高温部件以及高温部件的制造方法

文档序号:90793 发布日期:2021-10-08 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 高温部件以及高温部件的制造方法 (High-temperature component and method for manufacturing high-temperature component ) 是由 谷川秀次 饭田耕一郎 伊藤竜太 德武太郎 胁田祥成 于 2020-02-19 设计创作,主要内容包括:一实施方式的高温部件需要由冷却介质进行冷却,其中,所述高温部件具备:多个第一冷却通路,它们能够供所述冷却介质流通;集流部,其与所述多个第一冷却通路的下游端连接;以及一个以上的出口通路,其用于将流入所述集流部的所述冷却介质向所述集流部的外部排出,所述一个以上的出口通路的内壁面的粗糙度在所述出口通路的流路截面积最小的区域中为所述多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下。(A high-temperature component according to an embodiment, which is required to be cooled by a cooling medium, includes: a plurality of first cooling passages through which the cooling medium can flow; a header connected to downstream ends of the plurality of first cooling passages; and one or more outlet passages for discharging the cooling medium flowing into the flow collecting portion to the outside of the flow collecting portion, wherein the roughness of the inner wall surfaces of the one or more outlet passages is equal to or less than the roughness of the inner wall surfaces of the plurality of first cooling passages in a region where the flow path cross-sectional area of the outlet passage is smallest.)

高温部件以及高温部件的制造方法

技术领域

本发明涉及高温部件以及高温部件的制造方法。

背景技术

例如,在燃气轮机、火箭发动机等在内部流动有高温的工作气体的机械中,构成该机械的部件包括需要由冷却介质进行冷却的高温部件。作为这样的高温部件的冷却结构,已知有通过在部件的内部使冷却空气流通于能够供冷却空气流通的多个配送通道(冷却通路)来进行高温部件的冷却的结构(例如参照专利文献1)。

另外,近年来,对金属进行层叠造型而获得三维形状物的层叠造型法被用作各种金属产品的制造方法。例如,在基于粉末床(powder bed)法的层叠造型法中,通过对以层状铺设的金属粉末照射光束、电子束等能量束而反复熔融固化并进行层叠,由此形成三维形状物。

在照射能量束的区域内,金属粉末迅速地熔融,之后迅速地冷却、凝固,由此形成金属凝固层。通过反复进行这样的过程而形成被立体地造型的层叠造型物。

并且,最近尝试了应用不经过复杂的制造工序就能够直接造型的层叠造型法来作为例如涡轮叶片那样的复杂形状的高温部件的制造方法(例如专利文献2等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015-48848号公报

专利文献2:日本特开2017-20422号公报

发明内容

发明要解决的课题

由于如专利文献2所记载的金属层叠造型法那样,通过使原料的金属粉末熔融以及固化并进行层叠来形成层叠造型物,因此,一般而言,表面的粗糙度会变得较粗糙。具体而言,表面粗糙度例如以中心线平均粗糙度Ra计为10μm以上。另外,在层叠时铅垂下方的区域成为空间部分那样的悬伸部分中,表面的粗糙度处于变得更粗糙的倾向,表面粗糙度例如以中心线平均粗糙度Ra计为30μm以上。

在如专利文献1所记载的涡轮部件那样需要由冷却介质进行冷却的高温部件中,从提升冷却性能的观点出发,希望在内部形成的冷却通路的内壁面的表面粗糙度较粗糙。然而,若冷却通路的内壁面的表面粗糙度较粗糙,则冷却介质的压力损失会变大。特别是在如涡轮部件中的冷却通路那样有时具有细微且复杂的形状的情况下,内壁面的表面粗糙度对压力损失带来的影响较大,而在极端的情况下,还存在冷却介质的流量降低变得显著的可能性。

鉴于上述的情况,本发明的至少一实施方式的目的在于,提供能够避免冷却能力不足的高温部件。

用于解决课题的方案

(1)本发明的至少一实施方式的高温部件需要由冷却介质进行冷却,其中,

所述高温部件具备:

多个第一冷却通路,它们能够供所述冷却介质流通;

集流部,其与所述多个第一冷却通路的下游端连接;以及

一个以上的出口通路,其用于将流入所述集流部的所述冷却介质向所述集流部的外部排出,

所述一个以上的出口通路的内壁面的粗糙度在所述出口通路的流路截面积最小的区域中为所述多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下。

根据上述(1)的结构,由于多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度为出口通路的流路截面积最小的区域中的出口通路的内壁面的粗糙度以上,因此能够提升第一冷却通路中的冷却性能。另外,根据上述(1)的结构,由于出口通路的流路截面积最小的区域中的出口通路的内壁面的粗糙度为多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下,因此,能够抑制出口通路中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路从而减小出口通路闭塞的风险。

(2)在若干实施方式中,在上述(1)的结构的基础上,

所述一个以上的出口通路的内壁面在所述出口通路的流路截面积最小的区域中具有中心线平均粗糙度Ra为10μm以下的粗糙度,

所述多个第一冷却通路的内壁面具有中心线平均粗糙度Ra为10μm以上且20μm以下的粗糙度。

根据上述(2)的结构,由于多个第一冷却通路的内壁面具有上述的粗糙度,因此能够提升第一冷却通路中的冷却性能。另外,根据上述(2)的结构,由于出口通路的流路截面积最小的区域中的出口通路的内壁面具有上述的粗糙度,因此,能够抑制出口通路中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路从而减小出口通路闭塞的风险。

(3)在若干实施方式中,在上述(2)的结构的基础上,

所述高温部件还具备多个第二冷却通路,所述多个第二冷却通路在与所述多个第一冷却通路的延伸方向交叉的方向上延伸,

所述多个第二冷却通路的内壁面具有中心线平均粗糙度Ra为10μm以上且50μm以下的粗糙度。

根据上述(3)的结构,由于多个第二冷却通路的内壁面具有上述的粗糙度,因此能够提升第二冷却通路中的冷却性能。

(4)在若干实施方式中,在上述(1)至(3)中任一结构的基础上,所述一个以上的出口通路包括流路截面积缩小部,所述流路截面积缩小部使所述出口通路的流路截面积随着趋向下游侧而逐渐减小。

根据上述(4)的结构,通过从流路截面积缩小部的下游侧对出口通路的与延伸方向正交的方向的大小进行调节,从而使出口通路中的最小流路截面积的调节变得容易。因此,在高温部件构成为利用出口通路中的最小流路截面积的大小来调整高温部件中的冷却介质的流量的情况下,若对出口通路的下游侧的与出口通路的延伸方向正交的方向的尺寸进行管理,则能够对冷却介质的流量进行管理,因此,能够缩窄应确保流路截面积的精度、即通路的尺寸精度的区域,从而能够抑制高温部件的制造成本。

