(57)【要約】      （修正有）【課題】ノズルアセンブリを形成するための方法を提供する。【解決手段】ＣＭＣノズルシェルは、ＣＭＣ組成物および内部キャビティを含む。ノズルスパー１００は、内部キャビティ内に部分的に配置され、金属組成物１０２と、断面形状１０４と、断面形状から突出し、ＣＭＣノズルシェルと接触する複数のスペーサ１０８と、スパーキャップ１１０と、を含む。端壁は、スパーキャップと横方向に接触する少なくとも１つの表面を含み、端壁に対してＣＭＣノズルシェルおよびノズルスパーの横方向の配向を維持する。横方向の配向は、ノズルアセンブリの所定のスロート領域を維持する。【選択図】図１
2018150925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルアセンブリ（３００）であって、
セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）ノズルシェル（２００）であって、
ＣＭＣ組成物（２０２）と、
内部寸法（２０６）を有する内部キャビティ（２０４）と、を含むＣＭＣノズルシェル（２００）と、
前記内部キャビティ（２０４）内に部分的に配置されたノズルスパー（１００）であって、
金属組成物（１０２）と、
前記内部寸法（２０６）よりも小さい断面寸法（１０６）を含む断面形状（１０４）と、
前記断面形状（１０４）から突出し、前記ＣＭＣノズルシェル（２００）に接触する複数のスペーサ（１０８）と、
スパーキャップ（１１０）と、を含むノズルスパー（１００）と、
前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する少なくとも１つの表面（３０４）を含む端壁（３０２）と、を含み、前記端壁（３０２）は、前記端壁（３０２）に対して前記ＣＭＣノズルシェル（２００）および前記ノズルスパー（１００）の横方向の配向（３０６）を維持し、前記横方向の配向（３０６）は、前記ノズルアセンブリ（３００）の所定のスロート領域（３０８）を維持する、ノズルアセンブリ（３００）。
【請求項２】
前記端壁は、第１の支柱（３１０）と、前記端壁（３０２）から延在する第２の支柱（３１２）と、を含み、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する前記少なくとも１つの表面（３０４）は、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する前記第１の支柱（３１０）の第１の表面（３１４）と、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する前記第２の支柱（３１２）の第２の表面（３１６）と、を含み、前記第１の表面（３１４）および前記第２の表面（３１６）は、互いに対して約８０°〜約１００°に配向されている、請求項１に記載のノズルアセンブリ（３００）。
【請求項３】
前記端壁（３０２）は、少なくとも１つの開口部（５００）を含み、前記ノズルスパー（１００）は、前記少なくとも１つの開口部（５００）内に部分的に配置され、前記開口部（５００）は、前記開口部（５００）内の前記ノズルスパー（１００）の前記断面形状（１０４）より大きく、前記開口部（５００）内の前記ノズルスパー（１００）を取り囲むギャップ（５０２）を画定し、前記ギャップ（５０２）は、前記横方向の配向（３０６）を維持する前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する前記少なくとも１つの表面（３０４）の存在を除いて、前記ノズルスパー（１００）が前記開口部（５００）内で横方向に回転するのに十分なサイズを有する、請求項１に記載のノズルアセンブリ（３００）。
【請求項４】
前記端壁（３０２）は、少なくとも１つの開口部（５００）を含み、前記ノズルスパー（１００）は、前記少なくとも１つの開口部（５００）内に部分的に配置され、前記開口部（５００）は、前記開口部（５００）内の前記ノズルスパー（１００）の前記断面形状（１０４）とほぼ同じサイズであり、前記端壁（３０２）は、凹部（６００）をさらに含み、前記スパーキャップ（１１０）は、前記凹部（６００）内に少なくとも部分的に配置され、前記少なくとも１つの表面（３０４）は、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触し、前記スパーキャップ（１１０）を実質的に横方向に取り囲む前記凹部（６００）の内面（６０２）である、請求項１に記載のノズルアセンブリ（３００）。
