JP5839963B2 - タービン翼及びタービン - Google Patents
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Description
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態では、本発明に係るタービン翼として、ガスタービンのタービン静翼を例に説明する。図1は、第一実施形態に係るタービン静翼10を備えたガスタービン1を示す全体構成図である。ガスタービン1は、流体の流通方向Fに沿って最も上流側の位置に設けられて圧縮空気を生成する圧縮機2と、その下流側に設けられて圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器3と、更にその下流側に設けられて燃焼ガスにより回転駆動されるタービン4と、を備えるものである。
先端側シュラウド12は、周方向に複数設けられたタービン静翼10をその先端部において互いに連結する役割を果たすものである。この先端側シュラウド12は、図2に示すように、筐体としての本体部14と、この本体部14から上方へ突出した配管群15とを有している。
配管群15は、タービン静翼10に冷却ガスRGを供給し、またはタービン静翼10から冷却ガスRGを排出する役割を果たすものである。この配管群15は、図2に示すように、本体部14の中央部に突出して設けられてタービン静翼10から冷却ガスRGを排出する排出管151と、この排出管151を挟んだ両側の位置に突出して設けられてタービン静翼10に冷却ガスRGを供給する第一供給管152及び第二供給管153と、を有している。
基端側シュラウド13は、周方向に複数設けられたタービン静翼10をその基端部において互いに連結する役割を果たすものである。ここで、図3は、図2におけるA−A断面を示す概略断面図である。基端側シュラウド13は、箱型に形成された合金製の母材16と、この母材16の表面を覆う遮熱コーティング層17とを有している。
次に、本発明の第一実施形態に係るタービン静翼10の作用効果について説明する。図4は、タービン静翼10の作用効果の説明図である。ガスタービン1を長時間に亘って運転すると、タービン静翼10の基端側シュラウド13が損傷する場合がある。この基端側シュラウド13に生じる損傷としては、例えば、遮熱コーティング層17に生じる割れや剥離、または母材16の酸化による肉厚の減少が挙げられる。ここで、基端側シュラウド13にこのような損傷が生じると、それを示す兆候として、翼本体側面13aの外縁19に亀裂20が発生する。そして、この亀裂20は、翼本体側面13aの外縁19から中央部に向かって、外縁19に略直交する方向へ延びていく。
尚、本実施形態では、基端側シュラウド13を例に説明したが、これに代えて或いはこれと共に、図2に示す先端側シュラウド12の翼本体側面12aに補修基準線18を形成してもよい。また、本実施形態ではガスタービン1を構成するタービン静翼10を例に説明したが、図1に示すタービン動翼42に適用することも可能である。図5は、本実施形態をタービン動翼42に適用した例を示す概略斜視図である。タービン動翼42は、断面流線型を有し図1に示すロータ5の径方向に延びる翼本体421と、この翼本体421の基端部に設けられた基端側シュラウド422(一般的には「プラットホーム」と呼ばれる)とを有している。そして、基端側シュラウド422の翼本体側面422aには、翼本体421を挟んだ両側の位置に、一対の補修基準線423がそれぞれ形成されている。この補修基準線423は、図に詳細は示さないが、基端側シュラウド422の母材に段差部を形成するとともに、この母材の表面に遮熱コーティング層を均一な厚みで設けることによって形成されている。
次に、第二実施形態に係るタービン翼の構成について説明する。図2に示すように、本実施形態に係るタービン静翼10は、基端側シュラウド13の翼本体側面13aに一対の補修基準線18がそれぞれ形成されている点で第一実施形態と同じである。しかし、本実施形態に係るタービン静翼10は、この補修基準線18の構成が第一実施形態とは異なっている。尚、それ以外の構成は第一実施形態と同じであるため、第一実施形態と同じ符号を使用し、ここでは説明を省略する。
一方、遮熱コーティング層52は、図6に詳細は示さないが、第一実施形態の遮熱コーティング層17と同様に、ボンドコート層とセラミックス層とを有している。そして、この遮熱コーティング層52は、図6に示すように、その厚みが部分的に変化している。すなわち、遮熱コーティング層52は、母材16の表面に薄く塗布された肉薄部521と、厚く塗布された肉厚部522とを有している。これにより、肉薄部521と肉厚部522との境界には、遮熱段差部523が形成されている。そして、この遮熱段差部523の存在によって、図2に示すように基端側シュラウド13の翼本体側面13aには、翼本体11を挟んだ両側の位置に、一対の補修基準線18がそれぞれ形成されている。これら補修基準線18は、第一実施形態と同様に、平面視で略矩形形状を有する翼本体側面13aの長手側の外縁19から所定間隔を空けて、外縁19に略平行してそれぞれ延びている。
次に、第三実施形態に係るタービン静翼の構成について説明する。図2に示すように、本実施形態に係るタービン静翼10は、基端側シュラウド13の翼本体側面13aに一対の補修基準線18がそれぞれ形成されている点で第一実施形態と同じである。しかし、本実施形態に係るタービン静翼10は、この補修基準線18の構成が第一実施形態とは異なっている。尚、それ以外の構成は第一実施形態と同じであるため、第一実施形態と同じ符号を使用し、ここでは説明を省略する。
一方、遮熱コーティング層62は、図7に詳細は示さないが、第一実施形態の遮熱コーティング層17と同様に、ボンドコート層とセラミックス層とを有している。そして、この遮熱コーティング層62は、図7に示すように、母材61の表面を覆って均一の厚みで形成されている。これにより、遮熱コーティング層62における前記母材凹溝611に対応する位置には、凹状の遮熱凹溝621(溝部)が形成されている。
次に、第四実施形態に係るタービン静翼の構成について説明する。図2に示すように、本実施形態に係るタービン静翼10は、基端側シュラウド13の翼本体側面13aに一対の補修基準線18がそれぞれ形成されている点で第一実施形態と同じである。しかし、本実施形態に係るタービン静翼10は、この補修基準線18の構成が第一実施形態とは異なっている。尚、それ以外の構成は第一実施形態と同じであるため、第一実施形態と同じ符号を使用し、ここでは説明を省略する。
一方、遮熱コーティング層72は、図8に詳細は示さないが、第一実施形態の遮熱コーティング層17と同様に、ボンドコート層とセラミックス層とを有している。そして、この遮熱コーティング層72には、図8に示すように、その厚みが部分的に変化することにより、周囲より肉薄の遮熱凹部721(溝部)が形成されている。そして、この遮熱凹部721の存在によって、図2に示すように基端側シュラウド13の翼本体側面13aには、翼本体11を挟んだ両側の位置に、一対の補修基準線18がそれぞれ形成されている。これら補修基準線18は、第一実施形態と同様に、平面視で略矩形形状を有する翼本体側面13aの長手側の外縁19から所定間隔を空けて、外縁19に略平行してそれぞれ延びている。
次に、第五実施形態に係るタービン静翼の構成について説明する。図2に示すように、本実施形態に係るタービン静翼10は、基端側シュラウド13の翼本体側面13aに一対の補修基準線18がそれぞれ形成されている点で第一実施形態と同じである。しかし、本実施形態に係るタービン静翼10は、この補修基準線18の構成が第一実施形態とは異なっている。尚、それ以外の構成は第一実施形態と同じであるため、第一実施形態と同じ符号を使用し、ここでは説明を省略する。
一方、遮熱コーティング層82は、図9に詳細は示さないが、第一実施形態の遮熱コーティング層17と同様に、ボンドコート層とセラミックス層とを有している。そして、この遮熱コーティング層82は、母材81の表面を覆って均一の厚みで形成されることにより、その表面は平坦である。
また、補修基準線18は、翼本体側面12a,13a,422aの長手側の外縁19から所定間隔をあけた位置のみに限定されることはなく、翼本体側面12a,13a,422aの四辺いずれか一つ以上の外縁から所定間隔をあけた位置に設ければよい。
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
5 ロータ
10 タービン静翼
11 翼本体
12 先端側シュラウド
12a 翼本体側面
13 基端側シュラウド
13a 翼本体側面
14 本体部
15 配管群
151 排出管
152 第一供給管
153 第二供給管
16 母材
161 段差部
16a 母材上段面
16b 母材下段面
16c 母材垂直面
17 遮熱コーティング層
171 遮熱段差部
17a 遮熱上段面
17b 遮熱下段面
17c 遮熱垂直面
18 補修基準線
19 外縁
20 亀裂
20a 第一亀裂
20b 第二亀裂
20c 第三亀裂
41 タービンケーシング
42 タービン動翼
421 翼本体
422 基端側シュラウド
422a 翼本体側面
423 補修基準線
51 母材
52 遮熱コーティング層
521 肉薄部
522 肉厚部
523 遮熱段差部
61 母材
611 母材凹溝
62 遮熱コーティング層
621 遮熱凹溝
71 母材
72 遮熱コーティング層
721 遮熱凹部
81 母材
82 遮熱コーティング層
83 塗料含有遮熱コーティング
F 流通方向
RG 冷却ガス
Claims (6)
- ロータの径方向に延びる翼本体と、
該翼本体の基端部及び先端部の少なくともいずれか一方に設けられたシュラウドと、
を備えるタービン翼において、
前記シュラウドにおける前記翼本体の側の面に、この面の外縁に沿って該外縁から所定間隔をあけて延びる補修基準線が形成され、
前記シュラウドは、母材の表面にコーティング層が形成されてなり、前記補修基準線は、前記コーティング層に設けられた段差部または溝部によって形成されていることを特徴とするタービン翼。 - 前記母材の表面が階段状に形成され、前記コーティング層が前記母材の表面に均一の厚みで形成されることにより、前記段差部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のタービン翼。
- 前記母材の表面が溝状に形成され、前記コーティング層が前記母材の表面に均一の厚みで形成されることにより、前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のタービン翼。
- 前記母材の表面が平坦に形成され、前記コーティング層が前記母材の表面に厚みを部分的に変化させて形成されることにより、前記段差部または前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のタービン翼。
- ロータの径方向に延びる翼本体と、
該翼本体の基端部及び先端部の少なくともいずれか一方に設けられたシュラウドと、
を備えるタービン翼において、
前記シュラウドにおける前記翼本体の側の面に、この面の外縁に沿って該外縁から所定間隔をあけて延びる補修基準線が形成され、
前記シュラウドは、母材の表面にコーティング層が形成されてなり、前記補修基準線は、前記コーティング層とは異なる色の色違い層を、前記コーティング層の表面に積層することによって形成されていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のタービン翼を備えることを特徴とするタービン。
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