(57)【要約】【課題】構成要素の内部通路を密封するためのシステムを提供する。【解決手段】構成要素（３８）の内部通路（３０）を密封するためのシステム（３００）は、内部通路（３０）内に配置された閉鎖要素（３０６）と、内部通路（３０）を画定する少なくとも１つの通路壁（３０４）に閉鎖要素（３０６）を結合する継手材料（３１４）とを含む。システム（３００）はまた、閉鎖要素（３０６）、継手材料（３１４）、および少なくとも１つの通路壁（３０４）に近接して配置された可撓性ろう付け要素（３４０）を含む。【選択図】図３
2018062005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成要素（３８）の内部通路（３０）を密封するためのシステム（３００）であって、
前記内部通路（３０）内に配置された閉鎖要素（３０６）と、
前記内部通路（３０）を画定する少なくとも１つの通路壁（３０４）に前記閉鎖要素（３０６）を結合する継手材料（３１４）と、
前記閉鎖要素（３０６）、前記継手材料（３１４）、および前記少なくとも１つの通路壁（３０４）に近接して配置された可撓性ろう付け要素（３４０）とを備える、システム（３００）。
【請求項２】
前記可撓性ろう付け要素（３４０）が、周囲温度で可撓性である固体材料を備える、請求項１に記載のシステム（３００）。
【請求項３】
前記可撓性ろう付け要素（３４０）が、可撓性テープを備える、請求項１に記載のシステム（３００）。
【請求項４】
前記可撓性テープが、粉末低融点ろう付け材料、粉末高融点材料、および結合剤の混合物を備える、請求項３に記載のシステム（３００）。
【請求項５】
前記可撓性テープが、ＤＦ４ＢとＭａｒＭ  ２４７との混合物を約７０：３０〜約３０：７０の範囲内の比率で含む、請求項３に記載のシステム（３００）。
【請求項６】
前記内部通路（３０）内で前記可撓性ろう付け要素（３４０）に隣接して配置されたろう付けペースト（３３０）をさらに備える、請求項１に記載のシステム（３００）。
【請求項７】
前記ろう付けペースト（３３０）および前記可撓性ろう付け要素（３４０）が、前記閉鎖要素（３０６）に近接して層状に順次配置される、請求項６に記載のシステム（３００）。
【請求項８】
前記層が、前記閉鎖要素（３０６）に配置された第１のペースト層（３３２）と、前記第１のペースト層（３３２）に配置された第１の可撓性ろう付け要素（３４２）としての前記可撓性ろう付け要素（３４０）と、前記第１の可撓性ろう付け要素（３４２）に配置された第２のペースト層（３３４）とを備える、請求項７に記載のシステム（３００）。
【請求項９】
前記ろう付けペースト（３３０）が、ＤＦ４Ｂを含む、請求項１に記載のシステム（３００）。
【請求項１０】
前記閉鎖要素（３０６）が、前記内部通路（３０）の閉鎖部位（３０８）に近接して締まりばめで前記少なくとも１つの通路壁（３０４）に対して受容されるような寸法および形状にされる、請求項１に記載のシステム（３００）。
【請求項１１】
構成要素（３８）の内部通路（３０）を密封する方法であって、
継手材料（３１４）を使用して前記内部通路（３０）を画定する少なくとも１つの通路壁（３０４）に閉鎖要素（３０６）を結合すること（６０２）と、
前記閉鎖要素（３０６）、前記継手材料（３１４）、および前記少なくとも１つの通路壁（３０４）に近接して可撓性ろう付け要素（３４０）を配置すること（６０４）と、
前記可撓性ろう付け要素（３４０）のろう付け材料が、前記閉鎖要素（３０６）、前記継手材料（３１４）、および前記少なくとも１つの通路壁（３０４）の少なくとも１つと冶金的結合を形成するように、前記構成要素（３８）を少なくとも１つの熱サイクルにかけること（６０６）とを含む、方法（６００）。
【請求項１２】
前記可撓性ろう付け要素（３４０）を配置すること（６０４）が、前記閉鎖要素（３０６）と前記継手材料（３１４）に隣接する前記少なくとも１つの通路壁（３０４）との間に画定された空間内に前記可撓性ろう付け要素（３４０）を成形することを含む、請求項１１に記載の方法（６００）。
【請求項１３】
前記可撓性ろう付け要素（３４０）を成形することが、ツールを使用して前記空間内に前記少なくとも１つの可撓性ろう付け要素（３４０）を押し込むこと、および前記空間内に前記可撓性ろう付け要素（３４０）を配置するために真空圧力を加えることの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法（６００）。
【請求項１４】
前記内部通路（３０）内で前記可撓性ろう付け要素（３４０）に隣接してろう付けペースト（３３０）を配置すること（６０４）をさらに含む、請求項１１に記載の方法（６００）。
【請求項１５】
前記閉鎖要素（３０６）に近接して層状に順次前記ろう付けペースト（３３０）および前記可撓性ろう付け要素（３４０）を適用することをさらに含む、請求項１４に記載の方法（６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成要素に画定された内部チャネルを密封するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示の分野は、一般に、内部に画定された内部通路を有する構成要素に関し、より具体的には、構成要素に画定された内部チャネルを密封するためのシステムおよび方法に関する。
【０００３】
