JPS58122303A - タ−ビン羽根 - Google Patents

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】 この発明は金属成分及びセラミック成分を有する熱ガス
によって回転するタービン羽根に関する。

セラミック材料からつくられたケース及び鋼鉄支持体を
有するガスタービン羽根はドイツ特許公報７ＪＡ？ｊｇ
号により公知である。セラミック材料からつくられたケ
ースは全羽根の高さの上に達しており、その上端部で支
持中心部のヘッドを固定した取付片によって固く城付け
られている。

同じく金属羽根及びセラミック羽根は、ドイツ特許ｔ’
１ｌｌ１３号及びアメリカ特許−４ｔ７りθｊ７号によ
り公知である。

ロータ羽根として高速回転に公知技術の羽根を応用する
ときにセラミック類のケースの割れＫよって危険におち
いる。そのような割れの発生やその後におこる破壊は高
い回転数ではセラミック薄層に多大な圧縮歪を生ずるこ
とになり、セラミック類のケースの支持面の領域におい
て生ずる面圧縮を上回る。セラミックケースの破壊によ
って運転中タービンは重大な損害をうける。さらに公知
のタービン羽根は金属からなる支持中心部のヘッドとセ
ラミックからなるケースとの固定に問題がある。セラミ
ックケースがより高くなれば生ずる遠心力は大きくなり
、そのためしばしば基礎で十分な量が保障されないので
支持中心部のヘッドの取付装置はより安定に構成されね
ばならない。

発明の課題は、より大きな羽根の高さと多大な遠心力の
要求に対して最高の強度を持ってい、るタービン羽根を
創造することであり、高温での強度及び腐食強度が傑出
するセラミックからつくられた側面薄膜を使用して長期
の使用に耐えるタービン羽根を創造することである。

本発明の課題は、タービン羽根が全部金属からなる半径
方向の内部部品と、その半径方向の外側部分であって金
属からなる支持中心部とその支持中心部のまわりをとり
かこむセラミックからなる側面薄層から構成されるとい
う特許請求の範囲第１項の特徴部によって解決される。

本発明によればセラミックからなるＩＱ間薄層の高さの
減小によって相当するセラミック量を減少させそしてそ
れにしたがって遠心力を減少する。

セラミック側面薄層と支持中心部との間での接触領域に
おける面圧縮を減少し同じく支持中心部の負荷を減少す
る結果となる。セラミック側面薄膜の減少した圧縮負荷
によって割れの発生の危険及びそれに伴う破壊の危険は
減少する、他方、金属からつくられる半径方向の内部に
ある羽根部分の構成は応用する場合に受は入れ可能であ
り、ガス流体中固体粉粒と同じ技術がガス流の半径方向
の外面部分にありセラミックによる高い腐食強度が現実
に高温度においてさえも使用できるのである。

本発明によればターボエンジンに対して羽根は大きな運
転安全性が得られ、セラミック薄層の破損が生ずる場合
でも破損した構成部品主としてセラミック側面薄層の大
きさがごく少なく、とくにそのような場合流れの下方に
あるとなりの構成部分によりその境界でささえられ得る
。そのために終局には、セラミック側面薄層が破損した
時にタービン羽根の部品は金属又は鋼鉄からつくられて
おシなお制限された操業性を予期することになる。

そのことによってただちにターボエンジンの全効率低下
がさけられる。

本発明によればタービン羽根はセラミックからつくられ
た半一方向の外側によこ九わる側面薄層の高さが全羽根
の高さの半分までになっている。

このましい実施態様としてセラミック側面薄層は全羽根
の高さの約／／３になっている。

支持中心部はその半径方向の外側の端部に一つのきのこ
形の突出したヘッドを有し、セラミック側面薄層により
下から支持されているのは、よくしられているように構
成上好ましい。

本発明のタービン羽根の実施例は部分的に断面図をもっ
た図面に示す。

第１図に示された羽根はその半径方向の内部部品１から
なり、半径方向の内部部品１は羽根基部５にとり囲まれ
金属とくに鋼鉄からつくられ−〔いる。羽根の半径方向
の内部部品ｌと共に半径方向の外側に接続する支持中心
部２は７片として構成されていて、支持中心部２はきの
こ形の突出ヘッド４を持っている。支持中心部２のきの
こ形ヘッド４にセラミックからつくられた側面薄層が支
持され、側面薄層３はその半径方向の内ＩＩＩ端部に段
無しにタービン羽根の半径方向の内部部品１の外表面と
接続している。

第２図に示された羽根は第１図による羽根と同じように
構成されているがセラミック側面薄層３１の壁厚が半径
方向の外側にむかつて薄層端部において厚くなっている
ところがことなっている。

それ故に第２図の実施例から示されるようにこの領域で
の羽根の支持中心部２ａは半径方向の外側に向ってさき
細くなっている。その断面において半径方向の外側にと
りのぞかれるスリットはセラミック側面薄層３ａと支持
中心部２との間で一定の断面をもって設けられる。第一
図に示された実施例は羽根表面の高い腐食負荷が考えら
れると色に、たとえば炭素すすエンジンの場合には有利
である。半径方向の外側の領域においてセラミックから
つくられた側面薄層の表面は高くなった腐食を取り払う
。高められた壁強さによりこの領域において長期の運転
期間中つねに卓越した材料強度が自由に使用できるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一部断面図で示した本発明の実施例のタービン
羽根の図、第２図は同じく他の実施例の一部断面図で示
したタービン羽根の図である。 １・・・・・・内部部品、２・・・・・・支持中心部、
３・・・・・・側面薄層、４・・・・・・きのこ形の突
出ヘッド、５・・・・・・羽根基部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属成分及びセラミック成分を有する熱ガスによ
   って回転するタービン羽根において、羽根の半径方向に
   全体が金属からなる内部部品ｌと、羽根の半径方向の外
   側部品において金属からなる支持中心部２とその支持中
   心部２をとりかζむセラミックからなる側面薄層３とを
   有することを特徴とするタービン羽根。 （２）セラミックからなる半径方向の外側にある側面薄
   層３が全羽根高さｈの半分までであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のタービン羽根。 （３）セラミックからなる半径方向の外側にある側面薄
   層３が全羽根の高さｈの約／／３となることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のタービン羽根。 （荀　支持中心部が半径方向の外一端部にきのこ形の実
   画ヘッド４を有し、セラミック側面薄層がその下部より
   支持されていることを特徴とする特許請求の範Ｓ第１項
   から第３項記載の７つによるタービン羽根。 （５）セラミック側面薄層の壁厚が半径方向の外側にむ
   かつて薄層端部において厚くなっていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第９項記載の７つによるタ
   ービン羽根。