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JPS6131282B2 - - Google Patents
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JPS6131282B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6131282B2
JPS6131282B2 JP53156527A JP15652778A JPS6131282B2 JP S6131282 B2 JPS6131282 B2 JP S6131282B2 JP 53156527 A JP53156527 A JP 53156527A JP 15652778 A JP15652778 A JP 15652778A JP S6131282 B2 JPS6131282 B2 JP S6131282B2
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JP
Japan
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extension
base material
tip portion
abrasive particles
inner tip
Prior art date
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Expired
Application number
JP53156527A
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English (en)
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JPS54102413A (en
Inventor
Uorutaa Sutorukaa Kenesu
Uiriamu Zerahai Jon
Hooru Fueabankusu Nooman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Publication of JPS6131282B2 publication Critical patent/JPS6131282B2/ja
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    • 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
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静止部材および可動部材間のガスシ
ール、例えばガスタービンエンジンにおける回転
シールに関し、特にタービンエンジン羽根
（blade）の先端およびこれと共働するシユラウド
部材間の前記タイプのガスシールに関する。
広義には、本発明は、静止部材および回転部材
を具え、これら両部材が相互間にガスシールを形
成するよう配置され、一方の部材が他方の部材に
向けられた研磨先端付延長部を有するガスシール
において、延長部の先端を改良したものを提供す
る。前記先端は内側先端部分と外側先端部分との
複合体であり、内側先端部分は作動温度において
酸化、硫化および熱疲労に対して抵抗性の合金よ
りなり、延長部の本体に結合した形状である。外
側先端部分は多数の突出する研磨粒子が埋設され
た金属母材よりなる。
本発明の方法の一例においては、金属母材を電
着すると同時に、電着溶液中に含有される研磨粒
子を埋設することによつて、外側先端部分を形成
する。他の例では、まず内側先端部分を延長部本
体に拡散結合し、しかる後前述の外側先端部分を
付ける。
段間漏洩の問題は圧縮器においても軸流タービ
ンエンジンのタービンにおいても重要であるが、
タービン部は高温を受けるので、この問題はター
ビン部での方がより重大である。ガスタービンエ
ンジン技術では多種多様なタービン羽根先端が知
られており、羽根先端は減少した断面厚さの延長
部、即ち「スクイーラー（Squealer）」先端と称
されたりする延長部を含むように設計される。
かゝる先端の一例が米国特許第3899267号に示さ
れている。このタイプおよび他のタイプのタービ
ン羽根先端を一般に、酸化および腐食保護のため
に被覆する。しかし、羽根先端が共働表面、例え
ばシユラウドをこする場合、この保護被覆は羽根
