KR102594268B1

KR102594268B1 - 터빈 동익, 터빈 및 팁 클리어런스 계측 방법

Info

Publication number: KR102594268B1
Application number: KR1020217011776A
Authority: KR
Inventors: 히로키 기타다; 사토시 하다; 히로유키 오토모; 야스마사 구니사다
Original assignee: 미츠비시 파워 가부시키가이샤
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2023-10-25
Also published as: CN112969841B; US20210340877A1; CN112969841A; JP2020090936A; KR20210062058A; JP7223570B2; WO2020116155A1; DE112019004838B4; DE112019004838T5; US11499430B2

Abstract

터빈 동익은 로터 축에 고정되는 기단부와, 정압면과 부압면과 정압면과 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하고, 터빈 동익 정상면은 전연측에 위치하고 터빈 동익 로터 축에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 터빈 동익 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고, 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 구비한다.

Description

터빈 동익, 터빈 및 팁 클리어런스 계측 방법

본 개시는 터빈 동익, 터빈 및 팁 클리어런스 계측 방법에 관한 것이다.

터빈에 있어서의 터빈 케이싱측의 정지 벽면과 터빈 동익의 정상면의 간극의 크기(이하, 「팁 클리어런스」라고 함)는, 터빈 동익의 열변형 및 원심력에 의한 변형의 영향을 받고 변화한다. 특허문헌 1에는, 이러한 터빈 동익의 변형에 대응한 터빈 동익의 팁 형상의 예가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제 2016-84730 호 공보

그런데, 가스 터빈 운전 중에 있어서, 적정한 팁 클리어런스를 선정하여, 터빈 동익팁에 있어서의 리크 흐름을 억제하는 것이 가스 터빈의 성능을 향상시키기 위해서 요망되고 있다.

본 발명의 적어도 일 실시형태는 상술한 바와 같은 종래의 과제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 곳은 적정한 팁 클리어런스를 구비한 터빈 동익, 터빈 및 팁 클리어런스 계측 방법을 제공하는 것이다.

(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 터빈 동익은,

로터 축에 고정되는 기단부와,

정압면과, 부압면과, 상기 정압면과 상기 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하는 터빈 동익에 있어서,

상기 정상면은 전연측에 위치하고 상기 로터 축에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 상기 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고,

상기 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 구비한다.

가스 터빈의 운전시(터빈 동익의 온도가 상승한 고온 상태)에 있어서, 터빈 동익은 원심력, 가스 흐름으로부터 받는 힘, 및 열 신장의 영향을 받고 변형한다. 특히, 냉각 유로를 흐르는 냉각 매체의 온도는 터빈 동익의 후연측에서 높아지기 쉽고, 후연측의 열 신장량이 커지기 쉽다. 이 때문에, 가스 터빈의 운전 정지시(터빈 동익의 온도가 상승하지 않고 상온에 가까운 상태)에 있어서 터빈 동익의 정상면과 터빈 차실의 정지 벽면의 팁 클리어런스가 전연으로부터 후연에 걸쳐서 일정하게 설정되어 있는 경우에는, 가스 터빈의 운전시에 있어서 열 신장량이 큰 후연측에서 터빈 동익의 정상면과 터빈 차실의 정지 벽면의 접촉 리스크가 높아지기 쉽다. 한편, 후연측에서 터빈 동익의 정상면과 터빈 차실의 정지 벽면이 접촉하지 않도록, 팁 클리어런스를 전연으로부터 후연에 걸쳐서 일정하게 크게 하면, 가스 터빈의 운전시에 전연측에 있어서의 팁 클리어런스가 과도하게 커져서, 가스 터빈의 성능이 저하한다.

상기 (1)의 구성에 의하면, 열 신장량이 커지기 쉬운 후연측에 마련된 후연 영역이, 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 포함하고 있다. 이 때문에, 가스 터빈의 운전시에 전연 영역과 비교하여 후연 영역이 크게 변형함으로써, 정상면의 각처에 있어서의 팁 클리어런스를 균일하게 접근시킬 수 있다.

(2) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 터빈 동익은,

로터 축에 고정되는 기단부와,

정압면과, 부압면과, 상기 정압면과 상기 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하는 터빈 동익으로서,

상기 정상면은 전연측에 위치하기 전연 영역과, 상기 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고,

상기 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 상기 전연 영역에 대해서 경사지는 경사면을 구비하고,

상기 정상면에 있어서, 상기 전연 영역과 상기 후연 영역의 경계선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P1, 상기 부압면 상의 위치 중 인접하는 터빈 동익의 후연과 상기 부압면 사이에 스로트가 형성되는 위치를 P2로 하면,

상기 위치(P1)는 상기 위치(P2)와 일치하거나, 또는 상기 위치(P2)보다 상기 익형부의 후연측에 위치한다.

상기 (2)의 구성에 의하면, 터빈 동익의 팁의 열 신장에 의한 변형이 전연 영역과 비교하여 후연 영역 쪽이 큰 날개의 경우, 터빈 차실의 정지 벽면과의 접촉 리스크가 저감하고, 적정한 팁 클리어런스가 유지된다.

(3) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서,

상기 위치(P1)는 상기 위치(P2)와 일치하거나, 또는 상기 위치(P1)는 상기 위치(P2)보다 후연측에 위치한다.

상기 (3)의 구성과 같이 위치(P1)가 위치(P2)와 일치하거나, 또는 위치(P2)보다 후연측에 위치하는 것에 의해, 적정한 팁 클리어런스를 유지할 수 있다.

(4) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (2) 또는 (3)의 구성에 있어서,

상기 정상면은 적어도 하나의 출구 개구를 갖고,

상기 정상면에 있어서, 전연측에 위치하고 상기 위치(P2)를 통과하는 제 1 가상선과, 후연측에 위치하고 상기 출구 개구의 중심 위치(P3)를 통과하는 제 2 가상선을 선정하고,

상기 제 1 가상선은 상기 위치(P2)를 통과하고 둘레방향으로 연장되는 제 1 둘레방향 가상선과, 상기 위치(P2)를 통과하고 캠버 라인에 직교하는 방향으로 연장되는 제 1 캠버 라인 직교 가상선과, 상기 위치(P2)를 통과하고 로터 축방향으로 연장되는 제 1 로터 축방향 가상선에 의해서 획정되는 범위에 위치하고,

상기 제 2 가상선은 상기 위치(P3)를 통과하고 둘레방향으로 연장되는 제 2 둘레방향 가상선과, 상기 위치(P3)를 통과하고 캠버 라인에 직교하는 방향으로 연장되는 제 2 캠버 라인 직교 가상선과, 상기 위치(P3)를 통과하고 로터 축방향으로 연장되는 제 2 로터 축방향 가상선에 의해서 획정되는 범위에 위치하고,

상기 경계선은 상기 위치(P1)를 통과하는 직선이며, 상기 제 1 가상선과 상기 제 2 가상선 사이의 상기 정상면 상에 형성된다.

(5) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (4)의 구성에 있어서,

상기 제 2 둘레방향 가상선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P4로 하면,

상기 위치(P1)는 상기 위치(P4)보다 상기 익형부의 전연측에 위치한다.

냉각 유로에 있어서의 후연에 가장 가까운 출구 개구의 근방에서는, 특히 열 신장량이 커지기 쉽고, 정상면과 정지 벽면의 접촉 리스크가 높아지기 쉽다. 이 때문에, 상기 (5)의 구성과 같이, 위치(P1)를 위치(P4)보다 전연측에 위치시키는 것에 의해, 출구 개구의 근방에 있어서의 정상면과 정지 벽면의 접촉 리스크를 효과적으로 저감하면서, 터빈 동익의 정상면으로부터의 연소 가스의 리크 흐름을 억제할 수 있다.

(6) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (4)의 구성에 있어서,

상기 제 2 캠버 라인 직교 가상선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P5로 하면,

상기 위치(P1)는 상기 위치(P5)보다 상기 익형부의 전연측에 위치한다.

냉각 유로에 있어서의 후연에 가장 가까운 출구 개구의 근방에서는, 특히 열 신장량이 커지기 쉽다. 이 때문에, 상기 (6)의 구성과 같이, 위치(P1)를 위치(P5)보다 전연측에 위치시키는 것에 의해, 정상면과 정지 벽면의 접촉 리스크를 효과적으로 저감하면서, 출구 근방에 있어서의 적정한 팁 클리어런스를 유지할 수 있다.

(7) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (4)의 구성에 있어서,

상기 로터 축방향 가상선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P6로 하면,

상기 위치(P1)는 상기 위치(P6)보다 상기 익형부의 전연측에 위치한다.

냉각 유로에 있어서의 후연에 가장 가까운 출구 개구의 근방에서는, 특히 열 신장량이 커지기 쉽다. 이 때문에, 상기 (7)의 구성과 같이, 위치(P1)를 위치(P6)보다 전연측에 위치시키는 것에 의해, 정상면과 정지 벽면의 접촉 리스크를 효과적으로 저감하면서, 출구 근방에 있어서의 적정한 팁 클리어런스를 유지할 수 있다.

(8) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (2) 내지 (7) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 경계선은 상기 로터 축에 직교하는 방향을 따라서 연장된다.

전연 영역과 후연 영역의 경계선이 로터 축에 직교하는 둘레방향을 따라서 연장되도록 터빈 동익의 정상면을 구성하는 것에 의해, 경계선의 형성이 용이하게 된다.

