WO2019244900A1 - タービン動翼、ターボ機械及びコンタクト面製造方法 - Google Patents

タービン動翼、ターボ機械及びコンタクト面製造方法 Download PDF

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abdominal
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憲史 平田
哲也 新名
羽田　哲
桑原　正光
鳥井　俊介
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a plurality of turbine rotor blades arranged at predetermined intervals in a circumferential direction of a rotating shaft, a turbo machine having the turbine rotor blades, and a contact surface manufacturing method.
  • a gas turbine for power generation which is a type of turbomachine, is composed of a compressor, a combustor, and a turbine. Then, the air taken in from the air inlet is compressed by the compressor to become high-temperature and high-pressure compressed air, and the combustor supplies fuel to the compressed air and burns it, thereby producing high-temperature and high-pressure. And a turbine is driven by the combustion gas, and a generator connected to the turbine is driven.
  • the front-stage one-stage blades and the two-stage blades have a short length in the blade height direction (radial direction on the rotating shaft), but the rear-stage three-stage blades and the like.
  • the four-stage rotor blade final-stage rotor blade
  • has a longer blade height direction longer blade in terms of performance. Since turbine blades with a long length in the blade height direction tend to generate vibration, a tip shroud is attached to the tip and the tip shrouds of adjacent blades are brought into contact with each other to form an annular shape. (See Patent Document 1).
  • the contact surface of the tip shroud contacts the contact surface of the tip shroud of the adjacent turbine blade.
  • deformation of the tip shroud during operation may cause a contact on the contact surface, which may damage the contact surface.
  • maintenance such as repair and replacement is required.
  • At least one embodiment of the present invention solves the above-mentioned problems, and can reduce the possibility of causing damage to a contact surface and increase the reliability of a blade. It is an object to provide a method for manufacturing a machine and a contact surface.
  • a turbine rotor blade for achieving the above-described object is provided with a blade main body having a pressure surface and a suction surface, and a blade main body provided at a tip of the blade main body.
  • a back tip shroud on the pressure side wherein the back tip shroud includes a back contact block at a leading edge of the tip shroud, and the ventral tip shroud is a trailing edge of the tip shroud.
  • the dorsal contact block has a first surface facing in the circumferential direction, the ventral contact block, relative to the first surface A second surface facing in a direction opposite to the first direction, and a concave portion is formed on at least one of the first surface and the second surface, at least at either the axially downstream end or the radially outer end. Have been.
  • first surface and the second surface of the blade adjacent in the circumferential direction are arranged so as to face each other.
  • the dorsal shroud is spaced from the first surface along the dorsal contact block and a radially inner peripheral surface of the tip shroud from a radially inner peripheral edge of the tip shroud.
  • a back cover plate extending downstream in the axial direction of the tip shroud, wherein the ventral tip shroud extends radially from the radially inner peripheral surface edge of the ventral contact block and the tip shroud.
  • An abdominal cover plate extending in a direction away from the second surface along the inner peripheral surface and axially upstream of the fin, and sandwiching the first surface or the second surface.
  • the dorsal tip shroud is formed so as to be inclined toward the axially downstream side and radially outward, and the ventral tip shroud is oriented toward the axially upstream side. Both, it is preferably formed so as to incline radially inwardly.
  • the device faces the first surface and the radially inner side of the back tip shroud in a clockwise direction from the first surface.
  • the angle between the inner surface and the inner surface is smaller than 90 degrees, and the angle between the second surface and the inner surface facing radially inward of the abdominal tip shroud in a counterclockwise direction from the second surface is Preferably it is greater than 90 degrees.
  • the concave portion formed at the axially downstream end of the first surface or the second surface along a gap formed between the first surface and the second surface includes at least the first surface Alternatively, it is preferable that the second surface be formed so as to extend in the radially inward direction, including the radially outer end surface and the axially downstream end surface.
  • the fin is coupled to the contact block or the cover plate via a fillet, and the recess formed at the axially downstream end along a gap formed between the first surface and the second surface. Is preferably formed between the outer edge position on the axially downstream side of the fillet and the outer edge position on the axially upstream side of the fillet.
  • the tip shroud is provided at a leading edge, has a fixed end on the wing body side, and has a back end region extending from the fixed end to a back cover end surface that is a free end on the front side in the rotational direction.
  • An abdominal end region provided at the trailing edge end, having a fixed end on the wing body side, and extending from the fixed end to an abdominal cover end surface that is a free end on the rear side in the rotational direction. Is preferred.
  • the concave portion formed at the axially downstream end of the first surface or the second surface is formed in a circumferential direction from a contact surface toward an axially downstream end from an outer surface of an axially upstream end of the concave portion. Is preferably inclined in the direction of retreating.
  • the concave portion formed at the radially outer end of the first surface or the second surface is inclined in a direction approaching the fin from an outer surface of a radially inner end of the concave portion toward a radially outer end.
  • the back contact block having the first surface is joined to the fin at an axially upstream side of the back contact block, and is joined to a back cover plate via an inclined surface at an axial downstream side
  • the abdominal contact block having two surfaces is joined to the fin at an axially downstream side of the abdominal contact block, and is joined to an abdominal cover plate via an inclined surface at an axially upstream side.
  • a turbomachine of the present disclosure for achieving the above-described object includes the turbine blade described in any of the above.
  • a contact surface manufacturing method for achieving the above-described object includes a contact surface manufacturing method for manufacturing a contact surface that is at least one of the first surface and the second surface of the turbine rotor blade according to any of the above.
  • a method comprising: forming a coating on a surface of a preform that is to be the contact surface of the turbine blade; polishing and flattening a surface of the formed coating; and at least an axial direction of the coating. Polishing the downstream end or the radially outer end to form a recess.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a gas turbine to which the turbine blade of the first embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an assembled state of the turbine blade of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a tip shroud of the turbine rotor blade according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view showing a peripheral portion of a contact portion of the tip shroud in FIG.
  • FIG. 5 is a front view showing a schematic configuration around the back contact block in FIG.
  • FIG. 6 is a top view showing a schematic configuration around the back contact block in FIG.
  • FIG. 7 is a side view showing a schematic configuration around the back contact block in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a gas turbine to which the turbine blade of the first embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an assembled state of the turbine blade of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of
  • FIG. 8 is a front view showing a schematic configuration around a ventral contact block in FIG.
  • FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration around the abdominal contact block in FIG.
  • FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration around a ventral contact block in FIG.
  • FIG. 11A is a top view showing a schematic view around the back contact block and the abdominal contact block.
  • FIG. 11B is a side view in which the back contact block and the abdominal contact block are combined.
  • FIG. 11C is another side view in which the back contact block and the abdominal contact block are combined.
  • FIG. 12 is a schematic view illustrating an example of a method for manufacturing a contact surface.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a tip shroud of the turbine blade according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a front view showing a schematic configuration around the back contact block in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a gas turbine to which the turbine blade of the first embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an assembled state of the turbine blade of the present embodiment.
  • the gas turbine according to the present embodiment includes a compressor 11, a combustor 12, and a turbine 13.
  • a generator (not shown) is connected to the gas turbine, and power can be generated.
  • the compressor 11 has an air intake 21 for taking in air, and a plurality of stationary blades 23 and moving blades 24 are arranged alternately in a front-rear direction (axial direction of a rotor 32 described later) in a compressor casing 22.
  • the bleeding chamber 25 is provided on the outside.
  • the combustor 12 is capable of supplying fuel to the compressed air compressed by the compressor 11 and igniting so as to burn.
  • a plurality of stationary blades 27 and moving blades 28 are alternately arranged in a front-rear direction (axial direction of a rotor 32 described later) in a turbine casing 26.
  • An exhaust chamber 30 is disposed downstream of the turbine casing 26 via an exhaust casing 29, and the exhaust chamber 30 has an exhaust diffuser 31 connected to the turbine 13.
  • the rotor (rotation shaft) 32 is positioned so as to penetrate through the center of the compressor 11, the combustor 12, the turbine 13, and the exhaust chamber 30.
  • the rotor 32 has an end on the compressor 11 side rotatably supported by a bearing 33, while an end on the exhaust chamber 30 side is rotatably supported by a bearing 34.
  • the compressor casing 22 of the compressor 11 is supported by the legs 35
  • the turbine casing 26 of the turbine 13 is supported by the legs 36
  • the exhaust chamber 30 is supported by the legs 37.
  • the air taken in from the air inlet 21 of the compressor 11 passes through the plurality of stationary blades 23 and the moving blades 24 and is compressed to become high-temperature and high-pressure compressed air.
  • a predetermined fuel is supplied to the compressed air and burns.
  • the high-temperature and high-pressure combustion gas (working fluid) which is the working fluid generated by the combustor 12, passes through the plurality of stationary blades 27 and the moving blades 28 constituting the turbine 13 to drive and rotate the rotor 32. Then, the generator connected to the rotor 32 is driven.
  • the energy of the exhaust gas (combustion gas) is converted into pressure by the exhaust diffuser 31 in the exhaust chamber 30 and decelerated before being released to the atmosphere.
  • the rotor blade (turbine rotor blade) 28 on the subsequent stage includes the tip shroud 43.
  • the blade 28 includes a blade root 41 fixed to a disk (rotor 32), a blade main body 42 whose base end is joined to the blade root 41, and a tip end of the blade main body 42.
  • a seal fin (fin) 44 formed on a radially outer surface of the chip shroud 43.
  • the wing body 42 includes a suction surface 42a and a pressure surface 42b.
  • the negative pressure surface 42a is a rear side surface of the blade body 42 where the surface on the side where the exhaust gas flows in a plane cross section is convex.
  • the positive pressure surface 42b is a ventral surface in which the surface of the blade body 42 on the side where the exhaust gas flows in a plane cross section is concave.
  • the wing body 42 is twisted by a predetermined angle.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view showing a peripheral portion of a contact portion of the tip shroud 43.
  • FIG. 5 is a front view showing a schematic configuration of the back contact block 50.
  • FIG. 5 is a view of the gap between the back contact block 50 and the abdominal contact block 60 as viewed from the direction A in FIG.
  • FIG. 6 is a top view showing a schematic configuration of the back contact block 50.
  • FIG. 7 is a side view showing a schematic configuration of the back contact block 50.
  • FIG. 7 is a view of the back contact block 50 as viewed from the direction B in FIG.
  • FIG. 8 is a front view illustrating a schematic configuration of the abdominal contact block 60.
  • FIG. 8 is a view of the abdominal contact block 60 viewed from the direction C in FIG.
  • FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration of the abdominal contact block 60.
  • FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration of the abdominal contact block 60.
  • FIG. 10 is a diagram of the abdominal contact block 60 viewed from the direction D in FIG.
  • the tip shroud 43 has a long plate shape extending in the circumferential direction, and is inclined radially outward in the axial direction from the pressure side (ventral wing side) to the suction side (back side wing side) (Patent Document 1). 9).
  • the tip shroud 43 has a back tip shroud 46 extending toward the suction surface 42 a of the wing body 42 and a ventral tip shroud 48 extending toward the pressure surface 42 b of the wing body 42.
  • fins 44 extending radially outward are disposed on the radially outer upper surfaces of the back tip shroud 46 and the ventral tip shroud 48.
  • the fins 44 are arranged at the axial center of the tip shroud 43 and extend in the circumferential direction of the turbine blade 28.
  • a fillet 120 is formed at a connection between the fin 44 and the chip shroud 43. That is, the fillet 120 of the fin 44 is formed in a concave shape between the axially upstream and downstream end surfaces 44 a of the fins 44 on the radially outer side of the connection portion and the upper surface of the chip shroud 43 on the radially inner side.
  • An end of the fillet 120 formed on the upper surface of the 43 forms a fillet outer edge 120a.
  • the back tip shroud 46 includes a back contact block 50 and a back cover plate 51 extending from the fin 44 to the downstream side in the axial direction.
  • the back cover plate 51 is a downstream back cover plate 52 that is formed on the back wing surface 42 a side downstream of the fin 44 in the axial direction and on the back contact block 50 side on the front edge 42 c side, And a downstream abdominal cover plate 66 formed on the abdominal contact block 60 side on the rear edge 42d side.
  • the fins 44, the back contact block 50, and the back cover plate 51 are integrally formed.
  • the back cover plate 51 is a plate that extends in the axial direction so as to intersect the radial direction in which the wing main body 42 extends.
  • the back cover plate 51 is connected to the back contact block 50 on the front edge 42 c side of the upper surface of the end face on the upstream side in the axial direction, and the other portions of the back cover plate 51 are connected to the fins 44 via the fillets 120. It is connected to.
  • the back contact block 50 is provided at the front edge 43 a of the back tip shroud 46.
  • the back contact block 50 has a back contact surface (first surface) 110 that faces the front side in the rotational direction in the circumferential direction.
  • the back contact block 50 has a structure that has a thickness in the radial direction on the downstream side in the axial direction with respect to the back contact surface 110, and has an axis opposite to the back contact surface 110 in the axial direction.
  • the outer edge 116a of the inclined surface on the downstream side in the direction is connected to the downstream back cover plate 52 with a smooth surface.
  • the back side contact block 50 has an inclined surface 116 in which an end on the downstream side back side cover plate 52 side gradually decreases in radial direction toward the downstream side back side cover plate 52.
  • the inclined surface 116 is an inclined surface in which a cross section concaved inward in the radial direction is formed in a concave shape.
  • the back contact block 50 is an end of the back contact surface 110 on the opposite side in the circumferential direction, is joined to the fins 44 on the upstream side in the axial direction, and the tip shroud on the downstream side in the axial direction via the inclined surface 116. 46 is joined to the downstream back cover plate 52.
  • the back contact surface 110 is a surface circumferentially opposed to the abdominal contact surface 140 of the abdominal contact block 60 of the tip shroud 43 of the adjacent turbine blade described later.
  • the downstream-side rear cover plate 52 is provided with a fin 44 on the axially downstream side along the inner peripheral surface 46b (FIG. 7) radially inward of the chip shroud 43 from the rear-side wing surface 42a or the rear-side contact surface 110 of the wing body 42.
  • the downstream abdominal cover plate 66 disposed on the opposite side of the downstream back side cover plate 50 in the circumferential direction with respect to the wing main body 42 is connected to an axis of a below-described abdominal contact block 60 via an intermediate connecting portion 68. It is connected to the end 60b on the downstream side in the direction.