(5)在若干实施方式中,在上述(1)至(4)中任一结构的基础上,所述集流部的内壁面的至少一部分区域的粗糙度为所述多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下。

在集流部连接有多个冷却通路的下游端,因此集流部中的空间容积变大,集流部中的冷却介质的流速降低,因此向冷却介质的热传递率降低。因此,在高温部件的设计时,考虑了在集流部中与冷却通路相比冷却能力降低的情况、即对高温部件的冷却作出的贡献较少的情况。

根据上述(5)的结构,由于集流部的内壁面的至少一部分区域的粗糙度为多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下,因此能够抑制集流部中的压力损失。如上所述,在集流部中对高温部件的冷却作出的贡献较少,因此由集流部的粗糙度变小对高温部件的冷却造成的影响小。因此,能够抑制对高温部件的冷却造成的影响并且抑制冷却介质的压力损失。

(6)在若干实施方式中,在上述(1)至(5)中任一结构的基础上,所述高温部件为燃气轮机的分割环,所述分割环通过将多个分割体沿周向配设为环状而构成。

根据上述(6)的结构,通过使燃气轮机的分割环具备上述(1)至(5)中的任一结构,从而多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度为出口通路的流路截面积最小的区域中的出口通路的内壁面的粗糙度以上,因此能够在分割环中提升第一冷却通路中的冷却性能。另外,根据上述(6)的结构,由于出口通路的流路截面积最小的区域中的出口通路的内壁面的粗糙度为多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下,因此能够在分割环中抑制出口通路中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路从而减小出口通路闭塞的风险。

(7)本发明的至少一实施方式的高温部件的制造方法是需要由冷却介质进行冷却的高温部件的制造方法,其中,

所述高温部件的制造方法具备:

形成能够供所述冷却介质流通的多个第一冷却通路的步骤;

形成与所述多个第一冷却通路的下游端连接的集流部的步骤;以及

形成用于将流入所述集流部的所述冷却介质向所述集流部的外部排出的一个以上的出口通路的步骤,

形成所述一个以上的出口通路的步骤以如下方式形成所述一个以上的出口通路:在所述出口通路的流路截面积最小的区域中,使所述一个以上的出口通路的内壁面的粗糙度为所述多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下。

根据上述(7)的方法,由于多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度为出口通路的流路截面积最小的区域中的出口通路的内壁面的粗糙度以上,因此能够提升第一冷却通路中的冷却性能。另外,根据上述(7)的方法,由于出口通路的流路截面积最小的区域中的出口通路的内壁面的粗糙度为多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下,因此能够抑制出口通路中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路从而减小出口通路闭塞的风险。

(8)在若干实施方式中,在上述(7)的方法的基础上,形成所述一个以上的出口通路的步骤以如下方式形成所述一个以上的出口通路:使所述一个以上的出口通路包括流路截面积缩小部,所述流路截面积缩小部使所述出口通路的流路截面积随着趋向下游侧而逐渐减小。

根据上述(8)的方法,通过从流路截面积缩小部的下游侧对出口通路的与延伸方向正交的方向的大小进行调节,从而使出口通路中的最小流路截面积的调节变得容易。因此,在高温部件构成为利用出口通路中的最小流路截面积的大小来调整高温部件中的冷却介质的流量的情况下,若对出口通路的下游侧的与出口通路的延伸方向正交的方向的尺寸进行管理,则能够对冷却介质的流量进行管理,因此,能够缩窄应确保流路截面积的精度、即通路的尺寸精度的区域,从而能够抑制高温部件的制造成本。

(9)在若干实施方式中,在上述(7)或(8)的方法的基础上,形成所述一个以上的出口通路的步骤以如下方式形成所述一个以上的出口通路:通过对包括所述出口通路的流路截面积最小的区域在内的所述出口通路的至少一部分区间进行蚀刻,从而在该区域中使所述一个以上的出口通路的内壁面的粗糙度为所述多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下。

根据上述(9)的方法,能够容易地降低包括出口通路的流路截面积最小的区域在内的出口通路的至少一部分区间中的粗糙度。另外,根据上述(9)的方法,即使是难以从出口通路的下游端进行机械加工的区域,也能够容易地降低粗糙度。

(10)在若干实施方式中,在上述(9)的方法的基础上,

所述高温部件的制造方法还具备如下步骤:通过对所述集流部的内壁面的至少一部分区域进行蚀刻,从而在该区域中使所述集流部的内壁面的粗糙度为所述多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下。

根据上述(10)的方法,由于集流部的内壁面的至少一部分区域中的粗糙度为多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下,因此能够抑制集流部中的压力损失。如上所述,在集流部中对高温部件的冷却作出的贡献较少,因此由集流部的粗糙度变小对高温部件的冷却造成的影响小。因此,能够抑制对高温部件的冷却造成的影响并且抑制冷却介质的压力损失。

(11)在若干实施方式中,在上述(7)至(10)中任一方法的基础上,

形成所述一个以上的出口通路的步骤通过金属层叠造型法或者精密铸造法而形成所述一个以上的出口通路,

所述高温部件的制造方法还具备对所述一个以上的出口通路的内壁面的至少一部分实施机械加工的步骤。

根据上述(11)的方法,与仅通过机械加工来形成出口通路的情况相比,能够抑制高温部件的制造成本。另外,根据上述(11)的方法,与仅通过金属层叠造型法或者精密铸造法来形成出口通路的情况相比,能够提升出口通路的内壁面的尺寸精度,从而能够提升冷却介质的流量的调节精度。而且,根据上述(11)的方法,能够一边确认冷却介质的流量一边调节出口通路的内壁面的尺寸,因此能够抑制冷却介质的流量的过剩或不足。

(12)在若干实施方式中,在上述(7)至(11)中任一方法的基础上,

形成所述多个第一冷却通路的步骤通过金属层叠造型法,对原料粉末以第一层叠厚度进行层叠而形成所述多个第一冷却通路,

形成所述集流部的步骤通过金属层叠造型法,对所述原料粉末以所述第一层叠厚度以下的第二层叠厚度进行层叠而形成所述集流部,

形成所述出口通路的步骤通过金属层叠造型法,对所述原料粉末以比所述第一层叠厚度小的第三层叠厚度进行层叠而形成所述出口通路。

一般而言,若增厚金属层叠造型法中的层叠厚度,则造型物的表面粗糙度处于变大的倾向。即,若减薄金属层叠造型法中的层叠厚度,则造型物的表面粗糙度处于变小的倾向。

于是,如上述(12)的方法那样,通过将形成集流部的第二层叠厚度设为形成第一冷却通路的第一层叠厚度以下,从而对于集流部而言,能够抑制粗糙度而抑制冷却介质的压力损失,且对于第一冷却通路而言,能够使粗糙度较大而提升冷却性能。

