WO2022168951A1 - 静翼環、及び回転機械 - Google Patents

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WO2022168951A1
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pressing
blades
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pressure
circumferential direction
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宗太朗 武居
康雅 平戸
正幸 富井
寛幸 濱名
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三菱パワー株式会社
三菱重工業株式会社
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    • F05D2260/38—Retaining components in desired mutual position by a spring, i.e. spring loaded or biased towards a certain position

Definitions

  • the present disclosure relates to stator vane rings and rotating machines.
  • This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2021-017268 filed in Japan on February 5, 2021, the contents of which are incorporated herein.
  • Patent Document 1 an inner peripheral shroud and an outer peripheral shroud are divided into a plurality of parts for facilitating assembly and disassembly.
  • a ring is disclosed.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide a stator blade ring and a rotating machine capable of narrowing the bandwidth of the natural frequency.
  • a stator blade ring includes a blade group having a plurality of blades arranged in a circumferential direction of an axis, and connecting the plurality of blades of the blade group in the circumferential direction.
  • a shroud segment connecting the radial ends of the plurality of blades and forming an arcuate shape extending in the circumferential direction; a pressing portion that applies pressure in a direction, the pressing portion having a pressure distribution such that the pressure at the circumferential center of the shroud segment is smaller than the pressure at the circumferential ends of the shroud segment.
  • a rotary machine includes the stator blade ring described above.
  • FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a gas turbine with a stator blade ring according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 according to the first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is an enlarged view of parts IIIa and IIIc of FIG. 2, and cross-sectional views along lines IIIb-IIIb and IIId-IIId.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 according to the second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5A and 5B are cross-sectional views along lines Va-Va and Vb-Vb of FIG. 4
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view along the lines VIIa-VIIa and VIIb-VIIb of FIG. 6;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view along line II-II of FIG. 1 according to a first modification of the second embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along line Va-Va in FIG. 4 according to a second modification of the second embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along line Va-Va in FIG. 4 according to a third modification of the second embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of a pressing portion according to another embodiment of the present disclosure;
  • the gas turbine 1 As shown in FIG. 1, the gas turbine 1 according to the present embodiment includes a compressor 2 that generates compressed air, a combustor 9 that mixes and burns fuel in the compressed air to generate combustion gas, a turbine 10 driven by gas.
  • the compressor 2 has a compressor rotor 3 that rotates around an axis O, and a compressor casing 4 that covers the compressor rotor 3 from the outer peripheral side.
  • the compressor rotor 3 has a columnar shape extending along the axis O.
  • a plurality of compressor rotor blade rings 5 arranged at intervals in the axial direction A are provided on the outer peripheral surface of the compressor rotor 3 .
  • Each compressor rotor blade ring 5 has a plurality of compressor rotor blades arranged at intervals in the circumferential direction B of the axis O on the outer peripheral surface of the compressor rotor 3 .
  • the axial direction A means the direction in which the axis O extends.
  • the compressor casing 4 has a cylindrical shape centered on the axis O.
  • a plurality of compressor stator vane rings 7 arranged at intervals in the axial direction A are provided on the inner peripheral surface of the compressor casing 4 .
  • These compressor stator blade rings 7 are arranged alternately with respect to the compressor rotor blade ring 5 when viewed from the axial direction A.
  • Each compressor stator vane ring 7 has a plurality of compressor stator vanes arranged at intervals in the circumferential direction B of the axis O on the inner peripheral surface of the compressor casing 4 .
  • a combustor 9 is provided between the compressor 2 and a turbine 10 continuing downstream (to the right in FIG. 1). Compressed air generated by the compressor 2 is mixed with fuel inside the combustor 9 to form a premixed gas. The premixed gas is combusted in the combustor 9 to generate high-temperature, high-pressure combustion gas, which is guided into the turbine 10 .
  • the turbine 10 has a rotor 11 rotating around an axis O and a stator 12 surrounding the rotor 11 .
  • the rotor 11 has a rotating shaft 11 a and a plurality of turbine rotor blade rings 20 .
  • the rotating shaft 11a has a columnar shape extending along the axis O. As shown in FIG.
  • the rotary shaft 11a is integrally connected to the compressor rotor 3 in the axial direction A to form a gas turbine rotor that rotates around the axis O. As shown in FIG.
  • a plurality of turbine rotor blade rings 20 are provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft 11a and are arranged in the axial direction A at intervals.
  • Each turbine rotor blade ring 20 has a plurality of turbine rotor blades.
  • the plurality of turbine rotor blades are arranged on the outer peripheral surface of the rotor 11 at intervals in the circumferential direction B of the axis O. As shown in FIG.
  • the stator 12 has a turbine casing 15 and a plurality of stator blade rings 13.
  • the turbine casing 15 has a tubular shape centered on the axis O. As shown in FIG.
  • the plurality of stator blade rings 13 are provided on the inner peripheral side of the turbine casing 15 and are arranged in the axial direction A at intervals. These stator blade rings 13 are alternately arranged when viewed from the axial direction A with respect to the turbine rotor blade ring 20 .
  • Each stator blade ring 13 has a plurality of blades 14 a arranged at intervals in the circumferential direction B of the axis O near the inner peripheral surface of the turbine casing 15 .
  • FIG. 1 The stator blade ring 13 of the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 1 The stator blade ring 13 of the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 The stator blade ring 13 of the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 1 The stator blade ring 13 of the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the stationary blade ring 13 shown in FIG. 1 taken along line II-II.
  • the stator blade ring 13 includes an outer shroud 40 , a plurality of blade groups 14 , a plurality of shroud segments 43 and a pressing portion 44 .
  • the outer shroud 40 is an annular columnar structure centered on the axis O.
  • the blade group 14 has a plurality of blades 14a arranged in the circumferential direction B of the axis O.
  • the radially outer ends of the plurality of blades 14a with respect to the axis O are provided on the radially inwardly facing inner peripheral surface of the outer shroud 40, and the radially inner ends are provided on the radially outwardly facing outer peripheral surface of the shroud segment 43. is provided in
  • the blade group 14 has five blades 14a, two end blades 41 are provided on both ends of the shroud segment 43 in the circumferential direction B, and three center blades 42 are provided on the two end blades 41 It is provided in the center of the shroud segment 43 in the circumferential direction B so as to be sandwiched between them.
  • the shroud segment 43 connects the radially inner ends of the plurality of blades 14a of the blade group 14 so as to connect the plurality of blades 14a in the circumferential direction B. Therefore, the shroud segment 43 restricts movement in the circumferential direction B of each blade 14a.
  • the shroud segment 43 is an arc-shaped structure extending in the axial direction A centered on the axis O.
  • a plurality of the shroud segments 43 are arranged in the circumferential direction B, and the ends of the shroud segments 43 are in contact with each other.
  • An annular inner shroud is formed. 2 shows one shroud segment 43, one blade group 14 provided on the shroud segment 43, and part of the outer shroud 40 for convenience of explanation of the present embodiment.
  • the pressing portion 44 is a leaf spring 50 that extends in the circumferential direction B between the blade group 14 and the shroud segment 43 .
  • FIG. 3(a) is an enlarged view of the IIIa portion of the end wing 41 shown in FIG. 2, and FIG. 3(b) is a cross-sectional view of the end wing 41 shown in FIG. 2 taken along line IIIb-IIIb.
