JPH0886202A - Installation structure of ceramic blade - Google Patents

Installation structure of ceramic blade

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JPH0886202A
JPH0886202A JP24730994A JP24730994A JPH0886202A JP H0886202 A JPH0886202 A JP H0886202A JP 24730994 A JP24730994 A JP 24730994A JP 24730994 A JP24730994 A JP 24730994A JP H0886202 A JPH0886202 A JP H0886202A
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turbine
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ceramic
blade
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勇志 竹原
Tetsuo Tatsumi
哲男 巽
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Abstract

PURPOSE: To realize the installation structure of a ceramic blade by which the ceramic blade exposed to high temperature gas can be stably attached to the peripheral part of a turbine disc having a comparatively large diameter without providing any mounting hole, and having excellent rotary balance and also including a small number of parts. CONSTITUTION: A ceramic blade 15 is fitted in and attached to the engagement grooves 12 of the outer circumferential part 11a of a metallic turbine disc 11 on its engagement projecting part 18. A contact part 13 brought in contact with one end of the platform part 17 of the turbine blade 15 fitted to and inserted in the engagement grooves 12 of the disc outer circumferential part 11a from the other disc end surface side, is provided on one disc end surface side of one side circumferential surface 11b between respective engagement grooves 12 of the disc 11. And, an engaging locking groove 14 to retain a presser ring 20 brought in contact with and presses the engagement protruding part 18 of the turbine blade 15 engaged with the engagement grooves 12, on the other side disc end surface, is formed on the other disc end surface of the disc outer circumferential part 11a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、高温燃焼ガスをセラ
ミック製ノズルを経てセラミック製タービンブレードに
導いて回転力を得るガスタービンに関し、詳しくは半円
弧断面形プラットホーム部の外周側にブレード部を、内
周側に係合突起部をそれぞれ備えた多数のセラミック製
タービンブレードを、その係合突起部にて金属製ガスタ
ービンディスクの外周部の各係合溝に嵌合させて取り付
けるセラミックブレードの取付構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine for guiding a high temperature combustion gas to a ceramic turbine blade through a ceramic nozzle to obtain a rotational force. More specifically, a blade portion is provided on the outer peripheral side of a semi-circular cross-section platform portion. , A large number of ceramic turbine blades each provided with an engaging protrusion on the inner peripheral side of the ceramic blade to be fitted by fitting the engaging protrusions to the respective engaging grooves of the outer peripheral portion of the metal gas turbine disk Regarding mounting structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今のセラミックの成形・焼成技術の急
速な進歩によって、各種耐熱構造部品から高い精度が要
求される内燃機関ピストン等の作動部品に至るまでセラ
ミックで製造されるようになった。ガスタービンは、熱
と電気の負荷変動に柔軟に対応でき且つ暖機運転時間が
短くて済むコージェネレーションシステムの普及に伴い
注目されるようになったが、その一層の熱効率の向上を
図るべくセラミック製部品の採用が検討されるようにな
った。その試みの一つとして、セラミックを使用してノ
ズルやタービンブレードを製作し、燃焼器から高温の燃
焼ガスを冷却せずにそのままセラミック製スクロール内
のガス通路を経てセラミックノズルを介してセラミック
タービンブレードに導くようにしたものがある。このよ
うなセラミックガスタービンでは、タービンのガス入口
温度が大幅に上昇し、例えば1350°Cにも達するよ
うになり、また、冷却損失が大幅に減少させることがで
き、さらに、再生熱交換器におけるタービン排気ガスと
燃焼器用吸入空気との対向熱交換によって熱回収を行う
ことで、熱効率をかなり(例えば42%程度)まで高め
ることが出来るようになった。
2. Description of the Related Art Due to recent rapid progress in molding and firing technology for ceramics, ceramics have been manufactured from various heat resistant structural parts to working parts such as internal combustion engine pistons that require high accuracy. Gas turbines have been attracting attention with the spread of cogeneration systems that can flexibly respond to load changes of heat and electricity and require only a short warm-up time, but ceramics are being used to further improve their thermal efficiency. The adoption of manufactured parts came to be considered. As one of the trials, a nozzle or turbine blade is manufactured using ceramics, and the high temperature combustion gas is not cooled from the combustor, and the ceramic turbine blade is passed through the gas passage in the ceramic scroll as it is through the ceramic nozzle. There is something that I tried to lead to. In such a ceramic gas turbine, the gas inlet temperature of the turbine is significantly increased to reach, for example, 1350 ° C., cooling loss can be significantly reduced, and further, in the regenerative heat exchanger. By recovering the heat by opposing heat exchange between the turbine exhaust gas and the intake air for the combustor, it has become possible to considerably improve the thermal efficiency (for example, about 42%).

【0003】しかし、セラミック製部品の寸法精度が確
保されるようになってタービンブレードのような耐熱性
が要求される部分に積極的に使用され得るようになった
とは言え、金属製部品に比較して脆く且つ熱膨張係数が
非常に小さいために、セラミック製部品と金属製部品を
タイトに締め付けて組み合わせても高温状態で緩んでが
たついたり又は締め付け力が増大してセラミック製部品
に割れが生じると言った事態によく遭遇するようになっ
た。従って、セラミック製部品の高温になる部位での固
定には、熱応力の増大を回避しつつ保持する必要があ
る。
However, although the dimensional accuracy of the ceramic parts has been secured, the ceramic parts can be positively used in parts such as turbine blades that require heat resistance, but compared with metal parts. It is brittle and has a very small coefficient of thermal expansion, so even when tightly tightening and combining ceramic parts and metal parts, they loosen or rattle at high temperatures or the tightening force increases and cracks into ceramic parts. I've come to often encounter the situation that said. Therefore, in fixing the ceramic component at a high temperature portion, it is necessary to hold it while avoiding an increase in thermal stress.

