JPS6248903A - 複合羽根 - Google Patents
複合羽根Info
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- JPS6248903A JPS6248903A JP61143984A JP14398486A JPS6248903A JP S6248903 A JPS6248903 A JP S6248903A JP 61143984 A JP61143984 A JP 61143984A JP 14398486 A JP14398486 A JP 14398486A JP S6248903 A JPS6248903 A JP S6248903A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal core
- blade
- ceramic
- composite
- jacket
- Prior art date
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- 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
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3084—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers the blades being made of ceramics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は複合羽根に係り、更に詳しくは金属とセラミッ
クで構成されており、内側部分は耐熱材料である金属と
セラミックで作られている流体機械の静翼もしくは動翼
に関する。
クで構成されており、内側部分は耐熱材料である金属と
セラミックで作られている流体機械の静翼もしくは動翼
に関する。
上記のように構成された羽根はすでに西独特許公開公報
第２８３４８４３号及び西独特許公報第２８３４８６４
号により知られている。
第２８３４８４３号及び西独特許公報第２８３４８６４
号により知られている。
西独特許公開公報第２８３４８４３号には第８図示のよ
うな金属コア１２が下端にもみの木型足部１２ａを有す
る複合羽根が開示されている。もみの木型足部１２ａは
タービンディスク１５に複合羽根を固定する役目を果た
す、金属コア１２は該金属コア１２より距離をおいてと
りまくセラミック製側面プレートＩＩにより包まれてい
る。金属コア１２はその上端に、金属コア上端の両側に
突出する頭部１３を有し、この頭部１３に薄壁状の側面
プレー目１の羽根内側に突出する突出部１１ｅが支持さ
れている。側面プレート１１は多数のセグメントｌｌａ
、 Ｉｌｂ及びＩｌｃよりなる。下方のセグメントｌ
ｌｃにはプレート足部１１ｄが設けられている。金属コ
ア１２と側面プレート１１の間にやわらかい材料１４が
設けられている。
うな金属コア１２が下端にもみの木型足部１２ａを有す
る複合羽根が開示されている。もみの木型足部１２ａは
タービンディスク１５に複合羽根を固定する役目を果た
す、金属コア１２は該金属コア１２より距離をおいてと
りまくセラミック製側面プレートＩＩにより包まれてい
る。金属コア１２はその上端に、金属コア上端の両側に
突出する頭部１３を有し、この頭部１３に薄壁状の側面
プレー目１の羽根内側に突出する突出部１１ｅが支持さ
れている。側面プレート１１は多数のセグメントｌｌａ
、 Ｉｌｂ及びＩｌｃよりなる。下方のセグメントｌ
ｌｃにはプレート足部１１ｄが設けられている。金属コ
ア１２と側面プレート１１の間にやわらかい材料１４が
設けられている。
尚、１Ｇは冷却空気路を示す。
また、西独特許公開公報２８３４８６４号には第９図示
のようなセラミック製薄壁状の側面プレート２１が側面
プレート周囲の頭部プレート２３のみぞ２３ａ内に下方
より入り込んでいる複合羽根が開示されている。頭部プ
レート２３は側面プレート２１と同様にセラミックより
なり、４つのロンド状金属コア（図面においてはそのう
ち３つの金属コア２２ 、２２ ’ 。
のようなセラミック製薄壁状の側面プレート２１が側面
プレート周囲の頭部プレート２３のみぞ２３ａ内に下方
より入り込んでいる複合羽根が開示されている。頭部プ
レート２３は側面プレート２１と同様にセラミックより
なり、４つのロンド状金属コア（図面においてはそのう
ち３つの金属コア２２ 、２２ ’ 。
及び２２″が図示されている。）の広がった頭部２２ｂ
。
。
２２ｂ′及び２２ｂ＃により支持されている。タービン
ディスク２５への支持は下方の広がった頭部２２ａなど
によって行われる。この下方の頭部は、円筒状の、ター
ビンディスク２５内に押し込まれ、保護された金属製取
付用部品２５ａに支持されている。
ディスク２５への支持は下方の広がった頭部２２ａなど
によって行われる。この下方の頭部は、円筒状の、ター
ビンディスク２５内に押し込まれ、保護された金属製取
付用部品２５ａに支持されている。
上下の頭部のすべての支持面２２ｃは錐面状に形成され
ている。尚、２７はセラミック製プレート足部、２７ａ
はセラミック製プレート足部のみぞ、２４はやわらかい
材料の層（例えばセラミック発泡体或いはセラミック繊
維のフェルト）である。また２６は冷却空気路、２６ａ
は冷却空気路の排出口である。
ている。尚、２７はセラミック製プレート足部、２７ａ
はセラミック製プレート足部のみぞ、２４はやわらかい
材料の層（例えばセラミック発泡体或いはセラミック繊
維のフェルト）である。また２６は冷却空気路、２６ａ
は冷却空気路の排出口である。
また、西独特許公開公報第３１１００９６号に羽根足部
と結合された、一つの金属コアと、該金属コアを該金属
コアから距離をおいて包囲しているセラミック羽根外被
とからなり、セラミック羽根外被は金属コアを貫通して
いるセラミックビンによって金属コアと結合されている
流体機械用羽根が記載されている。
と結合された、一つの金属コアと、該金属コアを該金属
コアから距離をおいて包囲しているセラミック羽根外被
とからなり、セラミック羽根外被は金属コアを貫通して
いるセラミックビンによって金属コアと結合されている
流体機械用羽根が記載されている。
しかしながら、西独特許公開公報第２８３４８４３号及
