JPH08109802A - タービン用セラミック静翼 - Google Patents
タービン用セラミック静翼Info
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- JPH08109802A JPH08109802A JP24591194A JP24591194A JPH08109802A JP H08109802 A JPH08109802 A JP H08109802A JP 24591194 A JP24591194 A JP 24591194A JP 24591194 A JP24591194 A JP 24591194A JP H08109802 A JPH08109802 A JP H08109802A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】タービン翼部を複数のセラミック要素に分割し
た場合、セラミック要素同士の結合およびセラミック要
素の位置決めを容易に行えるようにする。 【構成】翼部１は分割面６Ａ，６Ｂで分割されて１６個
のセラミック要素５Ａ〜５Ｄから構成され、それらのセ
ラミック要素５Ａ〜５Ｄは結合部材７により結合されて
いる。翼部１の中央に配置されたセラミック要素５Ａに
は４つの角部に、上下または左右に配置されたセラミッ
ク要素５Ｂ，５Ｃには２つの角部に、コーナに配置され
たセラミック要素５Ｄには１つの角部に、結合部材７が
嵌合するための溝がそれぞれ形成されている。結合部材
７は両端が太く中央が細く形成されてており、セラミッ
ク要素５Ａ〜５Ｄに形成された前記溝は結合部材７がち
ょうど嵌合する形状をなしている。
た場合、セラミック要素同士の結合およびセラミック要
素の位置決めを容易に行えるようにする。 【構成】翼部１は分割面６Ａ，６Ｂで分割されて１６個
のセラミック要素５Ａ〜５Ｄから構成され、それらのセ
ラミック要素５Ａ〜５Ｄは結合部材７により結合されて
いる。翼部１の中央に配置されたセラミック要素５Ａに
は４つの角部に、上下または左右に配置されたセラミッ
ク要素５Ｂ，５Ｃには２つの角部に、コーナに配置され
たセラミック要素５Ｄには１つの角部に、結合部材７が
嵌合するための溝がそれぞれ形成されている。結合部材
７は両端が太く中央が細く形成されてており、セラミッ
ク要素５Ａ〜５Ｄに形成された前記溝は結合部材７がち
ょうど嵌合する形状をなしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はタービン用セラミック静
翼に係り、特にタービンが大型化されても高い信頼性を
確保できるタービン用セラミック静翼に関する。
翼に係り、特にタービンが大型化されても高い信頼性を
確保できるタービン用セラミック静翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にガスタービンの効率は、燃焼器出
口温度もしくはタービン入口温度の上昇に比例して向上
する。しかしながら、燃焼ガスに曝される高温ガスパス
部を現状の耐熱合金で構成した場合、耐熱性の限界から
使用温度に限界があるため、要素内に複雑な冷却空気流
路を設け、圧縮機からの抽気により、要素の温度を下げ
て使用している。冷却空気の大量の使用はガスタービン
全体の効率低下を招くため、燃焼ガス温度の上昇が直接
に効率向上に反映されないことが問題となっていた。
口温度もしくはタービン入口温度の上昇に比例して向上
する。しかしながら、燃焼ガスに曝される高温ガスパス
部を現状の耐熱合金で構成した場合、耐熱性の限界から
使用温度に限界があるため、要素内に複雑な冷却空気流
路を設け、圧縮機からの抽気により、要素の温度を下げ
て使用している。冷却空気の大量の使用はガスタービン
全体の効率低下を招くため、燃焼ガス温度の上昇が直接
に効率向上に反映されないことが問題となっていた。
【０００３】一方、セラミックスは１４００℃に近いレ
ベルでの耐熱性を有するため、高温ガスパス部要素に、
セラミックスを適用できれば、冷却空気の大幅な低減も
しくは無冷却化が図られ、性能向上が可能である。
ベルでの耐熱性を有するため、高温ガスパス部要素に、
セラミックスを適用できれば、冷却空気の大幅な低減も
しくは無冷却化が図られ、性能向上が可能である。
【０００４】しかしながら、セラミックスは靱性が低
く、また部材の寸法が大きくなるほど強度が低下する寸
法効果を有するため、ガスタービンの運転時に作用する
熱応力に対する信頼性を確保するのは困難である。
