JPH0429392Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はセラミツクローターの試験装置、特に
異物による損傷状態を調べるための異物損傷試験
装置に関するものである。

（従来の技術） セラミツク製のローターは金属に比べ靱性が低
いため、実際のレシプロエンジンやガスタービン
エンジン等に使用した場合未燃焼のカーボンや高
温ガスにより酸化し、はく離した金属部材等の異
物がロータータービン翼に衝突し前記タービン翼
が破損することがあつた。従来これらのセラミツ
クローターの異物に対する強度を評価する方法と
しては、セラミツクターボチヤージヤーローター
をエンジンに搭載し異物を混入することにより行
つた例があるが、ガスタービン用セラミツクロー
ターについては知られていない。

（考案が解決しようとする問題点） 上述したセラミツクターボチヤージヤーロータ
ーのエンジン実機試験においては、セラミツクロ
ーターを実際のエンジン中に組み込む必要がある
と共に、エンジンの運転条件内（例えばセラミツ
クターボチヤージヤーローターならばTIT750〜
900℃、タービン回転数８万〜14万rpm）でしか
試験することができず、安全率を見込んださらに
厳しい条件での試験はできない欠点があつた。ま
た、セラミツクローターの運転条件を一定に保持
することが難しく、定量的な試験ができない欠点
があつた。

本考案の目的は上述した不具合を解消し、さら
にガスタービン用セラミツクローターなども含め
てより広範囲の条件（例えばTIT600〜1400℃、
タービン回転数１万〜30万rpm）において、より
定量的にセラミツクローターの異物損傷強度を試
験することができるセラミツクローター異物損傷
試験装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案のセラミツクローターの異物損傷試験装
置は、セラミツクロータを高温の燃焼ガスにより
回転させるホツトスピンテスターと、異物を収納
するための異物収納装置と該異物収納装置の圧力
エアー入口側と出口側にそれぞれ設けられた第１
および第２のバルブとからなり、前記ホツトスピ
ンテスターに異物を送入する異物送入装置と、前
記異物送入装置の第１のバルブへ圧力エアーを供
給するための圧力エアー供給管と、前記異物送入
装置の第２のバルブと前記ホツトスピンテスター
のタービン入口部とを接続する異物供給管とから
なることを特徴とするものである。

（作用） 上述した構成において、セラミツクローターの
高温回転試験を行うホツトスピンテスターに、簡
単な構成の異物送入装置を組み合わせることによ
り、ホツトスピンテスター上で異物をローターに
衝突させることができ、セラミツクローターの異
物による損傷を簡単かつ定量的に測定することが
できる。

（実施例） 第１図は本考案のセラミツクローターの異物損
傷試験装置の一実施例を示す線図である。本実施
例では、従来と同じ構造のホツトスピンテスター
１のタービン入口部１ａに、異物２を収納するた
めの異物収納装置３とこの異物収納装置３の圧力
エアー入口側と出口側にそれぞれ設けられたバル
ブ４−１および４−２から構成される異物送入装
置５を設けている。ホツトスピンテスター１は、
試験すべきセラミツクローター６を軸受ハウジン
グ９、コンプレツサーハウジンング８およびター
ビンハウジング７により回転自在に支持すると共
に、バーナー１０から供給される通常1.5〜2.5
Kg／cm²の圧力の高温ガスをタービン入口部１ａを
介してタービンハウジング９内のセラミツクロー
ター６に供給してセラミツクローター６を回転す
る構成をとつている。また、コンプレツサーハウ
ジンング９には回転数等を検出するための回転検
出用コイル１１を設けると共に、軸受ハウジング
７には軸受に潤滑油を供給するための潤滑油ホー
ス１２−１および１２−２を設け、さらにセラミ
ツクローター６の破損等を検知するための加速度
振動計１３を設けている。バーナー１０には燃料
を供給するための燃料供給管１４と圧力エアーを
供給するための圧力エアー供給管１５と燃料と圧
力エアーの混合気に着火するためのイグナイター
１９を設けると共に、燃焼した高温ガスをタービ
ン入口部１ａへ送り込むための燃焼ガス通路２８
を備えている。さらに、タービン入口部１ａには
供給された高温ガスの温度を測定するための熱電
対１６を設けると共に、異物送入装置５からの異
物を高温ガス中に供給するための異物供給管１７
を接続している。

