JPH04252806A - ガスタービンの静翼 - Google Patents
ガスタービンの静翼Info
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- JPH04252806A JPH04252806A JP15038491A JP15038491A JPH04252806A JP H04252806 A JPH04252806 A JP H04252806A JP 15038491 A JP15038491 A JP 15038491A JP 15038491 A JP15038491 A JP 15038491A JP H04252806 A JPH04252806 A JP H04252806A
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- Japan
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- ceramic
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- 230000003068 static effect Effects 0.000 title 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
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- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、火力発電などに適用さ
れるガスタービンの静翼に関する。
れるガスタービンの静翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスタービンの静翼はＣＯ 基耐
熱合金などの超耐熱合金で作られている。ガスタービン
の効率を向上させるにはガスタービンの入口温度を上げ
ることが最も有効であるが、静翼の冷却技術には限界が
あるために静翼を高温強度に優れたセラミックで作るこ
とが試みられている。
熱合金などの超耐熱合金で作られている。ガスタービン
の効率を向上させるにはガスタービンの入口温度を上げ
ることが最も有効であるが、静翼の冷却技術には限界が
あるために静翼を高温強度に優れたセラミックで作るこ
とが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図４は上記のような従
来のガスタービンの静翼の作用説明図である。上記のよ
うに、ガスタービンの静翼を金属に代えて高温強度に優
れたセラミックで作る場合、セラミックは金属に比して
著しく延性に乏しいために局所的に高応力が発生すると
金属のようにはその応力が配分されることなく、熱応力
が発生した部分が降伏してそのまま破断に至る。特に、
静翼のシュラウド部は図に示すように形状が複雑なため
に局所的熱応力が発生し易く、セラミック化が難しい。
来のガスタービンの静翼の作用説明図である。上記のよ
うに、ガスタービンの静翼を金属に代えて高温強度に優
れたセラミックで作る場合、セラミックは金属に比して
著しく延性に乏しいために局所的に高応力が発生すると
金属のようにはその応力が配分されることなく、熱応力
が発生した部分が降伏してそのまま破断に至る。特に、
静翼のシュラウド部は図に示すように形状が複雑なため
に局所的熱応力が発生し易く、セラミック化が難しい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ンの静翼は上記課題の解決を目的としており、セラミッ
クで作られ予め分割された２枚のシュラウド部と、該２
枚のシュラウド部の間にあってセラミックで作られた翼
部と、上記翼部と上記２枚のシュラウド部とを貫通しシ
ュラウド押えを介して先端に螺合するナットにより上記
翼部および上記２枚のシュラウド部を締結して保持する
芯金とを備えた構成を特徴としている。
ンの静翼は上記課題の解決を目的としており、セラミッ
クで作られ予め分割された２枚のシュラウド部と、該２
枚のシュラウド部の間にあってセラミックで作られた翼
部と、上記翼部と上記２枚のシュラウド部とを貫通しシ
ュラウド押えを介して先端に螺合するナットにより上記
翼部および上記２枚のシュラウド部を締結して保持する
芯金とを備えた構成を特徴としている。
【０００５】また、本発明に係るガスタービンの静翼は
、上記ナットに設けられたテーパ形状面と、上記シュラ
ウド押えに設けられ上記テーパ形状面と耐熱性シール材
を介して嵌合するテーパ形状面とを備えた構成を特徴と
している。
、上記ナットに設けられたテーパ形状面と、上記シュラ
ウド押えに設けられ上記テーパ形状面と耐熱性シール材
を介して嵌合するテーパ形状面とを備えた構成を特徴と
している。
【０００６】
【作用】即ち、本発明に係るガスタービンの静翼におい
ては、セラミックで作られた翼部がセラミックで作られ
予め分割された２枚のシュラウド部の間にあってこれら
の翼部およびシュラウド部がシュラウド押えを介して先
端にナットが螺合する芯金により締結され保持されてお
り、翼部およびシュラウド部はセラミックで作られてい
るが、それぞれが別体になっているとともに特に局所的
熱応力が発生し易いシュラウド部が予め分割されている
ので局所的熱応力が軽減される。
ては、セラミックで作られた翼部がセラミックで作られ
