JPH09133003A

JPH09133003A - インテグラルシュラウド翼

Info

Publication number: JPH09133003A
Application number: JP29271995A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iwamoto; 隆史岩本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来、隣接して植設されたインテグラルシュ
ラウド翼のシュラウド部の接合面は、平滑な面とされて
いたため、動翼、若しくはロータの熱伸び等により、接
合面に隙間が生じると、プロファイル部に作用せず動翼
の動力発生に寄与しない漏洩流が増大し、タービン内部
効率が低減する不具合があった。本発明は、このような
不具合を解消する翼の提供を課題とする。【解決手段】プラットフォーム部３をロータ２外周面
に順次植設して、ロータ２外周縁に動翼を形成したと
き、隣接するシュラウド部５の対向面を、相互に嵌合す
る凹凸面を設けた接合面にした。これにより、接合面に
隙間が生じても、凹凸面により流路抵抗が大きくなり、
シュラウド部５の軸方向に流れる漏洩流Ｆ₁、およびプ
ロファイル部４からシール部７へ流れる漏洩流Ｆ₂を少
くでき、タービンの内部効率を向上させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータの外周に組
立てられ、蒸気タービン、またはガスタービンの動翼を
形成するインテグラルシュラウド翼に関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気、若しくは燃焼ガス等の作動流体が
作用して、ロータまわりに回動し、動力を発生させる動
翼には、作動流体が作用するプロファイル部（翼幹部）
の外径端部に配設されるシュラウド部、およびプロファ
イル部の内径端部に配設されるプラットフォーム部を、
一体にして形成したインテグラルシュラウド翼を、ロー
タまわりに植設して形成するものがある。

【０００３】すなわち、プラットフォーム部をロータの
外周周方向に設けた溝に順次嵌め込み、ロータの外周に
動翼を形成したとき、プロファイル部の外周端部には、
隣接する動翼の振動を相互に防止するとともに、外周端
部を密着して、動翼の軸方向、および半径方向の作動流
体の流出を低減し、タービン内部効率の低減を防止する
シュラウド部が、同時に形成されるようにしたものであ
る。しかしながら、従来のインテグラルシュラウド翼で
は、組み立て時に隣接するインテグラルシュラウド翼と
の間で接合し、動翼の外周端部を密閉する接合面は、平
坦なものにされたものが使用されている。

【０００４】このため、タービン運転時には、遠心力、
熱膨張により、動翼、及びロータが伸び、隣接するイン
テグラルシュラウド翼の外径端部に設けられたシュラウ
ド部の接合面に隙間が生じることがある。従って、プロ
ファイル部を流れ、動翼に動力を発生させるための作動
流体の一部が、この隙間を通過して軸方向に流れ、ま
た、プロファイル部側から外径端部のシュラウド部の外
周面側に漏出して、シュラウド部の外周面と動翼を被包
する車室の内周面との設けたラビリンスを通り、動翼入
口側から出口側に漏れ出してしまい、タービンの内部効
率を低下させる不具合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のイン
テグラルシュラウド翼の上述した不具合を解消するた
め、隣接して配設されるインテグラルシュラウド翼のシ
ュラウド部が、相互に接合する対向面の隙間を、タービ
ン運転時においても、小さくして、隙間からの作動流体
の漏出を低減し、タービンの内部効率を向上できるイン
テグラルシュラウド翼を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のイン
テグラルシュラウド翼は、次の手段とした。プラットフ
ォーム部をロータ外周面に植設し、ロータの周方向全周
にインテグラルシュラウド翼を配設したとき、隣接する
シュラウド部の対向する面を、相互に嵌合し、対向する
面の隙間を通って、軸方向に流れる作動流体の流量、お
よびプロファイル部側より動翼の外径端側へ流れる作動
流体の流量を低減するようにした凹凸面が形成された接
合面とした。

【０００７】なお、凹凸面の形状は、シュラウド部の接
合面の軸方向に凹凸を連続して設けたものでも、径方向
に凹凸を連続して設けたものでも、軸方向と傾斜させ、
若しくは曲線状にして、凹凸を連続して設けたものでも
良く、または、これらの凹凸の形状を組合せて接合面を
形成するようにしても良い。すなわち、シュラウド部が
接合する対向する面を相互に嵌合して、シュラウド部の
接合面に生じる隙間を、タービン軸方向に流れる漏洩流
の円滑な流れを阻害し、この流量を低減するとともに、
インテグラルシュラウド翼のプロファイル部側からシュ
ラウド部の外径端部への流れを阻害して、流量を低減
し、動翼の外周端と車室の内周面の間に設けたシール部
からタービン軸方向に流出する流量を低減するものであ
れば良い。

