CN109891071B - 燃气轮机用高温部件以及燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

燃气轮机用高温部件具备：主体部；多孔质部，其作为主体部的至少一部分设置或者设于主体部的至少一部分之上，该多孔质部能够供冷却气体通过；以及至少一个过滤器，其在冷却气体的流动方向上配置于比多孔质部靠上游处，能够捕集无法通过多孔质部的异物。

Description

燃气轮机用高温部件以及燃气轮机
技术领域
本公开涉及燃气轮机用高温部件以及燃气轮机。
背景技术
燃气轮机具有压缩机、燃烧器以及涡轮，吸入大气并利用压缩机进行压缩，利用燃烧器使燃料燃烧而生成高压高温的燃烧气体，从而使涡轮旋转。并且，通过燃气轮机的涡轮的输出，能够生成电、推力。
燃烧器、涡轮的静叶、动叶以及分割环这样的燃气轮机用高温部件暴露于高温的燃烧气体中，因此，利用冷却空气进行冷却。
例如，专利文献1公开的能够应用于燃气轮机的部件具有形成有冷却空气供给孔的基板以及在基板上形成的多孔质层。多孔质层配置于燃烧气体流动的气体通路侧，通过冷却空气供给孔供给来的冷却空气在自身的内部流动，从而多孔质层被冷却。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第9003657号说明书
发明内容
发明要解决的课题
燃气轮机由于吸入大气，因此，会吸入砂粒等各种各样的异物。另外，在工业用燃气轮机中，还具有材料容易生锈的部件，在内部发生生锈等。
在专利文献1所公开的部件中，当砂粒、锈等异物堵塞冷却空气供给孔时，变得多孔质层的一部分不被供给冷却空气。因此，在被异物堵塞的冷却空气供给孔的周边，多孔质层的温度变高，导致多孔质层局部过热。
另外，即使多孔质层构成主体部的一部分，当异物附着于多孔质层时，其周边的多孔质层的一部分的冷却不足，也会导致多孔质层局部过热。
鉴于上述情况，本发明的至少一方案的目的在于，提供一种能防止多孔质部被异物堵塞、能防止多孔质部的局部过热的燃气轮机用高温部件以及燃气轮机。
用于解决课题的手段
(1)本发明的至少一方案所涉及的燃气轮机用高温部件具备：
主体部；
多孔质部，其作为所述主体部的至少一部分设置或者设于所述主体部的至少一部分之上，该多孔质部能够供冷却气体通过；以及
至少一个过滤器，其在所述冷却气体的流动方向上配置于比所述多孔质部靠上游处，能够捕集无法通过所述多孔质部的异物。
根据上述结构(1)，通过过滤器捕集无法通过多孔质部的异物，因此，能防止多孔质部的堵塞。其结果是，能防止多孔质部的局部过热。
(2)在几个方案中，以上述结构(1)为基础，其中，
所述至少一个过滤器配置为与所述主体部的至少一部分留存空间地分开。
根据上述结构(2)，即使由于异物而在过滤器的一部分发生了堵塞，通过了过滤器的未堵塞的部分的冷却气体在过滤器的下游的空间合流，被分配至多孔质部。这样，通过利用空间来分配冷却气体，从而能防止多孔质部的局部过热。
(3)在几个方案中，以上述结构(1)或(2)为基础，其中，
所述至少一个过滤器包括第一过滤器以及第二过滤器，
所述第一过滤器能够捕集比所述第二过滤器捕集的异物小的异物，
在所述冷却气体的流动方向上，所述第一过滤器配置于比所述第二过滤器靠上游处。
根据上述结构(3)，冷却气体在被能够捕集更小的异物的第一过滤器捕集了异物之后，流入第二过滤器。即使由于异物而在第一过滤器的一部分发生了堵塞，通过了第一过滤器的未堵塞的部分的冷却气体流入第一过滤器的下游的第二过滤器。第二过滤器与第一过滤器相比具有较粗的结构，因此，流入至第二过滤器的冷却气体在第二过滤器内还能够沿与厚度方向正交的方向流动。因此，冷却气体即使以不均匀的分布流入第二过滤器，在从第二过滤器流出时，不均匀的分布也被缓和或消除，从而通过第二过滤器将冷却气体适当地分配至多孔质部。这样，通过利用第二过滤器来分配冷却气体，从而能防止多孔质部的局部过热。
(4)在几个方案中，以上述结构(1)或(2)为基础，其中，
所述至少一个过滤器包括第一过滤器以及第二过滤器，
所述第一过滤器能够捕集比所述第二过滤器捕集的异物小的异物，
在所述冷却气体的流动方向上，所述第一过滤器配置于比所述第二过滤器靠下游处。
根据上述结构(4)，冷却气体在被第二过滤器捕集了异物后，被第一过滤器捕集更小的异物。因此，流入第一过滤器的异物的量通过第二过滤器而减少，能够延长第一过滤器的可使用期限。另一方面，即使在第二过滤器的一部分发生了堵塞，由于第二过滤器与第一过滤器相比具有较粗的结构，因此，冷却气体能够绕过第二过滤器的堵塞了的部分而通过。其结果是，通过第二过滤器以及第一过滤器长时间地捕集流经异物，能防止多孔质部的局部过热。