  • the intermediate connecting portion 68 forms a part of the downstream ventral cover plate 66, and is formed by a concave curved surface that is concave toward the ventral wing surface 42 b of the wing body 42.
  • the belly-side tip shroud 48 includes a belly-side contact block 60 and a belly-side cover plate 61 extending from the fin 44 to the upstream side in the axial direction. Further, the abdominal cover plate 61 is located on the abdominal wing surface 42b on the upstream side in the axial direction from the fins 44, and is formed on the back contact block 50 on the front edge 42c side. And an upstream abdominal cover plate 62 formed on the abdominal contact block 60 on the rear edge 42d side.
  • the fins 44, the abdominal contact block 60, and the abdominal cover plate 61 are integrally formed.
  • upstream abdominal cover plate 62 of the abdominal cover plate 61 is connected to the abdominal contact block 60 via the inclined surface 116 from the side opposite to the abdominal contact surface 140 of the abdominal contact block 60 in the axial direction. It is connected to.
  • Other portions of the upstream abdominal cover plate 62 are joined to the fins 44 via fillets 120.
  • the abdominal contact block 60 is provided at the rear edge 43b of the abdominal tip shroud 48.
  • the abdominal contact block 60 has an abdominal contact surface (second surface) 140 that faces the rear side in the rotational direction in the circumferential direction.
  • the abdominal contact surface 140 is a surface that faces the back contact block 50 (the back contact surface 110) of the tip shroud 43 of the adjacent turbine blade 28 in the circumferential direction and the axial direction. That is, the abdominal contact surface 140 is disposed so as to face the back contact surface 110 of the adjacent turbine blade 28 in the circumferential direction and the axial direction.
  • the upstream abdominal cover plate 62 is a plate-shaped member that extends in a direction intersecting the radial direction in which the wing main body 42 stands upright.
  • the upstream abdominal cover plate 62 extends from the back side wing surface edge of the wing main body 42 or the back side contact surface 110 to the chip shroud 43. Along the inner peripheral surface 48b in the axially upstream direction.
  • the upstream back cover plate 56 is connected to an end of the back contact block 50 on the upstream side in the axial direction via an intermediate connection portion 58.
  • the intermediate connection portion 58 is formed of a convex curved surface protruding toward the back side of the wing body 42.
  • the back contact surface (first surface) 110 and the ventral contact surface (second surface) are arranged in parallel with each other.
  • the width of the upstream abdominal cover plate 62 in the direction orthogonal to the abdominal contact surface 140 of the upstream abdominal cover plate 62 is the abdominal cover end surface 54. Is formed shorter than the width of the downstream back cover plate 52 in the direction orthogonal to the back contact surface 110 on the extension line of FIG. In other words, the width of the downstream back cover plate 52 in the direction orthogonal to the back contact surface 110 on the extension of the abdominal cover end surface 54 is the width of the abdomen of the upstream abdominal cover plate 62 along the abdominal cover end surface 54. It is formed longer than the plate width in the direction orthogonal to the side contact surface 140.
  • the width of the downstream back cover plate 52 in the direction orthogonal to the back contact surface 110 of the downstream back cover plate 52 in the rotation direction R ⁇ b> 1 is the upstream abdomen on the extension of the back cover end surface 64.
  • the side cover plate 62 is formed to be shorter than a plate width in a direction orthogonal to the abdominal contact surface 140. That is, the width of the upstream abdominal cover plate 62 in the direction orthogonal to the abdominal contact surface 140 on the extension of the back side cover end surface 64 is the height of the back side of the downstream back side cover plate 52 along the back side cover end surface 64. It is formed longer than the plate width in the direction orthogonal to the side contact surface 110.
  • the gap 71 between the cover plate 66 and the rear cover end surface 64 and the downstream abdominal cover end surface 64a are arranged in parallel with each other in order to suppress the leakage of the combustion gas, and a predetermined gap is maintained. That is, in the one-wing configuration, the rear cover end surface 64 including the contact block end 114 of the rear contact block 50 and the rear cover end surface 64 that is disposed on the front side in the rotation direction R1 on the front edge 42c side and the rear cover plate 51 side.
  • downstream abdominal cover end surface 64a on the rear side in the rotation direction R1 is disposed parallel to each other in the circumferential direction and the axial direction.
  • abdominal cover plate 61 on the upstream side in the axial direction the abdominal cover end face 54 on the rear edge 42d side and the rear side in the rotation direction R1 and the front edge 42c side on the front side in the rotation direction R1.
  • the upstream back cover end surface 54a of the upstream back cover plate 56 is arranged parallel to each other in the circumferential direction and the axial direction.
  • the axially downstream end surface of the downstream back cover plate 52 of the back chip shroud 46 is located downstream of the throat position formed between the turbine blade 28 and the adjacent turbine blade 28.
  • the upstream abdominal cover plate 62 is connected to an axial downstream end of the abdominal contact block 60 via an intermediate connecting portion 68.
  • the intermediate connecting portion 68 is a convex curved surface protruding toward the wing main body 42.
  • the intermediate connecting portions 58 and 68 have a rigidity having a smooth inclined surface from the radially outer surface of the back contact block 50 and the abdominal contact block 60 toward the upper surface of the abdominal cover plate 61 or the back cover plate 51. (See FIG. 4).
  • the rear contact surface 110 faces the ventral contact surface 140 of the adjacent turbine blade 28 in the circumferential direction and the axial direction.
  • a coating 102 is formed on the base material 100 on the back contact surface 110 of the back contact block 50.
  • the coating 102 is a sprayed film and is formed of a material having high wear resistance. Note that the material and the forming method of the coating 102 are not limited thereto. Although it is preferable to provide the coating 102, the surface of the base material 100 may be used as the back contact surface 110 without providing the coating 102.
  • the back contact surface 110 is viewed from the upstream side in the axial direction, that is, the gap 71 formed between the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140.
  • the back contact surface 110 and the inner peripheral surface 46b facing radially inward of the back tip shroud 46 in a clockwise direction from the back contact surface 110. Is less than 90 degrees.
  • the back contact surface 110 (the back tip shroud 46) is inclined toward the axially downstream side and radially outward. It is formed so that.
  • the details of the structure of the back contact block 50 including the back contact surface 110 and the abdominal contact block 60 including the abdominal contact surface 140 will be described later.
  • the back contact surface 110 is a flat surface and has a concave portion 112 at an axially downstream end. As shown in FIGS. 5 and 6, the recess 112 is formed at a position including the contact block end 114 on the opposite side of the back side contact surface 110 from the intermediate connecting portion 58 side. As it approaches the contact block end 114 of the back contact block 50, it has an inclination angle ⁇ in a direction in which it recedes in the direction of the rear edge 42 d on the rear side in the rotation direction R ⁇ b> 1 from the flat back surface 110. An inclined recessed inclined surface 112a is formed. The recess 112 is formed in the entire area of the back contact surface 110 in the radial direction, that is, from the upper end to the lower end in the radial direction.
  • the recess 112 is formed such that the axially upstream end is located on the axially upstream side of the fillet outer edge 120 a on the axially downstream side of the fillet 120. Further, it is more preferable that the concave portion 112 is formed in the axial direction at a region where the fillet 120 is formed, that is, at the fillet outer edge 120a on the upstream side of the fillet 120 in the axial direction.
  • the position where the back contact surface 110 contacts the abdominal contact surface 140 can be a position where the strength of the root of the fin 44 having high rigidity is high, and Insufficient surface pressure due to a decrease in the contact area of the contact surface can be avoided.
  • the concave portion 112 does not need to be an inclined surface like the concave inclined surface 112a, and may have any shape as long as it is concave in the circumferential direction rearward of the flat surface 102a in the rotational direction.
  • a coating 102 is formed on a base material 100 on a back contact surface 110 of the back contact block 50.
  • the coating 102 is a sprayed film and is formed of a material having high wear resistance. Note that the material and the forming method of the coating 102 are not limited thereto. Although it is preferable to provide the coating 102, the surface of the base material 100 may be used as the back contact surface 110 without providing the coating 102.
  • a direction in which the abdominal contact surface 140 is viewed from the upstream side in the axial direction that is, a direction in which the gap 71 formed between the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 is viewed
  • the angle formed between the abdominal contact surface 140 and the inner peripheral surface 48b facing radially inward of the abdominal tip shroud 48 in a counterclockwise direction from the abdominal contact surface 140. Is greater than a right angle (90 degrees).
  • the abdominal contact surface 140 is axially upstream and inclined radially inward. Is formed.
  • the abdominal contact surface 140 is a flat surface and has a concave portion 142 at an axially downstream end.
  • the concave portion 142 is formed at a position including the contact block end 144 connected to the intermediate connecting portion 58 of the abdominal contact surface 140.
  • a concave inclined surface 142a which is inclined toward the front edge 42c on the front side in the rotation direction R1 with respect to the abdominal contact surface 140, which is a flat surface, as it goes toward the contact block end 144 of the abdominal contact block 60. Is formed.
  • the concave portion 142 is formed in the entire area of the abdominal contact surface 140 in the radial direction, that is, from the upper end to the lower end in the radial direction.
  • the preferred position of the recess 142 of the abdominal contact block 60 relative to the fillet 120 of the fin 44 is similar to the recess 112 of the back contact block 50.
  • Turbine blade 28 receives centrifugal force generated by rotation of turbine 13.
  • the tip shroud 43 is deformed in the radial direction by receiving the centrifugal force F, and the back contact block 50 comes into contact with the abdominal contact block 60 of the turbine blade 28 adjacent to one in the circumferential direction, and the abdominal contact block 60 Contacts the rear contact block 50 of the turbine blade 28 adjacent to the other in the circumferential direction.
  • the abdominal contact surface 140 of the tip shroud 43 of the turbine blade 28 and the back contact surface 110 of the tip shroud 43 of the turbine blade 28 adjacent in the circumferential direction are in a state where they easily come into contact with each other.
  • the reason why the abdominal contact surface 140 of the side contact block 60 has one side will be described below with reference to FIGS. 11A to 11C.
  • 11A is an enlarged view around AA obtained by combining the portions A and B shown in FIG. 3, and is a top view in which the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 are arranged so as to face each other in the circumferential direction. . That is, it is a schematic diagram showing the structure around the back contact block 50 and the abdominal contact block 60 which are arranged to face each other in the circumferential direction, and is a schematic diagram in which the tip shroud 43 is viewed from the outside in the radial direction to the inside.
  • a trapezoidal back end region 47 indicated by a two-dot chain line surrounded by a point ABCD and a ventral tip shroud 48 are provided on the dorsal tip shroud 46.
  • a trapezoidal ventral end region 49 indicated by a two-dot chain line surrounded by EFGH is shown.
  • the rear end region 47 is disposed at the front edge 43a on the front side in the rotation direction R1 of the tip shroud 43, includes the fins 44, the rear contact block 50, and the downstream rear cover plate 52, and From the upstream side to the downstream side, the back side contact block 50, the fins 44, and the downstream side back side cover plate 52 are arranged in this order and have an integrated structure.
  • the back end region 47 is joined to the high rigidity region of the tip shroud 43 near the wing body 42 at the side AB, and the side BC, the side CD, and the side AD are not restrained by other members at all. It is an end (free end) that can be freely displaced.
  • the back end region 47 can be understood as a simple model of a trapezoidal cantilever ABCD having the side AB as a fixed end and the side CD as a free end.
  • the circumferential position of the fixed end side AB substantially coincides with the end face of the back contact block 50 having higher rigidity than the downstream back cover plate 52 facing the rear side in the rotation direction R1 in the side AA1. Therefore, the side AB at the fixed end is less likely to be deformed than the side CD as the free end.
  • the side AB is arranged on an extension of the side GH of the abdominal end region 49 arranged adjacent in the axial direction.
  • the length of the side AB that is the fixed end of the cantilever ABCD is longer than the length of the side CD that is the free end.
  • the abdominal end region 49 is disposed at the rear trailing edge 43b on the rear side in the rotational direction R1 of the tip shroud 43, includes the fins 44, the abdominal contact block 60, and the upstream abdominal cover plate 62, and From the downstream side toward the upstream side, the abdominal contact block 60, the fins 44, and the upstream abdominal cover plate 62 are arranged and integrated in this order.
  • the ventral end region 49 is joined to the high rigidity region of the tip shroud 43 near the front wing body 42 in the rotation direction R1 on the side EF, and the side FG, the side GH, and the side EH are separated from other members. It is an end that can be freely displaced without being restrained (free end).
  • the abdominal end region 49 can be grasped as a simplified model as a trapezoidal cantilever EFGH having the side EF as a fixed end.
  • the circumferential position of the side EF of the turning end substantially coincides with the end face of the contact block 60 facing the front side in the rotation direction R1 on the side FF1, and the rear end area 47 of the back side end area 47 disposed adjacent to the axial direction. It is arranged on an extension of the side CD. Further, the length of the side EF that is the fixed end of the cantilever EFGH is longer than the length of the side GH that is the free end.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view as viewed in the direction B shown in FIGS. 3 and 11A, and is formed between the back contact surface 110 of the back chip shroud 46 and the abdomen contact surface 140 of the abdominal chip shroud 48. It is a combined sectional view of the back tip shroud 46 and the abdomen tip shroud 48 in which the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 are arranged to face each other with a gap 71 interposed therebetween.
  • FIG. 11B is also a cross-sectional view of the back end region 47 and the abdominal end region 49 viewed from the B direction.
  • FIG. 11B shows a simplified model of the structure of the dorsal tip shroud 46 and the ventral tip shroud 48.
  • the back tip shroud 46 includes a cross section 50a of the back contact block 50 indicated by a deformed rectangular cross section surrounded by points P1P2P3P4, and a downstream back cover indicated by a deformed rectangular cross section surrounded by points P3P5P6P7.
  • the cross section obtained by combining the two cross sections of the cross section 52a # of the plate 52 is shown in a simplified manner.
  • the cross section 52a of the downstream back cover plate 52 extends in the direction away from the back contact surface 110 from the upstream side in the axial direction to the downstream side, separates from the back contact surface 110, and is inclined upward in the radially outward direction. It is shown by a deformed rectangular shape.
  • the ventral tip shroud 48 has a ventral contact block cross section 60a indicated by a deformed rectangular cross section surrounded by points P11P12P13P14 and an upstream ventral cover plate 62 indicated by a deformed rectangular cross section surrounded by points P13P15P16P17.
