JPH11141305A - 動翼セグメントの傾斜を防止したガスタービン - Google Patents

動翼セグメントの傾斜を防止したガスタービン

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JPH11141305A
JPH11141305A JP30153997A JP30153997A JPH11141305A JP H11141305 A JPH11141305 A JP H11141305A JP 30153997 A JP30153997 A JP 30153997A JP 30153997 A JP30153997 A JP 30153997A JP H11141305 A JPH11141305 A JP H11141305A
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JP
Japan
Prior art keywords
blade segment
rotor disk
gas turbine
moving blade
engaging portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP30153997A
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English (en)
Inventor
Takeshi Takehara
勇志 竹原
Yoshihiro Ichikawa
善浩 市川
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンにおける動翼セグメントがロー
タディスクの周方向に傾斜するのを防止する。 【解決手段】 動翼セグメント15は、タービンのロー
タディスク13の外周に多数、周方向に並べて装着す
る。動翼セグメント15の動翼部16の径方向内側に
は、単一の膨出部を持つダブテール型係合部17を設け
る。ロータディスク13には、動翼セグメント15の係
合部17が軸方向にスライドして嵌め込まれてこの係合
部の径方向外方への移動を阻止する係合凹所14を設け
る。係合部17の径方向内端には、係合凹所14の内底
面14cに接触して動翼セグメント15の周方向への傾
斜を阻止する突部17aを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンまたは圧
縮機の動翼セグメントが周方向に傾斜するのを防止した
ガスタービンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図11のように、動翼部51aの径方向
内側に単一の膨出部を持つダブテール型係合部51bを
形成したセラミック製の動翼セグメント51を、金属製
のロータディスク52の外周に形成した係合凹所52a
に嵌め込む構造とした軸流圧縮機やタービンなどを採用
したガスタービンにおいては、一般に係合部51bのロ
ータディスク側係合凹所52aとの接触部51c近傍の
凹曲面の曲率半径R1を大きくして、ロータディスク5
2との接触部51cにおける応力集中を緩和する方策が
採られる。この場合、セラミック製の動翼セグメント5
1と金属製のロータディスク52との間の熱膨張差を吸
収するために、係合凹所52aの動翼セグメント側係合
部51bとの接触部52c近傍の凸曲面の曲率半径R2
を係合部51b側の曲率半径R1より小さくして、前記
接触部52c近傍で係合凹所52aと係合部51bとの
間に若干の隙間S1が確保される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記構成の場
合、ロータディスク52の係合凹所52aは、動翼セグ
メント側係合部51bとの接触部52cの凸曲面aから
凹曲面bへと変化して内底面cへと続く形状となるた
め、動翼セグメント51の係合部51bに比べてロータ
ディスク52の係合凹所52aが大きくなり、係合部5
1bと係合凹所52aの内底面cとの間に隙間S2がで
きる。その結果、ロータディスク52が回り始めると
き、ロータディスク52の係合凹所52a内で、動翼セ
グメント51が図11に矢印Pで示すようにロータディ
スク52の周方向に傾くことがある。このような動翼セ
グメント51の傾きは、動翼セグメント51の係合部5
1bをロータディスク52の係合凹所52aに偏当たり
させるので、動翼セグメント51やロータディスク52
に大きな応力を発生させる。
【0004】このように動翼セグメント51が傾くのを
阻止するために、動翼セグメント51の係合部51bを
大きくして、この係合部51bと係合凹所52aの内底
面との間の隙間を無くすことも考えられるが、その場合
には係合部51bが大重量化し、遠心力による前記接触
部51c,52cでの応力集中が増大する。
【0005】そこで、本発明は、過大応力の発生を抑え
ながら動翼セグメントの傾斜を防止したガスタービンを
提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の動翼セグメントの傾斜を防止したガスタ
ービンは、タービンまたは圧縮機のロータディスクの外
周に多数の動翼セグメントを周方向に並べて装着したガ
スタービンであって、動翼セグメントの動翼部の径方向
内側に、単一の膨出部を持つダブテール型係合部が設け
られ、ロータディスクに、前記係合部が軸方向にスライ
ドして嵌め込まれてこの係合部の径方向外方への移動を
阻止する係合凹所が設けられ、前記係合部の径方向内端
に、前記係合凹所の内底面に接触して動翼セグメントの
周方向への傾斜を阻止する突部が設けられている。
【0007】この構成によれば、応力集中を緩和するた
めに、係合凹所の係合部との接触部近傍の凹曲面の曲率
を大きくしても、係合部の突部が係合凹所の内底面に接
触するので、係合部を大きくすることなく動翼セグメン
