JPS60159398A - 軸流圧縮機の羽根車 - Google Patents

軸流圧縮機の羽根車

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JPS60159398A
JPS60159398A JP60002610A JP261085A JPS60159398A JP S60159398 A JPS60159398 A JP S60159398A JP 60002610 A JP60002610 A JP 60002610A JP 261085 A JP261085 A JP 261085A JP S60159398 A JPS60159398 A JP S60159398A
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axial flow
protective layer
blades
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ウイルヘルム・ホツフミユーラー
ヨセフ・アイヒナー
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MTU Aero Engines AG
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MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軸流圧縮機の羽根車に関する。
〔従来の技術〕
圧縮機、特に軸流圧縮機において、効率及び運転状態は
羽根車の羽根とケーシングの間の半径方向すき間を極力
小さく保持することができるかどうかに高度に依存して
いる。半径方向すぎ間を最小にしようとするときは、例
えば、ケーシング被膜（入口被膜）のこすられることに
よる摩耗によって半径方向すき間を調節することができ
る。しかし、流体機械の羽根はできるかぎりわずかしか
摩耗しないものでなければならない。そうでないと特に
ケーシングが卵形のとき、半径方向すき間が不利にも大
きいままにとどまり、羽根が短くなったために、オーバ
ーホールの際の羽根の修理に費用がかかるか、或いは廃
棄しなければならないからである。
上記のようなケーシングの入口被膜が特にやわらかいと
ぎ、翼端摩耗はわずかである。しかし、そのような被膜
は腐蝕しやすく、又耐熱性がない０やわらかい入口被膜
は例えばＧ　Ｂ　−Ｐ　Ｓ　７３３，９／？号に記載さ
れている。
Ｄ　Ｋ　−ＯＳ　８６３２！を号に次のようなガス密封
部及びその製造方法が記載されている。複合材料よりな
る突出部の先端がタービン羽根に固着され、且つナイフ
の刃状に形成されている。その刃先はバイブの吸い口と
もみなされるものであるＯその刃先から研磨部分が突出
部の方向に突出している。
このように研磨先端を形成することにより、相対する密
封部材よりなる部分が望ましくない程度に迄損わせしめ
られてしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで本発明の問題点は圧縮機、特に総体的に極力少な
い摩耗ですみ、且つ極力少ない摩耗のみを許容する、航
空機のガス機関、又はガスタービン動力装置の羽根車の
羽根とケーシング間の半径方向すき間な簡単に且つコス
ト的に有利に調整する手段、特にそれを最小にする手段
を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題点は上記の技術の羽根車に一つ又は小数の表
面被覆された“こすり羽根“によるこすり作業を羽根車
の圧縮機段毎に行なわせることによって解決することが
できる。有利なこすり作業を行なわせるために、本発明
においては羽根のケーシングに対向する領域がシュラウ
ド状に形成され、又シュラウド状の羽根端部領域がケー
シングの入口被膜に合わせられた材料よりなる保護層な
半径方向外側端部に担持している。
本発明の本質的な利点は耐摩耗性先端を何する新しい羽
根が、より硬く、耐腐蝕性と耐熱性を有するケーシング
の入口被膜な可能ならしめ、しかもより大きな羽根先端
摩耗を生ぜしめることがないことにある。羽根車の羽根
とケーシング間の半径方向すき間はシュラクト状の羽根
の広がり部を形成し、且つ羽根先端に被着される層の厚
みな選択することによって、簡単に調整し、最小にする
ことができる。
その他の本発明の特徴は特許請求の範囲の欄に記載し、
以下に実施例について説明し、添附の図面に示す通りで
ある。
本発明の特徴のすべての組合せ及び周知の特徴との組合
せも本発明に明らかに属するものである。
以下、本発明につき図面を参照しながら詳細に説明する
。
第１図は複数の羽根な有する羽根車の模式図、第２図は
軸流圧縮機の流れ方向と交差する方向の羽根の側面図、 第３図は本質的に流れ方向の斜視図、 第９図は羽根の平面図である。
