では、タービン構成要素は、構成要素壁と、構成要素壁の内部に配設されたマニホルドと、マニホルドと構成要素壁の間に配設された衝突後キャビティと、を含む。構成要素壁は、複数の外部アパーチャを含み、拘束部分を画定する。マニホルドは、衝突壁を含み、衝突壁は、壁厚さを含み、プレナム及び先細部分を画定する。先細部分は、拘束部分に向かってテーパになっており、拘束部分の近位に配設される壁屈曲部を含む。先細部分は、衝突壁がプレナムと壁屈曲部の間でプレナムを横断して延びている統合部分を更に含む。統合部分は、複数の衝突アパーチャを含む。衝突後キャビティは、配置されて、流体をプレナムから複数の衝突アパーチャを通して受容し、流体を複数の外部アパーチャを通して排出する。衝突後キャビティは、先細部分と拘束部分の間に配設された衰弱ゾーンを含む。先細部分は、単一の連続した物体として一体的に形成される。
【０００７】
他の例示的な実施形態では、タービン構成要素を形成するための方法は、衝突壁の単一の連続した先細部分を付加製造技術によって一体的に形成することと、衝突壁をマニホルドの中に組み込むことと、衝突壁を構成要素壁の内部に配設することと、を含む。衝突壁は、壁厚さを含み、プレナムを画定する。先細部分は、壁屈曲部の方にテーパになっており、複数の衝突アパーチャを含む。構成要素壁は、複数の外部アパーチャを含み、拘束部分を画定する。壁屈曲部は、拘束部分の近位に配設される。衝突壁を構成要素壁の内部に配設することは、衝突後キャビティをマニホルドと構成要素壁の間に画定する。衝突後キャビティは、配置されて、流体をプレナムから複数の衝突アパーチャを通して受容し、流体を複数の外部アパーチャを通して排出する。衝突後キャビティは、先細部分と拘束部分の間に配設された衰弱ゾーンを含む。
【０００８】
本発明の他の特徴及び利点については、本発明の原理を一例として示す添付の図面と関連して解釈される次の好適な実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施形態に係るタービン構成要素の断面図である。
【図２】本開示の実施形態に係る図１の区域２の中を取った拡大断面図である。
【図３】本開示の実施形態に係るタービン構成要素の断面図である。
【図４】本開示の実施形態に係る図３の区域４の中を取った拡大断面図である。
【図５】本開示の実施形態に係るタービン構成要素の断面図である。
【図６】本開示の実施形態に係る図５の区域６の中を取った拡大断面図である。
【図７】図１、３、及び５のタービン構成要素と幾つかの点で比較できる従来技術のタービン構成要素の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
可能な限り、同じ参照番号は、図面全体に亘って使用されて同じ部品を指すことになろう。
【００１１】
提供するのは、例示的なタービン構成要素と、タービン構成要素を形成する方法である。本開示の実施形態は、本明細書に開示した１つ又は複数の特徴を利用していない商品及び方法と比較して、冷却を強め、耐久性を増やし、部品寿命を延ばし、修理間隔を延ばし、効率を高め、複雑な構造の製造可能性を向上させ、衝突噴流場所の制御の向上、衝突噴流−標的間ギャップの制御の向上、衝突噴流の標的指向性の向上、それらの組み合わせを有する。
【００１２】
図１〜４を参照すると、１つの実施形態では、タービン構成要素１００は、構成要素壁１０２と、構成要素壁１０２の内部に配設されたマニホルド１０４と、マニホルド１０４と構成要素壁１０２の間に配設された衝突後キャビティ１０６と、を含む。構成要素壁１０２は、複数の外部アパーチャ１０８を含み、拘束部分１１０を画定する。本明細書で使用するとき、「拘束部分」１１０は、マニホルド１０４からタービン構成要素１００が狭くなる方向において衝突後キャビティ１０６をまたぐタービン構成要素１００の一部分を指し、ここで、「狭い」は、構成要素壁１０２が角度を画定することにおける局部的な狭まりだけでなく、タービン構成要素１００の一般的な立体構造の狭まりを含むように解釈される。マニホルド１０４は、衝突壁１１２を含み、衝突壁１１２は、壁厚さ１１４を含み、プレナム１１６と先細部分１１８を画定する。先細部分１１８は、拘束部分１１０に向かってテーパになっており、複数の衝突アパーチャ１２０と壁屈曲部１２２を含む。壁屈曲部１２２は、拘束部分１１０の近位に配設される。衝突後キャビティ１０６は、配置されて、流体をプレナム１１６から複数の衝突アパーチャ１２０を通して受容し、流体を複数の外部アパーチャ１０８を通して排出し、先細部分１１８と拘束部分１１０の間に配設された衰弱ゾーン１２４を含む。先細部分１１８は、単一の連続した物体として一体的に形成され、壁屈曲部１２２は、壁屈曲部１２２における衝突壁１１２の壁厚さ１１４の約３倍よりも小さい、壁屈曲部１２２の内側で測定した屈曲半径２００を含む。
