JPS595805A - 軸流タ−ビンロ−タ - Google Patents
軸流タ−ビンロ−タInfo
- Publication number
- JPS595805A JPS595805A JP11401682A JP11401682A JPS595805A JP S595805 A JPS595805 A JP S595805A JP 11401682 A JP11401682 A JP 11401682A JP 11401682 A JP11401682 A JP 11401682A JP S595805 A JPS595805 A JP S595805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- opening
- rotor
- rotor disk
- ceramic
- blade
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- 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
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/284—Selection of ceramic materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (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】
本発明は軸流タービンロータに関し、特にセラミックス
動翼と金属製ディスクとで構成した軸流タービン四−夕
に関する。
動翼と金属製ディスクとで構成した軸流タービン四−夕
に関する。
近年は高温強度特性を有するセラミツがζビタービンロ
ータに適用する研究が進められており、軸流タービンロ
ータの例としては、例えば米国特許第１Ｉ／ＩＩＯ’ｌ
ｔｔ号で開示されたようにロータ全体をセラミックスと
するものや、米国機械学会７９７７年度発行の同会誌に
発表された動翼のみをセラミックスとするものなどが知
られている。
ータに適用する研究が進められており、軸流タービンロ
ータの例としては、例えば米国特許第１Ｉ／ＩＩＯ’ｌ
ｔｔ号で開示されたようにロータ全体をセラミックスと
するものや、米国機械学会７９７７年度発行の同会誌に
発表された動翼のみをセラミックスとするものなどが知
られている。
第１図はかかる米国機械学会誌に発表されたセラミック
ス翼と金属製ディスクとの組合せによる細流タービンロ
ータの例を示し、ここでｌはそのタービンロータ、コは
セラミックス翼、３は金属製のロータディスクである。
ス翼と金属製ディスクとの組合せによる細流タービンロ
ータの例を示し、ここでｌはそのタービンロータ、コは
セラミックス翼、３は金属製のロータディスクである。
本例ではセラミックス翼部の一枚ずつが同形状のセグメ
ントとして切離されて配置され、隣接するセラミックス
翼部同志は翼間流路ｌの中間部近傍の部位ｊＡでそのリ
ム部！同志が接触を保つように構成されている。
ントとして切離されて配置され、隣接するセラミックス
翼部同志は翼間流路ｌの中間部近傍の部位ｊＡでそのリ
ム部！同志が接触を保つように構成されている。
本例はガスの流入側から見た状態が示されており、ｔは
セラミックス翼部の翼部、７はセラミックスＲ−のリム
部ｊから裏面のディスク３側に設けられたダブテールで
あり１．２Ａおよび２Ｂは翼２のリーディングエツジお
よびトレーリングエツジである。ｒは金属製ロータディ
スク３において各翼部に対応する取付は位置に刻設され
たダブテール嵌合溝であり、第一図に示すように嵌合溝
ざの画側のテーパ面ｒＡはダブテール７の有する両側の
楔面７Ａよりは幾分末広がりに形成され、これらのテー
パ面ｒＡと楔面７Ａとの間には第２図に示すように緩衝
材デが介装されていて、緩衝材りによりロータ／の運転
時にディスク３の熱膨張による圧縮応力がセラミックス
翼に生じるのを防止している。
セラミックス翼部の翼部、７はセラミックスＲ−のリム
部ｊから裏面のディスク３側に設けられたダブテールで
あり１．２Ａおよび２Ｂは翼２のリーディングエツジお
よびトレーリングエツジである。ｒは金属製ロータディ
スク３において各翼部に対応する取付は位置に刻設され
たダブテール嵌合溝であり、第一図に示すように嵌合溝
ざの画側のテーパ面ｒＡはダブテール７の有する両側の