  • 3(c) is an enlarged view of the IIIc portion of the center wing 42 shown in FIG. 2
  • FIG. 3(d) is a cross-sectional view of the center wing 42 shown in FIG. 2 taken along line IIId-IIId. .
  • the shroud segment 43 has a concave portion 43a on its outer peripheral surface facing radially outward of the axis O and capable of accommodating the radially inner end portion of the blade 14a.
  • the recess 43a has an engaging portion 43b extending in the axial direction A from the inner peripheral surface of the recess 43a.
  • a radially inner end portion of each blade 14a has a flange portion 14b extending in the axial direction A. As shown in FIG. Thereby, the flange portion 14b and the engaging portion 43b are engaged in the recessed portion 43a.
  • the leaf spring 50 contacts the radially inwardly directed inner peripheral surface of the blade 14a and applies an elastic pressure (biasing force) directed radially outwardly to the blade 14a.
  • pressure is generated that constrains the blade 14a against the shroud segment 43 in the pressure generation area P defined by the engagement of the flange portion 14b and the engagement portion 43b. This constrains the blade 14a against the shroud segment 43 so as not to move radially. Therefore, the leaf spring 50 as the pressing portion 44 presses the blade group 14 against the shroud segment 43 using the pressure generation area P by applying a radially outward pressure to the blade group 14 .
  • the thickness of the plate spring 50 corresponding to each central blade 42 provided on the center side in the circumferential direction B of the shroud segment 43 is the thickness of the plate spring corresponding to the end blades 41 provided on both ends in the circumferential direction B of the shroud segment 43. It is formed thinner than the plate thickness of 50. Therefore, the radial pressure generated in the pressure generating region P of the end blades 41 is relatively strong, and the radial pressure generated in the pressure generating region P of the center blade 42 is relatively weak. That is, the leaf spring 50 as the pressing portion 44 has a pressure distribution in which the pressure at the center of the shroud segment 43 in the circumferential direction B is smaller than the pressure at both ends of the shroud segment 43 in the circumferential direction B.
  • the leaf spring 50 as the pressing portion 44 is diametrically opposed to the blade group 14 so that the blade group 14 is pressed against the shroud segment 43 via the pressure generation region P.
  • a pressure directed outward is applied.
  • the pressure applied in the radial direction in the pressure generation region P is relatively strong at the end wings 41 and relatively weak at the center wings 42 .
  • the end blades 41 with a relatively weak binding force by the shroud segments 43 can increase the natural frequency, and the central blades 42 with a relatively strong binding force can reduce the natural frequency. Therefore, since the natural frequencies of the blades 14a are close to each other, the bandwidth of the natural frequency of the stator blade ring 13 as a whole can be narrowed. This makes it easier to avoid intersection between the excitation harmonic corresponding to the rotational speed during operation of the gas turbine 1 and the bandwidth of the natural frequency of the stator blade ring 13 as a whole. As a result, the occurrence of resonance in the stator blade ring 13 as a whole can be suppressed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along line II-II shown in FIG.
  • the pressing portion 44 has a pressing plate 70 and a plurality of bolts 60 .
  • the pressing plate 70 is provided to extend in the circumferential direction B between the blade group 14 and the shroud segment 43 .
  • a plurality of bolts 60 are provided inside the shroud segment 43 radially inside the pressing plate 70 so as to correspond to each blade 14a.
  • FIG. 5(a) is a cross-sectional view of the end blade 41 shown in FIG. 4 taken along line Va-Va
  • FIG. 5(b) is a cross-sectional view taken along line Vb-Vb of the central blade 42 shown in FIG. be.
  • one surface 70a of the pressing plate 70 facing radially outward is in contact with the inner peripheral surface of the blade 14a facing radially inward.
  • the other radially inward facing surface 70 b contacts the radially outer end of the bolt 60 .
  • the plurality of bolts 60 apply pressure to the blade group 14 via the pressing plate 70 by pressing the pressing plate 70 radially outward. As a result, a pressure is generated that constrains the blades 14a against the shroud segments 43 in the pressure generation region P, and the blades 14a are constrained so as not to move radially with respect to the shroud segments 43 .
  • the tightening torque of the bolt 60 contacting the pressing plate 70 on the center wing 42 is smaller than the tightening torque of the bolt 60 contacting the pressing plate 70 on the end wing 41 . Therefore, the radial pressure generated in the pressure generating region P of the end blades 41 is relatively strong, and the radial pressure generated in the pressure generating region P of the center blade 42 is relatively weak. That is, the pressing portion 44 has a pressure distribution in which the pressing force for pressing the wings 14a at the center in the circumferential direction B is smaller than the pressing force for pressing the wings 14a at both ends in the circumferential direction B.
  • a pressing plate 70 as a pressing portion 44 and a plurality of bolts 60 apply radially outward pressure to the blade group 14.
  • the pressure applied in the radial direction in the pressure generation region P is relatively strong at the end wings 41 and relatively weak at the center wings 42 . This makes it possible to obtain the same effect as the configuration of the first embodiment. Furthermore, the above effects can be achieved with a configuration using simple and inexpensive materials such as the bolt 60 and the pressing plate 70 .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view along line II-II shown in FIG.
  • the pressing portion 44 has a pressing plate 70 and a plurality of actuators 90 .
  • the pressing plate 70 is provided to extend in the circumferential direction B between the blade group 14 and the shroud segment 43 .
  • a plurality of actuators 90 are provided between the pressing plate 70 and the shroud segment 43 to correspond to each blade 14a.
  • FIG. 7(a) is a cross-sectional view of the end blade 41 shown in FIG. 6 taken along line VIIa-VIIa
  • FIG. 7(b) is a cross-sectional view taken along line VIIb-VIIb of the center blade 42 shown in FIG. be.
  • the plurality of actuators 90 are each electrically connected to a power supply (not shown) outside the stator blade ring 13 by a cable (not shown).
  • the actuator 90 is a mechanical element that converts an electrical signal input from a power supply into physical motion. stretches to The magnitude of the voltage of the electrical signal output from the power supply is suitably controlled from outside the gas turbine 1 by a computer (not shown). That is, the amount of expansion and contraction of the actuator 90 corresponding to each wing 14a is preferably controlled by the computer.
  • a piezoelectric element, for example, is used for the actuator 90 .
  • the plurality of actuators 90 expands and contracts radially outward and presses the pressing plate 70 to apply pressure to the blade group 14 via the pressing plate 70 .
  • a pressure is generated that constrains the blades 14a against the shroud segments 43 in the pressure generation region P, and the blades 14a are constrained so as not to move radially with respect to the shroud segments 43 .
  • the amount of radial expansion and contraction of the actuator 90 in contact with the pressing plate 70 in the center wing 42 is smaller than the amount of radial expansion and contraction of the actuator 90 in contact with the pressing plate 70 in the end wing 41 . Therefore, the radial pressing force of the actuator 90 generated in the pressure generating region P of the end wings 41 is relatively strong, and the radial pressing force of the actuator 90 generated in the pressure generating region P of the center wing 42 is relatively strong. become weaker.
  • the pressing portion 44 has a pressure distribution in which the pressing force for pressing the wings 14a at the center in the circumferential direction B is smaller than the pressing force for pressing the wings 14a at both ends in the circumferential direction B.