(9) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (2) 내지 (7) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 경계선은 상기 로터 축의 축방향을 따라서 연장된다.

전연 영역과 후연 영역의 경계선이 로터 축의 축방향을 따라서 연장되도록 터빈 동익의 정상면을 구성하는 것에 의해, 경계선의 형성이 용이하게 된다.

(10) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (2) 내지 (7) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 경계선은 캠버 라인에 직교하는 방향을 따라서 연장된다.

전연 영역과 후연 영역의 경계선이 캠버 라인에 직교하는 방향을 따라서 연장되도록 터빈 동익의 정상면을 구성하는 것에 의해, 경계선의 형성이 용이하게 된다.

(11) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 정상면의 둘레방향의 상기 부압면측의 단부에는, 상기 정상면으로부터 반경방향 외측으로 돌출되는 볼록부가 날개면을 따라서 형성되고, 상기 볼록부의 정상부의 상기 정상면에 대한 반경방향의 높이는 전연으로부터 후연까지 일정하다.

상기 정상면의 부압면측 단부에 볼록부를 구비하도록 터빈 동익의 정상면을 구성하는 것에 의해, 정상면을 흐르는 리크 흐름이 한층 저감되고, 터빈의 공력 성능이 개선된다.

(12) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 익형부는 상기 정상면을 형성하는 천장판을 포함하고,

상기 천장판은 상기 전연 영역의 적어도 일부에 대응하는 범위에 있어서, 상기 후연에 가까워짐에 따라 두께가 커지도록 구성되어 있고,

상기 천장판은 상기 후연 영역의 적어도 일부에 대응하는 범위에 있어서, 상기 후연에 가까워짐에 따라 두께가 작아지도록 구성되어 있다.

상기 (12) 구성에 의하면, 전연 영역과 후연 영역의 온도가 균일화되고, 천장판의 메탈 온도의 상승이 억제된다.

(13) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 익형부는 상기 정상면을 형성하는 천장판을 포함하고,

상기 천장판은 상기 전연 영역 및 상기 후연 영역에 있어서 동일 두께로 형성되어 있다.

상기 (13)의 구성에 의하면, 전연 영역으로부터 후연 영역에 이르는 천장판의 두께가 균일화되어 있으므로, 천장판에 있어서의 열 응력의 발생을 억제할 수 있다.

(14) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 익형부는 상기 정상면을 형성하는 천장판을 포함하고,

상기 냉각 유로는 전연측으로부터 후연측까지 배치된 서펜타인 유로를 포함하고,

상기 서펜타인 유로의 반경방향 외측 단부는 흐름을 반전시키기 위한 적어도 하나의 리턴부를 포함하고,

상기 천장판 중 상기 정상면과 반대측의 내벽면은 상기 리턴부를 형성하는 적어도 하나의 리턴부 형성 벽면을 포함하고,

상기 리턴부 형성 벽면은 상기 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사져 있다.

상기 (14)의 구성에 의하면, 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 마련한 경우여도, 리턴부 형성 벽면의 각각을 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지게 하는 것에 의해, 천장판의 두께가 균일화되고, 열 응력의 발생을 억제할 수 있다.

(15) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (14) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 익형부는 상기 정상면을 형성하는 천장판을 포함하고,

상기 서펜타인 유로의 반경방향 외측 단부는 흐름을 반전시키기 위한 제 1 리턴부 및 제 2 리턴부를 포함하고,

상기 천장판 중 상기 정상면과 반대측의 벽면은 상기 제 1 리턴부를 형성하는 제 1 리턴부 형성 벽면과, 상기 제 1 리턴부 형성 벽면에 대해서 칸막이벽을 개재하여 후연측에 인접하는 동시에, 상기 제 2 리턴부를 형성하는 제 2 리턴부 형성 벽면을 포함하고,

상기 제 1 리턴부 형성 벽면 및 상기 제 2 리턴부 형성 벽면의 각각은 상기 로터 축에 평행하게 형성되고,

상기 제 1 리턴부 형성 벽면의 상기 로터 축으로부터의 높이는 상기 제 2 리턴부 형성 벽면의 상기 로터 축으로부터의 높이보다 크다.

상기 (15)의 구성에 의하면, 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 마련한 경우여도, 제 1 리턴부 형성 벽면의 로터 축으로부터의 높이를 제 2 리턴부 형성 벽면의 로터 축으로부터의 높이보다 크게 하는 것에 의해, 천장판의 두께가 균일화되고, 열 응력의 발생을 억제할 수 있다.

(16) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 터빈은,

로터 축과,

상기 (1) 내지 (15) 중 어느 한 항에 기재된 터빈 동익과,

상기 터빈 동익의 정상면에 대향하는 환상의 정지 벽면을 구비한다.

상기 (16)의 구성에 의하면, 상기 (1) 내지 (15) 중 어느 한 항에 기재된 터빈 동익을 구비하기 때문에, 팁 클리어런스를 균일하게 접근시켜서, 정상면과 정지 벽면의 간극에 있어서의 리크 흐름에 기인한 손실을 효과적으로 억제할 수 있다.

(17) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 팁 클리어런스 계측 방법은,

터빈 동익의 정상면과 터빈의 정지 벽면의 팁 클리어런스를 계측하는 팁 클리어런스 계측 방법으로서,

상기 정상면은 전연측에 위치하고 상기 정지 벽면에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 후연에 가까워짐에 따라 상기 정지 벽면과의 간격이 커지도록 경사진 후연 영역을 포함하고,

상기 팁 클리어런스 계측 방법은 상기 전연 영역과 상기 정지 벽면의 팁 클리어런스를 계측하는 전연 영역 계측 단계를 포함한다.

상기 (17)의 방법에 의하면, 열 신장량이 커지기 쉬운 후연측에 마련된 후연 영역이 후연에 가까워짐에 따라 정지 벽면과의 간격이 커지도록 경사진 경사면을 포함하고 있다. 이 때문에, 가스 터빈의 운전시에 주로 후연 영역이 변형함으로써, 정상면의 각처에 있어서의 팁 클리어런스를 균일하게 접근할 수 있다.

또한, 전연 영역이 로터 축에 평행하게 형성되어 있기 때문에, 전연 영역의 팁 클리어런스가 각처에 있어서 균일하다. 이 때문에, 전연 영역 계측 단계에서 전연 영역의 팁 클리어런스를 계측할 때에, 전연 영역의 어느 위치에서 계측해도 정밀하게 팁 클리어런스를 계측할 수 있고, 팁 클리어런스의 관리가 용이하다.

(18) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (17)의 방법에 있어서,

상기 전연 영역 계측 단계에서는, 상기 터빈 동익의 부압면측으로부터 상기 전연 영역과 상기 정지 벽면의 팁 클리어런스를 계측한다.

상기 (18)의 방법에 의하면, 터빈 동익의 부압면측으로부터 테이퍼 게이지 등의 계측기를 정상면과 정지 벽면의 간극에 차입하는 것에 의해, 팁 클리어런스를 정밀하게 계측할 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 의하면, 팁 클리어런스를 적절히 설정하는 것을 용이하게 하고, 팁 클리어런스에 있어서의 리크 흐름에 기인한 손실을 억제할 수 있고, 가스 터빈의 열효율이 향상한다.

도 1은 일 실시형태에 따른 가스 터빈의 개략 구성도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 터빈 동익의 개략 구성도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 인접하는 터빈 동익을 나타낸 동익열을 반경방향 외측으로부터 바라본 구성도를 도시하고, 최상류측 경계선과 최하류측 경계선을 도시한 구성도이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 최적 경계선과 최상류측 경계선 및 최하류측 경계선을 도시한 구성도이다.
도 5는 다른 실시형태에 따른 터빈 동익의 개략 구성도이다.
도 6은 다른 실시형태에 따른 최적 경계선과 최상류측 경계선을 도시한 구성도이다.
도 7은 다른 실시형태에 따른 터빈 동익의 개략 구성도이다.
도 8은 도 7에 있어서의 A-A 단면을 도시하는 도면이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 익형부의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 10은 일 실시형태에 따른 익형부의 다른 구성을 도시하는 단면도이다.
도 11은 일 실시형태에 따른 익형부의 다른 구성을 도시하는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 몇 개의 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있는, 또는 도면에 도시되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 본 발명의 범위를 이에 한정하는 취지는 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 또는 「동축」 등의 상대적 또는 절대적인 배치를 나타내는 표현은 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 또는 동일 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 갖고 상대적으로 변위하여 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 「동일」, 「동등」 및 「균질」 등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 또는 동일 기능이 얻어지는 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 면취부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 하나의 구성요소를 「구비한다」, 「포함한다」, 또는 「갖는다」라고 하는 표현은 다른 구성요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

도 1은 일 실시형태에 따른 가스 터빈의 개략 구성도이다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 가스 터빈(1)은 압축 공기를 생성하기 위한 압축기(2)와, 압축 공기 및 연료를 이용하여 연소 가스를 발생시키기 위한 연소기(4)와, 연소 가스에 의해서 회전 구동되도록 구성된 터빈(6)을 구비한다. 발전용의 가스 터빈(1)의 경우, 터빈(6)에는 도시되지 않은 발전기가 연결된다.

