KR20210009358A - 터빈 동익, 터보 기계 및 콘택트면 제조방법 - Google Patents

Abstract

날개 본체와, 날개 본체 선단에 구비되고, 축 방향으로 상기 정압면으로부터 상기 부압면을 향해 반경 방향 외측 방향으로 기울어진 팁 슈라우드를 구비하고, 상기 팁 슈라우드는, 원주 방향 중앙부에 배치되어 반경 방향 외측으로 연장하는 핀과, 상기 정압면 측의 복측 팁 슈라우드와 상기 부압면 측의 배측 팁 슈라우드로 이루어지고, 배측 팁 슈라우드는 상기 팁 슈라우드 전연 단부에 배측 콘택트 블록을 포함하고, 복측 팁 슈라우드는 팁 슈라우드의 후연 단부에 복측 콘택트 블록을 포함하고, 배측 콘택트 블록은 원주 방향을 향하는 제1 면을 구비하고, 복측 콘택트 블록은 제1 면에 대해 원주 방향의 반대 방향을 향하는 제2 면을 구비하고, 제1 면 또는 제2 면의 적어도 한쪽의 면이며, 적어도 축 방향 하류측 단부 또는 반경 방향 외측 단부중 어느 하나에 오목부가 형성되어 있다.

Description

터빈 동익, 터보 기계 및 콘택트면 제조방법

본 발명은 회전축의 원주 방향으로 소정간격으로 복수 배치되는 터빈 동익(turbine rotor blade), 이를 구비한 터보 기계 및 콘택트면 제조방법에 관한 것이다.

예를 들어, 터보 기계의 일종인 발전용 가스 터빈은 압축기와 연소기와 터빈에 의해 구성되어 있다. 그리고 공기 취입구로부터 취입된 공기가 압축기에 의해 압축됨으로써 고온·고압의 압축 공기로 되고, 연소기에서 이 압축 공기에 대해 연료를 공급하여 연소시킴으로써 고온·고압의 연소가스(작동유체)를 얻고, 이 연소가스에 의해 터빈을 구동하여, 이 터빈에 연결된 발전기를 구동한다.

이와 같은 가스 터빈의 터빈에서, 전방 단(段)의 1단 동익(動翼)이나 2단 동익은 날개 높이 방향(회전축에 있어서의 반경 방향)의 길이가 짧지만, 후방 단의 3단 동익이나 4단 동익(최종 단 동익)에서는, 성능면에서 이 날개 높이 방향의 길이가 긴 물건(장대 날개)으로 되어 있다. 그리고 날개 높이 방향의 길이가 긴 터빈 동익은 진동이 발생하기 쉽기 때문에, 선단부에 팁 슈라우드(tip shroud)를 장착하고, 인접하는 동익의 팁 슈라우드끼리를 접촉시킴으로써, 원환 형상을 이루는 슈라우드를 형성하고 있다(특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2012-225207호

터빈 동익은, 팁 슈라우드의 콘택트면이, 인접하는 터빈 동익의 팁 슈라우드의 콘택트면과 접촉한다. 접촉 시, 운전 시의 팁 슈라우드의 변형에 의해, 콘택트면에 편면 접촉이 발생하여, 콘택트면이 손상되는 경우가 있다. 팁 슈라우드의 콘택트면에 손상이 발생하면, 보수나 교환 등의 유지보수가 필요하게 된다.

본 발명의 적어도 일 실시형태는 상술한 과제를 해결하는 것이며, 콘택트면에 손상이 발생할 가능성을 저감할 수 있고, 날개의 신뢰성을 보다 높게 할 수 있는 터빈 동익, 터보 기계, 콘택트면의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 적어도 일 실시형태에 따른 터빈 동익은, 정압면과 부압면을 구비하는 날개 본체와, 날개 본체 선단에 구비되고, 축 방향으로 상기 정압면으로부터 상기 부압면을 향해 반경 방향 외측 방향으로 기울어진 팁 슈라우드를 구비하고, 상기 팁 슈라우드는, 원주 방향 중앙부에 배치되어 반경 방향 외측으로 연신하는 핀(fin)과, 상기 정압면 측의 복측(腹側) 팁 슈라우드와 상기 부압면 측의 배측(背側) 팁 슈라우드로 이루어지고, 상기 배측 팁 슈라우드는 상기 팁 슈라우드의 전연(前緣) 단부에 배측 콘택트 블록을 포함하고, 상기 복측 팁 슈라우드는 상기 팁 슈라우드의 후연(後緣) 단부에 복측 콘택트 블록을 포함하고, 상기 배측 콘택트 블록은 원주 방향을 향하는 제1 면을 구비하고, 상기 복측 콘택트 블록은 상기 제1 면에 대해 원주 방향의 반대 방향을 향하는 제2 면을 구비하고, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 적어도 한쪽 면에서, 적어도 축 방향 하류측 단부 또는 반경 방향 외측 단부중 어느 하나에 오목부(凹部)가 형성되어 있다.