(5)在几个方案中，以上述结构(1)至(4)中任一项为基础，其中，
所述多孔质部设于所述主体部的至少一部分之上，
在所述主体部的至少一部分设置有用于向所述多孔质部供给所述冷却气体的冷却气体供给孔。
根据上述结构(5)，若过滤器配置于比冷却气体供给孔靠上游处，则通过过滤器捕集异物，能防止冷却气体供给孔的堵塞。其结果是，能防止多孔质部的局部过热。另一方面，若过滤器配置于比冷却气体供给孔靠下游处，则通过了冷却气体供给孔的异物被过滤器捕集，能防止多孔质部的局部过热。另外，即使将过滤器配置于冷却气体供给孔内，也通过过滤器捕集异物，能防止多孔质部的局部过热。
(6)在几个方案中，以上述结构(5)为基础，其中，
所述至少一个过滤器配置于所述多孔质部与所述主体部的至少一部分之间。
根据上述结构(6)，过滤器配置于多孔质部与主体部之间，因此，通过了冷却气体供给孔的异物被过滤器捕集，能防止多孔质部的局部过热。
(7)在几个方案中，以上述结构(5)为基础，其中，
在所述冷却气体的流动方向上，所述冷却气体供给孔的截面积随着靠近出口而逐渐变小，
所述至少一个过滤器配置于所述冷却气体供给孔的内部，且在所述冷却气体的流动方向上配置于所述冷却气体供给孔的入口侧处。
根据上述结构(7)，在冷却气体的流动方向上，冷却气体供给孔的截面积随着靠近出口而逐渐变小，换言之，冷却气体供给孔的入口比出口宽。因此，即使在配置于冷却气体供给孔的入口侧的过滤器的一部分发生了堵塞，冷却气体也能够绕过过滤器的堵塞了的部分而通过冷却气体供给孔。其结果是，能防止异物所致的冷却气体供给孔的堵塞，能防止多孔质部的局部过热。
(8)在几个方案中，以上述结构(5)至(7)中任一项为基础，其中，
在所述主体部，在所述冷却气体供给孔与所述多孔质部之间设置有截面积比所述冷却气体供给孔大的空洞。
根据上述结构(8)，在冷却气体供给孔与多孔质部之间设置有具有比冷却气体供给孔大的截面积的空洞，因此，能够经由空洞向多孔质部的较宽的区域供给冷却气体。其结果是，即使通过了冷却气体供给孔的异物附着于多孔质部，也能够穿过异物的周围而向多孔质部供给冷却气体，能防止多孔质部的局部过热。
(9)在几个方案中，以上述结构(1)至(8)中任一项为基础，其中，
所述主体部或者所述多孔质部构成动叶、静叶、分割环以及燃烧器中的任一方的至少一部分。
根据上述结构(9)，在作为燃气轮机用高温部件的动叶、静叶、分割环或者燃烧器中，能防止多孔质部局部过热。
(10)本发明的至少一方案所涉及的燃气轮机具备上述结构(1)至(9)中任一项所述的燃气轮机用高温部件。
根据上述结构(10)，在燃气轮机高温用部件中，能防止多孔质部局部过热，因此，燃气轮机的可靠性提高。
发明效果
根据本发明的至少一方案，提供一种能防止多孔质部被异物堵塞、能防止多孔质部局部过热的燃气轮机用高温部件。
附图说明
图1是概略性示出应用了本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件的燃气轮机1的结构的图。
图2是作为本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件而概略性示出能够应用于涡轮的一个静叶的立体图。
图3是作为本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件而概略性示出能够应用于涡轮的一个动叶的立体图。
图4是作为本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件而概略性示出能够应用于涡轮的一个分割环的立体图。
图5是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图6是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图7是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图8是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图9是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图10是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