JPS63223302A

JPS63223302A - ガスタ−ビン用セラミツク静翼

Info

Publication number: JPS63223302A
Application number: JP5659287A
Authority: JP
Inventors: Saburo Usami; 三郎宇佐美; Ichiro Takahashi; 一郎高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-13
Filing date: 1987-03-13
Publication date: 1988-09-16

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はガスタービン用セラミック静翼に係り。

特に構造の簡単なセラミック静翼に関する。

〔従来の技術〕

耐熱ｌ９１１製のケーシングに組込んで用いられる従来
のセラミック静翼は、特開昭５４−１０６７１４号に記
載のように、中央翼の内部を貫通して金属コアを設置し
、この金属コアによって翼とその上下に配置したサイド
ウオールを一体化する構成となしていた。この構成の特
徴は、耐熱性のセラミック翼とサイドウオールで断熱と
流路形成を行い、金属コアで負荷を分担するように機能
を分けた点にある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来技術においては、高温の燃焼ガスの下で金属コ
アの強度や耐食性を確保するため、金属コア内を空冷し
たり、翼と金属コアの間に断熱材を設置する必要がある
。金属コア内の冷却空気は燃焼ガス中に放出されるため
ガスタービンの効率を低下させる要因となる。また、こ
の冷却空気によって翼内面やサイドウオールの片面を冷
却すると、燃焼ガスに接する他の部分との間に温度差を
生じ、これらセラミック部材内に熱応力を発生させるこ
とになる。さらに、この空気の流路が閉塞するなどして
十分な冷却が行なわれない場合には、金属コアの変形や
酸化が進むことが考えられる。

本発明の目的は、金属コアとその冷却手段をなくして構
造の簡単なガスタービン用セラミック静翼を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、耐熱セラミック製ボルトを翼内とサイドウ
オールの一つを貫通させて、耐熱セラミックばねを介し
ナツト締結することにより、達成される。

〔作用〕

燃焼ガスによって翼が加熱膨張することによる半径方向
の相対変化はセラミック製ばねにより吸収されるため、
翼とサイドウオール間に大きな熱応力が発生することは
防止でき、耐熱セラミック製ボルト、ナツト、ばねは冷
却を必要としない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。翼１は耐熱セラミックの炭化珪素製で、軸方向の
流路を形成し、内部が中空の柱状をなしている。上、下
サイドウオール板２，３は、それぞれ前記翼１の上下を
保持して半径方向の流路を形成するもので、同じく炭化
珪素製で中央に円孔を有する平行四辺形の板状をなして
いる。上。

下サイドウオール４，５は同様の平行四辺形の縁形状を
有し中央に円孔を有するニッケル基耐熱合金製で、それ
ぞれ炭化珪素製シールリング６．７を介して前記上、下
サイドウオール板２，３の上。

下面に接している。これら上、下サイドウオール４．５
の上、下面には突起８，９が形成され、それらはそれぞ
れガスタービンケーシングのリテーナリング１０とサポ
ートリング１１に係合して翼体を固定する。ボルト１２
は炭化珪素製で焼結後にねじ部を精密研削され、下方の
下サイドウオール５外面に頭部が固定され、下サイドウ
オール５゜下サイドウオール板３．翼１．上サイドウオ
ール板２および上サイドウオール６の中央部および板ば
ね１３の中央部を貫通している。板ばね１３は炭化珪素
製で下面は精密研削で平坦に仕上げられ、同じく炭化珪
素製の平板座１４を介して上サイドウオール４の上面に
固定される。ナツト１５は炭化珪素製で、ボルト１２に
嵌合しばね１３を介して翼体を組立てる。断熱材１６は
炭化珪素繊維製で、翼１内及び上、下サイドウオール板
２，３と上、下サイドウオール４，５間の空間に配置さ
れる。耐熱シール１７．１８は上、下サイドウオール板
２，３及び上、下サイドウオール４，５の縁部に設けら
れた溝に挿入されて隣接翼間における燃焼ガスのシール
を行う。

以上の構成で翼体を組立てるにあたっては、下サイドウ
オール５にボルト１２を貫通させると共にその上面にシ
ールリング７と断熱材１６を配置してその上に下サイド
ウオール板３と翼１を載置する。次に、翼１内に断熱材
１６を充填した後、その上に上サイドウオール板２．シ
ールリング６゜断熱材１６及び上サイドウオール４を載
置し、さらにその上に平板座１４とばね１３を設置する
。

