JPH03115702A - セラミック静翼 - Google Patents
セラミック静翼Info
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- JPH03115702A JPH03115702A JP25085189A JP25085189A JPH03115702A JP H03115702 A JPH03115702 A JP H03115702A JP 25085189 A JP25085189 A JP 25085189A JP 25085189 A JP25085189 A JP 25085189A JP H03115702 A JPH03115702 A JP H03115702A
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- F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
- F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
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- 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
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3084—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers the blades being made of ceramics
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
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- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
- F05D2300/21—Oxide ceramics
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
- 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〕
本発明はガスタービンにおけるセラミック静翼に係り、
とくに生産性および信頼性の向上を図るに好適な構造を
有するセラミック静翼に関する。
とくに生産性および信頼性の向上を図るに好適な構造を
有するセラミック静翼に関する。
従来の金属製ガスタービン用静翼は翼の内壁や表面を空
気により冷却し、真温度を材料の耐熱温度以下に抑えて
いる。耐熱温度の高いセラミックスを用いたセラミック
静翼は冷却空気が少くて済むのでガスタービンの効率向
上に有効であると考えられ開発が進められている。従来
の産業用の大容量ガスタービン用のセラミック静翼は、
まだ実用段階に達していないが例えば特開昭６１−８９
９０４号公報に記載されているように、翼−枚を一単位
とし、燃焼ガスに直接曝されるセラミック部品およびそ
のセラミック部品をバックアップする金属製の部品から
構成されている。実用のためには、この翼−枚ずつを、
第２図に示すようにピッチ角αの間隔で環状に配置して
静翼−段分を構成することになる６ 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、セラミック静翼の基本構造について開
示したものであって、実用を考慮した環状に配置するた
めの配慮がされておらず、隣り合う静翼同志の接合面に
なる静翼側面（第２図のＣ１０面）および燃焼ガス流路
を構成する上壁面および下壁面（同図のＥ、Ｆ面）が平
行な平面であり。
気により冷却し、真温度を材料の耐熱温度以下に抑えて
いる。耐熱温度の高いセラミックスを用いたセラミック
静翼は冷却空気が少くて済むのでガスタービンの効率向
上に有効であると考えられ開発が進められている。従来
の産業用の大容量ガスタービン用のセラミック静翼は、
まだ実用段階に達していないが例えば特開昭６１−８９
９０４号公報に記載されているように、翼−枚を一単位
とし、燃焼ガスに直接曝されるセラミック部品およびそ
のセラミック部品をバックアップする金属製の部品から
構成されている。実用のためには、この翼−枚ずつを、
第２図に示すようにピッチ角αの間隔で環状に配置して
静翼−段分を構成することになる６ 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、セラミック静翼の基本構造について開
示したものであって、実用を考慮した環状に配置するた
めの配慮がされておらず、隣り合う静翼同志の接合面に
なる静翼側面（第２図のＣ１０面）および燃焼ガス流路
を構成する上壁面および下壁面（同図のＥ、Ｆ面）が平
行な平面であり。
環状に配置するには不適であった。
本発明は、上述した構造上の問題点を解決し、環状に組
立られる実用に適した形状の、かつ生産性および信頼性
に優れたセラミック静翼を提供することを目的とする。
立られる実用に適した形状の、かつ生産性および信頼性
に優れたセラミック静翼を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のセラミック静翼は
、ガスタービンの回転軸心を中心軸とするケーシング内
に固定されたリテーナリングと該リテーナリングの内側
に同心で配置されたサポーテリングとの間に環状に連結
して放射状に設けられ隣設する回転動翼に燃焼ガスを導
くセラミック静翼であって、前記燃焼ガスを整流するセ
