JPH10317904A

JPH10317904A - タービンのシュラウド翼

Info

Publication number: JPH10317904A
Application number: JP18371597A
Authority: JP
Inventors: Eisaku Ito; 栄作伊藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】動翼先端にシュラウドを取付けたタービンの
シュラウド翼において、応力集中と作用する遠心力を低
減させて翼高さを高くすることを可能にし、タービン効
率を高めるようにする。【解決手段】捩じった動翼２の先端にロータ周方向Ａ
に長い形状を有するチップシュラウド３を取付け、隣接
する動翼２，２のシュラウド３，３同士は互いに押し合
うようにしてロータ周方向に連なって配置された構造と
なっている。また、チップシュラウド３、動翼２に中空
部等を設けて作用する遠心力を低減させるようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン、蒸
気タービン等のタービンのシュラウド翼に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に、従来のタービンのシュラウド翼
を示す。動翼２の先端には、フィレットＲ９（動翼２の
先端部に設けられたなめらかな曲面）を介して配置され
た幅の広いチップシュラウド３がロータ周方向Ａに対し
て一体をなすように取付けられている。前記チップシュ
ラウド３の上面には、ケーシング１とのすき間をつめる
ために、２本のフィン４がロータ周方向Ａと平行に取付
けられている。

【０００３】同じ段に属する隣接する動翼２，２のチッ
プシュラウド３，３は、その一部に設けられたコンタク
ト面８で互いに押し合うように接触して（噛み合って）
ロータ周方向Ａと平行な方向に連なっている。

【０００４】なお、図４において、５は静翼、６は動翼
の前縁、７は動翼の後縁、１１は動翼のプラットホー
ム、１２は動翼のシャンクである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す従来のター
ビンのシュラウド翼においては、チップシュラウド３に
大きい遠心力が加わり、チップシュラウド３と同チップ
シュラウド３の動翼２への付け根にあたるフィレットＲ
９の付近に大きい局所的な応力（引張り応力や捩れ応力
等）が生ずることになる。

【０００６】この応力を許容値以下に保つために、動翼
２の翼高さが制限される。特に、タービンの最終段にお
いては、動翼２の翼高さが高ければ高い程タービンのリ
ービングロスを低減することができるために、この部分
の高い応力によって動翼２の高さが制限されることが、
ネックになっている。

【０００７】本発明は、以上の問題点を解決することが
できるタービンのシュラウド翼を提供することを課題と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のタービンのシュ
ラウド翼は、次の手段を採用した。

【０００９】（１）捩じった動翼の先端に取付けられ
ロータ周方向に長い形状を有するシュラウドを備え、隣
接する動翼のシュラウド同士が互いに押し合うようにロ
ータ周方向に連なって配置される構造となっている。

【００１０】（２）動翼の先端に取付けられ該動翼の
腹側面又は背側面からロータ周方向に向けて滑らかに隆
起したシュラウドを備え、隣接する動翼のシュラウド同
士が互いに押し合うようにしてロータ周方向に連なって
配置される構造となっている。

【００１１】（３）前記（１）又は（２）の本発明に
おいて、シュラウドの部分が中空となっている。

【００１２】（４）動翼の先端にシュラウドを取付け
たタービンのシュラウド翼において、動翼を中空構造と
し、その先端部近傍の断面に比べてそのハブ部近傍の断
面の中空率を低下させた。

【００１３】前記（１）の本発明では、シュラウドは捩
じった動翼の先端に取付けられているので、動翼の前縁
と後縁はシュラウドに滑らかに接続し、シュラウドの動
翼への付け根部における応力集中部を避けることができ
る。また、シュラウドはロータ周方向に長い形状を有
し、かつ、隣接する動翼のシュラウドは互いに押し合う
ようにロータ周方向に連なっているので、シュラウド翼
全体を軽量化して作用する遠心力による応力を低減させ
ることができる。これによって、前記（１）の本発明で
は、シュラウド翼の翼高さを高くすることができる。

【００１４】前記（２）の本発明では、動翼の先端に取
付けられ該動翼の腹側面又は背側面からロータ周方向に
向けて滑らかに***したシュラウドを備えているので、
動翼の腹側面と背側面はシュラウドに滑らかに接続し、
シュラウドの動翼への付け根部における応力集中を避け
ることができる。また、シュラウド翼全体を軽量化して
作用する遠心力による応力を低減させることができる。

