JP6121152B2 - Turbine blade and turbine - Google Patents
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Description
本発明は、作動流体の圧力による振動を減衰させるタービン翼及びタービンに関する。 The present invention relates to a turbine blade and a turbine that attenuate vibration caused by pressure of a working fluid.
一般的なタービン(例えば、ガスタービン)は、圧縮機と、燃焼器と、タービン部とを備えている。タービン部は、車室内に回転軸であるロータが回転自在に支持され、このロータの外周部に動翼が設置されると共に、車室の内壁に静翼が設置され、ガス通路に静翼と動翼とが交互に複数配設されて構成されている。圧縮機は、空気取込口から取り込まれた空気を圧縮して高温高圧の圧縮空気とし、燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を混合して燃焼させ、作動流体である高温高圧の燃焼ガスを発生させる。タービン部は、この燃焼ガスによって動翼及びロータが回転駆動され、ロータに連結された発電機等を駆動させる。 A general turbine (for example, a gas turbine) includes a compressor, a combustor, and a turbine section. In the turbine section, a rotor, which is a rotating shaft, is rotatably supported in a vehicle interior, a moving blade is installed on the outer periphery of the rotor, a stationary blade is installed on the inner wall of the vehicle compartment, and a stationary blade is installed in a gas passage. A plurality of moving blades are alternately arranged. The compressor compresses the air taken in from the air intake port into high-temperature and high-pressure compressed air, and the combustor mixes and burns fuel with this compressed air, and the high-temperature and high-pressure combustion that is the working fluid Generate gas. In the turbine section, the moving blades and the rotor are rotationally driven by the combustion gas, and the generator connected to the rotor is driven.
ところで、複数の静翼及び動翼を供えたタービン部においては、各静翼の両端部が車室に固定された円環状に配列された内側シュラウド及び外側シュラウドによってそれぞれ支持されており、各静翼には、ガスタービンの運転時に微小振動が発生する。例えば、ガスタービンの運転時に、作動流体の流動方向の上流側に位置する動翼間から流出する作動流体が、その動翼の下流側に位置する静翼に対して外力として作用し、静翼を振動させる。特に、外力の周波数と静翼の固有振動数とが一致した場合、静翼は共振状態となる。ここで、複数の静翼の内側シュラウドが独立して連結されている場合、上記の振動によって、連結部に相対変位が発生し、この相対変位による摩擦抵抗によって振動は若干減衰するものの、長期的に連結部の磨耗が進行するという問題がある。 By the way, in a turbine section provided with a plurality of stationary blades and moving blades, both end portions of each stationary blade are respectively supported by an inner shroud and an outer shroud arranged in an annular shape fixed to the casing. Micro vibrations are generated on the blades during operation of the gas turbine. For example, during operation of a gas turbine, the working fluid flowing out from between the moving blades located upstream in the flow direction of the working fluid acts as an external force on the stationary blade located downstream of the moving blade, Vibrate. In particular, when the frequency of the external force matches the natural frequency of the stationary blade, the stationary blade is in a resonance state. Here, when the inner shrouds of a plurality of stationary blades are independently connected, a relative displacement is generated in the connecting portion due to the vibration described above, and the vibration is slightly attenuated by the frictional resistance due to the relative displacement. However, there is a problem that the wear of the connecting portion proceeds.
また、昨今のタービンのタービン翼は、高効率化及び低コスト化を実現するため、薄肉化及び高アスペクト比化が進んでいる。このため、タービン翼の振動に対する強度の信頼性を向上させるために、タービン翼の振動を減衰させる振動減衰機構の採用が行われている。 Further, turbine blades of recent turbines have been made thinner and have higher aspect ratios in order to achieve higher efficiency and lower costs. For this reason, in order to improve the reliability of the strength against the vibration of the turbine blade, a vibration damping mechanism that attenuates the vibration of the turbine blade is employed.
