KR20090101455A

KR20090101455A - 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법 및 통체 구조

Info

Publication number: KR20090101455A
Application number: KR1020097014023A
Authority: KR
Inventors: 쥰야 미찌니시; 고오이찌 아까기; 슈우이찌 가지와라; 가쯔노리 아끼야마; 스나오 아오끼
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-09-28
Also published as: EP2154350A1; EP2154350A4; CN101578440A; US20100313420A1; JP2008291813A; US8776369B2; WO2008146818A1; JP4801629B2

Abstract

원통 부재의 벽면에 가공 버어를 남기지 않고 관통 구멍을 천공하는 작업을, 숙련자에게 의존하는 일 없이 용이하고 또한 확실하게 실시할 수 있는 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법을 제공한다. 통체(2)의 벽면에 공구(11)를 관통시켜 천공한 관통 구멍(2a, 2b)의 내벽면측에 가공 버어를 발생시키지 않는 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법이며, 통체(2)의 축선(5)과 직교 또는 대략 직교하도록 통체(2)의 외측으로부터 공구(11)를 관통시켜 통체 벽면에 한 쌍 또는 복수 쌍의 관통 구멍(2a, 2b)을 천공하는 구멍 형성 공정과, 통체(2)보다 열전도성이 좋은 소재의 용접 지그(12)를 사용하여, 공구(11)가 통체(2)의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍(2a)을 용접에 의해 폐색하는 용접 공정을 구비하고, 공구(11)가 통체(2)의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍(2b)을 노즐 구멍(3)으로서 남긴다.

Description

통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법 및 통체 구조{METHOD OF PREPARING THROUGH HOLES IN TUBE BODY WALL SURFACES, AND TUBE BODY STRUCTURE}

본 발명은, 예를 들어 가스 터빈 연소기의 연료 분사 노즐과 같이, 관통 구멍의 내벽면측에 가공 버어가 남지 않는 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법 및 통체 구조에 관한 것이다.

종래, 가스 터빈 연소기에 사용되는 연료 분사 노즐은, 원통 부재의 통체 벽면을 중공부까지 관통하여 형성한 연료 분사용 구멍을 구비하고 있다.

도 6에 도시하는 연료 분사 노즐(1)은, 원통 형상으로 한 통체(2)의 벽면을 관통하여 연료의 유체를 분사하는 노즐 구멍(3)을 구비하고 있다. 이 노즐 구멍(3)은 통체(2)의 외주측으로부터 드릴 등의 공구를 사용하여 천공한 관통 구멍이며, 공구가 벽면을 뚫고 나갈 때에, 통체(2)의 내벽면(중공부)측으로 돌출하는 가공 버어가 발생한다. 이와 같은 가공 버어의 존재는 유량 계수(Cd값)에 악 영향을 미치므로, 연료 분사량의 정확한 제어에 있어서 장해가 된다. 즉, 유량 계수의 편차를 저감하여 연료 분사량의 정확한 제어를 가능하게 하기 위해서는, 노즐 구멍(3)의 내벽면측에 형성되는 가공 버어(이하,「내부 버어」라고도 칭함)를 없애 샤프 에지로 형성하는 것이 중요해진다.

이로 인해, 종래의 연료 분사 노즐(1)에 있어서는, 기계 가공에 의해 벽면을 관통하여 노즐 구멍(3)을 천공한 후, 예를 들어 선단부에 줄이 형성된 귀이개 형상의 전용 특수 공구를 사용하여, 수작업에 의해 내부 버어를 제거하는 공정을 실시하여 유량 조정을 행하고 있다. 또한, 이러한 유량 조정은 규정된 유량 계수가 소정의 공차(예를 들어, ±10％ 이내)를 만족할 필요가 있다.