  • the cross section 62a of the upstream abdominal cover plate 62 extends in the direction away from the abdominal contact surface 140 from the axial downstream side toward the upstream side, separates from the abdominal contact surface 140, and is inclined downward in the radially inward direction. It is shown by a deformed rectangular shape.
  • the cross section 50 a of the back contact block 50 that forms a part of the cross section 46 a of the back tip shroud 46 is a deformed rectangular cross section that extends in the radial direction, and the cross section 50 a of the downstream back cover plate 52.
  • the cross section 52a is a deformed rectangular cross section that is inclined in the upward direction radially outward along the radially inner inner peripheral surface 46b of the back tip shroud 46 and extends axially downstream.
  • the abdominal contact block section 60a forming the section 48a of the abdominal tip shroud 48 is a deformed rectangular section extending in the radial direction
  • the section 62a of the upstream abdominal cover plate 62 is It is a deformed rectangular cross-section that inclines downward in the radial direction and extends in the axial upstream direction along the radially inner inner peripheral surface 48b.
  • the tip shroud 43 of the turbine blade 28 receives the centrifugal force F
  • the direction of the deformation of the cross section 46a of the back tip shroud 46 and the direction of the deformation of the cross section 48a of the ventral tip shroud 48 are different. That is, if the principal axis of the minimum moment of inertia of the cross section 46a of the back tip shroud 46 is IM1 shown by a broken line and the direction orthogonal to the main axis IM1 is IMD1 shown by an arrow, the direction indicated by the IMD1 is the back tip shroud.
  • the cross section 46a of 46 receives the centrifugal force F and is most easily deformed, and the amount of deformation is large.
  • the principal axis of the minimum moment of inertia of the cross section 48a of the abdominal tip shroud 48 is IM2 indicated by a broken line and the direction orthogonal to the principal axis IM2 is indicated by an arrow IMD2, the direction indicated by the IMD2 is the abdominal tip shroud.
  • the section 48a of 48 receives the centrifugal force F and is most easily deformed, and the amount of deformation is large.
  • the direction IMD1 in which the cross section 46a of the back tip shroud 46 is deformed is inclined toward the abdominal contact surface 140 from the radially outward direction (the direction orthogonal to the rotor 32) and approaches the abdominal contact surface 140 of the adjacent wing.
  • the reason for this is that the direction in which the downstream back cover plate 52 that is joined to the cross section 50a of the rear contact block 50 that extends in the radial direction extends upward in the radial direction.
  • the direction IMD2 in which the cross section 48a of the abdominal tip shroud 48 is deformed is a direction away from the back contact surface 110 of the adjacent wing, and is more axial than the direction of the IMD1 in which the cross section 46a of the back tip shroud 46 is deformed.
  • the direction in which the upstream abdominal cover plate 62 joined to the radially extending abdominal contact block cross section 60a extends is the downward direction inward in the radial direction.
  • the dorsal tip shroud 46 and the abdominal tip shroud 48 receive the centrifugal force F, and the dorsal contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 of adjacent wings are deformed in a direction away from each other.
  • a back end region 47 schematically illustrated as a beam ABCD and a ventral end region 49 schematically illustrated as a beam EFGH of a circumferentially adjacent wing are formed by fixed ends AB and EF and a free end. Are located on opposite sides in the rotation direction R1. That is, in the back side end region 47, the side AB that is the fixed end is arranged on the rear side in the rotation direction R1, and the side CD that is the free end is arranged on the front side in the rotation direction R1.
  • the side EF as the fixed end is arranged on the front side in the rotation direction R1
  • the side GH as the free end is arranged on the rear side in the rotation direction R1.
  • the dorsal end region 47 and the ventral end region 49 are arranged facing each other in the rotation direction R1.
  • the dorsal end region 47 is disposed at the front edge 43 a on the front side in the rotation direction R ⁇ b> 1 with respect to the wing body 42, and the abdominal end region 49.
  • the side AB which is the fixed end of the back side end region 47
  • the side EF which is the fixed end of the ventral end region 49
  • the back end region 47 extends from the side AB that is the fixed end to the side CD that is the free end forward in the rotation direction R1.
  • the abdominal end region 49 extends from the side EF, which is the fixed end, to the side GH, which is the free end, on the rear side in the rotation direction R1.
  • the sides CD and GH which are free ends are arranged at positions opposite to each other in the circumferential direction (rotation direction R1) with respect to the sides AB and EF which are fixed ends.
  • the rotational length of the back end region 47 (the length of the side AD in the direction along the gap 71 of the beam ABCD) is equal to the rotational length of the ventral end region 49 (the gap 71 of the beam EFGH). (Length of the side FG in the direction along).
  • the beam ABCD and the beam EFGH receive the centrifugal force F.
  • the shape after being deformed in the radially outward direction is indicated by beams ABC1D1 and EFG1H1. That is, the side AB which is the fixed end of the beam ABCD does not move without being substantially deformed even when receiving the centrifugal force F.
  • the direction IMD1 in which the cross section 46a of the back tip shroud 46 is deformed is a direction approaching the abdominal contact surface 140.
  • the side CD which is the free end, moves in a direction approaching the abdominal contact surface 140 of the adjacent wing.
  • the position of the side CD after the movement is displayed as a side C1D1.
  • the point D which is the tip of the back contact surface 110 closest to the abdominal contact surface 140, moves to the point D1, and the dorsal contact surface 110 approaches the abdominal contact surface 140.
  • the back contact surface 110 is partially attached to the abdominal contact surface 140. The possibility of contact arises due to the hit.
  • the direction IMD2 in which the cross section 48a of the abdominal tip shroud 48 is deformed is a direction away from the back contact surface 110. Therefore, the beam EFGH on the side of the abdominal contact surface 140 arranged opposite to the back side contact surface 110 receives the centrifugal force F and moves in a direction in which the side GH which is a free end is separated from the back side contact surface 110. I do.
  • the position of the point A on the side of the back contact surface 110 opposite to the point G near the free end of the abdominal contact surface 140 closest to the back contact surface 110 in the axial direction is one position of the fixed end forming the beam ABCD. And hardly moves even when subjected to the centrifugal force F.
  • the blade shape in the stationary state is indicated by a two-dot chain line
  • the deformed blade shape in the operating state is indicated by a solid line.
  • the dorsal tip shroud 46 and the abdominal tip shroud 48 receive a centrifugal force F and receive a rotational force in opposite directions to be torsionally deformed, so that the dorsal contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 Contact at the upper end of the opposing contact surface. That is, as shown in FIG. 11C, the cross section 46a of the back tip shroud 46 receives the centrifugal force F and rotates in the counterclockwise direction R2 on the paper surface of FIG. 11C. On the other hand, the cross section 48a of the abdominal tip shroud 48 rotates in the clockwise direction R3 under the centrifugal force F. The reason will be described below.
  • the cross section 46a of the back tip shroud 46 is formed by joining the cross section 50a (the deformed rectangular cross section P1P2P3P4) of the back contact block 50 and the downstream back cover plate cross section 52a (the deformed rectangular cross section P3P5P6P7). It can be displayed as a cross section.
  • the cross section 50a of the back contact block 50 is a rectangular cross section that extends in the radial direction and has a large axial width, and has high rigidity. Therefore, the cross section 50a of the back side contact block 50 receives the centrifugal force F and hardly undergoes torsional deformation due to rotation.
  • the cross section 52a of the downstream back cover plate 52 has a thin and long rectangular cross section that extends in the axial direction downstream, and the position of the cross section center 52G of the cross section 52a of the downstream back cover plate 52 is
  • the rear contact block 50 is located at a position distant from the cross section 50a in the axial downstream direction. Therefore, the cross section 52a of the downstream back cover plate 52 receives the centrifugal force F and is deformed radially outward, and is turned up radially outward.
  • the cross section 50a of the back contact block 50 is formed by the centrifugal force F at a position (side P3P7) where the cross section 50a of the back contact block 50 and the cross section 52a of the downstream back cover plate 52 are joined. Due to the rotational moment received from the cross section 52a of the downstream back cover plate 52, the cover plate 52 rotates in the counterclockwise direction R2, and causes torsional deformation.
  • the cross section 48a of the abdominal tip shroud 48 includes, as described with reference to FIG. 11B, the abdominal contact block cross section 60a (modified rectangular cross section P11P12P13P14) and the upstream abdominal cover plate 62 cross section 62a (modified rectangular cross section P13P15P16P17).
  • the abdominal contact block cross section 60a is a deformed rectangular cross section extending in the radial direction and having a large axial width, and has high rigidity. Therefore, the abdominal contact block section 60a itself hardly undergoes torsional deformation due to rotation due to the centrifugal force F.
  • the cross-section 62a of the upstream abdominal cover plate 62 has a thin and long rectangular cross-sectional shape extending in the axially upstream direction, and the position of the cross-sectional center 62G of the cross-section 62a is axially shifted from the abdominal contact block cross-section 60a. It is at a remote position on the upstream side in the direction. Accordingly, the cross-section 62a of the upstream abdominal cover plate 62 is deformed radially outward by the centrifugal force F, and is turned up radially outward.
  • the abdominal contact block 60 is located at the position where the abdominal contact block cross section 60a and the cross section 62a of the upstream abdominal cover plate 62 are joined (side P13P17). Due to the rotational moment received from the cross section 62a of the cover plate 62, the cover plate 62 is rotated in the clockwise direction R3, causing torsional deformation.
  • the radially outer end of the dorsal contact surface 110 of the dorsal tip shroud 46 comes into contact with one another at a point Q, and the dorsal tip shroud 46 and the abdomen around the point Q.
  • the side tip shroud 48 rotates in directions R2 and R3 opposite to each other.
  • the cross-sectional shape of the tip shroud 43 in a stationary state is indicated by a two-dot chain line
  • the cross-sectional shape of the tip shroud 43 in a rotating state receiving a centrifugal force F in an operating state is indicated by a solid line.
  • the cross section 46a of the back tip shroud 46 and the cross section 48a of the ventral tip shroud 48 face each other via the back contact surface 110 and the ventral contact surface 140.
  • the cross-sectional structures are different, there is a possibility that the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 come into contact with each other by one side, and damage the contact surface. Therefore, it is necessary to take measures to avoid the damage due to the contact and improve the reliability of the turbine blade, and to adjust the back contact surfaces 110 and 140 of the back contact block 50 and the ventral contact block 60 appropriately. It is important to provide the concave portions 112 and 142 at appropriate positions.
  • a mode is shown in which a gap 71 is provided for convenience. There is no gap between the surface 110 and the abdominal contact surface 140 of the adjacent wing without any gap. However, during operation, a gap 71 is generated due to centrifugal force and thermal expansion, and as described above, due to the deformation and vibration of the dorsal tip shroud 46 and the abdominal tip shroud 48, partial contact occurs due to one-side contact. There are cases.
  • the turbine blade 28 is provided with the concave portions 112 and 142 over the entire region from the upper end to the lower end in the radial direction of the region on the downstream side in the axial direction of the back contact block 50 and the abdominal contact block 60.
  • the contact at the axially downstream end of the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 of the adjacent wing can be avoided. That is, the contact position between the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 of the chip shroud 43 is determined by setting the root of the fin 44 closer to the center than the contact block ends 114 and 144 of the back contact block 50 and the abdominal contact block 60. It can be a position moved to the vicinity.
  • the area near the root of the fin 44 where the back contact block 50 and the abdominal contact block 60 have high strength can be used as the contact area, and contact at the downstream end in the axial direction can be avoided. Can be further improved.
  • the back contact block 50 and the abdominal contact block 60 have a large thickness in the circumferential direction, and the inclined surface 116 that extends to the back cover plate 51 and the abdominal cover plate 61 in the circumferential direction.
  • the portion formed and having high rigidity can be a contact position. Further, by setting the position where the fillet 120 of the fin 44 is formed to the position where the concave portions 112 and 142 are formed, the contactable area of the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 can be widened. Therefore, it is possible to suppress the load from the adjacent wing due to the contact from being concentrated on a part.
  • the turbine rotor blades 28 are located on the axially downstream side of the back contact surface 110 and the ventral contact surface 140 of the back contact block 50 and the ventral contact block 60 from the radially upper end.
  • the recesses 112 and 142 are preferably provided in the entire lower end region, but may be provided only in a part of the radial direction in the axially downstream region of the back contact block 50 and the abdominal contact block 60. When it is provided in a part in the radial direction, it is preferable to provide it so as to include the radially outer end. That is, the recesses 112 and 142 preferably include the radially outer end face and the axially downstream end face of the back contact surface 110 and extend radially inward.
  • the concave portions 112 and 142 are provided at the axially downstream end portions of the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140, but the present invention is not limited thereto.
  • the turbine rotor blade 28 may have a recess at the radially outer end of the back contact surface 110 and the ventral contact surface 140.
  • the turbine blade 28 has a recess formed at the radially outer end of the back contact surface 110 and the ventral contact surface 140 so that the radially outer end of the back contact surface 110 and the ventral contact surface 140 come into contact with each other. Can be suppressed, and the contact position can be a position moved toward the center side from the end.
  • the recess formed at the radially outer end is preferably inclined in a direction approaching the fin 44 from the outer surface of the radially inner end of the recess toward the radially outer end.
  • the concave portion may be provided only in a part of the radial direction outside of the back contact block 50 and the abdominal contact block 60 in a part of the axial direction.
  • the turbine blade 28 may have recesses at both the axially downstream end and the radially outer end of the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140.
  • the turbine blade 28 may be provided with the concave portions 112 and 142 in one of the back contact block 50 and the abdominal contact block 60. That is, in the turbine 28, the concave portions 112 and 142 are formed in one of the back contact surface 110 and the ventral contact surface 140 of the back contact block 50 and the ventral contact block 60, and the other surface may be a flat surface. . By providing at least one of the concave portions 112 and 142, the contact position between the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140 is moved to a position near the base of the fin 44 closer to the center than the contact block ends 114 and 144. can do.
  • the turbine blade 28 preferably has a recess 112 formed in the back contact block 50 of the back tip shroud 46 at a position where the downstream end in the axial direction is away from the intermediate connection portion 58. This makes it easier to manufacture the recess 112.
  • FIG. 12 is a schematic view showing an example of a method of manufacturing the contact surfaces (the back contact surface 110 and the abdominal contact surface 140).
  • the turbine rotor blade forms a coating 102 on a surface of a region corresponding to the contact surface of the back contact block 50 and the abdominal contact block 60 formed of the base material 100.