【００１３】
本明細書で使用するとき、「連続した」は、参照した物体又は部分が、内部で溶接された結合部、内部でろう付けされた結合部、内部で接着された結合部、又はそれらの組み合わせ、を含まないということを指す。しかしながら、この定義は、外部で溶接された結合部、外部でろう付けされた結合部、外部で接着された結合部、又はそれらの組み合わせ、によって他の物体又は部分に取り付けられていることから、連続した物体又は部分を除外するものではない。
【００１４】
本明細書で使用するとき、屈曲半径２００が衝突壁１１２の曲げの半径を説明しているが、衝突壁１１２が、曲げ又は屈曲とともに形成され、本質的に形成されたままで存在するのではなく、所定の形状に曲げられたということを示唆しないことを確かにするため、「屈曲」が「曲げ」の代わりに使用される、ということを除き、「屈曲半径」２００は、従来の「曲げ半径」というごく普通の用語と同様である。
【００１５】
別の実施形態では、屈曲半径２００は、壁屈曲部１２２における衝突壁１１２の壁厚さ１１４の約１．５倍よりも小さい、代わりに、壁屈曲部１２２における衝突壁１１２の壁厚さ１１４あたりよりも小さい、代わりに、壁屈曲部１２２における衝突壁１１２の壁厚さ１１４の約２分の１よりも小さい。他の実施形態では、屈曲半径は、約０．１２インチよりも小さい、代わりに、約０．０６インチよりも小さい、代わりに、約０．０３インチよりも小さい。
【００１６】
１つの実施形態では、マニホルド１０４の先細部分１１８は、拘束部分１１０から壁厚さ１１４の約２５倍よりも小さい、代わりに、拘束部分１１０から壁厚さ１１４の約２０倍よりも小さい、代わりに、拘束部分１１０から壁厚さ１１４の約１５倍よりも小さい、代わりに、拘束部分１１０から壁厚さ１１４の約１０倍よりも小さい、代わりに、拘束部分１１０から壁厚さ１１４の約５倍よりも小さい、距離内に複数の衝突アパーチャ１２０の一部分を含む。他の実施形態では、マニホルド１０４の先細部分１１８は、拘束部分１１０から約０．７５インチ内に、代わりに、拘束部分１１０から約０．５インチ内に、代わりに、拘束部分１１０から約０．３５インチ内に、代わりに、拘束部分１１０から約０．２５インチ内に、代わりに、拘束部分１１０から約０．１５インチ内に、複数の衝突アパーチャ１２０の一部分を含む。
【００１７】
図１〜４を参照すると、複数の衝突アパーチャ１２０は、先細部分１１８に適切な分配を有することができる。図１及び２を参照すると、１つの実施形態では、複数の衝突アパーチャ１２０は、先細部分１１８の衝突壁１１２に沿って横方向に配設される。図３及び４を参照すると、他の実施形態では、複数の衝突アパーチャ１２０は、壁屈曲部１２２に配設された少なくとも１つの屈曲アパーチャ３００を含む。複数のアパーチャ１２０は、少なくとも１つの屈曲アパーチャ３００に加えて、先細部分１１８の衝突壁１１２に横方向に配設されたアパーチャ１２０を含むことができる。
【００１８】
図５及び６を参照すると、１つの実施形態では、タービン構成要素１００は、構成要素壁１０２と、構成要素壁１０２の内部に配設されたマニホルド１０４と、マニホルド１０４と構成要素壁１０２の間に配設された衝突後キャビティ１０６と、を含む。構成要素壁１０２は、複数の外部アパーチャ１０８を含み、拘束部分１１０を画定する。マニホルド１０４は、衝突壁１１２を含み、衝突壁１１２は、壁厚さ１１４を含み、プレナム１１６と先細部分１１８を画定する。先細部分１１８は、拘束部分１１０に向かってテーパになっており、拘束部分１１０の近位に配設された壁屈曲部１２２を含む。先細部分１１８は、衝突壁１１２がプレナム１１６と壁屈曲部１２２の間でプレナム１１６を横断して延びている統合部分５００を更に含む。統合部分５００は、複数の衝突アパーチャ１２０を含む。衝突後キャビティ１０６は、配置されて、流体をプレナム１１６から複数の衝突アパーチャ１２０を通して受容し、流体を複数の外部アパーチャ１０８を通して排出する。衝突後キャビティ１０６は、先細部分１１８と拘束部分１１０の間に配設された衰弱ゾーン１２４を含む。先細部分１１８は、単一の連続した物体として一体的に形成される。
