JPH06221102A - 動翼シュラゥド - Google Patents
動翼シュラゥドInfo
- Publication number
- JPH06221102A JPH06221102A JP2712993A JP2712993A JPH06221102A JP H06221102 A JPH06221102 A JP H06221102A JP 2712993 A JP2712993 A JP 2712993A JP 2712993 A JP2712993 A JP 2712993A JP H06221102 A JPH06221102 A JP H06221102A
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- Japan
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- shroud
- shrouds
- adjacent
- blade
- vibration
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 運転状態において隣接するシュラゥド３の間
の隙間が大きくなっても、動翼２の振動を抑制低減する
ことができる。 【構成】 シュラゥド３の円周方向両側面３ｃに周面に
平行方向に溝５を形成し、隣接するシュラゥド３の対向
する溝５によって形成される空間内に該空間内の外径側
に存在するときに両シュラゥド３に接触するように遊嵌
する介在体６を介挿して設けた。
の隙間が大きくなっても、動翼２の振動を抑制低減する
ことができる。 【構成】 シュラゥド３の円周方向両側面３ｃに周面に
平行方向に溝５を形成し、隣接するシュラゥド３の対向
する溝５によって形成される空間内に該空間内の外径側
に存在するときに両シュラゥド３に接触するように遊嵌
する介在体６を介挿して設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、蒸気タービン，ガス
タービン等の動翼の先端部に設けるシュラゥドカバー
（以下「シュラゥド」という）に関するものである。
タービン等の動翼の先端部に設けるシュラゥドカバー
（以下「シュラゥド」という）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来のタービンの多数個の動翼及
びシュラゥドの一部を示し、（Ａ）は軸方向に見た図、
（Ｂ）は外径から見た図である。タービン軸の円板１の
全周にわたってクリスマスツリーと呼ばれる基根部２ｒ
を埋め込むことによって、多数の動翼２が強固に取り付
けられる。動翼２の外径先端部にはシュラゥド３が取り
付けられる。シュラゥド３は、図示のように各動翼２毎
に、又は複数個の動翼２毎に取り付け、隣接するシュラ
ゥド３の側面の間の隙間はなるべく小さくなるように形
成されている。シュラゥド３は動翼２の振動を抑制低減
させ、蒸気又はガスの流れを有利に導く。
びシュラゥドの一部を示し、（Ａ）は軸方向に見た図、
（Ｂ）は外径から見た図である。タービン軸の円板１の
全周にわたってクリスマスツリーと呼ばれる基根部２ｒ
を埋め込むことによって、多数の動翼２が強固に取り付
けられる。動翼２の外径先端部にはシュラゥド３が取り
付けられる。シュラゥド３は、図示のように各動翼２毎
に、又は複数個の動翼２毎に取り付け、隣接するシュラ
ゥド３の側面の間の隙間はなるべく小さくなるように形
成されている。シュラゥド３は動翼２の振動を抑制低減
させ、蒸気又はガスの流れを有利に導く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のタービンの動翼
シュラゥドは上記のようであるが、タービンの運転に際
し、起動時には、軸及び円板より先に動翼２及び薄いシ
ュラゥド３が高温の気体に触れて温度が上昇して膨張す
るので、隣接するシュラゥド３が互いに強く接触して変
形や損傷が生じないように、冷態時には、隣接するシュ
ラゥド３の間に僅かな隙間があるように形成される。と
ころが、定常運転状態になると、軸や円板は温度が高く
なり、それに比べればシュラゥド３は外周に近いので温
度が軸や円板より相対的に低く、相対的に膨張が小さい
ので、隣接するシュラゥド３の間の隙間が大きくなり、
