JP2002235504A - ガスタービンの静翼シュラウド - Google Patents
ガスタービンの静翼シュラウドInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
Abstract
(57)【要約】
【課題】 静翼シュラウドにおいて、静翼内側シュラウ
ド間の間隙に、シール部材によるシールの欠落範囲が生
じた場合にも、コスト上昇を伴わずに、パージエアの漏
れを抑制する。 【解決手段】 内側シュラウド４３の内周面側に設けら
れた基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄが、隣接する
内側シュラウド４３間の間隙４３ｇのうち、シール部材
４４が欠落した範囲を塞ぐように、内側シュラウド４３
に対して、周方向に位相ずれして、内側シュラウド４３
に固定することにより、新たな構成要素を追加すること
なく、シール部材４４が欠落した範囲からのパージエア
Ｖ３の漏れを防止する。
ド間の間隙に、シール部材によるシールの欠落範囲が生
じた場合にも、コスト上昇を伴わずに、パージエアの漏
れを抑制する。 【解決手段】 内側シュラウド４３の内周面側に設けら
れた基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄが、隣接する
内側シュラウド４３間の間隙４３ｇのうち、シール部材
４４が欠落した範囲を塞ぐように、内側シュラウド４３
に対して、周方向に位相ずれして、内側シュラウド４３
に固定することにより、新たな構成要素を追加すること
なく、シール部材４４が欠落した範囲からのパージエア
Ｖ３の漏れを防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの静
翼シュラウドに関し、詳細には、隣接する静翼内側シュ
ラウド間の間隙のシール性を改良した静翼シュラウドに
関する。
翼シュラウドに関し、詳細には、隣接する静翼内側シュ
ラウド間の間隙のシール性を改良した静翼シュラウドに
関する。
【０００２】
【従来の技術】発電機等に用いられるガスタービンのタ
ービン部は、ロータとともに回転する動翼と、車室に固
定された静翼を備え、動翼は、ロータに結合されるプラ
ットフォームと動翼とからなり、静翼は、静翼とこの静
翼の両端に固定された内側シュラウドおよび外側シュラ
ウドとからなる。
ービン部は、ロータとともに回転する動翼と、車室に固
定された静翼を備え、動翼は、ロータに結合されるプラ
ットフォームと動翼とからなり、静翼は、静翼とこの静
翼の両端に固定された内側シュラウドおよび外側シュラ
ウドとからなる。
【０００３】静翼の翼面と内外シュラウドは、タービン
部を流れる高温ガスの流路壁を形成し、動翼の翼面とプ
ラットフォームも、高温ガスの流路壁を形成している。
また、車室には、動翼の先端と所定の間隙を介して、動
翼の翼面およびプラットフォームとともに高温ガスの流
路壁を形成する分割環が固設されている。分割環は、動
翼の配列方向に複数個連結されて、全体として断面円環
状の壁面をなしている。
部を流れる高温ガスの流路壁を形成し、動翼の翼面とプ
ラットフォームも、高温ガスの流路壁を形成している。
また、車室には、動翼の先端と所定の間隙を介して、動
翼の翼面およびプラットフォームとともに高温ガスの流
路壁を形成する分割環が固設されている。分割環は、動
翼の配列方向に複数個連結されて、全体として断面円環
状の壁面をなしている。
【０００４】一方、動翼および静翼も、熱変形を吸収す
るため等の性能上の理由や、製造上の理由、メンテナン
ス性等の理由によって、ロータの周方向に複数個の部分
に分割されてユニット化されており、シュラウドやプラ
ットフォームも、分割環と同様に、翼の配列方向に複数
個連結されて、全体として断面略円環状の壁面を形成し
ており、それぞれは、断面略円弧状の形状をなしてい
る。
るため等の性能上の理由や、製造上の理由、メンテナン
ス性等の理由によって、ロータの周方向に複数個の部分
に分割されてユニット化されており、シュラウドやプラ
ットフォームも、分割環と同様に、翼の配列方向に複数
個連結されて、全体として断面略円環状の壁面を形成し
ており、それぞれは、断面略円弧状の形状をなしてい
る。
【０００５】ここで、静翼の内側シュラウドについて詳
しく説明すると、分割された内側シュラウドをロータの
周方向に連結する場合、連結された内側シュラウド間
に、予め間隙を確保する必要がある。これは、シュラウ
ドが、ガスタービンの燃焼器から送られた高温ガスに晒
されて、周方向についても熱膨張するためであり、熱膨
張した状態において、この間隙が完全に無くなるように
設計することが好ましい。
しく説明すると、分割された内側シュラウドをロータの
周方向に連結する場合、連結された内側シュラウド間
に、予め間隙を確保する必要がある。これは、シュラウ
ドが、ガスタービンの燃焼器から送られた高温ガスに晒
されて、周方向についても熱膨張するためであり、熱膨
張した状態において、この間隙が完全に無くなるように
設計することが好ましい。
【０００６】すなわち、高温ガスが、翼面と、シュラウ
ド、プラットフォームまたは分割環とによって形成され
る流路を流れた状態では、連結されたシュラウド間に形
成された間隙から高温ガスが外部に漏れることになり、
タービンの効率が低下したり、燃焼ガスである高温ガス
によって、流路以外の部分に汚れが堆積し、不測の故障
が発生するなどの問題を生じるからである。
ド、プラットフォームまたは分割環とによって形成され
る流路を流れた状態では、連結されたシュラウド間に形
成された間隙から高温ガスが外部に漏れることになり、
タービンの効率が低下したり、燃焼ガスである高温ガス
によって、流路以外の部分に汚れが堆積し、不測の故障
が発生するなどの問題を生じるからである。
