JP4939613B2 - タービン動翼 - Google Patents
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Description
本発明は、ガスタービンや蒸気タービン等に適用されるタービン動翼に関するものである。
ガスタービンや蒸気タービン等に適用されるタービン動翼としては、タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２８３６８１号公報
しかしながら、近年では、翼部の先端における漏洩損失（ガス漏れ）をより低減させてタービン効率を向上させるとともに、翼部の先端における振動をより低減させて翼部の翼体格を小さくすることが要求されている。そのため、シュラウドの平面視形状が複雑化し、従来のように、タービン動翼の翼根をタービンディスクの翼溝に一つずつ埋め込んでいく方法では、最終（最後）のタービン動翼の翼根をタービンディスクの翼溝に埋め込む際に、最終（最後）のタービン動翼のシュラウドが、両隣に位置するタービン動翼のシュラウドと干渉し、最終（最後）のタービン動翼の翼根をタービンディスクの翼溝に埋め込むことが困難であるといった問題点があった。
また、タービン動翼の長さ（翼高さ）が、例えば、２００ｍｍ以下と短い（低い）場合（より詳しくは、Ｌ（翼高さ）／Ｄ（コード長）が１／３以上の場合）には、最終（最後）のタービン動翼の翼根をタービンディスクの翼溝に埋め込むことができないといった問題点もあった。
また、タービン動翼の長さ（翼高さ）が、例えば、２００ｍｍ以下と短い（低い）場合（より詳しくは、Ｌ（翼高さ）／Ｄ（コード長）が１／３以上の場合）には、最終（最後）のタービン動翼の翼根をタービンディスクの翼溝に埋め込むことができないといった問題点もあった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、タービン動翼のシュラウドの平面視形状が複雑なものであっても、最終（最後）のタービン動翼の翼根をタービンディスクの翼溝に容易、かつ、迅速に埋め込むことができるタービン動翼を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の一態様に係るタービン動翼は、タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドとを備えたタービン動翼であって、前記翼根の前縁側または後縁側に、その長さ方向に沿って、前記翼根の先端から前記シャンクの途中まで所定の深さで切り欠かれた切欠部を有しているとともに、この切欠部によって形成された長さ方向に延びる端面は、当該タービン動翼が前記タービンディスクに組み付けられた際に、前記タービンディスクの周縁部に形成された端面と略平行になるように形成されている。
本発明の一態様に係るタービン動翼は、タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドとを備えたタービン動翼であって、前記翼根の前縁側または後縁側に、その長さ方向に沿って、前記翼根の先端から前記シャンクの途中まで所定の深さで切り欠かれた切欠部を有しているとともに、この切欠部によって形成された長さ方向に延びる端面は、当該タービン動翼が前記タービンディスクに組み付けられた際に、前記タービンディスクの周縁部に形成された端面と略平行になるように形成されている。
本発明の一態様に係るタービン動翼によれば、翼根をタービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込んで組み付ける際に、切欠部によって形成された長さ方向に延びる端面を、タービンディスクの周縁部を形成する端面を含む平面内において移動させる（すなわち、半径方向外側から半径方向内側に向かって移動させる）だけで、タービンディスクの翼溝に対して所定の深さ（例えば、５ｍｍ）まで埋め込まれた正規翼と正規翼との間にセットすることができる。
すなわち、タービン動翼および正規翼のシュラウドの平面視形状が複雑なものであっても（シュラウドの平面視形状に関係なく）、少なくとも最終（最後）にタービンディスクに埋め込む翼を上記態様に係るタービン動翼とすることで、これらタービン動翼の翼根および正規翼の翼根をタービンディスクの翼溝に容易、かつ、迅速に埋め込む（埋め込んでいく）ことができる。
