DE112019003125T5

DE112019003125T5 - Turbinenrotorlaufschaufel, Turbomaschine und Kontaktflächenherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112019003125T5
Application number: DE112019003125.2T
Authority: DE
Inventors: Norifumi Hirata; Tetsuya SHIMMYO; Satoshi Hada; Masamitsu Kuwabara; Shunsuke Torii
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2039-06-19
Also published as: US20210115800A1; CN112313395A; JPWO2019244900A1; KR20210009358A; KR102431943B1; WO2019244900A1; JP6986155B2; DE112019003125B4; CN112313395B; US11286785B2

Abstract

Eine Turbinenrotor-Laufschaufel schließt ein: einen Laufschaufelkörper, einschließlich einer Druckfläche und einer Saugfläche; und eine Spitzenhülle, die an einem Spitzenabschnitt des Laufschaufelkörpers bereitgestellt ist, wobei die Spitzenhülle in einer Radialrichtung von der Druckfläche zu der Saugfläche in einer Axialrichtung nach außen geneigt ist, wobei die Spitzenhülle eine Rippe, die an einem Mittelabschnitt in einer Umfangsrichtung angeordnet ist, wobei sich die Rippe in Radialrichtung nach außen erstreckt, eine druckseitige Spitzenhülle auf der Druckflächenseite und eine saugseitige Spitzenhülle auf der Saugseitenfläche einschließt, wobei die saugseitige Spitzenhülle einen saugseitigen Kontaktblock an einem Vorderkantenende der Spitzenhülle einschließt, die druckseitige Spitzenhülle einen druckseitigen Kontaktblock an einem Hinterkantenende der Spitzenhülle einschließt, der saugseitige Kontaktblock eine erste Oberfläche einschließt, die in die Umfangsrichtung weist, der druckseitige Kontaktblock eine zweite Oberfläche einschließt, die in eine Richtung weist, die der Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, in welche die erste Oberfläche weist, und ein vertiefter Abschnitt an mindestens einem axial stromabwärtigen Ende oder einem radialen Außenende von mindestens einer der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbinenrotor-Laufschaufel, wobei eine Mehrzahl von Turbinenrotor-Laufschaufeln in vorher festgelegten Abständen in einer Umfangsrichtung einer Drehwelle angeordnet ist, eine Turbomaschine, die mit den Turbinenrotor-Laufschaufeln versehen ist, und ein Kontaktflächenherstellungsverfahren.
Stand der Technik
Zum Beispiel ist eine Gasturbine zur Stromerzeugung, die eine Art Turbomaschine ist, aus einem Kompressor, einer Brennkammer und einer Turbine konfiguriert. Luft, die durch eine Lufteinlassöffnung angesaugt wird, wird vom Kompressor komprimiert, um Hochtemperatur- und Hochdruck-Druckluft zu erhalten, und Brennstoff wird der Druckluft zugeführt und von der Brennkammer verbrannt, um Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas (Arbeitsfluid) zu erhalten. Die Turbine wird von dem Verbrennungsgas angetrieben, wobei ein Generator, der mit der Turbine verbunden ist, angetrieben wird.
In der Turbine einer solchen Gasturbine ist die Länge in Laufschaufel-Höhenrichtung (Radialrichtung in der Drehwelle) von Laufschaufeln der ersten und zweiten Stufe in der vorderen Stufe klein, während die Länge in Laufschaufel-Höhenrichtung von Laufschaufeln der dritten und vierten Stufe in der hinteren Stufe groß ist (lange Laufschaufel).
Da außerdem die Turbinenrotor-Laufschaufeln, die in der Laufschaufel-Höhenrichtung lang sind, anfällig für Vibrationen sind, ist eine Spitzenhülle an einem Spitzenabschnitt jeder Laufschaufel montiert und die Spitzenhüllen angrenzender Laufschaufeln werden miteinander in Kontakt gebracht, um eine ringförmige Hülle zu bilden (siehe Patentdokument 1).
Liste der Entgegenhaltungen
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2012-225207A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Die Kontaktfläche der Spitzenhülle der Turbinenrotor-Laufschaufel berührt die Kontaktfläche der Spitzenhülle der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufel. Wenn diese in Kontakt sind, kann eine Verformung der Spitzenhülle während des Betriebs einen teilweisen Kontakt auf der Kontaktfläche verursachen, was zu einer Beschädigung der Kontaktfläche führt. Die Beschädigung der Kontaktfläche der Spitzenhülle erfordert Wartung wie Reparatur oder Auswechselbarkeit.
Mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung löst das vorstehend beschriebene Problem und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Turbinenrotor-Laufschaufel, eine Turbomaschine und ein Kontaktflächenherstellungsverfahren bereitzustellen, welche die Möglichkeit einer Beschädigung der Kontaktfläche verringern können und die Zuverlässigkeit der Laufschaufel erhöhen können.
Lösung des Problems
Eine Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe schließt ein: einen Laufschaufelkörper einschließlich einer Druckfläche und einer Saugfläche; und eine Spitzenhülle, die an einem Spitzenabschnitt des Laufschaufelkörpers bereitgestellt ist, wobei die Spitzenhülle in einer Radialrichtung von der Druckfläche zu der Saugfläche in einer Axialrichtung nach außen geneigt ist, wobei die Spitzenhülle eine Rippe, die an einem Mittelabschnitt in einer Umfangsrichtung angeordnet ist, wobei sich die Rippe in der Radialrichtung nach außen erstreckt, eine druckseitige Spitzenhülle auf der Druckflächenseite und eine saugseitige Spitzenhülle auf der Saugflächenseite einschließt.
Die saugseitige Spitzenhülle schließt einen saugseitigen Kontaktblock an einem Vorderkantenende der Spitzenhülle ein, die druckseitige Spitzenhülle schließt einen druckseitigen Kontaktblock an einem Hinterkantenende der Spitzenhülle ein, der saugseitige Kontaktblock schließt eine erste Oberfläche ein, die in Umfangsrichtung weist, der druckseitige Kontaktblock schließt eine zweite Oberfläche ein, die in eine Richtung weist, die der Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, in welche die erste Oberfläche weist, und ein vertiefter Abschnitt ist an mindestens einem axialen stromabwärtigen Ende oder einem radialen Außenende von mindestens einer der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche ausgebildet.
Vorzugsweise sind die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche der angrenzenden Laufschaufel in Umfangsrichtung so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind.
Vorzugsweise ist die saugseitige Hülle konfiguriert aus: dem saugseitigen Kontaktblock; und einer saugseitigen Abdeckplatte, die sich von einer Kante einer axialen Innenumfangsfläche der Spitzenhülle entlang der axialen Innenumfangsfläche der Spitzenhülle in Richtung der axialen stromabwärtigen Seite der Rippe erstreckt, um von der ersten Oberfläche entfernt zu sein. Die druckseitige Spitzenhülle ist konfiguriert aus: dem druckseitigen Kontaktblock; und einer druckseitigen Abdeckplatte, die sich von der Kante der axialen Innenumfangsfläche der Spitzenhülle entlang der axialen Innenumfangsfläche der Spitzenhülle in Richtung der axialen stromaufwärtigen Seite der Rippe erstreckt, um von der zweiten Oberfläche entfernt zu sein. In einer Umfangsschnittansicht, welche die erste Oberfläche oder die zweite Oberfläche umschließt, erstreckt sich die saugseitige Spitzenhülle in Richtung der axialen stromabwärtigen Seite und ist zur radialen Außenseite geneigt, und die druckseitige Spitzenhülle erstreckt sich in Richtung der axial stromaufwärtigen Seite und ist zur radialen Innenseite geneigt.
Vorzugsweise, wenn ein Spalt betrachtet wird, der zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, ist ein Winkel, der zwischen der ersten Oberfläche und einer Innenumfangsfläche ausgebildet ist, die einer radialen Innenseite der saugseitigen Spitzenhülle in einer Richtung im Uhrzeigersinn von der ersten Oberfläche zugewandt ist, kleiner als 90 Grad; und ein Winkel, der zwischen der zweiten Oberfläche und einer Innenumfangsfläche ausgebildet ist, die einer radialen Innenseite der druckseitigen Spitzenhülle in einer Richtung entgegen des Uhrzeigersinns von der zweiten Oberfläche zugewandt ist, ist größer als 90 Grad.
Vorzugsweise schließt der vertiefte Abschnitt, der am axial stromabwärtigen Ende der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche entlang eines Spalts ausgebildet ist, der zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, mindestens eine radial äußere Endoberfläche und eine axial stromabwärtige Endoberfläche der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche ein und erstreckt sich zur radialen Innenseite.
Vorzugsweise ist die Rippe über eine Hohlkehle mit dem Kontaktblock oder der Abdeckplatte gekoppelt, und ein axial stromaufwärtiges Ende des vertieften Abschnitts, der am axial stromabwärtigen Ende entlang eines Spalts ausgebildet ist, der zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, ist zwischen einer Stellung einer Außenkante auf der axial stromabwärtigen Seite und einer Stellung einer Außenkante auf der axial stromaufwärtigen Seite der Hohlkehle ausgebildet.
Vorzugsweise schließt die Spitzenhülle Folgendes ein: einen saugseitigen Endbereich, der an einem Vorderkantenende bereitgestellt ist, wobei der saugseitige Endbereich ein festes Ende an dem Laufschaufelkörper aufweist und sich von dem festen Ende zu einer saugseitigen Abdeckendfläche erstreckt, die ein freies Ende an einer Vorderseite in einer Drehrichtung ist; und einen druckseitigen Endbereich, der an einem Hinterkantenende bereitgestellt ist, wobei der druckseitige Endbereich ein festes Ende an dem Laufschaufelkörper aufweist und sich von dem festen Ende zu einer druckseitigen Abdeckendfläche erstreckt, die ein freies Ende an einer Rückseite in der Drehrichtung ist.
Vorzugsweise ist der vertiefte Abschnitt, der am axial stromabwärtigen Ende der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, von einer Außenoberfläche eines axial stromaufwärtigen Endes des vertieften Abschnitts in Richtung des axial stromabwärtigen Endes geneigt, um sich von einer Kontaktoberfläche in Umfangsrichtung zurückzuziehen.
Vorzugsweise ist der vertiefte Abschnitt, der auf der radialen Außenseite der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, von einer Außenoberfläche eines radialen Innenendes des vertieften Abschnitts in Richtung des radialen Außenendes geneigt, um näher an die Rippe heranzukommen.
Vorzugsweise ist der saugseitige Kontaktblock einschließlich der ersten Oberfläche mit der Rippe auf einer axial stromaufwärtigen Seite des saugseitigen Kontaktblocks gefaltet und ist mit einer saugseitigen Abdeckplatte auf einer axial stromabwärtigen Seite über eine geneigte Fläche gefaltet; und der druckseitige Kontaktblock einschließlich der zweiten Oberfläche ist mit der Rippe auf einer axial stromabwärtigen Seite des druckseitigen Kontaktblocks gefaltet und ist mit einer druckseitigen Abdeckplatte auf einer axial stromaufwärtigen Seite über eine geneigte Fläche gefaltet.
Eine Turbomaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe schließt die in einem der vorstehenden beschriebenen Turbinenrotor-Laufschaufel ein.
Ein Kontaktflächenherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktfläche, wobei die Kontaktfläche mindestens eine der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche der Turbinenrotor-Laufschaufel ist, die in einem der vorstehenden beschrieben ist, wobei das Verfahren Folgendes einschließt: Bilden einer Beschichtung auf einer Oberfläche eines Grundmaterials, wobei die Oberfläche als die Kontaktfläche der Turbinenrotor-Laufschaufel dient; Polieren und Abflachen einer Oberfläche der gebildeten Beschichtung; und Polieren mindestens eines axial stromabwärtigen Endes oder eines radialen Außenendes der Beschichtung, um den vertieften Abschnitt zu bilden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Beschädigung der Kontaktfläche der Spitzenhülle vermieden und die Zuverlässigkeit der Turbinenrotor-Laufschaufel wird verbessert.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Gasturbine veranschaulicht, auf welche die Turbinenrotor-Laufschaufeln gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet werden.