또한, 금속제의 작업물에 드릴 가공을 행하여 구멍의 표면 테두리부에 발생하는 버어에 관한 종래 기술로서는, 구멍 형성 가공과 동시에 버어를 제거할 수 있는 버어 제거 겸용의 구멍 형성 방법 및 구멍 형성 드릴이 제안되어 있다. 이 제안은, 드릴 선단부의 직경 축소부로 구멍 형성을 행한 후, 드릴의 축 방향에 대해 대략 45도의 경사 각도를 갖는 견부에 의해 표면 버어를 깎아 버어 제거를 행하는 것이다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평9-239610호 공보(도 1 참조)

도 1은 본 발명에 관한 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법의 일 실시 형태를 도시하는 공정도로, a는 구멍 형성 공정, b는 용접 공정, c는 완성 상태를 도시하고 있다.

도 2는 도 1에 있어서의 완성 상태의 A-A 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시하는 제조 방법으로 제조한 통체 구조의 일 실시 형태로서, 가스 터빈 연소기에 사용되는 연료 분사 노즐의 구성예를 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 관한 다른 실시 형태로서, 이중 통체에 적용한 구성예를 도시하는 단면도이다.

도 5A는 용접 방법의 일례로서 TIG 용접을 도시하는 도면이다.

도 5B는 도 5A의 온도 구배를 나타내는 도면이다.

도 6은 종래예로서 가스 터빈 연소기에 사용되는 연료 분사 노즐의 구성예를 도시하는 단면도이다.

[부호의 설명]

1 : 연료 분사 노즐

2 : 통체

2a, 2b : 관통 구멍

3 : 노즐 구멍

4 : 밀봉 부재

6a, 6b : 가공 버어

11 : 공구

12 : 용접 지그

20 : 이중 통체

21 : 외통

22 : 내통

23, 24 : 관통 구멍

그런데, 상술한 연료 분사 노즐(1)의 노즐 구멍(3)에 있어서는, 전용 특수 공구를 사용하여 수작업에 의해 내부 버어를 제거할 필요가 있으므로, 안정된 품질을 유지하기 위해서는 작업의 습숙도를 높이는 것이 불가결하다. 즉, 내부 버어를 제거하는 수작업은, 숙련 작업자에의 의존도가 높아지는 동시에, 직감에 의지하는 작업이기도 하기 때문에, 작업 시간이 길고 개인차 등에 의한 편차도 많다고 하는 문제가 지적되고 있다.

이러한 배경으로부터, 예를 들어 연료 분사 노즐에 천공되는 노즐 구멍과 같이, 원통 부재의 벽면에 가공 버어(내부 버어)를 남기지 않고 관통 구멍을 천공하는 작업에 대해, 숙련자에게 의존하는 일 없이 용이하고 또한 확실하게 실시할 수 있도록 한 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법 및 통체 구조가 요망된다.

본 발명은 상기한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는 원통 부재의 벽면에 가공 버어를 남기지 않고 관통 구멍을 천공하는 작업을, 숙련자에게 의존하는 일 없이 용이하고 또한 확실하게 실시할 수 있는 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법 및 통체 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위해 하기의 수단을 채용하였다.

본 발명의 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법은, 통체 벽면에 공구를 관통시켜 천공한 관통 구멍의 내벽면측에 가공 버어를 발생시키지 않는 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법이며,

통체 축선과 직교 또는 대략 직교하도록 통체 외측으로부터 공구를 관통시켜 상기 통체 벽면에 한 쌍 또는 복수 쌍의 관통 구멍을 천공하는 구멍 형성 공정과, 상기 통체보다 열전도성이 좋은 소재의 용접 지그를 사용하여, 상기 공구가 상기 통체의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 용접에 의해 폐색하는 용접 공정을 구비하고, 상기 공구가 상기 통체의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 남기는 것이다.

