JPH04259602A - ハイブリッドセラミック静翼 - Google Patents
ハイブリッドセラミック静翼Info
- Publication number
- JPH04259602A JPH04259602A JP1869391A JP1869391A JPH04259602A JP H04259602 A JPH04259602 A JP H04259602A JP 1869391 A JP1869391 A JP 1869391A JP 1869391 A JP1869391 A JP 1869391A JP H04259602 A JPH04259602 A JP H04259602A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sleeve
- core
- metal
- blade
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】〔発明の目的〕
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン静翼に係り
、特にセラミック部材と耐熱合金部材とを適所に採用し
たハイブリッドセラミック静翼に関する。
、特にセラミック部材と耐熱合金部材とを適所に採用し
たハイブリッドセラミック静翼に関する。
【０００３】
【従来の技術】一般に、ガスタービンの高効率化を図る
ためには、タービン入口温度を高温化することが有効で
あるため、従来から断熱合金の開発と冷却方式の改良と
による高温化が図られている。
ためには、タービン入口温度を高温化することが有効で
あるため、従来から断熱合金の開発と冷却方式の改良と
による高温化が図られている。
【０００４】ところが、耐熱合金の開発は、ほぼ限界に
到達したため、さらにタービン入口温度を上昇させるた
めには、より多量の冷却空気を必要とし、効率向上をこ
れ以上望むことは困難である。
到達したため、さらにタービン入口温度を上昇させるた
めには、より多量の冷却空気を必要とし、効率向上をこ
れ以上望むことは困難である。
【０００５】そこで、金属材料よりも優れた耐熱性を有
し、近年機械材料として、高強度、高靭性化の開発が著
しいセラミック材料を用いる試みがなされている。この
セラミック製動翼、静翼を採用することにより、空冷耐
熱合金製動翼、静翼の場合に比較して、高温化かつ無冷
却あるいは大幅な冷却空気量の削減が可能となり、効率
のよいガスタービンが得られる。
し、近年機械材料として、高強度、高靭性化の開発が著
しいセラミック材料を用いる試みがなされている。この
セラミック製動翼、静翼を採用することにより、空冷耐
熱合金製動翼、静翼の場合に比較して、高温化かつ無冷
却あるいは大幅な冷却空気量の削減が可能となり、効率
のよいガスタービンが得られる。
【０００６】しかしながら、現状のセラミック材料は、
耐熱合金材料に比べて強度が劣り、特に引張応力に対し
ては非常に弱いため、単体では構造部材として成立しな
い。このため、従来から、例えば特開昭６１−８９９０
５号公報、実開昭６３−９８４０５号公報あるいは実開
昭６３−９８４０６号公報に示されているように、セラ
ミック材料の特長を活かしてセラミック部材に高温かつ
圧縮応力部を分担させ、一方耐熱合金部材に引張応力部
を分担させる種々のハイブリット構造の静翼が提案され
ている。
耐熱合金材料に比べて強度が劣り、特に引張応力に対し
ては非常に弱いため、単体では構造部材として成立しな
い。このため、従来から、例えば特開昭６１−８９９０
５号公報、実開昭６３−９８４０５号公報あるいは実開
昭６３−９８４０６号公報に示されているように、セラ
ミック材料の特長を活かしてセラミック部材に高温かつ
圧縮応力部を分担させ、一方耐熱合金部材に引張応力部
を分担させる種々のハイブリット構造の静翼が提案され
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ハイブリッ
ドセラミック静翼においては、セラミック材料と耐熱合
金材料との熱膨張率および使用部位の温度条件の相違に
よって発生する熱伸び差があるため、この熱伸び差を吸
収することが必要となる。
ドセラミック静翼においては、セラミック材料と耐熱合
金材料との熱膨張率および使用部位の温度条件の相違に
よって発生する熱伸び差があるため、この熱伸び差を吸
収することが必要となる。