2 ist eine schematische Darstellung, die den montierten Zustand der Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist eine schematische Darstellung, die eine schematische Konfiguration einer Spitzenhülle der Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine schematische Darstellung, die einen vergrößerten Umfang eines Kontaktabschnitts der Spitzenhülle in 3 veranschaulicht.
5 ist eine Vorderansicht, die eine schematische Konfiguration um einen saugseitigen Kontaktblock in 3 veranschaulicht.
6 ist eine Draufsicht, welche die schematische Konfiguration um den saugseitigen Kontaktblock in 3 veranschaulicht.
7 ist eine Seitenansicht, welche die schematische Konfiguration um den saugseitigen Kontaktblock in 3 veranschaulicht.
8 ist eine Vorderansicht, welche die schematische Konfiguration um den druckseitigen Kontaktblock in 3 veranschaulicht.
9 ist eine Draufsicht, welche die schematische Konfiguration um den druckseitigen Kontaktblock in 3 veranschaulicht.
10 ist eine Seitenansicht, welche die schematische Konfiguration um den druckseitigen Kontaktblock in 3 veranschaulicht.
11A ist eine Draufsicht, welche die schematische Konfiguration um den saugseitigen Kontaktblock und den druckseitigen Kontaktblock veranschaulicht.
11B ist eine Seitenansicht, die eine Kombination des saugseitigen Kontaktblocks und des druckseitigen Kontaktblocks veranschaulicht.
11C ist eine weitere Seitenansicht, die eine Kombination des saugseitigen Kontaktblocks und des druckseitigen Kontaktblocks veranschaulicht.
12 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Kontaktflächenherstellungsverfahrens veranschaulicht.
13 ist eine schematische Darstellung, die eine schematische Konfiguration einer Spitzenhülle einer Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine Vorderansicht, die eine schematische Konfiguration um den saugseitigen Kontaktblock in 13 veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen einer Turbinenrotor-Laufschaufel, einer Turbomaschine und eines Kontaktflächenherstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Gasturbine veranschaulicht, auf welche die Turbinenrotor-Laufschaufeln gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet werden. 2 ist eine schematische Darstellung, die den montierten Zustand der Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht, ist eine Gasturbine gemäß der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert aus einem Kompressor 11, einer Brennkammer 12 und einer Turbine 13. Die Gasturbine ist an einen Stromgenerator gekuppelt, der nicht in den Zeichnungen abgebildet ist, und kann Strom erzeugen.
Der Kompressor 11 weist eine Lufteinlassöffnung 21 zum Einlassen von Luft auf. Eine Mehrzahl von Leitschaufeln 23 und Rotorlaufschaufeln 24 ist abwechselnd in einem Kompressorgehäuse 22 in einer Vorwärts- /Rückwärtsrichtung (Axialrichtung eines später beschriebenen Rotors 32) angeordnet und eine Entlüftungskammer 25 ist auf der Außenseite des Kompressorgehäuses bereitgestellt. Die Brennkammer 12 führt der Druckluft, die von dem Kompressor 11 komprimiert wird, Brennstoff zu, und die Mischung kann durch Zündung verbrannt werden. In der Turbine 13 ist eine Mehrzahl von Leitschaufeln 27 und Rotorlaufschaufeln 28 abwechselnd in einem Turbinengehäuse 26 in der Vorwärts- /Rückwärtsrichtung (der Axialrichtung des später beschriebenen Rotors 32) angeordnet. Eine Abgaskammer 30 ist stromabwärts von dem Turbinengehäuses 26 durch ein Abgasgehäuse 29 angeordnet, wobei die Abgaskammer 30 einen Abgasdiffusor 31 einschließt, der mit der Turbine 13 verbunden ist.
Ein Rotor (Drehwelle) 32 ist so angeordnet, dass er durch die Mitten des Kompressors 11, der Brennkammer 12, der Turbine 13 und der Abgaskammer 30 verläuft. Das Ende des Rotors 32 an der Kompressor 11-Seite wird durch ein Wellenlager 33 drehbar getragen, und das Ende an der Abgaskammer 30-Seite wird durch ein Wellenlager 34 drehend getragen.
In der Gasturbine wird das Kompressorgehäuse 22 des Kompressors 11 von einem Bügel 35 gestützt, das Turbinengehäuse 26 der Turbine 13 wird von einem Bügel 36 gestützt, und die Abgaskammer 30 wird von einem Bügel 37 gestützt.
Dementsprechend strömt Luft, die durch die Lufteinlassöffnung 21 des Kompressors 11 eingelassen wird, durch die Mehrzahl von Leitschaufeln 23 und Rotorlaufschaufeln 24 und wird verdichtet, und die Luft wird zu Hochtemperatur-, Hochdruck-Druckluft umgewandelt. Ein vorher festgelegter Brennstoff wird der Druckluft in der Brennkammer 12 zugeführt, wodurch die Druckluft verbrannt wird. Dann strömt das Hochtemperatur-, Hochdruck-Verbrennungsgas (Arbeitsfluid), das Arbeitsfluid ist, das in der Brennkammer 12 erzeugt wird, durch die Mehrzahl von Leitschaufeln 27 und Rotorlaufschaufeln 28, welche die Turbine 13 bilden, und treibt den Rotor 32 rotatorisch an, wodurch der Stromgenerator angetrieben wird, der mit dem Rotor 32 gekoppelt ist. In der Zwischenzeit wird Energie von dem Abgas (Verbrennungsgas) durch den Abgasdiffusor 31 der Abgaskammer 30 in Druck umgewandelt und entschleunigt und anschließend in die Atmosphäre ausgeschieden.
In der oben beschriebenen Turbine 13 der vorliegenden Ausführungsform schließt die Rotorlaufschaufel (Turbinenrotor-Laufschaufel) 28 auf der Seite der hinteren Stufe eine Spitzenhülle 43 ein. Wie in 2 veranschaulicht, schließt die Rotorlaufschaufel 28 einen Laufschaufelfuß 41, der an einer Scheibe (Rotor 32) befestigt ist, einen Laufschaufelkörper 42 mit einem unteren Ende, das mit dem Laufschaufelfuß 41 gefaltet ist, die Spitzenhülle 43, die mit einem Spitzenabschnitt des Laufschaufelkörpers 42 gekoppelt ist, und eine Dichtungsrippe (Rippe) 44, die auf einer Außenoberfläche der Spitzenhülle 43 auf der radialen Außenseite gebildet ist, ein. Der Laufschaufelkörper 42 schließt eine Saugfläche 42a und eine Druckfläche 42b ein. Die Saugfläche 42a ist eine konvexe saugseitige Oberfläche, an der das Abgas in dem ebenflächigen Querschnitt des Laufschaufelkörpers 42 strömt. Die Druckfläche 42b ist eine konkave druckseitige Oberfläche, an der das Abgas in dem ebenflächigen Querschnitt des Laufschaufelkörpers 42 strömt. Der Laufschaufelkörper 42 ist um einen vorher festgelegten Winkel verdreht. Die Mehrzahl von Laufschaufelfüßen 41 der Rotorlaufschaufeln 28 ist am Außenumfangsabschnitt der Scheibe entlang der Umfangsrichtung so angebracht, dass die Spitzenhüllen 43 einander berühren und miteinander verbunden sind. In der Turbine 13 werden die Spitzenhüllen 43 der Mehrzahl von Rotorlaufschaufeln 28 miteinander in Kontakt gebracht, um eine ringförmige Hülle auf der Außenumfangsseite in Radialrichtung zu bilden.
Als Nächstes wird eine detaillierte Struktur der Spitzenhülle 43 unter Bezugnahme auf 4 bis 10 zusätzlich zu 3 beschrieben. 4 ist eine schematische Darstellung, die einen vergrößerten Umfang eines Kontaktabschnitts der Spitzenhülle 43 veranschaulicht. 5 ist eine Vorderansicht, die eine schematische Konfiguration eines saugseitigen Kontaktblocks 50 veranschaulicht. 5 ist eine Ansicht beim Betrachten des Spalts zwischen dem saugseitigen Kontaktblock 50 und einem druckseitigen Kontaktblock 60 aus einer Richtung A in 3. 6 ist eine Draufsicht, welche die schematische Konfiguration des saugseitigen Kontaktblocks 50 veranschaulicht. 7 ist eine Seitenansicht, welche die schematische Konfiguration des saugseitigen Kontaktblocks 50 veranschaulicht. 7 ist eine Ansicht, die den saugseitigen Kontaktblock 50 bei Betrachtung aus einer Richtung B in 3 veranschaulicht. 8 ist eine Vorderansicht, welche die schematische Konfiguration des druckseitigen Kontaktblocks 60 veranschaulicht. 8 ist eine Ansicht, die den druckseitigen Kontaktblock 60 bei Betrachtung aus einer Richtung C in 3 veranschaulicht. 9 ist eine Draufsicht, welche die schematische Konfiguration des druckseitigen Kontaktblocks 60 veranschaulicht. 10 ist eine Seitenansicht, welche die schematische Konfiguration des druckseitigen Kontaktblocks 60 veranschaulicht. 10 ist eine Ansicht, die den druckseitigen Kontaktblock 60 bei Betrachtung aus einer Richtung D in 3 veranschaulicht.
Die Spitzenhülle 43 weist eine lange Plattenform auf, die sich in Umfangsrichtung erstreckt und ist in der Radialrichtung von der Druckfläche (der druckseitigen Laufschaufeloberfläche) zur Saugfläche (der saugseitigen Laufschaufeloberfläche) in der Axialrichtung nach außen geneigt (siehe 9 in Patentdokument 1). Die Spitzenhülle 43 schließt eine saugseitige Spitzenhülle 46, die sich auf der Seite der Saugfläche 42a des Laufschaufelkörpers 42 erstreckt, und eine druckseitige Spitzenhülle 48, die sich auf der Seite der Druckfläche 42b des Laufschaufelkörpers 42 erstreckt, ein. In der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 ist die Rippe 44, die sich in Radialrichtung nach außen erstreckt, auf oberen Oberflächen der saugseitigen Spitzenhülle 46 und der druckseitigen Spitzenhülle 48 auf der radialen Außenseite angeordnet. Die Rippe 44 ist am Mittelabschnitt der Spitzenhülle 43 in Axialrichtung angeordnet und erstreckt sich in Umfangsrichtung der Turbinenrotor-Laufschaufel 28. Eine Hohlkehle 120 ist an einem Verbindungsabschnitt der Rippe 44 und der Spitzenhülle 43 ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Hohlkehle 120 der Rippe 44 als eine konkave Ebene des Verbindungsabschnitts zwischen axial stromaufwärtigen und stromabwärtigen Endflächen 44a der Rippe 44 auf der radialen Außenseite und einer oberen Oberfläche der Spitzenhülle 43 auf der radialen Innenseite ausgebildet, und ein Ende der Hohlkehle 120, das auf der oberen Oberfläche der Spitzenhülle 43 ausgebildet ist, bildet eine Außenkante der Hohlkehle 120a.
Die saugseitige Spitzenhülle 46 schließt einen saugseitigen Kontaktblock 50 und eine saugseitige Abdeckplatte 51 ein, die sich von der Rippe 44 in Richtung der axial stromabwärtigen Seite erstreckt. Außerdem schließt die saugseitige Abdeckplatte 51 eine stromabwärtige saugseitige Abdeckplatte 52, die auf der Seite der saugseitigen Laufschaufeloberfläche 42a auf der axial stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Rippe 44 und auf der Seite des saugseitigen Kontaktblocks 50 auf der Vorderkantenseite 42c ausgebildet ist, und eine stromabwärtige druckseitige Abdeckplatte 66, die auf der Seite des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der Hinterkantenseite 42d ausgebildet ist, ein. Die Rippe 44, der saugseitige Kontaktblock 50 und die saugseitige Abdeckplatte 51 sind einstückig ausgebildet, um ein einzelnes Teil zu bilden. Die saugseitige Abdeckplatte 51 ist eine Platte, die sich in einer Axialrichtung in Bezug auf die Radialrichtung erstreckt, in der sich der Laufschaufelkörper 42 erstreckt, und ist mit dem Laufschaufelkörper 42 an der unteren Endfläche der saugseitigen Abdeckplatte 51 an die axial stromaufwärtige Seite gebunden. Außerdem ist die saugseitige Abdeckplatte 51 mit dem saugseitigen Kontaktblock 50 auf der Vorderkantenseite 42c der oberen Endfläche auf der axial stromaufwärtigen Seite gekoppelt, und der andere Abschnitt der saugseitigen Abdeckplatte 51 ist über die Hohlkehle 120 mit der Rippe 44 gekoppelt.
