JP5881369B2 - タービン動翼及びこれを備えたガスタービン - Google Patents

Description

本発明は、タービン動翼及びこれを備えたガスタービンに関する。

近年、ガスタービンの高温、高効率化が進み、これに伴ってタービン動翼の翼高さも増大化（長大翼化）傾向にある。特に、後方段動翼では、排出される燃焼ガスの熱エネルギーを抑える必要があり、翼高さの増大化が著しくなっている。このような動翼では、翼高さの増大化に伴って振動数が低下することで、フラッターなどの不安定な振動モードが発生する可能性が高まる。

そこで、各タービン動翼を構成する翼本体の先端にチップシュラウドが配され、構造減衰を増加させることで不安定な振動モードの発生を抑えている。このチップシュラウドもガスタービンの高温化にともない冷却する必要があるため、該チップシュラウド内には冷却構造が形成されている。

このような冷却構造としては、例えば特許文献１に示すように、翼本体を冷却した冷却空気をチップシュラウドの冷却にも使用すべく、翼本体内の冷却路と連通するキャビティをチップシュラウド内に形成したものが知られている。このキャビティは、チップシュラウドに冷却路と連通する凹部を形成し、当該凹部の開口をプラグで閉塞することで形成される。これにより、冷却空気をキャビティに導入し、該キャビティを介して冷却媒体をチップシュラウドの外周に供給することで該チップシュラウドの冷却を図っている。

また、特許文献２には、ロータの回転による遠心力で上記プラグが外れてしまうことを防ぐために、凹部の一対の側面にそれぞれ取付溝を形成し、該取付溝にプラグを挿入することで凹部の開口を閉塞してキャビティを構成する技術が記載されている。より具体的には、この特許文献２の取付溝はロータの軸方向に対向するように形成されており、該取付溝に一枚のプラグが周方向から挿入されることで開口が閉塞されるようになっている。

特開２０００−２９７６０４号公報 特開２０１０−３１８６５号公報

しかしながら、上記特許文献２の技術では、プラグにおける取付溝に挿入されていない部分が遠心力によってロータの径方向外側に膨らんでしまうという問題がある。即ち、一対の取付溝がロータの軸方向に対向してこれら取付溝同士の間隔がある程度離間しているため、プラグに作用する遠心力やキャビティ内外の圧力差によってプラグの中央部が径方向外側にクリープ変形し易くなってしまう。したがって、このクリープ変形に基くプラグ自体の膨らみにより、長期間にわたって使用した場合にはプラグが損傷してしまうおそれがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、プラグの耐久性を向上させることが可能なタービン動翼及びこれを備えたガスタービンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提供している。
即ち、本発明に係るタービン動翼は、ロータ本体から径方向に延びるように取り付けられる翼本体と、該翼本体の前記径方向外側に固定されたチップシュラウドとを備えるタービン動翼において、前記翼本体内に前記径方向に延びて冷却媒体が流通する冷却路が形成され、前記チップシュラウドは、前記径方向外側に開口するように外周端面から凹んで前記冷却路の前記径方向外側の端部と連通する凹部が形成されるともに、該凹部の側面に取付溝が形成されたシュラウド本体と、前記取付溝に順次挿入されることで互いに協働して前記凹部の開口を閉塞する複数のプラグ片を有するプラグとを備え、前記凹部は、前記外周端面に沿う方向を長手方向として延在し、前記取付溝は、前記長手方向に沿う一対の前記側面に形成され、複数の前記プラグ片は、互いに当接するように前記長手方向に並んで前記凹部の開口を閉塞していることを特徴とする

このような特徴のタービン動翼によれば、プラグを複数のプラグ片で形成し、各プラグ片のそれぞれを取付溝に挿入したため、プラグを一枚物として構成した場合に比べて膨らみによる破損を低減させることができる。
さらに、このような特徴のタービン動翼では、凹部の長手方向に沿う一対の側面に取付溝が形成されていることから、一対の側面の対向方向は凹部の短手方向となる。したがって、凹部の短手方向に沿う側面に取付溝を形成した場合に比べて、一対の取付溝の間隔が狭く設定される。これにより、取付溝に挿入されるプラグ片における該取付溝の対向方向の間隔も狭く設定することができるため、遠心力によるプラグ片の変形を低減させることができ、該プラグ片の膨らみをより一層低減させることが可能となる。

