JPH08200003A - タービン動翼 - Google Patents
タービン動翼Info
- Publication number
- JPH08200003A JPH08200003A JP793695A JP793695A JPH08200003A JP H08200003 A JPH08200003 A JP H08200003A JP 793695 A JP793695 A JP 793695A JP 793695 A JP793695 A JP 793695A JP H08200003 A JPH08200003 A JP H08200003A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- shroud
- flow
- turbine rotor
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】タービンロータのディスク外周部に備えられる
タービン動翼において、前記タービン動翼の外周側は、
軸方向に複数枚のフィンを備えたケーシングで覆われ、
該タービン動翼の先端部には翼と一体成形して造られた
シュラウドを有し、隣合う前記タービン動翼は周方向に
連結され、該シュラウドの外周側先端面の周方向に複数
の凹部を設けた。 【効果】ラビリンスシール内の渦が周期的に変動を受け
るため、渦エネルギは散逸し、ラビリンシールの流れの
膨張効果を阻止していた渦の影響を弱めることができ
る。そのため、タービン動翼の先端漏れ流れの量を低減
できる。
タービン動翼において、前記タービン動翼の外周側は、
軸方向に複数枚のフィンを備えたケーシングで覆われ、
該タービン動翼の先端部には翼と一体成形して造られた
シュラウドを有し、隣合う前記タービン動翼は周方向に
連結され、該シュラウドの外周側先端面の周方向に複数
の凹部を設けた。 【効果】ラビリンスシール内の渦が周期的に変動を受け
るため、渦エネルギは散逸し、ラビリンシールの流れの
膨張効果を阻止していた渦の影響を弱めることができ
る。そのため、タービン動翼の先端漏れ流れの量を低減
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン，ガスタ
ービン，航空機のジェットエンジンなどのタービン動翼
に関する。
ービン，航空機のジェットエンジンなどのタービン動翼
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、タービン動翼は周方向に回転す
るため、タービン動翼の外周を囲み、流路を形成するケ
ーシングとタービン動翼の外周側先端部の間にはすき間
が有り、そこから流れが漏れる。そのため、タービン動
翼に作用する流れの効率を損なう問題がある。
るため、タービン動翼の外周を囲み、流路を形成するケ
ーシングとタービン動翼の外周側先端部の間にはすき間
が有り、そこから流れが漏れる。そのため、タービン動
翼に作用する流れの効率を損なう問題がある。
【０００３】この問題に対処した従来の技術の一例を図
３に示す。図３において、タービン動翼１の外周側先端
部にはシュラウド２が設けられ、タービン動翼の外周を
囲むケーシング３には、軸方向に複数枚のフィン４が設
けられている。この構造をラビリンスシール構造とい
う。このラビリンスシール構造では、フィンの先端とシ
ュラウドの間の狭い部分５とフィンとフィンで囲まれた
広い部分６が軸方向に連続に設けられているので、ター
ビン動翼先端部の流れは、狭い部分５では縮流となり、
広い部分６では膨張されるので、流れの粘性の影響で、
漏れ流れのエネルギは熱エネルギに変わる散逸効果を受
ける。そのため、タービン先端部での流れの漏れる量は
低減される。
３に示す。図３において、タービン動翼１の外周側先端
部にはシュラウド２が設けられ、タービン動翼の外周を
囲むケーシング３には、軸方向に複数枚のフィン４が設
けられている。この構造をラビリンスシール構造とい
う。このラビリンスシール構造では、フィンの先端とシ
ュラウドの間の狭い部分５とフィンとフィンで囲まれた
広い部分６が軸方向に連続に設けられているので、ター
ビン動翼先端部の流れは、狭い部分５では縮流となり、
広い部分６では膨張されるので、流れの粘性の影響で、
漏れ流れのエネルギは熱エネルギに変わる散逸効果を受
ける。そのため、タービン先端部での流れの漏れる量は
低減される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の方