  • the actuator 90 as the pressing portion 44 applies radially outward pressure to the blade group 14, and the radial pressure in the pressure generation region P of each blade 14a is increased. is relatively strong at the end wings 41 and relatively weak at the central wings 42 . This makes it possible to obtain the same effect as the configuration of the first embodiment.
  • the voltage of the electrical signal input to the actuator 90 can be controlled by a computer.
  • FIG. 8 A first modification of the second embodiment is shown in FIG.
  • the bolts 60 of the pressing portion 44 may be provided inside the shroud segment 43 corresponding only to the end wings 41 and not provided to the central wings 42 .
  • the pressing portion 44 presses only the blades 14a at both ends in the circumferential direction B, thereby applying radially outward pressure to the blade group 14 .
  • the pressure applied in the radial direction in the pressure generation region P of each blade 14a is relatively strong at the end blades 41 and relatively weak at the central blades 42, and the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
  • the bolts 60 are provided only at both ends in the circumferential direction B, processing in manufacturing is facilitated.
  • a plurality of bolts 60 may be provided corresponding only to the end wings 41 .
  • FIG. 9 A second modification of the second embodiment is shown in FIG.
  • two or more bolts 60 of the pressing portion 44 corresponding to the end wings 41 are provided inside the shroud segment 43 , and the number of bolts 60 pressing the central wings 42 is The number of bolts 60 to be pressed may be less than the number of bolts 60 to be pressed.
  • the pressure applied in the radial direction in the pressure generation region P of each blade 14a is relatively strong at the end blades 41 and relatively weak at the central blades 42, so that the same effects as those of the second embodiment can be obtained. can.
  • FIG. 10 shows a third modification of the second embodiment.
  • the pressing portion 44 may further have a pressing spring 80 between the pressing plate 70 and the bolt 60 .
  • the pressing force of the bolt 60 converted into elastic pressure biasing force
  • the impact force from the pressing portion 44 of the shroud segment 43 is not applied to the blades 14a.
  • more appropriate pressure can be generated in the pressure generation area P, and the reliability of the stator blade ring 13 can be enhanced.
  • the configuration of the pressing portions 44 provided in the above embodiment is not limited to independent configurations, and the pressing portions 44 of the stationary blade ring 13 may be configured by appropriately combining them.
  • the pressing portion 44 included in the stationary blade ring 13 of the above embodiment is arranged on the shroud segment 43 side
  • the pressing portion 44 may be arranged on the outer peripheral shroud 40 side. At this time, the pressing portion 44 applies radially inward pressure to the blade group 14, and in this case as well, the same effects as those of the pressing portion 44 provided on the shroud segment 43 side. play. Further, the pressing portion 44 may be arranged on both the outer shroud 40 side and the shroud segment 43 side. This makes it possible to further enhance the above effects.
  • the pressing portion 44 is not limited to the configuration of the leaf spring 50 described in the first embodiment.
  • the pressing portion 44 is a leaf spring 51 provided to extend in the circumferential direction B between the blade group 14 and the shroud segment 43.
  • 43 may have a pair of flat plate portions 51a arranged at both ends in the circumferential direction B, and corrugated plate portions 51b arranged between the flat plate portions 51a at both ends in the circumferential direction B.
  • configurations of the flat plate portion 51a and the corrugated plate portion 51b of the leaf spring 51 when the pressing portion 44 is the leaf spring 51 will be described.
  • the flat plate portion 51a has a flat plate shape. When viewed from the axial direction A, the flat plate portion 51a extends linearly. Of the pair of flat plate portions 51a, one end in the circumferential direction B of the flat plate portion 51a arranged on one side in the circumferential direction B is fixed to one end in the circumferential direction B of the shroud segment 43. There is The end portion of the flat plate portion 51a on the other side in the circumferential direction B is located radially outside the end portion on the one side.
  • the end portion on the other side in the circumferential direction B of the flat plate portion 51a arranged on the other side in the circumferential direction B is fixed to the end portion on the other side in the circumferential direction B of the shroud segment 43.
  • One end of the flat plate portion 51a in the circumferential direction B is positioned radially outward of the other end.
  • the corrugated plate portion 51b has a corrugated plate shape extending in the circumferential direction B. When viewed from the axial direction A, the corrugated plate portion 51b extends in a curved shape. Specifically, the corrugated plate portion 51b is wavy in the circumferential direction B when viewed from the axial direction A. As shown in FIG. Both ends in the circumferential direction B of the corrugated plate portion 51b are connected to the ends of the pair of flat plate portions 51a. Therefore, the corrugated plate portion 51b is sandwiched between the flat plate portions 51a at both ends in the circumferential direction B. As shown in FIG.
  • the thickness of the corrugated plate portion 51b is the same as the thickness of the flat plate portion 51a.
  • the same thickness refers to substantially the same thickness, and slight manufacturing errors and design tolerances are allowed.
  • the connecting portion between the flat plate portion 51a and the corrugated plate portion 51b is located on both ends in the circumferential direction B of the central blade 42 in the region of the shroud segment 43 radially inner than the blade 14a in the blade group 14. ing.
  • the leaf springs 51 corresponding to the central blades 42 provided on the center side in the circumferential direction B of the shroud segment 43 are corrugated plate portions 51b and correspond to the end blades 41 provided at both ends in the circumferential direction B.
  • the leaf spring 51 is a flat plate portion 51a. This configuration can also achieve the same effects as those described in the first embodiment.
  • stator blade ring 13 of the above embodiment is the stator blade ring 13 used for the gas turbine 1, but may be used for other rotary machines such as steam turbines.
  • stator blade ring 13 and the rotating machine described in the embodiment are grasped as follows, for example.
  • the stator blade ring 13 includes a blade group 14 having a plurality of blades 14a arranged in the circumferential direction B of the axis O, and the plurality of blades 14a of the blade group 14 arranged in the circumferential direction B
  • An arcuate shroud segment 43 connecting the radial ends of the plurality of blades 14 a in the direction B and extending in the circumferential direction B, and the blade group 14 are pressed against the shroud segment 43 .
  • a pressing portion 44 for applying pressure to the blade group 14 in the radial direction. It has a pressure distribution in which the pressure at the center in the circumferential direction B is small.
  • the natural frequency of the end blades 41 can be increased, and the natural frequency generated in the central blades 42 can be decreased. Therefore, since the natural frequencies of the blades 14a are close to each other, the bandwidth of the natural frequency of the stator blade ring 13 as a whole can be narrowed.
  • the stator blade ring 13 according to the second aspect is the stator blade ring 13 of (1), wherein the pressing portion 44 is positioned between the blade group 14 and the shroud segment 43 in the circumferential direction B.
  • the leaf spring 50 is provided so as to extend over the entire surface of the shroud segment 43 and applies the pressure.
  • the plate thickness may be thin.
  • the appropriate pressure can be applied to the blade group 14 in a more embodied manner, the natural frequency of the central blade 42 can be lowered, and the natural frequency of the end blades 41 can be raised.
  • the stator blade ring 13 according to the third aspect is the stator blade ring 13 of (1), wherein the pressing portion 44 presses the blades 14a of the blade group 14 in the radial direction. It has a plurality of bolts 60 that apply the pressure, and the wing at the center in the circumferential direction B of the shroud segment 43 is stronger than the pressing force of the bolt 60 that presses the wing 14a at both ends in the shroud segment 43 in the circumferential direction B.
