JP2955252B2 - ガスタービン動翼チップシュラウド - Google Patents

ガスタービン動翼チップシュラウド

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JP2955252B2 JP9170182A JP17018297A JP2955252B2 JP 2955252 B2 JP2955252 B2 JP 2955252B2 JP 9170182 A JP9170182 A JP 9170182A JP 17018297 A JP17018297 A JP 17018297A JP 2955252 B2 JP2955252 B2 JP 2955252B2
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    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン動翼の
チップシュラウドに関し、特に後段に使用され、薄肉軽
量で内部にマルチホールを設けて冷却する動翼のチップ
シュラウドにおいて冷却を効果的に行いクリープ寿命を
伸ばすようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】図８はガスタービンの後段に用いられて
いる従来の動翼の一例を示し、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。近年、ガスタービン
の高温化に伴い、その冷却効果を高めるために後段に用
いられる動翼は薄肉、軽量化された長大翼となってお
り、内部の冷却にもマルチホールを設けて冷却空気を流
し、冷却する方式が採用されている。図８はその一例を
示し、６０は動翼であり、６１は翼根部、６２はハブで
あり、翼全長の２５％のハブ部６３までは内部を空胴６
４とし、コア支持リブ６５で空胴内部を支持している。
６６は、（ｂ）図にも示すようにハブ部６３の上部から
翼端６７までに貫通して設けられた複数のマルチホール
であり、先端にはチップシュラウド６８が取付けられ、
マルチホール６６からの冷却空気を連通する空気穴が設
けられて冷却空気７０を外部に放出している。
【０００３】上記の動翼６０では、冷却空気７０が翼根
部６１から空胴６４内に導かれ、空胴６４内を冷却する
と共に、マルチホール６６内を通り、翼端６７を通り、
翼を冷却し、チップシュラウド６８に設けられた空気穴
よりチップシュラウド６８を冷却しながら燃焼ガス通路
へ放出される。
【０００４】又、図７は他のガスタービン動翼の例であ
り、図８の例と同じガスタービンの後段に用いられ、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図である。
図において、５０は動翼、５１は翼根部、５２はハブで
あり、翼全長の２５％のハブ部５３までは内部を空胴５
４とし、コア支持リブ５５で空胴内部を支持している。
５６はハブ部５３の上部から翼端５７までに貫通して設
けられた複数のマルチホールであり、先端にはチップシ
ュラウド５８が取付けられている。これらの構造は図８
に示す例と同じであるが、図７の例では空胴５４内に多
数のピンフィン５９を設け、このピンフィンは両内壁面
に突設するか、あるいは内部の両壁面に連結されて設け
られている。
【０００５】上記の動翼５０においては、冷却空気７０
は翼根部５１より空胴５４内に入り、ピンフィン５９で
その流れが乱されてハブ部５３での内部の冷却空気への
熱伝導を高め、冷却効率を上げ、その後、マルチホール
５６を通り、翼端５７まで流れて翼５０及びチップシュ
ラウド５８を冷却し、チップシュラウド５８に設けられ
た空気穴より燃焼ガス通路へ放出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにガスター
ビンの後段に用いられる動翼は軽量、長大翼であり、そ
のチップシュラウドも高温ガスにさらされてクラックが
発生しやすい形状となっている。図６はその動翼とチッ
プシュラウドを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はチップ
シュラウドの平面図である。（ａ）において動翼１０の
先端にはチップシュラウド１１が取付けられており、チ
ップシュラウド１１には両端部にはフランジ１４，１
５、中央部にはフランジ１６が設けられているが、その
周方向の端部には熱により集中応力が発生しやすい部分
がある。
【０００７】（ｂ）は上記のチップシュラウドの平面図
であり、チップシュラウド１１の周方向の両側には湾曲
した周辺を有するぬすみ部１２，１３が存在する。この
ぬすみ部１２，１３は高温ガスにさらされて熱応力が集
中し、図示のようにクラック８０，８１が発生しやすい
部分である。従って、これらの部分を冷却してメタル温
度を極力低く抑える必要があるが、この部分は動翼１０
の空気穴１７から吹き出す冷却空気の流路から離れてお
り、冷却空気の通りにくい場所である。