  • a contact surface is formed.
  • the contact surface may be manufactured by processing by an operator, or may be manufactured by an automatically created device. Hereinafter, a case where the worker performs the work will be described.
  • the worker performs a step of spraying a contact coating on a region corresponding to the contact surface of the base material (step S12).
  • the worker performs a step of polishing the surface of the contact coating formed on the surface of the base material (Step S14).
  • An operator polishes the surface of the contact coating to form a flat surface 102a.
  • the operator performs a step of forming the concave portion 112 at the axially downstream end of the contact coating (Step S16).
  • a concave portion is partially formed to avoid contact near the end portion 114 of the contact block 114 having low rigidity, and the base of the fin 44 having high rigidity is formed.
  • the vicinity may be used as a contact position to provide a contact surface of the turbine blade that prevents damage due to one-side contact. Thereby, a contact surface with higher durability can be manufactured.
  • the contact surface manufacturing method described above can be used for manufacturing a contact surface of a newly manufactured turbine blade, but is not limited thereto.
  • the above-described method of manufacturing a contact surface can also be applied to a case where a coating is formed by repairing a used turbine blade.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a tip shroud of the turbine blade according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a front view showing a schematic configuration around the back contact block in FIG.
  • the turbine rotor blade shown in the second embodiment differs from the first embodiment in the structure around the contact blocks (the back contact block 50 and the abdominal contact block 60).
  • the tip shroud 43 of the turbine blade 28 of the present embodiment includes a fin 44, a back tip shroud 246, and a ventral tip shroud 48.
  • the tip shroud 43 of the present embodiment is different from the first embodiment in the shape and structure of the dorsal tip shroud 246, but the shapes and structures of the fins 44 and the ventral tip shroud 48 are the same as those in the first embodiment. Structure.
  • the back tip shroud 246 in this embodiment includes a back contact block 250 and a back cover plate 251 joined to the fins 44 and extending axially downstream from the fins 44.
  • the fins 44, the back contact block 250, and the back cover plate 251 are integrally formed.
  • the back cover plate 251 is located on the back wing surface 42a side downstream of the fin 44 in the axial direction and on the back contact block 250 side on the front edge 42c side, and a downstream back cover plate 252.
  • the abdominal tip shroud 48 has the same shape and structure as the first embodiment, and is formed from an abdominal contact block 60 and an abdominal cover plate 61.
  • the abdominal cover plate 61 is formed of an upstream dorsal cover plate 56 on the front edge 42c side and an upstream abdominal cover plate 62 on the rear edge 42d side.
  • the back contact block 250 in the present embodiment has a back contact surface (first surface) 210 facing the front side in the rotational direction in the circumferential direction.
  • the back contact block 250 has a structure having a thickness in a direction orthogonal to the back contact surface 210 in the axial direction downstream side, and extends in the axial direction opposite to the back contact surface 210 to form the downstream back surface. It is connected to the side cover plate 252.
  • the back contact block 250 has an inclined surface 116 whose thickness gradually decreases toward the downstream side in the axial direction.
  • the back contact block 250 is an end portion on the opposite side of the back contact surface 210 in the circumferential direction, is joined to the fin 44 on the upstream side in the axial direction, and is connected to the rear chip shroud via the inclined surface 116 on the downstream side in the axial direction. 246 is joined to the back cover plate 252 on the downstream side.
  • the contact block end 214 facing the downstream side in the axial direction of the back contact block 250 forms a part of the back cover end surface 64, and the downstream abdominal cover end surface 64a on the trailing edge 42d side. And is joined to the end face of the downstream back cover plate 252 on the downstream side in the axial direction.
  • the axial position of the front end portion 214a on the front side in the rotation direction of the contact block end portion 214 of the back contact block 250 coincides with the axial position where the fillet outer edge 120a of the fillet 120 on the back chip shroud 246 side intersects.
  • the abdominal contact surface 140 and the abdominal contact block 60 on the upstream side in the axial direction from the fin 44, the inclined surface 116 extending from the abdominal contact block 60 in the front edge 42c direction, and the abdominal cover plate 61 (upstream abdominal side) The configuration of the cover plate 62) is the same as in the first embodiment.
  • the back contact block 250 in the present embodiment is different from the aspect of the first embodiment shown in FIGS. That is, as described above, the end surface on the downstream side in the axial direction of the back contact block 250 forms the contact block end portion 214, and starts from the front end end 214 a on the upstream side in the axial direction of the contact block end portion 214.
  • the end surface extends in the axially downstream direction parallel to the downstream ventral cover end surface 64a on the edge 42d side. That is, when the shape of the back contact surface 210 of the present embodiment is compared with the shape of the back contact surface 110 of the first embodiment, the axial position of the distal end 214a of the present embodiment is different from that of the first embodiment.
  • the tip end 214a of the present embodiment coincides with the axial position of the fillet outer edge 120a of the fin 44 on the dorsal tip shroud 46 side.
  • the axial position of the tip end portion 114a of the first embodiment is formed on the downstream side in the axial direction from the axial position of the fillet outer edge 120a on the dorsal tip shroud 46 side of the fin 44, and contacts from the fillet outer edge 120a.
  • a recess 112 is formed in the area up to the block end 114.
  • the contact block end 214 of the back contact block 250 in this embodiment is formed simultaneously with the manufacture of the blade main body 42 and the tip shroud 43 in the process of casting the turbine blade 28.
  • the material and forming method of the coating 102 applied to the back contact surface 210 of the back contact block 250 in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
  • the coating forming method of this embodiment is different from the method of manufacturing the contact surface of the first embodiment shown in FIG. 12 in that the step of forming the recess 112 shown in step 16 is omitted. That is, in the present embodiment, as described above, the contact block end 214 of the back contact block 250 starts from the tip end 214a at the position of the fillet outer edge 120a of the fin 44 on the back chip shroud 46 side. Are formed simultaneously during the casting of the turbine blade 28. Therefore, the back contact surface 110 in the present embodiment does not include the portion of the back contact surface where the recess 112 is formed in the first embodiment. In the present embodiment, the axial position of the contact block end 214 of the back contact block 250 matches the position of the base of the highly rigid fin 44.