【請求項５】
前記金属組成物（１０２）は、チタン−アルミニウム合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、耐熱合金、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のノズルアセンブリ（３００）。
【請求項６】
前記ＣＭＣ組成物（２０２）は、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）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化窒化ケイ素（Ｃ／Ｓｉ３Ｎ４）、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のノズルアセンブリ（３００）。
【請求項７】
ノズルアセンブリ（３００）を形成するための方法（９００）であって、
セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）ノズルシェル（２００）の内部キャビティ（２０４）内にノズルスパー（１００）を挿入するステップであって、
前記ＣＭＣノズルシェル（２００）は、
ＣＭＣ組成物（２０２）と、
内部寸法（２０６）を有する前記内部キャビティ（２０４）と、を含み、
前記ノズルスパー（１００）は、
金属組成物（１０２）と、
前記内部寸法（２０６）よりも小さい断面寸法（１０６）を含む断面形状（１０４）と、
前記断面形状（１０４）から突出する複数のスペーサ（１０８）と、
スパーキャップ（１１０）と、
少なくとも１つの表面（３０４）を含む端壁（３０２）と、を含む、ステップと、
前記複数のスペーサ（１０８）を前記ＣＭＣノズルシェル（２００）と接触させるように前記ノズルスパー（１００）を前記内部キャビティ（２０４）に挿入するステップと、
前記ノズルアセンブリ（３００）の所定のスロート領域（３０８）を設定する横方向の配向（３０６）に前記ＣＭＣノズルシェル（２００）および前記ノズルスパー（１００）を前記端壁（３０２）に対して横方向に回転させるステップと、
前記横方向の配向（３０６）を維持するステップと、を含み、前記横方向の配向（３０６）を維持するステップは、前記少なくとも１つの表面（３０４）を前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触させるステップを含む、方法（９００）。
【請求項８】
前記ＣＭＣノズルシェル（２００）および前記ノズルスパー（１００）を回転させるステップは、前記ＣＭＣノズルシェル（２００）および前記ノズルスパー（１００）を最大３０°の円弧まで回転させるステップを含む、請求項７に記載の方法（９００）。
【請求項９】
前記横方向の配向（３０６）を維持するステップは、第１の支柱（３１０）と、前記端壁（３０２）から延在する第２の支柱（３１２）と、を形成するステップを含み、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する前記少なくとも１つの表面（３０４）は、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する前記第１の支柱（３１０）の第１の表面（３１４）と、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する前記第２の支柱（３１２）の第２の表面（３１６）と、を含み、前記第１の表面（３１４）および前記第２の表面（３１６）は、互いに対して約８０°〜約１００°に配向されている、請求項７に記載の方法（９００）。
【請求項１０】
前記横方向の配向（３０６）を維持するステップは、前記スパーキャップ（１１０）内に第１のアライメント機構（１１２）および第２のアライメント機構（１１４）を形成するステップを含み、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触する前記少なくとも１つの表面（３０４）は、前記第１のアライメント機構（１１２）と横方向に接触する第１の表面（３１４）と、前記第２のアライメント機構（１１４）と横方向に接触する第２の表面（３１６）と、を含み、前記第１のアライメント機構（１１２）および前記第２のアライメント機構（１１４）は、約８０°〜約１００°で互いに対して配向されている、請求項７に記載の方法（９００）。