【０００８】タービン運転中には、入口側圧力と出口側
圧力の圧力差により、作動流体は、プロファイル部を流
れる。この圧力差は、シュラウド部にも働いており、運
転中に生ずる隣接するシュラウド部の間隙を通して漏洩
流が発生する。

【０００９】しかしながら、本発明のインテグラルシュ
ラウド翼は、隣接するシュラウド部の接合面に凹凸を設
け、相互に嵌合する構造とする上述の手段により、シュ
ラウド部の間隙を通して流れる漏洩流の流れが、阻害さ
れるため、この流量が低減される。また、プロファイル
部圧力の方が、動翼の外周端、すなわちシュラウド部の
外周面と車室の内周面との間のシール部の圧力より高い
ため、プロファイル側からシュラウド部の間隙を通して
シール部へ流れ出す漏洩流が発生しようとするが、これ
対しても隣接するシュラウドの接合面を凹凸を設けた構
造とする上述の手段により、流路抵抗が大きくなり、同
様にこの漏洩流が低減される。

【００１０】これにより、動翼に作用することなく、動
翼を通過する作動流体の流量を低減することができ、動
翼に流入した作動流体を動翼の作動に有効に働かせるこ
とができ、タービンの内部効率を向上させることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のインテグラルシュ
ラウド翼の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。

【００１２】図１は、本発明のインテグラルシュラウド
翼の実施の第１形態を示す斜視図である。図において、
１は基端部のプラットフォーム部３、プロファイル部
４、および外径端部のシュラウド部５を一体成形したイ
ンテグラルシュラウド翼（以下単に翼という）である。
翼１は、プラットフォーム部３をロータ２の外周面に設
けた溝に、順次嵌合して、ロータ２の全周に植設され、
動翼を形成する。また、プロファイル部４は、断面形状
が翼形に形成されており、入口側ＩＮより出口側ＯＵＴ
に通過する蒸気等の作動流体６の作用により、ロータ２
まわりに動力を発生する。

【００１３】また、プロファイル部４の外径端部に一体
成形されたシュラウド部５は、翼１がロータ２の全周に
わたり植設され動翼を形成したとき、隣接する翼１のシ
ュラウド部５と接合する接合面をあらかじめ凹凸に加工
しておき、ロータ２への植込時に、一方のシュラウド部
５に設けた凹部と隣接する他方のシュラウド部に設けた
凸部、一方のシュラウド部５の凸部と他方のシュラウド
５の凹部を、それぞれ対応させて配置して、互いに嵌合
させ、密着させるようにしている。

【００１４】この隣接するシュラウド部５の接合面に設
ける凹凸の形状としては、多くのものが考えられる。図
２は、この接合面の凹凸の形状を模式的に示したもので
ある。図においては、作動流体６の入口側ＩＮの凹凸面
を軸方向に配置し、出口側ＯＵＴの凹凸面を径方向に配
置した、図１に示す接合面を図２（ａ）で表す要領で示
すようにしている。

【００１５】図に示すように、接合面に設ける凹凸の形
状としては、軸方向に設ける凹凸面と径方向に設ける凹
凸面の配置関係を、図２（ａ）のものから変えた図２
（ｂ）、図２（ｃ）、軸方向に設ける凹凸面と径方向に
設ける凹凸面を結合した図２（ｄ）、軸方向にのみ凹凸
面を設けた図２（ｅ）、径方向にのみ凹凸面を設けた図
２（ｆ）、凹凸面の形状を曲線にした図２（ｇ）、凹凸
面と形状を軸方向と傾斜させた図２（ｈ）、図２（ｄ）
と図２（ｈ）を組合せた形状にした図２（ｉ）、および
凹凸面の形状を折り曲げた形状にした図２（ｊ）等、種
々のバリエーションが考えられる。

【００１６】何れにしても、前述したように、ロータ２
への翼１の植込み時に、一方のシュラウド部５の接合面
に設けた凹、又は凸部に、隣接する他方のシュラウド部
５の接合面に設けた凸、又は凹部を嵌合させて、接合面
を密着するようにしている。また、プロファイル５の外
周面と動翼を被包して設けられる車室の内周面との間に
形成されるシール部７には、図示省略したラビリンスが
配設されており、シール部７を軸方向に流れる作動流体
の流体抵抗を大きくしてシール部７からの漏洩流量を低
減するようにしている。

