JP2001303904A - ガスタービン動翼 - Google Patents

ガスタービン動翼

Info

Publication number
JP2001303904A
JP2001303904A JP2000122267A JP2000122267A JP2001303904A JP 2001303904 A JP2001303904 A JP 2001303904A JP 2000122267 A JP2000122267 A JP 2000122267A JP 2000122267 A JP2000122267 A JP 2000122267A JP 2001303904 A JP2001303904 A JP 2001303904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
casing
tip
coating
blade
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000122267A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasumoto Tomita
康意 富田
Yukihiro Hashimoto
幸弘 橋本
Kiyoshi Suenaga
潔 末永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000122267A priority Critical patent/JP2001303904A/ja
Publication of JP2001303904A publication Critical patent/JP2001303904A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン動翼に関し、翼先端とケーシン
グとの間を適正クリアランスを保つようにコーティング
を施す。 【解決手段】 ケーシング10のガス通路側にはZrO
2 ・Y2 3 コーティング11が施され、動翼はNi基
の材料からなり、先端には、所定の幅で背側に突起部3
が設けられる。運転中に熱伸びにより動翼1先端がケー
シング10側と接触するようになっても、突起部3がケ
ーシング側のZrO2 ・Y2 3 側へ接触し、動翼側が
コーティング11側よりも軟らかい材料からなるので、
突起部が磨耗して削り取られ、適正なクリアランスを保
持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン動翼に
関し、動翼先端のコーティングに適正な材料のコーティ
ングを施すと共に、コーティング部の形状にも工夫をし
てチップクリアランスのコントロールを正確に行うこと
ができるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンの運転時には高温の燃焼ガ
スがガス通路に流れ、膨張してガスのエネルギーを動翼
及びロータの回転エネルギーに変換する。従って、動翼
は高温度に晒されるために耐熱コーティングが施されて
いるが、特に先端部は熱による伸びにより、ケーシング
側とのチップクリアランスを適正に設定する必要があ
り、熱伸びにより接触を起こし、接触が過度になると先
端を破損する事態が起こり得る。通常動翼はNi基から
なり、接触時を考慮してアブレィシブコーティング(Ab
rasive Coating) が施されており、ケーシング側は逆に
アブレィダブルコーティング(Abradable Coating)が施
されている。
【0003】ケーシング側のアブレィダブルコーティン
グとしては、ケーシングはC0 基(X−45)の材料か
らなり、ZrO2 ・Y2 3 か又は8%YSZのコーテ
ィングが施され、動翼先端が接触しても動翼により削り
取られ易い構造としている。これに対し、動翼先端には
アブレィシブコーティングが施され、ケーシング側より
も硬い材料としてCBN(Cubic Boron Nitride )コー
ティング又はCBNに加えNiCoCrALYコーティ
ングが施され、万一動翼先端がケーシングに接触して
も、動翼先端がケーシング側よりも硬い材料であるの
で、ケーシング側のコーティングを削り取り、動翼先端
が破損しないようにしている。
【0004】このようなCBNコーティングが施された
動翼とケーシング間のクリアランスは、運転中に熱伸び
によりクリアランスが変化し、クリアランスの初期設定
が不適切であると、先端部とケーシングとが運転中の熱
伸びにより接触する恐れがあり、過度の接触が起こると
動翼先端が破損したり、ケーシング側の損傷が発生し、
あるいはクリアランスが大きくなってシール性能が低下
してしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにガスター
ビンの動翼においては、その先端部はアブレィシブコー
ティングとしてCBNコーティングが施され、対向する