さらに、本発明に係るタービン動翼において、前記冷却路は、前記翼本体の内部に複数が形成されており、これら複数の冷却路の径方向外側の端部は、前記ロータ本体の周方向及び軸線方向にそれぞれ傾斜する方向に配列されており、前記凹部は、前記冷却路の径方向外側の端部の配列方向を前記長手方向として延在していることが好ましい。

凹部の長手方向が周方向及び軸線方向に傾斜する方向に延在することになるため、例えばチップシュラウドの外周端面に、プラグ片を挿入する際の障害物がある場合であっても、該プラグ片を容易に取付溝に挿入することができる。また、ロータの回転加速度によってプラグ片が外れてしまうことを防止できる。

また、本発明に係るタービン動翼において、前記シュラウド本体は、前記凹部の長手方向の少なくとも一端側に、前記プラグ片を前記取付溝に挿入するためのプラグ挿入口を有することが好ましい。

これによって、容易かつ確実に取付溝にプラグ片を挿入することができる。

さらに、本発明に係るタービン動翼において、前記シュラウド本体は、前記外周端面から突出して、前記ロータ本体の周方向に延びるとともに前記ロータ本体の軸線方向に間隔をあけて配置された複数のチップフィンを有し、前記凹部は、前記複数のチップフィンの間に形成されていることが好ましい。

このような複数のチップフィンがシュラウド本体の外周端面に形成されている際であっても、プラグが複数のプラグ片からなることにより、チップフィンが障害となり難く、これらプラグ片を容易に取付溝に挿入することができる。
また、上述したように凹部が周方向及び軸線方向に傾斜して形成した場合には、チップフィンが存在する場合であってもより容易にプラグ片を取付溝に挿入することができる。

また、本発明に係るガスタービンは、上記いずれかのタービン動翼が取り付けられている前記ロータ本体と、該ロータ本体を回転可能に覆うケーシングとを備えていることを特徴とする。
このような特徴のガスタービンでは、上述したタービン動翼を備えているため、プラグの膨らみを低減させることができる。

本発明に係るタービン動翼及びガスタービンによれば、プラグを各プラグ片に分割したことにより遠心力に基く膨らみを低減させることができ、プラグの耐久性を向上させることが可能なる。

本発明の実施形態に係るガスタービンの全体図である。 本発明の実施形態に係るガスタービンのタービン動翼をロータの周方向から見た図である。 本発明の実施形態に係るガスタービンのタービン動翼をロータの径方向外側から見た図である。 シュラウド本体をロータの径方向外側から見た図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。 取付溝にプラグ片を挿入する手順を説明する図である。 第一変形例に係るタービン動翼をロータの径方向外側から見た図である。 第二変形例に係るタービン動翼をロータの径方向外側から見た図である。 第三変形例に係るタービン動翼をロータの径方向外側から見た図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機３と、圧縮機３から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスＧを生成する燃焼器４と、燃焼器４から供給される燃焼ガスＧにより回転駆動されるタービン５とを備えている。

圧縮機３は、ロータ本体２を回転可能に覆う圧縮機ケーシング３ａと、ロータ本体２に固定されて環状に配列された複数の圧縮機動翼３ｂと、圧縮機ケーシング３ａに支持されて環状に配列された複数の圧縮機静翼３ｃとを備え、圧縮機動翼３ｂ及び圧縮機静翼３ｃは、ロータの軸線Ｏ方向に複数段交互に配されている。