予め分割された２枚のシュラウド部の間にあってこれら
の翼部およびシュラウド部がシュラウド押えを介して先
端にナットが螺合する芯金により締結され保持されてお
り、翼部およびシュラウド部はセラミックで作られてい
るが、それぞれが別体になっているとともに特に局所的
熱応力が発生し易いシュラウド部が予め分割されている
ので局所的熱応力が軽減される。
【０００７】また、本発明に係るガスタービンの静翼に
おいては、ナットに設けられたテーパ形状面とシュラウ
ド押えに設けられたテーパ形状部とが耐熱性シール材を
介して嵌合するようになっており、冷却用の気体が確実
にシールされるので局所的熱応力が軽減される。
おいては、ナットに設けられたテーパ形状面とシュラウ
ド押えに設けられたテーパ形状部とが耐熱性シール材を
介して嵌合するようになっており、冷却用の気体が確実
にシールされるので局所的熱応力が軽減される。
【０００８】
【実施例】図１および図２は本発明の一実施例に係るガ
スタービンの静翼の構造説明図、図３は本発明の他の実
施例に係るガスタービンの静翼の構造説明図である。図
１および図２において、本実施例に係るガスタービンの
静翼は火力発電などに使用されるもので、翼部および内
側、外側の各シュラウド部はセラミックで作られている
とともに凹凸が少なく肉厚変化の小さい形状になってお
り、図に示すように特に局所的熱応力の発生し易い内側
、外側のシュラウド部がそれぞれ局所的熱応力が発生し
易い個所で予め２分割されている。そして、外側のシュ
ラウド部２，３は金属性の外側シュラウド押え６の凹部
により、内側のシュラウド部４，５は内側シュラウド押
えを兼ねる金属性の芯金７の凹部により分離しないよう
にそれぞれ外側から係止されている。また、翼部１は内
側、外側のシュラウド部２，３，４，５と別体で設けら
れるとともに内部が中空になっており、内部に芯金７を
通して芯金７およびナット８によりシュラウド部２，３
，４，５とともに外側シュラウド押え６を介して挟み込
んで保持する構造になっている。
スタービンの静翼の構造説明図、図３は本発明の他の実
施例に係るガスタービンの静翼の構造説明図である。図
１および図２において、本実施例に係るガスタービンの
静翼は火力発電などに使用されるもので、翼部および内
側、外側の各シュラウド部はセラミックで作られている
とともに凹凸が少なく肉厚変化の小さい形状になってお
り、図に示すように特に局所的熱応力の発生し易い内側
、外側のシュラウド部がそれぞれ局所的熱応力が発生し
易い個所で予め２分割されている。そして、外側のシュ
ラウド部２，３は金属性の外側シュラウド押え６の凹部
により、内側のシュラウド部４，５は内側シュラウド押
えを兼ねる金属性の芯金７の凹部により分離しないよう
にそれぞれ外側から係止されている。また、翼部１は内
側、外側のシュラウド部２，３，４，５と別体で設けら
れるとともに内部が中空になっており、内部に芯金７を
通して芯金７およびナット８によりシュラウド部２，３
，４，５とともに外側シュラウド押え６を介して挟み込
んで保持する構造になっている。
【０００９】芯金７には冷却用の空気穴１５が内部を貫
通して穿設されており、外側のシュラウド部２，３側か
ら取入れた空気を内側のシュラウド部４，５側へ排出さ
せて対流冷却を行うようにするとともに、熱の伝導を極
力抑制するために金属とセラミックとの間に断熱材１２
が挿入されており、芯金７とセラミックとの熱による伸
長差が小さくなるようにしている。さらに、セラミック
と金属との熱による伸長差が生じないように芯金７の初
期トルクで翼部１およびシュラウド部２，３，４，５を
予め締め付けておく必要があるが、芯金７の一部を細く
してばね定数を小さくし剛性を弱くすることにより、セ
ラミックに対する過大な拘束力を緩和するようにしてい
る。また、熱応力を軽減させるために翼部１のテノン部
をフラットにするとともに、シュラウド部２，３，４，
５の翼部１嵌め込み用の溝も段差を小さくしている。ま
た、ナット８にはテーパ形状面９ａが設けられるととも
に、外側シュラウド押え６の外側にもテーパ形状部９ｂ
が突設されており、互いに金属製の耐熱性Ｏリング９を
介して嵌合している。なお、テーパ形状面９ａとテーパ
形状部９ｂとは図３に示すように凹凸の形状を逆にして
設けてもよい。
通して穿設されており、外側のシュラウド部２，３側か
ら取入れた空気を内側のシュラウド部４，５側へ排出さ
せて対流冷却を行うようにするとともに、熱の伝導を極
力抑制するために金属とセラミックとの間に断熱材１２
が挿入されており、芯金７とセラミックとの熱による伸
長差が小さくなるようにしている。さらに、セラミック
と金属との熱による伸長差が生じないように芯金７の初
期トルクで翼部１およびシュラウド部２，３，４，５を
予め締め付けておく必要があるが、芯金７の一部を細く
してばね定数を小さくし剛性を弱くすることにより、セ
ラミックに対する過大な拘束力を緩和するようにしてい
る。また、熱応力を軽減させるために翼部１のテノン部
をフラットにするとともに、シュラウド部２，３，４，
５の翼部１嵌め込み用の溝も段差を小さくしている。ま
た、ナット８にはテーパ形状面９ａが設けられるととも
に、外側シュラウド押え６の外側にもテーパ形状部９ｂ
が突設されており、互いに金属製の耐熱性Ｏリング９を
介して嵌合している。なお、テーパ形状面９ａとテーパ
形状部９ｂとは図３に示すように凹凸の形状を逆にして
設けてもよい。
【００１０】このように、上記２つの実施例に係るガス