압축기(2)는 압축기 차실(10)측에 고정된 복수의 정익(16)과, 정익(16)에 대해서 교대로 배열되도록 로터 축(8)에 식설된 복수의 동익(18)을 포함한다.

압축기(2)에는, 공기 취입구(12)로부터 취입된 공기가 보내지도록 되어 있고, 본 공기는 복수의 정익(16) 및 복수의 동익(18)을 통과하여 압축됨으로써 고온 고압의 압축 공기가 된다.

연소기(4)에는, 연료와, 압축기(2)에서 생성된 압축 공기가 공급되도록 되어 있고, 해당 연소기(4)에 있어서 연료가 연소되고, 터빈(6)의 작동 유체인 연소 가스가 생성된다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 가스 터빈(1)은 케이싱(20) 내에 로터를 중심으로 둘레방향을 따라서 복수 배치된 연소기(4)를 갖는다.

터빈(6)은 터빈 차실(22)에 의해서 형성되는 연소 가스 유로(28)를 갖고, 해당 연소 가스 유로(28)에 마련되는 복수의 터빈 정익(24) 및 터빈 동익(26)을 포함한다. 터빈 정익(24)은 터빈 차실(22)측으로부터 지지되어 있고, 로터 축(8)의 둘레방향을 따라서 배열되는 복수의 터빈 정익(24)이 정익열을 구성하고 있다. 또한, 터빈 동익(26)은 로터 축(8)에 식설되어 있고, 로터 축(8)의 둘레방향을 따라서 배열되는 복수의 터빈 동익(26)이 동익열을 구성하고 있다. 정익열과 동익열은 로터 축(8)의 축선 방향에 있어서 교대로 배열되어 있다.

터빈(6)에서는, 연소 가스 유로(28)에 유입된 연소기(4)로부터의 연소 가스가 복수의 터빈 정익(24) 및 복수의 터빈 동익(26)을 통과함으로써 로터 축(8)이 회전 구동되고, 로터 축(8)에 연결된 발전기가 구동되어서 전력이 생성되도록 되어 있다. 터빈(6)을 구동한 후의 연소 가스는 배기실(30)을 거쳐서 외부로 배출된다.

이하에서는, 가스 터빈(1)의 축방향(로터 축(8)의 축선 방향)을 단순히 「축방향」으로 기재하고, 가스 터빈(1)의 반경방향(로터 축(8)의 반경방향)을 단순히 「반경방향」으로 기재하고, 가스 터빈(1)의 둘레방향(로터 축(8)의 둘레방향)을 단순히 「둘레방향」으로 기재하는 것으로 한다. 또한, 연소 가스 유로(28)에 있어서의 연소 가스의 유동 방향에 대해서, 축방향에 있어서의 상류측을 단순히 「상류측」으로 기재하고, 축방향에 있어서의 하류측을 단순히 「하류측」으로 기재하는 것으로 한다.

도 2는 일 실시형태에 따른 터빈 동익(26)의 개략 구성도이다. 도 3은 서로 둘레방향으로 인접하는 터빈 동익(26)을 나타낸 동익열을 반경방향 외측으로부터 바라본 도면이다.

도 2에 도시되는 바와 같이, 터빈 동익(26)은 로터 축(8)에 고정되는 기단부(32)와, 내부에 냉각 유로(34)가 형성된 익형부(36)를 구비한다. 또한, 도 3에 도시되는 바와 같이, 익형부(36)는 정압면(38)과, 부압면(40)과, 정압면(38)과, 부압면(40)을 접속하는 정상면(42)을 포함한다. 정상면(42)은 터빈 차실(22)(도 1 참조)의 환상의 정지 벽면(54)(도 2 참조)과 대향하도록 배치되어 있다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 정상면(42)은 전연(48)측에 위치하고 로터 축(8)(로터 축(8)의 축선)에 평행하게 형성되는 전연 영역(44)과, 전연 영역(44)에 대해서 축방향으로 인접하는 후연 영역(46)을 포함하고, 전연 영역(44)과 후연 영역(46) 사이에 경계선(LL)이 형성된다. 후연 영역(46)은 후연(50)에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경계선(LL)을 경계로 하여 전연 영역(44)에 대해서 경사지는 경사면(52)을 포함한다.

가스 터빈(1)의 익형부(36)가 로터 축(8)에 평행한 플랫한 정상면(42)에서 형성된 동익(26)의 경우는, 통상의 운전시(예를 들면, 정격 부하 운전시의 터빈 동익의 온도가 상승한 고온 상태)에 있어서, 터빈 동익(26)은 원심력, 가스 흐름으로부터 받는 힘, 및 열 신장의 영향을 받아 변형한다. 특히, 냉각 유로를 흐르는 냉각 매체의 온도는 터빈 동익(26)의 후연(50)측에서 연소 가스로부터의 입열에 의한 히트 업에 의해 높아지기 쉽고, 후연(50)측의 반경방향의 열 신장량이 커지기 쉽다. 이 때문에, 가스 터빈(1)의 운전 정지시(터빈 동익(26)의 온도가 상승하지 않고 상온 또는 상온에 가까운 상태)에 있어서 터빈 동익(26)의 정상면(42)과 터빈 차실(22)의 정지 벽면(54)의 거리(이하, 「팁 클리어런스」라고 함)가 전연(48)으로부터 후연(50)에 걸쳐서 일정한 간극량으로 설정되어 있는 경우에는, 가스 터빈(1)의 운전시에 있어서 열 신장량이 큰 후연(50)측에서 터빈 동익(26)의 정상면(42)과 터빈 차실(22)의 정지 벽면(54)의 접촉 리스크가 높아지기 쉽다. 한편, 후연(50)측에서 터빈 동익(26)의 정상면(42)과 터빈 차실(22)의 정지 벽면(54)이 접촉하지 않도록, 운전 정지시에 있어서의 팁 클리어런스가 전연(48)으로부터 후연(50)에 걸쳐서 일정하게 커지는 익형부(36)를 형성하면, 가스 터빈의 통상 운전시에 있어서의 전연측에 있어서의 팁 클리어런스가 과도하게 커지고, 가스 터빈의 성능이 저하한다. 즉, 전연(48)측은 후연(50)측과 비교하여 익형부(36) 내를 흐르는 냉각 매체의 온도가 낮고, 반경방향의 열 신장량이 비교적 작게 억제되어 있기 때문에, 가스 터빈(1)의 통상 운전시에 있어서의 전연(48)측의 클리어런스가 커지는 경향이 된다.

따라서, 전연(48)으로부터 후연(50)까지의 팁 높이(로터 축(8)의 중심으로부터 정상면(42)까지의 높이)를 동일하게 하면, 통상 운전시에 있어서의 전연(48)측의 팁 클리어런스가 후연(50)측과 비교하여 상대적으로 커지고, 전연(48)측의 팁(정상면(42))으로부터의 연소 가스의 리크 흐름이 증가하여, 터빈 동익(26)의 공력 성능이 저하하는 원인이 된다.

이에 대해, 도 2에 도시되는 터빈 동익(26)에서는, 열 신장량이 커지기 쉬운 후연(50)측에 마련된 후연 영역(46)이 후연(50)에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면(52)을 포함하고 있다. 즉, 후연 영역(46)은 가스 터빈의 운전 정지시에 있어서, 후연(50)에 가까워짐에 따라 팁 클리어런스가 커지도록 경사진 경사면(52)을 포함한다. 이 때문에, 도 2의 파선으로 나타내는 바와 같이, 가스 터빈(1)의 통상 운전시에 주로 후연 영역(46)이 열 신장에 의해 반경방향 외측 방향으로 변형하여, 정상면(42)의 전연(48)으로부터 후연(50)까지의 팁 클리어런스가 균일한 간극량에 가까워지도록 경사면(52)을 형성하고 있다.

또한, 전연 영역(44)이 로터 축(8)에 평행하게 형성되어 있기 때문에, 전연 영역(44)에 있어서, 로터 축(8)의 중심으로부터 정상면(42)(천장판(60))까지의 높이가 균일하게 형성되고, 터빈 동익(26)의 팁 클리어런스가 전연 영역(44)의 각처에 있어서 균일하다. 이 때문에, 테이퍼 게이지 등의 계측기(14)에 의해 팁 클리어런스를 계측할 때에, 전연 영역(44) 중 어느 위치에서 계측해도 팁 클리어런스를 적절히 관리할 수 있고, 팁 클리어런스의 관리가 용이하다. 즉, 전연 영역(44)은 익형부(36)의 반경방향으로의 열 신장이 작기 때문에, 정상 운전 중에 있어서의 팁 클리어런스의 변화량이 작고, 천장판(60)(정상면(42))과 정지 벽면(54) 사이의 간극량을 적정량으로 관리하기 쉽다. 이 때문에, 전연 영역(44)에 있어서의 정상면(42)과 정지 벽면(54)의 간극에 있어서의 리크 흐름에 기인한 손실을 효과적으로 억제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 터빈 동익(26)의 운전 조건 및 날개 구조 등에 의해, 전연 영역과 후연 영역을 구분하는 최적 경계선(SLL)의 위치가 변화하고, 조건에 맞는 최적 경계선(SLL)을 선정할 필요가 있다.

본 명세서에서, 최적 경계선(SLL)의 선정의 기본적인 생각을 이하에 설명한다. 팁 클리어런스는 터빈 차실(22)의 정지 벽면(54)과 터빈 동익(26)의 정상면 사이의 간극 계측을 전제로 하여 관리된다. 즉, 익형부(36)의 열 신장의 변화가 전연(48)측에 가까운 범위까지 이르는 터빈 동익(26)의 경우에는, 최적 경계선(SLL)은 전연(48)에 가까운 위치에 배치할 필요가 있고, 열 신장이 작은 터빈 동익(26)의 경우는 후연(50)에 가까운 위치에 배치해도 좋다.

그러나, 전연(48)에 가까운 위치에 최적 경계선(SLL)을 배치하는 경우, 최적 경계선(SLL)을 배치하는 위치의 선정에는 한계가 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 팁 클리어런스 관리의 전제가 되는 간극량의 계측은, 계측기를 날개면(37)에 수직으로 맞춰서 계측할 필요가 있고, 이것이 불가능하면 정확한 간극량은 계측할 수 없다. 이하에 설명하는 바와 같이, 전연(48) 근방에서 간극 계측을 하는 경우, 터빈 동익(26)의 날개면(37)인 부압면(40)의 스로트 위치가 축방향으로 가장 상류측의 계측 가능한 한계 위치이다. 이 위치보다 축방향 상류측에서의 계측은 인접하는 동익(26)이 장해가 되고, 정확한 계측이 불가능하다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 인접하는 터빈 동익(26)의 후연(50)(후연 단부(50a))으로부터 부압면(40) 상에 내리는 수선(V)이 인접하는 동익(26)과의 사이의 스로트(58)에 상당하고, 수선(V)과 부압면(40)의 교점이 부압면(40) 상의 스로트의 위치(P2)이다. 위치(P2)를 통과하고, 전연 영역(44)과 후연 영역(46)을 구획하는 가상의 경계선을 가상선이라고 부르고, 가장 전연(48)에 가까운 위치에 형성되는 가상선을 최상류측 가상선(제 1 가상선)(LL1)으로서 선정한다.

단, 위치(P2)를 통과하는 최상류측 가상선(LL1)은 무수히 존재하지만, 정상면(42) 상에 경계선(LL)을 형성하는 용이함의 관점에서는, 어느 정도의 범위에 한정된다. 도 3에 도시하는 가상선(L1)은 위치(P2)를 통과하고 로터 축(8)에 직교하고 둘레방향으로 신장되는 최상류측 둘레방향 가상선이다. 가상선(L2)은 위치(P2)를 통과하고 캠버 라인(CL)에 직교하는 캠버 라인 최상류측 직교 가상선이다. 가상선(L3)은 위치(P2)를 통과하고 로터 축(8)을 따라서 연장되는 최상류측 로터 축방향 가상선이다. 어느 가상선도, 위치(P2)를 기점으로 하여, 위치(P2)를 통과하고 직선 형상으로 연장되고, 양단에서 날개면(37)과 교차하는 선이다.

단, 3개의 가상선 중에서는, 가상선(L3)이 가장 전연(48)에 가까운 최상류측 가상선(LL1)이다. 최상류측 가상선(LL1)은 가상선(L1), 가상선(L2) 및 가상선(L3)에 의해서 획정되는 범위에 위치하고, 가상선(L1)(최상류측 둘레방향 가상선)으로부터 반시계방향 회전으로 가상선(L3)(최상류측 로터 축방향 가상선)까지의 사이의 범위에서 선정될 수 있다.

다음에, 최적 경계선(SLL)을 획정하는 다른 가상선으로서 상정하는 최하류측 가상선(LL2)의 선정에 대해서, 이하에 설명한다. 상세는 후술하지만, 도 3에 도시되는 후연(50)측에 배치된 출구 개구(56)의 위치인 위치(P3)를 통과하는 직선이, 최하류측 가상선(제 2 가상선)(LL2)에 상당한다. 출구 개구(56) 부근의 익형부(36)는 가장 반경방향으로 신장되기 쉬운 구조이다.

도 3에 도시되는 가상선(L11)은 위치(P3)를 통하고 로터 축(8)에 직교하고 둘레방향으로 신장되는 최하류측 둘레방향 가상선이다. 가상선(L12)은 위치(P3)를 통하고 캠버 라인(CL)에 직교하는 최하류측 캠버 라인 직교 가상선이다. 가상선(L13)은 위치(P3)를 통하고 로터 축(8)을 따라서 연장되는 최하류측 로터 축방향 가상선이다. 최하류측 가상선(LL2)은 가상선(L11), 가상선(L12) 및 가상선(L13)에 의해서 획정되는 범위에 위치하고, 가상선(L11)(최하류측 둘레방향 가상선)으로부터 반시계방향 회전으로 가상선(L13)(최하류측 로터 축방향 가상선)과의 사이의 범위에서 선정될 수 있다.

터빈 동익(26)은 날개 구조 및 운전 조건 및 익형부(36)의 위치에 의해 열 신장량이 상이하다. 도 4는 최적 경계선(SLL)이 최상류측 가상선(L1, L2, L3)과, 최하류측 가상선(L11, L12, L13) 사이에 형성된 예를 도시한다. 도 4에 도시되는 예는, 최적 경계선(SLL)으로서, 위치(P1)를 통과하고 로터 축(8)에 직교하고 둘레방향으로 신장되는 둘레방향 가상선을 일례로서 도시한 것이다.

이상에 설명한 기본적인 생각에 근거하여, 이하에 구체적으로 설명한다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 3에 도시되는 바와 같이, 가상선(L1, L2, L3)과 부압면(40) 상의 교점의 위치를, 인접하는 터빈 동익(26)과의 사이에 스로트(58)가 형성되는 위치(P2)로 한다. 또한, 「부압면(40) 상의 인접하는 터빈 동익(26)과의 사이에 스로트(58)가 형성되는 위치」란, 인접하는 터빈 동익(26)의 후연(50)으로부터 부압면(40) 상에 내리는 수선(V)과 부압면(40)의 교점이며, 부압면(40) 상의 스로트(58)의 위치를 나타내는 위치(P2)를 의미한다.

팁 클리어런스를 정밀하게 계측하기 위해서는, 터빈 동익(26)의 부압면(40)측으로부터 부압면(40)에 수직인 방향인 수선(V)을 따라서 테이퍼 게이지 등의 계측기(14)를 정상면(42)과 정지 벽면(54) 사이의 간극에 차입시키는 것이 바람직하다. 간극량을 정확하게 계측하기 위해서는, 계측기(14)는 계측점의 날개면(부압면(40))에 대해서 수직으로 맞추는 것이 바람직하다. 즉, 인접하는 터빈 동익(26)측으로부터 계측기(14)를 맞춰서 팁 클리어런스의 간극량을 계측하는 경우, 전연(48)으로부터 후연(50)까지의 부압면(40) 상 내, 가장 전연(48)에 가까운 위치는 상술의 부압면(40) 상의 스로트(58)의 위치(P2)이다. 이 위치(P2)보다 전연(48)측에 접근한 위치는 인접하는 동익(26)이 장해가 되고, 계측기(14)를 부압면(40)에 대해서 수직으로 맞추지 못하고, 정확한 간극량의 계측이 곤란하다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 3에 도시되는 바와 같이, 위치(P2)를 통과하는 가상선은 가장 전연(48)에 가까운 최상류측 가상선(LL1)을 획정한다. 상술된 바와 같이, 최상류측 가상선(LL1)으로서, 가상선(L1, L2, L3)을 선정할 수 있다. 가상선(L1)은 로터 축(8)에 직교하고 둘레방향을 따라서 직선 형상으로 연장되어서, 전연(48)측의 전연 영역(44)과, 후연(50)측의 후연 영역(46)을 구분하는 가상선이다.

가상선(L1)을 로터 축(8)에 직교하는 방향으로 결정하면, 가상선(L1)의 위치 결정이 용이하게 된다. 이 때문에, 전연 영역(44)과 후연 영역(46)의 가상선(L1)이 로터 축(8)에 직교하는 둘레방향을 따라서 연장되도록 정상면(42)을 구성하는 것에 의해, 전연 영역(44)과 후연 영역(46) 사이의 가상선(L1)을 정상면(42) 상의 정확한 위치에 형성할 수 있고, 팁 클리어런스인 천장판(60)(정면(42))과 정지 벽면(54) 사이의 간극량을 정확하게 관리가 가능하게 된다.

가상선(L2)은 위치(P2)를 통과하고 캠버 라인(CL)에 직교하는 방향으로 직선 형상으로 연장되는 캠버 라인 방향 가상선이다. 가상선(L2)은 캠버 라인(CL)에 직교하는 직선이기 때문에, 위치 결정이 용이하고, 경계선의 가공도 용이하다.

가상선(L3)은 위치(P2)를 통하고 로터 축(8) 방향을 따라서 직선 형상으로 연장되는 로터 축방향 가상선이다. 가상선(L3)은 로터 축(8) 방향으로 로터 축(8)에 평행하게 신장되는 직선이기 때문에, 위치 결정이 용이하고, 경계선의 가공도 용이하다.