一部の構成要素は、たとえば意図する機能を実行するために、内部に画定される内部通路を必要とする。たとえば、限定するものではないが、ガスタービンの高温ガス経路構成要素のような一部の構成要素は、高温に曝される。少なくとも一部のこのような構成要素は、冷却流体の流れを受け入れるために内部に画定された内部通路を有しており、それにより構成要素は高温に十分に耐えることができる。別の例として、限定するものではないが、一部の構成要素は、別の構成要素との境界で摩擦を受ける。少なくとも一部のこのような構成要素は、潤滑剤の流れを受け入れて摩擦の低減を促進するために、内部に画定された内部通路を有する。
【０００４】
内部に画定された内部通路を有する少なくとも一部の公知の構成要素は金型に形成され、セラミック材料のコアが金型キャビティ内に延びている。溶融した金属合金がセラミックコアの周囲の金型キャビティ内に導入され、冷却されて構成要素を形成した後、セラミックコアは化学浸出などによって除去され、予備内部通路を形成する。代替的にまたは追加的に、内部に画定された内部通路を有する少なくとも一部の公知の構成要素は、まず内部通路を設けずに形成され、内部通路は後のプロセスで形成される。たとえば、少なくとも一部の公知の内部通路は、限定はしないが、電気化学的穿孔プロセスなどを用いて、構成要素内に予備通路を穿孔することによって形成される。
【０００５】
さらに、少なくとも一部の公知の構成要素については、内部通路の選択された最終構成を生成するために、予備内部通路内に内部閉鎖部を形成することが必要である。たとえば、限定するものではないが、形成された予備内部通路は、成形プロセスを単純化するために構成要素の外側壁を通過し、選択された最終構成を適切に画定するために、内部通路を外側壁の内部に密封しなければならない。追加的にまたは代替的に、別の非限定的な例として、内部通路は、構成要素内に画定された内部通路のネットワークの一部であり、内部通路のネットワークを介して選択された流れパターンを生成するために、内部閉鎖部が必要である。このような内部閉鎖部を形成する１つの公知の方法は、選択された閉鎖位置で通路内に金属閉鎖要素を挿入し、たとえばろう付け継手を使用して閉鎖要素を通路壁に結合して密封を行うことである。しかし、少なくとも一部のこのような構成要素については、内部通路の直径が小さいので、閉鎖部位から汚染を効果的に洗浄または除去する能力を低下または排除してしまう。場合によっては、たとえば閉鎖部位の汚染、不完全な洗浄、またはセラミックコアの浸出の影響により、継手に局所的な欠陥が生じ、密封が不完全となり閉鎖が無効になってしまう。さらに、このような欠陥のいくつかは、たとえば複数のろう付けサイクルを使用して修復可能であるが、少なくとも一部のこのような欠陥は、ろう付けによって修復不可能であり、潜在的に使用不可能な構成要素を生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第９６２３５０４Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【０００７】
一態様では、構成要素の内部通路を密封するためのシステムが提供される。システムは、内部通路内に配置された閉鎖要素と、内部通路を画定する少なくとも１つの通路壁に閉鎖要素を結合する継手材料とを含む。システムはまた、閉鎖要素、継手材料、および少なくとも１つの通路壁に近接して配置された可撓性ろう付け要素を含む。
【０００８】
別の態様では、構成要素の内部通路を密封する方法が提供される。方法は、継手材料を使用して内部通路を画定する少なくとも１つの通路壁に閉鎖要素を結合することと、閉鎖要素、継手材料、および少なくとも１つの通路壁に近接して可撓性ろう付け要素を配置することとを含む。方法はまた、可撓性ろう付け要素のろう付け材料が、閉鎖要素、継手材料、および少なくとも１つの通路壁の少なくとも１つと冶金的結合を形成するように、構成要素を少なくとも１つの熱サイクルにかけることを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なガスタービンの概略図である。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンのタービンの一部の概略図である。
【図３】図１に示すガスタービンと共に使用するための構成要素などの、例示的な構成要素の一部の概略断面図である。
【図４】適用構成のその内部通路内に結合された密封システムの例示的な実施形態を有する、図３に示す例示的な構成要素の部分の概略断面図である。
【図５】完成構成のその内部通路内に結合された図４に示す例示的な密封システムを有する、図３に示す例示的な構成要素の部分の概略断面図である。
【図６】図３〜図５に示す構成要素などの、構成要素の内部通路を密封する例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に記載の例示的なシステムおよび方法は、構成要素の内部通路を密封する公知の方法に関連する欠点の少なくとも一部を克服する。本明細書に記載の実施形態は、ろう付けのような継手材料によって内部通路内にしっかりと結合された閉鎖要素を含む。継手材料は、通路の完全な密封を防止する欠陥を画定することができる。本明細書に記載の実施形態はさらに、閉鎖要素に近接して配置された可撓性ろう付け要素と、継手材料に隣接する通路壁とを含む。継手材料上に嵌め込まれた可撓性ろう付け要素は、継手材料上に所望の量のろう付け材料を配置することを容易にし、それにより継手における冶金的結合および密封を改良する。
【００１１】