【００１９】
先細部分１１８の統合部分５００の複数の衝突アパーチャ１２０は、統合部分５００に任意の適切な分配を有することができる。複数の衝突アパーチャ１２０は、統合部分５００に沿って側方に配置することができ、壁屈曲部１２２に配設された少なくとも１つの屈曲アパーチャ３００を含むことができ、或いは両方である。
【００２０】
図１、３、５、及び７を参照すると、１つの実施形態では、衰弱ゾーン１２４は、比較できる壁厚さ７０６の少なくとも約３倍である区別可能な屈曲半径７０４を有する又は屈曲アパーチャ３００を有しない或いは両方であるなどの、本明細書で説明した少なくとも１つの特徴を欠いている、比較できるタービン構成要素７００の比較できる衰弱ゾーン７０２に対して縮小される。本明細書で使用するとき、「衰弱ゾーン」１２４は、衰弱ゾーン１２４の近くの衝突アパーチャ１２０の不足のせいで、衝突後キャビティ１０６の残りの部分と比べて、動作中に冷却流体の減少した流れを受容する先細部分１１８及び拘束部分１１０間の衝突後キャビティ１０６内部の容積を表す。更に、本明細書に開示した実施形態に関して使用するとき、「衰弱ゾーン」１２４は、本質的に排除されるほどに減少している衰弱ゾーン１２４を包含するように解釈すべきである。したがって、衰弱ゾーン１２４を参照することは、気付かずに本質的に排除されるほどに効果的に衰弱ゾーン１２４が減少したという事例を含む。本明細書に開示した実施形態の幾つか又はすべての範囲内で衰弱ゾーン１２４の潜在的な排除にもかかわらず、この特徴の参照は、比較目的のために、特に、図７に示したような比較できる衰弱ゾーン７０２に関して、維持される。
【００２１】
図１〜６を参照すると、タービン構成要素１００は、それに限定されないが、エーロフォイル、ノズル（ベーン）、又はバケット（ブレード）を含めて任意の適切な構成要素にすることができる。１つの実施形態では、タービン構成要素１００は、エーロフォイルであり、拘束部分１１０は、エーロフォイルの後縁である。他の実施形態（図示せず）では、タービン構成要素１００は、エーロフォイルであり、拘束部分１２０は、エーロフォイルの前縁である。更に他の構成要素（図示せず）では、タービン構成要素は、エーロフォイルであり、拘束部分１２０は、支持リブ１２６に隣接している。タービン構成要素１００は、単一の拘束部分１１０と対になる単一の先細部分１１８、又は、複数の拘束部分１１０と対になる複数の先細部分１１８を含むことができる。
【００２２】
先細部分１１８の壁厚さ１１４は、それに限定されないが、約０．０１インチ〜約０．０５インチの間、代わりに、約０．０２インチ〜約０．０３６インチの間、代わりに、約０．０１５インチ〜約０．０２５インチの間、代わりに、約０．０３インチ〜約０．０４５インチの間、代わりに、約０．０５インチよりも小さい、代わりに、約０．０４インチよりも小さい、代わりに、約０．０３インチよりも小さい、代わりに、約０．０２インチよりも小さい、代わりに、約０．０１インチよりも小さい、厚さを含めて任意の適切な厚さにすることができる。
【００２３】
衝突壁１１２は、それに限定されないが、金属、プラスチック、セラミックマトリックス複合材、又はそれらの組み合わせ、を含めて任意の適切な材料組成を含むことができる。適切な金属は、それに限定されないが、合金鉄、鋼鉄、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタニウム合金、アルミニウムチタニウム合金、コバルトクロム合金、又はそれらの組み合わせ、を含む。適切なセラミックマトリックス複合材は、それに限定されないが、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化珪素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化珪素繊維強化炭化珪素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、又はそれらの組み合わせ、を含む。