다음에, 최하류측 가상선(LL2)의 선정에 대해서, 이하에 설명한다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 냉각 유로(34)는 후술하는 서펜타인 유로(62)를 형성하고, 가장 후연(50)에 가까운 최종 냉각 유로(34a)를 유하(流下)한 냉각 매체는, 정상면(42)에 형성된 출구 개구(56)로부터 배출된다. 또한, 출구 개구(56)는 최종 냉각 유로(34a)의 반경방향 외측단의 천장판(60)에 형성되고, 최종 냉각 유로(34a)에 직결하고 있다. 냉각 매체의 일부는 최종 냉각 유로(34a)로부터 분기하여, 후연(50)의 단부(50a)의 축방향 하류측을 향하는 후연 단부면(50b)에 개구하고, 반경방향으로 배열된 복수의 냉각 구멍(63)으로부터 연소 가스 중에 배출된다. 냉각 매체가 복수의 냉각 구멍(63)을 거쳐서 연소 가스 중에 배출되는 과정에서, 후연(50)의 단부(50a)가 냉각되고, 후연 단부(50a)의 열손상이 방지된다.

가장 후연(50)에 가까운 출구 개구(56) 근방의 익형부(36)는 냉각 매체의 히트 업 등에 대한 대책에 의해, 냉각이 여러 가지 강화되고 있지만, 그런데도 가장 반경방향의 열 신장이 커지는 부분이다. 그 때문에, 출구 개구(56b)의 중심의 위치를 P3로 하여, 위치(P3)를 통과하는 가상선(L11, L12, L13)이 최하류측 가상선(LL2)의 일부로서 형성된다. 또한, 출구 개구(56b)의 위치(P3)는 도 3에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이, 반경방향 외측으로부터 날개 단면을 바라봤을 경우, 최종 냉각 유로(34a)의 유로 단면 내에 형성되어 있다.

가상선(L11)은 위치(P3)를 통과하고, 로터 축(8)에 직교하고, 둘레방향으로 신장되는 직선 형상의 둘레방향 가상선이다. 가상선(L11)이 부압면(40) 상에서 교차하는 교점이 위치(P4)이다. 가상선(L11)은 로터 축(8)에 직교하는 직선이기 때문에, 위치 결정이 용이하고, 경계선의 가공도 용이하다.

가상선(L12)은 위치(P3)를 통과하고, 캠버 라인(CL)에 직교하는 방향으로 직선 형상으로 연장되는 캠버 라인 방향 가상선이다. 가상선(L12)이 부압면(40) 상에서 교차하는 교점이 위치(P5)이다. 가상선(L12)은 캠버 라인(CL)에 직교하는 직선이기 때문에, 위치 결정이 용이하고, 경계선의 가공도 용이하다.

가상선(L13)은 위치(P3)를 통과하고 로터 축(8) 방향을 따라서 직선 형상으로 연장되는 로터 축방향 가상선이다. 가상선(L13)이 부압면(40) 상에서 교차하는 교점이 위치(P6)이다. 가상선(L13)은 로터 축(8) 방향으로 로터 축(8)에 평행하게 신장되는 직선이기 때문에, 위치 결정이 용이하고, 경계선의 가공도 용이하다.

최하류측 가상선(LL2)은 상술된 바와 같이, 최하류측 둘레방향선인 가상선(L11)과 최하류측 로터 축방향 가상선인 L13 사이의 경계선(LL)을 선정하는 것이 바람직하다. 즉, 최하류측 가상선(LL2)은 가상선(L11)(최하류측 둘레방향 가상선)으로부터 반시계방향 회전으로 가상선(L13)(최하류측 로터 축방향 가상선)까지의 범위에서 선정하는 것이 바람직하다.

도 4는 터빈 동익(26)의 정상면(42)에 있어서, 최적 경계선(SLL)의 축방향 상류측의 한계인 최상류측 가상선(LL1)과, 축방향 하류측의 한계인 최하류측 가상선(LL2)을 도시하는 동시에, 날개 구조나 운전 조건으로부터 선정되는 최적 경계선(SLL)을 일례로서 표시한 구성도이다. 최적 경계선(SLL)은 최상류측 가상선(LL1)과 최하류측 가상선(LL2) 사이에 형성된다. 최적 경계선(SLL)을 선정할 때는, 날개 구조나 운전 조건 등을 고려하여, 팁 클리어런스(간극량)를 추측하고, 위치(P1)와 최적 경계선(SLL)을 선정한다.

도 4에 있어서, 전연(48)에 가까운 축방향 상류측의 위치(P1)는 적어도 위치(P2)와 일치하거나, 또는 위치(P1)가 위치(P2)보다 후연(50)측에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 후연(50)측에 가까운 축방향 하류측의 위치(P1)는 가상선(L11)(최하류측 둘레방향 가상선)과의 교점인 위치(P4)와 일치하거나, 위치(P4)보다 전연(48)측에 배치되는 것이 바람직하다. 또는, 위치(P1)는 가상선(L12)(최하류측 캠버 라인 직교 방향 가상선)과의 교점인 위치(P5)와 일치하거나, 위치(P5)보다 전연(48)측에 배치되는 것이 바람직하다. 또는, 위치(P1)는 가상선(L13)(최하류측 로터 축방향 가상선)과의 교점인 위치(P6)와 일치하거나, 위치(P6)보다 전연(48)측에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 위치(P1)를 배치하여, 최상류측 가상선(LL1)과 최하류측 가상선(LL2) 사이에 형성되는 소정의 경계선(LL)을 최적 경계선(SLL)으로서 선정하면, 전연 영역(44)과 정지 벽면(54)의 팁 클리어런스를 용이하게 정밀하게 계측할 수 있다. 또한, 정확한 최적 경계선(SLL)을 형성할 수 있으면, 정확한 팁 클리어런스(간극량)를 선정할 수 있으므로, 정상면(42)으로부터의 연소 가스의 리크 흐름을 억제할 수 있다. 또한, 인접하는 터빈 동익(26)의 후연(50)에 간섭하는 일 없이 매끄럽게 테이퍼 게이지 등의 계측기(14)를 전연 영역(44)과 정지 벽면(54) 사이의 간극에 차입할 수 있다.

상술된 바와 같이, 냉각 유로(34)에 있어서의 후연(50)에 가장 가까운 출구 개구(56b)의 근방에서는, 특히 열 신장량이 커지기 쉽고, 정상면(42)과 정지 벽면(54)의 접촉 리스크가 높아지기 쉽다. 이 때문에, 상기와 같이, 위치(P1)를 가상선(L11)의 교점인 위치(P4)보다 전연(48)측에 위치시키는 것에 의해, 출구 개구(56b)의 근방에 있어서의 정상면(42)과 정지 벽면(54)의 접촉 리스크를 효과적으로 저감할 수 있다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 3에 도시되는 바와 같이, 정상면(42)에 있어서 위치(P3)를 통과하고 둘레방향에 평행한 직선(L3)과 부압면(40)의 교점을 P5로 하면, 위치(P1)는 위치(P5)보다 익형부(36)의 전연(48)측에 위치한다.

냉각 유로(34)에 있어서의 후연(50)에 가장 가까운 출구 개구(56b)의 근방에서는, 서펜타인 유로(62)를 흐르는 냉각 매체의 온도가 연소 가스로부터의 입열에 의해 히트 업된다. 따라서, 특히 열 신장량이 커지기 쉽고, 정상면(42)과 정지 벽면(54)의 접촉 리스크가 높아지기 쉽다. 이 때문에, 상기와 같이, 위치(P1)를 가상선(L12)과의 교점인 위치(P5)보다 전연(48)측에 위치시키는 것에 의해, 정상면(42)과 정지 벽면(54)의 접촉 리스크를 효과적으로 저감하면서, 터빈 동익(26)의 정상면(42)(경사면(52))으로부터의 연소 가스의 리크 흐름을 억제할 수 있다.

냉각 유로(34)에 있어서의 후연(50)에 가장 가까운 출구 개구(56b)의 근방에서는, 특히 반경방향 외측으로의 열 신장량이 커지기 쉽고, 정상면(42)과 정지 벽면(54)의 접촉 리스크가 높아지기 쉽다. 이 때문에, 상술된 바와 같이, 위치(P1)를 가상선(L13)과의 교점인 위치(P6)보다 전연(48)측에 위치시키는 것에 의해, 출구 개구(56b)의 근방에 있어서의 정상면(42)과 정지 벽면(54)의 접촉 리스크를 효과적으로 저감할 수 있다.

최적 경계선(SLL)을 선정하는 경우, 최상류측 가상선(LL1)과 최하류측 가상선(LL2)의 위치를 감안하여, 추정하는 간극량의 분포로부터 경계선(LL)의 위치(P1)를 선정하고, 전연 영역(44)과 후연 영역(46)의 간극량의 분포로부터 위치(P1)를 통과하는 가상선을 선정하고, 이 가상선을 최적 경계선(SLL)으로 해도 좋다.

몇 개의 실시형태에서는, 도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 터빈 동익(26)의 후연(50)에 냉각 매체의 출구 개구가 없는 형상을 나타낸다. 도 5는 다른 실시형태에 따른 터빈 동익의 개략 구성도이다. 도 6은 다른 실시형태에 따른 최적 경계선(SLL)과 최상류측 경계선(LL1)을 도시한 구성도이다. 터빈 동익(26)의 익형부(36)의 내부에 형성되는 냉각 유로(34)는 서펜타인 유로(62)를 형성하고, 가장 후연(50)에 가까운 최종 냉각 유로(34a)의 반경방향 외측단에는, 전술과 같은 정상면(42)에 최종 냉각 유로(34a)에 직결하여 형성된 출구 개구를 구비하지 않았다. 최종 냉각 유로(34a)는, 일단이 상기 최종 냉각 유로(34a)의 상류측의 냉각 유로(34)에 연통하고, 타단이 후연(50)의 축방향 하류측을 향하는 후연 단부(50a)에 개구하여, 반경방향으로 배열된 복수의 냉각 구멍(63)에 접속하고 있다. 최종 냉각 유로(34a)에 공급된 냉각 매체의 전량은 최종 냉각 유로(34a)로부터 냉각 구멍(63)을 흐르고, 후연 단부(50a)로부터 연소 가스 중에 배출되는 과정에서, 후연(50)의 후연 단부(50a)를 대류 냉각하여, 후연 단부(50a)의 열손상을 방지하고 있다.