이러한 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법에 따르면, 통체 축선과 직교 또는 대략 직교하도록 통체 외측으로부터 공구를 관통시켜 통체 벽면에 한 쌍 또는 복수 쌍의 관통 구멍을 천공하는 구멍 형성 공정과, 통체보다 열전도성이 좋은 소재의 용접 지그를 사용하여, 공구가 통체의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 용접에 의해 폐색하는 용접 공정을 구비하고, 공구가 통체의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 남기므로, 통체는 내벽면측에 형성되는 가공 버어(내부 버어)가 없는 관통 구멍이 천공된 것이 된다.

본 발명의 통체 구조는, 통체 벽면에 공구를 관통시켜 천공한 관통 구멍의 내벽면측에 가공 버어가 없는 통체 구조이며,

통체 벽면에 통체 축선과 직교 또는 대략 직교하도록 통체 외측으로부터 공구를 관통시켜 상기 통체 벽면에 천공한 한 쌍 또는 복수 쌍의 관통 구멍과, 상기 공구가 상기 통체의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 용접에 의해 폐색하는 밀봉 부재를 구비하고, 상기 공구가 상기 통체의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을, 내벽면측에 가공 버어가 없는 관통 구멍으로서 남기는 것이다.

이러한 통체 구조에 따르면, 통체 벽면에 통체 축선과 직교 또는 대략 직교하도록 통체 외측으로부터 공구를 관통시켜 통체 벽면에 천공한 한 쌍 또는 복수 쌍의 관통 구멍과, 공구가 통체의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 용접에 의해 폐색하는 밀봉 부재를 구비하고, 공구가 통체의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을, 내벽면측에 가공 버어가 없는 관통 구멍으로서 남겼으므로, 내벽면측에 형성되는 가공 버어(내부 버어)가 없는 관통 구멍이 천공된 통체를 용이하게 제조할 수 있다.

상기한 통체 구조에 있어서, 상기 내벽면측에 가공 버어가 없는 관통 구멍은, 상기 내벽면측으로부터 상기 외벽면측으로 유체를 유출시키는 노즐 구멍으로서 사용되는 것이 바람직하고, 이에 의해 통체에 대해 유량 계수가 안정된 노즐 구멍을 용이하게 천공할 수 있다. 이 경우의 적합한 통체에는, 가스 터빈 연소기의 연료 분사 노즐이 있다.

상술한 본 발명에 의한 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법 및 통체 구조에 따르면, 예를 들어 연료 분사 노즐에 천공되는 노즐 구멍과 같이, 원통 부재의 벽면에 가공 버어(내부 버어)를 남기지 않고 관통 구멍을 천공하는 작업을, 숙련자나 직감에 의존하는 일 없이 용이하고 또한 확실하게 실시할 수 있게 된다. 따라서, 연료 분사 노즐 등과 같이 관통 구멍을 구비한 원통 부재의 제조에 필요로 하는 작업 시간이 단축되고, 또한 개인차 등에 의한 제품의 편차를 없애 안정화시킨다고 하는 현저한 효과가 얻어진다.

이하, 본 발명에 관한 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법 및 통체 구조의 일 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다.

도 1은 통체 벽면에 공구를 관통시켜 천공한 관통 구멍의 내벽면측에 가공 버어를 발생시키지 않는 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법을 도시하는 공정도이다. 이하의 설명에서는, 가스 터빈 연소기의 연료 분사 노즐(통체 벽면)(1)에 노즐 구멍(관통 구멍)(3)을 천공하는 것으로 한다.

이 제조 방법이 적용되는 연료 분사 노즐(1)은, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 통체(2)의 벽면을 방사 형상으로 관통하는 3개의 노즐 구멍(3)을 구비하고 있다. 이들 3개의 노즐 구멍(3)은, 연료 분사 노즐(1)의 축선과 직교하는 단면 내에 있어서, 120도 피치의 방사 형상으로 배치되어 있다. 또한, 도 2 및 도 3에 있어서 도면 중의 부호 4는 후술하는 밀봉 부재이다.