【０００８】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、セラミック材料と耐熱合金材料との間のシー
ル性を向上させ、高温ガスの流入による芯金のメタル温
度の上昇を防止することができるハイブリッドセラミッ
ク静翼を提供することを目的とする。〔発明の構成〕
たもので、セラミック材料と耐熱合金材料との間のシー
ル性を向上させ、高温ガスの流入による芯金のメタル温
度の上昇を防止することができるハイブリッドセラミッ
ク静翼を提供することを目的とする。〔発明の構成〕
【
０００９】
０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るハイブリッ
ドセラミック静翼には、上述した課題を解決する手段と
して、金属製の芯金と、この芯金の両端部にそれぞれ配
置される金属製の外側シュラウドおよび内側シュラウド
と、前記芯金の外周部に装着され前記両シュラウド間に
保持されるセラミック製の翼形スリーブと、この翼形ス
リーブと前記各シュラウドとの間に介装される断熱材と
、少なくともいずれか一方の断熱材を翼形スリーブ側に
押圧するばね部材とを具備するものである。
ドセラミック静翼には、上述した課題を解決する手段と
して、金属製の芯金と、この芯金の両端部にそれぞれ配
置される金属製の外側シュラウドおよび内側シュラウド
と、前記芯金の外周部に装着され前記両シュラウド間に
保持されるセラミック製の翼形スリーブと、この翼形ス
リーブと前記各シュラウドとの間に介装される断熱材と
、少なくともいずれか一方の断熱材を翼形スリーブ側に
押圧するばね部材とを具備するものである。
【００１０】
【作用】本発明に係るハイブリッドセラミック静翼にお
いては、金属製の芯金の外周部に、セラミック製の翼形
スリーブが装着され、この翼形スリーブとこれを保持す
る外側シュラウドおよび内側シュラウドとの間には、断
熱材が介装される。このため、セラミック材料と金属材
料との間のシール製が向上する。
いては、金属製の芯金の外周部に、セラミック製の翼形
スリーブが装着され、この翼形スリーブとこれを保持す
る外側シュラウドおよび内側シュラウドとの間には、断
熱材が介装される。このため、セラミック材料と金属材
料との間のシール製が向上する。
【００１１】ところで、セラミック材料と金属材料との
間には、熱伸び差があるが、少なくともいずれか一方の
断熱材は、ばね部材により翼形スリーブ側に押圧される
ので、熱伸び差が吸収され、良好なシール製が確保され
、高温ガスの流入による芯金のメタル温度上昇を防止す
ることが可能となる。
間には、熱伸び差があるが、少なくともいずれか一方の
断熱材は、ばね部材により翼形スリーブ側に押圧される
ので、熱伸び差が吸収され、良好なシール製が確保され
、高温ガスの流入による芯金のメタル温度上昇を防止す
ることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明に係るハイブリッドセラミック
静翼の第１実施例を図面を参照して説明する。
静翼の第１実施例を図面を参照して説明する。
【００１３】図２および図３は、本発明に係るハイブリ
ッドセラミック静翼の一例として、１セグメント２枚綴
りのガスタービンハイブリッドセラミック静翼を示すも
ので、図１は図３のＩＩＩ −ＩＩＩ 線断面図を示す
。
ッドセラミック静翼の一例として、１セグメント２枚綴
りのガスタービンハイブリッドセラミック静翼を示すも
ので、図１は図３のＩＩＩ −ＩＩＩ 線断面図を示す
。
【００１４】このハイブリッドセラミック静翼は、図１
に示すように、耐熱合金製の外側シュラウド（ノズルダ
イアフラム外輪）１と一体成形される芯金２を備えてお
り、この芯金２の外周部には、図１、図２および図４に
示すように、セラミック製の翼形スリーブ３が装着され
、この翼形スリーブ３は外側シュラウド１と内側シュラ
ウド（ノズルダイアフラム内輪）４との間で保持される
ようになっている。
に示すように、耐熱合金製の外側シュラウド（ノズルダ
イアフラム外輪）１と一体成形される芯金２を備えてお
り、この芯金２の外周部には、図１、図２および図４に
示すように、セラミック製の翼形スリーブ３が装着され
、この翼形スリーブ３は外側シュラウド１と内側シュラ
ウド（ノズルダイアフラム内輪）４との間で保持される
ようになっている。
【００１５】前記内側シュラウド４は、耐熱合金で形成
されており、この内側シュラウド４は、図１に示すよう
に、前記芯金２の先端側を内側シュラウド４に挿入する