【００２４】
１つの実施形態では、先細部分１１８は、衝突壁１１２の残りの部分２０２から別個の区別可能な物体として形成され、衝突壁１１２の残りの部分２０２に結合される。
【００２５】
再度図１〜６を参照すると、１つの実施形態では、タービン構成要素１００を形成するための方法は、衝突壁１１２の単一の連続した先細部分１１８を付加製造技術によって一体的に形成することと、衝突壁１１２をマニホルド１０４の中に組み込むことと、衝突壁１１２を構成要素壁１０２の内部に配設することと、を含む。衝突壁１１２を構成要素壁１０２の内部に配設することは、マニホルド１０４と構成要素壁１０２の間の衝突後キャビティ１０６を画定する。
【００２６】
単一の連続した先細部分１１８を付加製造技術によって一体的に形成することは、それに限定されないが、直接金属レーザ溶融、直接金属レーザ焼結、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、電子ビーム溶融、レーザ金属積層、及びそれらの組み合わせ、を含めて任意の適切な製造技術を含むことができる。
【００２７】
１つの実施形態では、衝突壁１１２の単一の連続した先細部分１１８を一体的に形成して、衝突壁１１２をマニホルド１０４の中に組み込むことは、単一の連続した先細部分１１８と、衝突壁１１２と、マニホルド１０４と、を単一の連続した物体として付加製造技術によって一体的に形成することを含む。別の実施形態では、構成要素壁１０２と、単一の連続した先細部分１１８と、衝突壁１１２と、マニホルド１０４とは、単一の連続した物体として付加製造技術によって一体的に形成される。
【００２８】
図１〜４を参照すると、１つの実施形態では、単一の連続した先細部分１１８を形成することは、壁屈曲部１２２における衝突壁１１２の壁厚さ１１４の約３倍よりも小さい、壁屈曲部１２２の内側で測定した屈曲半径２００を含む壁屈曲部１２２を形成することを含む。
【００２９】
図５及び６を参照すると、他の実施形態では、単一の連続した先細部分１１８を形成することは、衝突壁１１２がプレナム１１６と壁屈曲部１２２の間でプレナム１１６を横断して延びている統合部分５００を有する先細部分１１８を形成することを含み、複数の衝突アパーチャ１２０は、統合部分５００の中に配設される。
【００３０】
他の実施形態では、衝突壁１１２の単一の連続した先細部分１１８は、衝突壁１１２の残りの部分２０２から別個の区別可能な物体として形成され、衝突壁１１２の単一の連続した先細部分１１８は、衝突壁１１２の残りの部分２０２に結合される。衝突壁１１２の単一の連続した先細部分１１８は、それに限定されないが、ガスタングステンアーク溶接、被覆メタルアーク溶接、プラズマアーク溶接、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接、摩擦溶接、摩擦スポット溶接、摩擦攪拌溶接、ろう付け、又はそれらの組み合わせ、を含めて任意の適切な結合技術によって衝突壁１１２の残りの部分２０２に結合することができる。
【００３１】
図１〜６を参照すると、外部アパーチャ１０８、衝突アパーチャ１２０、及び屈曲アパーチャ３００を含むタービン構成要素１００のアパーチャは、任意の適切な技術によって形成することができる。適切な技術は、それに限定されないが、製作後穴あけ、レーザ穴あけ、放電加工穴あけ、機械穴あけ、振動穴あけ、フライス加工、コンピュータ数値制御フライス加工、ウォータジェット切断、アブレイシブジェット切断、打ち抜き、付加製造技術による形成、又はそれらの組み合わせ、を含むことができる。アパーチャを付加製造技術によって形成することは、周囲構造を形成して周囲構造の除去によってアパーチャを形成することを含む。１つの実施形態では、外部アパーチャ１０８は、付加製造技術によって構成要素壁１０２を形成して、構成要素壁１０２の形成中に外部アパーチャ１０８を形成するために材料を除去することによって、或いは、外部アパーチャ１０８を形成するために容易に取り除かれる犠牲的部分を形成することによって、形成される。