JPS62605A - ガスタ−ビン静翼 - Google Patents
ガスタ−ビン静翼Info
- Publication number
- JPS62605A JPS62605A JP13801085A JP13801085A JPS62605A JP S62605 A JPS62605 A JP S62605A JP 13801085 A JP13801085 A JP 13801085A JP 13801085 A JP13801085 A JP 13801085A JP S62605 A JPS62605 A JP S62605A
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- JP
- Japan
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- metal
- ceramics
- shroud
- ceramic
- core
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
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
この発明は、ガスタービン静翼に関する。
従来の技術
ガスタービンの性能を向上させる効果的な方法は、ター
ビン入口ガス温度を上昇させることにあり、そのために
、超耐熱合金の開発および冷却方式の研究が従来からな
されているが、これ等は現状ではほぼ限界に達したとさ
れており、近時では、耐熱性に優れ、かつ高強度および
高靭性をもつセラミックスの利用という先端技術が採用
されつつある。しかるに、該セラミックスは、圧縮応力
下では強さを発揮するが、引張応力に対しては弱いとい
う欠陥があり、そのために、大形ガスタービンの静翼に
適用して良好な成果を得た例は未だ見当らない。いま、
前記のセラミックスが引張応力に弱い理由を考察すると
、セラミックスの微細構造中の暇疵（欠陥）に応力が集
中して理論強度よりも極端に低い応力で破壊することと
なるからである。したがって、セラミックスには、主に
設計上圧縮応力を分担させ、引張応力を金属部分に負荷
させる構造上の新技術が業界の課題になっている。
ビン入口ガス温度を上昇させることにあり、そのために
、超耐熱合金の開発および冷却方式の研究が従来からな
されているが、これ等は現状ではほぼ限界に達したとさ
れており、近時では、耐熱性に優れ、かつ高強度および
高靭性をもつセラミックスの利用という先端技術が採用
されつつある。しかるに、該セラミックスは、圧縮応力
下では強さを発揮するが、引張応力に対しては弱いとい
う欠陥があり、そのために、大形ガスタービンの静翼に
適用して良好な成果を得た例は未だ見当らない。いま、
前記のセラミックスが引張応力に弱い理由を考察すると
、セラミックスの微細構造中の暇疵（欠陥）に応力が集
中して理論強度よりも極端に低い応力で破壊することと
なるからである。したがって、セラミックスには、主に
設計上圧縮応力を分担させ、引張応力を金属部分に負荷
させる構造上の新技術が業界の課題になっている。
発明の解決しようとする問題点
この発明は、セラミックスおよび金属材を適所に混用し
てガスタービンの性能を格段に向上させることにある。
てガスタービンの性能を格段に向上させることにある。
問題点を解決するための手段
この発明は、ガスタービン静翼を金属製静翼心金をその
心部に挿通させたセラミックス製の静翼およびシュラウ
ドで構成させるものである。
心部に挿通させたセラミックス製の静翼およびシュラウ
ドで構成させるものである。
作用
したがって、この発明の構成によれば、セラミックス部
分および金属部分間に停滞した空気層が生じてその断熱
効果のために前記セラミックス部分の温度が均一になっ
て熱応力の発生を防ぐとともに、前記金属部分の温度の
上昇を低減させ、さらに心金および内外シュラウドが一
体の剛性部品担 を構成・して各種外力の大部を負ヂするのでセラミック
ス部分の引張応力が極少にさせられる。
分および金属部分間に停滞した空気層が生じてその断熱
効果のために前記セラミックス部分の温度が均一になっ
て熱応力の発生を防ぐとともに、前記金属部分の温度の
上昇を低減させ、さらに心金および内外シュラウドが一
体の剛性部品担 を構成・して各種外力の大部を負ヂするのでセラミック
ス部分の引張応力が極少にさせられる。
実施例
つぎに、この発明の第１実施例について説明すれば、第
１，２，３および４図において、金属部分は、内側シュ