ケーシング側にはアブレィダブルコーティングが施され
ているが、動翼先端部とケーシングとのクリアランスコ
ントロールが難しく、クリアランスの初期設定が不適切
であると、運転中に熱伸びにより動翼先端とケーシング
との接触が起こり、接触が過度になると、ケーシング側
のコーティング層を必要以上に削り取り、過度の磨耗が
発生し、又、最悪の場合には動翼先端部が破損する恐れ
がある。又、CBNコーティングは高価な材料であり、
これに代わるコーティング又は構造の開発も強く望まれ
ていた。
【0006】そこで本発明では、動翼先端のアブレィシ
ブコーティングは止めて高価なCBNコーティングを採
用せず、動翼とケーシング側が接触する場合には、逆に
動翼先端側に磨耗代を設け、この磨耗代が削り取られる
ような構成として、接触が生じたとしても、適正なクリ
アランスを保つことができるガスタービン動翼を提供す
ることを課題としてなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の(1)〜(4)の手段を提供する。
【0008】(1)動翼先端にケーシング壁面と対向し
て突設する突起部を設け、同突起部は前記ケーシング壁
面のコーティング材よりも軟らかな材料からなることを
特徴とするガスタービン動翼。
【0009】(2)前記ケーシング壁面のコーティング
材がZrO2 ・Y2 3 であり、前記突起部の材料はN
i基からなることを特徴とする(1)記載のガスタービ
ン動翼。
【0010】(3)前記突起部は動翼の背側又は腹側に
沿って所定の幅で設けられていることを特徴とする
(1)記載のガスタービン動翼。
【0011】(4)動翼先端部にはZrO2 ・Y2 3
コーティングが施されており、同動翼先端部と対向する
コーティングのガス通路壁面はNi基の材料からなるこ
とを特徴とするガスタービン動翼。
【0012】本発明の(1)においては、動翼先端には
突起部が設けられ、この突起部は対向するケーシングの
壁面よりも軟らかな材料からなっているので、万一、動
翼先端とケーシングとの間のクリアランスの設定が不適
切であって運転中に動翼先端がケーシング壁面に接触し
たとしても、この突起部が接触し、磨耗により削り取ら
れ、結果として最小のクリアランスを確保できるのでク
リアランスコントロールが容易となり、先端部からのガ
ス洩れも最小限に抑えることができる。
【0013】本発明の(2)においては、ケーシング側
がZrO2 ・Y2 3 のコーティングであり、動翼の突
起部がNi基の材料で形成されているので、従来使用さ
れていた高価なCBNコーティングが不要となり、簡単
な構成で上記(1)の効果が容易に実現される。
【0014】本発明の(3)においては、突起部を動翼
先端の背側か腹側のいずれかの端部に沿わせて必要最小
限の幅で設ければ良いので、加工性も容易となり、接触
が生じた場合にも磨耗する部分を少なくして上記(1)
の効果を確実に得ることができる。
【0015】本発明の(4)においては、上記(1)〜
(3)の発明とは逆の構成で、動翼側がZrO2 ・Y2
3 コーティングが、ケーシング側がNi基の材料から
なり、動翼とケーシングとが接触しても、ケーシング側
が磨耗して削り取られ、結果として最小のクリアランス
を確保できるので、上記(1)〜(3)の発明と同様の
効果が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
ても図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の
実施の第1形態に係るガスタービン動翼を示し、(a)
は動翼先端部分の側面図、(b)は(a)におけるA−
A断面図、(c)はB−B断面図である。
【0017】図において、10はケーシングであり、そ
のガス通路側にはZrO2 ・Y2 3 (ジルコニア・イ
ットリウム)コーティング11が施されている。1は動
翼であり、図中R方向に回転し、翼全体はNi基の材料
からなり、従来のようにCBNコーティングを施さず、
図(b)に示すように先端部の背側には所定の狭い幅で
突起部3が設けられている。突起部3は同じNi基材料
からなり、突起部3の高さは接触した時の磨耗による削
り代を考慮して0.5〜3.0mmの範囲で設けられる。
【0018】上記構成の動翼において、動翼1先端の突
起部3はNi基の材料からなり、ケーシング10側のZ
rO2 ・Y2 3 コーティング11よりも軟らかい材料
であり、運転中に動翼1先端とケーシング10とが接触
したとしても、突起部3がケーシング10のコーティン
グ11に接触し、突起部3側が磨耗により削り取られて
低くなり、突起部3とケーシング10の表面、即ち、Z
rO2 ・Y2 3 コーティング11表面とが最小のクリ
アランスを保つことになり、結果として動翼先端とケー
シング10との間のクリアランスが適正に保たれて、先
端部からのガス洩れを少なくすることができる。
【0019】なお、突起部3は図1の例では、動翼1の
