JP2861015B2 - 繊維強化セラミックタービン翼 - Google Patents
繊維強化セラミックタービン翼Info
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- JP2861015B2 JP2861015B2 JP1014191A JP1419189A JP2861015B2 JP 2861015 B2 JP2861015 B2 JP 2861015B2 JP 1014191 A JP1014191 A JP 1014191A JP 1419189 A JP1419189 A JP 1419189A JP 2861015 B2 JP2861015 B2 JP 2861015B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は繊維強化セラミックタービン翼に係り、特に
セラミック繊維で強化された翼部を有するセラミックタ
ービン翼において、翼部の強度および靭性を高め製作性
を向上することのできる繊維強化セラミックタービン翼
に関する。
セラミック繊維で強化された翼部を有するセラミックタ
ービン翼において、翼部の強度および靭性を高め製作性
を向上することのできる繊維強化セラミックタービン翼
に関する。
［従来の技術］］ 発電用、輸送用に採用されるガスタービンのタービン
翼は高温高速化に対応することが要求される。このた
め、この種のタービン翼には強度および靭性が必要であ
り、近年ではセラミック繊維で強化されたセラミック翼
部が注目されるに至っている。
翼は高温高速化に対応することが要求される。このた
め、この種のタービン翼には強度および靭性が必要であ
り、近年ではセラミック繊維で強化されたセラミック翼
部が注目されるに至っている。
一般に、繊維強化セラミック翼部は長繊維による場合
と短繊維による場合とに大別され、長繊維の場合には翼
部全体に一体構造として１次元,2次元または３次元の連
続繊維による補強がなされていた。また、短繊維の場合
には翼部全体にほとんどランダム方位の短繊維が分散さ
れていた。
と短繊維による場合とに大別され、長繊維の場合には翼
部全体に一体構造として１次元,2次元または３次元の連
続繊維による補強がなされていた。また、短繊維の場合
には翼部全体にほとんどランダム方位の短繊維が分散さ
れていた。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、翼部のうち複雑な形状の部分については前
者のように、長繊維を用いることは困難であり、特に翼
部のうち締結部等の形状部分は形状が複雑なため製作性
に劣る問題があった。また、強度の必要な方位を考慮し
た一体構造の長繊維強化をすることが困難であった。
者のように、長繊維を用いることは困難であり、特に翼
部のうち締結部等の形状部分は形状が複雑なため製作性
に劣る問題があった。また、強度の必要な方位を考慮し
た一体構造の長繊維強化をすることが困難であった。
他方、後者のように短繊維を用いた翼部にあっては複
雑な形状部分については容易に製作できるるが、必要な
方位の強度を高くすることができない問題があった。
雑な形状部分については容易に製作できるるが、必要な
方位の強度を高くすることができない問題があった。
本発明は上記問題点を有効に解決すべく創案されたも
のである。
のである。
本発明は翼部の製作性、組立性を向上すると共に必要
な方位の強度を高めることのできる繊維強化セラミック
タービン翼を提供することを目的とする。
な方位の強度を高めることのできる繊維強化セラミック
タービン翼を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段と作用］ 上記目的を達成するために本発明は、一方向または二
次元的に配向したセラミック長繊維あるいは短繊維また
はウィスカにより強化された各セラミックスの膜を適宜
組み合わせると共に積層して筒状の積層体からなる翼部
を形成し、他方、ランダムに配向したセラミック短繊維
またはウィスカにより強化されたセラミックスからな
り、上記翼部を嵌合するための凹部を有した基部を形成
し、その基部の内部に、上記翼部内部に冷却空気を導入
して翼部先端から排出するための貫通穴を形成したもの
である。
次元的に配向したセラミック長繊維あるいは短繊維また
はウィスカにより強化された各セラミックスの膜を適宜
組み合わせると共に積層して筒状の積層体からなる翼部
を形成し、他方、ランダムに配向したセラミック短繊維
またはウィスカにより強化されたセラミックスからな
り、上記翼部を嵌合するための凹部を有した基部を形成
し、その基部の内部に、上記翼部内部に冷却空気を導入
して翼部先端から排出するための貫通穴を形成したもの
である。
［実施例］ 以下本発明の一実施例を添付図面に従って詳述する。
第１図はタービン翼のうちの高温高圧ガス流で回転駆
動される動翼を示したものである。
動される動翼を示したものである。
図示するように、動翼１は実質的に高温高圧ガス流を
受ける翼部２と、その翼部２に連結されるプラットフォ
ーム部３と、回転軸となるディスクに保持されるダブテ
ール部４とから主に構成される。
受ける翼部２と、その翼部２に連結されるプラットフォ
ーム部３と、回転軸となるディスクに保持されるダブテ
ール部４とから主に構成される。
これらプラットフォーム部３およびダブテール部４は
一体構造に成形され、そのプラットフォーム部３には翼
部２の基端部を保持するための凹部3aが形成される。
一体構造に成形され、そのプラットフォーム部３には翼
部２の基端部を保持するための凹部3aが形成される。
特に、翼部２はその中央部（軸心部）に空洞部５を有
する積層体６により構成される。この積層体６は第２図