【0004】このような点を考慮し上記のような優れた
熱効率を達成したセラミックガスタービンにおいて、セ
ラミックタービンブレードを金属製ディスクの外周部に
取り付ける取付構造の先行技術として、実開平1−14
4401号公報に開示されているものがある。その取付
構造では、図5に示すように、ブレード部51とプラッ
トフォーム部52と係合突起部53とを有するセラミッ
ク製タービンブレード50を、その係合突起部53にお
いて金属製タービンディスク55の外周部の係合溝56
に係合させて取付けると共に、タービンディスク55の
両側面の外周部全周に渡ってセラミック製シールプレー
ト61を配設してこのシールプレート61を外側から固
定プレート62で保持してタービンブレード50を軸方
向で拘束している。ここで、シールプレート61は、高
速運転時の大きな遠心応力に耐えるように複数に分割さ
れている。固定プレート62は、タービンディスク55
の周辺部に設けられた貫通する複数の取付孔57に通し
たボルト63とナット64によって固定されている。ま
た冷却空気を供給孔58からタービンディスク55の外
周部に供給し熱負荷の軽減を図っている。
In consideration of the above points, in the ceramic gas turbine which has achieved the above-mentioned excellent thermal efficiency, as a prior art of the mounting structure for mounting the ceramic turbine blade to the outer peripheral portion of the metal disk, the actual open flat 1-14.
There is one disclosed in Japanese Patent No. 4401. In the mounting structure, as shown in FIG. 5, a ceramic turbine blade 50 having a blade portion 51, a platform portion 52, and an engaging protrusion 53 is provided at the outer peripheral portion of the metal turbine disk 55 at the engaging protrusion 53. Engaging groove 56
And a ceramic seal plate 61 is provided over the entire outer circumference of both side surfaces of the turbine disk 55, and the seal plate 61 is held from the outside by a fixed plate 62 to secure the turbine blade 50. It is restrained in the axial direction. Here, the seal plate 61 is divided into a plurality of pieces so as to withstand a large centrifugal stress during high-speed operation. The fixed plate 62 is a turbine disk 55.
It is fixed by bolts 63 and nuts 64 that pass through a plurality of mounting holes 57 that penetrate through the periphery of the. Further, cooling air is supplied from the supply hole 58 to the outer peripheral portion of the turbine disk 55 to reduce the heat load.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般に、小型のガスタ
ービンでは、作動ガスの漏れや摩擦抵抗の影響を受けや
すく熱効率を悪化させる惧がある。このため、回転数を
高めてそれらの影響を相対的に小さくし作動ガスの単位
流量当りの比出力を増大するのが有利である。従って、
セラミック製タービンブレードを使用したガスタービン
では、タービンブレード先端の周速度で570m/sに
も達するものが製造されつつあり、耐熱性特殊合金で造
られたタービンディスク55でも、高温になりまた上記
のような高い周速度で回転する場合、比較的大径の周辺
部で周方向に取付孔57を設けると大きな遠心力によっ
てその取付孔57の周りに大きな応力集中が発生する惧
がある。また分割されたシールプレート61やボルト6
3及びナット64等の多くの部材を使用しており、部品
点数が増え、構造が複雑である。他方、冷却空気の消費
量が、分割形シールプレート61のために多いという不
都合もある。
Generally, in a small gas turbine, there is a possibility that the thermal efficiency is deteriorated because it is easily affected by leakage of working gas and frictional resistance. For this reason, it is advantageous to increase the number of revolutions to relatively reduce their influence and increase the specific output per unit flow rate of the working gas. Therefore,
Gas turbines using ceramic turbine blades are being manufactured at a peripheral speed of 570 m / s at the tip of the turbine blade, and even the turbine disk 55 made of a heat-resistant special alloy becomes high in temperature and When rotating at such a high peripheral speed, if the mounting hole 57 is provided in the circumferential direction at a peripheral portion having a relatively large diameter, a large centrifugal force may cause a large stress concentration around the mounting hole 57. The divided seal plate 61 and bolt 6
Since many members such as 3 and nut 64 are used, the number of parts is increased and the structure is complicated. On the other hand, there is also a disadvantage that the consumption of the cooling air is large due to the split seal plate 61.

