JPH02169804A - Gas turbine disc - Google Patents
Gas turbine discInfo
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Abstract
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薗えられるガスタービ
ンディスクに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas turbine disk, and more particularly to a gas turbine disk installed in a gas turbine driven by 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を備えてい
る。[Prior Art] Generally, an axial flow gas turbine for power generation or the like includes a gas turbine disk that is rotationally driven by a gas flow.
第3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植込部
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に固定するよ
うになっている。そして動翼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グ)・フオーム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. 3, conventional gas turbine disks of this type include a disk body 1 made of heat-resistant metal or the like, and rotor blades 2 arranged in parallel along the circumferential direction of the disk body 1. The rotor blade 2 is provided with an implant portion 3 whose proximal end side is bulged, and is fixed to the disk body 1 by fitting into a groove portion 4 recessed to match the shape of the implant portion 3. It has become. The rotor blade 2 is provided with a plug (form 6) protruding approximately in the circumferential direction at a position below the blade portion 5.
is formed, and the platforms 6 of other adjacent rotor blades 2
By separating the disk body 1 and the gas passage 7 so as to be continuous with each other, heat transfer from the gas flow to the disk body 1 is alleviated.
また、この他、溝部4において、植込部3との間に、金
属箔や金属フェルト等のg街材が挿入されて構成された
ものも知られている。In addition, there is also known a structure in which a material such as metal foil or metal felt is inserted between the groove part 4 and the implant part 3.
[発明が解決しようとする課題]
ところで、近来にあっては、より高効率のガスタービン
を得るために、ガスを高温に加熱すると共に、動翼2の
冷却をほとんど行わない場合がある。[Problems to be Solved by the Invention] Nowadays, in order to obtain a gas turbine with higher efficiency, there are cases in which gas is heated to a high temperature and the rotor blades 2 are hardly cooled.
このため、タービンディスクが設けられるタ−ビン入口
の温度も非常に高温になる(例えば、約1200℃以上
になる)と共に、動翼2の翼部5及びプラットフォーム
6の温度も高温となる。従って、ガス流から直接、或い
は動翼2を経由しての、ディスク本体1への熱伝達が大
きく、ディスク本体1の温度上昇が著しくなって、ガス
タービンの健全性が失われるという問題があった。Therefore, the temperature at the turbine inlet where the turbine disk is provided becomes very high (for example, about 1200° C. or higher), and the temperature of the blade portion 5 of the rotor blade 2 and the platform 6 also becomes high. Therefore, there is a problem in that heat transfer from the gas flow directly to the disk body 1 or via the rotor blades 2 is large, and the temperature of the disk body 1 increases significantly, leading to loss of integrity of the gas turbine. Ta.
まなこの温度上昇を抑えるために、大量の冷却空気を使
用すると、ガスタービンの効率の低下を招くと同時に、
嵌合部分の周辺での熱応力が非常に大きくなり、タービ
ンの信顆性にも問題を及ぼす。Using a large amount of cooling air to suppress the temperature rise will reduce the efficiency of the gas turbine, and at the same time
Thermal stress in the vicinity of the fitting portion becomes extremely large, which also poses a problem in the reliability of the turbine.
そこで本発明は、上記事情に鑑み、ディスク本体への熱
伝達を抑え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 was devised to provide a gas turbine disk that suppresses heat transfer to the disk body.
[課題を解決するための手段]
本発明は、高温ガス流に臨む外周面と、動翼の植込部を
嵌合させる溝部の内面とに、セラミック材を被覆させて
成る断熱層を設けたものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a heat insulating layer coated with a ceramic material on the outer circumferential surface facing the high-temperature gas flow and on the inner surface of the groove in which the implanted portion of the rotor blade is fitted. It is something.
〔作 用]
上記構成によって、外周面に設けられた断熱層は、ガス
流からの伝熱を妨げる。また溝部の内面に設けられた断
熱層は、動翼を経由する伝熱を抑える。[Function] With the above configuration, the heat insulating layer provided on the outer peripheral surface prevents heat transfer from the gas flow. Furthermore, the heat insulating layer provided on the inner surface of the groove suppresses heat transfer via the rotor blades.
[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。[Example] Embodiments of the present invention will be described below 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 components similar to those of the conventional system are denoted by the same reference numerals, and their explanations will be omitted.
このガスタービンディスクは、高温ガス流に臨む外周面
21と、動翼2の植込部3を嵌合させる溝部22の内面
23とに、断熱層24が設けられて成る。断熱層24は
、セラミック材により成形されており、これら面21.