また、タービン５は、ロータ本体２を回転可能に覆い、内部を燃焼ガス流路Ｆとするタービンケーシング５ａと、ロータ本体２に固定され環状に配列された複数のタービン動翼１０と、タービンケーシング５ａに支持されて環状に配列された複数のタービン静翼５ｂとを備え、タービン動翼１０及びタービン静翼５ｂは、ロータ本体２の軸線Ｏ方向に複数段交互に配されている。
なお、以下では、ロータ本体２の径方向を単に「径方向」と称するとともにロータ本体２の周方向を単に「周方向」と称し、さらに、該ロータ本体２の軸線Ｏ方向を単に「軸線Ｏ方向」と称する。

次に、タービン動翼１０の詳細について図を参照して説明する。
図２に示すように、タービン動翼１０は、図１における燃焼ガス流路Ｆ内に配される翼本体１１と、翼本体１１の径方向外側に固定されたチップシュラウド２０とを備えている。なお、図示は省略するが、翼本体１１の径方向内側には、該翼本体１１から張り出すように設けられたプラットフォームと、プラットフォームからさらに径方向内側に突出する翼根が設けられている。この翼根がロータ本体２の外周面に取り付けられることで、タービン動翼１０がロータ本体２に一体に固定される。

翼本体１１は、図２に示すように、ロータ本体２から該ロータ本体２の径方向外側に向かって延びるように設けられている。また、この翼本体１１は、図３に示すように、軸線Ｏ方向に沿って燃焼ガス流路上流側となる前縁から下流側となる後縁にかけて周方向一方側（ロータ本体２の回転方向前方側、図３及び図４の下側）へ凸となるように湾曲して正圧面１２及び負圧面１３が形成された翼形状の断面を有している。この断面形状は、軸線Ｏ方向他方側（ガス流路の下流側、図２〜図４の右側）に向かうに従って周方向他方側（ロータ本体２の回転方向後方側、図３及び４の上側）に向かうように延在する翼形状とされている。
また、翼本体１１の延在方向に直交する断面における正圧面１２と負圧面１３とから等しい距離にある点を前縁から後縁まで結んだ曲線が中心線とされており、この中心線は翼本体１１の湾曲形状と同様に湾曲している。

さらに、翼本体１１の内部には、図２に示すように、径方向に延びる複数（本実施形態では６つ）の冷却路１４が形成されている。この冷却路１４は、例えば上記中心線に沿う方向に沿って配列されるように、即ち、翼本体１１の上記断面形状の延在方向に沿って配列されるように、互いに間隔をあけて形成されており、翼本体１１の径方向内側から供給される冷却空気（冷却媒体）が当該冷却路１４内を径方向外側に向かって流通するようになっている。

チップシュラウド２０は、翼本体１１に一体に設けられたシュラウド本体３０と、該シュラウド本体３０に着脱可能に取り付けられるプラグ７０とを備えている。

シュラウド本体３０は、図２から図４に示すように、径方向に所定の厚みを有する板状をなしており、翼本体１１の径方向外側において周方向に張り出すように該翼本体１１に対して一体に固定されている。このシュラウド本体３０における径方向外側を向く面は、該シュラウド本体３０の外周端面３１とされている。

このシュラウド本体３０においては、上流側である軸線Ｏ方向一方側（ガス流路の上流側、図２〜図４の左側）を向き周方向に沿って延びる面が上流側端面４１とされ、下流側である軸線Ｏ方向他方側を向き周方向に沿って延びる面が下流側端面４２とされている。これら上流側端面４１と下流側端面４２とは互いに平行をなしている。
また、図３及び図４に示すように、チップシュラウド２０における周方向一方側を向く面が第一コンタクト面４３とされ、周方向他方側を向く面が第二コンタクト面４４とされている。

第一コンタクト面４３は、第一傾斜面４３ａと第二傾斜面４３ｂと第三傾斜面４３ｃとの３つの面から構成されている。
第一傾斜面４３ａは、上流側端面４１の周方向一方側に接続されており、軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って周方向他方側に向かって傾斜するように延在している。また、第二傾斜面４３ｂは、第一傾斜面４３ａの軸線Ｏ方向他方側に接続されており、軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って周方向一方側に向かって傾斜するように延在している。そして、第三径傾斜面は、第二傾斜面４３ｂの軸線Ｏ方向他方側に接続されており、軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って周方向一方側に向かって傾斜するように延在し、下流側端面４２の周方向他方側に接続されている。