本実施例の異物送入装置５においては、２個の
バルブ４−１と４−２を電磁バルブにより構成
し、図示しないスイツチを押している間だけ電流
を供給してバルブ４−１と４−２が同時に開くよ
うになつている。また、異物収納装置３は上部に
設けた蓋３ａを開閉して異物２を供給できるよう
構成する。異物２としては特に限定する必要はな
いが試験目的に応じて鉄、酸化鉄、鋳砂、ガラ
ス、セラミツクス、カーボンなど使いわける方が
良く、形状についても球、方形、平板、線状のも
のなど種々用いることができる。さらに、バルブ
４−１には通常2.0〜3.0Kg／cm²の範囲内で実際の
高温ガスの圧力より少し大きい圧力の圧力エアー
を供給するための圧力エアー供給管１８を設け、
異物送入装置５に圧力エアーを供給している。

上述した構成の異物送入装置５において、実際
に異物２をホツトスピンテスター１に送入するに
は、まず電磁バルブ４−１と４−２を閉じた状態
で異物収納装置３内に所定の重さの異物２を少な
くとも１個セツトして蓋３ａを閉じた後、スイツ
チを約３秒程度ON状態として電磁バルブ４−１
と４−２を同時に約３秒間開いて圧力エアーを供
給して実施している。ところで、異物送入装時に
低温の圧力エアーがタービン入口部へ供給され、
高温ガスの温度が瞬間的に約５℃程度下がるがこ
れは誤差範囲内の低下であり影響はまつたくな
い。

第２図は本考案のセラミツクローターの異物損
傷試験装置の他の実施例を示す線図である。本実
施例において、第１図に示す実施例と同一の部材
には同一符号を付し、その説明を省略する。本実
施例においては、異物収納装置３の圧力エアー出
口側のバルブをボールバルブ２０により構成し、
そのハンドル２０ａをエアシリンダー２１と三方
向電磁バルブ２２とより構成される駆動装置によ
り駆動して異物送入操作を実施している。すなわ
ち、異物２を異物収納装置３内に所定数供給する
ときは、電磁バルブ４−１を閉じる一方、三方向
電磁バルブ２２のａ，ｂ間を導通させてエアシリ
ンダー２１をOFFにしてボールバルブ２０を閉
じると共に、異物送入時には電磁バルブ４−１を
開くと同時に三方向電磁バルブ２２のａ，ｃ間を
導通させてエアシリンダー２１をONにしてボー
ルバルブ２０を開状態とすることにより、異物送
入動作を実施している。

第３図ａ，ｂはそれぞれ本考案の異物収納装置
の他の実施例を示す線図である。第３図ａに示す
異物収納装置３においては、装置自体にその圧力
エアー入口部と出口部に設けた異物送入圧力を調
整する調整機構２５−１と２５−２を設けること
により、バルブ４−１および４−２を設けないで
上述した異物送入動作を実施できるよう構成して
いる。また、第３図ｂに示す異物収納装置３にお
いては、その上部にホツパー２６を設け複数の異
物２を収納すると共に投入手段２７を設ける構造
をとつているため、連続して所定数の異物２を異
物収納装置３内に供給することができる。