도 1의 a에 도시하는 구멍 형성 공정에서는, 통체(2)의 축선(5)과 직교 또는 대략 직교하도록, 통체(2)의 외측으로부터 공구(11)를 관통시킴으로써 통체(2)의 벽면에 한 쌍의 관통 구멍(2a, 2b)을 천공한다. 도시한 예에서는, 예를 들어 드릴 등의 공구(11)를 사용하여, 통체(2)의 외측 상부로부터 축선(5)을 통해 하향으로 관통시킴으로써 상하 한 쌍의 관통 구멍(2a, 2b)을 천공한다. 또한, 3개의 노즐 구멍(3)을 120도 피치로 형성하기 위해서는, 상술한 관통 구멍(2a, 2b)을 120도 피치로 3쌍 형성한다.

이와 같이 하여 천공된 관통 구멍(2a, 2b)에는, 공구(11)를 통체(2)의 내벽면측으로 관통시키는 관통 구멍(2a)에 있어서 내벽면측으로 돌출하는 가공 버어(내부 버어)(6a)가 형성되고, 또한 공구(11)를 통체(2)의 외벽면측으로 관통시키는 관통 구멍(2b)에 있어서 외벽면측으로 돌출하는 가공 버어(외부 버어)(6b)가 형성된다.

다음에, 도 1의 b에 도시하는 용접 공정에서는, 통체(2)보다 열전도성이 좋은 소재의 용접 지그(12)를 사용하여, 공구(11)가 통체(2)의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍(2a)을, 용접에 의해 밀봉 부재(4)를 형성하여 폐색한다. 이 공정은, 한 쌍의 관통 구멍(2a, 2b)을 형성하여 노즐 구멍(3)으로서 사용할 때, 유량 계수에 악영향을 미치는 가공 버어(6a)가 형성되어 있는 관통 구멍(2a)을 폐색하기 위한 공정이다.

즉, 이 용접 공정은 구멍 직경이 동일한 관통 구멍(2a)이라도 유량 계수의 편차를 크게 하는 원인이 되는 가공 버어(6a)를 제거하는 대신에, 내부 버어가 있는 관통 구멍(2a)을 밀봉 부재(4)에 의해 폐색하여, 노즐 구멍(3)으로서 사용할 수 없도록 하는 밀봉 용접의 공정이다.

한편, 통체(2)의 외벽면측으로 돌출하는 가공 버어(6b)는 관통 구멍(2b)의 유량 계수에 크게 영향을 미치지 않는 위치에 있고, 게다가 관통 구멍(2b)의 내벽면측은 샤프 에지(2c)가 되므로, 이 관통 구멍(2b)은 그대로 노즐 구멍(3)으로서 사용된다.

즉, 공구(11)가 통체(2)의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍(2b)에 대해서는, 가공 버어(6b)와 함께 그대로 남김으로써 노즐 구멍(3)이 된다. 또한, 이 경우의 가공 버어(6b)는 통체(2)의 외벽면측에 있으므로, 제거가 필요한 경우라도 그 작업은 용이하다.

그런데, 상술한 연료 분사 노즐(1)이 되는 통체(2)에는, 예를 들어 SUS304 등의 내열제 합금이 사용된다. 한편, 용접 지그는 열전도성이 좋은 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 구리 및 황동 등의 구리 합금이나 알루미늄 합금 등의 재료가 바람직하다.

용접 방법은, TIG 용접 외에, 레이저 용접 등의 비교적 입열을 작게 할 수 있는 용접 방법이 유효하다. 즉, 용접에 의한 입열을 작게 억제하면서, 관통 구멍(2a)의 내벽(2e)과 관통 구멍(2a)에 내측으로부터 삽입된 용접 지그(12)의 선단부(12a)에 의해 용융된 밀봉 부재(4)를 저류하기 위한 금속 저류부(2f)를 형성하고, 또한 밀봉 부재(4)와 용접 지그(12)의 선단부와의 경계면이 용융되지 않는 조건을 만드는 것이 중요하다(도 5A). 이러한 조건을 실현하는 것에 의해, 밀봉 부재(4)로 관통 구멍(2a)을 폐색하는 동시에, 용접 후 바로 용접 지그(12)를 통체(2)로부터 제거할 수 있으므로, 용이하게 유량 계수가 안정된 노즐 구멍(3)을 천공할 수 있다.