【０００７】しかし、実際には製造時の許容誤差等を考
慮すれば、高温下においてこの間隙を完全に無くすこと
は不可能である。そこで従来より、例えば図６に示す内
側シュラウド４３のように、連結される内側シュラウド
４３間に、シール部材４４を架設して、間隙４３ｇから
高温ガスＶ１が外部に漏れるのを防止することが行われ
ている。
慮すれば、高温下においてこの間隙を完全に無くすこと
は不可能である。そこで従来より、例えば図６に示す内
側シュラウド４３のように、連結される内側シュラウド
４３間に、シール部材４４を架設して、間隙４３ｇから
高温ガスＶ１が外部に漏れるのを防止することが行われ
ている。
【０００８】このシール部材４４は詳しくは、図６のＩ
−Ｉ線断面を示す図７（１）、II−II線断面を示す図７
（２）に示すように、内側シュラウド４３の側端面４３
ａに形成された、高温ガスＶ１の流れ方向上流側端面４
３ｂの近傍から下流方向に延びる溝に配設されている。
−Ｉ線断面を示す図７（１）、II−II線断面を示す図７
（２）に示すように、内側シュラウド４３の側端面４３
ａに形成された、高温ガスＶ１の流れ方向上流側端面４
３ｂの近傍から下流方向に延びる溝に配設されている。
【０００９】なお、内側シュラウド４３の上流側端面４
３ｂの近傍であって、内側シュラウド４３の内周面に沿
ってそれぞれ配設された円弧状（図６においては、図示
の簡略化のために直線状に描いている）のハニカム部材
４３ｄは、基板４３ｃを介して、内側シュラウド４３の
内周面に取り付けられており、図８に示すように、回転
する動翼４６のプラットフォーム４７に形成されたシー
ルフィン４７ａと、わずかな隙間を介して対向して配置
されている。
３ｂの近傍であって、内側シュラウド４３の内周面に沿
ってそれぞれ配設された円弧状（図６においては、図示
の簡略化のために直線状に描いている）のハニカム部材
４３ｄは、基板４３ｃを介して、内側シュラウド４３の
内周面に取り付けられており、図８に示すように、回転
する動翼４６のプラットフォーム４７に形成されたシー
ルフィン４７ａと、わずかな隙間を介して対向して配置
されている。
【００１０】このハニカム部材４３ｄは、回転する動翼
４６の回転軸ぶれなどによって、動翼４６の回転部分
（プラットフォーム４７を含む）と、静翼４２を含む静
止部分との重接触を予防するために設けられているもの
であり、軸ぶれが小さい間、すなわち重接触に至る前の
軽接触の段階で、シールフィン４７ａとハニカム部材４
３ｄとが接触して、ハニカム部材４３ｄは破壊される。
一方、シールフィン４７ａは、ハニカム部材４３ｄに比
べて十分に硬度が高いため損傷することはなく、ハニカ
ム部材４３ｄを交換することによって、元の状態に戻す
ことができ、ハニカム部材４３ｄは、動翼４６の回転部
分との重接触を予防するための、軽接触検知手段といえ
るものである。
４６の回転軸ぶれなどによって、動翼４６の回転部分
（プラットフォーム４７を含む）と、静翼４２を含む静
止部分との重接触を予防するために設けられているもの
であり、軸ぶれが小さい間、すなわち重接触に至る前の
軽接触の段階で、シールフィン４７ａとハニカム部材４
３ｄとが接触して、ハニカム部材４３ｄは破壊される。
一方、シールフィン４７ａは、ハニカム部材４３ｄに比
べて十分に硬度が高いため損傷することはなく、ハニカ
ム部材４３ｄを交換することによって、元の状態に戻す
ことができ、ハニカム部材４３ｄは、動翼４６の回転部
分との重接触を予防するための、軽接触検知手段といえ
るものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図６，７に
より説明した例では、シール部材４４は、内側シュラウ
ド４３の側端面４３ａの、高温ガスＶ１流れ方向の略全
長に亘って配設されるため、上述した高温ガスＶ１の漏
れはほぼ防止されるが、シール部材４４を側端面４３ａ
の略全長に亘って配設することができない構造の内側シ
ュラウド４３もある。
より説明した例では、シール部材４４は、内側シュラウ
ド４３の側端面４３ａの、高温ガスＶ１流れ方向の略全
長に亘って配設されるため、上述した高温ガスＶ１の漏
れはほぼ防止されるが、シール部材４４を側端面４３ａ
の略全長に亘って配設することができない構造の内側シ
ュラウド４３もある。
【００１２】すなわち、例えば内側シュラウド４３の、
上流側端面４３ｂ近傍の厚さが薄いため、シール部材４
４を配設することができない構造などである。この構造
について、以下、図８，９を用いて説明する。
上流側端面４３ｂ近傍の厚さが薄いため、シール部材４
４を配設することができない構造などである。この構造
について、以下、図８，９を用いて説明する。
【００１３】図８はタービン部における動翼４６と静翼
４２とからなる段を示す図である。パージエアＶ３は、
最初、外側シュラウド４５を冷却する冷却空気として、
外側シュラウド４５に供給されて外側シュラウド４５を
冷却し、その冷却空気の一部が、静翼４２の内部に形成
された冷却空気流路を通過して静翼４２自体を冷却する
とともに、内側シュラウド４３に冷却空気として供給さ
れるとともに、その一部がパージエアＶ３として用いら
れている。
４２とからなる段を示す図である。パージエアＶ３は、
最初、外側シュラウド４５を冷却する冷却空気として、
外側シュラウド４５に供給されて外側シュラウド４５を
冷却し、その冷却空気の一部が、静翼４２の内部に形成
された冷却空気流路を通過して静翼４２自体を冷却する
とともに、内側シュラウド４３に冷却空気として供給さ
れるとともに、その一部がパージエアＶ３として用いら
れている。
【００１４】さらに、このパージエアＶ３の一部を、図
８に示すように、前段の動翼４６のプラットフォーム４
７との隙間から、シールエアＶ４として吹き出し、この
