JPH10317905A - ガスタービンチップシュラウド翼 - Google Patents
ガスタービンチップシュラウド翼Info
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- JPH10317905A JPH10317905A JP13093997A JP13093997A JPH10317905A JP H10317905 A JPH10317905 A JP H10317905A JP 13093997 A JP13093997 A JP 13093997A JP 13093997 A JP13093997 A JP 13093997A JP H10317905 A JPH10317905 A JP H10317905A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ガスタービン動翼の翼端部に設けられるガス
タービンチップシュラウド翼におけるキャビティ内の静
圧を上げて主流ガスの流入を低減して、翼端部の冷却効
果を向上させて、クリープ寿命を長くできるガスタービ
ンチップシュラウド翼を提供する。 【解決手段】 ガスタービンチップシュラウド翼を、チ
ップシュラウド翼７の外周面上を周方向に立設するよう
にしたフィン８が、外周面の上流側に配置される上流側
フィン８1 と、それよりも下流側に配置されるチップシ
ュラウド翼７の隣接部に設けられるぬすみ孔１４より
も、さらに下流側の外周面上に配置され、上流側フィン
８1 とともに冷却空気を導入するキャビティ１１を形成
する下流側フィン８2 とからなるとともに、上流側フィ
ン８1 の背高を下流側フィン８2 の背高よりも小さくな
る構成にした。
タービンチップシュラウド翼におけるキャビティ内の静
圧を上げて主流ガスの流入を低減して、翼端部の冷却効
果を向上させて、クリープ寿命を長くできるガスタービ
ンチップシュラウド翼を提供する。 【解決手段】 ガスタービンチップシュラウド翼を、チ
ップシュラウド翼７の外周面上を周方向に立設するよう
にしたフィン８が、外周面の上流側に配置される上流側
フィン８1 と、それよりも下流側に配置されるチップシ
ュラウド翼７の隣接部に設けられるぬすみ孔１４より
も、さらに下流側の外周面上に配置され、上流側フィン
８1 とともに冷却空気を導入するキャビティ１１を形成
する下流側フィン８2 とからなるとともに、上流側フィ
ン８1 の背高を下流側フィン８2 の背高よりも小さくな
る構成にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温ガス中で作動
するガスタービン動翼の翼端部に設けられるガスタービ
ンチップシュラウド翼に係り、特に、チップシュラウド
翼の外周面周方向にフィンを複数列設けて、ケーシング
内周面とチップシュラウド翼外周面との間に形成される
隙間から、ガスタービン動翼を駆動する主流ガスが流出
するのを防止するとともに、ケーシング内周面、チップ
シュラウド翼外周面、および外周面上に隣接して周方向
に設けたフィンで、冷却穴から冷却空気を導入するキャ
ビティを形成して、キャビティに導入した冷却空気でガ
スタービン動翼の翼端部を冷却するようにしたガスター
ビンチップシュラウド翼に関する。
するガスタービン動翼の翼端部に設けられるガスタービ
ンチップシュラウド翼に係り、特に、チップシュラウド
翼の外周面周方向にフィンを複数列設けて、ケーシング
内周面とチップシュラウド翼外周面との間に形成される
隙間から、ガスタービン動翼を駆動する主流ガスが流出
するのを防止するとともに、ケーシング内周面、チップ
シュラウド翼外周面、および外周面上に隣接して周方向
に設けたフィンで、冷却穴から冷却空気を導入するキャ
ビティを形成して、キャビティに導入した冷却空気でガ
スタービン動翼の翼端部を冷却するようにしたガスター
ビンチップシュラウド翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温ガス中で作動するガスタービン動翼
を、構造部材が強度を維持できる許容温度以下にするた
めに，外部から冷却媒体をガスタービン動翼の内部に導
入して内部から冷却するため、種々の冷却媒体を使用し
た冷却方法がこれまで考えられ、実用化に向けた開発が
進められている。
を、構造部材が強度を維持できる許容温度以下にするた
めに，外部から冷却媒体をガスタービン動翼の内部に導
入して内部から冷却するため、種々の冷却媒体を使用し
た冷却方法がこれまで考えられ、実用化に向けた開発が
進められている。
【０００３】図３は、このようなガスタービンを示す縦
断面図で、図に示すように、燃焼室で燃焼し、高温にさ
れた主流ガス０１が流れる流路０２の外周側を被覆する
ケーシング０３の内周側には、主流ガス０１の流れ方向
をガスタービンの作動効率が向上する方向に変えるとと
もに、主流ガス０１の流れの加速を行う静翼０４が、主
流ガス０１の流れる方向に複数段にわたって取付けられ
ている。また、静翼０４の後流側には、各静翼０４に対
応させて、ディスク０５の周方向外周に等ピッチに植設
され、ケーシング０３および静翼０４で囲まれた空間
を、ディスク０５と共に回動するようにした動翼０６が
配設され、主流ガス０１の流れによって作動させ、ディ
スク０５を介して発生させた駆動力を外部に出力し、発
電機等を駆動するようにしている。
断面図で、図に示すように、燃焼室で燃焼し、高温にさ
れた主流ガス０１が流れる流路０２の外周側を被覆する
ケーシング０３の内周側には、主流ガス０１の流れ方向
をガスタービンの作動効率が向上する方向に変えるとと
もに、主流ガス０１の流れの加速を行う静翼０４が、主
流ガス０１の流れる方向に複数段にわたって取付けられ
ている。また、静翼０４の後流側には、各静翼０４に対
応させて、ディスク０５の周方向外周に等ピッチに植設
され、ケーシング０３および静翼０４で囲まれた空間
を、ディスク０５と共に回動するようにした動翼０６が
配設され、主流ガス０１の流れによって作動させ、ディ
スク０５を介して発生させた駆動力を外部に出力し、発
電機等を駆動するようにしている。
【０００４】このような、入口温度で１３００℃以上に
もなる高温の主流ガス０１中で作動するガスタービンの
静翼０４、動翼０６等は、高温の主流ガス０１に曝さ
れ、しかも大きな負荷に耐えて、効率的な空力形状を保
持するようにするため、高温耐熱材料で形成されるとと
もに、効果的に冷却を行い、材料の許容温度以下にし
て、強度を維持できるようにすることが必要となる。
もなる高温の主流ガス０１中で作動するガスタービンの
静翼０４、動翼０６等は、高温の主流ガス０１に曝さ
れ、しかも大きな負荷に耐えて、効率的な空力形状を保
持するようにするため、高温耐熱材料で形成されるとと
もに、効果的に冷却を行い、材料の許容温度以下にし
て、強度を維持できるようにすることが必要となる。
【０００５】このため、静翼０４又は動翼０６において
は、内部に冷却通路を穿設し、これらの冷却通路内に、
圧縮空気又は冷却蒸気等の冷却媒体を流し、内部から冷
却する方法が開発されつつあり、このための多くの提案
がなされている。
は、内部に冷却通路を穿設し、これらの冷却通路内に、
圧縮空気又は冷却蒸気等の冷却媒体を流し、内部から冷
却する方法が開発されつつあり、このための多くの提案
がなされている。
【０００６】図４は、このような冷却方法のうち、動翼
０６の内部に翼幅方向に穿設した冷却通路内に、冷却媒
体としての圧縮空気を流し、内部から動翼０６を冷却す
るとともに、冷却した圧縮空気を動翼０６の翼端から取
出し、この圧縮空気で動翼０６の翼端より外周側の翼端
部を冷却するようにしたガスタービン動翼０１０を示す
図である。
０６の内部に翼幅方向に穿設した冷却通路内に、冷却媒
体としての圧縮空気を流し、内部から動翼０６を冷却す
るとともに、冷却した圧縮空気を動翼０６の翼端から取
出し、この圧縮空気で動翼０６の翼端より外周側の翼端
部を冷却するようにしたガスタービン動翼０１０を示す
図である。
【０００７】平面図である図４（ａ）に示すように、高
速回転し、駆動力を出力する動翼０６の点線で示す翼端
には、高速回転時の動翼０６に発生することのある振動
を隣接して設けたチップシュラウド翼０７間どうしで抑
制するようにしたチップシュラウド翼０７が固着されて
