(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービン部品に画成された複数の冷却孔を有するガスタービン部品を製造及び修理する方法を提供する。【解決手段】ガスタービン部品１０２に画成された第１の冷却孔１２０のパラメータを求めること及び第１の冷却孔１２０の周囲に保護キャップ１１０を形成するための工具経路を生成することを含む。工具経路は、少なくとも部分的に第１の冷却孔１２０のパラメータに基づく。また、工具経路を辿るようにロボット装置に指示すること及び工具経路が辿られるときに、保護キャップ１１０が第１の冷却孔１２０の周囲に形成されるようにガスタービン部品１０２にセラミックスラリーの連続層を吐出することを含む。【選択図】図４
2017150486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン部品（１０２）に画成された複数の冷却孔（１１８）を有するガスタービン部品（１０２）の製造及び修理に使用するシステム（１００）であって、
スラリー吐出ノズル（１０８）を備えるロボット装置（１０４）と、
ロボット装置（１０４）と通信結合される計算装置（１０６）であって、計算装置（１０６）が、
ガスタービン部品（１０２）に画成された第１の冷却孔（１２０）のパラメータを求め、
第１の冷却孔（１２０）の周囲に保護キャップ（１１０）を形成するための工具経路であって、少なくとも部分的に第１の冷却孔（１２０）のパラメータに基づく、工具経路を生成し、
工具経路を辿るようにロボット装置（１０４）に指示し、
工具経路が辿られるときに、保護キャップ（１１０）が第１の冷却孔（１２０）の周囲に形成されるようにガスタービン部品（１０２）にセラミックスラリーの連続層を吐出するようにロボット装置（１０４）に指示する
ように構成された計算装置（１０６）と
を備えるシステム（１００）。
【請求項２】
ガスタービン部品（１０２）を検査するように構成された非破壊検査装置（１１６）をさらに備え、計算装置（１０６）が、さらに、第１の冷却孔（１２０）のパラメータを求めるように非破壊検査装置（１１６）に指示するように構成されている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
計算装置（１０６）が、保護キャップ（１１０）の三次元表現を形成するために複数の個別層（１２２）の配置を求めるようにさらに構成されており、複数の個別層（１２２）が、セラミックスラリーの連続層に実質的に対応する、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
計算装置（１０６）が、複数の個別層（１２２）の各個別層（１２２）とガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて各個別層（１２２）の厚さの漸減を決定するようにさらに構成されている、請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
計算装置（１０６）が、複数の個別層（１２２）の各個別層（１２２）の厚さの漸減に対応する、セラミックスラリーの連続層の厚さの漸減を決定するためにセラミックスラリーを吐出する流量又は工具速度の少なくとも一方を制御するようにさらに構成されている、請求項４に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
計算装置（１０６）が、隣り合う個別層（１２２）とガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて隣り合う個別層（１２２）間の重なりの漸減を決定するようにさらに構成されている、請求項４に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
計算装置（１０６）が、さらに、
ガスタービン部品（１０２）上にセラミックスラリーの第１の層（１３０）であって、第１の材料から製造される、第１の層（１３０）を塗工するようにロボット装置（１０４）に指示し、
第１の層（１３０）上にセラミックスラリーの連続する第２の層（１３２）であって、第１の材料とは異なる第２の材料から製造される連続する、第２の層（１３２）を塗工するようにロボット装置（１０４）に指示する
ように構成されている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
ガスタービン部品（１０２）に画成された複数の冷却孔（１１８）を有するガスタービン部品（１０２）の製造又は修理に使用する、コンピュータ可読記憶媒体において具現化されたコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読記憶媒体であって、１以上のプロセッサ（１１４）によって実行されたときに、コンピュータ実行可能命令が、プロセッサ（１１４）に、
ガスタービン部品（１０２）に画成された第１の冷却孔（１２０）のパラメータを求め、
第１の冷却孔（１２０）の周囲に保護キャップ（１１０）を形成するための工具経路であって、少なくとも部分的に第１の冷却孔（１２０）のパラメータに基づく、工具経路を生成し、
工具経路を辿るようにロボット装置（１０４）に指示し、
工具経路が辿られるときに、保護キャップ（１１０）が第１の冷却孔（１２０）の周囲に形成されるようにガスタービン部品（１０２）にセラミックスラリーの連続層を吐出するようにロボット装置（１０４）に指示する
コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項９】
コンピュータ実行可能命令がさらに、プロセッサ（１１４）に、保護キャップ（１１０）の三次元表現を形成するために複数の個別層（１２２）の配置であって、複数の個別層（１２２）が、セラミックスラリーの連続層に対応する、複数の個別層（１２２）の配置を求める、請求項８に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１０】