ラミック製の翼シェルと、該翼シェルの前記リテーナリ
ング側の一端を固定するセラミック製の上サイドウオー
ルと該上サイドウオールに断熱材を介して取り付けられ
た金属製の上シュラウドとからなる上セグメントと、前
記翼シェルの他端を固定するセラミック製の下サイドウ
オールと該サイドウオールに別の断熱材を介して取り付
けられた金属製の下シュラウドとからなる下セグメント
と、前記上セグメント、翼シェル及び下セグメントを通
して締結する翼芯とから構成したセラミック静翼におい
て、前記ガスタービンの燃焼ガスの上流から見て前記上
セグメント及び下セグメントの前面がそれぞれ前記ター
ビンの回転軸心に直行する１平面内にあり、前記上セグ
メント及び下セグメントの後面がそれぞれ前記前面と平
行する他の平面内にあり、前記上セグメントと下セグメ
ントの左側面、右側面がそれぞれ同一面にあって該左側
面と右側面が前記タービン軸心に直交する平面内で交叉
してなす内角が前記静翼のピッチ角に等しいことを特徴
としている。
、ガスタービンの回転軸心を中心軸とするケーシング内
に固定されたリテーナリングと該リテーナリングの内側
に同心で配置されたサポーテリングとの間に環状に連結
して放射状に設けられ隣設する回転動翼に燃焼ガスを導
くセラミック静翼であって、前記燃焼ガスを整流するセ
ラミック製の翼シェルと、該翼シェルの前記リテーナリ
ング側の一端を固定するセラミック製の上サイドウオー
ルと該上サイドウオールに断熱材を介して取り付けられ
た金属製の上シュラウドとからなる上セグメントと、前
記翼シェルの他端を固定するセラミック製の下サイドウ
オールと該サイドウオールに別の断熱材を介して取り付
けられた金属製の下シュラウドとからなる下セグメント
と、前記上セグメント、翼シェル及び下セグメントを通
して締結する翼芯とから構成したセラミック静翼におい
て、前記ガスタービンの燃焼ガスの上流から見て前記上
セグメント及び下セグメントの前面がそれぞれ前記ター
ビンの回転軸心に直行する１平面内にあり、前記上セグ
メント及び下セグメントの後面がそれぞれ前記前面と平
行する他の平面内にあり、前記上セグメントと下セグメ
ントの左側面、右側面がそれぞれ同一面にあって該左側
面と右側面が前記タービン軸心に直交する平面内で交叉
してなす内角が前記静翼のピッチ角に等しいことを特徴
としている。
そして、前記翼芯を前記ガスタービンの回転軸心から半
径方向に設け、該翼芯及びガスタービンの回転軸心を含
む平面で分ける一方の側に前記翼シェルの前縁を、他方
の側に後縁を配置し、また前記翼芯を含み前記ガスター
ビンの回転軸心に直交する平面内で前記左右側面のそれ
ぞれと前記翼芯のなす角が前記静翼のピッチ角の１／２
であるのが構造上好ましい。
径方向に設け、該翼芯及びガスタービンの回転軸心を含
む平面で分ける一方の側に前記翼シェルの前縁を、他方
の側に後縁を配置し、また前記翼芯を含み前記ガスター
ビンの回転軸心に直交する平面内で前記左右側面のそれ
ぞれと前記翼芯のなす角が前記静翼のピッチ角の１／２
であるのが構造上好ましい。
また前記上シュラウドの上面、上サイドウオールの下面
、下サイドウオールの上面及び下シュラウドの下面は前
記ガスタービンの回転軸心を中心軸とするそれぞれの円
筒面の一部からなり、前記上シュラウドと断熱材、該断
熱材と上サイドウオール、下サイドウオールと他の断熱
材及び該他の断熱材と下シュラウドの合わせ面はそれぞ
れ平面からなることが加工上好ましい。
、下サイドウオールの上面及び下シュラウドの下面は前
記ガスタービンの回転軸心を中心軸とするそれぞれの円
筒面の一部からなり、前記上シュラウドと断熱材、該断
熱材と上サイドウオール、下サイドウオールと他の断熱
材及び該他の断熱材と下シュラウドの合わせ面はそれぞ
れ平面からなることが加工上好ましい。
さらに前記上シュラウド、断熱材、上サイドウオール、
下サイドウオール、他の断熱材、下サイドウオールおよ
び翼芯それぞれに冷却空気を通す空気通路を設け、そし
て前記翼芯の軸心に上端から設けた空気通路は、翼芯中
央部で外周面に一分岐し、該外周面で上下軸方向に設け
た空気通路と交差し、上方への空気通路は断熱板に設け
た空気通路を通って該断熱板に設けた排出口へ、下方へ
の空気通路は他の断熱材に設けた空気通路を通って該断
熱材に設けた排出口へ連絡していることが冷却構造上好
ましい。
下サイドウオール、他の断熱材、下サイドウオールおよ
び翼芯それぞれに冷却空気を通す空気通路を設け、そし
て前記翼芯の軸心に上端から設けた空気通路は、翼芯中
央部で外周面に一分岐し、該外周面で上下軸方向に設け
た空気通路と交差し、上方への空気通路は断熱板に設け
た空気通路を通って該断熱板に設けた排出口へ、下方へ
の空気通路は他の断熱材に設けた空気通路を通って該断
熱材に設けた排出口へ連絡していることが冷却構造上好
ましい。
セラミック静翼を構成する上セグメントと下セグメント
の前面を含む平面と、後面を含む平面をそれぞれをター
ビン軸心と直交させ、また上セグメントと下セグメント
の左側面を含む平面と、右側面を含む平面とが、タービ
ン回転軸と直交する平面内で交叉する内角を、静翼のピ
ッチ角に等しくシ、さらに上セグメントの上面および下
面、下セグメントの上面および下面をタービン回転軸心
を中心とするそれぞれの円筒面内に収めたので、各セラ
ミック静翼は環状に組み立てられる。
の前面を含む平面と、後面を含む平面をそれぞれをター
ビン軸心と直交させ、また上セグメントと下セグメント
の左側面を含む平面と、右側面を含む平面とが、タービ
ン回転軸と直交する平面内で交叉する内角を、静翼のピ
ッチ角に等しくシ、さらに上セグメントの上面および下