【請求項１１】
前記横方向の配向（３０６）を維持するステップは、
前記端壁（３０２）に開口部（５００）を形成するステップであって、前記開口部（５００）は、前記開口部（５００）内に配置される前記ノズルスパー（１００）の前記断面形状（１０４）とほぼ同じサイズである、ステップと、
前記端壁（３０２）に凹部（６００）を形成するステップであって、前記凹部（６００）は、前記スパーキャップ（１１０）に適合しており、前記スパーキャップ（１１０）が前記凹部（６００）内に少なくとも部分的に配置されて、前記少なくとも１つの表面（３０４）が、前記スパーキャップ（１１０）と横方向に接触し、前記スパーキャップ（１１０）を実質的に横方向に取り囲む前記凹部（６００）の内面（６０２）となる、ステップと、
前記ノズルスパー（１００）を前記開口部（５００）に配置し、前記スパーキャップ（１１０）を前記凹部（６００）に配置するステップと、を含み、前記開口部（５００）および前記凹部（６００）は、前記ＣＭＣノズルシェル（２００）および前記ノズルスパー（１００）の前記横方向の配向（３０６）を維持するように配向されている、請求項７に記載の方法（９００）。
【請求項１２】
前記横方向の配向（３０６）を維持するステップは、前記スパーキャップ（１１０）を前記端壁（３０２）に溶接するステップを含む、請求項７に記載の方法（９００）。
【請求項１３】
前記ＣＭＣノズルシェル（２００）をネットシェイプに機械加工するステップと、前記端壁（３０２）をネットシェイプに機械加工するステップと、前記ノズルアセンブリ（３００）の前縁（３１８）をネットシェイプに機械加工するステップと、前記ノズルアセンブリ（３００）の後縁（３２０）を機械加工するステップと、前記ノズルアセンブリ（３００）のスラッシュ面（３２２）をネットシェイプに機械加工するステップと、のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項７に記載の方法（９００）。
【請求項１４】
スロート測定中に前記スパーキャップ（１１０）と前記ＣＭＣノズルシェル（２００）との間に垂直ギャップ（２０８）を設定するためにスペーサツールを係合するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法（９００）。
【請求項１５】
前記ノズルスパー（１００）を前記内部キャビティ（２０４）内に挿入するステップは、前記ＣＭＣノズルシェル（２００）から前記ノズルスパー（１００）へ空気力学的荷重を伝達する、請求項７に記載の方法（９００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルアセンブリおよびノズルアセンブリを形成するための方法に関する。より詳細には、本発明は、所定のスロート領域を維持するための横方向の配向を維持するノズルアセンブリおよびノズルアセンブリを形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
効率と性能を向上させるために、ガスタービンは継続的に改変されている。これらの改変には、より高い温度およびより苛酷な条件下で動作する能力が含まれ、そのような温度および条件から部品を保護するために材料の改変および／またはコーティングがしばしば必要となる。より多くの改変が導入されるにつれて、さらなる課題が現実化される。
【０００３】
性能および効率を高めるための１つの改変は、ノズルなどのガスタービン部品を少なくとも部分的にセラミックマトリックス複合材（「ＣＭＣ」）から形成することを含む。しかしながら、ＣＭＣで形成される部品の製造公差は、インベストメント鋳造などの代替方法によって形成される部品の製造公差よりも大きくなり得る。製造公差の増加は、空力効率を低下させ、空気力学的考察のための好ましい構成からのスロート領域の逸脱により、またガスタービンについてのスロート領域のばらつきによっても、損傷パルスの発生を増加させる。さらに、各ＣＭＣ部品のばらつきによって、一般化された調整が、影響を受けるすべてのＣＭＣ部品に一様に適用されないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１６１６２３号明細書