このような静翼の振動減衰機構を備えたガスタービンとして、例えば、特許文献1には、圧縮機において、流体通路に配置された静翼と、静翼の内周端をディスクに支持する内周シュラウド及びシール部材と、圧縮状態で配置されたメッシュワイヤとを備えたガスタービンが記載されている。メッシュワイヤは、内周シュラウドとシール部材との間に形成された緩衝体収容室に圧縮状態で配置されている金属繊維部材であり、内周シュラウド及びシール部材に接触するメッシュワイヤの接触箇所がこれらに対して摺動する。この摺動によって、静翼の振動エネルギーが摺動の滑り摩擦による摩擦エネルギーに変換され、振動が減衰される。 As a gas turbine equipped with such a vibration damping mechanism for a stationary blade, for example, in Patent Document 1, in a compressor, a stationary blade disposed in a fluid passage and an inner periphery end supporting the stationary blade on a disk are disclosed. A gas turbine is described that includes a circumferential shroud and seal member and a mesh wire disposed in a compressed state. The mesh wire is a metal fiber member that is disposed in a compressed state in a buffer housing chamber formed between the inner peripheral shroud and the seal member, and the mesh wire contact point that contacts the inner peripheral shroud and the seal member is Slide against them. By this sliding, the vibration energy of the stationary blade is converted into frictional energy due to sliding friction of sliding, and the vibration is attenuated.
また、静翼の振動減衰機構を備えたガスタービンとして、例えば、特許文献2には、静翼体の端部に配置されたシュラウド部と、シュラウド部との間に空間を形成する端部筐体と、空間に配置され、シュラウド部と端部筐体とを離間させる方向に付勢する弾性部材と、を備えたガスタービンが記載されている。そして、弾性部材であるバネは、シュラウド部と摺動することによって、静翼(静翼体及びシュラウド部を含む)の振動エネルギーが摺動の滑り摩擦による摩擦エネルギーに変換され、振動が減衰される。 Moreover, as a gas turbine provided with a vibration damping mechanism for a stationary blade, for example, Patent Document 2 discloses an end housing that forms a space between a shroud portion disposed at an end portion of the stationary blade body and the shroud portion. A gas turbine is described that includes a body and an elastic member that is disposed in space and biases the shroud portion and the end housing in a direction to separate them. When the spring, which is an elastic member, slides on the shroud portion, the vibration energy of the stationary blade (including the stationary blade body and the shroud portion) is converted to the friction energy by sliding sliding friction, and the vibration is attenuated. The
しかしながら、特許文献1に記載されたガスタービンにおいて、内周シュラウド及びシール部材に接触するメッシュワイヤの接触箇所のこれらに対する摺動によって、静翼の固有振動数が変化するという問題がある。また、静翼の固有振動数が変化すると、静翼の固有振動数を正確に予測し、静翼に作用すると予想される励振周波数からずらす、すなわち、離調させる設計が困難になるという問題がある。また、特許文献2に記載されたガスタービンにおいても、同様の問題がある。 However, in the gas turbine described in Patent Document 1, there is a problem that the natural frequency of the stationary blade changes due to the sliding of the mesh wire contact portion that contacts the inner shroud and the seal member. In addition, when the natural frequency of the stationary blade changes, it is difficult to accurately predict the natural frequency of the stationary blade and deviate from the excitation frequency that is expected to act on the stationary blade, that is, to detune the design. is there. The gas turbine described in Patent Document 2 also has the same problem.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、タービンの稼働中に、タービン翼の振動を減衰させつつ、タービン翼の固有振動数の変化を抑制するタービン翼及びタービンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a turbine blade and a turbine that suppress changes in the natural frequency of the turbine blade while attenuating the vibration of the turbine blade during operation of the turbine. The purpose is to provide.
