JPS63111206A - Turbine wheel - Google Patents
Turbine wheelInfo
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- JPS63111206A JPS63111206A JP25702986A JP25702986A JPS63111206A JP S63111206 A JPS63111206 A JP S63111206A JP 25702986 A JP25702986 A JP 25702986A JP 25702986 A JP25702986 A JP 25702986A JP S63111206 A JPS63111206 A JP S63111206A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はタービン翼車に関し、特にタービン円板へのセ
ラミックス製のタービンブレードの取付構造の改良に係
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a turbine impeller, and more particularly to an improvement in the mounting structure of a ceramic turbine blade to a turbine disc.
タービン翼車はタービン軸、タービン円板（いわゆるボ
ス）及びタービンブレードからなっている。従来、これ
らは全て金属で作製されていた。A turbine wheel consists of a turbine shaft, a turbine disk (so-called boss), and a turbine blade. Traditionally, these were all made of metal.
しかし、金属製のタービンブレードは耐熱性に問題があ
るため、近年はセラミックス製のタービンブレードが用
いられるようになってきている。However, since metal turbine blades have a problem in heat resistance, ceramic turbine blades have come to be used in recent years.
ところで、金属製のタービン翼車では、金属製のタービ
ン円板の周縁部に凹凸を有する断面形状（例えばクリス
マスツリー形）の溝をタービン軸と平行に設け、金属製
のタービンブレードの脚部を前記タービン円板の溝に対
応する形状とし、タービンブレードをタービン円板に嵌
合することにより作製されている。By the way, in a metal turbine wheel, grooves having an uneven cross-sectional shape (for example, a Christmas tree shape) are provided on the peripheral edge of a metal turbine disk, parallel to the turbine axis, and the legs of the metal turbine blades are It has a shape corresponding to the groove of the turbine disk, and is manufactured by fitting the turbine blade to the turbine disk.
しかしながら、このような金属製のタービンブレードの
取付構造をそのままセラミックス製のタービンブレード
の取付構造に適用すると、以下のような問題が生じる。However, if such a mounting structure for a metal turbine blade is directly applied to a mounting structure for a ceramic turbine blade, the following problems arise.
すなわち、タービンブレードは蒸気や高温ガスを受けて
タービン円板及びタービン軸を回転させる作用を有する
ため、タービン軸に対して所定のひねり角（一般的には
４５〜７０＠）が与えられている。したがって、タービ
ン円板の周縁部にタービン軸と平行に設けられた溝に、
ブレード脚部を嵌合させてタービンブレードを取付ける
構造とした場合、ブレード脚部とブレード部分とが大き
くねじれることになる。ところが、セラミックスでこの
ようなタービンブレードを作製すると、ブレード部分と
ブレード脚部との肉厚が大きく異なり、しかも非対称性
が強くなるため、製造上、内部残留歪が大きくなる。し
たがって、これをタービン円板に取付けて使用した場合
、セラミックスにかかるねじれ応力と残留歪とが相乗し
、最も応力の高い箇所とされるブレード部分の基部で破
壊が生じやすいという問題がある。In other words, since the turbine blades have the function of rotating the turbine disk and turbine shaft by receiving steam or high-temperature gas, they are given a predetermined twist angle (generally 45 to 70 @) with respect to the turbine shaft. . Therefore, in the groove provided on the peripheral edge of the turbine disk parallel to the turbine axis,
If a turbine blade is attached by fitting the blade legs together, the blade legs and the blade portion will be significantly twisted. However, when such a turbine blade is made of ceramics, the wall thicknesses of the blade portion and the blade leg portion are greatly different, and the asymmetry is strong, resulting in a large internal residual strain during manufacturing. Therefore, when this is used by being attached to a turbine disk, there is a problem in that the torsional stress and residual strain applied to the ceramics are compounded, and breakage is likely to occur at the base of the blade portion, which is the location where the stress is highest.
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであ
り、セラミックスからなるタービンブレー ドの破壊が
起りにくいタービン翼車を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a turbine wheel in which the turbine blades made of ceramic are less likely to break.
本発明のタービン翼車は、タービン軸と、このタービン
軸に取付けられたタービン円板と、このタービン円板に
取付けられたセラミックス製のタービンブレードとを具
備したタービン翼車において、前記タービン円板の周縁
部にタービン軸の軸方向に対して傾いた方向に溝を設け
、この溝にブレード脚部を嵌合してタービンブレードを
取付けたことを特徴とするものである。A turbine wheel of the present invention includes a turbine shaft, a turbine disk attached to the turbine shaft, and a ceramic turbine blade attached to the turbine disk, wherein the turbine disk A groove is provided in the peripheral edge of the turbine in a direction inclined with respect to the axial direction of the turbine shaft, and the turbine blade is attached by fitting the blade leg into the groove.
