JPS5974305A - ガスタ−ビンのシユラウド - Google Patents
ガスタ−ビンのシユラウドInfo
- Publication number
- JPS5974305A JPS5974305A JP18366582A JP18366582A JPS5974305A JP S5974305 A JPS5974305 A JP S5974305A JP 18366582 A JP18366582 A JP 18366582A JP 18366582 A JP18366582 A JP 18366582A JP S5974305 A JPS5974305 A JP S5974305A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shroud
- shrouds
- gas turbine
- turbine
- thermal stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はガスタービンのシュラウドに係り、特に、熱応
力によるクラック発生を防止するように改良したガスタ
ービンのシュラウドに関する。
力によるクラック発生を防止するように改良したガスタ
ービンのシュラウドに関する。
近年、ガスタービンの効率を向上させるために燃焼ガス
の高温化が計られ、燃焼ガスの流路に設置される構成部
材の熱的条件が非常に厳しくなっている。
の高温化が計られ、燃焼ガスの流路に設置される構成部
材の熱的条件が非常に厳しくなっている。
第１図はガスタービンの高温ガス通路部の縦断面図であ
る。高温の燃焼ガス３は、燃焼器尾筒２、第１段噴口４
、第１段動翼５、第２段噴口９などを経て排気ディフュ
ーザ１１へと導かれる。ここで、第１段噴口４、第１段
動翼５、及び第１段シュラウド８部は、燃焼器内で発生
し燃焼器尾筒を経た直後の燃焼ガスが通過する為、ガス
温度、圧力とも高温ガス通路部品の中で最も高い部分と
なっている。この様に熱的に厳しい状態にさらされてい
ることが、回部の寿命、ひいてはガスタービンの信頼性
全般にかかわっておシ、多くの不具合が発生する根源と
なっている。又、第２段動翼１２及び第３段動翼１４で
は、翼が長いために発生する振動やチップ部でのガス漏
れをチップシュラウド１５によって防いでいる。１は圧
縮機出口ケーシング、６はタービンホイール、７はター
ビンケーシングである。
る。高温の燃焼ガス３は、燃焼器尾筒２、第１段噴口４
、第１段動翼５、第２段噴口９などを経て排気ディフュ
ーザ１１へと導かれる。ここで、第１段噴口４、第１段
動翼５、及び第１段シュラウド８部は、燃焼器内で発生
し燃焼器尾筒を経た直後の燃焼ガスが通過する為、ガス
温度、圧力とも高温ガス通路部品の中で最も高い部分と
なっている。この様に熱的に厳しい状態にさらされてい
ることが、回部の寿命、ひいてはガスタービンの信頼性
全般にかかわっておシ、多くの不具合が発生する根源と
なっている。又、第２段動翼１２及び第３段動翼１４で
は、翼が長いために発生する振動やチップ部でのガス漏
れをチップシュラウド１５によって防いでいる。１は圧
縮機出口ケーシング、６はタービンホイール、７はター
ビンケーシングである。
第１段シュラウド８は、ラジアル方向に見て第１ ［１
１翼５と、タービンケーシング７０間に位置しておシ、
圧縮機吐出空気１０によシ冷却されている。第２図にそ
の様子を示す。
１翼５と、タービンケーシング７０間に位置しておシ、
圧縮機吐出空気１０によシ冷却されている。第２図にそ
の様子を示す。
第１段シュラウド８は、燃焼ガス流れ２６と、タービン
ケージ／グアとの間にあって、燃焼ガス２６の温度が、
直接タービンケーシング７に伝わらない様に、温度降下
を発生させる熱的な緩衝帯の役目をすると共に、タービ
ン効率を上げる為に、第１段動翼チップ部２７での燃焼
ガス漏れ防止や、冷却空気２５の漏れ防止用ブロックと
なっている。
ケージ／グアとの間にあって、燃焼ガス２６の温度が、
直接タービンケーシング７に伝わらない様に、温度降下
を発生させる熱的な緩衝帯の役目をすると共に、タービ
ン効率を上げる為に、第１段動翼チップ部２７での燃焼
ガス漏れ防止や、冷却空気２５の漏れ防止用ブロックと
なっている。
第１段シュラウド８のおかれている周囲熱条件に注目す
ると、定常運転中、第１段動翼チップ部２７と面するシ
