JPH0913007A - 摩耗性組成物 - Google Patents
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- C04B20/002—Hollow or porous granular materials
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 タービンブレードを摩耗させず、十分なシー
ルを与え、侵食を受けない、セラミックマトリックス複
合材料シュラウドセグメントに適した摩耗性シールを提
供する。 【解決手段】 摩耗性シール(46)は、リン酸アルミ
ニウムマトリックス(50)中の多数の中空アルミノケ
イ酸塩球状物(48)を含み、アルミノケイ酸塩系充填
剤をも含有する。48は直径400−1800ミクロ
ン、好ましくは800−1400ミクロンを有する。4
6中の48の重量割合は30−50%であり、46の密
度は1.5g/cm3である。48の容量割合は50−
60%である。50中の48は最高ほぼ1300℃の比
較的高耐熱性をもつため46はターボファンガスタービ
ンエンジン(10)のタービン(30)内における環境
により良く耐える。
ルを与え、侵食を受けない、セラミックマトリックス複
合材料シュラウドセグメントに適した摩耗性シールを提
供する。 【解決手段】 摩耗性シール(46)は、リン酸アルミ
ニウムマトリックス(50)中の多数の中空アルミノケ
イ酸塩球状物(48)を含み、アルミノケイ酸塩系充填
剤をも含有する。48は直径400−1800ミクロ
ン、好ましくは800−1400ミクロンを有する。4
6中の48の重量割合は30−50%であり、46の密
度は1.5g/cm3である。48の容量割合は50−
60%である。50中の48は最高ほぼ1300℃の比
較的高耐熱性をもつため46はターボファンガスタービ
ンエンジン(10)のタービン(30)内における環境
により良く耐える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩耗性シール(a
bradable seal)に関するものであり、特
にガスタービンエンジンの回転部品と静止部品の間の摩
耗性シールに関するものである。摩耗性シールは特にロ
ーターブレード、たとえばタービンブレードから半径方
向に間隔を置いた静止シュラウドセグメントに付与され
る。
bradable seal)に関するものであり、特
にガスタービンエンジンの回転部品と静止部品の間の摩
耗性シールに関するものである。摩耗性シールは特にロ
ーターブレード、たとえばタービンブレードから半径方
向に間隔を置いた静止シュラウドセグメントに付与され
る。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンエンジンの性能および効率
を改良するためには、タービン部品を冷却するために用
いる空気の量を減少させることが必要であった。その結
果、空冷式金属シュラウドセグメントが、非冷却式セラ
ミックマトリックス複合材料シュラウドセグメント、た
とえばアルミナマトリックス中の炭化ケイ素に置き換え
られた。
を改良するためには、タービン部品を冷却するために用
いる空気の量を減少させることが必要であった。その結
果、空冷式金属シュラウドセグメントが、非冷却式セラ
ミックマトリックス複合材料シュラウドセグメント、た
とえばアルミナマトリックス中の炭化ケイ素に置き換え
られた。
【0003】冷却式金属シュラウド上の一般的な摩耗性
シールは金属ハニカムからなる。これらはセラミック複
合材料シュラウドセグメント上に用いるのには不適切で
ある。摩耗性シールを形成するためにセラミックハニカ
ムがセラミックマトリックスシュラウドセグメントに適
用されたが、これらは許容し得ないほどニッケル基材タ
ービンブレードを摩耗させることが認められた。摩耗性
シールを形成するためにセラミックフォームがセラミッ
クマトリックスシュラウドセグメントに適用され、これ
らはニッケル基材タービンブレードに著しい摩耗を生じ
なかったが、これらは十分なシールを与えず、またそれ
らは侵食を受ける。
シールは金属ハニカムからなる。これらはセラミック複
合材料シュラウドセグメント上に用いるのには不適切で
ある。摩耗性シールを形成するためにセラミックハニカ
ムがセラミックマトリックスシュラウドセグメントに適
用されたが、これらは許容し得ないほどニッケル基材タ
ービンブレードを摩耗させることが認められた。摩耗性
シールを形成するためにセラミックフォームがセラミッ
クマトリックスシュラウドセグメントに適用され、これ
らはニッケル基材タービンブレードに著しい摩耗を生じ
なかったが、これらは十分なシールを与えず、またそれ
らは侵食を受ける。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に述べ
た問題を克服する、セラミックマトリックス複合材料シ
