JPS6151123B2 - - Google Patents

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JPS6151123B2
JPS6151123B2 JP57128302A JP12830282A JPS6151123B2 JP S6151123 B2 JPS6151123 B2 JP S6151123B2 JP 57128302 A JP57128302 A JP 57128302A JP 12830282 A JP12830282 A JP 12830282A JP S6151123 B2 JPS6151123 B2 JP S6151123B2
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JP
Japan
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journal
hollow cylindrical
cylindrical end
fiber
impeller
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JP57128302A
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English (en)
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JPS5827801A (ja
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Kuryugaa Uorufugangu
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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Publication date
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Publication of JPS5827801A publication Critical patent/JPS5827801A/ja
Publication of JPS6151123B2 publication Critical patent/JPS6151123B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • 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
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/48—Shrunk fit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミツク羽根車例えばガスタービン
エンジン、とくに流体エンジンのタービン羽根車
との接続装置に関する。さらに詳しくはセラミツ
ク羽根車とこれに嵌合する金属機械軸の中空円筒
状端部との間の接続を形成することに関する。
すでに提案されもしくは公知の装置において金
属機械軸とセラミツクから製造された羽根車との
間に適当な強力に固定された接続を達成するため
には比較的大きな困難があつた。これに対して、
例えば収縮による接続、接着剤による接続又は半
田による接続が提案され研究された。一方の極端
に異なる材料的性質と材料的構造のセラミツク構
成要素と他方の金属構成要素とは基本的には熱膨
張係数が比較的大きく異なるため及び材料の歪が
起るため金属セラミツクの接続に満足な解決策を
与えることができなかつた。
その他近年のガスタービンエンジンにおいてそ
のような接続は特別に比較的高い回転数と高温度
に耐えなければならないし、さらに比較的高い回
転数により生ずる遠心力の要求もしくは要求され
る機械的性能により、この接続位置はその外側の
周囲領域について考慮されねばならなかつた。
本発明の課題は比較的高い温度と高い回転数に
おいてセラミツク羽根車を有する金属機械軸の耐
久性のある強力な接続を安全にする装置を創造す
ることである。
上述の課題は本発明によればセラミツク羽根車
のジヤーナルに嵌合する熱絶縁性リンクと、ジヤ
ーナルの上に装着する金属機械軸の中空円筒状端
部と、すくなくとも最終的にジヤーナルに強固に
固定される中空円筒状端部の上に圧迫される中空
円筒状端部の上に圧迫される繊維環とからなる羽
根車装置によつて解決される。すなわち本発明の
特許請求の範囲第１項の特徴部によつて解決され
る。さらに本発明の対象の有利な構成は特許請求
の範囲第２項から第９項に記載にした実施態様に
示されている。
本発明は特に焼ばめ連接に対して次の有利さを
示している。
ａ 繊維環の熱膨張係数（約１×10-6K-1）はセ
ラミツク製のタービン羽根車の熱膨張係数（約
３〜4.5×10-6K-1）より小さい。本発明による
接続の解決策はまた熱膨張によつてひきおこさ
れ得るが逆に焼ばめ連接では可能でない。
ｂ 繊維―炭素マトリツクスのなかに炭素繊維を
埋込んだもの（CFC）―環は焼ばめ連接の際
に金属製の壁よりも低い比重（1.7―1.8）を持
つている。このことから実質的にすくない回転
数に依存して膨張を生じる。
ｃ 本発明により設けられる繊維環は期待される
比較的高い切線方向の応力を充分に吸収する状
態にある。
ｄ さきに述べた繊維環は外側を低い熱膨張係数
を有する特別な金属をもつて被覆するとこの場
合挿入温度は約800℃である。被覆しない実施
例の場合では、挿入温度は約500℃である。こ
の被覆しない繊維環の実施例の場合の挿入温度
は焼ばめ連接の挿入温度の範囲内にあり、その
ため挿入温度は約400℃から500℃である。
次に本発明を図面により詳細に説明する。
第１図はセラミツクから製造されたタービン羽
根車のジヤーナルと金属製の中空円筒状の機械軸
端部との接続に関する本発明による軸上にて部分
的に切断した断面図を示している。
第２図は接続側の機械軸端部の回転対称の減少
を説明するために第１図の―線による断面図
を示し、第３図及び第４図は異なつた実施形態を
第１図の―による断面図で示し、機械軸のケ
ース状の軸端部で局所的に目的を達するために実
施されるものである。
金属機械軸２とガスタービンエンジンのセラミ
ツクタービン羽根車１との接続を第１図により説
明する。
第１図によればセラミツク羽根車１のジヤーナ
ル３の上に嵌合する熱絶縁性リング５を設けてい
る。この熱絶縁性リングの上に金属製の機械軸２
の中空円筒形端部４を装着する。つづいて、ジヤ
ーナル３に圧迫して繊維環６が軸端部４の上に強