【0006】本発明は、上述のような高温になり且つ周
速度が大きくなる部位でのセラミック製部品の取付け構
造上の問題を解消するものであり、高温ガスに晒される
セラミックタービンブレードを比較的大径のタービンデ
ィスクの周辺部に穴を設けることなしに安定的にタービ
ンディスクに取り付けることが出来、また回転バランス
的にも優れ、部品点数が少なく構造の簡単なセラミック
ブレードの取付構造を提供することを目的としている。
The present invention solves the above-mentioned problems in the mounting structure of the ceramic parts at the high temperature and high peripheral speed. A ceramic blade mounting structure that can be stably mounted on a turbine disk without forming holes in the periphery of a large-diameter turbine disk, has excellent rotational balance, and has a simple structure with a small number of parts. Is intended.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明に係るセラミックブレードの取付構造は、a)
半円弧断面形プラットホーム部の外周側にブレード部
を、内周側に係合突起部をそれぞれ備えた多数のセラミ
ック製ブレードを、その係合突起部にて金属製タービン
ディスクの外周部の各係合溝に嵌合させて取り付けるセ
ラミックブレードの取付構造において、b)上記タービン
ディスクの各係合溝間の一方のディスク端面側に、他方
のディスク端面側から上記ディスク外周部の係合溝に嵌
挿される上記ブレードのプラットフォーム部の一端に当
接する当接部を設けると共に、c)上記タービンディスク
外周部の他方のディスク端面に、上記タービンディスク
外周部の係合溝に嵌合した上記ブレードの係合突起部に
当接させて押さえる押えリングの係止溝を形設してい
る。
In order to achieve the above object, the ceramic blade mounting structure according to the present invention is a)
A large number of ceramic blades, each having a blade portion on the outer peripheral side of the semi-circular cross-section platform portion and an engaging protrusion portion on the inner peripheral side, are provided on the outer peripheral portion of the metal turbine disk by the engaging protrusion portions. In a mounting structure of a ceramic blade that is fitted into a mating groove, and b) is fitted to one disk end surface side between the engaging grooves of the turbine disk and the other disk end surface side to the engaging groove of the disk outer peripheral portion. An abutting portion that comes into contact with one end of the platform portion of the blade to be inserted is provided, and c) the other disc end surface of the turbine disc outer peripheral portion, the engagement of the blade fitted in the engaging groove of the turbine disc outer peripheral portion. The retaining groove of the pressing ring that is pressed against the mating protrusion is formed.

【0008】請求項2記載のように、上記タービンディ
スクに、上記各係合溝の底に開口して冷却用空気を供給
する冷却用空気供給孔を貫通して設けることが好まし
い。
According to a second aspect of the present invention, it is preferable that the turbine disk is provided with a cooling air supply hole which is opened at a bottom of each of the engagement grooves and which supplies cooling air.

【0009】また、請求項3記載のように、上記押えリ
ングに、ワスパロイなどの耐熱性合金から成るスナップ
リングを用いることができる。
Further, as described in claim 3, a snap ring made of a heat-resistant alloy such as Waspaloy can be used for the pressing ring.

【0010】さらに、請求項4記載のように、上記押え
リング用係止溝を、上記押えリングの外周縁係止部と内
周側係止部とに各々係合する外周側と内周側の二つの係
止溝から構成しより大きな係止力を得るのが好ましい。
Further, as described in claim 4, the retaining ring engaging groove engages with the outer peripheral edge engaging portion and the inner peripheral side engaging portion of the retaining ring, respectively. It is preferable to obtain a larger locking force by constructing the two locking grooves.

【0011】さらにまた、請求項5記載のように、上記
係合溝は、当接部の突設された一方のディスク端面側が
軸線に対して高く、押えリングが係止される他方のディ
スク端面側が低い傾斜状態でタービンディスクの外周部
に形成され、高速回転時に負荷が押えリングにかからな
いようにすることが、より好ましい。
Further, according to a fifth aspect of the present invention, in the engagement groove, one disc end face side of the abutting portion provided with a protrusion is higher than the axis line, and the other disc end face of the pressing ring is locked. It is more preferable that the side is formed on the outer peripheral portion of the turbine disk in a low inclined state so that the load is not applied to the pressing ring during high speed rotation.

【0012】[0012]

【作用】上記の構成を有する本発明のセラミックブレー
ドを用いることによって、燃焼器等で発生させた高温燃
焼ガスをセラミック製スクロール等のセラミックから成
るガス通路を経て、冷却空気を介さずに高温のままセラ
ミックノズルを介してセラミックブレードに導入するこ
とにより、サイクル温度を上昇させ、冷却損失を大幅に
低減でき、高温燃焼ガスへの排気熱回収と併せて大幅に
熱効率を向上させることが出来る。因みにタービンへの
導入燃焼ガス温度が、従来は960°C前後に抑制され
ていたものが、セラミックの採用によって冷却すること
なく1350°C程度まで高めることができるようにな
り、対向流式熱交換器等を利用して排気熱を導入燃焼ガ
ス生成用吸入空気に回収させることによっ熱効率を大幅
に(42%前後まで)高めることが出来るようになっ
た。各セラミックブレードは、その係合突起部において
金属製ディスクの外周部の係合溝に嵌挿して取り付けら
れ、高速回転時の大きな遠心力に耐えるようになってい
る。
By using the ceramic blade of the present invention having the above-mentioned structure, the high temperature combustion gas generated in the combustor or the like is passed through the gas passage made of ceramic such as the ceramic scroll to obtain high temperature without passing through the cooling air. By directly introducing the same to the ceramic blade through the ceramic nozzle, the cycle temperature can be increased, the cooling loss can be greatly reduced, and the heat efficiency can be greatly improved together with the exhaust heat recovery to the high temperature combustion gas. By the way, the temperature of the combustion gas introduced to the turbine, which was conventionally suppressed to around 960 ° C, can now be increased to about 1350 ° C without the use of ceramics. It has become possible to significantly improve the thermal efficiency (up to around 42%) by recovering the exhaust heat to the intake air for the introduction combustion gas generation using a heater or the like. Each of the ceramic blades is fitted into and attached to the engaging groove of the outer peripheral portion of the metal disk at the engaging projection portion thereof, and is configured to withstand a large centrifugal force during high speed rotation.