とともに、その先端部に形成されたねじ部５にナット６
およびロックナット７を装着して締め付けることにより
、芯金２の内端に一体に連結固定されるようになってい
る。
されており、この内側シュラウド４は、図１に示すよう
に、前記芯金２の先端側を内側シュラウド４に挿入する
とともに、その先端部に形成されたねじ部５にナット６
およびロックナット７を装着して締め付けることにより
、芯金２の内端に一体に連結固定されるようになってい
る。
【００１６】この内側シュラウド４および外側シュラウ
ド１と前記翼形スリーブ３との間には、図１に示すよう
に、一体または別体構造の断熱材８および押え板９がそ
れぞれ介装されており、各押え板９は、各シュラウド１
，４の芯金２の外周部に形成した溝部１０に精度よく嵌
入され、翼形スリーブ３の内外間をシールできるように
なっている。
ド１と前記翼形スリーブ３との間には、図１に示すよう
に、一体または別体構造の断熱材８および押え板９がそ
れぞれ介装されており、各押え板９は、各シュラウド１
，４の芯金２の外周部に形成した溝部１０に精度よく嵌
入され、翼形スリーブ３の内外間をシールできるように
なっている。
【００１７】外側シュラウド１の前記押え板９の背面側
には、図１および図３に示すように、スプリングホルダ
１１が各翼形スリーブ３に対し２個ずつ設けられており
、このスプリングホルダ１１内には、スプリングピン１
２を介し押え板９を翼形スリーブ３側に押圧するコイル
スプリング１３が配置され、このコイルスプリング１３
のばね力は、スプリングホルダ１１の外端に螺装される
スプリング押えプラグ１４を調節することにより調整さ
れるようになっている。このスプリング押えプラグ１４
には、図１および図３に示すように、スプリングホルダ
１１内のコイルスプリング１３のばね力が過熱により弱
まるのを防止するため、プラグ冷却孔１５が穿設されて
おり、このプラグ冷却孔１５を介し、スプリングホルダ
１１内に冷却空気を導入できるようになっている。
には、図１および図３に示すように、スプリングホルダ
１１が各翼形スリーブ３に対し２個ずつ設けられており
、このスプリングホルダ１１内には、スプリングピン１
２を介し押え板９を翼形スリーブ３側に押圧するコイル
スプリング１３が配置され、このコイルスプリング１３
のばね力は、スプリングホルダ１１の外端に螺装される
スプリング押えプラグ１４を調節することにより調整さ
れるようになっている。このスプリング押えプラグ１４
には、図１および図３に示すように、スプリングホルダ
１１内のコイルスプリング１３のばね力が過熱により弱
まるのを防止するため、プラグ冷却孔１５が穿設されて
おり、このプラグ冷却孔１５を介し、スプリングホルダ
１１内に冷却空気を導入できるようになっている。
【００１８】なお、図１および図３において、符号１６
は外側シュラウド１および芯金２に設けられた貫通孔で
ある。
は外側シュラウド１および芯金２に設けられた貫通孔で
ある。
【００１９】次に、本実施例の作用について説明する。
【００２０】金属製の芯金２とセラミック製の翼形スリ
ーブ３との径方向の熱伸び差は、ガスタービン運転中の
ホット時に最大となり、この際に、コイルスプリング１
３のばね長は最大となる。したがって、この際に翼形ス
リーブ３と断熱材８および押え板９との間のシール性が
適正に保たれるばね力が得られるよう、予めスプリング
押えプラグ１４を調節して、コイルスプリング１３に最
適な予荷重をかけておく。
ーブ３との径方向の熱伸び差は、ガスタービン運転中の
ホット時に最大となり、この際に、コイルスプリング１
３のばね長は最大となる。したがって、この際に翼形ス
リーブ３と断熱材８および押え板９との間のシール性が
適正に保たれるばね力が得られるよう、予めスプリング
押えプラグ１４を調節して、コイルスプリング１３に最
適な予荷重をかけておく。
【００２１】しかして、コールド時およびホット時を通
じて、翼形スリーブ３には、常に機械的圧縮応力が掛っ
た状態となり、これにより、翼形スリーブ３と各シュラ
ウド１，４との間は、断熱材８で断熱された状態で、押
え板９により充分なシール性が確保され、芯金２と翼形
スリーブ３との間の空気層が、断熱密閉状態となる。こ
のため、翼形スリーブ３の内外面間の温度差が最少とな
り、発生する熱応力を極力小さく抑えることができると
ともに、セラミック部材の弱点である引張応力場の問題
を回避することができる。
じて、翼形スリーブ３には、常に機械的圧縮応力が掛っ
