JPH0988506A - ハイブリッド型ガスタービン動翼用のブレード及びタービンディスク並びにこれらからなるハイブリッド型ガスタービン動翼 - Google Patents

ハイブリッド型ガスタービン動翼用のブレード及びタービンディスク並びにこれらからなるハイブリッド型ガスタービン動翼

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JPH0988506A
JPH0988506A JP7242666A JP24266695A JPH0988506A JP H0988506 A JPH0988506 A JP H0988506A JP 7242666 A JP7242666 A JP 7242666A JP 24266695 A JP24266695 A JP 24266695A JP H0988506 A JPH0988506 A JP H0988506A
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gas turbine
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hybrid
hybrid type
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Mitsuru Hattori
満 服部
Keiichiro Watanabe
敬一郎 渡邊
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスリーク量が小さく、製作が容易で、耐久
性に優れたハイブリッド型ガスタービン動翼を提供す
る。 【解決手段】 ダブテイル部1aと、該ダブテイル部1
aの上部に形成されたプラットフォーム部1cと、該プ
ラットフォーム部1c上に形成されたブレード部1bと
からなるセラミックス製のハイブリッド型ガスタービン
動翼用ブレード1であって、1つのプラットフォーム部
1c上に形成されたブレード部1bの数が2以上であ
り、前記プラットフォーム部1cの上面が円弧状に形成
され、前記ダブテイル部1aがタービン回転方向の接線
方向に直線状に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド型ガ
スタービン動翼に用いられるブレード及びタービンディ
スク並びにこれらからなるハイブリッド型ガスタービン
動翼に関する。
【0002】
【従来の技術】熱効率向上のため、ガスタービンのター
ビン入口温度は年々上昇する傾向にある。このタービン
入口温度の上昇にともない、ガスタービン動翼の燃焼ガ
スに直接曝されるブレード部分に、従来の耐熱合金に代
えてより耐熱性に優れたセラミックを使用したハイブリ
ット型動翼と称されるものが開発されている。
【0003】図5は従来のハイブリッド型ガスタービン
動翼に用いられるブレードの一例を示すものであり、タ
ービンディスクに固定するためのダブテイル部1aの上
部にプラットフォーム部1cが形成され、この上にブレ
ード部1bが一体的に形成されている。このブレード1
は、図6に示すように、金属製のタービンディスク3の
外周に形成された溝3cにダブテイル部1aを差し込む
ことによって、タービンディスク3に組み付けられる。
なお、溝3cとダブテイル部1aの間には、通常、Ni
合金やCo合金等からなる緩衝材5が挿入され、セラミ
ック製ブレードと金属製タービンディスクとの間に生じ
る応力を緩和している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図5に示す
ような従来のブレードにおいては、1つのプラットフォ
ーム部1c上に1つのブレード部1bしか形成されてい
ないため、図6のようにして、これをタービンディスク
3に多数組み付けた場合、隣接するブレード1同士の接
触面間に生ずる隙間が多数存在し、この隙間からのガス
リーク量が多いという問題があった。
【0005】また、従来のタービンディスク3において
は、ブレード1を組み付ける際、溝3cに緩衝材5を挿
入するのが難しく、接触部位に片当たり等の欠陥が生じ
て、耐久性の劣るものができやすかったり、個体間で耐
久性のばらつきが大きい等の問題があった。また、ブレ
ード1も1つずつ溝3cに差し込んでいかなければなら
ないため作業性が悪かった。
【0006】本発明は、上記のような従来の種々の問題
点を解決することを主な目的としてなされたものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ダブテ
イル部と、該ダブテイル部の上部に形成されたプラット
フォーム部と、該プラットフォーム部上に形成されたブ
レード部とからなるセラミックス製のブレードを、前記
ダブテイル部を固定するための溝を外周に有する金属製
のタービンディスクに組み付けてなるハイブリッド型ガ
スタービン動翼において用いられるブレードであって、
1つのプラットフォーム部上に形成されたブレード部の
数が2以上であり、前記プラットフォーム部の上面が円
弧状に形成され、前記ダブテイル部がタービン回転方向
の接線方向に直線状に形成されていることを特徴とする
ハイブリッド型ガスタービン動翼用ブレードが提供され
る。
【0008】また、本発明によれば、ダブテイル部と、
該ダブテイル部の上部に形成されたプラットフォーム部