ュラウド表面は、８００Ｃ以上の高温にさらされ、冷却
空気２５の流れる内面及び、周囲側面は、３０００程度
の冷却空気が流れておシ、境界条件が極端に異なる面が
隣接した状態となっている。
ると、定常運転中、第１段動翼チップ部２７と面するシ
ュラウド表面は、８００Ｃ以上の高温にさらされ、冷却
空気２５の流れる内面及び、周囲側面は、３０００程度
の冷却空気が流れておシ、境界条件が極端に異なる面が
隣接した状態となっている。
尚、冷却空気２５は、圧力の関係から矢印の方向へ流れ
、逆流はしない。
、逆流はしない。
従来形のシュラウド８の斜視図を第３図に示す。
同シュラウド８を、タービン軸を含む面で切断した断面
図を第４図に示す。両図において矢印Ｘ−Ｘはタービン
軸と平行な方向、矢印Ｒ−４４はタービンの半径方向、
矢印Ｓ−８は同円周方向を示している。
図を第４図に示す。両図において矢印Ｘ−Ｘはタービン
軸と平行な方向、矢印Ｒ−４４はタービンの半径方向、
矢印Ｓ−８は同円周方向を示している。
３６は燃焼ガス流に接するシュラウド内周壁、３５Ｂは
シュラウドの前部側壁、 ３５Ａ（第３図では隠れている）は同後部側壁、３７は
、隣接するシュラウドが相互に当接する部分の側壁であ
る。
シュラウドの前部側壁、 ３５Ａ（第３図では隠れている）は同後部側壁、３７は
、隣接するシュラウドが相互に当接する部分の側壁であ
る。
断面を示す第４図から容易に理解できるように従来形の
シュラウド８は、上記のごとき壁を有する箱形をなして
いる。これらを円周状に並設した場合、側壁３７はシュ
ラウド相互間に隔壁を形成する形となる。
シュラウド８は、上記のごとき壁を有する箱形をなして
いる。これらを円周状に並設した場合、側壁３７はシュ
ラウド相互間に隔壁を形成する形となる。
上記の側壁３７に、半径方向Ｒ，−（Ｌに沿った漏れ防
止ヒダ３８を形成し、隣接する双方のシュラウドのヒダ
３８の凹凸を組み合わせてシュラウド間の隙間を通る冷
却空気の漏洩流２８を抑制している。
止ヒダ３８を形成し、隣接する双方のシュラウドのヒダ
３８の凹凸を組み合わせてシュラウド間の隙間を通る冷
却空気の漏洩流２８を抑制している。
しかし、この様な漏れ防止策をとっていても、定常状態
で、最大の熱伸びを発生した場合に、隣接するシュラウ
ドは互いに接触して拘束を及ぼさない。すなわち、あら
ゆる運転状態に於ても、個個のシュラウドは間隙を保ち
、外部拘束を受けない様に設計されている限り、冷却空
気の漏れ２８は発生する。
で、最大の熱伸びを発生した場合に、隣接するシュラウ
ドは互いに接触して拘束を及ぼさない。すなわち、あら
ゆる運転状態に於ても、個個のシュラウドは間隙を保ち
、外部拘束を受けない様に設計されている限り、冷却空
気の漏れ２８は発生する。
上述のように構成された従来形のシュラウドの稼動状態
における温度分布を第４図について次に述べる。冷却空
気流３３及び燃焼ガス３４が、矢印の様に流れている場
合、定常、非定常をとわず、シュラウド側壁３５は４側
面とも低温部３２となり、一方、内周壁３６の表面は、
燃焼ガス温度に近い高温部３１となる。
における温度分布を第４図について次に述べる。冷却空
気流３３及び燃焼ガス３４が、矢印の様に流れている場
合、定常、非定常をとわず、シュラウド側壁３５は４側
面とも低温部３２となり、一方、内周壁３６の表面は、
燃焼ガス温度に近い高温部３１となる。
第５図は第４図のシュラウドを矢印入方向に見た底面図
である。前述の様な４辺固定の厚肉プレートでは、発生
した熱応力が解放されず、定常〜非定常の繰返しによシ
第５図に示すように大規模なりラック３９の発生を引き
起こす。
である。前述の様な４辺固定の厚肉プレートでは、発生
した熱応力が解放されず、定常〜非定常の繰返しによシ
第５図に示すように大規模なりラック３９の発生を引き
起こす。
シュラウドの構造を箱屋とする限り、苛酷な温度条件下
で耐熱応力（寿命増加）及び、冷却空気の漏れ防止を計
ろうとすれば、材料変更、あるいは肉厚の増加といった
コストアップ、工数増加の暫定対策にしかならず、根本
的な熱応力低減は実現されることがない。
で耐熱応力（寿命増加）及び、冷却空気の漏れ防止を計
ろうとすれば、材料変更、あるいは肉厚の増加といった
コストアップ、工数増加の暫定対策にしかならず、根本
的な熱応力低減は実現されることがない。
また、漏れ防止ヒダ３８の角の部分には応力集中を生じ