た状態となり、これにより、翼形スリーブ３と各シュラ
ウド１，４との間は、断熱材８で断熱された状態で、押
え板９により充分なシール性が確保され、芯金２と翼形
スリーブ３との間の空気層が、断熱密閉状態となる。こ
のため、翼形スリーブ３の内外面間の温度差が最少とな
り、発生する熱応力を極力小さく抑えることができると
ともに、セラミック部材の弱点である引張応力場の問題
を回避することができる。
【００２２】また、芯金２と翼形スリーブ３との間の断
熱空気層の効果により、芯金２の冷却空気量を、従来の
金属製冷却静翼よりも減少させ、ガスタービンの効率を
向上させることができる。
熱空気層の効果により、芯金２の冷却空気量を、従来の
金属製冷却静翼よりも減少させ、ガスタービンの効率を
向上させることができる。
【００２３】図５は、本発明の第２実施例を示すもので
、第１実施例におけるコイルスプリング１３に代え、任
意枚数の皿ばね２３を用いるようにしたものである。
、第１実施例におけるコイルスプリング１３に代え、任
意枚数の皿ばね２３を用いるようにしたものである。
【００２４】なお、その他の点については、前記第１実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
【００２５】しかして、皿ばね２３を用いても、前記第
１実施例と同様の効果が期待できる。
１実施例と同様の効果が期待できる。
【００２６】図６は、本発明の第３実施例を示すもので
、前記第１実施例と異なり、外側シュラウド１と芯金２
とを別体で製作し、両者を組み立てた後、図中符号ａで
示す部分を全周溶接して一体構造とするようにしたもの
である。
、前記第１実施例と異なり、外側シュラウド１と芯金２
とを別体で製作し、両者を組み立てた後、図中符号ａで
示す部分を全周溶接して一体構造とするようにしたもの
である。
【００２７】なお、その他の点については、前記第１実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
施例と同一構成となっており、作用も同一である。
【００２８】しかして、外側シュラウド１と芯金２とを
別体で製作することにより、個々の部品の製作が容易と
なり、コストダウンを図ることができる。
別体で製作することにより、個々の部品の製作が容易と
なり、コストダウンを図ることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
ラミック材料と耐熱合金材料との間のシール性を向上さ
せ、高温ガスの流入による芯金のメタル温度の上昇を防
止することができる。このため、従来の金属製空気冷却
静翼よりも芯金冷却空気量を大幅に減少でき、ガスター
ビンの熱効率を向上させることができる。
ラミック材料と耐熱合金材料との間のシール性を向上さ
せ、高温ガスの流入による芯金のメタル温度の上昇を防
止することができる。このため、従来の金属製空気冷却
静翼よりも芯金冷却空気量を大幅に減少でき、ガスター
ビンの熱効率を向上させることができる。
【図１】本発明に係るハイブリッドセラミック静翼の第
１実施例を示すもので、図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図。
１実施例を示すもので、図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図。
【図２】１セグメント２枚つづりのガスタービンハイブ
リッドセラミック静翼をガス流入方向から見た全体正面
図。
リッドセラミック静翼をガス流入方向から見た全体正面
図。
【図３】図２の平面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】本発明の第２実施例を示すハイブリッドセラミ
ック静翼の要部断面図。
ック静翼の要部断面図。
【図６】本発明の第３実施例を示すハイブリッドセラミ
ック静翼の要部断面図。
ック静翼の要部断面図。
１ 外側シュラウド
２ 芯金
３ 翼形スリーブ
４ 内側シュラウド
８ 断熱材
９ 押え板
１０ 溝部
１１ スリーブホルダ
１２ スプリングピン
１３ コイルスプリング
１４ スプリング押えプラプ
１５ プラグ冷却孔
２３ 皿ばね
Claims (1)
- 【請求項１】 金属製の芯金と、この芯金の両端部に
それぞれ配置される金属製の外側シュラウドおよび内側
シュラウドと、前記芯金の外周部に装着され前記両シュ
ラウド間に保持されるセラミック製の翼形スリーブと、