如上述(12)的方法那样,通过使形成出口通路的第三层叠厚度小于形成第一冷却通路的第一层叠厚度,从而对于出口通路而言,能够抑制粗糙度而抑制出口通路中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路从而减小出口通路闭塞的风险。另外,对于第一冷却通路而言,如上所述能够使粗糙度较大而提升冷却性能。

(13)在若干实施方式中,在上述(7)至(12)中任一方法的基础上,

形成所述多个第一冷却通路的步骤通过金属层叠造型法,使用具有第一粒度的原料粉末而形成所述多个第一冷却通路,

形成所述集流部的步骤通过金属层叠造型法,使用具有所述第一粒度以下的第二粒度的原料粉末而形成所述集流部,

形成所述出口通路的步骤通过金属层叠造型法,使用具有比所述第一粒度小的第三粒度的原料粉末而形成所述出口通路。

一般而言,若增大金属层叠造型法中的原料粉末的粒度,则造型物的表面粗糙度区域处于变大的倾向。即,若减小金属层叠造型法中的原料粉末的粒度,则造型物的表面粗糙度处于变小的倾向。

于是,如上述(13)的方法那样,通过将用于形成集流部的原料粉末的粒度(第二粒度)设为用于形成第一冷却通路的原料粉末的粒度(第一粒度)以下,从而对于集流部而言,能够抑制粗糙度而抑制冷却介质的压力损失,且对于第一冷却通路而言,能够使粗糙度较大而提升冷却性能。

如上述(13)的方法那样,通过使用于形成出口通路的原料粉末的粒度(第三粒度)小于用于形成第一冷却通路的原料粉末的粒度(第一粒度),从而对于出口通路而言,能够抑制粗糙度而抑制出口通路中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路从而减小出口通路闭塞的风险。另外,对于第一冷却通路而言,如上所述能够使粗糙度较大而提升冷却性能。

(14)在若干实施方式中,在上述(7)至(13)中任一方法的基础上,

所述高温部件的制造方法还具备如下步骤:通过金属层叠造型法,在所述多个第一冷却通路的延伸方向上层叠所述原料粉末而形成在与该延伸方向交叉的方向上延伸的多个第二冷却通路,

所述多个第二冷却通路的内壁面中的在所述原料粉末的层叠时悬伸角度为既定角度以上的悬伸区域具有中心线平均粗糙度Ra为30μm以上且50μm以下的粗糙度,

所述多个第二冷却通路的内壁面中的所述悬伸区域以外的区域具有中心线平均粗糙度Ra为10μm以上且30μm以下的粗糙度。

一般而言,在金属层叠造型法中,在原料粉末的层叠时悬伸角度为规定角度以上的悬伸区域的粗糙度处于与悬伸区域以外的区域相比较大的倾向。根据上述(14)的方法,能够利用金属层叠造型法中的上述那样的倾向而使第二冷却通路的内壁面的粗糙度在一部分区域中较粗糙,从而能够提升第二冷却通路中的冷却性能。

(15)在若干实施方式中,在上述(7)至(14)中任一方法的基础上,

所述一个以上的出口通路的数量小于所述多个第一冷却通路的数量,

所述一个以上的出口通路各自的最小流路截面积为所述集流部与所述第一冷却通路连接的连接部处的所述多个第一冷却通路各自的流路截面积以上,

所述一个以上的出口通路各自的最小流路截面积之和小于所述集流部与所述第一冷却通路连接的连接部处的所述多个第一冷却通路各自的流路截面积之和。

若要利用多个冷却通路各自的流路截面积来决定在多个第一冷却通路的每一个中分别流动的冷却介质的流量,则当流路截面积较小时,由于高温部件的制造上的制约而存在第一冷却通路的尺寸精度降低的倾向,因此存在第一冷却通路中的冷却介质的流量的精度降低的可能性。

相对于此,根据上述(15)的方法,由于一个以上的出口通路各自的最小流路截面积之和小于集流部与第一冷却通路连接的连接部处的多个第一冷却通路各自的流路截面积之和,因此能够利用出口通路的最小流路截面积来规定多个第一冷却通路中的冷却介质的流量。由此,在多个第一冷却通路的每一个中,也可以不为了冷却介质的流量调整而将流路截面积减小到必要以上,因此,第一冷却通路的尺寸精度提升,从而能够抑制在多个第一冷却通路彼此的冷却介质的流量的偏差。因此,能够抑制过剩的冷却并且避免冷却能力不足。

另外,根据上述(15)的方法,由于一个以上的出口通路各自的最小流路截面积为集流部与第一冷却通路连接的连接部处的多个第一冷却通路各自的流路截面积以上,因此,容易确保出口通路的尺寸精度,并且在出口通路中还难以引起异物的堵塞。

而且,根据上述(15)的方法,由于一个以上的出口通路的数量小于多个第一冷却通路的数量,因此,能够减少在冷却介质的流量的管理上应确保流路截面积的精度、即通路的尺寸精度的部位,从而能够抑制高温部件的制造成本。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式,可以提供能够避免冷却能力不足的高温部件。

附图说明

图1是表示燃气轮机的整体结构的概要图。

图2是表示涡轮的气体流路的剖视图。

图3是从径向外侧对若干实施方式的分割体进行观察而得到的示意性的俯视图、以及沿周向从转子的旋转方向下游侧朝向旋转方向上游侧对若干实施方式的分割体进行观察而得到的示意性的侧视图。

图4是图3的A4-A4向视剖视图。

图5是图4中的集流部附近的放大图。

图6是示出通过金属层叠造型法来制成若干实施方式的分割体的情况下的制成步骤的一例的流程图。

图7是用于对出口通路切削工序进行说明的图。

图8是示出其他实施方式的分割体的制造方法中的处理的步骤的一例的流程图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的若干实施方式进行说明。然而,作为实施方式而记载的或者附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对的配置等并不意在将本发明的范围限定于此,而只不过是说明例。

例如,“在某方向上”、“沿某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等表示相对或绝对的配置的表述不仅表示严格上那样的配置,还表示具有公差、或者能够获得相同功能的程度的角度、距离而相对地位移了的状态。

例如,“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物是相等的状态的表述不仅表示严格相等的状态,还表示存在公差、或能够获得相同功能的程度的差的状态。

例如,表示四边形状、圆筒形状等形状的表述不仅表示几何学上严格意义下的四边形状、圆筒形状等形状,还表示在能够获得相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。