コンピュータ実行可能命令がさらに、プロセッサ（１１４）に、
個別層（１２２）のそれぞれとガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて複数の個別層（１２２）の厚さの漸減を決定させ、
隣り合う個別層（１２２）とガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて隣り合う個別層（１２２）間の重なりの漸減を決定させる、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にガスタービンエンジン、より具体的には、ガスタービン部品の冷却孔の周囲に保護キャップを形成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンにおいて、圧縮機で加圧された空気は、高温燃焼ガスを発生させるために燃焼器で燃料と混合される。エネルギーは、最初は圧縮機に動力を供給する高圧タービン（ＨＰＴ）において、その後、ターボファン航空機エンジンの用途ではファンに動力を供給する又は海洋及び／もしくは産業の用途の場合は外部シャフトに動力を供給する低圧タービン（ＬＰＴ）においてガスから取り出される。一般に、エンジン効率は、燃焼ガスの温度が上昇するにつれて向上する。しかしながら、ガス温度の上昇は、ガス流路に沿って様々な部品の動作温度を上昇させ、その結果、それらの耐用年数の延長を助けるためにこのような部品を冷却する必要性を高める。
【０００３】
例えば、少なくとも一部の知られているガスタービン部品（ブレード、ノズル、及びライナなど）は、ガスタービンエンジンの運転中の冷却を必要とする。少なくとも一部のガスタービンエンジンにおいて、高温燃焼ガスにさらされる流路部品は、圧縮機抽気を使用して冷却される。例えば、少なくとも一部の知られている部品は、ガスタービン部品内に画成されたフィルム冷却孔に圧縮機抽気を誘導する。しかしながら、ガスタービン部品は、一般に、有限の耐用年数を有し、確実にガスタービン部品が適切に機能し続けるように定期的に保守点検を受けなければならない。ガスタービン部品の保守点検は、一般的に、既存の熱障壁コーティングの除去及び部品への熱障壁コーティングのその後の再塗工を含む。フィルム冷却孔は、熱障壁コーティングを再塗工するときに塞がれる場合があり、フィルム冷却孔のコーティングを除いて取り去ることは、時間のかかる面倒な作業である。
【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２０１５／００３７４９８号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様において、ガスタービン部品に画成された複数の冷却孔を有するガスタービン部品を製造又は修理する方法が提供される。本方法は、ガスタービン部品に画成された第１の冷却孔のパラメータを求めること及び第１の冷却孔の周囲に保護キャップを形成するための工具経路を生成することを含む。工具経路は、少なくとも部分的に第１の冷却孔のパラメータに基づく。また、本方法は、工具経路を辿るようにロボット装置に指示すること及び工具経路が辿られるときに、保護キャップが第１の冷却孔の周囲に形成されるようにガスタービン部品にセラミックスラリーの連続層を吐出することを含む。
【０００６】
別の態様において、ガスタービン部品に画成された複数の冷却孔を有するガスタービン部品の製造又は修理に使用するシステムが提供される。本システムは、スラリー吐出ノズルを含むロボット装置及びロボット装置と通信結合される計算装置を含む。計算装置は、ガスタービン部品に画成された第１の冷却孔のパラメータを求め、第１の冷却孔の周囲に保護キャップを形成するための工具経路を生成するように構成される。工具経路は、少なくとも部分的に第１の冷却孔のパラメータに基づく。また、計算装置は、工具経路を辿るようにロボット装置に指示し、工具経路が辿られるときに、保護キャップが第１の冷却孔の周囲に形成されるようにガスタービン部品にセラミックスラリーの連続層を吐出するようにロボット装置に指示するように構成される。
【０００７】
さらに別の態様において、ガスタービン部品に画成された複数の冷却孔を有するガスタービン部品の製造又は修理に使用する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体において具現化されるコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供される。１以上のプロセッサによって実行されたとき、コンピュータ実行可能命令は、プロセッサに、ガスタービン部品に画成された第１の冷却孔のパラメータを求め、第１の冷却孔の周囲に保護キャップを形成するための工具経路を生成する。工具経路は、少なくとも部分的に第１の冷却孔のパラメータに基づく。また、コンピュータ実行可能命令は、プロセッサに、工具経路を辿るようにロボット装置に指示し、工具経路が辿られるときに、保護キャップが第１の冷却孔の周囲に形成されるようにガスタービン部品にセラミックスラリーの連続層を吐出するようにロボット装置に指示する。
【０００８】
本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照しながら読まれるときにより良く理解されるようになる。なお、添付図面では、同じ符号が、図面を通して同じ部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１に示されているガスタービンエンジンに使用され得るガスタービン部品の製造又は修理に使用する例示的なシステムを示すブロック図である。
【図３】図２に示されているシステムの斜視図である。