【0013】また、セラミック(タービン)ブレードの
軸方向の拘束は、一方のディスク端面側において金属製
ディスクの各係合溝間外周面に設けられた当接部に、他
方のディスク端面側からディスク外周部の係合溝に嵌挿
されたセラミックブレードのプラットフォーム部の一端
を当接させると共に、ディスク外周部の他方のディスク
端面側に係止した押えリングによってブレードの係合突
起部及び若しくはプラットフォーム部の他端を押さえる
ことで達成している。押えリングの取付は、ディスク外
周部の他方のディスク端面に形成された係止溝を使用し
て行われる。
Further, the axial restraint of the ceramic (turbine) blade is such that the contact portion provided on the outer peripheral surface between the engaging grooves of the metal disk on one disk end surface side is brought into contact with the disk from the other disk end surface side. The one end of the platform portion of the ceramic blade fitted into the engagement groove of the outer peripheral portion is brought into contact with the other end portion of the disk, and the engaging protrusion portion and / or the platform portion of the blade is held by the holding ring locked to the other disc end surface side of the outer peripheral portion of the disc This is achieved by pressing the other end of. The pressing ring is attached using a locking groove formed on the other disk end surface of the disk outer peripheral portion.

【0014】請求項2のように、上記タービンディスク
に、その外周部に形成された上記係合溝の底に開口する
冷却用空気供給孔を設けることで、供給冷却用空気の圧
力と燃焼ガスの上流側と下流側との圧力差を利用して係
合溝内に冷却用空気が供給され、タービンディスクの外
周部を冷やして熱負荷を軽減すると共に、高温燃焼ガス
が係合溝に流入してくるのを阻止し、他方は押えリング
によって流路が塞がれていることにより、冷却空気の消
費量も少なくて済む。
According to a second aspect of the present invention, the turbine disk is provided with a cooling air supply hole that opens to the bottom of the engagement groove formed on the outer peripheral portion of the turbine disk. The cooling air is supplied into the engagement groove by utilizing the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the turbine, cools the outer peripheral portion of the turbine disk to reduce the heat load, and the high temperature combustion gas flows into the engagement groove. The flow of the cooling air is blocked by the holding ring, and the amount of cooling air consumed is also small.

【0015】請求項3のように、上記押えリングを耐熱
性合金から成るスナップリングで構成すると、押えリン
グの着脱を容易に行うことが出来る。さらに、請求項4
のように、上記押えリング用係止溝を、上記押えリング
の外周縁係止部と内周側係止部とに各々係合する外周側
と内周側の二つの係止溝から構成すると、押えリングの
係止力を高めることが出来る。
When the pressing ring is made of a snap ring made of a heat-resistant alloy as in claim 3, the pressing ring can be easily attached and detached. Further, claim 4
As described above, when the holding ring locking groove is formed of two locking grooves on the outer peripheral side and the inner peripheral side that respectively engage with the outer peripheral edge locking portion and the inner peripheral side locking portion of the pressing ring, , The holding force of the presser ring can be increased.

【0016】請求項5のように、上記係合溝を、当接部
の設けられた一方のディスク端面側が軸線に対して高
く、押えリングが係止される他方のディスク端面側が低
い傾斜状態でディスクの外周部に形成すると、高速回転
時の遠心力の軸方向分力によってセラミックブレードは
ディスク外周面上の当接部側へ付勢されることになり、
押えリングに負荷がかかりにくくなる。
According to a fifth aspect of the present invention, the engagement groove is inclined in such a state that one disc end face side provided with the abutting portion is high with respect to the axis and the other disc end face side with which the pressing ring is locked is low. If formed on the outer peripheral portion of the disk, the ceramic blade will be urged toward the abutting portion on the outer peripheral surface of the disk by the axial component force of the centrifugal force during high-speed rotation.
The pressing ring is less likely to be loaded.

【0017】[0017]

【実施例】次に、本発明にかかるセラミックブレードの
取付構造をその実施例によって添付図を参照にして以下
に詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a ceramic blade mounting structure according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0018】図1は本発明の一実施例に係るガスタービ
ンのセラミックタービンブレード取付構造を示すセラミ
ックガスタービン要部の縦断面図、図2は図1における
矢視線IIから見た部分斜視図、図3は同実施例で使用さ
れているタービンブレード用押さえリングの正面図、図
4は図3におけるIVーIV矢線に沿った拡大縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a main part of a ceramic gas turbine showing a ceramic turbine blade mounting structure of a gas turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial perspective view taken along the line II in FIG. 3 is a front view of a turbine blade pressing ring used in the same embodiment, and FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view taken along the line IV-IV in FIG.

【0019】図1において、この実施例に係るガスター
ビンは、熱と電気の負荷変動に柔軟に対応でき且つ暖機
運転時間が短くて済むコージェネレーションシステムに
好適なもので、セラミック製燃焼器等で発生された高温
燃焼ガスGをセラミック製スクロール5のガス通路Pか
らセラミック製ガスジェネレータタービンノズル6及び
セラミック製タービンブレード8を経てセラミック製パ
ワータービンノズル9を介してセラミック製パワーター
ビンブレード15へ導くようにしている。タービンロー
タディスク7は、外径が比較的小さいこともあってター
ビンブレード8と共にセラミックで一体に造られてい
る。これに対しパワータービンロータ10は、外径が比
較的大きいためにセラミックによる一体成形が困難であ
る。従ってパワータービンロータ10は、タービンディ
スク11を耐熱合金などの金属材で造り,その外周部1
1aに多数のセラミック製タービンブレード15を均等
に植設して構成されている。
In FIG. 1, the gas turbine according to this embodiment is suitable for a cogeneration system that can flexibly cope with load fluctuations of heat and electricity and requires only a short warm-up operation time, such as a ceramic combustor. The high temperature combustion gas G generated in 1 is guided from the gas passage P of the ceramic scroll 5 through the ceramic gas generator turbine nozzle 6 and the ceramic turbine blade 8 to the ceramic power turbine blade 15 through the ceramic power turbine nozzle 9. I am trying. The turbine rotor disk 7 is made of ceramic integrally with the turbine blade 8 because the outer diameter is relatively small. On the other hand, since the power turbine rotor 10 has a relatively large outer diameter, it is difficult to integrally form the power turbine rotor 10 with ceramics. Therefore, in the power turbine rotor 10, the turbine disk 11 is made of a metal material such as a heat resistant alloy, and the outer peripheral portion 1 thereof is
A large number of ceramic turbine blades 15 are evenly planted in 1a.