楔面７Ａよりは幾分末広がりに形成され、これらのテー
パ面ｒＡと楔面７Ａとの間には第２図に示すように緩衝
材デが介装されていて、緩衝材りによりロータ／の運転
時にディスク３の熱膨張による圧縮応力がセラミックス
翼に生じるのを防止している。
しかしながら、このような従来の軸流タービン四−夕に
おいては、個々のセラミックスＲ，２のダブテール部７
を金属ローｌディスク３の嵌合溝ｌに嵌め込むことによ
って一体化したロータ／全構成するよう図られているの
で、次のような問題点がある。
おいては、個々のセラミックスＲ，２のダブテール部７
を金属ローｌディスク３の嵌合溝ｌに嵌め込むことによ
って一体化したロータ／全構成するよう図られているの
で、次のような問題点がある。
／）成形工程ならびに加工工程の双方が複雑で、゛かつ
精密度が要求される数多い個々のセラミックスＲ，２と
、これらのセラミックス翼２の数に対応しただけの数の
嵌合溝ｔをＮｖする要のある金属ロータディスク３との
製作工程に費用が嵩む。
精密度が要求される数多い個々のセラミックスＲ，２と
、これらのセラミックス翼２の数に対応しただけの数の
嵌合溝ｔをＮｖする要のある金属ロータディスク３との
製作工程に費用が嵩む。
コ）ロータディスク３には、容置２の取付は位置ごとに
ダブテール７の形状に見合った模型の嵌合溝ｔが設けら
れるので、この場合、隣り合った嵌合溝ざの底部間がく
びれ、残置される頚部ｌσの周方向の厚みを゛強度上確
保する必要のあることから、翼λ間のピッチＰが制限さ
れて、空力性能上の適正値を上回り、大きくなってしま
うので適正なピッチ・コード比が選定できない。
ダブテール７の形状に見合った模型の嵌合溝ｔが設けら
れるので、この場合、隣り合った嵌合溝ざの底部間がく
びれ、残置される頚部ｌσの周方向の厚みを゛強度上確
保する必要のあることから、翼λ間のピッチＰが制限さ
れて、空力性能上の適正値を上回り、大きくなってしま
うので適正なピッチ・コード比が選定できない。
本発明の目的は、このような従来の問題点に鑑み、加工
ならびに組立工程が簡略化されることによりコストが低
減でき、しかも適正なピッチＰとコード比を有するセラ
ミックス翼とすることのできる軸流タービンロータを提
供することにある。
ならびに組立工程が簡略化されることによりコストが低
減でき、しかも適正なピッチＰとコード比を有するセラ
ミックス翼とすることのできる軸流タービンロータを提
供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、タービン翼
を一枚ないし複数枚の翼部とリム部とからなる同型のセ
ラミックスのセグメントを周方向に連設させることによ
り形成するようになし、一方、金属ロータディスクには
各セグメントのリム部を半径方向および周方向にわたり
嵌め合わせるようにした環状溝を形成すると共にその溝
の周方向の一部を切欠いて、一つ一つのセグメントを軸
方向から溝に低め入れるための開口部を設けて、この開
口部からセグメントを順次に嵌め入れて周方向に嵌め合
いのまま送り込むようになし、最後のセグメントを装着
して開口部を金属蓋で閉成するように構成する。
を一枚ないし複数枚の翼部とリム部とからなる同型のセ
ラミックスのセグメントを周方向に連設させることによ
り形成するようになし、一方、金属ロータディスクには
各セグメントのリム部を半径方向および周方向にわたり
嵌め合わせるようにした環状溝を形成すると共にその溝
の周方向の一部を切欠いて、一つ一つのセグメントを軸
方向から溝に低め入れるための開口部を設けて、この開
口部からセグメントを順次に嵌め入れて周方向に嵌め合
いのまま送り込むようになし、最後のセグメントを装着
して開口部を金属蓋で閉成するように構成する。
以下に、図面に基づき本発明の詳細な説明する〇第３図
は本発明の一実施例を示すもので、ここで／／はタービ
ンロータ、／２は金属ロータディスクであり、１３はタ
ービン８を構成するセラミックスセグメントである。本
例では、一つのセグメント／３がｑ枚の各翼部／４’と
共通のリム部／Ｓとを有し、第４を図に示すような形状
とする。すなわちリム部／ｊの周方向の端面ｌｊＡはロ
ータｌ／の半径方向となるように形成されており、ここ
で、端面／ｊ Ａ間のなす角度α０は３６００を数等分
した値とする。第３図では、このようなセグメント１３
が次々とロータディスク／２に組み込まれた状態が示さ
れており、ここで、／６はディスク１２の外周面／λＡ
に沿って刻設された環状溝、／７はこの環状溝／乙の一