、熱疲労クラック３９′が発生し易い。
、熱疲労クラック３９′が発生し易い。
このヒダ構造は、前述の様に、隣接するシュラウドと組
み合わさることにより、冷却空気がシュラウド間の隙間
から漏れるのを防ぐ様に考案されたものであるが、実用
上、シュラウドが熱応力（圧縮及び引張応力）の繰返し
を受ける箇所である為、端面に於けるこの様な凹凸構造
は、熱応力によるクラックの発生を助長する。従って、
冷却空気の漏洩防止策としてヒダ構造を細かくするとそ
れだけクラック発生の危険度を増すことになる。
み合わさることにより、冷却空気がシュラウド間の隙間
から漏れるのを防ぐ様に考案されたものであるが、実用
上、シュラウドが熱応力（圧縮及び引張応力）の繰返し
を受ける箇所である為、端面に於けるこの様な凹凸構造
は、熱応力によるクラックの発生を助長する。従って、
冷却空気の漏洩防止策としてヒダ構造を細かくするとそ
れだけクラック発生の危険度を増すことになる。
本発明は上述の事情に鑑みて為され、熱応力の発生を軽
減してクラックの発生を防止し、信頼性及び耐久性に優
れたガスタービンシュラウドを提供することを目的とす
る。
減してクラックの発生を防止し、信頼性及び耐久性に優
れたガスタービンシュラウドを提供することを目的とす
る。
前述のごとく、従来形のシュラウドにおいて大きい熱応
力を発生するのは、該シュラウドが箱形構造をなして３
次元的に拘束されているからである。本発明はこのクラ
ック発生の機構に着目し、このシュラウドを２次元拘束
の構造物に改良して熱応力を軽減させることを基本的原
理とする。この原理に基づいて前記の目的を達成するた
め、本発明はガスタービン動翼の外周に円形に並設され
る複数個のシュラウドにおいて、隣接するシュラウド間
の隔壁を設けずに、該シュラウドをほぼコの字形断面を
なす厚板状に構成したことを特徴とする。
力を発生するのは、該シュラウドが箱形構造をなして３
次元的に拘束されているからである。本発明はこのクラ
ック発生の機構に着目し、このシュラウドを２次元拘束
の構造物に改良して熱応力を軽減させることを基本的原
理とする。この原理に基づいて前記の目的を達成するた
め、本発明はガスタービン動翼の外周に円形に並設され
る複数個のシュラウドにおいて、隣接するシュラウド間
の隔壁を設けずに、該シュラウドをほぼコの字形断面を
なす厚板状に構成したことを特徴とする。
次に、本発明の一実施例を第６図について説明する。従
来形のシュラウドを示した第３図と対比して明らかなよ
うに、本実施例のシュラウドは従来形シュラウドにおけ
るところの、隣接シュラウドとの当接面に形成した側壁
３７を無くして、全体をコの字形断面の厚板状に構成し
である。
来形のシュラウドを示した第３図と対比して明らかなよ
うに、本実施例のシュラウドは従来形シュラウドにおけ
るところの、隣接シュラウドとの当接面に形成した側壁
３７を無くして、全体をコの字形断面の厚板状に構成し
である。
タービン軸に平行な矢印Ｘ−Ｘ方向に沿ったシールプレ
ート用溝２４は従来技術におけると同様の構成部分であ
る。
ート用溝２４は従来技術におけると同様の構成部分であ
る。
本実施例においては、タービンの半径方向（矢印Ｒ−１
に沿ってシールプレート用の溝４０を設けてあり、漏れ
防止ヒダ３８は従来形におけるよりも大きいピッチに形
成しである。
に沿ってシールプレート用の溝４０を設けてあり、漏れ
防止ヒダ３８は従来形におけるよりも大きいピッチに形
成しである。
第７図人及び同Ｂは従来形のシュラウド及び本実施例の
シュラウドを対比して示した正面図である。
シュラウドを対比して示した正面図である。
止揚の実施例に表われているように、本発明のシュラウ
ド（第６図および第７図Ｂ）は、隣接するシュラウド間
の隔壁を形成していた側壁３７を無くしたので箱形構造
をなさない。そして全体的にほぼコの字形断面の厚板状
をなしている、このため熱膨張収縮による３次元熱応力
を受けることがないので熱応力によるクラック発生の虞
れが無い。
ド（第６図および第７図Ｂ）は、隣接するシュラウド間
の隔壁を形成していた側壁３７を無くしたので箱形構造
をなさない。そして全体的にほぼコの字形断面の厚板状
をなしている、このため熱膨張収縮による３次元熱応力
を受けることがないので熱応力によるクラック発生の虞
れが無い。
本実施例のシュラウドの内周壁３６の厚さ寸法（第７図