プラットフォーム４７と内側シュラウド４３との間の隙
間から、高温ガスＶ１が漏れるのを防止しているが、吹
き出されたシールエアＶ４が高温ガスＶ１の流れを大き
く乱すのは好ましくないため、シールエアＶ４を高温ガ
スＶ１の流れ方向に、スムーズに誘導するのが好まし
い。
８に示すように、前段の動翼４６のプラットフォーム４
７との隙間から、シールエアＶ４として吹き出し、この
プラットフォーム４７と内側シュラウド４３との間の隙
間から、高温ガスＶ１が漏れるのを防止しているが、吹
き出されたシールエアＶ４が高温ガスＶ１の流れを大き
く乱すのは好ましくないため、シールエアＶ４を高温ガ
スＶ１の流れ方向に、スムーズに誘導するのが好まし
い。
【００１５】そして、そのようにシールエアＶ４の流れ
をスムーズに誘導するために、図９（１）に示すよう
に、内側シュラウド４３の上流側端面４３ｂの上端角を
丸めて、シールエアＶ４が、内側シュラウド４３の上面
（高温ガスＶ１の流路面）に沿って流れるようにしてい
る。
をスムーズに誘導するために、図９（１）に示すよう
に、内側シュラウド４３の上流側端面４３ｂの上端角を
丸めて、シールエアＶ４が、内側シュラウド４３の上面
（高温ガスＶ１の流路面）に沿って流れるようにしてい
る。
【００１６】ここで、内側シュラウド４３の内部には、
前述した冷却空気流通用の冷却空気路４３ｅが形成され
ている場合がある。この冷却空気路４３ｅは、内側シュ
ラウド４３自体を冷却するとともに、静翼４２の、内側
シュラウド４３との接続部分をも冷却しうるように、内
側シュラウド４３の上面に近い深さ位置に形成されてい
るが、この冷却空気路４３ｅが、上流側端面４３ｂにま
で形成されていると、図９（１）に示すように、この冷
却空気路４３ｅと干渉するため、シール部材４４を、上
流側端面４３ｂの近傍まで配設することができない。
前述した冷却空気流通用の冷却空気路４３ｅが形成され
ている場合がある。この冷却空気路４３ｅは、内側シュ
ラウド４３自体を冷却するとともに、静翼４２の、内側
シュラウド４３との接続部分をも冷却しうるように、内
側シュラウド４３の上面に近い深さ位置に形成されてい
るが、この冷却空気路４３ｅが、上流側端面４３ｂにま
で形成されていると、図９（１）に示すように、この冷
却空気路４３ｅと干渉するため、シール部材４４を、上
流側端面４３ｂの近傍まで配設することができない。
【００１７】その結果、図９（２）に示すように、上流
側端面４３ｂの近傍付近は、シール部材４４の欠落範囲
が生じ、パージエアＶ３が、その欠落範囲から大量に漏
れ、ガスタービンの効率を低下させることになる。
側端面４３ｂの近傍付近は、シール部材４４の欠落範囲
が生じ、パージエアＶ３が、その欠落範囲から大量に漏
れ、ガスタービンの効率を低下させることになる。
【００１８】このように、内側シュラウド４３の上流側
端面４３ｂを丸めて形成した場合の他にも、設計上の構
造等種々の原因によって、シール部材４４の欠落範囲が
生じる場合があり、いずれの原因によっても、シール部
材４４の欠落範囲が生じるときは、パージエアＶ３の大
量の漏れにより、ガスタービンの効率の低下を招くこと
になる。
端面４３ｂを丸めて形成した場合の他にも、設計上の構
造等種々の原因によって、シール部材４４の欠落範囲が
生じる場合があり、いずれの原因によっても、シール部
材４４の欠落範囲が生じるときは、パージエアＶ３の大
量の漏れにより、ガスタービンの効率の低下を招くこと
になる。
【００１９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、内側シュラウド間の間隙に、シール部材によるシー
ルの欠落範囲が生じた場合にも、コスト上昇を伴わず
に、パージエアの漏れを抑制することができる静翼シュ
ラウドを提供することを目的としている。
で、内側シュラウド間の間隙に、シール部材によるシー
ルの欠落範囲が生じた場合にも、コスト上昇を伴わず
に、パージエアの漏れを抑制することができる静翼シュ
ラウドを提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、請求項１に記載のガスタービンの静翼シュラウ
ドは、周方向について複数の部分に分割された各静翼内
側シュラウドの内周面に沿ってそれぞれ配設された円弧
状の、動翼の回転部分との接触によって予防的に破壊さ
れるハニカム部材、を備えた静翼シュラウドにおいて、
前記ハニカム部材が、隣接する前記静翼内側シュラウド
間に形成された間隙を塞ぐように、前記静翼内側シュラ
ウドに対して、周方向にずれて配設されていることを特
徴とする。
るため、請求項１に記載のガスタービンの静翼シュラウ
ドは、周方向について複数の部分に分割された各静翼内
側シュラウドの内周面に沿ってそれぞれ配設された円弧
状の、動翼の回転部分との接触によって予防的に破壊さ
れるハニカム部材、を備えた静翼シュラウドにおいて、
前記ハニカム部材が、隣接する前記静翼内側シュラウド
間に形成された間隙を塞ぐように、前記静翼内側シュラ
ウドに対して、周方向にずれて配設されていることを特
徴とする。
【００２１】ここで、「動翼の回転部分との接触によっ
て予防的に破壊される」とは、動翼の回転部分との重接
触が生じる前の段階である軽微な接触によって破壊さ
れ、重接触による大規模の損傷を予防することを意味す
る。
て予防的に破壊される」とは、動翼の回転部分との重接
触が生じる前の段階である軽微な接触によって破壊さ
れ、重接触による大規模の損傷を予防することを意味す
る。
【００２２】またハニカム部材は、そのハニカムの延び
る方向が、パージエアの流れ方向（内側シュラウドの内
周面側から外周面側に向かう方向（タービンの半径方
向））に一致するように配置されるものであってもよい
し、一致しないように配置されるものであってもよい