実施例 第２図に示す構造のセラミツクローターの異物
損傷試験装置において、セラミツクタービンロー
ターを組み込んだターボチヤージヤーをホツトス
ピンテスターのガス出口部に取りつけた。一方、
質量２mgの鉄球１個を異物収納装置にセツトし
た。ホツトスピンテスターのバーナーにエアー及
び燃料を送りイグナイターにより着火し、発生す
るガスをタービンハウジングに送り込み、エアー
流量、燃料流量を調節して、セラミツクタービン
ローターをタービン入口温度750℃、タービン回
転数18万rpmまで昇温、昇速した。ここで異物収
納装置の前後に取りつけてあるバルブを同時に開
き、圧力エアーにより異物収納装置内にある鉄球
を異物供給管を介してタービン入口部に送入し
た。バルブは鉄球送入後約３秒後に同時に閉じ
た。さらに、２個目の異物として１回目と同質量
の鉄球１個を異物収納装置に入れ、１回目と同様
な異物送入動作をくり返した。５個目の鉄球を送
入した直後、加速度振動計にて測定していた振動
が5Gから10Gへと大きくなつたため、バーナー
に送りこむ燃料をカツトしてエアーにてセラミツ
クタービンローターを室温まで冷却した。冷却
後、ターボチヤージヤーを分解してセラミツクタ
ービン翼を調べたところ、３枚の翼に鉄球が衝突
したために生じたカケが見られた。

本考案は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形が可能である。例えば、上
述した実施例においてはバルブの開閉を電気的又
は機械的手段によつて実施したが、人手によつて
実施することも可能である。また、上述した実施
例における異物送入装置はその一例を示すもので
あり、他の手段でも同様の異物送入操作が可能な
ものであれば何でも使用できることはいうまでも
ない。

（考案の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本考案のセラミツクローターの異物損傷試験
装置によれば、従来のホツトスピンテスターに異
物送入装置を組み込むことにより、広範囲の条件
において定量的にセラミツクローターの異物損傷
強度を試験することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本考案のセラミツク
ローターの異物損傷試験装置の一実施例を示す線
図、第３図ａ，ｂはそれぞれ本考案の異物収納装
置の他の実施例を示す線図である。 １……ホツトスピンテスター、１ａ……タービ
ン入口部、２……異物、３……異物収納装置、４
−１，４−２……バルブ、５……異物送入装置、
６……セラミツクローター、７……タービンハウ
ジング、８……コンプレツサーハウジンング、９
……軸受ハウジング、１０……バーナー、１１…
…回転検出用コイル、１２−１，１２−２……潤
滑油ホース、１３……加速度振動計、１４……燃
料供給管、１５，１８……圧力エアー供給管、１
６……熱電対、１７……異物供給管、１９……イ
ダナイター、２０……ボールバルブ、２０ａ……
ハンドル、２１……エアシリンダ、２２……三方
向電磁バルブ、２５−１，２５−２……調整機
構、２６……ホツパー、２７……投入手段、２８
……ガス通路管、２９……しや熱板、３０……タ
ービン入口フランジ、３１……コンプレツサー
翼。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ セラミツクロータを高温の燃焼ガスにより回
   転させるホツトスピンテスターと、異物を収納
   するための異物収納装置と該異物収納装置の圧
   力エアー入口側と出口側にそれぞれ設けられた
   第１および第２のバルブとからなり、前記ホツ
   トスピンテスターに異物を送入する異物送入装
   置と、前記異物送入装置の第１のバルブへ圧力
   エアーを供給するための圧力エアー供給管と、
   前記異物送入装置の第２のバルブと前記ホツト
   スピンテスターのタービン入口部とを接続する
   異物供給管とからなることを特徴とするセラミ
   ツクローターの異物損傷試験装置。 ２ 前記異物送入装置が異物送入圧力を調整する
   機構を備える異物収納装置からなる実用新案登
   録請求の範囲第１項記載のセラミツクローター
   の異物損傷試験装置。 ３ 前記異物収納装置が少なくとも１個の異物を
   収納できると共に、収納した少なくとも１個の
   異物を連続的又は間欠的に送り出す実用新案登
   録請求の範囲第１項または第２項記載のセラミ
   ツクローターの異物損傷試験装置。