第１図は二つの本発明に係る羽根が対称位置に配置され
た羽根車を示す〇 第２図示の如く、本発明に係る羽根は軸流圧縮機の回転
羽根と同様の形状を何する０デザイン。
羽根の材料及び製造方法の選択範囲は広範囲である。こ
のことは回転円板に羽根を固定することについてもいえ
る。
本発明に係る耐摩耗性の保護層／は羽根３の先端の端部
領域コの広がった部分にある。グは羽根の足部を示す。
この足部ダは内側のおおい面！を有する（第３図参照）
。ねじれた羽根３の輪郭は第グ図に示すａ本発明に係る
羽根３は例えばエーロフォイルのように形成されている
。
保護層／は羽根３のケーシング特にその入口被膜と隣接
している羽根先端の半径方向外側端部にある３ 保護層／は少なくともそのケーシングに対向す領域にお
いて用いられる限り保護層／として炭化タングステン、
炭化珪素、炭化クロムの群から選択される材料よりなる
ものを適用し５る。同様な耐摩耗性を何するその他の材
料、特に金属酸化物その他の金属化合物の如ぎセラミッ
ク材料、及び材料混合物を本発明に適用することが出来
る。しかし、保護層／の材料を選択するとき、鋼合金。
ニッケル合金、クロム合金、チタン合金その他の如き羽
根の材料と保護層／の材料が良く結合することが考慮さ
れるべきであり、又、場合によっては保護層／がこすっ
てしまうケーシングの入口被膜に保護層の材料を合わせ
ることも考慮されるべきである。過度の摩耗及び好まし
くない湾曲は避けるべきである。特にケーシングが丸く
なく、卵形や多角形をとるときに避けるべきである。ケ
ーシングの丸からはずれた形状への変形は軸流圧縮機の
始動、加速、運転停止ないしは惰行運転の如き非定常の
駆動状態のとき生ずる。その場合、不均一な熱応力及び
／又は力学的応力によってケーシング及び羽根車の不均
一な呻びが生じる。
本発明の耐摩耗性の保護層／として摩耗が最適に少ない
材料よりなるものが選択使用されるとき、羽根３の先端
について何らの危険もなくなる。上記の問題を考慮して
適当にケーシングの入口被膜と合わせてコ材料を選択す
ることにより、羽根の先端とケーシング間の半径方向す
き間ははソ一定に保つことかできる。羽根３先端の保護
層／とケーシングの入口被膜の材料の組合せは許容でき
ない反応を何らひぎおこさないものでなげればならない
０特に化学的反応は避けるべぎである。
上記保護層／の材料は羽根の端部領域コのシュラウド状
にひろがった部分に直接−もしくは接着力を高めるため
の中間層を介して、例えばデトネーション法、グラズマ
スバツタリング法又は物理的もしくは化学的な気相から
分離する方法（ＰＶＤもしくはａｖＤ）によって被着す
ることができる。
保護層／の材料の被着方法の適切な選択は上記の条件を
考慮して選択された材料に従ってなされる。
保護層／の厚みは好ましくは約θ、／ないし／＆ＩＩの
範囲であるが、保護層／の材料の被着方法及び選択した
保護層／の材料によって前記の範囲を下回るかもしくは
上回っても良い。
本発明の耐摩耗性の保護層／によって保護された羽根３
は保護層／及びシュ２ウド状のひろがった部分を付しな
い同じ段の他の羽根よりもかなり重い。このため、より
高い遠心力と羽根３の足部に繰返し応力が負荷されるこ
とによる高度の疲労（低サイクル疲労−ＬＯＦ）が生じ
る。しかしこれは本発明の羽根の足部ｇ１通常の羽根よ
りもよりいっそう大きく形成することによって、必要に
応じて容易に解消することができる。回転円板の切欠き
部を羽根の足部グの変化した寸法に合わせることができ
る。寸法を合わせる代りに足部ダの材料として例えば溶
接によって羽根３と強固に接合することができる材料が
選択使用することができる。本発明の羽根を７つ以上羽
根車にとりつけよ５とするとぎは偶数の羽根を選択使用
し、羽根車の回りに対称に、特にアンバランスのないよ
うに分配することが好ましい（第１図）０この実施例の
変形は本発明の範囲を越えることなく当然に成立するも
のである。シュ２ウドの幅は羽根間を必ずしも完全に橋
かけしなくても良い。
これは流体にとってより有利である。
本発明なガスタービンと組合せた航空機エンジンの軸流
圧縮機に利用することが好ましい。その場合たいていの
圧縮機段は（案内羽根と交互に）たいていのタービン段
と同様に軸にとりつけられる。その場合、たいてい圧縮
機羽根の熱的負荷は熱ガスにより衝撃が負荷されるター
ビン羽根の熱的負荷よりも少ない。
〔発明の効果〕
以上、詳記した通り、本発明によれば軸流圧縮機の半径
方向すき間を簡単に且つコスト的に有利に調整し、最小
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は複数の羽根を何する羽根車の模式図、第２図は
軸流圧縮機の流れ方向と交差する方向の羽根の側面図、
第３図は本質的に流れ方向の斜視図、第９図は羽根の平
面図である。 ／・・・保獲層、λ・−・羽根の先端の端部領域、３・
・・羽根、グ・・・羽根の足部、！・・・おおい面。 ＦｌＯ，１