최종 냉각 유로(34a)의 반경방향 외측단 근방의 익형부(36)는 서펜타인 유로(62)를 흐르는 과정에서 냉각 매체가 히트 업된다. 따라서, 반경방향 외측 근방의 최종 냉각 유로(34a)에 접속하는 냉각 구멍(63) 근방의 정상면(42)측의 후연 단부(50a) 근방은, 냉각 매체로 냉각되지만, 익형부(36) 중에서는 가장 과열되는 개소가 되고, 반경방향 외측 방향으로의 열 신장이 가장 커지게 된다.

도 6에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태의 경우, 최적 경계선(SLL)은 축방향 상류측에 위치하는 최상류측 가상선(LL1)을 상한으로 하고, 후연 단부(50a)인 최하류측 가상선(LL2)(실질, 후연 단부면(50b)에 상당)을 하한으로 하여, 이 사이에 형성된다. 최적 경계선(SLL)이 부압면(40)과 교차하는 위치(P1)는 적어도 위치(P2)와 일치하거나, 또는 위치(P1)가 위치(P2)보다 후연(50)측에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 최적 경계선(SLL)의 하한을 정하는 위치(P1)는 상술된 바와 같이 후연 단부(50a)의 위치와 일치한다. 또한, 도 6에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이, 반경방향 외측으로부터 날개 단면을 바라봤을 경우, 후연(50)측의 최종 냉각 유로(34a)의 유로 단면 내의 정상면(42) 상에는, 냉각 매체의 출구 개구가 형성되어 있지 않다. 냉각 매체는 냉각 구멍(63)을 흐르고, 후연 단면(50b)의 개구로부터 배출된다.

이러한 위치(P1)를 배치하여, 최상류측 가상선(LL1)과 최하류측 가상선(LL2) 사이에 형성되는 소정의 경계선(LL)을 최적 경계선(SLL)으로서 선정하면, 인접하는 터빈 동익(26)의 후연(50)에 간섭하는 일 없이, 매끄럽게 테이퍼 게이지 등의 계측기(14)를 전연 영역(44)과 정지 벽면(54) 사이의 간극에 차입시킬 수 있다. 이에 의해, 전연 영역(44)과 정지 벽면(54)의 팁 클리어런스를 용이하게 정밀하게 계측할 수 있다. 또한, 정확한 최적 경계선(SLL)을 형성할 수 있으면, 정확한 팁 클리어런스(간극량)를 선정할 수 있으므로, 정상면(42)으로부터의 연소 가스의 리크 흐름을 억제할 수 있다.

도 7은 다른 실시형태에 따른 터빈 동익(26)의 정상면(42)의 구조를 도시하는 평면도이다. 도 8은 다른 실시형태에 따른 터빈 동익(26)의 축방향에서 바라본 단면도이며, 도 7에 있어서의 A-A 단면을 도시하는 도면이다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 터빈 동익(26)은, 정상면(42) 상의 둘레방향의 부압면(40)측의 단부이며, 날개면(37)을 따라서 전연(48)으로부터 후연(50)까지의 사이에 형성되고, 정상면(42)으로부터 반경방향 외측 방향으로 돌출되는 볼록부(51)(팁 씨닝(tip thinning) 또는 스퀼러(Squealer)라고도 부름)를 포함하고 있다.

도 8에 도시되는 바와 같이, 볼록부(51)는 터빈 동익(26)의 부압면(40)측의 날개면(37)을 따라서, 정상면(42)의 표면으로부터 높이(H)로 반경방향 외측 방향으로 돌출되도록 형성되고, 전연(48)으로부터 후연(50)까지 연장된다.

본 실시형태에 있어서도, 예를 들면, 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 정상면(42)은 전연(48)측에 위치하고 로터 축(8)에 평행하게 형성되는 전연 영역(44)과, 전연 영역(44)에 대해서 축방향으로 인접하는 후연 영역(46)을 포함하고 있다. 후연 영역(46)은 후연(50)에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 전연 영역(44)에 대해서 경사지는 경사면(52)을 포함하고 있다.

도 8에 도시되는 바와 같이, 정상면(42) 상의 부압면(40)측의 날개면(37)을 따라서 연장되는 볼록부(51)는 정상면(42)으로부터 반경방향 외측 방향으로 높이(H)를 유지하여, 전연(48)으로부터 후연(50)까지 형성되어 있다. 즉, 정상면(42) 상에 형성되는 전연 영역(44) 및 후연 영역(46)은 둘레방향으로 인접하는 볼록부(51)의 반경방향 외측을 향하는 평면 형상의 정상부(51a)에도 형성된다.

본 실시형태의 경우, 터빈 동익(26)의 익형부(36)와 정지 벽면(54) 사이의 간극 계측은 부압면(40)측에 형성된 볼록부(51)의 정상부(51a)와 정지 벽면(54) 사이의 간극량을 계측하여 실행된다. 따라서, 스로트 위치에 상당하는 위치(P2)는 볼록부(51)의 정상부(51a) 상에 형성된다. 본 실시형태에 있어서도, 볼록부(51)의 정상부(51a)에 결정된 위치(P2)를 통과하는 가상선은 가장 전연(48)에 가까운 최상류측 가상선(LL1)을 획정하고, 최상류측 가상선(LL1)으로서, 가상선(L1, L2, L3)이 선정된다. 구체적으로는, 도 7에 도시되는 바와 같이, 가상선(L1, L2, L3)은 로터 축(8)에 직교하는 최상류측 둘레방향 가상선(L1) 및 캠버 라인(CL)에 직교하는 최상류측 캠버 라인 직교 가상선(L2) 및 로터 축(8)에 평행하게 신장되는 최상류측 로터 축방향 가상선(L3)이 상당한다.

단, 최상류측 가상선(LL1)은 가상선(L1), 가상선(L2) 및 가상선(L3)에 의해서 획정되는 범위에 위치하고, 가상선(L1)(최상류측 둘레방향 가상선)으로부터 반시계방향 회전으로 가상선(L3)(최상류측 로터 축방향 가상선)까지의 사이의 범위에서 선정할 수 있다.

볼록부(51)의 정상부(51a)의 날개면(37)을 따라서 형성된 위치(P2)를 일단으로 하여, 직선 형상으로 타방의 날개면(37)의 위치까지 연장된 최상류측 가상선(LL1)은 정상면(42) 상에도 형성된다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 정상면(42)에 형성된 최종 냉각 유로(34a)의 출구 개구(56b)의 중심의 위치를 P3로 하여, 위치(P3)를 통과하는 가상선이 최하류측 가상선을 형성한다. 로터 축(8)에 직교하고, 둘레방향으로 신장되는 직선 형상의 둘레방향 가상선(L11) 및 캠버 라인(CL)에 직교하는 캠버 라인 방향 가상선(L12) 및 로터 축(8)에 평행하게 신장되는 로터 축방향 가상선(L13)이 최하류측 가상선(LL2)의 일부로서 형성된다. 또한, 최하류측 가상선(LL2)은 가상선(L11)(최하류측 둘레방향 가상선)으로부터 반시계방향 회전으로 가상선(L13)(최하류측 로터 축방향 가상선)까지의 범위에서 선정하는 것이 바람직하다. 최하류측 가상선(LL2)은 정상면(42) 상에 형성되는 동시에, 볼록부(51)의 정상부(51a) 상에도 형성된다.

본 실시형태에 있어서의 최적 경계선(SLL)의 일례를 도 7에 도시한다. 정면(42) 상에 형성된 최적 경계선(SLL)은 날개면(37)을 따른 동일 위치에서, 볼록부(51)의 정상부(51a) 상에도 형성된다. 따라서, 정상면(42)에 대한 볼록부(51)의 정상부(51a)의 사이의 높이(H)는 전연(48)으로부터 후연(50)까지 동일 높이가 유지된다. 또한, 최적 경계선(SLL)은 날개 구조나 운전 조건 등을 고려하여, 팁 클리어런스(간극량)를 추측 값 등으로부터 선정하고, 그 위치(P1)와 최적 경계선(SLL)이 연장되는 방향이 선정된다.