法では、次のような課題がある。
法では、次のような課題がある。
【０００５】図３のような構造の場合、フィンとフィン
に囲まれた広い部分６で、図４に示すように、時間の経
過に関わらず、漏れ流れによる一定の大きさの渦が形成
されることがある。この渦の中心は、広い部分６のほぼ
中心に位置し、大きさもフィンに囲まれた部分とほぼ同
じくするため、漏れ流れの膨張効果はほとんど無く、単
にフィン先端とシュラウドの間にすき間がある構造とな
る場合がある。そのため、タービン動翼の先端漏れ流れ
の量が低減できない問題がある。
に囲まれた広い部分６で、図４に示すように、時間の経
過に関わらず、漏れ流れによる一定の大きさの渦が形成
されることがある。この渦の中心は、広い部分６のほぼ
中心に位置し、大きさもフィンに囲まれた部分とほぼ同
じくするため、漏れ流れの膨張効果はほとんど無く、単
にフィン先端とシュラウドの間にすき間がある構造とな
る場合がある。そのため、タービン動翼の先端漏れ流れ
の量が低減できない問題がある。
【０００６】また、この問題に対処するため、最適なフ
ィン枚数や、フィンの長さの検討なども行われている
が、流速や流れ角度の条件，タービン動翼の回転速度や
ケーシングの形状などによってタービン先端部の流れの
状態は変化するので、最適な設計条件を求めるのは難し
い。
ィン枚数や、フィンの長さの検討なども行われている
が、流速や流れ角度の条件，タービン動翼の回転速度や
ケーシングの形状などによってタービン先端部の流れの
状態は変化するので、最適な設計条件を求めるのは難し
い。
【０００７】本発明の目的は、タービン動翼の先端漏れ
流れの量を低減できるタービン動翼を提供することにあ
る。
流れの量を低減できるタービン動翼を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、タービン動翼は、ラビリンスシールで形成される一
定な渦が形成されることがなければ、漏れ流れの量は低
減できるという着想に基づき発明された。
め、タービン動翼は、ラビリンスシールで形成される一
定な渦が形成されることがなければ、漏れ流れの量は低
減できるという着想に基づき発明された。
【０００９】（１）本発明は、タービンロータのディス
ク外周部に備えられるタービン動翼において、該タービ
ン動翼の外周側は、軸方向に複数枚のフィンを備えたケ
ーシングで覆われ、該タービン動翼の先端部には翼と一
体成形して造られたシュラウドを有し、隣合うタービン
動翼は周方向に連結され、該シュラウドの外周側先端面
の周方向に複数の凹部を設けた。
ク外周部に備えられるタービン動翼において、該タービ
ン動翼の外周側は、軸方向に複数枚のフィンを備えたケ
ーシングで覆われ、該タービン動翼の先端部には翼と一
体成形して造られたシュラウドを有し、隣合うタービン
動翼は周方向に連結され、該シュラウドの外周側先端面
の周方向に複数の凹部を設けた。
【００１０】（２）本発明は、（１）において、前記シ
ュラウドの外周側先端面をハニカム構造とする。
ュラウドの外周側先端面をハニカム構造とする。
【００１１】
【作用】本発明によるタービン動翼を用いれば、タービ
ン動翼先端部のシュラウドの外周側周方向に複数の凹部
が形成されるので、シュラウドとケーシングのフィンに
よって形成した各々のラビリンスシール部の軸方向断面
は、タービンの回転に伴い周期的に変動することにな
る。そのため、ラビリンスシールでの流れは、軸方向の
みならず、周方向にも影響を受けるので、ラビリンスシ
ール内で流れの膨張効果を低減する渦のエネルギを弱め
る。そのため、タービン動翼先端漏れ流れの量は低減で
きる。
ン動翼先端部のシュラウドの外周側周方向に複数の凹部
が形成されるので、シュラウドとケーシングのフィンに
よって形成した各々のラビリンスシール部の軸方向断面
は、タービンの回転に伴い周期的に変動することにな
る。そのため、ラビリンスシールでの流れは、軸方向の
みならず、周方向にも影響を受けるので、ラビリンスシ
ール内で流れの膨張効果を低減する渦のエネルギを弱め
る。そのため、タービン動翼先端漏れ流れの量は低減で
きる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を用
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明を取り入れたタービン動翼
の斜視図である。また、図２は本発明を取り入れたター
ビン動翼の先端部分の説明図を示す。第一実施例である
図１，図２において、１はタービン動翼、２はシュラウ
ド、３はケーシング、４はフィン、７はシュラウド２に
設けた凹部を各々示し、９は渦を示す。
の斜視図である。また、図２は本発明を取り入れたター
ビン動翼の先端部分の説明図を示す。第一実施例である
図１，図２において、１はタービン動翼、２はシュラウ
ド、３はケーシング、４はフィン、７はシュラウド２に
設けた凹部を各々示し、９は渦を示す。
【００１４】さて、蒸気あるいは燃焼ガスなどの作動流
体が、図１で表したタービン動翼の翼間流路を通過する
場合、８で表した矢印の方向に主流は流れる。この際、
タービン動翼の先端部にも流れ８１が進入する。この場
合、タービン動翼の先端部には、複数のフィンとシュラ
ウドによって囲まれたラビリンスシールが形成されてい
るが、本発明によれば、タービン動翼の回転に伴い、シ
ュラウドに設けた複数の凹部が周方向に移動するので、
複数のフィンとシュラウドで囲まれたラビリンスシール
の軸方向断面は、図２に示すように、凹部が通過する際
に通常よりも更に広がる作用が周期的に繰り返されるの
で、ラビリンスシール内に形成される渦は、周期的に半
径方向の変動を受ける。そのため、ラビリンスシール内
の渦は周期的に半径方向に伸縮を繰り返すため、渦エネ
ルギは散逸され、ラビリンシールの流れの膨張効果を阻
止していた渦の影響を弱めることができる。また、この
ラビリンスシール内の渦の伸縮により、軸方向に進もう
とする漏れ流れ８１は、ラビリンスシール内に進入した
際、渦の伸縮過程に伴い複雑な流れとなり、流れのエネ
ルギを消費する。これらの影響によって、タービン動翼
先端漏れ流れの量を低減することが可能となる。
体が、図１で表したタービン動翼の翼間流路を通過する
場合、８で表した矢印の方向に主流は流れる。この際、
タービン動翼の先端部にも流れ８１が進入する。この場
合、タービン動翼の先端部には、複数のフィンとシュラ
ウドによって囲まれたラビリンスシールが形成されてい
るが、本発明によれば、タービン動翼の回転に伴い、シ
ュラウドに設けた複数の凹部が周方向に移動するので、
複数のフィンとシュラウドで囲まれたラビリンスシール
の軸方向断面は、図２に示すように、凹部が通過する際
に通常よりも更に広がる作用が周期的に繰り返されるの
で、ラビリンスシール内に形成される渦は、周期的に半
径方向の変動を受ける。そのため、ラビリンスシール内
の渦は周期的に半径方向に伸縮を繰り返すため、渦エネ
ルギは散逸され、ラビリンシールの流れの膨張効果を阻
止していた渦の影響を弱めることができる。また、この
ラビリンスシール内の渦の伸縮により、軸方向に進もう
とする漏れ流れ８１は、ラビリンスシール内に進入した
際、渦の伸縮過程に伴い複雑な流れとなり、流れのエネ
ルギを消費する。これらの影響によって、タービン動翼
先端漏れ流れの量を低減することが可能となる。
【００１５】本発明の実施にあたっては、シュラウドの
外周側に設ける凹部の軸方向の長さは、複数枚のフィン
の流れの入口部と出口部の幅よりも短い方が望ましい。
これによれば、本来目的としているラビリンスシールの
効果を損なうことはない。
外周側に設ける凹部の軸方向の長さは、複数枚のフィン
の流れの入口部と出口部の幅よりも短い方が望ましい。
これによれば、本来目的としているラビリンスシールの
効果を損なうことはない。
【００１６】また、本発明の実施にあたっては、シュラ
ウド部分の質量の低減化が図れるので、シュラウドひい
てはタービン翼に作用する遠心力による応力が軽減でき
る。次に本発明の第二実施例について、図５を用いて述
べる。
ウド部分の質量の低減化が図れるので、シュラウドひい
てはタービン翼に作用する遠心力による応力が軽減でき
る。次に本発明の第二実施例について、図５を用いて述
べる。
【００１７】図５において、１０はハニカム構造を示
す。
す。
【００１８】この発明によれば、第一の実施例の凹部の
効果と同様に、シュラウドの外周側に設けられたハニカ
ム構造の複雑な形状によって、ラビリンスシール内に生
成する渦は変動を繰り返し受けるので、渦エネルギは散
逸され、ラビリンシールの流れの膨張効果を阻止してい
た渦の影響を弱めることができる。そのため、タービン
動翼先端漏れ流れの量を低減することが可能となる。
効果と同様に、シュラウドの外周側に設けられたハニカ
ム構造の複雑な形状によって、ラビリンスシール内に生
成する渦は変動を繰り返し受けるので、渦エネルギは散
