JP2718131B2 - Gas turbine disk - Google Patents

Gas turbine disk

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JP2718131B2
JP2718131B2 JP1012026A JP1202689A JP2718131B2 JP 2718131 B2 JP2718131 B2 JP 2718131B2 JP 1012026 A JP1012026 A JP 1012026A JP 1202689 A JP1202689 A JP 1202689A JP 2718131 B2 JP2718131 B2 JP 2718131B2
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turbine disk
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正 佐々
新 古賀
淳輔 岡村
勝 ▲榊▼田
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はガスタービンディスクに係わり、特に高温ガ
スにより駆動されるガスタービンに備えられるガスター
ビンディスクに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas turbine disk, and more particularly to a gas turbine disk provided in a gas turbine driven by a high-temperature gas.

[従来の技術] 一般に、発電用等の軸流式ガスタービンには、ガス流
によって回転駆動されるガスタービンディスクが備えら
れている。
[Prior Art] Generally, an axial flow type gas turbine for power generation or the like is provided with a gas turbine disk that is driven to rotate by a gas flow.

第4図に示すように、従来この種のガスタービンディ
スクは、ディスク本体1が耐熱金属等により成形されて
いると共に、その周方向に沿って動翼2が並設されて成
る。この動翼2には、その基端側が膨出されて成る根部
3が設けられており、その形状に合わせて窪まされた溝
部4に嵌合させることで、ディスク本体1に固定される
ようになっている。また動翼2には、その翼部5の下方
の位置で、略周方向に突出されたプラットフォーム6が
形成され、隣り合う他の動翼2のプラットフォーム6と
連なるようにして、ディスク本体1とガス通路7とを隔
てることで、ガス流からのディスク本体1への伝熱を緩
和するようになっている。
As shown in FIG. 4, a conventional gas turbine disk of this type has a disk main body 1 formed of a heat-resistant metal or the like, and rotor blades 2 arranged side by side along the circumferential direction. The rotor blade 2 is provided with a root portion 3 whose base end is bulged, and is fitted to a groove portion 4 which is depressed according to the shape so that the rotor blade 2 is fixed to the disk main body 1. Has become. The blade 2 is formed with a platform 6 protruding substantially in the circumferential direction at a position below the blade portion 5 so as to be connected to the platform 6 of another neighboring blade 2 so as to be connected to the disk body 1. By separating the gas passage 7 from the gas passage 7, heat transfer from the gas flow to the disk main body 1 is reduced.

そして、特にセラミックス製動翼を用いる場合などで
は、溝部4と根部3との間には、互いの嵌合接触を充分
均一にするために、金属箔や金属フェルト等で成る緩衝
材(図示せず)が挿入されている。
In particular, when a ceramic rotor blade is used, a cushioning material (not shown) made of metal foil, metal felt, or the like is provided between the groove portion 4 and the root portion 3 in order to make the fitting contact with each other sufficiently uniform. Zu) is inserted.

[発明が解決しようとする課題] ところで、金属箔や金属フェルト等は、塑性変形する
ことで、根部3と溝部4との接触均一化を行うものであ
るが、ガスタービンを長時間、高温高速で運転すると、
クリープ変形を起こす。このため、動翼2の翼部5先端
とシュラウド(図示せず)とのクリアランスが減少し
て、ついには相互接触による破損を招いてしまうという
問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, metal foil, metal felt and the like are made to uniformly contact the root 3 and the groove 4 by plastic deformation. When driving in
Causes creep deformation. For this reason, there is a problem that the clearance between the tip of the blade portion 5 of the moving blade 2 and the shroud (not shown) is reduced, and eventually damage is caused by mutual contact.

またクリープ変形したあとの緩衝材は、充分に緩衝機
能を発揮しなくなり、局所的な応力集中が生じて、ター
ビンディスクの耐久性がなくなってしまう。
Further, the cushioning material after creep deformation does not sufficiently exhibit a cushioning function, and local stress concentration occurs, thereby reducing the durability of the turbine disk.