び西独特許公開公報第２８３４８６４号に記載されてい
るものの場合、 （ａ） 一つないし複数の装置面の領域において、セ
ラミック外被と金属コアの熱膨張率が異なること、 山） セラミック外被と金属コアの接触面は、内側を回
る隆起部を有し、そのため比較的小さなコア断面でなけ
ればならないこと、及び （Ｃ１複数の小さな装置面がセラミンク外被内に存在し
、しかも正確な加工が困難であることにより、セラミッ
ク外被に破壊の危険を高める局部的な応力集中がおきる
ことがある。
び西独特許公開公報第２８３４８６４号に記載されてい
るものの場合、 （ａ） 一つないし複数の装置面の領域において、セ
ラミック外被と金属コアの熱膨張率が異なること、 山） セラミック外被と金属コアの接触面は、内側を回
る隆起部を有し、そのため比較的小さなコア断面でなけ
ればならないこと、及び （Ｃ１複数の小さな装置面がセラミンク外被内に存在し
、しかも正確な加工が困難であることにより、セラミッ
ク外被に破壊の危険を高める局部的な応力集中がおきる
ことがある。
本発明が解決しようとする問題点は利用する材料による
金属コアとセラミックス外被の熱膨張係数の違いを補償
することができ、大きな金属コア横断面を形成すること
ができ、セラミック羽根外被における局部的な応力集中
を回避し、金属コアとセラミック羽根外被の両者を容易
に加工することができる羽根を提供することである。
金属コアとセラミックス外被の熱膨張係数の違いを補償
することができ、大きな金属コア横断面を形成すること
ができ、セラミック羽根外被における局部的な応力集中
を回避し、金属コアとセラミック羽根外被の両者を容易
に加工することができる羽根を提供することである。
本発明はｒ羽根足部と結合された、一つの金属コアと、
該金属コアから距離をおいて該金属コアを包囲している
セラミック羽根外被とからなり、セラミック羽根外被は
金属コアを横断しているセラミックビンによって金属コ
アと結合されている流体機械用羽根において、セラミッ
クビンばセラミック羽根外被と一体に形成されており、
金属コアはＵ字形に形成されており、該金属コアは二股
状の端部を有し、セラミックビンを越えて、羽根の長手
方向にセラミック羽根外被内に挿入されており、金属コ
アの基部は絶縁体よりなる中間層を介してセラミックビ
ンの上に位置せしめられており、金属コアの二股状の端
部は羽根足部内に羽根足部より離脱しないように固定さ
れていることを特徴とする複合羽根。Ｊを要旨とするも
のである。
該金属コアから距離をおいて該金属コアを包囲している
セラミック羽根外被とからなり、セラミック羽根外被は
金属コアを横断しているセラミックビンによって金属コ
アと結合されている流体機械用羽根において、セラミッ
クビンばセラミック羽根外被と一体に形成されており、
金属コアはＵ字形に形成されており、該金属コアは二股
状の端部を有し、セラミックビンを越えて、羽根の長手
方向にセラミック羽根外被内に挿入されており、金属コ
アの基部は絶縁体よりなる中間層を介してセラミックビ
ンの上に位置せしめられており、金属コアの二股状の端
部は羽根足部内に羽根足部より離脱しないように固定さ
れていることを特徴とする複合羽根。Ｊを要旨とするも
のである。
本発明の本質的な長所は金属からセラミックへの移行領
域においてセラミックに圧力負荷されている点である。
域においてセラミックに圧力負荷されている点である。
この移行領域は比較的小さいので、熱膨張は危険のない
程度におさえることができる。
程度におさえることができる。
またセラミック羽根外被から金属コアへの熱の移行が少
ない。また、セラミック羽根外被と金属コアの両者は容
易に加工することができる。
ない。また、セラミック羽根外被と金属コアの両者は容
易に加工することができる。
金属羽根足部及び金属コアについては超合金、ニッケル
ベース合金、チタンベース合金などが適している。
ベース合金、チタンベース合金などが適している。
セラミック羽根外被はセラミック、特にＳｉＣ繊維入り
ＳｉＣ＋またはＳｉＣ繊維入り５ｉＪａまたは炭化珪素
保護層を有する炭素繊維で補強された炭素のような繊維
で補強されたセラミックより構成されている。
ＳｉＣ＋またはＳｉＣ繊維入り５ｉＪａまたは炭化珪素
保護層を有する炭素繊維で補強された炭素のような繊維
で補強されたセラミックより構成されている。
本発明の実施態様は次の通りである。
＋１） 羽根足部と結合された、一つの金属コアと、
該金属コアから距離をおいて該金属コアを包囲している
セラミック羽根外被とからなり、セラミック羽根外被は
金属コアを横断しているセラミックピンによって金属コ
アと結合されている流体機械用羽根において、セラミッ
クピン７はセラミック羽根外被４と一体に形成されてお
り、金属コア１はＵ字形に形成されており、該金属コア
１は二股状の端部を有し、セラミックピン７を越えて、
羽根の長手方向にセラミック羽根外被４内に挿入されて
おり、金属コア１の基部は絶縁体３よりなる中間層を介
してセラミックピン７の上に位置せしめられており、金
属コア１の二股状の端部は羽根足部５内に羽根足部より
離脱しないように固定されている複合羽根。
該金属コアから距離をおいて該金属コアを包囲している
セラミック羽根外被とからなり、セラミック羽根外被は
金属コアを横断しているセラミックピンによって金属コ
アと結合されている流体機械用羽根において、セラミッ
クピン７はセラミック羽根外被４と一体に形成されてお
り、金属コア１はＵ字形に形成されており、該金属コア
１は二股状の端部を有し、セラミックピン７を越えて、
羽根の長手方向にセラミック羽根外被４内に挿入されて
おり、金属コア１の基部は絶縁体３よりなる中間層を介
してセラミックピン７の上に位置せしめられており、金
属コア１の二股状の端部は羽根足部５内に羽根足部より
離脱しないように固定されている複合羽根。
（２）絶縁体３が金属コア１またはセラミックピン７の
面と平行に研磨された面を有する片に精密加工されたも
のである上記（１）に記載の複合羽根。
面と平行に研磨された面を有する片に精密加工されたも
のである上記（１）に記載の複合羽根。
（３） 金属コアＩが羽根足部５にはんだ付けされて
いる上記（１）に記載の複合羽根。
いる上記（１）に記載の複合羽根。
（４） 金属コア１が金属、金属合金、超合金などよ
りなる上記（１）、 ＋２１．または（３）に記載の複
合羽根。
りなる上記（１）、 ＋２１．または（３）に記載の複
合羽根。
（５） 金属コア１が配向凝固させてなる精密鋳造品
である上記（用に記載の複合羽根。
である上記（用に記載の複合羽根。
（６）金属コアｌが単結晶体よりなる上記（４）に記載
の複合羽根。
の複合羽根。
（７）セラミック羽根外被４が繊維強化炭化珪素または
窒化珪素などの高温セラミックよりなる上記（１）ない
しく６）のいずれかに記載の複合羽根。
窒化珪素などの高温セラミックよりなる上記（１）ない
しく６）のいずれかに記載の複合羽根。
（８）セラミック羽根外被４がダイカスト法によって形
成されたものである上記（７）に記載の複合羽根。
成されたものである上記（７）に記載の複合羽根。
（９１セラミック羽根外被４がＳｉＣや５ｉＪａなどの
高温セラミック粉末よりなる上記（１）ないしく５）の
いずれかに記載の複合羽根。
高温セラミック粉末よりなる上記（１）ないしく５）の
いずれかに記載の複合羽根。
αω セラミック羽根外被４が冷間アイソスタチックプ
レスしてなるもので、且つ生で加工してなるものである
上記（９］に記載の複合羽根。
レスしてなるもので、且つ生で加工してなるものである
上記（９］に記載の複合羽根。
αυ 絶縁体３が部分的に安定化された酸化ジルコンよ
りなり、すべての接触面が研磨されているものである上
記（１）ないしく至）のいずれかに記載の複合羽根。
りなり、すべての接触面が研磨されているものである上
記（１）ないしく至）のいずれかに記載の複合羽根。
（１２１金属コア１が羽根足部５から羽根先端にかけて
円錐状に先細りに形成されている上記（１）に記載の複
合羽根。
円錐状に先細りに形成されている上記（１）に記載の複
合羽根。
０１ 金属コア１とセラミック羽根外被４０間に放射熱
遮蔽性の案内板９が設けられており、且つ案内板９がセ
ラミック羽根外被４と接触しないように構成されている
上記（１）に記載の複合羽根。
遮蔽性の案内板９が設けられており、且つ案内板９がセ
ラミック羽根外被４と接触しないように構成されている
上記（１）に記載の複合羽根。
Ｑ４） 金属コア１と案内板９の間に冷却空気が導か
れるように構成されている上記側に記載の複合羽根。
れるように構成されている上記側に記載の複合羽根。
■ 金属コアｌが冷却されるように構成されている上記
ａＳに記載の複合羽根。
ａＳに記載の複合羽根。
（２）金属コア１と案内板９の間に冷却空気が導かれ、
且つ金属コア１が冷却されるように構成されている上記
ａ１に記載の複合羽根。
且つ金属コア１が冷却されるように構成されている上記
ａ１に記載の複合羽根。
面 金属コア１の長手方向にはしる冷却管路が設けられ
ている上記Ｑ４１ないしＯＳのいずれかに記載の複合羽
根。
ている上記Ｑ４１ないしＯＳのいずれかに記載の複合羽
根。
ａａ＞ 絶縁体３とセラミック羽根外被４を受け入れ
ることができるように大きな幅を有し、且つ絶縁体３並
びにセラミックピン７よりも過度に大きな長さないしは
深さを有するスリット２が金属コア１に設けられている
上記（１）ないしαηのいずれかに記載の複合羽根。
ることができるように大きな幅を有し、且つ絶縁体３並
びにセラミックピン７よりも過度に大きな長さないしは
深さを有するスリット２が金属コア１に設けられている
上記（１）ないしαηのいずれかに記載の複合羽根。
（ＩＩ セラミックピン７がスリット２内に縦に位置
する長方形の断面を有する上記（１）ないしＱ（至）の
いずれかに記載の複合羽根。
する長方形の断面を有する上記（１）ないしＱ（至）の
いずれかに記載の複合羽根。
ａ！ｌ 絶縁体３がセラミックピン７の上に一緒にす
べりばめないしは押込みばめされている上記（１）ない
しαωのいずれかに記載の複合羽根。
べりばめないしは押込みばめされている上記（１）ない
しαωのいずれかに記載の複合羽根。
１２１１ 金属コア１とセラミック羽根外被４間に挿
入される絶縁体３が正方形断面の直方体に形成されてい
る上記（１）ないしα犠のいずれかに記載の複合羽根。
入される絶縁体３が正方形断面の直方体に形成されてい
る上記（１）ないしα犠のいずれかに記載の複合羽根。
本発明において、絶縁体は金属コアとセラミックピン間
に介在し、金属コアとセラミックピンの上面間の伝熱を
少なくする作用をするものである。
に介在し、金属コアとセラミックピンの上面間の伝熱を
少なくする作用をするものである。
次に本発明において、金属コアの絶縁体及びセラミック
ビンとの接触面は平滑面に形成されており、駆動中に金
属コア及びセラミックビンが熱膨張するとき、相互に容
易に変位することができるように構成されている。
ビンとの接触面は平滑面に形成されており、駆動中に金
属コア及びセラミックビンが熱膨張するとき、相互に容
易に変位することができるように構成されている。
本発明において、金属からセラミックへの移行領域は比
較的小さいので、熱膨張は破壊の危険のない程度におさ
えることができる。
較的小さいので、熱膨張は破壊の危険のない程度におさ
えることができる。
次に本発明において、セラミック羽根外被は金属コアか
ら距離をおいて、金属コアを包囲して設けられており、
また、金属コアとセラミック羽根外被の間に放射熱遮蔽
性の案内板が設けられており、しかも案内板がセラミッ
ク羽根外被と接触しないように構成されているので、セ
ラミック羽根外被から金属コアへの熱の移行は少ない。
ら距離をおいて、金属コアを包囲して設けられており、
また、金属コアとセラミック羽根外被の間に放射熱遮蔽
性の案内板が設けられており、しかも案内板がセラミッ
ク羽根外被と接触しないように構成されているので、セ
ラミック羽根外被から金属コアへの熱の移行は少ない。
本発明において金属からセラミックへの移行領域が比較
的小さいことと、セラミック羽根外被が金属コアと接触
していないことにより、金属とセラミックの熱膨張係数
の違いを補償することができる。
的小さいことと、セラミック羽根外被が金属コアと接触
していないことにより、金属とセラミックの熱膨張係数
の違いを補償することができる。
以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
図面において、第１図は本発明の複合羽根の斜視図、第
２図は中間層としての絶縁体の斜視図、第３図は複合羽
根のコアの斜視図、第４図は複合羽根の外被の斜視図、
第５図は羽根足部の平面図、第６図は第１図示のＡ−Ａ