および第３図に示すように、断面流線形に形成されると
共にその最内層部から最外層部に亘って平行に積層され
た長繊維あるいは短繊維またはウィスカからなるセラミ
ック膜７により構成される。図示例においてはセラミッ
ク膜７が最内層部・中間層部および最外層部からなる３
層構造に積層される。
する積層体６により構成される。この積層体６は第２図
および第３図に示すように、断面流線形に形成されると
共にその最内層部から最外層部に亘って平行に積層され
た長繊維あるいは短繊維またはウィスカからなるセラミ
ック膜７により構成される。図示例においてはセラミッ
ク膜７が最内層部・中間層部および最外層部からなる３
層構造に積層される。
また、これらセラミック膜７の繊維は各層毎に互いに
異なる方位に配向される。
異なる方位に配向される。
具体的にはセラミック膜７は一方向に配向されあるい
２次元的に織物状に配向されたセラミック長繊維、一方
向に配向されあるいは面内の方位がランダムに配向され
ても２次元的に配向されたセラミック短繊維またはウィ
スカで強化されたセラミックスにより構成される。
２次元的に織物状に配向されたセラミック長繊維、一方
向に配向されあるいは面内の方位がランダムに配向され
ても２次元的に配向されたセラミック短繊維またはウィ
スカで強化されたセラミックスにより構成される。
たとえば、一方向に配向された炭化ケイ素ウイスカに
より強化された炭化ケイ素セラミック膜７を積層して翼
部２を形成する。
より強化された炭化ケイ素セラミック膜７を積層して翼
部２を形成する。
また、プラットフォーム部３およびダブテール部４は
等方的セラミックスで形成される。すなわち、短繊維ま
たはウィスカによる強化がなされてもその方位がランダ
ムなセラミックスで形成される。
等方的セラミックスで形成される。すなわち、短繊維ま
たはウィスカによる強化がなされてもその方位がランダ
ムなセラミックスで形成される。
たとえば、ランダム方向の炭化ケイ素ウイスカにより
強化された窒化ケイ素セラミックスからなるプラットフ
ォーム部３およびダブテール部４が形成され、これに上
記翼部２を接合してタービン動翼１を形成する。この動
翼１は回転軸を形成する金属性ディスクに嵌合され取り
付けられる。
強化された窒化ケイ素セラミックスからなるプラットフ
ォーム部３およびダブテール部４が形成され、これに上
記翼部２を接合してタービン動翼１を形成する。この動
翼１は回転軸を形成する金属性ディスクに嵌合され取り
付けられる。
したがって、翼部２を構成する積層体６の各セラミッ
ク膜７の繊維を各層毎に互いに異なった方位に配向する
ことにより、繊維の方位を多次元的に組み合せて配合さ
せることが可能になる。このため、複雑な形状部分に対
応でき、製作性が高められると共に、必要な方位の強度
・靭性をコントロールし高めることができる。
ク膜７の繊維を各層毎に互いに異なった方位に配向する
ことにより、繊維の方位を多次元的に組み合せて配合さ
せることが可能になる。このため、複雑な形状部分に対
応でき、製作性が高められると共に、必要な方位の強度
・靭性をコントロールし高めることができる。
また、翼部２の中央部（軸心部）に形成される空洞部
５を冷却用空間部として利用できる。すなわち、ダブテ
ール部４には翼部２の空洞部５に連通する通路4aが形成
され、この通路4aを介して翼部２の空洞部５に冷却用空
気を供給することにより、動翼全体の冷却ができる。特
に、タービン入口温度が超高温化されている場合に有効
である。高速高回転下ではタービン入口温度1500℃、周
速700m/sの条件下でも耐久性が得られる結果を得た。
５を冷却用空間部として利用できる。すなわち、ダブテ
ール部４には翼部２の空洞部５に連通する通路4aが形成
され、この通路4aを介して翼部２の空洞部５に冷却用空
気を供給することにより、動翼全体の冷却ができる。特
に、タービン入口温度が超高温化されている場合に有効
である。高速高回転下ではタービン入口温度1500℃、周
速700m/sの条件下でも耐久性が得られる結果を得た。
また、この場合、翼部２に空洞部５が形成されるた
め、熱容量が小さくなりタービン起動停止時の非定常熱
応力が小さくなると共に、軽量化されるので、動翼とし
ては遠心力による応力が小さくなる。
め、熱容量が小さくなりタービン起動停止時の非定常熱
応力が小さくなると共に、軽量化されるので、動翼とし
ては遠心力による応力が小さくなる。
［発明の効果］ 以上要するに、本発明によれば次の如き優れた効果を
発揮する。
発揮する。
（１） 中心部に空洞を有すると共に、長繊維あるいは
短繊維またはウィスカにより強化されたセラミック膜を
積層した翼部を形成したので、翼部の複雑な形状部分に
も対応でき、製作性に優れる。
短繊維またはウィスカにより強化されたセラミック膜を
積層した翼部を形成したので、翼部の複雑な形状部分に
も対応でき、製作性に優れる。
（２） セラミック膜の繊維配向方位は各層毎に最適な
方位を選定するので、繊維方位を多次元的に配向でき、
翼部の必要な方位の強度、靭性をコントロールし高める
ことができる。
方位を選定するので、繊維方位を多次元的に配向でき、
翼部の必要な方位の強度、靭性をコントロールし高める
ことができる。
（３） 翼部以外の複雑形状部分を製作性に優れた等方
的セラミックスで形成し、繊維配向翼部を一体化させる
ので、タービン翼としての製作性、設計性に優れる。
的セラミックスで形成し、繊維配向翼部を一体化させる
ので、タービン翼としての製作性、設計性に優れる。
第１図は動翼を示す断面図、第２図は第１図のII−II線
矢視図、第３図は動翼の翼部を示す斜視図である。 図中、２は翼部、７はセラミック膜である。