상술한 용접 지그(12)의 목적은, 통체(2)의 관통 구멍(2a)의 내벽과 용접 지그(12)의 선단부(12a)로 금속 저류부(2f)를 형성하고, 관통 구멍(2a) 내에 밀봉 부재(4)를 체류시키기 쉽게 하는 동시에, 용접시의 입열을 빠르게 계 외로 방열시키는 데 있다.

여기서, TIG 용접의 경우를 일례로 들어, 도 5A를 이용하여 구체적으로 설명한다.

용접 공정에 있어서는, 용접 토치(30)로 관통 구멍(2a)의 외표면(2c)의 주연(2d)을 겨냥하여 아크를 발생시키고, 주연(2d)을 따라 주위를 용접한다. 이 과정에서는, 통체(2)의 일부의 모재(2g) 및 용접봉(31)이 용융하여 밀봉 부재(4)가 형성된다. 용접봉(31)은 통체(2)와 동등한 재료가 사용된다. 이 경우, 가능한 한 입열을 억제하기 위해, 전류값을 낮추고 고속도로 용접하는 것이 바람직하다. 이러한 용접 방법을 채용하면, 관통 구멍(2a)의 내벽(2e)과 용접 지그(12)의 선단부(12a)에 의해 형성되는 금속 저류부(2f)에는 용융된 밀봉 부재(4)가 충전되고, 이 밀봉 부재(4)가 고화함으로써 관통 구멍(2a)이 완전히 폐색된다.

한편, 용접시의 대부분의 입열은, 도 5A에 도시하는 바와 같이 금속 저류부(2f)로부터 용접 지그(12)의 선단부(12a)를 경유하여, 용접 지그(12)의 말단부(12b)까지 열전도에 의해 이동하고, 말단부(12b)로부터 대기 중으로 열방산한다. 이와 같이, 대부분의 용접열이 관통 구멍(2a, 2b)의 주위의 통체(2)로 확산되지 않고 용접 지그(12)의 말단부(12b)로부터 대기 중으로 열방산하는 것은, 통체(2)의 열전도도에 비교하여, 용접 지그(12)의 열전도도가 각별히 크기 때문이다. 구리제의 용접 지그(12)를 채용하는 경우, 용접 지그(12)가 구리제, 통체(2)가 스테인레스제의 조합이 되므로, 용접 지그/통체의 열전도도비는 20배 이상이 된다.

이 결과, 관통 구멍(2a)의 주연(2d)으로부터 용접 지그(12)의 말단부(12b)를 향해, 예를 들어 도 5B에 도시하는 바와 같은 온도 구배가 발생한다. 즉, 금속 저류부(2f)에 체류하는 용융된 밀봉 부재(4)는 대부분이 통체(2)의 모재와 동일한 재료로 구성되어 있으므로, 열전도도는 용접 지그(12)와 비교하여 매우 작다. 따라서, 용접 지그/통체에 대해 적당한 재료의 조합을 선택하면, 용접 지그/통체의 열전도도비를 크게 취함으로써, 아크가 닿는 주연(2d) 부근의 용융된 밀봉 부재(4)에는 체류하는 금속 저류부(2f)로부터 용접 지그의 선단부(12a)까지의 사이에서 급격한 온도 강하가 발생한다(도 5B의 영역 A).

또한, 용접 지그(12)의 선단부(12a)로부터 말단부(12b)까지의 사이는, 열전도도가 큰 재료가 사용되어 있으므로, 용융된 밀봉 부재(4)가 체류하는 금속 저류부(2f)와 비교하여 완만한 온도 구배가 된다(도 5B의 영역 B).