先端から除去され、羽根材料が酸化および腐食環
境にさらされる。
本発明の一例の羽根先端は、研磨粒子が埋設さ
れた母材を含み、母材の厚さが突出粒子の最長寸
法より小さいので粒子が母材から突出する。さら
に本発明の一例では、羽根先端に、酸化、硫化お
よび熱疲労に対して抵抗性の合金よりなる内側先
端部分を設ける。内側先端部分の合金を、単結晶
または方向性凝固した多粒の鋳造形態とするのが
好適である。
本発明を一層明確にするために、図面を参照し
ながら本発明の実施例を説明する。実施例は本発
明を限定するものではなく、その代表的な例を示
そうとするものである。
第１図はエアーホイル（翼）形ターボ機関羽根
の一部を示す斜視図である。この羽根は羽根本体
１０、および該羽根本体から半径方向外方へ延在
するエアーホイル形スクイーラー先端の形状の先
端延長部１２を具える。第２図は延長部１２の拡
大断面図である。エアーホイル形金属延長部本体
１４は、羽根本体１０の周縁のまわりに延在し、
多数の研磨粒子１８が金属母材２０に埋設された
外側先端部分１６を含む。第２図に示すように母
材２０の半径方向厚さＴは、研磨粒子の母材から
突出する方向における研磨粒子の最長寸法より小
さく、従つて母材すべての研磨粒子を完全に包み
込むわけではない。
外側先端部分１６と延長部本体１４との間に成
形部材の内側先端部分２２が位置する。内側先端
部分２２は延長部本体とは別個であり、即ち最初
は延長部本体の一部ではなく、タービン作動温度
で酸化、硫化および熱疲労に対して抵抗力のある
合金、例えば元素Fe、CoおよびNiのうち１種以
上に基づく合金よりなる。内側先端部分２２は接
合部２４で延長部本体１４と拡散結合されてい
る。内側先端部分２２を単結晶または細長い粒の
鋳造部材の形態とするのが好ましく、このため
に、例えば拡散結合接合部２４の区域内の延長部
本体１４の断面輪郭に方向性凝固鋳造を行う。多
数の単結晶および方向性凝固鋳造方法および装置
が当業界で広範に報告されており、例えば米国特
許第3897815号に用いて内側先端部分２２を設け
ることができる。内側部分２２を延長部本体１４
に結合するには種々の方法を用いることができ、
一例として、米国特許第3700427号および同第
3759692号に記載されたような結合材料を用いて
米国特許第3632319号に記載された拡散結合を適
用できる。
従つてかくして得られる延長部の改良された先
端は、タービンエンジンの羽根部材材のエアーホ
イル形部分とするか、または静止部材と可動部材
との間のガスシールで共働する他のタイプの延長
部とすることができる。かゝる改良先端は好適例
では研磨特性を有するでけでなく、高温で酸化、
硫化および熱疲労に抵抗性の合金よりなる内側先
端部分を有するので、延長部の先端亀裂を防止で
きる。
本発明に従つて改良延長部を製造する場合、外
側先端部分を種々の方法で設けることができる。
但し、第２図に示す通り、母材２０は、研磨粒子
１８が外側先端部分１６の表面から突出するのを
妨げない厚さに限定する。内側先端部分２２を延
長部本体１４に結合し終つた後、研磨粒子１８お
よび金属母材２０を同時に内側先端部分２２上に
堆積するのが望ましいことを確かめた。この母材
と粒子の同時堆積は、研磨粒子１８、例えば酸化
アルミニウム、立方晶系窒化硼素、または所定の
作動温度で安定な種々の研磨用炭化物、酸化物、
珪化物または窒化物が懸濁された電着浴から電解
により行うことができた。かゝる堆積法は周知で
あり、金属研削用金属結合研磨工具、例えば研磨
車や切削工具の製造に工業的に用いられている。
実施例 延長本体、代表的には第１図に示された概略輪
郭の先端を有するガスタービンエンジン羽根を、
近似組成（重量％）：C0.1％、Cr ９％、（Al＋
Ti）７〜８％、B0.015％、（Mo＋Ｗ）８〜10％、
Co 10％、Ta ４％、Hf 1.5％、Zr 0.05％、Ni残
部および混入不純物よりなるニツケル基材超合金
でつくつた。この延長部本体に本発明に従つて延
長先端を設けた。内側先端部分は、呼称組成（重
量％）：Ni 33％、Co 33％、Cr 23％、Ta ３
％、Al ４％、W3％、C0.5％、Si 0.75％および
混入不純物よりなる合金からつくつた。この内側
先端部分を前記米国特許第3897815号に記載され
た方法に従つて単結晶とした鋳造した。内側先端
部分を延長部本体の断面輪郭にほゞ合わせた形状
とした後、内側先端単結晶合金構体を前記特許に
関連して説明した通りに延長部本体に拡散結合し
た。次に内側先端部分に外側先端部分を形成する
ために、まず最初電解ニツケル層を被着し、次い
で金属結合研磨車の工業的製造で用いられている
のと同じ方法で電解浴から研磨粒子およびニツケ
ルを同時に堆積した。しかる後クロム層およびニ
ツケル層を交互に突出する研磨粒子のまわりに電
着し、NiおよびCrの交互の層の母材を、内側先
端部分から外方へ突出する研磨粒子の厚さより小
さい厚さまで増す。次に外側先端部分に、米国特
許第3667985号に記載された方法に従つて、アル
ミナジングを施こした。かくしてガスタービンエ
ンジンのタービン羽根のような高温物品の被覆に
関連して当業界で広範に論及されている。
MCrAl型合金（ＭはFe、Co、Niまたはその組合
せとし得る）の代表的な例であるNi―Cr―Al合
金を母材として形成した。かゝる研磨外側先端部
分１６を、Rere′80合金と称される、もつて具体
的には米国特許第3615376号に記載された合金よ
りなる製造設計ガスタービンエンジン用タービン
羽根の先端に適用し、エンジン内で試験した結果
は良好であつた。
上例では延長本体および内側先端部分の双方が
ニツケル基であるが、酸化、硫化および熱疲労に
対する抵抗性を有する種々の耐熱超合金型の合金
を用い得ることが理解できる。例えば、コバルト
基合金、即ちHS188合金と称されるような、呼称
組成（重量％）：Cr 22％、Ni 22％、W14.5％、
C0.1％、La 1.0％および残部ほゞCoよりなる合
金を内側先端部分として使用し、ガスタービンエ
ンジンで試験した。かゝる材料の選択は、目的の
用途に望まれる物理的および機械的特性によつて
決まる。
本発明を特定実施例に関連して説明したが、本
発明の変形、変更を行い得ることは当業者に明ら
かである。本発明はかゝる変形および変更を包含
するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図はエアーホイル形状のターボ機械羽根の
一部を示す斜視断面図、および第２図は第１図の
羽根先端の拡大断面図である。 １０…羽根本体、１２…先端延長部、１４…延
長部本体、１６…外側先端部分、１８…研磨粒
子、２０…母材、２２…内側先端部分、２４…接
合部、Ｔ…母材２０の厚さ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 金属本体および研磨外側先端を有する延長部
    を含む、ガスシール用部材を製造するにあたり、 酸化、硫化および熱疲労の組合せに抵抗性の合
    金よりなる別体の内側先端部分を形成し、 この内側先端部分を延長部本体に拡散結合し、 Cr、CoまたはNi元素またはこれらを含む合金
    から選ばれた部材に基づく母材を延長部に電着す
    るとともに該母材中に多数の研磨粒子を埋設する
    ことにより、延長部に外側先端部分を形成し、 この際母材をほゞ研磨粒子が延長部から軸線方
    向に突出する方向における研磨粒子の最長寸法よ
    り小さい厚さに堆積して研磨粒子を母材から突出
    させる ことを特徴とするガスシール用部材の製造方法。 ２ ブレード本体およびその半径方向外方周縁の
    まわりの金属ブレード延長部を含むターボ機関ブ
    レードを設け、 酸化、硫化および熱疲労の組合せに抵抗性の合
    金よりなる別体の内側先端部分を形成し、 この内側先端部分を延長部本体に拡散結合し、 Cr、CoまたはNi元素またはこれらを含む合金
    に基づく母材を延長部に電着するとともに該母材
    中に多数の研磨粒子を埋設することにより、延長
    部に外側先端部分を形成し、 母材をほゞ研磨粒子が延長部から軸線方向に突
    出する方向における研磨粒子の最長寸法より小さ
    い厚さに堆積して研磨粒子を母材から突出させ
    る、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製
    造方法。 ３ 前記内側先端部分を、Fe、CoまたはNi元素
    基材の合金よりなり、方向性凝固構造を有する別
    体の鋳造物とする特許請求の範囲第２項記載の製
    造方法。 ４ 前記内側先端部分を単結晶とする特許請求の
    範囲第３項記載の製造方法。
JP15652778A 1977-12-21 1978-12-20 Gas seal and method of producing same Granted JPS54102413A (en)

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