線矢視断面図、第７図は第１図示のＢ−Ｂ線矢視断面図
である。
２図は中間層としての絶縁体の斜視図、第３図は複合羽
根のコアの斜視図、第４図は複合羽根の外被の斜視図、
第５図は羽根足部の平面図、第６図は第１図示のＡ−Ａ
線矢視断面図、第７図は第１図示のＢ−Ｂ線矢視断面図
である。
金属コアＩはＵ字形に一体に形成され、且つスリット２
が金属コアｌ内を貫通して設けられている。スリット２
は羽根の長手方向にのび、且つ金属コア１の全長にわた
るのではなく、基部の手前で終わっている。スリット２
の幅は金属コア１とセラミック羽根外被４間をつなぐ第
２図示の絶縁体３を受け入れることが出来る幅に設定さ
れている。この絶縁体３は金属コア１とセラミック羽根
外被４とを架橋してその破砕を避けるものである。
が金属コアｌ内を貫通して設けられている。スリット２
は羽根の長手方向にのび、且つ金属コア１の全長にわた
るのではなく、基部の手前で終わっている。スリット２
の幅は金属コア１とセラミック羽根外被４間をつなぐ第
２図示の絶縁体３を受け入れることが出来る幅に設定さ
れている。この絶縁体３は金属コア１とセラミック羽根
外被４とを架橋してその破砕を避けるものである。
セラミック羽根外被４は金属コア１よりも大きな高さを
存し、中央領域に金属コア１を受け入れるための中空室
を有している。羽根足部５はその切欠部６にセラミック
羽根外被４を受け入れている。
存し、中央領域に金属コア１を受け入れるための中空室
を有している。羽根足部５はその切欠部６にセラミック
羽根外被４を受け入れている。
セラミック羽根外被４はスリット２内に位置するセラミ
ックビン７を有する。
ックビン７を有する。
羽根足部５９例えばえん尾形足部或いはもみの木彫足部
はその中心に向いたＵ字形の金属コア１を受け入れる。
はその中心に向いたＵ字形の金属コア１を受け入れる。
羽根足部５は好ましくは金属コアＩと同様な或いは近似
の金属材料よりなり、好ましくはエツチングによって作
ることができる。また、羽根足部５は精密鋳造法によっ
ても作ることができる。
の金属材料よりなり、好ましくはエツチングによって作
ることができる。また、羽根足部５は精密鋳造法によっ
ても作ることができる。
耐高熱性セラミックよりなる羽根外被４は好ましくは焼
結できるＳｉＣ或いはＳｉ：＋ＰＬをダイカスト法によ
って成形することによって〜或いはセラミック粉末をコ
アの形状に冷間アイソスタチックプレスし、次いで生の
成形品をほぼ最終形状へ加工することによって作ること
ができる。
結できるＳｉＣ或いはＳｉ：＋ＰＬをダイカスト法によ
って成形することによって〜或いはセラミック粉末をコ
アの形状に冷間アイソスタチックプレスし、次いで生の
成形品をほぼ最終形状へ加工することによって作ること
ができる。
金属コア１は例えば精密鋳造によって作ることができる
。望むならば、研磨によって後加工することができる。
。望むならば、研磨によって後加工することができる。
コア１は金属材料をエツチング加工することにより作る
ことができ、或いは鋳造法で配向凝固させることによっ
て単結晶に作ることができる。スリット２は金属コア１
の内部に通常の方法１例えばフライス削りによって作る
ことができ、金属コアの絶縁体３及びセラミックビン７
との接触面は研磨する。平らな平行面を作るのに適した
その他の精密加工法も利用することができる。このよう
に構成することによって、セラミック羽根外被４と金属
コア１が、駆動中に熱膨張するとき、相互に容易に変位
することが可能となる。
ことができ、或いは鋳造法で配向凝固させることによっ
て単結晶に作ることができる。スリット２は金属コア１
の内部に通常の方法１例えばフライス削りによって作る
ことができ、金属コアの絶縁体３及びセラミックビン７
との接触面は研磨する。平らな平行面を作るのに適した
その他の精密加工法も利用することができる。このよう
に構成することによって、セラミック羽根外被４と金属
コア１が、駆動中に熱膨張するとき、相互に容易に変位
することが可能となる。
接触面の平行性は相互の間で０．５μ以下であるべきで
ある。絶縁体３は好ましくは耐高熱性セラミックとして
部分的に安定化された酸化ジルコンよりなり、特にＺｒ
Ｏ□中にＹ２Ｏ３を含むものよりなるものを適用し得る
。
ある。絶縁体３は好ましくは耐高熱性セラミックとして
部分的に安定化された酸化ジルコンよりなり、特にＺｒ
Ｏ□中にＹ２Ｏ３を含むものよりなるものを適用し得る
。
次に本発明の複合羽根の組立て方について説明する。
先ず、羽根長手方向にＵ字状に曲がった金属コア１を上
方よりセラミック羽根外被４内に挿入することにより、
セラミック羽根外被４のセラミックビン７の上に位置さ
せた絶縁体３がスリット２の上端に位置せしめられる。
方よりセラミック羽根外被４内に挿入することにより、
セラミック羽根外被４のセラミックビン７の上に位置さ
せた絶縁体３がスリット２の上端に位置せしめられる。
そのように位置甘しめられるとき、絶縁体３は決して落
ちて外へ出ることがなくなる。セラミック羽根外被４と
金属コア１は結合され、且つ羽根足部５内に挿入される
。
ちて外へ出ることがなくなる。セラミック羽根外被４と
金属コア１は結合され、且つ羽根足部５内に挿入される
。
しかるのち金属コアｌと羽根足部５は羽根足部５の下側
から相互に結合される。
から相互に結合される。
上記のような実施例の代わりに、セラミック羽根外被４
の先端の方へ向けてテーパのついた形状に金属コア１を
形成し、重量を減らし、金属コア１０羽根側端部を軽減
することができる。セラミック羽根外被４と金属コア１
の間において、案内板９などは、冷却空気路としての役
目を果たす、中空室８の一部分を形成する中間室ｌＯ内
にホイールボス（図示せず）を通して、及び／又はター
ビンディスク（ロータ）を通して、且つ羽根足部５を通
して冷却空気を案内する要素としての機能を果たすもの
である。
の先端の方へ向けてテーパのついた形状に金属コア１を
形成し、重量を減らし、金属コア１０羽根側端部を軽減
することができる。セラミック羽根外被４と金属コア１
の間において、案内板９などは、冷却空気路としての役
目を果たす、中空室８の一部分を形成する中間室ｌＯ内
にホイールボス（図示せず）を通して、及び／又はター
ビンディスク（ロータ）を通して、且つ羽根足部５を通
して冷却空気を案内する要素としての機能を果たすもの
である。
