JP2022501539A - 冷却式翼形部および製造方法 - Google Patents
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
Description
12 圧縮機セクション
14 入口
16 ケーシング
18 燃焼セクション
20 燃焼器
22 タービンセクション
24 ロータシャフト
26 空気
28 圧縮空気
30 高温ガス
32 第1段
34 タービンノズル
36 翼形部、ロータブレード
37 翼形部本体部分
38 タービンケーシング
40 シュラウド・ブロック・アセンブリ
42 翼形部先端
43 翼形部先端部分
44 翼形部前縁
45 接合界面、ろう付け界面、溶接界面
46 翼形部後縁
48 翼形部根元
49 翼形部根元部分
50 正圧側
52 負圧側
54 半径方向冷却通路、円形冷却通路
56 半径方向冷却通路
58 半径方向冷却通路
60 半径方向冷却通路
62 前縁供給空洞
63 交差冷却流
64 中央空洞、中央翼形部空洞
65 前縁フィルム冷却流
66 交差孔
67 正圧側冷却流
68 前縁シャワーヘッド
69 後縁交差流
70 後縁供給空洞
72 間隔
74 後縁フィルム冷却流
90 円周方向
92 軸方向
94 半径方向
742 翼形部先端
744 先端前縁
746 先端後縁
750 先端正圧側
752 先端負圧側
753 第1のマニホルド
755 第2のマニホルド
757 第3のマニホルド
776 先端接続マニホルド、先端マニホルド接続部
850 翼形部正圧側
852 翼形部負圧側
854 円形冷却通路、半径方向冷却通路
856 半径方向冷却通路
858 冷却通路
860 冷却通路
876 先端接続マニホルド、先端マニホルド接続部
958A 第1の半径方向冷却通路
958B 第2の半径方向冷却通路
958C 第3の半径方向冷却通路
958D 第4の半径方向冷却通路
959 流れ調整特徴部
978 ドリル孔
980 ドリル孔
982 ドリル孔
1042 先端
1058A 半径方向冷却通路
1058B 半径方向冷却通路
1058C 半径方向冷却通路
1058D 半径方向冷却通路
1078 ドリル孔
1080 ドリル孔
1082 ドリル孔
1142 翼形部先端通路接続部
1145 冷却通路
1148 翼形部根元通路接続部
1200 方法
1202 ステップ
1204 ステップ
1205 ステップ
1206 ステップ
1208 ステップ
1210 ステップ
1212 ステップ
Claims (20)
- 翼形部(36)であって、
翼形部本体部分(37)と、
前記翼形部本体部分(37)の半径方向外側に配置された翼形部先端部分(43)と、
翼形部根元部分(49)と、
前記翼形部本体部分(37)を通って前記根元部分(49)から前記翼形部先端部分(43)まで延びる複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)と
を備え、
前記翼形部本体部分(37)と前記翼形部先端部分(43)とは、ろう付け界面(45)および溶接界面(45)のうちの1つで接合され、
前記翼形部先端部分(43)は、少なくとも1つのマニホルド(753、755、757、776、876)をさらに備え、前記少なくとも1つのマニホルド(753、755、757、776、876)は、前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)のうちの少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)を少なくとも1つの他の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)に流体接続する、翼形部(36)。 - 前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)は、各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の半径方向長さを各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の最小断面寸法で割ったものからなるアスペクト比を定義し、
前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)のうちの少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)は、約60対1を超えるアスペクト比を備える、請求項1に記載の翼形部(36)。 - 前記最小断面寸法は、各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の直径および各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の幅のうちの1つである、請求項1に記載の翼形部(36)。
- 前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)のうちの少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)を少なくとも1つの他の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)に接続する少なくとも1つの孔(978、980、982、1078、1080、1082)
をさらに備える、請求項1に記載の翼形部(36)。 - 前記翼形部先端部分(43)は、積層造形またはインベストメント鋳造によって形成される、請求項1に記載の翼形部(36)。
- 前記翼形部本体部分(37)は、インベストメント鋳造によって形成される、請求項1に記載の翼形部(36)。
- 前記翼形部根元部分(49)は、前記翼形部本体部分(37)の半径方向内側に配置され、
前記翼形部本体部分(37)と前記翼形部根元部分(49)とは、ろう付け界面(45)で接合されている、請求項1に記載の翼形部(36)。 - 前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)は、翼形部周囲から各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の最小断面寸法の約50%未満の間隔を置いて配置されている、請求項1に記載の翼形部(36)。
- 前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)のうちの少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)を少なくとも1つの他の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)に接続する少なくとも1つの孔(978、980、982、1078、1080、1082)