23を覆っている。This gas turbine disk has a heat insulating layer 24 provided on the outer circumferential surface 21 facing the high-temperature gas flow and on the inner surface 23 of the groove 22 into which the implanted portion 3 of the rotor blade 2 is fitted. The heat insulating layer 24 is molded from a ceramic material, and these surfaces 21.
It covers 23.
すなわち、ニラゲル合金等で成形されるディスク本体1
は、その表面全体に亘って、セラミック材により被覆さ
れていることになる。That is, the disk body 1 is formed of a nila gel alloy or the like.
is coated over its entire surface with a ceramic material.
本実施例にあっては、このセラミック材として、断熱性
、安定性、ディスク本体1を成形する金属との熱膨張差
の小さい点がら、ジルコニアを採用している。In this embodiment, zirconia is used as the ceramic material because of its heat insulating properties, stability, and small difference in thermal expansion from the metal forming the disk body 1.
また本実施例にあっては、第2図に示すように、断熱層
24とディスク本体1との間に、中間層25が設けられ
ている。この中間層25の内、溝部22の内面23にお
いては、ディスク本体1側から開広、耐熱金H,(N
1crAJI Y) 、セラミック・耐熱金属混合物(
N t CrAj Y−50%。Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, an intermediate layer 25 is provided between the heat insulating layer 24 and the disk body 1. In this intermediate layer 25, on the inner surface 23 of the groove 22, heat-resistant metals H, (N
1crAJI Y), ceramic/heat-resistant metal mixture (
NtCrAjY-50%.
ジルコニア)が積層されて成る。また、外周面21にお
いては、同様に、耐熱金属(NiCrAjY)、セラミ
ック・耐熱金属混合物I(NiCrAjY−30%、ジ
ルコニア)、セラミック・耐熱金属混合物I[(N i
CrAJ Y−50%、ジルコニア)、セラミック・
耐熱金属混合物111(NiCrAjY−70%、ジル
コニア)が積層されて成る。zirconia) are laminated. Similarly, on the outer peripheral surface 21, heat-resistant metal (NiCrAjY), ceramic-heat-resistant metal mixture I (NiCrAjY-30%, zirconia), ceramic-heat-resistant metal mixture I [(Ni
CrAJ Y-50%, zirconia), ceramic
A heat-resistant metal mixture 111 (NiCrAjY-70%, zirconia) is laminated.
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。Note that the rotor blade 2 is molded from silicon nitride ceramics.
次に本実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
高温に加熱されたガスは、タービンディスクを回転させ
てタービン仕事を行うと共に、その熱は、動翼2及びデ
ィスク本体1へと伝熱される。このとき断熱層24は、
そのセラミック材の特性により、動翼2経由の、及び直
接の伝熱を遮断して、ディスク本体1の過度な昇温を防
止する。The heated gas rotates the turbine disk to perform turbine work, and the heat is transferred to the rotor blades 2 and the disk body 1. At this time, the heat insulating layer 24 is
The characteristics of the ceramic material block heat transfer via the rotor blades 2 and directly, thereby preventing excessive temperature rise of the disk body 1.
中間層25は、断熱層24とディスク本体1との熱膨張
差に起因する有害な熱応力の発生を防止する。とくに溝
部22においては、中間層25が異なる熱膨張率を有し
た多層構造であるために、植込部3からディスク本体1
にかけての熱応力の発生を緩和させ、嵌合の健全性を維
持させる。The intermediate layer 25 prevents the generation of harmful thermal stress due to the difference in thermal expansion between the heat insulating layer 24 and the disk body 1. In particular, in the groove portion 22, since the intermediate layer 25 has a multilayer structure with different coefficients of thermal expansion, the distance from the implanted portion 3 to the disk body 1 is
This reduces the occurrence of thermal stress over time and maintains the soundness of the fit.
またこのガスタービンディスクを製造するに際しては、
先ず、ニラゲル合金にて、ディスク本1+。In addition, when manufacturing this gas turbine disk,
First, disc book 1+ with Niragel alloy.
1を成形すると共に、所定形状の溝部22を形成する。At the same time, a groove portion 22 having a predetermined shape is formed.