  • the contact occurs at the dorsal contact surface 210 near the base of the highly rigid fin 44, and the dorsal contact surface 210 may be damaged. And the wing reliability is improved.
  • the step of forming the concave portion 112 (step S16) shown in FIG. 12 can be omitted as compared with the method for manufacturing a contact surface according to the first embodiment.
  • the process is shortened, and the manufacturing cost is reduced.
  • the contact surface comes into contact with the fin 44 having a high rigidity on the contact surface in the vicinity of the base position. Surface damage is suppressed.

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Abstract

翼本体と、翼本体先端に備えられ、軸方向に前記正圧面から前記負圧面に向けて径方向外側方向に傾くチップシュラウドと、を備え、チップシュラウドは、周方向中央部に配置され径方向外側に延伸するフィンと、前記正圧面側の腹側チップシュラウドと前記負圧面側の背側チップシュラウドと、からなり、背側チップシュラウドは、前記チップシュラウドの前縁端部に背側コンタクトブロックを含み、腹側チップシュラウドは、チップシュラウドの後縁端部に腹側コンタクトブロックを含み、背側コンタクトブロックは、周方向に向く第１面を備え、腹側コンタクトブロックは、第１面に対し周方向の反対方向を向く第２面を備え、第１面又は第２面の少なくとも一方の面であって、少なくとも軸方向下流側端部又は径方向外側端部の何れかに凹部が形成されている。

Description

タービン動翼、ターボ機械及びコンタクト面製造方法
　本発明は、回転軸の周方向に所定間隔で複数配置されるタービン動翼、これを備えたターボ機械及びコンタクト面製造方法に関するものである。
　例えば、ターボ機械の一種である発電用のガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。そして、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。
　このようなガスタービンのタービンにて、前方段の１段動翼や２段動翼は、翼高さ方向（回転軸における径方向）の長さが短いが、後方段の３段動翼や４段動翼（最終段動翼）では、性能面からこの翼高さ方向の長さが長いもの（長大翼）となっている。そして、翼高さ方向の長さが長いタービン動翼は、振動が発生しやすいことから、先端部にチップシュラウドを装着し、隣接する動翼のチップシュラウド同士を接触させることで、円環形状をなすシュラウドを形成している（特許文献１参照）。
特開２０１２－２２５２０７号公報
　タービン動翼は、チップシュラウドのコンタクト面が、隣接するタービン動翼のチップシュラウドのコンタクト面と接触する。接触の際、運転時のチップシュラウドの変形により、コンタクト面に片当たりが生じ、コンタクト面が損傷する場合がある。チップシュラウドのコンタクト面に損傷が生じると、補修や交換等のメンテナンスが必要になる。
　本発明の少なくとも１実施形態は、上述した課題を解決するものであり、コンタクト面に損傷が生じる可能性を低減することができ、翼の信頼性をより高くすることができるタービン動翼、ターボ機械、コンタクト面の製造方法を提供することを目的とする。
　上述した目的を達成するための本開示の少なくとも１実施形態に係るタービン動翼は、正圧面と負圧面とを備える翼本体と、翼本体先端に備えられ、軸方向に前記正圧面から前記負圧面に向けて径方向外側方向に傾くチップシュラウドと、を備え、前記チップシュラウドは、周方向中央部に配置され径方向外側に延伸するフィンと、前記正圧面側の腹側チップシュラウドと前記負圧面側の背側チップシュラウドと、からなり、前記背側チップシュラウドは、前記チップシュラウドの前縁端部に背側コンタクトブロックを含み、前記腹側チップシュラウドは、前記チップシュラウドの後縁端部に腹側コンタクトブロックを含み、前記背側コンタクトブロックは、周方向に向く第１面を備え、前記腹側コンタクトブロックは、前記第１面に対し周方向の反対方向を向く第２面を備え、前記第１面又は前記第２面の少なくとも一方の面であって、少なくとも軸方向下流側端部又は径方向外側端部の何れかに凹部が形成されている。
　前記第１面と周方向に隣接する翼の前記第２面とが対向するように配置されていることが好ましい。
　前記背側シュラウドは、前記背側コンタクトブロックと、前記チップシュラウドの径方向内周面縁から前記チップシュラウドの径方向内周面に沿って前記第１面から離間する方向であって、前記フィンの軸方向下流側に延在する背側カバー板と、から形成され、前記腹側チップシュラウドは、前記腹側コンタクトブロックと、前記チップシュラウドの径方向内周面縁から前記チップシュラウドの径方向内周面に沿って前記第２面から離間する方向であって、前記フィンの軸方向上流側に延在する腹側カバー板と、から形成され、前記第１面又は前記第２面を挟んだ周方向の断面視で、前記背側チップシュラウドは、軸方向下流側に向かうと共に、径方向外側に傾斜するように形成され、前記腹側チップシュラウドは、軸方向上流側に向かうと共に、径方向内側に傾斜するように形成されていることが好ましい。
　前記第１面と前記第２面の間に形成される隙間の方向を見て、前記第１面から時計回りの方向に、前記第１面と、前記背側チップシュラウドの径方向内側を向く内周面とのなす角度は９０度より小さく、前記第２面から反時計回りの方向に、前記第２面と、前記腹側チップシュラウドの径方向内側を向く内周面とのなす角度は９０度より大きいことが好ましい。
　前記第１面と前記第２面の間に形成される隙間に沿って、前記第１面又は前記第２面の前記軸方向下流側端部に形成された前記凹部は、少なくとも前記第１面又は前記第２面の径方向外側端面及び軸方向下流側端面を含み、径方向内側方向に延在するように形成されることが好ましい。
　前記フィンは、フィレットを介して前記コンタクトブロック又はカバー板に結合され、前記第１面と前記第２面の間に形成される隙間に沿って前記軸方向下流側端部に形成される前記凹部の軸方向上流側端は、前記フィレットの軸方向下流側の外縁位置から軸方向上流側の外縁位置の間に形成されていることが好ましい。
　前記チップシュラウドは、前縁端部に設けられ、前記翼本体側に固定端を有し前記固定端から回転方向前方側の自由端である背側カバー端面まで延在する背側端部領域と、後縁端部に設けられ、前記翼本体側に固定端を有し前記固定端から回転方向後方側の自由端である腹側カバー端面まで延在する腹側端部領域と、を含むことが好ましい。
　前記第１面又は前記第２面の前記軸方向下流側端部に形成される前記凹部は、前記凹部の軸方向上流側端の外表面から軸方向下流側端に向かってコンタクト面から周方向に後退する方向に傾斜していることが好ましい。
　前記第１面又は前記第２面の前記径方向外側端部に形成される前記凹部は、前記凹部の径方向内側端の外表面から径方向外側端に向かって前記フィンに接近する方向に傾斜していることが好ましい。
　前記第１面を備える前記背側コンタクトブロックは、前記背側コンタクトブロックの軸方向上流側で前記フィンに接合し、軸方向下流側で傾斜面を介して背側カバー板に接合し、前記第２面を備える前記腹側コンタクトブロックは、前記腹側コンタクトブロックの軸方向下流側で前記フィンに接合し、軸方向上流側で傾斜面を介して腹側カバー板に接合することが好ましい。
　上述した目的を達成するための本開示のターボ機械は、上記のいずれかに記載のタービン動翼を備える。
　上述した目的を達成するための本開示のコンタクト面製造方法は、上記のいずれかに記載のタービン動翼の前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方であるコンタクト面を製造するコンタクト面製造方法であって、前記タービン動翼の前記コンタクト面となる面の母材の表面にコーティングを形成するステップと、形成したコーティングの表面を研磨し、平坦にするステップと、前記コーティングの少なくとも軸方向下流側端部又は径方向外側端部を研磨し、凹部を形成するステップと、を有する。
　本発明の少なくとも１実施形態によれば、チップシュラウドのコンタクト面に発生する損傷が回避され、タービン翼の信頼性が向上する。
図１は、第１実施形態のタービン動翼が適用されたガスタービンを表す概略図である。 図２は、第１実施形態のタービン動翼の組立状態を表す概略図である。 図３は、第１実施形態のタービン動翼のチップシュラウドの概略構成を示す模式図である。 図４は、図３におけるチップシュラウドの接触部分の周辺部を拡大して示す模式図である。 図５は、図３における背側コンタクトブロック廻りの概略構成を示す正面図である。 図６は、図３における背側コンタクトブロック廻りの概略構成を示す上面図である。 図７は、図３における背側コンタクトブロック廻りの概略構成を示す側面図である。 図８は、図３における腹側コンタクトブロック廻りの概略構成を示す正面図である。 図９は、図３における腹側コンタクトブロック廻りの概略構成を示す上面図である。 図１０は、図３における腹側コンタクトブロック廻りの概略構成を示す側面図である。 図１１Ａは、背側コンタクトブロック及び腹側コンタクトブロック廻りの模式図を示す上面図である。 図１１Ｂは、背側コンタクトブロック及び腹側コンタクトブロックを組み合わせた側面図である。 図１１Ｃは、背側コンタクトブロック及び腹側コンタクトブロックを組み合わせた他の側面図である。 図１２は、コンタクト面の製造方法の一例を示す模式図である。 図１３は、第２実施形態のタービン動翼のチップシュラウドの概略構成を示す模式図である。 図１４は、図１３における背側コンタクトブロック廻りの概略構成を示す正面図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明に係るタービン動翼、ターボ機械、コンタクト面製造方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
〔第１実施形態〕
　図１は、第１実施形態のタービン動翼が適用されたガスタービンを表す概略図である。図２は、本実施形態のタービン動翼の組立状態を表す概略図である。本実施形態のガスタービンは、図１に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３により構成されている。このガスタービンには、図示しない発電機が連結されており、発電可能となっている。
　圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口２１を有し、圧縮機車室２２内に複数の静翼２３と動翼２４が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されてなり、その外側に抽気室２５が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２６内に複数の静翼２７と動翼２８が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されている。このタービン車室２６の下流側には、排気車室２９を介して排気室３０が配設されており、排気室３０は、タービン１３に接続する排気ディフューザ３１を有している。
　また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室３０の中心部を貫通するようにロータ（回転軸）３２が位置している。ロータ３２は、圧縮機１１側の端部が軸受部３３により回転自在に支持される一方、排気室３０側の端部が軸受部３４により回転自在に支持されている。
　そして、このガスタービンは、圧縮機１１の圧縮機車室２２が脚部３５に支持され、タービン１３のタービン車室２６が脚部３６により支持され、排気室３０が脚部３７により支持されている。
　従って、圧縮機１１の空気取入口２１から取り込まれた空気が、複数の静翼２３と動翼２４を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）が、タービン１３を構成する複数の静翼２７と動翼２８を通過することでロータ３２を駆動回転し、このロータ３２に連結された発電機を駆動する。一方、排気ガス（燃焼ガス）のエネルギは、排気室３０の排気ディフューザ３１により圧力に変換され減速されてから大気に放出される。
　上述した本実施形態のタービン１３において、後段側の動翼（タービン動翼）２８は、チップシュラウド４３を備えている。図２に示すように、動翼２８は、ディスク（ロータ３２）に固定される翼根部４１と、基端部がこの翼根部４１に接合される翼本体４２と、この翼本体４２の先端部に連結されるチップシュラウド４３と、チップシュラウド４３の径方向外側の外面に形成されるシールフィン（フィン）４４と、を有する。翼本体４２は、負圧面４２ａと正圧面４２ｂとを備える。負圧面４２ａは、翼本体４２の平面断面の排ガスが流れる側の面が凸となる背側面である。正圧面４２ｂは、翼本体４２の平面断面の排ガスが流れる側の面が凹となる腹側面である。翼本体４２は、所定角度だけねじられている。動翼２８は、翼根部４１がディスクの外周部に周方向に沿って複数嵌合することで、各チップシュラウド４３同士が接触して接続される。タービン１３は、複数の動翼２８のチップシュラウド４３同士を接触させることで、径方向の外周側に円環形状をなすシュラウドを構成する。
　次に、図３に加え、図４から図１０を用いて、チップシュラウド４３の詳細な構造について説明する。図４は、チップシュラウド４３の接触部分の周辺部を拡大して示す模式図である。図５は、背側コンタクトブロック５０の概略構成を示す正面図である。図５は、背側コンタクトブロック５０と腹側コンタクトブロック６０の間の隙間を図３のＡ方向から見た図である。図６は、背側コンタクトブロック５０の概略構成を示す上面図である。図７は、背側コンタクトブロック５０の概略構成を示す側面図である。図７は、背側コンタクトブロック５０を図３のＢ方向から見た図である。図８は、腹側コンタクトブロック６０の概略構成を示す正面図である。図８は、腹側コンタクトブロック６０を図３のＣ方向から見た図である。図９は、腹側コンタクトブロック６０の概略構成を示す上面図である。図１０は、腹側コンタクトブロック６０の概略構成を示す側面図である。図１０は、腹側コンタクトブロック６０を図３のＤ方向から見た図である。
　チップシュラウド４３は、周方向に沿って延びる長い板形状であり、軸方向に正圧面（腹側翼面）から負圧面（背側翼面）に向けて径方向外側方向に傾いている（特許文献１の図９参照）。チップシュラウド４３は、翼本体４２の負圧面４２ａ側に延在する背側チップシュラウド４６と、翼本体４２の正圧面４２ｂ側に延在する腹側チップシュラウド４８と、を有する。タービン動翼２８は、背側チップシュラウド４６と腹側チップシュラウド４８の径方向外側の上面には、径方向外側に延伸するフィン４４が配置されている。フィン４４は、チップシュラウド４３の軸方向の中央部に配置され、タービン翼２８の周方向に延在している。フィン４４とチップシュラウド４３との接続部にフィレット１２０が形成されている。つまり、フィン４４のフィレット１２０は、接続部の径方向外側のフィン４４の軸方向上流側及び下流側の端面４４ａと径方向内側のチップシュラウド４３の上面の間に凹面状に形成され、チップシュラウド４３の上面に形成されたフィレット１２０の末端は、フィレット外縁１２０ａを形成する。
　背側チップシュラウド４６は、背側コンタクトブロック５０と、フィン４４から軸方向下流側に延在する背側カバー板５１と、からなる。また、背側カバー板５１は、フィン４４より軸方向下流側の背側翼面４２ａ側であって、前縁４２ｃ側の背側コンタクトブロック５０側に形成される下流側背側カバー板５２と、後縁４２ｄ側の腹側コンタクトブロック６０側に形成される下流側腹側カバー板６６と、を有する。フィン４４と、背側コンタクトブロック５０と、背側カバー板５１とは、一体で成形されている。背側カバー板５１は、翼本体４２が延在する径方向に対して軸方向に交差して延在する板であり、背側カバー板５１の軸方向上流側の端面の下面で翼本体４２と結合している。また、背側カバー板５１は、軸方向上流側の端面の上面の前縁４２ｃ側で背側コンタクトブロック５０に連結し、背側カバー板５１のその他の部分は、フィレット１２０を介してフィン４４に連結している。