ラウド１に個所ａで全周にわたって隅肉溶接された心金
２、および後述する外側シュラウド５によって構成され
、前記心金の頂部にはＴ字状の溝すを配設してあり、該
溝内に止め金具３の同形状の根部Ｃを挿入させるととも
に、そのねじ部３ａに上部から前記外側シュラウドの頂
部孔を嵌入させ、該ねじ部にナツト４を緊締させること
によって前記心金および外側シュラウドが一体構造にな
っている。また、セラミックス部分は、翼部内側シュラ
ウド６、翼部７および翼部外側シュラウド８から構成さ
れ、これ等は一体に成形し、あるいは前記翼部に翼部内
外側シュラウドを接着させて成形してもよい。前記セラ
ミックス部分の翼部７を前記金属部分の心金２に上方か
ら挿嵌し、さらに外側シュラウド５を挿入して止め金具
３にナツト４を締結させると、該セラミックス部分は前
記内外側シュラウドに挟まれて固定してガスタービン静
翼が形成されることになる。なお、前記外側シュラウド
にはＴ字状溝が、第２および３図において、はぼ翼弦方
向Ｘ−Ｘに直交して配設してあり、前記心金のＴ字状溝
すに前記止め金具のＴ形根部Ｃが嵌入させて前記ナツト
を緊締させることによって核心金の係止部ｄを介して静
翼の構成部品が所定の面圧の下で組立てられ、また前記
外側シュラウドには空間部ｅを配設してあり、前記止め
金具を心金のＴ字状溝す内に挿入するときに使用される
（第３図）。つぎに、前記外側シュラウドおよび心金間
相対位置は面部ｆの嵌合、また金属部分およびセラミッ
クス部分間相対位置は第１図に示す円周方向側面ｇおよ
びｈによって夫々決定され、該面は運転中もセラミック
ス材翼部７に負荷される軸方向推力によって密着する。
１，２，３および４図において、金属部分は、内側シュ
ラウド１に個所ａで全周にわたって隅肉溶接された心金
２、および後述する外側シュラウド５によって構成され
、前記心金の頂部にはＴ字状の溝すを配設してあり、該
溝内に止め金具３の同形状の根部Ｃを挿入させるととも
に、そのねじ部３ａに上部から前記外側シュラウドの頂
部孔を嵌入させ、該ねじ部にナツト４を緊締させること
によって前記心金および外側シュラウドが一体構造にな
っている。また、セラミックス部分は、翼部内側シュラ
ウド６、翼部７および翼部外側シュラウド８から構成さ
れ、これ等は一体に成形し、あるいは前記翼部に翼部内
外側シュラウドを接着させて成形してもよい。前記セラ
ミックス部分の翼部７を前記金属部分の心金２に上方か
ら挿嵌し、さらに外側シュラウド５を挿入して止め金具
３にナツト４を締結させると、該セラミックス部分は前
記内外側シュラウドに挟まれて固定してガスタービン静
翼が形成されることになる。なお、前記外側シュラウド
にはＴ字状溝が、第２および３図において、はぼ翼弦方
向Ｘ−Ｘに直交して配設してあり、前記心金のＴ字状溝
すに前記止め金具のＴ形根部Ｃが嵌入させて前記ナツト
を緊締させることによって核心金の係止部ｄを介して静
翼の構成部品が所定の面圧の下で組立てられ、また前記
外側シュラウドには空間部ｅを配設してあり、前記止め
金具を心金のＴ字状溝す内に挿入するときに使用される
（第３図）。つぎに、前記外側シュラウドおよび心金間
相対位置は面部ｆの嵌合、また金属部分およびセラミッ
クス部分間相対位置は第１図に示す円周方向側面ｇおよ
びｈによって夫々決定され、該面は運転中もセラミック
ス材翼部７に負荷される軸方向推力によって密着する。
なお、前記心金および翼部間には第４図に示す隙間ｉが
該心金全円周に渉って配設させである。
該心金全円周に渉って配設させである。
したがって、前述実施例では、セラミックスの欠点とさ
れる引張応力および脆弱性破壊の問題を解決したので、
ガスタービン入口ガス温度を上昇させることができて熱
効率の向上を実現させられる。
れる引張応力および脆弱性破壊の問題を解決したので、
ガスタービン入口ガス温度を上昇させることができて熱
効率の向上を実現させられる。
ついで、この発明の第２実施例について説明すると、第
１，５．６および７図において、セラミックス部分の翼
部内側シュラウド６、翼部７および翼部外側シュラウド
８を夫々側々にセラミックス成形ｆ品で製作し、前記外
側シュラウドには第６図に示すように翼プロフィルｐ−
ｉ形状をもった深さＳ（第５図）の窪みを設け、また前
記内側シュラウドには第７図に示すように翼プロフィル
ｐ−２形状をもった深さＳ（第５図）の窪みを設け、前
記両シュラウドな翼部に組付けてから、前述第１実施例
同様に組立てを行なうもので、その効果はまた同様であ
るが、一体成形によるものに比較すると製作が容易とな
る利点がある。