本発明において、タービンブレードを構成するセラミッ
クスとしては例えば窒化ケイ素を挙げることができる。In the present invention, silicon nitride can be cited as an example of ceramics constituting the turbine blade.
また、タービン円板はステンレス鋼等の金属でもよいし
、窒化ケイ素等のセラミックスでもよい。Furthermore, the turbine disc may be made of metal such as stainless steel or ceramic such as silicon nitride.
本発明においては、タービン円板の周縁部に、タービン
軸の軸方向に対して４５〜６０″傾いた方向に溝を設け
ることが望ましい。In the present invention, it is desirable to provide a groove in the peripheral edge of the turbine disk in a direction inclined by 45 to 60'' with respect to the axial direction of the turbine shaft.
このようなタービン翼車によれば、タービン円板の周縁
部にタービン軸の軸方向に対して傾いた方向に溝を設け
、この溝に対応した形状のブレード脚部を嵌合するので
、ブレード部分の軸方向に対するひねり角をブレード脚
部の軸方向に対する傾きで補うことができ、ブレード脚
部とブレード部分とのねじれを従来よりも少なくするこ
とができる。したがって、製造時の残留歪が小さくなる
うえ、使用時に受けるねじれ応力が小さくなり、両者の
相乗作用によるブレード部分の破壊を減少することがで
きる。According to such a turbine wheel, a groove is provided in the peripheral edge of the turbine disk in a direction inclined with respect to the axial direction of the turbine shaft, and a blade leg portion having a shape corresponding to the groove is fitted, so that the blade The twist angle of the part with respect to the axial direction can be compensated for by the inclination of the blade leg with respect to the axial direction, and the twisting between the blade leg and the blade part can be reduced compared to the conventional art. Therefore, the residual strain during manufacturing is reduced, and the torsional stress received during use is reduced, making it possible to reduce breakage of the blade portion due to the synergistic effect of both.
なお、タービン円板の周縁部に、タービン軸の軸方向に
対して４５〜６０′″傾いた方向に溝を設けることが望
ましいのは、前記傾きが４５°未満では軸流抵抗が低く
なって風圧が得難くなり、−方６０″を超えるとタービ
ン円板（ボス）の溝加工長さが大きくなり実用上強度の
低下を招くためである。The reason why it is desirable to provide a groove on the peripheral edge of the turbine disk in a direction inclined by 45 to 60'' with respect to the axial direction of the turbine shaft is because if the inclination is less than 45 degrees, the axial flow resistance will be low. This is because it becomes difficult to obtain wind pressure, and if the length exceeds 60'' in the negative direction, the grooved length of the turbine disc (boss) becomes large, resulting in a decrease in practical strength.
以下、本発明の実施例を第１図及び５５２図を参照して
説明する。第１図は本発明に係るタービン翼車の正面図
、第２図は平面図である。なお、第１図及び第２図にお
いては、タービン円板にタービンブレードを１つだけ取
付けた状態を示し、他のタービンブレードは省略する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 552. FIG. 1 is a front view of a turbine wheel according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view. Note that FIGS. 1 and 2 show a state in which only one turbine blade is attached to the turbine disc, and other turbine blades are omitted.
第１図及び第２図において、タービン軸ｌにはタービン
円板２が取付けられている。このタービン円板２の周縁
部には、前記タービン軸ｌの軸方向に対してθ＝４５〜
６０°傾いた方向に溝が設けられている。なお、この溝
のタービン円板２の面に沿う断面形状は例えば周縁側が
円弧の−・部、底部側が直線状となっている。一方、タ
ービンブレード３は、そのブレード脚部３ａがタービン
円板２に設けられた溝に嵌合されて、タービン円板２に
取付けられている。In FIGS. 1 and 2, a turbine disk 2 is attached to a turbine shaft l. The circumferential edge of the turbine disk 2 has θ=45 to θ=45 in the axial direction of the turbine shaft l.
Grooves are provided in a direction inclined at 60 degrees. Note that the cross-sectional shape of this groove along the surface of the turbine disc 2 is, for example, a circular arc on the peripheral edge side and a straight line on the bottom side. On the other hand, the turbine blade 3 is attached to the turbine disk 2 with its blade leg portion 3a fitted into a groove provided in the turbine disk 2.
このようなタービン翼車によれば、タービンブレード３
のブレード部分３ｂのタービン軸ｌに対する４５〜７０
°のひねり角を確保し、かつブレード部分３ａのブレー
ド脚部３ａに対するねじれを１５６以下と従来より大幅
に小さくすることができる。したがって、製造時の残留
歪及び使用時に受けるねじり応力が減少し、タービンブ
レード３の破壊を減少することができる。According to such a turbine wheel, the turbine blade 3
45 to 70 with respect to the turbine axis l of the blade portion 3b of
It is possible to secure a twist angle of .degree., and to make the twist of the blade portion 3a relative to the blade leg portion 3a 156 degrees or less, which is significantly smaller than that of the conventional method. Therefore, residual strain during manufacturing and torsional stress received during use are reduced, making it possible to reduce damage to the turbine blade 3.
