JPH1162506A - 軸流ターボ機械動翼 - Google Patents

軸流ターボ機械動翼

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Publication number
JPH1162506A
JPH1162506A JP21632497A JP21632497A JPH1162506A JP H1162506 A JPH1162506 A JP H1162506A JP 21632497 A JP21632497 A JP 21632497A JP 21632497 A JP21632497 A JP 21632497A JP H1162506 A JPH1162506 A JP H1162506A
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JP
Japan
Prior art keywords
blade
tip
section
rotor
cross
Prior art date
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Pending
Application number
JP21632497A
Other languages
English (en)
Inventor
Eisaku Ito
栄作 伊藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP21632497A priority Critical patent/JPH1162506A/ja
Publication of JPH1162506A publication Critical patent/JPH1162506A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/20Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ガスタービンの動翼等の軸流ター
ボ機械動翼に関する。従来の動翼は、先端部のコード長
さが狭くされたテーパ翼にされているため、チップケー
シング内周面と動翼のチップ断面との間のチップクリア
ランスから流出する作動流体の量が大きくなり、クリア
ランス損失の大きいタービン効率の悪いものとなってい
た。本発明は、チップ断面のコード長を長くして、クリ
アランス損失を小さくし、効率の良い軸流ターボ機械動
翼の提供を課題とする。 【解決手段】 本発明の軸流ターボ機械動翼は、ロータ
の外周に植設され、静翼から流入する作動流体10でロ
ータを回動する軸流ターボ機械の動翼において、前記動
翼1のチップ断面のコード長さCTIP が、チップ以外の
翼形部4の断面におけるコード長さCMED と同等以上の
長さになる構成にした。これにより、チップクリアラン
スδからの漏洩流量11を少くし、クリアランス損失を
低減させることができ、ターボ機械の効率を向上させる
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、蒸気タービン動
翼、その他の軸流ターボ機械の動翼等、特にガスタービ
ンのタービン動翼に適用され、ケーシング内周面と動翼
のチップの間から流出する作動流体の漏洩を少くして、
タービン効率を向上させるようにした軸流ターボ機械動
翼に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の軸流ターボ機械の動翼、例えば、
ロータ外周に周方向に植設され、静翼から噴出し、翼間
を通過させるようにした作動流体で回動させて、動力を
発生させるガスタービンの動翼は、図2に示すように構
成されている。
【0003】すなわち、動翼01は、図示省略したロー
タ外周に嵌合され、動翼01をロータの周方向に等ピッ
チにして配設する翼根部02、翼根部02の外方に設け
られ、翼間を通過する作動流体010の流路底部を形成
するプラットフォーム03、プラットフォーム03から
外方に突出して設けられ、動翼01の上流側に設置され
た、図示省略した静翼から噴出する作動流体010が作
用して、この作動流体010の流体力によってロータを
周方向に回動させる翼形部04、翼形部04の外周端に
形成されるチップ断面05から形成される。
【0004】このような、動翼01はロータを含めてチ
ップケーシング06内に被包された状態で収容されて作
動するので、静止しているチップケーシング06の内周
面とロータまわりに回動する動翼01のチップ断面05
との間には、チップクリアランスδを設ける必要があ
る。
【0005】従って、静翼から噴出し動翼01の上流側
に流入する作動流体010の一部は、このチップクリア
ランスδから漏洩する漏洩流011となって、動翼01
の外周縁を通過し、動翼01の動力発生には、殆んど寄
与せず、この漏洩流011が多くなることは、ガスター
ビンの効率低下の一因となる。
【0006】このため、チップ断面05には隣接して設
けた動翼01の間を連結して、動翼01に発生する振動