ュラウドセグメントに適した摩耗性シールを提供するこ
とを目的とする。
た問題を克服する、セラミックマトリックス複合材料シ
ュラウドセグメントに適した摩耗性シールを提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】従って本発明は、リン酸
アルミニウムマトリックス中の中空アルミノケイ酸塩球
状物または中空アルミナ球状物を含む摩耗性組成物(a
bradable composition)を提供す
る。
アルミニウムマトリックス中の中空アルミノケイ酸塩球
状物または中空アルミナ球状物を含む摩耗性組成物(a
bradable composition)を提供す
る。
【0006】好ましくは中空球状物は400−1800
ミクロンの直径を有する。より好ましくは中空球状物は
800−1400ミクロンの直径を有する。
ミクロンの直径を有する。より好ましくは中空球状物は
800−1400ミクロンの直径を有する。
【0007】好ましくは摩耗性シールはアルミノケイ酸
塩系充填剤を含有する。
塩系充填剤を含有する。
【0008】好ましくは中空球状物の重量割合は30−
50%である。
50%である。
【0009】好ましくは中空球状物はほぼ1.5g/c
m3の密度を有する。
m3の密度を有する。
【0010】本発明は摩耗性組成物の製造方法であっ
て、(a)リン酸アルミニウムのペーストを調製し、
(b)このペーストに中空アルミノケイ酸塩球状物また
は中空アルミナ球状物を添加し、(c)ペーストと中空
アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物を混
合してセラミックスラリーを調製し、(d)中空アルミ
ノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物およびペー
ストのセラミックスラリーを目的形状に成形し、(e)
成形された中空アルミノケイ酸塩球状物または中空アル
ミナ球状物およびペーストのセラミックスラリーを熱処
理して、中空アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミ
ナ球状物を含有するリン酸アルミニウムマトリックスを
調製する工程を含む方法をも提供する。
て、(a)リン酸アルミニウムのペーストを調製し、
(b)このペーストに中空アルミノケイ酸塩球状物また
は中空アルミナ球状物を添加し、(c)ペーストと中空
アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物を混
合してセラミックスラリーを調製し、(d)中空アルミ
ノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物およびペー
ストのセラミックスラリーを目的形状に成形し、(e)
成形された中空アルミノケイ酸塩球状物または中空アル
ミナ球状物およびペーストのセラミックスラリーを熱処
理して、中空アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミ
ナ球状物を含有するリン酸アルミニウムマトリックスを
調製する工程を含む方法をも提供する。
【0011】工程(a)には、アルミノケイ酸塩粉末お
よび水をアルミナ粉末およびリン酸と混合してペースト
を調製することが含まれる。工程(a)は、54.3重
量%のアルミノケイ酸塩粉末、23.3重量%のアルミ
ナ粉末および22.4重量%の96%リン酸ならびに水
を混合することを含む。
よび水をアルミナ粉末およびリン酸と混合してペースト
を調製することが含まれる。工程(a)は、54.3重
量%のアルミノケイ酸塩粉末、23.3重量%のアルミ
ナ粉末および22.4重量%の96%リン酸ならびに水
を混合することを含む。
【0012】好ましくは、工程(a)にはアルミノケイ
酸塩粉末をリン酸一アルミニウム溶液と混合することが
含まれる。工程(a)は、46.2重量%のリン酸一ア
ルミニウム溶液および53.8重量%のアルミノケイ酸
塩粉末を混合することを含む。
酸塩粉末をリン酸一アルミニウム溶液と混合することが
含まれる。工程(a)は、46.2重量%のリン酸一ア
ルミニウム溶液および53.8重量%のアルミノケイ酸
塩粉末を混合することを含む。
【0013】好ましくは、工程(b)において70重量
%のペーストを30重量%の中空アルミノケイ酸塩球状
物と混合する。
%のペーストを30重量%の中空アルミノケイ酸塩球状
物と混合する。
【0014】好ましくは、工程(e)には成形された混
合物を順次、60℃で10時間、120℃で1時間、3
50℃で1.5時間、800℃で2時間、1100℃で
2時間、および1200℃で1時間、熱処理することが
含まれる。
合物を順次、60℃で10時間、120℃で1時間、3
50℃で1.5時間、800℃で2時間、1100℃で
2時間、および1200℃で1時間、熱処理することが
含まれる。
【0015】好ましくは、工程(d)には中空アルミノ
ケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物およびペース
トの混合物をセラミックマトリックス複合材料上におい
て成形することが含まれる。
ケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物およびペース
トの混合物をセラミックマトリックス複合材料上におい
て成形することが含まれる。
【0016】好ましくは、セラミックマトリックス複合
材料はアルミナマトリックス中の炭化ケイ素繊維を含
み、工程(e)は中空アルミノケイ酸塩球状物または中
空アルミナ球状物およびペーストの成形された混合物を
型内で熱処理して、セラミックマトリックス複合材料の
アルミナマトリックスを、アルミノケイ酸塩系充填剤お
よび中空アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球
状物を含有するリン酸アルミニウムマトリックスに接着
することを含む。
材料はアルミナマトリックス中の炭化ケイ素繊維を含
み、工程(e)は中空アルミノケイ酸塩球状物または中
空アルミナ球状物およびペーストの成形された混合物を
型内で熱処理して、セラミックマトリックス複合材料の
アルミナマトリックスを、アルミノケイ酸塩系充填剤お
よび中空アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球
状物を含有するリン酸アルミニウムマトリックスに接着
することを含む。
【0017】本発明は、リン酸アルミニウムマトリック
ス中の中空アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ
球状物を含む摩耗性シールを有するガスタービンエンジ
ンをも提供する。
ス中の中空アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ
球状物を含む摩耗性シールを有するガスタービンエンジ
ンをも提供する。
【0018】好ましくは中空球状物は400−1800
ミクロンの直径を有する。より好ましくは中空球状物は
800−1400ミクロンの直径を有する。
ミクロンの直径を有する。より好ましくは中空球状物は
800−1400ミクロンの直径を有する。
【0019】好ましくは摩耗性シールはアルミノケイ酸
塩系充填剤を含有する。
塩系充填剤を含有する。
【0020】好ましくは中空球状物の重量割合は30−
50%である。
50%である。
【0021】好ましくは摩耗性シールはほぼ1.5g/
cm3の密度を有する。
cm3の密度を有する。
【0022】好ましくは摩耗性シールはタービンシュラ
ウドに接着されている。
ウドに接着されている。
【0023】好ましくはタービンシュラウドはセラミッ
クマトリックス複合材料を含む。
クマトリックス複合材料を含む。
【0024】好ましくはセラミックマトリックス複合材
料はアルミナマトリックス中の炭化ケイ素繊維を含む。
料はアルミナマトリックス中の炭化ケイ素繊維を含む。
【0025】好ましくは摩耗性シールはリン酸一アルミ
ニウムを含有する接着剤によりセラミックマトリックス
複合材料に接着されている。
ニウムを含有する接着剤によりセラミックマトリックス
複合材料に接着されている。
【0026】
【発明の実施の形態】たとえば添付の図面を参照して本
発明をより詳細に説明する。
発明をより詳細に説明する。
【0027】図1に示すターボファンガスタービンエン
ジン10は、ファンアセンブリー12およびコアエンジ
ン14を含む。ファンアセンブリー12はコアエンジン
14の上流に設置される。ファンアセンブリー12は、
ファンケーシング18により一部が定められるファンダ
クト16内に配置され、ファンケーシングはその上流末
端に入口20、およびその下流末端にノズル22を有す
る。ファンアセンブリー12はコアエンジン14により
駆動される。
ジン10は、ファンアセンブリー12およびコアエンジ
ン14を含む。ファンアセンブリー12はコアエンジン
14の上流に設置される。ファンアセンブリー12は、
ファンケーシング18により一部が定められるファンダ
クト16内に配置され、ファンケーシングはその上流末
端に入口20、およびその下流末端にノズル22を有す
る。ファンアセンブリー12はコアエンジン14により
駆動される。
【0028】コアエンジン14は軸方向流れに沿って順
次、中圧圧縮機24、高圧圧縮機26、燃焼装置28、
タービン装置30、およびノズル32を含む。ファンア
センブリー12により最初に圧縮された空気の一部は、
中圧および高圧圧縮機24、26を貫流して燃焼装置2
8に達する。燃焼装置は環状燃焼器もしくは環状筒形燃
焼器(can−annular combustor)
その他の適切な燃焼器であってよい。燃料を燃焼装置2
8内で燃焼させると高温のガスが発生し、これがタービ
ン装置30を貫流する。タービン装置30はファンアセ
ンブリー12、中圧圧縮機24および高圧圧縮機26を