图11是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图12是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图13是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图14是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图15是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图16是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环的纵剖视图。
图17是本发明的一实施方式所涉及的动叶的叶片部的概略性横剖视图。
图18是本发明的一实施方式所涉及的静叶的叶片部的概略性横剖视图。
图19是概略性示出应用于本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件的多孔质部的制造方法的步骤的一例的流程图。
图20是用于说明集合体准备工序以及浆料赋予工序的一例的概略性立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中，作为实施方式所记载的或者附图所示出的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不旨在将本发明的范围限定于此，而仅仅是说明例。
例如，“在某方向上”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或绝对的配置的表述不仅表示严格意义上该种配置，也表示具有公差或者以能够得到相同功能的程度的角度、距离相对位移了的状态。
例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物相等的状态的表述不仅表示严格意义上相等的状态，也表示存在公差或者能够得到相同功能的程度的差的状态。
例如，四边形状、圆筒形状等表示形状的表述不仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在能够得到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”、“包括”、“含有”、“包含”或“具有”一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。
图1是概略性示出应用了本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件的燃气轮机1的结构的图。
如图1所示，燃气轮机1具备压缩机(压缩部)3、燃烧器(燃烧部)5以及涡轮(涡轮部)7。压缩机3吸入大气并进行压缩，生成压缩空气。燃烧器5被供给燃料并且被从压缩机3供给压缩空气，燃烧器5通过使燃料燃烧而生成高温高压的燃烧气体。涡轮7利用燃烧气体使旋转轴9旋转。旋转轴9与压缩机3连接，并与例如发电机(未图示)连接，在旋转轴9输出的转矩的作用下，压缩机3被驱动，并且发电机发电。
图2是作为本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件10而概略性示出能够应用于涡轮7的一个静叶11的立体图。多个静叶11在沿旋转轴9的周向排列的状态下固定于涡轮7的壳体(机室)12。静叶11具有叶片部13以及配置于叶片部13的两侧的平台15、17，在平台15、17之间规定燃烧气体的流路(气体通路)。因此，平台15、17的面向气体通路的表面以及叶片部13的面向气体通路的表面暴露于燃烧气体中。
图3是作为本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件10而概略性示出能够应用于涡轮7的一个动叶19的立体图。多个动叶19在沿旋转轴9的周向排列的状态下固定于旋转轴9。动叶19具有：叶片部21；平台23，其配置于叶片部21的单侧；以及叶根部25，其从平台23向与叶片部21相反的一侧突出。通过将叶根部25埋设于旋转轴9，从而动叶19固定于旋转轴9。平台23配置为覆盖旋转轴9，平台23的叶片部21侧的表面规定气体通路。因此，平台23的面向气体通路的表面以及叶片部21的面向气体通路的表面暴露于燃烧气体中。燃烧气体冲撞多个动叶19的叶片部21，从而使旋转轴9旋转。
