JP5232084B2 - タービン動翼 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る実施例1の動翼シュラウドの構成を示す平面図である。図2は、図1の動翼シュラウドのA−A断面図である。
このような構成を有する実施例1では、従来技術と同様に、温度の下がった冷却空気と燃焼ガスの混合気が、シールフィン4で2つに分割された先端シュラウド3の表面側を燃焼ガスの上流側Xから下流側Yへ移動する。その上、翼部冷却孔5の吹出口より冷却空気が吹出している。これらの現象により、先端シュラウド3の表面側と内側に設けられた燃焼ガス通路側とでは、圧力差が生じる。
以上の通り、本実施例においては、温度が下がった混合気が先端シュラウド3の表面側を冷却するだけでなく、シュラウド冷却孔7を通ることにより先端シュラウド3を冷却することができる。この時、シュラウド冷却孔7が、先端シュラウド3の内部を斜めに貫通しているため、温度が下がった混合気が先端シュラウド3内部を流れる時間が長くなる。これにより、先端シュラウド3の冷却の効率を向上することができる。
図3は、実施例2の動翼シュラウドの構成を示す平面図である。図4は、図3の動翼シュラウドのA−A断面図である。図3において、シュラウド冷却孔7は、シールフィン4が接する部分の先端シュラウド3内部で、且つシールフィン4の長さ方向に沿うように設けられている。シュラウド冷却孔7の位置は、先端シュラウド3の内側の燃焼ガス通路側寄りに設けることが、良好な冷却効果を得る上で望ましい。シュラウド冷却孔7は、シュラウド冷却孔7の長さ方向の中央付近で、燃焼ガスの上流側Xの先端シュラウド3表面(シールフィン4側)に開口している導入口8を有している。さらに、シュラウド冷却孔7は、シュラウド冷却孔7の両端で、且つ先端シュラウド3の表面(シールフィン4側)の燃焼ガス下流側Yに開口している流出口9を有している。すなわち、この導入口8は、流出口9と比較して燃焼ガスの上流側に開口している。
このような構成を有する実施例2では、従来技術と同様に、温度の下がった冷却空気と燃焼ガスの混合気が、シールフィン4で2つに分割された先端シュラウド3の表面側を燃焼ガスの上流側Xから下流側Yへ移動する。その上、シュラウド冷却孔7も先端シュラウド3の燃焼ガスの上流側Xと下流側Yとのそれぞれに開口している。このため、先端シュラウド3表面の燃焼ガス上流側Xに燃焼ガスが溜まることがなく、温度が低下した燃焼ガスや冷却空気がシュラウド冷却孔7の導入口8に流入しやすくなる。
以上の通り、この実施例2においては、前記実施例1と同様に、先端シュラウド3の表面側と内部側から同時に冷却することや、先端シュラウド3表面の燃焼ガスの上流側Xに混合気が滞留することを防止することができる。さらに、実施例2では、シュラウド冷却孔7が、先端シュラウド3の翼部冷却孔5から離れた部分を貫通している。そのため、従来では冷却が十分に行えなかった、翼部冷却孔5から離れた先端シュラウド3のコンタクト部6a,6b付近の冷却も十分に行うことができる。これにより、先端シュラウド3の温度が上昇しクリープ変形することを防止することが可能になる。
図5は、実施例3の動翼シュラウドの構成を示す平面図である。図6は、図5の動翼シュラウドのA−A断面図である。この実施例3において、シールフィン4の長さ方向に延びるシュラウド冷却孔7は、燃焼ガスの上流側Xの翼部冷却孔5と連通する導入口8を有している。すなわち、この導入口8の一端は、シュラウド冷却孔7の長さ方向の中央付近に開口すると共に、導入口8の他端は、動翼部1に設けられた複数(図6では2本)の翼部冷却孔5,5の出口部分を繋ぐように先端シュラウド3の表面に設けられた溝10bに開口している。本実施例では、この溝10bの上面開口部には、カバー10bが設けられ、このカバー10bによって、翼部冷却孔5,5を出た冷却空気が、溝10b内を通って、導入口8に流入するように構成されている。また、カバー10bには、翼部5,5の出口部部の位置にあわせて、小径の吹出口11,11が設けられ、翼部冷却孔5,5を出た冷却空気の一部が、溝10bを出て、先端シュラウド3の表面、特にシールフィン4を境として、燃焼ガスの上流側に吹出すように構成されている。さらに、シュラウド冷却孔7は、シュラウド冷却孔7の両端で、且つ先端シュラウド3の表面(シールフィン4側)の燃焼ガス下流側Yに開口している流出口9を有している。すなわち、この導入口8は、流出口9と比較して燃焼ガスの上流側Xに開口している。