이러한 조합을 발견한 것에 의해, 용접 지그(12)의 선단부(12a)에서는 온도가 융점 이하로 유지되므로, 용접 종료 후 바로 용접 지그(12)를 통체(2)로부터 제거할 수 있는 조건이 성립된다.

그런데, 상술한 용접 지그/통체의 열전도도비에 대해서는, 가능한 한 큰 설정이 바람직하고, 적어도 5배 이상, 바람직하게는 10배 이상으로 하는 것이 좋다.

또한, 상술한 용접 행정에 있어서, 용접 토치(30)가, 관통 구멍(2a)의 내벽(2e)을 겨냥하지 않고 주연(2d)을 겨냥하는 것은, 통체(2)의 일부의 모재(2g)를 용융시키면서 용접 지그(12)의 선단부(12a)로부터 가능한 한 멀어진 지점을 겨냥하기 위함이다. 즉, 용접 지그(12)의 선단부(12a)로부터 가까운 지점을 겨냥하면 선단부(12a)가 고온이 되므로, 선단부(12a)와 밀봉 부재(4)가 용착하여 용접 종료 후의 용접 지그(12)의 제거가 곤란해지는 것을 방지하는 것이다.

또한, 용접 공정에서는 통체(2)의 내측 유로(26)에 아르곤 등의 불활성 가스(SG)를 소량씩 공급하고, 용접 부위를 불활성 가스로 밀봉하여 용접부의 산화 방지를 도모하고 있다. 이러한 산화 방지를 도모함으로써, 용융한 밀봉 부재(4)의 유동성이 확보되어 안정된 용접이 가능해진다.

또한, 상술한 열전도도의 차이에 의해, 밀봉 부재(4)로부터 관통 구멍(2a)의 벽면을 통해 통체(2)로의 열전도에 의한 열이동하는 현상이나, 밀봉 부재(4)로부터 용접 지그(12)를 통해 용접 지그(12)의 말단부(12b)측으로 열이 이동하고, 또한 관통 구멍(2b)의 벽면(2h)을 통해 주위의 통체(2)로 열전도에 의해 확산되는 현상이 억제된다. 따라서, 통체(2)의 전체에 걸쳐, 특히 주위 방향의 열의 불균일 분포가 작게 억제되고, 용접시의 입열에 수반되는 열 변형이 작아진다.

상술한 바와 같은 용접 지그(12)와 통체(2)의 조합을 채용함으로써, 도 5B에 나타내는 온도 구배가 얻어지고, 용접 지그(12)의 선단부(12a)가 융점 이하의 온도로 유지되어 선단부(12a)의 용융 현상을 회피할 수 있다. 또한, 통체(2)의 용접부의 입열은 빠르게 대기 중으로 방산된다. 이로 인해, 노즐 구멍(3)이 되는 관통 구멍(2b)이 용접 변형에 의해 변형되는 것을 방지하여, 원하는 노즐 성능을 유지할 수 있다.

이러한 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법에 따르면, 통체(2)의 관통 구멍(2b)에는 구멍 형성 가공에 의해 형성되는 내벽면측으로 돌출하는 가공 버어(내부 버어)가 없고, 내벽면측에는 샤프 에지(2c)가 형성되어 있으므로, 관통 구멍(2b)의 구멍 직경을 정확하게 천공해 두면, 버어 제거의 작업을 행하지 않아도 그대로 노즐 구멍(3)으로서 사용할 수 있다.

즉, 연료 분사 노즐(1)에 유량 계수의 편차가 적은 노즐 구멍(3)을 형성할 때, 전용 특수 공구의 사용이나 숙련자에 의한 버어 제거 작업이 불필요해지므로, 작업의 범용성이 향상된다. 따라서, 통체 벽면의 관통 구멍 제조에 있어서, 작업 시간을 단축하는 동시에 개인차 등에 의한 제품의 편차를 없앨 수 있다.