と、該プラットフォーム部上に形成されたブレード部と
からなるセラミックス製のブレードを、前記ダブテイル
部を固定するための溝を外周に有する金属製のタービン
ディスクに組み付けてなるハイブリッド型ガスタービン
動翼において用いられるタービンディスクであって、該
タービンディスクが、その軸方向と略直角方向に分割面
が形成されるように2分割された分割体を組み合わせて
なるものであり、前記2分割された分割体の間にシムが
挿入されていることを特徴とするハイブリッド型ガスタ
ービン動翼用タービンディスクが提供される。
【0009】更に、本発明によれば、上記ブレードを上
記タービンディスクに組み付けてなるハイブリッド型ガ
スタービン動翼、及びそのハイブリッド型ガスタービン
動翼を用いたガスタービンが提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のハイブリッド型ガスター
ビン動翼用ブレードは、上述のように、1つのプラット
フォーム部上に形成されたブレード部の数が2以上のも
のである。このように1つのプラットホーム部上に複数
のブレード部を形成することにより、タービンディスク
に組み付けて動翼を構成したときに、隣接するブレード
同士の接触面間に生じる隙間の数を減らすことができ、
これにより、この隙間からのガスリーク量を低減でき
る。
【0011】例えば、図1は1つのプラットフォーム部
1c上に6つのブレード部1bを形成したブレードの例
を示しているが、このブレード1を図2のようにして、
タービンディスク3a、3bに組み付けて動翼を構成し
た場合、図5のような1つのプラットフォーム部1c上
にブレード部1bを1つだけ形成したブレードを用いて
動翼を構成した場合に比して、隣接するブレード同士の
接触面間に生じる隙間の数を6分の1にすることができ
る。なお、この隙間の数を減らすためには、1つのプラ
ットホーム部上に形成されるブレード部の数が多いほど
よいが、多すぎると翼根部のボリュームが大きくなり過
ぎ、強度信頼性が低下するため、1枚の金属製タービン
ディスクに設けられるブレード部総数の6分の1以下と
することが好ましい。
【0012】また、図1に示すように、本発明のブレー
ドにおいて、プラットフォーム部1cの上面は、すべて
のブレードをディスクに組み付けた際に、それらのプラ
ットフォーム部によって円周面が形成されるように円弧
状に形成されている。これに対し、タービンディスクの
溝に固定されるダブテイル部1aは、プラットフォーム
部1c上面のように円弧状とすると、ダブテイル部及び
それと対応する形状とすべきディスクの溝の加工が困難
となるので、タービン回転方向の接線方向に直線状に形
成される。
【0013】本発明のブレードの材質としては、ハイブ
リッド型ガスタービン動翼のブレード材料として従来用
いられている、窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等が好
適に使用できる。
【0014】次に、本発明のハイブリッド型ガスタービ
ン動翼用タービンディスクについて説明する。図2のよ
うに、本発明のタービンディスクは、その軸方向と略直
角方向に分割面が形成されるように2分割された分割体
3a、3bを組み合わせてなるものである。このタービ
ンディスクにおいては、片方の分割体3a(又は3b)
の溝3c上に、タービンディスクに組み付けるすべての
ブレード1をダブテイル部1aに緩衝材5を巻き付けた
状態で並べた後、シム7を挟んで、その上からもう一方
の分割体3b(又は3a)をかぶせて固定することによ
り、ブレードのタービンディスクへの組み付けが容易に
行え、欠陥の発生も少なくすることができる。溝3cは
緩衝材5を介してブレード1のダブテイル部1aを強固
に固定できるよう、ダブテイル部1aと対応する形状で
分割体3a、3bの外周部に形成される。
【0015】また、本発明のタービンディスクは、図3
に示すように、分割体3a、3bの間に、Ti合金等か
らなるシム7を挿入する。このようにシム7を介在させ
た状態で分割体3a、3bを、例えばボルト9を用いて
固定し、このボルト9により分割体3a、3bを強く締
め付けると、挟圧によりシム7の厚みが減じるとともに
その端部7aが盛り上がって、緩衝材5及びブレード1
を押し上げ、ブレード1の翼高さが僅かに高くなる。
【0016】したがって、分割体3a、3bの締め付け
具合を変えることにより、ブレード1の翼高さを微調整
することができる。これにより、図4のように、外筒1
1内にガスタービン動翼をセットした際の外筒11内側
面とブレード1先端との間の距離(動翼先端チップクリ
アランス)cの微妙な制御が容易に可能となり、性能向
上を図ることができる。
【0017】なお、本発明のタービンディスクの材質と
しては、従来用いられているNiやCo基の耐熱合金等
が好適に使用できる。本発明のタービンディスクは、1
つのプラットフォーム部上に1つのブレード部のみ形成
されたブレードを組み付けて使用することもできるが、
1つのプラットフォーム部上に複数のブレード部が形成
された上記本発明のブレードを組み付けると、ガスリー
ク量低減効果等も同時に備えたハイブリッド型ガスター
ビン動翼となるので好ましい。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【0019】〔実施例〕:図1に示すような、1つのプ
