(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ機械用の被覆シールスロットシステム及びその形成方法を提供する。【解決手段】ターボ機械用の被覆シールスロットシステム１０は、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部に結合した１以上の第１の皮膜を有する第１の溝を含む第１のタービン部品２０と、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部に結合した１以上の第２の皮膜を有する第２の溝を含む第２のタービン部品６０とを含む。第１及び第２のタービン部品は、互いに隣接して配置可能であり、第１の溝及び第２の溝は、第１のタービン部品と第２のタービン部品との間のギャップ１２を横切って延在する被覆シールスロットを共に形成する。シール１１０は、被覆シールスロット内に配置可能であって、第１及び第２のタービン部品の間のギャップを横切って延在可能であり、ギャップからのガスのリークを防止するために第１の皮膜及び第２の皮膜と係合可能である。【選択図】図１
2017053345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械用の被覆シールスロットシステム（１０，２００，５００，６００，７００）であって、被覆シールスロットシステムは、
第１の溝（３０，２３０）を含む第１のタービン部品（２０，２２０）であって、第１の溝は、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部に結合した１以上の第１の皮膜（４０，２４０，５４０，６４０，７０２）を有する、第１のタービン部品と、
第２の溝（７０，２７０）を含む第２のタービン部品（６０，２６０）であって、第２の溝は、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部に結合した１以上の第２の皮膜（８０，２８０，５８０，６８０，７０２）を有する、第２のタービン部品と、
第１及び第２のタービン部品は、互いに隣接して配置可能であり、第１の皮膜を有する第１の溝及び第２の皮膜を有する第２の溝は、第１のタービン部品と第２のタービン部品との間のギャップ（１２，２１２）を横切って延在する被覆シールスロット（１００，４００）を共に形成し、
被覆シールスロット内に配置され、第１及び第２のタービン部品の間のギャップを横切って延在し、ギャップからのガスのリークを防止するために第１の皮膜及び第２の皮膜と係合可能なシール（１１０，３１０）と
を含む被覆シールスロットシステム。
【請求項２】
第１及び第２の皮膜は、スピンコート皮膜を含む、請求項１記載の被覆シールスロットシステム。
【請求項３】
第１及び第２の皮膜は、テープ積層皮膜を含む、請求項１記載の被覆シールスロットシステム。
【請求項４】
第１及び第２の皮膜は、シールと係合可能な第１の表面仕上げを有する外側表面を含み、第１及び第２の溝は、第２の表面仕上げを有し、第１の表面仕上げは、第２の表面仕上げとは異なる、請求項１記載の被覆シールスロットシステム。
【請求項５】
第１及び第２の皮膜は、約０．００５インチ〜約０．０１５インチの厚さを含む、請求項１記載の被覆シールスロットシステム。
【請求項６】
第１の皮膜は、第２のタービン部品の第１の溝の一部にのみ配置され、第２の皮膜は、第２のタービン部品の第２の溝の一部にのみ配置される、請求項１記載の被覆シールスロットシステム。
【請求項７】
第１及び第２の皮膜は、セラミック皮膜、ガラス皮膜、グレーズ皮膜、及び／又はエナメル皮膜を含む、請求項１記載の被覆シールスロットシステム。
【請求項８】
第１及び第２のタービン部品は、セラミックマトリクス複合材料を含む、請求項１記載の被覆シールスロットシステム。
【請求項９】
第１及び第２の皮膜は、複数の皮膜層を含む、請求項１記載の被覆シールスロットシステム。
【請求項１０】
ターボ機械用の被覆シールスロット（１００，４００）を形成するための方法（９００）であって、
第１の溝を有する第１のタービン部品を提供するステップ（９１０）と、
第２の溝を有する第２のタービン部品を提供するステップ（９２０）と、
第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部に１以上の第１の皮膜を提供するステップ（９３０）と、
第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部に１以上の第２の皮膜を提供するステップ（９４０）とを含み、
第１の皮膜を有する第１の溝及び第２の皮膜を有する第２の溝は、第１のタービン部品と第２のタービン部品との間に形成されるギャップを横切って延在する被覆シールスロットを共に形成し、シールは、被覆シールスロット内に配置可能であって、ギャップからのガスのリークを防止するために第１の皮膜及び第２の皮膜と係合可能である、方法。
【請求項１１】
第１の皮膜を提供するステップは、スピンコート皮膜を含み、第２の皮膜を提供するステップは、スピンコート皮膜を含む、方法。
【請求項１２】
第１の皮膜を提供するステップは、テープを貼付するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、テープを貼付するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
第１の皮膜を提供するステップは、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部にスラリーを塗工して、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部のスラリーを熱処理するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部にスラリーを塗工して、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部のスラリーを熱処理するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
第１の皮膜を提供するステップは、第１のタービン部品の第１の溝にスラリーを塗工し、第１の溝からスラリーの一部をこすり取って、第１のタービン部品の第１の溝に残ったスラリーを熱処理するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、第２のタービン部品の第２の溝にスラリーを塗工し、第２の溝からスラリーの一部をこすり取って、第２のタービン部品の第２の溝に残ったスラリーを熱処理するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
第１の皮膜を提供するステップは、第１のタービン部品の第１の溝をスラリーでバルク充填し、第１のタービン部品の第１の溝のスラリーを乾燥又は熱処理し、第１の皮膜を形成するために乾燥又は熱処理されたスラリーの一部を除去するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、第２のタービン部品の第２の溝をスラリーでバルク充填し、第２のタービン部品の第２の溝のスラリーを乾燥又は熱処理し、第２の皮膜を形成するために乾燥又は熱処理されたスラリーの一部を除去するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には、リークを低減させるためのシールスロット及びシールを有するターボ機械に関し、より具体的には、ターボ機械の隣接する部品間のリークを低減させるように動作可能な被覆シールスロットシステム及びそれを形成するための方法を有するターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械の部品間の高温燃焼ガス及び／又は冷却流のリークは、一般に、動力出力を低減させ、効率を低下させる。例えば、高温燃焼ガスは、高温ガス経路の周囲に加圧された圧縮機空気を提供することによってタービン内に収容することができる。通常、隣接するタービン部品（ステータシュラウド、ノズル及びダイヤフラム、内側シェルケーシング部品、及びロータ部品等）の間から高温ガス経路内への高圧冷却流のリークは、効率の低下につながり、このようなリークのない環境と比較して、所望の動力レベルを維持するために燃焼温度の上昇、及びエンジンガスタービン効率の低下を必要とする。したがって、タービン効率は、タービン部品間のリークを低減又は除去することにより、向上させることができる。
【０００３】