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　軸流圧縮機の羽根車、特に形づくられたシュラ
    ウドのない羽根車の羽根と、入口被膜を有するケーシン
    グとの間の半径方向すき間を最小にする手段を何する航
    空機のガス機関、又はガスタービン動力装置のガス発生
    器の羽根車において、該羽根車が単一の羽根もしくは二
    三の周方向に分配された羽根を有し、該羽根のケーシン
    グと対向する端部領域はシュラウド状に形成されており
    、羽根の端部領域は半径方向外側に（摩耗に関して）ケ
    ーシングの入口被膜に合わせられた材料よりなる保護層
    を担持することを特徴とする軸流圧縮機の羽根車。
  2. （２）保護層がケーシングの入口被膜よりも硬い材料よ
    りなり、且つ入口被膜と化学的に反応しないことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の軸流圧縮機の羽根車
    。
  3. （３）保護層が硬質材料の群から選択される材料よりな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項。 又は第２項記載の軸流圧縮機の羽根車。
  4. （４）保護層が炭化夕／ゲステン、炭化珪素、炭化クロ
    ムの群から選択される材料よりなることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項、第２項、又は第３項記載の軸流圧
    縮機の羽根車。
  5. （５）保護層が炭化チタン、窒化チタン、窒化珪紫の群
    から選択される材料よりなることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項、第２項、又は第３項記載の軸流圧縮機の
    羽根車。
  6. （６）保護層がデトネーション法、グ２ズマスパッタリ
    ング法によって、物理的又は化学的な気相から分離する
    方法によって被着されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、又は第５項記
    載の細流圧縮機の羽根車０
  7. （７）保護層が金属製羽根の先端に中間層を介して被着
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
    ２項、第３項、第４項、第５項、又は第６項記載の軸流
    圧縮機の羽根車。
  8. （８）シュラウド状の羽根端部領域の幅が圧縮機羽根の
    間隔よりも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第１
    項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、又は第
    ７項記載の軸流圧縮機の羽根車０
  9. （９）　人口被膜に背を向けた羽根の端部領域（足部）
    が補強されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項、第２項、第３項、第４項、第５項。 第６項、第１項、又は第８項記載の軸流圧縮機の羽根車
    。
  10. （１０）羽根が周囲に対称に分配配置されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軸流圧縮機の羽
    根車。
JP60002610A 1984-01-19 1985-01-09 軸流圧縮機の羽根車 Granted JPS60159398A (ja)

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DE3401742.9 1984-01-19
DE3401742A DE3401742C2 (de) 1984-01-19 1984-01-19 Rotor für einen Axialverdichter

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GB (1) GB2153447B (ja)

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