上記の課題を解決するための本発明に係るタービン翼は、作動流体が流動する空間に配置される複数の翼体と、該翼体の端部を支持するシュラウドと、隣接する前記シュラウド間を連結して円環状に形成したダンパー機構と、を備え、該ダンパー機構は、隣接する前記シュラウド間の相対運動に対して粘弾性を有し、前記粘弾性の性質によって前記シュラウド間の相対運動を抑制することを特徴とするものである。このうち、前記翼体は、先端部が前記シュラウドに支持される静翼体であり、前記ダンパー機構は、隣接する前記静翼体を支持する前記シュラウド間を内周方向に連結して円環状に形成するものとしてもよい。また、前記翼体は、先端部が前記シュラウドに支持される動翼体であり、前記ダンパー機構は、隣接する前記動翼体を支持する前記シュラウド間を外周方向に連結して円環状に形成するものとしてもよい。 In order to solve the above problems, a turbine blade according to the present invention includes a plurality of blade bodies disposed in a space in which a working fluid flows, a shroud that supports an end portion of the blade body, and a space between the adjacent shrouds. A damper mechanism that is connected and formed in an annular shape, the damper mechanism having viscoelasticity relative to the relative movement between the adjacent shrouds, and the relative movement between the shrouds depending on the properties of the viscoelasticity. It is characterized by suppression . Of these, the blade body is a stationary blade body having a tip portion supported by the shroud, and the damper mechanism is formed by connecting between the shrouds supporting the adjacent stationary blade bodies in an inner circumferential direction. It is good also as what is formed. Further, the blade body is a moving blade body whose tip is supported by the shroud, and the damper mechanism is formed in an annular shape by connecting the shrouds supporting the adjacent moving blade bodies in the outer circumferential direction. It is good also as what to do.
これによって、隣接する2つのシュラウドをダンパー機構によって連結した構造とすることによって、ダンパー機構の粘弾性の性質により、タービン翼に発生する振動を減衰させることができ、タービン翼の耐久性を向上させることができる。また、隣接する2つのシュラウドの間にダンパー機構を設けることによって、シュラウド間の距離の変化に対する剛性が小さいので、タービン翼の固有振動数の変化を抑制することができる。したがって、タービン翼の固有振動数の予測が容易となり、タービン翼に作用すると予想される励振周波数からずらす離調設計が可能となる。 Thus, by adopting a structure in which two adjacent shrouds are connected by a damper mechanism, the vibration generated in the turbine blade can be attenuated by the viscoelastic property of the damper mechanism, and the durability of the turbine blade is improved. be able to. Further, by providing a damper mechanism between two adjacent shrouds, the rigidity with respect to the change in the distance between the shrouds is small, so that the change in the natural frequency of the turbine blade can be suppressed. Therefore, the natural frequency of the turbine blade can be easily predicted, and a detuning design can be made to deviate from the excitation frequency expected to act on the turbine blade.
また、本発明に係るタービン翼は、前記ダンパー機構が、隣接する前記シュラウド間を、弾性を有するバネ部、及び粘性を有するダッシュポット部によって連結する機構であることを特徴としている。 Moreover, the turbine blade according to the present invention is characterized in that the damper mechanism is a mechanism for connecting the adjacent shrouds with a spring portion having elasticity and a dashpot portion having viscosity.
これによって、ダンパー機構は、隣接するシュラウド間の相対運動に対して粘弾性を具備し、ガスタービンの運転中に発生するタービン翼の振動、すなわち、隣接するシュラウド間に発生する微小運動を減衰させることができる。 Thereby, the damper mechanism has viscoelasticity with respect to the relative movement between adjacent shrouds, and attenuates the vibration of the turbine blades generated during operation of the gas turbine, that is, the minute movement generated between the adjacent shrouds. be able to.
また、本発明に係るタービン翼は、前記ダンパー機構が、隣接する前記シュラウド間の対向面のうち、一方の前記対向面から該対向面を有する前記シュラウドの内部に向かって形成された凹部に設置されたゴム部材である減衰部と、他方の前記対向面から一方の前記対向面に向かって延設された連結部と、を有し、該連結部の延出部分は、前記減衰部内に埋設されたことを特徴としている。 Further, in the turbine blade according to the present invention, the damper mechanism is installed in a recess formed from one of the opposing surfaces toward the inside of the shroud having the opposing surface among the opposing surfaces between the adjacent shrouds. A damping portion that is a rubber member, and a connecting portion that extends from the other facing surface toward the one facing surface, and the extending portion of the connecting portion is embedded in the damping portion It is characterized by that.
このように、減衰部はゴム部材であることによりシュラウドへの設置が容易であり、簡易にダンパー機構を構成することができる。 Thus, since the damping part is a rubber member, it can be easily installed on the shroud, and a damper mechanism can be configured easily.