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実施形態では、ノズルアセンブリは、ＣＭＣノズルシェルと、ノズルスパーと、端壁と、を含む。ノズルシェルは、ＣＭＣ組成物と、内部寸法を有する内部キャビティと、を含む。ノズルスパーは、内部キャビティ内に部分的に配置され、金属組成物と、内部寸法よりも小さい断面寸法を含む断面形状と、断面形状から突出し、ＣＭＣノズルシェルに接触する複数のスペーサと、スパーキャップと、を含む。端壁は、スパーキャップと横方向に接触する少なくとも１つの表面を含み、端壁に対してＣＭＣノズルシェルおよびノズルスパーの横方向の配向を維持する。横方向の配向は、ノズルアセンブリの所定のスロート領域を維持する。
【０００６】
別の例示的な実施形態では、ノズルアセンブリを形成するための方法は、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）ノズルシェルの内部キャビティ内にノズルスパーを挿入するステップと、ノズルアセンブリの所定のスロート領域を設定する横方向の配向にＣＭＣノズルシェルおよびノズルスパーを端壁に対して横方向に回転させるステップと、横方向の配向を維持するステップと、を含む。ＣＭＣノズルシェルは、ＣＭＣ組成物と、内部寸法を有する内部キャビティと、を含む。ノズルスパーは、金属組成物と、内部寸法よりも小さい断面寸法を含む断面形状と、断面形状から突出する複数のスペーサと、スパーキャップと、端壁と、を含む。端壁は、少なくとも１つの表面を含む。ノズルスパーを内部キャビティ内に挿入するステップは、複数のスペーサをＣＭＣノズルシェルと接触させる。横方向の配向を維持するステップは、少なくとも１つの表面をスパーキャップと横方向に接触させるステップを含む。
【０００７】
本発明の他の特徴および効果は、例えば、本発明の原理を図示する添付の図面と合わせて、好適な実施形態についての以下のより詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態によるノズルスパーの斜視図である。
【図２】本開示の一実施形態による、ＣＭＣノズルシェル内に挿入された図１のノズルスパーの斜視図である。
【図３】本開示の一実施形態によるノズルアセンブリの斜視図である。
【図４】本開示の一実施形態による、端壁の支柱に接触するスパーキャップのアライメント機構を有する、図３のノズルアセンブリの端壁およびスパーキャップの拡大図である。
【図５】本開示の一実施形態による、図４の線５−５に沿った断面図である。
【図６】本開示の一実施形態による、端壁の凹部内に部分的に配置されたスパーキャップを有する、図３のノズルアセンブリの端壁およびスパーキャップの拡大図である。
【図７】本開示の一実施形態による、図６の線７−７に沿った断面図である。
【図８】本開示の一実施形態による、端壁に溶接されたスパーキャップを有する図３のノズルアセンブリの端壁およびスパーキャップの拡大図である。
【図９】本開示の一実施形態による方法を示すフローチャート図である。
【０００９】
可能である場合、同じ部品を表すために図面を通して同じ参照数字を用いている。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ノズルアセンブリを形成するための例示的なノズルアセンブリおよび方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示した１つまたは複数の特徴を利用しない物品および方法と比較して、コストを低減し、タービン効率を高め、空力効率を高め、プロセス効率を高め、部品寿命を延ばし、下流パルスを低減し、アセンブリを容易にし、より均一な下流パルスを提供し、またはこれらの組み合わせを提供する。
【００１１】
図１を参照すると、一実施形態では、ノズルスパー１００は、金属組成物１０２と、断面寸法１０６を有する断面形状１０４と、断面形状１０４から突出する複数のスペーサ１０８と、スパーキャップ１１０と、を含む。スパーキャップ１１０は、第１のアライメント機構１１２および第２のアライメント機構１１４を含むことができ、第１のアライメント機構１１２および第２のアライメント機構１１４は、別の対象物との相対的なアライメントを確立するのに適した形状を含む。一実施形態（図示している）では、第１のアライメント機構１１２および第２のアライメント機構１１４は、平坦な表面１１６、あるいは鋸歯形状（図示せず）などのインターロック面を有することができる突起である。別の実施形態（図示せず）では、第１のアライメント機構１１２および第２のアライメント機構１１４の少なくとも一方は凹部である。
【００１２】