面、下セグメントの上面および下面をタービン回転軸心
を中心とするそれぞれの円筒面内に収めたので、各セラ
ミック静翼は環状に組み立てられる。
また断熱材の上下面を平面とし、それらと組み合わせる
上または下シュラウドと、上または下サイドウオールの
合わせ面を平面としたので、セラミック製の断熱材およ
び上下サイドウオールの加工が容易になる。
上または下シュラウドと、上または下サイドウオールの
合わせ面を平面としたので、セラミック製の断熱材およ
び上下サイドウオールの加工が容易になる。
また上下シュラウド、上下サイドウオール、断熱材およ
び翼芯それぞれに冷却空気を通す空気通路を設けたので
、それぞれの前記部品が冷却される。
び翼芯それぞれに冷却空気を通す空気通路を設けたので
、それぞれの前記部品が冷却される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第１図〜第９図を用いて説明す
る。
る。
第１図は翼１枚分のセラミック静翼を示す外観図、第２
図は多数のセラミック静翼が環状に組み立てられたもの
で、その一部を示す図である。このセラミック静翼は、
ガスタービンのケーシング内に固定されタービンの回転
軸心を中心軸とするリテーナリングとその内側に同心円
的に配置されたサポートリングの間に環状にして組み込
まる。
図は多数のセラミック静翼が環状に組み立てられたもの
で、その一部を示す図である。このセラミック静翼は、
ガスタービンのケーシング内に固定されタービンの回転
軸心を中心軸とするリテーナリングとその内側に同心円
的に配置されたサポートリングの間に環状にして組み込
まる。
第１図に示すように、静翼はガスタービンの動翼（図示
なし）へ燃焼ガスの流れを導くセラミック製の翼形シェ
ル１と、その翼形シェル１の各端を挟んでリテーナリン
グ側に設けられたセラミック製の上サイドウオール２と
サポートリング側に設けられたセラミック製の下サイド
ウオール３を有しており、燃焼ガスの流路は翼形シェル
１と上サイドウオール２の下壁面Ｅと下サイドウオール
３の上面Ｆにより制限される空間でもって形成される。
なし）へ燃焼ガスの流れを導くセラミック製の翼形シェ
ル１と、その翼形シェル１の各端を挟んでリテーナリン
グ側に設けられたセラミック製の上サイドウオール２と
サポートリング側に設けられたセラミック製の下サイド
ウオール３を有しており、燃焼ガスの流路は翼形シェル
１と上サイドウオール２の下壁面Ｅと下サイドウオール
３の上面Ｆにより制限される空間でもって形成される。
上サイドウオール２の上壁面はセラミック製の断熱板６
を介して金属製の上シュラウド４に保持され、また下サ
イドウオール３の下面はセラミック製の断熱板７を介し
て金属製の下シュラウド５に保持さ、れている。すなわ
ち、セラミック静翼は翼形シェルを中央部として、上下
にそれぞれサイドウオール、断熱板およびシュラウドを
有しており、上シュラウドがリテーナリングに固定され
、下シュラウドがサポートリングに固定されている。
を介して金属製の上シュラウド４に保持され、また下サ
イドウオール３の下面はセラミック製の断熱板７を介し
て金属製の下シュラウド５に保持さ、れている。すなわ
ち、セラミック静翼は翼形シェルを中央部として、上下
にそれぞれサイドウオール、断熱板およびシュラウドを
有しており、上シュラウドがリテーナリングに固定され
、下シュラウドがサポートリングに固定されている。
ここで、上記に用いた上下方向について説明しておくと
、パ上″は静翼の外周にあたるリテーナリング側を示し
、“下″′は静翼の内周側にあたるサポートリング側を
示しており、以後第１図に基づき上あるいは下の表示に
より方向を指す。そして前後については、″前″′は矢
印で図示した燃焼ガスの上流側を、″後′″は下流側を
指すこととする。
、パ上″は静翼の外周にあたるリテーナリング側を示し
、“下″′は静翼の内周側にあたるサポートリング側を
示しており、以後第１図に基づき上あるいは下の表示に
より方向を指す。そして前後については、″前″′は矢
印で図示した燃焼ガスの上流側を、″後′″は下流側を
指すこととする。
セラミック静翼の前面Ａ、これは上シュラウド４、断熱
板６およびサイドウオール２からなる一体のブロック（
以下、上セグメントという）の前面と、下サイドウオー
ル３．断熱板７および下シュラウドからなる一体のもう
一つのブロック（以下、下セグメントという）の前面と
を含めて称したものであり、同様にセラミック静翼の後
面Ｂ、左右側面Ｃ，Ｄそれぞれについても上記の２つの
セグメントの面を含めていうが、前面Ａおよび後面Ｂ（
図示せず）はそれぞれガスタービンの回転軸に直交する
平面内にあって前面Ａと後面Ｂとは平行であり、また左
側面Ｃ（図示せず）と右側面りはそれぞれ１平面内にあ
って、これら側面Ｃ１Ｄは上から下に行くにつれて間隔
が狭まる平面である。また、上サイドウオール２の下壁
面Ｅおよび下サイドウオール３の上壁面Ｆはそれぞれ同
心の円筒面から構成されている。
板６およびサイドウオール２からなる一体のブロック（
以下、上セグメントという）の前面と、下サイドウオー
ル３．断熱板７および下シュラウドからなる一体のもう
一つのブロック（以下、下セグメントという）の前面と
を含めて称したものであり、同様にセラミック静翼の後
面Ｂ、左右側面Ｃ，Ｄそれぞれについても上記の２つの
セグメントの面を含めていうが、前面Ａおよび後面Ｂ（
図示せず）はそれぞれガスタービンの回転軸に直交する
平面内にあって前面Ａと後面Ｂとは平行であり、また左
側面Ｃ（図示せず）と右側面りはそれぞれ１平面内にあ
って、これら側面Ｃ１Ｄは上から下に行くにつれて間隔
が狭まる平面である。また、上サイドウオール２の下壁