상술한 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법에 의해 제조된 연료 분사 노즐(1)은, 통체(2)의 벽면에 공구(11)를 관통시켜 천공한 관통 구멍(2b)의 내벽면측에 가공 버어가 없는 통체 구조가 된다. 이러한 통체 구조의 연료 분사 노즐(1)은, 통체(2)의 벽면에 통체 축선(5)과 직교 또는 대략 직교하도록 통체(2)의 외측으로부터 공구(11)를 관통시킴으로써, 통체(2)의 벽면에 천공한 한 쌍 또는 복수 쌍의 관통 구멍(2a, 2b)과, 공구(11)가 통체(2)의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍(2a)을 용접에 의해 폐색하는 밀봉 부재(4)를 구비하고, 공구(11)가 통체(2)의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍(2b)을, 내벽면측에 가공 버어가 없는 노즐 구멍(3)용 관통 구멍으로서 남긴 것이다.

여기서, 가스 터빈 연소기의 연료 분사 노즐(1)에 대해, 통체(2)나 노즐 구멍(3)의 구체적인 치수예를 나타낸다. 예를 들어, 스테인레스 막대재를 절삭하여 중공 원통 형상으로 한 통체(2)는, 외경이 약 20㎜, 내경이 약 15㎜, 노즐 구멍(3)의 직경이 약 5㎜가 되고, 그 벽면 두께는 2.5㎜ 정도가 된다. 이러한 통체(2)에 드릴 등의 공구(11)로 구멍 형성 가공을 행하면, 돌출량이 0.1㎜ 정도가 되는 가공 버어(6a, 6b)를 형성한다.

이러한 통체 구조에 따르면, 통체(2)의 내벽면측으로 돌출하도록 형성되는 가공 버어(내부 버어)가 없는 관통 구멍(2b)을 드릴 등의 공구(11)로 용이하게 천공하고, 이 관통 구멍(2b)을 유량 계수에 편차가 없는 노즐 구멍(3)으로서 사용할 수 있다. 이 결과, 연료 분사 노즐(1)로부터 공급되는 연료는, 도 3에 백색 화살표로 나타내는 바와 같이, 노즐 구멍(3)의 직경을 소정의 오차 범위 내로 가공하면, 노즐 구멍(3)으로부터 분사되는 연료 분사량(유량 계수)은 소정의 공차 내에 들어가 편차가 적은 것이 된다.

즉, 본 발명의 통체 구조에 있어서, 유량 계수에 영향을 받는 내벽면측이 가공 버어가 없는 샤프 에지가 되는 관통 구멍(2b)은, 내벽면측으로부터 외벽면측으로 유체를 유출시키는 노즐 구멍(3)으로서 적합하고, 따라서 안정된 유량 계수의 노즐 구멍(3)을 통체(2)에 용이하게 천공할 수 있다.

그런데, 상술한 설명에서는 노즐 구멍(3)을 구비한 통체(2)가 가스 터빈 연소기의 연료 분사 노즐(1)이라고 하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 4에 도시하는 다른 실시 형태와 같이, 이중 통체(20)의 외통(21) 및 내통(22)을 공구가 외측으로부터 관통하여 천공한 관통 구멍(23, 24)에 있어서도, 화살표(25)로 나타내는 바와 같이 흐르는 유체를 분출시키는 노즐 구멍으로서 천공 구멍(24)을 채용할 수 있다. 이 경우의 천공 구멍(24)에 있어서는, 유체 출구측이 되는 코너부(24b)에 가공 버어가 형성되고, 유체 입구측이 되는 코너부(24a)는 샤프 에지가 되므로, 이러한 유체 흐름 방향의 노즐 구멍은 유량 계수에 편차가 없는 것이 된다.