いる。このチップシュラウド翼０７は、図示したように
各動翼０６毎に設ける場合もあるが、隣接してディスク
０５に植設されている複数の動翼０６の翼端にまたがっ
て設け、複数の動翼０６をグループ化するようにして設
けるようにしたものもある。
速回転し、駆動力を出力する動翼０６の点線で示す翼端
には、高速回転時の動翼０６に発生することのある振動
を隣接して設けたチップシュラウド翼０７間どうしで抑
制するようにしたチップシュラウド翼０７が固着されて
いる。このチップシュラウド翼０７は、図示したように
各動翼０６毎に設ける場合もあるが、隣接してディスク
０５に植設されている複数の動翼０６の翼端にまたがっ
て設け、複数の動翼０６をグループ化するようにして設
けるようにしたものもある。
【０００８】しかしながら、何れにしても、このチップ
シュラウド翼０７は、動翼０６翼端の回動方向（以下周
方向という）の全周にわたって設けられる。また、隣接
して設けられたチップシュラウド翼０７の隣接部には、
微小な隙間０１２が設けられるとともに、隙間０１２の
中央部の一部分には、チップシュラウド翼０７の外周面
上に突出させた当り面０１３が形成されている。さら
に、当り面０１３の両端の隙間０１２は、特に大きな開
口の隙間にされた接触防止間のぬすみ孔０１４に形成さ
れている。
シュラウド翼０７は、動翼０６翼端の回動方向（以下周
方向という）の全周にわたって設けられる。また、隣接
して設けられたチップシュラウド翼０７の隣接部には、
微小な隙間０１２が設けられるとともに、隙間０１２の
中央部の一部分には、チップシュラウド翼０７の外周面
上に突出させた当り面０１３が形成されている。さら
に、当り面０１３の両端の隙間０１２は、特に大きな開
口の隙間にされた接触防止間のぬすみ孔０１４に形成さ
れている。
【０００９】また、チップシュラウド翼０７には、前述
した動翼０６に穿設した冷却通路に連通させた冷却穴０
９が穿設され、外周面に開口させるようにしている。従
って、図示省略した冷却通路を通過中に動翼０６を冷却
した冷却空気は、冷却穴０９からチップシュラウド翼０
７の外周面に形成される後述するキャビティ０１１に吐
出され、動翼０６の翼端部、チップシュラウド翼０７、
後述するフィン０８等のガスタービン動翼０１０の翼端
部を冷却する。
した動翼０６に穿設した冷却通路に連通させた冷却穴０
９が穿設され、外周面に開口させるようにしている。従
って、図示省略した冷却通路を通過中に動翼０６を冷却
した冷却空気は、冷却穴０９からチップシュラウド翼０
７の外周面に形成される後述するキャビティ０１１に吐
出され、動翼０６の翼端部、チップシュラウド翼０７、
後述するフィン０８等のガスタービン動翼０１０の翼端
部を冷却する。
【００１０】また、チップシュラウド翼０７の外周面に
は、周方向に２列のフィン０８が立設されている。この
フィン０８は、回動するガスタービン動翼０１０の翼端
と静止するケーシング０３の内周面との間に、必然的に
形成される隙間０１２を主流ガス１が通過して流れ、タ
ービン効率が低下するのを防止するとともに、チップシ
ュラウド翼０７の上流側に設けられる上流側フィン０８
1 、下流側に設けられる下流側フィン０８2 とチップシ
ュラウド翼０７の外周面およびケーシング０３の内周面
とにより、キャビティ０１１を形成し、前述したように
動翼０６を冷却し、冷却穴０９からこのキャビティ０１
１に排出される冷却空気を導入して、チップシュラウド
翼０７等のガスタービン動翼０１０の翼端部を冷却する
ようにしている。
は、周方向に２列のフィン０８が立設されている。この
フィン０８は、回動するガスタービン動翼０１０の翼端
と静止するケーシング０３の内周面との間に、必然的に
形成される隙間０１２を主流ガス１が通過して流れ、タ
ービン効率が低下するのを防止するとともに、チップシ
ュラウド翼０７の上流側に設けられる上流側フィン０８
1 、下流側に設けられる下流側フィン０８2 とチップシ
ュラウド翼０７の外周面およびケーシング０３の内周面
とにより、キャビティ０１１を形成し、前述したように
動翼０６を冷却し、冷却穴０９からこのキャビティ０１
１に排出される冷却空気を導入して、チップシュラウド
翼０７等のガスタービン動翼０１０の翼端部を冷却する
ようにしている。
【００１１】しかしながら、このように構成された従来
のガスタービン動翼０１０では、チップシュラウド翼０
７が、外周面の上流側および下流側でそれぞれ周方向に
配設される上流側フィン０８1 および下流側フィン０８
2 が、同等の背高にされ、ケーシング０３内周面とチッ
プシュラウド０７外周面とで、上端がケーシング０３内
周面に接近したキャビティ０１１を形成するようにして
いるために、特に、ケーシング３内周面に近接させた頂
部を設けた上流側フィン０８1 によるシール効果によ
り、ケーシング０３内周面と上流側フィン０８1 上端と
の間隙を、主流ガス０１が漏洩してキャビティ０１１に
侵入してくる際に圧損が大きくなり、キャビティ０１１
内の静圧が、ガスタービン動翼０１０の上流側の静圧
（以下上流静圧という）、および動翼０６内を流れる主
流ガス０１の静圧に比較して低くなる。
のガスタービン動翼０１０では、チップシュラウド翼０
７が、外周面の上流側および下流側でそれぞれ周方向に
配設される上流側フィン０８1 および下流側フィン０８
2 が、同等の背高にされ、ケーシング０３内周面とチッ
プシュラウド０７外周面とで、上端がケーシング０３内
周面に接近したキャビティ０１１を形成するようにして
いるために、特に、ケーシング３内周面に近接させた頂
部を設けた上流側フィン０８1 によるシール効果によ
り、ケーシング０３内周面と上流側フィン０８1 上端と
の間隙を、主流ガス０１が漏洩してキャビティ０１１に
侵入してくる際に圧損が大きくなり、キャビティ０１１
内の静圧が、ガスタービン動翼０１０の上流側の静圧
（以下上流静圧という）、および動翼０６内を流れる主
流ガス０１の静圧に比較して低くなる。
【００１２】このようなガスタービン動翼０１０のキャ
ビティ０１１内の静圧は、上流静圧とガスタービン動翼
０１０の下流側の静圧（以下下流静圧という）の平均静
圧程度にまで低下するのが通常である。この静圧の差圧
発生のために、当たり面０１３の両脇に設けたぬすみ孔
０１４から、前縁側から動翼０４内に流入する主流ガス
０１の一部が、チップシュラウド翼０７の下面から、上
面へ抜けてキャビティ０１２内に流入するようになる。
ビティ０１１内の静圧は、上流静圧とガスタービン動翼
０１０の下流側の静圧（以下下流静圧という）の平均静
圧程度にまで低下するのが通常である。この静圧の差圧
発生のために、当たり面０１３の両脇に設けたぬすみ孔
０１４から、前縁側から動翼０４内に流入する主流ガス
０１の一部が、チップシュラウド翼０７の下面から、上
面へ抜けてキャビティ０１２内に流入するようになる。
【００１３】キャビティ０１２内には、前述したように
冷却穴０９を介して動翼０６を冷却した、主流ガス１よ
りもかなり温度の低い冷却空気が導入されるようにして
いるために、多少の主流ガス１の流入は、タービン効率
低下の面で不利になる点を除いては、あまり大きな不具
合とはならないが、チップシュラウド翼０７の下面から
上面へ抜けてくる高温の主流ガス０１の流量が多くなる
と、チップシュラウド翼０７当たり面０１３の両側に設
けたぬすみ孔０１４、近傍は、この主流ガス１に直接曝
らされるためメタル温度が高くなり、数万時間の運用で
クリープ変形等が起きることがある。
冷却穴０９を介して動翼０６を冷却した、主流ガス１よ
りもかなり温度の低い冷却空気が導入されるようにして
いるために、多少の主流ガス１の流入は、タービン効率
低下の面で不利になる点を除いては、あまり大きな不具
合とはならないが、チップシュラウド翼０７の下面から
上面へ抜けてくる高温の主流ガス０１の流量が多くなる
と、チップシュラウド翼０７当たり面０１３の両側に設
けたぬすみ孔０１４、近傍は、この主流ガス１に直接曝
らされるためメタル温度が高くなり、数万時間の運用で
クリープ変形等が起きることがある。
【００１４】さらに、キャビティ０１２内には、主流ガ
ス０１よりも低温の冷却空気が常時流入しているため、
主流ガス１より低温となり、前述したようにガスタービ
ン動翼０１０の翼端部の冷却は行われるものの、主流ガ
ス０１の流入する流量が増加すると、キャビティ０１２