を低減するようにした、図示省略した外側シュラウドの
外周面、又はチップケーシング06の内周面からフィン
をチップクリアランスδ内に突出させて、チップクリア
ランスδを小さくして漏洩流011を低減する試みがな
されている。
【0007】しかしながら、図に示すように、従来のガ
スタービンの動翼01では、翼高さ方向にコード長さが
小さくなるテーパが設けられ、図2(b)に示すよう
に、動翼01のチップ断面05のコード長CTIP は、図
2(c)に示すチップ断面05以外の翼形部04断面の
コード長CMED に比較して、通常短くされているため、
チップクリアランスδとチップ断面05のコード長C
TIP の比δ/CTIP が大きくなり、このチップクリアラ
ンスδから漏洩する作動流体011の漏洩量が多くな
り、いわゆるクリアランス損失CLが増大する。
【0008】すなわち、図3に示すように、δ/CTIP
とクリアランス損失CLとは、略リニアな関係にあり、
従来の動翼01形状のように翼高さ方向にテーパを設
け、チップの断面05のコード長CTIP が短くなるよう
にすると、チップケーシング06の内周面とチップ断面
05との間隔、いわゆる、チップクリアランスδは、ロ
ータの捩り振動、動翼01の熱伸び量等の別の要因から
必然的に所定の大きさにしておく必要があるために、図
3に黒丸で示すように、チップクリアランスδとチップ
断面05のコード長CTIP からなる、パラメータδ/C
TIP が大きくなり、これに伴いパラメータδ/CTIP
大きさに略比例して変動するクリアランス損失CLが大
きくなり、タービン効率が低下するという問題点があっ
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガスタービ
ンの動翼に代表される、従来の軸流ターボ機械動翼の上
述した不具合を解消するため、動翼のチップ断面に形成
される翼型のコード長C TIP を極力大きくなるようにし
て、チップクリアランスδとチップ断面のコード長C
TIP との比δ/CTIP ができる限り小さくなるようにし
て、クリアランス損失CLを小さくし、軸流ターボ機械
の効率を向上させることのできる軸流ターボ機械動翼を
提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の軸流
ターボ機械の動翼は、次の手段とした。ロータの外周に
植設され、静翼から流入する作動流体でロータを回動す
る軸流ターボ機械の動翼において、前記動翼のチップ断
面のコード長さが、チップ断面以外の翼形部の断面にお
けるコード長さと同等以上の長さになるようにした。
【0011】なお、コード長とは翼型に形成された動翼
の前縁と後縁とを直線で結んだ長さをいう。
【0012】また、チップ以外の翼形部における断面の
コード長さは、チップ断面のコード長さより短くされて
いる限り、テーパ翼の如く翼根部からチップ断面に向け
て翼形部のコード長さが漸減するようにしたものでなく
ても良いものである。
【0013】本発明の軸流ターボ機械動翼は、上述の手
段により、チップ断面のコード長さCTIP と翼形部断面
における断面のコード長さCMED をCTIP >CMED
し、チップ断面のコード長CTIP を大きくしたことによ
り、チップクリアランスδ一定にした条件のもとで、δ
/CTIP で定義されるパラメータを小さくすることがで
きる。
【0014】これにより、図3に示すように、クリアラ
ンス損失をδ/CTIP の減少に対応して、略直線的に低
減することができ、ターボ機械の効率を向上させること
ができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の軸流ターボ機械動
翼の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。図1
は、本発明の軸流ターボ機械動翼の実施の第1形態とし
てのガスタービンの動翼を示す図で、図1(a)は側面
図、図1(b)はチップ断面図、図1(c)は翼形部断
面における断面図である。
【0016】動翼1は、図に示すようにロータ外周に設
けられた嵌合部に嵌合され、動翼1をロータの周方向に
植設して等ピッチに配設する翼根部2、翼根部2の外径
部に設けられ、翼間を通過する作動流体10の流路底部
を形成するプラットフォーム3、プラットフォーム3か
ら外径方向に突出して設けられ、動翼01の上流側に設
置された、図示省略した静翼で加速されるとともに、流
れ方向が決められて噴出する作動流体1が作用し、この
作動流体10の流体力によってロータを周方向に回動さ
せて動力を発生させる翼形部4、翼形部4の最外径端に
形成されるチップ断面5から形成される。
【0017】このような、図示省略したロータの外周に
配設された動翼1は、ロータとともにチップケーシング
6内に被包された状態で収容されて作動する。このよう
に、ガスタービン動翼1は、静止しているチップケーシ
ング6の内部で回動するようにしているので、最外径端
のチップ断面5とチップケーシング6の内周面との間に
