JPH0441901A - タービン動翼の構造 - Google Patents

タービン動翼の構造

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JPH0441901A
JPH0441901A JP14138790A JP14138790A JPH0441901A JP H0441901 A JPH0441901 A JP H0441901A JP 14138790 A JP14138790 A JP 14138790A JP 14138790 A JP14138790 A JP 14138790A JP H0441901 A JPH0441901 A JP H0441901A
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JP
Japan
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turbine
brushes
rotor blades
turbine rotor
shroud
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JP14138790A
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English (en)
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Eiji Saito
英治 齊藤
Kiyoshi Namura
清 名村
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/127—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with a deformable or crushable structure, e.g. honeycomb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
    • F16J15/3288—Filamentary structures, e.g. brush seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軸流回転機械の動翼を連結する構造に係り、
特に、動翼先端部での作動流体の漏洩防止に関する。
〔従来の技術〕
タービン動翼先端部で、連結部材に作動流体漏洩防止に
ついての機構を形成する従来の発明は。
様々なものが多数提案されているが、それらの概略をま
とめれば、動翼を連結するシュラウドや外部ケーシング
に翼の半径方向に突出する、ある金属材料で作られたフ
ィンを幾つか埋め込み、ラビリンスシールを形成するこ
とにより作動流体漏洩防止機構を形成していた。なお、
この種の機構に関する発明は、特開昭５７−６８５４号
公報があげられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では、動翼の先端に取付けたフィンが、外
部ケーシングと接触しないように僅かな間隙を設ける必
要がある。従って、タービンが作動する際、タービン翼
に引き起こる振動や遠心力、また、熱応力等様々な条件
を考慮して、フィンや外部ケーシングの形状を設計する
必要があり、この間隙を決定する技術は難易度の高いも
のとなる。
いきおい、余裕を持って間隙を形成すれば、効果的な作
動流体漏洩防止には至らない。また、この間隙を詰める
工夫として、タービン作動中に間隙制御を行う機構も考
案されているが、実用上極めて複雑な機構を伴うことに
なる。
本発明の目的は、タービン動翼先端部と外部ケーシング
における間隙を容易に小さくし、タービン動翼先端部か
らの作動流体漏洩防止を行うことにより、タービンの流
れ性能効率を高めることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明のタービン翼連結構
造は、円環状に配列されたタービン動翼先端部分のシュ
ラウド外周表面上に、無機質の繊維を設け、繊維はター
ビン動翼先端の半径方向にブラシを形成する。
〔作用〕
タービン動翼先端部に取付けられた無機質の繊維からな
るブラシは、タービンが作動すれば、遠心力により半径
方向外側に立上り、外部ケーシングと動翼先端部との間
隙を埋める。動翼先端部に達する流れは、このブラシで
作られた幾重にもまたがる、流れのさえぎりを受ける。
よって、ここから次のタービン段落へ流れが漏れること
を防ぐことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図から、第６図により説
明する。
第１図は本発明によるタービン翼連結構造の実施例を示
す部分斜視図である。第１図において、タービン動翼先
端部はシュラウドにより、隣りあう翼が連結される。こ
のシュラウドの外周表面部には、無機質の繊維から成る
房が幾つも埋め込まれ、ブラシを形成する。第２図は、
無機質の繊維から成る房をシュラウド表面上に埋め込む
手段を示した図である。ｍ維からなる房は、ヘアーブラ
シのように数本の束をまとめて、シュラウド表面にあけ
られた小孔に挿入され、耐熱度の高い接着剤で固定され
る。このように形成される繊維ブラシは、せん毛のよう
に細長くするため、その径は繊維の強度上、許せる範囲
