JPH078501U - タービン動翼植込部の緩衝材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転時の応力集中を緩和すべく軽量化を
図ると共に、ディスクの凹状溝への取付容易化を図った
タービン動翼植込部の緩衝材を提供する。 【構成】 タービンディスク１の凹状の溝２とタービン
動翼３の球根状の植込部４とに間に介在される緩衝材８
において、球根状植込部４の両肩部４ａに位置し凹状溝
２の開口部２ａに当たるパット部８ａと、これらパット
部８ａ間を連結しパット部８ａの厚さより薄く形成され
た連結部８ｂとからなるものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ディスク溝と動翼植込部との間に介設される緩衝材に係り、特に、 軽量化および取付容易化を図ったタービン動翼植込部の緩衝材に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４に示すように、ガスタービンのタービンディスク１には開口部が狭まった 凹状溝２が周方向に間隔を隔てて刻設されており、これら凹状溝２にタービン動 翼３の球根状の植込部４が嵌め込まれている。ここで、ディスク１の凹状溝２と 動翼３の球根状植込部４とはマクロ的に見ると細かな凹凸があるため、これらを 直に接触させるとその凸部において応力集中が発生し、材料本来の限界応力より 遥かに低いところで破壊してしまう。特にタービン動翼３がセラミック製の場合 は致命的である。

【０００３】 そこで、図５に示すように、凹状溝２と球根状植込部４との間に緩衝材５を介 在させることが行われている。この緩衝材５は、一定の厚さの金属板材からなり 、球根状植込部４に巻き付けられた状態で凹状溝２に挿入されるものである。か かる緩衝材５は、その緩衝機能上は厚くすることが望ましい。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、緩衝材５を厚くすると重量が増す。重くなった緩衝材５は、タービン ディスク１の回転時に径方向外方へ移動しようとする遠心力が強くなり、凹状溝 ２の開口部６（くびれ部）に強く接触する。よって、この接触部分が応力集中に より破壊する虞れがある。

【０００５】 また、緩衝材５の厚みが増すと、球根状植込部４に密着させて巻き付けること が困難になる。このため、球根状植込部４に緩衝材５を巻き付けた後これをディ スク１の凹状溝２に挿入するときに、凹状溝２と球根状植込部４との嵌め合いが タイトであることから、緩衝材５が凹状溝２に干渉して挿入しずらくなり、緩衝 材５が傷付いたりずれたりしやすい。

【０００６】 以上の事情を考慮して創案された本考案の目的は、高速回転時の応力集中を緩 和すべく軽量化を図ると共に、ディスクの凹状溝への取付容易化を図ったタービ ン動翼植込部の緩衝材を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、タービンディスクの凹状の溝とタービン 動翼の球根状の植込部とに間に介在される緩衝材において、球根状植込部の両肩 部に位置し凹状溝の開口部に当たるパット部と、これらパット部間を連結しパッ ト部の厚さより薄く形成された連結部とからなっている。

【０００８】

【作用】

タービンディスクが高速回転すると、ディスクの凹状溝に嵌め込まれたタービ ン動翼の球根状植込部が遠心力により径方向外方へ移動しようとし、球根状植込 部の両肩部が凹状溝の開口部に押し付けられる。つまり、この両肩部のみが実質 的に応力を受けることになる。

【０００９】 本考案はこの点に着目し、実質的に応力を受ける球根状植込部の両肩部のみに パット部を設けたものである。すなわち、これらパット部間を結ぶ連結部は緩衝 機能が不要なため極めて薄く形成することができ、全て一様な厚さとなっていた 従来の緩衝材より大幅に軽量化できる。

【００１０】 また、このように連結部を薄くすることにより、パット部と連結部とからなる 緩衝材を球根状植込部に沿って巻き付ける際に、薄い連結部が球根状植込部の形 状に沿って容易に変形するため、密着性が向上する。よって、球根状植込部に緩 衝材を巻き付け、これをディスクの凹状溝に挿入する際の作業性が向上する。

【００１１】 なお、上記連結部を省略すると左右のパット部がばらばらになり、各パット部 を球根状植込部の両肩部に位置させることが困難となる。よって、上記連結部は 左右のパット部を繋ぎその位置合わせを行うために必要な部材である。