图4是作为本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件10而概略性示出能够应用于涡轮7的一个分割环27的立体图。多个分割环27在沿旋转轴9的周向排列的状态下相对于涡轮7的壳体12固定。分割环27在旋转轴9的径向上配置于动叶19的外侧，沿周向排列的多个分割环27将沿周向排列的多个动叶19包围。分割环27具有：壁部29，其构成包围动叶19的围绕壁；以及卡合部31、33，其用于将壁部29固定于壳体12。壁部29的动叶19侧的表面(凹曲面)规定气体通路，壁部29的面向气体通路的表面暴露于燃烧气体中。
图5是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27a)的纵剖视图。图6是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27b)的纵剖视图。图7是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27c)的纵剖视图。图8是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27d)的纵剖视图。图9是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27e)的纵剖视图。图10是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27f)的纵剖视图。图11是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27g)的纵剖视图。图12是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27h)的纵剖视图。图13是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27i)的纵剖视图。图14是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27j)的纵剖视图。图15是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(27k)的纵剖视图。图16是概略性示出本发明的一实施方式所涉及的分割环27(271)的纵剖视图。
图17是本发明的一实施方式所涉及的动叶19的叶片部21的概略性横剖视图。
图18是本发明的一实施方式所涉及的静叶11的叶片部13的概略性横剖视图。
如图5～图18所示，本发明的至少一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件10具有主体部40、多孔质部42以及至少一个过滤器43。
主体部40构成用于形成燃气轮机用高温部件10的基本骨架，例如由Ni基合金等耐热性金属、陶瓷基复合材料(CMC：Ceramic Matrix Composites)等构成。CMC由例如SiC、Al2O3等的陶瓷纤维和覆盖陶瓷纤维的例如SiC、Al2O3等的陶瓷基构成。需要说明的是，在陶瓷纤维与陶瓷基之间设置有例如BN等的中间层。
多孔质部42作为主体部40的至少一部分而设置或者设于主体部40的至少一部分之上。例如，在多孔质部42作为主体部40的至少一部分而设置的情况下，多孔质部42构成燃气轮机用高温部件10的壁的一部分。另外，例如，在多孔质部42设于主体部40的至少一部分之上的情况下，多孔质部42构成覆盖燃气轮机用高温部件10的外表面的覆盖层。
多孔质部42具有微小的气孔(未图示)，冷却气体能够穿过气孔而通过多孔质部42。换句话说，多孔质部42具有微细冷却结构。冷却气体例如是空气。多孔质部42例如由NiAl等的发泡金属(多孔质金属)、多孔质性的钇稳定氧化锆等的陶瓷、或者多孔质性的CMC等构成。例如，多孔质部42的气孔具有几μm以上且几百μm以下的等效直径De。在将气孔的截面积设为A、将气孔的周长设为L时，等效直径De由下式表达：De＝4A/L。多孔质部42例如可以通过3D打印来制作。
作为过滤器43，例如能够使用NiAl等的发泡金属、金属丝网的层叠体、多孔质性的CMC等。