伝統的には、タービン部品接合間のリークは、ステータ部品などのタービン部品の間に形成されたシールスロット内に配置された金属シールにより処理されている。シールスロットは、通常、部品間の接合を横切って延在し、その中に配置された金属シールが接合を通るリークを遮断又は防止する。しかし、タービン部品のシールスロット内に配置された金属シールによりタービン部品の接合の間のリークを防止することは、現代のターボ機械で発生する比較的高い温度により複雑である。セラミックマトリクス複合材料（ＣＭＣ）製のタービン部品などの新材料の導入により、従来のタービンと比較してより高温（例えば、１，５００℃を超える）でタービンが動作することが可能になり、シールスロットに用いられる従来の金属タービンシールは適切ではない場合があり得る。
【０００４】
金属シールによりタービン部品の接合間のリークを防止することは、タービン部品のシールスロットが隣接する部品の対応するスロット部分によって形成される（その中に配置されたシールは部品間の接合を横切って延在する）という事実によってさらに複雑になる。熱膨張、製造、組み立て、及び／又は設置の制限などに起因する、これらの隣接する部品間のミスアライメントは、経時的に構成、形状、及び／又は大きさを変化させ得る不規則なシールスロット接触面を生成する。さらに、シールスロット接触面は、製造上の制限、熱膨張、摩耗などによる表面の凹凸又は粗さを含むことがあり、それは、シールスロット接触面とそれに対して配置されたシールの外側表面との間で空気が移動することを可能にする。シールスロット接触面の表面粗さはまた、熱の周期的な負荷及び／又は摩耗などにより、経時的に変化することがある。
【０００５】
シールスロット接触面のこのような凹凸は、シールがこのような凹凸に対して変形又は適合していない場合には、シールスロット内に配置されたシールを横切るリークを可能にする。残念なことに、このような凹凸のあるシールスロット接触面（例えば、ミスアライメントに起因する）に対処しようとする多くの従来の金属シールは、現在のタービンの動作温度に十分に耐えることができない。さらに、シールスロット接触面の表面凹凸に対処しようとする多くの従来の金属及び非金属シールは、経時的な表面凹凸の変化に適応することができないが、それは、これらが通常、表面凹凸を少なくとも部分的に充填するように塑性変形又は分離するからである。
【０００６】
リークを低減させるためのシールスロット及びシールを有するさらなるターボ機械、より具体的には、ターボ機械の隣接する部品間のリークを低減させるように動作可能な被覆シールスロットシステム及びそれを形成するための方法を有するターボ機械に対する必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０００４３２４号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本開示の一態様では、ターボ機械用の被覆シールスロットシステムは、第１の溝を含む第１のタービン部品であって、第１の溝は、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部に結合した１以上の第１の皮膜を有する、第１のタービン部品と、第２の溝を含む第２のタービン部品であって、第２の溝は、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部に結合した１以上の第２の皮膜を有する、第２のタービン部品とを含む。第１及び第２のタービン部品は、互いに隣接して配置可能であり、第１の皮膜を有する第１の溝及び第２の皮膜を有する第２の溝は、第１のタービン部品と第２のタービン部品との間のギャップを横切って延在する被覆シールスロットを共に形成する。シールは、被覆シールスロット内に配置され、第１及び第２のタービン部品の間のギャップを横切って延在し、ギャップからのガスのリークを防止するために第１の皮膜及び第２の皮膜と係合可能である。
【０００９】
本開示の別の態様では、ターボ機械用の被覆シールスロットを形成するための方法。本方法は、第１の溝を有する第１のタービン部品を提供するステップと、第２の溝を有する第２のタービン部品を提供するステップと、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部に１以上の第１の皮膜を提供するステップと、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部に１以上の第２の皮膜を提供するステップとを含む。第１の皮膜を有する第１の溝及び第２の皮膜を有する第２の溝は、第１のタービン部品と第２のタービン部品との間に形成されるギャップを横切って延在する被覆シールスロットを共に形成し、シールは、被覆シールスロット内に配置可能であって、ギャップからのガスのリークを防止するために第１の皮膜及び第２の皮膜と係合可能である。
【００１０】
本開示のこれらの及び他の目的、特徴、並びに利点は、添付の図面と合わせて、本開示の様々な態様についての以下の詳細な説明から明らかになろう。
【００１１】
本発明の上述した及び他の特徴、態様、並びに利点は、添付した図面と合わせて、本開示の様々な態様についての以下の詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の態様による被覆シールスロットシステムを有する複数のタービン部品の斜視図である。
【図２】スピンコーティング処理により皮膜が形成された、被覆シールスロットシステムの一部を示す、図１の線２−２に沿った拡大断面図である。
【図３】テープキャスティング及び貼付処理により皮膜が形成された、本開示の態様による被覆シールスロットシステムの別の実施形態の断面図である。
【図４】バルク充填及び機械加工処理により皮膜が形成された、本開示の態様による被覆シールスロットシステムの別の実施形態の断面図である。
【図５】こすり取り処理により皮膜が形成された、本開示の態様による被覆シールスロットシステムの別の実施形態の断面図である。
【図６】複数の皮膜層を有する皮膜が形成された、本開示の態様による被覆シールスロットシステムの別の実施形態の断面図である。
【図７】本開示の態様による被覆シールスロットシステムの別の実施形態の断面図である。
【図８】本開示の態様による被覆シールスロットシステムの別の実施形態の断面図である。
【図９】本開示の態様による被覆シールスロットシステムの別の実施形態の断面図である。
【図１０】本開示の態様による、ターボ機械用の被覆シールスロットシステムを形成するための方法の一実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に示す各実施形態は、本開示の特定の態様の説明を容易にするものであって、本開示の範囲を限定するものと解釈するべきではない。さらに、近似する文言は、本明細書及び特許請求の範囲の全体にわたってここで用いられるように、それが関連する基本的機能の変更をもたらすことなく許容範囲で変化することができる定量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、例えば「およそ」という１以上の用語によって修飾される値は、指定された正確な値に限定されない。場合によっては、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応してもよい。様々な実施形態の要素を導入する場合に、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」及び「前記（ｓａｉｄ）」は１以上の要素があることを意味するものである。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的なものであって、列挙された要素以外の付加的な要素があり得ることを意味している。本明細書で用いる「することができる（ｍａｙ）」及び「であってもよい（ｍａｙ  ｂｅ）」という用語は、一組の状況内での発生の可能性、指定された性質、特性もしくは機能の所有を示し、及び／又は修飾された動詞と関係する能力、性能、もしくは可能性のうちの１以上を表現することによって別の動詞を修飾する。したがって、「することができる（ｍａｙ）」及び「であってもよい（ｍａｙ  ｂｅ）」の使用は、修飾された用語が示された能力、機能、又は使用について、明らかに適切であるか、可能であるか、又は好適であることを示すが、いくつかの状況では、修飾された用語が適切でなかったり、可能でなかったり、又は好適でなかったりする場合があり得ることを考慮する。動作パラメータのいかなる例も、開示された実施形態の他のパラメータを排除するものではない。記載され、図示され、又はそうでなければ任意の特定の実施形態に関連して本明細書で開示された構成要素、態様、特徴、構成、配置、及び用途等は、本明細書に開示された他のいずれの実施形態にも同様に適用することができる。
