JPH0472053B2 - - Google Patents

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JPH0472053B2
JPH0472053B2 JP62284418A JP28441887A JPH0472053B2 JP H0472053 B2 JPH0472053 B2 JP H0472053B2 JP 62284418 A JP62284418 A JP 62284418A JP 28441887 A JP28441887 A JP 28441887A JP H0472053 B2 JPH0472053 B2 JP H0472053B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属酸化物を含有した層を熱ガスに
面した側に持つセラミツク繊維製マツトから成る
ガスタービン用断熱性被覆に関する。
従来の技術 特に自動車用のガスタービンは、経済的理由か
ら、1300℃以上の非常に高い処理温度で作動しな
ければならない。タービン・ケーシグの主要な金
属製部分は、このような高温に対して断熱された
状態になければならない。
熱ガスに面した側に金属酸化物層を持つセラミ
ツク繊維性マツトからなる断熱材については、ド
イツ公開公報第26 30 247号に示してある。しか
し、ドイツ公開公報第34 46 649号には、この被
覆の耐熱性は充分でなく、その結果として作動中
に被覆に亀裂が生じ、その亀裂によつて、流動ガ
スの力学的エネルギーが高い場合には寸時のうち
に被覆の破損が起こると示してある。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、金属酸化物を含有した層を熱
ガスに面した側に持つセラミツク繊維製マツトか
ら成るガスタービン用断熱性被覆を、熱荷重が変
化しても被覆に損傷が生じないように改善するこ
とである。
問題点を解決するための手段、および作用 前途の目的は、本発明の特許請求の範囲に記載
の被覆によつて達つせられる。
応力亀裂が発生する危険性、およびそれによつ
て被覆が破損する危険性は、まず、概算密度が
350〜450Kg/m3のセラミツク繊維製マツトを使用
することによつて、また、金属酸化物を含有した
層と接触する繊維を、繊維の縦軸が金属酸化物含
有層に対して30〜90度の角度を形成するように配
列することによつて排除される。ただし、金属酸
化物を含有する層が繊維の前額面に配置されてい
る場合、つまり、繊維の縦軸が金属酸化物含有層
とほぼ90度の角度を形成する場合が最適である。
セラミツク繊維製マツトの繊維用素材として取
り上げられるのは、結合剤としてコロイド状ケイ
酸を含んだ通常の耐熱製繊維である。繊維は、一
般に、Al2O3の含有量の多いAl2O3・SiO2構造か
ら成る。この繊維は、Al2O3の含有量に応じて、
ケイ酸塩溶液を吹きつけて、あるいは噴射して製
造するか(ケイ酸アルミニウム繊維)、または溶
液から作り出す(ムル石製繊維、酸化アルミニウ
ム繊維)。ケィ酸アルミニウム繊維は、場合によ
つては小量のCr2O3で安定化することができる。
これらの繊維から成る繊維マツトの概算密度は、
約350〜450Kg/m3とする。この数値を下回る場合
には、繊維用素材の強度および被覆力は減退し、
密度が450Kg/m3を越える場合には、繊維用素材
の熱伝導性および温度変化に対する安定性は高ま
る。結局のところ、概算密度約400Kg/m3のマツ
トが最適である。マツトの厚みは、技術的状態に
応じて重要となり、30mm以上であることが多い。
マツトを製造する場合、金属酸化物を含有した
層が繊維の縦軸に対してだいたい約90度の角度を
形成するように繊維の方向を定める。このよう
に、金属酸化物を含有した層を繊維の前額面に接
合することによつて、特に良い耐熱性が得られ
る。また、約30度までは充分な耐熱性が得られる
ことも明らかとなつている。しかし、角度が小さ
くなると、被覆の充分な耐久性は得られない。
金属酸化物を含有した層の素材としてまず取り
上げられるのは、Al2O3・SiO2から成る層であ
る。ただし、この層が、必要となる耐熱性を持つ
ている限りとする。主要構成要素Al2O3および
SiO2(場合による)に、安定剤または結合剤とし
て別の酸化物をいろいろな混合比で加えることが
できる。こうすることによつて、たとえば熱膨張
率または軟化温度のような、層の持つ様々な特性
をかなりの変動幅で変化させることができ、繊維
用素材の特性に適合させることができる。マツト
の裏面以外はすべて覆うように、マツトの縁にも
金属酸化物含有層をめぐらせることも、時として
は有益な方策である。
金属酸化物を含有した層は、様々な方法で繊維
マツトにのせることができる。まず、プラズマ噴
射法によつて、ムル石粉剤、尖晶石粉剤、Al2O3
粉剤から成る耐火性層を非常に簡単に作ることが
できる。プラズマ噴射中には粉粒が充分に溶けて
おり、希液性で、繊維マツトに打ち当たつた時に
繊維用素材といつしよになつて充分な歯状突起を
形成する。同様のことが、同じ素材を使用した火
炎噴射にも当てはまる。
金属酸化物を含有した層は、前述のような温熱
性噴射法以外に、上薬(うわぐすり)としてのせ
ることができる。上薬は、種々の酸化物からでき
ている。上薬は、燃焼の間は液体となつており、
凝固した後に湿気を与えることによつて基盤部分
に固着する。セラミツク繊維製マツトとの良い化
学的融和性を持つため、Al2O3・SiO2から成る層
が最適である。被覆方法が噴射法であるか、また
は浸漬法であるかに応じて、上薬は多かれ少なか
れ繊維マツト内に深く浸透していく。層は、温度
が1250℃以内、およびそれ以上の時に耐久性を示