【００１５】前記（３）の本発明では、前記（１）又は
（２）の本発明のシュラウドの部分を中空としているの
で、作用する遠心力に起因する応力を低減させて翼高さ
を高くすることができる。

【００１６】前記（４）の本発明では、シュラウドを先
端に取付けた動翼を中空構造とし、作用する遠心力が大
きい動翼の先端部近傍の断面の中空率を大きくすると共
に作用する遠心力が小さい動翼のハブ部近傍の断面の中
空率を低下させているので、作用する遠心力に起因する
ハブ部近傍における局所応力を効果的に低減させること
ができ、これによって、翼高さを高くすることができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第１の形態を、図
１によって説明する。２は、プラットホーム１１とシャ
ンク１２を備えた動翼であり、その先端（ロータの半径
方向外端）がロータ周方向Ａにほゞ平行な方向をなすよ
うに動翼２が捩じられている。

【００１８】動翼２の先端に取付けられたチップシュラ
ウド３は、ロータ周方向Ａにほゞ平行な方向に長く幅の
狭いほゞ長方形の形状を有し、その長さ方向の両端にコ
ンタクト面１７が形成されている。

【００１９】動翼２の先端は、前記のように、ロータ周
方向Ａにほゞ平行な方向をなすように捩じられてあり、
動翼２の前縁１５と後縁１６は、チップシュラウド３の
コンタクト面１７になめらかに接続している。

【００２０】チップシュラウド３は、図１（ｂ），
（ｃ）に示すように、その長さ方向において複数の中空
部１０を備え、また、動翼２の翼部とシャンク１２の部
分には、図１（ａ），（ｄ），（ｅ）に示すように、連
続する複数のロータ半径方向の中空部１０Ａが設けられ
ている。

【００２１】タービンの同一の段に属する隣接する動翼
２，２のチップシュラウド３，３は、その長さ方向の両
端のコンタクト面１７で互いに押し合うようにロータ周
方向Ａに対してほゞ平行な方向に連なっている。

【００２２】以上のように構成された本実施の形態で
は、チップシュラウド３は動翼２になめらかに接続して
おり、チップシュラウド３の動翼２への付け根の部分に
おける局所的な応力を低減させることができる。

【００２３】また、チップシュラウド３と動翼２は中空
部を有しており、かつ、チップシュラウド３は幅が狭く
ロータの周方向Ａとほゞ平行な方向に長い形状を有して
いるので、翼全体を軽量化して遠心力に起因する捩り戻
り力を小さくすることができる。

【００２４】従って、シュラウド翼の翼高さを高くして
タービンの効率を高くすることができる。

【００２５】本発明の実施の第２の形態を、図２によっ
て説明する。図２（ａ）において、２はプラットホーム
１１とシャンク１２を備えた動翼であり、その先端にチ
ップシュラウド３が取付けられている。この動翼のＡ１
−Ａ１断面は同図（ｄ）、Ｂ１−Ｂ１断面は同図（ｅ）
のようになっており、その内部は中空１０Ｃとなってい
る。チップシュラウド３は、図２（ｂ）に示すように、
動翼の前縁１５０及び後縁１６が該チップシュラウド３
の一部となるよう形成され、かつ、動翼の腹側面及び背
側面の一部が滑らかに***した形状となっている。そし
て、この***した部分の頂点近傍に、隣接する動翼との
コンタクト面１７を形成している。

【００２６】このコンタクト面１７は、図２（ｃ）に示
すように、タービンの同一段に属する隣接する動翼２，
２のチップシュラウド３，３を、前記コンタクト面１７
で互いに押し合うようにしてロータ周に連接する働きを
する。

【００２７】またチップシュラウド３と動翼２には、そ
れぞれロータの半径方向に延びる複数の中空部１０Ｂ，
１０Ｃが設けられている。前記動翼２に設けられた複数
の中空部１０Ｃは、プラットホーム１１の部分を通って
シャンク１２まで動翼２の半径方向の全長にわたって延
びていて、図２（ａ）に示すように、動翼２の半径方向
の内方に行くに従って断面が次第に大きくなっている。

【００２８】以上のように構成された本実施の形態で
は、チップシュラウド３は動翼２の翼面から滑らか状態
で接続しているので、チップシュラウド３の動翼２への
付け根部分における局所的な応力を低減させることがで
きる。

【００２９】また、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、
チップシュラウド３の断面積は小さく、かつ、チップシ
ュラウド３と動翼２は中空構造となっているので、翼全
体を軽量化して遠心力に起因する応力を小さくすること
ができる。

【００３０】従って、シュラウド翼の翼高さを高くして
タービン効率を高くすることができる。

【００３１】本発明の実施の第３の形態を、図３によっ
て説明する。本実施の形態は、以下説明する点以外は図
２に示す前記の本発明の実施の第２の形態と同様である
ので、その説明を省略する。

【００３２】本実施の形態では、前記の本発明の実施の
第２の形態と同様に、動翼２のチップ部（先端部）から
プラットホーム１１の部分を通ってシャンク１２の部分
へ動翼２の半径方向に延びる複数の中空部１０Ｃを備え
ているが、図３（ｆ）に示すように、動翼２のチップ部
近傍の断面の中空率を大きくし、プラットホーム１１の
付近のハブ部近傍の断面へ至るに従って動翼２の中空率
を徐々に減小させている。

【００３３】従って、本実施の形態では、大きい遠心力
が作用する動翼２のハブ部より半径方向外方の部分の中
空率を大きくしているので、ハブ部の断面に加わる局所
的な遠心力に起因する応力を減少させ、これによって動
翼２の翼高さを高くすることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、特許請求の範囲の請求項１な
いし４の構成を具備しているので、以上説明したよう
に、シュラウド翼のシュラウドの動翼への付け根部にお
ける応力集中を避けることができ、かつ、シュラウド翼
全体を軽量化して作用する遠心力を低減させることがで
きる。従って、シュラウド翼の翼高さを高くして、ター
ビン効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態を示し、図１（ａ）
はその側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＣ部の平面
図、図１（ｃ）は隣接する動翼とチップシュラウドを示
す平面図、図１（ｄ）と図１（ｅ）はそれぞれ図１
（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図とＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図２】本発明の実施の第２の形態を示し、図２（ａ）
はその側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＤ部の平面
図、図２（ｃ）は隣接する動翼とチップシュラウドを示
す平面図、図２（ｄ）と図２（ｅ）はそれぞれ図２
（ａ）のＡ１−Ａ１矢視断面図とＢ１−Ｂ１矢視断面図
である。

【図３】本発明の実施の第３の形態を示し、図３（ａ）
はその側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ部の平面
図、図３（ｃ）は隣接する動翼とチップシュラウドを示
す平面図、図３（ｄ）と図３（ｅ）はそれぞれ図３
（ａ）のＡ２−Ａ２矢視断面図とＢ２−Ｂ２矢視断面
図、図３（ｆ）は本実施の形態の動翼の中空率分布を示
すグラフである。

【図４】図４（ａ）は従来のタービンのシュラウド翼の
部分の側面図、図４（ｂ）は同従来のタービンのシュラ
ウド翼のチップシュラウドの部分の平面図である。

【符号の説明】

１ケーシング２動翼３チップシュラウド５静翼１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ中空部１１プラットホーム１２シャンク１５動翼の前縁１６動翼の後縁１７コンタクト面Ａロータの周方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】捩じった動翼の先端に取付けられロータ
周方向に長い形状を有するシュラウドを備え、隣接する
動翼のシュラウド同士が互いに押し合うようにしてロー
タ周方向に連なって配置される構造となっていることを
特徴とするタービンのシュラウド翼。
【請求項２】動翼の先端に取付けられ該動翼の腹側面
又は背側面からロータ周方向に向けて滑らかに***した
シュラウドを備え、隣接する動翼のシュラウド同士が互
いに押し合うようにしてロータ周方向に連なって配置さ
れる構造となっていることを特徴とするタービンのシュ
ラウド翼。
【請求項３】シュラウドの部分が中空となっているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載のタービンのシュ
ラウド翼。
【請求項４】動翼の先端にシュラウドを取付けたター
ビンのシュラウド翼において、動翼を中空構造とし、そ
の先端部近傍の断面に比べてそのハブ部近傍の断面の中
空率を低下させたことを特徴とするタービンのシュラウ
ド翼。