そして溝部22の内面23に、プラズマスプレィによっ
て、耐熱金属をアンダーコーチイン多し、続いてセラミ
ック・耐熱金属混合物(I[)のコーティング、最後に
ジルコニアのコーティングを行った後、その表面を、植
込部3との嵌合に供すべく、再度研磨する。一方、外周
面21にも、プラズマスプレィにより、耐熱金属をアン
ダーコーティングした後、セラミック・耐熱金属混合物
1、Il、Iを順次コーティングして、fif&にジル
コニアをコーティングする。Then, the inner surface 23 of the groove 22 is undercoated with a heat-resistant metal by plasma spraying, followed by coating with a ceramic/heat-resistant metal mixture (I[), and finally coating with zirconia. Polish it again to fit it into the recessed part 3. On the other hand, the outer circumferential surface 21 is also undercoated with a heat-resistant metal by plasma spray, and then coated with the ceramic/heat-resistant metal mixture 1, Il, and I in this order, and the fif& is coated with zirconia.
このように、ディスク本体1にセラミック材による断熱
層を設けて、ガスタービンディスクの遮熱性を高くする
ようにしたので、タービン入口のガス温度を高くしても
、ディスク冷却用の空気量を増やすことなく、ディスク
温度の上昇を抑えることができる。すなわち、タービン
の効率の向上と信頼性の向上を同時に図ることができる
。In this way, a heat insulating layer made of ceramic material is provided on the disk body 1 to improve the heat shielding properties of the gas turbine disk, so even if the gas temperature at the turbine inlet is increased, the amount of air for cooling the disk can be increased. It is possible to suppress the rise in disk temperature without causing any problems. That is, it is possible to simultaneously improve the efficiency and reliability of the turbine.
なお、中間層25としては、従来の金属フェルト等を用
いるようにしてもよい。Note that as the intermediate layer 25, conventional metal felt or the like may be used.
さらに、本発明者らが、上記実施例の構成によるガスタ
ービンを用いて、タービンの入口温度1350 ’Cで
ホットスピンテストを行ったところ、従来の構成(第3
図)と比較して、ディスク外周部の温度を、100℃以
上低く抑えることができた、との結果を得ている。Further, when the present inventors conducted a hot spin test at a turbine inlet temperature of 1350'C using the gas turbine having the configuration of the above embodiment, they found that the conventional configuration (third
The results showed that the temperature at the outer periphery of the disk could be suppressed by more than 100°C compared to the case shown in Figure 1.
[発明の効果コ
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 short, the present invention provides the following excellent effects.
外周面と溝部の内面とに、セラミック材を被覆させて成
る断熱層を設けたので、ガスタービンディスクの過度な
温度上昇を防止し、ガスタービンの効率及び信頼性の向
上に貢献できる。Since the outer peripheral surface and the inner surface of the groove are provided with a heat insulating layer coated with a ceramic material, it is possible to prevent an excessive temperature rise of the gas turbine disk and contribute to improving the efficiency and reliability of the gas turbine.
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、21は外周面、22は溝部、23はその内面、2
4は断熱層である。
特許出願人 石川&播磨重工業株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄
24・・・断熱1
第3図
第2図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 the main part thereof, and FIG. 3 is a sectional view showing a conventional gas turbine disk. In the figure, 21 is the outer peripheral surface, 22 is the groove, 23 is the inner surface, 2
4 is a heat insulating layer. Patent applicant Ishikawa & Harima Heavy Industries Co., Ltd. Representative Patent Attorney
Nobuo Kinutani 24...Insulation 1 Figure 3 Figure 2
Claims (1)
せる溝部の内面とに、セラミック材を被覆させて成る断
熱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 gas turbine disk characterized in that a heat insulating layer made of a ceramic material is provided on the outer circumferential surface facing the high-temperature gas flow and on the inner surface of the groove portion into which the implanted portion of the rotor blade is fitted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63323732A JP2785291B2 (en) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Gas turbine blades |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63323732A JP2785291B2 (en) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Gas turbine blades |
Publications (2)
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JPH02169804A true JPH02169804A (en) | 1990-06-29 |
JP2785291B2 JP2785291B2 (en) | 1998-08-13 |
Family
ID=18157994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63323732A Expired - Lifetime JP2785291B2 (en) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Gas turbine blades |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2785291B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2350408A (en) * | 1999-03-29 | 2000-11-29 | Abb Alstom Power Ch Ag | Turbomachine rotor heat shield |
US8845288B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-09-30 | Rolls-Royce Plc | Turbine rotor assembly |
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-
1988
- 1988-12-23 JP JP63323732A patent/JP2785291B2/en not_active Expired - Lifetime
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GB2350408B (en) * | 1999-03-29 | 2003-01-22 | Abb Alstom Power Ch Ag | Heat shield device in gas turbines |
US8845288B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-09-30 | Rolls-Royce Plc | Turbine rotor assembly |
Also Published As
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---|---|
JP2785291B2 (en) | 1998-08-13 |
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