また、本発明に係るタービン翼は、前記ダンパー機構が、隣接する前記シュラウド間の対向面のうち、一方の前記対向面から該対向面を有する前記シュラウドの内部に向かって形成された凹部に設置された金属繊維の編み上げ構造体である減衰部と、他方の前記対向面から一方の前記対向面に向かって延設された連結部と、を有し、該連結部の延出部分は、前記減衰部内に埋設されたことを特徴としている。また、前記金属繊維は、インコネル(登録商標)によって形成されることが望ましい。 Further, in the turbine blade according to the present invention, the damper mechanism is installed in a recess formed from one of the opposing surfaces toward the inside of the shroud having the opposing surface among the opposing surfaces between the adjacent shrouds. The metal fiber braided structure, and a connecting portion extending from the other facing surface toward the one facing surface, and the extending portion of the connecting portion includes It is characterized by being embedded in the attenuation part. The metal fiber is preferably formed of Inconel (registered trademark).
このように、金属繊維をインコネル(登録商標)によって形成することによって、高温高圧である作動流体に対して、耐高温性を確保することができる。 Thus, by forming the metal fiber from Inconel (registered trademark), high temperature resistance can be ensured for the working fluid having high temperature and pressure.
また、本発明に係るタービンは、タービン車室と、該タービン車室内に、複数配設された上記のいずれか1つのタービン翼と、該タービン翼の中心に配置されたロータと、を備え、前記タービン翼に作動流体が流動することによって前記ロータが回転することを特徴とするものである。 Further, a turbine according to the present invention includes a turbine casing, a plurality of any one of the above-described turbine blades disposed in the turbine casing, and a rotor disposed at the center of the turbine blade, The rotor rotates as the working fluid flows through the turbine blades.
これによって、隣接する2つのシュラウドをダンパー機構によって連結した構造とすることによって、ダンパー機構の粘弾性の性質により、タービン翼に発生する振動を減衰させることができ、タービン翼の耐久性を向上させたタービンを得ることができる。 As a result, by using a structure in which two adjacent shrouds are connected by a damper mechanism, the vibration generated in the turbine blades can be attenuated due to the viscoelastic nature of the damper mechanism, thereby improving the durability of the turbine blades. Turbine can be obtained.
本発明に係るタービン翼によれば、タービンの稼働中に、タービン翼の振動を減衰させつつ、タービン翼の固有振動数の変化を抑制することができる。 According to the turbine blade according to the present invention, it is possible to suppress a change in the natural frequency of the turbine blade while attenuating the vibration of the turbine blade during operation of the turbine.
[実施形態1]
(ガスタービン1の概略構成及び動作)
図1は、実施形態1に係るガスタービンの概略構成図である。図1を参照しながら、実施形態1のガスタービン1の構造の概略について説明する。
[Embodiment 1]
(Schematic configuration and operation of the gas turbine 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the first embodiment. An outline of the structure of the gas turbine 1 of the first embodiment will be described with reference to FIG.