另一方面,“具备”、“含有”、“配备”、“包括”或者“具有”一个构成要素这样的表述不是将其他构成要素的存在排除在外的排他性表述。

在以下的说明中,举出用于燃气轮机的高温部件为例,来对若干实施方式的高温部件进行说明。

图1是表示燃气轮机的整体结构的概要图,图2是表示涡轮的气体流路的剖视图。

在本实施方式中,如图1所示,燃气轮机10通过利用转子14将压缩机11、燃烧器12及涡轮13配置于同轴上而构成,且在转子14的一端部连结有发电机15。需要说明的是,在以下的说明中,将转子14的轴线所延伸的方向设为轴向Da,将以该转子14的轴线为中心的周向设为周向Dc,将相对于转子14的轴线Ax垂直的方向设为径向Dr。另外,在周向Dc中,将转子14的旋转方向表示为旋转方向R。

压缩机11使被从空气取入口取入的空气AT通过多个静叶片以及动叶片而被压缩,由此生成高温、高压的压缩空气AC。燃烧器12对该压缩空气AC供给规定的燃料FL并进行燃烧,由此生成高温、高压的燃烧气体FG。涡轮13使在燃烧器12生成的高温、高压的燃烧气体FG通过多个静叶片以及动叶片,由此驱动转子14旋转,并驱动与该转子14连结的发电机15。

另外,如图2所示,在涡轮13中,涡轮静叶片(静叶片)21构成为,翼型部23的轮毂侧固定于内侧护罩25且前端侧固定于外侧护罩27。涡轮动叶片(动叶片)41构成为,翼型部43的基端部固定于平台45。并且,外侧护罩27和在动叶片41的前端部侧配置的分割环50经由隔热环35而支承于机室(涡轮机室)30,内侧护罩25支承于支承环31。因此,供燃烧气体FG通过的燃烧气体流路32沿轴向Da形成为被内侧护罩25、外侧护罩27、平台45以及分割环50包围的空间。

需要说明的是,内侧护罩25、外侧护罩27以及分割环50作为气体通路面形成构件而发挥功能。气体通路面形成构件是指,具有对燃烧气体流路32进行划分并且与燃烧气体FG接触的气体通路面的构件。

燃烧器12、动叶片41(例如平台45)、静叶片21(例如内侧护罩25、外侧护罩27)以及分割环50等是与燃烧气体FG接触的、在高温环境下使用的高温部件,需要由冷却介质进行冷却。在以下的说明中,作为高温部件的冷却结构的例子,对分割环50的冷却结构进行说明。

图3是从径向Dr外侧对若干实施方式的构成分割环50的分割体51之一进行观察而得到的示意性的俯视图、以及沿周向Dc从转子14的旋转方向R下游侧朝向旋转方向R上游侧对若干实施方式的构成分割环50的分割体51之一进行观察而得到的示意性的侧视图。图4是图3的A4-A4向视剖视图。需要说明的是,在图3中,简化地描绘了分割体51的结构。因此,例如,在图3中省略了用于将分割体51安装于隔热环35的钩等的记载。图5是图4中的集流部80附近的放大图。

若干实施方式的分割环50由沿周向Dc形成为环状的多个分割体51构成。各分割体51以在内部形成有冷却通路的主体52为主要的构成件。如图2所示,分割体51以使径向Dr上的内表面52a面向供燃烧气体FG流动的燃烧气体流路32的方式配置。在分割体51的径向Dr内侧以设置有一定的间隙的方式配置有以转子14为中心旋转的动叶片41。为了防止由高温的燃烧气体FG导致的热损伤,而在分割体51形成有沿轴向Da延伸的多个轴向通路(第一冷却通路)60、以及在分割体51的旋转方向R下游侧的侧部的附近沿周向Dc延伸的多个侧部通路(第二冷却通路)90。

第一冷却通路60沿周向Dc并列地配设有多个。第二冷却通路90沿轴向Da并列地配设有多个。

在若干实施方式中,将第一冷却通路60的周向Dc称为第一冷却通路60的宽度方向。另外,在若干实施方式中,将在第一冷却通路60中与该宽度方向正交的径向Dr称为第一冷却通路60的高度方向。

虽然未图示,但在一实施方式的燃气轮机10中构成为,从外表面52b侧向若干实施方式的各分割体51供给冷却空气CA。供给至分割体51的冷却空气CA在流通于第一冷却通路60以及第二冷却通路90并向燃烧气体FG中排出的过程中,对分割体51的主体52进行对流冷却。

以下,对若干实施方式的分割体51的冷却结构进行说明。

若干实施方式的第一冷却通路60各自的上游端与冷却空气集管55连接。在若干实施方式的第一冷却通路60的各自的内部形成有分隔壁70,该分隔壁70将第一冷却通路60从中途分割为多个分支流路63。在若干实施方式中,分隔壁70将第一冷却通路60从中途沿第一冷却通路60的宽度方向分割为一对分支流路63。

在若干实施方式的第一冷却通路60、即比分隔壁70靠上游侧的区间以及分支流路63中,从第一冷却通路60的延伸方向进行观察时的第一冷却通路60的流路的截面形状既可以为矩形,也可以为圆形,也可以为矩形以外的多边形,还可以为椭圆形。另外,在第一冷却通路60中的比分隔壁70靠上游侧的区间与分支流路63,流路的截面形状的种类也可以不同。即也可以是,在比分隔壁70靠上游侧的区间中的流路的截面形状为矩形,而分支流路63中的流路的截面形状为圆形。另外,分支流路63中的流路的截面形状也可以为由分隔壁70将圆、椭圆分割为两部分而得到的形状。

第一冷却通路60通过对第一冷却通路60的内壁面进行冷却而对分割体51进行冷却。为此,第一冷却通路60具有第一冷却通路60的等效直径的5倍以上的长度。需要说明的是,第一冷却通路60的等效直径是指,在第一冷却通路60的截面形状为圆形以外的形状的情况下,当替换为从冷却空气CA的流动的方面来看是等效的圆形的流路时的流路的直径。

多个分支流路63各自的下游端65与集流部80连接。在若干实施方式中,例如,分别相邻的三个第一冷却通路60中的六个分支流路63的下游端65与一个集流部80的上游侧内壁部81连接。在若干实施方式中,在分割体51形成有多个集流部80。

各集流部80是由在轴向Da上对置的一对壁部即上游侧内壁部81及下游侧内壁部82、在周向Dc上对置的一对壁部即侧方内壁部83、84、以及在径向Dr对置的一对壁部即未图示的内壁部包围的长方体状的空间部。

在各集流部80的下游侧内壁部82形成有至少一个以上的出口通路110,该至少一个以上的出口通路110用于将流入集流部80的冷却空气CA向集流部80的外部、即分割体51的外部排出。出口通路110的上游端110a与集流部80的下游侧内壁部82连接,且下游端100b与分割体51中的轴向Da的下游侧端部53连接。

需要说明的是,在图3~图5所示的实施方式中,在集流部80的下游侧内壁部82中的周向Dc的中央附近形成有一个出口通路110。出口通路110在分割体51的下游侧端部53向燃烧气体FG中开口。

