(57)【要約】【課題】本発明は、取付け部・翼台座部（１４）を備え、この取付け部・翼台座部（１４）に、互いに対向して位置する両側の殻要素（２８、３０）を含む翼形部先端（３６）付き翼形部（１６）が続き、前記殻要素（２８、３０）がそれぞれ翼の背側壁（１８）ないし翼の腹側壁（２０）として互いに結合されている、ガスタービンのタービン翼（１０）に関し、これを、両殻要素が互いに確実に結合されるように改良する。【解決手段】両殻要素（２８、３０）が、翼形部先端（３６）の領域においてかみ合い結合によって、相互の引き剥がれに対して防護されている。【選択図】図２
2008031985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付け部・翼台座部（１４）を備え、該取付け部・翼台座部（１４）に互いに対向して位置する両側の殻要素（２８、３０）を含む翼形部先端（３６）付き翼形部（１６）が続き、前記殻要素（２８、３０）がそれぞれ翼の背側壁（１８）ないし翼の腹側壁（２０）として互いに結合されているガスタービンのタービン翼（１０）において、
両殻要素（２８、３０）が、翼形部先端（３６）の領域においてかみ合い結合によって、相互の引き剥がれに対して防護されていることを特徴とするガスタービンのタービン翼（１０）。
【請求項２】
かみ合い結合が、両殻要素（２８、３０）間に配置され両殻要素（２８、３０）に引っ掛けられたフック手段（３９）によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタービン翼（１０）。
【請求項３】
フック手段（３９）が、両側で対向して配置された２個のクランプ端（５４、５６）を備えた断面Ｅ状の別個のクランプ（４０）を有し、前記両クランプ端（５４、５６）がそれぞれ、前記殻要素（２８、３０）にそれぞれ前記クランプ端（５４、５６）に対して補完的に形成して配置されたフック（４６、４８）にかみ合うことを特徴とする請求項２に記載のタービン翼（１０）。
【請求項４】
フック手段（３９）が、両殻要素（２８、３０）の少なくとも一方にろう付けあるいは溶接されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン翼（１０）。
【請求項５】
フック手段（３９）が、多分割構造に形成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載のタービン翼（１０）。
【請求項６】
フック手段（３９）が、かすめ縁を有していることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載のタービン翼（１０）。
【請求項７】
フック手段（３９）が、両殻要素（２８、３０）で部分的に取り囲まれた内部空間（３４）を翼形部先端（３６）に対して区画していることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載のタービン翼（１０）。
【請求項８】
各殻要素（２８、３０）が、フック手段（３９）として互いに補完的に形成され互いにかみ合うフックを有していることを特徴とする請求項２に記載のタービン翼（１０）。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載のタービン翼（１０）を備えていることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取付け部・翼台座部を備え、この取付け部・翼台座部に、互いに対向して位置する両側の殻要素を含む翼形部先端付き翼形部が続き、前記殻要素がそれぞれ翼の背側壁ないし翼の腹側壁として互いに結合されているガスタービンのタービン翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１において、２個の殻要素で構成された空力学的形状（流線形状）の翼形部（羽根部）を備えたガスタービン翼が知られている。その両殻要素はそれらの長手方向において前縁側並びに後縁側が高温高圧接合工程によって互いに固く結合されている。
【０００３】
この公知の技術の場合、縦スロットが設けられた翼形部の接合部位が、翼形部先端の領域において場合により接合が緩み、そして個々の両殻要素が運転中に引き剥がれるという欠点がある。これは運転中において流れ損失を生じさせる。また個々の場合において、両殻要素がその接合が完全に緩み、タービンにおける重大な二次的損傷を引き起こしてしまう恐れがある。
【０００４】
さらに特許文献２において、動翼の翼形部先端における閉鎖インサートが知られ、その閉鎖インサートは翼形部先端の領域において翼形部（羽根部）を形成する両側の翼壁間にはめ込まれている。その断面Ｃ状閉鎖インサートは、それぞれの翼形部壁の内側面に設けられ互いに対向して位置する凹所内に置かれている。閉鎖インサートの脱落を防止するために、翼形部壁の内側面に、閉鎖インサートに作用する遠心力を受ける突起が設けられている。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１２８３３２５号明細書