Der saugseitige Kontaktblock 50 ist an einem Vorderkantenende 43a der saugseitigen Spitzenhülle 46 bereitgestellt. Der saugseitige Kontaktblock 50 schließt eine saugseitige Kontaktfläche (erste Oberfläche) 110 ein, die der Vorderseite in Drehrichtung in Umfangsrichtung zugewandt ist. Wie in 7 veranschaulicht, weist der saugseitige Kontaktblock 50 eine Struktur mit einer Dicke in Radialrichtung auf der axial stromabwärtigen Seite in Bezug auf die saugseitige Kontaktfläche 110 auf, und eine Außenkante der geneigten Fläche 116a auf der axial stromabwärtigen Seite auf der gegenüberliegenden Seite zu der saugseitigen Kontaktfläche 110 in Axialrichtung ist mit der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 gekoppelt, um eine glatte Oberfläche zu bilden. Der saugseitige Kontaktblock 50 weist eine geneigte Fläche 116 auf, so dass ein Ende auf der Seite der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 in einer Axialrichtung zu der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 hin allmählich dünner wird. Die geneigte Fläche 116 ist eine konkave geneigte Fläche, die zur radialen Innenseite hin eingebeult ist. Der saugseitige Kontaktblock 50 ist ein Ende der saugseitigen Kontaktfläche 110 auf der gegenüberliegenden Seite in Umfangsrichtung, ist mit der Rippe 44 auf der axial stromaufwärtigen Seite gefaltet und ist mit der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 der saugseitigen Spitzenhülle 46 über die geneigte Fläche 116 auf der axial stromabwärtigen Seite gefaltet.
Wie in 3 und 4 veranschaulicht, ist die saugseitige Kontaktfläche 110 eine Oberfläche, die der druckseitigen Kontaktfläche 140 des druckseitigen Kontaktblocks 60 der Spitzenhülle 43 von angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufeln, die nachstehend beschrieben sind, in Umfangsrichtung zugewandt ist. Die stromabwärtige saugseitige Abdeckplatte 52 erstreckt sich von der saugseitigen Laufschaufeloberfläche 42a des Laufschaufelkörpers 42 oder der saugseitigen Kontaktfläche 110 entlang einer Innenumfangsfläche 46b (7) der Spitzenhülle 43 auf der radialen Innenseite, um von der Rippe 44 auf der axial stromabwärtigen Seite entfernt zu sein. Die stromabwärtige druckseitige Abdeckplatte 66, die der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 50 in Umfangsrichtung in Bezug auf den Laufschaufelkörper 42 gegenüber angeordnet ist, ist über den Zwischenverbindungsabschnitt 68 mit einem axial stromabwärtigen Ende 60b des nachstehend beschriebenen druckseitigen Kontaktblocks 60 verbunden. Der Zwischenverbindungsabschnitt 68 ist als eine konkav gekrümmte Fläche ausgebildet, die einen Abschnitt der stromabwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 66 bildet und zur druckseitigen Laufschaufeloberfläche 42b des Laufschaufelkörpers 42 hin vertieft ist.
Die druckseitige Spitzenhülle 48 schließt den druckseitigen Kontaktblock 60 und eine druckseitige Abdeckplatte 61 ein, die sich von der Rippe 44 in Richtung der axial stromaufwärtigen Seite erstreckt. Außerdem schließt die druckseitige Abdeckplatte 61 eine stromaufwärtige saugseitige Abdeckplatte 56, die auf der Seite der druckseitigen Laufschaufeloberfläche 42b auf der axial stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die Rippe 44 und auf der Seite des saugseitigen Kontaktblocks 50 auf der Vorderkantenseite 42c ausgebildet ist, und eine stromaufwärtige druckseitige Abdeckplatte 62, die auf der Seite des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der Hinterkantenseite 42d ausgebildet ist, ein. Die Rippe 44, der druckseitige Kontaktblock 60 und die druckseitige Abdeckplatte 61 sind einstückig ausgebildet, um ein einzelnes Teil zu bilden. Außerdem ist ein Abschnitt der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 der druckseitigen Abdeckplatte 61 von der gegenüberliegenden Seite in Axialrichtung zur druckseitigen Kontaktfläche 140 des druckseitigen Kontaktblocks 60 über die geneigte Fläche 116 mit dem druckseitigen Kontaktblock 60 gekoppelt. Der andere Abschnitt der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 ist über die Hohlkehle 120 mit der Rippe 44 gefaltet.
Der druckseitige Kontaktblock 60 ist an einem Hinterkantenende 43b der druckseitigen Spitzenhülle 48 bereitgestellt. Der druckseitige Kontaktblock 60 weist eine druckseitige Kontaktfläche (zweite Oberfläche) 140 auf, die der Rückseite in Drehrichtung in Umfangsrichtung zugewandt ist. Die druckseitige Kontaktfläche 140 ist eine Oberfläche, die dem saugseitigen Kontaktblock 50 (saugseitige Kontaktfläche 110) der Spitzenhülle 43 der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufel 28 in Umfangsrichtung und Axialrichtung zugewandt ist. Mit anderen Worten ist die druckseitige Kontaktfläche 140 so angeordnet, dass sie der saugseitigen Kontaktfläche 110 der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufel 28 in Umfangsrichtung und Axialrichtung zugewandt ist. Die stromaufwärtige druckseitige Abdeckplatte 62 ist ein plattenförmiges Glied, das sich erstreckt, um sich mit dem Laufschaufelkörper 42 radial zu überschneiden, und erstreckt sich von der saugseitigen Laufschaufel-Oberflächenkante des Laufschaufelkörpers 42 oder der saugseitigen Kontaktfläche 110 entlang der Richtung, die von einer Innenumfangsfläche 48b der Spitzenhülle 43 getrennt ist, um von der axial stromaufwärtigen Seite entfernt zu sein. Die stromaufwärtige saugseitige Abdeckplatte 56 ist über einen Zwischenverbindungsabschnitt 58 mit dem Ende des saugseitigen Kontaktblocks 50 auf der axial stromaufwärtigen Seite verbunden. Der Zwischenverbindungsabschnitt 58 ist als eine konvex gekrümmte Fläche ausgebildet, die in Richtung der saugseitigen Laufschaufeloberfläche des Laufschaufelkörpers 42 vorsteht. Es sei zu beachten, dass die saugseitige Kontaktfläche (erste Oberfläche) 110 und die druckseitige Kontaktfläche (zweite Oberfläche) parallel zueinander angeordnet sind.
Wie in 11A später beschrieben veranschaulicht, ist in einer druckseitigen Abdeckendfläche 54 auf der Rückseite in einer Drehrichtung R1, die Breite der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 in Richtung senkrecht zur druckseitigen Kontaktfläche 140 kürzer ausgebildet als die Breite der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 auf der Verlängerungslinie der druckseitigen Abdeckendfläche 54 in Richtung senkrecht zur saugseitigen Kontaktfläche 110. Mit anderen Worten ist die Breite der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 auf der Verlängerungslinie der druckseitigen Abdeckendfläche 54 in Richtung senkrecht zur saugseitigen Kontaktfläche 110 länger ausgebildet als die Breite der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 entlang der druckseitigen Abdeckendfläche 54 in Richtung senkrecht zur druckseitigen Kontaktfläche 140.
Andererseits ist in einer saugseitigen Abdeckendfläche 64 auf der Vorderseite in Drehrichtung R1, die Breite der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 in Richtung senkrecht zur saugseitigen Kontaktfläche 110 kürzer ausgebildet als die Breite der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 auf der Verlängerungslinie der saugseitigen Abdeckendfläche 64 in Richtung senkrecht zur druckseitigen Kontaktfläche 140. Mit anderen Worten ist die Breite der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 auf der Verlängerungslinie der saugseitigen Abdeckendfläche 64 in Richtung senkrecht zur druckseitigen Kontaktfläche 140 länger ausgebildet als die Breite der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 entlang der saugseitigen Abdeckendfläche 64 in Richtung senkrecht zur saugseitigen Kontaktfläche 110.
Wie in 3 und 4 veranschaulicht ist außerdem, um ein Austreten von Verbrennungsgas zu verhindern, die saugseitige Abdeckendfläche 64 parallel zu einer stromabwärtigen saugseitigen Abdeckendfläche 64a angeordnet, um einen vorher festgelegten Spalt 71 zwischen der saugseitigen Abdeckendfläche 64 auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 auf der Vorderkantenseite 42c und der stromabwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 66 der angrenzenden Laufschaufel beizubehalten, die der saugseitigen Abdeckendfläche 64 in Umfangsrichtung zugewandt angeordnet ist. Mit anderen Worten, sind in der Konfiguration der Laufschaufel die saugseitige Abdeckendfläche 64, die auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 auf der Vorderkantenseite 42c angeordnet ist und ein Kontaktblockende 114 des saugseitigen Kontaktblocks 50 einschließt, und die stromabwärtige druckseitige Abdeckendfläche 64a auf der Rückseite in Drehrichtung R1 und auf der Seite der saugseitigen Abdeckplatte 51 in Umfangsrichtung und Axialrichtung parallel zueinander angeordnet. In ähnlicher Weise sind bei der druckseitigen Abdeckplatte 61 auf der axial stromaufwärtigen Seite, die druckseitige Abdeckendfläche 54 auf der Rückseite in Drehrichtung R1 auf der Hinterkantenseite 42d, und eine stromaufwärtige saugseitige Abdeckendfläche 54a der Vorderseite der saugseitigen Abdeckplatte 56 an der Vorderkantenseite 42c in Drehrichtung R1 in Umfangsrichtung und Axialrichtung parallel zueinander angeordnet sind.
Es sei zu beachten, dass sich die Endfläche auf der axial stromabwärtigen Seite der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 der saugseitigen Spitzenhülle 46 stromabwärts von einer Verengungsstellung befindet, die zwischen der Endfläche und der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufel 28 ausgebildet ist. Die stromaufwärtige druckseitige Abdeckplatte 62 ist über den Zwischenverbindungsabschnitt 68 mit dem Ende des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der axial stromabwärtigen Seite verbunden. Der Zwischenverbindungsabschnitt 68 ist eine konvex gekrümmte Fläche, die in Richtung des Laufschaufelkörpers 42 vorsteht. Außerdem sind die Zwischenverbindungsabschnitte 58, 68 als starre gekrümmte ebenflächige Wandabschnitte 58a, 68a mit jeweils sanft geneigten Flächen von der radialen Außenseite des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 zur Oberseite der druckseitigen Abdeckplatte 61 oder der saugseitigen Abdeckplatte 51 (4) ausgebildet.
Als Nächstes wird die Struktur der saugseitigen Kontaktfläche 110 des saugseitigen Kontaktblocks 50 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 des druckseitigen Kontaktblocks 60 beschrieben. Wie in 3 und 4 veranschaulicht, ist die saugseitige Kontaktfläche 110 der druckseitigen Kontaktfläche 140 der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufel 28 in Umfangsrichtung und Axialrichtung zugewandt.
In der saugseitigen Kontaktfläche 110 des saugseitigen Kontaktblocks 50 ist auf einem Grundmaterial 100 eine Beschichtung 102 ausgebildet. Die Beschichtung 102 ist ein thermisch gespritzter Film und wird aus einem Material mit einer hohen Abriebbeständigkeit gebildet. Es sei zu beachten, dass das Material und das Herstellungsverfahren der Beschichtung 102 nicht darauf beschränkt sind. Außerdem ist die Beschichtung 102 vorzugsweise bereitgestellt, jedoch kann die Oberfläche des Grundmaterials 100 die saugseitige Kontaktfläche 110 sein, ohne dass die Beschichtung 102 bereitgestellt ist.