が、ハニカムの延びる方向が、パージエアの流れ方向に
一致するように配される場合は、ハニカムの中をパージ
エアが通り抜けてしまうため、ハニカムの開口を塞ぐ基
板を設けることが好ましい。ただし、重接触を予防する
ことを目的として従来から用いられているハニカム部材
は、当初から、このような基板を介して、内側シュラウ
ドに配設されているため、単に、その基板を備えたハニ
カム部材を用いれば足りる。
る方向が、パージエアの流れ方向（内側シュラウドの内
周面側から外周面側に向かう方向（タービンの半径方
向））に一致するように配置されるものであってもよい
し、一致しないように配置されるものであってもよい
が、ハニカムの延びる方向が、パージエアの流れ方向に
一致するように配される場合は、ハニカムの中をパージ
エアが通り抜けてしまうため、ハニカムの開口を塞ぐ基
板を設けることが好ましい。ただし、重接触を予防する
ことを目的として従来から用いられているハニカム部材
は、当初から、このような基板を介して、内側シュラウ
ドに配設されているため、単に、その基板を備えたハニ
カム部材を用いれば足りる。
【００２３】この静翼シュラウドによれば、重接触を予
防するために既に備えられているハニカム部材が、静翼
内側シュラウド間に形成された間隙を塞ぐ作用をも奏す
るため、パージエアの漏れを抑制することができる。し
かも、その間隙を塞ぐために他の構成要素を新たに付加
する必要がなく、コストの上昇を防止することができ
る。
防するために既に備えられているハニカム部材が、静翼
内側シュラウド間に形成された間隙を塞ぐ作用をも奏す
るため、パージエアの漏れを抑制することができる。し
かも、その間隙を塞ぐために他の構成要素を新たに付加
する必要がなく、コストの上昇を防止することができ
る。
【００２４】また、請求項２に記載のガスタービンの静
翼シュラウドは、請求項１に記載のガスタービンの静翼
シュラウドにおいて、ハニカム部材が、前記隣接する静
翼内側シュラウド間の間隙のうち、少なくとも、該隣接
する静翼内側シュラウド間に架け渡されたシール部材が
欠落した範囲を塞ぐように、配設されていることを特徴
とする。
翼シュラウドは、請求項１に記載のガスタービンの静翼
シュラウドにおいて、ハニカム部材が、前記隣接する静
翼内側シュラウド間の間隙のうち、少なくとも、該隣接
する静翼内側シュラウド間に架け渡されたシール部材が
欠落した範囲を塞ぐように、配設されていることを特徴
とする。
【００２５】すなわちこの静翼シュラウドは、ハニカム
部材は、上述した内側シュラウド間に形成された間隙の
全体を塞ぐものである必要はなく、例えば、隣接する静
翼内側シュラウド間に架け渡されたシール部材が欠落し
た範囲を少なくとも塞ぐものであればよい。
部材は、上述した内側シュラウド間に形成された間隙の
全体を塞ぐものである必要はなく、例えば、隣接する静
翼内側シュラウド間に架け渡されたシール部材が欠落し
た範囲を少なくとも塞ぐものであればよい。
【００２６】この静翼シュラウドによれば、静翼シュラ
ウド間の間隙のうち、シール部材が架け渡された範囲に
ついてシール部材が塞ぎ、シール部材が欠落した範囲に
ついてはハニカム部材が塞ぐことにより、新たに他の構
成要素を追加することなく、パージエアの漏れを抑制す
ることができる。
ウド間の間隙のうち、シール部材が架け渡された範囲に
ついてシール部材が塞ぎ、シール部材が欠落した範囲に
ついてはハニカム部材が塞ぐことにより、新たに他の構
成要素を追加することなく、パージエアの漏れを抑制す
ることができる。
【００２７】また、請求項３に記載のガスタービンの静
翼シュラウドは、請求項１または２に記載のガスタービ
ンの静翼シュラウドにおいて、ハニカム部材が、少なく
とも、前記静翼内側シュラウドの、ガス流上流側端面の
近傍部分に配設されていることを特徴とする。
翼シュラウドは、請求項１または２に記載のガスタービ
ンの静翼シュラウドにおいて、ハニカム部材が、少なく
とも、前記静翼内側シュラウドの、ガス流上流側端面の
近傍部分に配設されていることを特徴とする。
【００２８】静翼内側シュラウドの、ガス流上流側端面
の近傍部分は、種々の原因により、シール部材を配設し
にくい場合が多く、一方、この部分には、動翼の回転部
分との重接触を予防するうえで、ハニカム部材を配置し
やすいことに鑑みたものであり、この静翼シュラウドに
よれば、シール部材の欠落範囲となりやすい静翼内側シ
ュラウド間の、ガス流上流側端面の近傍部分の間隙を、
この近傍部分に配置されたハニカム部材によって塞ぐこ
とができ、新たに他の構成要素を追加することなく、パ
ージエアの漏れを抑制することができる。
の近傍部分は、種々の原因により、シール部材を配設し
にくい場合が多く、一方、この部分には、動翼の回転部
分との重接触を予防するうえで、ハニカム部材を配置し
やすいことに鑑みたものであり、この静翼シュラウドに
よれば、シール部材の欠落範囲となりやすい静翼内側シ
ュラウド間の、ガス流上流側端面の近傍部分の間隙を、
この近傍部分に配置されたハニカム部材によって塞ぐこ
とができ、新たに他の構成要素を追加することなく、パ
ージエアの漏れを抑制することができる。
【００２９】また、請求項４に記載のガスタービンの静
翼シュラウドは、請求項１から３のうちいずれかに記載
のガスタービンの静翼シュラウドにおいて、静翼内側シ
ュラウドの、ガス流上流側端面の近傍部分が、丸められ
て形成されていることを特徴とする。
翼シュラウドは、請求項１から３のうちいずれかに記載
のガスタービンの静翼シュラウドにおいて、静翼内側シ
ュラウドの、ガス流上流側端面の近傍部分が、丸められ
て形成されていることを特徴とする。
【００３０】静翼内側シュラウドの、ガス流上流側端面
の近傍部分は、その前段の動翼のプラットフォームとの
間から吹き出されるシールエアの流れをスムーズにする