金属組成物１０２は、限定するものではないが、チタン−アルミニウム合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、耐熱合金、またはこれらの組み合わせを含む任意の適切な材料を含むことができる。
【００１３】
複数のスペーサ１０８は、限定はしないが、垂直リブ１１８、水平リブ１２０、斜めリブ１２２、円形突起１２４、楕円突起１２６、半楕円突起１２８、矩形突起１３０、正方形突起１３２、クラウン状突起１３４、円錐台形突起１３６、環状突起１３８、またはこれらの組み合わせを含む任意の適切な形状を含むことができる。
【００１４】
図２を参照すると、一実施形態では、ノズルスパー１００は、ＣＭＣノズルシェル２００の内部キャビティ２０４内に部分的に配置されている。ＣＭＣノズルシェル２００は、ＣＭＣ組成物２０２と、内部寸法２０６を有する内部キャビティ２０４と、を含む。ノズルスパー１００の断面寸法１０６は、内部寸法２０６よりも小さい。複数のスペーサ１０８は、ＣＭＣノズルシェル２００と接触する。
【００１５】
ＣＭＣ組成物２０２は、限定はしないが、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）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化窒化ケイ素（Ｃ／Ｓｉ３Ｎ４）、およびこれらの組み合わせを含む適切なＣＭＣ組成物を含むことができる。
【００１６】
図３を参照すると、一実施形態では、ノズルアセンブリ３００は、ＣＭＣノズルシェル２００の内部キャビティ２０４内に部分的に配置されたノズルスパー１００と、端壁３０２と、を含む。端壁３０２は、スパーキャップ１１０と横方向に接触する少なくとも１つの表面３０４を含む端壁３０２と、を含み、端壁３０２は、端壁３０２に対してＣＭＣノズルシェル２００およびノズルスパー１００の横方向の配向３０６を維持し、横方向の配向３０６は、ノズルアセンブリ３００の所定のスロート領域３０８を維持する。端壁３０２は、外径端壁（図示している）、内径端壁、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【００１７】
複数のスペーサ１０８は、ＣＭＣノズルシェル２００とノズルスパー１００との間に拘束されることなく、ノズルアセンブリ３００の動作中にＣＭＣノズルシェル２００とノズルスパー１００の示差熱成長に対応するように分布されてもよい。
【００１８】
図３および図４を参照すると、一実施形態では、端壁３０２は、端壁３０２から延在する第１の支柱３１０および第２の支柱３１２を含み、スパーキャップ１１０と横方向に接触する少なくとも１つの表面３０４は、スパーキャップ１１０と横方向に接触する第１の支柱３１０の第１の表面３１４と、スパーキャップ１１０と横方向に接触する第２の支柱３１２の第２の表面３１６と、を含む。第１の表面３１４および第２の表面３１６は、任意の適切な角度４００で互いに対して配向されてもよく、角度４００は、限定はしないが、約６０°〜約１２０°、あるいは約７０°〜約１１０°、あるいは約８０°〜約１００°、あるいは約８５°〜約９５°、あるいは約９０°を含む。
【００１９】
一実施形態では、第１の支柱３１０の第１の表面３１４は、スパーキャップ１１０の第１のアライメント機構１１２と横方向に接触し、第２の支柱３１２の第２の表面３１６は、スパーキャップ１１０の第２のアライメント機構１１４と横方向に接触する。第１の表面３１４を有する第１のアライメント機構１１２と第２の表面３１６を有する第２のアライメント機構１１４との相互作用は、ＣＭＣノズルシェル２００およびノズルスパー１００の端壁３０２に対する横方向の配向３０６を維持することができる。
【００２０】
図５を参照すると、一実施形態では、端壁３０２は少なくとも１つの開口部５００を含み、ノズルスパー１００は少なくとも１つの開口部５００内に部分的に配置され、開口部５００は開口部５００内のノズルスパーの断面形状１０４より大きく、開口部５００内のノズルスパー１００を取り囲むギャップ５０２を画定する。ギャップ５０２は、横方向の配向３０６を維持するスパーキャップ１１０（図４を参照）と横方向に接触する少なくとも１つの表面３０４の存在を除いて、ノズルスパー１００が開口部５００内で横方向に（図５の断面図の平面内で）回転するのに十分なサイズを有する。ギャップ５０２は、ノズルスパー１００が開口部５００内で１０°の円弧、あるいは７．５°の円弧、あるいは５°の円弧、あるいは３°の円弧、あるいは１°の円弧を通って回転するのに十分なサイズを含むが、これに限定されない任意の適切なサイズを含むことができる。特定の局所領域では、ギャップ５０２は最小限のものであってもよい。ギャップ５０２は、ノズルアセンブリ３００内の別個の冷却流を提供するためにシールされてもよい。