在若干实施方式中,分割体51包括多个冷却通路组6,该冷却通路组6包括:一个集流部80;三个第一冷却通路60,它们的下游端与该集流部80连接;以及一个出口通路110,其与该集流部80连接。需要说明的是,一个冷却通路组6中的集流部80也可以连接两个以上的出口通路110。

从分割体51的外部向分割体51供给的冷却空气CA在供给至冷却空气集管55之后,从冷却空气集管55向各第一冷却通路60分配。分配到各第一冷却通路60的冷却空气CA被分隔壁70分割而向各分支流路63流入。流入各分支流路63的冷却空气CA在各集流部80汇集,并从出口通路110向分割体51的外部排出。

若干实施方式的第二冷却通路90各自的上游端90a与冷却空气集管57连接。第二冷却通路90分别在分割体51中的周向Dc的端部54向燃烧气体FG中开口。需要说明的是,分割体51的端部54朝向转子14的旋转方向R的下游侧。

从分割体51的外部向分割体51供给的冷却空气CA在供给至冷却空气集管57之后,从冷却空气集管57向各第二冷却通路90分配。分配到各第二冷却通路90的冷却空气CA从下游端90b向分割体51的外部排出。

在若干实施方式中,如图3~图5所示,在分割体51中,与一个集流部80连接的出口通路110的数量小于与一个集流部80连接的多个第一冷却通路60的数量。例如,在若干实施方式中,如图3~图5所示,对一个集流部80连接有由分隔壁70分割出的六个第一冷却通路60(六个分支流路63)以及一个出口通路110。

在若干实施方式中,如图5详细示出的那样,出口通路110具有上游侧区域111和下游侧区域115。在上游侧区域111形成有流路截面积随着趋向下游侧而逐渐减小的流路截面积缩小部113。在下游侧区域115形成有流路截面积变得最小的最小流路截面积部117。

在若干实施方式中,从出口通路110的延伸方向进行观察时的出口通路110的流路的截面形状在上游侧区域111以及下游侧区域115中为圆形。然而,出口通路110的流路的截面形状在上游侧区域111以及下游侧区域115中也可以为矩形,也可以为矩形以外的多边形,还可以为椭圆形。另外,在上游侧区域111与下游侧区域115,流路的截面形状的种类也可以不同。即也可以是,上游侧区域111中的流路的截面形状为矩形,下游侧区域115中的流路的截面形状为圆形。

需要说明的是,还考虑下游侧区域115中的流路的截面形状为圆形以外的情况,在以下的说明中,在提及下游侧区域115(最小流路截面积部117)中流路的大小的情况下,利用最小流路截面积部117的等效直径来进行说明。

最小流路截面积部117的等效直径是指,在最小流路截面积部117的截面形状为圆形以外的形状的情况下,当替换为从冷却空气CA的流动的方面来看是等效的圆形的流路时的最小流路截面积部117的直径。需要说明的是,在最小流路截面积部117的截面形状为圆形的情况下,最小流路截面积部117的等效直径是指最小流路截面积部117的直径。

在如若干实施方式的分割体51那样需要由冷却空气CA进行冷却的高温部件中,从提升冷却性能的观点出发,希望在内部形成的第一冷却通路60的内壁面60a的表面粗糙度较粗糙。然而,若第一冷却通路60的内壁面60a的表面粗糙度较粗糙,则冷却空气CA的压力损失会变大。特别是在如分割体51的第一冷却通路60那样有时具有细微且复杂的形状的情况下,内壁面60a的表面粗糙度对压力损失带来的影响较大,而在极端的情况下,还存在冷却空气CA的流量降低变得显著的可能性。

于是,在若干实施方式中,通过将分割体51中的冷却结构设为以下所述那样的结构,从而避免冷却能力不足。

在若干实施方式中,在分割体51中,出口通路110的内壁面110c的粗糙度在出口通路110的作为流路截面积最小的区域的下游侧区域115、即最小流路截面积部117中为多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下。

根据若干实施方式的分割体51,由于多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度为出口通路110的下游侧区域115中的内壁面115c的粗糙度以上,因此能够提升第一冷却通路60中的冷却性能。另外,根据若干实施方式的分割体51,由于出口通路的下游侧区域115中的内壁面115c的粗糙度为多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下,因此能够抑制出口通路110中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路110而减小出口通路110闭塞的风险。

需要说明的是,如果若干实施方式的分割体51具有以下的(A)以及(B)的结构,则能够如以下说明的那样提升冷却空气CA的流量的调节精度。

(A)在分割体51中,出口通路110的最小流路截面积SBmin为集流部80与第一冷却通路60连接的连接部67处的多个第一冷却通路60(分支流路63)各自的流路截面积SA以上。

在对一个集流部80连接两个以上的出口通路110的情况下,与一个集流部80连接的出口通路110各自的最小流路截面积SBmin为连接部67处的多个第一冷却通路60各自的流路截面积SA以上。

(B)如图3~图5所示,在分割体51中,出口通路110的最小流路截面积SBmin小于与一个集流部80连接的多个第一冷却通路60(分支流路63)在连接部67处的各自的流路截面积SA之和∑SA。

在对一个集流部80连接两个以上的出口通路110的情况下,与一个集流部80连接的出口通路110各自的最小流路截面积SBmin之和∑SBmin小于与一个集流部80连接的多个第一冷却通路60在连接部67处的各自的流路截面积SA之和∑SA。

如后所述,分割体51例如能够通过金属层叠造型法、精密铸造法来形成。因此,当第一冷却通路60的流路截面积SA较小时,由于分割体51的制造上的制约而存在第一冷却通路60的尺寸精度降低的倾向。

若要利用多个第一冷却通路60各自的流路截面积SA来决定在多个第一冷却通路60的每一个中分别流动的冷却空气CA的流量,则当流路截面积SA较小时,如上所述,存在第一冷却通路60的尺寸精度降低而第一冷却通路60中的冷却空气CA的流量的精度降低的可能性。

相对于此,根据若干实施方式的分割体51,由于一个以上的出口通路110各自的最小流路截面积SBmin之和∑SBmin小于连接部67处的多个第一冷却通路60各自的流路截面积SA之和∑SA,因此能够利用出口通路110的最小流路截面积SBmin来规定多个第一冷却通路60中的冷却空气CA的流量。由此,在多个第一冷却通路60的每一个中,也可以不为了冷却空气CA的流量调整而将流路截面积SA减小到必要以上,因此,第一冷却通路60的尺寸精度提升,从而能够抑制在多个第一冷却通路60彼此的冷却空气CA的流量的偏差。因此,能够抑制过剩的冷却并且避免冷却能力不足。

