JPS63129103A - セラミツクタ−ビンロ−タ - Google Patents

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’ＪＪＴ） 本発明はタービンロータの改良に係り、特にリムやブレ
ードなどの動翼部をセラミックで形成したセラミックタ
ービンロータの動翼部と金属製のタービンディスクとの
結合の改良に関する。

（従来の技術） 従来この種のタービンロータはタービンの高温に耐える
ためタービンディスクｌおよび動翼！１３を窒化珪素や
炭化珪素などのセラミックで一体成形したもの（実開昭
Ｇ１−５１４０４号公報）や、金属製またはセラミック
製のタービンディスクｌにセラミック製のリム７および
ブレード８からなる動翼部６を接合したものが知られて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前者のタービンディスク１と動翼部６と
をセラミックで一体成形したものは、耐熱性については
浸れているものの、その脆性のために衝撃に対して脆く
破損しやすく、また、後者のタービンディスクｌに動翼
部６を接合するらのは植え込みなどの接合部分の加工が
極めて困難となるなどの問題がある。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、前記従来装置の問題点を解決するため
の手段として、第１図ないし第３図に例示する如く、タ
ービンディスクｌを金属製で、環状のリム７の外周に多
数のブレード８を一体に植設した動翼部６をセラミック
でそれぞれ形成したセラミックタービンロータであって
、前記タービンディスクＩと前記リム７とを、タービン
ディスクＩの外周に適宜数形成した凹部または凸部とリ
ム７の内周に前記凹部または凸部に対応する数形成した
凸部または凹部とをそれぞれの円周方向の側端面１２．
１３において嵌合して泗り止めするとともに、半径方向
は微少の間隙をを有せしめ、また、タービンディスク１
の軸方向一側面の外径をリム７の内径よりやや大として
突起２に形成するとともに、他側面にタービンディスク
エに固着する固定具４を設け、前記突起２と固定具４と
によりタービンディスク１とリム７とを軸方向に竹脱可
能に嵌合するものである。

（作　用） 本発明は前記手段により、遠心力および熱応力がかかる
タービンディスク１を金属製として強度を増大し、高温
の燃焼ガスにさらされるリム７およびブレード８の動翼
部６をセラミックとして高温での酸化腐蝕を防ぐととも
にセラミック部分の体積を減少して破損率を減少し、さ
らにタービンディスク１と動翼部６との接合を、回転方
向の廻り止めと軸方向のスラストを防止しながらしかも
竹脱可能として、セラミック製の動翼部６の破損時の取
代えを極めて容易に行うものである。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図ないし第３図においてｌは金属製のタービンディ
スクであり、その外周の軸方向の一側面の外径をやや大
とした突起２に形成するとともに、外周に等間隔に４カ
所軸方向に切込んで凹部３を形成し、該凹部３，３間の
中央に後述のピン４を嵌入するそれぞれ２個の小孔５を
同心円上に軸方向に貫通する。

６はタービンディスク１の外方に嵌合する窒化珪素や炭
化珪素などのセラミックで形成した動翼部であり、該動
翼部６は前記タービンディスクｌの外方に嵌合する環状
のリム７と、該リム７の外周に一体に多数植設されたブ
レード８とから形成される。しかして、リム７の内周は
タービンディスクｌの外周とわずかな間隙をを、また内
周の前記タービンディスクｌの４カ所の凹部３に対応す
る４カ所に等間隔に形成した凸部９の先端面１０も、タ
ービンディスク１の凹部３の底面＋１とわずかな間隙を
をそれぞれ有して、金属製のタービンディスクｌとセラ
ミック製のリム７との熱膨張係数の相異による変形を吸
収し、かつタービンディスクｌの凹部３の側端面１２と
リム７の凸部９の側端面１３とを嵌合させて円周方向の
廻り止めとしている。

前記４は固定具としてのピンでありその一端を開放し、
他端の接続した部分を直角に折曲げた折曲げ部１４を有
するコ字型に形成しており、前記タービンディスクｌと
動翼部６の嵌合はタービンディスクｌの突起２と反対側
より動翼部６をタービンディスクＩの凹部３にリム７の
凸部９をそれぞれの側端面１２．１３が接合して、リム
７の側面がタービンディスク」の突起２の内側面に当接
するまで嵌入し、ピン４の折曲げ部１４を突起と反対側
にして、２本の先端をタービンディスク１の小孔５．５
に嵌入して先端を突起２の外側で折曲げ、タービンディ
スク１とリム７とを軸方向に性膜可能に挟持するもので
ある。なお、前記実施例はタービンディスク１と動翼部
６との固定に断面コ字状のピン１４を使用したが、前記
両者を竹脱可能にできる固定具であれば適宜のものを使
用することができることは言うまでもない。