面Ｅおよび下サイドウオール３の上壁面Ｆはそれぞれ同
心の円筒面から構成されている。
第２図は、セラミック静翼をピッチ角αの間隔で配置し
、環状の静翼−段分を構成するその一部を示している。
、環状の静翼−段分を構成するその一部を示している。
第３図は第１図のセラミック静翼を燃焼ガス流の方向に
切断した断面図である。セラミック静翼の中心部には、
上下方向に棒状の翼芯９を貫通させ、この翼芯９を芯と
して、セラミック静翼の部品が組立てられる。翼芯９は
金属製であり、その上部は上シ五ラウド４に溶接される
か、あるいは一体成形され、下部は下シュラウド５にナ
ツト１０により連結される。
切断した断面図である。セラミック静翼の中心部には、
上下方向に棒状の翼芯９を貫通させ、この翼芯９を芯と
して、セラミック静翼の部品が組立てられる。翼芯９は
金属製であり、その上部は上シ五ラウド４に溶接される
か、あるいは一体成形され、下部は下シュラウド５にナ
ツト１０により連結される。
翼形シェル１および上、下サイドウオール２゜３は翼芯
９外周に設けられたスリーブの断熱材１６を介して翼芯
９により横方向に動かぬよう保持され、また断熱板６，
７も翼芯９により横方向に動かぬよう保持される。冷却
空気の流れを小さな矢印で、燃焼ガス流の方向を大きな
矢印で示した。
９外周に設けられたスリーブの断熱材１６を介して翼芯
９により横方向に動かぬよう保持され、また断熱板６，
７も翼芯９により横方向に動かぬよう保持される。冷却
空気の流れを小さな矢印で、燃焼ガス流の方向を大きな
矢印で示した。
まず、上シュラウド４上面から下方に設けた導入孔１５
から該上シュラウド４の下面に入った冷却空気はその下
面に設けた排出孔８を通り、上シュラウド４を冷却した
後に燃焼ガス流路内に流出する。つぎに、翼芯９の軸心
に設けた導入孔１１を通り翼芯９の中央近傍に径方向に
設けた横穴１２から翼芯９表面に出た冷却空気は翼芯表
面に上下方向に分けて設けた溝１３を通り翼芯９を冷却
したのち、断熱板６に設けた横穴１４を通って燃焼ガス
流路内に流出する。さらに、翼芯９内の導入孔１１を通
り翼芯９の下部に設けた横穴１７から下シュラウド５の
上面に入った冷却空気はその上面に設けた排出孔１８を
通り、下シュラウド５を冷却した後に燃焼ガス流路内に
流出する。
から該上シュラウド４の下面に入った冷却空気はその下
面に設けた排出孔８を通り、上シュラウド４を冷却した
後に燃焼ガス流路内に流出する。つぎに、翼芯９の軸心
に設けた導入孔１１を通り翼芯９の中央近傍に径方向に
設けた横穴１２から翼芯９表面に出た冷却空気は翼芯表
面に上下方向に分けて設けた溝１３を通り翼芯９を冷却
したのち、断熱板６に設けた横穴１４を通って燃焼ガス
流路内に流出する。さらに、翼芯９内の導入孔１１を通
り翼芯９の下部に設けた横穴１７から下シュラウド５の
上面に入った冷却空気はその上面に設けた排出孔１８を
通り、下シュラウド５を冷却した後に燃焼ガス流路内に
流出する。
翼形シェルｌおよび上、下サイドウオール２゜３は直接
燃焼ガスに曝されるため、耐熱性に優れたセラミックス
で作製する。素材は高温強度、耐酸化性に優れた炭化け
い素とし、とくに複雑形状を考慮すると常圧焼結炭化け
い素が適する。他に、耐熱性、耐環境性にや）劣るが、
強度、じん性に優れるため使用条件によってはサイアロ
ン、窒化けい素でもよい。断熱板６，７は耐熱性、耐熱
性に優れ、さらにヤング率が低く、すなわち１弾性変形
能が高く翼芯９とセラミック部品の熱変形量の差を吸収
できることが必要である。柔軟な無機材が適しており１
例えばセラミック繊維の織物あるいはセラミック繊維強
化セラミックスで作製する。また、断熱材１６は断熱板
６，７と同様の特性とともに、狭い隙間内に充填できる
ことが必要なため、無機材質充填材（例えばアルミナな
ど）と柔軟な無機材（例えばセラミック繊維）を併用す
る。つぎに“、上、下シュラウド４，５および翼芯９は
金属で作製するが、従来の金属製静翼に比べ、本発明の
セラミック静翼は断熱性に優れていることから材料の耐
熱温度は比較的低いもの、例えばステンレス鋼でよく、
製造が容易である。
燃焼ガスに曝されるため、耐熱性に優れたセラミックス
で作製する。素材は高温強度、耐酸化性に優れた炭化け
い素とし、とくに複雑形状を考慮すると常圧焼結炭化け
い素が適する。他に、耐熱性、耐環境性にや）劣るが、
強度、じん性に優れるため使用条件によってはサイアロ
ン、窒化けい素でもよい。断熱板６，７は耐熱性、耐熱
性に優れ、さらにヤング率が低く、すなわち１弾性変形
能が高く翼芯９とセラミック部品の熱変形量の差を吸収
できることが必要である。柔軟な無機材が適しており１
例えばセラミック繊維の織物あるいはセラミック繊維強
化セラミックスで作製する。また、断熱材１６は断熱板
６，７と同様の特性とともに、狭い隙間内に充填できる
ことが必要なため、無機材質充填材（例えばアルミナな
ど）と柔軟な無機材（例えばセラミック繊維）を併用す
る。つぎに“、上、下シュラウド４，５および翼芯９は
金属で作製するが、従来の金属製静翼に比べ、本発明の
セラミック静翼は断熱性に優れていることから材料の耐
熱温度は比較的低いもの、例えばステンレス鋼でよく、
製造が容易である。
前述したようにセラミック静翼の左右側面Ｃ２Ｄ（第１
図、第２図参照）は平面で構成されている。該両側面の
形状を、構成部品の一つである上サイドウオール２を例
にとって、第４図、第５図により説明する。第４図は上
サイドウオール２の上面図、第５図は同正面図である。
図、第２図参照）は平面で構成されている。該両側面の
形状を、構成部品の一つである上サイドウオール２を例
にとって、第４図、第５図により説明する。第４図は上