【００１２】

【実施例】

以下に本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１３】 図１に示すように、ガスタービンのタービンディスク１には、開口部が狭まっ た凹状溝２が周方向に間隔を隔てて刻設されており、これら凹状溝２にタービン 動翼３の球根状の植込部４が嵌め込まれている。上記タービンディスク１は耐熱 金属（インコネル等）からなり、タービン動翼３はセラミック（窒化珪素等）か らなっている。タービン動翼３の球根状植込部４とタービンディスク１の凹状溝 ２とは、これらを組み付けたとき所定の間隙が生じるように形成されている。

【００１４】 球根状植込部４の両肩部には、根元方向に末広がりに形成された断面ハ字状の 二平面からなる当り部４ａが形成されている。これら当り部４ａは、ＮＣ切削装 置により極めて精度よく平滑に仕上げられており、その両端にはエッジ７が形成 されている。また、左右の当り部４ａの下方は滑らかな曲線によって接続され、 植込部４全体が球根状に形成されている。

【００１５】 凹状溝２の開口部には、上記当り部４ａに所定間隙を隔てて符合する断面ハ字 状の二平面からなる押え部２ａが形成されている。これら押え部２ａも、同様に ＮＣ切削装置（ＮＣワイヤカット）により極めて精度よく平滑に仕上げられてい る。そして、左右の押え部２ａの下方は滑らかな曲線によって接続され、凹状溝 ２全体が球根状に形成されている。

【００１６】 球根状植込部４と凹状溝２との間隙には、ニッケル等の比較的軟らかい耐熱性 金属からなる緩衝材８が介設される。緩衝材８は、球根状植込部４の当り部４ａ （両肩部）に位置し凹状溝２の押え部２ａ（開口部）に当たるパット部８ａと、 これらパット部８ａ間を連結しパット部８ａの厚さより薄く形成された連結部８ ｂとからなっている。かかる緩衝材８は、球根状植込部４にこれを下方からくる むように密着され、そのパット部８ａが当り部４ａのエッジ７に引っ掛かって位 置決めされる。

【００１７】 緩衝材８の展開図を図２に示す。緩衝材８は、薄板の表面が凹凸状に形成され て成っている。この成形にはフォトエッチングが用いられる。つまり、薄板の片 面を全面マスキングすると共に他面を連結部８ｂを除いてマスキングし、この状 態でエッチング処理を行う。これにより、連結部８ｂのみがエッチングされ、そ の厚さがパット部８ａの半分程度になる。具体的には、パット部８ａの厚さが0. 1mm 程度、連結部８ｂの厚さが0.05mm程度に形成されている。

【００１８】 緩衝材８の長手方向の両端部９は、波型状に形成されている。これは緩衝材８ を嵌め込む凹状溝２が、図３に示すようにタービンディスク１に対して斜めに形 成されているからである。つまり、この斜めの凹状溝２内に緩衝材８を嵌め込ん だときに、緩衝材８の長手方向の両端部９がタービンディスク１の端面１０と一 致するようになっている。よって、嵌込後の後処理は不要である。この波型形状 もフォトエッチングによって形成される。すなわち、薄板の両面を所定の波型状 にマスキングしておけば、マスキングの無い部分が両面からエッチングされ型抜 されることになる。

【００１９】 かかる緩衝材８は、球根状植込部４に巻き付けられ、その状態で凹状溝２に挿 入される。これにより、球根状植込部４と凹状溝２との間隙に緩衝材８が介設さ れる。また、緩衝材８を球根状植込部４に巻き付けて緩衝材８に予め大まかな形 状癖をつけておき、この緩衝材８を凹状溝２に半分程度樋状に挿入してそれをガ イドとして球根状植込部４を挿入するようにしてもよい。これは、凹状溝２（金 属）と緩衝材８（金属）のフリクションが、球根状植込部４（セラミック）と緩 衝材８（金属）のフリクションより大きいため、球根状植込部４（セラミック） に緩衝材８（金属）を巻き付けた状態で凹状溝２（金属）に挿入すると、緩衝材 ８（金属）が凹状溝２（金属）に食い付いて球根状植込部４（セラミック）をス ムーズに挿入できなくなる虞れがあるからである。