【００２１】
図６および図７を参照すると、一実施形態では、端壁３０２は少なくとも１つの開口部５００を含み、ノズルスパー１００は少なくとも１つの開口部５００内に部分的に配置され、開口部５００は開口部５００内のノズルスパー１００の断面形状１０４とほぼ同じサイズである。端壁はさらに凹部６００を含み、スパーキャップ１１０は凹部６００内に少なくとも部分的に配置され、あるいは凹部６００内に全体的に配置される（図示している）。少なくとも１つの表面３０４は、スパーキャップ１１０と横方向に接触し、スパーキャップ１１０を実質的に横方向に取り囲む凹部６００の内面６０２である。内面６０２は、スパーキャップ１１０（図示している）の全体またはスパーキャップ１１０の一部を取り囲んで接触することができる。
【００２２】
図８を参照すると、図３〜図７に示す実施形態と構造的に類似または同一であってもよい一実施形態では、個別にまたは組み合わせて、端壁３０２は、ノズルスパー１００を端壁３０２に接合する溶接部８００によって、端壁３０２に対してＣＭＣノズルシェル２００およびノズルスパー１００の横方向の配向３０６を維持する。本明細書で使用する溶接部８００は、スパーキャップ１１０と横方向に接触する少なくとも１つの表面３０４であるとみなされる。溶接部８００における端壁３０２に対するノズルスパー１００の位置は、突合せ接合部、角接合部、および縁接合部、またはこれらの組み合わせを画定することができる。溶接部８００は、突合せ溶接部、隅肉溶接部、溝溶接部、斜面溶接部、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【００２３】
図１〜図９を参照すると、一実施形態では、ノズルアセンブリ３００を形成するための方法９００は、ノズルスパー１００をＣＭＣノズルシェル２００の内部キャビティ２０４内に挿入するステップ（ステップ９０１）を含み、ノズルスパー１００を内部キャビティ２０４内に挿入するステップは、複数のスペーサ１０８をＣＭＣノズルシェル２００と接触させる。ＣＭＣノズルシェル２００およびノズルスパー１００は、端壁３０２に対して横方向の配向３０６まで横方向に回転されて、ノズルアセンブリ３００の所定のスロート領域３０８を設定する（ステップ９０３）。横方向の配向３０６が維持され（ステップ９０５）、横方向の配向３０６を維持するステップは、少なくとも１つの表面３０４をスパーキャップ１１０と横方向に接触させるステップを含む。方法９００は、ノズルアセンブリ３００を組み立てて測定して、横方向の配向３０６を維持する前に、所定のスロート領域３０８を達成する横方向の配向３０６を決定するステップをさらに含むことができる。ノズルスパー１００を内部キャビティ２０４内に挿入するステップは、空気力学的荷重をＣＭＣノズルシェル２００からノズルスパー１００に伝達することができる。
【００２４】
図５を参照すると、ＣＭＣノズルシェル２００およびノズルスパー１００を回転させるステップは、ＣＭＣノズルシェル２００およびノズルスパー１００を、１０°の円弧、あるいは７．５°の円弧、あるいは５°の円弧、あるいは３°の円弧、あるいは１°の円弧を含むがこれらに限らない、任意の適切な円弧を通って回転させるステップを含むことができる。
【００２５】
図３〜図５を参照すると、一実施形態では、横方向の配向３０６を維持するステップは、端壁３０２から延在する第１の支柱３１０および第２の支柱３１２を形成するステップと、第１の支柱３１０の第１の表面３１４をスパーキャップ１１０と横方向に接触させ、第２の支柱３１２の第２の表面３１６をスパーキャップ１１０と横方向に接触させるステップと、を含む。第１の支柱３１０および第２の支柱３１２を形成するステップは、任意の適切な機械加工技術、積層造形技術、またはこれらの組み合わせを含むことができる。適切な機械加工技術は、ミリング、研削、放電加工、およびこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。適切な積層造形技術には、金属焼結、電子ビーム溶融、選択的レーザー溶融、選択的レーザー焼結、直接金属レーザー焼結、直接エネルギー堆積、電子ビーム自由形状製造、およびこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
