JPH02108801A - タービン動翼 - Google Patents

タービン動翼

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JPH02108801A
JPH02108801A JP1222751A JP22275189A JPH02108801A JP H02108801 A JPH02108801 A JP H02108801A JP 1222751 A JP1222751 A JP 1222751A JP 22275189 A JP22275189 A JP 22275189A JP H02108801 A JPH02108801 A JP H02108801A
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turbine rotor
shroud
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JP1222751A
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Brian J Wickerson
ブライアン・ジェームス・ウィッカーソン
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Rolls Royce PLC
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Rolls Royce PLC
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービン動翼、殊に軸流タービンに用いるシュ
ラウド付きタービン動翼に関する。
軸流タービンの効率は、中でも、タービン動翼の半径方
向外方端と通常それを取巻くケーシングとの間の隙間に
より決まる。隙間が大き過ぎると、この隙間を通ってガ
ス漏れが生してタービン効率を下げる。しかし、隙間が
小さ過ぎると、状況によって、動翼とケーシングが破壊
的な接触を生ずる恐れがある。
この漏れを減する一方法は、タービン動翼の各々の半径
方向外方端にシュラウド部材を設けることである。隣り
合わせのタービン動翼のシュラウド部材が協働してガス
漏れ流に対する円環形防壁を画成する。
を効なガス漏れ防壁を与え、動翼振動の問題を軽減する
ために、隣り合せのシュラウド部材が協働して強固な円
環形構造材を画成するように相互に衝接することを保証
する処置がとられる。それには、衝接するシュラウド表
面に硬質の耐摩合金被膜を設ける必要が生ずる。しかし
実際上、そのような被膜は非常に高温になり勝ちである
ために、遠心荷重によるクリープ押出しと焼損の両方を
生ずる可能性があることが時として判っている。両方の
現象とも、隣り合せのシュラウドの間に隙間を生じさせ
、隙間を通るガス漏れの結果タービン効率は下り、動翼
振動の問題が生ずる可能性がある。
本発明の目的は、クリープ押出しと焼…の問題を軽減す
るように、タービン運転中に冷却されるように仕組まれ
ている硬質耐摩合金被膜を衝接表面に有するシュラウド
付きタービン動翼を与えることである。
本発明によれば、タービン動翼にはそれを回転円板の周
囲に取付けるための装置が一端に、またツユラウド部材
が他端に設けられ、前記シュラド部材には、運転中隣接
する同形のタービン動翼のシュラウド部材の対応する部
分上の対応する表面に衝接するようにされた表面を有す
る部分が設けられ、前記ｉＩｊ接部骨部分なくとも一つ
は前記シュラウド部材の内部にある管装置によって冷却
流体源に連結されており、前記管装置は部分的に前記少
なくとも一つの衝接部分によって画成されていて運転中
、前記管装置を通る冷却流体の流れが前記街（妻部分の
冷却を与えるようになっており、前記衝接部分の付加的
冷却を与えるために、前記少なくとも一つの衝接部分の
外部領域上に前記冷却流体の流れを与えるような方向に
前記管装置から前記冷却流体を排出するような配置と形
態を有する少なくとも１個の冷却流体排出口が前記管装
置に付加的に設けられている。
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の詳細な説明す
る。
第１図を参照すると、ダクテッドファン・ガスタービン
エンジンｌＯは従来の配置のもので、軸方向の流れの順
序に、空気取入口１１、）７ン１２、中圧圧ｌｌｉｉ機
１３、高圧圧縮機１４、燃焼装置１５、高圧タビン１６
、中圧タービン１７、低圧タービン１８（各タービンは
それぞれ高圧圧縮機１４、中圧圧縮機１３、ファン１２
に連結される）、および排気ノズル１９を有する。エン
ジン１０の機能は従来の態様であり、空気取入口１１を
通して引き込まれた空気は２つの流れに分割され、一方
は推力を与え、他方は中圧圧縮ａ１３に向けられる。中
圧圧縮機１３からの空気はさらに高圧圧縮機１４により
圧縮された後、燃料と混合され、混合気は燃焼装置１５
の中で燃焼させられる。生じた排気はつぎに高圧タービ
ン１６、中圧タービン１７および低圧タービン１８を通
って膨張してそれぞれを駆動した後、排気ノズル１９か
ら排出されて、付加的な推力を生ずる。
第２図を参照すると、高圧タービン１６のローター段の
一部がより明らかに示される。ローター段は半径方向に
延在する複数の動翼２１を周囲に取付けられた円板２０
を含む。円板２０に動翼２１を係止するように円板２０
の周囲に設けられた対応形状のみぞ２３の中に位置決め
される、いわゆるクリスマストリー状の断面形を有する
翼根部分２２を、各動翼２１がその半径方向内方端に有
する。翼形部分２４が翼根部分２２から延在し、シュラ
ウド部材２５に終っている。動翼２１のシュラウド部材
２５は第２図に示される態様で協働して円環形シュラウ
ドを画成し、これが次に高圧タービンＩ６を通る排気通
路の半径方向外方境界の一部分を画成するのに役立つ。
第３図を参照すると、シュラウド部材２５の構造がより
明らかに示される。各シュラウド部材２５は円周方向に
隔置された、２つの平行な面２Ｇ、２７を有し、これら
の面は隣りのシュラウド部材２５の対応する面２６．２