サイドウオール２の上面図、第５図は同正面図である。
第４図において、Ｚ−Ｚ軸はガスタービン回転軸心と平
行の方向を向き、上サイドウオール２の円周方向幅（２
Ｗ）の中心線である。燃焼ガスの流れ方向（大きな矢印
で示す）上流から見たときの前面Ａおよび後面Ｂはそれ
ぞれＺ−７軸に対し直角な平面であり、左右側面Ｃおよ
びＤはそれぞれＺ−Ｚ軸に対し傾きβを持つ平面である
。
行の方向を向き、上サイドウオール２の円周方向幅（２
Ｗ）の中心線である。燃焼ガスの流れ方向（大きな矢印
で示す）上流から見たときの前面Ａおよび後面Ｂはそれ
ぞれＺ−７軸に対し直角な平面であり、左右側面Ｃおよ
びＤはそれぞれＺ−Ｚ軸に対し傾きβを持つ平面である
。
βの値は次の条件を満たすものである。第一にセラミッ
ク製部品の欠けを防ぐために小さな値であること、第二
に翼シェル１と嵌合のための溝（破線で示す）を設ける
ことができることである。
ク製部品の欠けを防ぐために小さな値であること、第二
に翼シェル１と嵌合のための溝（破線で示す）を設ける
ことができることである。
なお、！シェル１の前縁および後縁に対応する溝におけ
る位置をそれぞれ点りおよび点ｉで示し、点りおよび点
ｉで挟まれた円周上の位置をＸで示した。また、各頂点
をａ、ｂ、ｃ、ｄとした。
る位置をそれぞれ点りおよび点ｉで示し、点りおよび点
ｉで挟まれた円周上の位置をＸで示した。また、各頂点
をａ、ｂ、ｃ、ｄとした。
第５図において、上サイドウオール２の前面Ａ。
側面りおよび頂点ａｔ ｂｙ Ｑ、ｄは第４図に対応し
ており、上面Ｇは半径方向外周側の平面であり、下面Ｅ
はガスタービン回転軸中心Ｏに中心を持つ円筒面であり
、面Ｒ（紙面と直交する面）は上記ガスタービン回転軸
中心を含み、翼芯９（図示せず）と平行な平面である。
ており、上面Ｇは半径方向外周側の平面であり、下面Ｅ
はガスタービン回転軸中心Ｏに中心を持つ円筒面であり
、面Ｒ（紙面と直交する面）は上記ガスタービン回転軸
中心を含み、翼芯９（図示せず）と平行な平面である。
前記翼シェルの前縁および後縁をそれぞれ二点鎖線ｈ−
ｊおよびｉ−にで示した。前面Ａと下面Ｅの交線である
円弧ｅｆが点０となす角は第２図に示す静翼のピッチ角
αであり、前面Ａと左の側面Ｃ（図示せず）との交線ａ
−ｅと、前面Ａと右の側面りとの交線ｂ−ｆとがなす交
角は、隣接する静翼と隙間なく配置するためピッチ角α
としている。すなわち、面Ｒと交線ａ−ｅ、および交線
ｂ−ｆのなす角をそれぞれθ□、θ２とすると、次の関
係を有している。
ｊおよびｉ−にで示した。前面Ａと下面Ｅの交線である
円弧ｅｆが点０となす角は第２図に示す静翼のピッチ角
αであり、前面Ａと左の側面Ｃ（図示せず）との交線ａ
−ｅと、前面Ａと右の側面りとの交線ｂ−ｆとがなす交
角は、隣接する静翼と隙間なく配置するためピッチ角α
としている。すなわち、面Ｒと交線ａ−ｅ、および交線
ｂ−ｆのなす角をそれぞれθ□、θ２とすると、次の関
係を有している。
θ、＋０２＝α ・・・・・・
（１）従来の金属製静翼における翼部の形状は、翼の前
縁および後縁がそれぞれ上サイドウオール２の下面であ
る円筒面Ｅの中心０を通る放射方向（例えば、第５図に
おける後縁ｉ−ｋに対してはに−Ｑ方向）に一致するよ
うに、お互いに捩れた位置関係を持つ三次元の複雑な形
状であった。一方、セラミック静翼の翼部は成形、加工
の容易な単純な形状であることが重要となる。このため
、本実施例では翼シェル１は前縁（第５図における線分
ｈ−ｊ）および後縁（同、線分１−ｋ）はお互いにはダ
平行な関係にある二次元状の形状としている。このとき
、第５図における上サイドウオール２は円筒面Ｅの中心
位置を定める面Ｒが点りと点ｉの間Ｘを通る形状とし、
翼シェル１の前縁および後縁が中心Ｏを通る放射方向か
らずれることを少くすることができる。つぎに、サイド
ウオールの加工量、すなわちコストを低減するために厚
さ（上下方向）の差Ｙを最少とすることが有効であり、
このために面Ｒを第４図に示すＺ−Ｚ軸に一致させる。
（１）従来の金属製静翼における翼部の形状は、翼の前
縁および後縁がそれぞれ上サイドウオール２の下面であ
る円筒面Ｅの中心０を通る放射方向（例えば、第５図に
おける後縁ｉ−ｋに対してはに−Ｑ方向）に一致するよ
うに、お互いに捩れた位置関係を持つ三次元の複雑な形
状であった。一方、セラミック静翼の翼部は成形、加工
の容易な単純な形状であることが重要となる。このため
、本実施例では翼シェル１は前縁（第５図における線分
ｈ−ｊ）および後縁（同、線分１−ｋ）はお互いにはダ
平行な関係にある二次元状の形状としている。このとき
、第５図における上サイドウオール２は円筒面Ｅの中心
位置を定める面Ｒが点りと点ｉの間Ｘを通る形状とし、
翼シェル１の前縁および後縁が中心Ｏを通る放射方向か
らずれることを少くすることができる。つぎに、サイド
ウオールの加工量、すなわちコストを低減するために厚
さ（上下方向）の差Ｙを最少とすることが有効であり、
このために面Ｒを第４図に示すＺ−Ｚ軸に一致させる。
具体例を第６図に示す。左側面Ｃ（図示せず）の傾きθ
１をピッチ角α、右側面の傾きθ２をＯ。
１をピッチ角α、右側面の傾きθ２をＯ。
（すなわち面Ｇに対して９０°）とした例である。
左右側面の傾きを図と逆にしても全く同等である。
また、他の例として第７図に左右側面の傾きをα／２の
等しい値とした場合を示す０面Ｇと側面とのなす角度の
最少値（第６図においては点ａにおける角度）を最も大
きくすることができ、脆いセラミックスで作製するサイ
ドウオールの加工および取扱いの上で好適な形状である
。
等しい値とした場合を示す０面Ｇと側面とのなす角度の
最少値（第６図においては点ａにおける角度）を最も大