他の実施形態では、衝突アパーチャ１２０は、付加製造技術によって先細部分１１８を形成して、先細部分１１８の形成中に衝突アパーチャ１２０を形成するために材料を除去することによって、或いは、衝突アパーチャ１２０を形成するために容易に取り除かれる犠牲的部分を形成することによって、形成される。更に他の実施形態では、屈曲アパーチャ３００は、付加製造技術によって先細部分１１８を形成して、先細部分１１８の形成中に屈曲アパーチャ３００を形成するために材料を除去することによって、或いは、屈曲アパーチャ３００を形成するために容易に取り除かれる犠牲的部分を形成することによって、形成される。
【００３２】
本発明について、好適な実施形態を参照して説明してきたが、当業者なら理解するであろうことは、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、等価なものでその要素を置き換えることができるということである。加えて、本発明の教示に対して、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況や材料を適合させるために多くの修正を行うことができる。したがって、意図していることは、本発明が、本発明を実施するために企図したベストモードとして開示した特定の実施形態に限定されないこと、しかし、本発明が、添付した特許請求の範囲の範囲内に入る実施形態のすべてを含むであろうということである。
【００３３】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
複数の外部アパーチャ（１０８）を含み、拘束部分（１１０）を画定する構成要素壁（１０２）と、
前記構成要素壁（１０２）の内部に配設されたマニホルド（１０４）であって、前記マニホルド（１０４）が、衝突壁（１１２）を含み、前記衝突壁（１１２）が、壁厚さ（１１４）を含み、プレナム（１１６）及び先細部分（１１８）を画定し、前記先細部分（１１８）が、前記拘束部分（１１０）に向かってテーパになっており、複数の衝突アパーチャ（１２０）及び壁屈曲部（１２２）を含み、前記壁屈曲部（１２２）が、前記拘束部分（１１０）の近位に配設される、マニホルド（１０４）と、
前記マニホルド（１０４）と前記構成要素壁（１０２）の間に配設された衝突後キャビティ（１０６）であって、前記衝突後キャビティ（１０６）が、配置されて、流体を前記プレナム（１１６）から前記複数の衝突アパーチャ（１２０）を通して受容し、前記流体を前記複数の外部アパーチャ（１０８）を通して排出し、前記衝突後キャビティ（１０６）が、前記先細部分（１１８）と前記拘束部分（１１０）の間に配設された衰弱ゾーン（１２４）を含む、衝突後キャビティ（１０６）と、を含み、
前記先細部分（１１８）が、単一の連続した物体として一体的に形成され、前記壁屈曲部（１２２）が、前記壁屈曲部（１２２）における前記衝突壁（１１２）の前記壁厚さ（１１４）の約３倍よりも小さい、前記壁屈曲部（１２２）の内側で測定した屈曲半径（２００）を含む、タービン構成要素（１００）。
［実施態様２］
前記屈曲半径（２００）は、前記壁屈曲部（１２２）における前記衝突壁（１１２）の前記壁厚さ（１１４）の約１．５倍よりも小さい、実施態様１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様３］
前記屈曲半径（２００）は、約０．０６インチよりも小さい、実施態様１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様４］
前記タービン構成要素（１００）は、エーロフォイルであり、前記拘束部分（１１０）は、前記エーロフォイルの後縁である、実施態様１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様５］
前記マニホルド（１０４）の前記先細部分（１１８）は、前記拘束部分（１１０）から前記壁厚さ（１１４）の約２０倍よりも小さい距離の範囲内に前記複数の衝突アパーチャ（１２０）の一部分を含む、実施態様１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様６］
