JP2001303904A - ガスタービン動翼 - Google Patents
ガスタービン動翼Info
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Abstract
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 O3 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 O3 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
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。
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。
グとしては、ケーシングはC0 基(X−45)の材料か
らなり、ZrO2 ・Y2 O3 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。
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。
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。
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。
決するために、次の(1)〜(4)の手段を提供する。
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。
材がZrO2 ・Y2 O3 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。
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。
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。
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。
がZrO2 ・Y2 O3 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。
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。
(3)の発明とは逆の構成で、動翼側がZrO2 ・Y2
O3 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。
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。
のガス通路側にはZrO2 ・Y2 O 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。
起部3はNi基の材料からなり、ケーシング10側のZ
rO2 ・Y2 O3 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 O3 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。
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。
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。
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 O3 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。
従来のCo基にZrO2 ・Y2 O3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 O3 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 O3 コーティング
6となっている。
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。
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 O3 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 O3 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。
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。
がZrO2 ・Y2 O3 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。
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。
(4)動翼先端部にはZrO2 ・Y2O3 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。
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。
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。
翼の側面図である。
Claims (4)
- 【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。 - 【請求項2】 前記ケーシング壁面のコーティング材が
ZrO2 ・Y2 O3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。 - 【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。 - 【請求項4】 動翼先端部にはZrO2 ・Y2 O3 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。
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)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000122267A patent/JP2001303904A/ja active Pending
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