Ｂの矢示寸法ｔ１）は従来形シュラウドの内周壁の厚さ
寸法（第７図人の矢示寸法ｔｚ ）に比して大きく設定
しである。これによシ内周壁３６の剛性が大きくなシ、
側壁３５Ａ、３５３３からの拘束を受は難くなり、熱応
力軽減効果を助ける。
Ｂの矢示寸法ｔ１）は従来形シュラウドの内周壁の厚さ
寸法（第７図人の矢示寸法ｔｚ ）に比して大きく設定
しである。これによシ内周壁３６の剛性が大きくなシ、
側壁３５Ａ、３５３３からの拘束を受は難くなり、熱応
力軽減効果を助ける。
第８図は上記実施例のシュラウドを並設した状態の平面
図、第９図は同じく正面図である。矢印２６は燃焼ガス
の流れを示している。
図、第９図は同じく正面図である。矢印２６は燃焼ガス
の流れを示している。
２４は従来形のシュラウドに設けられていた構成部分と
同様の、タービン軸に平行なシールプレート用溝、２３
はシールプレートである。このシールプレート２３は従
来形シュラウドにおけると同じく、燃焼ガスがシュラウ
ド間に流入することを防止している。
同様の、タービン軸に平行なシールプレート用溝、２３
はシールプレートである。このシールプレート２３は従
来形シュラウドにおけると同じく、燃焼ガスがシュラウ
ド間に流入することを防止している。
４０は本実施例において設けた半径方向のシールプレー
ト用溝、４１はシールプレートである。
ト用溝、４１はシールプレートである。
このシールプレート４１は冷却空気の漏洩を防止してい
る。このようにタービンの半径方向矢印Ｒ（９） −（’Ｌに沿ったシールプレート用溝４０を設けてシー
ルプレート４１を嵌着すると、若干のシュラウド間隙ｔ
を設け、かつ漏れ防止用ヒダ３８のピッチが大きくても
空気漏洩を防止することができる。
る。このようにタービンの半径方向矢印Ｒ（９） −（’Ｌに沿ったシールプレート用溝４０を設けてシー
ルプレート４１を嵌着すると、若干のシュラウド間隙ｔ
を設け、かつ漏れ防止用ヒダ３８のピッチが大きくても
空気漏洩を防止することができる。
以上詳述したように、本発明は、ガスタービン動翼の外
周に円形に並設される複数個のシュラウドにおいて、隣
接するシュラウド間の隔壁を設けずに、該シュラウドを
ほぼコの字形断面をなす厚板状に構成することにより、
熱応力の発生を軽減してクラックの発生を防止し、ガス
タービンの信頼性、耐久性の向上に貢献するところ多大
である。
周に円形に並設される複数個のシュラウドにおいて、隣
接するシュラウド間の隔壁を設けずに、該シュラウドを
ほぼコの字形断面をなす厚板状に構成することにより、
熱応力の発生を軽減してクラックの発生を防止し、ガス
タービンの信頼性、耐久性の向上に貢献するところ多大
である。
第１図はガスタービンの燃焼ガス流路部分の縦断面図、
第２図は第１段動翼とシュラウドとを示す斜視図、第３
図は従来形シュラウドの斜視図、第４図は同断面図、第
５図は第４図のシュラウドを同図の矢印Ａ方向に見た底
面図である。第６図は本発明のシュラウドの一実施例の
斜視図である。 第７図は従来形のシュラウドと、本発明の一実施（１０
） 例に係るシュラウドとを対比して示した正面図で、同図
Ａは従来形、同図Ｂは本実施例である。第８図は上記実
施例のシュラウドを並設した状態の平面図、第９図は同
じく正面図である。 ８・・・第１段シュラウド、２３・・・シールプレート
、２４・・・シールプレート用溝、２５・・・冷却空気
、２６・・・燃焼ガスの流れ、２８・・・漏洩空気流、
３３・・・冷却空気、３５人・・・前部側壁、３５Ｂ・
・・後部側壁、３６・・・内周壁、３７・・・隣接シュ
ラウドとの当接部の側壁、３８・・・漏れ防止ヒダ、３
９．３９’・・・クラック、４０・・・シールプレート
用溝、４１・・・シールプレート。 代理人 弁理士 秋本正実 （１１） Ｘ 、 、 □ ＝−Ｘ第５図 虎 弔７Ｍへ 第７図Ｂ
第２図は第１段動翼とシュラウドとを示す斜視図、第３
図は従来形シュラウドの斜視図、第４図は同断面図、第
５図は第４図のシュラウドを同図の矢印Ａ方向に見た底
面図である。第６図は本発明のシュラウドの一実施例の
斜視図である。 第７図は従来形のシュラウドと、本発明の一実施（１０
） 例に係るシュラウドとを対比して示した正面図で、同図
Ａは従来形、同図Ｂは本実施例である。第８図は上記実
施例のシュラウドを並設した状態の平面図、第９図は同
じく正面図である。 ８・・・第１段シュラウド、２３・・・シールプレート