で小さくし、また長さは、動翼先端部と外部ケーシング
との間隙程の長さが望ましい。また、ブラシの配置構造
は、シュラウドの幅にまんべんなく取付けられ、タービ
ン軸方向から見て幾重にも重なるように配置されること
が望ましい。また、無機質の繊維そのものは、軽量、か
つ、高強度の非晶質の繊維部材で、耐熱温度等に優れて
いるものを使用する。
第３図は、タービンが作動している時の動翼先端部と外
部ケーシング間の図である。シュラウドに設けられたブ
ラシは、遠心力により半径方向外部へ立上り、動翼先端
部と外部ケーシング間を埋める。この時、タービン動翼
が遠心力や熱膨張などによって半径方向外部に膨張する
と、ブラシは軽く外部ケーシングと接触する場合もある
が、第４図で示すように、ブラシ先端は細長い繊維の自
由端であるので、ブラシは円弧状に曲がりながら外部ケ
ーシングと接触し、ブラシは折れたり破損することなく
動翼先端部の間隙を埋めることができる。よって、この
発明によれば、タービン動翼先端部と外部ケーシングの
間隙での、流れ漏洩を防止するために取付けられるフィ
ンの設計に比にで、余裕を持って容易に、流れ漏洩防止
機構を備えることができる。また、外部ケーシング側は
、このブラシが接触する箇所で、ブラシとの摩耗に耐え
る材質でコーティングされることが望ましい。
さて、シュラウドに形成されるブラシは物理的に動翼先
端部の間隙を埋めて流れの漏洩を妨げる。
また、二次流れやいろいろな脈流を伴うこのタービン先
端部間隙の流れは、ブラシをよぎって流れることが考え
られるが、ブラシはせん毛のように細長く、かつ、先端
部で自由端をもつので、それらの流れで形成される渦を
攪拌し、流れエネルギを散逸することにより、流れの漏
洩を防ぐ効果もある。ブラシの数が多ければ多いほど、
これらの効果は大きい。
次に、以上述べた効果を持つ他の手段について第５図と
第６図を用いて説明する。
第５図は、タービン動翼先端部分のシュラウド外周表面
上に、ブラシを形成する際に、直接、無機質の繊維をシ
ュラウドに埋め込むのではなく、無機質の繊維で織られ
た、一種の芝のようなシートを用意しシュラウドの外周
表面部に、耐熱作用の優れた接着剤を用いて接着するこ
とにより、無機質の繊維から成る連結部材を取り付け、
タービン動翼先端部にブラシを形成する。
第６図は、タービン動翼先端部のシュラウド外周表面上
で、シュラウドに設けた外周を取り巻く小さな溝に、無
機質の繊維から成る紐が、翼先端の外周を巻き付けるよ
うに埋め込まれている。この繊維紐は毛ば立っているこ
とを特徴とし、繊維紐の周りは、ある種タフトが形成さ
れる。すなわち、この紐を編む時に無機質の繊維紐の外
周一方向に繊維端ができるように織られたものをシュラ
ウド表面上に組み込む際に、繊維端がある側を翼の外周
側に向くようにする。あるいは、無機質の繊維紐の外周
すべてにわたり毛ば立つものをシュラウド表面上に組み
込む方法でも良い。これにより、タービン動翼の先端の
半径方向にブラシを形成することと同等の構造が得られ
る。また、シュラウド外周表面上に、抗張力の極めて高
い非晶質の繊維で作られた繊維紐を埋め込むことにより
、シュラウドによる翼の連結効果を高める効果も期待で
きる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、タービン動翼先端部と外部ケーシング
における間隙を容易に小さくすることができるので、タ
ービン動翼先端部からの作動流体の漏洩防止を行うこと
により、タービンの流れ性能効率が高まる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す部分斜視図、第２図は
無機質の繊維からなる房をシュラウド表面上に埋め込む
説明図、第３図はタービンが作動している時の動翼先端
部と外部ケーシング部間の説明図、第４図はブラシが外
部ケーシングと接触する時の説明図、第５図は無機質の
繊維で織られた一種の芝のようなシートをシュラウド表
面上に接着する説明図、第６図はシュラウド表面上に設
けられた溝に無機質の繊維紐を巻き付ける部分説明図で
ある。 １・・・ブラシ、２・・・シュラウド、３・・・タービ
ン動翼。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、円環状に配列されたタービン動翼の先端に取付けら
    れるシユラウドにおいて、 前記シユラウドの外周表面上に無機質の繊維を設け、前
    記繊維は前記タービン動翼の先端の半径方向にブラシを
    形成したことを特徴とするタービン翼の構造。 ２、請求項１において、前記タービン動翼の前記シユラ
    ウド外周表面上で、前記無機質の繊維から成る紐が翼の
    先端の外周を巻き付けるように埋め込まれ、繊維紐が毛
    ば立つことにより、前記タービン動翼の先端の半径方向
    にブラシを形成することを特徴とするタービン翼の構造
    。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008004877A1 (en) * 2006-07-04 2008-01-10 Ge Energy (Norway) As Sealing means between rotor and housing in a water turbine
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