７に衝接するように配置される。
面２６．２７は軸線に対して傾斜し、シュラウド部材円
周方向端部２８の残り部分に対してほぼ直角である。そ
のうえ、隣り合せのシュラウド部材２５の円周方向端部
の間に小さな隙間２９が画成されるように、シュラウド
部材２８が装置される。
隣りの面２６との衝接に耐えることができるように、シ
ュラウド部材２５の残部よりも硬い合金の被膜３０によ
ってシュラウド部材衝接面２６が画成される。
エンジン運転中、許容可能の低い温度に被膜３゜が保た
れることを保証するために、動翼翼形部分２４の中にあ
る冷却空気通路から抽出される冷却空気流によって被膜
が冷却されるような仕組みになっている。より具体的に
は、各シュラウド部材２５の被膜３０の一つが、シュラ
ウド部材２５の中に画成される管３２によって、翼形部
分２４内にある冷却空気通路３１と連通ずる。翼形部分
の中の冷却空気通路３１は、翼形部分２４の冷却を与え
るために通常、翼形部分２４の中に存在するものであり
、従来の態様で、中圧圧縮機１３がら空気を供給される
。
第４図で判るように、矩形断面形を有する管３２は、例
えば溶接によって硬質合金被膜３０をシュラウド部材２
５に適用する前に、放電加工として知られる技法により
製作される。放電加工作業の初期段階中に、被膜３０の
領域において管３２の断面面積を拡げるように、加工用
電極を揺動させる。これは、被膜３０のできるだけ広く
を管３２の内部に露出させるためである。従って、管３
２の主要部は、管３２を中に配置するシュラウド部材２
５によって画成されるけれども、管３２の一部は被＋１
９３０により画成されることが判る。
運転中、翼形部分の通路３１からの冷却空気は管３２の
中に流れて被膜３０に係合することにより被膜３０の衝
突冷却を与え、ついで隣りのシュラウド部材２５の衝接
する被膜３０の伝熱冷却を与える。つぎに、冷却空気は
、被膜３０に隣接するシュラウド部材２５の半径方向内
方面に設けられた３個の孔３３を通して管３２から排出
される。第５図で判るように、孔３３は傾斜角を有する
ので、排出された冷却空気は被膜３０の外部の部分の上
を流れ、同時に隣りのシュラウド部材２５の衝接する被
１１９３０の外部の部分の上にも流れ、それにより両方
の被膜３０の薄膜冷却を与える。
従って、冷却空気管３２の各々はそれが連合する被膜３
０と、隣りのシュラウド部材２５の衝接する被膜３０と
、の双方の冷却を与えることが判る。それ故に、シュラ
ウド部材２５の各々には、その反対向きの円周方向端部
に２つの衝接面２６が設けられているが、これらの面２
６の有効な冷却を与えるのに、各ツユラウド部材２５内
に１個の冷却空気管３２さえあればよい。しかし、伏況
によっては、シュラウド部材２５の衝接表面２６の両方
に冷却空気流を与えるために、シュラウド部材２５の各
々の中に２個の冷却空気管３２を設けることが好ましい
こともある。
よって、シュラウド部材２５の被膜３０はそれぞれ効果
的に冷却され、それによって、これらの被膜３０のクリ
ープ押出し、または焼損の何れの可能性をも減する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による動翼を含むタービンを有するダ
クテッドファン・ガスタービンエンジンの上半部の側断
面図、 第２図は、第１図に示すダクテッドファン・ガスタービ
ンエンジンのタービンの一部分の分解斜視図、 第３図は、第２図の断面Ａ−Ａから見た図、第４図は、
第３図の切断線Ｂ−Ｂにそう断面図、第５図は、第３図
の切断線Ｃ−Ｃにそう断面図である。 ２１・・・動翼 ２５・・・シュラウド部材 ２６．２７・・・衝接表面 ３２・・・管装置 （外４名）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、一端に回転円板の周囲に取付けるための装置が、ま
    た反対端にシュラウド部材が、それぞれ設けられたター
    ビン動翼であって、運転時に隣接する同形のタービン動
    翼のシュラウド部材の対応部分上の対応表面に衝接する
    ようにされた表面が前記シュラウド部材に設けられ、管
    装置が前記衝接部分の少なくとも１個を冷却流体源に連
    結し、前記管装置は前記シュラウド部材の内部にあって
    少なくとも１個の衝接部分により部分的に画成されるの
    で、運転中、前記管装置を通る冷却流体の流れは前記衝
    接部分の冷却を与え、前記少なくとも１個の衝接部分の
    付加的冷却を与えるためにその衝接部分の外部領域上に
    前記冷却流体の流れを与えるような方向に前記管装置か
    ら前記冷却流体を排出するような位置と形態を有する少
    なくとも１個の冷却流体排出孔が前記管装置に付加的に
    設けられている、タービン動翼。 ２、前記冷却流体管装置は前記衝接部分の衝突冷却を与
    えるように装置されている、請求項１記載のタービン動
    翼。 ３、前記動翼の冷却を与えるために長手方向に延在する
    冷却流体通路が前記動翼に設けられ、前記冷却流体通路
    は前記管装置に流体連通して前記冷却流体源を構成する
    、請求項１記載のタービン動翼。 ４、前記衝接表面は隣り合せのシュラウド部材の対向す
    る表面の一部のみを構成する、請求項１記載のタービン
    動翼。 ５、前記管装置の、前記衝接部分によって画成されない
    部分は前記シュラウド部材によって画成される、請求項
    １記載のタービン動翼。 ６、前記少なくとも１個の冷却流体排出孔は、前記シュ
    ラウド部材の半径方向内方表面に設けられる、請求項１
    記載のタービン動翼。 ７、前記シュラウド部材の各円周方向端部に１個ずつ、
    計２個の衝接表面が前記シュラウド部材に設けられる、
    請求項１記載のタービン動翼。 ８、前記冷却流体が空気である、請求項１記載のタービ
    ン動翼。
JP1222751A 1988-09-30 1989-08-29 タービン動翼 Pending JPH02108801A (ja)

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