別途指定のない限り、本明細書で使用される「一般に」、「実質的に」、および「およそ」などの近似を表す文言は、そのように修飾された用語が、絶対的または完全な程度ではなく、当業者によって認識されるようなおおよその程度にのみ適用され得ることを示している。さらに、別途指定のない限り、「第１の」、「第２の」などの用語は、単に標識として本明細書で使用されているに過ぎず、これらの用語が言及する要素に対して順序、位置、または階層上の要件を加えることを意図するものではない。さらに、たとえば、「第２の」要素への言及は、たとえば、「第１の」もしくはより小さい数字の要素または「第３の」もしくはより大きな数字の要素の存在を必要とせず、または妨げるものではない。
【００１２】
図１は、回転機械、すなわちターボ機械、より具体的にはタービンエンジンの概略図である。例示的な実施形態では、タービンエンジンは、ガスタービンエンジン１０である。あるいは、回転機械は、これらに限定されないが、蒸気タービンエンジン、遠心圧縮機、およびターボチャージャを含む任意の他のタービンエンジンおよび／または回転機械である。例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１２、燃焼器１４、タービン１６、および燃料ノズル２０の各々の少なくとも１つを含む。燃料ノズル２０は、燃料（図示せず）を燃焼器１４の加圧空気２４と混合して噴射するように構成される。燃焼器１４は、燃料空気混合物（図示せず）を点火し燃焼させた後、高温ガス流２２をタービン１６に送る。タービン１６は、固定ベーンまたはブレード（図１には図示せず）を有する１つまたは複数のステータと、ステータに対して回転するブレードまたはバケット（図１には図示せず）を有する１つまたは複数のロータとを含む。高温ガス流２２がタービンロータブレードを通過し、それによってタービンロータを駆動して回転させる。タービン１６は、単一の回転可能なシャフト１８に結合され、それにより高温ガス流２２がタービンブレードを通過する際にシャフトを回転させる。本明細書で使用される場合、「結合する」という用語は、構成要素間の直接的な機械的、電気的、および／または通信接続に限定されず、複数の構成要素間の間接的な機械的、電気的、および／または通信接続も含むことができることに留意されたい。代替の実施形態では、回転可能なシャフト１８は、回転可能なシャフト１８を形成するように共に結合された複数のシャフトセグメントである。例示的な実施形態では、回転可能なシャフト１８は、圧縮機１２に結合される。圧縮機１２は、回転可能なシャフト１８によって回転するように駆動されるロータ（図示せず）に堅固に取り付けられたブレード（図示せず）を含む。空気が回転ブレードを通過するとき、空気圧力が増加し、それによって燃焼器１４に適切な燃焼のための十分な加圧空気２４が供給される。
【００１３】
図２は、図１に示すガスタービンエンジン１０のタービン１６の一部の概略図である。内部に画定された内部通路が適切に形成されたガスタービンエンジン１０の構成要素は、構成要素３８として示されている。たとえば、限定するものではないが、構成要素３８は、高温ガス流２２の経路に近接する構成要素を含む。このような高温ガス経路構成要素は、ガスタービンエンジン１０の動作中に高温に曝され、たとえば、高温ガス流２２の動作温度は、一例では、華氏２５００度（約摂氏１３７１度）を超えている。追加的にまたは代替的に、構成要素３８は、内部に画定された内部通路が適切に形成された任意の構成要素を含む。特に、構成要素３８は、ガスタービンエンジン１０の状況で示されているが、本明細書に記載のシステムおよび方法は、内部に画定された内部通路が適切に形成された構成要素を利用する任意の適切な状況で使用する構成要素に適用可能であることを理解されたい。
【００１４】
例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、構成要素３８を冷却する冷却システム４２を含む。たとえば、例示的な実施形態では、タービン１６は、少なくとも１つのタービンブレード２６と、少なくとも１つのステータベーン２８とを含み、構成要素３８は、タービンブレード２６およびステータベーン２８の少なくとも１つである。代替の実施形態では、構成要素３８は、これらに限定されないが、他のタービンバケットアセンブリ（ブレードまたはブレードアセンブリとしても知られる）、他のノズルアセンブリ（ベーンまたはベーンアセンブリとしても知られる）、シュラウドアセンブリ、トランジションピース、リテーニングリング、および圧縮機排気構成要素のうちの任意のものを含む。一般に、冷却システム４２は、構成要素３８内に画定された複数の内部通路３０を含む。例示的な実施形態では、冷却流体、たとえば加圧空気２４はプレナムから内部通路３０に供給され、冷却流体が内部通路３０の各々を通って流れ、構成要素３８を冷却する。代替の実施形態では、加圧空気２４以外の流体を使用して、高温ガス流２２に曝された構成要素を冷却することができる。本明細書で使用する「流体」という用語は、限定はしないが、ガス、蒸気、および空気を含む、流れる任意の媒体または材料を含むことを理解されたい。例示的な実施形態では、少なくとも１つの冷却システム４２が各構成要素３８に画定され、ガスタービンエンジン１０のケーシング３４に形成された冷却流体供給導管４４と流れ連通して結合される。例示的な実施形態では、冷却流体供給導管４４は、圧縮機１２に流体結合される。
【００１５】