トの周方向への傾斜を確実に阻止することができ、前記
接触部での応力集中も緩和できる。
【0008】また、請求項2の動翼セグメントの傾斜を
防止したガスタービンは、請求項1において、前記突部
が軸方向に離間して複数設けられている。この構成によ
れば、突部を設けることによる係合部の重量増加を極力
低減でき、重量増大による応力増大を抑えることができ
る。
【0009】また、請求項3の動翼セグメントの傾斜を
防止したガスタービンは、請求項1または2において、
前記ロータディスクに、ロータディスクの外方からロー
タディスク内を通って前記係合凹所の内底面に開口し、
この係合凹所に冷却空気を導入する空気通路が形成され
ており、前記開口からずれた位置に前記突部が配置され
ている。この構成によれば、係合部の突部に妨げられる
ことなく、ロータディスクの外方からロータディスクの
空気通路を経て動翼セグメントの係合部の周囲に冷却空
気を供給することができる。
【0010】また、請求項4の動翼セグメントの傾斜を
防止したガスタービンは、請求項1ないし3のいずれか
において、前記突部が周方向に離間して複数設けられて
いる。この構成によれば、突部を設けることによる係合
部の重量増加を極力低減できるだけでなく、係合部を係
合凹所の内底面に安定良く接触させることができ、動翼
セグメントの周方向への傾斜をより確実に阻止できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照しながら詳述する。図1は本発明の
一実施形態である動翼セグメントの傾斜を防止したガス
タービンの概略断面図を示す。図1において、1は遠心
圧縮機、2は半径流型のディフューザ、3は燃焼器、4
は外ハウジング、5は内ハウジング、6はスクロール、
7はタービンノズル、8,9はタービン、10は前記内
外ハウジング5,4間に形成された空気通路、11は内
ハウジング5とスクロール6との間に形成された空気通
路である。
【0012】ディフューザ2からの圧縮空気Cは、前記
空気通路10を経て、タービン排ガスEGを熱源とする
熱交換器(図示せず)に供給され、そこで熱交換された
予熱空気Hが空気通路11を経て燃焼器3に導かれる。
この燃焼器3からの燃焼ガスGは、前記スクロール6内
で旋回しながらタービンノズル7を経てタービン8,9
に導かれる。第1段タービン8の出力で前記圧縮機1が
駆動され、第2段タービン9の出力で発電機その他の負
荷が駆動される。また、前記予熱空気Hの一部は、冷却
空気Aとして後部タービン9に導入される。タービン
8,9の径方向外方はセラミック製のタービンシュラウ
ド12で覆われている。
【0013】負荷駆動用の第2段タービン9は、図2お
よび図3に示すように、金属製のロータディスク13の
外周にセラミック製の多数の動翼セグメント15を周方
向に並べて装着したものであって、動翼セグメント15
の動翼部16の径方向内側には、単一の膨出部を持つダ
ブテール型係合部17が形成されている。また、ロータ
ディスク13の外周には、動翼セグメント15の係合部
17が軸方向にスライドして嵌め込まれて、この係合部
17の径方向外方への移動を阻止する多数の係合凹所1
4が形成されている。
【0014】図4に示すように、動翼セグメント15の
係合部17では、ロータディスク13の係合凹所14と
の接触部17cでの応力集中を緩和するために、従来例
の場合と同様に、前記接触部17c近傍の凹曲面の曲率
半径R1を大きくしてある。また、ロータディスク13
の係合凹所14では、金属製のロータディスク13とセ
ラミック製の動翼セグメント15との間の熱膨張差を吸
収するために、従来例の場合と同様に、係合部17との
接触部13c近傍の凸曲面の曲率半径R2を係合部17
側の曲率半径R1より小さくして、前記接触部13c近
傍で係合凹所14と係合部17との間に若干の隙間S1
が確保されている。さらに、前記係合部17の径方向内
端には、係合凹所14の内底面14cに接触して動翼セ
グメント15の周方向への傾斜を阻止する突部17aが
形成されている。これにより、係合部17をさほど大き
くすることなく動翼セグメント15の傾斜を阻止できる
ので、係合部17の大重量化を低減でき、遠心力による
接触部13c,17cでの応力増大も回避できる。
【0015】また、この実施形態では、図5に示すよう
に、前記係合部17の突部17aが軸方向に離間して2
つ形成されている。これにより、係合部17の重量増加
を低減でき、重量増加による応力増大を抑えることがで
きる。さらに、ロータディスク13には、図6に示すよ
うに、ロータディスク13の後方からロータディスク1
3内を通って前記係合凹所14の内底面14cに開口す
る空気通路18が形成されている。この空気通路18の
係合凹所14での開口は、前記係合部17の径方向内端
の突部17aが形成されていない部分に対応する位置に
配置される。これにより、先述した予熱空気Hの一部
が、タービン支軸部19に形成された空気通路20から
ロータディスク13内の空気通路18を経て前記係合凹
所14に冷却空気Aとして導入され、動翼セグメント1
5の空冷が図られる。動翼セグメント15は、その係合
部17とロータディスク13とに跨がり周方向にスライ
ドして係合するストッパ21によって、係合凹所14か
ら軸方向への脱抜が阻止される。
【0016】なお、この実施形態では、第1段タービン
8については詳述しないが、この第1段タービン8も前
記第2段タービン9とほぼ同様に構成される。
【0017】本発明の他の実施形態を図7および図8に
示す。この実施形態では、動翼セグメント15の係合部
17の径方向内端において、突部17aを軸方向の後部
側に偏らせて形成するとともに、ロータディスク13内
に形成する空気通路18は、係合凹所14の内底面14
cの前記突部17aに対応する位置からずれた軸方向の
前部側に開口させてある。これにより、空気通路18に
導入される冷却空気Aが、係合部16の突部16aに妨