另外,根据若干实施方式的分割体51,由于一个以上的出口通路110各自的最小流路截面积SBmin为连接部67处的多个第一冷却通路60各自的流路截面积SA以上,因此,容易确保出口通路110的径向的尺寸精度,并且在出口通路110中还难以引起异物的堵塞。

而且,根据若干实施方式的分割体51,由于一个以上的出口通路110的数量小于多个第一冷却通路60的数量,因此,能够减少在冷却空气CA的流量的管理上应确保流路截面积的精度、即通路的尺寸精度的部位,从而能够抑制分割体51的制造成本。

并且,如上所述,通过将出口通路110的内壁面110c的粗糙度设为上述那样,而使出口通路110中的压力损失的偏差变小,因此,能够提升冷却空气CA的流量的调节精度。

在若干实施方式中,出口通路110的内壁面110c在下游侧区域115中具有中心线平均粗糙度Ra为10μm以下的粗糙度。另外,在若干实施方式中,多个第一冷却通路60的内壁面60a具有中心线平均粗糙度Ra为10μm以上且20μm以下的粗糙度。

根据若干实施方式的分割体51,由于多个第一冷却通路60的内壁面60c具有上述的粗糙度,因此能够提升第一冷却通路60中的冷却性能。另外,根据若干实施方式的分割体51,由于出口通路110的下游侧区域115中的内壁面115c具有上述的粗糙度,因此,能够抑制出口通路110中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路110而减小出口通路110闭塞的风险。

在若干实施方式中还具备多个第二冷却通路90,该多个第二冷却通路90在与多个第一冷却通路60的延伸方向交叉的方向上延伸。在若干实施方式中,多个第二冷却通路90的内壁面90c具有中心线平均粗糙度Ra为10μm以上且50μm以下的粗糙度。

根据若干实施方式的分割体51,由于多个第二冷却通路90的内壁面90c具有上述的粗糙度,因此能够提升第二冷却通路90中的冷却性能。

需要说明的是,在如后述的那样通过金属层叠造型法从第一冷却通路60的上游侧朝向下游侧进行层叠而形成分割体51的情况下,第二冷却通路90中的比第二冷却通路90的轴线Axa靠轴向Da下游侧的内壁面90c成为悬伸部分,该悬伸部分在层叠造型时铅垂下方的区域成为空间部分。因此,如图3所示,在第二冷却通路90的内壁面90c中,在层叠造型时、即原料粉末的层叠时悬伸角度为规定角度例如45度以上的悬伸区域91中的粗糙度处于与悬伸区域91以外的区域93相比较大的倾向。

于是,在若干实施方式的分割体51中,也可以是,利用如上述那样粗糙度在悬伸区域91中变得比其他区域93大这一情况,例如在悬伸区域91中将分割体51形成为具有中心线平均粗糙度Ra为30μm以上且50μm以下的粗糙度。另外也可以是,在其他区域93中将分割体51形成为具有中心线平均粗糙度Ra为10μm以上且30μm以下的粗糙度。即,能够利用金属层叠造型法中的上述那样的倾向,而使第二冷却通路90的内壁面90c的粗糙度在一部分区域中较粗糙。由此,能够提升第二冷却通路90中的冷却性能。

需要说明的是,在由于增大第二冷却通路90的内壁面90c的粗糙度而使冷却空气CA的压力损失变得过大的情况下,也可以将分割体51形成为使第二冷却通路90的内径比设计值大。

在若干实施方式中,出口通路110包括流路截面积缩小部113,该流路截面积缩小部113使出口通路110的流路截面积随着趋向下游侧而逐渐减小。

由此,通过从流路截面积缩小部113的下游侧对出口通路110的与延伸方向正交的方向的大小进行调节,从而使出口通路110中的最小流路截面积SBmin的调节变得容易。因此,在分割体51构成为如上述那样利用出口通路110中的最小流路截面积SBmin的大小来调整分割体51中的冷却空气CA的流量的情况下,若对出口通路110的下游侧的与出口通路110的延伸方向正交的方向的尺寸进行管理,则能够对冷却空气CA的流量进行管理,因此,能够缩窄应确保流路截面积的精度、即通路的尺寸精度的区域,从而能够抑制分割体51的制造成本。

在若干实施方式中,集流部80的内壁面80a的至少一部分区域的粗糙度也可以设为多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下。

在集流部80连接有多个第一冷却通路60的下游端65,因此集流部80中的空间容积变大,集流部80中的冷却空气CA的流速降低,因此向冷却空气的热传递率降低。因此,在分割体51的设计时,考虑了在集流部80中与第一冷却通路60相比冷却能力降低的情况、即对分割体51的冷却作出的贡献较少的情况。

根据若干实施方式的分割体51,由于集流部80的内壁面80a的至少一部分区域的粗糙度为多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下,因此能够抑制集流部80中的压力损失。如上所述,在集流部80中对分割体51的冷却作出的贡献较少,因此由集流部80的粗糙度变小对分割体51的冷却造成的影响小。因此,能够抑制对分割体51的冷却造成的影响并且抑制冷却空气CA的压力损失。

需要说明的是,从冷却空气CA的压力损失抑制的观点出发,集流部80的内壁面80a中的成为第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下的区域优选的是连结至出口通路110的上游端110a,更加优选的是连结至下游侧区域115。

(关于分割体51的制造方法)

以下,对上述的若干实施方式的分割体51的制造方法进行说明。若干实施方式的分割体51例如能够通过金属层叠造型法、精密铸造法来制作。图6是示出通过金属层叠造型法来制成若干实施方式的分割体51的情况下的制成步骤的一例的流程图。若干实施方式的分割体51的制造方法具备冷却通路形成工序S10、集流部形成工序S20、出口通路形成工序S30以及出口通路切削工序S40。

若干实施方式的分割体51的形成方法例如既可以是粉末床方式,也可以是金属沉积(metal deposit)方式,也可以是粘合剂喷射(binder jet)方式,还可以是除了上述方式以外的其他方式。在以下的说明中,说明若干实施方式的分割体51的形成方法例如是粉末床方式、金属沉积方式的情况。

冷却通路形成工序S10是形成能够供冷却空气CA流通的多个第一冷却通路60以及第二冷却通路90的步骤。在冷却通路形成工序S10中,例如,从轴向Da上游侧朝向轴向Da下游侧对原料粉末进行层叠,从而将分割体51形成至第一冷却通路60的下游端65。

集流部形成工序S20是形成与多个第一冷却通路60的下游端65连接的集流部80的步骤。在集流部形成工序S20中,接着冷却通路形成工序S10而从轴向Da上游侧朝向轴向Da下游侧对原料粉末进行层叠,从而将分割体51形成至集流部80的下游侧内壁部82。