く、また部材の寸法が大きくなるほど強度が低下する寸
法効果を有するため、ガスタービンの運転時に作用する
熱応力に対する信頼性を確保するのは困難である。
【０００５】このようなセラミックスを適用した例とし
ては、特開昭６１ー８９９０３号公報、特開昭５７ー６
１８８１号公報に記載されたものがある。この例では、
セラミック静翼は、翼高さおよび翼弦方向に分割されて
いるため、分割面での熱応力が自由となるため、高い熱
応力の発生を抑制し信頼性を向上させることが可能とな
った。
ては、特開昭６１ー８９９０３号公報、特開昭５７ー６
１８８１号公報に記載されたものがある。この例では、
セラミック静翼は、翼高さおよび翼弦方向に分割されて
いるため、分割面での熱応力が自由となるため、高い熱
応力の発生を抑制し信頼性を向上させることが可能とな
った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、分割された各セラミック要素を組み合わせ
る方法として、一方のセラミック要素には凸部を形成
し、他方のセラミック要素には凹部を形成して、凸部を
凹部に嵌合させることによりセラミック要素同士を結合
させるようにしている。このような結合方法では、凸部
と凹部の加工寸法に少しでも誤差があるとセラミック要
素同士の結合が不可能となるので、加工に際しては高い
寸法精度が要求され、コストアップの要因となってい
る。
来技術では、分割された各セラミック要素を組み合わせ
る方法として、一方のセラミック要素には凸部を形成
し、他方のセラミック要素には凹部を形成して、凸部を
凹部に嵌合させることによりセラミック要素同士を結合
させるようにしている。このような結合方法では、凸部
と凹部の加工寸法に少しでも誤差があるとセラミック要
素同士の結合が不可能となるので、加工に際しては高い
寸法精度が要求され、コストアップの要因となってい
る。
【０００７】本発明の目的は、分割されたセラミック要
素同士の結合を容易に行え、かつセラミックス要素の位
置決めも容易なタービン用セラミック静翼を提供するこ
とである。
素同士の結合を容易に行え、かつセラミックス要素の位
置決めも容易なタービン用セラミック静翼を提供するこ
とである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、翼高さ方向の上下両端が拘束されたター
ビン翼部を、翼弦方向、翼高さ方向および翼厚方向の少
なくとも１つの方向に分割し、分割により形成された複
数のセラミック要素を結合した構成のタービン用セラミ
ック静翼において、前記セラミック要素とは別個に設け
られた結合手段によって、前記セラミック要素同士を結
合したことを特徴としている。◆結合手段の具体例とし
ては、前記セラミック要素とは別個に設けられ且つ前記
分割面を横切るピンが適当である。
に、本発明は、翼高さ方向の上下両端が拘束されたター
ビン翼部を、翼弦方向、翼高さ方向および翼厚方向の少
なくとも１つの方向に分割し、分割により形成された複
数のセラミック要素を結合した構成のタービン用セラミ
ック静翼において、前記セラミック要素とは別個に設け
られた結合手段によって、前記セラミック要素同士を結
合したことを特徴としている。◆結合手段の具体例とし
ては、前記セラミック要素とは別個に設けられ且つ前記
分割面を横切るピンが適当である。
【０００９】また、本発明は、翼高さ方向の上下両端が
拘束されたタービン翼部を、翼弦方向および翼高さ方向
に２方向に、または翼弦方向、翼高さ方向および翼厚方
向の３方向に分割し、分割により形成された複数のセラ
ミック要素を結合した構成のタービン用セラミック静翼
において、前記セラミック要素とは別個に設けられた結
合手段を、翼弦方向の分割面と翼高さ方向の分割面との
交線上に配置し、この交線に接するセラミック要素同士
を前記結合手段によって結合するとともに、前記セラミ
ック要素のうち翼弦方向両端のセラミック要素を前記セ
ラミック要素とは別個の翼高さ方向に設けられたピンに
よって結合したことを特徴としている。
拘束されたタービン翼部を、翼弦方向および翼高さ方向
に２方向に、または翼弦方向、翼高さ方向および翼厚方
向の３方向に分割し、分割により形成された複数のセラ
ミック要素を結合した構成のタービン用セラミック静翼
において、前記セラミック要素とは別個に設けられた結
合手段を、翼弦方向の分割面と翼高さ方向の分割面との
交線上に配置し、この交線に接するセラミック要素同士
を前記結合手段によって結合するとともに、前記セラミ