部をセグメント／３のリム部／Ｓの側面形状に合わせて
切欠いた開口部、１ｇはこの開口部／７を閉成するため
の開口蓋である。なお、開口部１７および開口蓋ｎの周
方向の端部のなす角度β０を、上述したリム部／Ｓの端
面ｌｊＡがなす角度α０より幾分大きくしておくことに
より、セグメン）／３の溝１６への嵌め入れ作業を容易
とすることができる。
は本発明の一実施例を示すもので、ここで／／はタービ
ンロータ、／２は金属ロータディスクであり、１３はタ
ービン８を構成するセラミックスセグメントである。本
例では、一つのセグメント／３がｑ枚の各翼部／４’と
共通のリム部／Ｓとを有し、第４を図に示すような形状
とする。すなわちリム部／ｊの周方向の端面ｌｊＡはロ
ータｌ／の半径方向となるように形成されており、ここ
で、端面／ｊ Ａ間のなす角度α０は３６００を数等分
した値とする。第３図では、このようなセグメント１３
が次々とロータディスク／２に組み込まれた状態が示さ
れており、ここで、／６はディスク１２の外周面／λＡ
に沿って刻設された環状溝、／７はこの環状溝／乙の一
部をセグメント／３のリム部／Ｓの側面形状に合わせて
切欠いた開口部、１ｇはこの開口部／７を閉成するため
の開口蓋である。なお、開口部１７および開口蓋ｎの周
方向の端部のなす角度β０を、上述したリム部／Ｓの端
面ｌｊＡがなす角度α０より幾分大きくしておくことに
より、セグメン）／３の溝１６への嵌め入れ作業を容易
とすることができる。
第５図は、リム部／ｊが溝／６に嵌め込まれた状態を示
し、このようにリム部／ｊの双方の肩面／３ Ｂと溝／
乙のこの肩面／３ Ｂに対向する面との間には例えばセ
ラミック繊維など耐熱性材料による緩衝材１９を介挿す
る。なお、溝／乙の断面形状としては、開口部／７を設
けた個所以外では第５図に示した開口蓋／ｇをディスク
／２に取付けた状態の形状とする。
し、このようにリム部／ｊの双方の肩面／３ Ｂと溝／
乙のこの肩面／３ Ｂに対向する面との間には例えばセ
ラミック繊維など耐熱性材料による緩衝材１９を介挿す
る。なお、溝／乙の断面形状としては、開口部／７を設
けた個所以外では第５図に示した開口蓋／ｇをディスク
／２に取付けた状態の形状とする。
更に相隣るセグメント／３の端面／ｊ Ａ間には第６図
に示すように緩衝材１９を介装させるようにすると共に
、溝７６の底面／４ Ａのリム部端面ｎ Ａが当接する
部位と対応する位置の少なく共一つに、本図に示すよう
に突出した保合突起〃を設け、一方この突起〃の位置と
対応する端面／Ｓ Ａの各端部にもそれぞれ突起〃の形
状に合わせて四部２ｔを形成しておく。すなわち、この
ような突起〃にリム部／Ｓの凹部２／を係合させること
によって、各七グ、メント／３が溝ｌ≦に沿い周方向に
移動するのを禁止する。
に示すように緩衝材１９を介装させるようにすると共に
、溝７６の底面／４ Ａのリム部端面ｎ Ａが当接する
部位と対応する位置の少なく共一つに、本図に示すよう
に突出した保合突起〃を設け、一方この突起〃の位置と
対応する端面／Ｓ Ａの各端部にもそれぞれ突起〃の形
状に合わせて四部２ｔを形成しておく。すなわち、この
ような突起〃にリム部／Ｓの凹部２／を係合させること
によって、各七グ、メント／３が溝ｌ≦に沿い周方向に
移動するのを禁止する。
なお、突起部〃および四部λｌの断面形状は応力集中を
避けるために滑らかな形状、例えば円弧形状等にするの
が好適である。
避けるために滑らかな形状、例えば円弧形状等にするの
が好適である。
このように構成した軸流タービンロータにおい素（８１
Ｃ）、窒化珪素（８ｉＮ４）などのセラミック材料を用
いて射出成形または泥しよう鋳込み（スリップキャステ
ィング）などの成形法によることができる。このように
成形したセグメント／３を開口ｍ／７から次々と環状溝
／６に沿ってロータディスク／２に嵌め込むと共に、そ
のリム部／！；の肩面／Ｋ Ｂと溝７６との間およびリ
ム部／ｊの当接面ｌｊＡ間には緩衝材／９を介装させる
ようにして、開口部／７の位置にくるセグメント／３を
最後に嵌め合わせてから開口蓋／ｇを開口部／７に取付
け、その溶接面を例えば電子ビーム溶接などにより溶着
して接合する。
Ｃ）、窒化珪素（８ｉＮ４）などのセラミック材料を用
いて射出成形または泥しよう鋳込み（スリップキャステ
ィング）などの成形法によることができる。このように
成形したセグメント／３を開口ｍ／７から次々と環状溝
／６に沿ってロータディスク／２に嵌め込むと共に、そ