案内板９は放射熱遮蔽物としての役目も果たす。
皿ち、セラミック羽根外被４の熱から金属コアエを遮蔽
する。案内板９はセラミック羽根外被４に接触せず、セ
ラミック羽根外被４及び金属コア１と一定の距離をおい
て配置され、羽根足部５内に固定され、特にはんだづけ
されている。
する。案内板９はセラミック羽根外被４に接触せず、セ
ラミック羽根外被４及び金属コア１と一定の距離をおい
て配置され、羽根足部５内に固定され、特にはんだづけ
されている。
以上詳記した通り、本発明に係る複合羽根は、金属から
セラミックへの移行領域が比較的小さいことと、セラミ
ック羽根外被が金属コアと接触していないことにより、
金属とセラミックの熱膨張係数の違いを補償することが
でき、大きな金属コア横断面を形成することができ、セ
ラミック外被における局部的な応力集中を回避し、また
金属コアとセラミック羽根外被の加工容易な構成とした
ことを特色とするものである。
セラミックへの移行領域が比較的小さいことと、セラミ
ック羽根外被が金属コアと接触していないことにより、
金属とセラミックの熱膨張係数の違いを補償することが
でき、大きな金属コア横断面を形成することができ、セ
ラミック外被における局部的な応力集中を回避し、また
金属コアとセラミック羽根外被の加工容易な構成とした
ことを特色とするものである。
第１図は本発明の複合羽根の斜視図、第２図は中間層と
しての絶縁体の斜視図、第３図は金属コアの斜視図、第
４図はセラミック羽根外被の斜視図、第５図は羽根足部
の平面図、第６図は第１図示のＡ−Ａ線矢視断面図、第
７図は第１図示のＢ−Ｂ線矢視断面図、第８図は西独特
許公開公報第２８３４８４３号に記載の複合羽根の一部
断面を示す斜視図、第９図は西独特許公開公報第２８３
４８６４号に記載の複合羽根の一部断面を示す斜視図で
ある。 １・・・・・・金属コナ、２・・・・・・スリット、３
・・・・・・絶縁体、４・・・・・・セラミック羽根外
被、５・・・・・・羽根足部、６・・・・・・切欠部、
７・・・・・・セラミックピン。 図面の浄書（内容に変更なし） 写θ后 ７面の浄書（内容に変更なし） 寡ｅ目 手続主甫正書（方式及び自発） 昭和６１年９月１９日 １、事件の表示 昭和６１年 特 許 願 第１４３９８４号２、発明の
名称 複合羽根 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 ドイツ連邦共和国８０００ミユンヘン５０ダ
ツチヤ・ストラッセ６６５ 名称 エムティース−・モトレンーウント・タ
ービネンーヱニオン・ミュンヘン・ジ−エムビーエッチ 国 籍 ドイツ連邦共和国 ４、代理人［株］１４３ ５、補正の対象 明細書及び図面 ７、補正の内容 （１） 図面中、第６，７図を別紙の通り訂正する。 （２） 明細書第１８頁第１６行乃至第２０頁第２行
の「先ず・・・・・・いる。」を下記の通り訂正する。 「先ず、絶縁体３がセラミック羽根外被４のセラミック
ビン７の上に置かれる。次に羽根長手方向にＵ字状に曲
がった金属コア１を上方よりセラミック羽根外被４内に
軸方向に挿入することにより、絶縁体３はコア１とセラ
ミックピン７間に押さえられる。故に、絶縁体３は決し
て羽根より脱落することがなくなる。次にセラミック羽
根外被４と金属コア１は結合され、且つコア１の下端１
’、１”は羽根足部５内に切欠部６を通して挿入される
。しかるのち金属コア１と羽根足部５は第６図示のよう
に羽根足部５の下側から例えば真鍮ｍｌａ 、 ｌａ
、 ｌａ等の通常の手段で相互に結合される。更に真鍮
鑞は切欠部６の足対向面に形成され、セラミック羽根外
被４のフランジ４＃はその切欠部６内に例えば真鍮鑞５
ａで固定される。 第６，７図示のように冷却通路５ｂ内には矢印１０で示
すように冷却空気が流れる。 上記のような実施例の代わりに、セラミック羽根外被４
の先端の方へ向けてテーパのついた錐形状に金属コアｌ
を形成し、重量を減らし、金属コア１の羽根足部５への
連結部のストレスを軽減することができる。 第６図によく示すように羽根足部５を通る冷却通路５ｂ
はセラミック羽根外被４の中空室８内に開口し、タービ
ンロータ或いはホイールハブからの連続した冷却空気流
を形成する。セラミック羽根外被４もまた第６，７図に
よく示すフランジ４＃の下の空間を通る冷却通路５ｂの
矢印１０で示す空気流で冷却される。 セラミック羽根外被４と金属コア１の間において、案内
板９などは、冷却空気炉としての役目を果たす、中空室
８の一部分を形成する中間室１０ａ内にホイールボス（
図示せず）を通して、及び／又はタービンディスク（ロ
ータ）を通して、且つ羽根足部５を通して冷却空気を案
内する要素としての機能を果たすものである。 案内板９は放射熱遮蔽物としての役目も果たす。即ち、
セラミック羽根外被４の熱から金属コアエを遮蔽する。 案内板９はセラミック羽根外被４に接触せず、また金属
コア１にも接触せず、セラミック羽根外被４及び金属コ
ア１と一定の距離をおいて配置される。この案内板９の
下部９ａは羽根足部５内に固定され、特にはんだづけさ
れている。 金属コア１の横桁部１ｂとセラミックピン７間に挿入さ
れた絶縁体３は第６図点線で示すように中空部３′を設
けて熱の絶縁を改良するとよい。」
しての絶縁体の斜視図、第３図は金属コアの斜視図、第
４図はセラミック羽根外被の斜視図、第５図は羽根足部
の平面図、第６図は第１図示のＡ−Ａ線矢視断面図、第
７図は第１図示のＢ−Ｂ線矢視断面図、第８図は西独特
許公開公報第２８３４８４３号に記載の複合羽根の一部
断面を示す斜視図、第９図は西独特許公開公報第２８３
４８６４号に記載の複合羽根の一部断面を示す斜視図で
ある。 １・・・・・・金属コナ、２・・・・・・スリット、３
・・・・・・絶縁体、４・・・・・・セラミック羽根外
被、５・・・・・・羽根足部、６・・・・・・切欠部、
７・・・・・・セラミックピン。 図面の浄書（内容に変更なし） 写θ后 ７面の浄書（内容に変更なし） 寡ｅ目 手続主甫正書（方式及び自発） 昭和６１年９月１９日 １、事件の表示 昭和６１年 特 許 願 第１４３９８４号２、発明の
名称 複合羽根 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 ドイツ連邦共和国８０００ミユンヘン５０ダ
ツチヤ・ストラッセ６６５ 名称 エムティース−・モトレンーウント・タ
