JPH05256104A - タービンハウジング - Google Patents

タービンハウジング

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Publication number
JPH05256104A
JPH05256104A JP4054899A JP5489992A JPH05256104A JP H05256104 A JPH05256104 A JP H05256104A JP 4054899 A JP4054899 A JP 4054899A JP 5489992 A JP5489992 A JP 5489992A JP H05256104 A JPH05256104 A JP H05256104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine housing
liner
composite material
ceramic composite
sic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4054899A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Akimune
宗 淑 雄 秋
Toshio Ogasawara
俊 夫 小笠原
Toru Akiba
場 亨 穐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP4054899A priority Critical patent/JPH05256104A/ja
Publication of JPH05256104A publication Critical patent/JPH05256104A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱的衝撃性および耐機械的衝撃性に優れ、
耐久性の良好なるタービンハウジングを提供する。 【構成】 金属製ケーシング2の内側に、強化繊維およ
び金属の少なくともいずれかとセラミックスとを含むセ
ラミックス複合材料よりなるライナー3を設け、前記ラ
イナー3の表面に、前記セラミックス複合材料を構成す
る成分の酸化物,炭化物,窒化物などの化合物よりなる
耐熱被覆4を形成したタービンハウジング1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タービンを取り囲んで
流体を拘束することによりその流れを特定するのに利用
されるタービンハウジングに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のタービンハウジングとしては、
セラミックス製としたもの(例えば、実開昭59−73
503号,実開昭60−178307号)や、タービン
ハウジングの内側を断熱材で被覆したもの(例えば、実
開昭62−10239号,実開昭63−108674
号)や、金属製ケーシングの内側に断熱層として発泡セ
ラミックスや繊維状,針状セラミックスを用いて断熱性
を高めたもの(例えば、実開昭62−29402号,実
開昭62−183003号)や、金属製ケーシングの内
側に繊維強化セラミックスやSiC,Siを用い
たもの(例えば、実開昭63−17802号)や、外側
を断熱材で被覆したもの(例えば、実開昭62−102
39号)などがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タービ
ンハウジングをセラミックス製としたものでは、機械的
な衝撃に弱いと共に熱的な衝撃にも劣るという問題点が
あり、また、タービンハウジングの内側を断熱材で被覆
したものでは、熱的な衝撃のくり返しによって断熱材に
剥離を生じたり、熱膨張係数の差によって亀裂ないしは
破損を生じたりすることがあるという問題点を有し、こ
のように、従来の技術では熱的な衝撃が加わったときに
熱膨張係数の差に基いて亀裂ないしは破損を生ずること
があると共に、機械的な衝撃によっても破損を生ずるこ
とがあるという問題点を有していることから、このよう
な問題点を解決することが課題となっていた。
【0004】
【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、熱的な衝撃が加わったとき
でも熱膨張係数の差に基いて亀裂ないしは破損を生ずる
おそれが少なく、耐熱衝撃性に優れていると共に、異物
の飛来や振動などの機械的な衝撃に対しても十分耐える
ことが可能である耐久性の優れたタービンハウジングを
提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるタービン
ハウジングは、金属製ケーシングの内側に、強化繊維お
よび金属のうちのいずれか一方もしくは両方とセラミッ
クスとを含むセラミックス複合材料よりなるライナーを
設け、前記ライナーの表面に、前記セラミックス複合材
料を構成する成分の酸化物,炭化物,窒化物などの化合
物よりなる耐熱被覆を形成したものとしたことを特徴と
している。
【0006】本発明に係わるタービンハウジングの一実
施態様においては、金属製ケーシングの内側に、セラミ
ックス粒子間に金属を溶融状態で浸透させたセラミック
ス複合材料よりなるライナーを設け、前記ライナー表面
を酸化雰囲気中で加熱することによって、前記セラミッ
クス複合材料を構成する成分の酸化物よりなる耐熱被覆
をライナー表面に形成したものとすることができる。
【0007】また、本発明に係わるタービンハウジング
の他の実施態様においては、金属製ケーシングの内側
に、強化繊維によってセラミックスを強化したセラミッ
クス複合材料よりなるライナーを設け、前記ライナーの
表面に、蒸着法などによって、前記セラミックス複合材
料を構成する成分の酸化物,炭化物,窒化物などよりな