【特許文献２】米国特許第３８９９２６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、両殻要素が互いに確実に結合されている冒頭に述べた形式のタービン翼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、冒頭に述べた形式のタービン翼において、両殻要素が、翼形部先端の領域においてかみ合い結合によって、相互の引き剥がれに対して防護されていることによって解決される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、例えば接合工程で製造された結合部が、個々の場合において、両殻要素の相互の引き剥がれを防止するために十分でないという考えから出発している。従って本発明によれば、両殻要素が翼形部先端の領域に、接合が緩んだ際に翼形部先端の領域における両殻要素の相互の引き剥がれ、即ち、相互の離隔を防止するかみ合い結合を有することを提案する。それに応じて、提示されたタービン翼によれば、ガスタービンが本発明に基づくタービン翼を装備されている限りにおいて、ガスタービンの特に安全な運転が得られる。また両殻要素の相互の引き剥がれにより生ずる流れ損失が効果的に防止される。従って、この理由から、ガスタービンの効率悪化が生ずることはない。
【０００８】
本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の第１実施態様に応じて、かみ合い結合が、両殻要素間に配置され両殻要素に引っ掛けられたフック手段によって形成されている。その引っ掛け方向は、かみ合い結合の形成後に翼形部先端の領域において両殻要素の相互の引き剥がれが確実に防止されるように選定されている。そのために、両殻要素は高温ガス（燃焼ガス）を受ける外側面とは反対側の内側面にそれぞれ、翼形部壁に対して平行に延びる突起を有するフックを有している。この突起に対して、特に断面Ｅ状クランプとして形成されたフック手段が、両側に位置するクランプ端を有し、これらの両クランプ端は、両殻要素にそれぞれ設けられたフックに対して補完的に形成されている。その各クランプ端は、フックに設けられた突起の背面に係合し、これによって、接合が緩んだ際の殻要素の相互の離隔運動が確実に防止される。
【００１０】
追加的に、フック手段は、両殻要素の少なくとも一方に固く結合され、即ち、ろう付けあるいは溶接されている。これによって、殻要素に関して特に確実で且つ規定されたフック手段の位置が得られる。従って、このフック手段は運転位置から緩むことはなく、殻要素によって取り囲まれた内部空間の中に落ち込み手に負えなくなることもない。
【００１１】
特に簡単に構成できるフック手段を提案するために、フック手段は多分割構造に形成することもできる。これにより、そのフック手段は、互いに対向して位置する殻要素間に、その両殻要素で形成された開口を通して比較的問題なしに挿入でき、続いて、位置決めできる。
【００１２】
好適には、フック手段が両殻要素間に設けられ、これにより、タービン翼が動翼として形成されているとき、翼形部壁の内側面に設けられたフックによって遠心力作用による引き剥がれが防止される。ガスタービンの運転中に流れ損失を一層減少するために、フック手段は、冠として翼形部先端に取り付けることもでき、その冠にさらにかすめ縁を設けることもできる。そのかすめ縁によって、翼形部先端とそれに対向して位置するガスタービンの境界壁との間の特に小さな半径方向隙間が得られる。
【００１３】
他の有利な実施態様において、各殻要素はフック手段として互いに補完的に形成され互いにかみ合うフックを有している。この場合、引っ掛けるための別個の部品は不要である。両フックのうち一方は翼先端に向き、他方は翼脚に向いている。翼形部先端における引き剥がれを防止するための引っ掛かりを形成するために、まだ結合されておらず半径方向にずれて位置する両殻要素が、両殻要素の翼脚および翼形部先端がそれぞれ相互にぴったり対向して位置し、両フックが互いにかみ合い係合するまで、半径方向に移動される。続いて、両殻要素が永久的に固く相互に結合される。タービン翼がタービンロータに固定するために対応した溝に挿入される断面クリスマスツリー状あるいはハンマー状の翼脚を備えた動翼として利用される限りにおいて、その溝に挿入された翼脚も、組み立てられたタービン翼において両殻要素が半径方向に相対変位できないので、フックを不都合な緩みに対して防護する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお図は部分的に実寸通りでなく概略的に示している。
【実施例１】
【００１５】
