JP3592664B2 - Method for manufacturing turbine casing - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外周部に冷却孔を有するタービンケーシングに係り、特に鋳造製タービンケーシングの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7はガスタービンの一部を示す断面図であり、1a、1bは動翼、2a、2bは静翼である。この静翼2a、2bはタービンケーシング3によって支持されている。このタービンケーシング3は、通路部4を流れる高温・高圧の燃焼ガスGASによって温められるため、タービンケーシング3の材料としてはこの高温・高圧の燃焼ガスGASの環境下でも十分に耐え得る強度を有する材料が要求される。
【0003】
鋳鉄製のタービンケーシングのように、高温強度があまり高くない材料で製作された場合、全体を冷却するために外周部に軸方向に延びる冷却孔5を多数設けている。
【0004】
また、鋳鋼製等のタービンケーシングのように、高温強度を有する材料で製作された場合であっても、隣接する排気ケーシング7との径方向の熱膨張差からタービンケーシング全体を冷却するための冷却孔が必要となる場合がある。
【0005】
ところで、鋳鉄用の溶融金属のような湯流れの良い材料でタービンケーシング3を形成する場合、鋳物製作時つまり鋳込み時に図8に示すような鋳抜き孔5´で冷却孔3を製作する方法が最も一般的である。しかし、鋳鋼用の溶融金属の場合、湯流れ等が悪いため、鋳抜き孔5´で冷却孔3を製作することが非常に困難な場合がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した鋳鋼製タービンケーシングのように、鋳抜き孔による冷却孔の製作が不可能な場合にはエンドミル等のドリルによる機械加工を行うのが通常である。しかし、冷却孔の径が小さい、軸方向長さが長い、水平方向に対して角度を有している、あるいはテーパ等の複雑形状をしているなど、機械加工による孔空けもかなりの時間とコストを要する。
【0007】
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたもので、湯流れが悪く鋳抜き孔による冷却孔の製作が困難な溶融金属でタービンケーシングを鋳造する場合でも、容易に冷却孔を形成することのできるタービンケーシングの製造方法を得ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、外周部に複数個の冷却孔を備えた鋳造製タービンケーシングの製造方法において、鋳造後のタービンケーシングの外周部に複数個の軸方向に延びる溝を形成されるように造型された鋳型に溶融金属を鋳込み、この溶融金属の凝固後前記鋳型から鋳造品であるタービンケーシングを取り出し、この鋳造後のタービンケーシングの外周部に形成された前記溝を蓋で覆い、この蓋とタービンケーシング外周部とを溶接して冷却孔を形成することを特徴とする。
【0009】
また、請求項2に係る発明は、外周部に複数個の冷却孔を備えた鋳造製タービンケーシングの製造方法において、鋳造後のタービンケーシングの外周部に複数個の軸方向に延びる溝と円周方向のフランジ部とを形成するように造型された鋳型に溶融金属を鋳込み、この溶融金属の凝固後前記鋳型から鋳造品であるタービンケーシングを取り出し、この鋳造後のタービンケーシングに形成された前記溝を蓋で覆い、この蓋とタービンケーシング外周部とを溶接し、前記フランジに機械加工で穴あけを行い冷却孔を形成することを特徴とする。
【0010】
更に、請求項3に係る発明は、前記溝のうち複数の溝を1枚の蓋で覆い、この蓋とタービンケーシング外周部とを溶接したことを特徴とする。
また更に、請求項4に係る発明は、前記溝の縁に段差部を形成し、この段差部と嵌合する開先を前記蓋に形成し、この蓋の周囲をタービンケーシングに溶接したことを特徴とする。
【0011】
これらの発明によれば、ガスタービンケーシングの鋳造時に冷却孔のための溝まで予め製作しておき、後にこの溝に別途製作した蓋で覆って溶接にて固定することにより冷却孔をタービンケーシング下流端まで形成することができる。これによりドリルでの機械加工も難しい複雑な形状を有する鋳鋼製等のタービンケーシングに冷却孔を容易に形成することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るタービンケーシングの製造方法の各実施の形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1、図2および図3は本発明の第1の実施の形態を示す図である。図1はタービンケーシングの製作過程の一部を示す斜視図であり、図2は鋳型から取り出した鋳造後のタービンケーシングの状態の一部を示す斜視図であり、更に図3は溝を覆う蓋の斜視図である。
【0013】
図1において、鋳造後のタービンケーシング2の外周には、フランジ部6を除いて軸方向に伸びる溝8を円周方向に所定の間隔で複数個形成し、この複数個の溝8のうち3個づつを一枚の蓋9で覆い、且つタービンケーシング3と蓋9とを隣接する溝8の相互間でレーザ溶接により溶接固定した状態を示す。10はレーザ溶接部、11はフランジ部6に明けられる孔を示し、12はエンドミル等の孔明けドリルである。
【0014】
以下、本発明によるタービンケーシングの製造方法について説明する。
図2は、鋳造後のタービンケーシング3を示す。このタービンケーシング3は次のようにして製造される。まず、鋳造後にタービンケーシングの外周部に複数個の軸方向に延びる溝8が形成されるように鋳型(図示せず)を造型しておき、この鋳型に鋳鋼等の溶融金属を鋳込む。
【0015】
次に溶融金属の凝固後に鋳造品であるタービンケーシングを取り出す。図2はこの取り出した後の状態を示す。
次に、図1で示すように、複数個の溝8のうち3個づつを別途製作した1枚の蓋9で一括して覆い、且つタービンケーシング3と蓋9とを、隣接する溝相互間でレーザ溶接により溶接固定する。
【0016】
最後に、フランジ部6に前記冷却孔5と連通する孔11を明けるために、のフランジ部6の下流側からエンドミル等のドリル12によって機械加工を行う。この孔11を前記冷却孔5に連通させることにより冷却孔が完成する。