１，５．６および７図において、セラミックス部分の翼
部内側シュラウド６、翼部７および翼部外側シュラウド
８を夫々側々にセラミックス成形ｆ品で製作し、前記外
側シュラウドには第６図に示すように翼プロフィルｐ−
ｉ形状をもった深さＳ（第５図）の窪みを設け、また前
記内側シュラウドには第７図に示すように翼プロフィル
ｐ−２形状をもった深さＳ（第５図）の窪みを設け、前
記両シュラウドな翼部に組付けてから、前述第１実施例
同様に組立てを行なうもので、その効果はまた同様であ
るが、一体成形によるものに比較すると製作が容易とな
る利点がある。
さらに、この発明の第３実施例について説明すると、第
８．９および１０図に示すように、金属部分内外側シュ
ラウド１および５の夫々とセラミックス部分の翼部内外
側シュラウド６および８の夫々との間に緩衝材１１およ
び１２を各々挿設させるもので、該両緩衝材の平面形状
は夫々第９および１０図において格子状ハツチングによ
って例示してあり、したがって、前述した第１および２
実施例による効果に加えて、セラミックス部材の熱応力
および金属部分から伝達される振動をともなった外力を
除去する効果があるから、極めて高信頼性のセラミック
スを使用したガスタービン静翼％翼が得られる。
８．９および１０図に示すように、金属部分内外側シュ
ラウド１および５の夫々とセラミックス部分の翼部内外
側シュラウド６および８の夫々との間に緩衝材１１およ
び１２を各々挿設させるもので、該両緩衝材の平面形状
は夫々第９および１０図において格子状ハツチングによ
って例示してあり、したがって、前述した第１および２
実施例による効果に加えて、セラミックス部材の熱応力
および金属部分から伝達される振動をともなった外力を
除去する効果があるから、極めて高信頼性のセラミック
スを使用したガスタービン静翼％翼が得られる。
さらに、また、この発明の第４実施例について説明する
と、第１１，１２，１３および１４図において、心金２
の内部にほぼ等ピッチに複数の空気穴ｔを上下方向に貫
設させ、その両外側の該空気穴を外側シュラウド５に貫
設させである空気穴Ｕに連通させるとともに、内側の前
記空気穴は心金２の頂部に配設しであるＴ字状溝す内に
開口させ、また核心金の底部には翼部に連通ずる空気入
集合溝Ｖを削設させて前記空気穴を該溝内に開口させる
もので、前記外側シュラウドの空気穴およびＴ字状溝に
供給させた軸流圧縮機の吐出空気、あるいは冷却処理し
た該吐出空気が前記心金空気穴を通過して前記空気入集
合溝から排出する際に核心金を冷却させるので、心金２
の熱膨張が低減させられてセラミックス部材の熱膨張量
を下回ることになり、前記金属およびセラミックス両部
材間接合面の間隙が増すことがなくなるから、該間隙内
に挿設させた緩衝材が緩衝機能を失なうことがなくなる
上に、止め金具３のねじ部の焼付きが防止され、さらに
内側７ユラウド１に突設させである翼支持部９をも冷却
することになり、信頼性が格段に向上する。
と、第１１，１２，１３および１４図において、心金２
の内部にほぼ等ピッチに複数の空気穴ｔを上下方向に貫
設させ、その両外側の該空気穴を外側シュラウド５に貫
設させである空気穴Ｕに連通させるとともに、内側の前
記空気穴は心金２の頂部に配設しであるＴ字状溝す内に
開口させ、また核心金の底部には翼部に連通ずる空気入
集合溝Ｖを削設させて前記空気穴を該溝内に開口させる
もので、前記外側シュラウドの空気穴およびＴ字状溝に
供給させた軸流圧縮機の吐出空気、あるいは冷却処理し
た該吐出空気が前記心金空気穴を通過して前記空気入集
合溝から排出する際に核心金を冷却させるので、心金２
の熱膨張が低減させられてセラミックス部材の熱膨張量
を下回ることになり、前記金属およびセラミックス両部
材間接合面の間隙が増すことがなくなるから、該間隙内
に挿設させた緩衝材が緩衝機能を失なうことがなくなる
上に、止め金具３のねじ部の焼付きが防止され、さらに
内側７ユラウド１に突設させである翼支持部９をも冷却
することになり、信頼性が格段に向上する。
発明の効果
上述したように、この発明は、セラミックスおよび金属
画材を適所に混用させるとともに、セラミックス副材に
よる部品を組立自在に分割構成させて製作を容易にさせ
、また前記両部材間に緩衝材を挿設して信頼性を高め、
また金属部分に冷却機構を付設させてセラミックス部材
間との熱膨張差を低減させてさらに信頼性を向上させる
などによって、ガスタービン性能を大幅に増大できるか
ら、その産業上の利用価値は多大である。
画材を適所に混用させるとともに、セラミックス副材に