【0020】このセラミックガスタービンでは、パワー
タービンロータ10の回転数を高くしているために、タ
ービンブレード15が受け持つトルクが軽減されてお
り、セラミック製タービンブレード15にとって有利で
ある。ただ高温ガスに晒され且つ回転数を高くしている
分だけ遠心力が大きくなるため、本実施例のユニークな
セラミックブレードの取付構造1が重要になる。
In this ceramic gas turbine, since the rotational speed of the power turbine rotor 10 is increased, the torque that the turbine blade 15 takes is reduced, which is advantageous for the ceramic turbine blade 15. However, since the centrifugal force is increased by the amount of exposure to high-temperature gas and the increase in rotation speed, the unique ceramic blade mounting structure 1 of this embodiment is important.

【0021】図1及び図2に示すように、このブレード
取付構造1では、セラミック製タービンブレード15が
半円弧断面形プラットホーム部17の外周側にブレード
部16を、プラットホーム部17の内周側に係合突起部
(ダブテール部)18をそれぞれ備え、その係合突起部
18において金属製タービンディスク11の外周部11
aの各係合溝12に嵌挿して取り付けられており、係合
溝12の外周側膨出部(タング部)12aによって半径
方向外側へ離脱するのが阻止されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this blade mounting structure 1, a ceramic turbine blade 15 has a blade portion 16 on the outer peripheral side of a semicircular arc-shaped platform 17 and an inner peripheral side of the platform portion 17. The engaging protrusions (dovetails) 18 are respectively provided, and the outer peripheral portion 11 of the metal turbine disk 11 is provided at the engaging protrusions 18.
It is fitted in and attached to each of the engaging grooves 12 of a, and the outer peripheral side bulging portion (tongue portion) 12a of the engaging groove 12 prevents the engaging groove 12 from being separated outward in the radial direction.

【0022】タービンディスク11は、その各係合溝間
の外周面11bに、一方のディスク端面側(上流側)に
おいて、他方のディスク端面側(下流側)から各係合溝
12に嵌挿されるタービンブレード15のプラットフォ
ーム部17の上流側の端に当接する当接部13を突設し
ている。タービンブレード15のプラットフォーム部1
7は、作動ガスGの膨張に対応してブレード部16が下
流側へ行くに従って高さが高くなっているために傾斜し
ている。さらに、これに対応して、タービンディスク外
周面11bと係合溝12とは、当接部13の突設された
上流側が軸線Xに対して高く、後述のタービンブレード
用押えリング20が係止される下流側が低い傾斜状態と
なっている。このため、高速回転時の遠心力の軸方向分
力によってタービンブレード15はタービンディスク外
周面11b上の上流側の当接部13へ付勢されることに
なり、押えリング20に負荷がかからないことになる。
当接部13は、タービンブレード15への熱伝達を防ぐ
各係合溝12間の外周面11bとプラットフォーム部1
7との間の隙間Cに、高温作動ガスGが流入して来るの
を防ぐ役目もしている。
The turbine disk 11 is fitted and inserted into the outer peripheral surface 11b between the engaging grooves of the turbine disk 11 on one disk end surface side (upstream side) and on the other disk end surface side (downstream side). An abutting portion 13 that abuts on an upstream end of the platform portion 17 of the turbine blade 15 is provided. Platform part 1 of turbine blade 15
No. 7 is inclined because the height of the blade portion 16 increases toward the downstream side in response to the expansion of the working gas G. Correspondingly to this, the turbine disk outer peripheral surface 11b and the engaging groove 12 are higher on the upstream side where the abutting portion 13 is projected than the axis X, and the turbine blade pressing ring 20 described later is locked. The downstream side is at a low inclination. Therefore, the turbine blade 15 is biased to the upstream contact portion 13 on the turbine disk outer peripheral surface 11b by the axial component force of the centrifugal force during high-speed rotation, and the pressing ring 20 is not loaded. become.
The abutment portion 13 is provided on the outer peripheral surface 11b between the engagement grooves 12 and the platform portion 1 for preventing heat transfer to the turbine blade 15.
It also serves to prevent the high-temperature working gas G from flowing into the gap C between the high-temperature working gas 7 and the gap 7.

