JP4366710B2 - 軸流タービンのタービンシュラウド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流タービンのタービンシュラウドに係り、特に基材にセラミック等の遮熱コーティングを施した軸流タービンのタービンシュラウドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４（Ａ）は特許文献１に開示されたジェットエンジンのガスタービン部の部分断面図であり、図４（Ｂ）はその部分拡大図である。図４において、図示しない圧縮機で圧縮された空気ａの一部が燃焼器ｂに流入し、燃焼器ｂで高温ガスｃを発生させ、この高温ガスｃで高圧タービンｄおよび低圧タービンｅを回転駆動し、この駆動力により圧縮機を駆動する。タービンｄ、ｅの外周部には、タービン翼ｆ、ｇが円周上に複数配置され翼列を形成している。また、円弧状の複数のシュラウドｈ、ｊが、タービン翼ｆ、ｇを囲んで配置され、これらのシュラウドｈ、ｊは、シュラウドサポートｉを介して円筒形状のタービンケーシングｋに取り付けられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２４２５０６号（図３）
【０００４】
シュラウドｈの表面には、高圧タービンｄの耐熱向上のため遮熱コーティング（Thermal Barrier Coating（ＴＢＣ））を施す場合がある。
【０００５】
図３は遮熱コーティング（ＴＢＣ）を施した従来のタービンシュラウドの断面図である。図３において、１は軸流タービンである。２は軸流タービン１のタービンブレードである。３はタービンブレード２を囲んで配置された円弧状のシュラウド、３ａはシュラウド３の上面である。４はシュラウド３の基材である。５は基材４に施したセラミック等の遮熱コーティングである。６はシュラウド３をサポートする円弧状のシュラウドサポートである。６ａはシュラウドサポート６に穿設した二次空気（冷却空気）１２の流通孔である。７は円筒状のタービンケースである。シュラウドサポート６とタービンケース７とは、連結部材１０によって連結され、連結ボルト１１により固定されている。８はシュラウドサポート６とシュラウド３との連結部材である。９はシュラウド３とシュラウドサポート６との間に配設したインピンジプレートである。９ａはインピンジプレート９に穿設した多数の冷却空気流通孔である。二次空気１２は、シュラウドサポート６の二次空気流通孔６ａを流入し、インピンジプレート９の冷却空気流通孔９ａを流入してシュラウド３の上面３ａをインピンジ冷却する。
【０００６】
このように、軸流タービン１のシュラウド３にセラミック等の遮熱コーティング５を施し、その遮熱効果により基材４を高温の燃焼ガスから保護するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック等の遮熱コーティング５は脆く、タービン運転中の振動や動翼との接触、基材４と遮熱コーティング５との熱膨張率の差などの要因により、剥離して脱落することがある。そのため、コーティングによる計画どおりの遮熱効果が得られず、基材４の温度が上昇してタービンの寿命の低下を惹き起こすおそれがある。
【０００８】
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、万一、遮熱コーティングが剥離して脱落した場合にもタービンシュラウド基材の寿命の低下が起らないようにすることのできる軸流タービンのタービンシュラウドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の軸流タービンのタービンシュラウドは、基材にセラミック等の遮熱コーティングを施した軸流タービンのタービンシュラウドであって、該シュラウドの基材に多数の貫通孔を穿設するとともに、上記遮熱コーティングに上記貫通孔と連通する多数の止まり孔を穿設したものである。
【００１０】
上記止まり孔は、深さの異なる孔が混在しているのが好ましい。
【００１１】
次に本発明の作用を説明する。シュラウドの基材にあらかじめ多数の貫通孔を穿設する。基材に施した遮熱コーティングに上記貫通孔と連通する多数の止まり孔を穿設する。シュラウドサポートの二次空気流通孔から流入した二次空気は、インピンジプレートの冷却空気流通孔を流入してシュラウドの上面をインピンジ冷却する。
【００１２】
このような状態で、万一、遮熱コーティングの一部が剥離して脱落した場合には、止まり孔が開口することによって冷却空気は開口した止まり孔から流れる。その吸熱効果とその流出した冷却空気の膜がシュラウドの表面を覆うことによって基材温度を適正に保つようにしてタービンシュラウド基材の寿命の低下を防ぐことができる。なお、止まり孔は、深さの異なる孔が混在しているので、遮熱コーティングの剥離・脱落の度合いによって、その止まり孔の開口数を変化させることができ、冷却空気量を適正に調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の軸流タービンのタービンシュラウドの断面図である。図２は遮熱コーティングが剥離した場合の説明図である。なお、図３に示した従来のタービンシュラウドと同様の部材には同じ符号を付して説明する。