【００１４】
本開示は、とりわけ、航空機用ガスタービンエンジン及び発電産業で使用される地上設置式ガスタービンエンジンを含むガスタービンの部品に使用されるようなタービンエンジンの各部分の間のギャップを横切るガスのリーク防止に対処し、それを強化することができる。本開示の技術は、シールを受け入れるためのシールスロットを有するタービン部品に適用することができ、ギャップを横切って配置されたシールによりシーリングを向上させるために、シールスロットの一方の側に結合した皮膜と、シールスロットの他方の側に結合した皮膜とを有するシールスロットの少なくとも一部を含む。皮膜は、シールスロットを形成するタービン部品の表面凹凸及び／又はシールの表面凹凸に起因するガスのリークを低減することができる。例えば、皮膜は、シールの離間した部分を係合するための、ほぼ平滑な表面を提供することができる。本開示の態様による、シールと共に用いるように構成された皮膜を有するターボ機械シールスロット及びそれを製造するための方法は、ＣＭＣ部品を含むタービンの比較的高い動作温度に耐えることができる。さらに、皮膜材料の選択は、化学的相互作用を防止し、並びに／又は、シールの金属部品の高温ガス流／リーク及び／もしくはシールスロット自体との熱的な相互作用を防止することができる。
【００１５】
図１は、本開示の態様による、ターボ機械用の被覆シールスロットシステム１０の一実施形態を示す。被覆シールスロットシステム１０は、ベーンなどの第１のタービン部品２０及び第２のタービン部品６０、並びに隣接するタービン部品間に配置されたシール１１０を含むことができる。例えば、第１のタービン部品２０は、第１のプラットフォーム又は根元部２２と、第２のプラットフォーム又は先端部２４と、これらの間に延在し、前縁２８及び後縁２９を画成する翼形部２６とを含むことができる。第２のタービン部品６０は、第１のプラットフォーム又は根元部６２と、第２のプラットフォーム又は先端部６４と、これらの間に延在し、前縁６８及び後縁（図１では示さず）を画成する翼形部６６とを含むことができる。シール１１０は、第１のタービン部品２０と第２のタービン部品６０との間に形成されるギャップ１２を横切って延在し、ギャップを通るガスのリークを防止することができる。例えば、第１のシールは、第１及び第２のタービン部品の隣接する第１のプラットフォーム間のギャップを横切って延在することができ、第２のシールは、第１及び第２のタービン部品の隣接する第２のプラットフォーム間のギャップを横切って延在することができる。第１及び第２のタービン部品の根元部の間及び先端部の間に配置されたシールを有する被覆シールスロットシステム１０を参照しているが、他の実施形態では、被覆シールスロットシステムは、第１及び第２のタービン部品の根元部の間又は先端部の間に配置するだけでもよい。
【００１６】
図２に最もよく示されているように、被覆シールスロットシステム１０は、接合、経路、又はギャップ１２が第１及び第２の隣接するタービン部品の間に延在するように互いに離間した第１のタービン部品２０及び第２のタービン部品６０を含むことができる。この実施形態では、第１のタービン部品２０は、ギャップ１２に開口する第１のシール溝３０を含むことができる。第２のタービン部品６０は、ギャップ１２に開口する第２のシール溝７０を含むことができる。例えば、第１のシール溝３０は、第１の表面３２と、離間した第２の表面３４と、第１の表面と第２の表面との間に延在する接続表面３６を含むことができる。第２の溝７０は、第１の表面７２と、離間した第２の表面７４と、第１の表面と第２の表面との間に延在する接続表面７６を含むことができる。
【００１７】
本開示の一態様では、第１のタービン部品２０及び第２のタービン部品６０は、一般に、セラミックマトリクス材料内に埋め込まれたセラミック繊維強化材料を含むセラミックマトリクス複合（ＣＭＣ）材料から形成することができる。強化材料は、マトリクス材料内にランダムに分散された不連続短繊維、又はマトリクス材料内に配向された連続繊維もしくは繊維束であってもよい。強化材料は、マトリクスクラック発生時のＣＭＣの荷重支持成分として働く。一方、セラミックマトリクスは、強化材料を保護し、その繊維の配向を維持し、荷重を強化材料に分散させるように働く。マトリクス及び／又は強化材料としての炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのケイ素系複合材料は、その高温能力により高温での用途を可能にする。ＳｉＣ繊維はまた、ＴｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、及びＡｌ2Ｏ3を含む様々な他のセラミックマトリクス材料のための強化材料として使用されている。ＣＭＣの製造には、化学気相浸透法（ＣＶＩ）、ウェットドラム巻線法、レイアップ法、積層法、熱分解法、及び溶融浸透法（ＭＩ）を含む様々な技術を使用することができる。本開示の他の実施形態では、タービン部品は、一般に、金属合金、金属間化合物材料、及びこれらの組合せなどの任意の適切な材料から形成され得ることが理解されよう。
【００１８】
再び図２を参照すると、タービン部品２０はＣＭＣ材料を含むことができ、第１の溝３０は放電加工（ＥＤＭ）処理によって形成することができる。タービン部品６０はＣＭＣ材料を含むことができ、第２の溝７０は放電加工（ＥＤＭ）処理によって形成することができる。ＥＤＭ処理で形成された溝の表面は、約４０マイクロインチ超、約１５０マイクロインチ超、約２５０マイクロインチ超、又は約３４０マイクロインチ超の表面粗さを有することがあり得る。
【００１９】
以下でより詳細に説明するように、ギャップを横切るリークを低減することは、溝に層又は皮膜を適用して、シールが載置され、又は載っている滑らかな表面を形成することによって、溝の表面粗さを低減し、或いはシールが載置され、又は載っている表面粗さを実質的に低減することにより行うことができる。第１のタービン部品２０は、第１の溝３０に固着されるか、結合されるか、化学的に結合されるか、機械的に結合されるか、又は他の方法で付着された１以上の第１の層又は皮膜４０を含むことができる。例えば、第１の皮膜４０は、第１の表面３２に結合した第１の皮膜部分４２と、第２の表面３４に結合した第２の皮膜部分４４と、第１の溝３０の接続表面３６に結合した接続皮膜部分４６とを含むことができる。第２のタービン部品６０は、第２の溝７０に固着されるか、結合されるか、化学的に結合されるか、機械的に結合されるか、又は他の方法で付着された１以上の第２の層又は皮膜８０を含むことができる。例えば、第２の皮膜８０は、第１の表面７２に結合した第１の皮膜部分８２と、第２の表面７４に結合した第２の皮膜部分８４と、第２の溝７０の接続表面７６に結合した接続皮膜部分８６とを含むことができる。
【００２０】
皮膜４０及び８０は、緻密で平滑な皮膜を提供し得る皮膜などの任意の適切な皮膜を含むことができる。皮膜は、溝を形成するタービン部品材料に整合する熱膨張を有することができる。例えば、皮膜の熱膨張係数と溝を形成するタービン部品の部分の熱膨張係数との差は、ターボ機械の使用中に周期的な熱負荷により溝の表面から皮膜を分離させるのに有効な大きさよりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、皮膜は、溝を形成するタービン部品の部分の熱膨張係数の約２５％以内又はそれ未満の熱膨張係数を有することができる。
【００２１】
いくつか実施形態では、皮膜は、セラミック皮膜、ガラス皮膜、ガラスを結合したセラミック、グレーズ皮膜、エナメル系皮膜、ＳｉＣ充填リン酸アルミナ、アルミノケイ酸ガラス、希土類二ケイ酸塩及び希土類一ケイ酸塩などの希土類含有材料、アルカリ／アルカリ土類アルミノホウ素リンケイ酸ガラス及び充填剤、アルカリ土類フッ化物、他の適切な皮膜、並びにこれらの組合せであってもよい。さらに、他の実施形態では、皮膜は、溝を形成するタービン部品の部分への皮膜の付着を促進するように動作可能な材料を含むことができる。例えば、ガラス皮膜は、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化クロム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、及び／又は他の付着促進剤のうちの少なくとも１つなどの金属酸化物を含むことができる。皮膜は、タービン部品の動作条件において最適な安定性及び順応性を提供するために必要とされる高温の溶融及び流動特性を含むことができる。
【００２２】
別の実施形態では、皮膜は、複数の皮膜層であってもよい。例えば、皮膜は、溝の表面に配置されたボンドコート、ボンドコートの上に配置された中間層、中間層の上に配置された封止層、封止層の上に配置された第１のトップコート、第１のトップコートの上に配置された第２のトップコート、及び第２のトップコートの上に配置された外層を含むことができる。
【００２３】
ボンドコートは、ケイ素又は酸化ケイ素を含んでもよい。中間層は、皮膜系の化学的安定性を促進するために、酸化ケイ素に対して実質的に不活性なバリア材料から形成することができる。「実質的に不活性」とは、シリカとバリア材料との間に多くとも偶発的な相互作用（溶解性又は反応性）だけがあることを意味する。イットリウム、イッテルビウム、ルテチウム、スカンジウム、及び他の希土類元素の二ケイ酸塩等の希土類二ケイ酸塩は、好適なバリア材料の非限定的な例である。封止層は、アルカリ土類アルミノケイ酸塩であってもよい。トップコート材料は、これらに限定されないが、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、及びイットリア安定化ジルコニアを含むセラミック材料であってもよい。いくつかの実施形態では、トップコートは、希土類一ケイ酸塩及び／又は希土類二ケイ酸塩を含んでもよい。例えば、複数のトップコートは、希土類二ケイ酸塩の内層すなわち第１のトップコート、及び希土類一ケイ酸塩の第２のトップコートを有する２層皮膜とすることができる。いくつかの実施形態では、これらの一ケイ酸塩及び二ケイ酸塩材料と関係する希土類元素は、イットリウム、イッテルビウム、ルテチウム、及びスカンジウムのうちの１以上を含むことができる。特定の実施例では、第２のトップコート層はイットリウム一ケイ酸塩であり、内層は希土類二ケイ酸塩（例えば、二ケイ酸イットリウムなど）である。外層は、安定化ジルコニア、希土類ケイ酸塩、又は他の適切な材料を含むことができる。
【００２４】
粗さが低減された、或いはＥＤＭ加工された溝の表面の粗さに比べて粗さが実質的に少ない皮膜表面を提供するために、皮膜がＥＤＭ加工された溝の表面に施される。いくつかの実施形態では、皮膜の表面粗さは、約３４０マイクロインチより小さく、約２５０マイクロインチより小さく、約１５０マイクロインチより小さく、約４０マイクロインチより小さくすることができ、システムのリークを低減、又は実質的に低減することができる。本明細書から、皮膜の必要とされる厚さが、リークを防止するために所望されるＲａ又はＳａ要件を満たすように溝表面を平滑化するのにちょうど十分なものであり得ることが理解されよう。
【００２５】
例えば、皮膜材料は、力があってもなくても流動することができる流体スラリーを形成するために、溶媒、結合剤系、分散剤、及び／又は充填剤と混合することができる。スラリー懸濁液を溝内に塗工して、例えば、第１及び第２のタービン部品の溝の表面の凹凸をスラリーがほぼ充填するように、溝の表面を完全に覆うことができる。過剰なスラリーは、高速遠心分離機／スピンコーターを用いて部品を回転させることにより、約０．０００５インチから約０．０１５インチ以上の厚さを有する薄い堆積したスラリー層を残して除去することができ、約０．０００５インチ、０．００１インチ、又は他の適切な厚さの厚さを含むことができる。Ｇ力又は遠心力などの力を単純な遠心分離装置により部品に加えることができ、或いはより洗練された遊星遠心ミキサを用いることができる。第１及び第２のタービン部品及び堆積されたスラリーの層は、残った薄いスラリー層を溶融又は焼結（例えば、溶融することなく）して、約０．０００５インチから約０．０１５インチ以上の厚さを有する皮膜の最終的な完全性を得ることができる温度まで共に加熱することができ、約０．０００５インチ、０．００１インチ、又は他の適切な厚さの厚さを含むことができる。
【００２６】
さらに図２を参照すると、互いに隣接して配置された第１及び第２のタービン部品２０、６０について、第１のタービン部品２０の第１の溝３０及び第１の皮膜４０は、第１のスロット５０を画成する。第２のタービン部品６０の第２の溝７０及び第２の皮膜８０は、第２のスロット９０を画成する。第１のスロット５０及び第２のスロット９０は、第１及び第２のタービン部品２０、６０の間のギャップ１２を横切って延在する被覆シールスロット１００を互いに共同して形成することができる。
【００２７】
シール１１０は、被覆シールスロット１００内に配置され、ギャップ１２を通るガスのリークを防止するように第１の皮膜４０及び第２の皮膜８０と係合可能である。例えば、シール１１０は、被覆シールスロット１００内に嵌って、ギャップ１２を横切ってまたがることができる。シールの適切な材料及び構成については、さらに以下でより詳細に説明する。
【００２８】
第１及び第２のタービン部品２０、６０は、冷却空気流などの第１の空気流１５０と、高温燃焼空気流などの第２の空気流１６０と、の間に配置することができる。「空気流」という用語は、本明細書では、任意の材料もしくは組成物、又は材料もしくは組成物の組合せの動きを記述するために用いられることに留意されたい。第１及び第２の空気流１５０、１６０は、第１の空気流１５０が、シール表面１１４を第１のタービン部品２０の第１の皮膜部分４２と第２のタービン部品６０の第１の皮膜部分８２とに押し付けるように、シール１１０のシール表面１１２に対して作用する「駆動」空気流となるように、ギャップ１２に沿って相互作用することができる。
【００２９】
例えば、被覆シールスロットシステム１０は、ギャップ１２を封止して、冷却空気流がギャップ１２を通るのを防止するように動作可能である。被覆シールスロットシステム１０はまた、高温の燃焼空気流がギャップ１２を通るのを防止することができる。例えば、タービン部品の一部、皮膜、及びシールは、ターボ機械で経験される圧力で液体、気体、及び／又は固体に対して実質的に不透過性又は実質的に非多孔性とすることができ、被覆シールスロットシステムを有しないギャップと比較してギャップを横切るリークを低減することができる。
【００３０】
図３は、テープキャスティング及び貼付処理により層又は皮膜が形成された、本開示の態様によるターボ機械用の被覆シールスロットシステム２００の別の実施形態を示す。この図示した実施形態では、被覆シールスロットシステム２００は、後述するように例外を除いて、被覆シールスロットシステム１０（図１及び図２）と本質的に同じであり得る。被覆シールスロットシステム２００は、第１のタービン部品２２０と、第２のタービン部品２６０と、隣接するタービン部品間に配置されたシール３１０とを含むことができる。タービン部品は、上述したような任意の適切な材料から形成することができる。シール３１０は、第１のタービン部品２２０と第２のタービン部品２６０との間に形成されるギャップ２１２を横切って延在し、ギャップを通るガスのリークを防止することができる。
【００３１】
第１のタービン部品２２０は、ギャップ２１２に開口する第１のシール溝２３０を含むことができる。第２のタービン部品２６０は、ギャップ２１２に開口する第２のシール溝２７０を含むことができる。例えば、第１のシール溝２３０は、第１の表面２３２と、離間した第２の表面２３４と、第１の表面と第２の表面との間に延在する接続表面２３６を含むことができる。第２の溝２７０は、第１の表面２７２と、離間した第２の表面２７４と、第１の表面と第２の表面との間に延在する接続表面２７６を含むことができる。第１のタービン部品２２０は、第１の溝２３０の第１の表面２３２に固着されるか、結合されるか、化学的に結合されるか、機械的に結合されるか、又は他の方法で付着された１以上の第１の層又は皮膜２４０を含むことができる。第２のタービン部品２６０は、溝２７０の第１の表面２７２に固着されるか、結合されるか、化学的に結合されるか、機械的に結合されるか、又は他の方法で付着された１以上の第２の層又は皮膜２８０を含むことができる。
【００３２】
皮膜２４０及び２８０は、テープキャスティングから形成され、高密度で平滑な皮膜を提供し得る皮膜などの任意の適切な皮膜が得られるように適用することができる。皮膜は、溝を形成するタービン部品材料に整合する熱膨張を有することができる。例えば、皮膜の熱膨張係数と溝を形成するタービン部品の部分の熱膨張係数との差は、ターボ機械の使用中に周期的な熱負荷により溝の表面から皮膜を分離させるのに有効な大きさよりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、皮膜は、溝を形成するタービン部品の部分の熱膨張係数の約２５％以内又はそれ未満の熱膨張係数を有することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、テープの適用により形成された皮膜は、セラミック皮膜、ガラス皮膜、ガラスを結合したセラミック、グレーズ皮膜、エナメル系皮膜、ＳｉＣ充填リン酸アルミナ、アルミノケイ酸ガラス、希土類二ケイ酸塩及び希土類一ケイ酸塩などの希土類材料、アルカリ／アルカリ土類アルミノホウ素リンケイ酸ガラス及び充填剤、アルカリフッ化物、フルオロリン酸塩、ケイ酸アパタイト、他の適切な皮膜、並びにこれらの組合せであってもよい。