【0023】他方、タービンディスク外周部11aの下
流側のディスク端面には、ディスク外周部11aの各係
合溝12に嵌挿され係合したタービンブレード15の係
合突起部18に、上流側で当接して押さえる押えリング
20を保持する係止溝14が形成されている。この押え
リング用係止溝14は、押えリング20の外周縁係止部
24aと内周側係止部24bを各々係止する二つの係止
溝14a、14bから構成されている。係止溝14には
軸方向に曲率の大きな部分が存在しているが、周方向に
は曲率が小さく、該タービンブディスク11が高速度で
回転しても遠心応力(フープストレス)の集中を起こす
ことが無く、取付孔を用いずに安定的に押えリング20
を保持することが出来る。
On the other hand, on the downstream end surface of the turbine disk outer peripheral portion 11a, on the upstream side, the engaging projection 18 of the turbine blade 15 fitted and engaged in each engaging groove 12 of the disk outer peripheral portion 11a is provided. A locking groove 14 for holding the pressing ring 20 that abuts and presses is formed. The retaining ring locking groove 14 is composed of two retaining grooves 14a and 14b for respectively retaining the outer peripheral edge retaining portion 24a and the inner peripheral side retaining portion 24b of the retaining ring 20. Although the locking groove 14 has a portion having a large curvature in the axial direction, it has a small curvature in the circumferential direction, so that centrifugal stress (hoop stress) is concentrated even if the turbine disk 11 rotates at a high speed. Stable presser ring 20 that does not raise and does not use mounting holes
Can hold.

【0024】さらに、ガスタービンディスク11は、そ
の外周部11aの各係合溝12の底12aとディスク下
流側中間部11cとの間を貫通して各々開口し、下流側
中間部11c側から係合溝底12aに冷却用空気を圧力
差で供給する冷却用空気供給孔19を放射状に形成して
いる。冷却空気は、タービンディスク11自体とその外
周部11a及び押えリング20を冷やして熱負荷を軽減
すると共に、高温の作動ガスGが係合溝12に流入して
来るのを阻止する役目をする。冷却空気が係合溝12か
ら流出する際、その溝12は下流側が押えリング20で
塞がれ且つ上流側で作動ガス流の抵抗を受けるために、
その消費量は比較的少ない。因みに、この冷却用空気の
供給源は、タービンロータ7によって回転駆動される空
気圧縮ブローアの圧力空気出口部からタービンロータ軸
用ラビリンス部を経てロータ軸周囲空間に導入されて提
供されている。
Further, the gas turbine disk 11 penetrates between the bottom 12a of each engaging groove 12 of the outer peripheral portion 11a and the disk intermediate portion 11c on the downstream side of the disk and is opened, and is engaged from the downstream intermediate portion 11c side. Cooling air supply holes 19 are formed radially to supply cooling air to the mating groove bottom 12a with a pressure difference. The cooling air serves to cool the turbine disk 11 itself, the outer peripheral portion 11 a and the pressing ring 20 to reduce the heat load, and to prevent the hot working gas G from flowing into the engagement groove 12. When the cooling air flows out from the engaging groove 12, the groove 12 is closed by the pressing ring 20 on the downstream side and receives the resistance of the working gas flow on the upstream side.
Its consumption is relatively small. Incidentally, the supply source of the cooling air is provided by being introduced into the rotor shaft surrounding space from the pressure air outlet part of the air compression blower rotatably driven by the turbine rotor 7 through the turbine rotor shaft labyrinth part.

【0025】図3及び図4に詳細に示すように、押えリ
ング20は、ワスパロイ等の耐熱性合金から成るスナッ
プリングで、相互にオーバラップした向かい合った斜面
から成るスリット21で半径方向に弾力的に若干拡縮可
能となっている。また、押えリング20は、スリット2
1の両側内周部に係止溝14に対し装着又は取外す際に
使用する開閉工具の爪と係合可能な穴22aを有するタ
ブ22を突設すると共に、これらタブ22に対向するよ
うに、装着又は取外す際に押えリング20を補助的に支
持するため及び回転バランスのために、同じような工具
の爪を係合する穴23aを有したタブ23を突設してい
る。さらに、上述したように、このリング20の係止部
24として、外周縁係止部24aと内周側係止部24b
とが相互補完的に外側に向け突設されている。係止溝1
4に装着された押えリング20は、タービンブディスク
11が高速度で回転すると遠心力で開く傾向になるが、
各係止部24a、24bは外側を向いているためにより
強く係止溝14に受け止められることになる。この押え
リング20が、タービンディスク外周部11aの下流側
のディスク端面に装着されると、従来例で述べたシール
プレートと同様に高温ガスGがタービンディスク外周部
11aの係合溝12を貫流するのを防ぎ、タービンディ
スク外周部11aが過熱しないようにしている。
As shown in detail in FIGS. 3 and 4, the holding ring 20 is a snap ring made of a heat-resistant alloy such as Waspaloy, and is elastic in the radial direction by the slits 21 which are formed by facing slopes overlapping each other. It can be scaled up and down slightly. Further, the presser ring 20 has the slit 2
A tab 22 having a hole 22a that can be engaged with a claw of an opening / closing tool used when mounting or removing the locking groove 14 is provided on both inner peripheral portions of 1 so as to face the tabs 22. A tab 23 having a hole 23a for engaging a claw of a similar tool is provided in a protruding manner for supporting the pressing ring 20 when mounting or dismounting and for rotational balance. Further, as described above, as the locking portion 24 of the ring 20, the outer peripheral edge locking portion 24a and the inner peripheral side locking portion 24b.
And are projected to the outside in a complementary manner. Locking groove 1
The pressing ring 20 mounted on the No. 4 tends to open due to centrifugal force when the turbine disk 11 rotates at a high speed,
Since the locking portions 24a and 24b face outward, they are more strongly received by the locking groove 14. When this pressing ring 20 is attached to the disk end surface on the downstream side of the turbine disk outer peripheral portion 11a, the high temperature gas G flows through the engagement groove 12 of the turbine disk outer peripheral portion 11a, similarly to the seal plate described in the conventional example. To prevent the turbine disk outer peripheral portion 11a from overheating.