【図４】第１の処理ステップに係る、例示的なガスタービン部品であって、その上に形成された保護キャップを有する例示的なガスタービン部品の断面図である。
【図５】第２の処理ステップに係る、図４に示されているガスタービン部品の断面図である。
【図６】第３の処理ステップに係る、図５に示されているガスタービン部品の断面図である。
【図７】保護キャップの形成に使用する例示的な層シーケンスの概略図である。
【図８】ガスタービン部品の製造及び修理の例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
別段の指示がない限り、本明細書で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を示すことを意図されている。これらの特徴は、本開示の１つ以上の実施形態を備える幅広い種類のシステムに適用可能であると考えられる。したがって、図面は、本明細書に開示されている実施形態の実施に必要であることが当業者によって知られている従来のあらゆる特徴を含むことを意図されていない。
【００１１】
以下の明細書及び特許請求の範囲において、多数の用語が参照されるが、これらは、以下の意味を有すると規定される。
【００１２】
単数形は、文脈上明白な別段の指示がない限り、複数の指示対象を含む。
【００１３】
「随意」は、以下に説明される事象又は状況が発生する場合もあれば発生しない場合もあること及びその説明が事象が発生する事例及び事象が発生しない事例を含むことを意味する。
【００１４】
近似を表す言葉は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって本発明に関して使用される場合、任意の量的表現であって、それが関係する基本機能の変化をもたらさずに許容範囲内で外れてもよい任意の量的表現を修飾するために適用されてもよい。したがって、用語又は複数の用語（「約」、「およそ」、及び「実質的に」など）によって修飾される値は、指定されたまさにその値に限定され得ない。少なくとも一部の事例において、近似を表す言葉は、値を測定するための計器の精度に対応し得る。この点に関して、本明細書及び特許請求の範囲にわたり、範囲の限定は、組み合わされてもよく、及び／又は入れ替えられてもよい。このような範囲は、文脈上又は文言上別段の指示がない限り、それに含まれるあらゆる部分範囲を含むものと見なされる。
【００１５】
本明細書に使用される場合、用語「軸方向の」及び「軸方向に」は、タービンエンジンの中心線と略平行に延在する方向及び配置を意味する。さらに、用語「半径方向の」及び「半径方向に」は、タービンエンジンの中心線に対して略垂直に延在する方向及び配置を意味する。さらに、本明細書に使用される場合、用語「周方向の」及び「周方向に」は、タービンエンジンの中心線を中心に円弧状に延在する方向及び配置を意味する。
【００１６】
本明細書に使用される場合、用語「プロセッサ」及び「コンピュータ」並びに関連する用語（例えば、「処理装置」、「計算装置」、及び「コントローラ」）は、当該技術分野でコンピュータと呼ばれるそれらの集積回路のみに限定されず、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラムマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、及び他のプログラマブル回路を広く意味し、これらの用語は、本明細書で交換可能に使用される。本明細書で説明されている実施形態では、メモリは、コンピュータ可読媒体（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）など）、コンピュータ可読不揮発性媒体（フラッシュメモリなど）を含んでもよいが、これらに限定されない。或いは、フロッピーディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、及び／又はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）が使用されてもよい。また、本明細書で説明されている実施形態では、付加的な入力チャネルは、マウス及びキーボードなどのオペレータインターフェースに関連するコンピュータ周辺機器であってもよいが、これらに限定されない。或いは、例えばスキャナを含んでもよいが、これに限定されない他のコンピュータ周辺機器がさらに使用されてもよい。さらに、例示的な実施形態では、付加的な出力チャネルは、オペレータインターフェースモニタを含んでもよいが、これに限定されない。
【００１７】
さらに、本明細書に使用される場合、用語「ソフトウェア」及び「ファームウェア」は、交換可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアント、及びサーバによって実行される、メモリ内のコンピュータプログラムストレージを含む。
【００１８】
本明細書に使用される場合、用語「非一時的なコンピュータ可読媒体」は、情報（コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムのモジュール及びサブモジュール、又は任意の装置内の他のデータなど）の短期記憶及び長期記憶のための任意の技術の方法で実施される任意の有形のコンピュータベースの装置を表すことを意図されている。したがって、本明細書で説明されている方法は、記憶装置及び／又はメモリ装置を含むが、これらに限定されない有形の非一時的なコンピュータ可読媒体において具現化される実行可能命令としてエンコードされてもよい。このような命令は、プロセッサによって実行されるとき、プロセッサに本明細書で説明されている方法の少なくとも一部を実行させる。さらに、本明細書に使用される場合、用語「非一時的なコンピュータ可読媒体」は、一時的な伝搬信号を唯一の例外としてあらゆる有形のコンピュータ可読媒体を含み、これは、非一時的なコンピュータ記憶装置を含むが、これに限定されず、非一時的なコンピュータ記憶装置は、ファームウェア、物理ストレージ及び仮想ストレージ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、及びネットワークもしくはインターネットなどの任意の他のデジタルソース、並びにまだ開発されていないデジタル手段などの揮発性媒体及び不揮発性媒体並びにリムーバブル媒体及び非リムーバブル媒体を含むが、これらに限定されない。