前記マニホルド（１０４）の前記先細部分（１１８）は、前記拘束部分（１１０）から約０．５インチ内に前記複数の衝突アパーチャ（１２０）の一部分を含む、実施態様１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様７］
前記先細部分（１１８）の前記壁厚さ（１１４）は、約０．０２インチ〜約０．０３６インチである、実施態様１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様８］
前記衰弱ゾーン（１２４）は、比較できる壁厚さの少なくとも約３倍の区別可能な屈曲半径を有する比較できるタービン構成要素の比較できる衰弱ゾーンに対して縮小される、実施態様１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様９］
前記衝突壁は、ステンレス鋼の組成を含む、実施態様１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様１０］
複数の外部アパーチャ（１０８）を含み、拘束部分（１１０）を画定する構成要素壁（１０２）と、
前記構成要素壁（１０２）の内部に配設されたマニホルド（１０４）であって、前記マニホルド（１０４）が、衝突壁（１１２）を含み、前記衝突壁（１１２）が、壁厚さ（１１４）を含み、プレナム（１１６）及び先細部分（１１８）を画定し、前記先細部分（１１８）が、前記拘束部分（１１０）に向かってテーパになっており、前記拘束部分（１１０）の近位に配設される壁屈曲部（１２２）を含み、前記先細部分（１１８）が、前記衝突壁（１１２）が前記プレナム（１１６）と前記壁屈曲部（１２２）の間で前記プレナム（１１６）を横断して延びている統合部分（５００）を更に含み、前記統合部分（５００）が、複数の衝突アパーチャ（１２０）を含む、マニホルド（１０４）と、
前記マニホルド（１０４）と前記構成要素壁（１０２）の間に配設された衝突後キャビティ（１０６）であって、前記衝突後キャビティ（１０６）が、配置されて、流体を前記プレナム（１１６）から前記複数の衝突アパーチャ（１２０）を通して受容し、前記流体を前記複数の外部アパーチャ（１０８）を通して排出し、前記衝突後キャビティ（１０６）が、前記先細部分（１１８）と前記拘束部分（１１０）の間に配設された衰弱ゾーン（１２４）を含む、衝突後キャビティ（１０６）と、を含み、
前記先細部分（１１８）が、単一の連続した物体として一体的に形成される、タービン構成要素（１００）。
［実施態様１１］
前記複数の衝突アパーチャは、壁屈曲部に配設された少なくとも１つの屈曲アパーチャを含む、実施態様１０に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様１２］
前記衰弱ゾーン（１２４）は、前記壁屈曲部に配設された前記少なくとも１つの屈曲アパーチャを欠いている比較できるタービン構成要素の比較できる衰弱ゾーンに対して縮小される、実施態様１１に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様１３］
前記タービン構成要素（１００）は、エーロフォイルであり、前記拘束部分（１１０）は、前記エーロフォイルの後縁である、実施態様１０に記載のタービン構成要素（１００）。
［実施態様１４］
衝突壁（１１２）の単一の連続した先細部分（１１８）を付加製造技術によって一体的に形成して、前記衝突壁（１１２）をマニホルド（１０４）の中に組み込むステップであって、前記衝突壁（１１２）が、壁厚さ（１１４）を含み、プレナム（１１６）を画定し、前記先細部分（１１８）が、壁屈曲部（１２２）の方にテーパになっており、複数の衝突アパーチャ（１２０）を含む、ステップと、
前記衝突壁（１１２）を構成要素壁（１０２）の内部に配設するステップであって、前記構成要素壁（１０２）が、複数の外部アパーチャ（１０８）を含み、拘束部分（１１０）を画定し、前記壁屈曲部（１２２）が、前記拘束部分（１１０）の近位に配設される、ステップと、を含み、