최적 경계선(SLL)을 경계로 하여, 정상면(42) 상에 형성된 전연 영역(44) 및 후연 영역(46)은 볼록부(51)의 정상부(51a) 상에도 형성된다. 정면(42)에 형성된 전연 영역(44)과 후연 영역(46)의 경계선(LL)의 위치는 볼록부(51)의 정상부(51a) 상에 형성된 전연 영역(44)과 후연 영역(46)의 경계선(LL)의 위치(P1)와, 날개면(37)의 반경방향을 따른 방향으로 일치한다. 따라서, 정상면(42) 상의 전연 영역(44)과 볼록부(51)의 정상부(51a) 상의 전연 영역(44)은 로터 축(8)에 평행하게 형성된다. 또한, 볼록부(51)의 정상부(51a) 상의 후연 영역(46)에는, 정상면(42) 상의 후연 영역(46)과 마찬가지로, 최적 경계선(SLL)의 위치로부터 후연(50)의 방향으로, 후연(50)에 가까워지는 동시에, 반경방향 내측으로 경사지는 경사면(51b)이 형성되어 있다. 본 경우여도, 상술된 바와 같이, 정상면(42)에 대한 볼록부(51)의 정상부(51a)의 사이의 높이(H)는 전연(48)으로부터 후연(50)까지 동일 높이(H)가 유지된다.

본 실시형태의 구성에 의하면, 익형부(36)의 정상면(42) 상의 부압면(40)측에 형성된 볼록부(51)를 마련하는 것에 의해, 볼록부(51)의 정상부(51a)와 정지 벽면(54) 사이의 간극이 작아지고, 볼록부(51)의 정상부(51a)를 넘는 연소 가스의 리크 흐름이 감소하여, 터빈의 공력 성능이 향상한다.

볼록부(51)의 정상부(51a)의 전연(48)으로부터 후연(50)까지의 날개면(37)을 따른 형상을 정상면(42)과 동일 형상으로 하므로, 연소 가스의 리크 흐름이 감소하는 동시에, 정지 벽면(54)과의 간섭도 회피되고, 가스 터빈(1)의 안정 운전이 가능하게 된다.

도 9는 일 실시형태에 따른 익형부(36)의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 10은 일 실시형태에 따른 익형부(36)의 다른 구성을 도시하는 단면도이다. 도 11은 일 실시형태에 따른 익형부(36)의 다른 구성을 도시하는 단면도이다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 9 내지 도 11에 도시되는 바와 같이, 익형부(36)는 정상면(42)을 형성하는 천장판(60)을 포함한다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 9에 도시되는 바와 같이, 천장판(60)의 두께(t)는 전연 영역(44)의 적어도 일부에 대응하는 범위에 있어서, 후연(50)에 가까워짐에 따라 커진다. 또한, 천장판(60)의 두께(t)는 후연 영역(46)의 적어도 일부에 대응하는 범위에 있어서, 후연(50)에 가까워짐에 따라 작아진다. 도시되는 예시적 형태에서는, 천장판(60)은 전연 영역(44)의 전범위에 있어서, 후연(50)에 가까워짐에 따라 두께(t)가 커지도록 구성되어 있고, 후연 영역(46)의 전범위에 있어서, 후연(50)에 가까워짐에 따라 두께(t)가 작아지도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 전연(48)으로부터 후연(50)까지의 천장판(60)의 두께(t)의 변화가 작고, 전연 영역(44)과 후연 영역(46)의 온도가 균일화되고, 천장판(60)의 메탈 온도의 상승이 억제된다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 10에 도시되는 바와 같이, 천장판(60)은 전연 영역(44) 및 후연 영역(46) 중 어느 하나에 있어서도 동일 두께(t)로 형성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 익형부(36)의 전연 영역으로부터 후연 영역에 이르는 천장판의 두께가 균일화되어 있으므로, 천장판에 있어서의 열 응력의 발생을 억제할 수 있다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 2 및 도 9 내지 도 11에 도시되는 바와 같이, 냉각 유로(34)는 전연(48)측에 배치된 스트레이트 유로(59)를 포함한다. 스트레이트 유로(59)는 기단부(32)에 마련된 입구 개구(35a)와, 정상면(42)에 마련된 출구 개구(56a)를 포함하고, 익형부(36)의 내부를 반경방향을 따라서 일방향으로 연장된다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 2 및 도 9 내지 도 11에 도시되는 바와 같이, 냉각 유로(34)는 전연(48)측으로부터 후연(50)측까지 배치된 서펜타인 유로(62)를 포함한다. 도시되는 예시적 형태에서는, 서펜타인 유로(62)는 전연(48)측에서 기단부(32)에 마련된 입구 개구(35b)와, 후연(50)측에서 정상면(42)에 마련된 상술의 출구 개구(56b)를 포함하고, 입구 개구(35b)와 출구 개구(56b) 사이에서 반경방향으로 되접히면서 사행하도록 구성되어 있다. 서펜타인 유로(62)의 반경방향 외측 단부(64)는 냉각 매체의 흐름을 반전시키기 위한 적어도 하나 이상의 리턴부(66)(66a, 66b)를 포함한다. 도시되는 예시적 형태에서는, 서펜타인 유로(62)의 반경방향 외측 단부(64)는 흐름을 반전시키기 위한 제 1 리턴부(66a) 및 제 2 리턴부(66b)를 포함한다.

도 9 내지 도 11에 도시되는 바와 같이, 천장판(60) 중 정상면(42)과 반경방향 내측의 반대측의 벽면(68)은 리턴부(66)를 형성하는 적어도 하나 이상의 리턴부 형성 벽면(70)(70a, 70b)을 포함한다. 도시되는 예시적 형태에서는, 천장판(60) 중 정상면(42)과 반경방향 내측의 반대측의 벽면(68)은 제 1 리턴부(66a)를 형성하는 제 1 리턴부 형성 벽면(70a)과, 제 1 리턴부 형성 벽면(70a)에 대해서 칸막이벽(72)을 개재하여 후연(50)측에 인접하는 동시에, 제 2 리턴부(66b)를 형성하는 제 2 리턴부 형성 벽면(70b)을 포함한다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 9에 도시되는 바와 같이, 리턴부 형성 벽면(70)(70a, 70b)의 각각은 후연(50)에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사져 있다. 도시되는 예시적 형태에서는, 축방향에 대한 경사면(52)의 경사각을 θ1, 축방향에 대한 리턴부 형성 벽면(70)(70a, 70b)의 각각의 경사각을 θ2로 하면, θ1＞θ2를 만족한다.

이러한 구성에 의하면, 후연(50)에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면(52)을 마련한 경우여도, 리턴부 형성 벽면(70)(70a, 70b)의 각각을 후연(50)에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사시키는 것에 의해, 열 신장량이 커지기 쉬운 후연(50)측의 천장판(60)의 두께를 확보하는 것이 용이하게 된다.

몇 개의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 11에 도시되는 바와 같이, 제 1 리턴부 형성 벽면(70a) 및 제 2 리턴부 형성 벽면(70b)의 각각은 로터 축(8)에 평행하게 형성되고, 제 1 리턴부 형성 벽면(70a)의 로터 축(8)으로부터의 높이(h1)는 제 2 리턴부 형성 벽면(70b)의 로터 축(8)으로부터의 높이(h2)보다 크다. 즉, 천장판(60) 중 정상면(42)과 반대측의 내벽면(68)은 하류측을 향함에 따라 로터 축(8)으로부터의 높이가 작아지도록 계단 형상으로 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 후연(50)에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면(52)을 마련한 경우여도, 제 1 리턴부 형성 벽면(70a)의 로터 축(8)으로부터의 높이(h1)를 제 2 리턴부 형성 벽면(70b)의 로터 축(8)으로부터의 높이(h2)보다 크게 하는 것에 의해, 열 신장량이 커지기 쉬운 후연(50)측의 천장판(60)의 비교적 일정한 두께를 확보하는 것이 용이하게 되고, 열 응력의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 일 없이, 상술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이러한 형태를 적절하게 조합시킨 형태도 포함한다.

1 : 가스 터빈
2 : 압축기
4 : 연소기
6 : 터빈
8 : 로터 축
10 : 압축기 차실
12 : 입구
14 : 계측기
16 : 정익
18 : 동익
22 : 터빈 차실
24 : 터빈 정익
26 : 터빈 동익
28 : 연소 가스 유로
30 : 배기실
32 : 기단부
34 : 냉각 유로
35(35a, 35b) : 입구 개구
36 : 익형부
37 : 날개면
38 : 정압면
40 : 부압면
42 : 정상면
44 : 전연 영역
46 : 후연 영역
48 : 전연
50 : 후연
50a : 후연 단부
50b : 후연 단부면
51 : 볼록부
51a : 정상부
52, 51b : 경사면
54 : 정지 벽면
56(56a, 56b) : 출구 개구
58 : 스로트
59 : 스트레이트 유로
60 : 천장판
62 : 서펜타인 유로
63 : 냉각 구멍
64 : 반경방향 외측 단부
66 : 리턴부
66a : 제 1 리턴부
66b : 제 2 리턴부
68 : 내벽면
70 : 리턴부 형성 벽면
70a : 제 1 리턴부 형성 벽면
70b : 제 2 리턴부 형성 벽면
72 : 칸막이벽
LL : 경계선(가상선)
SLL : 최적 경계선
LL1 : 최상류측 가상선(제 1 가상선)
LL2 : 최하류측 가상선(제 2 가상선)
L1 : 제 1 둘레방향 가상선(최상류측 가상선)
L2 : 제 1 캠버 라인 직교 가상선(최상류측 가상선)
L3 : 제 1 로터 축방향 가상선(최상류측 가상선)
L11 : 제 2 둘레방향 가상선(최하류측 가상선)
L12 : 제 2 캠버 라인 직교 가상선(최하류측 가상선)
L13 : 제 2 로터 축방향 가상선(최하류측 가상선)