第二コンタクト面４４は、第四傾斜面４４ａと第五傾斜面４４ｂと第六傾斜面４４ｃとの３つの面から構成されている。
第四傾斜面４４ａは、上流側端面４１における周方向一方側に接続されており第一傾斜面４３ａと平行に延びている。また、第五傾斜面４４ｂは、第四傾斜面４４ａの軸線Ｏ方向他方側に接続されており、第二傾斜面４３ｂと平行に延在している。そして、第六傾斜面４４ｃは、第五傾斜面４４ｂの軸線Ｏ方向他方側に接続されており、第三傾斜面４３ｃと平行に延在し、下流側端面４２の周方向一方側に接続されている。

なお、第一傾斜面４３ａと第二傾斜面４３ｂとの接続箇所は、第四傾斜面４４ａと第五傾斜面４４ｂとの接続箇所よりも軸線Ｏ方向一方側に位置している。また、第二傾斜面４３ｂと第三傾斜面４３ｃとの接続箇所は、第五傾斜面４４ｂと第六傾斜面４４ｃとの接続箇所よりも軸線Ｏ方向一方側に位置している。

各タービン動翼１０がロータ本体２に取り付けられた際には、シュラウド本体３０の第一コンタクト面４３における第二傾斜面４３ｂは、隣り合うチップシュラウド２０の第二コンタクト面４４における第五傾斜面４４ｂに摺動可能に当接する。これにより、複数のチップシュラウド２０により円環状のリングが構成される。

以上のような、上流側端面４１、下流側端面４２、第一コンタクト面４３及び第二コンタクト面４４によって、シュラウド本体３０は、径方向外側から見た外周端面３１の形状がＺ字状をなしている。

このシュラウド本体３０の外周端面３１には、図２〜図４に示すように、第一チップフィン５１、第二チップフィン５２及び凹部６０が設けられている。
第一チップフィン５１は、外周端面３１における軸線Ｏ方向一方側に近接した箇所に設けられており、該外周端面３１から径方向外側に突出し、外周端面３１の周方向全域にわたって上流側端面４１と平行に延びている。なお、第一チップフィン５１の周方向の両端は、それぞれ第一傾斜面４３ａ及び第四傾斜面４４ａに接続されている。
また、第二チップフィン５２は、外周端面３１における軸線Ｏ方向他方側に近接した箇所に設けられており、第一チップフィン５１同様に該外周端面３１から径方向外側に突出し、外周端面３１の周方向全域にわたって下流側端面４２と平行に延びている。なお。第二チップフィン５２の周方向の両端は、それぞれ第三傾斜面４３ｃ及び第六傾斜面４４ｃに接続されている。
このようにして、第一チップフィン５１及び第二チップフィン５２は、互いに軸線Ｏ方向に離間して平行に設けられている。これら第一チップフィン５１及び第二チップフィン５２によって、タービン動翼１０とタービンケーシングとの間のシール性が確保される。

凹部６０は、外周端面３１における上記第一チップフィン５１と第二チップフィン５２との間において、該外周端面３１から径方向内側に凹んで径方向外側に開口するように形成されている。この凹部６０は、外周端面３１に沿う方向を長手方向として延在しており、本実施形態では、軸線Ｏ方向他方側に向かうに従って周方向他方側に向かう方向を長手方向として延在している。即ち、この凹部６０は、翼本体１１の上記断面形状の延在方向と同様、ロータ本体２本体の周方向及び軸線Ｏ方向にそれぞれ傾斜する方向を長手方向として延在している。この凹部６０の長手方向の両端の縁部はそれぞれ円弧状をなしており、該凹部６０の短手方向の両側の縁部は互いに平行に長手方向に延びる直線状をなしている。