【0026】押えリング20は、上記耐熱性合金などの
金属材料に代えてコイルスプリング等にも使用される種
類のセラミックから形成してもよく、また上記スナップ
リング形に代えて各種形状の形状記憶合金から成るリン
グで形成してもよい。
The holding ring 20 may be formed of ceramics of the kind used for coil springs instead of the metal material such as the heat resistant alloy, and the shape memory of various shapes may be used instead of the snap ring shape. It may be formed of a ring made of an alloy.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クブレードの取付構造によれば、 (1) 高温ガスに晒され、高い周速度で旋回するセラミッ
クブレードを比較的大径の金属製タービンディスクの周
辺部に遠心応力集中を起こすことなしに安定的に取り付
けることが出来、また、回転バランス的にも優れ、部品
点数が少なく構造が簡単で耐久性に富む。
As described above, according to the ceramic blade mounting structure of the present invention, (1) the metal turbine disk having a relatively large diameter is exposed to the high temperature gas and swirls at a high peripheral speed. It can be mounted stably without concentration of centrifugal stress on the periphery of, and has excellent rotation balance, has a small number of parts, and has a simple structure and excellent durability.

【0028】(2) 請求項2の取付構造では、タービンデ
ィスクに、その外周部に形成された係合溝の底に開口す
る冷却用空気供給孔を設けることで、係合溝に冷却用空
気を供給し、タービンディスクの外周部を冷やして熱負
荷を軽減すると共に、高温作動ガスが係合溝に流入して
来るのを阻止することが出来、また冷却空気の消費量も
相対的に少なくて済む。
(2) In the mounting structure according to the second aspect, the cooling air is provided in the engagement groove formed in the outer peripheral portion of the turbine disk so that the cooling air is provided in the engagement groove. Is supplied to cool the outer peripheral portion of the turbine disk to reduce the heat load, and it is possible to prevent the hot working gas from flowing into the engaging groove, and the consumption of the cooling air is relatively small. Complete.

【0029】(3) 請求項3の取付構造では、押えリング
を耐熱性合金から成るスナップリングで構成したこと
で、押えリングの着脱を容易に行うことが出来ると共
に、高温作動ガスが係合溝を貫流するのを防止すること
が出来る。
(3) In the mounting structure according to the third aspect of the present invention, since the holding ring is made of the snap ring made of a heat-resistant alloy, the holding ring can be easily attached and detached, and the high temperature working gas can be engaged in the engaging groove. Can be prevented from flowing through.

【0030】(4) 請求項4の取付構造では、押えリング
用係止溝を、押えリングの外周縁係止部と内周側係止部
とに各々係合する外周側と内周側の二つの係止溝から構
成すると、押えリングの係止力を高めることが出来る。
(4) In the mounting structure according to the fourth aspect, the retaining groove for the presser ring is provided on the outer peripheral side and the inner peripheral side, which engage with the outer peripheral edge retaining portion and the inner peripheral side retaining portion of the retaining ring, respectively. If it is composed of two locking grooves, the locking force of the pressing ring can be increased.

【0031】(5) 請求項5の取付構造では、係合溝を、
当接部の設けられた一方のディスク端面側が軸線に対し
て高く、押えリングが係止される他方のディスク端面側
が低い傾斜状態でガスタービンディスクの外周部に形成
するとにより、高速回転時の遠心力の軸方向分力によっ
てセラミックブレードはタービンディスク外周面上の当
接部へ付勢されがちになり、押えリングに負荷がほとん
どかからなくなる。
(5) In the mounting structure of claim 5, the engaging groove is
Centrifuges during high-speed rotation are formed by forming the outer peripheral portion of the gas turbine disk in such a state that one end surface of the disk where the abutment part is provided is high with respect to the axis and the other end surface of the disk on which the pressing ring is locked is inclined low. Due to the axial component of the force, the ceramic blade tends to be urged to the abutting portion on the outer peripheral surface of the turbine disk, so that the pressing ring is hardly loaded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るセラミックブレードの
取付構造を示すセラミックガスタービン要部の縦断面図
である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a ceramic gas turbine showing a mounting structure of a ceramic blade according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1における矢視線IIから見た部分斜視図であ
る。
FIG. 2 is a partial perspective view taken along the line II in FIG.

【図3】図1の実施例で使用されているタービンブレー
ド用押えリングを示す正面図である。
FIG. 3 is a front view showing a pressing ring for turbine blades used in the embodiment of FIG.

【図4】図3におけるIVーIV矢線に沿った拡大縦断面図
である。
FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view taken along the line IV-IV in FIG.

【図5】従来例に係るセラミックブレードの取付構造を
示す要部の縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a main part showing a ceramic blade mounting structure according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セラミックブレード取付構造 11aディスク外周部 11b外周部上面 12 係合溝 12a係合溝底 13 当接部 14 係止溝 14a外周側係合溝 14b内周側係合溝 15 タービンブレード 16 ブレード部 17 プラットフォーム部 18 係合突起部 19 冷却用空気供給孔 20 押えリング(スナップリング) 24a外周縁係止部 24b内周側係止部 G 高温燃焼ガス P ガス通路 X 軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic blade mounting structure 11a Disk outer peripheral part 11b Outer peripheral part upper surface 12 Engagement groove 12a Engaging groove bottom 13 Abutment part 14 Locking groove 14a Outer peripheral side engaging groove 14b Inner peripheral side engaging groove 15 Turbine blade 16 Blade part 17 Platform part 18 Engagement protrusion part 19 Cooling air supply hole 20 Holding ring (snap ring) 24a Outer peripheral edge locking part 24b Inner peripheral side locking part G High temperature combustion gas P Gas passage X Axis