Claims

로터 축에 고정되는 기단부와,
정압면과, 부압면과, 상기 정압면과 상기 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
상기 정상면은 전연측에 위치하고 상기 로터 축에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 상기 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고,
상기 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 구비하며,
상기 정상면은 상기 터빈 동익의 단부면으로서, 터빈의 정지 벽면과의 사이에 팁 클리어런스를 형성하도록 구성되고,
상기 정상면에 있어서, 상기 전연 영역과 상기 후연 영역의 경계선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P1, 상기 부압면 상의 위치 중 인접하는 터빈 동익의 후연과 상기 부압면 사이에 스로트가 형성되는 위치를 P2로 하면,
상기 위치(P1)는 상기 위치(P2)와 일치하거나, 또는 상기 위치(P1)는 상기 위치(P2)보다 후연측에 위치하는
터빈 동익.
로터 축에 고정되는 기단부와,
정압면과, 부압면과, 상기 정압면과 상기 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
상기 정상면은 전연측에 위치하는 전연 영역과, 상기 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고,
상기 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 상기 전연 영역에 대해서 경사지는 경사면을 구비하고,
상기 정상면에 있어서, 상기 전연 영역과 상기 후연 영역의 경계선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P1, 상기 부압면 상의 위치 중 인접하는 터빈 동익의 후연과 상기 부압면 사이에 스로트가 형성되는 위치를 P2로 하면,
상기 위치(P1)는 상기 위치(P2)와 일치하거나, 또는 상기 위치(P2)보다 상기 익형부의 후연측에 위치하는
터빈 동익.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 정상면은 개구의 중심 위치(P3)인 적어도 하나의 출구 개구를 갖고,
상기 정상면에 있어서, 전연측에 위치하고 상기 위치(P2)를 통과하는 제 1 가상선과, 후연측에 위치하고 상기 위치(P3)를 통과하는 제 2 가상선을 선정하고,
상기 제 1 가상선은 상기 위치(P2)를 통과하고 둘레방향으로 연장되는 제 1 둘레방향 가상선과, 상기 위치(P2)를 통과하고 캠버 라인에 직교하는 방향으로 연장되는 제 1 캠버 라인 직교 가상선과, 상기 위치(P2)를 통과하고 로터 축방향으로 연장되는 제 1 로터 축방향 가상선에 의해서 획정되는 범위에 위치하고,
상기 제 2 가상선은 상기 위치(P3)를 통과하고 둘레방향으로 연장되는 제 2 둘레방향 가상선과, 상기 위치(P3)를 통과하고 캠버 라인에 직교하는 방향으로 연장되는 제 2 캠버 라인 직교 가상선과, 상기 위치(P3)를 통과하고 로터 축방향으로 연장되는 제 2 로터 축방향 가상선에 의해서 획정되는 범위에 위치하고,
상기 경계선은 상기 위치(P1)를 통과하는 직선이며, 상기 제 1 가상선과 상기 제 2 가상선 사이의 상기 정상면 상에 형성되는
터빈 동익.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 둘레방향 가상선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P4로 하면,
상기 위치(P1)는 상기 위치(P4)보다 상기 익형부의 전연측에 위치하는
터빈 동익.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 캠버 라인 직교 가상선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P5로 하면,
상기 위치(P1)는 상기 위치(P5)보다 상기 익형부의 전연측에 위치하는
터빈 동익.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 로터 축방향 가상선과 상기 부압면의 교점의 위치를 P6로 하면,
상기 위치(P1)는 상기 위치(P6)보다 상기 익형부의 전연측에 위치하는
터빈 동익.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 경계선은 상기 로터 축에 직교하는 방향을 따라서 연장되는
터빈 동익.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 경계선은 상기 로터 축의 축방향을 따라서 연장되는
터빈 동익.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 경계선은 캠버 라인에 직교하는 방향을 따라서 연장되는
터빈 동익.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 정상면의 둘레방향의 상기 부압면측의 단부에는, 상기 정상면으로부터 반경방향 외측으로 돌출되는 볼록부가 날개면을 따라서 형성되고, 상기 볼록부의 정상부의 상기 정상면에 대한 반경방향의 높이는 전연으로부터 후연까지 일정한
터빈 동익.
로터 축에 고정되는 기단부와,
정압면과, 부압면과, 상기 정압면과 상기 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
상기 정상면은 전연측에 위치하고 상기 로터 축에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 상기 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고,
상기 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 구비하며,
상기 익형부는 상기 정상면을 형성하는 천장판을 포함하고,
상기 천장판은 상기 전연 영역의 적어도 일부에 대응하는 범위에 있어서, 상기 후연에 가까워짐에 따라 두께가 커지도록 구성되어 있고,
상기 천장판은 상기 후연 영역의 적어도 일부에 대응하는 범위에 있어서, 상기 후연에 가까워짐에 따라 두께가 작아지도록 구성되어 있는
터빈 동익.
로터 축에 고정되는 기단부와,
정압면과, 부압면과, 상기 정압면과 상기 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
상기 정상면은 전연측에 위치하고 상기 로터 축에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 상기 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고,
상기 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 구비하며,
상기 익형부는 상기 정상면을 형성하는 천장판을 포함하고,
상기 천장판은 상기 전연 영역 및 상기 후연 영역에 있어서 동일 두께로 형성되어 있는
터빈 동익.
로터 축에 고정되는 기단부와,
정압면과, 부압면과, 상기 정압면과 상기 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
상기 정상면은 전연측에 위치하고 상기 로터 축에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 상기 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고,
상기 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 구비하며,
상기 익형부는 상기 정상면을 형성하는 천장판을 포함하고,
상기 냉각 유로는 전연측으로부터 후연측까지 배치된 서펜타인 유로를 포함하고,
상기 서펜타인 유로의 반경방향 외측 단부는 흐름을 반전시키기 위한 적어도 하나의 리턴부를 포함하고,
상기 천장판 중 상기 정상면과 반대측의 벽면은 상기 리턴부를 형성하는 적어도 하나의 리턴부 형성 벽면을 포함하고,
상기 리턴부 형성 벽면은 상기 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사져 있는
터빈 동익.
로터 축에 고정되는 기단부와,
정압면과, 부압면과, 상기 정압면과 상기 부압면을 접속하는 정상면을 포함하고, 내부에 냉각 유로가 형성된 익형부를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
상기 정상면은 전연측에 위치하고 상기 로터 축에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 상기 전연 영역에 인접하는 후연 영역을 포함하고,
상기 후연 영역은 후연에 가까워짐에 따라 반경방향 내측을 향하도록 경사지는 경사면을 구비하며,
상기 익형부는 상기 정상면을 형성하는 천장판을 포함하고,
상기 냉각 유로는 전연측으로부터 후연측까지 배치된 서펜타인 유로를 포함하고,
상기 서펜타인 유로의 반경방향 외측 단부는 흐름을 반전시키기 위한 제 1 리턴부 및 제 2 리턴부를 포함하고,
상기 천장판 중 상기 정상면과 반대측의 벽면은 상기 제 1 리턴부를 형성하는 제 1 리턴부 형성 벽면과, 상기 제 1 리턴부 형성 벽면에 대해서 칸막이벽을 개재하여 후연측에 인접하는 동시에, 상기 제 2 리턴부를 형성하는 제 2 리턴부 형성 벽면을 포함하고,
상기 제 1 리턴부 형성 벽면 및 상기 제 2 리턴부 형성 벽면의 각각은 상기 로터 축에 평행하게 형성되고,
상기 제 1 리턴부 형성 벽면의 상기 로터 축으로부터의 높이는 상기 제 2 리턴부 형성 벽면의 상기 로터 축으로부터의 높이보다 큰
터빈 동익.
로터 축과,
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 터빈 동익과,
상기 터빈 동익의 정상면에 대향하는 환상의 정지 벽면을 구비하는
터빈.
터빈 동익의 정상면과 터빈의 정지 벽면의 팁 클리어런스를 계측하는 팁 클리어런스 계측 방법에 있어서,
상기 정상면은 전연측에 위치하고 상기 정지 벽면에 평행하게 형성되는 전연 영역과, 후연에 가까워짐에 따라 상기 정지 벽면과의 간격이 커지도록 경사진 후연 영역을 포함하고,
상기 정상면은 상기 터빈 동익의 단부면으로서, 상기 정지 벽면과의 사이에 팁 클리어런스를 형성하도록 구성되며,
상기 정상면에 있어서, 상기 전연 영역과 상기 후연 영역의 경계선과 상기 터빈 동익의 부압면의 교점의 위치를 P1, 상기 부압면 상의 위치 중 인접하는 터빈 동익의 후연과 상기 부압면 사이에 스로트가 형성되는 위치를 P2로 하면,
상기 위치(P1)는 상기 위치(P2)와 일치하거나, 또는 상기 위치(P1)는 상기 위치(P2)보다 후연측에 위치하고,
상기 팁 클리어런스 계측 방법은 상기 전연 영역과 상기 정지 벽면의 팁 클리어런스를 계측하는 전연 영역 계측 단계를 포함하는
팁 클리어런스 계측 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 전연 영역 계측 단계에서는, 상기 터빈 동익의 부압면측으로부터 상기 전연 영역과 상기 정지 벽면의 팁 클리어런스를 계측하는
팁 클리어런스 계측 방법.