そして、図２、図４及び図５に示すように、凹部６０の底面６２には、上記複数の冷却路１４のうちの一部の冷却路１４（本実施形態では６つの冷却路１４のうちの３つ）の径方向外側の端部が開口している。これによって、凹部６０とこれら一部の冷却路１４とは連通状態とされている。
即ち、複数の冷却路１４の径方向外側の端部は、翼本体１１の上記断面形状の延在方向に対応してロータ本体２本体の周方向及び軸線Ｏ方向にそれぞれ傾斜する方向に配列されている。そして、これら冷却路１４の端部の配列方向を長手方向として凹部６０が延在するように形成されていることにより、凹部６０内に一部の冷却路１４の端部が開口している。

また、シュラウド本体３０内には、該凹部６０内と第一コンタクト面４３の第三傾斜面４３ｃとを連通する複数の冷却孔６３（図２参照）が形成されているとともに、該凹部６０内と第二コンタクト面４４の第四傾斜面４４ａとを連通する複数の冷却孔６３（図示省略）が形成されている。さらに、シュラウド本体３０内には、凹部６０内と第一コンタクト面４３の第一傾斜面４３ａとを連通する複数の冷却孔６４が形成されている。これら冷却孔６３、６４の第三傾斜面４３ｃ、第四傾斜面４４ａ及び第一傾斜面４３ａにおける開口は、第三傾斜面４３ｃ、第四傾斜面４４ａ及び第一傾斜面４３ａの延在方向に沿って配列されている。

ここで、外周端面３１における第一チップフィン５１よりも軸線Ｏ方向他方側に位置し、第一傾斜面４３ａ及び第四傾斜面４４ａに接続される領域は、該外周端面３１の第一主面３２とされている。
また、外周端面３１における凹部６０の長手方向手前側（長手方向一端側、即ち、軸線Ｏ方向一方側かつ周方向一方側）の箇所は、第一主面３２よりも一段径方向外側に平坦状に隆起した挿入面３６とされている。

そして、外周端面３１における凹部６０の長手方向手前側を除く縁部を含む領域は、該凹部６０を短手方向両側及び長手方向奥側（軸線Ｏ方向他方側かつ周方向他方側）から囲うように第一主面３２及び挿入面３６よりも径方向外側に隆起した第二主面３３とされている。したがって、凹部６０は、外周端面３１の第二主面３３から径方向内側に凹むように形成されている。また、凹部６０の長手方向手前側は、挿入面３６側に開口している。

外周端面３１の第一主面３２には、複数の冷却路１４のうちの一部（本実施形態においては６つの冷却路１４のうちの２つ）が開口している。また、外周端面３１の第二主面３３における凹部６０の長手方向奥側の箇所には、複数の冷却路１４のうちの一部（本実施形態においては６つの冷却路１４のうちの１つ）が開口している。

そして、図５に示すように、凹部６０におけるその長手方向に沿う一対の側面６１、即ち、該凹部６０短手方向に対向する一対の側面６１には、該長手方向に沿って延びる取付溝６１ａが形成されている。この取付溝６１ａは、一対の側面６１からそれぞれ矩形に後退するように凹む溝であって、凹部６０の長手方向全域にわたって延びている。

この取付溝６１ａの径方向位置は、挿入面３６の径方向位置と略同一とされている。上述した凹部６０の挿入面３６側への開口は、後述するプラグ７０を当該取付溝６１ａに挿入するためのプラグ挿入口６５とされている。なお、プラグ挿入口６５と第一チップフィン５１との軸線Ｏ方向の間隔は、後述する第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２がプラグ挿入口６５に挿入可能となる分だけの寸法が確保されている。

プラグ７０は、図３及び図６に示すように、複数のプラグ片から構成されており、本実施形態では２つの第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２の二つのプラグ片から構成されている。
第一プラグ片７１は、取付溝６１ａの径方向の溝幅と略同一の厚みを有する板状の部材であって、取付溝６１ａに挿入されることで、凹部６０の開口における長手方向奥側の領域を閉塞可能とされている。
この第一プラグ片７１が凹部６０の開口における長手方向奥側の領域を閉塞するように取付溝６１ａに挿入された際の該第一プラグ片７１の上記長手方向手前側を向く端面は、該長手方向奥側に向かうに従って凹部６０の短手方向一方側に向かって傾斜する第一当接端面７１ａとされている。
なお、第一プラグ片７１の上記長手方向奥側を向く端面は、凹部６０の開口の形状に対応して円弧状をなしている。

また、第二プラグ片７２は、第一プラグ片７１同様、取付溝６１ａの径方向の溝幅と略同一の厚みを有する板状の部材であって、凹部６０の開口における長手方向手前側の領域を閉塞可能とされている。
この第二プラグ片７２が凹部６０の開口における長手方向手前側の領域を閉塞するように取付溝６１ａに挿入された際の該第二プラグ片７２の上記長手方向奥側を向く端面は、該長手方向奥側に向かうに従って凹部６０の短手方向一方側に向かって傾斜する第二当接端面７２ａとされている。

これら第一プラグ片７１、第二プラグ片７２は、取付溝６１ａに挿入された際に、並ぶようにして第一当接端面７１ａ及び第二当接端面７２ａが互いに当接することにより、協働して凹部６０の開口を閉塞する。このように、第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２からなるプラグ７０によって凹部６０の開口が閉塞されることによって、図５に示すように、チップシュラウド２０内には該チップシュラウド２０外部と隔離された空間であるキャビティＣが画成される。

プラグ７０によって凹部６０の開口を閉塞する際には、図６（ａ）に示すように、まず第一プラグ片７１をその先端側、即ち、端面が円弧状をなす側からプラグ挿入口６５を介して取付溝６１ａに挿入する。これによって、第一プラグ片７１の両側が取付溝６１ａにそれぞれ挟み込まれた状態となり、第一プラグ片７１の径方向の移動が規制される。そして、この状態で第一プラグ片７１を凹部６０の長手方向奥側にスライドさせることで、凹部６０の開口の長手方向奥側の領域に第一プラグ片７１を配置させて、第一プラグ片７１の先端を凹部６０の長手方向奥側に当接させる。

続いて、図６（ｂ）に示すように、第二プラグ片７２をその先端側、即ち、第二当接端面７２ａ側からプラグ挿入口６５を介して取付溝６１ａに挿入する。これによって、第二プラグ片７２の両側が取付溝６１ａにそれぞれ挟み込まれた状態となり、第一プラグ片７１の径方向の移動が規制される。そして、この状態で第二プラグ片７２を凹部６０の長手方向奥側にスライドさせることで、凹部６０の開口の長手方向手前側の領域に第一プラグ片７１を配置させて、第二当接端面７２ａを第一プラグ片７１の第一当接端面７１ａに当接させる。
このように第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２が取付溝６１ａに順次挿入されることで、凹部６０の開口がその全域にわたって閉塞され、上記キャビティＣが形成される。

以上のような構成のガスタービン動翼１０を備えたガスタービン１においては、運転時に冷却空気が該翼本体１１内の冷却路１４に径方向内側から供給される。これによって、翼本体１１が内部から冷却される。
また、各冷却路１４の径方向外側の端部に到達した冷却空気は、チップシュラウド２０内のキャビティＣにて合流した後、冷却孔６３を通ってチップシュラウド２０の外部に放出される。このとき、冷却孔６３の内面が冷却空気によって冷却されることで、チップシュラウド２０がその内部から冷却される。

ここで、ガスタービンの運転時には、ロータ本体２の回転に伴い遠心力が発生し、当該遠心力がチップシュラウド２０のプラグ７０にも作用する。これに対して本実施形態では、プラグ７０を第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２から構成し、これら第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２のそれぞれを取付溝６１ａに挿入することにより凹部６０の開口を閉塞したため、プラグ７０を一枚物として構成した場合に比べて該プラグ７０の破損を低減させることができる。したがって、プラグ７０の耐久性を向上させることができ、長時間にわたってガスタービンの運転を継続させることができる。

また、このようにプラグ７０が分割されているため、プラグ挿入口６５の軸線Ｏ方向側に第一チップフィン５１及び第二チップフィン５２がある場合であっても、容易に第一プラグ片７１、第二プラグ片７２を取付溝６１ａに挿入することができる。

さらに、本実施形態では、凹部６０の長手方向に沿う一対の側面６１に取付溝６１ａが形成されていることから、一対の側面６１の対向方向は凹部６０の短手方向となる。したがって、凹部６０の短手方向に沿う側面に取付溝６１ａを形成した場合に比べて、一対の取付溝６１ａの間隔が狭く設定される。これにより、第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２における取付溝６１ａの対向方向の間隔も狭く設定することができるため、遠心力による第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２の変形を低減させることができる。
即ち、プラグ７０がその長手方向全域にわたって取付溝６１ａに対して近接するように該プラグ７０を配置することができるため、プラグ７０の中央部が遠心力によって径方向外側に変形してしまうことを極力低減させることができる。
これによって、遠心力による第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２の膨らみをより一層低減させることが可能となる。

また、本実施形態では、凹部６０の長手方向が軸線Ｏ方向から傾斜する方向に延在しているため、凹部６０のプラグ挿入口６５の軸線Ｏ方向側にチップフィンが設けられている場合であっても、当該チップフィンが妨げになることなく第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２を容易に取付溝６１ａに挿入することができる。
さらに、凹部６０の長手方向が周方向から傾斜する方向に延在しているため、ロータ本体２の周方向の回転加速度によって第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２が取付溝６１ａから外れて凹部６０が露呈してしまうことを防止できる。

また、本実施形態では、側面６１に取付溝６１ａを有する凹部６０の長手方向手前側にプラグ挿入口６５が形成されており、該プラグ挿入口６５に取付溝６１ａと略同一の径方向位置の挿入面３６が形成されているため、第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２を容易に取付溝６１ａへと案内することができる。これによって、容易かつ確実に取付溝６１ａに第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２を挿入することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。

例えば実施形態では、シュラウド本体３０における外周端面３１が第一主面３２、第二主面３３を有するものとしたが、例えば図７の模式図に示す変形例のように、滑らかな外周端面３１に凹部６０が形成されたものであってもよい。

即ち、この変形例では、外周端面３１における第一チップフィン５１と第二チップフィン５２との間の領域が、滑らかに湾曲する外周面状をなしており、当該外周端面３１から径方向外側に凹むように凹部６０が形成されている。そして、実施形態と同様に、取付溝６１ａに挿入される第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２から構成されたプラグ７０によって凹部６０の開口が閉塞されるようになっている。これによっても、実施形態同様、プラグ７０を第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２に分割したことにより、遠心力によるプラグ７０の膨らみを低減できる他、該プラグ７０を容易に取付溝６１ａに挿入することができる。

また、実施形態では、プラグ７０を第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２から構成したが、図８に示す第二変形例として、プラグ７０を３つのプラグ片７０ａ，７０ｂ，７０ｃから構成してもよい。この場合、各プラグ片７０ａ，７０ｂ，７０ｃの大きさがプラグ７０を二分割した場合よりもさらに小さくなるため、遠心力による膨らみをより低減できるとともにより取付溝６１ａに挿入し易くなる。なお、プラグ７０を４つ以上に分割してもよい。また、実施形態では取付溝６１ａは直線状に形成されていたが、第二変形例に示すように取付溝６１ａが曲線状に形成されていてもよい。