【００２０】 次に、本実施例の作用について述べる。

【００２１】 タービンディスク１が高速回転すると、ディスク１の凹状溝２に嵌め込まれた タービン動翼３の球根状植込部４が遠心力により径方向外方へ移動しようとし、 球根状植込部４の当り部４ａ（両肩部）が凹状溝２の押え部２ａ（開口部）に押 し付けられる。このとき、当り部４ａと押え部２ａとの間に介設されたパット部 ８ａが緩衝機能を発揮する。これら当り部４ａと押え部２ａとは、ＮＣ加工によ って極めて平滑に形成されているので応力が一カ所に集中することはなく、面当 りにより効率よく応力を緩衝する。

【００２２】 球根状植込部４の当り部４ａ以外の部分は凹状溝２に押し付けられない。よっ て、上記パット部８ａ間を結ぶ連結部８ｂは緩衝機能が不要であり、薄く（パッ ト部８ａの半分程度の厚さ）形成しても何等支障はない。従って、全て一様な厚 さとなっていた図５に示す従来の緩衝材５より大幅に軽量化できる。この結果、 タービンディスク１の高速回転時に径方向外方へ移動しようとする緩衝材８の遠 心力が弱まり、凹状溝２の押え部２ａ（開口部）に生じる応力が大幅に緩和され る。

【００２３】 また、このように連結部８ｂを薄くすることにより、緩衝材８を球根状植込部 ４に沿って巻き付ける際に、薄い連結部８ｂが球根状植込部４の形状に沿って容 易に変形することになる。板材の剛性はその厚さの３乗で効いてくるため、板厚 を1/2 にすると剛性は1/8 と激減するからである。よって、連結部８ｂは、様々 な曲率のカーブからなる球根状植込部４の形状に沿って容易に変形し、植込部４ に密着する。

【００２４】 従って、球根状植込部４に緩衝材８を巻き付け、これをディスク１の凹状溝２ に挿入する際の作業性が向上する。緩衝材８が球根状植込部４に密着していない と、球根状植込部４と凹状溝２との嵌め合いが極めてタイトであるため、挿入時 に緩衝材８が凹状溝２と干渉していまい緩衝材８が傷付いたりずれたりしてしま うが、本実施例によればこの欠点が解消できる。また、連結部８ｂと凹状溝２と の間隙は、タービン動翼３およびディスク１への冷却空気の通路となる。

【００２５】 なお、上記連結部８ｂを省略すると左右のパット部８ａがばらばらになり、各 パット部８ａを球根状植込部４の当り部４ａに位置させることが困難となる。よ って、上記連結部８ｂは、左右のパット部８ａを繋ぎその位置合わせを行うため に必要な部材であり、それに必要な厚さを有していればよい。

【００２６】 また、図２に一点鎖線で示すように緩衝材８の中央部に凸部１０を設け、その 凸部１０を溝２内の底部に当接させ、位置合わせするようにしてもよい。この場 合、溝２内の底部を精度よく平滑に仕上げておけば高精度の位置合わせが可能で ある。

【００２７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係るタービン動翼植込部の緩衝材よれば次に如き 優れた効果を発揮できる。

【００２８】 (1) 応力緩和の機能を全く損なうことなく軽量化できるので、高速回転時に緩 衝材に加わる遠心力により凹状溝の開口部に生じる応力集中を軽減できる。

【００２９】 (2) 連結部の板厚を薄くすることにより、緩衝材を動翼植込部に密着させるこ とができ、凹状溝への取付作業性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すタービン動翼植込部の
緩衝材の断面図である。

【図２】上記緩衝材の展開図であり、(a) は平面図、
(b) は断面図である。

【図３】上記緩衝材が嵌め込まれる凹状溝が形成された
タービンディスクの側面図である。

【図４】タービン動翼とタービンディスクとの組付状態
を示す図である。

【図５】従来例を示すタービン動翼植込部の緩衝材の断
面図である。

【符号の説明】

１ タービンディスク ２ 凹状の溝 ２ａ 開口部である押え部 ３ タービン動翼 ４ 球根状の植込部 ４ａ 両肩部である当り部 ８ 緩衝材 ８ａ パット部 ８ｂ 連結部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービンディスクの凹状の溝とタービン
   動翼の球根状の植込部とに間に介在される緩衝材におい
   て、球根状植込部の両肩部に位置し凹状溝の開口部に当
   たるパット部と、これらパット部間を連結しパット部の
   厚さより薄く形成された連結部とからなるタービン動翼
   植込部の緩衝材。