【００３４】
さらに、他の実施形態では、溝を形成するタービン部品の部分への皮膜の付着を促進するように動作可能な材料を含むことができる皮膜が得られるように、テープをキャスティングし、貼付することができる。例えば、ガラス皮膜は、酸化鉄、酸化クロム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、及び／又は他の付着促進剤のうちの少なくとも１つなどの金属酸化物を含むことができる。皮膜は、タービン部品の動作条件において最適な安定性及び順応性を提供するために必要とされる高温の溶融及び流動特性を含むことができる。
【００３５】
別の実施形態では、複数の皮膜層を有する皮膜が得られるように、テープをキャスティングし、貼付することができる。例えば、皮膜は、溝の表面に配置されたボンドコート、ボンドコートの上に配置された中間層、中間層の上に配置された封止層、封止層の上に配置された第１のトップコート、第１のトップコートの上に配置された第２のトップコート、及び第２のトップコートの上に配置された外層を含むことができる。
【００３６】
ボンドコートは、ケイ素又は酸化ケイ素を含んでもよい。中間層は、皮膜系の化学的安定性を促進するために、酸化ケイ素に対して実質的に不活性なバリア材料から形成することができる。「実質的に不活性」とは、シリカとバリア材料との間に多くとも偶発的な相互作用（溶解性又は反応性）だけがあることを意味する。イットリウム、イッテルビウム、ルテチウム、スカンジウム、及び他の希土類元素の二ケイ酸塩等の希土類二ケイ酸塩は、好適なバリア材料の非限定的な例である。封止層は、アルカリ土類アルミノケイ酸塩であってもよい。トップコート材料は、これらに限定されないが、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、及びイットリア安定化ジルコニアを含むセラミック材料であってもよい。いくつかの実施形態では、トップコートは、希土類一ケイ酸塩及び／又は希土類二ケイ酸塩を含んでもよい。例えば、複数のトップコートは、希土類二ケイ酸塩の内層すなわち第１のトップコート、及び希土類一ケイ酸塩の第２のトップコートを有する２層皮膜とすることができる。いくつかの実施形態では、これらの一ケイ酸塩及び二ケイ酸塩材料と関係する希土類元素は、イットリウム、イッテルビウム、ルテチウム、及びスカンジウムのうちの１以上を含むことができる。特定の実施例では、第２のトップコートはイットリウム一ケイ酸塩であり、内層は希土類二ケイ酸塩（例えば、二ケイ酸イットリウムなど）である。外層は、安定化ジルコニア、希土類ケイ酸塩、又は他の適切な材料を含むことができる。
【００３７】
例えば、薄い可撓性シート又はテープは、スラリー混合物から形成することができる。スラリー混合物をドクター・ブレード・アセンブリを使用して均一に拡散させ、設定された均一なウェット層を得て、最終的に可撓性テープ内で乾燥することができる。均一に拡散して堆積したスラリーは、約０．０００５インチから約０．０１５インチ以上の厚さを有し、約０．０００５インチ、０．００１インチ、又は他の適切な厚さの厚さを含むことができる。次に、乾燥した可撓性テープは、所望の大きさ又は形状に切断及び／又は形成することができ、それから第１及び第２のタービン部品の溝の一部などの所望の表面に貼付することができる。例えば、乾燥した可撓性テープは、約０．０００５インチから約０．０１５インチ以上の厚さ、例えば約０．０００５インチ、０．００１インチ、又は他の適切な厚さなどを有することができる。適切な接着剤をテープの片側に塗工することができる。接着剤は、溝の適切な位置にテープを保持することができる。第１及び第２のタービン部品並びにテープ材料は、材料が第１及び第２のタービン部品の溝の一部などの所望の表面の凹凸をほぼ埋めるように、いくらかの粘性流動を経験する温度まで共に加熱することができる。加熱処理中に接着剤は燃え尽きることができる。冷却すると、皮膜は、改善された表面仕上げをもつ表面を有する均一な皮膜になり得る。皮膜はまた、第１及び第２のタービン部品の溝の熱膨張に整合させることができる。皮膜は、約０．０００５インチから約０．０１５インチ以上の厚さ、例えば約０．０００５インチ、０．００１インチ、又は他の適切な厚さなどを有することができる。テープにより形成された皮膜の表面、例えば、シールに係合する表面は、溝の表面の粗さと比較して粗さが低減し、又は粗さが実質的に小さい。以上説明したように、皮膜の必要とされる厚さが、リークを防止するために所望されるＲａ又はＳａ要件を満たすように溝表面を平滑化するのにちょうど十分なものであり得ることが理解されよう。いくつかの実施形態では、テープにより形成された皮膜の表面粗さは、約３４０マイクロインチより小さく、約２５０マイクロインチより小さく、約１５０マイクロインチより小さく、約４０マイクロインチより小さくすることができ、システムのリークを低減、又は実質的に低減することができる。
【００３８】
さらに図３を参照すると、互いに隣接して配置された第１及び第２のタービン部品２２０、２６０について、第１のタービン部品２２０の第１の溝２３０及び第１の皮膜２４０は、第１のスロット２５０を画成する。第２のタービン部品２６０の第２の溝２７０及び第２の皮膜２８０は、第２のスロット２９０を画成する。第１のスロット２５０及び第２のスロット２９０は、第１及び第２のタービン部品２２０、２６０の間のギャップ２１２を横切って延在する被覆シールスロット４００を互いに共同して形成することができる。
【００３９】
シール３１０は、シールスロット４００内に配置され、ギャップ２１２を通るガスのリークを防止するように第１の皮膜２４０及び第２の皮膜２８０と係合可能である。例えば、シール３１０は、シールスロット４００内に嵌って、ギャップ２１２を横切ってまたがることができる。シール表面３１４は、第１のタービン部品２２０の皮膜２４０の表面２４２に押し付けられ、第２のタービン部品２６０の皮膜２８０の表面２８２に押し付けられ得る。例えば、被覆シールスロットシステム２００は、ギャップ２１２を封止して、冷却空気流がギャップ２１２を通るのを防止するように動作可能である。被覆シールスロットシステム２００はまた、高温の燃焼空気流がギャップ２１２を通るのを防止することができる。
【００４０】
図４は、バルク充填及び機械加工処理により皮膜が形成された、本開示の態様による被覆シールスロットシステム５００の別の実施形態の断面図である。例えば、上述したスラリー材料などのスラリー材料を溝に堆積させることができ、例えば、溝をほぼ完全に埋めることができる。次に、スラリーを乾燥し、それから加熱及び／又は焼結する。その後、スラリーを放電加工（ＥＤＭ）処理などにより機械加工して、溝の表面仕上げと比較してより滑らかな表面仕上げを有する仕上げられた皮膜５４０及び５８０が得られる。例えば、スラリーはほぼ均質な材料なので、この放電加工（ＥＤＭ）処理は、セラミックマトリクス中に埋め込まれたセラミック繊維を有するＣＭＣタービン部品などのタービン部品に溝を形成するために用いられる放電加工（ＥＤＭ）処理と比べて、硬化したスラリー上のより滑らかな表面仕上げを提供する。図４では、皮膜は一定の厚さを有するものとして示してあるが、溝を形成する３つの側面に対して皮膜の厚さが異なってもよいことが理解されよう。
【００４１】
本開示の態様による被覆シールスロットを形成するための他の可能な処理は、レーザ加工、フライス加工、ワイヤソー溝切り加工、半導体ダイシングソー加工、又は他の適切な処理を用いて溝内に皮膜を形成するために皮膜又は材料を機械加工することを含むことができる。
【００４２】
図５は、こすり取り処理により皮膜が形成された、本開示の態様による被覆シールスロットシステム６００の別の実施形態の断面図である。例えば、上述したスラリー材料などのスラリー材料を溝に堆積させることができ、例えば、溝を完全に埋めることができる。工具（図５には示さず）は、溝に受け入れられる大きさにすることができる。こすり取り処理中は、工具を溝の表面のうちの２つに沿って載置し、皮膜を形成する溝の第３の表面から適切な間隔を設けることができる。工具を溝の長さに沿って移動させて、所望の表面からスラリーをこすり取り、溝表面の所望の部分に薄いスラリーコーティングを残すことができる。その後、残った薄いスラリー層を乾燥し、それから加熱及び／又は焼結して、皮膜６４０、６８０の最終的な完全性を形成することができる。
【００４３】