Wie in 3, 4 und 11A und 11B veranschaulicht, bei Betrachtung der saugseitige Kontaktfläche 110 von der axial stromaufwärtigen Seite, das heißt, der Querschnitt der saugseitigen Spitzenhülle 46 wird aus einer Richtung betrachtet, in die der Spalt 71, der zwischen der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 gebildet wird, betrachtet wird, ist der Winkel, der zwischen der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der Innenumfangsfläche 46b der saugseitigen Spitzenhülle 46 gebildet wird, die der radialen Innenseite zugewandt ist, im Uhrzeigersinn von der saugseitigen Kontaktfläche 110 kleiner als 90 Grad. Außerdem erstreckt sich in der Umfangsquerschnittsansicht, welche die saugseitige Kontaktfläche 110 oder die druckseitige Kontaktfläche 140 umschließt, die saugseitige Kontaktfläche 110 (die saugseitige Spitzenhülle 46) zur axial stromabwärtigen Seite hin und ist in Radialrichtung nach außen geneigt. Die strukturellen Details des saugseitigen Kontaktblocks 50, einschließlich der saugseitigen Kontaktfläche 110 und des druckseitigen Kontaktblocks 60, einschließlich der druckseitigen Kontaktfläche 140, werden später beschrieben.
Die saugseitige Kontaktfläche 110 ist eine flache Oberfläche und weist einen vertieften Abschnitt 112 an einem Ende auf der axial stromabwärtigen Seite auf. Wie in 5 und 6 veranschaulicht, ist der vertiefte Abschnitt 112 an einer Stellung ausgebildet, die ein Kontaktblockende 114 auf der dem Zwischenverbindungsabschnitt 58 der saugseitigen Kontaktfläche 110 gegenüberliegenden Seite einschließt. Eine geneigte Fläche 112a des vertieften Abschnitts mit einem Neigungswinkel θ ist so ausgebildet, dass sie sich in Richtung der Hinterkante 42d auf der Rückseite in Drehrichtung R1 in Bezug auf die flache saugseitige Kontaktfläche 110 zurückzieht, wenn sie sich in Richtung des Kontaktblockendes 114 des saugseitigen Kontaktblocks 50 erstreckt. Der vertiefte Abschnitt 112 ist im radialen gesamten Bereich der saugseitigen Kontaktfläche 110, d. h. vom radialen oberen Ende davon zum radialen unteren Ende davon, ausgebildet.
Vorzugsweise ist das axial stromaufwärtige Ende des vertieften Abschnitts 112 auf der axial stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die Stellung der Hohlkehlenaußenkante 120a der Hohlkehle 120 auf der axial stromabwärtigen Seite ausgebildet. Mehr bevorzugt ist der vertiefte Abschnitt 112 axial in dem Bereich ausgebildet, in dem die Hohlkehle 120 ausgebildet ist, d. h. an der Hohlkehlenaußenkante 120a der Hohlkehle 120 auf der axial stromaufwärtigen Seite angeordnet. Wenn der vertiefte Abschnitt 112 in dem vorstehend beschriebenen Bereich ausgebildet ist, kann die Stellung, in der die saugseitige Kontaktfläche 110 und die druckseitige Kontaktfläche 140 einander berühren, auf die Basis der Rippe 44 mit einer hohen Steifigkeit eingestellt werden und ein Mangel an Oberflächendruck aufgrund einer Verringerung des Kontaktbereichs der Kontaktfläche kann vermieden werden. Es sei zu beachten, dass der vertiefte Abschnitt 112 keine geneigte Fläche wie die geneigte Fläche 112a des vertieften Abschnitts sein muss und eine Form aufweisen kann, die zur Rückseite in der Drehrichtung in der Umfangsrichtung in Bezug auf die flache Oberfläche 102a hin vertieft ist.
Wie in 6 veranschaulicht, ist in der saugseitigen Kontaktfläche 110 des saugseitigen Kontaktblocks 50 die Beschichtung 102 auf dem Grundmaterial 100 ausgebildet. Die Beschichtung 102 ist ein thermisch gespritzter Film und wird aus einem Material mit einer hohen Abriebbeständigkeit gebildet. Es sei zu beachten, dass das Material und das Herstellungsverfahren der Beschichtung 102 nicht darauf beschränkt sind. Außerdem ist die Beschichtung 102 vorzugsweise bereitgestellt, jedoch kann die Oberfläche des Grundmaterials 100 die saugseitige Kontaktfläche 110 sein, ohne dass die Beschichtung 102 bereitgestellt ist.
Wie in 8, 9 und 11B veranschaulicht, bei Betrachtung der druckseitigen Kontaktfläche 140 von der axial stromaufwärtigen Seite, das heißt, der Querschnitt der druckseitigen Spitzenhülle 48 wird aus einer Richtung betrachtet, in die der Spalt 71, der zwischen der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 gebildet wird, betrachtet wird, ist der Winkel, der zwischen der druckseitigen Kontaktfläche 140 und der Innenumfangsfläche 48b der druckseitigen Spitzenhülle 48 gebildet wird, die der radialen Innenseite zugewandt ist, im Uhrzeigersinn von der druckseitigen Kontaktfläche 140 größer als ein rechter Winkel (90 Grad). In der Umfangsquerschnittsansicht, welche die saugseitige Kontaktfläche 110 oder die druckseitige Kontaktfläche 140 umschließt, erstreckt sich die druckseitige Kontaktfläche 140 (die druckseitige Spitzenhülle 48) zur axial stromaufwärtigen Seite und ist zur radialen Innenseite geneigt.
Die druckseitige Kontaktfläche 140 ist eine flache Oberfläche und weist einen vertieften Abschnitt 142 an einem Ende auf der axial stromabwärtigen Seite auf. Der vertiefte Abschnitt 142 ist an einer Stellung ausgebildet, die ein Kontaktblockende 144 einschließt, das mit dem Zwischenverbindungsabschnitt 58 der druckseitigen Kontaktfläche 140 verbunden ist. Eine geneigte Fläche 142a des vertieften Abschnitts ist so geneigt, dass sie sich in Richtung der Vorderkante 42c auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 in Bezug auf die flache druckseitige Kontaktfläche 140 zurückzieht, wenn sie sich in Richtung des Kontaktblockendes 144 des druckseitigen Kontaktblocks 60 erstreckt. Der vertiefte Abschnitt 142 ist im radialen gesamten Bereich der druckseitigen Kontaktfläche 140, d. h. vom radialen oberen Ende davon zum radialen unteren Ende davon, ausgebildet. Die bevorzugte Stellung des vertieften Abschnitts 142 des druckseitigen Kontaktblocks 60 in Bezug auf die Hohlkehle 120 der Rippe 44 ist dieselbe wie die bevorzugte Stellung des vertieften Abschnitts 112 des saugseitigen Kontaktblocks 50.
Die Turbinenrotor-Laufschaufel 28 empfängt eine Fliehkraft, die durch Drehung der Turbine 13 erzeugt wird. Während die Spitzenhülle 43 durch eine Fliehkraft F radial verformt wird, berührt der saugseitige Kontaktblock 50 den druckseitigen Kontaktblock 60 der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufel 28 auf einer Seite in Umfangsrichtung und der druckseitige Kontaktblock 60 berührt den saugseitigen Kontaktblock 50 der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufel 28 auf der anderen Seite in Umfangsrichtung. Mit anderen Worten berühren sich die druckseitige Kontaktfläche 140 der Spitzenhülle 43 der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 und die saugseitige Kontaktfläche 110 der Spitzenhülle 43 der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufel 28 in Umfangsrichtung leicht miteinander.
Als ein Beispiel wird der Grund für einen teilweisen Kontakt der saugseitigen Kontaktfläche 110 des saugseitigen Kontaktblocks 50 der saugseitigen Spitzenhülle 46 der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 mit der druckseitigen Kontaktfläche 140 des druckseitigen Kontaktblocks 60 der druckseitigen Spitzenhülle 48 der angrenzenden Turbinenrotor-Laufschaufeln 28, die der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 in Umfangsrichtung zugewandt sind, nachstehend unter Bezugnahme auf 11A bis 11C beschrieben.
Die Struktur um den saugseitigen Kontaktblock 50 und den druckseitigen Kontaktblock 60 mit der gegenüberliegenden saugseitigen Kontaktfläche 110, bzw. der druckseitigen Kontaktfläche 140 wird nachstehend unter Bezugnahme auf 11A beschrieben. 11A ist eine vergrößerte Draufsicht, die AA veranschaulicht, die eine Kombination von Abschnitten A und B ist, die in 3 veranschaulicht sind, bei der die saugseitige Kontaktfläche 110 und die druckseitige Kontaktfläche 140 so angeordnet sind, dass sie in Umfangsrichtung einander zugewandt sind. Mit anderen Worten ist diese Figur eine schematische Darstellung, welche die Struktur des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 veranschaulicht, die so angeordnet sind, dass sie einander in Umfangsrichtung zugewandt sind, wenn die Spitzenhülle 43 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite betrachtet wird. Außerdem veranschaulicht 11A einen trapezförmigen saugseitigen Endbereich 47, der auf der saugseitigen Spitzenhülle 46 bereitgestellt ist und durch eine von den Punkten A, B, C und D umgebene Zweipunkt-Kettenlinie dargestellt ist, und einen trapezförmigen druckseitigen Endbereich 49, der auf der druckseitigen Spitzenhülle 48 bereitgestellt ist und durch eine von den Punkten E, F, G und H umgebene Zweipunkt-Kettenlinie dargestellt ist.
Der saugseitige Endbereich 47 ist am Vorderkantenende 43a der Spitzenhülle 43 auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 angeordnet und schließt die Rippe 44, den saugseitigen Kontaktblock 50 und die stromabwärtige saugseitige Abdeckplatte 52 ein. Der saugseitige Kontaktblock 50, die Rippe 44 und die stromabwärtige saugseitige Abdeckplatte 52 sind in der Reihenfolge von der axial stromaufwärtigen Seite zur axial stromabwärtigen Seite angeordnet und einstückig ausgebildet. Es sei zu beachten, dass im saugseitigen Endbereich 47 eine Seite AB mit einem Bereich hoher Steifigkeit der Spitzenhülle 43 in der Nähe des Laufschaufelkörpers 42 gefaltet ist und eine Seite BC, eine Seite CD und eine Seite AD auf keine Weise von anderen Gliedern beschränkt sind und frei verschiebbare Enden (freie Enden) sind. Dementsprechend kann der saugseitige Endbereich 47 als ein einfaches Modell als ein trapezförmiger Ausleger ABCD mit der Seite AB als das feste Ende und der Seite CD als das freie Ende gesehen werden. Die Umfangsstellung der Seite AB, die das feste Ende ist, stimmt in etwa mit einer Seite AA 1 der Endfläche überein, die der Rückseite in Drehrichtung R1 des saugseitigen Kontaktblocks 50 zugewandt ist, die steifer ist als die stromabwärtige saugseitige Abdeckplatte 52. Dementsprechend ist die Seite AB, die das feste Ende ist, weniger verformbar als die Seite CD, die das freie Ende ist. Die Seite AB ist auf einer Verlängerungslinie einer Seite GH des druckseitigen Endbereichs 49 angeordnet, die in Axialrichtung angrenzend angeordnet ist. Die Länge der Seite AB, die das feste Ende des Auslegers ABCD ist, ist länger als die Länge der Seite CD, die das freie Ende ist.