のガス温度が上昇し、ガスタービン動翼０１０の翼端部
の冷却効果が低下するという不具合が生じる。
ス０１よりも低温の冷却空気が常時流入しているため、
主流ガス１より低温となり、前述したようにガスタービ
ン動翼０１０の翼端部の冷却は行われるものの、主流ガ
ス０１の流入する流量が増加すると、キャビティ０１２
のガス温度が上昇し、ガスタービン動翼０１０の翼端部
の冷却効果が低下するという不具合が生じる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな、主流ガスのキャビティ内への流入の増大に伴う従
来のガスタービン動翼の不具合を解消して、ガスタービ
ン動翼の翼端部を効果的に冷却するために、チップシュ
ラウド翼の外周面に設けるキャビティ内の静圧を、あま
り低下させず、チップシュラウド翼の隣接部当り面の両
側に設けられるぬすみ孔を通って、チップシュラウド翼
の下面から上面へ抜けてキャビティ内に流入する主流ガ
スの流量を少くして、ぬすみ孔を設けた近傍のチップシ
ュラウド翼のメタル温度の上昇を小さくするとともに、
キャビティ内のガス温度の上昇を抑制して、ガスタービ
ン動翼翼端部の冷却効果を向上させて、クリープ変形等
を起きにくくして、ガスタービン動翼の運用寿命を長く
できるガスタービンチップシュラウド翼を提供すること
を課題とする。
うな、主流ガスのキャビティ内への流入の増大に伴う従
来のガスタービン動翼の不具合を解消して、ガスタービ
ン動翼の翼端部を効果的に冷却するために、チップシュ
ラウド翼の外周面に設けるキャビティ内の静圧を、あま
り低下させず、チップシュラウド翼の隣接部当り面の両
側に設けられるぬすみ孔を通って、チップシュラウド翼
の下面から上面へ抜けてキャビティ内に流入する主流ガ
スの流量を少くして、ぬすみ孔を設けた近傍のチップシ
ュラウド翼のメタル温度の上昇を小さくするとともに、
キャビティ内のガス温度の上昇を抑制して、ガスタービ
ン動翼翼端部の冷却効果を向上させて、クリープ変形等
を起きにくくして、ガスタービン動翼の運用寿命を長く
できるガスタービンチップシュラウド翼を提供すること
を課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のガス
タービンチップシュラウド翼は次の手段とした。
タービンチップシュラウド翼は次の手段とした。
【００１７】（１）動翼の翼端に固着されて、動翼の翼
幅方向に貫通させた冷却通路に連結する冷却孔を開口さ
せたチップシュラウド翼の外周面上を周方向に立設さ
れ、ケーシング内周面とチップシュラウド翼の外周面と
の間に形成される隙間をシールして、この隙間からの主
流ガスの流出を防止するようにしたフィンが、外周面の
上流側に配置される上流側フィンと、上流側フィンより
も下流側に配置される、チップシュラウド翼の隣接部に
設けられるぬすみ孔よりも、さらに下流側の外周面上に
配置された下流側フィンとからなる２列で形成されると
ともに、上流側フィンの背高が、下流側フィンの背高よ
りも小さくなるものにした。なお、上流側フィンの背高
は、下流側フィンの背高の略１／２程度にすることが好
ましい。
幅方向に貫通させた冷却通路に連結する冷却孔を開口さ
せたチップシュラウド翼の外周面上を周方向に立設さ
れ、ケーシング内周面とチップシュラウド翼の外周面と
の間に形成される隙間をシールして、この隙間からの主
流ガスの流出を防止するようにしたフィンが、外周面の
上流側に配置される上流側フィンと、上流側フィンより
も下流側に配置される、チップシュラウド翼の隣接部に
設けられるぬすみ孔よりも、さらに下流側の外周面上に
配置された下流側フィンとからなる２列で形成されると
ともに、上流側フィンの背高が、下流側フィンの背高よ
りも小さくなるものにした。なお、上流側フィンの背高
は、下流側フィンの背高の略１／２程度にすることが好
ましい。
【００１８】（ａ）本発明ガスタービンチップシュラウ
ド翼によれば、上述の構成により、チップシュラウド翼
の外周面上に立設される２枚のフィンのうち、上流側フ
ィンの高さを下流側フィンの高さよりも低くして、例え
ば、約１／２をすることにより、上流側フィンと下流側
フィンの間に形成されるキャビティ内の静圧を、上流静
圧と同等の大きさになるまで上げることができる。
ド翼によれば、上述の構成により、チップシュラウド翼
の外周面上に立設される２枚のフィンのうち、上流側フ
ィンの高さを下流側フィンの高さよりも低くして、例え
ば、約１／２をすることにより、上流側フィンと下流側
フィンの間に形成されるキャビティ内の静圧を、上流静
圧と同等の大きさになるまで上げることができる。
【００１９】これにより、チップシュラウド翼の前縁側
から内周面側を流れる主流ガス、換言すれば、動翼を通
過する主流ガスの静圧とキャビティ静圧との差が小さく
なり、チップシュラウド翼の内周面側を流れている主流
ガスのうち、ぬすみ孔を抜けて、チップシュラウド翼の
外周面側に流れ、キャビティ内に流入する主温ガスの流
量が減少する。
から内周面側を流れる主流ガス、換言すれば、動翼を通
過する主流ガスの静圧とキャビティ静圧との差が小さく
なり、チップシュラウド翼の内周面側を流れている主流
ガスのうち、ぬすみ孔を抜けて、チップシュラウド翼の
外周面側に流れ、キャビティ内に流入する主温ガスの流
量が減少する。
【００２０】これにより、ぬすみ孔近傍のチップシュラ
ウド翼が、チップシュラウド翼の下面から上面に流れる
高温の主流ガスに曝らされることが少くなり、メタル温
度の上昇が抑えられると共に、キャビティ内の冷却空気
が流入する主流ガスとの混合により上昇するガス温度を
抑えることができる。
ウド翼が、チップシュラウド翼の下面から上面に流れる
高温の主流ガスに曝らされることが少くなり、メタル温
度の上昇が抑えられると共に、キャビティ内の冷却空気
が流入する主流ガスとの混合により上昇するガス温度を
抑えることができる。
【００２１】ちなみに、本発明者等が行った数値流体シ
ュミレーション結果によれば、上述したように、上流側
フィンの高さを下流側フィンの高さの１／２にした場合
には、当り面両側に設けたぬすみ孔を抜けて、チップシ
ュラウド翼の内周面側から外周面側に流出する主流ガス
の流量は半減し、これにより、ぬすみ孔近傍のメタル温
度は著しく低減するとともに、キャビティ内のガス温度
の上昇も小さくできることが判明している。すなわち、
冷却穴から流入する冷却空気の冷却されるチップシュラ
ウド翼の外周側のメタル温度は約２０℃低下することが
判明している。高温かつ高応力場でのクリープ域での、
この２０℃のメタル温度低減は、ガスタービン動翼の寿
命を数１０3 〜数１０4 ｈ延長できる効果があるもので
ある。
ュミレーション結果によれば、上述したように、上流側
フィンの高さを下流側フィンの高さの１／２にした場合
には、当り面両側に設けたぬすみ孔を抜けて、チップシ
ュラウド翼の内周面側から外周面側に流出する主流ガス
の流量は半減し、これにより、ぬすみ孔近傍のメタル温
度は著しく低減するとともに、キャビティ内のガス温度
の上昇も小さくできることが判明している。すなわち、
冷却穴から流入する冷却空気の冷却されるチップシュラ
ウド翼の外周側のメタル温度は約２０℃低下することが
判明している。高温かつ高応力場でのクリープ域での、
この２０℃のメタル温度低減は、ガスタービン動翼の寿
命を数１０3 〜数１０4 ｈ延長できる効果があるもので
ある。
【００２２】このように、本発明のガスタービンチップ
シュラウド翼によれば、上述した簡素な構成により、高
温の主流ガスの流入で高温になることのあった、特に、
ぬすみ孔近傍のメタル温度の上昇が抑制され、また、ガ
スタービン翼の翼端部を冷却するキャビティ内のガス温
度の上昇が抑えられることにより、クリープ変形が起き
にくくなり、ガスタービン翼を長寿命のものにすること
ができる。また、本発明のガスタービンチップシュラウ
ド翼は、背高が下流側フィンと略同じにされている従来
の上流側フィンを、単に機械加工により削り込むことに
より、下流側フィンの背高より小さくし、上述の効果が
得られるので、加工費が非常に低廉のものにでき効果も
ある。
シュラウド翼によれば、上述した簡素な構成により、高
温の主流ガスの流入で高温になることのあった、特に、
ぬすみ孔近傍のメタル温度の上昇が抑制され、また、ガ