【００１９】
本開示の実施形態は、タービンエンジン並びにタービンエンジンを製造又は修理する関連するシステム及び方法に関する。より具体的には、本明細書で説明されているシステム及び方法は、ガスタービン部品に画成された冷却孔の周囲に一時的な保護キャップを形成することを容易にする。保護キャップは、熱障壁コーティングがガスタービン部品上に塗工されるときにコーティング材料が冷却孔に流れ込むことを防止する。さらに、保護キャップは、様々な形状及びサイズの保護キャップが各冷却孔の寸法に基づいてガスタービン部品上に形成され得るようにセラミックスラリー材料から形成される。保護キャップが硬化したら、熱障壁コーティングが、保護キャップ上に塗工されて硬化され、冷却孔は、冷却孔上に延在する材料を除去することによって再び開けられる。このようにして、熱障壁コーティングが冷却孔に流れ込むことが防止され、これにより、部品であって、これに塗工される熱障壁コーティングを有する部品の製造又は修復の時間及び複雑度の低減が容易になる。
【００２０】
図１は、例示的なガスタービンエンジン１０の概略図である。例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、低圧圧縮機１４と、高圧圧縮機１６と、高圧圧縮機１６の下流に配置される燃焼器アセンブリ１８とを含むガスタービンエンジン１２を含む。また、ガスタービンエンジン１２は、燃焼器アセンブリ１８の下流に配置される高圧タービン２０と、高圧タービン２０の下流に配置される低圧タービン２２と、低圧タービン２２の下流に配置される出力タービン２４とを含む。
【００２１】
運転中、吸気２６の流れは、低圧圧縮機１４を通して誘導され、圧縮空気の流れは、低圧圧縮機１４から高圧圧縮機１６に誘導される。圧縮空気は、高圧圧縮機１６から吐出され、燃焼器アセンブリ１８に誘導され、そこで、空気は、高圧タービン２０に吐出される燃焼ガスの流れを形成するために燃料と混合されて燃焼される。燃焼器アセンブリ１８から吐出される燃焼ガスの流れは、ガスタービンエンジン１２の中心線２８の周りで高圧タービン２０を駆動し、燃焼ガスの流れは、タービン２０及び２２を通して誘導され、次に、排気ガス３０の流れの形でガスタービンエンジン１２から吐出される。
【００２２】
図２は、ガスタービンエンジン１０（図１に示されている）に使用され得るガスタービン部品１０２の製造又は修理に使用する例示的なシステム１００を示すブロック図であり、図３は、システム１００の斜視図である。例示的な実施形態では、システム１００は、ロボット装置１０４及びロボット装置１０４と通信結合される計算装置１０６を含む。ロボット装置１０４は、スラリー吐出ノズル１０８を含む。以下でより詳細に説明されるように、スラリー吐出ノズル１０８は、セラミックスラリーの連続層をガスタービン部品１０２に、その上に保護キャップ１１０を形成するために吐出する。
【００２３】
計算装置１０６は、メモリ１１２並びにプログラム命令を実行するためにメモリ１１２に結合されるプロセッサ１１４（ハードウェア及びソフトウェアを備える）を含む。プロセッサ１１４は、１つ以上の処理ユニット（例えば、マルチコア構成の）を含んでもよく、及び／又は暗号アクセサレータ（図示せず）を含んでもよい。計算装置１０６は、メモリ１１２及び／又はプロセッサ１１４をプログラムすることによって、本明細書で説明されている１つ以上の動作を実行するようにプログラム可能である。例えば、プロセッサ１１４は、動作を実行可能命令としてエンコードし、実行可能命令をメモリ１１２に提供することによってプログラムされてもよい。
【００２４】
プロセッサ１１４は、汎用中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、オープンメディアアプリケーションプラットフォーム（ＯＭＡＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、及び／又は本明細書で説明されている機能を実行することが可能な任意の他の回路もしくはプロセッサを含んでもよいが、これらに限定されない。本明細書で説明されている方法は、記憶装置及び／又はメモリ装置を含むが、これらに限定されないコンピュータ可読媒体において具現化される実行可能命令としてエンコードされてもよい。このような命令は、プロセッサ１１４によって実行されるとき、プロセッサ１１４に本明細書で説明されている機能の少なくとも一部を実行させる。上記の例は、例示に過ぎず、したがって、プロセッサという用語の定義及び／又は意味を何かしら限定することを意図されていない。
【００２５】
メモリ１１２は、実行可能命令及び／又は他のデータなどの情報が記憶及び取得されることを可能にする１つ以上の装置である。メモリ１１２は、１つ以上のコンピュータ可読媒体（ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ソリッドステートディスク、及び／又はハードディスクなどであるが、これらに限定されない）を含んでもよい。メモリ１１２は、実行可能命令、オペレーティングシステム、アプリケーション、リソース、インストールスクリプト、並びに／又は本明細書で説明されている方法及びシステムとの使用に適した任意の他の種類のデータを（これらに限定されないが）記憶するように構成されてもよい。
【００２６】