それぞれの軸(図示されていない)により駆動させる。
ファンアセンブリー12によりノズル22を通って駆動
される空気が、大部分のスラストを供給する。ファンケ
ーシング18は斜めに間隔を置いて配置された複数のス
ポーク34によりコアエンジンケーシングに連結されて
いる。
次、中圧圧縮機24、高圧圧縮機26、燃焼装置28、
タービン装置30、およびノズル32を含む。ファンア
センブリー12により最初に圧縮された空気の一部は、
中圧および高圧圧縮機24、26を貫流して燃焼装置2
8に達する。燃焼装置は環状燃焼器もしくは環状筒形燃
焼器(can−annular combustor)
その他の適切な燃焼器であってよい。燃料を燃焼装置2
8内で燃焼させると高温のガスが発生し、これがタービ
ン装置30を貫流する。タービン装置30はファンアセ
ンブリー12、中圧圧縮機24および高圧圧縮機26を
それぞれの軸(図示されていない)により駆動させる。
ファンアセンブリー12によりノズル22を通って駆動
される空気が、大部分のスラストを供給する。ファンケ
ーシング18は斜めに間隔を置いて配置された複数のス
ポーク34によりコアエンジンケーシングに連結されて
いる。
【0029】タービン装置30は、図2にさらに明瞭に
示すように軸方向に交互に配置された複数段のタービン
ブレード36および複数段のタービン羽根38を含む。
タービンブレード36は1または2以上のタービンロー
ター(図示されていない)に固定され、タービン羽根3
8はタービンケーシング40に固定されている。タービ
ンケーシング40も複数のタービンシュラウド42を有
し、それはそれぞれタービンブレード36の段の1つの
周りに円周方向に配置されている。各タービンシュラウ
ド42は円周方向に伸びた複数のセグメント44を含
む。タービンシュラウドセグメント44はセラミックマ
トリックス複合材料から形成され、たとえばセグメント
44はアルミナマトリックス中の炭化ケイ素系強化繊維
からなるが、他の適切な繊維およびセラミックマトリッ
クス材料も使用しうる。セラミックマトリックス複合材
料のシュラウドセグメント44を使用するとシュラウド
セグメント44を空冷する必要性が除かれ、従ってター
ボファンガスタービンエンジン10の効率が改良され
る。タービンシュラウドセグメント44は摩耗性シール
46を備え、これとタービンブレード36の先端が共同
でシールを形成する。
示すように軸方向に交互に配置された複数段のタービン
ブレード36および複数段のタービン羽根38を含む。
タービンブレード36は1または2以上のタービンロー
ター(図示されていない)に固定され、タービン羽根3
8はタービンケーシング40に固定されている。タービ
ンケーシング40も複数のタービンシュラウド42を有
し、それはそれぞれタービンブレード36の段の1つの
周りに円周方向に配置されている。各タービンシュラウ
ド42は円周方向に伸びた複数のセグメント44を含
む。タービンシュラウドセグメント44はセラミックマ
トリックス複合材料から形成され、たとえばセグメント
44はアルミナマトリックス中の炭化ケイ素系強化繊維
からなるが、他の適切な繊維およびセラミックマトリッ
クス材料も使用しうる。セラミックマトリックス複合材
料のシュラウドセグメント44を使用するとシュラウド
セグメント44を空冷する必要性が除かれ、従ってター
ボファンガスタービンエンジン10の効率が改良され
る。タービンシュラウドセグメント44は摩耗性シール
46を備え、これとタービンブレード36の先端が共同
でシールを形成する。
【0030】摩耗性シール46は、図3に示すようにリ
ン酸アルミニウムマトリックス50中の多数の中空アル
ミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物48から
なる。リン酸アルミニウムマトリックス50はアルミノ
ケイ酸塩系充填剤をも含有する。中空アルミノケイ酸塩
球状物または中空アルミナ球状物48は400−180
0ミクロンの直径、好ましくは800−1400ミクロ
ンの直径を有する。摩耗性シール46中の中空アルミノ
ケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物48の重量割
合は30−50%である。摩耗性シールの密度は1.5
g/cm3である。中空アルミノケイ酸塩球状物の容量
割合は50−60%である。
ン酸アルミニウムマトリックス50中の多数の中空アル
ミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物48から
なる。リン酸アルミニウムマトリックス50はアルミノ
ケイ酸塩系充填剤をも含有する。中空アルミノケイ酸塩
球状物または中空アルミナ球状物48は400−180
0ミクロンの直径、好ましくは800−1400ミクロ
ンの直径を有する。摩耗性シール46中の中空アルミノ
ケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物48の重量割