  • the pressing force of the bolt 60 pressing the bolt 14a may be small.
  • the stator blade ring 13 according to the fourth aspect is the stator blade ring 13 of (1), wherein the pressing portions 44 press only the blades 14a at both ends of the shroud segment 43 in the circumferential direction B. It may have a plurality of bolts 60 that apply the pressure by means of a.
  • the stator blade ring 13 according to the fifth aspect is the stator blade ring 13 of (1), wherein the pressing portion 44 presses the blades 14a of the blade group 14 in the radial direction. It has a plurality of bolts 60 that apply the pressure, and the blades 14a at the center of the shroud segment 43 in the circumferential direction B are larger than the number of bolts 60 that press the blades 14a at both ends in the shroud segment 43 in the circumferential direction B.
  • the number of bolts 60 for pressing may be small.
  • a stator blade ring 13 according to a sixth aspect is the stator blade ring 13 according to any one of (3) to (5), wherein the pressing portion 44 includes the blade group 14 and the pressing portion 44. and a pressing plate 70 extending in the circumferential direction B between the bolts 60 pressing the wings 14a via the pressing plate 70. As shown in FIG.
  • the blade group 14 is planarly pressed by the pressing plate 70, so that a more effective pressure can be applied to the blade group 14.
  • the stator blade ring 13 according to the seventh aspect is the stator blade ring 13 of (6), wherein the pressing portion 44 is a pressing spring provided between the pressing plate 70 and the bolt 60. 80 may also be included.
  • the blade group 14 can be pressed more appropriately with elastic pressure.
  • the stator blade ring 13 according to the eighth aspect is the stator blade ring 13 of (1), wherein the pressing portion 44 presses the blades 14a of the blade group 14 in the radial direction. It has a plurality of actuators 90 that apply the pressure, and a pressing plate 70 extending in the circumferential direction B between the blade group 14 and the actuator 90.
  • the pressing force of the actuator 90 that presses the blades 14a at the center in the circumferential direction B of the shroud segment 43 via the pressing plate 70 is greater than the pressing force of the actuator 90 that presses the blades 14a at both ends in the circumferential direction B. It can be small.
  • the stator blade ring 13 according to the ninth aspect is the stator blade ring 13 of (1), wherein the pressing portion 44 is positioned between the blade group 14 and the shroud segment 43 in the circumferential direction B.
  • the leaf springs 51 are provided so as to extend over and apply the pressure. and a corrugated plate portion 51b arranged between the flat plate portions 51a.
  • the appropriate pressure can be applied to the blade group 14 in a more embodied manner, the natural frequency of the central blade 42 can be lowered, and the natural frequency of the end blades 41 can be raised.
  • a rotary machine includes the stator blade ring 13 according to any one of (1) to (9).

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Abstract

軸線の周方向に配列されている複数の翼を有する翼群と、前記翼群の複数の前記翼を周方向に接続するように、これら複数の翼の径方向の端部を接続し、円弧状をなすシュラウドセグメントと、前記翼群が前記シュラウドセグメントに押し付けられるように、前記翼群に対して径方向に圧力を付与する押圧部と、を備え、前記押圧部は、前記シュラウドセグメントにおける周方向両端の前記圧力よりも前記シュラウドセグメントにおける周方向中央の前記圧力が小さくなる圧力分布を有する静翼環。

Description

静翼環、及び回転機械
　本開示は、静翼環、及び回転機械に関する。
　本願は、２０２１年２月５日に日本に出願された特願２０２１－０１７２６８号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、組付けや分解を容易にするために内周側シュラウド及び外周側シュラウドが複数に分割され、周方向に配列した複数枚の翼とともに一つのセグメントに設けられている静翼環が開示されている。
特許第６０８２２８５号公報