タービンの静翼は翼部１およびシュラウド部２，３，４
，５をセラミックで作って静翼に作用する応力や応力の
モーメントは芯金７および外側シュラウド押え６で支持
するようにしており、翼部１および内側、外側のシュラ
ウド部２，３，４，５は凹凸が少なく肉圧変化の小さい
形状にするとともに、特に局所的熱応力の発生し易い内
側、外側のシュラウド部２，３，４，５を予め分割して
局所的熱応力の発生を最小としている。シュラウド部を
分割する前の形状ではシュラウド部に発生する局所的熱
応力が周状に継がっているため、金属のように熱応力が
分散することなく破断に至るが、この局所的熱応力の発
生し易い部分を予め分割しておくことにより、局所的熱
応力の発生が回避されて破断に至らない。また、翼部１
のテノン部をフラットにするとともにシュラウド部２，
３，４，５の翼部１嵌め込み部の段差を小さくすること
により構造不連続部を減らして熱応力を低減させている
。また、外側のシュラウド部２，３側から供給される芯
金７冷却用の空気は、耐熱性Ｏリング９を介して互いに
嵌合するナット８に設けられているテーパ形状面９ａと
外側シュラウド押え６に設けられているテーパ形状部９
ｂとによって確実にシールされており、芯金７冷却用の
空気がナット８の締結部から芯金７と外側表面が高温ガ
スに曝されている翼部１やシュラウド部２、３、４、５
との隙間に侵入して翼部１やシュラウド部２、３、４、
５の内面が冷却され、局所的熱応力が発生して破断など
が生じないように防止している。
タービンの静翼は翼部１およびシュラウド部２，３，４
，５をセラミックで作って静翼に作用する応力や応力の
モーメントは芯金７および外側シュラウド押え６で支持
するようにしており、翼部１および内側、外側のシュラ
ウド部２，３，４，５は凹凸が少なく肉圧変化の小さい
形状にするとともに、特に局所的熱応力の発生し易い内
側、外側のシュラウド部２，３，４，５を予め分割して
局所的熱応力の発生を最小としている。シュラウド部を
分割する前の形状ではシュラウド部に発生する局所的熱
応力が周状に継がっているため、金属のように熱応力が
分散することなく破断に至るが、この局所的熱応力の発
生し易い部分を予め分割しておくことにより、局所的熱
応力の発生が回避されて破断に至らない。また、翼部１
のテノン部をフラットにするとともにシュラウド部２，
３，４，５の翼部１嵌め込み部の段差を小さくすること
により構造不連続部を減らして熱応力を低減させている
。また、外側のシュラウド部２，３側から供給される芯
金７冷却用の空気は、耐熱性Ｏリング９を介して互いに
嵌合するナット８に設けられているテーパ形状面９ａと
外側シュラウド押え６に設けられているテーパ形状部９
ｂとによって確実にシールされており、芯金７冷却用の
空気がナット８の締結部から芯金７と外側表面が高温ガ
スに曝されている翼部１やシュラウド部２、３、４、５
との隙間に侵入して翼部１やシュラウド部２、３、４、
５の内面が冷却され、局所的熱応力が発生して破断など
が生じないように防止している。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係るガスタービンの静翼は前記
のように構成されており、局所的熱応力が軽減されるの
でガスタービンの入口温度を上げても破断に至らず、ガ
スタービンの効率を向上させることができる。
のように構成されており、局所的熱応力が軽減されるの
でガスタービンの入口温度を上げても破断に至らず、ガ
スタービンの効率を向上させることができる。
【図１】図１は本発明の一実施例に係るガスタービンの
静翼の断面図である。
静翼の断面図である。
【図２】図２（ａ）は図１におけるａ−ａ断面図、同図
（ｂ）は図１におけるｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）は図１
におけるｃ−ｃ断面図である。
（ｂ）は図１におけるｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）は図１
におけるｃ−ｃ断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の他の実施例に係るガスタ
ービンの静翼の断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけ
るｂ−ｂ断面図である。
ービンの静翼の断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけ
るｂ−ｂ断面図である。
【図４】図４は従来のガスタービンの静翼の作用説明図
である。
である。
１ 翼部
２，３ 外側のシュラウド部
４，５ 内側のシュラウド部
６ 外側シュラウド押え７
芯金 ８ ナット ９ 耐熱性Ｏリング ９ａ テーパ形状面 ９ｂ テーパ形状部 １２ 断熱材 １５ 空気穴
芯金 ８ ナット ９ 耐熱性Ｏリング ９ａ テーパ形状面 ９ｂ テーパ形状部 １２ 断熱材 １５ 空気穴
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックで作られ予め分割された２
枚のシュラウド部と、該２枚のシュラウド部の間にあっ
てセラミックで作られた翼部と、上記翼部と上記２枚の
シュラウド部とを貫通しシュラウド押えを介して先端に
螺合するナットにより上記翼部および上記２枚のシュラ
ウド部を締結して保持する芯金とを備えたことを特徴と
するガスタービンの静翼。 - 【請求項２】 上記ナットに設けられたテーパ形状面