すなわち、タービン動翼および正規翼のシュラウドの平面視形状が複雑なものであっても（シュラウドの平面視形状に関係なく）、少なくとも最終（最後）にタービンディスクに埋め込む翼を上記態様に係るタービン動翼とすることで、これらタービン動翼の翼根および正規翼の翼根をタービンディスクの翼溝に容易、かつ、迅速に埋め込む（埋め込んでいく）ことができる。
本発明の一態様に係るタービンロータは、翼根をタービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込んで組み付ける際に、切欠部によって形成された長さ方向に延びる端面を、タービンディスクの周縁部を形成する端面を含む平面内において移動させる（すなわち、半径方向外側から半径方向内側に向かって移動させる）ことのできるタービン動翼を備えているので、タービン動翼および正規翼をタービンディスクに組み付ける作業工程の簡略化を図ることができるとともに、組み付け作業に要する作業時間の短縮化を図ることができて、製造コストの低減化を図ることができる。
上記態様に係るタービンロータの製造方法は、タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドと、前記翼根の前縁側または後縁側に、その長さ方向に沿って、前記翼根の先端から前記シャンクの途中まで所定の深さで切り欠かれた切欠部とを備えた少なくとも一枚のタービン動翼と、タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドとを備え、かつ、前記切欠部を有していない複数枚の正規翼とを、前記タービンディスクにそれぞれ埋め込んでタービンロータを完成させるタービンロータの製造方法であって、前記タービンディスクの翼溝に対して、その翼根が所定の深さまで埋め込まれた正規翼間に、前記タービン動翼を半径方向外側から半径方向内側に向かって移動させて、正規翼間に位置させた後に、これらタービン動翼および正規翼を前記タービンロータの軸線方向に移動させて、これらタービン動翼および正規翼の翼根を、前記タービンディスクの翼溝に埋め込む段階を備えている。
上記態様に係るタービンロータの製造方法によれば、翼根をタービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込んで組み付ける際に、切欠部によって形成された長さ方向に延びる端面を、タービンディスクの周縁部を形成する端面を含む平面内において移動させる（すなわち、半径方向外側から半径方向内側に向かって移動させる）だけで、タービンディスクの翼溝に対して所定の深さ（例えば、５ｍｍ）まで埋め込まれた正規翼と正規翼との間にセットすることができる。
すなわち、タービン動翼および正規翼のシュラウドの平面視形状が複雑なものであっても（シュラウドの平面視形状に関係なく）、少なくとも最終（最後）にタービンディスクに埋め込む翼を本発明の一態様に係るタービン動翼とすることで、これらタービン動翼の翼根および正規翼の翼根をタービンディスクの翼溝に容易、かつ、迅速に埋め込む（埋め込んでいく）ことができる。
これにより、タービン動翼および正規翼をタービンディスクに組み付ける作業工程の簡略化を図ることができるとともに、組み付け作業に要する作業時間の短縮化を図ることができて、製造コストの低減化を図ることができる。
すなわち、タービン動翼および正規翼のシュラウドの平面視形状が複雑なものであっても（シュラウドの平面視形状に関係なく）、少なくとも最終（最後）にタービンディスクに埋め込む翼を本発明の一態様に係るタービン動翼とすることで、これらタービン動翼の翼根および正規翼の翼根をタービンディスクの翼溝に容易、かつ、迅速に埋め込む（埋め込んでいく）ことができる。
これにより、タービン動翼および正規翼をタービンディスクに組み付ける作業工程の簡略化を図ることができるとともに、組み付け作業に要する作業時間の短縮化を図ることができて、製造コストの低減化を図ることができる。
本発明に係るタービン動翼によれば、タービン動翼のシュラウドの平面視形状が複雑なものであっても、最終（最後）のタービン動翼の翼根をタービンディスクの翼溝に容易、かつ、迅速に埋め込むことができるという効果を奏する。
１ タービン動翼
２ タービンディスク
２ａ 翼溝
３ 翼根
４ 翼部
５ プラットホーム
６ シャンク
７ シュラウド
８ 切欠部
１１ 正規翼
１３ 翼根
２０ タービンロータ
２ タービンディスク
２ａ 翼溝
３ 翼根
４ 翼部
５ プラットホーム
６ シャンク
７ シュラウド
８ 切欠部
１１ 正規翼
１３ 翼根
２０ タービンロータ
以下、本発明に係るタービン動翼の一実施形態について、図１Ａ、図１Ｂおよび図２を参照しながら説明する。
図１Ａは本実施形態に係るタービン動翼を示す側面図であり、図１Ｂは本実施形態に係るタービン動翼を示す平面図である。図２は本実施形態に係るタービン動翼を正面側から見た斜視図である。
図１Ａは本実施形態に係るタービン動翼を示す側面図であり、図１Ｂは本実施形態に係るタービン動翼を示す平面図である。図２は本実施形態に係るタービン動翼を正面側から見た斜視図である。
本実施形態に係るタービン動翼１は、例えば、燃焼用空気を圧縮する圧縮部（図示せず）と、この圧縮部から送られてきた高圧空気中に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスを発生させる燃焼部（図示せず）と、この燃焼部の下流側に位置し、燃焼部を出た燃焼ガスにより駆動されるタービン部（図示せず）とを備えたガスタービンに適用されるものである。
図１Ａ，図１Ｂおよび図２に示すように、タービン動翼１は、タービンディスク２（図５および図６参照）の周縁部に形成された翼溝２ａ（図５および図６参照）に埋め込まれてタービン動翼１の全体を保持（支持）するクリスマスツリー型の翼根（根元）３と、高温ガスに曝される翼部４と、この翼部４を支持するプラットホーム５と、翼根３とプラットホーム５とを連結するシャンク６と、翼部４の先端（チップ）から周方向に沿って延び、タービン動翼１の共振を防止するとともに、翼部４の先端における漏洩損失（ガス漏れ）を低減させるシュラウド７とを備えている。
さて、本実施形態に係るタービン動翼１は、図１Ａおよび図２に示すように、翼根３の前縁側または後縁側に、タービン動翼１の長さ方向（図１Ａおよび図２において上下方向）に沿って、翼根３の先端（下端）からシャンク６の途中まで一様に（所定の深さ（例えば、５ｍｍ）で）切り欠かれた切欠部８を有している。この切欠部８によって形成された長さ方向（図１Ａおよび図２において上下方向）に延びる端面８ａは、タービン動翼１がタービンディスク２に組み付けられた際に、タービンディスク２の周縁部に形成された端面２ｂと略平行となるように形成されており、シャンク６の途中まで延びている。
すなわち、タービン動翼１の切欠部８は、図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示すような、切欠部８を有していないタービン翼（以下、「正規翼」という。）１１の翼根１３が、図５に示すような、タービンディスク２の翼溝２ａに対して所定の深さ（例えば、５ｍｍ）まで埋め込まれた状態で、切欠部８によって形成された長さ方向に延びる端面８ａを、タービンディスク２の周縁部を形成する端面２ｂを含む平面内において移動させながら、タービン動翼１を正規翼１１と正規翼１１との間にセットすることができるように形成されている。
そして、タービン動翼１を正規翼１１と正規翼１１との間にセットしたら、図６に示すように、タービン翼１および正規翼１１全体をタービンディスク２の軸方向に沿って移動させ、タービン翼１および正規翼１１の翼根３，１３全体が、タービンディスク２の周縁部に形成された翼溝２ａに埋め込まれるようにする。
なお、図３Ａ、図３Ｂおよび図４中の符号４，５，６，７はそれぞれ、翼部、プラットホーム、シャンク、シュラウドであり、その説明は図１Ａ、図１Ｂおよび図２を用いて既に説明したので、ここではその説明を省略する。
図５および図６中の符号２０は、少なくとも一枚のタービン動翼１と、複数枚の正規翼１１と、タービンディスク２とを備えてなるタービンロータを示している。
そして、タービン動翼１を正規翼１１と正規翼１１との間にセットしたら、図６に示すように、タービン翼１および正規翼１１全体をタービンディスク２の軸方向に沿って移動させ、タービン翼１および正規翼１１の翼根３，１３全体が、タービンディスク２の周縁部に形成された翼溝２ａに埋め込まれるようにする。
なお、図３Ａ、図３Ｂおよび図４中の符号４，５，６，７はそれぞれ、翼部、プラットホーム、シャンク、シュラウドであり、その説明は図１Ａ、図１Ｂおよび図２を用いて既に説明したので、ここではその説明を省略する。
図５および図６中の符号２０は、少なくとも一枚のタービン動翼１と、複数枚の正規翼１１と、タービンディスク２とを備えてなるタービンロータを示している。