この翼形スリーブと前記各シュラウドとの間に介装され
る断熱材と、少なくともいずれか一方の断熱材を翼形ス
リーブ側に押圧するばね部材とを具備することを特徴と
するハイブリッドセラミック静翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1869391A JPH04259602A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | ハイブリッドセラミック静翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1869391A JPH04259602A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | ハイブリッドセラミック静翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04259602A true JPH04259602A (ja) | 1992-09-16 |
Family
ID=11978706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1869391A Pending JPH04259602A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | ハイブリッドセラミック静翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04259602A (ja) |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP1869391A patent/JPH04259602A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7175387B2 (en) | Seal arrangement for reducing the seal gaps within a rotary flow machine | |
| US5743713A (en) | Blade, turbine disc and hybrid type gas turbine blade | |
| JP3652780B2 (ja) | タービン冷却装置 | |
| JPH023004B2 (ja) | ||
| JP2004003477A (ja) | セラミック製タービンシュラウド | |
| BRPI0416514B1 (pt) | Sistema de camadas de alta temperatura para a dissipação de calor e processo para sua fabricação | |
| JPS6267237A (ja) | 二流路型排気駆動タ−ボチヤ−ジヤ | |
| JPH05113136A (ja) | セラミツクガスタービン | |
| JPS6241903A (ja) | ガスタ−ビン静翼 | |
| JPH03505116A (ja) | 高温タービンエンジン構造体 | |
| JPH0828303A (ja) | ガスタービンの動翼 | |
| JPH04259602A (ja) | ハイブリッドセラミック静翼 | |
| JPS59180006A (ja) | ガスタ−ビン静翼セグメント | |
| JPH10331602A (ja) | ガスタービン | |
| JPH0123653B2 (ja) | ||
| JPH0711905A (ja) | ハイブリッドセラミック静翼 | |
| JP2869984B2 (ja) | セラミック翼の嵌合構造 | |
| EP2743449A2 (en) | Impeller backface rotating heat shield | |
| JPH02196105A (ja) | ガスタービンディスク | |
| JP2895265B2 (ja) | ガスタービンの静翼 | |
| JPH08226304A (ja) | セラミック静翼 | |
| JPS6327522B2 (ja) | ||
| JP2011032871A (ja) | ターボチャージャ用タービンハウジング及びその製造方法 | |
| JPH066162Y2 (ja) | 蒸気タービン内車室の取付構造 | |
| JP2851518B2 (ja) | タービン動翼 |