【0017】
以上述べたように、本発明のタービンケーシングの製造方法によれば、鋳造過程で予めタービンケーシング外周部に軸方向の溝を形成して置き、この溝を蓋で覆い冷却孔を形成したので、湯流れが悪く鋳抜き孔による冷却孔の製作が困難な鋳鋼用溶融金属でタービンケーシングを鋳造する場合であっても、容易に冷却孔を形成することができる。
【0018】
(第2の実施の形態)
図4、図5および図6は本発明の第2の実施の形態を示す図である。図4はタービンケーシングの製作過程の一部を示す斜視図であり、図5は鋳型から取り出した状態のタービンケーシングの一部を示す斜視図であり、図6は溝を覆う蓋の斜視図である。
【0019】
本実施の形態は、溝8の縁に段差部8aが形成されるように鋳型を造型するとともに、この段差部8a付きの溝8と合致するように蓋9に開先13を形成し、蓋9を溝8に嵌合した後、蓋9の周りをTIG溶接等で溶接したことを特徴とするものである。14はTIG溶接部を示す。その他の点は前述の第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0020】
本実施の形態によれば溝8の縁に設けた段差部8aに蓋9の開先13が嵌めこまれるので、蓋9の位置決めが正確に行えるとともに、蓋9の周りをTIG溶接等で溶接することにより、タービンケーシング3と蓋9との溶接性をより一層高めることができる。
【0021】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、溶融金属の湯流れが悪いために冷却孔を鋳造時に鋳抜き孔で形成することが難しい場合でも、鋳造時にタービンケーシング外周部に冷却孔の溝を予め製作しておき、別途製作した蓋を前記溝に被せ、その後この蓋の周りを溶接にて取付けるようにしたので、タービンケーシングの冷却孔を容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態によるタービンケーシングの製作過程の一部を示す斜視図。
【図2】第1の実施の形態による鋳造後のタービンケーシングの状態の一部を示す斜視図。
【図3】第1の実施の形態による溝を覆う蓋の斜視図。
【図4】第2の実施の形態によるタービンケーシングの製作過程の一部を示す斜視図。
【図5】第2の実施の形態による鋳造後のタービンケーシングの状態の一部を示す斜視図。
【図6】第2の実施の形態による溝を覆う蓋の斜視図。
【図7】ガスタービンの一部を示す断面図
【図8】従来例によるタービンケーシング鋳造時の鋳抜き孔形状を示す概略図。
【符号の説明】
1a、1b…動翼、2a、2b…静翼、3…タービンケーシング、4…通路部、5…冷却孔、5´…鋳抜き孔、6…フランジ部、7…排気ケーシング、8…溝、8a…段差部、9…蓋、10…レーザ溶接部、6…後部フランジ部の冷却孔、12…ドリル、13…開先、14…TIG溶接部、GAS…燃焼ガス。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbine casing having a cooling hole in an outer peripheral portion, and more particularly to a method for manufacturing a cast turbine casing.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of the gas turbine, wherein 1a and 1b are moving blades, and 2a and 2b are stationary blades. The
[0003]
When made of a material having a low high-temperature strength, such as a cast iron turbine casing, a large number of
[0004]
Further, even when the turbine casing is made of a material having high-temperature strength, such as a turbine casing made of cast steel or the like, cooling for cooling the entire turbine casing from a difference in radial thermal expansion with the
[0005]
By the way, when the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When it is not possible to produce a cooling hole by using a cast hole as in the case of the cast steel turbine casing described above, it is usual to perform machining using a drill such as an end mill. However, drilling holes by mechanical processing, such as small diameter cooling holes, long axial lengths, angles to the horizontal direction, or complicated shapes such as taper, take a considerable amount of time. Costly.
[0007]