　ところで、特許文献１に記載された静翼環では、両側がセグメントに拘束されている中央翼に対して片側がフリーとなる端翼はセグメントによる拘束力が弱くなる。そのため、翼の固有振動数に差異が生じる。このため、全ての翼全体としての固有振動数の帯域幅が広くなってしまい、回転機械の運転時に共振を回避することが困難となる。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、固有振動数の帯域幅を狭めることが可能な静翼環、及び回転機械を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る静翼環は、軸線の周方向に配列されている複数の翼を有する翼群と、前記翼群の複数の前記翼を前記周方向に接続するように、これら複数の翼の径方向の端部を接続し、前記周方向に延びる円弧状をなすシュラウドセグメントと、前記翼群が前記シュラウドセグメントに押し付けられるように、前記翼群に対して径方向に圧力を付与する押圧部と、を備え、前記押圧部は、前記シュラウドセグメントにおける周方向両端の前記圧力よりも前記シュラウドセグメントにおける周方向中央の前記圧力が小さくなる圧力分布を有する。
　また、本開示に係る回転機械は、上記の静翼環を備える。
　本開示によれば、固有振動数の帯域幅を狭めることが可能な静翼環、及び回転機械を提供することができる。
本開示の実施形態に係る静翼環を備えたガスタービンの模式的な縦断面図である。 本開示の第一実施形態に係る図１のＩＩ－ＩＩ線方向の断面図である。 図２のＩＩＩａ部及びＩＩＩｃ部を拡大した図、並びにＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線方向及びＩＩＩｄ－ＩＩＩｄ線方向の断面図である。 本開示の第二実施形態に係る図１のＩＩ－ＩＩ線方向の断面図である。 図４のＶａ－Ｖａ線方向及びＶｂ－Ｖｂ線方向の断面図である。 本開示の第三実施形態に係る図１のＩＩ－ＩＩ線方向の断面図である。 図６のＶＩＩａ－ＶＩＩａ線方向及びＶＩＩｂ－ＶＩＩｂ線方向の断面図である。 本開示の第二実施形態の第一変形例に係る図１のＩＩ－ＩＩ線方向の断面図である。 本開示の第二実施形態の第二変形例に係る図４のＶａ－Ｖａ線方向の断面図である。 本開示の第二実施形態の第三変形例に係る図４のＶａ－Ｖａ線方向の断面図である。 本開示のその他の実施形態に係る押圧部の構成を説明する図である。
（第一実施形態）
（ガスタービン）
　図１に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機２と、圧縮空気に燃料を混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器９と、燃焼ガスによって駆動されるタービン１０と、を備えている。
（圧縮機）
　圧縮機２は、軸線Ｏ回りに回転する圧縮機ロータ３と、圧縮機ロータ３を外周側から覆う圧縮機ケーシング４と、を有している。圧縮機ロータ３は、軸線Ｏに沿って延びる柱状をなしている。圧縮機ロータ３の外周面上には、軸方向Ａに間隔をあけて配列された複数の圧縮機動翼環５が設けられている。各圧縮機動翼環５は、圧縮機ロータ３の外周面上で軸線Ｏの周方向Ｂに間隔をあけて配列された複数の圧縮機動翼を有している。本実施形態では、軸方向Ａは軸線Ｏの延在する方向を意味する。
　圧縮機ケーシング４は、軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。圧縮機ケーシング４の内周面には、軸方向Ａに間隔をあけて配列された複数の圧縮機静翼環７が設けられている。これらの圧縮機静翼環７は、上記の圧縮機動翼環５に対して、軸方向Ａから見て交互に配列されている。各圧縮機静翼環７は、圧縮機ケーシング４の内周面上で、軸線Ｏの周方向Ｂに間隔をあけて配列された複数の圧縮機静翼を有している。
（燃焼器）
　燃焼器９は、圧縮機２と、下流側（図１の右側）へ続くタービン１０との間に設けられている。圧縮機２で生成された圧縮空気は、燃焼器９内部で燃料と混合されて予混合ガスとなる。燃焼器９内で、この予混合ガスが燃焼することで高温高圧の燃焼ガスが生成され、燃焼ガスはタービン１０内へと導かれる。
（タービン）
　タービン１０は、軸線Ｏ回りに回転するロータ１１と、ロータ１１を囲うステータ１２と、を有している。
　ロータ１１は、回転軸１１ａと、複数のタービン動翼環２０と、を有している。
　回転軸１１ａは、軸線Ｏに沿って延びる柱状をなしている。回転軸１１ａは、上記の圧縮機ロータ３に軸方向Ａに一体に連結されることで、軸線Ｏ回りに回転するガスタービンロータを形成する。
　複数のタービン動翼環２０は、回転軸１１ａの外周面に設けられており、軸方向Ａに間隔をあけて配列されている。
　各タービン動翼環２０は、複数のタービン動翼を有している。複数のタービン動翼は、ロータ１１の外周面上で、軸線Ｏの周方向Ｂに間隔をあけて配列されている。
　ステータ１２は、タービンケーシング１５と、複数の静翼環１３と、を有している。
　タービンケーシング１５は、軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。
　複数の静翼環１３は、タービンケーシング１５の内周側に設けられており、軸方向Ａに間隔をあけて配列されている。これらの静翼環１３は、上記のタービン動翼環２０に対して、軸方向Ａから見て交互に配列されている。
　各静翼環１３は、タービンケーシング１５の内周面付近で、軸線Ｏの周方向Ｂに間隔をあけて配列された複数の翼１４ａを有している。
　以下、第一実施形態の静翼環１３を図２及び図３を参照して説明する。
（静翼環）
　図２は、図１で示す静翼環１３のＩＩ－ＩＩ線方向の断面視である。
　静翼環１３は、外周側シュラウド４０と、複数の翼群１４と、複数のシュラウドセグメント４３と、押圧部４４と、を備えている。
　外周側シュラウド４０は、軸線Ｏを中心とした環状をなす柱状の構造体である。
　翼群１４は、軸線Ｏの周方向Ｂに配列されている複数の翼１４ａを有している。複数の翼１４ａの軸線Ｏの径方向外側端部は外周側シュラウド４０の径方向内側を向く内周面に設けられており、径方向内側端部はシュラウドセグメント４３の径方向外側を向く外周面に設けられている。
　本実施形態では、翼群１４は５つの翼１４ａを有しており、２つの端翼４１がシュラウドセグメント４３の周方向Ｂ両端に設けられており、３つの中央翼４２が２つの端翼４１同士の間に挟まれる形でシュラウドセグメント４３の周方向Ｂ中央に設けられている。
　シュラウドセグメント４３は、翼群１４の複数の翼１４ａを周方向Ｂに接続するように、これら複数の翼１４ａの径方向内側の端部を接続している。したがって、シュラウドセグメント４３は、各翼１４ａの周方向Ｂの移動を規制している。
　シュラウドセグメント４３は、軸線Ｏを中心とした円弧状に形成された軸方向Ａに延びる構造体であり、複数が周方向Ｂに配列され、各シュラウドセグメント４３の端部同士が当接することで、環状の内周側シュラウドが形成される。図２では本実施形態の説明の便宜上、一つのシュラウドセグメント４３と該シュラウドセグメント４３に設けられた一つの翼群１４、及び外周側シュラウド４０の一部を示している。
　押圧部４４は、翼群１４とシュラウドセグメント４３との間で周方向Ｂにわたって延びるように設けられている板ばね５０である。
　図３（ａ）は、図２で示す端翼４１のＩＩＩａ部の拡大視であり、図３（ｂ）は図２で示す端翼４１のＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線方向の断面視である。また、図３（ｃ）は、図２で示す中央翼４２のＩＩＩｃ部の拡大視であり、図３（ｄ）は、図２で示す中央翼４２のＩＩＩｄ－ＩＩＩｄ線方向の断面視である。
　図３（ｂ）及び（ｄ）に示すように、シュラウドセグメント４３は、軸線Ｏの径方向外側を向く外周面に翼１４ａの径方向内側端部を収容可能な凹部４３ａを有している。凹部４３ａは、該凹部４３ａの内周面から軸方向Ａに延びる係合部４３ｂを有している。また、各翼１４ａの径方向内側の端部は、軸方向Ａに延びるフランジ部１４ｂを有している。これにより、凹部４３ａ内でフランジ部１４ｂと、係合部４３ｂとが係合している。
