Rotor de turbina radial de cerámica
Descripción general
 Y partículas de carbono generado un rotor de turbina radial de cerámica de combustible no quemado volando mezcla en el gas de escape para hacer girar, debido a la materia extraña tal como óxidos metálicos procedentes de paso de gas de escape de metal que está expuesta al gas de escape a alta temperatura De este modo, se obtiene un rotor cerámico de turbina radial que es uniforme y duradero sin dañar la parte del ala. ] Practical velocidad lineal más baja del lado de entrada de gas 3 de la punta del ala 4 es la parte más externa de la parte de cuchilla 2 del rotor de turbina de cerámica radial 1, y volar mezclado en el gas de escape, el ala del lado de entrada de gas 3 práctico valor tenacidad a la fractura de la parte de cuchilla 2 en las condiciones de peso mínimo de materia extraña que podrían dañar la punta 4 (KIC), establece el grosor de pared mínimo t de la punta del ala 4 del lado de entrada de gas 3 .
Campo técnico
La presente invención se refiere a un rotor cerámico de turbina radial utilizado para una turbina de gas, un turbocompresor y similares.
Antecedentes de la técnica
Recientemente, el cuerpo rotativo utilizado en un ambiente de alta temperatura en una variedad de maquinaria industrial, resistencia mecánica y resistencia al calor, excelente resistencia al desgaste, mediante la utilización de las características de la reducción de peso de cerámica se puede lograr por una baja gravedad específica , nitruro de silicio (Si3 N4), el cuerpo giratorio utilizando un cuerpo sinterizado cerámico tal como sialon y carburo de silicio (SiC), especialmente una cerámica rotores de turbinas radiales hechas de se han propuesto cuerpos sinterizados de nitruro de silicio son diversos estudios.
Convencionalmente, a fin de lograr una cerámica rotores radial de la turbina es mayor eficiencia térmica de este tipo, el alcance más tuvo como aumentar el número de rotación mediante la introducción de alta temperatura del gas de combustión de alta presión, el rotor es mayor si la velocidad de rotación es Maze, generada porque desde la fuerza centrífuga se hace grande a, el estrés generado en el rotor radial de la turbina de cerámica sí mismo, incluyendo la porción de cubo siguiendo las alas y la sección de las alas también aumenta la posibilidad de que el propio rotor alcanza la fractura se vuelve extremadamente grande, Fue necesario reducir la tensión centrífuga que actúa sobre la base de la parte del ala tanto como sea posible y para evitar que la tensión centrífuga se produzca localmente.
Para formar una base del lado parte de cuchilla por una superficie curvada que tiene una curvatura grande a fin de que, se ha realizado para formar lo más fina posible el espesor de las alas.
Sin embargo, el formando cerámica espesor alas de turbinas radiales del rotor delgada, aunque la reducción de la tensión centrífuga que actúa sobre la base de las alas posibles es generalmente un material de cerámica tiene una dureza baja en comparación con los materiales metálicos débil porque es un material frágil a fuerzas de impacto, y partículas de carbono generadas a partir del vuelo combustible no quemado mezclando rotor radial de la turbina de cerámica en un gas de escape para hacer girar un escape de metal expuesto a los gases de escape calientes sustancias extrañas tales como óxidos metálicos se origina a partir del paso de gas, al que incide sobre la porción de punta de la pala del lado de entrada de gas, hay un problema de daño a la punta de las alas.
Por lo tanto, a fin de resolver los problemas anteriores, se ha de establecer el grosor óptimo de la punta del ala del lado de entrada de gas de la resistencia a la flexión del cuerpo sinterizado de nitruro de silicio que constituye la parte de cubo del rotor de turbina radial de cerámica, KOKOKU 4 2761 y similares.
Tarea de solución
Sin embargo, el espesor óptimo de la punta del ala del lado de entrada de gas como se mencionó anteriormente, el centro radial de la turbina de cerámica del rotor que constituye el caso de ajuste de la resistencia a la flexión del cuerpo sinterizado de nitruro de silicio, nitruro de silicio sinterizado generalmente cuerpo también su resistencia a la flexión tienen el mismo valor, el valor de tenacidad a la fractura que indica la dureza del material cerámico (KIC) se cambia cuando la fase límite de grano que constituyen el cuerpo de nitruro de silicio sinterizado es diferente, punta de la cuchilla materia extraña fuerza de impacto al chocar con las piezas están sensiblemente reacciona a los cambios en el valor de tenacidad a la fractura (KIC), hay un problema que incluso puede que no sea posible para evitar la rotura de la punta del ala en el espesor conjunto.