Der druckseitige Endbereich 49 ist am Hinterkantenende 43b der Spitzenhülle 43 auf der Rückseite in Drehrichtung R1 angeordnet und schließt die Rippe 44, den druckseitigen Kontaktblock 60 und die stromaufwärtige druckseitige Abdeckplatte 62 ein. Der druckseitige Kontaktblock 60, die Rippe 44 und die stromaufwärtige druckseitige Abdeckplatte 62 sind in der Reihenfolge von der axial stromabwärtigen Seite zur axial stromaufwärtigen Seite angeordnet und einstückig ausgebildet. Im druckseitigen Endbereich 49 ist eine Seite EF mit einem Bereich hoher Steifigkeit der Spitzenhülle 43 in der Nähe des Laufschaufelkörpers 42 auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 gefaltet und eine Seite FG, eine Seite GH und eine Seite EH sind in keiner Weise von anderen Gliedern beschränkt und sind frei verschiebbare Enden (freie Enden). Dementsprechend kann der druckseitige Endbereich 49 als ein einfaches Modell als ein trapezförmiger Ausleger EFGH mit der Seite EF als das feste Ende gesehen werden. Die Stellung der Seite EF in Umfangsrichtung, die das feste Ende ist, stimmt in etwa mit einer Seite FF 1 der Endfläche überein, die dem Kontaktblock 60 auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 zugewandt ist, und ist auf einer Verlängerungslinie der Seite CD des angrenzenden saugseitigen Endbereichs 47 in Axialrichtung angeordnet. Die Länge der Seite EF, die das feste Ende des Auslegers EFGH ist, ist länger als die Länge der Seite GH, die das freie Ende ist.
11B ist eine Querschnittsansicht aus der in 3 und 11A veranschaulichten Richtung B, wobei die saugseitige Spitzenhülle 46 und die druckseitige Spitzenhülle 48 so angeordnet sind, dass die saugseitige Kontaktfläche 110 der druckseitigen Kontaktfläche 140 zugewandt ist, wobei der Spalt 71 zwischen der saugseitigen Kontaktfläche 110 der saugseitigen Spitzenhülle 46 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 der druckseitigen Spitzenhülle 48 ausgebildet ist. 11B ist eine Querschnittsansicht, welche die Kombination des saugseitigen Endbereichs 47 und des druckseitigen Endbereichs 49 bei Betrachtung aus der Richtung B veranschaulicht. 11B veranschaulicht ein einfaches Modell der Struktur der saugseitigen Spitzenhülle 46 und der druckseitigen Spitzenhülle 48. Mit anderen Worten veranschaulicht 11B die saugseitige Spitzenhülle 46 in einem vereinfachten Querschnitt der kombiniertenzwei Querschnitte: einen Querschnitt 50a des saugseitigen Kontaktblocks 50, der als ein verformter rechteckiger Querschnitt angegeben ist, der von den Punkten P1, P2, P3 und P4 umgeben ist und einen Querschnitt 52a der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52, der als ein verformter rechteckiger Querschnitt angegeben ist, der von den Punkten P3, P5, P6 und P7 umgeben ist. Der Querschnitt 52a der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 ist als das verformte Rechteck angegeben, das sich von der saugseitigen Kontaktfläche 110 von der axial stromaufwärtigen Seite zu der axial stromabwärtigen Seite weg erstreckt, um von der saugseitigen Kontaktfläche 110 getrennt zu werden, und nach oben in Radialrichtung nach außen geneigt ist. Die druckseitige Spitzenhülle 48 ist in einem vereinfachten Querschnitt aus zwei kombinierten Querschnitten veranschaulicht: einem Querschnitt 60a des druckseitigen Kontaktblocks, der als ein verformter rechteckiger Querschnitt angegeben ist, der von den Punkten P11, P12, P13 und P14 umgeben ist und einem Querschnitt 62a der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62, der als ein verformter rechteckiger Querschnitt angegeben ist, der von den Punkten P13, P15, P16 und P17 umgeben ist. Der Querschnitt 62a der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 ist als das verformte Rechteck angegeben, das sich von der druckseitigen Kontaktfläche 140 von der axialen stromabwärtigen Seite zu der axialen stromaufwärtigen Seite weg erstreckt, um von der druckseitigen Kontaktfläche 140 getrennt zu werden, und nach oben in Radialrichtung nach innen geneigt ist.
Die Einfachheit der Verformung und die Richtung der Verformung jedes Querschnitts aufgrund eines Unterschieds in der Querschnittsform zwischen einem Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 und einem Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 wird nachstehend beschrieben. Wie in 11B veranschaulicht, ist der Querschnitt 50a des saugseitigen Kontaktblocks 50, der einen Teil des Querschnitts 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 bildet, ein sich radial erstreckender verformter rechteckiger Querschnitt, während der Querschnitt 52a der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 ein verformter rechteckiger Querschnitt ist, der auf der radialen Außenseite entlang der Innenumfangsfläche 46b der saugseitigen Spitzenhülle 46 auf der radialen Innenseite nach oben geneigt ist und sich in der axial stromabwärtigen Richtung erstreckt.
Der Querschnitt 60a des druckseitigen Kontaktblocks, der den Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 bildet, ist ein sich radial erstreckender verformter rechteckiger Querschnitt, während der Querschnitt 62a der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 ein verformter rechteckiger Querschnitt ist, der auf der radialen Innenseite entlang der Innenumfangsfläche 48b der druckseitigen Spitzenhülle 48 auf der radialen Innenseite nach unten geneigt ist und sich in der axial stromaufwärtigen Richtung erstreckt.
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Unterschieds, wenn die Spitzenhülle 43 der Turbinenrotorschaufel 28 die Fliehkraft F empfängt, ist die Verformungsrichtung des Querschnitts 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 von der Verformungsrichtung des Querschnitts 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 unterschiedlich. Mit anderen Worten, angesichts dessen, dass eine Hauptachse des kleinsten sekundären Querschnittsmoments des Querschnitts 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 IM1 ist, die durch eine gestrichelte Linie angezeigt wird, und eine Richtung senkrecht zur Hauptachse IM1 IMD1 ist, die durch einen Pfeil angezeigt wird, ist die durch IMD1 angegebene Richtung die Richtung, in die der Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 die Fliehkraft F empfängt, am anfälligsten für Verformung und wird am meisten verformt. Angesichts dessen, dass eine Hauptachse des kleinsten sekundären Querschnittsmoments des Querschnitts 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 IM2 ist, die durch eine gestrichelte Linie angezeigt wird, und eine Richtung senkrecht zur Hauptachse IM2 IMD2 ist, die durch einen Pfeil angezeigt wird, ist die durch IMD2 angegebene Richtung die Richtung, in die der Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 die Fliehkraft F empfängt, am anfälligsten für Verformung und wird am meisten verformt. Die Richtung IMD1, in die der Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 verformt wird, ist eine Richtung, die stärker zur druckseitigen Kontaktfläche 140 geneigt ist als die radial äußere Richtung (die Richtung senkrecht zum Rotor 32) und näher an die druckseitige Kontaktfläche 140 der angrenzenden Laufschaufel kommt. Dies liegt daran, dass die Verlaufsrichtung der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52, die sich an den Querschnitt 50a des sich radial erstreckenden saugseitigen Kontaktblocks 50 anschließt, die Richtung nach oben auf der radialen Außenseite ist. Die Richtung IMD2, in die der Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 verformt wird, ist eine Richtung, die von der saugseitigen Kontaktfläche 110 der angrenzenden Laufschaufel entfernt ist und ferner zur axial stromaufwärtigen Seite hin geneigt ist als die Richtung IMD1, in die der Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 verformt wird. Dies liegt daran, dass die Verlaufsrichtung der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62, die sich an den Querschnitt 60a des sich radial erstreckenden druckseitigen Kontaktblocks anschließt, die Richtung nach unten auf der radialen Innenseite ist. Infolgedessen empfangen die saugseitige Spitzenhülle 46 und die druckseitige Spitzenhülle 48 die Fliehkraft F, sodass die saugseitige Kontaktfläche 110 und die druckseitige Kontaktfläche 140 angrenzender Laufschaufeln verformt werden, um voneinander entfernt zu sein.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 11A die relative Bewegung der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 der angrenzenden Laufschaufel in Umfangsrichtung beschrieben, wenn die Spitzenhülle 43 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite betrachtet wird. Im saugseitigen Endbereich 47, vereinfacht als Ausleger ABCD, und im druckseitigen Endbereich 49, vereinfacht als Ausleger EFGH der in Umfangsrichtung angrenzenden Laufschaufel, sind die Seite AB und die Seite EF, welche die festen Enden sind, gegenüber der Seite CD bzw. der Seite GH, welche die freien Enden sind, in Drehrichtung R1 angeordnet. Mit anderen Worten ist im saugseitigen Endbereich 47 die Seite AB, die das feste Ende ist, auf der Rückseite in Drehrichtung R1 angeordnet, und die Seite CD, die das freie Ende ist, ist auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 angeordnet. Im druckseitigen Endbereich 49 angrenzender Laufschaufeln in Umfangsrichtung ist die Seite EF, die das feste Ende ist, auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 angeordnet, und die Seite GH, die das freie Ende ist, ist auf der Rückseite in Drehrichtung R1 angeordnet. Der saugseitige Endbereich 47 und der druckseitige Endbereich 49 sind in Drehrichtung R1 so angeordnet, dass sie einander in entgegengesetzter Richtung zugewandt sind. Es sei zu beachten, dass bei Betrachtung in Einheiten von Laufschaufeln, wie in 3 veranschaulicht, der saugseitige Endbereich 47 am Vorderkantenende 43a auf der Vorderseite in Drehrichtung R1 in Bezug auf den Laufschaufelkörper 42 angeordnet ist und der druckseitige Endbereich 49 am Hinterkantenende 43b auf der Rückseite in Drehrichtung R1 in Bezug auf den Laufschaufelkörper 42 angeordnet ist. Das heißt, die Seite AB, die das feste Ende des saugseitigen Endbereichs 47 ist, und die Seite EF, die das feste Ende des druckseitigen Endbereichs 49 ist, sind auf der Vorderseite und der Rückseite in Drehrichtung R1 über den Laufschaufelkörper 42 angeordnet und der saugseitige Endbereich 47 erstreckt sich von der Seite AB, die das feste Ende ist, zu der Seite CD, die das freie Ende ist, auf der Vorderseite in Drehrichtung R1. Der druckseitige Endbereich 49 erstreckt sich von der Seite EF, die das feste Ende ist, zu der Seite GH, die das freie Ende ist, auf der Rückseite in Drehrichtung R1. Dementsprechend sind die Seite CD und GH, die freie Enden sind, gegenüber der Seite AB und der Seite EF, die feste Enden sind, in Umfangsrichtung (Drehrichtung R1) angeordnet. Die Länge des saugseitigen Endbereichs 47 in Drehrichtung (die Länge der Seite AD des Auslegers ABCD entlang des Spalts 71) ist etwa gleich der Länge in Drehrichtung des druckseitigen Endbereichs 49 (die Länge der Seite FG des Auslegers EFGH entlang des Spalts 71).
Wie vorstehend beschrieben, sind in dem Stellungsverhältnis zwischen dem saugseitigen Endbereich 47 und dem druckseitigen Endbereich 49, die über die saugseitige Kontaktfläche 110 und die druckseitige Kontaktfläche 140 aneinander angrenzen, die Formen des Auslegers ABCD und des Auslegers EFGH nach Verformung in Radialrichtung nach außen als Reaktion auf die Fliehkraft F als ein Ausleger ABC1D1 und ein Ausleger EFG1H1 angegeben. Das heißt, die Seite AB, die das feste Ende des Auslegers ABCD ist, wird kaum verformt und durch die Fliehkraft F bewegt. Andererseits ist, wie oben beschrieben, die Richtung IMD1 die Richtung, in die der Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 verformt wird, und ist die Richtung, die näher an die druckseitige Kontaktfläche 140 kommt. Dementsprechend bewegt sich die Seite CD, die das freie Ende ist, in Richtung der druckseitigen Kontaktfläche 140 der angrenzenden Laufschaufel. Die Stellung der bewegten Seite CD wird als eine Seite C1D1 angegeben. Nach der Verschiebung der Seite CD bewegt sich der Punkt D, welcher der Spitzenabschnitt der saugseitigen Kontaktfläche 110 ist, welcher der druckseitigen Anschlussfläche 140 am nächsten ist, zu dem Punkt D1, und die saugseitige Kontaktfläche 110 nähert sich der druckseitigen Kontaktfläche 140. Schließlich kann in der Nähe des Punkts D der saugseitigen Kontaktfläche 110, welcher der Spitzenabschnitt auf der Vorderseite (axial stromabwärtige Seite) des Auslegers ABCD in Drehrichtung R1 ist, die saugseitige Kontaktfläche 110 die druckseitige Kontaktfläche 140 teilweise berühren.