オペレーティングシステム及びアプリケーションのための命令は、本明細書で説明されている工程の１つ以上を実行するためにプロセッサ１１４によって実行される関数形式で非一時的なメモリ１１２に配置される。異なる実施態様のこれらの命令は、異なる物理的な又は有形のコンピュータ可読媒体（メモリ１１２又はフラッシュドライブ及び／もしくはサムドライブを含んでもよいが、これらに限定されない別のメモリ（コンピュータ可読媒体（図示せず）など）など）において具現化されてもよい。さらに、命令は、スマートメディア（ＳＭ）メモリ、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣＦ）メモリ、セキュアデジタル（ＳＤ）メモリ、メモリスティック（ＭＳ）メモリ、マルチメディアカード（ＭＭＣ）メモリ、組み込み型マルチメディアカード（ｅＭＭＣ）、及びマイクロドライブメモリを含んでもよいが、これらに限定されない非一時的なコンピュータ可読媒体に関数形式で配置されてもよい。コンピュータ可読媒体は、プロセッサ１１４によるアクセス及び／又は実行を可能にするために計算装置１０６に／から選択的に挿入可能及び／又は取り外し可能であってもよい。代替的な実施態様において、コンピュータ可読媒体は取り外し可能ではない。
【００２７】
また、システム１００は、計算装置１０６と通信結合される非破壊検査装置１１６を含む。非破壊検査装置１１６は、システム１００が本明細書で説明されているように機能することを可能にする任意の非破壊検査装置である。例示的な非破壊検査装置は、超音波検査装置、Ｘ線検査装置、及びコンピュータ断層撮影（ＣＴ：ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャン装置を含むが、これらに限定されない。以下でより詳細に説明されるように、非破壊検査装置１１６は、ガスタービン部品１０２に画成された冷却孔１１８のパラメータを求めるために連続して又は所定の間隔で作動される。より具体的には、冷却孔１１８のサイズ、冷却孔１１８の縁の輪郭、又はガスタービン部品１０２における冷却孔１１８の位置の少なくとも１つが、冷却孔１１８のそれぞれの上に形成される保護キャップ１１０のサイズ、形状、及び位置の決定を容易にするために求められる。例えば、異なる形状及びサイズの冷却孔１１８が、ガスタービン部品１０２に画成されても、ガスタービン部品１０２の非破壊検査を行うことにより、冷却孔１１８のそれぞれのパラメータが正確に求められることが保証され得る。代替的な実施形態では、冷却孔１１８のパラメータは、ガスタービン部品１０２の図面から求められる。
【００２８】
動作中、計算装置１０６は、覆われる第１の冷却孔１２０のパラメータを求めるためにガスタービン部品１０２を検査するように非破壊検査装置１１６に指示する。次に、計算装置１０６は、第１の冷却孔１２０の周囲に保護キャップ１１０を形成するための工具経路を生成し、工具経路は、少なくとも部分的に第１の冷却孔１２０のパラメータに基づく。次に、計算装置１０６は、工具経路を辿るようにロボット装置１０４に指示し、工具経路が辿られるときに、保護キャップ１１０が第１の冷却孔１２０の周囲に形成されるようにガスタービン部品１０２にセラミックスラリーの連続層を吐出するようにロボット装置１０４に指示する。第１の冷却孔１２０が覆われた後、次に、計算装置１０６は、上で説明した非破壊検査から求められたパラメータに基づいてさらなる冷却孔の周囲に保護キャップ１１０を形成するようにロボット装置１０４に指示する。
【００２９】
代替的な実施形態では、第１の冷却孔１２０のパラメータは、ガスタービン部品１０２の仮想モデル又はガスタービン部品１０２の非破壊検査及びガスタービン部品１０２の仮想モデルの組合せから求められる。
【００３０】
図４は、第１の処理ステップに係る、例示的なガスタービン部品１０２であって、その上に形成された保護キャップ１１０を有する例示的なガスタービン部品１０２の断面図であり、図５は、第２の処理ステップに係る、ガスタービン部品１０２の断面図であり、図６は、第３の処理ステップに係る、ガスタービン部品１０２の断面図である。例示的な実施形態では、上で説明したように、計算装置１０６（図３に示されている）は、第１の冷却孔１２０の１以上のパラメータが求められた後に、第１の冷却孔１２０の周囲に保護キャップ１１０を形成するための工具経路を生成する。より具体的には、計算装置１０６は、保護キャップ１１０を規定する中空の三次元表現を生成し、三次元表現の保護キャップ１１０を形成するための複数の個別層１２２の配置を求める。複数の個別層１２２は、ガスタービン部品１０２上に保護キャップ１１０を形成するために使用されるセラミックスラリーの連続層に対応する。
【００３１】
保護キャップ１１０の三次元表現は、１つ以上の設計パラメータに従って生成される。例示的な設計パラメータは、基部１２４及びドーム部１２６から保護キャップ１１０を形成すること、第１の冷却孔１２０の側縁の輪郭を辿るように基部１２４を形成すること、保護キャップ１１０上に塗工される熱障壁コーティング層１２８（図５に示されている）の厚さと実質的に等しい厚さを有する基部１２４を形成すること、第１の冷却孔１２０を覆うことを容易にする覆い形状を有するドーム部１２６を形成すること、並びにその垂直外形が円弧に従うようにドーム部１２６を形成することを含む。
【００３２】
計算装置１０６は、保護キャップ１１０の三次元表現を複数の個別層１２２にスライスすることによって、保護キャップ１１０を形成するための工具経路を生成する。個別層１２２のそれぞれの厚さ及び隣り合う個別層１２２間の重なりのパーセンテージは、保護キャップ１１０が安定性が強化された時間効率の良い方法で形成されるように保護キャップ１１０の高さに沿って変更されてもよい。より具体的には、一実施形態では、計算装置１０６は、個別層１２２のそれぞれとガスタービン部品１０２との距離の増大に応じて複数の個別層１２２の厚さの漸減を決定する。別の実施形態では、計算装置１０６は、隣り合う個別層１２２とガスタービン部品との距離の増大に応じて隣り合う個別層１２２間の重なりの漸減を決定する。或いは、個別層１２２は、均一な厚さを有してもよく、隣り合う個別層１２２間の重なりは、保護キャップ１１０の高さに沿って均一であってもよい。