図３は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）と共に使用するためなどの、構成要素３８の例示的な実施形態の一部の概略断面図である。例示的な実施形態では、構成要素３８は、基板３０２から形成される。ある特定の実施形態では、基板３０２は、これらに限定されないが、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、ニッケル−アルミニウム金属間合金、チタン−アルミニウム基金属間化合物、ニオブ基合金、およびモリブデン基合金の少なくとも１つなどの、高強度超合金金属から形成される。代替の実施形態では、基板３０２は、構成要素３８が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な材料から形成される。
【００１６】
上述したように、内部通路３０は、構成要素３８内に画定される。より具体的には、内部通路３０は、基板３０２の少なくとも一部を通って内部に延びる少なくとも１つの通路壁３０４によって画定される。ある特定の実施形態では、コーティング（図示せず）が、少なくとも１つの通路壁３０４に存在する。たとえば、限定するものではないが、アルミナイドコーティング（図示せず）が、少なくとも１つの通路壁３０４に沿って基板３０２の露出した表面に形成される。代替の実施形態では、少なくとも１つの通路壁３０４には、任意の適切なコーティングが存在するか、またはコーティングが存在しない。
【００１７】
閉鎖要素３０６は、閉鎖部位３０８に近接して内部通路３０内に結合される。より具体的には、閉鎖要素３０６は、閉鎖部位３０８に近接して少なくとも１つの通路壁３０４に対して受容されるような寸法および形状にされる。たとえば、例示的な実施形態では、少なくとも１つの通路壁３０４は、閉鎖部位３０８に近接して内部通路３０の略円形の断面を画定し、閉鎖要素３０６は、略球形であり、閉鎖部位３０８に近接して内部通路３０の直径にほぼ等しい直径を有する。代替の実施形態では、内部通路３０および閉鎖要素３０６の各々は、閉鎖要素３０６が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な形状を有する。
【００１８】
例示的な実施形態では、閉鎖要素３０６は、高温および／または腐食環境での使用に適した材料から形成される。たとえば、限定するものではないが、閉鎖要素３０６は、ハステロイ（登録商標）材料から形成される。ハステロイは、インディアナ州ココモのＨａｙｎｅｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社の登録商標である。代替の実施形態では、閉鎖要素３０６は、閉鎖要素３０６が本明細書で説明されるように機能することを可能にする、任意の適切な材料または材料の組合せから形成される。
【００１９】
ある特定の実施形態では、少なくとも１つの通路壁３０４は、閉鎖部位３０８に近接して閉鎖要素３０６を配置することを容易にするような形状である。たとえば、閉鎖要素３０６は、内部通路３０を通って閉鎖部位３０８に挿入可能であり、それにより閉鎖要素３０６が閉鎖部位３０８に近接して締まりばめで受容される。より具体的には、例示的な実施形態では、閉鎖部位３０８の第１の側３１０の少なくとも１つの通路壁３０４の形状は、内部通路３０を通した閉鎖要素３０６の挿入を可能にするように構成され、反対側の第２の側３１２の少なくとも１つの通路壁３０４の形状は、締まりばめで閉鎖要素３０６に対して結合するように構成される。代替の実施形態では、少なくとも１つの通路壁３０４は、閉鎖部位３０８に近接して閉鎖要素３０６を配置することを容易にするために、任意の他の適切な方法で成形される。追加的にまたは代替的に、取り外し可能な工具（図示せず）が、閉鎖部位３０８に近接して閉鎖要素３０６を最初に配置するために使用される。
【００２０】
さらに、閉鎖要素３０６は、継手材料３１４によって少なくとも１つの通路壁３０４にしっかりと結合される。例示的な実施形態では、継手材料３１４は、ろう付け材料である。ろう付け材料は、基板３０２および閉鎖要素３０６の融点より低い融点を有する材料であり、基板３０２および閉鎖要素３０６の他の選択された化学特性と実質的に一致し、それによりろう付け材料と基板３０２および閉鎖要素３０６との間に生じる化学活性が相対的に低下される。たとえば、閉鎖部位３０８に近接して閉鎖要素３０６を配置する前、後および／または同時に、継手材料３１４は、閉鎖要素３０６および少なくとも１つの通路壁３０４の少なくとも１つにペーストとして適用され、次いでアセンブリが、継手材料３１４が閉鎖要素３０６および少なくとも１つの通路壁３０４と冶金的に結合するように、適切なろう付けサイクルで加熱される。
【００２１】
たとえば、限定するものではないが、基板３０２はニッケル合金から形成され、継手材料３１４はニッケルろう付け合金から少なくとも部分的に形成される。特定の実施形態では、基板３０２はニッケル合金から形成され、継手材料３１４はニッケルろう付け合金であるＡｍｄｒｙ  ＤＦ４Ｂを含む。代替の実施形態では、継手材料３１４は、閉鎖要素３０６が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な材料である。
【００２２】
例示的な実施形態では、欠陥３２０は、継手材料３１４によって画定され、内部通路３０の第１の側３１０および第２の側３１２と流体連通している。たとえば、限定するものではないが、欠陥３２０は、上述したように閉鎖部位３０８に近接した汚染、不完全な洗浄、またはセラミックコアの浸出の影響の結果として形成される。欠陥３２０は、第１の側３１０と第２の側３１２とが互いに流体連通するように配置されるため、欠陥３２０は閉鎖要素３０６が閉鎖部位３０８で内部通路３０の有効な閉鎖または密封を行うことを阻害する。代替の実施形態では、欠陥３２０は、存在しない。