さらに、例えば第三変形例として、図９に示すように、凹部６０の長手方向に沿う一対の側面６１のうちの一方における長手方向中央側に周方向他方側に向けて開口するプラグ挿入口６５を設け、当該プラグ挿入口６５から第一プラグ片７１及び第二プラグ片７２を取付溝６１ａ内に挿入するようにしてもよい。この第三変形例では、プラグ挿入口６５から挿入されたプラグ片７０ａ，７０ｃは、取付溝６１ａに沿って長手方向手前側、奥側に一枚ずつ移動される。その後、プラグ挿入口６５にさらに一枚のプラグ片７０ｃを挿入することで、計３枚のプラグ片７０ａ，７０ｂ，７０ｃによって凹部６０の開口を閉塞することとしている。これによって、遠心力によるプラグ７０の膨らみをより低減できるとともによりプラグ７０を取付溝に挿入し易くすることができる。

また、実施形態では冷却について空気を使って行われるものとして説明したが、空気に限られるものではなく、例えば蒸気であってもよい。即ち、タービン動翼１０に複数の冷却路１４を設け、複数の冷却路１４の一部には蒸気を翼根からロータ本体２の径方向外側に向けて流し、これをチップシュラウド２０に設けられた凹部６０とプラグ７０とにより形成されたキャビティＣに回収する。次に、回収された蒸気を、複数の冷却路１４の残りを通じてロータ本体２の径方向内側に向けて流し、翼根側で回収する。この構成によれば、蒸気のような回収を要する冷却媒体を用いるタービン動翼１０において、プラグ７０の耐久性を向上することができる。

１ ガスタービン
２ ロータ本体
５ タービン
５ａ タービンケーシング
１０ タービン動翼
１１ 翼本体
１４ 冷却路
２０ チップシュラウド
３０ シュラウド本体
３１ 外周端面
５１ 第一チップフィン（チップフィン）
５２ 第二チップフィン（チップフィン）
６０ 凹部
６１ 側面
６１ａ 取付溝
６２ 底面
６５ プラグ挿入口
７０ プラグ
７０ａ プラグ片
７０ｂ プラグ片
７０ｃ プラグ片
７１ 第一プラグ片（プラグ片）
７１ａ 第一当接端面
７２ 第二プラグ片（第二プラグ片）
７２ａ 第二当接端面
Ｃ キャビティ

Claims (5)

1. ロータ本体から径方向に延びるように取り付けられる翼本体と、該翼本体の前記径方向外側に固定されたチップシュラウドとを備えるタービン動翼において、
   前記翼本体内に前記径方向に延びて冷却媒体が流通する冷却路が形成され、
   前記チップシュラウドは、
   前記径方向外側に開口するように外周端面から凹んで前記冷却路の前記径方向外側の端部と連通する凹部が形成されるともに、該凹部の側面に取付溝が形成されたシュラウド本体と、
   前記取付溝に順次挿入されることで互いに協働して前記凹部の開口を閉塞する複数のプラグ片を有するプラグとを備え、
   前記凹部は、前記外周端面に沿う方向を長手方向として延在し、
   前記取付溝は、前記長手方向に沿う一対の前記側面に形成され、
   複数の前記プラグ片は、互いに当接するように前記長手方向に並んで前記凹部の開口を閉塞している
   ことを特徴とするタービン動翼。
2. 前記冷却路は、前記翼本体の内部に複数が形成されており、
   これら複数の冷却路の径方向外側の端部は、前記ロータ本体の周方向及び軸線Ｏ方向にそれぞれ傾斜する方向に配列されており、
   前記凹部は、前記冷却路の径方向外側の端部の配列方向を前記長手方向として延在していることを特徴とする請求項１に記載のタービン動翼。
3. 前記シュラウド本体は、
   前記凹部の長手方向の少なくとも一端側に、前記プラグ片を前記取付溝に挿入するためのプラグ挿入口を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン動翼。
4. 前記シュラウド本体は、
   前記外周端面から突出して、前記ロータ本体の周方向に延びるとともに前記ロータ本体の軸線Ｏ方向に間隔をあけて配置された複数のチップフィンを有し、
   前記凹部は、前記複数のチップフィンの間に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のタービン動翼。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のタービン動翼が取り付けられている前記ロータ本体と、
   該ロータ本体を回転可能に覆うケーシングと、
   を備えていることを特徴とするガスタービン。

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