【００３３】
例示的な実施形態では、基部１２４は、ガスタービン部品１０２上に直接塗工される少なくとも第１の個別層１３０から形成され、ドーム部１２６は、第１の個別層１３０上に塗工される連続する第２の個別層１３２から形成される。保護キャップ１１０の層は、システム１００が本明細書で説明されているように機能することを可能にする任意の材料から形成されてもよい。例示的な材料は、無機結合材料を用いて形成される水性セラミックベースのスラリーを含むが、これに限定されない。したがって、スラリーは、自己硬化特性を有し、無機結合材料は、一般に、１つ以上の硬化サイクルの燃焼に耐性がある。また、無機結合材料は、その上への熱障壁コーティング層１２８の堆積中の温度の上昇及びガスタービンエンジン１０（図１に示されている）の運転中の高温に耐えることが可能な耐火セメントであってもよい。また、スラリーは、耐火セラミック材料（多様なサイズ分布を有するイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）粉末など）を含んでもよい。二様のサイズ分布は、より大きな固体の配合を可能にし、サブミクロンサイズの粉末は、レオロジー制御のために使用される。
【００３４】
一実施形態では、第１の個別層１３０は、第１の材料から製造され、連続する第２の個別層１３２は、第１の材料とは異なる第２の材料から製造される。第１の材料は、ボンドコート層であり、第２の材料は、上で説明したセラミックスラリーである。ボンドコート層は、ガスタービン部品１０２と第２の個別層１３２との間の滑らかな移行の形成を容易にし、さらに、ガスタービン部品１０２に対する接着の強化及び腐食保護を実現する。ボンドコート層は、任意の適切な材料（クロム、アルミニウム、イットリア、及びニッケル、コバルト、又はこれらの組合せの少なくとも１種類を含む組成物などであるが、これに限定されない）から形成されてもよい。
【００３５】
図５を参照すると、ボンドコート層１３４及び熱障壁コーティング層１２８が、セラミックスラリーが硬化した後にガスタービン部品１０２及び保護キャップ１１０上に塗工されている。図６を参照すると、第１の冷却孔１２０が、熱障壁コーティング層１２８、ボンドコート層１３４、及び保護キャップ１１０の少なくとも一部を除去することによって開放されている。材料は、例えば研削又は研磨によって除去される。このようにして、保護キャップ１１０は、ボンドコート層１３４及び熱障壁コーティング層１２８が塗工工程中に第１の冷却孔１２０に入ることを防止する。ボンドコート層１３４は、任意の適切な材料（クロム、アルミニウム、イットリア、及びニッケル、コバルト、又はこれらの組合せの少なくとも１種類を含む組成物などであるが、これに限定されない）から形成されてもよい。
【００３６】
図７は、保護キャップ１１０の形成に使用する例示的な層シーケンスの概略図である。例示的な実施形態では、上で説明したように、複数の個別層１２２の厚さが、ガスタービン部品１０２（図３に示されている）からの距離が増大するにつれて漸減しており、隣り合う個別層１２２間の重なりの量が、隣り合う個別層１２２がガスタービン部品１０２からより大きな距離に配置されるにつれて漸減している。より具体的には、隣り合う個別層１２２間に形成される重なりの量は、連続する個別層１２２のそれぞれの厚さに基づいて決定される。したがって、より厚い個別層１２２は、保護キャップ１１０を形成するために必要な層の数を低減するためにガスタービン部品１０２のより近くに成層され、より薄い個別層１２２は、保護キャップ１１０がセラミックスラリーの硬化時に確実に安定し続けるように、より厚い個別層１２２に比べてガスタービン部品１０２からより遠くに成層される。
【００３７】
本明細書で説明されているシステム及び方法の例示的な技術的効果は、（ａ）コーティング材料が部品に画成された冷却孔に入ることの防止、（ｂ）冷却孔のコーティング材料を取り去るために必要な時間及び複雑度の低減、並びに（ｃ）自動化された方法で様々な形状及びサイズの保護キャップの形成の実現の少なくとも１つを含む。
【００３８】
タービンエンジン及び関連する部品の例示的な実施形態について上で詳細に説明した。本システムは、本明細書で説明されている特定の実施態様に限定されるものではなく、それどころか、本システムの部品及び／又は本方法のステップは、本明細書で説明されている他の部品及び／又はステップから切り離して単独で利用されてもよい。例えば、本明細書で説明されている部品の構成はまた、他の工程と組合せて使用されてもよく、本明細書で説明されているようなタービンエンジン及び関連する方法のみによる実施に限定されない。それどころか、例示的な実施形態は、三次元構造を適合的に形成することが望まれる多くの用途に関連して実施され、利用されてもよい。
【００３９】
本開示の様々な実施形態の特定の特徴が、一部の図面に示されている一方で、他の図面には示されていない場合があるが、これは、便宜的なものに過ぎない。本開示の実施形態の原理に従って、図面における任意の特徴は、任意の他の図面における任意の特徴と組合せて参照及び／又は特許請求され得る。
【００４０】
一部の実施形態は、１つ以上の電子装置又は計算装置の使用を伴う。このような装置は、一般的に、汎用中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）などのプロセッサもしくはコントローラ及び／又は本明細書で説明されている機能を実行することが可能な任意の他の回路もしくはプロセッサを含む。本明細書で説明されている方法は、記憶装置及び／又はメモリ装置を含むが、これらに限定されないコンピュータ可読媒体において具現化される実行可能命令としてエンコードされてもよい。このような命令は、プロセッサによって実行されるとき、プロセッサに本明細書で説明されている方法の少なくとも一部を実行させる。上記の例は、例示に過ぎず、したがって、プロセッサという用語の定義及び／又は意味を何かしら限定することを意図されていない。