Andererseits ist, wie vorstehend beschrieben, die Richtung IMD2, in die der Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 verformt wird, die Richtung entfernt von der saugseitigen Kontaktfläche 110. Somit empfängt der Ausleger EFGH auf der Seite der druckseitigen Kontaktfläche 140, die der saugseitigen Kontaktfläche 110 zugewandt angeordnet ist, die Fliehkraft F, so dass sich die Seite GH, die das freie Ende ist, von der saugseitigen Kontaktfläche 110 weg bewegt. Die Stellung des Punktes A auf der Seite der saugseitigen Kontaktfläche 110, die dem Punkt G nahe dem freien Ende der druckseitigen Kontaktfläche 110 in axialer Richtung am nächsten zur saugseitigen Kontaktfläche 140 zugewandt ist, ist jedoch ein Teil des festen Endes, das den Ausleger ABCD bildet und sich als Reaktion auf die Fliehkraft F kaum bewegt. Somit besteht keine Möglichkeit, dass sich der Punkt A des Auslegers ABCD auf der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der Punkt G des Auslegers EFGH auf der druckseitigen Kontaktfläche 140 unter der Fliehkraft F einander berühren. Es sei zu beachten, dass in 11A die Laufschaufelform in einem stationären Zustand durch eine Zweipunkt-Kettenlinie angezeigt wird und die verformte Laufschaufelform im Betriebszustand durch eine durchgezogene Linie angezeigt wird.
Wie in 11C veranschaulicht, empfangen die saugseitige Spitzenhülle 46 und die druckseitige Spitzenhülle 48 die Fliehkraft F und erfahren eine Torsionsverformung als Reaktion auf die Drehkraft in entgegengesetzten Richtungen, sodass die saugseitige Kontaktfläche 110 und die druckseitige Kontaktfläche 140 einander an den oberen Enden der gegenüberliegenden Kontaktflächen berühren. Mit anderen Worten, wie in 11C veranschaulicht, empfängt der Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 die Fliehkraft F und dreht sich in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn R2 auf dem Flächengebilde in 11C. Andererseits empfängt der Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 die Zentrifugalkraft F und dreht sich in eine Richtung im Uhrzeigersinn R3. Der Grund hierfür wird weiter unten beschrieben.
Wie in 11B veranschaulicht, kann der Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 als ein kombinierter Querschnitt des Querschnitts 50a (verformter rechteckiger Querschnitt P1P2P3P4) des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des Querschnitts 52a (verformter rechteckiger Querschnitt P3P5P6P7) der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte angegeben werden. Der Querschnitt 50a des saugseitigen Kontaktblocks 50 ist ein sich radial erstreckender rechteckiger Querschnitt mit einer großen axialen Breite und einer hohen Steifigkeit. Somit erfährt der Querschnitt 50a des saugseitigen Kontaktblocks 50 selbst beim Empfangen der Fliehkraft F kaum eine Torsionsverformung aufgrund von Drehung. Andererseits ist der Querschnitt 52a der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 ein dünner länglicher rechteckiger Querschnitt, der sich in axial stromabwärtiger Richtung erstreckt, und die Stellung eines Querschnittszentrums 52G des Querschnitts 52a der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 ist in Axialrichtung stromabwärts von dem Querschnitt 50a des saugseitigen Kontaktblocks 50 getrennt. Dementsprechend wird der Querschnitt 52a der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 als Reaktion auf die Fliehkraft F radial nach außen verformt und ist in Radialrichtung nach außen hochgeklappt. In einer Stellung (Seite P3P7), in welcher der Querschnitt 50a des saugseitigen Kontaktblocks 50 mit dem Querschnitt 52a der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 gefaltet ist, dreht sich der saugseitige Kontaktblock 50 aufgrund des vom Querschnitt 50a des saugseitigen Kontaktblocks 50 empfangenen Drehmoments vom Querschnitt 52a der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 52 unter der Fliehkraft F in eine Richtung entgegen des Uhrzeigersinns R2, was zu einer Torsionsverformung führt.
In ähnlicher Weise kann, wie in 11B veranschaulicht, der Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 als ein kombinierter Querschnitt des Querschnitts 60a (verformter rechteckiger Querschnitt P11P12P13P14) des druckseitigen Kontaktblocks 60 und des Querschnitts 62a (verformter rechteckiger Querschnitt P13P15P16P17) der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 angegeben werden. Der Querschnitt 60a des druckseitigen Kontaktblocks ist ein sich radial erstreckender verformter rechteckiger Querschnitt mit einer großen axialen Breite und einer hohen Steifigkeit. Somit erfährt der Querschnitt 60a des druckseitigen Kontaktblocks 60 beim Empfangen der Fliehkraft F kaum eine Torsionsverformung aufgrund von Drehung. Andererseits ist der Querschnitt 62a der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 ein dünner länglicher rechteckiger Querschnitt, der sich in axial stromaufwärtiger Richtung erstreckt, und die Stellung eines Querschnittszentrums 62G des Querschnitts 62a ist in Axialrichtung stromaufwärts von dem Querschnitt 60a des druckseitigen Kontaktblocks getrennt. Dementsprechend wird der Querschnitt 62a der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 als Reaktion auf die Fliehkraft F radial nach außen verformt und ist in Radialrichtung nach außen hochgeklappt. In einer Stellung (Seite P13P17), in welcher der Querschnitt 60a des druckseitigen Kontaktblocks 60 mit dem Querschnitt 62a der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 gefaltet ist, dreht sich der druckseitige Kontaktblock 60 aufgrund des vom Querschnitt 60a des druckseitigen Kontaktblocks 60 aufgenommenen Drehmoments von dem Querschnitt 62a der stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 unter der Fliehkraft F in eine Richtung entgegen des Uhrzeigersinns R3, was zu einer Torsionsverformung führt.
In 11C sind die Drehrichtungen der saugseitigen Spitzenhülle 46 und der druckseitigen Spitzenhülle 48 als Reaktion auf die Fliehkraft F als die Pfeile R2, R3 angegeben. Wenn die Fliehkraft F auf den Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 und den Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 wirkt, dreht sich der Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 in eine Richtung entgegen des Uhrzeigersinns R2 und der Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 dreht sich in eine Richtung im Uhrzeigersinn R3. Wenn daher die Fliehkraft F auf die Spitzenhülle 43 wirkt, berühren das radiale Außenende der saugseitigen Kontaktfläche 110 der saugseitigen Spitzenhülle 46 (Punkt P1 auf dem Querschnitt 50a des saugseitigen Kontaktblocks 50) und das radiale Außenende der druckseitigen Kontaktfläche 140 der druckseitigen Spitzenhülle 48 (Punkt P11 auf dem Querschnitt 60a des druckseitigen Kontaktblocks 60) teilweise einander an einem Punkt Q und die saugseitige Spitzenhülle 46 und die druckseitige Spitzenhülle 48 drehen sich um den Punkt Q in entgegengesetzte Richtungen, die als Pfeil R2 und Pfeil R3 angegeben sind. Es sei zu beachten, dass in 11C die Querschnittsform der Spitzenhülle 43 im stationären Zustand durch eine Zweipunkt-Kettenlinie angegeben wird und die Querschnittsform der Spitzenhülle 43 im Betriebsrotationszustand unter der Fliehkraft F durch eine durchgezogene Linie angegeben wird.
Wie unter Bezugnahme auf 11A bis 11C beschrieben ist, sind der Querschnitt 46a der saugseitigen Spitzenhülle 46 und der Querschnitt 48a der druckseitigen Spitzenhülle 48 über die saugseitige Kontaktfläche 110 und die druckseitige Kontaktfläche 140 einander zugewandt und diese Querschnitte weisen unterschiedliche Formen auf. Infolgedessen können die saugseitige Kontaktfläche 110 und die druckseitige Kontaktfläche 140 teilweise einander berühren und beschädigt werden. Aus diesem Grund ist es erforderlich, durch Kontakt verursachte Schäden zu vermeiden und Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Turbinenrotor-Laufschaufel zu ergreifen und es ist wichtig, die vertieften Abschnitte 112, 142 an geeigneten Stellungen der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 bereitzustellen.
In dieser Beschreibung sind der Einfachheit halber die saugseitige Kontaktfläche 110 und die druckseitige Kontaktfläche 140 in Umfangsrichtung (Drehrichtung R1) über den Spalt 71 angeordnet. Bei der Montage berührt jedoch die saugseitige Kontaktfläche 110 die druckseitige Kontaktfläche 140 der angrenzenden Laufschaufel ohne jeglichen Spalt. Während des Betriebs wird jedoch der Spalt 71 aufgrund der Fliehkraft und der Wärmeausdehnung erzeugt, und wie vorstehend beschrieben, können die Kontaktflächen aufgrund der Verformungen und Vibrationen der saugseitigen Spitzenhülle 46 und der druckseitigen Spitzenhülle 48 teilweise einander berühren.
In der Turbinenrotor-Laufschaufel 28, wie in der vorliegenden Ausführungsform, sind die vertieften Abschnitte 112, 142 im gesamten Bereich von den axial oberen Enden zu den axial unteren Enden des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der axial stromabwärtigen Seite bereitgestellt und es ist möglich, einen Kontakt der saugseitigen Kontaktfläche 110 mit der druckseitigen Kontaktfläche 140 der angrenzenden Laufschaufel am axial stromabwärtigen Ende zu vermeiden. Das heißt, die Kontaktposition der saugseitigen Kontaktfläche 110 mit der druckseitigen Kontaktfläche 140 der Spitzenhülle 43 kann in Bezug auf die Kontaktblockenden 114, 144 des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf eine Stellung nahe der Basis der Rippe 44 auf der Mittelseite eingestellt werden. Infolgedessen kann der Bereich nahe den Basen der Rippe 44 mit einer hohen Festigkeit des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf den Kontaktbereich eingestellt werden, um einen Kontakt am axial stromabwärtigen Ende zu vermeiden, wodurch ferner die Haltbarkeit der Laufschaufeln verbessert wird.
Insbesondere ist, wie vorstehend beschrieben, die geneigte Fläche 116, die eine große Umfangsdicke aufweist und sich zu der saugseitigen Abdeckplatte 51 und der druckseitigen Abdeckplatte 61 in Umfangsrichtung erstreckt, auf dem saugseitigen Kontaktblock 50 und dem druckseitigen Kontaktblock 60 ausgebildet, wodurch ermöglicht wird, dass die Kontaktblöcke einander an dem Abschnitt mit einer hohen Steifigkeit berühren. Außerdem kann durch Bilden der Hohlkehle 120 der Rippe 44 an den Stellen, an denen die vertieften Abschnitte 112, 142 ausgebildet sind, der Kontaktbereich der saugseitigen Kontaktfläche 110 mit der druckseitigen Kontaktfläche 140 groß gemacht werden, wodurch die Konzentration der Last, die durch Kontakt der angrenzenden Laufschaufel verursacht wird, unterdrückt wird.
Wie in der vorliegenden Ausführungsform sind in der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 die vertieften Abschnitte 112, 142 vorzugsweise über die gesamten Bereiche von den radialen oberen Enden zu den radialen unteren Enden der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 des saugseitigen Kontaktblocks 50, bzw. des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der axial stromabwärtigen Seite bereitgestellt, oder können nur auf radialen Teilbereichen des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der axial stromabwärtigen Seite bereitgestellt werden. Wenn sie in den radialen Teilbereichen bereitgestellt sind, sind die vertieften Abschnitte vorzugsweise in den Bereichen bereitgestellt, welche die jeweiligen radialen Außenenden einschließen. Mit anderen Worten schließen die vertieften Abschnitte 112, 142 vorzugsweise die radiale Außenendfläche und die axial stromabwärtige Endfläche der saugseitigen Kontaktfläche 110 ein und erstrecken sich in Radialrichtung nach innen.
