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公開番号2022138133
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-22
出願番号2022032069
出願日2022-03-02
発明の名称ウィングの下に突出部を有するタービンブレード先端シュラウド
出願人ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
代理人個人
主分類F01D 5/20 20060101AFI20220914BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】タービンブレード先端シュラウドを提供する。
【解決手段】先端シュラウド220は、その半径方向外側端部222で翼形部202に結合するように構成された一対の対向して軸方向に延在するウィング232、234を含む。先端シュラウドはまた、一対の対向して軸方向に延在するウィングから半径方向に延在する先端レール250を含む。先端シュラウド表面プロファイルは、先端レールの下流側254および/または上流側252、先端シュラウドの前方Zノッチ276、および/またはウィング234の下流側半径方向内面242の表面プロファイルであってもよい。表面プロファイルは、それぞれの表に記述されているXおよびY、場合によってはZのデカルト座標値の少なくとも一部、ならびに厚さに実質的に一致する公称プロファイルを有することができる。
【選択図】図8A
特許請求の範囲【請求項1】
根元端部(212)から半径方向外側端部(222)まで延在する翼形部(202)であって、正圧側面(204)、および前記正圧側面(204)に対向する負圧側面(206)を有する翼形部(202)と、
前記半径方向外側端部(222)から延在し、ウィング(234)を含む先端シュラウド(220)と、
前記半径方向外側端部(222)を前記先端シュラウド(220)に結合する負圧側フィレット(280)と、
前記翼形部(202)の前記半径方向外側端部(222)、前記負圧側フィレット(280)、および前記ウィング(234)の半径方向内面(242)に沿って前記ウィング(234)の軸方向縁部まで延在する突出部(282)と
を備える、タービンブレード(200)。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
前記突出部(282)は、前記翼形部(202)の翼弦長(286)の約25~35%以内の位置において、前記翼形部(202)の前記半径方向外側端部(222)に沿って延在する、請求項1に記載のタービンブレード(200)。
【請求項3】
前記ウィング(234)は、前記翼形部(202)の前記半径方向外側端部(222)で前記翼形部(202)に結合するように構成された、一対の対向して軸方向に延在するウィング(232、234)の一方であり、前記先端シュラウド(220)は、
前記一対の対向して軸方向に延在するウィング(232、234)から半径方向に延在する先端レール(250)であって、下流側(254)、および前記下流側(254)に対向する上流側(252)を有し、最も前方かつ半径方向に最も外側の原点(260)を有する、先端レール(250)
をさらに備え、
前記先端レール(250)の前記下流側(254)上の前記ウィング(234)の前記半径方向内面(242)は、前記負圧側フィレット(280)および前記突出部(282)の少なくとも一部を画定し、前記半径方向内面(242)は、表IVに記述され、前記最も前方かつ半径方向に最も外側の原点(260)を起点とするX、Y、Zのデカルト座標値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有し、前記デカルト座標値は、前記X、Y、およびZ値に、先端レールX方向最小範囲(270)を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、前記X、Y、およびZ値は互いに滑らかに接合されて、下流側(254)半径方向内面(242)プロファイルを形成する、請求項1に記載のタービンブレード(200)。
【請求項4】
前記先端レール(250)の前記上流側(252)は、表Iに記述され、前記最も前方かつ半径方向に最も外側の原点(260)を起点とするX、Y、およびZのデカルト座標値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有し、前記デカルト座標値は、前記X、Y、およびZ値に、距離の単位で表される前記先端レールX方向最小範囲(270)を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、前記X、Y、およびZ値は線によって接続されて、先端レール(250)上流側(252)プロファイルを画定する、請求項3に記載のタービンブレード(200)。
【請求項5】
前記先端レール(250)の前記下流側(254)は、表IIに記述され、前記最も前方かつ半径方向に最も外側の原点(260)を起点とするX、Y、およびZのデカルト座標値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有し、前記デカルト座標値は、X、Y、およびZ値に、距離の単位で表される前記先端レールX方向最小範囲(270)を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、前記X、Y、およびZ値は線によって接続されて、先端レール(250)下流側(254)プロファイルを画定する、請求項3に記載のタービンブレード(200)。
【請求項6】
前記先端シュラウド(220)は、表IIIに記述され、前記最も前方かつ半径方向に最も外側の原点(260)を起点とするX、Y、Zのデカルト座標値および厚さ値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有する先端Zノッチ表面(276)をさらに備え、前記デカルト座標値は、前記値に前記先端レールX方向最小範囲(270)を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、XおよびY値は互いに滑らかに接合されて、先端Zノッチ表面(276)プロファイルを形成し、
各XおよびY座標値における前記先端Zノッチ表面(276)プロファイルの厚さ(Thk)は、対応するZ値から半径方向内側に延在する、請求項1に記載のタービンブレード(200)。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本明細書で開示される主題は、ターボ機械に関する。より詳細には、本明細書に開示される主題は、タービンブレード先端シュラウドの表面プロファイルおよびウィングの下に突出部を有する先端シュラウドに関する。