【００２３】
図４は、適用構成３０１の内部通路３０内に結合された密封システム３００の例示的な実施形態を有する、図３に示す例示的な構成要素３８の部分の概略断面図である。図５は、完成構成３０３の内部通路３０内に結合された例示的な密封システム３００を有する、図３に示す例示的な構成要素３８の部分の概略断面図である。
【００２４】
図４および図５を参照すると、閉鎖要素３０６および継手材料３１４に加えて、適用構成３０１のシステム３００はさらに、内部通路３０内に、閉鎖要素３０６、継手材料３１４、および少なくとも１つの通路壁３０４に近接して配置された少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０を含む。たとえば、例示的な実施形態では、少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０は、閉鎖要素３０６の第１の側３１０の閉鎖部位３０８に隣接して配置される。代替の実施形態では、少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０は、閉鎖要素３０６の第２の側３１２の閉鎖部位３０８に隣接して配置される。
【００２５】
完成構成３０３のシステム３００は、システム３００を少なくとも１つの熱サイクルにかけることによって、適用構成３０１のシステム３００から得られる。より具体的には、少なくとも１つの熱サイクル中のシステム３００の温度上昇により、可撓性ろう付け要素３４０が閉鎖要素３０６に隣接する密封要素３５０に変形する。少なくとも１つの熱サイクルは、可撓性ろう付け要素３４０のろう付け材料に閉鎖要素３０６、継手材料３１４、および少なくとも１つの通路壁３０４の少なくとも１つと冶金的結合を形成させ、内部通路３０の第１の側３１０上の欠陥３２０（存在する場合）を含む少なくとも継手材料３１４上に密封要素３５０を形成する。したがって、システム３００は、継手材料３１４の欠陥３２０の存在下であっても、第１の側３１０がもはや第２の側３１２と流れ連通しないように、閉鎖部位３０８に近接して内部通路３０を密封することを容易にする。
【００２６】
例示的な実施形態では、少なくとも１つの熱サイクルは、可撓性ろう付け要素３４０のろう付け材料の適切なろう付けサイクルとなるように選択される。代替の実施形態では、少なくとも１つの熱サイクルは、システム３００が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な熱サイクルとなるように選択される。
【００２７】
可撓性ろう付け要素３４０は、限定はしないが、可撓性テープなどの周囲温度で可撓性である固体材料であり、それにより可撓性ろう付け要素３４０は、閉鎖要素３０６と継手材料３１４に隣接する少なくとも１つの通路壁３０４との間に画定された谷形空間内に少なくとも部分的に嵌め込まれるように成形可能である。さらに、可撓性ろう付け要素３４０の最初の剛性は、第１の側３１０の継手材料３１４の外側表面全体に隣接する可撓性ろう付け要素３４０の適用を単純化し、継手材料３１４上にろう付けペーストを単独で適用するのと比較して、少なくとも１つの熱サイクル中に、第１の側３１０の継手材料３１４の外側表面全体上の所定位置に可撓性ろう付け要素３４０を維持することを容易にする。したがって、ろう付けペースト単独の使用と比較して、可撓性ろう付け要素３４０は、可撓性ろう付け要素３４０内のろう付け材料と、基板３０２、閉鎖要素３０６、および継手材料３１４の少なくとも１つとの間の冶金的結合の改良を容易にし、したがって、完成構成３０３における内部通路３０の完全な閉塞を容易にする。
【００２８】
ある特定の実施形態では、可撓性ろう付け要素３４０は、第１の側３１０から挿入されるツール（図示せず）の使用に適用され、それにより可撓性ろう付け要素３４０は、閉鎖要素３０６と継手材料３１４に隣接する少なくとも１つの通路壁３０４との間に画定された空間内に少なくとも部分的に嵌め込まれる。たとえば、ツールは、可撓性ろう付け要素３４０を、閉鎖要素３０６と継手材料３１４に隣接する少なくとも１つの通路壁３０４との間に画定された空間内にしっかりと押し込むために使用される。追加的にまたは代替的に、真空圧力は、閉鎖要素３０６と継手材料３１４に隣接する少なくとも１つの通路壁３０４との間に画定された空間内に少なくとも部分的に可撓性ろう付け要素３４０を配置するために使用される。代替の実施形態では、可撓性ろう付け要素３４０は、システム３００が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な方法で配置される。
【００２９】
