JP5074855B2 - 流体沈静化部材 - Google Patents

Description

本発明は、流体沈静化部材に関する。より具体的には、本発明は、ガスタービンエンジン内の流体室内の流体沈静化部材に関するが、これにのみ限定されるものではない。本発明はまた、流体室にも関するものとすることができる。本発明は流体沈静化部材を形成する方法にも関する。

本発明の実施の形態は、流体の再循環を制御し、これにより熱の発生を少なくするため、ガスタービンエンジン内にて使用される反らせ板及びシュラウドのような流体沈静化形成物に関する。

既知の形成物の不利益な点は、これら形成物が流体を跳ね返し、これにより熱の発生量を少なくするときの効果を低下させる点である。

本発明の１つの形態に従い、流体移送装置内にて使用され、多孔性の金属材料から成る流体沈静化部材が提供される。
本発明の別の形態に従い、流体に対する空間を画成する壁と、空間内にあって、多孔性の金属材料から成る流体沈静化部材とを備える流体移送装置が提供される。

本明細書にて使用した場合、「流体移送装置」という語は、流体を保持し又は流体が貫通して流れるのを許容することのできる任意の装置を意味する。
流体移送装置は、流体室を備えることができる。流体沈静化部材は、焼結した金属材料にて形成することができ、また、選択的レーザ溶融法又は選択的電子ビーム溶融法又は選択的焼結法のような選択的溶融法又は選択的焼結法のようなものとすることのできる、ソリッドフリー成形（ｓｏｌｉｄ ｆｒｅｅ ｆｏｒｍ）の製造方法により形成することができる。

流体沈静化部材は、流体移送装置の壁に取り付けられた内壁部材を備えることができる。これと代替的に、流体沈静化部材は、反らせ板とすることができる。これと代替的に、流体沈静化部材はシュラウドとしてもよい。流体移送装置は、複数の流体沈静化部材を有することができる。

流体沈静化部材は、金属発泡材料にて形成することができる。流体沈静化部材は、流体沈静化部材を空間内にて固定することを許容する実質的に非多孔性領域を備えることができる。流体沈静化部材を固定することができる流体移送装置の壁に突起部分を設けることができる。突起部分は、内壁部材が室の壁に固定されたとき、実質的に非多孔性領域と整合するように壁に配置することができる。

本発明の更なる形態に従い、金属材料の粉体を提供するステップと、粉体を多孔性材料に加工して流体沈静化部材を形成するステップとから成る、流体沈静化部材を形成する方法が提供される。

粉体を加工するステップは、ソリッドフリー成形の製造方法から成るものとすることができる。粉体を加工するステップは、材料を焼結して多孔性材料から形成された流体沈静化部材を提供することができる。粉体を加工するステップは、選択的レーザ溶融法又は選択的電子ビーム溶融法又は選択的焼結法から成るものとすることができる。

当該方法は、流体沈静化部材を流体室の室壁に固定することができる箇所として、流体沈静化部材における実質的に非多孔性領域を形成するステップを含むことができる。
本発明の別の形態に従い、第一の部分と、第一の部分内の第二の部分とを備え、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、流体を運び得るようにされ、また、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、ソリッドフリー成形の製造方法により形成される、流体移送装置が提供される。

本発明の別の形態に従い、第一の部分と、第一の部分内の第二の部分とを提供し、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、流体を運ぶことができ、また、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を、ソリッドフリー成形の製造方法により形成するステップから成る、流体移送装置を形成する方法が提供される。

ソリッドフリー成形の製造方法は、選択的レーザ溶融法又は選択的電子ビーム溶融法又は選択的焼結法のような選択的溶融法又は選択的焼結法とすることができる。
第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、多孔性金属材料から成ることができる。多孔性金属材料から成る部分は、ソリッドフリー成形の製造方法により形成することができる。

次に、単に一例としてのみ添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

図面を参照すると、図１は流体室１０の線図である。図１に示した実施の形態において、流体室１０は、内部に軸受１２が収容される軸受ハウジングである。しかし、流体室１０は、流体１４を保持し又は流体１４が貫通して流れるのを許容する任意のその他の適宜な室とすることができ、これは、例えば、歯車連結、ボルト配列のための導管又は室、又は任意の造風流体源とすることができることが理解されよう。室１０を貫通して流れ又は室１０内に保持される流体は、油又は任意のその他の適宜な流体とすることができる。

図１に示した実施の形態において、室１０は、空間１７を画成する室壁１６を備えている。流体沈静化部材は、軸受１２を取り囲むシュラウド１８の形態をしている。シュラウド１８は、チタンのような多孔性金属材料にて形成され、また、選択的レーザ溶融法又は選択的焼結法（以下参照）のような、ソリッドフリー成形の製造方法により形成された金属発泡材料又は焼結材料とすることができる。

図２を参照すると、壁部材１１８の形態をした流体沈静化部材が突起２０により室壁１６に固定された、図１に示したものと同様の更なる実施の形態が示されている。内壁部材１１８は、室壁１６と共に、排液領域２２を画成し、該排液領域内にて流体１４の流量は著しく減少され、これにより流体１４による熱の吸収を減少させる。流体沈静化部材１８の多孔性の性質は、流体が排液領域２２まで浸透し且つ低下した速度にて排液領域を通って流れ、また、主室内に再流入する量を最小にすることを許容する。

図２にてＡにて標識した領域は、図２Ａにて拡大図にて示されており、また、内壁部材１１８は、チタンのような多孔性金属材料にて形成され且つ、上述したように、選択的レーザ溶融法又は選択的焼結法により形成することが可能であることが理解される。

内壁部材１１８はまた、皿ボルト２８を受け入れる皿開口（ｃｏｕｎｔｅｒｓｕｎｋ ａｐｅｒｔｕｒｅ）２６を画成する実質的に非多孔性の複数の領域２４を有している。非多孔性の領域２４は、流体沈静化部材１８内に配置され、流体沈静化部材１１８が室壁１６に取り付けられたとき、非多孔性領域２４が突起２０と整合するようにする。図２Ａから理解し得るように、突起２０は、ねじ付き凹所３０を画成し、該ねじ付き凹所３０内に皿ボルト２８を螺着状態に受け入れ、これにより、流体沈静化部材１８を室壁１６に固定することができる。皿ボルトは従来のボルト又はリベット又は締結手段とすることができる。

図３を参照すると、室壁１６によって画成された空間１７の領域が示されている。該空間の領域内にて反らせ板２１８の形態をした流体沈静化部材が提供される。多孔性金属材料にて形成された反らせ板２１８は、反らせ板２１８に当たる流体１４の速度を低下させるべく設けられる。反らせ板２１８の多孔性の性質は、流体１４が反らせ板２１８に当たるときの跳ね返りを阻止する。このことは、この実施の形態において、効果が先行技術の流体室と比較して向上するという有利な点を有する。このように、空間１７を通って流れる流体１４は沈静状態に止まる。

図４を参照すると、流体沈静化部材を形成する方法の第一の実施の形態が示されている。
該方法は、レーザ又は電子ビーム装置３２が内部に提供される製造区画３０を提供するステップを備えている。ミラー３４は、レーザ光ビーム３６又は電子を制御する作用を果たす。その上側部分４０が製造区画３０まで伸びるように製造区画３０の下方にて被加工物３８が提供される。チタン粉体４３の膜４２が製造区画３０に提供され且つ被加工物３８を覆う。粉体４３の供給源４４が設けられ、ピストン４６は粉体４３を製造区画３０内に送り出すことができる。粉体４３の膜４２は、水平化装置４６によって水平にされる。作動時、被加工物３８の垂直方向位置は、矢印Ａにて示すように、上下に動くことのできる高さ制御装置４８によって制御される。

レーザ又は電子ビーム装置３２は、電子ビーム又はレーザ光を被加工物３８を覆う金属粉体の膜４２に伝送し、金属粉体４２を被加工物３８に層状に焼結する。層が形成された後、高さ制御装置４８は、被加工物を下方に動かし、その後、更なる粉体４２が被加工物３８上に供給され、電子ビーム装置が作動され、材料の更なる層を被加工物３８に形成する。この過程は、流体沈静化部材が被加工物から完全に形成される迄、繰り返される。

レーザ／電子ビーム装置３２は、当該技術の当業者により理解されるように適宜なコンピュータ制御システムによって制御される。
図５に示した実施の形態は、図４に示した特徴の多くが存在し、また、これらは、図４におけるものと同一の参照番号にて表示されている。図５に示した実施の形態は、その上に被加工物３８が提供される支持プラットフォーム５０を備えている。更なるレーザ又は電子ビーム装置１３２が設けられ且つ、位置決め及び走査装置１３４により支持されている。粉体ディスペンサ１３６は位置決め及び走査装置１３４によっても支持されている。粉体ディスペンサ１３６は、粉体４３の層を被加工物３８に分与し、被加工物３８の層が形成されるようにする。

位置決め及び走査装置１３４は、レーザ又は電子ビーム装置１３２を位置決めし、粉体ディスペンサが粉体の層を被加工物に分与した後、レーザ光ビーム又は電子を被加工物に伝送するようにする。

レーザ又は電子ビーム装置がレーザ光ビーム又は電子を伝送して、金属粉体４３を焼結し、被加工物３８の更なる層を形成した毎に、粉体４３の更なる層は粉体ディスペンサ１３６により被加工物３８に分与される。これは、被加工物３８が完全に形成される迄、繰り返される。

流体沈静化部材が完全に形成されたとき、その後、該流体沈静化部材は、上述したように、壁部材、反らせ板又はシュラウドを提供し得るように室１０内に配置される。
本発明の範囲から逸脱せずに色々な改変例を具体化することができる。