続きを表示(約 2,500 文字)【背景技術】
【0002】
一部のジェット航空機および単純または複合サイクル発電プラントシステムは、それらの構成および動作においてタービン、またはいわゆるターボ機械を利用する。これらのタービンの一部は、動作中に流体の流れに曝露される翼形部(例えば、タービンノズル、ブレード、翼形部など)を利用する。これらの翼形部は、流体の流れと空気力学的に相互作用し、発電の一部としてこれらの流体の流れからエネルギーを生成するように構成される。例えば、翼形部は、推力を生成するため、運動エネルギーを機械的エネルギーに変換するため、および/または熱エネルギーを機械的エネルギーに変換するために使用される場合がある。この相互作用および変換の結果として、これらの翼形部の空気力学的特性は、システムおよびタービンの動作、性能、推力、効率、信頼性および動力における損失を引き起こす場合がある。さらに、動作中、翼形部の半径方向外側端部の先端シュラウドは、固定構成要素と相互作用して高温ガスを翼形部に向けて導く。この相互作用および変換により、これらの先端シュラウドの空気力学的特性は、システムおよびタービンの動作、性能、推力、効率、信頼性および動力における損失をもたらす場合がある。
【発明の概要】
【0003】
以下に述べるすべての態様、例、および特徴は、任意の技術的に可能な方法で組み合わせることができる。
【0004】
本開示の一態様は、タービンブレード先端シュラウドを含み、タービンブレード先端シュラウドは、翼形部の半径方向外側端部で翼形部に結合するように構成された一対の対向して軸方向に延在するウィングであって、翼形部は、正圧側面および正圧側面に対向する負圧側面、正圧側面と負圧側面との間に広がる前縁、ならびに前縁に対向し、正圧側面と負圧側面との間に広がる後縁を有する、ウィングと、一対の対向して軸方向に延在するウィングから半径方向に延在する先端レールであって、下流側、下流側に対向する上流側、ならびに最も前方かつ半径方向に最も外側にある原点を有する、先端レールとを備え、先端レールの上流側は、表Iに記述され、最も前方かつ半径方向に最も外側の原点を起点とするX、Y、およびZのデカルト座標値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有し、デカルト座標値は、X、Y、およびZ値に、距離の単位で表される先端レールのX方向最小範囲を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、X、Y、およびZ値は、線によって接続されて先端レール上流側プロファイルを画定する。
【0005】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、タービンブレードは、第二段ブレードを含む。
【0006】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、先端レールの下流側は、表IIに記述され、最も前方かつ半径方向に最も外側の原点を起点とするX、Y、およびZのデカルト座標値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有し、デカルト座標値は、X、Y、およびZ値に、距離の単位で表される先端レールのX方向最小範囲を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、X、Y、およびZ値は線によって接続されて、先端レールの下流側プロファイルを画定する。
【0007】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、表IIIに記述され、最も前方かつ半径方向に最も外側の原点を起点とするX、Y、Zのデカルト座標値および厚さ値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有する前方Zノッチ表面をさらに備え、デカルト座標値は、値に先端レールのX方向最小範囲を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、XおよびY値は互いに滑らかに接合されて前方Zノッチ表面プロファイルを形成し、各XおよびY座標値における前方Zノッチ表面プロファイルの厚さは、対応するZ値から半径方向内側に延在する。
【0008】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、先端レールの下流側のウィングの半径方向内面は、表IVに記述され、最も前方かつ半径方向に最も外側の原点を起点とするX、Y、Zのデカルト座標値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有し、デカルト座標値は、X、Y、およびZ値に、先端レールのX方向最小範囲を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、X、Y、およびZ値は互いに滑らかに接合されて、下流側半径方向内面のプロファイルを形成する。
【0009】
本開示の別の態様は、タービンブレード先端シュラウドを含み、タービンブレード先端シュラウドは、翼形部の半径方向外側端部で翼形部に結合するように構成された一対の対向して軸方向に延在するウィングであって、翼形部は、負圧側面および負圧側面に対向する正圧側面、正圧側面と負圧側面との間に広がる前縁、ならびに前縁に対向し、正圧側面と負圧側面との間に広がる後縁を有する、ウィングと、一対の対向して軸方向に延在するウィングから半径方向に延在する先端レールであって、先端レールは、下流側、下流側に対向する上流側、ならびに最も前方かつ半径方向に最も外側にある原点を有する、先端レールとを備え、先端レールの下流側は、表IIに記述され、最も前方かつ半径方向に最も外側の原点を起点とするX、Y、およびZのデカルト座標値の少なくとも一部に実質的に一致する公称プロファイルを有する形状を有し、デカルト座標値は、X、Y、およびZ値に、距離の単位で表される先端レールのX方向最小範囲を乗算することによって距離に変換可能な0%~100%の無次元値であり、X、Y、およびZ値は線によって接続されて、先端レール上流側プロファイルを画定する。
【0010】
本開示の別の態様は、前述の態様のいずれかを含み、タービンブレードは、第二段ブレードを含む。
(【0011】以降は省略されています)

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