実施形態1に係るガスタービン1は、図1に示すように、圧縮機11と、燃焼器12と、タービン部13と、排気室14とを備えている。また、圧縮機11、燃焼器12及びタービン部13の中心部には、ロータ19が貫通して配置されている。このロータ19の排気室14側の端部には、発電機(図示せず)が連結されている。
As shown in FIG. 1, the gas turbine 1 according to the first embodiment includes a
圧縮機11は、外部の空気を空気取込口15から取り込み、圧縮して高温高圧の圧縮空気を生成する機構である。
The
燃焼器12は、圧縮機11によって生成された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火及び燃焼させて燃焼ガスを生成する装置である。
The
タービン部13は、燃焼器12で生成された燃焼ガスによってロータ19に回転動力を発生させる機構である。このタービン部13は、タービン車室16と、タービン車室16内に設けられた複数のタービン静翼17及びタービン動翼18とを備えている。タービン静翼17は、タービン車室16の内壁面に周方向に沿って、固定されている。タービン動翼18は、ロータ19に形成された円盤状のディスクの外周に周方向に沿って固定されている。複数のタービン静翼17及びタービン動翼18は、ロータ19の軸方向に沿って、複数段に亘って交互に配設されている。
The
排気室14は、タービン部13内のタービン静翼17及びタービン動翼18が配設され、作動流体である燃焼ガスが通過する作動流体通路に連通し、作動流体通路を通過した燃焼ガスを外部に排出する。
The
圧縮機11の空気取込口15から取り込まれた空気は、圧縮機11によって圧縮され、高温高圧の圧縮空気が生成される。燃焼器12は、この圧縮空気に対して燃料を供給し、点火及び燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを生成する。この作動流体である燃焼ガスが、タービン部13内のタービン静翼17及びタービン動翼18が配置された作動流体通路を通過することによって、タービン動翼18及びロータ19が回転駆動し、ロータ19に連結された発電機が駆動する。作動流体通路を通過した燃焼ガスは、排気室14から外部に排出される。
The air taken in from the
(タービン静翼17の構造)
図2は、実施形態1の静翼を示す概略図である。図2を参照しながら、タービン静翼17の構造について説明する。
(Structure of turbine stationary blade 17)
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the stationary blade of the first embodiment. The structure of the turbine
タービン静翼17は、図2に示すように、静翼体21のロータ19の径方向の内側部分である先端部が内側シュラウド22に支持され、ロータ19の径方向の外側部分である基端部が外側シュラウド23に支持されて構成されている。これらの複数の内側シュラウド22は、互いに連結し、円環状の内側シュラウド環24を形成する。また、複数の外側シュラウド23は、互いに連結し、円環状の外側シュラウド環25を形成し、外側シュラウド環25は、タービン部13の内壁面に固定される。
As shown in FIG. 2, the
このように構成されたタービン静翼17は、ガスタービン1の運転時に、タービン部13内における作動流体の流動方向の上流側に位置するタービン動翼18から流出する作動流体による外力を受けて振動する。そこで、実施形態1に係るガスタービン1のタービン静翼17には、その振動を減衰させる振動減衰機構が備えられている。
The turbine
(ダンパー機構31による振動減衰作用)
図3は、実施形態1の静翼のダンパー機構の例を示す概略図であり、図4は、実施形態1のダンパー機構の等価構造図である。図3及び図4を参照しながら、タービン静翼17のダンパー機構31について説明する。
(Vibration damping action by damper mechanism 31)
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the damper mechanism of the stationary blade according to the first embodiment, and FIG. 4 is an equivalent structure diagram of the damper mechanism according to the first embodiment. The
図3に示すように、タービン静翼17の内側シュラウド環24の周方向に隣接する一対の内側シュラウド22のうち、紙面視左側の内側シュラウド22を内側シュラウド22aとし、紙面視右側の内側シュラウド22を内側シュラウド22bとする。また、内側シュラウド22aに支持された静翼体21を静翼体21aとし、内側シュラウド22bに支持された静翼体21を静翼体21bとする。また、内側シュラウド22a、22bにおいて、互いに対向する面をそれぞれ内側シュラウド対向面34a、34bとする。内側シュラウド対向面34aから内側シュラウド22aの内部に向かって形成された凹部には減衰部33が設置されている。また、内側シュラウド22a、22bを連結するための突起部である連結部32が、内側シュラウド対向面34bから内側シュラウド対向面34aに向かって延設されており、連結部32の延出部分は、内側シュラウド22aの減衰部33内に収納されている。少なくとも連結部32及び減衰部33によって、タービン静翼17において発生する振動を減衰する振動減衰機構であるダンパー機構31が構成されると共に、内側シュラウド22a、22bが互いに連結される。このように、内側シュラウド環24を構成する全ての内側シュラウド22において、隣接する内側シュラウド22との間にダンパー機構31を設置する。