げられることなく係合凹所14に供給される。その他の
構成は先の実施形態の場合と同様である。
【0018】本発明のさらに他の実施形態を図9および
図10に示す。この実施形態では、動翼セグメント15
の係合部17の径方向内端において、突部17aを周方
向に離間して2つ形成するとともに、ロータディスク1
3内に形成する空気通路18は、係合凹所14の内底面
14cにおける前記両突部17a,17a間の中間位置
に開口させてある。これにより、空気通路18に導入さ
れる冷却空気Aが、係合部17の両突部17a,17a
に妨げられることなく係合凹所14に供給される。ま
た、両突部17a,17aが周方向に離間して形成され
ているので、突部17aの重量を抑制しながら、係合部
17を係合凹所14に安定良く装着でき、動翼セグメン
ト15の周方向への傾斜を確実に阻止できる。その他の
構成は先の実施形態の場合と同様である。
【0019】なお、ガスタービンの圧縮機が軸流型であ
る場合、本発明の動翼セグメントを圧縮機にも適用でき
る。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、動翼セグメントの動翼
部の径方向内側に、単一の膨出部を持つダブテール型係
合部を設け、ロータディスクに、前記係合部が軸方向に
スライドして嵌め込まれてこの係合部の径方向外方への
移動を阻止する係合凹所を設け、前記係合部の径方向内
端に、前記係合凹所の内底面に接触して動翼セグメント
の周方向への傾斜を阻止する突部を設けたから、応力集
中を緩和するために、係合凹所の係合部との接触部近傍
の凹曲面の曲率を大きくしても、係合部の突部が係合凹
所の内底面に接触することになり、係合部を大きくする
ことなく動翼セグメントの周方向への傾斜を確実に阻止
することができ、前記接触部での応力集中も緩和でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る動翼セグメントの傾
斜を防止したガスタービンを示す概略縦断面図である。
【図2】同ガスタービンの要部を示す拡大縦断面図であ
る。
【図3】同ガスターンビンにおける第2段タービンの要
部を示す正面図である。
【図4】第2段タービンにおけるロータディスクへの動
翼セグメントの装着構造を示す拡大正面図である。
【図5】動翼セグメントの斜視図である。
【図6】第2段タービンの要部を示す拡大縦断面図であ
る。
【図7】他の実施形態における動翼セグメントの斜視図
である。
【図8】同実施形態における第2段タービンの要部を示
す拡大縦断面図である。
【図9】さらに他の実施形態における動翼セグメントの
斜視図である。
【図10】同実施形態における第2段タービンの要部を
示す拡大縦断面図である。
【図11】従来例を示す要部の斜視図である。
【符号の説明】
8,9…タービン、13…ロータディスク、14…係合
凹所、14c…内底面、15…動翼セグメント、16…
動翼部、17…ダブテール型係合部、17a…突部、1
8…空気通路、A…冷却空気

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タービンまたは圧縮機のロータディスク
    の外周に多数の動翼セグメントを周方向に並べて装着し
    たガスタービンであって、 動翼セグメントの動翼部の径方向内側に、単一の膨出部
    を持つダブテール型係合部が設けられ、 ロータディスクに、前記係合部が軸方向にスライドして
    嵌め込まれてこの係合部の径方向外方への移動を阻止す
    る係合凹所が設けられ、 前記係合部の径方向内端に、前記係合凹所の内底面に接
    触して動翼セグメントの周方向への傾斜を阻止する突部
    が設けられている動翼セグメントの傾斜を防止したガス
    タービン。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記突部は軸方向に
    離間して複数設けられている動翼セグメントの傾斜を防
    止したガスタービン。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、前記ロータ
    ディスクに、ロータディスクの外方からロータディスク
    内を通って前記係合凹所の内底面に開口し、この係合凹
    所に冷却空気を導入する空気通路が形成されており、前
    記開口からずれた位置に前記突部が配置されている動翼
    セグメントの傾斜を防止したガスタービン。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    前記突部は周方向に離間して複数設けられている動翼セ
    グメントの傾斜を防止したガスタービン。
JP30153997A 1997-11-04 1997-11-04 動翼セグメントの傾斜を防止したガスタービン Pending JPH11141305A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7316539B2 (en) 2005-04-07 2008-01-08 Siemens Power Generation, Inc. Vane assembly with metal trailing edge segment
US7452182B2 (en) 2005-04-07 2008-11-18 Siemens Energy, Inc. Multi-piece turbine vane assembly
US11814985B2 (en) 2021-11-30 2023-11-14 Doosan Enerbility Co., Ltd. Turbine blade, and turbine and gas turbine including the same

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