図１に特に定置ガスタービンにおけるモジュール式タービン翼１０が示されている。タービン翼１０はタービン円板の溝（図示せず）に固定するために取付け部・翼台座部１４を有する動翼１２の形態で示されている。この取付け部は断面クリスマスツリー状あるいはハンマー状の翼脚として形成されている。取付け部・翼台座部１４に空力学的形状（流線形状）の翼形部（羽根部）１６が続き、この翼形部１６は凸面状に湾曲した翼の背側壁１８と、この翼の背側壁１８とは反対側に位置する凹面状に湾曲した翼の腹側壁２０を有している。この両側翼壁１８、２０は、ガスタービンの運転中に翼形部１６を洗流する高温ガス状作動媒体２６に関して、前縁（入口縁）２２から後縁（出口縁）２４まで弦２７に沿って延びている。
【００１６】
翼の背側壁１８は第１殻要素２８によって形成され、翼の腹側壁２０は第２殻要素３０によって形成されている。これらの両殻要素２８、３０は、ハッチングが付された前縁側および後縁側の結合部位３２において高温高圧接合工程で互いに永久的に固く結合されている。その両結合部位３２の間に、両殻要素２８、３０で取り囲まれた内部空間３４が存在し、この内部空間３４は、翼形部１６の内部において取付け側端から翼形部先端３６まで延びている。
【００１７】
翼形部先端３６の領域における両殻要素２８、３０の引き剥がれを効果的に防止するために、この領域にフック手段３９としてクランプ４０が設けられている。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を示している。両側翼壁１８、２０の高温ガス（燃焼ガス）を受ける外側面とは反対側の両側翼壁１８、２０の内側面４２、４４にそれぞれ、弦２７に沿って延びるフック４６、４８が設けられている。各フック４６、４８はそれぞれ、翼壁１８、２０に対して平行に延びる突起５０、５２を有している。クランプ４０は断面Ｅ状に形成され、両側端にそれぞれクランプ端５４、５６を有している。両クランプ端５４、５６は、両殻要素２８、３０にそれぞれ設けられたフック４６、４８に対して補完的に形成され、それらのフック４６、４８の背面にかみ合い係合する。ガスタービンにおける組立状態に関して、突起５０、５２は半径方向において特に内側に向いて延びている。これにより、クランプ４０が遠心力方向にフック４６、４８から脱落することを防止するような引っ掛かりが生ずる。
【００１８】
断面Ｅ状クランプ４０の中央部位５７は両突起５０、５２間の範囲を塞ぎ、これにより、翼形部先端３６の両側に突出シール舌片５３が形成されている。同時に、クランプ４０は翼形部先端３６において内部空間３４を閉鎖し、これにより、高温作動媒体２６の有害な侵入が防止される。
【００１９】
両突起５０、５２がそれぞれ両側に位置するクランプ端５４、５６に半径方向に対して垂直な方向に引っ掛かるので、両殻要素２８、３０はかみ合い結合のために互いに剥がされない。翼形部先端３６の領域において前縁２２と後縁２４との間で両殻要素２８、３０が直接接触することも、スペーサとして作用するクランプ４０によって防止される。
【００２０】
特に確実なフック手段３９を用意するために、フック手段３９が両殻要素２８、３０の少なくとも一方に、点状にあるいは突合せ継手部５８に沿って、ろう付けあるいは溶接される。フック手段３９および／又はフック４６、４８はそれぞれ弦２７に沿って複数のセグメントに分割することもできる。多分割構造のフック手段３９は特に単純に組み立てられ、ないしその場合、単一構造のクランプ４０が特に簡単に内部空間３４に入れられる。選択的にフック手段３９ないしクランプ４０の中央部位５７に、半径方向外側に向けられたかすめ縁を設けることができ、このかすめ縁は、翼形部先端３６と運転中にそれに対向して位置する境界壁との間の漏れ止め作用を一層向上する。
【実施例２】
【００２１】
図示されたフック手段３９の代わりに、殻要素２８、３０を互いに直接引っ掛けることもできる。図２に示された方式は、次のように変更できる。即ち、一方では、両フック４６、４８を対向して位置する殻要素３０、２８に向けて延長し、他方では、両フック４６、４８の一方を半径方向内側に向ける代わりに、即ち、翼脚に向ける代わりに、半径方向外側に向けて、即ち、翼形部先端３６に向けて突出し、これにより、両フック４６、４８を互いにかみ合わせるように変更できる。この場合、フック手段３９として別個の部品が必要とされない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガスタービン翼の側面図。
【図２】図１のタービン翼の翼形部先端の断面斜視図。
【符号の説明】
【００２３】
１０    タービン翼
１４    取付け部・翼台座部
１８    翼の背側壁
２０    翼の腹側壁
２８    殻要素
３０    殻要素
３４    内部空間
３９    フック手段
４０    クランプ
４６    フック
４８    フック
【図１】
2008031985.tif 000003
【図２】
2008031985.tif 000004