シュラゥド３による動翼２の振動を抑制低減する作用が
低下するというような課題があった。
シュラゥドは上記のようであるが、タービンの運転に際
し、起動時には、軸及び円板より先に動翼２及び薄いシ
ュラゥド３が高温の気体に触れて温度が上昇して膨張す
るので、隣接するシュラゥド３が互いに強く接触して変
形や損傷が生じないように、冷態時には、隣接するシュ
ラゥド３の間に僅かな隙間があるように形成される。と
ころが、定常運転状態になると、軸や円板は温度が高く
なり、それに比べればシュラゥド３は外周に近いので温
度が軸や円板より相対的に低く、相対的に膨張が小さい
ので、隣接するシュラゥド３の間の隙間が大きくなり、
シュラゥド３による動翼２の振動を抑制低減する作用が
低下するというような課題があった。
【０００４】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、運転状態において隣接するシュラゥドの間
の隙間が大きくなっても、動翼の振動を抑制低減するこ
とができる動翼シュラゥドを得ることを目的とする。
れたもので、運転状態において隣接するシュラゥドの間
の隙間が大きくなっても、動翼の振動を抑制低減するこ
とができる動翼シュラゥドを得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る動翼シュ
ラゥドは、シュラゥドの円周方向両側面に周面に平行方
向に溝を形成し、隣接する前記シュラゥドの対向する溝
によって形成される空間内に該空間内の外径側に存在す
るときに両シュラゥドに接触するように遊嵌する介在体
を介挿して設けたものである。
ラゥドは、シュラゥドの円周方向両側面に周面に平行方
向に溝を形成し、隣接する前記シュラゥドの対向する溝
によって形成される空間内に該空間内の外径側に存在す
るときに両シュラゥドに接触するように遊嵌する介在体
を介挿して設けたものである。
【０００６】
【作用】この発明における隣接するシュラゥドの対向す
る溝によって形成される空間内に遊嵌された介在体は、
タービンが高速回転すれば、遠心力によって、両シュラ
ゥドの溝内の外径方向の面に強く接触する。そしてこの
とき、隣接する動翼及びシュラゥドが互いに反対位相で
振動すれば、強く接触しているシュラゥドと介在体との
間に振動的相対変位が生じ、その間の摩擦力により振動
エネルギーが熱エネルギーに変換して振動が吸収低減さ
れる。
る溝によって形成される空間内に遊嵌された介在体は、
タービンが高速回転すれば、遠心力によって、両シュラ
ゥドの溝内の外径方向の面に強く接触する。そしてこの
とき、隣接する動翼及びシュラゥドが互いに反対位相で
振動すれば、強く接触しているシュラゥドと介在体との
間に振動的相対変位が生じ、その間の摩擦力により振動
エネルギーが熱エネルギーに変換して振動が吸収低減さ
れる。
【０００７】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１（Ａ）において、２はタービンの動翼であ
り、図示しない主軸の円板の全周に取り付けられている
多数個の動翼の一部を示す。各動翼２の外周側先端部に
はそれぞれシュラゥド３が取り付けられている。各シュ
ラゥド３は径方向から見て矩形又は平行四辺形等の形状
で、ある程度の厚さの板状をなし、タービン主軸の軸心
を中心とする曲率半径で湾曲しており、多数個のシュラ
ゥド３で、全体として、放射状に植設された動翼２の外
径側先端部を包囲するように短円管円環状に形成されて
いる。隣接するシュラゥド３の間の隙間はなるべく小さ
くなるように形成されている。
する。図１（Ａ）において、２はタービンの動翼であ
り、図示しない主軸の円板の全周に取り付けられている
多数個の動翼の一部を示す。各動翼２の外周側先端部に
はそれぞれシュラゥド３が取り付けられている。各シュ
ラゥド３は径方向から見て矩形又は平行四辺形等の形状
で、ある程度の厚さの板状をなし、タービン主軸の軸心
を中心とする曲率半径で湾曲しており、多数個のシュラ
ゥド３で、全体として、放射状に植設された動翼２の外
径側先端部を包囲するように短円管円環状に形成されて
いる。隣接するシュラゥド３の間の隙間はなるべく小さ
くなるように形成されている。
【０００８】図１に示すように、この実施例による動翼
シュラゥドにおいては、隣接するシュラゥド３の相対向