ため等の理由により、丸められて形成されることが多
く、したがって、シール部材を配設しにくいためパージ
エアの漏れを発生しやすいが、ハニカム部材が、少なく
ともこのような範囲の間隙を塞ぐことにより、新たに他
の構成要素を追加することなく、パージエアの漏れを抑
制することができる。
の近傍部分は、その前段の動翼のプラットフォームとの
間から吹き出されるシールエアの流れをスムーズにする
ため等の理由により、丸められて形成されることが多
く、したがって、シール部材を配設しにくいためパージ
エアの漏れを発生しやすいが、ハニカム部材が、少なく
ともこのような範囲の間隙を塞ぐことにより、新たに他
の構成要素を追加することなく、パージエアの漏れを抑
制することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるガスター
ビンの静翼シュラウドの実施の形態について、図面を参
照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態によっ
て、これら本願の発明が限定されるものではない。
ビンの静翼シュラウドの実施の形態について、図面を参
照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態によっ
て、これら本願の発明が限定されるものではない。
【００３２】図１は、本発明の実施の形態であるガスタ
ービンの静翼シュラウドを説明するための、ガスタービ
ン１０全体の部分縦断面を示す図であり、このガスター
ビン１０は、導入された空気を圧縮する圧縮機２０と、
この圧縮機２０によって圧縮して得られた圧縮空気に燃
料を噴射して高温の燃焼ガス（高温ガス）を発生させる
燃焼器３０と、燃焼器３０で発生した高温ガスによって
回転駆動力を発生させるタービン４０とからなる。ま
た、ガスタービン１０は、圧縮機２０の途中から、圧縮
空気の一部を抽出し、この抽出した圧縮空気を、タービ
ン４０の動翼４６、静翼４２、動翼プラットフォーム４
７、並びに静翼４２の内側シュラウド４３および外側シ
ュラウド４５にそれぞれ送出する、図示しない冷却器を
備えている。
ービンの静翼シュラウドを説明するための、ガスタービ
ン１０全体の部分縦断面を示す図であり、このガスター
ビン１０は、導入された空気を圧縮する圧縮機２０と、
この圧縮機２０によって圧縮して得られた圧縮空気に燃
料を噴射して高温の燃焼ガス（高温ガス）を発生させる
燃焼器３０と、燃焼器３０で発生した高温ガスによって
回転駆動力を発生させるタービン４０とからなる。ま
た、ガスタービン１０は、圧縮機２０の途中から、圧縮
空気の一部を抽出し、この抽出した圧縮空気を、タービ
ン４０の動翼４６、静翼４２、動翼プラットフォーム４
７、並びに静翼４２の内側シュラウド４３および外側シ
ュラウド４５にそれぞれ送出する、図示しない冷却器を
備えている。
【００３３】静翼４２の内側シュラウド４３は、図２に
示すように、静翼４２の内周側端部に固着されており、
この内側シュラウド４３がタービンの軸回りに複数個連
結されて、全体として軸回りに配列されている。なお図
２において周方向の矢印およびこの矢印に平行な図面上
の線はそれぞれ直線として表示されているが、これは図
示の簡易化のためであり、実際には、図３に示すよう
に、タービン４０の回転軸心を中心とした円弧である。
示すように、静翼４２の内周側端部に固着されており、
この内側シュラウド４３がタービンの軸回りに複数個連
結されて、全体として軸回りに配列されている。なお図
２において周方向の矢印およびこの矢印に平行な図面上
の線はそれぞれ直線として表示されているが、これは図
示の簡易化のためであり、実際には、図３に示すよう
に、タービン４０の回転軸心を中心とした円弧である。
【００３４】各内側シュラウド４３の内周面であって、
高温ガスＶ１の上流側の端面である上流側端面４３ｂの
近傍には、基板４３ｃを介して、ハニカム構造のハニカ
ム部材４３ｄが設けられているが、これは、図８に示す
ように、回転しない内側シュラウド４３と回転する動翼
４６のプラットフォーム４７とが重接触を起こす前の段
階である軽接触時に、プラットフォーム４７のシールフ
ィン４７ａと接触して破壊されるように配置することに
より、重接触を予防するものである。
高温ガスＶ１の上流側の端面である上流側端面４３ｂの
近傍には、基板４３ｃを介して、ハニカム構造のハニカ
ム部材４３ｄが設けられているが、これは、図８に示す
ように、回転しない内側シュラウド４３と回転する動翼
４６のプラットフォーム４７とが重接触を起こす前の段
階である軽接触時に、プラットフォーム４７のシールフ
ィン４７ａと接触して破壊されるように配置することに
より、重接触を予防するものである。
【００３５】ここで、隣接する内側シュラウド４３の側
端面４３ａ間には、一般に、内側シュラウド４３の周方
向への熱膨張を吸収するため、所定の間隙４３ｇが形成
されており、両側端面４３ａ間には、内側シュラウド４
３の図示上面を流れる高温ガスＶ１が、図示下面側であ
る外部に漏洩するのを防止するシール部材４４が架設さ
れている。
端面４３ａ間には、一般に、内側シュラウド４３の周方
向への熱膨張を吸収するため、所定の間隙４３ｇが形成
されており、両側端面４３ａ間には、内側シュラウド４
３の図示上面を流れる高温ガスＶ１が、図示下面側であ
る外部に漏洩するのを防止するシール部材４４が架設さ
れている。
【００３６】ただし、シール部材４４は、内側シュラウ
ド４３の上流側端面４３ｂの近傍までは、架設されてい
ない。これは、図８に示すように、内側シュラウド４３
の上流側端面４３ｂと、この静翼４２の前段に配された
動翼４６のプラットフォーム４７との間に設けられた間
隙から吹き出されるシールエアＶ４（図８参照）を、内
側シュラウド４３の図示上面にスムーズに流すために、