【００２６】
別の実施形態では、横方向の配向３０６を維持するステップは、第１の表面３１４含む第１のアライメント機構１１２および第２のアライメント機構１１４をスパーキャップ１１０内に形成するステップを含み、スパーキャップ１１０と横方向に接触する少なくとも１つの表面３０４は、第１のアライメント機構１１２と横方向に接触する第１の表面３１４と、第２のアライメント機構１１４と横方向に接触する第２の表面３１６と、を含む。第１のアライメント機構１１２および第２のアライメント機構１１４は、任意の適切な角度４００で互いに対して配向されてもよく、角度４００は、限定はしないが、約６０°〜約１２０°、あるいは約７０°〜約１１０°、あるいは約８０°〜約１００°、あるいは約８５°〜約９５°、あるいは約９０°を含む。第１のアライメント機構１１２および第２のアライメント機構１１４を形成するステップは、任意の適切な機械加工技術、積層造形技術、またはこれらの組み合わせを含むことができる。適切な機械加工技術は、ミリング、研削、放電加工、およびこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。適切な積層造形技術には、金属焼結、電子ビーム溶融、選択的レーザー溶融、選択的レーザー焼結、直接金属レーザー焼結、直接エネルギー堆積、電子ビーム自由形状製造、およびこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
【００２７】
図６および図７を参照すると、一実施形態では、横方向の配向３０６を維持するステップは、端壁３０２に開口部５００を形成するステップを含み、開口部５００は、開口部５００に配置されるノズルスパー１００の断面形状１０４とほぼ同じサイズである。凹部６００は端壁３０２に形成され、凹部６００はスパーキャップ１１０に適合しているので、スパーキャップ１１０は凹部６００内に少なくとも部分的に配置され、あるいは凹部６００内に全体的に配置され（図示している）、少なくとも１つの表面３０４は、スパーキャップ１１０と横方向に接触し、実質的に横方向に取り囲む凹部６００の内面６０２である。内面６０２は、スパーキャップ１１０（図示している）の全体またはスパーキャップ１１０の一部を取り囲んで接触することができる。ノズルスパー１００は開口部５００内に配置され、スパーキャップ１１０は凹部６００内に配置される。開口部５００および凹部６００は、ＣＭＣノズルシェル２００およびノズルスパー１００の横方向の配向３０６を維持するように配向されている。凹部は、放電加工、ミリング、研削、およびこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない任意の適切な機械加工技術によって形成されてもよい。一実施形態では、ＣＭＣノズルシェル２００がノズルスパー１００上に組み立てられ、開口部５００および凹部６００の形成を完了する前に、ノズルスパー１００上のＣＭＣノズルシェル２００が測定されて、所定のスロート領域３０８を達成する横方向の配向３０６が決定される。次に、開口部５００および凹部６００が完成すると、開口部５００を通してノズルスパー１００にＣＭＣノズルシェル２００を挿入し、凹部６００によってスパーキャップ１１０を回転固定して、所定のスロート領域３０８を有するノズルアセンブリ３００が組み立てられる。
【００２８】
図８を参照すると、図３〜図７を参照して上で開示した方法とは別の手順で類似または同一であり得る一実施形態では、個別にまたは組み合わせて、ＣＭＣノズルシェル２００およびノズルスパー１００の端壁３０２に対する横方向の配向３０６を維持するステップは、ノズルスパー１００を端壁３０２に溶接するステップを含む。ノズルスパー１００を端壁３０２に溶接するステップは、（１）第１の支柱３１０および第２の支柱３１２を形成し、第１の支柱３１０の第１の表面３１４をスパーキャップ１１０と横方向に接触させ、第２の支柱３１２の第２の表面３１６をスパーキャップ１１０と横方向に接触させるステップ（図３〜図５）、（２）スパーキャップ１１０に第１のアライメント機構１１２および第２のアライメント機構１１４を形成し、第１のアライメント機構１１２と横方向に接触する第１の表面３１４と、第２のアライメント機構１１４と横方向に接触する第２の表面３１６と、を形成するステップ（図３〜図５）、（３）凹部６００を端壁３０２に形成し、スパーキャップ１１０を凹部６００内に少なくとも部分的に配置する、あるいはスパーキャップ１１０を凹部６００内に全体的に配置するステップ（図６〜図７）、（４）またはこれらの組み合わせ、に加えてもよく、これらに代えてもよい。さらなる実施形態では、ノズルスパー１００を端壁３０２に溶接するステップは、スパーキャップ１１０を端壁３０２に溶接するステップを含む。本明細書で使用されるように、スパーキャップ１１０を端壁３０２に溶接するステップは、少なくとも１つの表面３０４をスパーキャップ１１０と横方向に接触させるステップとみなされる。スパーキャップ１１０を端壁３０２に溶接するステップは、スパーキャップ１１０および端壁３０２を、突合せ接合、角接合、および縁接合、またはこれらの組み合わせを形成するように配置するステップを含むことができる。スパーキャップ１１０を端壁３０２に溶接するステップは、突合せ溶接、隅肉溶接、溝溶接、斜角溶接、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００２９】
図３〜図８を参照すると、一実施形態では、ノズルアセンブリ３００を形成するための方法９００は、ＣＭＣノズルシェル２００をネットシェイプに機械加工するステップと、端壁３０２をネットシェイプに機械加工するステップと、ノズルアセンブリ３００の前縁３１８をネットシェイプに機械加工するステップと、ノズルアセンブリ３００の後縁３２０を機械加工するステップと、ノズルアセンブリ３００のスラッシュ面３２２をネットシェイプに機械加工するステップと、のうちの少なくとも１つ、あるいは少なくとも２つ、あるいは少なくとも３つ、あるいは少なくとも４つ、あるいはすべてを含む。
【００３０】
方法９００は、スロート測定中にスパーキャップ１１０とＣＭＣノズルシェル２００との間に垂直ギャップ２０８（図２を参照）を設定するためにスペーサツールを係合させるステップをさらに含むことができる。
【００３１】
一実施形態では、複数のスペーサ１０８の分布は、ＣＭＣノズルシェル２００とノズルスパー１００との間に拘束されることなく、ノズルアセンブリ３００の動作中にＣＭＣノズルシェル２００とノズルスパー１００の示差熱成長に対応する。
【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、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、またその要素を等価物で置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内に属するすべての実施形態を含むことになることを意図している。
【符号の説明】
【００３３】
１００  ノズルスパー
１０２  金属組成物
１０４  断面形状
１０６  断面寸法
１０８  スペーサ
１１０  スパーキャップ
１１２  第１のアライメント機構
１１４  第２のアライメント機構
１１６  平坦な表面
１１８  垂直リブ
１２０  水平リブ
１２２  斜めリブ
１２４  円形突起
１２６  楕円突起
１２８  半楕円突起
１３０  矩形突起
１３２  正方形突起
１３４  クラウン状突起
１３６  円錐台形突起
１３８  環状突起
２００  ＣＭＣノズルシェル
２０２  ＣＭＣ組成物
２０４  内部キャビティ
２０６  内部寸法
２０８  垂直ギャップ
３００  ノズルアセンブリ
３０２  端壁
３０４  少なくとも１つの表面
３０６  横方向の配向
３０８  スロート領域
３１０  第１の支柱
３１２  第２の支柱
３１４  第１の表面
３１６  第２の表面
３１８  前縁
３２０  後縁
３２２  スラッシュ面
４００  角度
５００  開口部
５０２  ギャップ
６００  凹部
６０２  内面
８００  溶接部
９００  方法
【図１】
2018150925.tif 000003
【図２】
2018150925.tif 000004
【図３】
2018150925.tif 000005
【図４】
2018150925.tif 000006
【図５】
2018150925.tif 000007
【図６】
2018150925.tif 000008
【図７】
2018150925.tif 000009
【図８】
2018150925.tif 000010
【図９】
2018150925.tif 000011
【外国語明細書】
2018150925000001.pdf