As shown in FIG. 3, of the pair of
図4は、図3に示すダンパー機構31の機能を説明するためのダンパー機構31の等価構造図を示す。ダンパー機構31は、等価的に、内側シュラウド22a、22bが、弾性を示すバネ部41、及び粘性を示すダッシュポット部42によって並列に連結される構造で表される。ダッシュポット部42の具体的な構成としては、減衰部33の内部に、オイルが満たされたシリンダ内において貫通穴が形成されたピストンバルブが移動する周知の構造が内蔵された構成が考えられる。このように構成されたダンパー機構31は、内側シュラウド22a、22bが離間する方向に外力が働くと、時間経過に伴い内側シュラウド22a、22b間の距離が大きくなり、外力がなくなると時間経過に伴い元の状態(バネ部41の伸びがない状態)に戻る。すなわち、ダンパー機構31は、内側シュラウド22a、22bの相対運動に対して粘弾性の性質を示す。このように、粘弾性の性質を有するダンパー機構31は、ガスタービン1の運転中に発生するタービン静翼17の振動、すなわち、内側シュラウド22a、22b間に発生する微小運動を減衰させることができる。なお、ダンパー機構31は、等価的に、内側シュラウド22a、22bが、バネ部41及びダッシュポット部42によって並列に連結される構造としたが、これに限定されるものではない。すなわち、ダンパー機構31は、等価的に、内側シュラウド22a、22bが、バネ部41とダッシュポット部42との直列構造によって連結される構造であってもよい。
FIG. 4 is an equivalent structural diagram of the
以上のように、隣接する2つの内側シュラウド22をダンパー機構31によって連結した構造とすることによって、ダンパー機構31の粘弾性の性質により、タービン静翼17に発生する振動を減衰させることができ、タービン静翼17の耐久性を向上させることができる。また、隣接する2つの内側シュラウド22の間にダンパー機構31を設けることによって、内側シュラウド22間の距離の変化に対する剛性が小さいので、タービン静翼17の固有振動数の変化を抑制することができる。したがって、タービン静翼17の固有振動数の予測が容易となり、タービン静翼17に作用すると予想される励振周波数からずらす離調設計が可能となる。
As described above, by adopting a structure in which two adjacent
なお、図3に示すように、減衰部33は、内側シュラウド22aに形成された凹部に設置され、連結部32は、内側シュラウド22bの内側シュラウド対向面34bから延設される構造としたが、これに限定されるものではない。すなわち、連結部32及び減衰部33によって構成されるダンパー機構31をユニット化し、内側シュラウド22a、22bそれぞれに凹部を形成して、その凹部にユニット化したダンパー機構31を嵌め込んで固定する構造としてもよい。これによって、複数の内側シュラウド22を互いに連結して、内側シュラウド環24を形成する際の作業効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 3, the
また、図3に示すように、タービン静翼17の隣接する2つの内側シュラウド22の間にダンパー機構31が設けられる構造としたが、これに限定されるものではない。すなわち、タービン静翼17の内側シュラウド22と同様に、タービン動翼18の動翼体の先端部を支持する外周シュラウドが互いに連結して円環状に形成された外周シュラウド環において、隣接する外周シュラウドとの間にダンパー機構31を適用してもよい。これによって、タービン静翼17に発生する振動と同様に、タービン動翼18に発生する振動についても、前述と同様の効果を得ることができる。
In addition, as shown in FIG. 3, the
また、振動減衰機構であるダンパー機構31を備えたタービン静翼17は、ガスタービンに備えられるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、蒸気タービンその他の回転機械に備えられるタービン翼についても、ダンパー機構31を適用することができる。
Moreover, although the turbine
[実施形態2]
実施形態2のタービン翼の振動減衰構造について、実施形態1のタービン翼の振動減衰構造と相違する点を中心に説明する。なお、実施形態2のガスタービンの概略構成及び動作は、実施形態1のガスタービンの概略構成及び動作と同様である。
[Embodiment 2]
The turbine blade vibration damping structure of the second embodiment will be described focusing on differences from the turbine blade vibration damping structure of the first embodiment. The schematic configuration and operation of the gas turbine of the second embodiment are the same as the schematic configuration and operation of the gas turbine of the first embodiment.
(ダンパー機構31aによる振動減衰作用)
図5は、実施形態2の静翼のダンパー機構の例を示す概略図である。図5を参照しながら、タービン静翼17のダンパー機構31aについて説明する。
(Vibration damping action by the
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a damper mechanism of a stationary blade according to the second embodiment. The
図5に示すように、内側シュラウド対向面34aから内側シュラウド22aの内部に向かって形成された凹部には減衰部33aが設置されている。この減衰部33aは、粘弾性及び制振性を有するゴム部材である。また、内側シュラウド22a、22bを連結するための突起部である連結部32aが、内側シュラウド対向面34bから内側シュラウド対向面34aに向かって延設されており、連結部32aの延出部分は、内側シュラウド22aの減衰部33a内に埋設されている。この連結部32a及び減衰部33aによって、タービン静翼17において発生する振動を減衰する振動減衰機構であるダンパー機構31aが構成されると共に、内側シュラウド22a、22bが互いに連結される。このように、内側シュラウド環24を構成する全ての内側シュラウド22において、隣接する内側シュラウド22との間にダンパー機構31aを設置する。
As shown in FIG. 5, an
ダンパー機構31aは、連結部32aの延出部分がゴム部材である減衰部33a内を摺動することによって、実施形態1のダンパー機構31と同様に、等価的に、内側シュラウド22a、22bが、弾性を示すバネ部41、及び粘性を示すダッシュポット部42によって並列に連結される構造で表される。したがって、ダンパー機構31aは粘弾性を有し、ガスタービン1の運転中に発生するタービン静翼17の振動、すなわち、内側シュラウド22a、22b間に発生する微小振動を減衰させることができる。
The
以上のように、隣接する2つの内側シュラウド22をゴム部材である減衰部33aを備えたダンパー機構31aによって連結した構造とすることによって、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
As described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by connecting the two adjacent
また、減衰部33aはゴム部材であることにより内側シュラウド22への設置が容易であり、簡易にダンパー機構31aを構成することができる。
Further, since the damping
[実施形態3]
実施形態3のタービン翼の振動減衰構造について、実施形態1のタービン翼の振動減衰構造と相違する点を中心に説明する。なお、実施形態3のガスタービンの概略構成及び動作は、実施形態1のガスタービンの概略構成及び動作と同様である。
[Embodiment 3]
The turbine blade vibration damping structure of the third embodiment will be described focusing on the differences from the turbine blade vibration damping structure of the first embodiment. The schematic configuration and operation of the gas turbine of the third embodiment are the same as the schematic configuration and operation of the gas turbine of the first embodiment.
(ダンパー機構31bによる振動減衰作用)
図6は、実施形態3の静翼のダンパー機構の例を示す概略図である。図6を参照しながら、タービン静翼17のダンパー機構31bについて説明する。
(Vibration damping action by the
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a damper mechanism of a stationary blade according to the third embodiment. The
図6に示すように、内側シュラウド対向面34aから内側シュラウド22aの内部に向かって形成された凹部には減衰部33bが設置されている。この減衰部33bは、粘弾性及び制振性を有する金属繊維(例えば、インコネル(登録商標)線)をメッシュ状に編み上げた構造体である。また、内側シュラウド22a、22bを連結するための突起部である連結部32bが、内側シュラウド対向面34bから内側シュラウド対向面34aに向かって延設されており、連結部32bの延出部分は、内側シュラウド22aの減衰部33b内に埋設されている。この連結部32b及び減衰部33bによって、タービン静翼17において発生する振動を減衰する振動減衰機構であるダンパー機構31bが構成されると共に、内側シュラウド22a、22bが互いに連結される。このように、内側シュラウド環24を構成する全ての内側シュラウド22において、隣接する内側シュラウド22との間にダンパー機構31bを設置する。
As shown in FIG. 6, an
ダンパー機構31bは、連結部32bの延出部分が減衰部33b内を摺動することによって、実施形態1のダンパー機構31と同様に、等価的に、内側シュラウド22a、22bが、弾性を示すバネ部41、及び粘性を示すダッシュポット部42によって並列に連結される構造で表される。したがって、ダンパー機構31bは粘弾性を有し、ガスタービン1の運転中に発生するタービン静翼17の振動、すなわち、内側シュラウド22a、22b間に発生する微小振動を減衰させることができる。
The
以上のように、隣接する2つの内側シュラウド22を金属繊維の編み上げ構造体である減衰部33bを備えたダンパー機構31bによって連結した構造とすることによって、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
As described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by connecting the two adjacent
また、金属繊維をインコネル(登録商標)線によって形成した場合、高温高圧である燃焼ガスに対して、耐高温性を確保することができる。 Further, when the metal fiber is formed of Inconel (registered trademark) wire, high temperature resistance can be ensured against the combustion gas that is high temperature and high pressure.