ービネンーヱニオン・ミュンヘン・ジ−エムビーエッチ 国 籍 ドイツ連邦共和国 ４、代理人［株］１４３ ５、補正の対象 明細書及び図面 ７、補正の内容 （１） 図面中、第６，７図を別紙の通り訂正する。 （２） 明細書第１８頁第１６行乃至第２０頁第２行
の「先ず・・・・・・いる。」を下記の通り訂正する。 「先ず、絶縁体３がセラミック羽根外被４のセラミック
ビン７の上に置かれる。次に羽根長手方向にＵ字状に曲
がった金属コア１を上方よりセラミック羽根外被４内に
軸方向に挿入することにより、絶縁体３はコア１とセラ
ミックピン７間に押さえられる。故に、絶縁体３は決し
て羽根より脱落することがなくなる。次にセラミック羽
根外被４と金属コア１は結合され、且つコア１の下端１
’、１”は羽根足部５内に切欠部６を通して挿入される
。しかるのち金属コア１と羽根足部５は第６図示のよう
に羽根足部５の下側から例えば真鍮ｍｌａ 、 ｌａ
、 ｌａ等の通常の手段で相互に結合される。更に真鍮
鑞は切欠部６の足対向面に形成され、セラミック羽根外
被４のフランジ４＃はその切欠部６内に例えば真鍮鑞５
ａで固定される。 第６，７図示のように冷却通路５ｂ内には矢印１０で示
すように冷却空気が流れる。 上記のような実施例の代わりに、セラミック羽根外被４
の先端の方へ向けてテーパのついた錐形状に金属コアｌ
を形成し、重量を減らし、金属コア１の羽根足部５への
連結部のストレスを軽減することができる。 第６図によく示すように羽根足部５を通る冷却通路５ｂ
はセラミック羽根外被４の中空室８内に開口し、タービ
ンロータ或いはホイールハブからの連続した冷却空気流
を形成する。セラミック羽根外被４もまた第６，７図に
よく示すフランジ４＃の下の空間を通る冷却通路５ｂの
矢印１０で示す空気流で冷却される。 セラミック羽根外被４と金属コア１の間において、案内
板９などは、冷却空気炉としての役目を果たす、中空室
８の一部分を形成する中間室１０ａ内にホイールボス（
図示せず）を通して、及び／又はタービンディスク（ロ
ータ）を通して、且つ羽根足部５を通して冷却空気を案
内する要素としての機能を果たすものである。 案内板９は放射熱遮蔽物としての役目も果たす。即ち、
セラミック羽根外被４の熱から金属コアエを遮蔽する。 案内板９はセラミック羽根外被４に接触せず、また金属
コア１にも接触せず、セラミック羽根外被４及び金属コ
ア１と一定の距離をおいて配置される。この案内板９の
下部９ａは羽根足部５内に固定され、特にはんだづけさ
れている。 金属コア１の横桁部１ｂとセラミックピン７間に挿入さ
れた絶縁体３は第６図点線で示すように中空部３′を設
けて熱の絶縁を改良するとよい。」
Claims (21)
- （１）羽根足部と結合された、一つの金属コアと、該金
属コアから距離をおいて該金属コアを包囲しているセラ
ミック羽根外被とからなり、セラミック羽根外被は金属
コアを横断しているセラミックピンによって金属コアと
結合されている流体機械用羽根において、セラミックピ
ンはセラミック羽根外被と一体に形成されており、金属
コアはＵ字形に形成されており、該金属コアは二股状の
端部を有し、セラミックピンを越えて、羽根の長手方向
にセラミック羽根外被内に挿入されており、金属コアの
基部は絶縁体よりなる中間層を介してセラミックピンの
上に位置せしめられており、金属コアの二股状の端部は
羽根足部内に羽根足部より離脱しないように固定されて
いることを特徴とする複合羽根。 - （２）絶縁体が金属コアまたはセラミックピンの面と平
行に研磨された面を有する片に精密加工されたものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合羽
根。 - （３）金属コアが羽根足部にはんだ付けされていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合羽根。 - （４）金属コアが金属、金属合金、超合金などよりなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、また
は第３項記載の複合羽根。 - （５）金属コアが配向凝固させてなる精密鋳造品である
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の複合羽根
。 - （６）金属コアが単結晶体よりなることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の複合羽根。 - （７）セラミック羽根外被が繊維強化炭化珪素または窒
化珪素などの高温セラミックよりなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかの項に記
載の複合羽根。 - （８）セラミック羽根外被がダイカスト法によって形成
されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第７
項記載の複合羽根。 - （９）セラミック羽根外被がＳｉＣやＳｉ＿３Ｎ＿４な
どの高温セラミック粉末よりなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかの項に記載の
複合羽根。 - （１０）セラミック羽根外被が冷間アイソスタチックプ
レスしてなるもので、且つ生で加工してなるものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の複合羽根
。 - （１１）絶縁体が部分的に安定化された酸化ジルコンよ
りなり、すべての接触面が研磨されているものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１０項の
いずれかの項に記載の複合羽根。 - （１２）金属コアが羽根足部から羽根先端にかけて円錐
状に先細りに形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の複合羽根。 - （１３）金属コアとセラミック羽根外被の間に放射熱遮
蔽性の案内板が設けられており、且つ案内板がセラミッ
ク羽根外被と接触しないように構成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合羽根。 - （１４）金属コアと案内板の間に冷却空気が導かれるよ
