JP2010229836A - Cmcタービン静翼 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CMCタービン静翼1は、セラミックマトリックス複合材料からなる翼2と、セラミックマトリックス複合材料または金属材料からなり翼2を支持するバンド11とを備える。翼2は、バンド11が外嵌する部分である第1嵌合部5を有する。バンド11は、第1嵌合部5が内側に嵌合する第2嵌合部12を有する。CMCタービン静翼1は、さらに、翼1とバンド11とが固定されるように第2嵌合部12を翼高さ方向の両側から挟む固定手段6を備える。
【選択図】図4
Description
図2A及び図2Bは特許文献1において開示されたタービン翼40を示す断面図である。図2A及び図2Bにおいて、翼41とバンド(プラットフォーム)42は別々に製作された部品であり、両者が結合されてタービン翼40を構成している。図2Aにおいて、翼41とバンド42は、両者を貫通する機械的締結手段(ボルト、クランプ、ピンなど)43によって締結されている。図2Bにおいて、翼41とバンド42は、断面U字状の補強部材44によって締結されている。
また、図2Bに示した締結構造も同様に、翼とバンドをしっかりと固定するためには補強部材44を複数ヶ所に取り付ける必要があり、組み立ての作業性が悪いという問題がある。また、機械的締結手段を取り付けた部分に応力集中が発生するという問題がある。
本発明は、セラミックマトリックス複合材料からなる翼と、セラミックマトリックス複合材料または金属材料からなり前記翼を支持するバンドとを備え、前記翼と前記バンドが結合されて構成されるCMCタービン静翼であって、前記翼は、前記バンドが外嵌する部分である第1嵌合部を有し、前記バンドは、前記第1嵌合部が内側に嵌合する第2嵌合部を有し、さらに、前記翼と前記バンドとが固定されるように前記第2嵌合部を翼高さ方向の両側から挟む固定手段を備える、ことを特徴とする。
また組立ての際には、リテーナを固定用溝に嵌め込むことで翼とバンドが固定されるので、翼が小型である場合でも、簡単な作業で両者を締結できる。
以下の説明において、「半径方向」とはタービンの半径方向を意味するものとする。
図4及び図5に示すように、翼2は、バンド11が外嵌する部分である第1嵌合部5を有し、バンド11は、第1嵌合部5が内側に嵌合する第2嵌合部12を有する。そして、このように構成された翼2とバンド11では、第2嵌合部12の内周に第1嵌合部5の外周が嵌ることで、翼2とバンド11が嵌合するようになっている。
本発明のタービン静翼1は、さらに、翼2とバンド11とが固定されるように第2嵌合部12を翼高さ方向の両側から挟む固定手段6を備える。
段差部7と固定用溝8は、例えば機械加工により翼端形成部4に形成することができるが、段差部7と固定用溝8が形成される形状に繊維織物を製作しておくことで、機械加工をすることなく段差部7と固定用溝8を形成するようにしてもよい。
このようなリテーナ9は、たとえば金属で形成することができ、インコネル(登録商標)、ワスパロイ(登録商標)、ユディメット(登録商標)などの耐熱金属を用いることができる。また、リテーナ9は、CMCで形成してもよい。
まず、CMCからなる翼2、第1バンド11A及び第2バンド11Bを用意する。第1バンド11Aの第2嵌合部12に、翼2の段差部7と第2嵌合部12が当たる位置まで第1嵌合部5を嵌め込む。第2バンド11Bの第2嵌合部12に、翼2の段差部7と第2嵌合部12が当たる位置まで第1嵌合部5を嵌め込む。
続いて、半径方向内側(図4で下側)と半径方向外側(図4で上側)の各側において、リテーナ9を固定用溝8に嵌める。これにより、第2嵌合部12が段差部7とリテーナ9との間に挟まれるので、翼2とバンド11が固定される。
また組立ての際には、リテーナ9を固定用溝8に嵌め込むことで翼2とバンド11が固定されるので、翼2が小型である場合でも、簡単な作業で両者を締結できる。
また第2実施形態では、接着部材13を併用するので、翼2とバンド11の固定を補強し、より強固に翼2とバンド11を締結できる。また、柔軟性のある接着剤を用いることで、より応力集中を低減することができる。
2 翼
3 翼本体部
4 翼端形成部
5 第1嵌合部
6 固定手段
7 段差部
8 固定用溝
9 リテーナ
10 切欠き部
11 バンド
11A 第1バンド
11B 第2バンド
12 第2嵌合部
13 接着部材
Claims (6)
- セラミックマトリックス複合材料からなる翼と、セラミックマトリックス複合材料または金属材料からなり前記翼を支持するバンドとを備え、前記翼と前記バンドが結合されて構成されるCMCタービン静翼であって、
前記翼は、前記バンドが外嵌する部分である第1嵌合部を有し、
前記バンドは、前記第1嵌合部が内側に嵌合する第2嵌合部を有し、
さらに、前記翼と前記バンドとが固定されるように前記第2嵌合部を翼高さ方向の両側から挟む固定手段を備える、ことを特徴とするCMCタービン静翼。 - 前記翼は、燃焼ガスに曝される翼本体部と、該翼本体部の端部から翼高さ方向に延びる部分であって前記第1嵌合部を一部に含む翼端形成部とを有し、
前記翼本体部と前記翼端形成部との境界には、前記第2嵌合部を支持する段差部が形成され、
前記翼端形成部にはその周囲に沿って延びる固定用溝が形成され、
前記固定手段は、前記段差部と、前記固定用溝と、該固定用溝に嵌まり該固定用溝に沿って延び前記段差部との間で前記第2嵌合部を挟むリテーナとからなる、請求項1記載のCMCタービン静翼。 - 前記リテーナは、前記翼端形成部の周りを一周する長さを有し一部に切欠き部が形成された単一の部品である、請求項2記載のCMCタービン静翼。
- 前記リテーナは、前記切欠き部に位置する両端部同士が結合されたものである、請求項3記載のCMCタービン静翼。
- 前記リテーナは、前記翼端形成部の周囲方向に延びる複数の部品が、前記翼端形成部の周りを一周するように連結されて構成されたものである、請求項2記載のCMCタービン静翼。
- 前記リテーナと前記翼端形成部、または、前記リテーナと前記バンドは、接着されている、請求項2乃至5のいずれか1項に記載のCMCタービン静翼。
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