JP2595474Y2

JP2595474Y2 - タービン動翼植込部の緩衝材

Info

Publication number: JP2595474Y2
Application number: JP1993035219U
Authority: JP
Inventors: 智毅田岡; 考志杉田
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2008-06-29
Also published as: JPH078501U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ディスク溝と動翼植込
部との間に介設される緩衝材に係り、特に、軽量化およ
び取付容易化を図ったタービン動翼植込部の緩衝材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、ガスタービンのター
ビンディスク１には開口部が狭まった凹状溝２が周方向
に間隔を隔てて刻設されており、これら凹状溝２にター
ビン動翼３の球根状の植込部４が嵌め込まれている。こ
こで、ディスク１の凹状溝２と動翼３の球根状植込部４
とはマクロ的に見ると細かな凹凸があるため、これらを
直に接触させるとその凸部において応力集中が発生し、
材料本来の限界応力より遥かに低いところで破壊してし
まう。特にタービン動翼３がセラミック製の場合は致命
的である。

【０００３】そこで、図５に示すように、凹状溝２と球
根状植込部４との間に緩衝材５を介在させることが行わ
れている。この緩衝材５は、一定の厚さの金属板材から
なり、球根状植込部４に巻き付けられた状態で凹状溝２
に挿入されるものである。かかる緩衝材５は、その緩衝
機能上は厚くすることが望ましい。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかし、緩衝材５を厚
くすると重量が増す。重くなった緩衝材５は、タービン
ディスク１の回転時に径方向外方へ移動しようとする遠
心力が強くなり、凹状溝２の開口部６（くびれ部）に強
く接触する。よって、この接触部分が応力集中により破
壊する虞れがある。

【０００５】また、緩衝材５の厚みが増すと、球根状植
込部４に密着させて巻き付けることが困難になる。この
ため、球根状植込部４に緩衝材５を巻き付けた後これを
ディスク１の凹状溝２に挿入するときに、凹状溝２と球
根状植込部４との嵌め合いがタイトであることから、緩
衝材５が凹状溝２に干渉して挿入しずらくなり、緩衝材
５が傷付いたりずれたりしやすい。

【０００６】以上の事情を考慮して創案された本考案の
目的は、高速回転時の応力集中を緩和すべく軽量化を図
ると共に、ディスクの凹状溝への取付容易化を図ったタ
ービン動翼植込部の緩衝材を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案は、タービンディスクの凹状の溝とタービン動
翼の球根状の植込部との間に介在される緩衝材におい
て、球根状植込部の両肩部にそれぞれ位置し凹状溝の開
口部に当たる一対のパット部と、これらパット部間を連
結しパット部の厚さより薄く形成された板状の連結部と
を有し、該連結部は、その内面が球根状植込部を下方か
ら包むように密着され、外面が凹状溝から離間するよう
に形成されているものである。

【０００８】

【作用】タービンディスクが高速回転すると、ディスク
の凹状溝に嵌め込まれたタービン動翼の球根状植込部が
遠心力により径方向外方へ移動しようとし、球根状植込
部の両肩部が凹状溝の開口部に押し付けられる。つま
り、この両肩部のみが実質的に応力を受けることにな
る。

【０００９】本考案はこの点に着目し、実質的に応力を
受ける球根状植込部の両肩部のみにパット部を設けたも
のである。すなわち、これらパット部間を結ぶ連結部は
緩衝機能が不要なため極めて薄く形成することができ、
全て一様な厚さとなっていた従来の緩衝材より大幅に軽
量化できる。

【００１０】また、このように連結部を薄くすることに
より、パット部と連結部とからなる緩衝材を球根状植込
部に沿って巻き付ける際に、薄い連結部が球根状植込部
の形状に沿って容易に変形するため、密着性が向上す
る。よって、球根状植込部に緩衝材を巻き付け、これを
ディスクの凹状溝に挿入する際の作業性が、連結部の外
面が凹状溝から離間するように形成されていることとも
相俟って向上する。

【００１１】なお、上記連結部を省略すると左右のパッ
ト部がばらばらになり、各パット部を球根状植込部の両
肩部に位置させることが困難となる。よって、上記連結
部は左右のパット部を繋ぎその位置合わせを行うために
必要な部材である。