きくすることができ、脆いセラミックスで作製するサイ
ドウオールの加工および取扱いの上で好適な形状である
。
本実施例によれば、各部品の形状が簡略となるため成形
、加工が容易となる。とくに難加工材であるセラミック
部品において効果が大きい。また、セラミック部品であ
るサイドウオールにおいて鋭い角を避けることは、部品
の取扱い性、信頼性向上のために有効である。さらに、
翼芯の冷却のための空気通路を独立に設けたことで冷却
性能が向上しセラミック静翼の耐熱性が向上する。この
とき、空気排出孔を断熱板内に設けることにより、熱応
力発生によるダメージを避けることが出来るため、信頼
性に優れたセラミック静翼を得ることが出来る。
、加工が容易となる。とくに難加工材であるセラミック
部品において効果が大きい。また、セラミック部品であ
るサイドウオールにおいて鋭い角を避けることは、部品
の取扱い性、信頼性向上のために有効である。さらに、
翼芯の冷却のための空気通路を独立に設けたことで冷却
性能が向上しセラミック静翼の耐熱性が向上する。この
とき、空気排出孔を断熱板内に設けることにより、熱応
力発生によるダメージを避けることが出来るため、信頼
性に優れたセラミック静翼を得ることが出来る。
他の実施例を第８図に示す。上、下サイドウォ−ル２，
３、上、不断熱板６，７、上、下シュラウド４，５にお
ける各部品間の組合せ面を同一軸心を持つ円筒面とした
セラミック静翼である。側面は全て平面とし、左側面Ｃ
（図示せず）、右側面りの傾きについては前述の実施例
と同じ形状である。本実施例によれば、各部品の成形、
加工が複雑となるが、隣接する静翼同志の側面間で各部
品の高さ方向の位置が一致するので、その厚さを断熱性
などの特性上から決めることが出来る利点がある。
３、上、不断熱板６，７、上、下シュラウド４，５にお
ける各部品間の組合せ面を同一軸心を持つ円筒面とした
セラミック静翼である。側面は全て平面とし、左側面Ｃ
（図示せず）、右側面りの傾きについては前述の実施例
と同じ形状である。本実施例によれば、各部品の成形、
加工が複雑となるが、隣接する静翼同志の側面間で各部
品の高さ方向の位置が一致するので、その厚さを断熱性
などの特性上から決めることが出来る利点がある。
第３の実施例を第９図に示す。翼形シェル１は下方（す
なわち内周側）に向けて小さな断面形状を持ち、これに
対応して翼芯９も下方に狭まる断面形状とする。左右側
面（図示せず）は平面とし、その傾斜角の値については
第１の実施例と同様である。本実施例によれば、翼高さ
の大きな静翼であって、下サイドウオール３、不断熱板
７、下シュラウド５の各部品の幅が狭くなるセラミック
静翼において、翼形シェル１の福を適正に選ぶことがで
きる。
なわち内周側）に向けて小さな断面形状を持ち、これに
対応して翼芯９も下方に狭まる断面形状とする。左右側
面（図示せず）は平面とし、その傾斜角の値については
第１の実施例と同様である。本実施例によれば、翼高さ
の大きな静翼であって、下サイドウオール３、不断熱板
７、下シュラウド５の各部品の幅が狭くなるセラミック
静翼において、翼形シェル１の福を適正に選ぶことがで
きる。
本発明によれば、セラミック静翼を構成する上セグメン
トと下セグメントの前面を含む平面と、後面を含む平面
をそれぞれをタービン軸心と直交させ、また上セグメン
トと下セグメントの左側面を含む平面と、右側面を含む
平面とが、タービン回転軸と直交する平面内で交叉する
内角を、静翼のピッチ角に等しくし、さらに上セグメン
トの上面および下面、下セグメントの上面および下面を
タービン回転軸心を中心とするそれぞれの円筒面内に収
めたものとしたので、各セラミック静翼を用いて環状の
静翼を組み立てることができる。
トと下セグメントの前面を含む平面と、後面を含む平面
をそれぞれをタービン軸心と直交させ、また上セグメン
トと下セグメントの左側面を含む平面と、右側面を含む
平面とが、タービン回転軸と直交する平面内で交叉する
内角を、静翼のピッチ角に等しくし、さらに上セグメン
トの上面および下面、下セグメントの上面および下面を
タービン回転軸心を中心とするそれぞれの円筒面内に収
めたものとしたので、各セラミック静翼を用いて環状の
静翼を組み立てることができる。
また断熱材の上下面を平面とし、それらと組み合わせる
上または下シュラウドと上または下サイドウオールの合
わせ面を平面としたので、特に難切削性のセラミック製
の断熱材および上下サイドウオールの加工が容易になり
、生産性を向上させることができる。
上または下シュラウドと上または下サイドウオールの合
わせ面を平面としたので、特に難切削性のセラミック製
の断熱材および上下サイドウオールの加工が容易になり
、生産性を向上させることができる。
さらに上下シュラウド、上下サイドウオール、断熱材お
よび翼芯それぞれに冷却空気を通す空気通路を設けたの
で、それぞれの前記部品の冷却性を向上させることがで
き、静翼の耐熱性を向上させる効果がある。
よび翼芯それぞれに冷却空気を通す空気通路を設けたの
で、それぞれの前記部品の冷却性を向上させることがで
き、静翼の耐熱性を向上させる効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例の外観図、第２図は静翼
の環状配列を示す略示外観図、第３図は本発明の第１の
実施例の略示縦断面図、第４図は第１図の上サイドウオ
ールの上側面図、第５図は上サイドウオールの左右側面
の傾斜角とピッチ角の関係を示す正面図、第６図は上サ
イドウオールの一例を示す正面図、第７図は第１の実施
例における上サイドウオールの正面図、第８図は第２の
実施例を示す外観図、第９図は第３の実施例を示す略示