うに構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１３項記載の複合羽根。 - （１５）金属コアが冷却されるように構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の複合羽根
。 - （１６）金属コアと案内板の間に冷却空気が導かれ、且
つ金属コアが冷却されるように構成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１３項記載の複合羽根。 - （１７）金属コアの長手方向にはしる冷却管路が設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１４項ない
し第１６項のいずれかの項に記載の複合羽根。 - （１８）絶縁体とセラミック羽根外被を受け入れること
ができるような大きな幅を有し、且つ絶縁体並びにセラ
ミックピンよりも過度に大きな長さないしは深さを有す
るスリットが金属コアに設けられていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１１項ないし第１７項のいずれかの
項に記載の複合羽根。 - （１９）セラミックピンがスリット内に縦に位置する長
方形の断面を有することを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第１８項のいずれかの項に記載の複合羽根。 - （２０）絶縁体がセラミックピンの上に一緒にすべりば
めないしは押込みばめされていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第１９項のいずれかの項に記載
の複合羽根。 - （２１）金属コアとセラミック羽根外被間に挿入される
絶縁体が正方形断面の直方体に形成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１９項のいずれ
かの項に記載の複合羽根。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853521782 DE3521782A1 (de) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Hybridschaufel aus metall und keramik zusammengesetzt |
| DE3521782.0 | 1985-06-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6248903A true JPS6248903A (ja) | 1987-03-03 |
Family
ID=6273547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61143984A Pending JPS6248903A (ja) | 1985-06-19 | 1986-06-18 | 複合羽根 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4645421A (ja) |
| EP (1) | EP0206107B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6248903A (ja) |
| DE (2) | DE3521782A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01110806A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-27 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 複層遮熱構造 |
| JPH02140401A (ja) * | 1988-11-21 | 1990-05-30 | Toshiba Corp | ターボ機械の動翼構造 |
| JP2010138907A (ja) * | 2008-12-12 | 2010-06-24 | Alstom Technology Ltd | ガスタービン用ロータブレード |
Families Citing this family (24)
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|---|---|---|---|---|
| US4790721A (en) * | 1988-04-25 | 1988-12-13 | Rockwell International Corporation | Blade assembly |
| US5854525A (en) * | 1993-07-30 | 1998-12-29 | Jeumont Industrie | Jacketed rotary machine |
| FR2766157B1 (fr) * | 1997-07-15 | 1999-10-01 | Eurocopter France | Dispositif de protection thermique d'organes elastomeriques, ensemble de tels dispositifs pour la protection par temps froid d'un rotor de giravion, et rotor de giravion equipe d'un tel ensemble |
| US6572372B1 (en) * | 2000-04-25 | 2003-06-03 | Align Technology, Inc. | Embedded features and methods of a dental appliance |
| JP2002539350A (ja) * | 1999-03-09 | 2002-11-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | タービン翼およびその製造方法 |
| US6514046B1 (en) | 2000-09-29 | 2003-02-04 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Ceramic composite vane with metallic substructure |