すものでなければならないので、純正の半溶解状
態の上薬を使用するのは適切でない。たいていの
場合、上薬は、1200℃以上で蒸発するB2O3を比
較的多量に含有しているからである。また、アル
カリは、低い温度の時でも上薬を軟化させてしま
うので、上薬中のアルカリの割合をあまり多くし
てはならない。PbOおよびZnOは、良い化学的融
和性を示すため、上薬に添加してはならない。接
触部分に繊維との化学反応が起こるからである。
従来の上薬の他に、いわゆる化粧土を使用する
こともできる。化粧土は粘度性上薬で、たいてい
は燃焼後にもまだ浸透性があり、光沢はない。化
粧土は、高陵土焼粉と、結合剤としてのケイ酸塩
性上薬とを混合したものからできている。この2
つの構成要素の懸濁液は、泥状物またはスリツプ
として繊維マツトにのせ、懸濁剤を蒸発させた後
に普通の水に溶かしてマツトに燃きつける。
流動ガスによる腐食から繊維マツトの繊維を守
る金属酸化物含有層の製造に関して、他の可能性
としては、アルミナ製スリツプを用いてAl2O3
含有した層を作り、続いてそれを焼く方法があ
る。このアルミナ製層の利点は、基板、つまり繊
維マツトと被覆層が似たような化学的、物理的特
性を持つことにある。
リン酸塩と結合したアルミナ製スリツプは、す
でに乾燥時に充分に凝固するため、被覆層は充分
な粗破壊強度を持つ。生成されたリン酸アルミニ
ウムAlPO4は、いわゆる高温結合剤として作用
し、アルミナを含有した物質に強い摩擦抵抗を与
える。アルミナ製スリツプは、塗布することによ
つて特に都合よく繊維マツトにのせることができ
る。リン酸塩と結合したアルミナ製スリツプの他
に、ケイ酸と結合したアルミナ製スリツプを使用
することもできる。結合剤としてコロイド状のケ
イ酸を用いた場合の利点は、その被覆層を
Al2O2・SiO2構造に分類できること、および接触
個所にムル石が生成されることにある。スリツプ
は、Al2O3およびSiO2の他に、MgO、少量の
CaOおよびK2Oを含有することが可能である。
被覆に適した繊維マツトの製造は、プレス以外
に、繊維の懸濁液から液体を吸引ろ過することに
よつても可能である。その場合、吸引ろ過の過程
で繊維を吸引方向に対して垂直にする。繊維が通
常のように表面に対して平行に配列されている繊
維マツトをまず使う場合、繊維マツトの厚さを非
常に厚くするのならば、そのマツト上に第2の、
たとえば異なつた厚さの繊維層を、場合によつて
は結合層を間に置きながらのせるのが有利であ
る。その場合、結合層の繊維は、上にのせる金属
酸化物含有層と30〜90度の角度を形成するものと
する。金属酸化物を含有した層の強度は、結合に
おける過応力を避けるために、熱膨張率および弾
性率に応じて基盤部分に一致させる必要がある。
層の厚みは、一般に、200μm以上で充分である
と実証された。層の最適な厚さは200〜500μmで
あるが、この時に非常に良い強度を示すからであ
る。
実施例 図には、断熱性被覆に関する2つの異なつた実
施例を断面図で示してある。第1図には、主に
Al2O3から成る繊維層1が示してあり、その繊維
は、プラズマ噴射法によつてのせたAl2O3層2に
対して約30〜90度の角度をなして配列されてい
る。第2図には、2つの部分層11におよび12
から成る繊維層が示してある。金属酸化物を含有
した層は、繊維を主に金属酸化物含有層に対して
垂直に配列した層12の上にあり、その層は、セ
ラミツク製結合層13を間に置いて部分層11と
結合している。部分層11の繊維は、これまでの
ように金属酸化物含有層20に対して普通に平行
に配列されている。マツトは、平面体としてだけ
でなく、たとえば突起部のある複雑な立体を形成
したり、ヒラミツド形または円錐形などを成すこ
とも可能である。
発明の効果 本発明によつて得られる効果は、特に以下の点
にある。つまり、概算密度や繊維の配列に関する
本発明に従つたパラメーターを遵守することによ
つて、力学的に耐久性があり、非常に良い耐熱性
を示す断熱性被覆を簡単に製造することができる
ことである。
【図面の簡単な説明】
第1図はAl2O3から成る繊維層を示す断面図で
ある。第2図は2つの部分層から成る繊維層を示
す断面図である。 1……繊維層、2……Al2O3層、11,12…
…部分層、13……セラミツク製結合層、20…
…金属酸化物含有層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属酸化物を含有した層を熱ガスに面した側
    に持つセラミツク繊維製マツトから成るガスター
    ビン用断熱製被覆であつて、セラミツク繊維製マ
    ツトは350〜450Kg/m3の総密度であり、200〜
    500μmの層の厚さを有する金属酸化物を含有す
    る層と接触するマツト中の繊維を、繊維の長手方
    向軸が金属酸化物含有層に対してほぼ30〜90゜の
    角度を形成するように配列することを特徴とする
    ガスタービン用断熱性被覆。 2 請求項1に記載の断熱性被覆において金属酸
    化物を含有する層と接触するマツト中の繊維を、
    繊維の長手方向軸が金属酸化物含有層に対してほ
    ぼ90度の角度を形成するように配列することを特
    徴とするガスタービン用断熱性被覆。
JP62284418A 1986-11-12 1987-11-12 ガスタービン用断熱性被覆 Granted JPS63134824A (ja)

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JPS63134824A JPS63134824A (ja) 1988-06-07
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