至少一个过滤器43在冷却气体的流动方向上配置于比多孔质部42靠上游处，能够捕集无法通过多孔质部42的异物。换句话说，过滤器43能够捕集在多孔质部42中引发堵塞的异物。例如，过滤器43具有能够捕集使多孔质部42中的具有几μm以上且几百μm以下的等效直径De的气孔闭塞的异物的过滤功能。
关于冷却气体能够通过的多孔质部42以及过滤器43，可以是，与多孔质部42中的冷却气体的通过面积相比，过滤器43中的冷却气体的通过面积足够大。在该情况下，通过多孔质部42以及过滤器43的冷却气体的流量主要由多孔质部42的通过面积决定。例如，在过滤器43中的冷却气体的通过面积为多孔质部42中的冷却气体的通过面积的4倍的情况下，过滤器43中的冷却气体的流速为多孔质部42中的冷却气体的流速的1/4。另外，压力损失由流速的乘方确定，因此，过滤器43的压力损失的大小为多孔质部42的1/16。在该情况下，压力损失的比率为，多孔质部42为94％，过滤器43为6％。
在此，在过滤器43的通过面积中的25％发生了堵塞的情况下，过滤器43的通过面积减少为多孔质部42的3倍。在该情况下，过滤器43中的冷却气体的流速成为1/3，压力损失成为1/9。在该情况下，压力损失的比率为，多孔质部42为90％，过滤器43为10％。多孔质部42中的冷却气体的流量与压力损失的平方根成比例，因此，在该例子中，相对于发生堵塞之前，在过滤器43的25％中发生了堵塞的情况下的流量被限于2％的减少。这样，通过适当地设定多孔质部42以及过滤器43中的冷却气体的通过面积，从而即使在过滤器43中发生了堵塞，也能够抑制冷却气体的流量减少，能够确保可靠性。
多孔质部42的至少一部分在燃气轮机用高温部件10中配置于燃烧气体流动的气体通路侧。燃气轮机用高温部件10具有通过多孔质部42而与气体通路分离开的内部空间44，内部空间44被供给压力比在气体通路中流动的燃烧气体高的冷却气体。多孔质部42根据内部空间44中的冷却气体的静压与气体通路中的燃烧气体的静压的压力差，通过冷却气体在多孔质部42通过的蒸散冷却或微通道冷却等而被冷却。
在此，当异物堵住多孔质部42的气孔而发生堵塞时，冷却气体无法通过发生了堵塞的区域，该区域过热。
从这点来看，在上述结构中，通过过滤器43捕集无法通过多孔质部42的异物，因此，能防止多孔质部42的堵塞。其结果是，能防止多孔质部42的局部过热。
在几个实施方式中，如图5、图6、图9、图10以及图11所示，至少一个过滤器43配置为与主体部40的被多孔质部42覆盖的至少一部分留存空间(分配空间)45而分开。
根据上述结构，即使由于异物而在过滤器43的一部分发生了堵塞，通过了过滤器43的未堵塞的部分的冷却气体也在过滤器43的下游的分配空间45合流，并被分配至多孔质部42。这样，通过利用分配空间45来分配冷却气体，从而能防止多孔质部42的局部过热。
需要说明的是，在该情况下，例如，预先在主体部40设置槽、狭缝(未图示)，通过将板状的过滤器43的两端插入槽、狭缝，从而能够保持过滤器43。也可以根据需要，通过焊接、粘接剂等来固定过滤器43。
在几个实施方式中，如图13、图14以及图16所示，至少一个过滤器43包括第一过滤器43a以及第二过滤器43b。
第一过滤器43a能够捕集比第二过滤器43b捕集的异物小的异物。并且，在冷却气体的流动方向上，第一过滤器43a配置于比第二过滤器43b靠上游处。
根据上述结构，冷却气体在被能够捕集更小的异物的第一过滤器43a捕集了异物后，流入第二过滤器43b。即使由于异物而在第一过滤器43a的一部分发生了堵塞，通过了第一过滤器43a的未堵塞的部分的冷却气体流入第一过滤器43a的下游的第二过滤器43b。第二过滤器43b与第一过滤器43a相比具有较粗的结构，因此，流入至第二过滤器43b的冷却气体在层状的第二过滤器43b内还能够沿与厚度方向正交的面内方向流动。因此，冷却气体即使以不均匀的分布流入第二过滤器43b，在从第二过滤器43b流出时，不均匀的分布也被缓和或消除，通过第二过滤器43b被适当地分配至多孔质部42。这样，通过利用第二过滤器43b来分配冷却气体，从而能防止多孔质部42的局部过热。
在几个实施方式中，如图6、图12、图15、图17以及图18所示，至少一个过滤器43包括第一过滤器43a以及第二过滤器43b。
第一过滤器43a能够捕集比第二过滤器43b捕集的异物小的异物。并且，在冷却气体的流动方向上，第一过滤器43a配置于比第二过滤器43b靠下游处。