する側面、すなわち両円周方向側面３ｃに周面に平行方
向に延びる溝５が形成されている。溝５は円周方向側面
３ｃの両端部及び両縁部を残すように形成される。溝５
の断面形状は、図１（Ｂ）に示すような、隣接するシュ
ラゥド３の溝５，５を合わせて屋根側を外径側とする家
形断面とか、各半円形断面とか、その他各種の断面形状
とすることができる。
シュラゥドにおいては、隣接するシュラゥド３の相対向
する側面、すなわち両円周方向側面３ｃに周面に平行方
向に延びる溝５が形成されている。溝５は円周方向側面
３ｃの両端部及び両縁部を残すように形成される。溝５
の断面形状は、図１（Ｂ）に示すような、隣接するシュ
ラゥド３の溝５，５を合わせて屋根側を外径側とする家
形断面とか、各半円形断面とか、その他各種の断面形状
とすることができる。
【０００９】図１（Ｂ）に示すように、この動翼シュラ
ゥドを組み立てるときに、隣接するシュラゥド３の相対
向する溝５，５によって形成される空間内に、介在体６
を介挿する。介在体６の形状は、隣接するシュラゥド３
の円周方向側面３ｃが密接したときに相対向する溝５，
５によって形成される空間の形状以内の形状とする。し
たがって、隣接するシュラゥド３の間に隙間があるとき
は、介在体６は、相対向する溝５，５によって形成され
る空間内に遊嵌している。介在体６の断面形状は、図１
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）及び（Ｅ）には、円形断面及び
家形断面を示したが、その他各種の断面形状とすること
ができる。なお、図１（Ｅ）に示す介在体６において
は、家形断面の屋根にあたる面に、例えばローレット仕
上げのような粗面８が形成されている。
ゥドを組み立てるときに、隣接するシュラゥド３の相対
向する溝５，５によって形成される空間内に、介在体６
を介挿する。介在体６の形状は、隣接するシュラゥド３
の円周方向側面３ｃが密接したときに相対向する溝５，
５によって形成される空間の形状以内の形状とする。し
たがって、隣接するシュラゥド３の間に隙間があるとき
は、介在体６は、相対向する溝５，５によって形成され
る空間内に遊嵌している。介在体６の断面形状は、図１
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）及び（Ｅ）には、円形断面及び
家形断面を示したが、その他各種の断面形状とすること
ができる。なお、図１（Ｅ）に示す介在体６において
は、家形断面の屋根にあたる面に、例えばローレット仕
上げのような粗面８が形成されている。
【００１０】ここで、溝５の断面形状と介在体６の断面
形状との関係は、上記のほか、介在体６が隣接するシュ
ラゥド３の相対向する溝５，５によって形成される空間
内の外径側に、すなわち、図１（Ｂ）において上方に寄
ったとき、図１（Ｂ）に示すように、介在体６が両方の
シュラゥド３に接するように形成する必要がある。図１
（Ｄ）及び（Ｅ）に示す介在体６においては、家形断面
の屋根にあたる面がシュラゥド３に接する。図１（Ｅ）
に示す介在体６においては、その面の粗面８がシュラゥ
ド３に接する。
形状との関係は、上記のほか、介在体６が隣接するシュ
ラゥド３の相対向する溝５，５によって形成される空間
内の外径側に、すなわち、図１（Ｂ）において上方に寄
ったとき、図１（Ｂ）に示すように、介在体６が両方の
シュラゥド３に接するように形成する必要がある。図１
（Ｄ）及び（Ｅ）に示す介在体６においては、家形断面
の屋根にあたる面がシュラゥド３に接する。図１（Ｅ）
に示す介在体６においては、その面の粗面８がシュラゥ
ド３に接する。
【００１１】なお、組立途中において隣接するシュラゥ
ド３の相対向する溝５，５によって形成される空間内に
介在体６を介在させることは容易であるが、組立最終段
階において最後のシュラゥド３を取り付けるとき、介在
体６を介在させるための所要の隙間をとることができな
い場合は、溝５の一端部の外方のシュラゥド３に所要の
溝延長部を形成して、介在体６を溝５の空間内に介在さ
せて組み立てた後に、この溝延長部を塞ぐというような
手段をとればよい。
ド３の相対向する溝５，５によって形成される空間内に
介在体６を介在させることは容易であるが、組立最終段
階において最後のシュラゥド３を取り付けるとき、介在