合は30−50%である。摩耗性シールの密度は1.5
g/cm3である。中空アルミノケイ酸塩球状物の容量
割合は50−60%である。
【0031】リン酸アルミニウムマトリックス中の中空
アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物は、
最高ほぼ1300℃という比較的高い耐熱性(temp
erature capability)をもつ。この
ため摩耗性シール46はターボファンガスタービンエン
ジン10のタービン内における環境に、より良く耐える
ことができる。中空アルミノケイ酸塩球状物または中空
アルミナ球状物48の前記の大きさは、摩耗性と耐侵食
性の良好な妥協をもたらす。30−50%という比較的
高い球状物48の割合は良好な摩耗性をもたらす。リン
酸アルミニウムマトリックス50の使用により、摩耗性
シールが熱膨張してセラミックマトリックス複合材料シ
ュラウドセグメント44に適合しうる。熱膨張率はアル
ミノケイ酸塩の使用によって調和がとれる。
アルミノケイ酸塩球状物または中空アルミナ球状物は、
最高ほぼ1300℃という比較的高い耐熱性(temp
erature capability)をもつ。この
ため摩耗性シール46はターボファンガスタービンエン
ジン10のタービン内における環境に、より良く耐える
ことができる。中空アルミノケイ酸塩球状物または中空
アルミナ球状物48の前記の大きさは、摩耗性と耐侵食
性の良好な妥協をもたらす。30−50%という比較的
高い球状物48の割合は良好な摩耗性をもたらす。リン
酸アルミニウムマトリックス50の使用により、摩耗性
シールが熱膨張してセラミックマトリックス複合材料シ
ュラウドセグメント44に適合しうる。熱膨張率はアル
ミノケイ酸塩の使用によって調和がとれる。
【0032】本発明の摩耗性シール材料は、アルミノケ
イ酸塩粉末、アルミナ粉末、リン酸および水を混合して
ペーストを調製し、これに中空アルミノケイ酸塩球状物
または中空アルミナ球状物を添加し、これらを十分に混
合することにより調製しうる。より詳細には、54.3
重量%のアルミノケイ酸塩粉末、23.3重量%のアル
ミナ粉末および22.4重量%の96%リン酸ならびに
水を互いに混合する。まずアルミノケイ酸塩粉末および
アルミナ粉末を十分に混合する。混合されたアルミノケ
イ酸塩粉末およびアルミナ粉末に、次いでリン酸を乾燥
粉末の全重量に対して40.44%の蒸留水と共に添加
する。これを混合してペーストとなし、使用前72時間
放置する。
イ酸塩粉末、アルミナ粉末、リン酸および水を混合して
ペーストを調製し、これに中空アルミノケイ酸塩球状物
または中空アルミナ球状物を添加し、これらを十分に混
合することにより調製しうる。より詳細には、54.3
重量%のアルミノケイ酸塩粉末、23.3重量%のアル
ミナ粉末および22.4重量%の96%リン酸ならびに
水を互いに混合する。まずアルミノケイ酸塩粉末および
アルミナ粉末を十分に混合する。混合されたアルミノケ
イ酸塩粉末およびアルミナ粉末に、次いでリン酸を乾燥
粉末の全重量に対して40.44%の蒸留水と共に添加
する。これを混合してペーストとなし、使用前72時間
放置する。
【0033】ペーストを一定期間放置したのち、全重量
の30%の中空アルミノケイ酸塩球状物をペーストに添
加する。必要な場合には少量の蒸留水を用いて中空アル
ミノケイ酸塩球状物をペーストに十分に混入して、セラ
ミックスラリーを調製する。
の30%の中空アルミノケイ酸塩球状物をペーストに添
加する。必要な場合には少量の蒸留水を用いて中空アル
ミノケイ酸塩球状物をペーストに十分に混入して、セラ
ミックスラリーを調製する。
【0034】摩耗性シール材料は、好ましくはアルミノ
ケイ酸塩粉末およびリン酸一アルミニウム溶液(アルコ
ア・インターナショナル・リミテッドにより供給、英国
ワーセスターWR1 2EL、コペンハーゲン・ストリ
ート、マルミオン・ハウス)を、リン酸一アルミニウム
溶液46.2質量%(% by mass)およびアル
ミノケイ酸塩粉末53.8質量%の使用により混合する
ことによって調製される。適切な粘度を得るために必要
な場合には、脱イオン水または蒸留水を添加する。混合
物を24時間放置して、ペーストを得る。
ケイ酸塩粉末およびリン酸一アルミニウム溶液(アルコ
ア・インターナショナル・リミテッドにより供給、英国
ワーセスターWR1 2EL、コペンハーゲン・ストリ
ート、マルミオン・ハウス)を、リン酸一アルミニウム
溶液46.2質量%(% by mass)およびアル
ミノケイ酸塩粉末53.8質量%の使用により混合する
ことによって調製される。適切な粘度を得るために必要
な場合には、脱イオン水または蒸留水を添加する。混合
物を24時間放置して、ペーストを得る。
【0035】70質量%のペーストおよび30質量%の
中空アルミノケイ酸塩球状物を用いて、このペーストを
中空アルミノケイ酸塩球状物と混合して、セラミックス