그러나, 외통(21)에 천공된 관통 구멍(23)의 경우, 샤프 에지가 외통(21)의 외벽면측에 형성되는 동시에, 내벽면측으로 돌출하는 가공 버어도 형성된다. 이로 인해, 외통(21) 및 내통(22)의 사이에 형성된 유로(26)로부터 외통(21)의 외측으로 유체를 유출시키는 경우, 내벽면측으로 돌출하는 가공 버어가 유량 계수에 악영향을 미쳐 편차를 발생시킨다. 따라서, 이 관통 구멍(23)에 대해서는 상술한 실시 형태와 동일한 밀봉 부재(4)에 의해 폐색되어 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 예를 들어 가스 터빈 연소기의 연료 분사 노즐(1)에 천공되는 노즐 구멍(3)과 같이, 통체(2)의 내벽면측으로 돌출하는 가공 버어(내부 버어)를 남기지 않고 관통 구멍(2b)을 천공하는 작업을, 숙련자나 직감에 의존하는 일 없이 용이하고 또한 확실하게 실시할 수 있게 된다. 따라서, 연료 분사 노즐(1) 등과 같이, 관통 구멍(2b)을 구비한 통체(2)의 제조에 필요로 하는 작업 시간이 단축되고, 또한 개인차 등에 의한 제품의 편차(유량 계수 등)를 없애 안정화시킬 수 있다.

또한, 상술한 본 발명은, 유체를 분사하는 노즐 구멍(3)의 형성에 적합하지만, 내벽면측에 가공 버어가 없는 관통 구멍을 형성하는 경우에도 적용 가능하다.

또한, 상술한 본 발명은, 예를 들어 90도 피치로 4개의 노즐 구멍(3)을 형성하는 경우와 같이 밀봉 부재(4)에 의해 폐색되는 관통 구멍과 노즐 구멍(3)으로서 사용하는 관통 구멍이 일치하거나, 혹은 서로 간섭하는 배치의 경우를 제외하고, 관통 구멍의 쌍 수[노즐 구멍(3)의 수] 등 실시 형태의 기재에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 적절하게 변경할 수 있다.

Claims

통체 벽면에 공구를 관통시켜 천공한 관통 구멍의 내벽면측에 가공 버어를 발생시키지 않는 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법이며,

통체 축선과 직교 또는 대략 직교하도록 통체 외측으로부터 공구를 관통시켜 상기 통체 벽면에 한 쌍 또는 복수 쌍의 관통 구멍을 천공하는 구멍 형성 공정과,

상기 통체보다 열전도성이 좋은 소재의 용접 지그를 사용하여, 상기 공구가 상기 통체의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 용접에 의해 폐색하는 용접 공정을 구비하고,

상기 공구가 상기 통체의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 남기는, 통체 벽면의 관통 구멍 제조 방법.
통체 벽면에 공구를 관통시켜 천공한 관통 구멍의 내벽면측에 가공 버어가 없는 통체 구조이며,

통체 벽면에 통체 축선과 직교 또는 대략 직교하도록 통체 외측으로부터 공구를 관통시켜 상기 통체 벽면에 천공한 한 쌍 또는 복수 쌍의 관통 구멍과,

상기 공구가 상기 통체의 외벽면측으로부터 내벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을 용접에 의해 폐색하는 밀봉 부재를 구비하고,

상기 공구가 상기 통체의 내벽면측으로부터 외벽면측으로 관통하여 천공된 관통 구멍을, 내벽면측에 가공 버어가 없는 관통 구멍으로서 남기는, 통체 구조.
제2항에 있어서, 상기 내벽면측에 가공 버어가 없는 관통 구멍이, 상기 내벽면측으로부터 상기 외벽면측으로 유체를 유출시키는 노즐 구멍으로서 사용되는, 통체 구조.
제3항에 있어서, 상기 통체가 가스 터빈 연소기의 연료 분사 노즐인, 통체 구조.