ック要素のうち翼弦方向両端のセラミック要素を前記セ
ラミック要素とは別個の翼高さ方向に設けられたピンに
よって結合したことを特徴としている。
【００１０】更に、本発明は、翼高さ方向の上下両端が
拘束され且つ内部に孔を有するシェル形状のタービン翼
部を、翼周方向および翼高さ方向に分割し、分割により
形成された複数のセラミック要素を結合した構成のター
ビン用セラミック静翼において、前記セラミック要素の
翼周方向端面に翼高さ方向の溝を形成するとともに、前
記セラミック要素とは別個に設けられたプレートを前記
溝内に嵌合させることにより、前記セラミック要素同士
を結合したことを特徴とするものである。
拘束され且つ内部に孔を有するシェル形状のタービン翼
部を、翼周方向および翼高さ方向に分割し、分割により
形成された複数のセラミック要素を結合した構成のター
ビン用セラミック静翼において、前記セラミック要素の
翼周方向端面に翼高さ方向の溝を形成するとともに、前
記セラミック要素とは別個に設けられたプレートを前記
溝内に嵌合させることにより、前記セラミック要素同士
を結合したことを特徴とするものである。
【００１１】また、上記シェル形状のタービン翼部を有
するセラミック静翼においは、セラミック要素とは別個
に設けられた結合手段によって、前記セラミック要素を
前記芯材に結合するようにしても良い。
するセラミック静翼においは、セラミック要素とは別個
に設けられた結合手段によって、前記セラミック要素を
前記芯材に結合するようにしても良い。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、結合手段がセラミック静翼
とは別個に設けられているので、セラミック要素をあま
り高精度に加工しなくてもセラミック要素同士を結合
し、かつ各セラミック要素の位置決めを容易に行うこと
が可能となる。その結果、セラミック要素を加工する際
の手間を大幅に軽減することができ、コスト低減が可能
である。
とは別個に設けられているので、セラミック要素をあま
り高精度に加工しなくてもセラミック要素同士を結合
し、かつ各セラミック要素の位置決めを容易に行うこと
が可能となる。その結果、セラミック要素を加工する際
の手間を大幅に軽減することができ、コスト低減が可能
である。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。◆一般に、セラミック静翼は図１２のような構成と
なっている。すなわち、セラミック静翼は基本的に翼部
１とその両端のサイドウォール２とより構成されてい
る。この例では、翼部１は中心部に孔３を有するシェル
４をなし、その両端部がサイドウォール２に嵌合されて
いる。また、シェル４の中心部の孔３内には、ケーシン
グと構造的に接続された芯材が嵌合されるのが一般的で
ある。
る。◆一般に、セラミック静翼は図１２のような構成と
なっている。すなわち、セラミック静翼は基本的に翼部
１とその両端のサイドウォール２とより構成されてい
る。この例では、翼部１は中心部に孔３を有するシェル
４をなし、その両端部がサイドウォール２に嵌合されて
いる。また、シェル４の中心部の孔３内には、ケーシン
グと構造的に接続された芯材が嵌合されるのが一般的で
ある。
【００１４】セラミック静翼の場合、燃料遮断に伴うト
リップ時に翼後縁部に高い熱応力が発生する。これを防
ぐために翼部を、翼高さ方向または翼弦方向に、もしく
は翼高さ方向および翼弦方向に同時に分割して応力の自
由面を設け、これにより信頼性を確保する手法がすでに
利用されている。
リップ時に翼後縁部に高い熱応力が発生する。これを防
ぐために翼部を、翼高さ方向または翼弦方向に、もしく
は翼高さ方向および翼弦方向に同時に分割して応力の自
由面を設け、これにより信頼性を確保する手法がすでに
利用されている。
【００１５】図１３は、上記手法を取り入れた例の一つ
を示している。この例では、セラミック静翼の翼部１
は、分割面６Ａ，６Ｂによって翼弦方向および翼高さ方
向に同時に分割された複数のセラミック要素５から構成
されている。このように構成すると、翼部１が多数のセ
ラミック要素５から構成されているため、要素間の分割
面６Ａ，６Ｂでは熱応力の垂直成分はゼロとなる自由面
が形成され、大型化に際しても熱応力を大幅に低減で
き、信頼性を向上することが可能となる。
を示している。この例では、セラミック静翼の翼部１
は、分割面６Ａ，６Ｂによって翼弦方向および翼高さ方
向に同時に分割された複数のセラミック要素５から構成