図６は、複数の皮膜層を有する皮膜７０２が形成された、本開示の態様による被覆シールスロットシステム７００の一部の別の実施形態の断面図である。例えば、皮膜７０２は、上述したコーティング処理のうちの１以上によって形成することができる少なくとも第１の皮膜層７０４及び第２の皮膜層７０６を含むことができる。第１の皮膜層は、化学的結合、機械的結合、付着、結合、又は他の方法で溝の表面に固着させることができ、第２の皮膜層は、化学的結合、機械的結合、付着、結合、又は他の方法で第１の皮膜層の表面に固着させることができる。複数の層は、それぞれ異なる材料を含んでもよい。例えば、第１の皮膜層７０４は、ボンドコートであってもよく、第２の皮膜層７０６は、保護皮膜であってもよい。例えば、第１の皮膜層は、化学気相成長法（ＣＶＤ）処理によって形成することができ、第２の層は、ＣＶＤ皮膜層の上に配置されたスピンコート皮膜層とすることができる。一実施形態では、第１の層は、ボンドコートであってもよく、第２の層は、トップコートを含んでもよい。以上説明したように、他の実施形態では、被覆シールスロットシステムは、３つ以上の層を有する皮膜を含んでもよい。
【００４４】
図７は、本開示の態様による被覆シールスロットの一部の別の実施形態の断面図であり、タービン部品８０２の溝の表面８０４と皮膜８０６との界面を示す。タービン部品の溝の表面凹凸は、製造上の限界による場合があり、及び／又は熱負荷及び摩耗により経時的に変化する場合がある。例えば、放電加工処理により形成されたＣＭＣタービン部品の溝の表面は、約４０マイクロインチより大きい、約１５０マイクロインチより大きい、約２５０マイクロインチより大きい、又は約３４０マイクロインチより大きい表面粗さを含むことがあり得る。皮膜は、タービン部品の溝の表面に固着され、結合され、化学的に結合され、機械的に結合され、又は他の方法で直接付着されるように構成し、タービン部品の溝に適用することができ、表面の細孔又はボイドを実質的に埋めて、溝のピークの上に延在することができる。このような実施形態では、被覆表面は、溝をつけられた表面の粗さと比較して粗さが低減する。
【００４５】
図８は、本開示の態様による被覆シールスロットの一部の別の実施形態の断面図であり、タービン部品の溝の表面と皮膜との界面を示す。この図示した実施形態では、皮膜は、タービン部品の溝の表面に固着され、結合され、化学的に結合され、機械的に結合され、又は他の方法で直接付着されるように構成し、タービン部品の溝に適用することができ、溝のピーク間の表面の細孔又はボイドの部分をほぼ埋めることができて、溝のピークが被覆表面の谷のより低い部分を形成している。このような実施形態では、被覆表面は、溝をつけられた表面の粗さと比較して粗さが低減する。
【００４６】
図９は、本開示の態様による被覆シールスロットの一部の別の実施形態の断面図であり、タービン部品の溝の表面と皮膜との界面を示す。この図示した実施形態では、皮膜は、タービン部品の溝の表面に固着され、結合され、化学的に結合され、機械的に結合され、又は他の方法で直接付着されるように構成し、タービン部品の溝に適用することができ、溝のピーク間の表面の細孔又はボイドの部分を埋めることができて、溝のピークが被覆表面のピークを形成している。このような実施形態では、被覆表面は、溝をつけられた表面の粗さと比較して粗さが低減する。
【００４７】
本明細書から、被覆シールスロットは、その中にシールを受け入れることが可能な任意のサイズ、形状、又は構成を有することができることが理解されよう。例えば図２及び図３の例示的な実施形態に示すように、第１及び第２のスロットは、互いに実質的に同様であって、第１のタービン部品内からギャップを横切って第２のタービン部品内まで延在するシールスロット又はキャビティを共に画成するように、実質的に整合された、又は鏡像もしくは対称の関係に配置することができる。しかし、製造及び組立上の限界並びに／又はばらつきだけでなく、使用中の熱膨張又は運動などにより、第１及び第２のスロットは、曲がったり、ねじれたり、傾斜したり、或いはずれたりすることがあり得る。さらに、第１及び第２のスロットの相対的な位置決めが、使用、摩耗、又は動作条件などにより変化することがあり得る。「ずれ」という用語は、本明細書では、スロットが公称もしくは初期の位置又は構成と比較して相対的な位置又は向きを変化させた任意のシナリオを包含するために用いられる。シールは、ずれに対処し、第１及び第２の被覆溝の皮膜との封止接触を維持するのに十分な可撓性を有することができ、第１及び第２のタービン部品の間に延在するギャップを効果的に遮断又は除去して、それによって第１及び第２の空気流が相互作用することを低減又は防止することができる。
【００４８】
被覆シールスロットシステムの様々な実施形態では、シールは、金属、金属合金、又は高温もしくは金属合金もしくは超合金、又は他の適切な材料もしくは材料の組合せであってもよい。シールは、実質的に細長い中実板状部材であってもよいし、或いは他の任意の適切な構成を有してもよい。例えば、シールは、ニッケル・モリブデン・クロム合金、Ｈａｙｎｅｓ２１４又は酸化アルミニウム被覆Ｈａｙｎｅｓ２１４などのステンレス鋼又はニッケル系合金から作製することができる。いくつかの実施形態では、シールは、少なくとも１，５００°Ｆ、或いは可能であれば少なくとも１，８００°Ｆの融点を有する金属で作製することができる。いくつかの実施形態では、シールは、少なくとも２，２００°Ｆの融点を有する金属で作製することができる。
【００４９】
ギャップ内に「折り曲げられ」又は「押し込まれる」ことに抵抗しながら、シールに作用する力に起因して皮膜の封止表面との封止係合を維持するために、シールは十分に柔軟性があり、さらに十分に剛性があることが好ましい場合がある。シールの厚さは、第１及び第２のシールスロットの厚さ又は開口部よりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、シールの厚さは、約０．０１インチから約０．２５インチの範囲内、又は約０．０５インチから約０．１インチの範囲内にすることができる。シールの幅は、第１及び第２の溝と、第１及び第２のタービン部品の皮膜と、タービン部品が互いに隣接して組み立てられた場合のタービン部品間のギャップと、によって形成されたシールスロットの幅よりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、シールの幅は約０．１２５インチから約０．７５インチの範囲内にすることができる。図示するように、皮膜及びシールのかみ合って係合する封止表面は、実質的に互いに当接するように実質的に滑らかで平坦にすることができる。他の実施形態では、皮膜及びシールの封止表面の形状及び構成は、タービン部品の第１及び第２の溝の対応する表面とは異なる形状又は構成にすることができる。さらに、シールは、複数の異なる材料から形成することができ、或いはシールの外面上の皮膜を含んでもよい。シール上のこのような皮膜は、タービン部品の溝に皮膜を形成するための上述したような任意の適切な方法によって形成することができる。さらに、シール上の皮膜は、界面活性剤、分散剤、湿潤剤、有機結合剤及び／又は電解質塩などの他の添加剤の有無に関わらず、水性又は非水性溶媒中のスラリーであってもよい。シール上の皮膜は、スペアリング法、浸漬コーティング法、ウォッシュコーティング法などの任意の技術を用いて適用することができる。いくつかの実施形態では、皮膜は、ウェットコーティング及びその後の加熱処理（皮膜の乾燥後に）により金属シール上に形成され、タービンシールスロットの動作条件において金属シールの金属酸化を防止するシール上の不浸透性層を緻密化し形成することができる。
【００５０】
本開示の技術による被覆シールスロットシステムは、高温のターボ機械に適用された場合に、シリサイド化、酸化、熱クリープ及び／又は増加する摩耗の問題を低減するのに役立つことができる。
【００５１】
さらに、ベーンの形態の２つのタービン部品を図１に示しているが、シールスロットシステムを組み込んだタービン部品は、ステータシュラウド、ノズル、及びダイヤフラム、内側シェルケーシング部品、及びロータ部品などのターボ機械の一部を形成することができることが理解されよう。例えば、被覆シールスロットシステムを組み込んだ複数のタービン部品は、周方向に配置され、本発明の態様による１以上のシールスロットシステムを有するタービン部品に隣接して配置されてもよい。さらに、第１及び第２の部品は、固定された、又は並進及び／もしくは回転する、又は移動するタービン部品などの他の任意の隣接するターボ機械部品であってもよい。
【００５２】