先端の背側に設けたが、次に説明する図2の如く、背側
でなくて腹側に設けても良く、突起部3の幅は突起部が
割れたり、欠けたりしない程度に狭い幅であれば良い。
【0020】図2は図1における突起部3の応用例を示
し、図1(b)に相当する図である。図において、
(a)の例では背側と腹側に突起部3a,3bを2本並
設した例であり、(a)は突起部3cを1本のみ背側よ
りやや内側へ設けた例である。このような突起部を適宜
組み合わせて用いても良い。
【0021】図3は本発明の実施の第2形態に係るガス
タービン動翼の側面図である。本実施の第2形態におい
ては、ケーシング側をNi基合金材料とし、逆にZrO
2 ・Y2 3 コーティングを動翼側に施し、実施の第1
形態のコーティングと逆にしたものである。
【0022】即ち、図3において、ケーシング10は、
従来のCo基にZrO2 ・Y2 3コーティングを施し
ていた構造に代え、Ni基の材料とし、動翼1の全表面
にはZrO2 ・Y2 3 コーティング6が施されてい
る。従って、ケーシング10側はNi基となり、動翼1
側がNi基よりも硬いZrO2 ・Y2 3 コーティング
6となっている。
【0023】上記の実施の第2形態においては、ケーシ
ング10側は動翼1側よりも軟らかい材料のNi基とな
り、運転中に動翼1先端とケーシング10側とが接触し
たとしても、動翼1先端によりケーシング10側表面が
磨耗により削り取られて、結果として動翼1先端とケー
シング10との間のクリアランスが最小に保たれ、適正
なクリアランスが確保されて先端部からのガス洩れを少
なくすることができる。
【0024】以上説明の実施の第1形態においては、動
翼1先端には従来のように、CBNコーティングを設け
ず、突起部3を設け、この突起部3がケーシング側のZ
rO 2 ・Y2 3 コーティング11よりも軟らかいNi
基からなり、動翼とケーシング側とが接触した場合には
突起部3が削り取られ、適正なクリアランスを保つよう
にする。又、実施の第2形態においては、動翼1側にZ
rO2 ・Y2 3 コーティング5を施し、ケーシング1
0側をNi基として接触の場合には、ケーシング10側
が磨耗して削り取られるようにする。このような構成に
より、従来用いていた高価なCBNコーティングが不要
となり、簡単な構成で適正なクリアランスを保持するこ
とができる。
【0025】
【発明の効果】本発明のガスタービン動翼は、(1)動
翼先端にケーシング壁面と対向して突設する突起部を設
け、同突起部は前記ケーシング壁面のコーティング材よ
りも軟らかな材料からなることを特徴としている。この
ような構成により、万一、動翼先端とケーシングとの間
のクリアランスの設定が不適切であって運転中に動翼先
端がケーシング壁面に接触したとしても、この突起部が
接触し、磨耗により削り取られ、結果として最小のクリ
アランスを確保できるのでクリアランスコントロールが
容易となり、先端部からのガス洩れも最小限に抑えるこ
とができる。
【0026】本発明の(2)においては、ケーシング側
がZrO2 ・Y2 3 のコーティングであり、動翼の突
起部がNi基の材料で形成されているので、従来使用さ
れていた高価なCBNコーティングが不要となり、簡単
な構成で上記(1)の効果が容易に実現される。
【0027】本発明の(3)においては、突起部を動翼
先端の背側か腹側のいずれかの端部に沿わせて必要最小
限の幅で設ければ良いので、加工性も容易となり、接触
が生じた場合にも磨耗する部分を少なくして上記(1)
の効果を確実に得ることができる。
【0028】本発明の(4)のガスタービン動翼は、
(4)動翼先端部にはZrO2 ・Y23 が施されてお
り、同動翼先端部と対向するケーシングのガス通路壁面
はNi基の材料からなることを特徴としている。このよ
うな構成は、上記(1)の発明とは逆の構成となり、動
翼とケーシングとが接触しても、ケーシング側が磨耗し
て削り取られ、結果として最小のクリアランスを確保で
きるので、上記(1)〜(3)の発明と同様の効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係るガスタービン動
翼を示し、(a)は動翼先端部の側面図、(b)は
(a)におけるA−A断面図、(c)は(a)のB−B
断面図である。
【図2】本発明の実施の第1形態に係るガスタービン動
翼の応用例を示す断面図で、(a)は突起部が2本、
(b)は1本の例である。
【図3】本発明の実施の第2形態に係るガスタービン動
翼の側面図である。
【符号の説明】
1 動翼 3,3a,3b 突起部 4 上面 5,11 ZrO2 ・Y2 3 コーティング 10 ケーシング
フロントページの続き (72)発明者 末永 潔 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Fターム(参考) 3G002 EA05 EA06 HA04 4K044 AA06 AB10 BA12 BB01 BC01 CA67