る耐熱被覆を形成したものとすることができる。
【0008】
【発明の作用】本発明に係わるタービンハウジングは、
上述した構成を有しており、ライナーの内側に耐熱被覆
を形成したものであるから、ライナーに直接熱的な衝撃
が加えられることがなくなり、耐熱被覆の形成によって
ライナーを熱的な衝撃から保護することとなるので、ラ
イナーに亀裂や破損などを生ずる可能性が従来以上に少
ないものとなる。
【0009】また、耐熱被覆は、ライナーであるセラミ
ックス複合材料を構成する成分の酸化物,炭化物,窒化
物などの化合物よりなるものであるため、耐熱被覆とラ
イナーとの密着性が強固なものとなり、耐熱被覆は剥離
しがたいものとなって、耐久性に優れたタービンハウジ
ングとなる。
【0010】
【実施例】
(実施例1)図1および図2は、本発明に係わるタービ
ンハウジングの実施例1を示すものであって、このター
ビンハウジング1は、金属製ケーシング2の内側に、炭
化珪素(SiC)およびアルミナ(Al)よりな
るセラミックスの粒子間に溶融状態のアルミニウム(A
l)を浸透させたセラミックス複合材料(SiC・Al
/Al)よりなるライナー3を設け、前記ライナ
ー3の表面に、前記セラミックス複合材料を構成する成
分であるAlおよびSiの酸化物系複合化合物であるム
ライト(3Al・2SiO)よりなる耐熱被覆
4を形成した構成をなすものである。
【0011】このタービンハウジング1において、金属
製ケーシング2としては、ハイシリコンダクタイル鋳鉄
が用いられる。
【0012】また、SiCおよびAlよりなるセ
ラミックスの粒子間に溶融Alを浸透させたセラミック
ス複合材料よりなるライナー3を得るに際しては、Si
C粉末:50重量%、Al粉末:50重量%より
なるセラミックス粉末を用いてプリフォームを作成し、
このプリフォームの粒子間にAlを溶融状態で浸透させ
ることによって、SiC・Al/Alの成分をも
つセラミックス複合材料よりなるライナー3を得る。
【0013】この場合、セラミックス複合材料中のAl
量は、5〜10重量%の範囲とすることができる。
【0014】このようなライナー3の表面に耐熱被覆4
を形成するに際しては、前記セラミックス複合材料を空
気中において1200〜1300℃に加熱することによ
って、セラミックス複合材料の表面に、当該セラミック
ス複合材料を構成する成分であるSiおよびAlが酸化
した複合化合物であるムライト(3Al・2Si
)を形成させる。
【0015】このムライトは、その融点が約1810℃
と高く、耐熱性に著しく優れたものである。
【0016】このような構造をもつタービンハウジング
1において、ライナー3を形成するSiC・Al
/Alよりなるセラミックス複合材料は、強度が約50
0MPa,破壊靭性値が約5.0MPa√mであって、
構造用セラミックスに要求される特性として十分なもの
である。
【0017】また、耐熱被覆4を形成するムライトは、
高温での耐熱性および耐熱衝撃性に優れ、タービン稼働
時の温度変化(300℃⇔1000℃)に十分耐え得る
ものである。
【0018】そして、タービンハウジング1における温
度変化は、熱膨張係数の差によって熱応力を生じ、亀裂
ないしは破損を生ずる原因となることがあるが、この実
施例1によるタービンハウジング1では、セラミックス
複合材料が金属(Al)とセラミックス(SiC・Al
)よりなるため、その熱膨張係数(7×10
/℃)がより金属に近いものとなり、金属製ケーシング
2−セラミックス・金属複合材料よりなるライナー3−
複合酸化物よりなる耐熱被覆4の構成とすることによっ
て、熱膨張係数の差が小さいものとなり、発生する熱応
力は著しく小さなものとなることから、セラミックス材
料部分での亀裂ないしは破損の発生や、金属製ケーシン
グ2とセラミックス材料部分との間での剥離の発生など
といった不具合がより一層起こりがたいものとなる。
【0019】(実施例2)図1および図3は、本発明に
係わるタービンハウジングの実施例2を示すものであっ
て、このタービンハウジング1は、金属製ケーシング2
の内側に、炭化珪素繊維(SiC−fiber)に炭化
珪素(SiC)を付着させたセラミックス複合材料(S
iC−fiber/SiC)よりなるライナー3を設
け、前記ライナー3の表面に、前記セラミックス複合材
料を構成する成分であるSiの炭化物である炭化珪素
(SiC)よりなる耐熱被覆4を形成した構成をなすも
のである。
【0020】このタービンハウジング1において、金属
製ケーシング2としては、ハイシリコンダクタイル鋳鉄
が用いられる。
【0021】また、SiC−fiberにSiCを付着
させたセラミックス複合材料よりなるライナー3を得る
に際しては、SiC繊維で織り上げたプリフォームに、
化学沈着(Chemical Vapor Infil
tration)によってSiC成分を沈着する。
【0022】この化学沈着では、プリフォームに対して
気相状態でSiC成分が蒸着するようにしたものであっ
て、約5〜25%の気孔が形成されるものとなる。
【0023】また、SiC繊維によるプリフォームは、
2次元に織ったSiCシートを積層することによってラ
イナー形状に対応させて成形したり、3次元に織ること
によってライナー形状に対応させて成形したりするもの
が用いられる。
【0024】さらに、化学沈着に際しては、CHSi
Cl−HガスやSiCl−CH−HガスをS
iC繊維のプリフォームに流すことによって、SiC繊
維の周囲にSiC成分を沈着させる手法を採用すること
ができる。
【0025】そして、プリフォームの表面はSiCで覆
われた状態となり、表面は、前記セラミックス複合材料
を構成する成分であって、ほぼ100%緻密な蒸着体で
あるSiCよりなる耐熱被覆4が形成される。
【0026】このような構造をもつタービンハウジング
1において、ライナー3を形成するSiC−fiber