【００４１】
この記載された説明では、最良の態様を含めて本開示の実施形態を開示するために、さらには、任意の当業者が任意の装置又はシステムの製造及び使用並びに任意の組み込み方法の実行を含めて本開示の実施形態を実施することを可能にするために、例が使用されている。本明細書で説明されている実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、また、当業者によって想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合又は特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることを意図されている。
［実施態様１］
ガスタービン部品（１０２）に画成された複数の冷却孔（１１８）を有するガスタービン部品（１０２）を製造及び修理する方法であって、
ガスタービン部品（１０２）に画成された第１の冷却孔（１２０）のパラメータを求めるステップと、
第１の冷却孔（１２０）の周囲に保護キャップ（１１０）を形成するための工具経路を生成するステップであって、工具経路が、少なくとも部分的に第１の冷却孔（１２０）のパラメータに基づく、ステップと、
工具経路を辿るようにロボット装置（１０４）に指示するステップと、
工具経路が辿られるときに、保護キャップ（１１０）が第１の冷却孔（１２０）の周囲に形成されるようにガスタービン部品（１０２）にセラミックスラリーの連続層を吐出するステップと
を含む方法。
［実施態様２］
パラメータを求めるステップが、第１の冷却孔（１２０）のサイズ、第１の冷却孔（１２０）の縁の輪郭、又はガスタービン部品（１０２）における第１の冷却孔（１２０）の位置の少なくとも１つを求める工程を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
パラメータを求めるステップが、ガスタービン部品（１０２）の非破壊検査を行う工程を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
工具経路を生成するステップが、保護キャップ（１１０）の三次元表現を形成するために複数の個別層（１２２）の配置を求める工程であって、複数の個別層（１２２）が、セラミックスラリーの連続層に実質的に対応する、工程を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様５］
複数の個別層（１２２）の配置を求める工程が、複数の個別層（１２２）の各個別層（１２２）とガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて各個別層（１２２）の厚さの漸減を決定することを含む、実施態様４に記載の方法。
［実施態様６］
セラミックスラリーの連続層を吐出するステップが、複数の個別層（１２２）の各個別層（１２２）の厚さの漸減に対応する、セラミックスラリーの連続層の厚さの漸減を決定するためにセラミックスラリーを吐出する流量又は工具速度の少なくとも一方を制御する工程を含む、実施態様５に記載の方法。
［実施態様７］
複数の個別層（１２２）の配置を求める工程が、隣り合う個別層（１２２）とガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて隣り合う個別層（１２２）間の重なりの漸減を決定することを含む、実施態様４に記載の方法。
［実施態様８］
セラミックスラリーの連続層を吐出するステップが、
ガスタービン部品（１０２）上にセラミックスラリーの第１の層（１３０）を塗工する工程であって、第１の層（１３０）が、第１の材料から製造される、工程及び
第１の層（１３０）上にセラミックスラリーの連続する第２の層（１３２）を塗工する工程であって、連続する第２の層（１３２）が、第１の材料とは異なる第２の材料から製造される、工程
を含む、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
ガスタービン部品（１０２）に画成された複数の冷却孔（１１８）を有するガスタービン部品（１０２）の製造及び修理に使用するシステム（１００）であって、
スラリー吐出ノズル（１０８）を備えるロボット装置（１０４）と、
ロボット装置（１０４）と通信結合される計算装置（１０６）であって、計算装置（１０６）が、
ガスタービン部品（１０２）に画成された第１の冷却孔（１２０）のパラメータを求め、
第１の冷却孔（１２０）の周囲に保護キャップ（１１０）を形成するための工具経路であって、少なくとも部分的に第１の冷却孔（１２０）のパラメータに基づく、工具経路を生成し、
工具経路を辿るようにロボット装置（１０４）に指示し、
工具経路が辿られるときに、保護キャップ（１１０）が第１の冷却孔（１２０）の周囲に形成されるようにガスタービン部品（１０２）にセラミックスラリーの連続層を吐出するようにロボット装置（１０４）に指示する
ように構成された計算装置（１０６）と
を備えるシステム（１００）。
［実施態様１０］
ガスタービン部品（１０２）を検査するように構成された非破壊検査装置（１１６）をさらに備え、計算装置（１０６）が、さらに、第１の冷却孔（１２０）のパラメータを求めるように非破壊検査装置（１１６）に指示するように構成されている、実施態様９に記載のシステム（１００）。
［実施態様１１］
計算装置（１０６）が、保護キャップ（１１０）の三次元表現を形成するために複数の個別層（１２２）の配置を求めるようにさらに構成されており、複数の個別層（１２２）が、セラミックスラリーの連続層に実質的に対応する、実施態様９に記載のシステム（１００）。
［実施態様１２］