そこで本発明は、上記事情に鑑み、高温高速運転にお
いても緩衝材がクリープ変形を起さず、動翼と本体との
嵌合接触が充分均一に保たれるガスタービンディスクを
提供すべく創案されたものである。
In view of the above circumstances, the present invention has been devised to provide a gas turbine disk in which the cushioning material does not undergo creep deformation even at high temperature and high speed operation, and the fitting contact between the rotor blade and the main body is kept sufficiently uniform. It is a thing.

[課題を解決するための手段] 本発明は、動翼の基端側に形成された根部と該根部を
嵌合させるための溝部との間に、セラミックスの含有率
が異なった複数の金属テープを重ねて成る緩衝層を設け
たものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a plurality of metal tapes having different ceramic contents between a root portion formed on a base end side of a rotor blade and a groove portion for fitting the root portion. Are provided with a buffer layer formed by stacking the layers.

[作 用] 上記構成の緩衝層によれば、セラミックス含有率の低
い金属テープ中の金属が塑性変形するため、動翼の根部
と溝部との嵌合接触が均一となって応力集中が低減さ
れ、セラミックス含有率の高い金属テープ中のセラミッ
クスが高強度を発揮するため、クリープ変形が少なくな
ってタービンディスクの周速を高くとれると共に耐久性
が向上する。
[Operation] According to the buffer layer having the above configuration, the metal in the metal tape having a low ceramic content is plastically deformed, so that the fitting contact between the root portion and the groove portion of the moving blade is uniform, and the stress concentration is reduced. In addition, since the ceramic in the metal tape having a high ceramic content exhibits high strength, creep deformation is reduced, the peripheral speed of the turbine disk can be increased, and the durability is improved.

[実施例] 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明す
る。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明に係るガスタービンディスクの一実
施例を示したものであり、従来と同様の構成には同一符
号を付し、その説明を省略する。
FIG. 1 shows an embodiment of a gas turbine disk according to the present invention, and the same reference numerals are given to the same components as those in the related art, and the description thereof will be omitted.

このガスタービンディスクは、動翼2の基端側に形成
された根部3と、根部3を嵌合させるべくディスク本体
1に形成された溝部4との間に、セラミックスを含有し
た緩衝材11で成る緩衝層12を設けて成る。
This gas turbine disk is provided with a cushioning material 11 containing ceramic between a root 3 formed on the base end side of the rotor blade 2 and a groove 4 formed in the disk main body 1 for fitting the root 3. A buffer layer 12 is provided.

本実施例にあっては、緩衝材11は、粉体状のセラミッ
クス(アルミナ)を含有する金属テープとして形成さ
れ、その含有率の異なる金属テープが、三枚重ね合わさ
れて緩衝層12を構成している。すなわち、第2図に示す
ように、母材金属たるニッケルに対して10%のアルミナ
粉を含む第一の金属テープ13を、2%のアルミナ粉を含
む第二の金属テープ14に挟み込む形にしてある。
In the present embodiment, the cushioning material 11 is formed as a metal tape containing powdered ceramics (alumina), and three metal tapes having different contents are laminated to form the buffer layer 12. ing. That is, as shown in FIG. 2, a first metal tape 13 containing 10% alumina powder with respect to nickel as a base metal is sandwiched between second metal tapes 14 containing 2% alumina powder. It is.

なお、動翼2は、窒化ケイ素系セラミックスにより成
形されている。
The moving blade 2 is formed of silicon nitride ceramics.

このように構成することによって、緩衝材11は、金属
の有する塑性変形能力を有すると同時に、アルミナの有
する高強度、高耐熱性が付加されて、クリープ変形がな
くなり、高温高速運転下にあっても、動翼2の根部3と
溝部4との接触が均一となって、応力集中が低減され、
タービンディスクの周速を高くとれると共に、耐久性の
向上に寄与できる。
With this configuration, the cushioning material 11 has the plastic deformation capability of metal, and at the same time, the high strength and high heat resistance of alumina are added, eliminating creep deformation, and under high temperature and high speed operation. Also, the contact between the root 3 and the groove 4 of the rotor blade 2 becomes uniform, so that stress concentration is reduced,
The peripheral speed of the turbine disk can be increased, and the durability can be improved.