　板ばね５０は、翼１４ａの径方向内側を向く内周面に接触して径方向外側に向かう弾性的な圧力（付勢力）を翼１４ａに対して付与している。これにより、フランジ部１４ｂと係合部４３ｂとが係合することで画成される圧力発生領域Ｐでシュラウドセグメント４３に対して翼１４ａが拘束される圧力が発生している。これにより、翼１４ａがシュラウドセグメント４３に対して径方向に動かないように拘束される。
　したがって、押圧部４４としての板ばね５０は、翼群１４に対して径方向外側に向かう圧力を付与することで、圧力発生領域Ｐを利用して翼群１４をシュラウドセグメント４３に押し付けている。
　シュラウドセグメント４３の周方向Ｂ中央側に設けられている各中央翼４２に対応する板ばね５０の板厚は、シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端に設けられている端翼４１に対応する板ばね５０の板厚よりも薄く形成されている。したがって、端翼４１の圧力発生領域Ｐで生じる径方向にかかる圧力は相対的に強くなり、中央翼４２の圧力発生領域Ｐで生じる径方向にかかる圧力は相対的に弱くなる。即ち、押圧部４４としての板ばね５０は、シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端の圧力よりもシュラウドセグメント４３における周方向Ｂ中央の圧力が小さくなる圧力分布を有している。
（作用効果）
　第一実施形態に係る静翼環１３は、押圧部４４としての板ばね５０が、圧力発生領域Ｐを介して翼群１４がシュラウドセグメント４３に押し付けられるように、該翼群１４に対して径方向外側に向かう圧力を付与している。さらに、圧力発生領域Ｐにおける径方向にかかる圧力は端翼４１では相対的に強く、中央翼４２では相対的に弱い構成である。
　これにより、シュラウドセグメント４３による拘束力が比較的弱い端翼４１は固有振動数を上昇させることができ、拘束力が比較的強い中央翼４２は固有振動数を低下させることができる。したがって、各翼１４ａの固有振動数が相互に近づくため、静翼環１３全体としての固有振動数の帯域幅を狭めることができる。これにより、ガスタービン１の運転中の回転数に応じた励振ハーモニックと静翼環１３全体としての固有振動数の帯域幅との交差を回避し易くなる。その結果、静翼環１３全体として共振の発生を抑制することができる。
（第二実施形態）
　以下、本開示の第二実施形態の静翼環１３の構成について図４及び図５を参照して説明する。第二実施形態では、静翼環１３が備える押圧部４４の構成以外は第一実施形態と同様の構成をなしている。第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図４は、図１で示すＩＩ－ＩＩ線方向の断面視である。
（静翼環）
　押圧部４４は、押し付け板７０と、複数のボルト６０と、を有している。
　押し付け板７０は、翼群１４とシュラウドセグメント４３との間で周方向Ｂにわたって延びるように設けられている。
　複数のボルト６０は、各翼１４ａに対応するように押し付け板７０よりも径方向内側のシュラウドセグメント４３内部にそれぞれ設けられている。
　図５（ａ）は、図４に示す端翼４１のＶａ－Ｖａ線方向の断面視であり、図５（ｂ）は、図４で示す中央翼４２のＶｂ－Ｖｂ線方向の断面視である。
　図４及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、押し付け板７０の径方向外側を向く一面７０ａは翼１４ａの径方向内側を向く内周面に当接しており、押し付け板７０の径方向内側を向く他面７０ｂはボルト６０の径方向外側の端部に接触している。
　複数のボルト６０は、それぞれ押し付け板７０を径方向外側に向かって押圧することで、押し付け板７０を介して翼群１４に圧力を付与している。これにより、圧力発生領域Ｐでシュラウドセグメント４３に対して翼１４ａが拘束される圧力が発生し、翼１４ａがシュラウドセグメント４３に対して径方向に動かないよう拘束される。
　また、中央翼４２における押し付け板７０に接触するボルト６０の締め付けトルクは、端翼４１における押し付け板７０に接触するボルト６０の締め付けトルクよりも小さい。したがって、端翼４１の圧力発生領域Ｐで生じる径方向にかかる圧力は相対的に強くなり、中央翼４２の圧力発生領域Ｐで生じる径方向にかかる圧力は相対的に弱くなる。即ち、押圧部４４は、周方向Ｂ両端の翼１４ａを押圧する押圧力よりも周方向Ｂ中央の翼１４ａを押圧する押圧力が小さくなる圧力分布を有している。
（作用効果）
　第二実施形態に係る静翼環１３は、押圧部４４としての押し付け板７０及び複数のボルト６０が、該翼群１４に対して径方向外側に向かう圧力を付与しており、各翼１４ａの圧力発生領域Ｐにおける径方向にかかる圧力は端翼４１では相対的に強く、中央翼４２では相対的に弱い構成である。
　これにより、第一実施形態の構成と同様の作用効果を得ることができる。さらに、ボルト６０と押し付け板７０といった単純かつ安価な材料を用いる構成で上記作用効果を実現することができる。
（第三実施形態）
　以下、本開示の第三実施形態の静翼環１３の構成について図６及び図７を参照して説明する。第三実施形態では、静翼環１３が備える押圧部４４の構成以外は第一実施形態と同様の構成をなしている。第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図６は、図１で示すＩＩ－ＩＩ線方向の断面視である。
（静翼環）
　押圧部４４は、押し付け板７０と、複数のアクチュエータ９０と、を有している。
　押し付け板７０は、翼群１４とシュラウドセグメント４３との間で周方向Ｂにわたって延びるように設けられている。
　複数のアクチュエータ９０は、各翼１４ａに対応するように押し付け板７０とシュラウドセグメント４３との間にそれぞれ設けられている。
　図７（ａ）は、図６に示す端翼４１のＶＩＩａ－ＶＩＩａ線方向の断面視であり、図７（ｂ）は、図６で示す中央翼４２のＶＩＩｂ－ＶＩＩｂ線方向の断面視である。
　複数のアクチュエータ９０は、それぞれケーブル（不図示）で静翼環１３外部の電源（不図示）と電気的に接続されている。アクチュエータ９０は、電源から入力された電気信号を物理的な運動に変換する機械要素であり、電気信号が入力されることで当該電気信号の電圧の大きさに応じた所定の長さで径方向に伸縮する。電源から出力される電気信号の電圧の大きさはコンピュータ（不図示）によってガスタービン１の外部から好適に制御されている。即ち、コンピュータによって各翼１４ａに対応したアクチュエータ９０の伸縮量が好適に制御されている。アクチュエータ９０には、例えば圧電素子が用いられる。
　複数のアクチュエータ９０は、径方向外側に向かって伸縮し、押し付け板７０を押圧することで、押し付け板７０を介して翼群１４に圧力を付与している。これにより、圧力発生領域Ｐでシュラウドセグメント４３に対して翼１４ａが拘束される圧力が発生し、翼１４ａがシュラウドセグメント４３に対して径方向に動かないよう拘束される。
　また、中央翼４２における押し付け板７０に接触するアクチュエータ９０の径方向の伸縮量は、端翼４１における押し付け板７０に接触するアクチュエータ９０の径方向の伸縮量よりも小さい。したがって、端翼４１の圧力発生領域Ｐで生じる径方向にかかるアクチュエータ９０の押圧力は相対的に強くなり、中央翼４２の圧力発生領域Ｐで生じる径方向にかかるアクチュエータ９０の押圧力は相対的に弱くなる。これにより、押圧部４４は、周方向Ｂ両端の翼１４ａを押圧する押圧力よりも周方向Ｂ中央の翼１４ａを押圧する押圧力が小さくなる圧力分布を有している。
（作用効果）
　第三実施形態に係る静翼環１３は、押圧部４４としてのアクチュエータ９０が、翼群１４に対して径方向外側に向かう圧力を付与しており、各翼１４ａの圧力発生領域Ｐにおける径方向にかかる圧力は端翼４１では相対的に強く、中央翼４２では相対的に弱い構成である。これにより、第一実施形態の構成と同様の作用効果を得ることができる。
　また、上記構成によると、アクチュエータ９０に入力される電気信号の電圧はコンピュータによって制御可能である。これにより、ガスタービン１運転中においてもアクチュエータ９０の伸縮量を外部から制御することが可能となり、状況に応じた好適なアクティブ制御を実現することができるため、上記作用効果を高めることができる。
（その他の実施形態）