　背側コンタクトブロック５０は、背側チップシュラウド４６の前縁端部４３ａに設けられている。背側コンタクトブロック５０は、周方向で回転方向の前方側を向く背側コンタクト面（第１面）１１０を有する。背側コンタクトブロック５０は、図７に示すように背側コンタクト面１１０に対して軸方向下流側の径方向に厚みがある構造であり、背側コンタクト面１１０とは軸方向の反対側の軸方向下流側の傾斜面外縁１１６ａが、下流側背側カバー板５２と滑らかな面で連結している。背側コンタクトブロック５０は、下流側背側カバー板５２側の端部が、下流側背側カバー板５２に向かうにしたがって径方向の厚みが徐々に薄くなる傾斜面１１６を有する。傾斜面１１６は、径方向内側に凹む断面が凹面状に形成された傾斜面である。背側コンタクトブロック５０は、背側コンタクト面１１０の周方向反対側の端部であって、軸方向上流側でフィン４４に接合し、軸方向下流側は傾斜面１１６を介して背側チップシュラウド４６の下流側背側カバー板５２に接合する。
　図３及び図４に示すように、背側コンタクト面１１０は、後述する隣接するタービン翼のチップシュラウド４３の腹側コンタクトブロック６０の腹側コンタクト面１４０と周方向で対向する面である。下流側背側カバー板５２は、翼本体４２の背側翼面４２ａ又は背側コンタクト面１１０からチップシュラウド４３の径方向内側の内周面４６ｂ（図７）に沿って軸方向下流側のフィン４４から離間する方向に延在する。翼本体４２に対して、周方向で、下流側背側カバー板５０の反対側に配置された下流側腹側カバー板６６は、中間接続部６８を介して後述する腹側コンタクトブロック６０の軸方向下流側の端部６０ｂと接続している。中間接続部６８は、下流側腹側カバー板６６の一部を形成し、翼本体４２の腹側翼面４２ｂ側に向かって凹む凹面状の湾曲面で形成されている。
　腹側チップシュラウド４８は、腹側コンタクトブロック６０と、フィン４４から軸方向上流側に延在する腹側カバー板６１と、からなる。また、腹側カバー板６１は、フィン４４より軸方向上流側の腹側翼面４２ｂ側であって、前縁４２ｃ側の背側コンタクトブロック５０側に形成される上流側背側カバー板５６と、後縁４２ｄ側の腹側コンタクトブロック６０側に形成される上流側腹側カバー板６２と、を有する。フィン４４と、腹側コンタクトブロック６０と、腹側カバー板６１とは、一体で成形されている。また、腹側カバー板６１の上流側腹側カバー板６２の一部は、腹側コンタクトブロック６０の腹側コンタクト面１４０側とは軸方向反対側から傾斜面１１６を介して腹側コンタクトブロック６０に連結している。上流側腹側カバー板６２のその他の部分は、フィレット１２０を介してフィン４４に接合している。
　腹側コンタクトブロック６０は、腹側チップシュラウド４８の後縁端部４３ｂに設けられている。腹側コンタクトブロック６０は、周方向で回転方向の後方側を向く腹側コンタクト面（第２面）１４０を有する。腹側コンタクト面１４０は、隣接するタービン動翼２８のチップシュラウド４３の背側コンタクトブロック５０（背側コンタクト面１１０）と周方向及び軸方向で対向する面である。つまり、腹側コンタクト面１４０は、隣接するタービン動翼２８の背側コンタクト面１１０と周方向及び軸方向で対向して配置されている。上流側腹側カバー板６２は、翼本体４２が立設する径方向に交差する方向に延在する板状部材であり、翼本体４２の背側翼面縁又は背側コンタクト面１１０からチップシュラウド４３の内周面４８ｂに沿って軸方向上流側の離間する方向に延在する。上流側背側カバー板５６は、中間接続部５８を介して背側コンタクトブロック５０の軸方向上流側の端部と接続されている。中間接続部５８は、翼本体４２の背側翼面側に向かって突出する凸状の湾曲面で形成されている。なお、背側コンタクト面（第１面）１１０と腹側コンタクト面（第２面）は、互いに平行に配置されている。
　後述する図１１Ａに示すように、回転方向Ｒ１の後方側の腹側カバー端面５４において、上流側腹側カバー板６２の腹側コンタクト面１４０に直交する方向の板幅は、腹側カバー端面５４の延長線上の下流側背側カバー板５２の背側コンタクト面１１０に直交する方向の板幅より短く形成されている。つまり、腹側カバー端面５４の延長線上における下流側背側カバー板５２の背側コンタクト面１１０に直交する方向の板幅は、腹側カバー端面５４に沿った上流側腹側カバー板６２の腹側コンタクト面１４０に直交する方向の板幅より長く形成されている。
　一方、回転方向Ｒ１の前方側の背側カバー端面６４において、下流側背側カバー板５２の背側コンタクト面１１０に直交する方向の板幅は、背側カバー端面６４の延長線上の上流側腹側カバー板６２の腹側コンタクト面１４０に直交する方向の板幅より短く形成されている。つまり、背側カバー端面６４の延長線上における上流側腹側カバー板６２の腹側コンタクト面１４０に直交する方向の板幅は、背側カバー端面６４に沿った下流側背側カバー板５２の背側コンタクト面１１０に直交する方向の板幅より長く形成されている。
　また、図３及び図４に示すように、前縁４２ｃ側であって回転方向Ｒ１の前方側の背側カバー端面６４と、周方向に対向して配置された隣接する翼の下流側腹側カバー板６６との間の隙間７１は、燃焼ガスの漏れを抑制するため、背側カバー端面６４と下流側腹側カバー端面６４ａとは互いに平行に配置され、所定の隙間が維持されている。つまり、一翼の構成において、前縁４２ｃ側の回転方向Ｒ１の前方側に配置され、背側コンタクトブロック５０のコンタクトブロック端部１１４を含んだ背側カバー端面６４と、背側カバー板５１側であって回転方向Ｒ１の後方側の下流側腹側カバー端面６４ａとは、周方向及び軸方向で互いに平行に配置されている。同様に、軸方向上流側の腹側カバー板６１において、後縁４２ｄ側であって回転方向Ｒ１の後方側の腹側カバー端面５４と、前縁４２ｃ側であって回転方向Ｒ１の前方側の上流側背側カバー板５６の上流側背側カバー端面５４ａとは、周方向及び軸方向で互いに平行に配置されている。
　なお、背側チップシュラウド４６の下流側背側カバー板５２の軸方向下流側端面は、隣接するタービン動翼２８との間に形成されるスロート位置より下流側に位置されている。上流側腹側カバー板６２は、中間接続部６８を介して腹側コンタクトブロック６０の軸方向下流側の端部と接続している。中間接続部６８は、翼本体４２側に向かって突出する凸の湾曲面である。また、中間接続部５８、６８は、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の径方向外側面から腹側カバー板６１又は背側カバー板５１の上面に向けて滑らかな傾斜面を有する剛性を持たせた湾曲面状の壁部５８ａ、６８ａとして形成されている（図４）。
　次に、背側コンタクトブロック５０の背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクトブロック６０の腹側コンタクト面１４０の構造を説明する。図３及び図４に示すように、背側コンタクト面１１０は、隣接するタービン動翼２８の腹側コンタクト面１４０と周方向及び軸方向で対面している。
　背側コンタクトブロック５０の背側コンタクト面１１０は、母材１００にコーティング１０２が形成されている。コーティング１０２は、溶射膜であり、耐摩耗性が高い材料で形成されている。なお、コーティング１０２の材料、形成方法はこれに限定されない。また、コーティング１０２を設けることが好ましいが、コーティング１０２を設けず母材１００の表面を背側コンタクト面１１０としてもよい。
　図３及び図４並びに図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、軸方向上流側から背側コンタクト面１１０を見て、つまり、背側コンタクト面１１０と腹側コンタクト面１４０の間に形成される隙間７１を見る方向から背側チップシュラウド４６の断面を見た場合、背側コンタクト面１１０から時計回りの方向に、背側コンタクト面１１０と背側チップシュラウド４６の径方向内側を向く内周面４６ｂとのなす角度は、９０度より小さい。また、背側コンタクト面１１０又は腹側コンタクト面１４０を挟んだ周方向の断面視で、背側コンタクト面１１０（背側チップシュラウド４６）は、軸方向下流側に向かうと共に、径方向外側に傾斜するように形成されている。背側コンタクト面１１０を含む背側コンタクトブロック５０と腹側コンタクト面１４０を含む腹側コンタクトブロック６０の構造詳細は、後述する。
　背側コンタクト面１１０は、平坦面であり、軸方向下流側端部に凹部１１２を有する。図５及び図６に示すように、凹部１１２は、背側コンタクト面１１０の中間接続部５８側とは反対側のコンタクトブロック端部１１４を含む位置に形成されている。背側コンタクトブロック５０のコンタクトブロック端部１１４に向かうにしたがって、平坦面である背側コンタクト面１１０よりも回転方向Ｒ１の後方側の後縁４２ｄ方向に後退する方向に、傾斜角θを持った傾斜した凹部傾斜面１１２ａが形成されている。凹部１１２は、背側コンタクト面１１０の径方向の全域、つまり、径方向の上端から下端まで形成されている。
　ここで、凹部１１２は、軸方向上流側端がフィレット１２０の軸方向下流側のフィレット外縁１２０ａの位置より軸方向上流側に形成されていることが好ましい。また、凹部１１２は、軸方向における形成位置が、フィレット１２０が形成されている領域、つまり、フィレット１２０の軸方向上流側のフィレット外縁１２０ａに位置することが一層好ましい。凹部１１２の形成位置を上記範囲とすることで、背側コンタクト面１１０が、腹側コンタクト面１４０と接触する位置を、剛性が高いフィン４４の付け根の強度が高い位置とすることができ、かつ、コンタクト面の接触面積の減少による面圧不足を回避することができる。なお、凹部１１２は、凹部傾斜面１１２ａのように傾斜面である必要はなく、平坦面１０２ａに対して周方向で回転方向の後方側に凹む形状であればよい。
　図６に示すように、背側コンタクトブロック５０の背側コンタクト面１１０は、母材１００にコーティング１０２が形成されている。コーティング１０２は、溶射膜であり、耐摩耗性が高い材料で形成されている。なお、コーティング１０２の材料、形成方法はこれに限定されない。また、コーティング１０２を設けることが好ましいが、コーティング１０２を設けず、母材１００の表面を背側コンタクト面１１０としてもよい。
　図８及び図９並びに図１１Ｂに示すように、軸方向上流側から腹側コンタクト面１４０を見て、つまり、背側コンタクト面１１０と腹側コンタクト面１４０の間に形成される隙間７１を見る方向から腹側チップシュラウド４８の断面を見た場合、腹側コンタクト面１４０から反時計回りの方向に、腹側コンタクト面１４０と腹側チップシュラウド４８の径方向内側を向く内周面４８ｂとのなす角度は直角（９０度）より大きい。背側コンタクト面１１０又は腹側コンタクト面１４０を挟んだ周方向の断面視で、腹側コンタクト面１４０（腹側チップシュラウド４８）は、軸方向上流側に向かうと共に、径方向内側に傾斜するように形成されている。
　腹側コンタクト面１４０は、平坦面であり、軸方向下流側端部に凹部１４２を有する。凹部１４２は、腹側コンタクト面１４０の中間接続部５８と接続するコンタクトブロック端部１４４を含む位置に形成されている。腹側コンタクトブロック６０のコンタクトブロック端部１４４に向かうにしたがって、平坦面である腹側コンタクト面１４０よりも回転方向Ｒ１の前方側の前縁４２ｃ方向に後退する方向に傾斜した凹部傾斜面１４２ａが形成されている。凹部１４２は、腹側コンタクト面１４０の径方向の全域、つまり、径方向の上端から下端まで形成されている。腹側コンタクトブロック６０の凹部１４２の、フィン４４のフィレット１２０に対する好ましい位置は、背側コンタクトブロック５０の凹部１１２と同様である。
　タービン動翼２８は、タービン１３が回転すると回転により生じる遠心力を受ける。チップシュラウド４３は、遠心力Ｆを受けて径方向に変形しつつ、背側コンタクトブロック５０が周方向の一方に隣接するタービン動翼２８の腹側コンタクトブロック６０と接触し、腹側コンタクトブロック６０が周方向の他方に隣接するタービン動翼２８の背側コンタクトブロック５０と接触する。つまり、タービン動翼２８のチップシュラウド４３の腹側コンタクト面１４０と、周方向に隣接するタービン動翼２８のチップシュラウド４３の背側コンタクト面１１０が、互いに接触しやすい状態となる。
　一例として、タービン動翼２８の背側チップシュラウド４６の背側コンタクトブロック５０の背側コンタクト面１１０と、周方向に対向して配置された隣接するタービン動翼２８の腹側チップシュラウド４８の腹側コンタクトブロック６０の腹側コンタクト面１４０とが片当たりする理由を、図１１Ａ～図１１Ｃを参照しながら以下に説明する。
　対向する背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクト面１４０を有する背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクブロック６０廻りの構造について、図１１Ａを参照しながら以下に説明する。図１１Ａは、図３に示すＡ部及びＢ部を組み合わせたＡＡ廻りの拡大図であり、背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクト面１４０を互いに周方向に対向させて配置された上面図である。つまり、周方向に対向して配置された背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクブロック６０廻りの構造を示したもので、チップシュラウド４３を径方向外側から内側方向に見た模式図である。また、図１１Ａには、背側チップシュラウド４６に設けられ、点ＡＢＣＤで囲われた２点鎖線で示された台形形状の背側端部領域４７と、腹側チップシュラウド４８に設けられ、点ＥＦＧＨで囲われた２点鎖線で示された台形形状の腹側端部領域４９と、が示されている。
　背側端部領域４７は、チップシュラウド４３の回転方向Ｒ１の前方側の前縁端部４３ａに配置され、フィン４４及び背側コンタクトブロック５０並びに下流側背側カバー板５２を含み、軸方向の上流側から下流側に向かって、背側コンタクトブロック５０、フィン４４、下流側背側カバー板５２の順に配置され、一体化された構造を備えている。なお、背側端部領域４７は、辺ＡＢで翼本体４２に近いチップシュラウド４３の剛性の高い領域に接合され、辺ＢＣ、辺ＣＤ及び辺ＡＤは他の部材から何らの拘束をされず、自由に変位が可能な端部（自由端）である。従って、背側端部領域４７は、辺ＡＢを固定端とし、辺ＣＤを自由端とした台形形状の片持ち梁ＡＢＣＤとして、簡易モデル化して捉えることが出来る。固定端の辺ＡＢの周方向の位置は、下流側背側カバー板５２より剛性が高い背側コンタクトブロック５０の回転方向Ｒ１の後方側を向く端面と辺ＡＡ１で大略一致する。従って、固定端の辺ＡＢは、自由端である辺ＣＤと比較して変形し難い。辺ＡＢは、軸方向で隣接して配置された腹側端部領域４９の辺ＧＨの延長線上に配置されている。また、片持ち梁ＡＢＣＤの固定端である辺ＡＢの長さは、自由端である辺ＣＤの長さより長い。
　腹側端部領域４９は、チップシュラウド４３の回転方向Ｒ１の後方側の後縁端部４３ｂに配置され、フィン４４及び腹側コンタクトブロック６０並びに上流側腹側カバー板６２を含み、軸方向の下流側から上流側に向かつて、腹側コンタクトブロック６０、フィン４４、上流側腹側カバー板６２の順に配置され、一体化された構造である。腹側端部領域４９は、辺ＥＦで回転方向Ｒ１の前方側の翼本体４２に近いチップシュラウド４３の剛性の高い領域に接合され、辺ＦＧ、辺ＧＨ及び辺ＥＨは他の部材から何らの拘束をされず、自由に変位が可能な端部（自由端）である。従って、腹側端部領域４９は、辺ＥＦを固定端とした台形形状の片持ち梁ＥＦＧＨとして、簡易モデル化して捉えることが出来る。回定端の辺ＥＦの周方向の位置は、コンタクトブロック６０の回転方向Ｒ１の前方側を向く端面と辺ＦＦ１で大略一致し、軸方向で隣接して配置された背側端部領域４７の辺ＣＤの延長線上に配置されている。また、片持ち梁ＥＦＧＨの固定端である辺ＥＦの長さは、自由端である辺ＧＨの長さより長い。
　図１１Ｂは、図３及び図１１Ａに示されたＢ方向から見た断面図で、背側チップシュラウド４６の背側コンタクト面１１０と腹側チップシュラウド４８の腹側コンタクト面１４０の間に形成された隙間７１を挟んで、背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクト面１４０が対向して配置された背側チップシュラウド４６と腹側チップシュラウド４８の組合せ断面図である。また、図１１Ｂは、背側端部領域４７と腹側端部領域４９をＢ方向から見た組合せ断面図でもある。図１１Ｂは、背側チップシュラウド４６と腹側チップシュラウド４８の構造を簡易モデル化して示している。すなわち、背側チップシュラウド４６は、点Ｐ１Ｐ２Ｐ３Ｐ４で囲まれた変形矩形断面で示された背側コンタクトブロック５０の断面５０ａと、点Ｐ３Ｐ５Ｐ６Ｐ７で囲まれた変形矩形断面で示された下流側背側カバー板５２の断面５２ａ　、の２つの断面を結合した断面を簡略化して表示している。下流側背側カバー板５２の断面５２ａは、軸方向上流側から下流側に向け背側コンタクト面１１０から離間する方向に延び、背側コンタクト面１１０から離間すると共に径方向外側方向の上向きに傾斜する変形矩形形状で示される。一方、腹側チップシュラウド４８は、点Ｐ１１Ｐ１２Ｐ１３Ｐ１４で囲まれた変形矩形断面で示された腹側コンタクトブロック断面６０ａと、点Ｐ１３Ｐ１５Ｐ１６Ｐ１７で囲まれた変形矩形断面で示された上流側腹側カバー板６２の断面６２ａ、の２つの断面を結合した断面を簡略化して表示している。上流側腹側カバー板６２の断面６２ａは、軸方向下流側から上流側に向け腹側コンタクト面１４０から離間する方向に延び、腹側コンタクト面１４０から離間すると共に径方向内側方向の下向きに傾斜する変形矩形形状で示される。