根据上述结构，冷却气体在被第二过滤器43b捕集了异物后，被第一过滤器43a捕集更小的异物。因此，流入第一过滤器43a的异物的量通过第二过滤器43b而减少，能够延长第一过滤器43a的可使用期限。另一方面，即使在第二过滤器43b的一部分发生了堵塞，由于第二过滤器43b与第一过滤器43a相比具有较粗的结构，因此，冷却气体能够绕过第二过滤器43b的堵塞了的部分而通过。其结果是，通过第二过滤器43b以及第一过滤器43a长时间地捕集流经异物，能防止多孔质部42的局部过热。
在几个实施方式中，如图6所示，至少一个过滤器43还包括第三过滤器43c，第三过滤器43c能够捕集比第一过滤器43a捕集的异物小的异物。并且，第三过滤器43c在冷却气体的流动方向上配置于比第一过滤器43a靠下游处。
根据上述结构，冷却气体在被第二过滤器43b以及第一过滤器43a捕集了异物后，被第三过滤器43c捕集更小的异物。因此，流入第三过滤器43c的异物的量通过第二过滤器43b以及第一过滤器43a而减少，能够延长第三过滤器43c的可使用期限。换句话说，至少一个过滤器43既可以由一个过滤器构成，也可以由多个过滤器构成，过滤器的数量不受特别限定。
在几个实施方式中，第一过滤器43a能够捕集比第二过滤器43b捕集的异物小的异物，因此，第一过滤器43a内的冷却气体的流路(内部流路)的等效直径比第二过滤器43b的内部流路的等效直径小。
在几个实施方式中，第三过滤器43c能够捕集比第一过滤器43a捕集的异物小的异物，因此，第三过滤器43c的内部流路的等效直径比第一过滤器43a的内部流路的等效直径小。
需要说明的是，过滤器43发挥过滤功能，并不一定需要过滤器43的内部流路的等效直径比多孔质部42的气孔(内部流路)的等效直径小。在过滤器43的内部流路的等效直径比多孔质部42的气孔(内部流路)的等效直径小的情况下，当然，过滤器43能够发挥过滤功能。另一方面，即使在过滤器43的内部流路的等效直径比多孔质部42的气孔(内部流路)的等效直径大的情况下，只要使过滤器43的内部流路较长地弯弯曲曲，则异物由于在内部流路内反复碰撞而被捕集，因此也能够发挥过滤功能。换句话说，过滤器43只要整体上设计为能够捕集异物即可。
在几个实施方式中，如图5～图8、图10～图14、图17以及图18所示，多孔质部42设于主体部40的至少一部分之上。主体部40之上是指，主体部40的外表面上，例如是气体通路侧。并且，在主体部40的被多孔质部42覆盖的至少一部分设置有用于向多孔质部42供给冷却气体的冷却气体供给孔46。
根据上述结构，若过滤器43配置于比冷却气体供给孔46靠上游处，则通过过滤器43捕集异物，能防止冷却气体供给孔46的堵塞。其结果是，能防止多孔质部42的局部过热。另一方面，若过滤器43配置于比冷却气体供给孔46靠下游处，则通过了冷却气体供给孔46的异物被过滤器43捕集，能防止多孔质部42的局部过热。另外，即使将过滤器43配置于冷却气体供给孔46内，也通过过滤器43捕集异物，能防止多孔质部42的局部过热。
在几个实施方式中，如图12～图14、图17以及图18所示，至少一个过滤器43配置于多孔质部42与主体部40的至少一部分之间。换句话说，过滤器43被夹在多孔质部42与主体部40之间。
根据上述结构，过滤器43配置于多孔质部42与主体部40之间，因此，通过了冷却气体供给孔46的异物被过滤器43捕集，能防止多孔质部42的局部过热。
需要说明的是，在该情况下，例如可以通过焊接或者粘接剂将过滤器43固定于主体部40，并在过滤器43上形成多孔质部42。或者，也可以通过焊接或者粘接剂将主体部40与过滤器43接合，并通过粘接剂将过滤器43与多孔质部42接合。或者，还可以如后述那样，通过粘接剂将一体地形成有过滤器43和多孔质部42的构件固定于主体部40。
在几个实施方式中，如图7以及图8所示，在冷却气体的流动方向上，冷却气体供给孔46的截面积(流路面积)随着靠近出口而逐渐变小。例如，冷却气体供给孔46具有圆锥台形状。并且，至少一个过滤器43配置于冷却气体供给孔46的内部，且在冷却气体的流动方向上配置于靠冷却气体供给孔46的入口侧处。
根据上述结构，在冷却气体的流动方向上，冷却气体供给孔46的截面积随着靠近出口而逐渐变小，换言之，冷却气体供给孔46的入口比出口宽。因此，即使在配置于冷却气体供给孔46的入口侧的过滤器43的一部分发生了堵塞，冷却气体也能够绕过过滤器43的堵塞了的部分而通过冷却气体供给孔46。其结果是，能防止异物所致的冷却气体供给孔46的堵塞，能防止多孔质部42的局部过热。
需要说明的是，在该情况下，例如，也可以通过焊接或者粘接剂将过滤器43固定于主体部40。
在几个实施方式中，在主体部40上，在冷却气体供给孔46与多孔质部42之间设置有截面积比冷却气体供给孔46大的空洞48。