、２４・・・シールプレート用溝、２５・・・冷却空気
、２６・・・燃焼ガスの流れ、２８・・・漏洩空気流、
３３・・・冷却空気、３５人・・・前部側壁、３５Ｂ・
・・後部側壁、３６・・・内周壁、３７・・・隣接シュ
ラウドとの当接部の側壁、３８・・・漏れ防止ヒダ、３
９．３９’・・・クラック、４０・・・シールプレート
用溝、４１・・・シールプレート。 代理人 弁理士 秋本正実 （１１） Ｘ 、 、 □ ＝−Ｘ第５図 虎 弔７Ｍへ 第７図Ｂ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガスタービン動翼の外周に円形に並設される複数個
のシュラウドにおいて、隣接するシュラウド間の隔壁を
設けずに、該シュラウドをほぼコの字形断面をなす厚板
状に構成したことを特徴とするガスタービンのシュラウ
ド。 ２、上記の複数個のシュラウドは、隣接するシュラウド
の対向面にシールプレートを介装するだめの溝を、当該
ガスタービンの半径方向に形成したものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のガスタービンの
シュラウド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18366582A JPS5974305A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | ガスタ−ビンのシユラウド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18366582A JPS5974305A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | ガスタ−ビンのシユラウド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5974305A true JPS5974305A (ja) | 1984-04-26 |
| JPS6261762B2 JPS6261762B2 (ja) | 1987-12-23 |
Family
ID=16139782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18366582A Granted JPS5974305A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | ガスタ−ビンのシユラウド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5974305A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5053708A (ja) * | 1973-09-05 | 1975-05-13 | ||
| JPS55117012A (en) * | 1979-02-28 | 1980-09-09 | Mtu Muenchen Gmbh | Device for minimizing blade tip clearance of axiallflow turbine and keeping said clearance constant |
-
1982
- 1982-10-21 JP JP18366582A patent/JPS5974305A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5053708A (ja) * | 1973-09-05 | 1975-05-13 | ||
| JPS55117012A (en) * | 1979-02-28 | 1980-09-09 | Mtu Muenchen Gmbh | Device for minimizing blade tip clearance of axiallflow turbine and keeping said clearance constant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6261762B2 (ja) | 1987-12-23 |
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