The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and even when casting a turbine casing with a molten metal in which the flow of molten metal is poor and the production of a cooling hole by a cast hole is difficult, the cooling hole is easily formed. It is an object of the present invention to obtain a method of manufacturing a turbine casing that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a cast turbine casing having a plurality of cooling holes on an outer peripheral portion, a plurality of axially extending grooves and a plurality of circumferentially extending grooves are formed on the outer peripheral portion of the cast turbine casing. The molten metal is cast into a mold formed to form a flange portion in the direction, and after solidification of the molten metal, a turbine casing, which is a casting, is taken out of the mold, and the groove formed in the turbine casing after the casting is formed. Is covered with a lid, the lid is welded to the outer periphery of the turbine casing, and a hole is formed in the flange by machining to form a cooling hole.
[0010]
Further, the invention according to
Still further, the invention according to
[0011]
According to these inventions, at the time of casting of the gas turbine casing, a groove for the cooling hole is manufactured in advance, and then the cooling hole is fixed to the groove by covering the groove with a separately manufactured lid and by welding. It can be formed to the end. This makes it possible to easily form cooling holes in a turbine casing made of cast steel or the like having a complicated shape that is difficult to machine with a drill.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a method for manufacturing a turbine casing according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIGS. 1, 2 and 3 are diagrams showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing a part of a process of manufacturing a turbine casing, FIG. 2 is a perspective view showing a part of a state of a turbine casing after casting removed from a mold, and FIG. 3 is a cover for covering a groove. It is a perspective view of.
[0013]
In FIG. 1, a plurality of
[0014]
Hereinafter, a method for manufacturing a turbine casing according to the present invention will be described.
FIG. 2 shows the
[0015]
Next, after solidification of the molten metal, the turbine casing, which is a casting, is taken out. FIG. 2 shows the state after the removal.
Next, as shown in FIG. 1, three of the plurality of
[0016]
Finally, in order to make a
[0017]
As described above, according to the method for manufacturing a turbine casing of the present invention, in the casting process, an axial groove is formed in advance on the outer periphery of the turbine casing, and the cooling hole is formed by covering the groove with a lid. Even when the turbine casing is cast from a molten metal for cast steel in which the flow of the molten metal is poor and it is difficult to form the cooling holes by the cast holes, the cooling holes can be easily formed.
