JPH02196105A - ガスタービンディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

［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。

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、その基端側か膨出されて成る根部３
が投けられており、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１ラツトフオーム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。

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Ｍ衝打
（図示せず）が挿入されている。

［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。

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。

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Ｍ街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。

［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この根部を
嵌合させるための溝部との間に、セラミックスを含有し
た緩衝材で成る緩衝層を設けたものである。

［作　用］ 上記構成によって、緩衝層は、セラミックスの特性を付
与されたＭ衝打によって、長時間の高温高速運転の下で
もクリープ変形を起さず、かつ塑性変形は可能であるた
め、根部と溝部との嵌合接触を均一化する。

［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。

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。

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＃ｌ街層１２を設けて成る。

本実施例にあっては、Ｍｆｌｌ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に挟み込む形にしであ
る。

なお、動′Ｒ２は、窒化ケイ素系セラミックスにより成
形されている。

このように構成することによって、Ｍｌｌ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。

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。

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にニッケ
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。

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６００＋ｇ／ｓの条件でテストを行ったところ、
この［１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、Ｍ商材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、従来の構成にニッケル
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。

このほか、緩衝層を構成する緩衝材としては、上記実施
例の金属テープに限らず、例えば第３図に示すように、
緩衝材２１を溶射して、根部３と溝部４との間を充填す
ることで、Ｍ衝庸２２を設けるようにしてらよい。

［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。

根部と溝部との間にセラミックスを含有したｙ１衝材で
成るＭｌ街層を設けたので、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。

【図面の簡単な説明】

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図は本
発明の曲の実施例を示した断面図、第４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Ｍ部材、
１２はＭｉｌ１層である。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、セラミックスを含有した緩衝材
   で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。