【００１２】

【実施例】以下に本考案の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１３】図１に示すように、ガスタービンのタービ
ンディスク１には、開口部が狭まった凹状溝２が周方向
に間隔を隔てて刻設されており、これら凹状溝２にター
ビン動翼３の球根状の植込部４が嵌め込まれている。上
記タービンディスク１は耐熱金属（インコネル等）から
なり、タービン動翼３はセラミック（窒化珪素等）から
なっている。タービン動翼３の球根状植込部４とタービ
ンディスク１の凹状溝２とは、これらを組み付けたとき
所定の間隙が生じるように形成されている。

【００１４】球根状植込部４の両肩部には、根元方向に
末広がりに形成された断面ハ字状の二平面からなる当り
部４ａが形成されている。これら当り部４ａは、ＮＣ切
削装置により極めて精度よく平滑に仕上げられており、
その両端にはエッジ７が形成されている。また、左右の
当り部４ａの下方は滑らかな曲線によって接続され、植
込部４全体が球根状に形成されている。

【００１５】凹状溝２の開口部には、上記当り部４ａに
所定間隙を隔てて符合する断面ハ字状の二平面からなる
押え部２ａが形成されている。これら押え部２ａも、同
様にＮＣ切削装置（ＮＣワイヤカット）により極めて精
度よく平滑に仕上げられている。そして、左右の押え部
２ａの下方は滑らかな曲線によって接続され、凹状溝２
全体が球根状に形成されている。

【００１６】球根状植込部４と凹状溝２との間隙には、
ニッケル等の比較的軟らかい耐熱性金属からなる緩衝材
８が介設される。緩衝材８は、球根状植込部４の当り部
４ａ（両肩部）に位置し凹状溝２の押え部２ａ（開口
部）に当たるパット部８ａと、これらパット部８ａ間を
連結しパット部８ａの厚さより薄く形成された連結部８
ｂとからなっている。かかる緩衝材８は、球根状植込部
４にこれを下方からくるむように密着され、そのパット
部８ａが当り部４ａのエッジ７に引っ掛かって位置決め
される。

【００１７】緩衝材８の展開図を図２に示す。緩衝材８
は、薄板の表面が凹凸状に形成されて成っている。この
成形にはフォトエッチングが用いられる。つまり、薄板
の片面を全面マスキングすると共に他面を連結部８ｂを
除いてマスキングし、この状態でエッチング処理を行
う。これにより、連結部８ｂのみがエッチングされ、そ
の厚さがパット部８ａの半分程度になる。具体的には、
パット部８ａの厚さが0.1mm 程度、連結部８ｂの厚さが
0.05mm程度に形成されている。

【００１８】緩衝材８の長手方向の両端部９は、波型状
に形成されている。これは緩衝材８を嵌め込む凹状溝２
が、図３に示すようにタービンディスク１に対して斜め
に形成されているからである。つまり、この斜めの凹状
溝２内に緩衝材８を嵌め込んだときに、緩衝材８の長手
方向の両端部９がタービンディスク１の端面１０と一致
するようになっている。よって、嵌込後の後処理は不要
である。この波型形状もフォトエッチングによって形成
される。すなわち、薄板の両面を所定の波型状にマスキ
ングしておけば、マスキングの無い部分が両面からエッ
チングされ型抜されることになる。

【００１９】かかる緩衝材８は、球根状植込部４に巻き
付けられ、その状態で凹状溝２に挿入される。これによ
り、球根状植込部４と凹状溝２との間隙に緩衝材８が介
設される。また、緩衝材８を球根状植込部４に巻き付け
て緩衝材８に予め大まかな形状癖をつけておき、この緩
衝材８を凹状溝２に半分程度樋状に挿入してそれをガイ
ドとして球根状植込部４を挿入するようにしてもよい。
これは、凹状溝２（金属）と緩衝材８（金属）のフリク
ションが、球根状植込部４（セラミック）と緩衝材８
（金属）のフリクションより大きいため、球根状植込部
４（セラミック）に緩衝材８（金属）を巻き付けた状態
で凹状溝２（金属）に挿入すると、緩衝材８（金属）が
凹状溝２（金属）に食い付いて球根状植込部４（セラミ
ック）をスムーズに挿入できなくなる虞れがあるからで
ある。

【００２０】次に、本実施例の作用について述べる。

【００２１】タービンディスク１が高速回転すると、デ
ィスク１の凹状溝２に嵌め込まれたタービン動翼３の球
根状植込部４が遠心力により径方向外方へ移動しようと
し、球根状植込部４の当り部４ａ（両肩部）が凹状溝２
の押え部２ａ（開口部）に押し付けられる。このとき、
当り部４ａと押え部２ａとの間に介設されたパット部８
ａが緩衝機能を発揮する。これら当り部４ａと押え部２
ａとは、ＮＣ加工によって極めて平滑に形成されている
ので応力が一カ所に集中することはなく、面当りにより
効率よく応力を緩衝する。