La presente invención se ha hecho para el problema como tapones que resuelve, un objeto de la velocidad periférica del lado de entrada de gas de la punta del ala es la porción periférica más externa de la parte de pala de turbina radial de cerámica, y la mosca de mezclado en el gas de escape , el valor de tenacidad a la fractura de las alas en las condiciones operativas más bajas del peso o similares de materia extraña que pueda dañar la punta del ala del lado de entrada de gas a partir de (KIC), define el espesor mínimo de la punta del ala del lado de entrada de gas Para proporcionar de este modo un rotor cerámico de turbina radial que es homogéneo y de excelente durabilidad sin dañar la parte del ala debido a la materia extraña.
Solución
Ceramic rotor de la turbina radial de la presente invención, el rotor radial turbina de cerámica que tiene una parte de cuchilla hecho de un cuerpo sinterizado de nitruro de silicio, el espesor de la punta del ala del lado de entrada de gas (t) y la punta alas de la tenacidad a la fractura ( KIC)
t ≧ 3.02 0.292 K IC
, Y el valor de tenacidad a la fractura (KIC) de la parte de la punta de la cuchilla es de 4.3 MPm 1/2 o más.
De aquí en adelante, la presente invención se describirá en detalle en base a ejemplos.
La Figura 1 es una vista parcialmente recortada que muestra una porción principal del rotor de cerámica radial de la turbina de la presente invención, la Fig. 2 A A vista en sección mostrada en la Fig. 1, la Fig. 3 es una vista en sección B B de la Fig. 1 .
1, 2 y 3, 1 tiene una parte de cuchilla 2 que consiste en la periferia exterior en el cuerpo sinterizado de nitruro de silicio de la porción de cubo 5 de la, punta del ala más en forma de cono 4 es el espesor de la entrada de gas lado 3 t Y un rotor cerámico de turbina radial.
A continuación, el ensayo de impacto objeto extraño usando un gas de combustión, un nitruro de silicio (Si3 N4) como componente principal y contiene como auxiliar de sinterización itria (Y2 O3) y óxido de tungsteno (WO3), etc., que se muestra en la Tabla 1 varios espesores (t) y tenacidad a la fractura para el cuerpo del rotor de la turbina radial de diámetro máximo exterior de la hoja de aproximadamente 60 mm que consiste en nitruro de silicio cuerpo sinterizado que tiene una punta de ala 4 en combinación con (KIC), la precipitación aleaciones endurecibles tales como Que es un miembro metálico 6 tal como un incolloy 909, se unió como una muestra de evaluación.
La muestra de evaluación así obtenido se adjunta a un probador de rotación de alta velocidad de alta temperatura, y controla la temperatura del gas de escape a 950 ° C, la velocidad periférica de la porción de punta de la pala del lado de entrada de gas es la parte periférica más externa de la porción de pala de rotor radial de la turbina de cerámica práctico pero práctica empíricamente se hace funcionar de tal manera que los previstos a 250 metros / seg como un valor mínimo, mientras que, como una materia extraña volar mezclado en el gas de escape, que podrían dañar la punta del ala mínimo un peso valor empírico adopta bola de acero 0,5 mg tal ensayo de impacto de objetos extraños, los cinco bolas de acero sucesivamente fueron alimentados sumas de la guía a la punta del ala del lado de entrada de gas.
muestra de evaluación después de la prueba de choque sustancia extraña chipping mediante inspección visual por un estereomicroscopio, para confirmar la presencia o ausencia de grietas en el método de inspección penetrante fluorescente.
Tenga en cuenta que el valor de tenacidad a la fractura (KIC) se ajusta cambiando las condiciones de cocción del cuerpo sinterizado de nitruro de silicio, como se muestra en la Fig. 4 mediante el rotor de la turbina radial de cerámica es muestra de evaluación después de prueba de impacto de cuerpo extraño en, se calcula a partir de la ecuación de Niihara se muestra desde la punta de la parte de cuchilla 2 en la punta del ala 4 a las grietas causadas por indentación de un tamaño probador de dureza Vickers y el número 1 midiendo el tamaño de una indentación dentro de 1 mm.