出口通路形成工序S30是形成用于将流入集流部80的冷却空气CA向集流部80的外部排出的一个以上的出口通路110的步骤。在出口通路形成工序S30中,接着集流部形成工序S20而从轴向Da上游侧朝向轴向Da下游侧对原料粉末进行层叠,从而将分割体51形成至出口通路110的下游端110b。

需要说明的是,在出口通路形成工序S30中,以包括使出口通路110的流路截面积随着趋向下游侧而逐渐减小的流路截面积缩小部113的方式形成出口通路110。

图7是用于对后述的出口通路切削工序S40进行说明的图。在图7中,用双点划线描绘了在出口通路切削工序S40中利用三角钻头19对出口通路110进行切削之前的出口通路110的下游侧的形状以及三角钻头19。

在若干实施方式的出口通路形成工序S30中,以使出口通路110的下游侧的与出口通路110的延伸方向正交的方向的尺寸小于三角钻头19的直径Dd的方式形成出口通路110的下游侧。即,在若干实施方式的出口通路形成工序S30中,以在出口通路切削工序S40的实施前的出口通路110中,使流路截面积缩小部113的最下游侧的出口通路110的与延伸方向正交的方向的尺寸M小于三角钻头19的直径Dd的方式形成流路截面积缩小部113。

出口通路切削工序S40是对出口通路110的内壁面110c的至少一部分实施机械加工的步骤。具体而言,出口通路切削工序S40是利用三角钻头19对出口通路110进行切削的步骤。在出口通路切削工序S40中,利用三角钻头19,从出口通路110的下游端110b朝向上游端110a对出口通路110实施机械加工。由此,从下游端110b到上游侧的一部分区间的内径变得恒定,该区间成为下游侧区域115。

需要说明的是,冷却通路形成工序S10以及集流部形成工序S20无需一定通过金属层叠造型法来实施,也可以通过精密铸造法来实施。并且,也可以通过金属层叠造型法来实施出口通路形成工序S30。另外,对于从冷却通路形成工序S10至出口通路形成工序S30,也可以通过精密铸造法来进行实施。

在若干实施方式的分割体51的制造方法中,以如下方式形成分割体51:使与一个集流部80连接的出口通路110的数量小于与一个集流部80连接的多个第一冷却通路60的数量。

另外,在若干实施方式的分割体51的制造方法中,以如下方式形成分割体51:使出口通路110的最小流路截面积SBmin为集流部80与第一冷却通路60连接的连接部67处的多个第一冷却通路60(分支流路63)各自的流路截面积SA以上。

而且,在若干实施方式的分割体51的制造方法中,以如下方式形成分割体51:使出口通路110的最小流路截面积SBmin小于与一个集流部80连接的多个第一冷却通路60(分支流路63)在连接部67处的各自的流路截面积SA之和∑SA。

需要说明的是,在以对一个集流部80连接两个以上的出口通路110的方式形成分割体51的情况下,以如下方式形成分割体51:使与一个集流部80连接的出口通路110各自的最小流路截面积SBmin为连接部67处的多个第一冷却通路60各自的流路截面积SA以上。

另外,在以对一个集流部80连接两个以上的出口通路110的方式形成分割体51的情况下,以如下方式形成分割体51:使与一个集流部80连接的出口通路110各自的最小流路截面积SBmin之和∑SBmin小于与一个集流部80连接的多个第一冷却通路60在连接部67处的各自的流路截面积SA之和∑SA。

根据若干实施方式的分割体51的制造方法,由于一个以上的出口通路110各自的最小流路截面积SBmin之和∑SBmin小于连接部67处的多个第一冷却通路60各自的流路截面积SA之和∑SA,因此,能够利用出口通路110的最小流路截面积SBmin来规定多个第一冷却通路60中的冷却空气CA的流量。由此,在多个第一冷却通路60的每一个中,也可以不为了冷却空气CA的流量调整而将流路截面积减小到必要以上,因此,第一冷却通路60的尺寸精度提升,从而能够抑制在多个第一冷却通路60彼此的冷却空气CA的流量的偏差。因此,能够抑制过剩的冷却并且避免冷却能力不足。

另外,根据若干实施方式的分割体51的制造方法,由于能够将一个以上的出口通路110各自的最小流路截面积SBmin设为连接部67处的多个第一冷却通路60各自的流路截面积SA以上,因此,容易确保出口通路110的尺寸精度,并且在出口通路110中还难以引起异物的堵塞。

而且,根据若干实施方式的分割体51的制造方法,由于一个以上的出口通路110的数量小于多个第一冷却通路60的数量,因此,能够减少在冷却空气CA的流量的管理上应确保流路截面积的精度、即通路的尺寸精度的部位,从而能够抑制分割体51的制造成本。

在若干实施方式的分割体51的制造方法中,以如下方式形成出口通路:在出口通路110的流路截面积最小的区域即下游侧区域115中,使出口通路110的内壁面110c的粗糙度为多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下。

根据若干实施方式的分割体51的制造方法,由于多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度为出口通路110的下游侧区域115中的内壁面115c的粗糙度以上,因此能够提升第一冷却通路60中的冷却性能。另外,根据若干实施方式的分割体51的制造方法,由于出口通路110的下游侧区域115中的内壁面115c的粗糙度为多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下,因此,能够抑制出口通路110中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路110从而减小出口通路110闭塞的风险。

根据若干实施方式的分割体51的制造方法,通过从流路截面积缩小部113的下游侧对出口通路110的与延伸方向正交的方向的大小进行调节,从而使出口通路110中的最小流路截面积SBmin的调节变得容易。因此,在分割体51构成为利用出口通路110中的最小流路截面积SBmin的大小来调整分割体51中的冷却空气CA的流量的情况下,若对出口通路110的下游侧的与出口通路110的延伸方向正交的方向的尺寸进行管理,则能够对冷却空气CA的流量进行管理,因此,能够缩窄应确保流路截面积的精度、即通路的尺寸精度的区域,从而能够抑制分割体51的制造成本。

根据若干实施方式的分割体51的制造方法,与仅通过机械加工来形成出口通路110的情况相比,能够抑制分割体51的制造成本。另外,根据若干实施方式的分割体51的制造方法,与仅通过金属层叠造型法或者精密铸造法来形成出口通路110的情况相比,能够提升出口通路110的内壁面110c的尺寸精度,从而能够提升冷却空气CA的流量的调节精度。而且,根据若干实施方式的分割体51的制造方法,能够一边确认冷却空气CA的流量一边调节出口通路110的内壁面110c的尺寸,因此能够抑制冷却空气CA的流量的过剩或不足。

根据若干实施方式的分割体51的制造方法,由于能够利用三角钻头19的直径Dd来规定出口通路110的内壁面110c的尺寸、更加具体而言为最小流路截面积部117的内径Di,因此使分割体51的制造变得容易。