| US6709230B2 (en) * | 2002-05-31 | 2004-03-23 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Ceramic matrix composite gas turbine vane |
| US6648597B1 (en) | 2002-05-31 | 2003-11-18 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Ceramic matrix composite turbine vane |
| US7093359B2 (en) | 2002-09-17 | 2006-08-22 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Composite structure formed by CMC-on-insulation process |
| US9068464B2 (en) * | 2002-09-17 | 2015-06-30 | Siemens Energy, Inc. | Method of joining ceramic parts and articles so formed |
| US7080971B2 (en) | 2003-03-12 | 2006-07-25 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Cooled turbine spar shell blade construction |
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| DE102007012320A1 (de) * | 2007-03-09 | 2008-09-11 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Turbinenschaufel mit im Schaufelfuß ausgebildeter Mikroturbinendüse |
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| US10808560B2 (en) | 2018-06-20 | 2020-10-20 | Rolls-Royce Corporation | Turbine vane assembly with ceramic matrix composite components |
| US20200248568A1 (en) * | 2019-02-01 | 2020-08-06 | Rolls-Royce Plc | Turbine vane assembly with ceramic matrix composite components and temperature management features |
| US20220090504A1 (en) * | 2020-09-24 | 2022-03-24 | General Electric Company | Rotor blade for a gas turbine engine having a metallic structural member and a composite fairing |
Family Cites Families (12)
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|---|---|---|---|---|
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| FR2187032A5 (ja) * | 1972-05-29 | 1974-01-11 | Berry Sa Ets | |
| DE2834843A1 (de) * | 1978-08-09 | 1980-06-26 | Motoren Turbinen Union | Zusammengesetzte keramik-gasturbinenschaufel |
| DE2834864C3 (de) * | 1978-08-09 | 1981-11-19 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Laufschaufel für eine Gasturbine |
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1985
- 1985-06-19 DE DE19853521782 patent/DE3521782A1/de not_active Withdrawn
-
1986
- 1986-06-02 US US06/869,575 patent/US4645421A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-06-10 EP EP86107927A patent/EP0206107B1/de not_active Expired
- 1986-06-10 DE DE8686107927T patent/DE3660556D1/de not_active Expired
- 1986-06-18 JP JP61143984A patent/JPS6248903A/ja active Pending
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Also Published As
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|---|---|
| DE3521782A1 (de) | 1987-01-02 |
| EP0206107A3 (en) | 1987-04-29 |
| US4645421A (en) | 1987-02-24 |
| EP0206107A2 (de) | 1986-12-30 |
| EP0206107B1 (de) | 1988-08-17 |
| DE3660556D1 (en) | 1988-09-22 |
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