固に固定される。とくに第２図、第３図及び第４
図から理解されるように中空円筒状端部４，
４′，４″はとくに端部とジヤーナルとの重なり合
う領域での接続が材料側で減少させるようにして
構成されている。
第１図及び第２図は中空円筒状端部４の回転対
称的な減少をあらわしている。ここで同形状の壁
の厚さを削減することにより薄い壁のケース端部
はその目的を達成している。
実施例として第３図、第４図の中空円筒状端部
４′，４″は局所的に材料側からその目的を達成す
るための減少を示し、第３図のこの局所的な減少
は軸方向のさけ目７またはすきまにより行われ、
第４図には長い溝８により行われている。この際
この長い溝８は当該熱絶縁性リング５に対して開
いている。
セラミツク羽根車とジヤーナルは両方とも窒化
ケイ素又は炭化ケイ素から製造することができ
る。
さらに使用される熱絶縁性リングはチタン酸ア
ルミニウム又は焼成窒化ホウ素から製造すること
ができる。
本発明の技術思想の本質的な要素はすくなくと
も繊維環を炭素マトリツクスの中に埋込まれた炭
素繊維から形成もしくは製造することにある。
本発明によれば、比較的に高温安定性の低熱膨
張係数を有する特別な金属によりその外側を被覆
した繊維環を製造することができる。例えば炭素
繊維―繊維環は炭化ケイ素により被覆することが
できる。
被覆は気相分離法により行うことができる。
例えばこれは化学的上記析出法（CVD法）と
よばれている。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセラミツクタービン羽根車の
ジヤーナルと金属軸端部との接続を軸上の一部断
面で示した図、第２図は第１図の―線による
断面図で接続側の機械軸端部の回転対称的な減少
を説明する図、第３図及び第４図は第１図の―
線による断面図でケース状の機械軸の軸端で局
所的に減少するようにした実施例をそれぞれ示す
図である。 １……セラミツク羽根車、２……金属機械軸、
３……ジヤーナル、４，４′，４″……中空円筒状
端部、５……熱絶縁性リング、６……繊維環、７
……さけ目又はすきま、８……溝。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク羽根車例えばガスタービンエンジ
    ンとくに流体エンジンのタービン羽根車と金属軸
    との接続装置であり、上記セラミツク羽根車のジ
    ヤーナルとその上に嵌合する金属機械軸の中空円
    筒状端部との間の接続は、上記セラミツク羽根車
    １のジヤーナル３に嵌合する熱絶縁性リング５
    と、上記ジヤーナル３の上に装着する上記金属機
    械軸２の中空円筒状端部４と、すくなくとも最終
    的に上記ジヤーナル３に強固に固定される上記中
    空円筒状端部４の上に圧迫される繊維環６とから
    なることを特徴とするセラミツク羽根車の接続装
    置。 ２ 上記中空円筒状端部４は特に端部／ジヤーナ
    ルの接続の重え合せ領域の材料側を減少させて構
    成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載による装置。 ３ 壁の厚さを減少させるかたちで上記中空円筒
    状端部４を回転対称的に減少させることを特徴と
    する特許請求の範囲第２項記載による装置。 ４ 上記中空円筒状端部４′の局所的な材料側の
    減少がとくに軸方向に延びているさけ目７又はす
    きまであり、上記中空円筒状端部４″では溝８で
    あり、上記溝８は隣接の上記熱絶縁性リング５に
    対して開いていることを特徴とする特許請求の範
    囲第２項記載による装置。 ５ 上記ジヤーナルを含めてセラミツク羽根車は
    窒化ケイ素又は炭化ケイ素から製造されることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項まで
    のいずれか１つの記載による装置。 ６ 上記絶縁性リングはチタン酸アルミニウム又
    は焼成窒化ホウ素から製造されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
    か１つの記載による装置。 ７ 上記繊維環がすくなくとも炭素マトリツクス
    に埋込まれた炭素繊維から製造されることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項から第６項までのい
    ずれか１つの記載による装置。 ８ 上記繊維環がすくなくとも繊維強化合成樹
    脂、炭素繊維強化合成樹脂から製造されることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項まで
    のいずれか１つの記載による装置。 ９ 上記繊維環がすくなくとも低熱膨張係数を有
    する炭化ケイ素からなる特別な金属により外側を
    被覆することを特徴とする特許請求の範囲第７項
    記載による装置。
JP57128302A 1981-07-24 1982-07-22 セラミック羽根車の接続装置 Granted JPS5827801A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19813129220 DE3129220A1 (de) 1981-07-24 1981-07-24 "einrichtung zur verbindung eines keramischen laufrades, insbesondere turbinenlaufrades einer stroemungsmaschine, z.b. eines gasturbinentriebswerks, mit einer metallischen welle"
DE3129220.8 1981-07-24

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JPS5827801A JPS5827801A (ja) 1983-02-18
JPS6151123B2 true JPS6151123B2 (ja) 1986-11-07

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ID=6137632

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FR (1) FR2510178B1 (ja)
GB (1) GB2102536B (ja)
IT (1) IT1148610B (ja)

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