図１および図２において、１は軸流タービン、２は軸流タービン１のタービンブレードである。３はタービンブレード２を囲んで配置された円弧状のシュラウド、３ａはシュラウド３の上面である。４はシュラウド３の基材、４ａは基材４にあらかじめ穿設した多数の貫通孔である。５は基材４に施したセラミック等の遮熱コーティングである。５ａは遮熱コーティング５に穿設した深さの異なる多数の止まり孔である。深さの異なる止まり孔５ａは混在していて、上記基材４の貫通孔４ａと連通している。６はシュラウド３をサポートする円弧状のシュラウドサポート、６ａはシュラウドサポート６に穿設した二次空気（冷却空気）１２の流通孔である。７は円筒状のタービンケースである。シュラウドサポート６とタービンケース７とは、連結部材１０によって連結され、連結ボルト１１により固定されている。８はシュラウドサポート６とシュラウド３との連結部材である。９はシュラウド３とシュラウドサポート６との間に配設したインピンジプレートである。９ａはインピンジプレート９に穿設した多数の冷却空気流通孔である。二次空気１２は、インピンジプレート９の冷却空気流通孔９ａを流入してシュラウド３の上面３ａをインピンジ冷却する。１２ａは冷却空気の膜である。
【００１４】
次に本実施形態の作用を説明する。シュラウド３の基材４にあらかじめ多数の貫通孔４ａを穿設する。シュラウド３に施した遮熱コーティング５に上記貫通孔４ａと連通する多数の止まり孔５ａを穿設する。シュラウドサポート６の二次空気流通孔６ａから流入した二次空気１２は、インピンジプレート９の冷却空気流通孔９ａを流入してシュラウド３の上面３ａをインピンジ冷却する。
【００１５】
このような状態で、万一、遮熱コーティング５の一部が剥離して脱落した場合には、図２に示すように、止まり孔５ａが開口することによって冷却空気１２は開口した止まり孔５ａから流れる。その吸熱効果とその冷却空気の膜１２ａがシュラウド３の表面を覆うことによって基材４温度を適正に保つようにしてタービン１の寿命の低下を防ぐことができる。なお、止まり孔５ａは、深さの異なる孔５ａが混在しているので、遮熱コーティング５の剥離・脱落の度合いによって、その止まり孔５ａの開口数を変化させることができ、冷却空気量を適正に調整することができる。
【００１６】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の軸流タービンのタービンシュラウドは、基材に多数の貫通孔を穿設するとともに、基材に施した遮熱コーティングに、基材の貫通孔と連通する止まり孔を穿設し、万一、遮熱コーティングが剥離して脱落した場合には、止まり孔を開口して冷却空気を止まり孔から流れるようにしたので、その吸熱効果と冷却空気の膜がシュラウドの上面を覆うことによって基材温度を適正に保つようにしてタービンシュラウド基材の寿命の低下を防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の供軸流タービンのタービンシュラウドの断面図である。
【図２】遮熱コーティングが剥離した場合の説明図である。
【図３】従来のタービンシュラウドの断面図である。
【図４】（Ａ）は特許文献１に開示されたジェットエンジンのガスタービン部の部分断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。
【符号の説明】
１ 軸流タービン
２ タービンブレード
３ シュラウド
４ 基材
４ａ 貫通孔
５ 遮熱コーティング
５ａ 止まり孔
６ シュラウドサポート
６ａ 二次空気連通孔
１２ 二次空気（冷却空気）
１２ａ 冷却空気の膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流タービンのタービンシュラウドに係り、特に基材にセラミック等の遮熱コーティングを施した軸流タービンのタービンシュラウドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４（Ａ）は特許文献１に開示されたジェットエンジンのガスタービン部の部分断面図であり、図４（Ｂ）はその部分拡大図である。図４において、図示しない圧縮機で圧縮された空気ａの一部が燃焼器ｂに流入し、燃焼器ｂで高温ガスｃを発生させ、この高温ガスｃで高圧タービンｄおよび低圧タービンｅを回転駆動し、この駆動力により圧縮機を駆動する。タービンｄ、ｅの外周部には、タービン翼ｆ、ｇが円周上に複数配置され翼列を形成している。また、円弧状の複数のシュラウドｈ、ｊが、タービン翼ｆ、ｇを囲んで配置され、これらのシュラウドｈ、ｊは、シュラウドサポートｉを介して円筒形状のタービンケーシングｋに取り付けられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２４２５０６号（図３）
【０００４】
シュラウドｈの表面には、高圧タービンｄの耐熱向上のため遮熱コーティング（Thermal Barrier Coating（ＴＢＣ））を施す場合がある。
【０００５】