されている。このように構成すると、翼部１が多数のセ
ラミック要素５から構成されているため、要素間の分割
面６Ａ，６Ｂでは熱応力の垂直成分はゼロとなる自由面
が形成され、大型化に際しても熱応力を大幅に低減で
き、信頼性を向上することが可能となる。
【００１６】また翼部１が図１４のように構成されたも
のもある。この例では、翼部１は翼弦方向および翼高さ
方向に加えて、分割面６Ｃで翼厚さ方向にも分割されて
おり、一層熱応力を低減することが可能となっている。
のもある。この例では、翼部１は翼弦方向および翼高さ
方向に加えて、分割面６Ｃで翼厚さ方向にも分割されて
おり、一層熱応力を低減することが可能となっている。
【００１７】翼部１がシェル構造を有する場合は、図１
５のように構成されている。すなわち、翼部１は中心部
に孔３を有するシェル４をなし、そのシェル４は分割面
６Ｄ，６Ｅによって翼高さ方向および翼周方向に沿って
分割された複数のセラミック要素５から構成され、これ
によって熱応力の低減が可能となっている。
５のように構成されている。すなわち、翼部１は中心部
に孔３を有するシェル４をなし、そのシェル４は分割面
６Ｄ，６Ｅによって翼高さ方向および翼周方向に沿って
分割された複数のセラミック要素５から構成され、これ
によって熱応力の低減が可能となっている。
【００１８】図１３〜図１５のように複数のセラミック
要素５に分割した場合、複数のセラミック要素５から翼
部１を組み立てたときの組立て精度が問題となる。◆そ
こで、本実施例では、図１３〜図１５のような構成によ
り組立て精度の向上を図っている。
要素５に分割した場合、複数のセラミック要素５から翼
部１を組み立てたときの組立て精度が問題となる。◆そ
こで、本実施例では、図１３〜図１５のような構成によ
り組立て精度の向上を図っている。
【００１９】まず、図１は図１３に示された翼部を組立
てた例である。複数のセラミック要素が、セラミック要
素とは別個に形成された結合部材を用いて一体的に結合
されている。すなわち、翼部１は分割面６Ａ，６Ｂで分
割されて１６個のセラミック要素５Ａ〜５Ｄから構成さ
れ、それらのセラミック要素５Ａ〜５Ｄは結合部材７に
より結合されている。分割面６Ａにおける断面を図２に
示す。
てた例である。複数のセラミック要素が、セラミック要
素とは別個に形成された結合部材を用いて一体的に結合
されている。すなわち、翼部１は分割面６Ａ，６Ｂで分
割されて１６個のセラミック要素５Ａ〜５Ｄから構成さ
れ、それらのセラミック要素５Ａ〜５Ｄは結合部材７に
より結合されている。分割面６Ａにおける断面を図２に
示す。
【００２０】図１において、１６個のセラミック要素の
うち、中央に配置されたセラミック要素５Ａには４つの
角部に、上下または左右に配置されたセラミック要素５
Ｂ，５Ｃには２つの角部に、コーナに配置されたセラミ
ック要素５Ｄには１つの角部に、結合部材７が嵌合する
ための溝がそれぞれ形成されている。結合部材７は両端
が太く中央が細く形成されている。セラミック要素５
Ｂ，５Ｄはサイドウォール２（図１２参照）に嵌合され
固定されている。また、左右両端にくるセラミック要素
５Ｃ，５Ｄにはピン８が翼高さ方向に配置され、セラミ
ック要素５Ｃが抜け出ないようになっている。なお、セ
ラミック要素５Ａ〜５Ｄの角部に形成された前記溝は結
合部材７がちょうど嵌合する形状をなしている。
うち、中央に配置されたセラミック要素５Ａには４つの
角部に、上下または左右に配置されたセラミック要素５
Ｂ，５Ｃには２つの角部に、コーナに配置されたセラミ
ック要素５Ｄには１つの角部に、結合部材７が嵌合する
ための溝がそれぞれ形成されている。結合部材７は両端
が太く中央が細く形成されている。セラミック要素５
Ｂ，５Ｄはサイドウォール２（図１２参照）に嵌合され
固定されている。また、左右両端にくるセラミック要素
５Ｃ，５Ｄにはピン８が翼高さ方向に配置され、セラミ
ック要素５Ｃが抜け出ないようになっている。なお、セ
ラミック要素５Ａ〜５Ｄの角部に形成された前記溝は結
合部材７がちょうど嵌合する形状をなしている。
【００２１】上記構成の翼部１を組み立てる場合は、図
１において、まず翼高さ方向で最下段のセラミック要素
を配置し、各セラミック要素の角部に結合部材を嵌合さ
せ、さらにピン８を立ててから、２段目のセラミック要
素を載置するといった手順で組立てていき、最後に最上
段のセラミック要素を載置して完了する。
１において、まず翼高さ方向で最下段のセラミック要素
を配置し、各セラミック要素の角部に結合部材を嵌合さ