計算装置（１０６）が、複数の個別層（１２２）の各個別層（１２２）とガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて各個別層（１２２）の厚さの漸減を決定するようにさらに構成されている、実施態様１１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１３］
計算装置（１０６）が、複数の個別層（１２２）の各個別層（１２２）の厚さの漸減に対応する、セラミックスラリーの連続層の厚さの漸減を決定するためにセラミックスラリーを吐出する流量又は工具速度の少なくとも一方を制御するようにさらに構成されている、実施態様１２に記載のシステム（１００）。
［実施態様１４］
計算装置（１０６）が、隣り合う個別層（１２２）とガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて隣り合う個別層（１２２）間の重なりの漸減を決定するようにさらに構成されている、実施態様１１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１５］
計算装置（１０６）が、さらに、
ガスタービン部品（１０２）上にセラミックスラリーの第１の層（１３０）であって、第１の材料から製造される、第１の層（１３０）を塗工するようにロボット装置（１０４）に指示し、
第１の層（１３０）上にセラミックスラリーの連続する第２の層（１３２）であって、第１の材料とは異なる第２の材料から製造される連続する、第２の層（１３２）を塗工するようにロボット装置（１０４）に指示する
ように構成されている、実施態様９に記載のシステム（１００）。
［実施態様１６］
ガスタービン部品（１０２）に画成された複数の冷却孔（１１８）を有するガスタービン部品（１０２）の製造又は修理に使用する、コンピュータ可読記憶媒体において具現化されたコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読記憶媒体であって、１以上のプロセッサ（１１４）によって実行されたときに、コンピュータ実行可能命令が、プロセッサ（１１４）に、
ガスタービン部品（１０２）に画成された第１の冷却孔（１２０）のパラメータを求め、
第１の冷却孔（１２０）の周囲に保護キャップ（１１０）を形成するための工具経路であって、少なくとも部分的に第１の冷却孔（１２０）のパラメータに基づく、工具経路を生成し、
工具経路を辿るようにロボット装置（１０４）に指示し、
工具経路が辿られるときに、保護キャップ（１１０）が第１の冷却孔（１２０）の周囲に形成されるようにガスタービン部品（１０２）にセラミックスラリーの連続層を吐出するようにロボット装置（１０４）に指示する
コンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様１７］
コンピュータ実行可能命令がさらに、プロセッサ（１１４）に、保護キャップ（１１０）の三次元表現を形成するために複数の個別層（１２２）の配置であって、複数の個別層（１２２）が、セラミックスラリーの連続層に対応する、複数の個別層（１２２）の配置を求める、実施態様１６に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様１８］
コンピュータ実行可能命令がさらに、プロセッサ（１１４）に、個別層（１２２）のそれぞれとガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて複数の個別層（１２２）の厚さの漸減を決定させる、実施態様１７に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様１９］
コンピュータ実行可能命令がさらに、プロセッサ（１１４）に、隣り合う個別層（１２２）とガスタービン部品（１０２）との距離の増大に応じて隣り合う個別層（１２２）間の重なりの漸減を決定させる、実施態様１７に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様２０］
コンピュータ実行可能命令がさらに、プロセッサ（１１４）に、
ガスタービン部品（１０２）上にセラミックスラリーの第１の層（１３０）であって、第１の材料から製造される、第１の層（１３０）を塗工するようにロボット装置（１０４）に指示し、
第１の層（１３０）上にセラミックスラリーの連続する第２の層（１３２）であって、第１の材料とは異なる第２の材料から製造される連続する、第２の層（１３２）を塗工するようにロボット装置（１０４）に指示する、
実施態様１６に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【符号の説明】
【００４２】
１２  ガスタービンエンジン
１４  低圧圧縮機
１６  高圧圧縮機
１８  燃焼器アセンブリ
２０  高圧タービン
２２  低圧タービン
２４  出力タービン
２６  吸気
２８  中心線
３０  排気ガス
１００  システム
１０２  ガスタービンエンジン部品
１０４  ロボット装置
１０６  計算装置
１０８  スラリー吐出ノズル
１１０  保護キャップ
１１２  メモリ
１１４  プロセッサ
１１６  非破壊検査装置
１１８  冷却孔
１２０  第１の冷却孔
１２２  個別層
１２４  基部
１２６  ドーム部
１２８  熱障壁コーティング層
１３０  第１の個別層
１３２  第２の個別層
１３４  ボンドコート層
【図１】
2017150486.tif 000003
【図２】
2017150486.tif 000004
【図３】
2017150486.tif 000005
【図４】
2017150486.tif 000006
【図５】
2017150486.tif 000007
【図６】
2017150486.tif 000008
【図７】
2017150486.tif 000009
【図８】
2017150486.tif 000010
【外国語明細書】
2017150486000001.pdf