は、チップクリアランスδを設ける必要がある。すなわ
ち、静翼から噴出し動翼1に流入する作動流体10は、
翼形部4の翼間を通過してロータを回動させ、また一部
は、このチップクリアランスδから漏洩する漏洩流11
となって、動翼1の外周縁を通過し、動翼01の動力発
生には殆んど寄与しない流れを形成する。
【0018】このため、チップ断面5には、隣接して設
けた動翼1の間を連結して、動翼01に発生する振動を
低減するようにした、図示省略した外側シュラウドの外
周面、又はケーシング6の内周面からフィンを突出させ
るようにして、チップクリアランスδを小さくして、漏
洩流11量を低減するようにしている。
【0019】また、図1(a)に示すように、翼形部4
は翼根部2からチップ断面5に向けて、略ストレートの
コード長になるような翼高さ方向の形状にされて、図1
(b)に示すように、チップ断面5の翼型形状のコード
長さCTIP は、図1(c)に示す翼形部4の任意の翼高
さ位置の水平断面の翼型形状のコード長さCMED より長
い、CTIP >CMED になるようにしている。
【0020】このように、動翼1の翼高さ方向にコード
長が小さくなるテーパを設けることなく、むしろ翼高さ
方向にコード長が大きくなるテーパを設けるようにし
て、チップ断面5のコード長CTIP を長くすることによ
り、チップケーシング6の内周面とチップ断面5との間
隔は、チップクリアランスδが、ロータの捩り振動、動
翼1の熱伸び量等から必然的に所定の大きさにしておく
必要があるために、換言すればチップクリアランスδは
ガスタービンの仕様により略一定にする必要があるため
に、チップクリアランスδとチップ断面のコード長C
TIP から決る、パラメータδ/CTIP が小さくなり、従
来のガスタービンの動翼01における、図3に示す黒丸
位置から白丸位置のパラメータδ/CTIP に低減する。
【0021】このパラメータδ/CTIP の低減により、
クリアランス損失CLも略直線的小さくなり、漏洩流量
11が低減してタービン効率が向上する。
【0022】なお、実施の形態では、翼形部4の翼高さ
方向のコード長さを同じ長さにしているが、外径方向に
向けて大きな長さのものにすることもできるものであ
る。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の軸流ター
ボ機械動翼は、ロータの外周に植設され、静翼から流入
する作動流体でロータを回動するようにした、軸流ター
ボ機械の動翼において、前記動翼のチップ断面のコード
長さが、チップ以外の翼形部の断面におけるコード長さ
と同等以上の長さになる構成にした。
【0024】このように、チップ断面のコード長さと翼
形部断面におけるコード長さをCTI P >CMED とし、チ
ップ断面のコード長さを大きくしたことにより、チップ
クリアランス一定の条件のもとで、δ/CTIP で定義さ
れるパラメータを小さくすることができ、このパラメー
タの低下に対応させてチップクリアランスからの漏洩流
量を少くし、クリアランス損失を低減させることがで
き、ターボ機械の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軸流ターボ機械動翼の実施の第1形態
としてのガスタービン動翼を示す図で、図1(a)は側
面図、図1(b)はチップ断面図、図1(c)は翼形部
の任意の高さでの断面図、
【図2】従来のガスタービン動翼を示す図で、図2
(a)は側面図、図2(b)はチップ断面図、図2
(c)は翼形部の任意の高さでの断面図、
【図3】チップクリアランスδとチップ断面のコード長
さの比とクリアランス損失の関係を示す図である。
【符号の説明】
1,01 動翼 2,02 翼根部 3,03 プラットフォーム 4,04 翼形部 5,05 チップ断面 6,06 チップケーシング 10,010 作動流体 11,011 漏洩流 δ チップクリアランス CTIP チップ断面のコード長 CMED 翼型部断面におけるコード長 CL クリアランス損失

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータの外周に植設され、静翼から流入
    する作動流体で回動する軸流ターボ機械の動翼におい
    て、前記動翼のチップ断面の翼型におけるコード長さ
    が、チップ断面以外の翼形部における断面翼型のコード
    長さと同等以上の長さにされていることを特徴とする軸
    流ターボ機械動翼。
JP21632497A 1997-08-11 1997-08-11 軸流ターボ機械動翼 Pending JPH1162506A (ja)

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JP21632497A JPH1162506A (ja) 1997-08-11 1997-08-11 軸流ターボ機械動翼

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