ラリーを調製する。
中空アルミノケイ酸塩球状物を用いて、このペーストを
中空アルミノケイ酸塩球状物と混合して、セラミックス
ラリーを調製する。
【0036】前記方法のいずれかにより調製された中空
アルミノケイ酸塩球状物およびペーストのセラミックス
ラリーを、次いで型に装入することにより目的形状に成
形する。成形した時点で中空アルミノケイ酸塩球状物お
よびペーストの混合物を乾燥させ、下記に従って熱処理
してホスフェート結合を形成する:60℃で10時間、
120℃で1時間、350℃で1.5時間、800℃で
2時間、1100℃で2時間、および1200℃で1時
間。
アルミノケイ酸塩球状物およびペーストのセラミックス
ラリーを、次いで型に装入することにより目的形状に成
形する。成形した時点で中空アルミノケイ酸塩球状物お
よびペーストの混合物を乾燥させ、下記に従って熱処理
してホスフェート結合を形成する:60℃で10時間、
120℃で1時間、350℃で1.5時間、800℃で
2時間、1100℃で2時間、および1200℃で1時
間。
【0037】上記混合物を直接にセラミックマトリック
ス複合材料上で成形するか、または型内で鋳造して目的
形状にすることができる。混合物がリン酸を用いて調製
されており、従って混合物中のリン酸とセラミックマト
リックス複合材料のアルミナマトリックスとの反応によ
り結合が形成される場合は、混合物を直接にセラミック
複合材料シュラウドセグメント上に流延することができ
る。混合物を別個に鋳造して目的形状にする場合、続い
て摩耗性シールをセラミック複合材料シュラウド上に接
着する。これは、リン酸を用いて調製された混合物、お
よびリン酸アルミニウム溶液を用いて調製された混合物
に適用しうる。アルミナマトリックス中の炭化ケイ素繊
維の場合、リン酸一アルミニウム溶液46.2質量%お
よびアルミノケイ酸塩粉末53.8質量%の混合物を接
着剤として用いて摩耗性シールを接着する。摩耗性シー
ルとセラミック複合材料シュラウドを室温に16時間放
置し、次いで下記の計画に従って熱処理する:60℃で
10時間、120℃で1時間、350℃で1.5時間、
800℃で2時間、1100℃で2時間、および120
0℃で1時間。
ス複合材料上で成形するか、または型内で鋳造して目的
形状にすることができる。混合物がリン酸を用いて調製
されており、従って混合物中のリン酸とセラミックマト
リックス複合材料のアルミナマトリックスとの反応によ
り結合が形成される場合は、混合物を直接にセラミック
複合材料シュラウドセグメント上に流延することができ
る。混合物を別個に鋳造して目的形状にする場合、続い
て摩耗性シールをセラミック複合材料シュラウド上に接
着する。これは、リン酸を用いて調製された混合物、お
よびリン酸アルミニウム溶液を用いて調製された混合物
に適用しうる。アルミナマトリックス中の炭化ケイ素繊
維の場合、リン酸一アルミニウム溶液46.2質量%お
よびアルミノケイ酸塩粉末53.8質量%の混合物を接
着剤として用いて摩耗性シールを接着する。摩耗性シー
ルとセラミック複合材料シュラウドを室温に16時間放
置し、次いで下記の計画に従って熱処理する:60℃で
10時間、120℃で1時間、350℃で1.5時間、
800℃で2時間、1100℃で2時間、および120
0℃で1時間。
【0038】以上の記載は本発明の摩耗性シールをガス
タービンエンジンのタービンシュラウドセグメント上に
使用することにつき述べたものであるが、本発明の摩耗
性シールをガスタービンエンジンにおいて摩耗性シール
が必要な他の適切な位置に用いることもできる。本発明
の摩耗性シールを金属、金属マトリックス複合材料、お
よび他の材料の部品上に用いることもできる。本発明の
摩耗性シールを摩耗性シールが必要な他のエンジンまた
は装置に用いることもできる。
タービンエンジンのタービンシュラウドセグメント上に
使用することにつき述べたものであるが、本発明の摩耗
性シールをガスタービンエンジンにおいて摩耗性シール
が必要な他の適切な位置に用いることもできる。本発明
の摩耗性シールを金属、金属マトリックス複合材料、お
よび他の材料の部品上に用いることもできる。本発明の
摩耗性シールを摩耗性シールが必要な他のエンジンまた
は装置に用いることもできる。
【図1】本発明による摩耗性シールを有するタービンシ
ュラウドを示すターボファンガスタービンエンジンの部
分断面図である。
ュラウドを示すターボファンガスタービンエンジンの部
分断面図である。
【図2】図1に示したタービンの拡大断面図である。
【図3】図1および2に示した摩耗性シールの拡大断面
図である。
図である。