上流側端面４３ｂの角部が丸められて、シール部材４４
を配置するのに必要な厚さを確保することができないた
めである。
ド４３の上流側端面４３ｂの近傍までは、架設されてい
ない。これは、図８に示すように、内側シュラウド４３
の上流側端面４３ｂと、この静翼４２の前段に配された
動翼４６のプラットフォーム４７との間に設けられた間
隙から吹き出されるシールエアＶ４（図８参照）を、内
側シュラウド４３の図示上面にスムーズに流すために、
上流側端面４３ｂの角部が丸められて、シール部材４４
を配置するのに必要な厚さを確保することができないた
めである。
【００３７】すなわち、図２のＩ−Ｉ線断面図である図
４に示すように、シール部材４４の外側（図示において
上側）には、この内側シュラウド４３自身と静翼４２の
内周側端部を冷却する冷却空気を流通させるための冷却
空気路４３ｅが形成されており、この冷却空気路４３ｅ
が、板厚の薄い上流側端面４３ｂ近傍まで延びて形成さ
れることによって、シール部材４４を、この上流側端面
４３ｂ近傍まで、延設することができない原因となって
いる。
４に示すように、シール部材４４の外側（図示において
上側）には、この内側シュラウド４３自身と静翼４２の
内周側端部を冷却する冷却空気を流通させるための冷却
空気路４３ｅが形成されており、この冷却空気路４３ｅ
が、板厚の薄い上流側端面４３ｂ近傍まで延びて形成さ
れることによって、シール部材４４を、この上流側端面
４３ｂ近傍まで、延設することができない原因となって
いる。
【００３８】このように、上流側端面４３ｂ近傍までシ
ール部材４４が延設されていないことにより、間隙４３
ｇの上流側端面４３ｂ近傍は、シール部材４４が欠落し
た範囲となり、従来の静翼シュラウドであれば、このシ
ール部材４４が欠落した範囲から、パージエアＶ３が、
高温ガスＶ１の流路に吹き出して、高温ガスＶ１のスム
ーズな流れを阻害するおそれがあった。
ール部材４４が延設されていないことにより、間隙４３
ｇの上流側端面４３ｂ近傍は、シール部材４４が欠落し
た範囲となり、従来の静翼シュラウドであれば、このシ
ール部材４４が欠落した範囲から、パージエアＶ３が、
高温ガスＶ１の流路に吹き出して、高温ガスＶ１のスム
ーズな流れを阻害するおそれがあった。
【００３９】ここで、本実施の形態の内側シュラウド４
３は、図２および図３に示すように、各内側シュラウド
４３の内周面側に設けられた基板４３ｃおよびハニカム
部材４３ｄが、この間隙４３ｇのうち、シール部材４４
が欠落した範囲を塞ぐように、内側シュラウド４３に対
して、周方向に位相ずれして、内側シュラウド４３に固
定されている。
３は、図２および図３に示すように、各内側シュラウド
４３の内周面側に設けられた基板４３ｃおよびハニカム
部材４３ｄが、この間隙４３ｇのうち、シール部材４４
が欠落した範囲を塞ぐように、内側シュラウド４３に対
して、周方向に位相ずれして、内側シュラウド４３に固
定されている。
【００４０】すなわち従来の内側シュラウドは、図６に
示すように、基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄは、
内側シュラウド４３の側端面４３ａからはみ出すことな
く、内側シュラウド４３と基板４３ｃおよびハニカム部
材４３ｄとが、タービン４０の軸心に対して同一位相位
置となるように、基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄ
が固定されていた。このため、内側シュラウド４３間の
間隙４３ｇとハニカム部材４３ｄ間の間隙４３ｆとは、
同一位相位置に存在していた。
示すように、基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄは、
内側シュラウド４３の側端面４３ａからはみ出すことな
く、内側シュラウド４３と基板４３ｃおよびハニカム部
材４３ｄとが、タービン４０の軸心に対して同一位相位
置となるように、基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄ
が固定されていた。このため、内側シュラウド４３間の
間隙４３ｇとハニカム部材４３ｄ間の間隙４３ｆとは、
同一位相位置に存在していた。
【００４１】しかし、図２および図３に示すように、本
実施の形態の内側シュラウド４３は、内側シュラウド４
３の側端面４３ａから、基板４３ｃおよびハニカム部材
４３ｄがはみ出し、内側シュラウド４３間の間隙４３ｇ
とハニカム部材４３ｄ間の間隙４３ｆとが、異なる位相
位置に存するように、基板４３ｃおよびハニカム部材４
３ｄが固定されている。しかも、その位相ずれ量は、内
側シュラウド４３の側端面４３ａから突出した基板４３
ｃおよびハニカム部材４３ｄが、隣接する内側シュラウ
ド４３との間の間隙４３ｇを塞ぐのに十分な量である。
実施の形態の内側シュラウド４３は、内側シュラウド４
３の側端面４３ａから、基板４３ｃおよびハニカム部材
４３ｄがはみ出し、内側シュラウド４３間の間隙４３ｇ
とハニカム部材４３ｄ間の間隙４３ｆとが、異なる位相
位置に存するように、基板４３ｃおよびハニカム部材４
３ｄが固定されている。しかも、その位相ずれ量は、内
側シュラウド４３の側端面４３ａから突出した基板４３
ｃおよびハニカム部材４３ｄが、隣接する内側シュラウ
ド４３との間の間隙４３ｇを塞ぐのに十分な量である。
【００４２】したがって、図４に示すように、シール部
材４４が欠落している、上流側端面４３ｂ近傍の範囲
を、基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄが塞ぐことに
なり、この範囲から、パージエアＶ３が、高温ガスＶ１
の流路に吹き出すことが回避される。
材４４が欠落している、上流側端面４３ｂ近傍の範囲