をさらに備える、請求項1に記載の翼形部(36)。 - 前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)のうちの少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)を少なくとも1つの他の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)に接続する少なくとも1つの孔(978、980、982、1078、1080、1082)
をさらに備え、
前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)のうちの前記少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)は、少なくとも1つの流れ調整構造(959)をさらに備え、
前記翼形部本体部分(37)はインベストメント鋳造によって形成され、
前記翼形部先端部分(43)は、積層造形によって形成され、
前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)は、翼形部周囲から各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の最小断面寸法の約50%未満の間隔を置いて配置され、
前記最小断面寸法は、半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の幅である、請求項2に記載の翼形部(36)。 - 翼形部(36)であって、
翼形部本体部分(37)と、
前記翼形部本体部分(37)の半径方向外側に配置された翼形部先端部分(43)と、
翼形部根元部分(49)と、
前記翼形部本体部分(37)を通って、前記根元部分(49)から前記翼形部先端部分(43)まで延びる複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)と
を備え、
前記翼形部先端部分(43)は、少なくとも1つのマニホルド(753、755、757、776、876)をさらに備え、前記少なくとも1つのマニホルド(753、755、757、776、876)は、前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)のうちの少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)を少なくとも1つの他の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)に流体接続し、
前記少なくとも1つのマニホルド(753、755、757、776、876)は、少なくとも1つの接合界面(45)の半径方向外側にある、翼形部(36)。 - 前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)は、各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の半径方向長さを各半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の最小断面寸法で割ったものからなるアスペクト比を定義し、
前記複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)のうちの少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)は、約60対1を超えるアスペクト比を備え、
前記少なくとも1つの接合界面(45)は、ろう付け界面(45)および溶接界面(45)のうちの少なくとも1つを含む、請求項11に記載の翼形部(36)。 - 翼形部(36)を形成する方法(1200)であって、
インベストメント鋳造によって翼形部本体部分(37)を形成すること(1202)と、
成形管電解加工(STEM)を用いて、翼形部本体部分(37)内に少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)を形成すること(1204)と、
翼形部先端部分(43)を形成すること(1206)と、
前記翼形部先端部分(43)を前記翼形部本体部分(37)に接合すること(1212)と
を含む、翼形部(36)を形成する方法(1200)。 - 翼形部先端部分(43)を形成することは、積層造形によって翼形部先端部分(43)を形成することを含む、請求項13に記載の方法(1200)。
- 翼形部先端部分(43)を形成することは、インベストメント鋳造によって翼形部先端部分(43)を形成することを含む、請求項13に記載の方法(1200)。
- 前記少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)は、前記少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の半径方向長さを前記少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)の最小断面寸法で割ったものからなるアスペクト比を定義し、
前記アスペクト比は約60対1を超える、請求項13に記載の方法(1200)。 - 成形管電解加工(STEM)を用いて、前記翼形部本体部分(37)内に複数の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)を形成することと、
少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)を少なくとも1つの他の半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)に接続する少なくとも1つのドリル孔(978、980、982、1078、1080、1082)を前記翼形部本体部分(37)に形成することと
をさらに含む、請求項13に記載の方法(1200)。 - 前記翼形部先端部分(43)を前記翼形部本体部分(37)に接合する前に、前記翼形部先端部分(43)および前記翼形部本体部分(37)を放電加工(EDM)すること
をさらに含む、請求項13に記載の方法(1200)。 - 成形管電解加工(STEM)プロセス中に、前記少なくとも1つの半径方向冷却通路(54、56、58、60、854、856、858、860、958A、958B、958C、958D、1058A、1058B、1058C、1058D、1145)に少なくとも1つの流れ調整特徴部(959)を形成すること
をさらに含む、請求項13に記載の方法(1200)。 - 前記翼形部先端部分(43)を前記翼形部本体部分(37)に接合することは、前記翼形部先端部分(43)を、ろう付けプロセスおよび溶接プロセスのうちの少なくとも1つによって、前記翼形部本体部分(37)に接合することを含む、請求項13に記載の方法(1200)。
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