【００２２】球根状植込部４の当り部４ａ以外の部分は
凹状溝２に押し付けられない。よって、上記パット部８
ａ間を結ぶ連結部８ｂは緩衝機能が不要であり、薄く
（パット部８ａの半分程度の厚さ）形成しても何等支障
はない。従って、全て一様な厚さとなっていた図５に示
す従来の緩衝材５より大幅に軽量化できる。この結果、
タービンディスク１の高速回転時に径方向外方へ移動し
ようとする緩衝材８の遠心力が弱まり、凹状溝２の押え
部２ａ（開口部）に生じる応力が大幅に緩和される。

【００２３】また、このように連結部８ｂを薄くするこ
とにより、緩衝材８を球根状植込部４に沿って巻き付け
る際に、薄い連結部８ｂが球根状植込部４の形状に沿っ
て容易に変形することになる。板材の剛性はその厚さの
３乗で効いてくるため、板厚を1/2 にすると剛性は1/8
と激減するからである。よって、連結部８ｂは、様々な
曲率のカーブからなる球根状植込部４の形状に沿って容
易に変形し、植込部４に密着する。

【００２４】従って、球根状植込部４に緩衝材８を巻き
付け、これをディスク１の凹状溝２に挿入する際の作業
性が、連結部８ｂの外面が凹状溝から離間するように形
成されていることとも相俟って向上する。緩衝材８が球
根状植込部４に密着していないと、球根状植込部４と凹
状溝２との嵌め合いが極めてタイトであるため、挿入時
に緩衝材８が凹状溝２と緩衝してしまい緩衝材８が傷付
いたりずれたりしてしまうが、本実施例によればこの欠
点が解消できる。また、連結部８ｂと凹状溝２との間隙
は、タービン動翼３およびディスク１への冷却空気の通
路となる。

【００２５】なお、上記連結部８ｂを省略すると左右の
パット部８ａがばらばらになり、各パット部８ａを球根
状植込部４の当り部４ａに位置させることが困難とな
る。よって、上記連結部８ｂは、左右のパット部８ａを
繋ぎその位置合わせを行うために必要な部材であり、そ
れに必要な厚さを有していればよい。

【００２６】また、図２に一点鎖線で示すように緩衝材
８の中央部に凸部１０を設け、その凸部１０を溝２内の
底部に当接させ、位置合わせするようにしてもよい。こ
の場合、溝２内の底部を精度よく平滑に仕上げておけば
高精度の位置合わせが可能である。

【００２７】

【考案の効果】以上説明したように本考案に係るタービ
ン動翼植込部の緩衝材よれば次に如き優れた効果を発揮
できる。

【００２８】(1) 応力緩和の機能を全く損なうことなく
軽量化できるので、高速回転時に緩衝材に加わる遠心力
により凹状溝の開口部に生じる応力集中を軽減できる。

【００２９】（２）連結部の内面が球根状植込部を下方
から包むように密着されていると共に、その連結部の外
面が凹状溝から離間するように形成されているので、凹
状溝への取付作業性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すタービン動翼植込部の
緩衝材の断面図である。

【図２】上記緩衝材の展開図であり、(a) は平面図、
(b) は断面図である。

【図３】上記緩衝材が嵌め込まれる凹状溝が形成された
タービンディスクの側面図である。

【図４】タービン動翼とタービンディスクとの組付状態
を示す図である。

【図５】従来例を示すタービン動翼植込部の緩衝材の断
面図である。

【符号の説明】

１タービンディスク２凹状の溝２ａ開口部である押え部３タービン動翼４球根状の植込部４ａ両肩部である当り部８緩衝材８ａパット部８ｂ連結部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01D 5/30 F04D 29/34 F04D 29/30

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】タービンディスクの凹状の溝とタービン
動翼の球根状の植込部との間に介在される緩衝材におい
て、球根状植込部の両肩部にそれぞれ位置し凹状溝の開
口部に当たる一対のパット部と、これらパット部間を連
結しパット部の厚さより薄く形成された板状の連結部と
を有し、該連結部は、その内面が球根状植込部を下方か
ら包むように密着され、外面が凹状溝から離間するよう
に形成されていることを特徴とするタービン動翼植込部
の緩衝材。