ある特定の実施形態では、可撓性ろう付け要素３４０は、粉末低融点ろう付け材料、粉末高融点材料、および適切な結合剤の適切に適合する混合物から形成された可撓性テープである。たとえば、結合剤は、少なくとも１つの熱サイクル中に「焼き切る」ように選択される。ある特定の実施形態では、基板３０２はニッケル合金から形成され、継手材料３１４はニッケルろう付け合金を含む混合物から形成され、可撓性ろう付け要素３４０は粉末低融点ニッケルろう付け合金、粉末高融点ニッケル合金、および適切な結合剤の混合物から形成された可撓性テープである。たとえば、可撓性ろう付け要素３４０は、低融点ろう付け材料としてのＤＦ４Ｂ、および高融点材料としてのＭａｒＭ  ２４７を約７０：３０〜約３０：７０の範囲内の比率で含む可撓性テープである。１つのこのような例では、可撓性ろう付け要素３４０は、ＤＦ４ＢおよびＭａｒＭ  ２４７を約５０：５０の比率で含む。代替の例では、可撓性ろう付け要素３４０は、可撓性ろう付け要素３４０が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な比率でＤＦ４ＢおよびＭａｒＭ  ２４７を含む。別の例では、可撓性ろう付け要素３４０は、高融点材料として、Ｒｅｎｅ  １４２、Ｒｅｎｅ  １９５、およびＲｅｎｅ  ８０の少なくとも１つを含む可撓性テープである。別の例では、可撓性ろう付け要素３４０は、低融点ろう付け材料として、ＡＭＳ  ４７８２、ＡＭＳ  ４７７７、Ａｍｄｒｙ  ＤＦ−３、およびＡｍｄｒｙ  Ｄ−１５の少なくとも１つを含む可撓性テープである。代替の実施形態では、可撓性ろう付け要素３４０は、可撓性ろう付け要素３４０が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な方法で、任意の適切な材料から形成される。
【００３０】
ある特定の実施形態では、可撓性ろう付け要素３４０は、約０．０２０〜約０．１８０インチの範囲内の厚さを有する。特定の実施形態では、可撓性ろう付け要素３４０は、約０．０６０インチの厚さを有する。代替の実施形態では、可撓性ろう付け要素３４０は、可撓性ろう付け要素３４０が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な厚さを有する。さらに、ある特定の実施形態では、可撓性ろう付け要素３４０は、内部通路３０内の位置に配置可能であり、そこでは、同様の厚さのろう付け材料をペーストとして、または予め焼結されたプリフォームなどの硬質ろう付け材として継手材料３１４全体にわたって正確に配置することは困難または不可能である。
【００３１】
ある特定の実施形態では、適用構成３０１のシステム３００はさらに、内部通路３０内に、内部通路３０内で可撓性ろう付け要素３４０に隣接するろう付けペースト３３０を含む。例示的な実施形態では、ろう付けペースト３３０は、基板３０２、閉鎖要素３０６、継手材料３１４、および可撓性ろう付け要素３４０の少なくとも１つと適合するように選択される。たとえば、限定するものではないが、基板３０２はニッケル合金から形成され、継手材料３１４はＤＦ４Ｂを含み、可撓性ろう付け要素３４０はＤＦ４ＢおよびＭａｒＭ  ２４７を５０：５０の比率で含むテープであり、ろう付けペースト３３０もまたＤＦ４Ｂを含む。ある特定の実施形態では、適用構成３０１で可撓性ろう付け要素３４０と組み合わせて適用されるろう付けペースト３３０は、たとえば少なくとも１つの熱サイクル中に閉鎖部位３０８に近接して追加のろう付け材料を設けることによって、完成構成３０３の密封要素３５０、基板３０２、閉鎖要素３０６、および継手材料３１４間の冶金的結合を強化する。
【００３２】
ある特定の実施形態では、ろう付けペースト３３０および少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０は、閉鎖要素３０６に近接して層状に順次配置されて、適用構成３０１を形成する。たとえば、例示的な実施形態では、閉鎖要素３０６が上述したように継手材料３１４によって内部通路３０内に固定された後、ろう付けペースト３３０および可撓性ろう付け要素３４０の交互層が内部通路３０内の閉鎖要素３０６に隣接して順次適用される。例示的な実施形態では、適用構成３０１のろう付けペースト３３０は、第１のペースト層３３２と、第２のペースト層３３４とを含み、少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０は、第１のペースト層３３２および第２のペースト層３３４の中間に配置された第１の可撓性ろう付け要素３４２を含む。特に、第１のペースト層３３２は閉鎖要素３０６に配置され、第１の可撓性ろう付け要素３４２は閉鎖要素３０６とは反対側の第１のペースト層３３２に配置され、第２のペースト層３３４は第１のペースト層３３２とは反対側の第１の可撓性ろう付け要素３４２に配置される。たとえば、限定するものではないが、第１の可撓性ろう付け要素３４２を適用する前の第１のペースト層３３２の適用により、可撓性ろう付け要素３４０が閉鎖要素３０６と継手材料３１４に隣接する少なくとも１つの通路壁３０４との間に画定された空間内に少なくとも部分的に嵌め込まれるように成形されるので、第１のペースト層３３２内のろう付け材料が、閉鎖要素３０６と継手材料３１４に隣接する少なくとも１つの通路壁３０４との間に画定された空間内にしっかりと押し込まれることを可能にする。代替の実施形態では、ろう付けペースト３３０および少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０の各々は、システム３００が本明細書で説明されるように機能することを可能にする、任意の適切な順序で適用される任意の適切な数の層を含む。
【００３３】
他の代替の実施形態では、ろう付けペースト３３０および少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０の各々は、限定はしないが、ろう付けペースト３３０および可撓性ろう付け要素３４０を少なくとも部分的に同時に適用する、および／または可撓性ろう付け要素３４０に少なくとも部分的に予めコーティングされたろう付けペースト３３０を有するように任意の適切な方法で適用され、システム３００が本明細書で説明されるように機能することを可能にする。