根据上述结构，在冷却气体供给孔46与多孔质部42之间设置有具有比冷却气体供给孔46大的截面积的空洞48，因此，能够经由空洞48向多孔质部42的较宽的区域供给冷却气体。其结果是，即使通过了冷却气体供给孔46的异物附着于多孔质部42，也能够穿过异物的周围向多孔质部42供给冷却气体，能防止多孔质部42的局部过热。
空洞48例如具有与冷却气体供给孔46同轴的圆柱形状、棱柱形状。或者，空洞48也可以具有沿着多孔质部42延伸的槽形状或通道形状。
在几个实施方式中，以空洞48的截面积尽可能大的方式来形成空洞48。
在几个实施方式中，以隔开相邻的空洞48的壁尽可能薄的方式来形成空洞48。
在几个实施方式中，如图9所示，也可以是，多孔质部42构成燃气轮机用高温部件10的主体部40整体。
需要说明的是，在该情况下，例如，通过在构成主体部40的多孔质部42预先形成槽或者狭缝(未图示)，并将过滤器43的端部插入槽或者狭缝，从而能够保持过滤器43。根据需要，也可以通过焊接、粘接剂等来固定过滤器43。
在几个实施方式中，如图15以及图16所示，也可以是，多孔质部42以及过滤器43构成主体部40的一部分。
在该情况下，例如，也可以通过焊接、粘接剂等将过滤器43固定于主体部40的其余部分，并通过焊接、粘接剂等将过滤器43与多孔质部42接合。或者，还可以如后述那样，通过焊接、粘接剂等将一体地形成有多孔质部42和过滤器43的构件固定于主体部40的其余部分。
在几个实施方式中，如图10以及图11所示，也可以是，在多孔质部42上设置有隔热层(TBC：Thermal Barrier Coating)50。隔热层50例如由钇稳定氧化锆等的陶瓷构成，具有比多孔质部42小的气孔率。在隔热层50可以形成有使冷却气体流出的冷却气体排出孔52。
在几个实施方式中，如图11所示，也可以是，在主体部40与多孔质部42之间设置有粘接层(中间层)54。粘接层54将主体部40与多孔质部42接合，例如由将磷酸铝烧结而得的材料、MCrAlY合金构成。在此，MCrAlY合金中的M表示从由Ni、Co以及Fe构成的组选择的一种或者二种以上。作为一例，MCrAlY合金具有由Co-32Ni-21Cr-8Al-0.5Y表示的组成。
在几个实施方式中，如图14所示，也可以是，冷却气体供给孔46的截面积(流路面积)在冷却气体的流动方向上随着靠近出口而逐渐变小。例如，冷却气体供给孔46可以具有圆锥台形状。
在几个实施方式中，如图5～图16所示，多孔质部42至少设置于分割环27的壁部29的外表面侧(气体通路侧)。
在几个实施方式中，如图17所示，多孔质部42至少设置于动叶19的叶片部21的外表面侧(气体通路侧)。
在几个实施方式中，如图18所示，多孔质部42至少设置于静叶11的叶片部13的外表面侧(气体通路侧)。
在上述的实施方式中，主体部40或者多孔质部42构成作为燃气轮机用高温部件10的分割环27、动叶19或者静叶11的至少一部分，但在几个实施方式中，如图1所示，燃气轮机用高温部件10是燃烧器5。在该情况下，主体部40或者多孔质部42构成燃烧器5的至少一部分、例如燃烧筒或者尾筒(过渡连接件)。
根据上述结构，在作为燃气轮机用高温部件10的燃烧器5中，与动叶19、静叶11或者分割环27同样地，能防止多孔质部42局部过热。
图19是概略性示出应用于本发明的一实施方式所涉及的燃气轮机用高温部件10的多孔质部的制造方法的步骤的一例的流程图。
如图19所示，多孔质部的制造方法包括浆料准备工序S1、集合体准备工序S3、浆料赋予工序S5、干燥工序S7以及加热工序S9。
在浆料准备工序S1中，作为浆料的原材料，准备作为溶剂的水、例如蒸馏水或者脱离子水、陶瓷粉末、气孔生成用粉末，根据需要准备分散剂，以及根据需要准备粘结剂。然后，将原材料搅拌混合，从而准备浆料。
陶瓷粉末例如是包含从由SiC、Si3N4、βSiAlON、AlN、TiB2、BN以及WC等构成的组中选择的一种以上或者其原材料的粉末。
气孔生成用粉末例如是包含从由有机材料、碳以及石墨等构成的组中选择的一种以上的粉末。有机材料的粉末例如为丙烯酸系、苯乙烯系或者聚乙烯系等的高分子粉末。
分散剂例如包含从由聚羧酸铵盐、聚羧酸钠盐、多聚磷酸氨基醇中和品、萘磺酸铵盐、聚羧酸烷基胺盐、非离子系界面活性剂以及阳离子系界面活性剂等构成的组中选择的一种以上。
粘结剂例如包含从由聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂以及石蜡构成的组中选择的一种以上。