以上、実施形態1〜3について説明したが、前述した内容によって実施形態1〜3が限定されるものではない。また、前述した実施形態1〜3の構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、及びいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、実施形態1〜3の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。 As mentioned above, although Embodiment 1-3 was demonstrated, Embodiment 1-3 is not limited by the content mentioned above. In addition, the constituent elements of Embodiments 1 to 3 described above include those that can be easily conceived by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those that are equivalent. Furthermore, various omissions, substitutions, and changes of the components can be made without departing from the spirit of the first to third embodiments.
1 ガスタービン
11 圧縮機
12 燃焼器
13 タービン部
14 排気室
15 空気取込口
16 タービン車室
17 タービン静翼
18 タービン動翼
19 ロータ
21、21a、21b 静翼体
22、22a、22b 内側シュラウド
23 外側シュラウド
24 内側シュラウド環
25 外側シュラウド環
31、31a、31b ダンパー機構
32、32a、32b 連結部
33、33a、33b 減衰部
34a、34b 内側シュラウド対向面
41 バネ部
42 ダッシュポット部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
該翼体の端部を支持するシュラウドと、
隣接する前記シュラウド間を連結して円環状に形成したダンパー機構と、
を備え、
該ダンパー機構は、隣接する前記シュラウド間の相対運動に対して粘弾性を有し、前記粘弾性の性質によって前記シュラウド間の相対運動を抑制することを特徴とするタービン翼。 A plurality of wing bodies arranged in a space in which the working fluid flows;
A shroud supporting the end of the wing body;
A damper mechanism formed between the adjacent shrouds to form an annular shape;
With
The turbine blade according to claim 1, wherein the damper mechanism has viscoelasticity with respect to a relative motion between the adjacent shrouds, and suppresses the relative motion between the shrouds according to the property of the viscoelasticity .
前記ダンパー機構は、隣接する前記静翼体を支持する前記シュラウド間を内周方向に連結して円環状に形成したことを特徴とする請求項1に記載のタービン翼。 The wing body is a stationary wing body whose tip is supported by the shroud,
2. The turbine blade according to claim 1, wherein the damper mechanism is formed in an annular shape by connecting the shrouds supporting the adjacent stationary blade bodies in an inner circumferential direction.
前記ダンパー機構は、隣接する前記動翼体を支持する前記シュラウド間を外周方向に連結して円環状に形成したことを特徴とする請求項1に記載のタービン翼。 The wing body is a moving wing body whose tip is supported by the shroud,
2. The turbine blade according to claim 1, wherein the damper mechanism is formed in an annular shape by connecting the shrouds supporting the adjacent rotor blade bodies in an outer circumferential direction.
該連結部の延出部分は、前記減衰部内に埋設されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のタービン翼。 The damper mechanism includes a damping portion that is a rubber member installed in a recess formed from one of the facing surfaces to the inside of the shroud having the facing surface among the facing surfaces between the adjacent shrouds; A connecting portion extending from the other facing surface toward the one facing surface,
The turbine blade according to any one of claims 1 to 3, wherein an extending portion of the connecting portion is embedded in the damping portion.
該連結部の延出部分は、前記減衰部内に埋設されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のタービン翼。 The damper mechanism is a braided structure of metal fibers installed in a recess formed from one facing surface to the inside of the shroud having the facing surface among the facing surfaces between adjacent shrouds. An attenuating portion and a connecting portion extending from the other facing surface toward the one facing surface;
The turbine blade according to any one of claims 1 to 3, wherein an extending portion of the connecting portion is embedded in the damping portion.
該タービン車室内に、複数配設された請求項1〜6のいずれか一項に記載のタービン翼と、
該タービン翼の中心に配置されたロータと、
を備え、
前記タービン翼に前記作動流体が流動することによって前記ロータが回転することを特徴とするタービン。 A turbine casing,
The turbine blade according to any one of claims 1 to 6 , wherein a plurality of turbine blades are disposed in the turbine casing.
A rotor disposed in the center of the turbine blade;
With
The turbine is characterized in that the rotor rotates as the working fluid flows through the turbine blades.
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