スタービン翼の翼端部を冷却するキャビティ内のガス温
度の上昇が抑えられることにより、クリープ変形が起き
にくくなり、ガスタービン翼を長寿命のものにすること
ができる。また、本発明のガスタービンチップシュラウ
ド翼は、背高が下流側フィンと略同じにされている従来
の上流側フィンを、単に機械加工により削り込むことに
より、下流側フィンの背高より小さくし、上述の効果が
得られるので、加工費が非常に低廉のものにでき効果も
ある。
【００２３】さらに、第２番目の本発明のガスタービン
チップシュラウド翼は、次の手段とした。
チップシュラウド翼は、次の手段とした。
【００２４】（２）動翼の翼端に固着されて、動翼の翼
幅方向に貫通させた冷却通路に連結する冷却孔を開口さ
せたチップシュラウド翼の外周面上を、周方向に立設さ
れ、ケーシング内周面とチップシュラウド翼の外周面と
の間に形成される隙間をシールして、この隙間からの主
流ガスの流出を防止するようにしたフィンが、チップシ
ュラウドの外周面上の周方向に、少なくとも４列設けら
れるとともに、チップシュラウド翼の隣接部に設けられ
るぬすみ孔が、チップシュラウド翼の外周面上の最上流
に設けられたフィン列と、これのすぐ後流側に設けられ
たフィン列との間に設けられるキャビティに開口するよ
うにした。
幅方向に貫通させた冷却通路に連結する冷却孔を開口さ
せたチップシュラウド翼の外周面上を、周方向に立設さ
れ、ケーシング内周面とチップシュラウド翼の外周面と
の間に形成される隙間をシールして、この隙間からの主
流ガスの流出を防止するようにしたフィンが、チップシ
ュラウドの外周面上の周方向に、少なくとも４列設けら
れるとともに、チップシュラウド翼の隣接部に設けられ
るぬすみ孔が、チップシュラウド翼の外周面上の最上流
に設けられたフィン列と、これのすぐ後流側に設けられ
たフィン列との間に設けられるキャビティに開口するよ
うにした。
【００２５】（ｂ）本発明のガスタービンチップシュラ
ウド翼によれば、上述（２）の手段により、チップシュ
ラウド翼の外周面上に立設されるフィンの枚数を４枚以
上周方向に設けるようにすることにより、最上流に設置
される第１フィンと第１フィンのすぐ後流側に設置され
る第２フィンの間に形成されるキャビティ内の静圧は、
上流静圧程度にまで高めることができる。
ウド翼によれば、上述（２）の手段により、チップシュ
ラウド翼の外周面上に立設されるフィンの枚数を４枚以
上周方向に設けるようにすることにより、最上流に設置
される第１フィンと第１フィンのすぐ後流側に設置され
る第２フィンの間に形成されるキャビティ内の静圧は、
上流静圧程度にまで高めることができる。
【００２６】例えば、チップシュラウド翼の外周面上に
軸方向に間隔を設けて周方向に２枚のフィンだけを設け
るようにした場合には、２枚のフィンの間に形成される
キャビティ内の静圧は、キャビティ静圧〜（上流静圧＋
下流静圧）／２ となるが、軸方向に４枚のフィンを設
けるようにした場合には、第１フィンと第２フィンとの
間に形成されるキャビティ内の静圧は、キャビティ静圧
〜上流静圧−１／３（上流静圧−下流静圧）＝２／３
（上流静圧）＋１／３（下流静圧）となる。これは、主
流ガスが動翼を通過することにより、大きな静圧降下が
生じ、上流静圧が下流静圧よりかなり大きくなることか
ら、前述したように従来のガスタービン翼０１０におけ
るキャビティ内の静圧が、略１／２（上流静圧＋下流静
圧）になっいたものに比較して上流静圧に近づけ、高く
できることがわかる。
軸方向に間隔を設けて周方向に２枚のフィンだけを設け
るようにした場合には、２枚のフィンの間に形成される
キャビティ内の静圧は、キャビティ静圧〜（上流静圧＋
下流静圧）／２ となるが、軸方向に４枚のフィンを設
けるようにした場合には、第１フィンと第２フィンとの
間に形成されるキャビティ内の静圧は、キャビティ静圧
〜上流静圧−１／３（上流静圧−下流静圧）＝２／３
（上流静圧）＋１／３（下流静圧）となる。これは、主
流ガスが動翼を通過することにより、大きな静圧降下が
生じ、上流静圧が下流静圧よりかなり大きくなることか
ら、前述したように従来のガスタービン翼０１０におけ
るキャビティ内の静圧が、略１／２（上流静圧＋下流静
圧）になっいたものに比較して上流静圧に近づけ、高く
できることがわかる。
【００２７】従って、チップシュラウド翼の隣接部の当
り面両側に設けるぬすみ孔を、第１フィンと第２フィン
の間に設けキャビティに開口するようにする、上述した
構成と相俟って、チップシュラウド翼の内周面側を流れ
る主流ガスが、ぬすみ孔を通ってチップシュラウド翼の
外周面側に抜け、最上流側に設けたキャビティに流入す
る主流ガスの流量が半減することになる。これにより、
この高温の主流ガスの流入減少に伴い、キャビティ内の
ガス温度が低下し、チップシュラウド翼上面の冷却効果
が大きくなるとともに、特に主流ガスに直接曝らされ
る、ぬすみ孔近傍の当り面両側付近のガス温度は、冷却
穴から流入する冷却空気による冷却効果が強められ、メ
タル温度を数℃〜数１０℃低減させることができる。
り面両側に設けるぬすみ孔を、第１フィンと第２フィン
の間に設けキャビティに開口するようにする、上述した
構成と相俟って、チップシュラウド翼の内周面側を流れ
る主流ガスが、ぬすみ孔を通ってチップシュラウド翼の
外周面側に抜け、最上流側に設けたキャビティに流入す
る主流ガスの流量が半減することになる。これにより、
この高温の主流ガスの流入減少に伴い、キャビティ内の
ガス温度が低下し、チップシュラウド翼上面の冷却効果
が大きくなるとともに、特に主流ガスに直接曝らされ
る、ぬすみ孔近傍の当り面両側付近のガス温度は、冷却
穴から流入する冷却空気による冷却効果が強められ、メ
タル温度を数℃〜数１０℃低減させることができる。
【００２８】高温かつ高応力場でのクリープ域での、こ
の数℃〜数１０℃のメタル温度低減はガスタービン動翼
の寿命を、数１０3 〜数１０4 ｈ延長できる効果があ
る。
の数℃〜数１０℃のメタル温度低減はガスタービン動翼
の寿命を、数１０3 〜数１０4 ｈ延長できる効果があ
る。
【００２９】このように、本発明のガスタービンチップ
シュラウド翼によれば、上述した構成により、高温の主
流ガスの多量の流入により、高温になることのあった、
特に、ぬすみ孔近傍のメタル温度の上昇が抑制され、ま
た、主流ガスの流入の低下により、キャビティ内のガス
温度上昇が抑制されることによって、冷却効果が向上す
ることになり、クリープ変形が起きにくくなり、ガスタ
ービン翼の運用寿命を長くすることができる。
シュラウド翼によれば、上述した構成により、高温の主
流ガスの多量の流入により、高温になることのあった、
特に、ぬすみ孔近傍のメタル温度の上昇が抑制され、ま
た、主流ガスの流入の低下により、キャビティ内のガス
温度上昇が抑制されることによって、冷却効果が向上す
ることになり、クリープ変形が起きにくくなり、ガスタ
ービン翼の運用寿命を長くすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下本発明のガスタービンチップ
シュラウド翼の実施の一形態を、図面にもとづき説明す
る。図１（ａ）は本発明のガスタービンチップシュラウ
ド翼の実施の第１形態を示す平面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）に示す実施の形態の側面図である。
シュラウド翼の実施の一形態を、図面にもとづき説明す
る。図１（ａ）は本発明のガスタービンチップシュラウ
ド翼の実施の第１形態を示す平面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）に示す実施の形態の側面図である。
【００３１】図に示すように、燃焼室で空気と燃料との
混合により燃焼し、ガスタービン入口温度が１３００℃
以上にもなる高温の主流ガス１は、流路２に固定された
静翼４で加速および偏向されて動翼４に向けて噴出す
る。図示しないディスクの外周面を周方向全周にわたっ
て、等ピッチに植設され、静翼４の後流側に配置された
動翼６は、噴出される主流ガス１によって作動し、発生
させた駆動力をディスクを介して外部に出力し、発電機
等を駆動する。動翼６は耐熱合金で形成されるととも
に、翼幅方向に冷却通路が穿設されており、ディスクに