を、基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄが塞ぐことに
なり、この範囲から、パージエアＶ３が、高温ガスＶ１
の流路に吹き出すことが回避される。
【００４３】このように、本実施の形態の内側シュラウ
ド４３によれば、重接触を予防するために既に備えられ
ているハニカム部材４３ｄおよび基板４３ｃが、内側シ
ュラウド４３間に形成された間隙４３ｇを塞ぐ作用をも
奏するため、パージエアＶ３の漏れを抑制することがで
き、しかも、その間隙４３ｇを塞ぐために、他の構成要
素を新たに付加する必要がなく、コストの上昇を防止す
ることができる。
ド４３によれば、重接触を予防するために既に備えられ
ているハニカム部材４３ｄおよび基板４３ｃが、内側シ
ュラウド４３間に形成された間隙４３ｇを塞ぐ作用をも
奏するため、パージエアＶ３の漏れを抑制することがで
き、しかも、その間隙４３ｇを塞ぐために、他の構成要
素を新たに付加する必要がなく、コストの上昇を防止す
ることができる。
【００４４】なお、図４に示した内側シュラウド４３
の、上流側端面４３ｂ近傍の詳細な図を、図５に示す。
また、本実施の形態の内側シュラウド４３は、上流側端
面４３ｂ近傍にのみ、基板４３ｃおよびハニカム部材４
３ｄを備えたものであるが、本発明の静翼シュラウド
は、この形態に限定されるものではなく、高温ガスＶ１
の下流側端面近傍にも同様に、基板４３ｃおよびハニカ
ム部材４３ｄを備えた内側シュラウドにあっては、その
下流側端面近傍の基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄ
についても、隣接する内側シュラウド４３間に形成され
た間隙４３ｇを塞ぐように、内側シュラウド４３に対し
て周方向にずらせてもよい。
の、上流側端面４３ｂ近傍の詳細な図を、図５に示す。
また、本実施の形態の内側シュラウド４３は、上流側端
面４３ｂ近傍にのみ、基板４３ｃおよびハニカム部材４
３ｄを備えたものであるが、本発明の静翼シュラウド
は、この形態に限定されるものではなく、高温ガスＶ１
の下流側端面近傍にも同様に、基板４３ｃおよびハニカ
ム部材４３ｄを備えた内側シュラウドにあっては、その
下流側端面近傍の基板４３ｃおよびハニカム部材４３ｄ
についても、隣接する内側シュラウド４３間に形成され
た間隙４３ｇを塞ぐように、内側シュラウド４３に対し
て周方向にずらせてもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
ガスタービンの静翼シュラウド（請求項１）によれば、
重接触を予防するために既に備えられているハニカム部
材が、静翼内側シュラウド間に形成された間隙を塞ぐ作
用をも奏するため、パージエアの漏れを抑制することが
できる。しかも、その間隙を塞ぐために他の構成要素を
新たに付加する必要がなく、コストの上昇を防止するこ
とができる。
ガスタービンの静翼シュラウド（請求項１）によれば、
重接触を予防するために既に備えられているハニカム部
材が、静翼内側シュラウド間に形成された間隙を塞ぐ作
用をも奏するため、パージエアの漏れを抑制することが
できる。しかも、その間隙を塞ぐために他の構成要素を
新たに付加する必要がなく、コストの上昇を防止するこ
とができる。
【００４６】また、本発明にかかるガスタービンの静翼
シュラウド（請求項２）によれば、静翼シュラウド間の
間隙のうち、シール部材が架け渡された範囲についてシ
ール部材が塞ぎ、シール部材が欠落した範囲については
ハニカム部材が塞ぐことにより、新たに他の構成要素を
追加することなく、パージエアの漏れを抑制することが
できる。
シュラウド（請求項２）によれば、静翼シュラウド間の
間隙のうち、シール部材が架け渡された範囲についてシ
ール部材が塞ぎ、シール部材が欠落した範囲については
ハニカム部材が塞ぐことにより、新たに他の構成要素を
追加することなく、パージエアの漏れを抑制することが
できる。
【００４７】また、本発明にかかるガスタービンの静翼
シュラウド（請求項３）によれば、シール部材の欠落範
囲となりやすい静翼内側シュラウド間の、ガス流上流側
端面の近傍部分の間隙を、この近傍部分に配置されたハ
ニカム部材によって塞ぐことができ、新たに他の構成要
素を追加することなく、パージエアの漏れを抑制するこ
とができる。
シュラウド（請求項３）によれば、シール部材の欠落範
囲となりやすい静翼内側シュラウド間の、ガス流上流側
端面の近傍部分の間隙を、この近傍部分に配置されたハ
ニカム部材によって塞ぐことができ、新たに他の構成要
素を追加することなく、パージエアの漏れを抑制するこ
とができる。
【００４８】また、静翼内側シュラウドの、ガス流上流
側端面の近傍部分は、その前段の動翼のプラットフォー
ムとの間から吹き出されるシールエアの流れをスムーズ
にするため等の理由により、丸められて形成されること
が多く、したがって、シール部材を配設しにくいためパ
ージエアの漏れを発生しやすいが、本発明にかかるガス
タービンの静翼シュラウド（請求項４）によれば、ハニ
カム部材が、少なくともこのような範囲の間隙を塞ぐこ
とにより、新たに他の構成要素を追加することなく、パ
ージエアの漏れを抑制することができる。
側端面の近傍部分は、その前段の動翼のプラットフォー
ムとの間から吹き出されるシールエアの流れをスムーズ
にするため等の理由により、丸められて形成されること
が多く、したがって、シール部材を配設しにくいためパ
ージエアの漏れを発生しやすいが、本発明にかかるガス
タービンの静翼シュラウド（請求項４）によれば、ハニ
カム部材が、少なくともこのような範囲の間隙を塞ぐこ
とにより、新たに他の構成要素を追加することなく、パ
ージエアの漏れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による静翼内側シュラウド