かくの如く構成したセラミックタービンロータは、ター
ビンディスク！に軸の内面中央で切線方向に大なる応力
がかかるが、金属製であるため十分この応力に耐えられ
、また動翼部６の体積が減少するのでＦｉｌ　ＭＡ率が
小さくなる。

また、タービンディスク１の凹部３の側端面１２とリム
７の凸部９の側端面１３とが嵌合しているので円周方向
の廻り止めが完全であり、また軸方向もピンＩ４で両者
を固定しているので、軸方向の移動ら完全に防止し、し
かも両者の内外周にわずかな間隙をを形成しているので
、両者の熱膨張係数の相異により熱膨張をこの間隙ｔに
より逃している。そして、セラミック製の動翼部６が損
傷したときは、ピン１４を取外して動翼部６を取換える
ものである。

上記実施例においてはタービンディスクｌに凹部３を、
リム７に凸部９を形成したが、タービンディスクｌに凸
部を、リム７に凹部を形成しても良いことは勿論である
。

なお、動翼部６をセラミックで構成することにより、燃
焼ガスの温度を従来の１０００℃より１１００℃に上昇
させることが可能で、かくすることにより、タービンの
能力を５００）Ｐより６００田と２割も上昇させ、しか
も、燃料を３００ｇ／）Ｐ−ｈｒより２７０ｇ／）Ｐ−
ｈｒと１割も減少することができた。

（発明の効果） 本発明は叙上の如く構成するものであるので、下記の如
く顕著な効果を奏するものである。

（りタービンディスクＩを金属製としているので、遠心
力および熱の応力がかかるタービンディスクｌとして十
分の強度を有し、また高温にさらされるリム７およびブ
レード８からなる動翼部６をセラミック製としているの
で、高温での酸化腐蝕を防止でき、セラミックの部分の
体積を減少することができるので、破損率を減少するこ
とができる。

（２）タービンディスクｌと動翼部６との接合が、ター
ビンディスクｌの外周に形成した凹部または凸部とリム
７の基部に形成した凸部または凹部とをそれぞれの円周
方向の側端面１２．１３において嵌合しているので、円
周方向の廻り止めが完全に行え、かつ半径方向に微小の
間隙をを有しているので、金属製のタービンディスクｌ
とセラミック製のリム７との熱膨張係数の相異による熱
膨張の逃げ場となり、セラミック製の動翼部６の破損を
防止することができる。

（３）また、リム７とタービンディスクｌとをタービン
ディスクｌの一側面に形成した突起２と、他側面のター
ビンディスクｌに取外し可能に円管した固定具１４とに
より軸方向に着脱可能に挟持せしめたので、組立てが極
めて容易であるとともに、万一セラミック製の動翼部６
が破損したときでも直ちに修理が可能であり、従来のタ
ービンローフの改造も容易であるという特徴を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例であるセラミックター
ビンロータの正面図、第２図は第１図の■−ｎ断面図、
第３図は分解斜視図である。 ｌ・・・・・タービンディスク ２・・・・・突起 ｎ−−−−−ｎ旧市 ４・・・・・ピン（固定具） ５・・・・・小孔 ６・・・・・動翼部 ７・・・・φリム ８・・・・・ブレード ９・・・・・凸部 １０・・・・先端面 １１・・・・底面 １２・・・・側端面 １３・・・・側端面 １４・・・・折曲げ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、タービンディスク（１）を金属製で、環状のリム（
   ７）の外周に多数のブレード（８）を一体に植設した動
   翼部（６）をセラミックでそれぞれ形成し、前記タービ
   ンディスク（１）と前記リム（７）とを、タービンディ
   スク（１）の外周に適宜数形成した凹部または凸部とリ
   ム（７）の内周に前記凹部または凸部に対応する数形成
   した凸部または凹部とをそれぞれの円周方向の側端面（
   １２）、（１３）において嵌合して廻り止めとするとと
   もに、半径方向は微小の間隙をを有せしめ、また、ター
   ビンディスク（１）の軸方向一側面の外径をリム（７）
   の内径よりやや大とした突起（２）に形成するとともに
   、他側面にタービンディスク（１）に取外し可能に固着
   する固定具（４）を設け、前記突起（２）と固定具（４
   ）とによりタービンディスク（１）とリム（７）とを軸
   方向に着脱可能に挟持することを特徴とするセラミック
   タービンロータ。