Außerdem sind in der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 in der vorliegenden Ausführungsform die vertieften Abschnitte 112, 142 an axial stromabwärtigen Enden der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 bereitgestellt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. In der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 können die vertieften Abschnitte an radialen Außenenden der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 bereitgestellt sein. In der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 sind die vertieften Abschnitte an den radialen Außenenden der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 ausgebildet und somit ist es möglich, den Kontakt zwischen den radialen Außenenden der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 voneinander zu verhindern, wodurch die Kontaktposition vom Ende zur Mitte hin verschoben wird. Der am radial Außenende ausgebildete vertiefte Abschnitt ist vorzugsweise von der Außenfläche des radialen Innenendes zum radialen Außenende hin geneigt, um näher an die Rippe 44 heranzukommen. Dadurch können hochfeste Bereiche des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf den Kontaktbereich eingestellt werden, wodurch die Beständigkeit weiter verbessert wird. Somit sind in der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 die vertieften Abschnitte vorzugsweise über die gesamten Bereiche von der axial stromaufwärtigen Seite zur axial stromabwärtigen Seite der radialen Außenenden der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 bereitgestellt, oder können nur in axialen Teilbereichen des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der radialen Außenseite bereitgestellt werden. Wenn sie in den axialen Teilbereichen bereitgestellt sind, sind die vertieften Abschnitte vorzugsweise in den Bereichen bereitgestellt, welche die jeweiligen axialen stromabwärtigen Enden einschließen.
Außerdem können in der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 die vertieften Abschnitte sowohl am axial stromabwärtigen Ende als auch am radialen Außenende der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 ausgebildet sein.
In der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 kann der vertiefte Abschnitt 112, 142 auf einem des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann in der Turbine 28 der vertiefte Abschnitt 112, 142 auf einer Kontaktfläche der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 ausgebildet sein und die andere Kontaktfläche kann eine vollständig flache Oberfläche sein. Mindestens einer der vertieften Abschnitte 112, 142 ist bereitgestellt und somit kann die Kontaktposition der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140 in Bezug auf die Kontaktblockenden 114, 144 auf eine Stellung nahe der Basis der Rippe 44 auf der Mittelseite eingestellt werden.
Außerdem ist in der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 der vertiefte Abschnitt 112 vorzugsweise am axial stromabwärtigen Ende des saugseitigen Kontaktblocks 50 der saugseitigen Spitzenhülle 46 ausgebildet, die vom Zwischenverbindungsabschnitt 58 entfernt ist. Dies erleichtert die Herstellung des vertieften Abschnitts 112.
12 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktfläche (der saugseitigen Kontaktfläche 110 und der druckseitigen Kontaktfläche 140) veranschaulicht. Bezugnehmend auch auf 6 und 9 ist in der Turbinenrotor-Laufschaufel die Beschichtung 102 auf der Oberfläche des Grundmaterials 100 in den Bereichen, die den Kontaktflächen des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 entsprechen, ausgebildet, um die Kontaktfläche zu bilden. Die Kontaktfläche kann von einem Bediener durch Schritte oder unter Verwendung einer automatischen Fertigungsvorrichtung hergestellt worden sein. Das Folgende ist eine Beschreibung in dem Fall, in dem der Bediener Operationen durchführt.
Der Bediener führt einen Schritt des thermischen Spritzens der Kontaktbeschichtung auf einen Bereich durch, welcher der Kontaktfläche des Grundmaterials entspricht (Schritt S12). Als nächstes führt der Bediener einen Schritt des Polierens der Oberfläche der Kontaktbeschichtung durch, die auf der Oberfläche des Grundmaterials ausgebildet ist (Schritt S14). Der Bediener poliert die Oberfläche der Kontaktbeschichtung, um die flache Oberfläche 102a zu bilden. Als nächstes führt der Bediener einen Schritt des Bildens des vertieften Abschnitts 112 an dem Ende an dem axial stromabwärtigen Ende der Kontaktbeschichtung durch (Schritt S16).
In dem Kontaktflächenherstellungsverfahren, indem die gesamte Oberfläche der Beschichtung auf der Kontaktfläche poliert wird und dann der vertiefte Abschnitt auf einem Teil der Oberfläche ausgebildet wird, kann ein Kontakt in der Nähe des Kontaktblockendes 114 mit einer geringen Steifigkeit vermieden werden und die Stellung in der Nähe der Basis der Rippe 44 mit einer hohen Steifigkeit kann in der Kontaktstellung eingestellt werden, um die Kontaktfläche der Turbinenrotor-Laufschaufel in die Lage zu versetzen, Schäden zu verhindern, die durch teilweisen Kontakt verursacht werden. Dadurch kann die Kontaktfläche mit einer höheren Beständigkeit hergestellt werden.
Das vorstehend beschriebene Kontaktflächenherstellungsverfahren kann verwendet werden, um eine neue Turbinenrotor-Laufschaufel-Kontaktfläche herzustellen, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das vorstehend beschriebene Kontaktflächenherstellungsverfahren kann auch auf den Fall angewendet werden, bei dem die Beschichtung durch Reparatur einer gebrauchten Turbinenrotor-Laufschaufel gebildet wird.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform einer Turbinenrotor-Laufschaufel beschrieben. 13 ist eine schematische Darstellung, die eine schematische Konfiguration einer Spitzenhülle der Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 14 ist eine Vorderansicht, die eine schematische Konfiguration des saugseitigen Kontaktblocks in 13 veranschaulicht. Die Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Struktur der Kontaktblöcke (des saugseitigen Kontaktblocks 50 und des druckseitigen Kontaktblocks 60).
Wie in 13 und 14 veranschaulicht, schließt die Spitzenhülle 43 der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 in der vorliegenden Ausführungsform eine Rippe 44, eine saugseitige Spitzenhülle 246 und eine druckseitige Spitzenhülle 48 ein. Die Form und Struktur der saugseitigen Spitzenhülle 246 der Spitzenhülle 43 in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von denen der ersten Ausführungsform, jedoch sind die Form und Struktur der Rippe 44 und der druckseitigen Spitzenhülle 48 die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
Die saugseitige Spitzenhülle 246 in der vorliegenden Ausführungsform schließt einen saugseitigen Kontaktblock 250 und eine saugseitige Abdeckplatte 251 ein, die mit der Rippe 44 gefaltet ist und sich von der Rippe 44 zur axial stromabwärtigen Seite erstreckt. Die Rippe 44, der saugseitige Kontaktblock 250 und die saugseitige Abdeckplatte 251 sind einstückig ausgebildet, um ein einzelnes Teil zu bilden. Außerdem schließt die saugseitige Abdeckplatte 251 eine stromabwärtige saugseitige Abdeckplatte 252, die auf der Seite der saugseitigen Laufschaufeloberfläche 42a auf der axial stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Rippe 44 und auf der Seite des saugseitigen Kontaktblocks 250 auf der Vorderkantenseite 42c ausgebildet ist, und eine stromabwärtige druckseitige Abdeckplatte 266, die auf der Seite des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der Hinterkantenseite 42d ausgebildet ist, ein. Die druckseitige Spitzenhülle 48 hat die gleiche Form und Struktur wie die der ersten Ausführungsform und ist aus dem druckseitigen Kontaktblock 60 und einer druckseitigen Abdeckplatte 61 ausgebildet. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist die druckseitige Abdeckplatte 61 aus einer stromaufwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 56 auf der Vorderkantenseite 42c und einer stromaufwärtigen druckseitigen Abdeckplatte 62 auf der Hinterkantenseite 42d ausgebildet.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform weist der saugseitige Kontaktblock 250 in der vorliegenden Ausführungsform eine saugseitige Kontaktfläche (erste Oberfläche) 210 auf, die der Vorderseite in Drehrichtung in Umfangsrichtung zugewandt ist. Der saugseitige Kontaktblock 250 weist eine Struktur mit einer Dicke in der Richtung senkrecht zu der saugseitigen Kontaktfläche 210 auf der axial stromabwärtigen Seite in Bezug auf die saugseitige Kontaktfläche 210 auf, die sich auf der gegenüberliegenden Seite zu der saugseitigen Kontaktfläche 210 in der Axialrichtung erstreckt und ist mit der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 252 gekoppelt. Der saugseitige Kontaktblock 250 weist eine geneigte Fläche 116 auf, deren Dicke zur axial stromabwärtigen Seite hin allmählich abnimmt. Der saugseitige Kontaktblock 250 ist ein Ende auf der gegenüberliegenden Seite in Umfangsrichtung der saugseitigen Kontaktfläche 210, ist mit der Rippe 44 auf der axial stromaufwärtigen Seite gefaltet und ist mit der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 252 der saugseitigen Spitzenhülle 246 über die geneigte Fläche 116 auf der axial stromabwärtigen Seite gefaltet.
Wie in 13 veranschaulicht, bildet das Kontaktblockende 214, das der axial stromabwärtigen Seite des saugseitigen Kontaktblocks 250 zugewandt ist, einen Teil der saugseitigen Abdeckendfläche 64, die sich zur axial stromabwärtigen Seite parallel zur stromabwärtigen druckseitigen Abdeckendfläche 64a auf der Hinterkantenseite 42d erstreckt und mit der Endfläche der stromabwärtigen saugseitigen Abdeckplatte 252 auf der axial stromabwärtigen Seite gefaltet ist. Die axiale Stellung eines Spitzenabschnitts 214a des Kontaktblockendes 214 des saugseitigen Kontaktblocks 250 auf der Vorderseite in Drehrichtung stimmt mit der axialen Stellung überein, in der sich die Hohlkehlenaußenkante 120a der Hohlkehle 120 auf der Seite der saugseitigen Spitzenhülle 246 treffen.
Die Konfiguration der druckseitigen Kontaktfläche 140 und des druckseitigen Kontaktblocks 60 auf der axial stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die Rippe 44, und die geneigte Oberfläche 116, die sich vom druckseitigen Kontaktblock 60 zur Vorderkante 42c erstreckt, und die druckseitige Abdeckplatte 61 (die stromaufwärtige druckseitige Abdeckplatte 62) in der vorliegenden Ausführungsform sind denen der ersten Ausführungsform ähnlich.
Der saugseitige Kontaktblock 250 in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Kontaktblock in der ersten Ausführungsform, wie in 6 und 8 veranschaulicht. Das heißt, wie vorstehend beschrieben, ist die Endfläche des saugseitigen Kontaktblocks 250 auf der axial stromabwärtigen Seite eine Endfläche, die das Kontaktblockende 214 bildet und sich vom Spitzenabschnitt 214a des Kontaktblockendes 214 auf der axial stromaufwärtigen Seite zur axial stromabwärtigen Seite parallel zur stromabwärtigen druckseitigen Abdeckendfläche 64a auf der Hinterkantenseite 42d erstreckt. Mit anderen Worten, wenn die Form der saugseitigen Kontaktfläche 210 in der vorliegenden Ausführungsform mit der Form der saugseitigen Kontaktfläche 110 in der ersten Ausführungsform verglichen wird, unterscheidet sich die axiale Stellung des Spitzenabschnitts 214a in der vorliegenden Ausführungsform von der axialen Stellung eines Spitzenabschnitts 114a in der ersten Ausführungsform. Der Spitzenabschnitt 214a in der vorliegenden Ausführungsform stimmt mit der axialen Stellung der Hohlkehlenaußenkante 120a der Rippe 44 auf der Seite der saugseitigen Spitzenhülle 46 überein. Andererseits ist die axiale Stellung des Spitzenabschnitts 114a in der ersten Ausführungsform auf der axial stromabwärtigen Seite in Bezug auf die axiale Stellung der Hohlkehlenaußenkante 120a der Rippe 44 auf der Seite der saugseitigen Spitzenhülle 46 ausgebildet und der vertiefte Abschnitt 112 ist im Bereich von der Hohlkehlenaußenkante 120a bis zum Kontaktblockende 114 ausgebildet.