体６を介在させるための所要の隙間をとることができな
い場合は、溝５の一端部の外方のシュラゥド３に所要の
溝延長部を形成して、介在体６を溝５の空間内に介在さ
せて組み立てた後に、この溝延長部を塞ぐというような
手段をとればよい。
【００１２】次に、図１に示す実施例の作用について説
明する。タービンに高温高圧の蒸気又はガスが送られ
て、その蒸気又はガスが円板の全周に植設された多数の
動翼２の間を高速で通過することにより、動翼２に回転
方向の力が生じ、タービンが高速回転する。そのとき、
動翼２に大きな振動が生じると動翼２が折損するので、
その振動を抑制低減するためにシュラゥド３が設けられ
ている。シュラゥド３は、動翼２の先端部に質量を付加
して固有振動数を変えることにより、動翼２の同調振動
を回避して振動を低減する。また、動翼２に生じる優勢
な振動は、流体の脈動に同調するものであるので、隣接
する動翼２が互いに逆位相で、すなわち、１８０度異な
る位相で振動するものであり、このとき、隣接するシュ
ラゥド３が互いに離れたり近寄ったりする振動が生じる
ので、そのとき隣接するシュラゥド３が互いに接触する
とか、その間の気体を圧縮させるなどの干渉をすること
により振動減衰力を生じて動翼２の振動を低減させる。
明する。タービンに高温高圧の蒸気又はガスが送られ
て、その蒸気又はガスが円板の全周に植設された多数の
動翼２の間を高速で通過することにより、動翼２に回転
方向の力が生じ、タービンが高速回転する。そのとき、
動翼２に大きな振動が生じると動翼２が折損するので、
その振動を抑制低減するためにシュラゥド３が設けられ
ている。シュラゥド３は、動翼２の先端部に質量を付加
して固有振動数を変えることにより、動翼２の同調振動
を回避して振動を低減する。また、動翼２に生じる優勢
な振動は、流体の脈動に同調するものであるので、隣接
する動翼２が互いに逆位相で、すなわち、１８０度異な
る位相で振動するものであり、このとき、隣接するシュ
ラゥド３が互いに離れたり近寄ったりする振動が生じる
ので、そのとき隣接するシュラゥド３が互いに接触する
とか、その間の気体を圧縮させるなどの干渉をすること
により振動減衰力を生じて動翼２の振動を低減させる。
【００１３】しかし、タービンの運転に際し、起動時に
は、軸及び円板より先に動翼２及びシュラゥド３が加熱
されて温度が上昇して膨張するので、隣接するシュラゥ
ド３が互いに近寄ることになる。そのとき、互いに接触
して、その接触圧力が過大になって変形や損傷が生じな
いように、冷態時には、隣接するシュラゥド３の間に僅
かな隙間があるように形成される。ところが、定常運転
状態になると、軸や円板は温度が高くなり、それに比べ
ればシュラゥド３は外周に近く熱の散逸があるので、シ
ュラゥド３の温度は軸や円板より相対的に低く、相対的
に膨張が小さいので、隣接するシュラゥド３の間の隙間
が大きくなる。この状態で動翼２に振動が生じたとき、
隣接するシュラゥド３が互いに接触することが少なく、
相互干渉も低下するので、シュラゥド３による動翼２の
振動抑制低減作用が低下する。
は、軸及び円板より先に動翼２及びシュラゥド３が加熱
されて温度が上昇して膨張するので、隣接するシュラゥ
ド３が互いに近寄ることになる。そのとき、互いに接触
して、その接触圧力が過大になって変形や損傷が生じな
いように、冷態時には、隣接するシュラゥド３の間に僅
かな隙間があるように形成される。ところが、定常運転
状態になると、軸や円板は温度が高くなり、それに比べ
ればシュラゥド３は外周に近く熱の散逸があるので、シ
ュラゥド３の温度は軸や円板より相対的に低く、相対的
に膨張が小さいので、隣接するシュラゥド３の間の隙間
が大きくなる。この状態で動翼２に振動が生じたとき、
隣接するシュラゥド３が互いに接触することが少なく、
相互干渉も低下するので、シュラゥド３による動翼２の
振動抑制低減作用が低下する。
【００１４】しかし、この実施例による動翼シュラゥド
においては、図１に示すように、シュラゥド３に溝５が
形成され、隣接する溝５，５によって形成される空間内
に介在体６が介在しており、タービンが高速回転すれ
ば、大きな遠心力が生じて、介在体６は溝５により形成
される空間内の外径側（図１（Ｂ）において上側）に押
し付けられる。したがって、隣接する動翼２が逆位相で