と、上記シュラウド押えに設けられ上記テーパ形状面と
耐熱性シール材を介して嵌合するテーパ形状部とを備え
たことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの静
翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15038491A JP2895265B2 (ja) | 1990-08-15 | 1991-06-21 | ガスタービンの静翼 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-214296 | 1990-08-15 | ||
| JP21429690 | 1990-08-15 | ||
| JP15038491A JP2895265B2 (ja) | 1990-08-15 | 1991-06-21 | ガスタービンの静翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04252806A true JPH04252806A (ja) | 1992-09-08 |
| JP2895265B2 JP2895265B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=26479992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15038491A Expired - Fee Related JP2895265B2 (ja) | 1990-08-15 | 1991-06-21 | ガスタービンの静翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895265B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1795705A2 (en) * | 2005-12-08 | 2007-06-13 | The General Electric Company | Ceramic matrix composite vane seals |
| JP2007182881A (ja) * | 2006-01-03 | 2007-07-19 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン固定子及びタービン翼組立体 |
| EP2644828A1 (de) * | 2012-03-29 | 2013-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Modulare Turbinenschaufel mit Plattform |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP15038491A patent/JP2895265B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1795705A2 (en) * | 2005-12-08 | 2007-06-13 | The General Electric Company | Ceramic matrix composite vane seals |
| JP2007154900A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | General Electric Co <Ge> | セラミックマトリクス複合ノズル構体 |
| EP1795705A3 (en) * | 2005-12-08 | 2014-05-07 | General Electric Company | Ceramic matrix composite vane seals |
| JP2007182881A (ja) * | 2006-01-03 | 2007-07-19 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン固定子及びタービン翼組立体 |
| EP2644828A1 (de) * | 2012-03-29 | 2013-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Modulare Turbinenschaufel mit Plattform |
| WO2013144270A1 (de) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Modulare turbinenschaufel mit plattform |
| JP2015512486A (ja) * | 2012-03-29 | 2015-04-27 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | プラットフォームを有するモジュール式タービン翼 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2895265B2 (ja) | 1999-05-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990202 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |