涡轮喷嘴制造技术

在隔着间隙(S)相邻的两个静叶片段(10)的由陶瓷基复合材料形成的涡轮静叶片(11)中的一方的涡轮静叶片(11)的外带部(21)、内带部(22)的基部(21a)、(22a)的面对流动路径(14)的内侧面，形成有锥形面部(21f)、(22f)。该锥形面部(21f)、(22f)具有随着朝向基部(21a)、(22a)的前端、即端面(21d)、(22d)而接近外侧面的锥形面的形状。因此，基部(21a)、(22a)的厚度在端面(21d)、(22d)上比与叶片部(20)相连的折弯部分侧薄，与流动路径(14)相连的死区的深度减小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮喷嘴
本专利技术涉及气体轮机的涡轮喷嘴。
技术介绍
轴流式气体轮机具备由动叶片构成的涡轮叶片和由静叶片构成的涡轮喷嘴。涡轮叶片和涡轮喷嘴沿旋转轴的轴向交替配置。涡轮喷嘴由呈环状排列的多个静叶片段构建，各静叶片段由多个涡轮静叶片构成。各静叶片段具有作为端壁的基础部件的带部。在相邻的两个静叶片段、换言之，相邻的两个带部之间设置有密封部件(参照专利文献1)。密封部件防止气体的主流从相邻的两个带部之间泄露。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-203947号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题气体轮机在高温环境下使用。因此，一直以来，涡轮叶片、涡轮喷嘴使用耐热性较高的金属。但是，近年来，正在研究使用陶瓷基复合材料(CeramicMatrixComposites，以下称为“CMC”)。这是由于CMC具有较高的耐热性，且比金属轻。尤其是，即使在为了形成涡轮静叶片而将平板的CMC折弯的情况下，CMC的加强纤维也不会被切断。因此，能够确保轻量且高强度。另一方面，在由CMC形成涡轮静叶片的情况下，在用密封部件堵塞带部间的间隙时，为了不出现加强纤维被切断而连续性受损的情况，需要维持对由CMC形成的涡轮静叶片期待的强度。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，本专利技术的目的在于提供一种涡轮喷嘴，其在由CMC形成气体轮机中的涡轮喷嘴的涡轮静叶片的情况下，能够不切断CMC的加强纤维而适当地堵塞两个相邻的涡轮静叶片的带部间的间隙。用于解决课题的技术方案本专利技术的一个方案为：一种涡轮喷嘴，其具有多个涡轮静叶片，上述涡轮静叶片是将加强纤维织物与陶瓷一体化而形成的，上述加强纤维织物将端部折弯而一体成形为与叶片部和与该叶片部相连的带部对应的形状，上述涡轮喷嘴在相邻的两个涡轮静叶片的叶片部间具有气体的流动路径，其中，上述涡轮喷嘴具备：密封部件，其横跨于上述相邻的两个涡轮静叶片中的一方的涡轮静叶片的上述带部的与上述叶片部相连的折弯部分、和上述相邻的两个涡轮静叶片中的另一方的涡轮静叶片的与上述一方的涡轮静叶片的上述折弯部分隔开间隔配置的上述带部的前端部分；以及薄壁部，其形成于上述另一方的涡轮静叶片的上述带部的面对上述流动路径的内侧面，且该带部的与上述内侧面相反的一侧的外侧面及上述内侧面间的厚度在前端比上述折弯部分薄。也可以在两上述带部的上述外侧面分别鼓出形成上述密封部件的卡定片，也可以是，通过将上述密封部件分别插入由各上述带部的上述卡定片和上述外侧面形成的卡定槽，上述密封部件抵靠于两上述带部的上述外侧面。也可以是，上述薄壁部形成于上述内侧面中的与上述叶片部的叶片宽度对应的部分。也可以是，上述薄壁部形成为随着朝向带部的前端而接近外侧面侧的锥形面。也可以是，上述相邻的两个涡轮静叶片是两个静叶片段分别具有的多个涡轮静叶片中的隔着上述间隙相邻的两个上述涡轮静叶片，上述两个静叶片段是将上述涡轮喷嘴分割成多个而得到的多个静叶片段中的隔着上述间隙相邻的两个上述静叶片段。专利技术效果根据本专利技术，在由CMC形成气体轮机的涡轮喷嘴的涡轮静叶片的情况下，能够不切断CMC的加强纤维而适当地堵塞两个相邻的涡轮静叶片的带部间的间隙。附图说明图1是构成本专利技术一实施方式的涡轮喷嘴的静叶片段的立体图。图2是示意性表示图1的涡轮静叶片使用的加强纤维织物的展开状态的俯视图。图3是表示根据涡轮静叶片的形状折弯而临时成形图2的加强纤维织物的状态的立体图。图4是由将图3的临时成形的加强纤维织物与陶瓷一体化而成的陶瓷基复合材料形成的图1的涡轮静叶片的立体图。图5是使用了图4的涡轮静叶片的图1的静叶片段的分解立体图。图6是表示图1的静叶片段彼此的密封部的构成要素的分解立体图。图7(a)及图7(b)放大表示图1的静叶片段彼此的密封部的主要部分，图7(a)是外带部的剖视图，图7(b)是内带部的剖视图。图8(a)及图8(b)放大显示将图7(a)及图7(b)的锥形面部设置于带部的涡轮静叶片的主要部分，图8(a)是外带部的主视图，图8(b)是内带部的侧视图。图9(a)及图9(b)放大显示构成本专利技术其它实施方式的涡轮喷嘴的静叶片段彼此的密封部的主要部分，图9(a)是外带部的剖视图，图9(b)是内带部的剖视图。图10(a)及图10(b)放大显示将图9的锥形面部设置于带部的涡轮静叶片的主要部分，图10(a)是外带部的主视图，图10(b)是内带部的侧视图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。图1是构成本专利技术的一实施方式的涡轮喷嘴的静叶片段的立体图。此外，在本实施方式中，以适用于构成喷气发动机的低压涡轮的情况为例进行说明。另外，在以下的说明中，沿着喷气发动机的轴心方向，将气体上游侧作为前方，将气体下游侧作为后方，将绕轴心的方向作为周向，将与轴心垂直的方向作为径向，在该径向上，将轴心侧作为内侧，将与轴心相反的一侧作为外侧，从而进行说明。图1所示的静叶片段10是将喷气发动机的低压涡轮使用的涡轮喷嘴(静叶片)沿未图示的涡轮轴的旋转方向(周向)分割成多个而成。多个静叶片段10呈环状连接，由此构成喷气发动机的低压涡轮。静叶片段10主要具备多个(本实施方式中为三个)涡轮静叶片11、吊架12(支撑部件)以及多个密封部件13。在相邻的两个涡轮静叶片11之间形成有供气体通过的流动路径14。涡轮静叶片11由陶瓷基复合材料(CMC)构成。作为CMC使用的加强纤维，例如有碳化硅纤维、碳纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维，但也可以是其它适当的由陶瓷构成的纤维，或者这些中的两个以上的混合物。涡轮静叶片11根据确保强度所需要的厚度而利用三维地编织加强纤维而成的三维织物。涡轮静叶片11也可以堆叠多个二维织物而成，也可以利用将多个二维织物堆叠并通过加强纤维使相互缝合而成的织物。织物的朝向是考虑施加于涡轮静叶片11的应力的朝向而选择的。涡轮静叶片11是将由加强纤维构成的一张织物临时成形，在通过浸渍、烧结等工序形成陶瓷并与织物一体化后，进行机械加工而制造的。图2是示意性表示涡轮静叶片11使用的加强纤维织物的展开状态的俯视图。如图2所示，加强纤维织物40首先被切断为与涡轮静叶片11的原型相对应的形状。切断可以在陶瓷形成之前，也可以在其之后。即，涡轮静叶片11使用的加强纤维织物40大致被切成为包括应成为叶片部的部分41、应成为外带部的部分43、以及应成为内带部的部分45。部分43从部分41的一端沿宽度方向扩展的部分，部分45是从部分41的另一端沿宽度方向扩展的部分。需要说明的是，预测因折弯织物而引起的变形、因后工序中的机械加工而损失的部分，相比最小限度所需的形状(在图中由点划线表示),确保适当的裕度。当然，加强纤维在这些的整体上连续。如图3的立体图所示，加强纤维织物40通过折弯而临时成形为与涡轮静叶片11近似的形状。加强纤维织物40的折弯可以通过将加强纤维织物40嵌入模具并加压来进行，也可以通过其它方法进行。通过将加强纤维织物40折弯而临时成形为与涡轮静叶片11近似的形状，应成为叶片部的部分41成为弯曲部51，该弯曲部51在其长度方向上接近笔直，在宽度方向上缓慢翘曲。该弯曲部51将一方的面51a设为呈凸状弯曲的背面，将另一方的面51b设为呈凹状弯曲的腹面，近似于所谓的机翼形状。另外，应成为外带部的部分43相对于弯曲部5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮喷嘴，其具有多个涡轮静叶片，上述涡轮静叶片是将加强纤维织物与陶瓷一体化而形成的，上述加强纤维织物将端部折弯而一体成形为与叶片部和与该叶片部相连的带部对应的形状，上述涡轮喷嘴在相邻的两个涡轮静叶片的叶片部间具有气体的流动路径，上述涡轮喷嘴的特征在于，具备：密封部件，其横跨于上述相邻的两个涡轮静叶片中的一方的涡轮静叶片的上述带部的与上述叶片部相连的折弯部分、和上述相邻的两个涡轮静叶片中的另一方的涡轮静叶片的与上述一方的涡轮静叶片的上述折弯部分隔开间隔配置的上述带部的前端部分；以及薄壁部，其形成于上述另一方的涡轮静叶片的上述带部的面对上述流动路径的内侧面，且该带部的与上述内侧面相反的一侧的外侧面及上述内侧面间的厚度在前端比上述折弯部分薄。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.11 JP 2016-0481571.一种涡轮喷嘴，其具有多个涡轮静叶片，上述涡轮静叶片是将加强纤维织物与陶瓷一体化而形成的，上述加强纤维织物将端部折弯而一体成形为与叶片部和与该叶片部相连的带部对应的形状，上述涡轮喷嘴在相邻的两个涡轮静叶片的叶片部间具有气体的流动路径，上述涡轮喷嘴的特征在于，具备：密封部件，其横跨于上述相邻的两个涡轮静叶片中的一方的涡轮静叶片的上述带部的与上述叶片部相连的折弯部分、和上述相邻的两个涡轮静叶片中的另一方的涡轮静叶片的与上述一方的涡轮静叶片的上述折弯部分隔开间隔配置的上述带部的前端部分；以及薄壁部，其形成于上述另一方的涡轮静叶片的上述带部的面对上述流动路径的内侧面，且该带部的与上述内侧面相反的一侧的外侧面及上述内侧面间的厚度在前端比...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边文章，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：发明
国别省市：日本,JP