せ、さらにピン８を立ててから、２段目のセラミック要
素を載置するといった手順で組立てていき、最後に最上
段のセラミック要素を載置して完了する。
【００２２】このように、本実施例によれば、セラミッ
ク要素の角部に配設された結合部材７またはピン８によ
り、隣接する他のセラミック要素が位置決めされ、さら
にセラミック要素の上下端部がサイドウォールで固定さ
れるため、全体は分割面に応力自由面を有しながら、互
いに拘束して一体構造を形成することが可能となる。
ク要素の角部に配設された結合部材７またはピン８によ
り、隣接する他のセラミック要素が位置決めされ、さら
にセラミック要素の上下端部がサイドウォールで固定さ
れるため、全体は分割面に応力自由面を有しながら、互
いに拘束して一体構造を形成することが可能となる。
【００２３】なお、図３に示すように、複数のセラミッ
ク要素５Ａ〜５Ｄを翼高さ方向に配置されたピン８だけ
を用いて結合することも可能である。この場合、翼高さ
方向のピン８に加えて、翼弦方向にピンを配置するよう
にしても良い。また図３では、１本のピン８が最上段の
セラミック要素から最下段のセラミック要素まで貫通し
た構成であるが、上下の隣合ったセラミック要素だけを
結合する部分的なピンであっても良い。
ク要素５Ａ〜５Ｄを翼高さ方向に配置されたピン８だけ
を用いて結合することも可能である。この場合、翼高さ
方向のピン８に加えて、翼弦方向にピンを配置するよう
にしても良い。また図３では、１本のピン８が最上段の
セラミック要素から最下段のセラミック要素まで貫通し
た構成であるが、上下の隣合ったセラミック要素だけを
結合する部分的なピンであっても良い。
【００２４】次に、図４は図１４に示された翼部を組立
てた例である。本実施例では、セラミック要素が分割面
６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって３２個のセラミック要素５
Ａ’〜５Ｃ’に分割されている。他の構成は図１に示し
たものと同じである。分割面６Ａにおける断面を図５に
示す。
てた例である。本実施例では、セラミック要素が分割面
６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって３２個のセラミック要素５
Ａ’〜５Ｃ’に分割されている。他の構成は図１に示し
たものと同じである。分割面６Ａにおける断面を図５に
示す。
【００２５】さらに、図６は図１５に示された翼部を組
立てている例で、セラミック要素５を２段目まで組立て
た様子を示している。本実施例では、翼部１は分割面６
Ｄ，６Ｅによって翼弦方向と翼高さ方向に分割されてい
る。そして、セラミック要素５の翼弦方向両端面には溝
９が形成され、この溝９にプレート１０を嵌合させるこ
とにより、隣合うセラミック要素５を互いに結合してい
る。プレート１０は、例えばセラミック要素５を図１５
のように４段重ねる場合は、最上段のセラミック要素か
ら最下段のセラミック要素まで貫通した構成でも良い
し、上下の隣合ったセラミック要素だけを結合する部分
的なものであっても良い。
立てている例で、セラミック要素５を２段目まで組立て
た様子を示している。本実施例では、翼部１は分割面６
Ｄ，６Ｅによって翼弦方向と翼高さ方向に分割されてい
る。そして、セラミック要素５の翼弦方向両端面には溝
９が形成され、この溝９にプレート１０を嵌合させるこ
とにより、隣合うセラミック要素５を互いに結合してい
る。プレート１０は、例えばセラミック要素５を図１５
のように４段重ねる場合は、最上段のセラミック要素か
ら最下段のセラミック要素まで貫通した構成でも良い
し、上下の隣合ったセラミック要素だけを結合する部分
的なものであっても良い。
【００２６】なお、本実施例におけるプレート１０は、
燃焼ガスがシェル４内に流入するのを防止するシールと
しての効果も有している。また分割面６Ｄにおける断面
を図７に示す。
燃焼ガスがシェル４内に流入するのを防止するシールと
しての効果も有している。また分割面６Ｄにおける断面
を図７に示す。
【００２７】図８は図１５に示された翼部を組立ててい
る他の例で、セラミック要素５を２段目まで組立てた様
子を示している。分割面６Ｄにおける断面の様子は図９
のようになる。なお、図８において、孔３の中に芯材１
１と緩衝材１２が設けられるのであるが、ここでは省略
してある。図に示すように、セラミック要素５の内面に
は溝１３が、芯材１１の外面には溝１４がそれぞれ翼高
さ方向に形成されている。溝１３，１４の断面は入口部