矢視図、第３図は動翼の翼部を示す斜視図である。 図中、２は翼部、７はセラミック膜である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 孝志 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61−272402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−218303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−180005（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−36903（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 5/14 F01D 5/18 F01D 5/28 C04B 35/00
Claims (1)
- 【請求項１】一方向または二次元的に配向したセラミッ
ク長繊維あるいは短繊維またはウィスカにより強化され
た各セラミックスの膜を適宜組み合わせると共に積層し
て筒状の積層体からなる翼部を形成し、他方、ランダム
に配向したセラミック短繊維またはウィスカにより強化
されたセラミックスからなり、上記翼部を嵌合するため
の凹部を有した基部を形成し、その基部の内部に、上記
翼部内部に冷却空気を導入して翼部先端から排出するた
めの貫通穴を形成したことを特徴とする繊維強化セラミ
ックタービン翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014191A JP2861015B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 繊維強化セラミックタービン翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014191A JP2861015B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 繊維強化セラミックタービン翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196104A JPH02196104A (ja) | 1990-08-02 |
| JP2861015B2 true JP2861015B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=11854236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1014191A Expired - Fee Related JP2861015B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 繊維強化セラミックタービン翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861015B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7306826B2 (en) * | 2004-02-23 | 2007-12-11 | General Electric Company | Use of biased fabric to improve properties of SiC/SiC ceramic composites for turbine engine components |
| US7600979B2 (en) * | 2006-11-28 | 2009-10-13 | General Electric Company | CMC articles having small complex features |
| US11021971B2 (en) | 2013-10-11 | 2021-06-01 | Raytheon Technologies Corporation | CMC blade with monolithic ceramic platform and dovetail |
| JP2016033367A (ja) * | 2014-07-30 | 2016-03-10 | 日本精工株式会社 | スピンドル装置及び静電塗装装置 |
| US10358922B2 (en) | 2016-11-10 | 2019-07-23 | Rolls-Royce Corporation | Turbine wheel with circumferentially-installed inter-blade heat shields |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5436903A (en) * | 1977-08-30 | 1979-03-19 | Pioneer Electronic Corp | Pickup arm |
| JPS59180005A (ja) * | 1983-03-28 | 1984-10-12 | Shimadzu Corp | 羽根車 |
| JPH0610402B2 (ja) * | 1985-05-29 | 1994-02-09 | 石川島播磨重工業株式会社 | 静翼の製造方法 |
-
1989
- 1989-01-25 JP JP1014191A patent/JP2861015B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02196104A (ja) | 1990-08-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |