JPS63259107A - 動翼用先端キャップの交換方法 - Google Patents
動翼用先端キャップの交換方法Info
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- JPS63259107A JPS63259107A JP63040939A JP4093988A JPS63259107A JP S63259107 A JPS63259107 A JP S63259107A JP 63040939 A JP63040939 A JP 63040939A JP 4093988 A JP4093988 A JP 4093988A JP S63259107 A JPS63259107 A JP S63259107A
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Classifications
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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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
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- F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
-
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
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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】
本発明は動翼用の先端キャップに関するもので、詳しく
言えば、ロータアセンブリを包囲する囲い板を清掃しか
つ動翼と囲い板との間に小さな間隙の封止構造を形成す
るために有効である新規な改良された先端キャップに関
する。
言えば、ロータアセンブリを包囲する囲い板を清掃しか
つ動翼と囲い板との間に小さな間隙の封止構造を形成す
るために有効である新規な改良された先端キャップに関
する。
ガスタービン機関におけるロータアセンブリの動翼は1
周方向に沿って囲い板によυ包囲されているのが通例で
ある。かかる囲い板の目的は。
周方向に沿って囲い板によυ包囲されているのが通例で
ある。かかる囲い板の目的は。
ロータアセンブリを収容するタービン部分を通過するガ
スが動翼を迂回して流れるのを防止することにある。か
かる囲い板が無ければ、ガスは動翼の半径方向外端(す
なわち先端)の外側を通って流れることがある。このよ
うに動翼を迂回して流れることを防止すれば、そのガス
のエネルギーはロータアセノブ90回転を助けるために
利用される。それ故、動翼を迂回して流れるガスの量が
城を減少させるためには、動翼の先端と囲い板との隙間
を実用上可能な限シ小さくする必要がある。
スが動翼を迂回して流れるのを防止することにある。か
かる囲い板が無ければ、ガスは動翼の半径方向外端(す
なわち先端)の外側を通って流れることがある。このよ
うに動翼を迂回して流れることを防止すれば、そのガス
のエネルギーはロータアセノブ90回転を助けるために
利用される。それ故、動翼を迂回して流れるガスの量が
城を減少させるためには、動翼の先端と囲い板との隙間
を実用上可能な限シ小さくする必要がある。
その隙間を小さくするために使用される方法のひとつと
しては、動翼の半径方向外端(すなわち先端)が囲い板
の内面に十分に近接することによシそれだけで封止構造
を形成するような半径方向長さを持った動翼を炸裂すれ
ばよい。しかしながら、このような方法を使用した場合
には、主として摩擦効果のために問題が起こシ得る。摩
擦とは動翼の先端と囲い板との接触のととである。かか
る摩擦が起こる理由としては、とシわけ、動翼および囲
い板の熱的な膨張や収縮、囲い板が完全な円形でないこ
と、動翼の長さの違い、並びに囲い板または動翼先端へ
の金属やその他の物質O沈着が挙げられる。
しては、動翼の半径方向外端(すなわち先端)が囲い板
の内面に十分に近接することによシそれだけで封止構造
を形成するような半径方向長さを持った動翼を炸裂すれ
ばよい。しかしながら、このような方法を使用した場合
には、主として摩擦効果のために問題が起こシ得る。摩
擦とは動翼の先端と囲い板との接触のととである。かか
る摩擦が起こる理由としては、とシわけ、動翼および囲
い板の熱的な膨張や収縮、囲い板が完全な円形でないこ
と、動翼の長さの違い、並びに囲い板または動翼先端へ
の金属やその他の物質O沈着が挙げられる。
このような摩擦は、ロータアセンブリの回転エネルギー
を摩擦熱に変えることによってタービン効率を低下させ
るという点で不利である。それはまた、動翼の先端が摩
擦によって摩耗するとbう点でも不利である。摩耗した
先端材料はしばしば囲い板の内面上に沈着し、その結果
として残夛の動翼の先端も摩擦を受けることがある。更
にまた。摩擦抵抗に原因する熱応力および動翼の先端と
囲い板との接触に原因する剪断力のため、摩擦を受ける
動ILc)先端がひび割れのごとき構造疲労を生じるこ
とも摩擦の不利な点である。すなわち。
を摩擦熱に変えることによってタービン効率を低下させ
るという点で不利である。それはまた、動翼の先端が摩
擦によって摩耗するとbう点でも不利である。摩耗した
先端材料はしばしば囲い板の内面上に沈着し、その結果
として残夛の動翼の先端も摩擦を受けることがある。更
にまた。摩擦抵抗に原因する熱応力および動翼の先端と
囲い板との接触に原因する剪断力のため、摩擦を受ける
動ILc)先端がひび割れのごとき構造疲労を生じるこ
とも摩擦の不利な点である。すなわち。
動翼の先端が摩擦を受けると、動翼先端の有効寿命従っ
てタービン動翼の有効寿命が短かくなる。
てタービン動翼の有効寿命が短かくなる。
それ故、摩擦が存在する場合には、それが存在しない場
合よシも早期に動翼を交換しなければならない。摩擦に
原因する摩耗の結果として動翼を交換することは、使用
者にとって多大の出費である。
合よシも早期に動翼を交換しなければならない。摩擦に
原因する摩耗の結果として動翼を交換することは、使用
者にとって多大の出費である。
摩擦がもたらす不利益な効果を低減させる手段のひとつ
は、動翼上に先端キャップを使用することである。先端
キャップとは動翼と同じ横断面形状を持った比較的小さ
な延長部であって、これは動翼O半径方向外端と一体化
されることもあれば、その外端上に取付けられることも
ある。かかる先端キャップはまた「スクィーラ先端キャ
ップ」または「スクイージ(squ@aler )Jと
呼ばれる時もあるが、以後“は単に「先端キャップ」と
呼ぶことにする。摩擦を受ける先端キャップは摩耗を生
じ、しかも動翼先端と同様に熱応力や剪断力を受は易い
。とは言え、かかる先端キャップを交換可能にすること
ができれば、動翼全体ではなく先端キャップOみを交換
すれば済むから、使用者にとって大幅な経費の節減とな
る。
は、動翼上に先端キャップを使用することである。先端
キャップとは動翼と同じ横断面形状を持った比較的小さ
な延長部であって、これは動翼O半径方向外端と一体化
されることもあれば、その外端上に取付けられることも
ある。かかる先端キャップはまた「スクィーラ先端キャ
ップ」または「スクイージ(squ@aler )Jと
呼ばれる時もあるが、以後“は単に「先端キャップ」と
呼ぶことにする。摩擦を受ける先端キャップは摩耗を生
じ、しかも動翼先端と同様に熱応力や剪断力を受は易い
。とは言え、かかる先端キャップを交換可能にすること
ができれば、動翼全体ではなく先端キャップOみを交換
すれば済むから、使用者にとって大幅な経費の節減とな
る。
ところで、はとんどの先端キャップは金R製でおる。そ
れ故、それらが摩擦を受ける場合には囲い板の内面上に
摩滅した金属材料が沈着する。
れ故、それらが摩擦を受ける場合には囲い板の内面上に
摩滅した金属材料が沈着する。
前述の通シ、このような沈着物は更に摩擦を引起こす。
かかる先端キャップはまた。中はシ金属製でおる囲い板
との金属間摩擦のために加熱される。
との金属間摩擦のために加熱される。
その結果として生じた熱応力は、先端キャップ中に疲労
およびひび割れを引起とすことによって先端キャップの
有効寿命を短かくする。現在使用されている多くの先端
キャップは、熱応力を低減させるために冷却機構を含ん
でいる。しかしながら。
およびひび割れを引起とすことによって先端キャップの
有効寿命を短かくする。現在使用されている多くの先端
キャップは、熱応力を低減させるために冷却機構を含ん
でいる。しかしながら。
かかる先端キャップ冷却機構の能力不足および摩擦がも
たらすその他の有害な効果のため、とのような先端キャ
ップを備えた動翼も中はシ比較的頻繁な交換または補修
を必要とする。
たらすその他の有害な効果のため、とのような先端キャ
ップを備えた動翼も中はシ比較的頻繁な交換または補修
を必要とする。
上記の諸問題に対する部分的な解決策として。
先端キャップの半径方向外端上に研磨材の被膜を使用す
ることも提案された。たとえば、かかる先端キャップは
本発明の場合と同じ譲受人に譲渡された米国特許第41
69020号明細書中に記載されている。かかる先端キ
ャップ上の研磨材は囲い板の内面から沈着物を取除き、
それによって摩擦およびそれO有害な効果を低減させる
が、研磨材の被膜が摩滅すれば、仁の先端キャップも研
磨性を持たない通常0先端キヤツプと実際上達いは無く
、従って付随する諸問題は避けられない。
ることも提案された。たとえば、かかる先端キャップは
本発明の場合と同じ譲受人に譲渡された米国特許第41
69020号明細書中に記載されている。かかる先端キ
ャップ上の研磨材は囲い板の内面から沈着物を取除き、
それによって摩擦およびそれO有害な効果を低減させる
が、研磨材の被膜が摩滅すれば、仁の先端キャップも研
磨性を持たない通常0先端キヤツプと実際上達いは無く
、従って付随する諸問題は避けられない。
さて、本発明は動翼用の先端キャップに関するもOであ
る。かかる先端キャップは基部および半径方向外方へ伸
びた少なくとも1つのリブから成っていて、リブの半径
方向外端には研磨材が固定されている。かかる研磨材が
動翼の取付けられたロータアセンブリを包囲する囲い板
の内面を摩擦して清掃する一方、先端キャップそれ自体
は動翼の半径方向外端と囲い板との間に小さな間隙の実
質的な封止構造を形成する。
る。かかる先端キャップは基部および半径方向外方へ伸
びた少なくとも1つのリブから成っていて、リブの半径
方向外端には研磨材が固定されている。かかる研磨材が
動翼の取付けられたロータアセンブリを包囲する囲い板
の内面を摩擦して清掃する一方、先端キャップそれ自体
は動翼の半径方向外端と囲い板との間に小さな間隙の実
質的な封止構造を形成する。
本発明〇一実施態様に従えば、先端キャップは動翼から
独立していて、研磨材を基部から相異なる半径方向距離
に配置し得るような半径方向寸法を持った複数のリブを
含んでいる。このような構成によれば、半径方向に背の
高いリブ上に位置する研磨材が摩滅したとしても、少な
くとも1つのリブ上に位置する研磨材が囲い板の清掃の
ために役立つことになる。
独立していて、研磨材を基部から相異なる半径方向距離
に配置し得るような半径方向寸法を持った複数のリブを
含んでいる。このような構成によれば、半径方向に背の
高いリブ上に位置する研磨材が摩滅したとしても、少な
くとも1つのリブ上に位置する研磨材が囲い板の清掃の
ために役立つことになる。
かかる先端キャップはリブの衝撃冷却のため基部中に傾
斜して配置された冷却用通路を含むことができ、また熱
応力と一層低減させるためリブに固定された断熱層を含
むこともできる。
斜して配置された冷却用通路を含むことができ、また熱
応力と一層低減させるためリブに固定された断熱層を含
むこともできる。
先端キャップを交換する方法もまた提供される。かかる
方法は、動翼から先端キャップを取除き、動翼の外端を
平面状に加工し、交換用の先端キャップを整列させ1次
いでそれを動jlK固定する諸工程から成る。
方法は、動翼から先端キャップを取除き、動翼の外端を
平面状に加工し、交換用の先端キャップを整列させ1次
いでそれを動jlK固定する諸工程から成る。
以下、添付の図面を参照しながら本発明と一層詳しく説
明しよう。
明しよう。
先ず第1図を見ると、本発明の一実施例を成す先端キャ
ップを組込んだタービン機関の一部が示されている。第
1図は、典型的なガスタービン機関のタービン部分の上
半部の一部を示すもOである。かかるタービン部分の内
部では、一点鎖線2で示されたタービンO中心軸の回シ
を四−タアセンブリ1が回転する。かかるロータアセン
ブリ1は、概して円形の円板4に固定されかつ周方向に
沿って互いに離隔した複数の動翼3を含んでいる。各々
の動翼3線半径方向く沿って外方へ伸びていて、好まし
くはエーロフオイル5.プラットホーム6、柄部7およ
び先端(すなわち半径方向に沿った外端)8から成って
いる。
ップを組込んだタービン機関の一部が示されている。第
1図は、典型的なガスタービン機関のタービン部分の上
半部の一部を示すもOである。かかるタービン部分の内
部では、一点鎖線2で示されたタービンO中心軸の回シ
を四−タアセンブリ1が回転する。かかるロータアセン
ブリ1は、概して円形の円板4に固定されかつ周方向に
沿って互いに離隔した複数の動翼3を含んでいる。各々
の動翼3線半径方向く沿って外方へ伸びていて、好まし
くはエーロフオイル5.プラットホーム6、柄部7およ
び先端(すなわち半径方向に沿った外端)8から成って
いる。
タービン部分に含まれるステータアセンブリ10は1回
転するロータアセンブリ1に対して静止状態に保たれる
。かかるステータアセンブリ10は、好ましくは軸方向
に沿って動翼3の上流側に位置しかつ周方向に互いに離
隔した複数O静翼11から成っている。また2周方向に
互いに離隔した複数の静翼12が軸方向に沿って動翼3
0下流側に位置することもある。半径方向に沿って見た
ロータアセンブリ10外側には環状の囲い板15が配置
されている。かかる囲い板130半径方向内側の表面は
、以下に説明する理由によシ、各々O動′1!L30半
径方向外端8に近接して位置することが好ましい。
転するロータアセンブリ1に対して静止状態に保たれる
。かかるステータアセンブリ10は、好ましくは軸方向
に沿って動翼3の上流側に位置しかつ周方向に互いに離
隔した複数O静翼11から成っている。また2周方向に
互いに離隔した複数の静翼12が軸方向に沿って動翼3
0下流側に位置することもある。半径方向に沿って見た
ロータアセンブリ10外側には環状の囲い板15が配置
されている。かかる囲い板130半径方向内側の表面は
、以下に説明する理由によシ、各々O動′1!L30半
径方向外端8に近接して位置することが好ましい。
タービン部分を通って流れるガスは静翼110間を通過
し、それらKよって各々O動翼Sのエロフォイル5に当
たるように導かれる。その結果として、ガスは動翼3従
ってロータアセンブリ1を回転させる。囲い板13はガ
スが動翼3を半径方向に迂回して流れるOを実質的に防
止する。
し、それらKよって各々O動翼Sのエロフォイル5に当
たるように導かれる。その結果として、ガスは動翼3従
ってロータアセンブリ1を回転させる。囲い板13はガ
スが動翼3を半径方向に迂回して流れるOを実質的に防
止する。
次に第2図を見ると、動翼3の半径方向外方の部分(好
ましくは動翼3のエーロフオイル5)が示されている。
ましくは動翼3のエーロフオイル5)が示されている。
かかる動翼3は概して上流側の上流縁14.はぼ軸方向
に沿って上流縁から離隔した概して下流側の下1fi1
5.並びに周方向に互いに離隔した側壁16および17
It含んでいる。
に沿って上流縁から離隔した概して下流側の下1fi1
5.並びに周方向に互いに離隔した側壁16および17
It含んでいる。
動翼30形°状および回転方向から考えれば、側壁16
は動翼30圧力側であ!llhまた側壁17は吸引側で
ある。動翼30内部は、空気を循環させて冷却を促進す
るように部分的に中空となっている。
は動翼30圧力側であ!llhまた側壁17は吸引側で
ある。動翼30内部は、空気を循環させて冷却を促進す
るように部分的に中空となっている。
部分的に中空の動翼社また、動翼の重量および原価を引
下げるためにも役立つ。かかる冷却用O空気は任意所望
の方法によ)動翼30部分的に中iO内部に導入し得る
のであって、たとえば動翼柄部7に設けられた開口(図
示せず)を通して導入することができる。
下げるためにも役立つ。かかる冷却用O空気は任意所望
の方法によ)動翼30部分的に中iO内部に導入し得る
のであって、たとえば動翼柄部7に設けられた開口(図
示せず)を通して導入することができる。
第3図を見れば最も曳くわかるように、側壁16および
17は動@!iの上流縁14から下流縁15に−るまで
側壁゛に沿いながら間隔を置いて配列された複数の冷却
用通路20および21をそれぞれ含んでいる。第3図に
示された冷却用通路20おXび21は、それらの外端よ
シも半径方向外方に位置する側壁部分の外面に沿って冷
却用空気の薄膜が形成されように@壁16および17と
一定の角度を成して配置されている。とは言え。
17は動@!iの上流縁14から下流縁15に−るまで
側壁゛に沿いながら間隔を置いて配列された複数の冷却
用通路20および21をそれぞれ含んでいる。第3図に
示された冷却用通路20おXび21は、それらの外端よ
シも半径方向外方に位置する側壁部分の外面に沿って冷
却用空気の薄膜が形成されように@壁16および17と
一定の角度を成して配置されている。とは言え。
所望ならば、冷却用通路20および21をその他の任意
の方式で配置するとともできる。
の方式で配置するとともできる。
やはシ第3図に見られる通シ、動翼3は側壁16および
170半径方向外端同士の間に位置する端壁22をも含
むことが好ましい。かかる端壁22はたとえば接合や溶
接によって側壁16および171C固定することもでき
るし、あるいは側壁および端壁を皐−の部材として鋳造
する場合のように側壁と一体化することもできる。端壁
22は。
170半径方向外端同士の間に位置する端壁22をも含
むことが好ましい。かかる端壁22はたとえば接合や溶
接によって側壁16および171C固定することもでき
るし、あるいは側壁および端壁を皐−の部材として鋳造
する場合のように側壁と一体化することもできる。端壁
22は。
動翼3の上流li&14と下流l&15との間に間隔を
置いて配列された複数の冷却用通路23および24を含
んでいる。これらの冷却用通路23および2′4は、半
径方向外端において動翼の内部から流出する冷却用空気
の量を調節するのに役立つ。
置いて配列された複数の冷却用通路23および24を含
んでいる。これらの冷却用通路23および2′4は、半
径方向外端において動翼の内部から流出する冷却用空気
の量を調節するのに役立つ。
それ故、冷却用通路23および240寸法決定に当って
は、動翼の末端から先端キャップが外れた場合でも冷却
用空気の大部分は動翼の内部に保持されてそれを冷却す
るようKすることが好ましい。
は、動翼の末端から先端キャップが外れた場合でも冷却
用空気の大部分は動翼の内部に保持されてそれを冷却す
るようKすることが好ましい。
冷却用通路25および24が大き過ぎたり、あるいは動
11sが開放端を有していたシすれば、先端キャップが
外れた場合、冷却用空気の大部分が動翼から流出するた
めに動翼Q過熱および場合によっては損害が生じ、従っ
て動翼の補修または交換が必要となる。
11sが開放端を有していたシすれば、先端キャップが
外れた場合、冷却用空気の大部分が動翼から流出するた
めに動翼Q過熱および場合によっては損害が生じ、従っ
て動翼の補修または交換が必要となる。
各々の動翼30半径方向外端(すなわち先(資)8には
先端キャップ50が固定されている。この先端キャップ
30は別個の先端キャップすなわち動翼3に取付は可能
な独立した構造要素でちることが好ましい。先端キャッ
プ30は動翼50半径方向外端8と囲い板13の内面と
の間に実質的な封止状態をもたらす。かかる先端キャッ
プ30昧、取付面として役立つ平らな内面を有する基部
31および少なくとも1つ好ましくは複数のリプ32か
ら成っている。先端キャップ30は、たとえば通常の鋳
造、方向性凝固または単粒化を施したコバルト基超合金
やニッケル基超合金のごとき金属から作られることが好
ましい。とは言え、先端キャップ30は所望に応じてそ
の他の任意適宜な材料から作ることもできる。
先端キャップ50が固定されている。この先端キャップ
30は別個の先端キャップすなわち動翼3に取付は可能
な独立した構造要素でちることが好ましい。先端キャッ
プ30は動翼50半径方向外端8と囲い板13の内面と
の間に実質的な封止状態をもたらす。かかる先端キャッ
プ30昧、取付面として役立つ平らな内面を有する基部
31および少なくとも1つ好ましくは複数のリプ32か
ら成っている。先端キャップ30は、たとえば通常の鋳
造、方向性凝固または単粒化を施したコバルト基超合金
やニッケル基超合金のごとき金属から作られることが好
ましい。とは言え、先端キャップ30は所望に応じてそ
の他の任意適宜な材料から作ることもできる。
第3および4図に見られる通)、先端キャップ30の基
部31は実質的に平面状oi形を成すことが好ましく、
それは概して上流側の上t&縁33、概して下流側の下
流縁34.並びに周方向に沿って互いに離隔した側縁3
6および37と含んでいる。なお、基部510上流l1
k5sおよび下流縁34は動翼3の上流縁14および下
流縁15とそれぞれ整列しておシ、また基部31C)側
縁36および37は動翼5(D94@16および17と
それずれ整列していることが好ましい。こOようVC,
整列している場合、基部31の側縁36および先端キャ
ップ50のそれに隣接する側が先端キャップ30の圧力
側と見なされる。同様に、基部310@縁37および先
端キャップ30のそれに隣接する側が先端キャップ3o
o吸引側と見なされる。
部31は実質的に平面状oi形を成すことが好ましく、
それは概して上流側の上t&縁33、概して下流側の下
流縁34.並びに周方向に沿って互いに離隔した側縁3
6および37と含んでいる。なお、基部510上流l1
k5sおよび下流縁34は動翼3の上流縁14および下
流縁15とそれぞれ整列しておシ、また基部31C)側
縁36および37は動翼5(D94@16および17と
それずれ整列していることが好ましい。こOようVC,
整列している場合、基部31の側縁36および先端キャ
ップ50のそれに隣接する側が先端キャップ30の圧力
側と見なされる。同様に、基部310@縁37および先
端キャップ30のそれに隣接する側が先端キャップ3o
o吸引側と見なされる。
第2.3および4図には、3つのリプ32&。
3211および52aを有する先端キャップ30の実施
例が示されている。しかしながら、使用するリプの数は
任意であシ得る。リプ32a、52’bおよび32cの
各々は基部31から半径方向外方へ伸び1周方向に互い
に離隔した側面を有し、しかも好ましくはほぼ軸方向に
沿って基部510上流縁33から下i級34まで伸びて
いる。先端キャップ30の外縁に位置するリプ32aお
よび52aは、第2および4図に示されるごとく、上流
縁33シよび下流縁34と交わる場所では一体化するこ
とができる。
例が示されている。しかしながら、使用するリプの数は
任意であシ得る。リプ32a、52’bおよび32cの
各々は基部31から半径方向外方へ伸び1周方向に互い
に離隔した側面を有し、しかも好ましくはほぼ軸方向に
沿って基部510上流縁33から下i級34まで伸びて
いる。先端キャップ30の外縁に位置するリプ32aお
よび52aは、第2および4図に示されるごとく、上流
縁33シよび下流縁34と交わる場所では一体化するこ
とができる。
リプ32a、52bおよび32cの半径方向外端には研
磨材35が固定されている。かかる研磨材35は、それ
を使用する環境に適合するものでおれば任意適宜の材料
であってよい。ガスタービン機関のタービン部分におい
て使用するOK適した研磨材■実例としては、研磨性の
アルミナ被膜が挙げられる。研磨材35をリプに固定す
るKは、金属結合といし車の製造に当って使用されるよ
うな種類の任意適宜な手段(たとえば被覆やめつき)を
使用することができる。以後、研磨材35はリプ32上
に被覆されたものとして記載されるが、「被覆」という
用語は研磨材55を固定するためのその他の方法をも包
含する本のと理解すべきである。
磨材35が固定されている。かかる研磨材35は、それ
を使用する環境に適合するものでおれば任意適宜の材料
であってよい。ガスタービン機関のタービン部分におい
て使用するOK適した研磨材■実例としては、研磨性の
アルミナ被膜が挙げられる。研磨材35をリプに固定す
るKは、金属結合といし車の製造に当って使用されるよ
うな種類の任意適宜な手段(たとえば被覆やめつき)を
使用することができる。以後、研磨材35はリプ32上
に被覆されたものとして記載されるが、「被覆」という
用語は研磨材55を固定するためのその他の方法をも包
含する本のと理解すべきである。
先端キャップ50が囲い板130内面と接触する場合(
すなわち摩擦を生じる場合)、囲い板13に接触するの
は研磨材55であって、先端キャップの非研磨性金属部
分ではない。これKよって得られる大きな利点は、研磨
材35が囲い板13の内面から沈着物を取除くことKあ
る。また。
すなわち摩擦を生じる場合)、囲い板13に接触するの
は研磨材55であって、先端キャップの非研磨性金属部
分ではない。これKよって得られる大きな利点は、研磨
材35が囲い板13の内面から沈着物を取除くことKあ
る。また。
研磨材55O粒子は金属の一体部材よシも砕ゆ易いから
、先端キャップの非研磨性金属部分が囲い板13に接触
する場合に比べ、先端キャップ全体に伝達される剪断応
力は小さくなる。更にまた。
、先端キャップの非研磨性金属部分が囲い板13に接触
する場合に比べ、先端キャップ全体に伝達される剪断応
力は小さくなる。更にまた。
摩擦に際して研磨材粒子が砕は易いため、摩擦熱の発生
は少なく、従って先端キャップ中に生じる熱応力も小さ
い。このようにして、リブ32a。
は少なく、従って先端キャップ中に生じる熱応力も小さ
い。このようにして、リブ32a。
32)および52c上に研磨材35を使用すれば先端キ
ャップ30の有効寿命は延びることになる。
ャップ30の有効寿命は延びることになる。
前述の通シ、かかる摩擦が起こる度に研磨材の一部が摩
滅する。従って、研磨材SSO被膜の半径方向厚さが大
きいほど、それが完全に摩滅するまでに耐え得る摩擦の
回数は多くなる。とは言え、先端キャップ30の残部に
比べて被膜0構造剛性が不足するため、研磨材35の被
膜の厚さには使用可能な最大限度が存在する。すなわち
、研磨材35の被膜の半径方向厚さが周方向寸法に比べ
て大き過ぎると、研磨材35の被膜全体が1回の摩擦に
よって取れてしまうこともある。勿論、研磨材35の被
膜に対して使用可能な最大の半径方向厚さは、被膜の周
方向寸法のごとき因子および使用する研磨材の性質によ
って決定される。
滅する。従って、研磨材SSO被膜の半径方向厚さが大
きいほど、それが完全に摩滅するまでに耐え得る摩擦の
回数は多くなる。とは言え、先端キャップ30の残部に
比べて被膜0構造剛性が不足するため、研磨材35の被
膜の厚さには使用可能な最大限度が存在する。すなわち
、研磨材35の被膜の半径方向厚さが周方向寸法に比べ
て大き過ぎると、研磨材35の被膜全体が1回の摩擦に
よって取れてしまうこともある。勿論、研磨材35の被
膜に対して使用可能な最大の半径方向厚さは、被膜の周
方向寸法のごとき因子および使用する研磨材の性質によ
って決定される。
本発明の先端キャップ3oにおいては、研磨材の単一被
膜によって達成し得る以上の有効半径方向厚さを得るた
めに階段状0研磨材被膜が使用され′ている。再び第3
図を見ると、リブ32a。
膜によって達成し得る以上の有効半径方向厚さを得るた
めに階段状0研磨材被膜が使用され′ている。再び第3
図を見ると、リブ32a。
321)およびS2aの半径方向寸法は各リブの外端上
に位置する研磨材55(Q被膜が基部31から相異なる
半径方向短jF!l:あるように決定されている。すな
わち、少なくとも1つのリブ上に位置する研磨材55は
、動翼3Q(一点鎖線38で表わされる)半径方向の軸
に対して垂直であ夛がっ半径方向に最も背O高いリブ3
2&の半径方向外端と基部31との中間に位置する平面
内に存在するようになっている。このような構成の場合
には。
に位置する研磨材55(Q被膜が基部31から相異なる
半径方向短jF!l:あるように決定されている。すな
わち、少なくとも1つのリブ上に位置する研磨材55は
、動翼3Q(一点鎖線38で表わされる)半径方向の軸
に対して垂直であ夛がっ半径方向に最も背O高いリブ3
2&の半径方向外端と基部31との中間に位置する平面
内に存在するようになっている。このような構成の場合
には。
最も背の高いリブ52a上に位置する研磨材35が囲い
板13の内面との幽擦によって摩滅すると2次に背の高
いリブ52′b上に位置する研磨材35が囲い板13と
の摩擦に対して役立つようKなる。
板13の内面との幽擦によって摩滅すると2次に背の高
いリブ52′b上に位置する研磨材35が囲い板13と
の摩擦に対して役立つようKなる。
更に、それらの、リプ上に位置する研磨材が摩滅すると
1次に′11O低いリプ上に位置する研磨材が摩擦に対
して役立つようKなる。所望ならば、最も背の低いリブ
S2aは基部31の表面上に直接に配置された研磨材5
5から成っていてもよい。勿論、いずれかのリブ52上
に位置する研磨材35が完全、に摩滅した場合には、そ
のリプO残留する非研磨性金属部分が摩耗を受は続ける
ととKなる。
1次に′11O低いリプ上に位置する研磨材が摩擦に対
して役立つようKなる。所望ならば、最も背の低いリブ
S2aは基部31の表面上に直接に配置された研磨材5
5から成っていてもよい。勿論、いずれかのリブ52上
に位置する研磨材35が完全、に摩滅した場合には、そ
のリプO残留する非研磨性金属部分が摩耗を受は続ける
ととKなる。
なぜなら1次に背の低いリプ上に位置する研磨材が囲い
板13の内面を摩擦するのと同じ速度で上記の金属部分
も摩擦を受けるからである。しかしながら、かかる非研
磨性金属部分の摩擦によって囲い板15C)内面上に沈
着物が生じても、それは同じ動翼または別O動翼の先端
キャップOリプ上に位置する研磨材の摩擦によって取除
かれるわけである。
板13の内面を摩擦するのと同じ速度で上記の金属部分
も摩擦を受けるからである。しかしながら、かかる非研
磨性金属部分の摩擦によって囲い板15C)内面上に沈
着物が生じても、それは同じ動翼または別O動翼の先端
キャップOリプ上に位置する研磨材の摩擦によって取除
かれるわけである。
第3図に見られる通シ、半径方向に最も背の高いリブ3
2aは基部51C+側級36に隣接し。
2aは基部51C+側級36に隣接し。
かつ半径方向に最も背の低いリブ32cは@縁37に隣
接している。とは言え、リブ32はそO他の任意所望の
方式で配列することもできる。
接している。とは言え、リブ32はそO他の任意所望の
方式で配列することもできる。
内部の熱応力を低減させて有効寿命を延ばす丸め、先端
キャップ30は冷却する必要がある。
キャップ30は冷却する必要がある。
先端キャップ50(Q冷却は幾つかの方法によって行わ
れる。先端キャップ3oの側縁36および57は、冷却
用通路20および21から流出した後、先端キャップ3
Gの側面上を半径方向外方へ流れる空気O薄膜によって
冷却される。他方、先端キャップ50の基部31はそれ
に沿いながら間隔を置いて配列されかつ動翼3の9s壁
22に設けられた冷却用通路23および24とそれぞれ
整列した複数の冷却用通路40および41を含んでいる
。冷却用通路40および41から流出した空気はリブ墓
2aおよび3213の側面を衝撃するととKよって冷却
する。冷却用通路40および41の数および配置は所望
に応じて決定し得る。とは言え、リブ32aおよび52
′bを効果的に冷却するためKは、冷却用通路40およ
び41がたとえば第5図に示されるごとく傾斜して(す
なわち一定の角度を成して)配置されることが好ましい
。その結果、これらの冷却用通路から流出した空気はリ
ブO側面の半径方向内方の部分を衝撃するととになる。
れる。先端キャップ3oの側縁36および57は、冷却
用通路20および21から流出した後、先端キャップ3
Gの側面上を半径方向外方へ流れる空気O薄膜によって
冷却される。他方、先端キャップ50の基部31はそれ
に沿いながら間隔を置いて配列されかつ動翼3の9s壁
22に設けられた冷却用通路23および24とそれぞれ
整列した複数の冷却用通路40および41を含んでいる
。冷却用通路40および41から流出した空気はリブ墓
2aおよび3213の側面を衝撃するととKよって冷却
する。冷却用通路40および41の数および配置は所望
に応じて決定し得る。とは言え、リブ32aおよび52
′bを効果的に冷却するためKは、冷却用通路40およ
び41がたとえば第5図に示されるごとく傾斜して(す
なわち一定の角度を成して)配置されることが好ましい
。その結果、これらの冷却用通路から流出した空気はリ
ブO側面の半径方向内方の部分を衝撃するととになる。
リブを衝撃した後の空気は、リブの側面の半径方向外方
の部分上を薄膜となって流れる。
の部分上を薄膜となって流れる。
冷却用通路40および41はドリル作業によって基部3
1中に形成することが好ましいが、リプ520半径分向
内方の部分に向くよりに一定の角度分酸してそれらを形
成するためには、かかるドリル作業を基部510半径方
向内側の表面(すなわち下面)から行うのが最良である
。それ故、先端キャップ30を動翼5とは別個に作製し
、冷却用通路40および41をドリル作業によって形成
し、それから動翼5の外端°に先端キャップ30を取付
けるとど°が好ましい。
1中に形成することが好ましいが、リプ520半径分向
内方の部分に向くよりに一定の角度分酸してそれらを形
成するためには、かかるドリル作業を基部510半径方
向内側の表面(すなわち下面)から行うのが最良である
。それ故、先端キャップ30を動翼5とは別個に作製し
、冷却用通路40および41をドリル作業によって形成
し、それから動翼5の外端°に先端キャップ30を取付
けるとど°が好ましい。
先端キャップ50はまた2リブ52に固定された少なく
とも1つの断熱層を含むことができる。
とも1つの断熱層を含むことができる。
たとえば、第3図においてはリブ32aの圧力側の側面
および基部31の@縁に固定された断熱層42が含まれ
ている。かかる断熱層42はそれが固定されたリブの過
熱を防止し、それによって先端キャップ50中O熱応力
を低減させるのく役立つ。断熱層が特に有用であるのは
、リブの薄膜冷却マタはw寓冷却が不十分となシがちな
半径方向に背の高いリブ上に使用した場合である。かか
る断熱層の実例としては2リブ上に吹付けられたセラミ
ック(たとえばジルコニア)の被膜が挙げられる。
および基部31の@縁に固定された断熱層42が含まれ
ている。かかる断熱層42はそれが固定されたリブの過
熱を防止し、それによって先端キャップ50中O熱応力
を低減させるのく役立つ。断熱層が特に有用であるのは
、リブの薄膜冷却マタはw寓冷却が不十分となシがちな
半径方向に背の高いリブ上に使用した場合である。かか
る断熱層の実例としては2リブ上に吹付けられたセラミ
ック(たとえばジルコニア)の被膜が挙げられる。
前述の通シ、ドリル作業によって冷却用通路を適当な角
度だけ傾斜させながら形成するためKは、先端キャップ
30を動翼3と社別箇に作製することが好ましhoその
場合、先端キャップ30(更に詳しく言えば先端キャッ
プ30の基部51)は適当な手段(たとえば拡散接合や
ろう付け)Kよって動翼50半径方向外端(第3図にお
いては端壁22tD外面)8に取付けられる。あるいは
また、半径方向に沿って開放端を有する動翼(すなわち
端壁22を持たない動翼)K先端キャップ30を取付け
ることもできる。その場合には、動翼5の側壁16およ
び17の半径方向外端同士を橋渡しするように先端キャ
ップ30を固定すればよい。
度だけ傾斜させながら形成するためKは、先端キャップ
30を動翼3と社別箇に作製することが好ましhoその
場合、先端キャップ30(更に詳しく言えば先端キャッ
プ30の基部51)は適当な手段(たとえば拡散接合や
ろう付け)Kよって動翼50半径方向外端(第3図にお
いては端壁22tD外面)8に取付けられる。あるいは
また、半径方向に沿って開放端を有する動翼(すなわち
端壁22を持たない動翼)K先端キャップ30を取付け
ることもできる。その場合には、動翼5の側壁16およ
び17の半径方向外端同士を橋渡しするように先端キャ
ップ30を固定すればよい。
上記のごとき構成のいずれにおいても、先端キャップ3
0は動翼3とは別個に作製されることが好ましく、そう
すれば動翼3を交換することなしに先端キャップ30を
交換することができる。
0は動翼3とは別個に作製されることが好ましく、そう
すれば動翼3を交換することなしに先端キャップ30を
交換することができる。
しかるに所望ならば、第5図に見られるごとく、たとえ
ば動翼5と〇一体部材として鋳造することによって先端
キャップ30t−動翼5と一体化するとともできる。こ
のような構成の場合、基部31は動翼Son壁16およ
び17を橋渡ししておシ。
ば動翼5と〇一体部材として鋳造することによって先端
キャップ30t−動翼5と一体化するとともできる。こ
のような構成の場合、基部31は動翼Son壁16およ
び17を橋渡ししておシ。
またリブS2は基部31から半径方向外方へ′伸びてい
る。なお1.冷却用通路4aおよび41は動翼30内部
と直接に連絡している。
る。なお1.冷却用通路4aおよび41は動翼30内部
と直接に連絡している。
第1の先端キャップを第20先端キヤツプと交換するた
めの好適な方法は次O通シである。適当な手段(たとえ
ば切削中研削)VCよって第10先端キヤツプを取除い
た後、動翼3Q半径方向外端8(すなわちaHI!16
および17の外端並びに端壁22が存在する場合に社そ
の外面)を平面状に加工する。第2の先端中ヤツプを動
翼5と整列させるととKよシ、冷却用通路25シよび2
4を冷却用通路40および41と合致させる。その後。
めの好適な方法は次O通シである。適当な手段(たとえ
ば切削中研削)VCよって第10先端キヤツプを取除い
た後、動翼3Q半径方向外端8(すなわちaHI!16
および17の外端並びに端壁22が存在する場合に社そ
の外面)を平面状に加工する。第2の先端中ヤツプを動
翼5と整列させるととKよシ、冷却用通路25シよび2
4を冷却用通路40および41と合致させる。その後。