図３は遮熱コーティング（ＴＢＣ）を施した従来のタービンシュラウドの断面図である。図３において、１は軸流タービンである。２は軸流タービン１のタービンブレードである。３はタービンブレード２を囲んで配置された円弧状のシュラウド、３ａはシュラウド３の上面である。４はシュラウド３の基材である。５は基材４に施したセラミック等の遮熱コーティングである。６はシュラウド３をサポートする円弧状のシュラウドサポートである。６ａはシュラウドサポート６に穿設した二次空気（冷却空気）１２の流通孔である。７は円筒状のタービンケースである。シュラウドサポート６とタービンケース７とは、連結部材１０によって連結され、連結ボルト１１により固定されている。８はシュラウドサポート６とシュラウド３との連結部材である。９はシュラウド３とシュラウドサポート６との間に配設したインピンジプレートである。９ａはインピンジプレート９に穿設した多数の冷却空気流通孔である。二次空気１２は、シュラウドサポート６の二次空気流通孔６ａを流入し、インピンジプレート９の冷却空気流通孔９ａを流入してシュラウド３の上面３ａをインピンジ冷却する。
【０００６】
このように、軸流タービン１のシュラウド３にセラミック等の遮熱コーティング５を施し、その遮熱効果により基材４を高温の燃焼ガスから保護するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック等の遮熱コーティング５は脆く、タービン運転中の振動や動翼との接触、基材４と遮熱コーティング５との熱膨張率の差などの要因により、剥離して脱落することがある。そのため、コーティングによる計画どおりの遮熱効果が得られず、基材４の温度が上昇してタービンの寿命の低下を惹き起こすおそれがある。
【０００８】
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、万一、遮熱コーティングが剥離して脱落した場合にもタービンシュラウド基材の寿命の低下が起らないようにすることのできる軸流タービンのタービンシュラウドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の軸流タービンのタービンシュラウドは、基材にセラミック等の遮熱コーティングを施した軸流タービンのタービンシュラウドであって、該シュラウドの基材に多数の貫通孔を穿設するとともに、上記遮熱コーティングに上記貫通孔と連通する多数の止まり孔を穿設したものである。
【００１０】
上記止まり孔は、深さの異なる孔が混在しているのが好ましい。
【００１１】
次に本発明の作用を説明する。シュラウドの基材にあらかじめ多数の貫通孔を穿設する。基材に施した遮熱コーティングに上記貫通孔と連通する多数の止まり孔を穿設する。シュラウドサポートの二次空気流通孔から流入した二次空気は、インピンジプレートの冷却空気流通孔を流入してシュラウドの上面をインピンジ冷却する。
【００１２】
このような状態で、万一、遮熱コーティングの一部が剥離して脱落した場合には、止まり孔が開口することによって冷却空気は開口した止まり孔から流れる。その吸熱効果とその流出した冷却空気の膜がシュラウドの表面を覆うことによって基材温度を適正に保つようにしてタービンシュラウド基材の寿命の低下を防ぐことができる。なお、止まり孔は、深さの異なる孔が混在しているので、遮熱コーティングの剥離・脱落の度合いによって、その止まり孔の開口数を変化させることができ、冷却空気量を適正に調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の軸流タービンのタービンシュラウドの断面図である。図２は遮熱コーティングが剥離した場合の説明図である。なお、図３に示した従来のタービンシュラウドと同様の部材には同じ符号を付して説明する。図１および図２において、１は軸流タービン、２は軸流タービン１のタービンブレードである。３はタービンブレード２を囲んで配置された円弧状のシュラウド、３ａはシュラウド３の上面である。４はシュラウド３の基材、４ａは基材４にあらかじめ穿設した多数の貫通孔である。５は基材４に施したセラミック等の遮熱コーティングである。５ａは遮熱コーティング５に穿設した深さの異なる多数の止まり孔である。深さの異なる止まり孔５ａは混在していて、上記基材４の貫通孔４ａと連通している。６はシュラウド３をサポートする円弧状のシュラウドサポート、６ａはシュラウドサポート６に穿設した二次空気（冷却空気）１２の流通孔である。７は円筒状のタービンケースである。シュラウドサポート６とタービンケース７とは、連結部材１０によって連結され、連結ボルト１１により固定されている。８はシュラウドサポート６とシュラウド３との連結部材である。９はシュラウド３とシュラウドサポート６との間に配設したインピンジプレートである。９ａはインピンジプレート９に穿設した多数の冷却空気流通孔である。二次空気１２は、インピンジプレート９の冷却空気流通孔９ａを流入してシュラウド３の上面３ａをインピンジ冷却する。１２ａは冷却空気の膜である。
【００１４】
次に本実施形態の作用を説明する。シュラウド３の基材４にあらかじめ多数の貫通孔４ａを穿設する。シュラウド３に施した遮熱コーティング５に上記貫通孔４ａと連通する多数の止まり孔５ａを穿設する。シュラウドサポート６の二次空気流通孔６ａから流入した二次空気１２は、インピンジプレート９の冷却空気流通孔９ａを流入してシュラウド３の上面３ａをインピンジ冷却する。
【００１５】
このような状態で、万一、遮熱コーティング５の一部が剥離して脱落した場合には、図２に示すように、止まり孔５ａが開口することによって冷却空気１２は開口した止まり孔５ａから流れる。その吸熱効果とその冷却空気の膜１２ａがシュラウド３の表面を覆うことによって基材４温度を適正に保つようにしてタービン１の寿命の低下を防ぐことができる。なお、止まり孔５ａは、深さの異なる孔５ａが混在しているので、遮熱コーティング５の剥離・脱落の度合いによって、その止まり孔５ａの開口数を変化させることができ、冷却空気量を適正に調整することができる。
【００１６】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の軸流タービンのタービンシュラウドは、基材に多数の貫通孔を穿設するとともに、基材に施した遮熱コーティングに、基材の貫通孔と連通する止まり孔を穿設し、万一、遮熱コーティングが剥離して脱落した場合には、止まり孔を開口して冷却空気を止まり孔から流れるようにしたので、その吸熱効果と冷却空気の膜がシュラウドの上面を覆うことによって基材温度を適正に保つようにしてタービンシュラウド基材の寿命の低下を防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の供軸流タービンのタービンシュラウドの断面図である。
【図２】遮熱コーティングが剥離した場合の説明図である。
【図３】従来のタービンシュラウドの断面図である。
【図４】（Ａ）は特許文献１に開示されたジェットエンジンのガスタービン部の部分断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。
【符号の説明】
１ 軸流タービン
２ タービンブレード
３ シュラウド
４ 基材
４ａ 貫通孔
５ 遮熱コーティング
５ａ 止まり孔
６ シュラウドサポート
６ａ 二次空気連通孔
１２ 二次空気（冷却空気）
１２ａ 冷却空気の膜
Claims (1)
- 基材にセラミック等の遮熱コーティングを施されていて、上面がインピンジ冷却されている軸流タービンのタービンシュラウドであって、該シュラウドの基材に多数の貫通孔を穿設するとともに、上記遮熱コーティングに上記貫通孔と連通する多数の止まり孔を穿設してなり、該止まり孔は遮熱コーティングの表面側が閉止しており、遮熱コーティングの一部が剥離して厚さが薄くなったときに該止まり孔が開通するようになっており、かつ、深さの異なる孔が混在していて、遮熱コーティングの厚さが薄くなったときにその厚さに応じて止まり孔の開口数が変化するようになっていることを特徴とする軸流タービンのタービンシュラウド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003135761A JP4366710B2 (ja) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | 軸流タービンのタービンシュラウド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003135761A JP4366710B2 (ja) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | 軸流タービンのタービンシュラウド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004339985A JP2004339985A (ja) | 2004-12-02 |
| JP4366710B2 true JP4366710B2 (ja) | 2009-11-18 |
Family
ID=33525924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003135761A Expired - Fee Related JP4366710B2 (ja) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | 軸流タービンのタービンシュラウド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP2008309051A (ja) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Ihi Corp | タービンシュラウドの冷却構造 |
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| US9718735B2 (en) * | 2015-02-03 | 2017-08-01 | General Electric Company | CMC turbine components and methods of forming CMC turbine components |
-
2003
- 2003-05-14 JP JP2003135761A patent/JP4366710B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004339985A (ja) | 2004-12-02 |
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