例えば、説明した実施の形態において、チタン粉体について説明したが、それに代えて、任意の適宜な材料を採用することが可能であることが理解されよう。

流体室の線図である。 室壁の１つの領域の線図である。 ２Ａは、図２にてＡにて標識した領域の拡大図である。 室内の反らせ板の線図である。 流体沈静化装置を形成する第一の方法を示す線図である。 流体沈静化装置を形成する第二の方法を示す線図である。

符号の説明

１０ 流体室
１２ 軸受
１４ 流体
１６ 室壁
１７ 空間
１８ シュラウド／流体沈静化部材
２０ 突起
２２ 排液領域
２４ 非多孔性の複数の領域
２６ 皿開口
２８ 皿ボルト
３０ 凹所／製造区画
３２ 電子ビーム装置
３４ ミラー
３６ レーザ光ビーム
３８ 被加工物
４０ 上側部分
４２ チタン粉体４３の膜／金属粉体
４３ チタン粉体
４４ 粉体４３の供給源
４６ ピストン
４８ 高さ制御装置
５０ 支持プラットフォーム
１１８ 内壁部材／流体沈静化部材
１３２ 電子ビーム装置
１３４ 走査装置
１３６ 粉体ディスペンサ
２１８ 反らせ板

Claims (21)

1. 流体移送装置内にて使用される流体沈静化部材において、多孔性の金属材料から成り、焼結した金属材料にて形成され且つ、ソリッドフリー成形の製造方法により形成される、流体沈静化部材。
2. 請求項１に記載の流体沈静化部材において、ソリッドフリー成形の製造方法は、選択的溶融法又は選択的焼結法である、流体沈静化部材。
3. 請求項１又は２に記載の流体沈静化部材において、ソリッドフリー成形の製造方法は、選択的レーザ溶融法又は選択的電子ビーム溶融法又は選択的焼結法である、流体沈静化部材。
4. 請求項１に記載の流体沈静化部材において、流体移送装置の壁に取り付けられた内壁部材を備える、流体沈静化部材。
5. 請求項１に記載の流体沈静化部材において、反らせ板である、流体沈静化部材。
6. 請求項１に記載の流体沈静化部材において、シュラウドである、流体沈静化部材。
7. 請求項１に記載の流体沈静化部材において、金属発泡材料にて形成され且つ、流体沈静化部材を流体移送装置内にて固定することを許容する実質的に非多孔性領域を備える、流体沈静化部材。
8. 請求項７に記載の流体沈静化部材において、流体沈静化部材を固定することができる流体移送装置の壁に突起部分が設けられ、前記突起部分は、内壁部材が室の壁に固定されたとき、実質的に非多孔性領域と整合するように壁に配置される、流体沈静化部材。
9. 流体に対する空間を画成する壁と、空間内の請求項１に記載された流体沈静化部材とを備える流体移送装置。
10. 請求項９に記載の流体移送装置において、流体室を備える、流体移送装置。
11. 請求項９に記載の流体移送装置において、複数の流体沈静化部材を有する、流体移送装置。
12. 請求項９に記載の流体移送装置において、流体沈静化部材を固定することができる壁に突起部分が設けられる、流体移送装置。
13. 流体沈静化部材を形成する方法において、金属材料の粉体を提供するステップと、粉体を多孔性材料に加工して流体沈静化部材を形成するステップとから成り、
    粉体を加工するステップは、ソリッドフリー成形の製造方法により流体沈静化部材を形成することから成り、該ステップは多孔性材料から形成された流体沈静化部材を提供するよう材料を焼結することから成る、流体沈静化部材を形成する方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、粉体を加工するステップは、選択的レーザ溶融法又は選択的電子ビーム溶融法又は選択的焼結法から成る、方法。
15. 請求項１３に記載の方法において、流体沈静化部材を流体室の室壁に固定することができる箇所として、流体沈静化部材における実質的に非多孔性領域を形成するステップを含む、方法。
16. 第一の部分と、第一の部分内の第二の部分とを備える流体移送装置において、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、流体を運び得るようにされ、また、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は焼結した多孔性金属材料から成り、多孔性金属材料から成る部分はソリッドフリー成形の製造方法により形成される、流体移送装置。
17. 請求項１６に記載の流体移送装置において、ソリッドフリー成形の製造方法は、選択的溶融法又は選択的焼結法である、流体移送装置。
18. 請求項１６に記載の流体移送装置において、ソリッドフリー成形の製造方法は、選択的レーザ溶融法又は選択的電子ビーム溶融法又は選択的焼結法である、流体移送装置。
19. 流体移送装置を形成する方法において、第一の部分と、第一の部分内の第二の部分とを提供するステップから成り、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、流体を運ぶことができ、また、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は焼結した多孔性金属材料から成り、多孔性金属材料から成る部分をソリッドフリー成形の製造方法により形成するステップから成る、流体移送装置を形成する方法。
20. 請求項１９に記載の方法において、ソリッドフリー成形の製造方法は、選択的溶融法又は選択的焼結法である、方法。
21. 請求項１９に記載の方法において、ソリッドフリー成形の製造方法は、選択的レーザ溶融法又は選択的電子ビーム溶融法又は選択的焼結法である、方法。

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