前記衝突壁（１１２）を前記構成要素壁（１０２）の内部に配設することが、衝突後キャビティ（１０６）を前記マニホルド（１０４）と前記構成要素壁（１０２）の間に画定し、前記衝突後キャビティ（１０６）が、配置されて、流体を前記プレナム（１１６）から前記複数の衝突アパーチャ（１２０）を通して受容し、前記流体を前記複数の外部アパーチャ（１０８）を通して排出し、前記衝突後キャビティ（１０６）が、前記先細部分（１１８）と前記拘束部分（１１０）の間に配設された衰弱ゾーン（１２４）を含む、タービン構成要素（１００）を形成するための方法。
［実施態様１５］
前記単一の連続した先細部分（１１８）を形成することは、前記壁屈曲部（１２２）における前記衝突壁（１１２）の前記壁厚さ（１１４）の約３倍よりも小さい、前記壁屈曲部（１２２）の内側で測定した屈曲半径（２００）を有する前記壁屈曲部（１２２）を形成することを含む、実施形態１４に記載の方法。
［実施態様１６］
前記単一の連続した先細部分（１１８）を形成することは、前記衝突壁（１１２）が前記プレナム（１１６）と前記壁屈曲部（１２２）の間で前記プレナム（１１６）を横断して延びている統合部分（５００）を有する前記先細部分（１１８）を形成することを含み、前記複数の衝突アパーチャ（１２０）が、前記統合部分（５００）の中に配設される、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１７］
前記単一の連続した先細部分（１１８）を前記付加製造技術によって一体的に形成することは、直接金属レーザ溶融、直接金属レーザ焼結、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、電子ビーム溶融、レーザ金属積層、及びそれらの組み合わせ、からなる群から選択される付加製造技術を含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１８］
前記衝突壁（１１２）の前記単一の連続した先細部分（１１８）を一体的に形成して、前記衝突壁（１１２）を前記マニホルド（１０４）の中に組み込むことは、前記単一の連続した先細部分（１１８）と、前記衝突壁（１１２）と、前記マニホルド（１０４）と、を単一の連続した物体として前記付加製造技術によって一体的に形成することを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１９］
前記衝突壁（１１２）を前記構成要素壁（１０２）の内部に配設することは、前記構成要素壁（１０２）と、前記単一の連続した先細部分（１１８）と、前記衝突壁（１１２）と、前記マニホルド（１０４）と、を単一の連続した物体として前記付加製造技術によって一体的に形成することを含む、実施態様１８に記載の方法。
［実施態様２０］
前記衝突壁（１１２）の前記単一の連続した先細部分（１１８）を形成して、前記衝突壁（１１２）を前記マニホルド（１０４）の中に組み込むことは、前記衝突壁（１１２）の前記単一の連続した先細部分（１１８）を前記衝突壁（１１２）の残りの部分（２０２）から別個の区別可能な物体として形成して、前記衝突壁（１１２）の前記単一の連続した先細部分（１１８）を前記衝突壁（１１２）の前記残りの部分（２０２）に結合することを含む、実施態様１４に記載の方法。
【符号の説明】
【００３４】
１００  タービン構成要素
１０２  構成要素壁
１０４  マニホルド
１０６  衝突後キャビティ
１０８  外部キャビティ
１１０  拘束部分
１１２  衝突壁
１１４  壁厚さ
１１６  プレナム
１１８  先細部分
１２０  衝突アパーチャ
１２２  壁屈曲部
１２４  衰弱ゾーン
１２６  支持リブ
２００  屈曲半径
２０２  残りの部分
３００  屈曲アパーチャ
５００  統合部分
７００  比較できるタービン構成要素
７０２  比較できる衰弱ゾーン
７０４  区別可能な屈曲半径
７０６  比較できる壁厚さ
【図１】
2018031369.tif 000003
【図２】
2018031369.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018031369.tif 000007
【図６】
2018031369.tif 000008
【図７】
2018031369.tif 000009
【外国語明細書】
2018031369000001.pdf