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半円弧断面形プラットホーム部の外周側
にブレード部を、内周側に係合突起部をそれぞれ備えた
多数のセラミック製ブレードを、その係合突起部にて金
属製タービンディスクの外周部の各係合溝に嵌合させて
取り付けるセラミックブレードの取付構造において、 上記タービンディスクの各係合溝間の一方のディスク端
面側に、他方のディスク端面側から上記ディスク外周部
の係合溝に嵌挿される上記ブレードのプラットフォーム
部の一端に当接する当接部を設けると共に、 上記タービンディスク外周部の他方のディスク端面に、
上記タービンディスク外周部の係合溝に嵌合した上記ブ
レードの係合突起部に当接させて押さえる押えリングの
係止溝を形設したことを特徴とするセラミックブレード
の取付構造。
1. A large number of ceramic blades each having a blade portion on the outer peripheral side of a semi-circular cross-section platform portion and an engaging protrusion portion on the inner peripheral side, the engaging protrusion portions of a metal turbine disk In a mounting structure of a ceramic blade fitted and fitted in each engaging groove of an outer peripheral portion, engagement of the disk outer peripheral portion from one end surface side of the other disk between the engaging grooves of the turbine disk and the other end surface side of the disk. While providing an abutting portion that abuts one end of the platform portion of the blade that is fitted into the groove, on the other disc end surface of the turbine disc outer peripheral portion,
A structure for mounting a ceramic blade, characterized in that a retaining ring for a pressing ring that abuts and holds an engaging protrusion of the blade fitted in an engaging groove of the outer peripheral portion of the turbine disk is formed.
【請求項2】 上記タービンディスクに、上記各係合溝
の底に開口して冷却用空気を供給する冷却用空気供給孔
を貫通して設けた請求項1記載のセラミックブレードの
取付構造。
2. The mounting structure for a ceramic blade according to claim 1, wherein the turbine disk is provided with a cooling air supply hole which is provided at a bottom of each of the engagement grooves and which supplies cooling air.
【請求項3】 上記押えリングは、耐熱性合金らなるス
ナップリングである請求項1記載のセラミックブレード
の取付構造。
3. The mounting structure for a ceramic blade according to claim 1, wherein the pressing ring is a snap ring made of a heat resistant alloy.
【請求項4】 上記押えリング用係止溝は、上記押えリ
ングの外周縁係止部と内周側係止部とに各々係合する外
周側と内周側の二つの係止溝から構成されている請求項
1記載のセラミックブレードの取付構造。
4. The retaining ring for a retaining ring is composed of two retaining grooves on an outer peripheral side and an inner peripheral side, which engage with an outer peripheral edge retaining portion and an inner peripheral retaining portion of the retaining ring, respectively. The mounting structure for a ceramic blade according to claim 1.
【請求項5】 上記係合溝は、当接部の設けられた一方
のディスク端面側が軸線に対して高く、押えリングが係
止される他方のディスク端面側が低い傾斜状態でタービ
ンディスクの外周部に形成される請求項1又は2記載の
セラミックブレードの取付構造。
5. The outer peripheral portion of the turbine disk in the inclined state in which the engagement groove is inclined on one disk end surface side provided with a contact portion with respect to the axis and on the other disk end surface side with which the pressing ring is locked is low. The mounting structure for a ceramic blade according to claim 1 or 2, wherein
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016185732A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-24 株式会社Ihi Turbine blade mounting structure
CN109707463A (en) * 2017-10-26 2019-05-03 无锡凯力特动力科技有限公司 A kind of automobile engine variable-area turbocharger nozzle ring
CN114278435A (en) * 2020-09-28 2022-04-05 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Gas compressor, gas turbine engine, adjustable stationary blade assembly and assembling method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3047268A (en) * 1960-03-14 1962-07-31 Stanley L Leavitt Blade retention device
US3734646A (en) * 1972-02-02 1973-05-22 Gen Electric Blade fastening means
JPS63227906A (en) * 1987-02-24 1988-09-22 ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション Assembly method and device for steam turbine reducing relative motion
JPH01144401U (en) * 1988-03-29 1989-10-04
US5052893A (en) * 1988-11-17 1991-10-01 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "S.N.E.C.M.A." Stop means and sealing ring of a blade assembly mounted on a gas-turbine-engine rotor-disk

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3047268A (en) * 1960-03-14 1962-07-31 Stanley L Leavitt Blade retention device
US3734646A (en) * 1972-02-02 1973-05-22 Gen Electric Blade fastening means
JPS63227906A (en) * 1987-02-24 1988-09-22 ウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレーション Assembly method and device for steam turbine reducing relative motion
JPH01144401U (en) * 1988-03-29 1989-10-04
US5052893A (en) * 1988-11-17 1991-10-01 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "S.N.E.C.M.A." Stop means and sealing ring of a blade assembly mounted on a gas-turbine-engine rotor-disk

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016185732A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-24 株式会社Ihi Turbine blade mounting structure
US10577935B2 (en) 2015-05-15 2020-03-03 Ihi Corporation Turbine blade mounting structure
CN109707463A (en) * 2017-10-26 2019-05-03 无锡凯力特动力科技有限公司 A kind of automobile engine variable-area turbocharger nozzle ring
CN114278435A (en) * 2020-09-28 2022-04-05 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Gas compressor, gas turbine engine, adjustable stationary blade assembly and assembling method
CN114278435B (en) * 2020-09-28 2023-05-16 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Compressor, gas turbine engine, adjustable vane assembly, and method of assembly

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