振動して、隣接するシュラゥド３が互いに近寄ったり離
れたりする振動運動をしたとき、すなわち、図１（Ｂ）
において、隣接するシュラゥド３が左右に互いに１８０
度異なる位相で振動したとき、遠心力により介在体６は
両側のシュラゥド３に接触しているので、介在体６とシ
ュラゥド３との間に摩擦が生じ、その摩擦は振動エネル
ギーを熱エネルギーに変換し散逸させる。すなわち、振
動が吸収され低減させられる。
においては、図１に示すように、シュラゥド３に溝５が
形成され、隣接する溝５，５によって形成される空間内
に介在体６が介在しており、タービンが高速回転すれ
ば、大きな遠心力が生じて、介在体６は溝５により形成
される空間内の外径側（図１（Ｂ）において上側）に押
し付けられる。したがって、隣接する動翼２が逆位相で
振動して、隣接するシュラゥド３が互いに近寄ったり離
れたりする振動運動をしたとき、すなわち、図１（Ｂ）
において、隣接するシュラゥド３が左右に互いに１８０
度異なる位相で振動したとき、遠心力により介在体６は
両側のシュラゥド３に接触しているので、介在体６とシ
ュラゥド３との間に摩擦が生じ、その摩擦は振動エネル
ギーを熱エネルギーに変換し散逸させる。すなわち、振
動が吸収され低減させられる。
【００１５】図１（Ｅ）に示す介在体６では、タービン
の高速回転中にシュラゥド３に接触する介在体６の家形
断面形状の屋根にあたる面に粗面８が形成されているの
で、介在体６とシュラゥド３との接触における摩擦係数
が大きく、大きな摩擦力が生じるので、振動減衰力が大
きく発揮される。
の高速回転中にシュラゥド３に接触する介在体６の家形
断面形状の屋根にあたる面に粗面８が形成されているの
で、介在体６とシュラゥド３との接触における摩擦係数
が大きく、大きな摩擦力が生じるので、振動減衰力が大
きく発揮される。
【００１６】図２は、理論的，経験的，実験的に得られ
る摩擦力に対する動翼の固有振動数及び摩擦減衰の状況
を示すグラフである。摩擦力によって振動がよく吸収さ
れ減衰させられることを示している。
る摩擦力に対する動翼の固有振動数及び摩擦減衰の状況
を示すグラフである。摩擦力によって振動がよく吸収さ
れ減衰させられることを示している。
【００１７】なお、この発明による介在体６は、運転状
態において溝５により形成される空間内の外径側（図１
（Ｂ）において上側）に押し付けられるので、隣接する
シュラゥド３の間に隙間があってもその隙間の内側を塞
いで蒸気又はガスの通過を阻止し、作動流体の無駄な通
過によるエネルギーの損失を防止する効果がある。
態において溝５により形成される空間内の外径側（図１
（Ｂ）において上側）に押し付けられるので、隣接する
シュラゥド３の間に隙間があってもその隙間の内側を塞
いで蒸気又はガスの通過を阻止し、作動流体の無駄な通
過によるエネルギーの損失を防止する効果がある。
【００１８】なお、図１（Ａ）に示す実施例では、外径
側から見たシュラゥド３の形状は矩形状であるが、図３
（Ｂ）に示すような平行四辺形状であっても、図１に示
すように、シュラゥド３の側面に同様に溝５を形成し、
介在体６を介在させることにより同様な作用効果が得ら
れる。また、溝５及び介在体６の断面形状は図示のもの
に限定されない。また、介在体６の質量により動翼２の
固有振動数を変えることができ、また、介在体６の質量
が大きいとシュラゥド３との摩擦が大きくなり、振動減
衰を大きくすることができる。
側から見たシュラゥド３の形状は矩形状であるが、図３
（Ｂ）に示すような平行四辺形状であっても、図１に示
すように、シュラゥド３の側面に同様に溝５を形成し、
介在体６を介在させることにより同様な作用効果が得ら
れる。また、溝５及び介在体６の断面形状は図示のもの
に限定されない。また、介在体６の質量により動翼２の
固有振動数を変えることができ、また、介在体６の質量
が大きいとシュラゥド３との摩擦が大きくなり、振動減
衰を大きくすることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、隣接
するシュラゥドの溝空間内に介在体を介在させ、タービ
ンの高速回転の遠心力により押し付けられる介在体とシ
ュラゥドとの間の摩擦力により動翼の振動を減衰させる
ようにしたので、シュラゥドの隙間が大きくなっても振
動を低減させることができる。