その後、ボルト１２の上端からナツト１５を挿入して締
付けることにより、翼体は組立てられる。

このとき、翼１には半径方向に圧縮応力が加えられ、熱
衝撃時などにおける翼１の破壊を防止する作用がある。

これら翼体をケーシングに設置する方法は、従来の金属
製翼体の場合と同様で、円周方向に一部切欠いた部分か
ら挿入してケーシングのリテーナリング１０とサポート
リング１１に突起８，９を係合させて周方向に送り、隣
接する翼体の両者間にシール１７．１８を設置する。サ
ポートリング１１と突起９の間には半径方向の熱変形を
吸収する間隙２１を存在させである。

約１５００℃の燃焼ガスが流入した場合も、流路を形成
してこの燃焼ガスと接触する翼１．上。

下サイドウオール板２，３及び伝熱によって昇温するボ
ルト１２．ばね１３．ナツト１５はいずれも十分な耐熱
性を有する炭化珪素製であるから、これらは空冷しなく
ても十分な強度と耐酸化性を有する。また、翼１が昇降
温によって膨張収縮し、ボルトに対して半径方向に相対
変位を生じても、そればばね１３の変形によって吸収し
、翼体に無理な応力が発生することは防止される。なお
、リテーナリング１０と上サイドウオール６の間の空間
１９及び下サイドウォール５下部の空間２０には、従来
の金属製翼体の場合と同様、冷却空気が導入されている
から、金属製のこれら部材１０゜６．５は高温にさらさ
れることはない。

第３図に示す他の実施例では、上、下サイドウオール４
，５そのものを炭化珪素製とし、ボルト１２も下サイド
ウオール５と一体としたもので、第１図に示した実施例
における上、下サイドウオール板２，３．シールリング
６．７．平板座１４及び断熱材１６を排除することが出
来る。この構造では熱応力が発生し易いため、温度変化
のゆるやかな場合に適している。

第４図に示すさらに他の実施例は、第１図に示した実施
例における翼１．上、下サイドウオール板２，３を一体
に成形し、上、下サイドウオール板２．３と上、下サイ
ドウオール４，５間に板状のばね１３，１３を配置した
もので、シールリング６．７．ボルト１２．ナツト１５
及び平板座１４を排除できる。翼体の組立ては、リテー
ナリング１０．サポートリング１１へ挿入時に同時に行
なわれ、ばね１３，１３により突起８，９はそれぞれリ
テーナリング１０．サポートリング１１の内面へ半径方
向に押付けられる。

〔発明の効果〕

このように、本発明によれば翼に半径方向の圧縮応力が
付与されるとともに翼が加熱膨張することによる半径方
向変位はセラミック製ばねにより吸収されるため、過大
な熱応力が発生することは防止でき、さらに従来用いら
れていた金属コアとその冷却手段をなくして、構造簡単
なガスタービン用セラミック静翼が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図はその横
断面図、第３図は本発明の他の実施例の縦断面図、第４
図は本発明の更に他の実施例の断面図である。１・・・翼、２・・・上サイドウオール板、３・・・下
サイドウオール板、４・・・上サイドウオール、５・・
・下サイドウオール、６，７・・・シールリング、１０
・・・リテーナリング、１１・・・サポートリング、１
２・・・ボルト、１３・・・ばね。

Claims

【特許請求の範囲】１、燃焼ガスの軸方向流路を形成するセラミツク製翼、
それぞれケーシング外周部のリテーナリングと内周部の
サポートリングに係合すると共に前記翼の半径方向両端
を保持する上、下サイドウオールとからなり、これら翼
、上、下サイドウオールの間の少なくとも１ケ所にセラ
ミツク製ばねを介在させて半径方向のこれら間の相対変
位を吸収するようにしたガスタービン用セラミツク静翼
。２、特許請求の範囲第１項のものにおいて、翼を中空と
なすと共に該中空部を貫通してセラミツク製ボルトを設
置し、該ボルトは一端を上、下サイドウオールの一方に
固定され他端は他方を貫通してその外部に設置したばね
を介してナツトにより固定され、上、下サイドウオール
と翼を可撓性を有して半径方向に締結してなるガスター
ビン用セラミツク静翼。