よる部品を組立自在に分割構成させて製作を容易にさせ
、また前記両部材間に緩衝材を挿設して信頼性を高め、
また金属部分に冷却機構を付設させてセラミックス部材
間との熱膨張差を低減させてさらに信頼性を向上させる
などによって、ガスタービン性能を大幅に増大できるか
ら、その産業上の利用価値は多大である。
第１図は、この発明の第１実施例を示す要部の縦断側面
図、第２図は、前図のＨ−■矢視図、第３図は、前図の
■−■矢視図、第４図は、第１図のＩＶ−ＩＶ切断面図
、第５図は、この発明の第２実施例に係るセラミックス
部材の側面図、第６および第７図は、前図のｚ−Ｚおよ
びＹ−Ｙ矢視図、第８図は、この発明の第３実施例を示
す要部の縦断側面図、第９および１０図は、前図のＡ−
ＡおよびＢ−Ｂ切断面図、第ｉｉ図は、この発明の第４
実施例を示す要部の縦断側面図、第１２図は、前図のＣ
−Ｃ矢視図、第１３図は、前図のＤ−Ｄ切断面図、第１
４図は、第１２図のＥ−Ｅ切断面図である。 １・・内側シュラウド、２・・心金、３・・止め金具、
４・・ナツト、５・・外側シュラウド、６・・翼部内側
シュラウド、７・・翼部、８・・翼部外側シュラウド、
１１．１２・・緩衝材、ａ・・隅肉溶接個所、ｂ・・Ｔ
字状溝、ノ・・止め金具根部、ｄ・・心金係止部、ｅ・
・外側シュラウド空間部、ｆ・・外側シュラウドおよび
心金間面部、ｇ・・外側シュラウドおよび翼部外側シュ
ラウド間接面、ｈ・・内側シュラウドおよび翼部内側シ
ュラウド間接面、ｉ ・・心金および翼部間々隙、ｐ−
１、ｐ−２＠・翼プロフィル、Ｓ−一窪み深さ、ｔ ・
・心金空気穴、Ｕ・・外側シュラウド空第１図 １１４ 図 第５図 第６図 第１１図 第９図 第１０図
図、第２図は、前図のＨ−■矢視図、第３図は、前図の
■−■矢視図、第４図は、第１図のＩＶ−ＩＶ切断面図
、第５図は、この発明の第２実施例に係るセラミックス
部材の側面図、第６および第７図は、前図のｚ−Ｚおよ
びＹ−Ｙ矢視図、第８図は、この発明の第３実施例を示
す要部の縦断側面図、第９および１０図は、前図のＡ−
ＡおよびＢ−Ｂ切断面図、第ｉｉ図は、この発明の第４
実施例を示す要部の縦断側面図、第１２図は、前図のＣ
−Ｃ矢視図、第１３図は、前図のＤ−Ｄ切断面図、第１
４図は、第１２図のＥ−Ｅ切断面図である。 １・・内側シュラウド、２・・心金、３・・止め金具、
４・・ナツト、５・・外側シュラウド、６・・翼部内側
シュラウド、７・・翼部、８・・翼部外側シュラウド、
１１．１２・・緩衝材、ａ・・隅肉溶接個所、ｂ・・Ｔ
字状溝、ノ・・止め金具根部、ｄ・・心金係止部、ｅ・
・外側シュラウド空間部、ｆ・・外側シュラウドおよび
心金間面部、ｇ・・外側シュラウドおよび翼部外側シュ
ラウド間接面、ｈ・・内側シュラウドおよび翼部内側シ
ュラウド間接面、ｉ ・・心金および翼部間々隙、ｐ−
１、ｐ−２＠・翼プロフィル、Ｓ−一窪み深さ、ｔ ・
・心金空気穴、Ｕ・・外側シュラウド空第１図 １１４ 図 第５図 第６図 第１１図 第９図 第１０図
Claims (1)
- 金属製静翼心金、該心金がその心部に挿通されるセラミ
ックス製の静翼およびシュラウドからなることを特徴と
するガスタービン静翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13801085A JPS62605A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | ガスタ−ビン静翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13801085A JPS62605A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | ガスタ−ビン静翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62605A true JPS62605A (ja) | 1987-01-06 |
| JPH0571761B2 JPH0571761B2 (ja) | 1993-10-07 |
Family
ID=15211947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13801085A Granted JPS62605A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | ガスタ−ビン静翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62605A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01285603A (ja) * | 1988-05-07 | 1989-11-16 | Kobe Steel Ltd | セラミクス耐熱複合部品 |