在集合体准备工序S3中，准备陶瓷纤维的集合体。陶瓷纤维的集合体是陶瓷纤维的束、织物。陶瓷纤维例如包含从由SiC、SiTiCO、SiZrCO、SiAlCO以及Si3N4等构成的组中选择的一种以上或者其原材料。
在浆料赋予工序S5中，对陶瓷纤维的集合体赋予浆料。此时，以使浆料浸透至陶瓷纤维的间隙的方式对陶瓷纤维的集合体赋予浆料。
例如，在浆料赋予工序S5中，陶瓷纤维的集合体在比大气压低的气压下浸渍于浆料中。或者，在对陶瓷纤维的集合体涂敷浆料后，进行滚子滚压，由此赋予浆料。
在干燥工序S7中，使被赋予至陶瓷纤维的集合体的浆料在例如120℃的气氛中干燥，形成坯体(中间体)。
在加热工序S9中，坯体在例如1200℃的还原气氛下被加热，使陶瓷粉末烧结，并且使气孔生成用粉末消失。
根据上述的多孔质部的制造方法，通过在浆料准备工序S1中将气孔生成用粉末混合于浆料中，并在加热工序S9中使气孔生成用粉末消失，从而在多孔质部内能够生成与气孔生成用粉末对应的气孔。
另外，根据上述的多孔质部的制造方法，通过调整向浆料中添加的气孔生成用粉末的量，能够控制气孔率。
图20是用于说明集合体准备工序S3以及浆料赋予工序S5的一例的概略性立体图。
在几个实施方式中，图20所示，准备多个陶瓷纤维的织物56。然后，对各织物56赋予浆料，但使对每个织物56赋予的浆料中所包含的气孔生成用粉末的含量和/或粒径不同。因此，在浆料准备工序S1中，预先准备气孔生成用粉末的含量和/或粒径彼此不同的多个浆料。
然后，使赋予了浆料的织物56重叠，并进行干燥以及加热，从而能够制造在厚度方向上气孔率不同的多孔质部。然后，多孔质部中的气孔率较高的层能够作为过滤器进行利用。换句话说，根据上述的方法，能够一体地制造多孔质部与过滤器层。或者，根据上述的方法，还能够一体地制造主体部与过滤器层。
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了变更的方式、将这些方式组合而得的方式。
特别是，作为燃气轮机用高温部件10，以分割环27为中心进行了说明，但也能够将针对分割环27所说明了的结构应用于燃烧器5、静叶11以及动叶19，也能够将针对静叶11所说明了的结构应用于燃烧器5、动叶19以及分割环27，还能够将针对动叶19所说明了的结构应用于燃烧器5、静叶11以及分割环27。
另外，燃气轮机用高温部件10是指，在燃烧气体的影响下至少一部分被加热至例如800℃以上的温度的部件，而不限定于上述的燃烧器5、静叶11、动叶19以及分割环27。
附图标记说明
1 燃气轮机
3 压缩机
5 燃烧器
7 涡轮
9 旋转轴
10 燃气轮机用高温部件
11 静叶
12 壳体
13 叶片部
15、17 平台
19 动叶
21 叶片部
23 平台
25 叶根部
27 分割环
29 壁部
31、33 卡合部
40 主体部
42 多孔质部
43 过滤器
44 内部空间
45 空间
46 冷却气体供给孔
48 空洞
50 隔热层
52 冷却气体排出孔
54 粘接层
56 陶瓷纤维的织物。

Claims (4)

1.一种燃气轮机用高温部件，其特征在于，
所述燃气轮机用高温部件具备：
主体部；
多孔质部，其设于所述主体部的至少一部分之上，该多孔质部能够供冷却气体通过；以及
至少一个过滤器，其在所述冷却气体的流动方向上配置于比所述多孔质部靠上游处，能够捕集无法通过所述多孔质部的异物，
在所述主体部的至少一部分设置有用于向所述多孔质部供给所述冷却气体的冷却气体供给孔，
在所述冷却气体的流动方向上，所述冷却气体供给孔的截面积随着靠近出口而逐渐变小，
所述至少一个过滤器配置于所述冷却气体供给孔的内部，且在所述冷却气体的流动方向上配置于所述冷却气体供给孔的入口侧处。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机用高温部件，其特征在于，
在所述主体部，在所述冷却气体供给孔与所述多孔质部之间设置有截面积比所述冷却气体供给孔大的空洞。
3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机用高温部件，其特征在于，
所述主体部或者所述多孔质部构成动叶、静叶、分割环以及燃烧器中的任一方的至少一部分。
4.一种燃气轮机，其特征在于，
所述燃气轮机具备权利要求1至3中任一项所述的燃气轮机用高温部件。
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