穿設された供給路から冷却通路に供給された圧縮空気
を、翼根部から翼端に向けて流すことにより、主流ガス
１中で作動して、高温化するのをこの冷却空気で抑制
し、高温化を防止して高温強度を保持するようにしてい
る。
混合により燃焼し、ガスタービン入口温度が１３００℃
以上にもなる高温の主流ガス１は、流路２に固定された
静翼４で加速および偏向されて動翼４に向けて噴出す
る。図示しないディスクの外周面を周方向全周にわたっ
て、等ピッチに植設され、静翼４の後流側に配置された
動翼６は、噴出される主流ガス１によって作動し、発生
させた駆動力をディスクを介して外部に出力し、発電機
等を駆動する。動翼６は耐熱合金で形成されるととも
に、翼幅方向に冷却通路が穿設されており、ディスクに
穿設された供給路から冷却通路に供給された圧縮空気
を、翼根部から翼端に向けて流すことにより、主流ガス
１中で作動して、高温化するのをこの冷却空気で抑制
し、高温化を防止して高温強度を保持するようにしてい
る。
【００３２】また、動翼６の翼端には、動翼６の高速回
転時に発生することのある振動を、隣接して設けた動翼
にそれぞれ設けられ、相互に抑制するようにした板状の
チップシュラウド翼７が固着されている。チップシュラ
ウド翼７は、本実施の形態では、ディスクの全周周方向
に植設された動翼６の各々に各１枚づつ固着するように
したものを採用するようにしている。このチップシュラ
ウド翼７には、動翼６に翼幅方向にそれぞれ穿設された
冷却通路にそれぞれ連通し、チップシュラウド翼７の外
周面に、冷却通路を通過した冷却空気を排出するように
した開口を設けた冷却穴９が穿設されている。
転時に発生することのある振動を、隣接して設けた動翼
にそれぞれ設けられ、相互に抑制するようにした板状の
チップシュラウド翼７が固着されている。チップシュラ
ウド翼７は、本実施の形態では、ディスクの全周周方向
に植設された動翼６の各々に各１枚づつ固着するように
したものを採用するようにしている。このチップシュラ
ウド翼７には、動翼６に翼幅方向にそれぞれ穿設された
冷却通路にそれぞれ連通し、チップシュラウド翼７の外
周面に、冷却通路を通過した冷却空気を排出するように
した開口を設けた冷却穴９が穿設されている。
【００３３】図３（ａ）に示すように、冷却穴９の配設
位置を外して設けられた、隣接するチップシュラウド翼
７の隣接部には、主流ガス１中の作動時に発生するチッ
プシュラウド翼７の熱伸びを考慮して、隙間１２が設け
られている。さらに、冷却穴９の配設位置から外され、
動翼６の翼端の翼弦方向と略平行に、しかも、前縁側と
後縁側とではオフセットが設けられて配設された隙間１
２の中央部には、このオフセットを解消する方向に向け
た、当り面１３がチップシュラウド翼７の外周面から突
出して設けられている。また、この当り面１３の両端部
には、隙間１２の幅よりかなり大きくされた幅をもつ接
触防止用のぬすみ孔１４設けられている。
位置を外して設けられた、隣接するチップシュラウド翼
７の隣接部には、主流ガス１中の作動時に発生するチッ
プシュラウド翼７の熱伸びを考慮して、隙間１２が設け
られている。さらに、冷却穴９の配設位置から外され、
動翼６の翼端の翼弦方向と略平行に、しかも、前縁側と
後縁側とではオフセットが設けられて配設された隙間１
２の中央部には、このオフセットを解消する方向に向け
た、当り面１３がチップシュラウド翼７の外周面から突
出して設けられている。また、この当り面１３の両端部
には、隙間１２の幅よりかなり大きくされた幅をもつ接
触防止用のぬすみ孔１４設けられている。
【００３４】さらに、チップシュラウド翼７の外周面に
は、ぬすみ孔１４が設けられている位置より前縁側、お
よびぬすみ孔１４が設けられている位置より後縁側のそ
れぞれに、周方向にフィン８が立設されている。このチ
ップシュラウド翼７の外周面に設けられるフィン８は、
ケーシング３の内周面とチップシュラウド翼７の外周面
との間を流れる主流ガス１のもれ流れを、極力少く為に
設けられており、タービン効率の低下を防止するととも
に、隣接するチップシュラウド翼７の隣接部の当り面１
２両脇に設けられたぬすみ１４から、チップシュラウド
翼７の内周を流れ、動翼４に流入する主流ガス１の一部
がチップシュラウド翼７外周面へ流出するのを減少させ
るようにしている。
は、ぬすみ孔１４が設けられている位置より前縁側、お
よびぬすみ孔１４が設けられている位置より後縁側のそ
れぞれに、周方向にフィン８が立設されている。このチ
ップシュラウド翼７の外周面に設けられるフィン８は、
ケーシング３の内周面とチップシュラウド翼７の外周面
との間を流れる主流ガス１のもれ流れを、極力少く為に
設けられており、タービン効率の低下を防止するととも
に、隣接するチップシュラウド翼７の隣接部の当り面１
２両脇に設けられたぬすみ１４から、チップシュラウド
翼７の内周を流れ、動翼４に流入する主流ガス１の一部
がチップシュラウド翼７外周面へ流出するのを減少させ
るようにしている。
【００３５】すなわち、本実施の形態のフィン８では、
上流側フィン８1 の背高が強度及び圧損面から考慮し
て、図４（ｂ）に示す従来の下流側フィン０８2 と同じ
高さにされ、ケーシング３の内周面の近傍に頂部をもつ
後流側フィン８2 の高さの約１／２の高さにされてい
る。
上流側フィン８1 の背高が強度及び圧損面から考慮し
て、図４（ｂ）に示す従来の下流側フィン０８2 と同じ
高さにされ、ケーシング３の内周面の近傍に頂部をもつ
後流側フィン８2 の高さの約１／２の高さにされてい
る。
【００３６】本実施の形態のガスタービン動翼１０は、
上述の構成にされているので、上流側フィン８1 、下流
側フィン８2 、チップシュラウド翼７の外周面およびケ
ーシング３の内周面で区画されたキャビティ１２内の静
圧は、上流側フィン８1 によるシール効果が小さくな
り、ケーシング３と上流側フィン８1 上端との間隙を通
ってキャビティ１１に侵入してくる主流ガス１には、殆
んど圧損は発生せず、キャビティ１１内の静圧は、従来
のガスタービン動翼０１０のキャビティ０１１の静圧
が、動翼０６の上流静圧と下流静圧の平均静圧程度にま
で低下していたのに対して、動翼４の上流静圧と略等し
くなる静圧にまで高くすることができる。
上述の構成にされているので、上流側フィン８1 、下流
側フィン８2 、チップシュラウド翼７の外周面およびケ
ーシング３の内周面で区画されたキャビティ１２内の静
圧は、上流側フィン８1 によるシール効果が小さくな
り、ケーシング３と上流側フィン８1 上端との間隙を通
ってキャビティ１１に侵入してくる主流ガス１には、殆
んど圧損は発生せず、キャビティ１１内の静圧は、従来
のガスタービン動翼０１０のキャビティ０１１の静圧
が、動翼０６の上流静圧と下流静圧の平均静圧程度にま
で低下していたのに対して、動翼４の上流静圧と略等し
くなる静圧にまで高くすることができる。
【００３７】これにより、チップシュラウド翼７の内周
面側を流れ、動翼６内に流入する主流ガスのうち、ぬす
み孔１４を抜けて、キャビティ１１内に流入する主流ガ
スの流量が減少する。このことは、ぬすみ孔１４近傍の
部材が、チップシュラウド翼の下面から上面に流れる高
温の主流ガスに曝らされることが少くなり、メタル温度
の上昇が抑えられるとともに、冷却穴９から流入する冷
却空気が、ぬすみ孔１４から流入する多量の高温の主流
ガス１によって加熱されることがなくなり、主流ガス１
よりかなり低いガス温度に保持されるようになるため
に、ガスタービン動翼１０の翼端部の冷却効果が上げら
れることになる。
面側を流れ、動翼６内に流入する主流ガスのうち、ぬす
み孔１４を抜けて、キャビティ１１内に流入する主流ガ
スの流量が減少する。このことは、ぬすみ孔１４近傍の
部材が、チップシュラウド翼の下面から上面に流れる高
温の主流ガスに曝らされることが少くなり、メタル温度
の上昇が抑えられるとともに、冷却穴９から流入する冷
却空気が、ぬすみ孔１４から流入する多量の高温の主流
ガス１によって加熱されることがなくなり、主流ガス１
よりかなり低いガス温度に保持されるようになるため
に、ガスタービン動翼１０の翼端部の冷却効果が上げら
れることになる。
【００３８】数値流体シュミレーション結果によれば、
本実施の形態のように、上流側フィン８1 の高さを下流
側フィン８2 の高さの１／２にしたことにより、ぬすみ
孔１４を抜けて、チップシュラウド翼７の内周面側から
外周面側に流出する主流ガス１の流量は半減し、これに
より、ぬすみ孔１４近傍のメタル温度は著しく低減し、
またチップシュラウド翼７の外周側に接触するガス温
度、すなわち、キャビティ１１内のガス温度も、冷却穴
９から流入する冷却空気による冷却効果が保持されメタ
ル温度を、約２０℃低下させることができることがわか
った。この２０℃のメタル温度低減は、高温から高応力
場でのクリープ域でのガスタービン動翼１０の寿命を数
１０3 〜数１０4 ｈ延長できる。
本実施の形態のように、上流側フィン８1 の高さを下流
側フィン８2 の高さの１／２にしたことにより、ぬすみ
孔１４を抜けて、チップシュラウド翼７の内周面側から
外周面側に流出する主流ガス１の流量は半減し、これに
より、ぬすみ孔１４近傍のメタル温度は著しく低減し、
またチップシュラウド翼７の外周側に接触するガス温
度、すなわち、キャビティ１１内のガス温度も、冷却穴
９から流入する冷却空気による冷却効果が保持されメタ
ル温度を、約２０℃低下させることができることがわか
った。この２０℃のメタル温度低減は、高温から高応力
場でのクリープ域でのガスタービン動翼１０の寿命を数
１０3 〜数１０4 ｈ延長できる。
【００３９】さらに、本実施の形態のガスタービンチッ
プシュラウド翼では、背高が下流側フィン８2 と略同じ
にされている、従来の上流側フィン８1 の背高を機械加
工により削り込むことにより、下流側フィンの背高の１
／２にすることだけで効果が得られるので、加工費が非
常に低廉のものにでき、短時間で製作できる効果もあ
る。
プシュラウド翼では、背高が下流側フィン８2 と略同じ
にされている、従来の上流側フィン８1 の背高を機械加
工により削り込むことにより、下流側フィンの背高の１
／２にすることだけで効果が得られるので、加工費が非
常に低廉のものにでき、短時間で製作できる効果もあ
る。
【００４０】次に、図２（ａ）は本発明のガスタービン
シュラウド翼の実施の第２形態を示す平面図、図２
（ｂ）は図２（ａ）に実施の形態の側面図である。図に
示すように、動翼６の翼端に固着されて、動翼６の翼幅
方向に貫通させた図示省略した冷却通路に連結する冷却
孔９を開口させた、チップシュラウド翼７の外周面上に
は、ケーシング２内周面とチップシュラウド翼７の外周
面との間に形成される隙間をシールして、この隙間から
の主流ガス１の流出を防止するようにしたフィン１５
が、周方向に４列設けられている。
シュラウド翼の実施の第２形態を示す平面図、図２
（ｂ）は図２（ａ）に実施の形態の側面図である。図に
示すように、動翼６の翼端に固着されて、動翼６の翼幅
方向に貫通させた図示省略した冷却通路に連結する冷却
孔９を開口させた、チップシュラウド翼７の外周面上に
は、ケーシング２内周面とチップシュラウド翼７の外周
面との間に形成される隙間をシールして、この隙間から
の主流ガス１の流出を防止するようにしたフィン１５
が、周方向に４列設けられている。
【００４１】この４列のフィン１５を、上流側から第１
フィン１５1 、第２フィン１５2 、第３フィン１５3 お
よび第４フィン１５4 と呼ぶことにする。また、隣接し
て設けられるチップシュラウド翼７の隣接部に設けられ
る隙間１２の一部分に設けられる当り面１３、および当
り面１３の両側に設けられるぬすみ孔１４は、チップシ
ュラウド翼との外周面上の最上流側に設けられる第１フ
ィン１５1 と、第１フィン１５2 のすぐ後流側の第２フ
ィン１５2 の間に設けられるキャビティ１１1 に設ける
ようにした。
フィン１５1 、第２フィン１５2 、第３フィン１５3 お
よび第４フィン１５4 と呼ぶことにする。また、隣接し
て設けられるチップシュラウド翼７の隣接部に設けられ
る隙間１２の一部分に設けられる当り面１３、および当
り面１３の両側に設けられるぬすみ孔１４は、チップシ
ュラウド翼との外周面上の最上流側に設けられる第１フ
ィン１５1 と、第１フィン１５2 のすぐ後流側の第２フ
ィン１５2 の間に設けられるキャビティ１１1 に設ける
ようにした。
【００４２】本実施の形態のガスタービンチップシュラ
ウド翼は、上述の構成により、チップシュラウド翼７の
外周面上に立設されるフィンの枚数を４枚とすることに
より、最上流に設置される第１フィン１５1 と、第１フ
ィンのすぐ後流側に設置される第２フィン１５2 との間
に形成される第１キャビティ１１1 内の静圧を高めるこ
とができる。
ウド翼は、上述の構成により、チップシュラウド翼７の
外周面上に立設されるフィンの枚数を４枚とすることに
より、最上流に設置される第１フィン１５1 と、第１フ
ィンのすぐ後流側に設置される第２フィン１５2 との間
に形成される第１キャビティ１１1 内の静圧を高めるこ
とができる。
【００４３】すなわち、チップシュラウド翼７の外周面
に２枚の上流側フィン８1 と下流側８2 を配置して、形
成したキャビティ１１内の静圧は、前述したように、キ
ャビティ静圧〜（上流静圧＋下流静圧）／２となるが、
チップシュラウド翼７の外周面の軸方向に、第１フィン
１５1 〜第４フィン１５4 を設けるようにした、本実施
の形態における第１フィン１５1 と第２フィン１５2 の
間に形成される第１キャビティ１１1 内の静圧は、前述
したように、キャビティ静圧〜上流静圧−１／３（上流
静圧−下流静圧）＝２／３（上流静圧）＋１／３（下流
静圧）となり、上流静圧が下流静圧より、かなり大きい
ことから、前述したキャビティ１１内の静圧よりかなり
高くすることができる。
に２枚の上流側フィン８1 と下流側８2 を配置して、形
成したキャビティ１１内の静圧は、前述したように、キ
ャビティ静圧〜（上流静圧＋下流静圧）／２となるが、
チップシュラウド翼７の外周面の軸方向に、第１フィン
１５1 〜第４フィン１５4 を設けるようにした、本実施
の形態における第１フィン１５1 と第２フィン１５2 の
間に形成される第１キャビティ１１1 内の静圧は、前述
したように、キャビティ静圧〜上流静圧−１／３（上流
静圧−下流静圧）＝２／３（上流静圧）＋１／３（下流
静圧）となり、上流静圧が下流静圧より、かなり大きい
ことから、前述したキャビティ１１内の静圧よりかなり
高くすることができる。
【００４４】なお、参考として、チップシュラウド翼７
の外周面に３枚のフィンを設けたキャビティ内の圧力変
化と、４枚のフィンを設けた本実施の形態におけるキャ
ビティ内の圧力変化の様子を図５に示す。図に示すよう
にチップシュラウド翼上面における圧力分布すなわちキ
ャビティ内の圧力は両者で異なる。しかも、フィン４枚
を設けた本実施の形態における当り面１３のぬすみ孔１
４位置での圧力が、図５（ｂ）に示すフィン３枚設けた
場合よりもΔＰだけ高くなる。この為、チップシュラウ
ド主翼７下面からの主流ガスの流出量は、本実施の形態
の場合の方が少くなる効果があることがわかる。
の外周面に３枚のフィンを設けたキャビティ内の圧力変
化と、４枚のフィンを設けた本実施の形態におけるキャ
ビティ内の圧力変化の様子を図５に示す。図に示すよう
にチップシュラウド翼上面における圧力分布すなわちキ
ャビティ内の圧力は両者で異なる。しかも、フィン４枚
を設けた本実施の形態における当り面１３のぬすみ孔１
４位置での圧力が、図５（ｂ）に示すフィン３枚設けた
場合よりもΔＰだけ高くなる。この為、チップシュラウ
ド主翼７下面からの主流ガスの流出量は、本実施の形態
の場合の方が少くなる効果があることがわかる。
【００４５】従って、チップシュラウド翼７の外周面
に、第１フィン１５1 〜第４フィン１５4 からなるフィ
ン１５を周方向に設けると共に、チップシュラウド翼７
の隣接部の当り面１３両側に設けるぬすみ孔１４を、第
１フィン１５1 と第２フィン１５2 の間に設ける、第１
キャビティ１１1 に配置するようにしたことにより、チ
ップシュラウド翼７の内周面側を流れる主流ガス１が、
ぬすみ孔１４を通ってチップシュラウド翼７の外周面側
に抜ける主流ガス１の流量を半減させることができる。
に、第１フィン１５1 〜第４フィン１５4 からなるフィ
ン１５を周方向に設けると共に、チップシュラウド翼７
の隣接部の当り面１３両側に設けるぬすみ孔１４を、第
１フィン１５1 と第２フィン１５2 の間に設ける、第１
キャビティ１１1 に配置するようにしたことにより、チ
ップシュラウド翼７の内周面側を流れる主流ガス１が、
ぬすみ孔１４を通ってチップシュラウド翼７の外周面側
に抜ける主流ガス１の流量を半減させることができる。
【００４６】これにより、この高温の主流ガス１の流入
減少に伴せ、キャビティ１１1 内のガス温度が低下し、
チップシュラウド翼７上面、換言すればガスタービン翼
１０翼端部の冷却効果が大きくなるとともに、特に主流
ガスに直接曝らされる、ぬすみ孔１４近傍の当り面付近
のガス温度は、冷却穴から流入する冷却空気による冷却
効果が強められることにより、メタル温度を数０℃〜数
１０℃低減させることができる。
減少に伴せ、キャビティ１１1 内のガス温度が低下し、
チップシュラウド翼７上面、換言すればガスタービン翼
１０翼端部の冷却効果が大きくなるとともに、特に主流
ガスに直接曝らされる、ぬすみ孔１４近傍の当り面付近
のガス温度は、冷却穴から流入する冷却空気による冷却
効果が強められることにより、メタル温度を数０℃〜数
１０℃低減させることができる。
【００４７】高温かつ高圧力場でのクリープ域での、こ
の数℃〜数１０℃のメタル温度低減は、ガスタービン動
翼１０の寿命を数１０3 〜数１０4 ｈ延長できる効果が
ある。このように、実施の形態のガスタービンチップシ
ュラウド翼によれば、上述した構成により、高温の主流
ガス１で高温になることのあった、特にぬすみ孔１４近
傍のメタル温度の上昇が抑制され、また、ガスタービン
動翼１０の翼端部が効果的に冷却され、クリープ変形が
起きにくくなり、ガスタービン翼の運用寿命を長くする
ことができる。
の数℃〜数１０℃のメタル温度低減は、ガスタービン動
翼１０の寿命を数１０3 〜数１０4 ｈ延長できる効果が
ある。このように、実施の形態のガスタービンチップシ
ュラウド翼によれば、上述した構成により、高温の主流
ガス１で高温になることのあった、特にぬすみ孔１４近
傍のメタル温度の上昇が抑制され、また、ガスタービン
動翼１０の翼端部が効果的に冷却され、クリープ変形が
起きにくくなり、ガスタービン翼の運用寿命を長くする
ことができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビンチップシュラウド翼によれば、チップシュラウド翼
の外周面上を周方向に立設するようにしたフィンが、外
周面の上流側に配置される上流側フィンと、上流側フィ
ンよりも下流側に配置されるチップシュラウド翼の隣接
部に設けられるぬすみ孔よりも、さらに下流側の外周面
上に配置される下流側フィンとからなる２列で形成され
るとともに、上流側フィンの背高が、下流側フィンの背
高よりも小さくなる構成にした。
ビンチップシュラウド翼によれば、チップシュラウド翼
の外周面上を周方向に立設するようにしたフィンが、外
周面の上流側に配置される上流側フィンと、上流側フィ
ンよりも下流側に配置されるチップシュラウド翼の隣接
部に設けられるぬすみ孔よりも、さらに下流側の外周面
上に配置される下流側フィンとからなる２列で形成され
るとともに、上流側フィンの背高が、下流側フィンの背
高よりも小さくなる構成にした。
【００４９】これにより、上流側フィンと下流側フィン
の間に形成されるぬすみ孔を開口させたキャビティ内の
静圧を、動翼上流部分の上流静圧と同等の大きさにまで
上げることができ、チップシュラウド翼の内周面側を流
れ、動翼を通過する主流ガスの静圧とキャビティ静圧と
の差が小さくすることができ、主流ガスのうちぬすみ孔
６を抜けて、キャビティ内に流入する主温ガスの流量が
減少させることができる。
の間に形成されるぬすみ孔を開口させたキャビティ内の
静圧を、動翼上流部分の上流静圧と同等の大きさにまで
上げることができ、チップシュラウド翼の内周面側を流
れ、動翼を通過する主流ガスの静圧とキャビティ静圧と
の差が小さくすることができ、主流ガスのうちぬすみ孔
６を抜けて、キャビティ内に流入する主温ガスの流量が
減少させることができる。
【００５０】この結果、ぬすみ孔周辺がチップシュラウ
ド翼の下面から上面に流れ込む主流ガスによって加熱さ
れる度合が小さくなり、メタル温度の上昇が抑えられる
と共に、キャビティ内に導入された冷却空気が、流入し
て混合する主流ガスに加熱されて上昇する温度の上昇が
抑えられ、従来のガスタービンチップシュラウド翼に比
較して、メタル温度は約２０℃低下する。
ド翼の下面から上面に流れ込む主流ガスによって加熱さ
れる度合が小さくなり、メタル温度の上昇が抑えられる
と共に、キャビティ内に導入された冷却空気が、流入し
て混合する主流ガスに加熱されて上昇する温度の上昇が
抑えられ、従来のガスタービンチップシュラウド翼に比
較して、メタル温度は約２０℃低下する。
【００５１】この高温かつ高応力場でのクリープ域でメ
タル温度の低減によりガスタービン動翼の寿命を数１０
3 〜数１０4 ｈ延長できる効果がある。
タル温度の低減によりガスタービン動翼の寿命を数１０
3 〜数１０4 ｈ延長できる効果がある。
【００５２】さらに、本発明のガスタービンチップシュ
ラウド量によれば、チップシュラウド翼の外周面上を周
方向に立設されるようにしたフィンが、チップシュラウ
ドの外周面上の周方向に少なくとも４列設けられるとと
もに、チップシュラウド翼の隣接部に設けられるぬすみ
孔が、チップシュラウド翼の外周面上の最上流に設けら
れたフィン列と、これのすぐ後流側に設けられたフィン
列との間に形成されるキャビティに設ける構成にした。
ラウド量によれば、チップシュラウド翼の外周面上を周
方向に立設されるようにしたフィンが、チップシュラウ
ドの外周面上の周方向に少なくとも４列設けられるとと
もに、チップシュラウド翼の隣接部に設けられるぬすみ
孔が、チップシュラウド翼の外周面上の最上流に設けら
れたフィン列と、これのすぐ後流側に設けられたフィン
列との間に形成されるキャビティに設ける構成にした。
【００５３】これにより、ぬすみ孔が設けられるキャビ
ティ内の静圧が、従来のガスタービン動翼におけるキャ
ビティ内の静圧に比較して高くすることができる。これ
により、この高温の主流ガスのキャビティ内への流入が
減少し、キャビティ内のガス温度が低下し、チップシュ
ラウド翼上面等、ガスタービン翼翼端部の冷却効果が大
きくなるとともに、特に、主流ガスに直接曝らされるぬ
すみ孔が設けられた当り面付近に設けられる部材の主流
ガスによる加熱が低減され、冷却穴から流入する冷却空
気による冷却効果が強められて、メタル温度を低減させ
ることができる。この高温から高応力場でのクリープ域
でのメタル温度の低減によりガスタービン動翼の寿命を
数１０3 〜数１０4 ｈ延長できる効果がある。
ティ内の静圧が、従来のガスタービン動翼におけるキャ
ビティ内の静圧に比較して高くすることができる。これ
により、この高温の主流ガスのキャビティ内への流入が
減少し、キャビティ内のガス温度が低下し、チップシュ
ラウド翼上面等、ガスタービン翼翼端部の冷却効果が大
きくなるとともに、特に、主流ガスに直接曝らされるぬ
すみ孔が設けられた当り面付近に設けられる部材の主流
ガスによる加熱が低減され、冷却穴から流入する冷却空
気による冷却効果が強められて、メタル温度を低減させ
ることができる。この高温から高応力場でのクリープ域
でのメタル温度の低減によりガスタービン動翼の寿命を
数１０3 〜数１０4 ｈ延長できる効果がある。
【図１】本発明のガスタービンシュラウド翼の実施の第
１形態を示す図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）に示す実施の形態の側面図，
１形態を示す図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）に示す実施の形態の側面図，
【図２】本発明のガスタービンシュラウド翼の実施の第
２形態を示す図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は
図２（ａ）に示す実施の形態の側面図，
２形態を示す図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は
図２（ａ）に示す実施の形態の側面図，
【図３】ガスタービンの部分縦断面図，
【図４】従来のガスタービンシュラウド翼の一例を示す
図で、図４（ａ）は平面図，図４（ｂ）は図４（ａ）の
側面図，
図で、図４（ａ）は平面図，図４（ｂ）は図４（ａ）の
側面図，
【図５】チップシュラウド翼の外周面に設けるフィンの
数と、フィンの間に形成されるキャビティ圧の関係を示
す図で、図５（ａ）は４枚のフィンを設けた場合、図５
（ｂ）は３枚のフィンを設けた場合を示す図である。
数と、フィンの間に形成されるキャビティ圧の関係を示
す図で、図５（ａ）は４枚のフィンを設けた場合、図５
（ｂ）は３枚のフィンを設けた場合を示す図である。
１，０１ 主流ガス ２，０２ （主流ガス）流路 ３，０３ ケーシング ４，０４ 静翼 ０５ ディスク ６，０６ 動翼 ７，０７ チップシュラウド翼 ８，０８ フィン ８1 ，０８1 上流側フィン ８2 ，０８2 下流側フィン ９，０９ 冷却穴 １０，０１０ ガスタービン動翼 １１，０１１ キャビティ １１1 第１キャビティ １１2 第２キャビティ １１3 第３キャビティ １２，０１２ 隙間 １３，０１３ 当り面 １４，０１４ ぬすみ孔 １５ フィン １５1 第１フィン １５2 第２フィン １５3 第３フィン １５4 第４フィン
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスタービン動翼の翼端に固着されて、
前記ガスタービン動翼の翼幅方向に貫通させた冷却孔に
連通する冷却穴を外周面に開口させたチップシュラウド
翼、および前記外周面上を、周方向に配設され、前記ガ
スタービン動翼を包囲して設けたケーシング内周面と前
記外周面との間に形成される隙間からの主流ガスの流出
を低減するようにしたフィンを設けたガスタービンチッ
プシュラウド翼において、前記フィンが前記外周面の周
方向に２列設けられるとともに、前記フィンのうち上流
側に設置される上流側フィンの背高が、下流側に設置さ
れ、前記上流側フィンとともに、隣接して設けた前記チ
ップシュラウドの隣接部に設けた当たり面の両端部のぬ
すみ孔を開口させたキャビティを形成するようにした下
流側フィンの背高よりも小さくされていることを特徴と
するガスタービンチップシュラウド翼。 - 【請求項２】 ガスタービン動翼の翼端に固着されて、
前記ガスタービン動翼の翼幅方向に貫通させた冷却孔に
連通する冷却穴を外周面に開口させたチップシュラウド
翼、および前記外周面上を、周方向にフィンを配設さ
れ、前記ガスタービン動翼を包囲して設けたケーシング
内周面と前記外周面との間に形成される隙間からの主流
ガスの流出を低減するようにしたフィンを設けたガスタ
ービンチップシュラウド翼において、前記フィンが前記
外周面の周方向に少なくとも４列設けられるとともに、
隣接して設けた前記チップシュラウド翼の隣接部に設け
た当たり面の両端部のぬすみ孔が、前記フィンのうちの
上流側に設けられた２列の前記フィンの間に設けられた
キャビティに設けられていることを特徴とするガスター
ビンチップシュラウド翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13093997A JPH10317905A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | ガスタービンチップシュラウド翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13093997A JPH10317905A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | ガスタービンチップシュラウド翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10317905A true JPH10317905A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=15046227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13093997A Withdrawn JPH10317905A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | ガスタービンチップシュラウド翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10317905A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1231359A2 (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-14 | General Electric Company | Method and apparatus for reducing turbine blade tip region temperatures |
| CN103133040A (zh) * | 2011-12-01 | 2013-06-05 | 通用电气公司 | 冷却的涡轮机叶片和用于冷却涡轮机叶片的方法 |
| CN103670530A (zh) * | 2012-09-20 | 2014-03-26 | 通用电气公司 | 涡轮机叶片末端插入件 |
| JP2014066247A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Alstom Technology Ltd | ロータリ流れ機械における少なくとも１つのブレード列のブレードを冷却するための方法及び冷却システム |
| WO2015137393A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | シュラウド、動翼体、及び回転機械 |
| CN115341959A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-11-15 | 南京航空航天大学 | 一种组合式叶片 |
-
1997
- 1997-05-21 JP JP13093997A patent/JPH10317905A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1231359A3 (en) * | 2001-02-09 | 2004-08-25 | General Electric Company | Method and apparatus for reducing turbine blade tip region temperatures |
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| US9127560B2 (en) | 2011-12-01 | 2015-09-08 | General Electric Company | Cooled turbine blade and method for cooling a turbine blade |
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| CN106460528A (zh) * | 2014-03-13 | 2017-02-22 | 三菱重工业株式会社 | 护罩、动叶体及旋转机械 |
| US10738640B2 (en) | 2014-03-13 | 2020-08-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Shroud, blade member, and rotary machine |
| DE112015001212B4 (de) | 2014-03-13 | 2021-08-12 | Mitsubishi Power, Ltd. | Deckband, Schaufelanordnung und Rotationsmaschine |
| CN115341959A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-11-15 | 南京航空航天大学 | 一种组合式叶片 |
| CN115341959B (zh) * | 2022-07-26 | 2023-07-21 | 南京航空航天大学 | 一种组合式叶片 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040803 |