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動翼先端にケーシング壁面と対向して突
    設する突起部を設け、同突起部は前記ケーシング壁面の
    コーティング材よりも軟らかな材料からなることを特徴
    とするガスタービン動翼。
  2. 【請求項2】 前記ケーシング壁面のコーティング材が
    ZrO2 ・Y2 3であり、前記突起部の材料はNi基
    からなることを特徴とする請求項1記載のガスタービン
    動翼。
  3. 【請求項3】 前記突起部は動翼の背側又は腹側に沿っ
    て所定の幅で設けられていることを特徴とする請求項1
    記載のガスタービン動翼。
  4. 【請求項4】 動翼先端部にはZrO2 ・Y2 3 コー
    ティングが施されており、同動翼先端部と対向するコー
    ティングのガス通路壁面はNi基の材料からなることを
    特徴とするガスタービン動翼。
JP2000122267A 2000-04-24 2000-04-24 ガスタービン動翼 Pending JP2001303904A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000122267A JP2001303904A (ja) 2000-04-24 2000-04-24 ガスタービン動翼

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000122267A JP2001303904A (ja) 2000-04-24 2000-04-24 ガスタービン動翼

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001303904A true JP2001303904A (ja) 2001-10-31

Family

ID=18632765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000122267A Pending JP2001303904A (ja) 2000-04-24 2000-04-24 ガスタービン動翼

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001303904A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005291205A (ja) * 2004-03-30 2005-10-20 General Electric Co <Ge> ターボ機械のためのシール装置及び方法
DE10392946B4 (de) * 2002-11-27 2006-02-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Abrasierschichtauflage, sowie Abrasierschichtauflage
US7163370B2 (en) 2003-01-23 2007-01-16 Honda Motor Co., Ltd. Gas turbine engine and method of producing the same
JP2008509316A (ja) * 2004-08-06 2008-03-27 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 圧縮機翼並びに圧縮機翼の製造方法と利用
JP2008163946A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 General Electric Co <Ge> タービンエンジンで使用するファン組立体を製作するための方法及び装置
JP2011047289A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン動翼およびガスタービン
US9850764B2 (en) 2014-02-28 2017-12-26 Rolls-Royce Plc Blade tip
CN110423919A (zh) * 2019-08-05 2019-11-08 西安热工研究院有限公司 一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层及其制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10392946B4 (de) * 2002-11-27 2006-02-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Abrasierschichtauflage, sowie Abrasierschichtauflage
US7163370B2 (en) 2003-01-23 2007-01-16 Honda Motor Co., Ltd. Gas turbine engine and method of producing the same
JP2005291205A (ja) * 2004-03-30 2005-10-20 General Electric Co <Ge> ターボ機械のためのシール装置及び方法
JP2008509316A (ja) * 2004-08-06 2008-03-27 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 圧縮機翼並びに圧縮機翼の製造方法と利用
JP4660547B2 (ja) * 2004-08-06 2011-03-30 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 圧縮機翼とその製造方法並びに圧縮機翼を備えた軸流ガスタービン
JP2008163946A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 General Electric Co <Ge> タービンエンジンで使用するファン組立体を製作するための方法及び装置
JP2011047289A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン動翼およびガスタービン
US9850764B2 (en) 2014-02-28 2017-12-26 Rolls-Royce Plc Blade tip
CN110423919A (zh) * 2019-08-05 2019-11-08 西安热工研究院有限公司 一种汽轮机末级叶片水蚀防护涂层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4755336B2 (ja) 流体機械用の表面形状を有するアブレイダブル被膜、及びアブレイダブル被膜を有する流体機械
US7686570B2 (en) Abradable coating system
JP6538323B2 (ja) タービンシュラウドの表面パターンの3d印刷法
EP2050931B1 (en) Systems and methods involving abradable air seals
US5314304A (en) Abradeable labyrinth stator seal
US7600968B2 (en) Pattern for the surface of a turbine shroud
US6830428B2 (en) Abradable coating for gas turbine walls
JP2006036632A (ja) 7FA+e第1段アブレイダブル被膜及びその作製方法
US11028721B2 (en) Coating to improve oxidation and corrosion resistance of abrasive tip system
JP2005291205A (ja) ターボ機械のためのシール装置及び方法
JP2002256808A (ja) 燃焼エンジン、ガスタービン及び研磨層
US10927685B2 (en) Coating to improve oxidation and corrosion resistance of abrasive tip system
JP2006291959A (ja) タービンロータと固定部品の間の被削性シールを有するタービン
JP2001303904A (ja) ガスタービン動翼
US20160084102A1 (en) Abradable seal and method for forming an abradable seal
US8545175B2 (en) Rotor blade over-tip leakage control
JP3564376B2 (ja) 研磨層、燃焼エンジン、ガスタービン、及び、その製造方法
US20060213435A1 (en) Inlet coating for gas turbines
JPH08303204A (ja) ガスタービンの動翼シール構造
JP2858697B2 (ja) 地熱蒸気タービン静翼の翼端部シールフィン構造
US11073028B2 (en) Turbine abrasive blade tips with improved resistance to oxidation
JPH09195067A (ja) 耐熱部品
WO2021055004A1 (en) Turbine engine abradable systems
US11674448B2 (en) Seal system having silicon layer and barrier layer
EP3901416A1 (en) Process and material configuration for making hot corrosion resistant hpc abrasive blade tips

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070326

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081010

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081021

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090310

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Effective date: 20090324

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422