　以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は各実施形態の構成に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本開示は実施形態によって限定されることはなく、請求の範囲によってのみ限定される。
　なお、第二実施形態の第一変形例を図８に示す。図８に示すように、押圧部４４のボルト６０は端翼４１にのみ対応してシュラウドセグメント４３内部に設けられ、中央翼４２には設けられない構成であってもよい。つまり、押圧部４４は周方向Ｂ両端の翼１４ａのみを押圧することで翼群１４に対して径方向外側に向かう圧力を付与している。
　これにより、各翼１４ａの圧力発生領域Ｐにおける径方向にかかる圧力は端翼４１では相対的に強く、中央翼４２では相対的に弱くなり、第二実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、ボルト６０を設ける箇所が周方向Ｂ両端のみに留まるため、製造における加工が容易となる。
　また、ボルト６０は端翼４１にのみ対応して複数個設けてもよい。
　また、第二実施形態の第二変形例を図９に示す。図９に示すように、押圧部４４のボルト６０は端翼４１に対応する２個以上の複数がシュラウドセグメント４３内部に設けられ、中央翼４２を押圧するボルト６０の個数は、端翼４１を押圧するボルト６０の個数よりも少ない構成であってもよい。
　これにより、各翼１４ａの圧力発生領域Ｐにおける径方向にかかる圧力は端翼４１では相対的に強く、中央翼４２では相対的に弱くなり、第二実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　また、第二実施形態の第三変形例を図１０に示す。図１０に示すように、押圧部４４は、押し付け板７０とボルト６０との間に押し付けばね８０をさらに有している構成であってもよい。
　これにより、弾性的な圧力（付勢力）に変換されたボルト６０の押圧力を翼１４ａに付与することができる。したがって、ガスタービン１運転中にステータ１２に何らかの異常振動が急激に発生した際、シュラウドセグメント４３の押圧部４４からの撃力が翼１４ａに付与されることがない。これにより、圧力発生領域Ｐにより適切な圧力を生じさせることができ、静翼環１３の信頼性を高めることができる。
　また、上記実施形態が備える押圧部４４の構成は、それぞれ独立した構成に留まることはなく、適宜組み合わせて静翼環１３の押圧部４４を構成してもよい。
　また、上記実施形態の静翼環１３が備える押圧部４４はシュラウドセグメント４３側に配置されているが、外周側シュラウド４０側に押圧部４４を配置してもよい。この際、押圧部４４は径方向内側に向かう圧力を翼群１４に対して付与するものとなり、この場合でもシュラウドセグメント４３側に設けられた上記押圧部４４が有する上記作用効果と同様の作用効果を奏する。
　また、外周側シュラウド４０側及びシュラウドセグメント４３側の両方において上記押圧部４４が配置されてもよい。これにより、上記作用効果をさらに高めることができる。
　また、押圧部４４は、上記第一実施形態で説明した板ばね５０の構成に限定されることはない。例えば、図１１に示すように、押圧部４４は、翼群１４とシュラウドセグメント４３との間で周方向Ｂにわたって延びるように設けられている板ばね５１であり、当該板ばね５１は、シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端に配置された一対の平板部５１ａと、周方向Ｂ両端の平板部５１ａの間に配置された波板部５１ｂと、を有してもよい。以下、押圧部４４が板ばね５１である場合の当該板ばね５１が有する平板部５１ａ及び波板部５１ｂの構成を説明する。
　平板部５１ａは、平板状をなしている。平板部５１ａは、軸方向Ａからみて、直線状に延びている。一対の平板部５１ａのうち、周方向Ｂの一方側に配置された平板部５１ａにおける周方向Ｂの一方側の端部は、シュラウドセグメント４３における周方向Ｂの一方側の端部に固定されている。当該平板部５１ａにおける周方向Ｂの他方側の端部は、この一方側の端部よりも径方向外側に位置している。
　一対の平板部５１ａのうち、周方向Ｂの他方側に配置された平板部５１ａにおける周方向Ｂの他方側の端部は、シュラウドセグメント４３における周方向Ｂの他方側の端部に固定されている。当該平板部５１ａにおける周方向Ｂの一方側の端部は、この他方側の端部よりも径方向外側に位置している。
　波板部５１ｂは、周方向Ｂに延びる波板状をなしている。波板部５１ｂは、軸方向Ａからみて、曲線状に延びている。具体的には、波板部５１ｂは、軸方向Ａからみて周方向Ｂに波打っている。波板部５１ｂにおける周方向Ｂ両端は、一対の平板部５１ａの端部にそれぞれ接続されている。したがって、波板部５１ｂは、周方向Ｂ両端の平板部５１ａに挟まれている。
　波板部５１ｂの厚さは、平板部５１ａの厚さと同一である。なお、ここでいう厚さが同一とは、実質的に同じ厚さを指すものであって、製造上のわずかな誤差や設計上の公差は許容される。
　ここで、平板部５１ａと波板部５１ｂとの接続部分は、翼群１４における翼１４ａよりも径方向内側のシュラウドセグメント４３の領域のうち、中央翼４２よりも周方向Ｂ両端側に位置している。
　したがって、シュラウドセグメント４３の周方向Ｂ中央側に設けられている各中央翼４２に対応する板ばね５１は、波板部５１ｂであり、周方向Ｂ両端に設けられている端翼４１に対応する板ばね５１は、平板部５１ａである。この構成によっても、上記第一実施形態で説明した作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
　また、上記の実施形態の静翼環１３は、ガスタービン１に用いられる静翼環１３であるが、蒸気タービン等の他の回転機械に用いられてもよい。
［付記］
　実施形態に記載の静翼環１３、及び回転機械は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る静翼環１３は、軸線Ｏの周方向Ｂに配列されている複数の翼１４ａを有する翼群１４と、前記翼群１４の複数の前記翼１４ａを前記周方向Ｂに接続するように、これら複数の翼１４ａの径方向の端部を接続し、前記周方向Ｂに延びる円弧状をなすシュラウドセグメント４３と、前記翼群１４が前記シュラウドセグメント４３に押し付けられるように、前記翼群１４に対して径方向に圧力を付与する押圧部４４と、を備え、前記押圧部４４は、前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端の前記圧力よりも前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ中央の前記圧力が小さくなる圧力分布を有する。
　これにより、端翼４１の固有振動数を上昇させることができ、中央翼４２で生じる固有振動数を低下させることができる。したがって、各翼１４ａの固有振動数が相互に近づくため、静翼環１３全体としての固有振動数の帯域幅を狭めることができる。
（２）第２の態様に係る静翼環１３は、（１）の静翼環１３であって、前記押圧部４４は、前記翼群１４と前記シュラウドセグメント４３との間で前記周方向Ｂにわたって延びるように設けられて、前記圧力を付与する板ばね５０を有し、前記板ばね５０は、前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端の板厚よりも前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ中央の板厚が薄くてもよい。
　これにより、より具現化した方法で翼群１４に対して適切な圧力を付与することができ、中央翼４２の固有振動数を低下させ、端翼４１の固有振動数を上昇させることができる。
（３）第３の態様に係る静翼環１３は、（１）の静翼環１３であって、前記押圧部４４は、前記翼群１４の各前記翼１４ａを径方向に押圧することで前記圧力を付与する複数のボルト６０を有し、前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端の前記翼１４ａを押圧する前記ボルト６０の押圧力よりも、前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ中央の前記翼１４ａを押圧する前記ボルト６０の押圧力が小さくてもよい。
　これにより、ボルト６０といった単純かつ安価な構成で翼群１４に圧力を付与することができ、中央翼４２の固有振動数を低下させ、端翼４１の固有振動数を上昇させることができる。