のリム部／！；の肩面／Ｋ Ｂと溝７６との間およびリ
ム部／ｊの当接面ｌｊＡ間には緩衝材／９を介装させる
ようにして、開口部／７の位置にくるセグメント／３を
最後に嵌め合わせてから開口蓋／ｇを開口部／７に取付
け、その溶接面を例えば電子ビーム溶接などにより溶着
して接合する。
なお、以上の説明ではセグメント／３に複数の翼部／グ
を設ける場合について述べたが、翼部／４Ｉが７枚であ
ってもよい。ただし、７つのセグメン） ／３に設ける
翼部／４１の数が多いほど、セグメント／３の成形なら
びにロータ／／としての加工および組立工程を簡略化す
ることができる。従って、図示はしないが、本発明の一
実施例として、セグメントに全周にわたる翼を一体に形
成し、要すればそのリムの一個所にスリットを設けて熱
応力を逃すようにしてもよい。このようにリムと翼部と
を形成する場合は、このリムを嵌め込む四−タディスク
の溝の全周部にわたり、開口部を設け、この開口部に嵌
め合わせて溶着する開口蓋もリング状に形成する。更に
また、同様にしてセグメン）／３を全周の三等分や三等
分等にしてもよいことは勿論である。
を設ける場合について述べたが、翼部／４Ｉが７枚であ
ってもよい。ただし、７つのセグメン） ／３に設ける
翼部／４１の数が多いほど、セグメント／３の成形なら
びにロータ／／としての加工および組立工程を簡略化す
ることができる。従って、図示はしないが、本発明の一
実施例として、セグメントに全周にわたる翼を一体に形
成し、要すればそのリムの一個所にスリットを設けて熱
応力を逃すようにしてもよい。このようにリムと翼部と
を形成する場合は、このリムを嵌め込む四−タディスク
の溝の全周部にわたり、開口部を設け、この開口部に嵌
め合わせて溶着する開口蓋もリング状に形成する。更に
また、同様にしてセグメン）／３を全周の三等分や三等
分等にしてもよいことは勿論である。
以上説明してきたように、本発明によれば、一枚ない゛
し複数枚の翼部と、翼部をディスクの回りに配置するた
めのリム部とを一体のセグメントとしてセラミックスで
成形し、このようにして成形した同形のセグメントのリ
ム部を金属ロータディスクの外周面に沿って設けた環状
の溝の開口部から嵌め入れて溝に係合させ、開口蓋を開
口部に取付けてロータディスクを構成するようにしたの
で、製造工程が簡略化されてコストを低減することがで
き、従来のように翼部一枚ごとのダブテール溝をロータ
ディスクに設けなくてすむので、翼間のピッチＰがこの
ために制約されることがなくなり適正なピッチ・コード
比が自由に設定できて、空力性能を向上させることがで
きる。
し複数枚の翼部と、翼部をディスクの回りに配置するた
めのリム部とを一体のセグメントとしてセラミックスで
成形し、このようにして成形した同形のセグメントのリ
ム部を金属ロータディスクの外周面に沿って設けた環状
の溝の開口部から嵌め入れて溝に係合させ、開口蓋を開
口部に取付けてロータディスクを構成するようにしたの
で、製造工程が簡略化されてコストを低減することがで
き、従来のように翼部一枚ごとのダブテール溝をロータ
ディスクに設けなくてすむので、翼間のピッチＰがこの
ために制約されることがなくなり適正なピッチ・コード
比が自由に設定できて、空力性能を向上させることがで
きる。
更に全周にわたる翼部とリム部とを一つのセラるように
すれば、更に製造工程が簡略化されコストが一層低減で
きる。
すれば、更に製造工程が簡略化されコストが一層低減で
きる。
第１図は、セラミックス翼と金属ロータディスクとを組
合せてなる従来の軸流タービンロータの一例を示す構成
図、第一図はその翼取付は部の拡大図、第３図は本発明
軸流タービンロータの一例を示す構成図、第１図はその
セラミックスセグメントの形体図、第３図は第３図のＡ
−Ａ線部分断面図、第６図は第５図のＢ−Ｂ線断面図で
ある。 ／、ｌ／・・・タービン四−夕、 ２・・・セラミツＡ、 、２Ａ・・・リーディングエ
ツジ、２Ｂ・・・トレーリングエツジ、 ３・・・ロー
タディスク、グ・・・翼間流路、 ！・・・リ
ム部、３ｋ・・・部位、 ６・・・翼部、７
・・・ダブテール、７Ａ・・・横面、！・・・嵌合溝、
ざＡ・・・テーパ面、ワ・・・緩衝側、
ｌθ・・・頚部、１２・・・ロータディスク、７
２人・・・外周面、／３・・・セラミックスセグメント
、 ／グ・・・翼部、／！；・・・リム部、／ＳＡ・・・端
面、 ／３Ｂ・・・肩面、／ｌ・・・環状溝
、 ／７・・・開口部、７ｇ・・・開口蓋、