【００３４】
ある特定の実施形態では、ろう付けペースト３３０および少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０を適用する前に、密封要素３５０の形成および結合が、閉鎖部位３０８に近接した適切な洗浄および汚染除去手順によって容易にされることを理解されたい。たとえば、限定するものではないが、ろう付けペースト３３０および少なくとも１つの可撓性ろう付け要素３４０を適用する前に、閉鎖要素３０６から第１の側３１０に沿って延びる０．２５インチの長さの内部通路３０に沿った機械的洗浄が実行される。
【００３５】
図６は、構成要素３８などの、構成要素の内部通路を密封する例示的な方法６００の流れ図である。たとえば、限定するものではないが、構成要素３８は、ガスタービンエンジン１０の構成要素である。あるいは、構成要素３８は、内部に画定された内部通路が適切に形成された構成要素を利用する任意の適切な状況での使用のためのものである。図１〜図５も参照すると、例示的な方法６００は、継手材料３１４などの継手材料を使用して、内部通路３０などの内部通路を画定する通路壁３０４などの少なくとも１つの通路壁に、閉鎖要素３０６などの閉鎖要素を結合すること６０２を含む。方法６００はまた、閉鎖要素、継手材料、および少なくとも１つの通路壁に近接して、可撓性ろう付け要素３４０などの可撓性ろう付け要素を配置すること６０４を含む。方法６００はさらに、可撓性ろう付け要素のろう付け材料が、閉鎖要素、継手材料、および少なくとも１つの通路壁の少なくとも１つと冶金的結合を形成するように、構成要素を少なくとも１つの熱サイクルにかけること６０６を含む。
【００３６】
構成要素の内部通路を密封するためのシステムおよび方法の例示的な実施形態について、上で詳細に説明している。実施形態は、通路を密封することが通路内の閉鎖要素を結合するために使用されるろう付けなどの継手材料のフロースルー欠陥の存在下であっても達成されるという、このような通路を密封するための少なくとも一部の公知のシステムに優る利点を提供する。したがって、このような通路の内部密封は、閉鎖部位を取り囲む限られた空間が、最初の継手を形成する前に部位の洗浄を阻害する場合であっても可能である。加えて、可撓性ろう付け要素の使用は、ろう付けペーストを単独で使用する追加のろう付けサイクルが密封を達成できなかった場合に、密封を達成することを可能にする。したがって、上述の実施形態は、以前は廃棄されていた構成要素の使用を可能にする。ある特定の実施形態はまた、密封を完成させるために使用される可撓性ろう付け要素が、適切な結合剤と組み合わされて粉末低融点ろう付け材料および粉末高融点材料から形成されて可撓性テープを形成し、ろう付け材料の正確な配置および／またはろう付け材料の選択された精度調節を容易にするという利点を提供する。
【００３７】
本明細書に記載の方法およびシステムは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されない。たとえば、各システムの構成要素および／または各方法のステップは、本明細書に記載の他の構成要素および／またはステップとは独立して別個に使用および／または実施することができる。加えて、各構成要素および／またはステップはまた、他のアセンブリおよび方法と共に使用および／または実施することもできる。
【００３８】
本開示についての様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本開示が特許請求の範囲の趣旨および範囲内で変更形態を使用して実施できることを認識するであろう。本開示の様々な実施形態の特定の特徴を、一部の図面上で示して他では示さない場合があるが、これは単に便宜上である。さらに、上記の説明における「一実施形態」への言及は、列挙した特徴も組み込む追加の実施形態の存在を除外すると解釈すべきものではない。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求することができる。
［実施態様１］
構成要素（３８）の内部通路（３０）を密封するためのシステム（３００）であって、
前記内部通路（３０）内に配置された閉鎖要素（３０６）と、
前記内部通路（３０）を画定する少なくとも１つの通路壁（３０４）に前記閉鎖要素（３０６）を結合する継手材料（３１４）と、
前記閉鎖要素（３０６）、前記継手材料（３１４）、および前記少なくとも１つの通路壁（３０４）に近接して配置された可撓性ろう付け要素（３４０）とを備える、システム（３００）。
［実施態様２］
前記可撓性ろう付け要素（３４０）が、周囲温度で可撓性である固体材料を備える、実施態様１に記載のシステム（３００）。
［実施態様３］
前記可撓性ろう付け要素（３４０）が、可撓性テープを備える、実施態様１に記載のシステム（３００）。
［実施態様４］
前記可撓性テープが、粉末低融点ろう付け材料、粉末高融点材料、および結合剤の混合物を備える、実施態様３に記載のシステム（３００）。
［実施態様５］
前記可撓性テープが、ＤＦ４ＢとＭａｒＭ  ２４７との混合物を約７０：３０〜約３０：７０の範囲内の比率で含む、実施態様３に記載のシステム（３００）。
［実施態様６］
前記内部通路（３０）内で前記可撓性ろう付け要素（３４０）に隣接して配置されたろう付けペースト（３３０）をさらに備える、実施態様１に記載のシステム（３００）。
［実施態様７］