10 ターボファンガスタービンエンジン 12 ファンアセンブリー 14 コアエンジン 16 ファンダクト 18 ファンケーシング 20 入口 22,32 ノズル 24 中圧圧縮機 26 高圧圧縮機 28 燃焼装置 30 タービン装置 36 タービンブレード 38 タービン羽根 40 タービンケーシング 42 タービンシュラウド 44 タービンシュラウドセグメント 46 摩耗性シール 48 中空球状物 50 リン酸アルミニウムマトリックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ジョン・ローレンス・パーシヴ ァル イギリス国ダービーシャー ディーイー 6・3ビーエイ,アシュボーン,エドナス トン,エドナストン・コート 4 (72)発明者 ゲイリー・ブライアン・メリル イギリス国ダービー ディーイー21・5エ イジー,リトル・イートン,ハイフィール ド・ロード 8 (72)発明者 ポール・アンドリュー・ドールマン イギリス国ダービー ディーイー23・6ジ ェイイー,リトルオーヴァー,ローンズウ ッド・クロース 4
Claims (26)
- 【請求項1】 400−1800ミクロンの直径を有す
る中空アルミノケイ酸塩球状物、およびリン酸アルミニ
ウムマトリックスを含み、中空アルミノケイ酸塩球状物
がリン酸アルミニウムマトリックス中に配置され、中空
アルミノケイ酸塩球状物の重量割合が30−50%であ
る摩耗性組成物。 - 【請求項2】 中空球状物が800−1400ミクロン
の直径を有する、請求項1に記載の摩耗性組成物。 - 【請求項3】 摩耗性組成物がアルミノケイ酸塩系充填
剤を含有する、請求項1に記載の摩耗性組成物。 - 【請求項4】 摩耗性組成物がほぼ1.5g/cm3の
密度を有する、請求項1に記載の摩耗性組成物。 - 【請求項5】 800−1800ミクロンの直径を有す
る中空球状物、アルミノケイ酸塩系充填剤、およびリン
酸アルミニウムマトリックスを含み、中空球状物および
アルミノケイ酸塩系充填剤がリン酸アルミニウムマトリ
ックス中に配置され、中空球状物の重量割合が30−5
0%であり、中空球状物が中空アルミノケイ酸塩球状物
および中空アルミナ球状物よりなる群から選ばれる摩耗
性組成物。 - 【請求項6】 摩耗性組成物がほぼ1.5g/cm3の
密度を有する、請求項5に記載の摩耗性組成物。 - 【請求項7】 摩耗性組成物の製造方法であって、 (a)リン酸アルミニウムのペーストを調製し、 (b)このペーストに中空アルミノケイ酸塩球状物を添
加し、 (c)ペーストと中空アルミノケイ酸塩球状物を混合し
てセラミックスラリーを調製し、 (d)中空アルミノケイ酸塩球状物およびペーストのセ
ラミックスラリーを目的形状に成形し、 (e)成形された中空アルミノケイ酸塩球状物およびペ
ーストのセラミックスラリーを熱処理して、中空アルミ
ノケイ酸塩球状物を含有するリン酸アルミニウムマトリ
ックスを調製する工程を含む方法。 - 【請求項8】 工程(b)において、中空アルミノケイ
酸塩球状物が400−1800ミクロンの直径を有す
る、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 工程(b)において、50−70重量%
のペーストを30−50重量%の中空アルミノケイ酸塩
球状物と混合する、請求項7に記載の方法。 - 【請求項10】 工程(a)が、アルミノケイ酸塩粉末
および水をアルミナ粉末およびリン酸と混合してペース
トを調製することを含む、請求項7に記載の方法。 - 【請求項11】 工程(a)が、54.3重量%のアル
ミノケイ酸塩粉末、23.3重量%のアルミナ粉末およ
び22.4重量%の96%リン酸ならびに水を混合する
ことを含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 工程(a)が、アルミノケイ酸塩粉末
をリン酸一アルミニウム溶液と混合することを含む、請
求項7に記載の方法。 - 【請求項13】 工程(a)が、46.2重量%のリン
酸一アルミニウム溶液および53.8重量%のアルミノ
ケイ酸塩粉末を混合することを含む、請求項12に記載
の方法。 - 【請求項14】 工程(b)において、70重量%のペ
ーストを30重量%の中空アルミノケイ酸塩球状物と混
合する、請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 工程(e)が、成形された混合物を順
次、60℃で10時間、120℃で1時間、350℃で
1.5時間、800℃で2時間、1100℃で2時間、
および1200℃で1時間、熱処理することを含む、請
求項7に記載の方法。 - 【請求項16】 工程(d)が、中空アルミノケイ酸塩
球状物およびペーストの混合物をセラミックマトリック
ス複合材料上で成形することを含む、請求項7に記載の
方法。 - 【請求項17】 セラミック複合材料がアルミナマトリ
ックス中の炭化ケイ素繊維を含み、工程(e)が中空ア
ルミノケイ酸塩球状物およびペーストの成形された混合
物を型内で熱処理して、セラミックマトリックス複合材
料のアルミナマトリックスを、アルミノケイ酸塩系充填
剤および中空アルミノケイ酸塩球状物を含有するリン酸
アルミニウムマトリックスに接着することを含む、請求
項16に記載の方法。 - 【請求項18】 アルミノケイ酸塩系充填剤および中空