　背側チップシュラウド４６の断面４６ａと腹側チップシュラウド４８の断面４８ａの断面形状の違いによる各断面の変形容易性及び変形の方向について、以下に説明する。図１１Ｂに示すように、背側チップシュラウド４６の断面４６ａの一部を形成する背側コンタクトブロック５０の断面５０ａは、径方向に延伸する変形矩形断面であり、下流側背側カバー板５２の断面５２ａは、背側チップシュラウド４６の径方向内側の内周面４６ｂに沿って径方向外側の上向き方向に傾斜して軸方向下流方向に延在する変形矩形断面である。
　一方、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａを形成する腹側コンタクトブロック断面６０ａは、径方向に延伸する変形矩形断面であり、上流側腹側カバー板６２の断面６２ａは、腹側チップシュラウド４８の径方向内側の内周面４８ｂに沿って径方向内側の下向き方向に傾斜して軸方向上流方向に延在する変形矩形断面である。
　上述した構造の違いにより、タービン動翼２８のチップシュラウド４３が遠心力Ｆを受けた場合、背側チップシュラウド４６の断面４６ａの変形の方向と、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａの変形の方向が異なっている。すなわち、背側チップシュラウド４６の断面４６ａの最少断面二次モーメントの主軸を破線で示すＩＭ１とし、主軸ＩＭ１に直交する方向を矢印で示すＩＭＤ１とすれば、ＩＭＤ１が示す方向が、背側チップシュラウド４６の断面４６ａが遠心力Ｆを受けて、最も変形し易く、変形量が大きくなる方向である。一方、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａの最少断面二次モーメントの主軸を破線で示すＩＭ２とし、主軸ＩＭ２に直交する方向を矢印で示すＩＭＤ２とすれば、ＩＭＤ２が示す方向が、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａが遠心力Ｆを受けて、最も変形し易く、変形量が大きくなる方向である。背側チップシュラウド４６の断面４６ａが変形する方向ＩＭＤ１は、径方向外側方向（ロータ３２に直交する方向）より腹側コンタクト面１４０側に傾斜し、隣接する翼の腹側コンタクト面１４０に接近する方向である。この理由は、径方向に延伸する背側コンタクトブロック５０の断面５０ａに接合する下流側背側カバー板５２の延伸する方向が、径方向外側の上向き方向であることに起因している。一方、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａが変形する方向ＩＭＤ２は、隣接する翼の背側コンタクト面１１０から離間する方向であり、背側チップシュラウド４６の断面４６ａが変形するＩＭＤ１の方向より更に軸方向上流側に傾いている。この理由は、径方向に延伸する腹側コンタクトブロック断面６０ａに接合する上流側腹側カバー板６２が延伸する方向が、径方向内側の下向き方向であることに起因している。その結果、背側チップシュラウド４６と腹側チップシュラウド４８が、遠心力Ｆを受けて、隣接する翼の背側コンタクト面１１０と腹側コンタクト面１４０は、互いに離間する方向に変形する。
　次に、図１１Ａを参照しつつ、径方向外側から内側方向にチップシュラウド４３を見た場合の背側コンタクト面１１０と、周方向に隣接する翼の腹側コンタクト面１４０の相対的な動きを説明する。梁ＡＢＣＤとして模式化された背側端部領域４７と、周方向に隣接する翼の梁ＥＦＧＨとして模式化された腹側端部領域４９とは、固定端である辺ＡＢ、辺ＥＦと自由端である辺ＣＤ、辺ＧＨの位置が、回転方向Ｒ１で互いに反対側に配置されている。すなわち、背側端部領域４７は、固定端である辺ＡＢが回転方向Ｒ１の後方側に配置され、自由端である辺ＣＤは、回転方向Ｒ１の前方側に配置されている。一方、周方向に隣接する翼の腹側端部領域４９は、固定端である辺ＥＦが回転方向Ｒ１の前方側に配置され、自由端である辺ＧＨは、回転方向Ｒ１の後方側に配置されている。背側端部領域４７と腹側端部領域４９とは、回転方向Ｒ１で互いに反対方向に向いて配置されている。なお、翼単位で見た場合、図３に示すように、背側端部領域４７は、翼本体４２より回転方向Ｒ１の前方側の前縁端部４３ａに配置され、腹側端部領域４９は、翼本体４２より回転方向Ｒ１の後方側の後縁端部４３ｂに配置されている。すなわち、背側端部領域４７の固定端である辺ＡＢと、腹側端部領域４９の固定端である辺ＥＦは、翼本体４２を間に挟んで、回転方向Ｒ１の前方側と後方側に配置され、背側端部領域４７は、固定端である辺ＡＢから回転方向Ｒ１の前方側に自由端である辺ＣＤまで延伸している。一方、腹側端部領域４９は、固定端である辺ＥＦから回転方向Ｒ１の後方側に自由端である辺ＧＨまで延伸している。従って、固定端である辺ＡＢ、辺ＥＦに対して、自由端である辺ＣＤ、辺ＧＨは、周方向（回転方向Ｒ１）で互いに反対側の位置に配置されている。また、背側端部領域４７の回転方向長さ（梁ＡＢＣＤの隙間７１に沿った方向の辺ＡＤの長さ）は、腹側端部領域４９の回転方向長さ（梁ＥＦＧＨの隙間７１に沿った方向の辺ＦＧの長さ）とほぼ同じである。
　このように、背側コンタクト面１１０と腹側コンタクト面１４０を介して互いに隣接する背側端部領域４７と腹側端部領域４９の位置関係において、梁ＡＢＣＤと梁ＥＦＧＨが、遠心力Ｆを受けて径方向の外側方向に変形した後の形状は、梁ＡＢＣ１Ｄ１と梁ＥＦＧ１Ｈ１で表示される。すなわち、梁ＡＢＣＤのうち、固定端である辺ＡＢは、遠心力Ｆを受けてもほとんど変形することなく移動しない。一方、前述のように、背側チップシュラウド４６の断面４６ａが変形する方向ＩＭＤ１は、腹側コンタクト面１４０に接近する方向である。従って、自由端である辺ＣＤは、隣接する翼の腹側コンタクト面１４０に接近する方向に移動する。移動後の辺ＣＤの位置が辺Ｃ１Ｄ１で表示される。辺ＣＤが変位した後、腹側コンタタト面１４０に最も近い背側コンタクト面１１０の先端部である点Ｄが点Ｄ１に移動して、背側コンタクト面１１０が腹側コンタクト面１４０に接近する。最終的には、梁ＡＢＣＤの回転方向Ｒ１の前方側（軸方向下流側）の先端部である背側コンタクト面１１０の点Ｄの近傍で、背側コンタクト面１１０が腹側コンタクト面１４０に片当たりにより接触する可能性が生ずる。
　一方、前述したように、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａが変形する方向ＩＭＤ２は、背側コンタクト面１１０から離間する方向である。従って、背側コンタクト面１１０に対向して配置された腹側コンタクト面１４０側の梁ＥＦＧＨは、遠心力Ｆを受けて、自由端である辺ＧＨが背側コンタクト面１１０から離間する方向に移動する。しかし、軸方向で背側コンタクト面１１０に最も近い腹側コンタクト面１４０の自由端近傍の点Ｇに対向する背側コンタクト面１１０側の点Ａの位置は、梁ＡＢＣＤを形成する固定端の一部であり、遠心力Ｆを受けてもほとんど移動しない。従って、梁ＡＢＣＤ側の背側コンタクト面１１０の点Ａと、梁ＥＦＧＨ側の腹側コンタクト面１４０の点Ｇとが、遠心力Ｆにより接触する可能性はない。なお、図１１Ａにおいて、静止状態での翼形状は２点鎖線で表示され、運転状態における変形後の翼形状は実線で表示されている。
　図１１Ｃに示すように、背側チップシュラウド４６と腹側チップシュラウド４８は、遠心力Ｆを受けて、互いに反対方向の回転力を受けてねじり変形し、背側コンタクト面１１０と腹側コンタクト面１４０とが、対向するコンタクト面の上端で接触する。すなわち、図１１Ｃに示すように、背側チップシュラウド４６の断面４６ａは、遠心力Ｆを受けて図１１Ｃの紙面上で反時計廻り方向Ｒ２に回転する。一方、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａは、遠心力Ｆを受けて時計廻り方向Ｒ３に回転する。その理由を以下に説明する。
　背側チップシュラウド４６の断面４６ａは、図１１Ｂで説明したように、背側コンタクトブロック５０の断面５０ａ（変形矩形断面Ｐ１Ｐ２Ｐ３Ｐ４）と下流側背側カバー板断面５２ａ（変形矩形断面Ｐ３Ｐ５Ｐ６Ｐ７）とが結合した断面として表示できる。背側コンタクトブロック５０の断面５０ａは、径方向に延伸する軸方向幅の大きい矩形断面であり剛性が大きい。従って、背側コンタクトブロック５０の断面５０ａ自体が、遠心力Ｆを受けて、回転によるねじり変形を生ずることはほとんどない。一方、下流側背側カバー板５２の断面５２ａは、軸方向下流方向に延伸する板厚の薄い細長い矩形断面形状であり、下流側背側カバー板５２の断面５２ａの断面中心５２Ｇの位置が、背側コンタクトブロック５０の断面５０ａから軸方向下流側の離れた位置にある。従って、下流側背側カバー板５２の断面５２ａが遠心力Ｆを受けて径方向外側方向に変形し、径方向外側方向にめくり上げられる。背側コンタクトブロック５０は、背側コンタクトブロック５０の断面５０ａと下流側背側カバー板５２の断面５２ａとが接合する位置（辺Ｐ３Ｐ７）で、背側コンタクトブロック５０の断面５０ａが遠心力Ｆによる下流側背側カバー板５２の断面５２ａから受ける回転モーメントにより、反時計廻り方向Ｒ２に回転し、ねじり変形を生ずる。
　同様に、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａは、図１１Ｂで説明したように、腹側コンタクトブロック断面６０ａ（変形矩形断面Ｐ１１Ｐ１２Ｐ１３Ｐ１４）と上流側腹側カバー板６２の断面６２ａ（変形矩形断面Ｐ１３Ｐ１５Ｐ１６Ｐ１７）とが結合した断面として表示できる。腹側コンタクトブロック断面６０ａは、径方向に延伸する軸方向幅の大きい変形矩形断面であり剛性が大きい。従って、腹側コンタクトブロック断面６０ａ自体が、遠心力Ｆを受けて回転によるねじり変形を生ずることはほとんどない。一方、上流側腹側カバー板６２の断面６２ａは、軸方向上流方向に延伸する板厚の薄い細長い矩形断面形状であり、断面６２ａの断面中心６２Ｇの位置が、腹側コンタクトブロック断面６０ａから軸方向上流側の離れた位置にある。従って、上流側腹側カバー板６２の断面６２ａが、遠心力Ｆを受けて径方向外側方向に変形し、径方向外側方向にめくり上げられる。腹側コンタクトブロック６０は、腹側コンタクトプロック断面６０ａと上流側腹側カバー板６２の断面６２ａとが接合する位置（辺Ｐ１３Ｐ１７）で、腹側コンタクトプロック断面６０ａが遠心力Ｆによる上流側腹側カバー板６２の断面６２ａから受ける回転モーメントにより、時計廻り方向Ｒ３に回転し、ねじり変形を生ずる。
　図１１Ｃにおいて、遠心力Ｆを受けて、背側チップシュラウド４６及び腹側チップシュラウド４８が回転する方向を矢印Ｒ２、Ｒ３で示す。背側チップシュラウド４６の断面４６ａと、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａに遠心力Ｆが働いた場合、背側チップシュラウド４６の断面４６ａは反時計廻り方向Ｒ２に回転し、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａは時計廻り方向Ｒ３に回転する。従って、チップシュラウド４３に遠心力Ｆが働いた場合、背側チップシュラウド４６の背側コンタクト面１１０の径方向外側端部（背側コンタクトブロック５０の断面５０ａの点Ｐ１）及び腹側チップシュラウド４８の腹側コンタクト面１４０の径方向外側端部（腹側コンタクトブロック６０の断面６０ａの点Ｐ１１）が、点Ｑにおいて片当たりにより互いに接触し、点Ｑを中心にして背側チップシュラウド４６及び腹側チップシュラウド４８は、互いに逆方向の矢印Ｒ２方向及びＲ３方向に回転することになる。なお、図１１Ｃにおいて、静止状態でのチップシュラウド４３の断面形状は２点鎖線で表示され、運転状態で遠心力Ｆを受けて回転した状態でのチップシュラウド４３の断面形状は、実線で表示されている。
　図１１Ａから図１１Ｃを用いて説明したように、背側チップシュラウド４６の断面４６ａと、腹側チップシュラウド４８の断面４８ａは、背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクト面１４０を介して対面する構造であり、且つ、断面構造が異なるため、背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクト面１４０が互いに片当たりにより接触し、コンタクト面を損傷させる可能性がある。従って、接触による損傷を回避して、タービン動翼の信頼性を向上させる対策が必要になり、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクト面１４０の適正な位置に凹部１１２、１４２を設けることが、重要になる。
　なお、背側コンタクト面１１０と腹側コンタクト面１４０の周方向（回転方向Ｒ１）の間には、便宜的に隙間７１を介して配置する態様で示しているが、組立時においては、背側コンタクト面１１０と隣接する翼の腹側コンタクト面１４０の間には、隙間が発生することなく、接触している。但し、運転時は、遠心力と熱伸びを受けて隙間７１が発生し、前述のように、背側チップシュラウド４６及び腹側チップシュラウド４８の変形及び振動により、片当たりにより部分的に接触する場合がある。
　タービン動翼２８は、本実施形態のように、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の軸方向下流側の領域の、径方向の上端から下端の全域に凹部１１２、１４２を設けることで、背側コンタクト面１１０及び隣接する翼の腹側コンタクト面１４０の軸方向下流端部での接触を回避することができる。すなわち、チップシュラウド４３の背側コンタクト面１１０と腹側コンタクト面１４０との接触位置を、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０のコンタクトブロック端部１１４、１４４よりも中心側のフィン４４の付け根近傍に移動した位置とすることができる。これにより、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の強度が高いフィン４４の付け根近傍の領域を接触領域とし、軸方向下流端部での接触を回避することができるので、翼の耐久性をより向上させることができる。
　具体的には、上述したように、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０は、周方向の厚みが厚く、周方向に背側カバー板５１及び腹側カバー板６１まで延びる傾斜面１１６が形成されて、剛性が高い部分を接触位置とすることができる。また、フィン４４のフィレット１２０が形成されている位置を凹部１１２、１４２が形成される位置とすることで、背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクト面１４０の接触可能な面積を広く取ることができ、接触による隣接する翼からの負荷が一部に集中することを抑制できる。
　タービン動翼２８は、本実施形態のように、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の背側コンタクト面１１０、腹側コンタクト面１４０の軸方向下流側の領域の、径方向の上端から下端の全域に凹部１１２、１４２を設けることが好ましいが、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の軸方向下流側の領域のうち径方向の一部のみに設けてもよい。径方向の一部に設ける場合は、径方向外側の端部を含むように設けることが好ましい。つまり、凹部１１２、１４２は、背側コンタクト面１１０の径方向外側端面及び軸方向下流側端面を含み、径方向内側方向に延在することが好ましい。
　また、本実施形態のタービン動翼２８は、背側コンタクト面１１０、腹側コンタクト面１４０の軸方向下流側端部に凹部１１２、１４２を設けたがこれに限定されない。タービン動翼２８は、背側コンタクト面１１０、腹側コンタクト面１４０の径方向外側端部に凹部を形成してもよい。タービン動翼２８は、背側コンタクト面１１０、腹側コンタクト面１４０の径方向外側端部に凹部を形成することで、背側コンタクト面１１０、腹側コンタクト面１４０の径方向外側端部が接触すること抑制することができ、接触位置を、端部よりも中心側に移動した位置とすることができる。径方向外側端部に形成される凹部は、凹部の径方向内側端の外表面から径方向外側端に向かってフィン４４に接近する方向に傾斜させることが好ましい。これにより、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の強度が高い領域を接触領域とすることができ、耐久性をより向上させることができる。このため、タービン動翼２８は、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の背側コンタクト面１１０、腹側コンタクト面１４０の径方向外側端部の、軸方向の上流側から下流側の全域に凹部を設けることが好ましいが、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の径方向外側の領域のうち軸方向の一部のみに設けてもよい。軸方向の一部に設ける場合は、軸方向下流側の端部を含むように設けることが好ましい。
　また、タービン動翼２８は、背側コンタクト面１１０、腹側コンタクト面１４０の軸方向下流側ン側端部と径方向外側端部の両方に凹部を形成してもよい。
　タービン動翼２８は、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０のいずれか一方に凹部１１２、１４２を設ければよい。つまり、タービン２８は、背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０の背側コンタクト面１１０及び腹側コンタクト面１４０の一方に凹部１１２、１４２を形成し、他方は、全面を平坦面としてもよい。凹部１１２、１４２の少なくとも一方を設けることで、背側コンタクト面１１０と腹側コンタクト面１４０との接触位置を、コンタクトブロック端部１１４、１４４よりも中心側のフィン４４の付け根近傍に移動した位置とすることができる。
　また、タービン動翼２８は、軸方向下流側端部が、中間接続部５８から離れた位置となる、背側チップシュラウド４６の背側コンタクトブロック５０に凹部１１２を形成することが好ましい。これより、凹部１１２の製造をより簡単にすることができる。
　図１２は、コンタクト面（背側コンタクト面１１０、腹側コンタクト面１４０）の製造方法の一例を示す模式図である。図６及び図９も併せて参照すれば、タービン動翼は、母材１００で形成された背側コンタクトブロック５０及び腹側コンタクトブロック６０のコンタクト面に対応する領域の表面にコーティング１０２を形成することで、コンタクト面を形成する。コンタクト面は、作業者が処理を行い製造しても、自動で作成する装置で製造してもよい。以下は、作業者が作業を行う場合として説明する。
　作業者は、母材のコンタクト面に相当する領域にコンタクトコーティングを溶射する工程を実施する（ステップＳ１２）。次に、作業者は、母材の表面に形成したコンタクトコーティングの表面を研磨する工程を実施する（ステップＳ１４）。作業者は、コンタクトコーティングの表面を研磨して、平坦面１０２ａを形成する。次に、作業者は、コンタクトコーティングの軸方向下流側の端部に凹部１１２を形成する工程を実施する（ステップＳ１６）。
　コンタクト面製造方法は、コンタクト面のコーティングの全面を研磨した後、一部に凹部を形成することで、剛性の小さいコンタクトブロック端部１１４近傍での接触を回避し、剛性の高いフィン４４の付け根近傍を接触位置として、片当たりによる損傷を防ぐタービン動翼のコンタクト面とすることができる。これにより、より耐久性が高いコンタクト面を製造することができる。
　上記のコンタクト面製造方法は、新しく製造するタービン動翼のコンタクト面の製造に用いることができるがこれに限定されない。上記のコンタクト面製造方法は、使用したタービン動翼に対する補修でコーティングを形成する場合にも適用することができる。
〔第２実施形態〕
　次に、タービン動翼の第２実施形態について、以下に説明する。図１３は、第２実施形態のタービン動翼のチップシュラウドの概略構成を示す模式図である。図１４は、図１３における背側コンタクトブロック廻りの概略構成を示す正面図である。第２実施形態に示すタービン動翼は、第１実施形態と比較して、コンタクトブロック（背側コンタクトブロック５０、腹側コンタクトブロック６０）廻りの構造が異なっている。
　図１３及び図１４に示すように、本実施形態のタービン翼２８のチップシュラウド４３は、フィン４４と背側チップシュラウド２４６と腹側チップシュラウド４８とからなる。本実施形態のチップシュラウド４３は、背側チップシュラウド２４６の形状及び構造が、第１実施形態と異なるが、フィン４４及び腹側チップシュラウド４８の形状及び構造は、第１実施形態と同じ形状及び構造である。
　本実施形態における背側チップシュラウド２４６は、背側コンタクトブロック２５０と、フィン４４に接合し、フィン４４から軸方向下流側に延在する背側カバー板２５１と、からなる。フィン４４と、背側コンタクトブロック２５０と、背側カバー板２５１とは、一体で成形されている。また、背側カバー板２５１は、フィン４４より軸方向下流側の背側翼面４２ａ側であって、前縁４２ｃ側の背側コンタクトブロック２５０側に形成される下流側背側カバー板２５２と、後縁４２ｄ側の腹側コンタクトブロック６０側に形成される下流側腹側カバー板２６６と、を有する。腹側チップシュラウド４８は、第１実施形態と同様の形状及び構造であり、腹側コンタクトブロック６０と腹側カバー板６１とから形成される。腹側カバー板６１は、第１実施形態と同様に、前縁４２ｃ側の上流側背側カバー板５６と後縁４２ｄ側の上流側腹側カバー板６２とから形成されている。
　本実施形態における背側コンタクトブロック２５０は、第１実施形態と同様に、周方向で回転方向の前方側を向く背側コンタクト面（第１面）２１０を有する。背側コンタクトブロック２５０は、背側コンタクト面２１０に対して軸方向下流側の直交する方向に厚みがある構造であり、背側コンタクト面２１０とは軸方向の反対側に延びて、下流側背側カバー板２５２に連結している。背側コンタクトブロック２５０は、軸方向下流側に向かって徐々に厚さが薄くなる傾斜面１１６を有する。背側コンタクトブロック２５０は、背側コンタクト面２１０の周方向反対側の端部であって、軸方向上流側でフィン４４に接合し、軸方向下流側は傾斜面１１６を介して背側チップシュラウド２４６の下流側背側カバー板２５２に接合する。
　図１３に示すように、背側コンタクトブロック２５０の軸方向下流側を向くコンタクトブロック端部２１４は、背側カバー端面６４の一部を形成し、後縁４２ｄ側の下流側腹側カバー端面６４ａに平行に軸方向下流側に延び、下流側背側カバー板２５２の軸方向下流側の端面に接合する。背側コンタクトブロック２５０のコンタクトブロック端部２１４の回転方向の前方側の先端端部２１４ａの軸方向位置は、フィレット１２０の背側チップシュラウド２４６側のフィレット外縁１２０ａが交わる軸方向位置と一致する。
　本実施形態におけるフィン４４より軸方向上流側の腹側コンタクト面１４０及び腹側コンタクトブロック６０並びに腹側コンタクトブロック６０から前縁４２ｃ方向に延びる傾斜面１１６及び腹側カバー板６１（上流側腹側カバー板６２）の構成は、第１実施形態と同様である。
　本実施形態における背側コンタクトブロック２５０は、図６及び図８に示す第１実施形態の態様とは異なっている。すなわち、上述のように、背側コンタクトブロック２５０の軸方向下流側の端面は、コンタクトブロック端部２１４を形成し、コンタクトブロック端部２１４の軸方向上流側の先端端部２１４ａを起点として、後縁４２ｄ側の下流側腹側カバー端面６４ａに平行に軸方向下流側方向に延びる端面である。つまり、本実施形態の背側コンタクト面２１０の形状と、第１実施形態の背側コンタクト面１１０の形状を比較すると、本実施形態の先端端部２１４ａの軸方向の位置と、第１実施形態の先端端部１１４ａの軸方向の位置が異なっている。本実施形態の先端端部２１４ａは、フィン４４の背側チップシュラウド４６側のフィレット外縁１２０ａの軸方向の位置と一致する。一方、第１実施形態の先端端部１１４ａの軸方向の位置は、フィン４４の背側チップシュラウド４６側のフィレット外縁１２０ａの軸方向の位置より軸方向下流側に形成され、フィレット外縁１２０ａからコンタクトブロック端部１１４まの範囲に凹部１１２が形成されている。
　本実施形態における背側コンタクトブロック２５０のコンタクトブロック端部２１４は、タービン動翼２８の鋳造過程で、翼本体４２及びチップシュラウド４３の製造と同時に形成される。
　本実施形態における背側コンタクトブロック２５０の背側コンタクト面２１０に適用されるコーティング１０２の材料及び形成方法は、第１実施形態における材料及び形成方法と同様である。
　但し、本実施形態におけるコーティング形成方法では、図１２に示す第１実施形態のコンタクト面の製造方法に対して、ステップ１６に示す凹部１１２を形成する工程が省略される点が異なっている。すなわち、本実施形態においては、上述のように、背側コンタクトブロック２５０のコンタクトブロック端部２１４は、フィン４４の背側チップシュラウド４６側のフィレット外縁１２０ａの位置である先端端部２１４ａを起点とする端部として、タービン動翼２８の鋳造過程で同時に形成される。従って、本実施形態における背側コンタク面１１０には、第１実施形態における凹部１１２を形成される背側コンタクト面の部分は存在しない。本実施形態では、背側コンタクトブロック２５０のコンタクトブロック端部２１４の軸方向の位置が、剛性の高いフィン４４の付け根の位置と一致する。そのため、隣接する翼の腹側コンタクト面１４０と片当たりによる接触が生じても、剛性の高いフィン４４の付け根近傍の背側コンタクト面２１０で接触するため、背側コンタクト面２１０が損傷する可能性がなく、翼の信頼性が向上する。
　また、本実施形態のコンタクト面の製造方法によれば、第１実施形態におけるコンタクト面の製造方法と比較して、図１２に示す凹部１１２を形成する工程（ステップＳ１６）が省略できるので、作業工程が短縮され、製造コストが低減される。
　本発明に係る一実施形態によれば、隣接する翼のコンタクト面との間で片当たりによる接触が生じても、コンタクト面の剛性が高いフィン４４との付け根の位置近傍で接触するため、コンタクト面の損傷が抑制される。
　１１　圧縮機
　１２　燃焼器
　１３　タービン
　２７　静翼
　２８　動翼（タービン動翼）
　３２　ロータ（回転軸）
　４１　翼根部
　４２　翼本体
　４２ａ　負圧面（背側翼面）
　４２ｂ　正圧面（腹側翼面）
　４２ｃ　前縁
　４２ｄ　後縁
　４３　チップシュラウド
　４３ａ　前縁端部
　４３ｂ　後縁端部
　４４　シールフィン（フィン）
　４４ａ　端面
　４６　背側チップシュラウド
　４７　背側端部領域
　４９　腹側端部領域
　４８　腹側チップシュラウド
　５０、２５０　背側コンタクトブロック
　６０　腹側コンタクトブロック
　５１、２５１　背側カバー板
　５２、２５２　下流側背側カバー板
　５６　上流側背側カバー板
　５４　腹側カバー端面
　５４ａ　上流側背側カバー端面
　６４　背側カバー端面
　６４ａ　下流側腹側カバー端面
　５８、６８　中間接続部
　６１　腹側カバー板
　６２　上流側腹側カバー板
　６６、２６６　下流側腹側カバー板
　７１　隙間
　１００　母材
　１０２　コーティング
　１０２ａ　平坦面
　１１０、２１０　背側コンタクト面（第１面）
　１４０　腹側コンタクト面（第２面）
　１１２、１４２　凹部
　１１２ａ、１４２ａ　凹部傾斜面
　１１４、１４４、２１４　コンタクトブロック端部
　１１６　傾斜面
　１１６ａ　傾斜面外縁
　１２０　フィレット
　１２０ａ　フィレット外縁

Claims (12)

  1. 　正圧面と負圧面とを備える翼本体と、
    　翼本体先端に備えられ、軸方向に前記正圧面から前記負圧面に向けて径方向外側方向に傾くチップシュラウドと、を備え、
    　前記チップシュラウドは、
    　周方向中央部に配置され径方向外側に延伸するフィンと、前記正圧面側の腹側チップシュラウドと前記負圧面側の背側チップシュラウドと、からなり、
    　前記背側チップシュラウドは、前記チップシュラウドの前縁端部に背側コンタクトブロックを含み、
    　前記腹側チップシュラウドは、前記チップシュラウドの後縁端部に腹側コンタクトブロックを含み、
    　前記背側コンタクトブロックは、周方向に向く第１面を備え、
    前記腹側コンタクトブロックは、前記第１面に対し周方向の反対方向を向く第２面を備え、
    　前記第１面又は前記第２面の少なくとも一方の面であって、少なくとも軸方向下流側端部又は径方向外側端部の何れかに凹部が形成されているタービン動翼。
  2. 　前記第１面と周方向に隣接する翼の前記第２面とが対向するように配置されている請求項１に記載のタービン動翼。
  3. 　前記背側チップシュラウドは、
    　前記背側コンタクトブロックと、
    　前記チップシュラウドの径方向内周面縁から前記チップシュラウドの径方向内周面に沿って前記第１面から離間する方向であって、前記フィンの軸方向下流側に延在する背側カバー板と、から形成され、
    　前記腹側チップシュラウドは、
    　前記腹側コンタクトブロックと、
    　前記チップシュラウドの径方向内周面縁から前記チップシュラウドの径方向内周面に沿って前記第２面から離間する方向であって、前記フィンの軸方向上流側に延在する腹側カバー板と、から形成され、
    　前記第１面又は前記第２面を挟んだ周方向の断面視で、前記背側チップシュラウドは、軸方向下流側に向かうと共に、径方向外側に傾斜するように形成され、前記腹側チップシュラウドは、軸方向上流側に向かうと共に、径方向内側に傾斜するように形成されている請求項１または請求項２に記載のタービン動翼。
  4. 　前記第１面と前記第２面の間に形成される隙間の方向を見て、
    　前記第１面から時計回りの方向に、前記第１面と、前記背側チップシュラウドの径方向内側を向く内周面とのなす角度は９０度より小さく、
    　前記第２面から反時計回りの方向に、前記第２面と、前記腹側チップシュラウドの径方向内側を向く内周面とのなす角度は９０度より大きい請求項３に記載のタービン動翼。
  5. 　前記第１面と前記第２面の間に形成される隙間に沿って、前記第１面又は前記第２面の前記軸方向下流側端部に形成された前記凹部は、少なくとも前記第１面又は前記第２面の径方向外側端面及び軸方向下流側端面を含み、径方向内側方向に延在するように形成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のタービン動翼。
  6. 　前記フィンは、フィレットを介して前記コンタクトブロック又はカバー板に結合され、前記第１面と前記第２面の間に形成される隙間に沿って前記軸方向下流側端部に形成される前記凹部の軸方向上流側端は、前記フィレットの軸方向下流側の外縁位置から軸方向上流側の外縁位置の間に形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のタービン動翼。
  7. 　前記チップシュラウドは、前縁端部に設けられ、前記翼本体側に固定端を有し前記固定端から回転方向前方側の自由端である背側カバー端面まで延在する背側端部領域と、
    後縁端部に設けられ、前記翼本体側に固定端を有し、前記固定端から回転方向後方側の自由端である腹側カバー端面まで延在する腹側端部領域と、を含む、
    請求項１から６のいずれか一項に記載のタービン動翼。
  8. 　前記第１面又は前記第２面の前記軸方向下流側端部に形成される前記凹部は、前記凹部の軸方向上流側端の外表面から軸方向下流側端に向かってコンタクト面から周方向に後退する方向に傾斜している請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のタービン動翼。
  9. 　前記第１面又は前記第２面の前記径方向外側端部に形成される前記凹部は、前記凹部の径方向内側端の外表面から径方向外側端に向かって前記フィンに接近する方向に傾斜している請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のタービン動翼。
  10. 　前記第１面を備える前記背側コンタクトブロックは、前記背側コンタクトブロックの軸方向上流側で前記フィンに接合し、軸方向下流側で傾斜面を介して背側カバー板に接合し、
    　前記第２面を備える前記腹側コンタクトブロックは、前記腹側コンタクトブロックの軸方向下流側で前記フィンに接合し、軸方向上流側で傾斜面を介して腹側カバー板に接合する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のタービン動翼。
  11. 　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のタービン動翼を備えるターボ機械。
  12. 　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のタービン動翼の前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方であるコンタクト面を製造するコンタクト面製造方法であって、
    　前記タービン動翼の前記コンタクト面となる面の母材の表面にコーティングを形成するステップと、
    　形成したコーティングの表面を研磨し、平坦にするステップと、
    　前記コーティングの少なくとも軸方向下流側端部又は径方向外側端部を研磨し、凹部を形成するステップと、を有するコンタクト面製造方法。
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