Además, el espesor t de la punta del ala 4 del lado de entrada de gas 3, 5 lugares del sitio de 1 mm desde la punta de la parte de cuchilla 2, como se muestra en la Fig. 4, medido por tridimensional de coordenadas dispositivo de medición, adopta el valor mínimo Lo hice
Estos resultados en una muestra de evaluación para astillar o formación de grietas en la porción de punta de la cuchilla se observó marca ○, los que presentan la muestra de evaluación astillado o se observó agrietamiento en la marca × en la Tabla 1, también la Tabla 1 resultados basados ​​en el lado de entrada de gas de la punta del ala del espesor T y la punta alas del valor tenacidad a la fractura de la relación entre el (KIC), un valor que astillado y grietas no se confirmaron en la punta del ala, al menos, método del cuadrado La expresión relacional atada por una línea recta se ilustra en la figura 5.
Tabla 1 y se desprende de la Fig. 5, la velocidad periférica de la porción de punta de la pala del lado de entrada de gas es la parte periférica más externa de las alas del rotor radial de turbina de cerámica a 250 metros / seg, la actual posiblemente dañar la punta de ala específica resultó la t ≧ 3,02 0.292KIC relación al menor peso condiciones de uso fue de 0,5 mg de materia extraña, el valor de tenacidad a la fractura de la punta del ala está satisfecho espesor de pared t de la punta del ala (KIC ), No hay riesgo de que la punta de la cuchilla se dañe.
En la tenacidad a la fractura de la punta del ala (KIC) es menor que 4.3MPm1 / 2, el espesor t de la punta del ala del lado de entrada de gas se vuelve más 1,9 mm, de cerámica radiales aumenta la fuerza centrífuga por una rotación de alta velocidad El riesgo de que el propio rotor de la turbina se dañe aumenta, lo que no es práctico. Por otro lado, producir un espesor t de la punta de la cuchilla o deformada o dañada por el procesamiento o similar después del moldeo y la cocción y la cocción se convierte en 0,5 mm o menos no es inferior práctico.
Efecto de la invención
Como se ha descrito anteriormente en detalle, el rotor radial de la turbina de cerámica de la presente invención, la velocidad periférica mezclada de la porción de punta de la pala del lado de entrada de gas es la parte periférica más externa de la parte de cuchilla formada de un cuerpo sinterizado de nitruro de silicio, y en el gas de escape volar Te, en las condiciones operativas más bajas del peso o similares de materia extraña que pueda dañar la punta del ala, el valor de tenacidad a la fractura del espesor punta alas (t) de la punta del ala del lado de entrada de gas (KIC) Es posible obtener un rotor cerámico de turbina radial que sea homogéneo y de excelente durabilidad sin daños en la parte del ala debido a la materia extraña.
Breve descripción de los dibujos
Es una vista parcialmente recortada que muestra una porción principal del rotor radial turbina de cerámica de acuerdo con la Figura 1 la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea AA mostrada en la figura 1.
La figura 3 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea B B mostrada en la figura 1.
Es un diagrama para explicar un lugar de medición de la figura 4 el espesor de la punta del ala del lado de entrada de gas (t) y resistencia a la fractura (KIC).
Es un diagrama que muestra la relación entre el espesor de la punta del ala de la banda de entrada de gas del rotor radial de la turbina de cerámica según la figura invención (t) y el valor de tenacidad a la fractura (KIC).
1 rotor de turbina radial de cerámica
2 alas
3 lado de entrada de gas
Punta de 4 cuchillas
Reclamo
En el rotor radial turbina de cerámica que tiene una parte de cuchilla hecho de las reivindicaciones 1 nitruro de silicio cuerpo sinterizado, el espesor de la punta del ala del lado de entrada de gas (t) y la punta alas del valor tenacidad a la fractura (KIC) es, t ≧ 3.02 0.292 KIC, en donde C es el espesor del rotor cerámico de la turbina radial.
Ceramic rotor de la turbina radial de la reivindicación 1 en el que la reivindicación 2 tenacidad a la fractura de la punta del ala (KIC) es 4.3MPm1 / 2 o más.
Dibujo :
Application number :1994-010602
Inventors :京セラ株式会社
Original Assignee :赤松敏之、力石正文