/SiCよりなるセラミックス複合材料には約5〜25
%の気孔が形成されるものとなっていることから、酸化
物と同等の熱伝導率(10W/(m・K)程度)であっ
て十分な断熱作用を有していると共に、耐熱被覆4を形
成する表面の緻密質SiCは良好なる熱伝導率(80W
/(m・K)程度)を有しているため、表面層に熱を蓄
積しやすい構造となっている。
【0027】そして、前記したように、SiC−fib
er/SiCよりなるセラミックス複合材料の部分には
5〜25%程度の気孔が形成されているため、耐熱衝撃
性に富むものとなっており、タービン稼働時の温度変化
(300℃⇔1000℃)に十分耐え得るものである。
【0028】そして、タービンハウジング1における温
度変化は、熱膨張係数の差によって熱応力を生じ、亀裂
ないしは破損を生ずる原因となることがあるが、この実
施例2によるタービンハウジング1では、金属製ケーシ
ング2−強化繊維・セラミックス複合材料よりなるライ
ナー3−炭化物よりなる耐熱被覆4の構成とすることに
よって、熱膨張係数の差が小さいものとなり、発生する
熱応力は著しく小さなものとなることから、セラミック
ス材料部分での亀裂ないしは破損の発生や、金属製ケー
シング2とセラミックス材料部分との間での剥離の発生
などといった不具合がより一層起こりがたいものとな
る。
【0029】さらにまた、SiC−fiber/SiC
セラミックス複合材料は、曲げ強度が約280MPa、
破壊靭性値が約12MPa√mであって、強度および靭
性に著しく優れたものであり、例えば、タービン上流側
から異物の飛来があった場合において、600m/s以
上の速度での粒子衝撃に対しても十分耐えることが可能
であり、熱的な衝撃のみならず機械的な衝撃に対しても
十分耐え得る特性の優れたものとなる。
【0030】
【発明の効果】本発明に係わるタービンハウジングは、
金属製ケーシングの内側に、強化繊維および金属のうち
少なくともいずれかとセラミックスとを含むセラミック
ス複合材料よりなるライナーを設け、前記ライナーの表
面に、前記セラミックス複合材料を構成する成分の酸化
物,炭化物,窒化物などの化合物よりなる耐熱被覆を形
成したものであるから、熱的な衝撃が加わったときでも
熱膨張係数の差に基いて生ずる熱応力が小さいものとな
って亀裂ないしは破損を生ずるおそれが小さなものにな
ると共に、異物の飛来や振動などの機械的な衝撃に対し
ても十分耐えることが可能である耐久性の優れたタービ
ンハウジングが提供でき、タービンハウジング部分の温
度を従来よりも高いものにすることが可能であることか
ら、例えば、タービン式過給機の過給効率をより一層高
いものにすることができるという著しく優れた効果がも
たらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるタービンハウジングの縦
断面説明図である。
【図2】本発明の実施例1によるタービンハウジングの
部分的な断面構造を示す説明図である。
【図3】本発明の実施例2によるタービンハウジングの
部分的な断面構造を示す説明図である。
【符号の説明】
1 タービンハウジング 2 金属製ケーシング 3 ライナー 4 耐熱被覆

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製ケーシングの内側に、強化繊維お
    よび金属のうち少なくともいずれかとセラミックスとを
    含むセラミックス複合材料よりなるライナーを設け、前
    記ライナーの表面に、前記セラミックス複合材料を構成
    する成分の酸化物,炭化物,窒化物などの化合物よりな
    る耐熱被覆を形成したことを特徴とするタービンハウジ
    ング。
JP4054899A 1992-03-13 1992-03-13 タービンハウジング Pending JPH05256104A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4054899A JPH05256104A (ja) 1992-03-13 1992-03-13 タービンハウジング

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JP4054899A JPH05256104A (ja) 1992-03-13 1992-03-13 タービンハウジング

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JP4054899A Pending JPH05256104A (ja) 1992-03-13 1992-03-13 タービンハウジング

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JP (1) JPH05256104A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008286200A (ja) * 2007-05-17 2008-11-27 General Electric Co <Ge> 蒸気タービン排気フード及びその製造方法
JP2012246915A (ja) * 2011-05-26 2012-12-13 United Technologies Corp <Utc> ガスタービンエンジン用のベーン構造体および低圧タービン
GB2541359A (en) * 2015-06-25 2017-02-22 S S Tube Tech Ltd Ceramic composite component and support assembly

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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