が狭くかつ奥が広がった形状をしている。また、溝１４
は最上段のセラミック要素から最下段のセラミック要素
に対応して芯材１１の上端部から下端部まで貫通して形
成されているが、溝１３は各セラミック要素５の上下方
向中央部まで形成されている。緩衝材１２は遮熱材の機
能をも有している。
る他の例で、セラミック要素５を２段目まで組立てた様
子を示している。分割面６Ｄにおける断面の様子は図９
のようになる。なお、図８において、孔３の中に芯材１
１と緩衝材１２が設けられるのであるが、ここでは省略
してある。図に示すように、セラミック要素５の内面に
は溝１３が、芯材１１の外面には溝１４がそれぞれ翼高
さ方向に形成されている。溝１３，１４の断面は入口部
が狭くかつ奥が広がった形状をしている。また、溝１４
は最上段のセラミック要素から最下段のセラミック要素
に対応して芯材１１の上端部から下端部まで貫通して形
成されているが、溝１３は各セラミック要素５の上下方
向中央部まで形成されている。緩衝材１２は遮熱材の機
能をも有している。
【００２８】そして、上記構成の翼部１を組立てる場合
は、溝１３と溝１４の内部に結合部材１５を上から嵌合
させことにより、芯材１１の外側に各セラミック要素５
を取り付けていく。結合部材１５はその両端部が溝１３
および１４にちょうど嵌まり込む形状をしており、各セ
ラミック要素５と芯材１１とを強固に結合させることが
できる。
は、溝１３と溝１４の内部に結合部材１５を上から嵌合
させことにより、芯材１１の外側に各セラミック要素５
を取り付けていく。結合部材１５はその両端部が溝１３
および１４にちょうど嵌まり込む形状をしており、各セ
ラミック要素５と芯材１１とを強固に結合させることが
できる。
【００２９】本実施例では、各セラミック要素５と芯材
１１との間隙に緩衝材１２が設けられているので、各セ
ラミック要素５や芯材１１に多少の寸法誤差があって
も、その誤差を緩衝材１２で吸収することができるとい
う効果がある。
１１との間隙に緩衝材１２が設けられているので、各セ
ラミック要素５や芯材１１に多少の寸法誤差があって
も、その誤差を緩衝材１２で吸収することができるとい
う効果がある。
【００３０】芯材１１の外側への各セラミック要素５の
取付けは、図１０のようにボルト１６のよっても実現で
きる。図に示すように、各セラミック要素５にはボルト
貫通孔が、芯材１１外面にはボルト孔がそれぞれ形成さ
れ、それらの孔に挿通されたボルト１６によって各セラ
ミック要素５と芯材１１は強固に結合されている。分割
面６Ｄにおける断面の様子を図１１に示す。
取付けは、図１０のようにボルト１６のよっても実現で
きる。図に示すように、各セラミック要素５にはボルト
貫通孔が、芯材１１外面にはボルト孔がそれぞれ形成さ
れ、それらの孔に挿通されたボルト１６によって各セラ
ミック要素５と芯材１１は強固に結合されている。分割
面６Ｄにおける断面の様子を図１１に示す。
【００３１】本実施例では、ボルト１６により充分な締
結が可能なため、最も燃焼振動等に対して信頼性のある
構造を得ることができる。また、ボルト１６は各セラミ
ック要素５の中心部を一箇所固定して、セラミック要素
５の拘束を最低限にし、熱応力の発生を押さえたが、セ
ラミック要素５の安定性の点からは、１枚のセラミック
要素５に対して複数のボルトの使用、もしくはセラミッ
ク要素５の角部もしくは綾を固定することにより、複数
のセラミック要素５を同時に固定する方が効果的であ
る。
結が可能なため、最も燃焼振動等に対して信頼性のある
構造を得ることができる。また、ボルト１６は各セラミ
ック要素５の中心部を一箇所固定して、セラミック要素
５の拘束を最低限にし、熱応力の発生を押さえたが、セ
ラミック要素５の安定性の点からは、１枚のセラミック
要素５に対して複数のボルトの使用、もしくはセラミッ
ク要素５の角部もしくは綾を固定することにより、複数
のセラミック要素５を同時に固定する方が効果的であ
る。
【００３２】上述した結合部材７，１５、ピン８、プレ
ート１０およびボルト１６は、耐熱合金もしくは無機系
のセラミックスもしくは複合材で構成されている。これ
により、耐熱性を確保することが可能となる。
ート１０およびボルト１６は、耐熱合金もしくは無機系
のセラミックスもしくは複合材で構成されている。これ
により、耐熱性を確保することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミック静翼とは別個に設けた結合部材によって各セ