【０００８】そこで本発明はガスタービンの後段側の動
翼でマルチホールにより冷却する翼のチップシュラウド
の応力集中部、例えば、ぬすみ部を冷却空気で効果的に
冷却してぬすみ部のメタル温度を低く抑え、チップシュ
ラウドのクリープ寿命を伸ばすことのできる構造を提供
することを課題としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
【００１０】動翼の翼根部より翼内部に冷却空気を導
き、動翼を冷却した冷却空気をチップシュラウドの複数
の空気穴より流出させるガスタービン動翼チップシュラ
ウドにおいて、前記チップシュラウドの上面に前記空気
穴の一部を囲み、これを覆うガイド蓋を取付け、同ガイ
ド蓋の一端は前記チップシュラウド周辺の高応力部に開
口部を設けてなり、同開口部より前記チップシュラウド
周辺の高応力部に冷却空気を導くことを特徴とするガス
タービン動翼チップシュラウド。
【００１１】本発明は、チップシュラウドの高応力部に
ガイド蓋が設けてあり、このガイド蓋はチップシュラウ
ド上面の空気穴の一部を囲み、一端に開口部を有して、
この開口部を高温の燃焼ガスの影響を受けやすい部分に
向け、冷却空気を流出させる。この部分は冷却空気が通
ることによりそのメタル温度の上昇が抑えられ、熱応力
によるクラックの発生が防止される。高温の燃焼ガスの
影響を受けやすい部分としては、ガスタービンの後段に
用いられる動翼のチップシュラウドにおいては、周方向
端部で湾曲した周辺を有するぬすみ部があり、このぬす
み部に上部のガイド蓋の開口部を設け、冷却空気を流出
するようにすれば、ぬすみ部のメタル温度の上昇が抑え
られ、この部分でのクラックの発生が防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン動翼のチップシュラウド
を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図に
おいて、１０は動翼であり、１１はそのチップシュラウ
ドである。１７はチップシュラウド１１に貫通した複数
の空気穴であり、動翼１０のマルチホールと連通し、そ
のまま貫通して設けられたものである。
【００１３】１２，１３はぬすみ部であり、チップシュ
ラウド１１の円周方向両端周辺で湾曲した周辺を有し、
高温の燃焼ガスがこの湾曲した部分を通り抜け、熱影響
の最も受けやすい部分である。１４，１５，１６は上面
のフランジである。これらの構造は従来のものと同じで
あるが、本発明では（ｂ）にも示すように一端の側に溝
３１，３２、反対側に溝３３，３４を加工し、この溝３
１，３２に冷却ガイド蓋２１の両端を差し込み、ロー付
によって取付け、更に溝３３，３４に別の冷却ガイド蓋
２２を取付ける。
【００１４】冷却ガイド蓋２１は動翼１０のマルチホー
ルと連通している空気穴１７の１つを覆い、内側を部材
２１ａで、側面を部材２１ｂで閉じるように加工し、外
側は開口するような形状をしている。又、冷却ガイド蓋
２２も同じく動翼１０のマルチホールと連通する空気穴
１７を２個を覆い、内側が部材２２ａで閉じられ、外側
が開口している形状に加工されている。
【００１５】図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、
冷却ガイド蓋２１の取付状態を示している。図に示すよ
うにチップシュラウド１１には溝３１と３２が加工さ
れ、これらの溝に端部を挿入し、空気穴１７を覆い、か
つ内側を部材２１ａで、側面を部材２１ｂで閉じた形状
の冷却ガイド蓋２１が取付けられている。
【００１６】図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図であり、
もう一方の冷却ガイド蓋２２の取付状態を示している。
図に示すようにチップシュラウド１１のフランジ１５，
１６の対向する面に溝３３，３４を加工し、この溝３
３，３４間に冷却ガイド蓋２２の両端が挿入されて取付
けられ、空気穴１７を覆っている。
【００１７】図４は上記に説明の冷却ガイド蓋２１の構
造を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が密閉部の側面図、
（ｃ）は長手方向の側面図である。図において、部材２
１ａ，２１ｂでそれぞれチップシュラウド１１と接する
面を密閉し、一方の２１ｃを開口するような形状の蓋と
して加工されている。
【００１８】図５は同じくもう一方の冷却ガイド蓋２２
の構造を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が密閉部の側面
図、（ｃ）が長手方向の側面図である。図において部材
２２ａで内側の曲面形状に合わせてチップシュラウド１
１のフランジ１５，１６で形成される空間部を閉じるよ
うに形成し、平板状の蓋でフランジ１５，１６で形成さ
れる空間を閉じて、一方の側２２ｃを開口するようにし
た形状に加工されている。
【００１９】以上説明した実施の形態のガスタービン動