このような構成を有する実施例3では、翼部冷却孔5内の冷却空気の一部は、翼部冷却孔5内の圧力により、直接シュラウド冷却孔7を通り、先端シュラウド3の表面の下流側Yへ流れる。すなわち、翼部冷却孔5は、カバー10aと溝10bが作る通路を介して、シュラウド冷却孔7の導入口8と連通しているので、翼部冷却孔5内を流れる冷却空気の一部は、このカバー10aと溝10bが作る通路を通りシュラウド冷却孔7へ流れ、先端シュラウド3をその内側から冷却する。その後、シュラウド冷却孔7内の冷却空気は、流出口10から先端シュラウド3表面(シールフィン4側)の下流側Yの空間に流出する。
以上の様な実施例3では、前記実施例2と同様に、先端シュラウド3の表面側と内部側を同時に冷却することができる。さらに、実施例3では、シュラウド冷却孔7に冷却空気のみを流入させるので、燃焼ガスと冷却空気の混合気を流入する場合に比べて、効率的に翼部冷却孔5から離れた部分の先端シュラウド3を冷却することが可能である。これにより、より高温の燃焼ガスに長時間晒された場合でもクリープ変形がおこることを防止することが可能になる。また、カバー10に設けられた吹出口11の大きさを変更することにより、導入口8からシュラウド冷却孔7へ流れる冷却空気の量を調節することも可能である。
2…植込み部
3…先端シュラウド
4…シールフィン
5…翼部冷却孔
6a,6a…コンタクト部
7…シュラウド冷却孔
8…導入口
9…流出口
10a…カバー
10b…溝
11… 吹出口
X…上流側
Y…下流側
Claims (6)
- 内部に冷却用の翼部冷却孔を設けた動翼部と、
その動翼部の先端に設けられた先端シュラウドと、
前記先端シュラウドの表面に略垂直に設けられ、燃焼ガスの流れを遮るシールフィンとを備えたタービン動翼において、
前記先端シュラウドは、その内部を貫通するシュラウド冷却孔を備え、
そのシュラウド冷却孔の導入口が前記シールフィンで分割された先端シュラウドの燃焼ガスの上流側で、且つ前記先端シュラウドの表面に設けられ、
シュラウド冷却孔の流出口が前記導入口に対して燃焼ガスの下流側で、且つ前記先端シュラウドの動翼部側の面に設けられ、
冷却空気又は冷却空気と燃焼ガスの混合気が、先端シュラウドの燃焼ガスの上流側から下流側に向かって、シュラウド冷却孔の内部を流れることを特徴とするタービン動翼。 - 前記シュラウド冷却孔は、動翼部の翼間を流れる燃焼ガスの流れる方向に沿った角度で、先端シュラウドの表面に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項1に記載のタービン動翼。
- 前記シュラウド冷却孔は、先端シュラウド内部においてシールフィンの長さ方向に沿うように設けられ、
その導入口が長さ方向の中央に設けられ、
その流出口は、シュラウド冷却孔の長さ方向の両端側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のタービン動翼。 - 前記導入口が前記翼部冷却孔に連通し、
この翼部冷却孔を流れる冷却空気の一部が導入口を通って、前記シュラウド冷却孔に直接流入することを特徴とする請求項3に記載のタービン動翼。 - 複数の前記導入口が翼部冷却孔と連通し、
この導入口の少なくとも1つが、シールフィンで分割された先端シュラウドの燃焼ガスの下流側に設けられた翼部冷却孔に開口していることを特徴とする請求項4に記載のタービン動翼。 - 前記導入口が前記先端シュラウドに形成された溝と、この溝を覆うカバーにより形成され、
このカバーには前記翼部冷却孔を流れた冷却空気が、先端シュラウドの表面に吹出す吹出口を備えていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のタービン動翼。
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