ラットフォーム部1c上に6つのブレード部1bを形成
した窒化珪素製のブレードを6個、インコロイ901製
のタービンディスク分割体に組み付け固定して、ブレー
ド部の総数が36枚となるようなハイブリッド型ガスタ
ービン動翼を作製した。なお、ブレードのダブテイル部
とディスクの溝の間にはNi合金からなる緩衝材を介在
させ、2つのディスク分割体の間にはTi合金からなる
シムを挿入した。以上のようにして、ハイブリッド型ガ
スタービン動翼の試作品を6体作製し、室温破壊回転試
験を行った。その結果を表1に示す。
【0020】〔比較例〕:図5に示すような、1つのプ
ラットフォーム部1c上にブレード部1bを1つだけ形
成した窒化珪素製のブレードを36個、図6のようにイ
ンコロイ901製のタービンディスク3に組み付け固定
して、ブレード部の総数が36枚となるようなハイブリ
ッド型ガスタービン動翼を作製した。なお、ブレード1
のダブテイル部1aとディスク3の溝3cの間にはNi
合金からなる緩衝材5を介在させた。以上のようにし
て、ハイブリッド型ガスタービン動翼の試作品を36体
作製し、室温破壊回転試験を行った。その結果を表1に
示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1に示すとおり、本発明に係る実施例品
の方が、従来例にかかる比較例品より、耐久性が平均的
に優れ、個体間のばらつきも小さい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガスリーク量が小さく、製作が容易で、耐久性に優れた
ハイブリッド型ガスタービン動翼が提供される。このハ
イブリッド型ガスタービン動翼を用いたガスタービン
は、耐熱性、耐久性に優れ、また動翼先端チップクリア
ランスの微妙な制御が容易にでき、優れた性能を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るハイブリッド型ガスタービン動翼
用ブレードの一例を示す斜視図である。
【図2】本発明に係るブレードのタービンディスクへの
組み付けを示す説明図である。
【図3】本発明に係るタービンディスクの一例を示す部
分断面説明図である。
【図4】外筒内にセットしたハイブリッド型ガスタービ
ン動翼の動翼先端チップクリアランスを示す説明図であ
る。
【図5】従来のハイブリッド型ガスタービン動翼用ブレ
ードの一例を示す斜視図である。
【図6】従来のハイブリッド型ガスタービン動翼におけ
る、ブレードのタービンディスクへの組み付けを示す説
明図である。
【符号の説明】
1…ブレード、1a…ダブテイル部、1b…ブレード
部、1c…プラットフォーム部、3…タービンディス
ク、3a,3b…タービンディスクの分割体、3c…
溝、5…緩衝材、7…シム、7a…シムの端部、9…ボ
ルト、11…外筒

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダブテイル部と、該ダブテイル部の上部
    に形成されたプラットフォーム部と、該プラットフォー
    ム部上に形成されたブレード部とからなるセラミックス
    製のブレードを、前記ダブテイル部を固定するための溝
    を外周に有する金属製のタービンディスクに組み付けて
    なるハイブリッド型ガスタービン動翼において用いられ
    るブレードであって、1つのプラットフォーム部上に形
    成されたブレード部の数が2以上であり、前記プラット
    フォーム部の上面が円弧状に形成され、前記ダブテイル
    部がタービン回転方向の接線方向に直線状に形成されて
    いることを特徴とするハイブリッド型ガスタービン動翼
    用ブレード。
  2. 【請求項2】 ダブテイル部と、該ダブテイル部の上部
    に形成されたプラットフォーム部と、該プラットフォー
    ム部上に形成されたブレード部とからなるセラミックス
    製のブレードを、前記ダブテイル部を固定するための溝
    を外周に有する金属製のタービンディスクに組み付けて
    なるハイブリッド型ガスタービン動翼において用いられ
    るタービンディスクであって、該タービンディスクが、
    その軸方向と略直角方向に分割面が形成されるように2
    分割された分割体を組み合わせてなるものであり、前記
    2分割された分割体の間にシムが挿入されていることを
    特徴とするハイブリッド型ガスタービン動翼用タービン
    ディスク。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のブレードを請求項2記載
    のタービンディスクに組み付けてなるハイブリッド型ガ
    スタービン動翼。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のハイブリッド型ガスター
    ビン動翼を用いたガスタービン。
JP7242666A 1995-09-21 1995-09-21 ハイブリッド型ガスタービン動翼用のブレード及びタービンディスク並びにこれらからなるハイブリッド型ガスタービン動翼 Withdrawn JPH0988506A (ja)

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