図１０は、本開示の態様による、ターボ機械用の被覆シールスロットシステムを形成するための方法９００の一実施形態のフローチャートである。方法９００は、ステップ９１０で、第１の溝を有する第１のタービン部品を提供するステップと、ステップ９２０で、第２の溝を有する第２のタービン部品を提供するステップとを含む。ステップ９３０では、１以上の第１の皮膜が、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部に提供され、ステップ９４０では、１以上の第２の皮膜が、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部に提供される。第１の皮膜を有する第１の溝及び第２の皮膜を有する第２の溝は、第１のタービン部品と第２のタービン部品との間に形成されるギャップを横切って延在する被覆シールスロットを共に形成し、シールは、被覆シールスロット内に配置可能であって、ギャップからのガスのリークを防止するために第１の皮膜及び第２の皮膜と係合可能である。
【００５３】
上記の説明は例示するものであって、限定することを意図したものではないことを理解すべきである。添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される本開示の一般的な趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者は多くの変更及び修正を行うことができる。例えば、上記の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組合せて用いることができる。さらに、本発明の範囲を逸脱せずに特定の状況又は材料を様々な実施形態の教示に適応させるために、多くの修正を行うことができる。本明細書に記載した材料の寸法及び種類は、様々な実施形態のパラメータを規定するためのものであるが、それらは決して限定的なものではなく、単に例示的なものにすぎない。多くの他の実施形態は、上記の説明を検討することにより当業者には明らかであろう。したがって、様々な実施形態の範囲は、添付した特許請求の範囲に与えられる均等物の完全な範囲と共に、添付した特許請求の範囲によって決定されなければならない。添付した特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「そこにおいて（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれ「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「そこにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語の平易な英語に相当するものとして用いられる。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１の」、「第２の」、及び「第３の」等の用語は、単にラベルとして用いており、それらの対象物に対して数の要件を課すことを意図するものではない。また、結合された、接続された、接合された、封止された等の用語と併用された「動作可能に」という用語は、本明細書において、分離した個別の構成要素が直接的又は間接的に結合されることによる接続と、構成要素が一体に（すなわち、ワンピースに、一体に、又はモノリシックに）形成されることによる接続と、の両方をさすものとして使用される。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、そのような特許請求の範囲の限定が「のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」の後にさらなる構造のない機能についての記載が続くフレーズを明白に用いない限り、そしてそうするまでは、ミーンズプラスファンクション形式で書かれたものではなく、米国特許法第１の１２条第６の項に基づいて解釈されることを意図するものではない。任意の特定の実施形態に基づいて、上述したすべてのこのような対象物又は利点が必ずしも達成できるわけではないことを理解すべきである。したがって、例えば、当業者には明らかなように、本明細書に記載されたシステム及び技術は、本明細書で教示又は示唆されるように他の目的又は利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される１つの利点もしくは１群の利点を達成又は最適化する態様で具現化又は実施してもよい。
【００５４】
本開示について限られた数の実施形態にのみ関連して詳述しているが、本開示がこのような開示された実施形態に限定されないことが直ちに理解されるべきである。むしろ、これまでに記載されていない任意の数の変形、変更、置換又は等価な構成を組み込むために、本開示を修正することができ、それらは本開示の趣旨と範囲に相応している。さらに、様々な実施形態について記載しているが、本開示の態様は記載した実施形態のうちのいくつかのみを含んでもよいことを理解すべきである。したがって、本開示は、上記の説明によって限定されるとみなされるのではなく、添付した特許請求の範囲によって限定されるだけである。
【００５５】
この明細書は、最良の形態を含む実施例を用いており、また、いかなる当業者も本開示を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本開示の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が特許請求の範囲の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、又は、それらが特許請求の範囲の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
ターボ機械用の被覆シールスロットシステム（１０，２００，５００，６００，７００）であって、被覆シールスロットシステムは、
第１の溝（３０，２３０）を含む第１のタービン部品（２０，２２０）であって、第１の溝は、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部に結合した１以上の第１の皮膜（４０，２４０，５４０，６４０，７０２）を有する、第１のタービン部品と、
第２の溝（７０，２７０）を含む第２のタービン部品（６０，２６０）であって、第２の溝は、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部に結合した１以上の第２の皮膜（８０，２８０，５８０，６８０，７０２）を有する、第２のタービン部品と、
第１及び第２のタービン部品は、互いに隣接して配置可能であり、第１の皮膜を有する第１の溝及び第２の皮膜を有する第２の溝は、第１のタービン部品と第２のタービン部品との間のギャップ（１２，２１２）を横切って延在する被覆シールスロット（１００，４００）を共に形成し、
被覆シールスロット内に配置され、第１及び第２のタービン部品の間のギャップを横切って延在し、ギャップからのガスのリークを防止するために第１の皮膜及び第２の皮膜と係合可能なシール（１１０，３１０）とを含む被覆シールスロットシステム。
［実施態様２］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１及び第２の皮膜は、スピンコート皮膜を含む、被覆シールスロットシステム。
［実施態様３］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１及び第２の皮膜は、テープ積層皮膜を含む、被覆シールスロットシステム。
［実施態様４］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１及び第２の皮膜は、シールと係合可能な第１の表面仕上げを有する外側表面を含み、第１及び第２の溝は、第２の表面仕上げを有し、第１の表面仕上げは、第２の表面仕上げとは異なる、被覆シールスロットシステム。
［実施態様５］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１の溝及び第２の溝を画成する第１及び第２のタービン部品の部分は、第１の材料を含み、第１及び第２の皮膜は、第１の材料とは異なる第２の材料を含む、被覆シールスロットシステム。
［実施態様６］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１及び第２の皮膜は、約０．００５インチ〜約０．０１５インチの厚さを含む、シールスロットシステム。
［実施態様７］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１の皮膜は、第２のタービン部品の第１の溝の一部にのみ配置され、第２の皮膜は、第２のタービン部品の第２の溝の一部にのみ配置される、被覆シールスロットシステム。
［実施態様８］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１の溝は、第１の表面及び離間した第２の表面を含み、第２の溝は、第１の表面及び離間した第２の表面を含み、第１の皮膜は、第１の溝の第１の表面又は第２の表面の一部のみに配置され、第２の皮膜は、第２の溝の第１の表面又は第２の表面の一部のみに配置される、被覆シールスロットシステム。
［実施態様９］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１及び第２の皮膜は、溝の第１及び第２の表面に化学的に結合又は機械的に結合される、被覆シールスロットシステム。
［実施態様１０］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１及び第２の皮膜は、セラミック皮膜、ガラス皮膜、グレーズ皮膜、及び／又はエナメル皮膜を含む、被覆シールスロットシステム。
［実施態様１１］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１及び第２のタービン部品は、セラミックマトリクス複合材料を含む、被覆シールスロットシステム。
［実施態様１２］
実施態様１に記載の被覆シールスロットシステムであって、第１及び第２の皮膜は、複数の皮膜層を含む、被覆シールスロットシステム。
［実施態様１３］
ターボ機械用の被覆シールスロット（１００，４００）を形成するための方法（９００）であって、
第１の溝を有する第１のタービン部品を提供するステップ（９１０）と、
第２の溝を有する第２のタービン部品を提供するステップ（９２０）と、
第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部に１以上の第１の皮膜を提供するステップ（９３０）と、
第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部に１以上の第２の皮膜を提供するステップ（９４０）とを含み、
第１の皮膜を有する第１の溝及び第２の皮膜を有する第２の溝は、第１のタービン部品と第２のタービン部品との間に形成されるギャップを横切って延在する被覆シールスロットを共に形成し、シールは、被覆シールスロット内に配置可能であって、ギャップからのガスのリークを防止するために第１の皮膜及び第２の皮膜と係合可能である、方法。
［実施態様１４］
実施態様１３に記載の方法であって、第１の皮膜を提供するステップは、スピンコート皮膜を含み、第２の皮膜を提供するステップは、スピンコート皮膜を含む、方法。
［実施態様１５］
実施態様１３に記載の方法であって、第１の皮膜を提供するステップは、テープを貼付するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、テープを貼付するステップを含む、方法。
［実施態様１６］
実施態様１３に記載の方法であって、第１の皮膜を提供するステップは、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部にスラリーを塗工して、第１のタービン部品の第１の溝の少なくとも一部のスラリーを熱処理するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部にスラリーを塗工して、第２のタービン部品の第２の溝の少なくとも一部のスラリーを熱処理するステップを含む、方法。
［実施態様１７］
実施態様１３に記載の方法であって、第１の皮膜を提供するステップは、第１のタービン部品の第１の溝にスラリーを塗工し、第１の溝からスラリーの一部をこすり取って、第１のタービン部品の第１の溝に残ったスラリーを熱処理するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、第２のタービン部品の第２の溝にスラリーを塗工し、第２の溝からスラリーの一部をこすり取って、第２のタービン部品の第２の溝に残ったスラリーを熱処理するステップを含む、方法。
［実施態様１８］
実施態様１３に記載の方法であって、第１の皮膜を提供するステップは、第１のタービン部品の第１の溝をスラリーでバルク充填し、第１のタービン部品の第１の溝のスラリーを乾燥又は熱処理し、第１の皮膜を形成するために乾燥又は熱処理されたスラリーの一部を除去するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、第２のタービン部品の第２の溝をスラリーでバルク充填し、第２のタービン部品の第２の溝のスラリーを乾燥又は熱処理し、第２の皮膜を形成するために乾燥又は熱処理されたスラリーの一部を除去するステップを含む、方法。
［実施態様１９］
実施態様１８に記載の方法であって、第１の皮膜を形成するために乾燥又は熱処理されたスラリーの一部を除去するステップは、乾燥又は熱処理されたスラリーを機械加工するステップを含み、第２の皮膜を形成するために乾燥又は熱処理されたスラリーの一部を除去するステップは、乾燥又は熱処理されたスラリーを機械加工するステップを含む、方法。
［実施態様２０］
実施態様１８に記載の方法であって、第１の皮膜を形成するために乾燥又は熱処理されたスラリーの一部を除去するステップは、乾燥又は熱処理されたスラリーを放電加工、レーザ加工、フライス加工、ワイヤソー溝切り加工、又は半導体ダイシングソー加工するステップを含み、第２の皮膜を形成するために乾燥又は熱処理されたスラリーの一部を除去するステップは、乾燥又は熱処理されたスラリーを放電加工、レーザ加工、フライス加工、ワイヤソー溝切り加工、又は半導体ダイシングソー加工するステップを含む、方法。
［実施態様２１］
実施態様１３に記載の方法であって、第１の皮膜を提供するステップは、複数の皮膜層を提供するステップを含み、第２の皮膜を提供するステップは、複数の皮膜層を提供するステップを含む、方法。
［実施態様２２］
実施態様１３に記載の方法であって、第１及び第２の皮膜は、シールと係合可能な第１の表面仕上げを有する外側表面を含み、第１及び第２の溝は、第２の表面仕上げを有し、第１の表面仕上げは、第２の表面仕上げとは異なる、方法。
［実施態様２３］
実施態様１３に記載の方法であって、第１の溝及び第２の溝を画成する第１及び第２のタービン部品の部分は、第１の材料を含み、第１及び第２の皮膜は、第１の材料とは異なる第２の材料を含む、方法。
［実施態様２４］
実施態様１３に記載の方法であって、第１及び第２の皮膜は、セラミック皮膜、ガラス皮膜、グレーズ皮膜、及び／又はエナメル皮膜を含む、方法。
【符号の説明】
【００５６】
１０  被覆シールスロットシステム
１２  ギャップ
２０  第１のタービン部品
２２  第１のプラットフォーム又は根元部
２４  第２のプラットフォーム又は先端部
２６  翼形部
２８  前縁
２９  後縁
３０  第１のシール溝
３２  第１の表面
３４  第２の表面
３６  接続表面
４０  第１の皮膜
４２  第１の皮膜部分
４４  第２の皮膜部分
４６  接続皮膜部分
５０  第１のスロット
６０  第２のタービン部品
６２  第１のプラットフォーム又は根元部
６４  第２のプラットフォーム又は先端部
６６  翼形部
６８  前縁
７０  第２のシール溝
７２  第１の表面
７４  第２の表面
７６  接続表面
８０  第２の皮膜
８２  第１の皮膜部分
８４  第２の皮膜部分
８６  接続皮膜部分
９０  第２のスロット
１００  被覆シールスロット
１１０  シール
１１２  シール表面
１１４  シール表面
１５０  第１の空気流
１６０  第２の空気流
２００  被覆シールスロットシステム
２１２  ギャップ
２２０  第１のタービン部品
２３０  第１のシール溝
２３２  第１の表面
２３４  第２の表面
２３６  接続表面
２４０  第１の皮膜
２４２  表面
２５０  第１のスロット
２６０  第２のタービン部品
２７０  第２のシール溝
２７２  第１の表面
２７４  第２の表面
２７６  接続表面
２８０  第２の皮膜
２８２  表面
２９０  第２のスロット
３１０  シール
３１４  シール表面
４００  被覆シールスロット
５００  被覆シールスロットシステム
５４０  仕上げられた皮膜
５８０  仕上げられた皮膜
６００  被覆シールスロットシステム
６４０  皮膜
６８０  皮膜
７００  被覆シールスロットシステム
７０２  皮膜
７０４  第１の皮膜層
７０６  第２の皮膜層
８０２  タービン部品
８０４  表面
８０６  皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2017053345000001.pdf