逸され、ラビリンシールの流れの膨張効果を阻止してい
た渦の影響を弱めることができる。そのため、タービン
動翼先端漏れ流れの量を低減することが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ラビリンスシール内の
渦が周期的に変動を受けるため、渦エネルギは散逸し、
ラビリンシールの流れの膨張効果を阻止していた渦の影
響を弱めることができる。そのため、タービン動翼の先
端漏れ流れの量を低減できる。
渦が周期的に変動を受けるため、渦エネルギは散逸し、
ラビリンシールの流れの膨張効果を阻止していた渦の影
響を弱めることができる。そのため、タービン動翼の先
端漏れ流れの量を低減できる。
【図１】本発明の第１の実施例の斜視図。
【図２】タービン動翼先端部の流れを示す説明図。
【図３】従来の実施例を示す説明図。
【図４】従来の実施例のタービン動翼先端部の流れを示
す説明図。
す説明図。
【図５】本発明の第二の実施例を示す斜視図。
１…タービン動翼、２…シュラウド、３…ケーシング、
４…フィン、５…狭い部分、６…広い部分、７…凹部、
８…主流の流れ、９…渦、１０…ハニカム構造、８１…
漏れ流れ。
４…フィン、５…狭い部分、６…広い部分、７…凹部、
８…主流の流れ、９…渦、１０…ハニカム構造、８１…
漏れ流れ。
Claims (2)
- 【請求項１】タービンロータのディスク外周部に備えら
れるタービン動翼において、前記タービン動翼の外周側
は、軸方向に複数枚のフィンを備えたケーシングで覆わ
れ、該タービン動翼の先端部には翼と一体成形して造ら
れたシュラウドを有し、隣合う前記タービン動翼は周方
向に連結され、該シュラウドの外周側先端面の周方向に
複数の凹部を設けたことを特徴とするタービン動翼。 - 【請求項２】請求項１において、前記シュラウドの外周
側先端面をハニカム構造とするタービン動翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP793695A JPH08200003A (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | タービン動翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP793695A JPH08200003A (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | タービン動翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08200003A true JPH08200003A (ja) | 1996-08-06 |
Family
ID=11679407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP793695A Pending JPH08200003A (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | タービン動翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08200003A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017075621A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 株式会社日立製作所 | 環状シール構造及びこれを備えた流体機械 |
| CN112513426A (zh) * | 2018-08-08 | 2021-03-16 | 三菱动力株式会社 | 旋转机械及密封部件 |
-
1995
- 1995-01-23 JP JP793695A patent/JPH08200003A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017075621A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 株式会社日立製作所 | 環状シール構造及びこれを備えた流体機械 |
| CN112513426A (zh) * | 2018-08-08 | 2021-03-16 | 三菱动力株式会社 | 旋转机械及密封部件 |
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