適当な手段(たとえば拡散接合やろう付け)により、第
20先端キヤツプの半径方向内側の表面(すなわち取付
面)を動翼30半径方向外端8に固定すればよい。この
ような先端キャップの交換方法″は、動翼の外端上に先
端キャップを形成し直す従来の方法に比べて経費および
時間Q節減をもたらす本のである。
20先端キヤツプの半径方向内側の表面(すなわち取付
面)を動翼30半径方向外端8に固定すればよい。この
ような先端キャップの交換方法″は、動翼の外端上に先
端キャップを形成し直す従来の方法に比べて経費および
時間Q節減をもたらす本のである。
第1図は本発明の先端キャップを組込んだガスタービン
機関Oタービン部分の上半部の一部の断面図、第2図は
本発明の先端キャップを組込んだ動翼の半径方向外端部
分の斜視図、第5図は動翼の外端に取付けられた先端キ
ャップの断面図、第4図はリブおよび冷却用通路を示す
第3図の先端キャップの上面図、そして第5図は動翼と
一体化された先端キャップの断面図である。 図中、1はロータアセンブリ、3は動翼、4社円板、5
はエーロフオイル、6はプラットホーム、7は柄部、8
は先端、10はステータアセンブリ、11および12は
静翼、15は囲い板、14は上流線、15は下5!緑、
16および17は@壁、20および21は冷却用通路、
22は端壁。 23および24は冷却用通路、30は先端キャップ、3
1は基部、32はリブ、33は上流線、34は下流縁、
35は研磨材、36および57は側縁、40および41
は冷却用通路、セして42は断熱層を表わす。 特許出願人ゼネラル・エレグFIJ”、り・カンパニイ
代理人 (7630) 生 沼 徨 ニ11(1和
年 月 日 持重′[庁長官 小 川 邦 夫 殿名 称 ゼネ
ラル−エレクトリック少カンバニイ日本ゼネラル・エレ
クトリック株式会l土・極東特許部内電話(58g)5
200−5207 6、 bff正の内容 別紙の通り 特許請求の範囲 動翼の半径方向外端に固定する、諸工程から成る方法。 2.前記第2の先端キャップの前記取付面を前記動翼の
半径方向外端に固定する工程が拡散接合によって行われ
る特許請求の範囲第1項記載の方法。
機関Oタービン部分の上半部の一部の断面図、第2図は
本発明の先端キャップを組込んだ動翼の半径方向外端部
分の斜視図、第5図は動翼の外端に取付けられた先端キ
ャップの断面図、第4図はリブおよび冷却用通路を示す
第3図の先端キャップの上面図、そして第5図は動翼と
一体化された先端キャップの断面図である。 図中、1はロータアセンブリ、3は動翼、4社円板、5
はエーロフオイル、6はプラットホーム、7は柄部、8
は先端、10はステータアセンブリ、11および12は
静翼、15は囲い板、14は上流線、15は下5!緑、
16および17は@壁、20および21は冷却用通路、
22は端壁。 23および24は冷却用通路、30は先端キャップ、3
1は基部、32はリブ、33は上流線、34は下流縁、
35は研磨材、36および57は側縁、40および41
は冷却用通路、セして42は断熱層を表わす。 特許出願人ゼネラル・エレグFIJ”、り・カンパニイ
代理人 (7630) 生 沼 徨 ニ11(1和
年 月 日 持重′[庁長官 小 川 邦 夫 殿名 称 ゼネ
ラル−エレクトリック少カンバニイ日本ゼネラル・エレ
クトリック株式会l土・極東特許部内電話(58g)5
200−5207 6、 bff正の内容 別紙の通り 特許請求の範囲 動翼の半径方向外端に固定する、諸工程から成る方法。 2.前記第2の先端キャップの前記取付面を前記動翼の
半径方向外端に固定する工程が拡散接合によって行われ
る特許請求の範囲第1項記載の方法。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、(a)動翼の半径方向外端上に位置する第1の先端
キャップを取除き、(b)前記動翼の半径方向外端を平
面状に加工し、(c)平らな取付面を有する第2の先端
キャップを前記動翼と整列させ、次いで(d)前記第2
の先端キャップの前記取付面を前記動翼の半径方向外端
に固定する諸工程から成る、動翼の半径方向外端上に位
置する第1の先端キャップを第2の先端キャップと交換
する方法。 2、前記第2の先端キャップの前記取付面を前記動翼の
半径方向外端に固定する工程が拡散接合によって行われ
る特許請求の範囲第1項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/145,412 US4390320A (en) | 1980-05-01 | 1980-05-01 | Tip cap for a rotor blade and method of replacement |
US145412 | 1993-10-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63259107A true JPS63259107A (ja) | 1988-10-26 |
JPS647201B2 JPS647201B2 (ja) | 1989-02-08 |
Family
ID=22512992
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP973681A Granted JPS56162207A (en) | 1980-05-01 | 1981-01-27 | Tip cap for dynamic vane and method of replacing thereof |
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