在若干实施方式的出口通路形成工序S30中,也可以以如下方式形成出口通路110:通过对包括下游侧区域115在内的出口通路110的至少一部分区间进行蚀刻,从而在该区域中使出口通路110的内壁面110c的粗糙度为多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下。

由此,能够容易地降低包括下游侧区域115在内的出口通路110的至少一部分区间的粗糙度。另外,即使是难以从出口通路110的下游端110b进行机械加工的区域,也能够容易地降低粗糙度。

图8是示出其他实施方式的分割体51的制造方法中的处理的步骤的一例的流程图。若干实施方式的分割体51的制造方法具备冷却通路形成工序S10、集流部形成工序S20、出口通路形成工序S30以及集流部蚀刻工序S50。冷却通路形成工序S10、集流部形成工序S20以及出口通路形成工序S30与图6所示的冷却通路形成工序S10、集流部形成工序S20以及出口通路形成工序S30是相同的。需要说明的是,也可以是,在另一实施方式的集流部蚀刻工序S50之后,实施图6所示的出口通路切削工序S40。

在若干实施方式的分割体51的制造方法中,集流部蚀刻工序S50是如下步骤:通过对集流部80的内壁面80a的至少一部分区域进行蚀刻,从而在该区域中使集流部80的内壁面80a的粗糙度为多个第一冷却通路60的内壁面60a的粗糙度以下。

由此,集流部的内壁面的至少一部分区域的粗糙度为多个第一冷却通路的内壁面的粗糙度以下,因此能够抑制集流部中的压力损失。如上所述,在集流部中对高温部件的冷却作出的贡献较少,因此由集流部的粗糙度变小对高温部件的冷却造成的影响小。因此,能够抑制对高温部件的冷却造成的影响并且抑制冷却介质的压力损失。

(关于金属层叠造型法中的根据形成区域对层叠厚度进行变更的情况)

一般而言,如果增厚金属层叠造型法中的层叠厚度,则造型物的表面粗糙度处于变大的倾向。即,若减薄金属层叠造型法中的层叠厚度,则造型物的表面粗糙度处于变小的倾向。

于是,在若干实施方式的分割体51的制造方法中,也可以是,在冷却通路形成工序S10中,通过金属层叠造型法,对原料粉末以第一层叠厚度t1进行层叠而形成多个第一冷却通路60。

在若干实施方式的分割体51的制造方法中,也可以是,在集流部形成工序S20中,通过金属层叠造型法,对原料粉末以第一层叠厚度t1以下的第二层叠厚度t2进行层叠而形成集流部80。

在若干实施方式的分割体51的制造方法中,也可以是,在出口通路形成工序S30中,通过金属层叠造型法,对料粉末以比第一层叠厚度t1小的第三层叠厚度t3进行层叠而形成出口通路110。

例如,上述第一层叠厚度t1也可以是75μm以上且100μm以下。另外,例如,上述第三层叠厚度t3也可以是20μm以上且30μm以下。例如,上述第二层叠厚度t2也可以是20μm以上且100μm以下。

需要说明的是,也可以是,在集流部形成工序S20中,例如以上述第一层叠厚度t1进行层叠而形成集流部80的一部分,且例如以上述第三层叠厚度t3进行层叠而形成集流部80的剩余部分中的至少一部分。

通过将形成集流部80的第二层叠厚度t2设为形成第一冷却通路60的第一层叠厚度t1以下,从而对于集流部80而言,能够抑制粗糙度而抑制冷却空气CA的压力损失,且对于第一冷却通路60而言,能够使粗糙度较大而提升冷却性能。

另外,通过使形成出口通路110的第三层叠厚度t3小于形成第一冷却通路60的第一层叠厚度t1,从而对于出口通路110而言,能够抑制粗糙度而抑制出口通路110中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路110从而减小出口通路110闭塞的风险。另外,对于第一冷却通路60而言,如上所述能够使粗糙度较大而提升冷却性能。

(关于金属层叠造型法中的根据形成区域对原料粉末的粒度进行变更的情况)

一般而言,若增大金属层叠造型法中的原料粉末的粒度,则造型物的表面粗糙度处于变大的倾向。即,若减小金属层叠造型法中的原料粉末的粒度,则造型物的表面粗糙度处于变小的倾向。

于是,在若干实施方式的分割体51的制造方法中,也可以是,在冷却通路形成工序S10中,通过金属层叠造型法,使用具有第一粒度S1的原料粉末而形成多个第一冷却通路60。

在若干实施方式的分割体51的制造方法中,也可以是,在集流部形成工序S20中,通过金属层叠造型法,使用具有第一粒度S1以下的第二粒度S2的原料粉末而形成集流部80。

在若干实施方式的分割体51的制造方法中,电可以是,在出口通路形成工序S30中,通过金属层叠造型法,使用具有比第一粒度S1小的第三粒度S3的原料粉末而形成出口通路110。

通过将用于形成集流部80的原料粉末的粒度(第二粒度S2)设为用于形成第一冷却通路60的原料粉末的粒度(第一粒度S1)以下,从而对于集流部80而言,能够抑制粗糙度而抑制冷却空气CA的压力损失,且对于第一冷却通路60而言,能够使粗糙度较大而提升冷却性能。

另外,通过将用于形成出口通路110的原料粉末的粒度(第三粒度S3)设为小于用于形成第一冷却通路60的原料粉末的粒度(第一粒度S1),从而对于出口通路110而言,能够抑制粗糙度而抑制出口通路110中的压力损失的偏差,并且能够使异物容易通过出口通路110从而减小出口通路110闭塞的风险。另外,对于第一冷却通路60而言,如上所述能够使粗糙度较大而提升冷却性能。

本发明不限定于上述的实施方式,还包括对上述的实施方式施加变形而得到的方式、将这些方式适当组合而得到的方式。

例如,在上述的若干实施方式中,作为需要由冷却介质进行冷却的高温部件的例子,举出分割环50为例而进行了说明,但本发明不限定于此,对于燃烧器12、动叶片41(例如平台45)、静叶片21(例如内侧护罩25、外侧护罩27)等其他高温部件,也能够应用。另外,本发明所能够应用的高温部件不限定于燃气轮机10中的构成部件,也可以是锅炉、火箭发动机等对高温的介质进行处理的各种机械中的构成部件。

附图标记说明

6 冷却通路组

10 燃气轮机

12 燃烧器

13 涡轮

21 涡轮静叶片(静叶片)

41 涡轮动叶片(动叶片)

50 分割环

51 分割体

52 主体

52b 外表面(被加热面)

60 轴向通路(第一冷却通路、冷却通路)

63 分支流路

65 下游端

67 连接部

70 分隔壁

80 集流部

90 侧部通路(第二冷却通路)

110 出口通路。

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