アルミノケイ酸塩球状物を含有するリン酸アルミニウム
マトリックス材料をセラミックマトリックス複合材料に
接着する追加工程を含む、請求項7に記載の方法。 - 【請求項19】 摩耗性シールを有するガスタービンエ
ンジンであって、摩耗性シールが400−1800ミク
ロンの直径を有する中空アルミノケイ酸塩球状物、およ
びリン酸アルミニウムマトリックスを含み、中空アルミ
ノケイ酸塩球状物がリン酸アルミニウムマトリックス中
に配置され、中空アルミノケイ酸塩球状物の重量割合が
30−50%であるガスタービンエンジン。 - 【請求項20】 中空球状物が800−1400ミクロ
ンの直径を有する、請求項19に記載のガスタービンエ
ンジン。 - 【請求項21】 摩耗性シールがアルミノケイ酸塩系充
填剤を含有する、請求項19に記載のガスタービンエン
ジン。 - 【請求項22】 摩耗性シールがほぼ1.5g/cm3
の密度を有する、請求項19に記載のガスタービンエン
ジン。 - 【請求項23】 摩耗性シールがタービンシュラウドに
接着されている、請求項19に記載のガスタービンエン
ジン。 - 【請求項24】 タービンシュラウドがセラミックマト
リックス複合材料を含む、請求項23に記載のガスター
ビンエンジン。 - 【請求項25】 摩耗性シールがリン酸一アルミニウム
を含有する接着剤によりアルミナマトリックスに接着さ
れている、請求項24に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項26】 摩耗性シールを有するガスタービンエ
ンジンであって、摩耗性シールが800−1800ミク
ロンの直径を有する中空球状物、 アルミノケイ酸塩系充填剤、およびリン酸アルミニウム
マトリックスを含み、中空球状物およびアルミノケイ酸
塩系充填剤がリン酸アルミニウムマトリックス中に配置
され、中空球状物の重量割合が30−50%であり、中
空球状物が中空アルミノケイ酸塩球状物および中空アル
ミナ球状物よりなる群から選ばれるガスタービンエンジ
ン。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9513252.8A GB9513252D0 (en) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | An abradable composition |
GB9513252.8 | 1995-06-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0913007A true JPH0913007A (ja) | 1997-01-14 |
Family
ID=10776860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8139903A Withdrawn JPH0913007A (ja) | 1995-06-29 | 1996-06-03 | 摩耗性組成物 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5780146A (ja) |
EP (1) | EP0751104B1 (ja) |
JP (1) | JPH0913007A (ja) |
CA (1) | CA2177657A1 (ja) |
DE (1) | DE69632981T2 (ja) |
GB (1) | GB9513252D0 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2001240745A (ja) * | 1999-12-23 | 2001-09-04 | United Technol Corp <Utc> | 複合磨耗材料 |
JP2005171999A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | General Electric Co <Ge> | ターボ機械に不均一なシールクリアランスを与える溶射皮膜の使用 |
US8698367B2 (en) | 2008-04-17 | 2014-04-15 | Synchrony, Inc. | High-speed permanent magnet motor and generator with low-loss metal rotor |
US9065234B2 (en) | 2010-07-06 | 2015-06-23 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Connecting contact |
Families Citing this family (63)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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