するシュラゥドの溝空間内に介在体を介在させ、タービ
ンの高速回転の遠心力により押し付けられる介在体とシ
ュラゥドとの間の摩擦力により動翼の振動を減衰させる
ようにしたので、シュラゥドの隙間が大きくなっても振
動を低減させることができる。
【図１】この発明の一実施例による動翼シュラゥドを示
し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はシュラゥドの横断面図、
（Ｃ）は介在体の斜視図、（Ｄ）は他の実施例による介
在体の斜視図、（Ｅ）はさらに他の実施例による介在体
の斜視図である。
し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はシュラゥドの横断面図、
（Ｃ）は介在体の斜視図、（Ｄ）は他の実施例による介
在体の斜視図、（Ｅ）はさらに他の実施例による介在体
の斜視図である。
【図２】この発明の一実施例による動翼シュラゥドの振
動減衰に関する線図である。
動減衰に関する線図である。
【図３】従来の動翼シュラゥドを示し、（Ａ）は軸方向
に見た図、（Ｂ）は外径方向から見た図である。
に見た図、（Ｂ）は外径方向から見た図である。
【符号の説明】 ２：動翼、 ３：シュラゥド、 ５：溝、 ６：介在体、 ８：粗面。
Claims (1)
- 【請求項１】 動翼のシュラゥドの円周方向両側面に周
面に平行方向に溝を形成し、隣接する前記シュラゥドの
対向する溝によって形成される空間内に該空間内の外径
側に存在するときに両シュラゥドに接触するように遊嵌
する介在体を介挿して設けたことを特徴とする動翼シュ
ラゥド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2712993A JPH06221102A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 動翼シュラゥド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2712993A JPH06221102A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 動翼シュラゥド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06221102A true JPH06221102A (ja) | 1994-08-09 |
Family
ID=12212450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2712993A Pending JPH06221102A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 動翼シュラゥド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06221102A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5730584A (en) * | 1996-05-09 | 1998-03-24 | Rolls-Royce Plc | Vibration damping |
| US6371727B1 (en) * | 2000-06-05 | 2002-04-16 | The Boeing Company | Turbine blade tip shroud enclosed friction damper |
| JP2005076638A (ja) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Man Turbomaschinen Ag | 蒸気タービンまたはガスタービンのロータ |
| US7305905B2 (en) * | 2004-01-09 | 2007-12-11 | The Bergquist Torrington Company | Rotatable member with an annular groove for dynamic balancing during rotation |
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