前記ろう付けペースト（３３０）および前記可撓性ろう付け要素（３４０）が、前記閉鎖要素（３０６）に近接して層状に順次配置される、実施態様６に記載のシステム（３００）。
［実施態様８］
前記層が、前記閉鎖要素（３０６）に配置された第１のペースト層（３３２）と、前記第１のペースト層（３３２）に配置された第１の可撓性ろう付け要素（３４２）としての前記可撓性ろう付け要素（３４０）と、前記第１の可撓性ろう付け要素（３４２）に配置された第２のペースト層（３３４）とを備える、実施態様７に記載のシステム（３００）。
［実施態様９］
前記ろう付けペースト（３３０）が、ＤＦ４Ｂを含む、実施態様１に記載のシステム（３００）。
［実施態様１０］
前記閉鎖要素（３０６）が、前記内部通路（３０）の閉鎖部位（３０８）に近接して締まりばめで前記少なくとも１つの通路壁（３０４）に対して受容されるような寸法および形状にされる、実施態様１に記載のシステム（３００）。
［実施態様１１］
構成要素（３８）の内部通路（３０）を密封する方法であって、
継手材料（３１４）を使用して前記内部通路（３０）を画定する少なくとも１つの通路壁（３０４）に閉鎖要素（３０６）を結合すること（６０２）と、
前記閉鎖要素（３０６）、前記継手材料（３１４）、および前記少なくとも１つの通路壁（３０４）に近接して可撓性ろう付け要素（３４０）を配置すること（６０４）と、
前記可撓性ろう付け要素（３４０）のろう付け材料が、前記閉鎖要素（３０６）、前記継手材料（３１４）、および前記少なくとも１つの通路壁（３０４）の少なくとも１つと冶金的結合を形成するように、前記構成要素（３８）を少なくとも１つの熱サイクルにかけること（６０６）とを含む、方法（６００）。
［実施態様１２］
前記可撓性ろう付け要素（３４０）を配置すること（６０４）が、前記閉鎖要素（３０６）と前記継手材料（３１４）に隣接する前記少なくとも１つの通路壁（３０４）との間に画定された空間内に前記可撓性ろう付け要素（３４０）を成形することを含む、実施態様１１に記載の方法（６００）。
［実施態様１３］
前記可撓性ろう付け要素（３４０）を成形することが、ツールを使用して前記空間内に前記少なくとも１つの可撓性ろう付け要素（３４０）を押し込むこと、および前記空間内に前記可撓性ろう付け要素（３４０）を配置するために真空圧力を加えることの少なくとも１つを含む、実施態様１２に記載の方法（６００）。
［実施態様１４］
前記内部通路（３０）内で前記可撓性ろう付け要素（３４０）に隣接してろう付けペースト（３３０）を配置すること（６０４）をさらに含む、実施態様１１に記載の方法（６００）。
［実施態様１５］
前記閉鎖要素（３０６）に近接して層状に順次前記ろう付けペースト（３３０）および前記可撓性ろう付け要素（３４０）を適用することをさらに含む、実施態様１４に記載の方法（６００）。
［実施態様１６］
層状に順次前記ろう付けペースト（３３０）および前記可撓性ろう付け要素（３４０）を適用することが、前記閉鎖要素（３０６）に第１のペースト層（３３２）を適用することと、前記第１のペースト層（３３２）に第１の可撓性ろう付け要素（３４２）として前記可撓性ろう付け要素（３４０）を適用することと、前記第１の可撓性ろう付け要素（３４２）に第２のペースト層（３３４）を適用することとを含む、実施態様１５に記載の方法（６００）。
［実施態様１７］
前記ろう付けペースト（３３０）および前記可撓性ろう付け要素（３４０）を少なくとも部分的に同時に適用することをさらに含む、実施態様１４に記載の方法（６００）。
［実施態様１８］
前記閉鎖要素（３０６）が前記内部通路（３０）内の閉鎖部位（３０８）に近接して締まりばめで受容されるように、前記内部通路（３０）の第１の側（３１０）を通って前記閉鎖要素（３０６）を挿入することをさらに含む、実施態様１１に記載の方法（６００）。
［実施態様１９］
前記可撓性ろう付け要素（３４０）を配置すること（６０４）が、可撓性テープを配置すること（６０４）を含む、実施態様１１に記載の方法（６００）。
［実施態様２０］
前記可撓性テープを配置すること（６０４）が、粉末低融点ろう付け材料、粉末高融点材料、および結合剤の混合物から形成された前記可撓性テープを配置すること（６０４）を含む、実施態様１９に記載の方法（６００）。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ガスタービンエンジン
１２  圧縮機
１４  燃焼器
１６  タービン
１８  回転可能なシャフト
２０  燃料ノズル
２２  高温ガス流
２４  加圧空気
２６  タービンブレード
２８  ステータベーン
３０  内部通路
３４  ケーシング
３８  構成要素
４２  冷却システム
４４  冷却流体供給導管
３００  密封システム
３０１  適用構成
３０２  基板
３０３  完成構成
３０４  通路壁
３０６  閉鎖要素
３０８  閉鎖部位
３１０  第１の側
３１２  第２の側
３１４  継手材料
３２０  欠陥
３３０  ろう付けペースト
３３２  第１のペースト層
３３４  第２のペースト層
３４０  可撓性ろう付け要素
３４２  第１の可撓性ろう付け要素
３５０  密封要素
６００  方法
６０２  結合すること
６０４  配置すること
６０６  構成要素を熱サイクルにかけること
【図１】
2018062005.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018062005.tif 000007
【図６】
2018062005.tif 000008
【外国語明細書】
2018062005000001.pdf