【００１７】本実施の形態の翼１は、上述のように構成
されているので、タービン運転中、作動流体６には、図
３（ｂ）に示すように、翼１の入口側ＩＮの圧力Ｐ_INと
出口側ＯＵＴ圧力Ｐ_OUTには、圧力差（Ｐ_OUT＜Ｐ_IN）
が生じており、この圧力差により作動流体６は、図３
（ａ）に示すように、プロファイル部４の周辺を流れ翼
１に動力を発生させる。また、この圧力差はシュラウド
部５にも発生しており、運転中に生ずる、隣接するシュ
ラウド部５の接合面の熱膨張、又は回転に伴う遠心力、
により生じる接合面の間隙を通して漏洩流Ｆ₁が発生す
る。

【００１８】しかしながら、隣接するシュラウド５の接
合面に凹凸面が設けられ、相互に嵌合する本実施の形態
の構造としたことにより、シュラウド部５の接合面の間
隙を通って軸方向に流れる漏洩流Ｆ₁の流れが阻害され
るため、この流量を低減させることができる。また、図
３（ｂ）に示すように、軸方向の同一位置では、プロフ
ァイル部４を軸方向に流れる作動流体の圧力Ｐ_PROFILE
の方が、シール部７を軸方向に流れる作動流体の圧力Ｐ
_SEALより高いため、プロファイル部４からシュラウド部
５の接合面の間隙を通って、シール部７へ流れ出す漏洩
流Ｆ₂が発生するが、これに対しても隣接するシュラウ
ドの接合面に径方向凹凸面を設けた接合面構造とするこ
とにより流路抵抗が大きくなり、同様にこの漏洩流を低
減させることができる。

【００１９】これにより、シール部７を軸方向に通過し
て翼１に作用することなく、又は部分的に作用するだけ
で、翼１を通過する作動流体６の流量を低減することが
でき、タービンの内部効率を向上させることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のインテグラ
ルシュラウド翼によれば、特許請求の範囲に示す構成に
より、次の効果が得られる。隣接するシュラウド部が接
合する接合面に設けられた凹凸面により、タービン運転
時に、遠心力、熱膨張により、動翼、およびロータが伸
び、接合面に隙間が発生するようなことがあっても、接
合面を通過する漏洩流の流路抵抗が大きくなり、漏洩流
の円滑な流れを阻害することによって、この流量を低減
し、タービンの内部効率の向上を達成させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインテグラルシュラウド翼の実施の第
１形態を示す斜視図、

【図２】図１に示すシュラウド部接合面を示す図で、図
２（ａ）は図１のシュラウド部接合面正面図、図２
（ｂ）、および図２（ｃ）は図２（ａ）に示す接合面の
軸方向、および径方向に設ける凹凸面の配置を変えた接
合面正面図、図２（ｄ）は軸方向、および径方向の凹凸
面を結合した接合面正面図、図２（ｅ）は軸方向の凹凸
面のみを設けた接合面正面図、図２（ｆ）は径方向の凹
凸面のみを設けた接合面正面図、図２（ｇ）は凹凸面を
曲線状にした接合面正面図、図２（ｈ）は凹凸面を軸方
向から傾斜させた接合面正面図、図２（ｉ）は図２
（ｄ）と図２（ｈ）を組合せた凹凸面にした接合面正面
図、図２（ｊ）は凹凸面を折曲げ形状にした接合面正面
図、

【図３】図１に示すインテグラルシュラウド翼を通過す
る作動流体の状態を示す図で、図３（ａ）は作動流体の
流れ状態を示す側面図、図３（ｂ）はインテグラルシュ
ラウド翼の各部の圧力状態を示す図である。

【符号の説明】

１インテグラルシュラウド翼（翼）２ロータ３プラットフォーム部４プロファイル部５シュラウド部６作動流体７シール部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外径端部のシュラウド部、内径端部のプ
ラットフォーム部、およびプロファイル部を一体成形し
て動翼を形成するインテグラルシュラウド翼において、
前記プラットフォーム部をロータ外周面に順次植設し、
前記ロータ周縁に前記動翼を形成したとき、隣接する前
記シュラウド部の対向面が、相互に嵌合する凹凸面にさ
れた接合面に形成されていることを特徴とするインテグ
ラルシュラウド翼。