なお１本発明において、タービン円板２に設けられた溝
及びタービンブレード３のブレード脚部３ａのタービン
円板２の面に沿う断面形状は、上記実施例のように円弧
の一部を有する形状とすることが望ましい。これは、タ
ービン円板２とタービンブレード３との間に温度勾配が
生じた場合や、タービン円板２が金属製、タービンブレ
ード３がセラミックス製であり、両者の熱膨張係数が異
なる場合、溝及びブレード脚部の断面形状が凹凸を有す
る複雑な形状（例えばクリスマスツリー形）であると、
使用時に両者の間に点接触となる部分が生じて応力集中
による破壊が起りやすい。Note that in the present invention, the cross-sectional shape of the groove provided in the turbine disk 2 and the blade leg portion 3a of the turbine blade 3 along the surface of the turbine disk 2 is a shape having a part of a circular arc as in the above embodiment. It is desirable to do so. This occurs when a temperature gradient occurs between the turbine disk 2 and the turbine blade 3, or when the turbine disk 2 is made of metal and the turbine blade 3 is made of ceramics, and the thermal expansion coefficients of the two are different. and the cross-sectional shape of the blade leg is a complicated shape with unevenness (for example, Christmas tree shape),
During use, point contact occurs between the two, making it easy for them to break due to stress concentration.
これに対して、溝及びブレード脚部の断面形状が円弧の
一部を有する形状であるならば、温度勾配が生じたり熱
膨張の差があっても取付部においてタービン円板とブレ
ード脚部とは少なくとも線接触するので、応力集中によ
る破壊が起りにくくなる。On the other hand, if the cross-sectional shape of the groove and the blade leg is a part of a circular arc, even if there is a temperature gradient or a difference in thermal expansion, the turbine disk and the blade leg will be connected at the attachment point. Since they are in at least line contact, destruction due to stress concentration is less likely to occur.
また、使用時に取付部におけるタービン円板とタービン
ブレードのブレード脚部との接触部分をより一層増加さ
せて応力集中を避けるために、例えば第１図において溝
底部とブレード脚部底部との間に耐熱鋼製のバネ（板バ
ネ）を設けてもよい。In addition, in order to further increase the contact area between the turbine disc and the blade leg of the turbine blade at the mounting part during use and avoid stress concentration, for example, in FIG. A spring (plate spring) made of heat-resistant steel may be provided.
以上詳述したように本発明のタービン翼車によれば、セ
ラミックス製のタービンブレードのねじれ破壊を減少で
きる等顕著な効果を奏するものである。As described in detail above, the turbine wheel of the present invention has remarkable effects such as being able to reduce torsional failure of ceramic turbine blades.
第１図は本発明の実施例におけるタービン翼車の正面図
、第２図は同タービン翼車の平面図である。
１・・・タービン軸、２・・・タービン円板、３・・・
タービンブレード、３ａ・・・ブレード脚部、３ｂ・・
・ブレード部分。FIG. 1 is a front view of a turbine wheel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the turbine wheel. 1... Turbine shaft, 2... Turbine disc, 3...
Turbine blade, 3a...Blade leg, 3b...
・Blade part.
Claims (2)
ービン円板と、このタービン円板に取付けられたセラミ
ックス製のタービンブレードとを具備したタービン翼車
において、前記タービン円板の周縁部にタービン軸の軸
方向に対して傾いた方向に溝を設け、この溝にブレード
脚部を嵌合してタービンブレードを取付けたことを特徴
とするタービン翼車。(1) In a turbine wheel including a turbine shaft, a turbine disk attached to the turbine shaft, and a ceramic turbine blade attached to the turbine disk, a turbine is attached to the peripheral edge of the turbine disk. A turbine blade wheel characterized in that a groove is provided in a direction inclined with respect to the axial direction of a shaft, and a turbine blade is attached by fitting a blade leg part into the groove.
対して４５〜６０°傾いた方向に溝を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のタービン翼車。(2) The turbine wheel according to claim 1, wherein a groove is provided on the peripheral edge of the turbine disk in a direction inclined at 45 to 60 degrees with respect to the axial direction of the turbine shaft.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25702986A JPS63111206A (en) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | Turbine wheel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25702986A JPS63111206A (en) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | Turbine wheel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63111206A true JPS63111206A (en) | 1988-05-16 |
Family
ID=17300753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25702986A Pending JPS63111206A (en) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | Turbine wheel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63111206A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10835941B2 (en) | 2015-11-05 | 2020-11-17 | Sms Group Gmbh | Device for adjusting an edging roll of an edging stand |
-
1986
- 1986-10-30 JP JP25702986A patent/JPS63111206A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10835941B2 (en) | 2015-11-05 | 2020-11-17 | Sms Group Gmbh | Device for adjusting an edging roll of an edging stand |
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