このように構成されたタービン動翼１は、翼根３をタービンディスク２の周縁部に形成された翼溝２ａに埋め込んで組み付ける際に、切欠部８によって形成された長さ方向に延びる端面８ａを、タービンディスク２の周縁部を形成する端面２ｂを含む平面内において移動させる（すなわち、半径方向外側から半径方向内側に向かって移動させる）だけで、タービンディスク２の翼溝２ａに対して所定の深さ（例えば、５ｍｍ）まで埋め込まれた正規翼１１と正規翼１１との間にセットすることができる。
すなわち、タービン動翼１および正規翼１１のシュラウド７の平面視形状が複雑なものであっても（平面視形状に関係なく）、少なくとも最終（最後）にタービンディスク２に埋め込む翼を本実施形態に係るタービン動翼１とすることで、これらタービン動翼１の翼根３および正規翼１１の翼根１３をタービンディスク２の翼溝２ａに容易、かつ、迅速に埋め込む（埋め込んでいく）ことができる。
すなわち、タービン動翼１および正規翼１１のシュラウド７の平面視形状が複雑なものであっても（平面視形状に関係なく）、少なくとも最終（最後）にタービンディスク２に埋め込む翼を本実施形態に係るタービン動翼１とすることで、これらタービン動翼１の翼根３および正規翼１１の翼根１３をタービンディスク２の翼溝２ａに容易、かつ、迅速に埋め込む（埋め込んでいく）ことができる。
本実施形態に係るタービンロータ２０によれば、翼根３，１３をタービンディスク２の周縁部に形成された翼溝２ａに埋め込んで組み付ける際に、タービン動翼１の切欠部８によって形成された長さ方向に延びる端面８ａを、タービンディスク２の周縁部を形成する端面２ｂを含む平面内において移動させる（すなわち、半径方向外側から半径方向内側に向かって移動させる）ことのできるタービン動翼１を備えているので、タービン動翼１および正規翼１１をタービンディスク２に組み付ける作業工程の簡略化を図ることができるとともに、組み付け作業に要する作業時間の短縮化を図ることができて、製造コストの低減化を図ることができる。
本発明はガスタービンのみに適用され得るものではなく、蒸気タービンや、その他同様の構成を有する流体回転機械にも適用され得るものである。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜必要に応じて変形実施、変更実施することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜必要に応じて変形実施、変更実施することができる。
Claims (3)
- タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドとを備えたタービン動翼であって、
前記翼根の前縁側または後縁側に、その長さ方向に沿って、前記翼根の先端から前記シャンクの途中まで所定の深さで切り欠かれた切欠部を有しているとともに、この切欠部によって形成された長さ方向に延びる端面は、当該タービン動翼が前記タービンディスクに組み付けられた際に、前記タービンディスクの周縁部に形成された端面と略平行になるように形成されているタービン動翼。 - 少なくとも一枚の請求項１に記載のタービン動翼と、
タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドとを備え、かつ、前記切欠部を有していない複数枚の正規翼と、
前記タービンディスクとを備えているタービンロータ。 - タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドと、前記翼根の前縁側または後縁側に、その長さ方向に沿って、前記翼根の先端から前記シャンクの途中まで所定の深さで切り欠かれた切欠部とを備えた少なくとも一枚のタービン動翼と、
タービンディスクの周縁部に形成された翼溝に埋め込まれて翼全体を保持する翼根と、高温ガスに曝される翼部と、この翼部を支持するプラットホームと、翼根とプラットホームとを連結するシャンクと、翼部の先端から周方向に沿って延びるシュラウドとを備え、かつ、前記切欠部を有していない複数枚の正規翼とを、前記タービンディスクにそれぞれ埋め込んでタービンロータを完成させるタービンロータの製造方法であって、
前記タービンディスクの翼溝に対して、その翼根が所定の深さまで埋め込まれた正規翼間に、前記タービン動翼を半径方向外側から半径方向内側に向かって移動させて、正規翼間に位置させた後に、これらタービン動翼および正規翼を前記タービンロータの軸線方向に移動させて、これらタービン動翼および正規翼の翼根を、前記タービンディスクの翼溝に埋め込む段階を備えているタービンロータの製造方法。
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