（４）第４の態様に係る静翼環１３は、（１）の静翼環１３であって、前記押圧部４４は、前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端の前記翼１４ａのみを押圧することで前記圧力を付与する複数のボルト６０を有していてもよい。
　これにより、ボルト６０といった単純かつ安価な構成で翼群１４に圧力を付与することができ、中央翼４２の固有振動数を低下させ、端翼４１の固有振動数を上昇させることができる。また、ボルト６０を設ける箇所が周方向Ｂ両端のみに留まるため、製造における加工が容易となる。
（５）第５の態様に係る静翼環１３は、（１）の静翼環１３であって、前記押圧部４４は、前記翼群１４の各前記翼１４ａを径方向に押圧することで前記圧力を付与する複数のボルト６０を有し、前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端の前記翼１４ａを押圧する前記ボルト６０の個数よりも、前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ中央の前記翼１４ａを押圧する前記ボルト６０の個数が少なくてもよい。
　これにより、ボルト６０といった単純かつ安価な構成で翼群１４に圧力を付与することができ、中央翼４２の固有振動数を低下させ、端翼４１の固有振動数を上昇させることができる。
（６）第６の態様に係る静翼環１３は、（３）から（５）のいずれかの静翼環１３であって、前記押圧部４４は、前記翼群１４と前記押圧部４４との間で前記周方向Ｂにわたって延びる押し付け板７０をさらに有し、前記ボルト６０は前記押し付け板７０を介して前記翼１４ａを押圧してもよい。
　これにより、翼群１４を押し付け板７０で面的に押圧するため、翼群１４に対してより効果的な圧力を付与できる。
（７）第７の態様に係る静翼環１３は、（６）の静翼環１３であって、前記押圧部４４は、前記押し付け板７０と前記ボルト６０との間に設けられた押し付けばね８０をさらに有していてもよい。
　これにより、押し付けばね８０が介在することで、弾性的な圧力でより適切に翼群１４を押圧することができる。
（８）第８の態様に係る静翼環１３は、（１）の静翼環１３であって、前記押圧部４４は、前記翼群１４の各前記翼１４ａを径方向に押圧することで前記圧力を付与する複数のアクチュエータ９０と、前記翼群１４と前記アクチュエータ９０との間で前記周方向Ｂにわたって延びる押し付け板７０と、を有し、前記押し付け板７０を介して前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端の前記翼１４ａを押圧する前記アクチュエータ９０の押圧力よりも、前記押し付け板７０を介して前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ中央の前記翼１４ａを押圧する前記アクチュエータ９０の押圧力が小さくてもよい。
　これにより、ガスタービン１運転中においてもアクチュエータ９０の伸縮量を制御することが可能となり、状況に応じた好適なアクティブ制御を実現することができる。
（９）第９の態様に係る静翼環１３は、（１）の静翼環１３であって、前記押圧部４４は、前記翼群１４と前記シュラウドセグメント４３との間で前記周方向Ｂにわたって延びるように設けられて、前記圧力を付与する板ばね５１を有し、前記板ばね５１は、前記シュラウドセグメント４３における周方向Ｂ両端に配置された平板部５１ａと、前記周方向Ｂ両端の前記平板部５１ａの間に配置された波板部５１ｂと、を有してもよい。
　これにより、より具現化した方法で翼群１４に対して適切な圧力を付与することができ、中央翼４２の固有振動数を低下させ、端翼４１の固有振動数を上昇させることができる。
（１０）第１０の態様に係る回転機械は、（１）から（９）のいずれかの静翼環１３を備える。
　これにより、静翼環１３における固有振動数の帯域幅が狭まった回転機械を提供することができる。
　本開示によれば、固有振動数の帯域幅を狭めることが可能な静翼環、及び回転機械を提供することができる。
１…ガスタービン　２…圧縮機　３…圧縮機ロータ　４…圧縮機ケーシング　５…圧縮機動翼環　７…圧縮機静翼環　９…燃焼器　１０…タービン　１１…ロータ　１１ａ…回転軸　１２…ステータ　１３…静翼環　１４…翼群　１４ａ…翼　１４ｂ…フランジ部　１５…タービンケーシング　２０…タービン動翼環　４０…外周側シュラウド　４１…端翼　４２…中央翼　４３…シュラウドセグメント　４３ａ…凹部　４３ｂ…係合部　４４…押圧部　５０，５１…板ばね　５１ａ…平板部　５１ｂ…波板部　６０…ボルト　７０…押し付け板　７０ａ…一面　７０ｂ…他面　８０…押し付けばね　９０…アクチュエータ　Ｏ…軸線　Ａ…軸方向　Ｂ…周方向　Ｐ…圧力発生領域

Claims (10)

  1. 　軸線の周方向に配列されている複数の翼を有する翼群と、
    　前記翼群の複数の前記翼を前記周方向に接続するように、これら複数の翼の径方向の端部を接続し、前記周方向に延びる円弧状をなすシュラウドセグメントと、
    　前記翼群が前記シュラウドセグメントに押し付けられるように、前記翼群に対して径方向に圧力を付与する押圧部と、
    を備え、
    　前記押圧部は、
    　前記シュラウドセグメントにおける周方向両端の前記圧力よりも前記シュラウドセグメントにおける周方向中央の前記圧力が小さくなる圧力分布を有する静翼環。
  2. 　前記押圧部は、前記翼群と前記シュラウドセグメントとの間で前記周方向にわたって延びるように設けられて、前記圧力を付与する板ばねを有し、
    　前記板ばねは、前記シュラウドセグメントにおける周方向両端の板厚よりも前記シュラウドセグメントにおける周方向中央の板厚が薄い請求項１に記載の静翼環。
  3. 　前記押圧部は、
    　前記翼群の各前記翼を径方向に押圧することで前記圧力を付与する複数のボルトを有し、
    　前記シュラウドセグメントにおける周方向両端の前記翼を押圧する前記ボルトの押圧力よりも、前記シュラウドセグメントにおける周方向中央の前記翼を押圧する前記ボルトの押圧力が小さい請求項１に記載の静翼環。
  4. 　前記押圧部は、前記シュラウドセグメントにおける周方向両端の前記翼のみを押圧することで前記圧力を付与する複数のボルトを有する請求項１に記載の静翼環。
  5. 　前記押圧部は、
    　前記翼群の各前記翼を径方向に押圧することで前記圧力を付与する複数のボルトを有し、
    　前記シュラウドセグメントにおける周方向両端の前記翼を押圧する前記ボルトの個数よりも、前記シュラウドセグメントにおける周方向中央の前記翼を押圧する前記ボルトの個数が少ない請求項１に記載の静翼環。
  6. 　前記押圧部は、前記翼群と前記押圧部との間で前記周方向にわたって延びる押し付け板をさらに有し、
    　前記ボルトは前記押し付け板を介して前記翼を押圧する請求項３から５のいずれか一項に記載の静翼環。
  7. 　前記押圧部は、前記押し付け板と前記ボルトとの間に設けられた押し付けばねをさらに有する請求項６に記載の静翼環。
  8. 　前記押圧部は、
    　前記翼群の各前記翼を径方向に押圧することで前記圧力を付与する複数のアクチュエータと、
    　前記翼群と前記アクチュエータとの間で前記周方向にわたって延びる押し付け板と、
    を有し、
    　前記押し付け板を介して前記シュラウドセグメントにおける周方向両端の前記翼を押圧する前記アクチュエータの押圧力よりも、前記押し付け板を介して前記シュラウドセグメントにおける周方向中央の前記翼を押圧する前記アクチュエータの押圧力が小さい請求項１に記載の静翼環。
  9. 　前記押圧部は、前記翼群と前記シュラウドセグメントとの間で前記周方向にわたって延びるように設けられて、前記圧力を付与する板ばねを有し、
    　前記板ばねは、
    　前記シュラウドセグメントにおける周方向両端に配置された平板部と、
    　前記周方向両端の前記平板部の間に配置された波板部と、
    を有する請求項１に記載の静翼環。
  10. 　請求項１から９のいずれか一項に記載の静翼環を備える回転機械。
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