が適用されるガスタービンの全体を示す半断面図であ
る。
が適用されるガスタービンの全体を示す半断面図であ
る。
【図２】本発明の実施の形態である静翼内側シュラウド
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図３】図２に示した静翼内側シュラウドの、周方向に
関するハニカム部材の位置関係を説明する図である。
関するハニカム部材の位置関係を説明する図である。
【図４】図２におけるＩ−Ｉ線断面を示す図である。
【図５】図４に示した静翼内側シュラウドの上流側端面
の詳細を示す図である。
の詳細を示す図である。
【図６】従来の静翼内側シュラウドを示す模式図であ
る。
る。
【図７】図６におけるＩ−Ｉ線断面を示す図およびII−
II線断面を示す図である。
II線断面を示す図である。
【図８】シールエアおよびハニカム部材を説明する図で
ある。
ある。
【図９】シール部材の欠落理由およびパージエアの漏れ
を説明する図である。
を説明する図である。
１０ ガスタービン ２０ 圧縮機 ３０ 燃焼器 ４０ タービン ４２ 静翼 ４３ 内側シュラウド ４３ａ 側端面 ４３ｂ 上流側端面 ４３ｃ 基板 ４３ｄ ハニカム部材 ４３ｆ ハニカム部材間の間隙 ４３ｇ （内側シュラウド間の）間隙 ４４ シール部材 ４６ 動翼 Ｖ１ 高温ガス Ｖ３ パージエア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥井 俊介 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 3G002 GA07 GB00 HA02 HA11
Claims (4)
- 【請求項１】 周方向について複数の部分に分割された
各静翼内側シュラウドの内周面に沿ってそれぞれ配設さ
れた円弧状の、動翼の回転部分との接触によって予防的
に破壊されるハニカム部材、を備えた静翼シュラウドに
おいて、 前記ハニカム部材が、隣接する前記静翼内側シュラウド
間に形成された間隙を塞ぐように、前記静翼内側シュラ
ウドに対して、周方向にずれて配設されていることを特
徴とするガスタービンの静翼シュラウド。 - 【請求項２】 前記ハニカム部材が、前記隣接する静翼
内側シュラウド間の間隙のうち、少なくとも、該隣接す
る静翼内側シュラウド間に架け渡されたシール部材が欠
落した範囲を塞ぐように、配設されていることを特徴と
する請求項１に記載のガスタービンの静翼シュラウド。 - 【請求項３】 前記ハニカム部材が、少なくとも、前記
静翼内側シュラウドの、ガス流上流側端面の近傍部分に
配設されていることを特徴とする請求項１または２に記
載のガスタービンの静翼シュラウド。 - 【請求項４】 前記静翼内側シュラウドの、ガス流上流
側端面の近傍部分が、丸められて形成されていることを
特徴とする請求項２または３に記載のガスタービンの静
翼シュラウド。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029848A JP4494658B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | ガスタービンの静翼シュラウド |
| DE60113796T DE60113796T2 (de) | 2001-02-06 | 2001-12-20 | Statorschaufel-Struktur einer Gasturbine |
| EP01130466A EP1229213B1 (en) | 2001-02-06 | 2001-12-20 | Stationary blade structure of a gas turbine |
| US10/025,533 US6692227B2 (en) | 2001-02-06 | 2001-12-26 | Stationary blade shroud of a gas turbine |
| CA002366758A CA2366758C (en) | 2001-02-06 | 2002-01-07 | Stationary blade shroud of a gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029848A JP4494658B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | ガスタービンの静翼シュラウド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002235504A true JP2002235504A (ja) | 2002-08-23 |
| JP4494658B2 JP4494658B2 (ja) | 2010-06-30 |
Family
ID=18894146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001029848A Expired - Lifetime JP4494658B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | ガスタービンの静翼シュラウド |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6692227B2 (ja) |
| EP (1) | EP1229213B1 (ja) |
| JP (1) | JP4494658B2 (ja) |
| CA (1) | CA2366758C (ja) |
| DE (1) | DE60113796T2 (ja) |
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