ラミック要素を結合するようにしたので、セラミック要
素をあまり高精度に加工しなくてもセラミック要素同士
を容易に結合することができる。その結果、コスト低減
を図ることができる。
セラミック静翼とは別個に設けた結合部材によって各セ
ラミック要素を結合するようにしたので、セラミック要
素をあまり高精度に加工しなくてもセラミック要素同士
を容易に結合することができる。その結果、コスト低減
を図ることができる。
【００３４】また、上記結合部材によってセラミック要
素同士を結合すると、各セラミック要素を組立てる際に
自由度を確保することができ、セラミック要素の位置決
めが容易となる。
素同士を結合すると、各セラミック要素を組立てる際に
自由度を確保することができ、セラミック要素の位置決
めが容易となる。
【図１】本発明のタービン用セラミック静翼の翼部を示
した図である。
した図である。
【図２】図１の分割面６Ａにおける断面図である。
【図３】図１に対する他の実施例を示した図である。
【図４】翼厚方向にも分割された翼部の構成図である。
【図５】図４の分割面６Ａにおける断面図である。
【図６】本発明のシェル構造セラミック静翼の翼部を示
した図である。
した図である。
【図７】図６の分割面６Ｄにおける断面図である。
【図８】図６に対する他の実施例を示した図である。
【図９】図８の分割面６Ｄにおける断面図である。
【図１０】図６に対する更に他の実施例を示した図であ
る。
る。
【図１１】図１０の分割面６Ｄにおける断面図である。
【図１２】従来のタービン用セラミック静翼の構成図で
ある。
ある。
【図１３】セラミック静翼の分割方法の一例を示した図
である。
である。
【図１４】翼厚さ方向の分割も加えた例を示した図であ
る。
る。
【図１５】シェル構造セラミック静翼の分割方法の一例
を示した図である。
を示した図である。
１…翼部、２…サイドウォール、３…孔、４…シェル、
５，５Ａ〜５Ｄ，５Ａ’〜５Ｄ’…セラミック要素、６
Ａ〜６Ｅ…分割面、７，１５…結合部材、８…ピン、
９，１３，１４…溝、１０…プレート、１１…芯材、１
２…緩衝材、１６…ボルト。
５，５Ａ〜５Ｄ，５Ａ’〜５Ｄ’…セラミック要素、６
Ａ〜６Ｅ…分割面、７，１５…結合部材、８…ピン、
９，１３，１４…溝、１０…プレート、１１…芯材、１
２…緩衝材、１６…ボルト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久松 暢 神奈川県横須賀市長坂２−６−１ 財団法 人 電力中央研究所 横須賀研究所内 (72)発明者 餌取 良幸 神奈川県横須賀市長坂２−６−１ 財団法 人 電力中央研究所 横須賀研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】翼高さ方向の上下両端が拘束されたタービ
ン翼部を、翼弦方向、翼高さ方向および翼厚方向の少な
くとも１つの方向に分割し、分割により形成された複数
のセラミック要素を結合した構成のタービン用セラミッ
ク静翼において、前記セラミック要素とは別個に設けら
れた結合手段によって、前記セラミック要素同士を結合
したことを特徴とするタービン用セラミック静翼。 - 【請求項２】翼高さ方向の上下両端が拘束されたタービ
ン翼部を、翼弦方向および翼高さ方向に２方向に、また
は翼弦方向、翼高さ方向および翼厚方向の３方向に分割
し、分割により形成された複数のセラミック要素を結合
した構成のタービン用セラミック静翼において、前記セ
ラミック要素とは別個に設けられた結合手段を、翼弦方
向の分割面と翼高さ方向の分割面との交線上に配置し、
この交線に接するセラミック要素同士を前記結合手段に
よって結合するとともに、前記セラミック要素のうち翼
弦方向両端のセラミック要素を、前記セラミック要素と
は別個の翼高さ方向に設けられたピンによって結合した
ことを特徴とするタービン用セラミック静翼。 - 【請求項３】翼高さ方向の上下両端が拘束されたタービ
ン翼部を、翼弦方向、翼高さ方向および翼厚方向の少な
くとも１つの方向に分割し、分割により形成された複数
のセラミック要素を結合した構成のタービン用セラミッ
ク静翼において、前記セラミック要素とは別個に設けら
れ且つ前記分割面を横切るピンによって、前記セラミッ
ク要素同士を結合したことを特徴とするタービン用セラ
ミック静翼。 - 【請求項４】請求項３記載のタービン用セラミック静翼
において、前記ピンは、翼弦方向、翼高さ方向、翼厚方
向のいずれかの方向に設けられていることを特徴とする