また、動翼2の翼部5先端とシュラウドとの干渉のお
それがないことから、クリアランスを小さくとることが
でき、リークを少なくしてタービンの高効率化を図るこ
とができる。
Further, since there is no possibility of interference between the tip of the blade portion 5 of the moving blade 2 and the shroud, the clearance can be reduced, the leak can be reduced, and the efficiency of the turbine can be increased.

なお、この金属テープ13,14を製造するに際しては、
所定の比率でアルミナ粉を含ませた溶融金属(ニッケ
ル)を、冷却したロール上において急冷する急冷薄帯法
によるか、あるいはアルミナ粉とニッケル粉との混合粉
を、液体中に分散させてスラリイとし、ドクターブレー
ド法によりテープ成形してもよい。また同じ混合粉を有
機バインダ等と混練し、押出し成形又はカレンダロール
成形によりテープ化してもよい。
In manufacturing the metal tapes 13 and 14,
A molten metal (nickel) containing alumina powder at a predetermined ratio is quenched on a cooled roll by a quenching ribbon method, or a mixed powder of alumina powder and nickel powder is dispersed in a liquid to form a slurry. The tape may be formed by a doctor blade method. Alternatively, the same mixed powder may be kneaded with an organic binder or the like and formed into a tape by extrusion molding or calendar roll molding.

なお、本発明者らが、上記実施例の構成によるガスタ
ービンディスクを用いて、タービンの入口温度1300℃、
周速600m/sの条件でテストを行ったところ、この緩衝層
12は充分な機能を発揮し、連続運転時間が200時間に達
してもクリープ変形を生じない状態を維持すると共に、
緩衝材11の厚さの減少も問題にならないレベルであっ
た。これに対し、従来の構成(ニッケル箔を挿入)で
は、同じ条件で、50時間経過後に、緩衝材の過度のクリ
ープ変形のため、動翼の先端がシュラウドに接触し、破
損してしまった、との結果を得ている。
Incidentally, the present inventors, using the gas turbine disk according to the configuration of the above embodiment, the turbine inlet temperature 1300 ℃,
When the test was performed at a peripheral speed of 600 m / s, this buffer layer
12 shows a sufficient function, while maintaining a state where creep deformation does not occur even if the continuous operation time reaches 200 hours,
The reduction in the thickness of the cushioning material 11 was at a level that did not cause any problem. In contrast, in the conventional configuration (with nickel foil inserted), under the same conditions, after 50 hours, the tip of the moving blade contacted the shroud and was damaged due to excessive creep deformation of the cushioning material. And have obtained the results.

[発明の効果] 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果
を発揮する。
[Effects of the Invention] In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

根部と溝部との間にセラミックスの含有率が異なった
複数の金属テープを重ねて成る緩衝層を設けたので、ク
リープ変形を起さず、かつ動翼との嵌合接触を均一にで
き、ガスタービンの耐久性の向上に貢献できる。
A buffer layer made of a stack of multiple metal tapes with different ceramic contents is provided between the root and the groove, so that creep deformation does not occur and the fitting contact with the rotor blades can be uniform, and gas This can contribute to the improvement of turbine durability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係るガスタービンディスクの一実施例
を示した断面図、第2図はその要部拡大図、第3図は従
来のガスタービンディスクを示した断面図である。 図中、2は動翼、3は根部、4は溝部、11は緩衝材、12
は緩衝層である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a gas turbine disk according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part thereof, and FIG. 3 is a sectional view showing a conventional gas turbine disk. In the figure, 2 is a bucket, 3 is a root, 4 is a groove, 11 is a cushioning material, 12
Is a buffer layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲榊▼田 勝 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭49−105015(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing the front page (72) Inventor ▲ Sakaki ▼ Masaru Tadashi 3-1-1-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawa Shima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. (56) References JP-A-49-105015 (JP) , A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】動翼の基端側に形成された根部と該根部を
嵌合させるための溝部との間に、セラミックスの含有率
が異なった複数の金属テープを重ねて成る緩衝層を設け
たことを特徴とするガスタービンディスク。
1. A buffer layer formed by stacking a plurality of metal tapes having different ceramic contents between a root formed on a base end side of a rotor blade and a groove for fitting the root. A gas turbine disk.
JP1012026A 1989-01-23 1989-01-23 Gas turbine disk Expired - Lifetime JP2718131B2 (en)

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