縦断面図である。 １・・・翼形シェル、 ２．３・・・上、下サイドウオール、 ４．５・・・上、下シュラウド、 ６．７・・・上、不断熱板、
の環状配列を示す略示外観図、第３図は本発明の第１の
実施例の略示縦断面図、第４図は第１図の上サイドウオ
ールの上側面図、第５図は上サイドウオールの左右側面
の傾斜角とピッチ角の関係を示す正面図、第６図は上サ
イドウオールの一例を示す正面図、第７図は第１の実施
例における上サイドウオールの正面図、第８図は第２の
実施例を示す外観図、第９図は第３の実施例を示す略示
縦断面図である。 １・・・翼形シェル、 ２．３・・・上、下サイドウオール、 ４．５・・・上、下シュラウド、 ６．７・・・上、不断熱板、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガスタービンの回転軸心を中心軸とするケーシング
内に固定されたリテーナリングと該リテーナリングの内
側に同心で配置されたサポーテリングとの間に環状に連
結して放射状に設けられ隣設する回転動翼に燃焼ガスを
導くセラミック静翼であって、前記燃焼ガスを整流する
セラミック製の翼シェルと、該翼シェルの前記リテーナ
リング側の一端を固定するセラミック製の上サイドウォ
ールと該サイドウォールに断熱材を介して取り付けられ
た金属製の上シュラウドとからなる上セグメントと、前
記翼シェルの他端を固定するセラミック製の下サイドウ
ォールと該サイドウォールに別の断熱材を介して取り付
けられた金属製の下シュラウドとからなる下セグメント
と、前記上セグメント、翼シェル及び下セグメントを通
して締結する翼芯とから構成したセラミック静翼におい
て、前記ガスタービンの燃焼ガスの上流から見て前記上
セグメント及び下セグメントの前面がそれぞれ前記ター
ビンの回転軸心に直行する１平面内にあり、前記上セグ
メント及び下セグメントの後面がそれぞれ前記前面と平
行する他の平面内にあり、前記上セグメントと下セグメ
ントの左側面、右側面がそれぞれ同一面にあって該左側
面と右側面が前記タービン軸心に直交する平面内で交叉
してなす内角が前記静翼のピッチ角に等しいことを特徴
とするセラミック静翼。 ２、前記翼芯を前記ガスタービンの回転軸心から半径方
向に設け、該翼芯及びガスタービンの回転軸心を含む平
面で分ける一方の側に前記翼シェルの前縁を、他方の側
に後縁を配置したことを特徴とする請求項１記載のセラ
ミック静翼。 ３、前記翼芯は前記ガスタービンの回転軸心から半径方
向に設けられ、前記翼芯を含み前記ガスタービンの回転
軸心に直交する平面内で前記左右側面のそれぞれと前記
翼芯のなす角が前記静翼のピッチ角の１／２であること
を特徴とする請求項１記載のセラミック静翼。 ４、前記上シュラウドの上面、上サイドウォールの下面
、下サイドウォールの上面及び下シュラウドの下面は前
記ガスタービンの回転軸心を中心軸とするそれぞれの円
筒面の一部からなり、前記上シュラウドと断熱材、該断
熱材と上サイドウォール、下サイドウォールと他の断熱
材及び該他の断熱材と下シュラウドの合わせ面はそれぞ
れ平面からなることを特徴とする請求項１記載のセラミ
ック静翼。 ５、前記上シュラウド、断熱材、上サイドウォール、下
サイドウォール、他の断熱材、下サイドウォールおよび
翼芯それぞれに冷却空気を通す空気通路を設けたことを
特徴とする請求項１記載のセラミック静翼。 ６、前記翼芯の軸心に上端から設けた空気通路は、翼芯
中央部で外周面に分岐し、該外周面で上下軸方向に設け
た空気通路と交差し、上方への空気通路は断熱板に設け
た空気通路を通って該断熱板に設けた排出口へ、下方へ
の空気通路は他の断熱材に設けた空気通路を通って該断
熱材に設けた排出口へ連絡していることを特徴とする請
求項１記載のセラミック静翼。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1250851A JP2777609B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | セラミック静翼 |
| EP19900118573 EP0420243A1 (en) | 1989-09-27 | 1990-09-27 | Ceramic stator blade unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1250851A JP2777609B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | セラミック静翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115702A true JPH03115702A (ja) | 1991-05-16 |
| JP2777609B2 JP2777609B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17213950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1250851A Expired - Lifetime JP2777609B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | セラミック静翼 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0420243A1 (ja) |