タービン用セラミック静翼。 - 【請求項５】翼高さ方向の上下両端が拘束され且つ内部
に孔を有するシェル形状のタービン翼部を、翼周方向お
よび翼高さ方向に分割し、分割により形成された複数の
セラミック要素を結合した構成のタービン用セラミック
静翼において、前記セラミック要素の翼周方向端面に翼
高さ方向の溝を形成するとともに、前記セラミック要素
とは別個に設けられたプレートを前記溝内に嵌合させる
ことにより、前記セラミック要素同士を結合したことを
特徴とするタービン用セラミック静翼。 - 【請求項６】翼高さ方向の上下両端が拘束され且つ内部
に孔を有するシェル形状のタービン翼部を、翼周方向お
よび翼高さ方向に分割し、分割により形成された複数の
セラミック要素を結合した構成であり、かつ前記孔の内
部に芯材を有するタービン用セラミック静翼において、
前記セラミック要素とは別個に設けられた結合手段によ
って、前記セラミック要素を前記芯材に結合したことを
特徴とするタービン用セラミック静翼。 - 【請求項７】請求項６記載のタービン用セラミック静翼
において、前記結合手段は、前記各セラミック要素の内
面に形成された溝と、前記芯材の外面に形成された溝
と、前記両溝に係止されて前記セラミック要素と芯材と
を結合する結合部材と、からなることを特徴とするター
ビン用セラミック静翼。 - 【請求項８】請求項６記載のタービン用セラミック静翼
において、前記結合手段は、前記セラミック要素を芯材
の外面に固定するボルトであることを特徴とするタービ
ン用セラミック静翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24591194A JPH08109802A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | タービン用セラミック静翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24591194A JPH08109802A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | タービン用セラミック静翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109802A true JPH08109802A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17140672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24591194A Pending JPH08109802A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | タービン用セラミック静翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08109802A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006527806A (ja) * | 2003-06-18 | 2006-12-07 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 翼およびガスタービン |
| JP2007182881A (ja) * | 2006-01-03 | 2007-07-19 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン固定子及びタービン翼組立体 |
-
1994
- 1994-10-12 JP JP24591194A patent/JPH08109802A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006527806A (ja) * | 2003-06-18 | 2006-12-07 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 翼およびガスタービン |
| JP2007182881A (ja) * | 2006-01-03 | 2007-07-19 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン固定子及びタービン翼組立体 |
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