／９・・・緩衝側、〃・・・突起、
２／・・・四部。 特許出願人 日産自動車株式会社
合せてなる従来の軸流タービンロータの一例を示す構成
図、第一図はその翼取付は部の拡大図、第３図は本発明
軸流タービンロータの一例を示す構成図、第１図はその
セラミックスセグメントの形体図、第３図は第３図のＡ
−Ａ線部分断面図、第６図は第５図のＢ−Ｂ線断面図で
ある。 ／、ｌ／・・・タービン四−夕、 ２・・・セラミツＡ、 、２Ａ・・・リーディングエ
ツジ、２Ｂ・・・トレーリングエツジ、 ３・・・ロー
タディスク、グ・・・翼間流路、 ！・・・リ
ム部、３ｋ・・・部位、 ６・・・翼部、７
・・・ダブテール、７Ａ・・・横面、！・・・嵌合溝、
ざＡ・・・テーパ面、ワ・・・緩衝側、
ｌθ・・・頚部、１２・・・ロータディスク、７
２人・・・外周面、／３・・・セラミックスセグメント
、 ／グ・・・翼部、／！；・・・リム部、／ＳＡ・・・端
面、 ／３Ｂ・・・肩面、／ｌ・・・環状溝
、 ／７・・・開口部、７ｇ・・・開口蓋、
／９・・・緩衝側、〃・・・突起、
２／・・・四部。 特許出願人 日産自動車株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ／）セラミックスの翼を金属製のロータディスクに取付
けてなる軸流タービンロータにおいて、少なくとも一枚
の翼と、当該翼を前記ロータディスクの外周面のまわり
に配置するためのリム部とを一体のセグメントとしてセ
ラミックスで形成し、前記ロータディスクの外周面には
全周にわたり前記セグメントのリム部を前記ロータディ
スクの半径方向に係合する環状溝を設け、該環状溝の少
なくとも一部に前記リム部を嵌入可能とした開口部を形
成して、該開口部から前記リム部を前記環状溝に緩衝材
を介して嵌入させることにより前記翼を前記ローターデ
ィスクに配置して前記開口部を閉成したことを特徴とす
る軸流タービンロータ。 コ）特許請求の範囲第１項記載の軸流タービン四−夕に
おいて、前記環状溝に前記リム部の周方向の移動を阻止
する保合突起を少なくとも一個所に設けたことを特徴と
する細流タービンロータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11401682A JPS595805A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 軸流タ−ビンロ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11401682A JPS595805A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 軸流タ−ビンロ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595805A true JPS595805A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14626935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11401682A Pending JPS595805A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 軸流タ−ビンロ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595805A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01300001A (ja) * | 1988-04-06 | 1989-12-04 | Westinghouse Electric Corp <We> | タービンのロータ |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP11401682A patent/JPS595805A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01300001A (ja) * | 1988-04-06 | 1989-12-04 | Westinghouse Electric Corp <We> | タービンのロータ |
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