翼のチップシュラウドによれば、チップシュラウド１１
の上面に一方の側に冷却ガイド蓋２１を取付け、空気穴
１７からの冷却空気を一方のぬすみ部１２に導くように
し、他方の側にも冷却ガイド蓋２２を取付け、空気穴１
７からの冷却空気を他方のぬすみ部１３に流すように導
くことができる。
【００２０】即ち、図１に示すように動翼１０からの冷
却空気４０は空気穴１７からチップシュラウド１１の上
面に流出し、冷却ガイド蓋２１で閉じられた内部から開
口２１ｃより流出してぬすみ部１２の表面を冷却して外
部へ流出する。又、空気穴１７から流出した他方の冷却
ガイド蓋２２内の冷却空気４０は部材２２ａで閉じられ
ている反対側へ流れ、開口２２ｃより流出してぬすみ部
１３を冷却して外部へ流出する。
【００２１】上記のように高温の燃焼ガスの通路とな
り、熱応力の集中するチップシュラウド１１のぬすみ部
１２，１３が冷却空気にさらされてメタル温度を低く抑
えることによりチップシュラウド１１のクリープ寿命を
伸ばすことができる。
【００２２】又、ぬすみ部１２，１３に冷却ガイド蓋２
１，２２を設けて冷却空気をその開口部より流出させる
ので、互いに隣接したチップシュラウド間のこれら湾曲
したぬすみ部１２，１３を従来通り抜けていた高温燃焼
ガスの流路が、本発明では冷却空気で妨げられて高温燃
焼ガスが流れにくくなり、これら部分の温度上昇を抑え
る効果が更に増加する。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、動翼の翼根部より翼内部に冷
却空気を導き、動翼を冷却した冷却空気をチップシュラ
ウドの複数の空気穴より流出させるガスタービン動翼チ
ップシュラウドにおいて、前記チップシュラウドの上面
に前記空気穴の一部を囲み、これを覆うガイド蓋を取付
け、同ガイド蓋は一端に開口部を設けてなり、同開口部
より前記チップシュラウド周辺の高応力部に冷却空気を
導くことを特徴としている。このような構成により、ガ
スタービン動翼のチップシュラウドにおいて、高温燃焼
ガスが通り、熱応力が集中し、クラックの発生しやすい
ぬすみ部に冷却空気を流すことができるので、ぬすみ部
のメタル温度を低く抑えることによりクラックの発生を
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービン動翼
のチップシュラウドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
側面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係るガスタービンのチ
ップシュラウドに用いる一方の冷却ガイド蓋を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は密閉部の側面図、（ｃ）は長
手方向の側面図である。
【図５】本発明の実施の一形態に係るガスタービンのチ
ップシュラウドに用いる他方の冷却ガイド蓋を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は密閉部の側面図、（ｃ）は長
手方向の側面図である。
【図６】従来のガスタービン動翼とチップシュラウドを
示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はチップシュラウドの平
面図である。
【図７】従来のガスタービン動翼を示し、（ａ）は縦断
面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】従来のガスタービン動翼の他の例を示し、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図であ
る。
【符号の説明】
１０ 動翼 １１ チップシュラウド １２，１３ ぬすみ部 １４，１５，１６ フランジ １７ 空気穴 ２１，２２ 冷却ガイド蓋 ２１ａ，２２ａ 部材 ２１ｂ，２２ｂ 部材 ４０ 冷却空気

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動翼の翼根部より翼内部に冷却空気を導
    き、動翼を冷却した冷却空気をチップシュラウドの複数
    の空気穴より流出させるガスタービン動翼チップシュラ
    ウドにおいて、前記チップシュラウドの上面に前記空気
    穴の一部を囲み、これを覆うガイド蓋を取付け、同ガイ
    ド蓋の一端は前記チップシュラウド周辺の高応力部に開
    口部を設けてなり、同開口部より前記チップシュラウド
    周辺の高応力部に冷却空気を導くことを特徴とするガス
    タービン動翼チップシュラウド。
JP9170182A 1997-06-26 1997-06-26 ガスタービン動翼チップシュラウド Expired - Lifetime JP2955252B2 (ja)

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