Das Kontaktblockende 214 des saugseitigen Kontaktblocks 250 wird in der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit dem Laufschaufelkörper 42 und der Spitzenhülle 43 gleichzeitig im Gießverfahren der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 ausgebildet.
Material und Formungsverfahren der Beschichtung 102, die auf die saugseitige Kontaktfläche 210 des saugseitigen Kontaktblocks 250 in der vorliegenden Ausführungsform aufgebracht wird, sind gleich dem Material und Formungsverfahren in der ersten Ausführungsform.
Jedoch unterscheidet sich das Beschichtungsformungsverfahren in der vorliegenden Ausführungsform von dem Kontaktflächenherstellungsverfahren in der ersten Ausführungsform, das in 12 veranschaulicht ist, dadurch, dass der Schritt des Bildens des vertieften Abschnitts 112 in Schritt 16 entfällt. Mit anderen Worten wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, das Kontaktblockende 214 des saugseitigen Kontaktblocks 250 im Gießverfahren der Turbinenrotor-Laufschaufel 28 als ein Ende ausgebildet, das von dem Spitzenabschnitt 214a ausgeht, der sich an der Hohlkehlenaußenkante 120a der Rippe 44 auf der Seite der saugseitigen Spitzenhülle 46 befindet. Dementsprechend schließt die saugseitige Kontaktfläche 110 in der vorliegenden Ausführungsform keinen Abschnitt ein, in dem der vertiefte Abschnitt 112 in der ersten Ausführungsform ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform stimmt die axiale Stellung des Kontaktblockendes 214 des saugseitigen Kontaktblocks 250 mit der Stellung der hochsteifen Basis der Rippe 44 überein. Somit berührt selbst dann, wenn ein teilweiser Kontakt mit der druckseitigen Kontaktfläche 140 der angrenzenden Laufschaufel erfolgt, die druckseitige Kontaktfläche die saugseitige Kontaktfläche 210 nahe der hochsteifen Basis der Rippe 44 und somit besteht keine Möglichkeit, dass die saugseitige Kontaktfläche 210 beschädigt wird, was die Zuverlässigkeit der Laufschaufel verbessert.
Außerdem kann, gemäß dem Kontaktflächenherstellungsverfahren in der vorliegenden Ausführungsform im Gegensatz zu dem Kontaktflächenherstellungsverfahren in der ersten Ausführungsform, der Schritt des Bildens des vertieften Abschnitts 112, der in 12 veranschaulicht ist (Schritt S16), weggelassen werden, um das Herstellungsverfahren zu verkürzen und Herstellungskosten zu red uzieren.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird selbst dann, wenn ein teilweiser Kontakt mit der Kontaktfläche der angrenzenden Laufschaufel erfolgt, der Kontakt in der Stellung nahe der hochsteifen Basis der Rippe 44 der Kontaktfläche hergestellt, wodurch eine Beschädigung der Kontaktfläche unterdrückt wird.
Bezugszeichenliste

11: Kompressor
12: Brennkammer
13: Turbine
27: Leitschaufel
28: Rotorlaufschaufel (Turbinenrotor-Laufschaufel)
32: Rotor (Drehwelle)
41: Laufschaufelfuß
42: Laufschaufelkörper
42a: Saugfläche (saugseitige Laufschaufeloberfläche)
42b: Druckfläche (druckseitige Laufschaufeloberfläche)
42c: Vorderkante
42d: Hinterkante
43: Spitzenhülle
43a: Vorderkantenende
43b: Hinterkantenende
44: Dichtungsrippe (Rippe)
44a: Endfläche
46: Saugseitiges Spitzenhülle
47: Saugseitiger Endbereich
49: Druckseitiger Endbereich
48: Druckseitige Spitzenhülle
50, 250: Saugseitiger Kontaktblock
60: Druckseitiger Kontaktblock
51, 251: Saugseitige Abdeckplatte
52, 252: Stromabwärtige saugseitige Abdeckplatte
56: Stromaufwärtige saugseitige Abdeckplatte
54: Druckseitige Abdeckendfläche
54a: Stromaufwärtige saugseitige Abdeckendfläche
64: Saugseitige Abdeckendfläche
64a: Stromabwärtige druckseitige Abdeckendfläche
58, 68: Zwischenverbindungsabschnitt
61: Druckseitige Abdeckplatte
62: Stromaufwärtige druckseitige Abdeckplatte
66, 266: stromabwärtige druckseitige Abdeckplatte
71: Spalt
100: Grundmaterial
102: Beschichtung
102a: Flache Oberfläche
110, 210: Saugseitige Kontaktfläche (erste Oberfläche)
140: Druckseitige Kontaktfläche (zweite Oberfläche)
112, 142: Vertiefter Abschnitt
112a, 142a: Geneigte Fläche des vertieften Abschnitts
114, 144, 214: Kontaktblockende
116: Geneigte Fläche
116a: Außenkante der geneigten Fläche
120: Hohlkehle
120a: Außenkante der Hohlkehle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012225207 A [0004]

Claims

Turbinenrotor-Laufschaufel, umfassend: einen Laufschaufelkörper, einschließlich einer Druckfläche und einer Saugfläche; und eine Spitzenhülle, die an einem Spitzenabschnitt des Laufschaufelkörpers bereitgestellt ist, wobei die Spitzenhülle in einer Radialrichtung von der Druckfläche zu der Saugfläche in einer Axialrichtung nach außen geneigt ist, wobei: die Spitzenhülle eine Rippe, die an einem Mittelabschnitt in einer Umfangsrichtung angeordnet ist, wobei sich die Rippe in der Radialrichtung nach außen erstreckt, eine druckseitige Spitzenhülle auf der Druckflächenseite und eine saugseitige Spitzenhülle auf der Saugflächenseite einschließt, die saugseitige Spitzenhülle einen saugseitigen Kontaktblock an einem Vorderkantenende der Spitzenhülle einschließt, die druckseitige Spitzenhülle einen druckseitigen Kontaktblock an einem Hinterkantenende der Spitzenhülle einschließt, der saugseitige Kontaktblock eine erste Oberfläche einschließt, die in die Umfangsrichtung weist, der druckseitige Kontaktblock eine zweite Oberfläche einschließt, die in eine Richtung weist, die der Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, in welche die erste Oberfläche weist, und ein vertiefter Abschnitt an mindestens einem axial stromabwärtigen Ende oder einem radialen Außenende von mindestens einer der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche ausgebildet ist.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche der angrenzenden Laufschaufel in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: die saugseitige Spitzenhülle konfiguriert ist aus: dem saugseitigen Kontaktblock; und einer saugseitigen Abdeckplatte, die sich von einer Kante einer axialen Innenumfangsfläche der Spitzenhülle entlang der axialen Innenumfangsfläche der Spitzenhülle in Richtung der axialen stromabwärtigen Seite der Rippe erstreckt, um von der ersten Oberfläche entfernt zu sein, die druckseitige Spitzenhülle konfiguriert ist aus: dem druckseitigen Kontaktblock; und einer druckseitigen Abdeckplatte, die sich von der Kante der axialen Innenumfangsfläche der Spitzenhülle entlang der axialen Innenumfangsfläche der Spitzenhülle in Richtung der axialen stromaufwärtigen Seite der Rippe erstreckt, um von der zweiten Oberfläche entfernt zu sein; und in einer Umfangsschnittansicht, welche die erste Oberfläche oder die zweite Oberfläche umschließt, erstreckt sich die saugseitige Spitzenhülle in Richtung der axialen stromabwärtigen Seite und ist zur radialen Außenseite geneigt, und die druckseitige Spitzenhülle erstreckt sich in Richtung der axial stromaufwärtigen Seite und ist zur radialen Innenseite geneigt.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß Anspruch 3, wobei: wenn ein Spalt betrachtet wird, der zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, ein Winkel, der zwischen der ersten Oberfläche und einer Innenumfangsfläche ausgebildet ist, die einer radialen Innenseite der saugseitigen Spitzenhülle in einer Richtung im Uhrzeigersinn von der ersten Oberfläche zugewandt ist, kleiner als 90 Grad ist; und ein Winkel, der zwischen der zweiten Oberfläche und einer Innenumfangsfläche ausgebildet ist, die einer radialen Innenseite der druckseitigen Spitzenhülle in einer Richtung entgegen des Uhrzeigersinns von der zweiten Oberfläche zugewandt ist, größer als 90 Grad ist.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der vertiefte Abschnitt, der am axial stromabwärtigen Ende der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche entlang eines Spalts ausgebildet ist, der zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, mindestens eine radial äußere Endoberfläche und eine axial stromabwärtige Endoberfläche der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche einschließt und sich zur radialen Innenseite erstreckt.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Rippe über eine Hohlkehle mit dem Kontaktblock oder der Abdeckplatte gekoppelt ist, und ein axial stromaufwärtiges Ende des vertieften Abschnitts, der am axial stromabwärtigen Ende entlang eines Spalts ausgebildet ist, der zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, zwischen einer Stellung einer Außenkante auf der axial stromabwärtigen Seite und einer Stellung einer Außenkante auf der axial stromaufwärtigen Seite der Hohlkehle ausgebildet ist.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die Spitzenhülle Folgendes einschließt: einen saugseitigen Endbereich, der an einem Vorderkantenende bereitgestellt ist, wobei der saugseitige Endbereich ein festes Ende an dem Laufschaufelkörper aufweist und sich von dem festen Ende zu einer saugseitigen Abdeckendfläche erstreckt, die ein freies Ende an einer Vorderseite in einer Drehrichtung ist; und einen druckseitigen Endbereich, der an einem Hinterkantenende bereitgestellt ist, wobei der druckseitige Endbereich ein festes Ende an dem Laufschaufelkörper aufweist und sich von dem festen Ende zu einer druckseitigen Abdeckendfläche erstreckt, die ein freies Ende an einer Rückseite in der Drehrichtung ist.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der vertiefte Abschnitt, der am axial stromabwärtigen Ende der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, von einer Außenoberfläche eines axial stromaufwärtigen Endes des vertieften Abschnitts in Richtung des axial stromabwärtigen Endes geneigt ist, um sich von einer Kontaktfläche in Umfangsrichtung zurückzuziehen.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der vertiefte Abschnitt, der auf der radialen Außenseite der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, von einer Außenoberfläche eines radialen Innenendes des vertieften Abschnitts in Richtung des radialen Außenendes geneigt ist, um näher an die Rippe heranzukommen.
Turbinenrotor-Laufschaufel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: der saugseitige Kontaktblock einschließlich der ersten Oberfläche mit der Rippe auf einer axial stromaufwärtigen Seite des saugseitigen Kontaktblocks gefaltet ist und mit einer saugseitigen Abdeckplatte auf einer axial stromabwärtigen Seite über eine geneigte Fläche gefaltet ist; und der druckseitige Kontaktblock einschließlich der zweiten Oberfläche mit der Rippe auf einer axial stromabwärtigen Seite des druckseitigen Kontaktblocks gefaltet ist und mit einer druckseitigen Abdeckplatte auf einer axial stromaufwärtigen Seite über eine geneigte Fläche gefaltet ist.
Turbomaschine, umfassend die Turbinenrotor-Laufschaufel, die in einem der Ansprüche 1 bis 10 beschrieben ist.
Verfahren zum Herstellen einer Kontaktfläche, wobei die Kontaktfläche mindestens eine der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche der Turbinenrotor-Laufschaufel ist, die in einem der Ansprüche 1 bis 10 beschrieben ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden einer Beschichtung auf einer Oberfläche eines Grundmaterials, wobei die Oberfläche als die Kontaktfläche der Turbinenrotor-Laufschaufel dient; Polieren und Abflachen einer Oberfläche der gebildeten Beschichtung; und Polieren mindestens eines axial stromabwärtigen Endes oder eines radialen Außenendes der Beschichtung, um den vertieften Abschnitt zu bilden.