| US5078576A (en) * | 1989-07-06 | 1992-01-07 | Rolls-Royce Plc | Mounting system for engine components having dissimilar coefficients of thermal expansion |
| US5532644A (en) * | 1994-02-24 | 1996-07-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Variable gain amplifying circuit |
| US6436537B1 (en) | 1998-02-13 | 2002-08-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Insulated wire |
| US11092023B2 (en) | 2014-12-18 | 2021-08-17 | General Electric Company | Ceramic matrix composite nozzle mounted with a strut and concepts thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6189904A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツク静翼構造 |
| JPS6189908A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツクス金属複合静翼構造 |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP13801085A patent/JPS62605A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6189904A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツク静翼構造 |
| JPS6189908A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツクス金属複合静翼構造 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01285603A (ja) * | 1988-05-07 | 1989-11-16 | Kobe Steel Ltd | セラミクス耐熱複合部品 |
| US5078576A (en) * | 1989-07-06 | 1992-01-07 | Rolls-Royce Plc | Mounting system for engine components having dissimilar coefficients of thermal expansion |
| US5532644A (en) * | 1994-02-24 | 1996-07-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Variable gain amplifying circuit |
| US6436537B1 (en) | 1998-02-13 | 2002-08-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Insulated wire |
| US11092023B2 (en) | 2014-12-18 | 2021-08-17 | General Electric Company | Ceramic matrix composite nozzle mounted with a strut and concepts thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0571761B2 (ja) | 1993-10-07 |
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