| JP (1) | JP2777609B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998050685A1 (en) * | 1997-05-01 | 1998-11-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine cooling stationary blade |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6164903A (en) * | 1998-12-22 | 2000-12-26 | United Technologies Corporation | Turbine vane mounting arrangement |
| DE50011923D1 (de) * | 2000-12-27 | 2006-01-26 | Siemens Ag | Gasturbinenschaufel und Gasturbine |
| FR3080146B1 (fr) * | 2018-04-17 | 2021-04-02 | Safran Aircraft Engines | Distributeur en cmc avec reprise d'effort |
| US11261747B2 (en) * | 2019-05-17 | 2022-03-01 | Rolls-Royce Plc | Ceramic matrix composite vane with added platform |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5037911A (ja) * | 1973-07-16 | 1975-04-09 | ||
| JPS6189906A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツクス／金属複合静翼の冷却構造 |
| JPS6189904A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツク静翼構造 |
| JPS6189909A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツク静翼支持構造 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR999820A (fr) * | 1946-01-11 | 1952-02-05 | Perfectionnements aux turbines à gaz | |
| USB552006I5 (ja) * | 1975-02-24 | 1976-02-03 | ||
| FR2463849A1 (fr) * | 1979-08-23 | 1981-02-27 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Perfectionnements apportes aux aubes tournantes de turbines a gaz, et aux turbines a gaz equipees de ces aubes |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP1250851A patent/JP2777609B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-09-27 EP EP19900118573 patent/EP0420243A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5037911A (ja) * | 1973-07-16 | 1975-04-09 | ||
| JPS6189906A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツクス／金属複合静翼の冷却構造 |
| JPS6189904A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツク静翼構造 |
| JPS6189909A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | セラミツク静翼支持構造 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998050685A1 (en) * | 1997-05-01 | 1998-11-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine cooling stationary blade |
| JPH10306705A (ja) * | 1997-05-01 | 1998-11-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン冷却静翼 |
| US6142730A (en) * | 1997-05-01 | 2000-11-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine cooling stationary blade |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2777609B2 (ja) | 1998-07-23 |
| EP0420243A1 (en) | 1991-04-03 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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