[0018]
(Second embodiment)
FIGS. 4, 5, and 6 are views showing a second embodiment of the present invention. 4 is a perspective view showing a part of a process of manufacturing the turbine casing, FIG. 5 is a perspective view showing a part of the turbine casing taken out of a mold, and FIG. 6 is a perspective view of a lid covering a groove. is there.
[0019]
In the present embodiment, a mold is formed so that a
[0020]
According to the present embodiment, the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when it is difficult to form a cooling hole with a cast hole at the time of casting due to poor molten metal flow, a groove of the cooling hole is previously formed on the outer peripheral portion of the turbine casing at the time of casting. Since the lid is manufactured, a separately manufactured lid is put on the groove, and then the periphery of the lid is attached by welding, the cooling hole of the turbine casing can be easily manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a part of a process of manufacturing a turbine casing according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a part of a state of the turbine casing after casting according to the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a lid that covers a groove according to the first embodiment.
FIG. 4 is an exemplary perspective view showing a part of a process of manufacturing a turbine casing according to the second embodiment;
FIG. 5 is a perspective view showing a part of a state of a turbine casing after casting according to a second embodiment.
FIG. 6 is a perspective view of a lid that covers a groove according to a second embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of a gas turbine. FIG. 8 is a schematic view showing a shape of a cast hole when casting a turbine casing according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1a, 1b: moving blade, 2a, 2b: stationary blade, 3: turbine casing, 4: passage portion, 5: cooling hole, 5 ': cast hole, 6: flange portion, 7: exhaust casing, 8: groove, 8a: stepped portion, 9: lid, 10: laser welded portion, 6: cooling hole in rear flange portion, 12: drill, 13: groove, 14: TIG welded portion, GAS: combustion gas.
Claims (4)
鋳造後のタービンケーシングの外周部に複数個の軸方向に延びる溝を形成されるように造型された鋳型に溶融金属を鋳込み、この溶融金属の凝固後前記鋳型から鋳造品であるタービンケーシングを取り出し、この鋳造後のタービンケーシングの外周部に形成された前記溝を蓋で覆い、この蓋とタービンケーシング外周部とを溶接して冷却孔を形成することを特徴とするタービンケーシングの製造方法。In a method for manufacturing a cast turbine casing having a plurality of cooling holes in an outer peripheral portion,
A molten metal is cast into a mold formed so that a plurality of axially extending grooves are formed in the outer peripheral portion of the cast turbine casing, and after solidification of the molten metal, a turbine casing as a casting is taken out from the mold. A method of manufacturing a turbine casing, comprising: covering the groove formed in the outer peripheral portion of the cast turbine casing with a lid; and welding the lid and the outer peripheral portion of the turbine casing to form a cooling hole.
鋳造後のタービンケーシングの外周部に複数個の軸方向に延びる溝と円周方向のフランジ部とを形成するように造型された鋳型に溶融金属を鋳込み、この溶融金属の凝固後前記鋳型から鋳造品であるタービンケーシングを取り出し、この鋳造後のタービンケーシングに形成された前記溝を蓋で覆い、この蓋とタービンケーシング外周部とを溶接し、前記フランジに機械加工で穴あけを行い冷却孔を形成することを特徴とするタービンケーシングの製造方法。In a method for manufacturing a cast turbine casing having a plurality of cooling holes in an outer peripheral portion,
A molten metal is cast into a mold molded so as to form a plurality of axially extending grooves and a circumferential flange portion on the outer peripheral portion of the cast turbine casing, and after the molten metal is solidified, the molten metal is cast from the mold. Take out the turbine casing as a product, cover the groove formed in the cast turbine casing with a lid, weld this lid and the outer periphery of the turbine casing, drill holes in the flange by machining, and form cooling holes A method of manufacturing a turbine casing.
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