상기 제1 면과 원주 방향으로 인접하는 날개의 상기 제2 면이 대향하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 배측 슈라우드는, 상기 배측 콘택트 블록과, 상기 팁 슈라우드의 반경 방향 내주면 에지로부터 상기 팁 슈라우드의 반경 방향 내주면을 따라 상기 제1 면으로부터 이간하는 방향이며, 상기 핀의 축 방향 하류측으로 연재(延在)하는 배측 커버판으로 형성되고, 상기 복측 팁 슈라우드는, 상기 복측 콘택트 블록과, 상기 팁 슈라우드의 반경 방향 내주면 에지로부터 상기 팁 슈라우드의 반경 방향 내주면을 따라 상기 제2 면으로부터 이간하는 방향이며, 상기 핀의 축 방향 상류측으로 연재하는 복측 커버판으로 형성되고, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면을 협지한 원주 방향의 단면시(cross sectional view)에서, 상기 배측 팁 슈라우드는 축 방향 하류측을 향하는 동시에 반경 방향 외측으로 경사지도록 형성되고, 상기 복측 팁 슈라우드는 축 방향 상류측을 향하는 동시에, 반경 방향 내측으로 경사지도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 형성되는 틈새의 방향을 보아, 상기 제1 면으로부터 시계회전 방향으로, 상기 제1 면과 상기 배측 팁 슈라우드의 반경 방향 내측을 향하는 내주면과의 이루는 각도는 90도보다 작고, 상기 제2 면으로부터 반시계회전 방향으로, 상기 제2 면과 상기 배측 팁 슈라우드의 반경 방향 내측을 향하는 내주면과의 이루는 각도는 90도보다 큰 것이 바람직하다.

상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 형성되는 틈새를 따라, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 상기 축 방향 하류측 단부에 형성된 상기 오목부는 적어도 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 반경 방향 외측 단면 및 축 방향 하류측 단면을 포함하고, 반경 방향 내측 방향으로 연재하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 핀은, 필렛(fillet)을 통해 상기 콘택트 블록 또는 커버판에 결합되고, 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 형성되는 틈새를 따라 상기 축 방향 하류측 단부에 형성되는 상기 오목부의 축 방향 상류측 단은, 상기 필렛의 축 방향 하류측의 외연 위치로부터 축 방향 상류측의 외연 위치의 사이에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 팁 슈라우드는, 전연 단부에 설치되어 상기 날개 본체 측에 고정단을 갖고 상기 고정단으로부터 회전 방향 전방측의 자유단인 배측 커버 단면까지 연재하는 배측 단부 영역과, 후연 단부에 설치되어 상기 날개 본체 측에 고정단을 갖고 상기 고정단으로부터 회전 방향 후방 측의 자유단인 복측 커버 단면까지 연재하는 복측 단부 영역을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 상기 축 방향 하류측 단부에 형성되는 상기 오목부는, 상기 오목부의 축 방향 상류측 단의 외표면으로부터 축 방향 하류측 단을 향해 콘택트면으로부터 원주 방향으로 후퇴하는 방향으로 경사지고 있는 것이 바람직하다.

상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 상기 반경 방향 외측 단부에 형성되는 상기 오목부는, 상기 오목부의 반경 방향 내측 단의 외표면으로부터 반경 방향 외측 단을 향해 상기 핀에 접근하는 방향으로 경사지고 있는 것이 바람직하다.

상기 제1 면을 구비하는 상기 배측 콘택트 블록은 상기 배측 콘택트 블록의 축 방향 상류측에서 상기 핀에 접합하고, 축 방향 하류측에서 경사면을 통해 배측 커버판에 접합하며, 상기 제2 면을 구비하는 상기 복측 콘택트 블록은 상기 복측 콘택트 블록의 축 방향 하류측에서 상기 핀에 접합하고, 축 방향 상류측에서 경사면을 통해 복측 커버판에 접합하는 것이 바람직하다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 터보 기계는 상기중 어느 하나에 기재된 터빈 동익을 구비한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 콘택트면 제조방법은, 상기중 어느 하나에 기재된 터빈 동익의 상기 제1 면 및 상기 제2 면의 적어도 한쪽인 콘택트면을 제조하는 콘택트면 제조방법이며, 상기 터빈 동익의 상기 콘택트면으로 되는 면의 모재의 표면에 코팅을 형성하는 단계와, 형성한 코팅의 표면을 연마하여 평탄하게 하는 단계와, 상기 코팅의 적어도 축 방향 하류측 단부 또는 반경 방향 외측 단부를 연마하여 오목부를 형성하는 단계를 갖는다.

본 발명의 적어도 일 실시형태에 따르면, 팁 슈라우드의 콘택트면에 발생하는 손상이 회피되어, 터빈 날개의 신뢰성이 향상된다.

도 1은 제1 실시형태의 터빈 동익이 적용된 가스 터빈을 나타내는 개략도이다.
도 2는 제1 실시형태의 터빈 동익의 조립 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 제1 실시형태의 터빈 동익의 팁 슈라우드의 개략적 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 도 3에 있어서의 팁 슈라우드의 접촉 부분의 주변부를 확대하여 나타내는 모식도이다.
도 5는 도 3에 있어서의 배측 콘택트 블록 주변의 개략적 구성을 나타내는 정면도이다.
도 6은 도 3에 있어서의 배측 콘택트 블록 주변의 개략적 구성을 나타내는 상면도이다.
도 7은 도 3에 있어서의 배측 콘택트 블록 주변의 개략적 구성을 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 3에 있어서의 복측 콘택트 블록 주변의 개략적 구성을 나타내는 정면도이다.
도 9는 도 3에 있어서의 복측 콘택트 블록 주변의 개략적 구성을 나타내는 상면도이다.
도 10은 도 3에 있어서의 복측 콘택트 블록 주변의 개략적 구성을 나타내는 측면도이다.
도 11a는 배측 콘택트 블록 및 복측 콘택트 블록 주변의 모식도를 나타내는 상면도이다.
도 11b는 배측 콘택트 블록 및 복측 콘택트 블록을 조합한 측면도이다.
도 11c는 배측 콘택트 블록 및 복측 콘택트 블록을 조합한 다른 측면도이다.
도 12는 콘택트면의 제조방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 13은 제2 실시형태의 터빈 동익의 팁 슈라우드의 개략적 구성을 나타내는 모식도이다.
도 14는 도 13에 있어서의 배측 콘택트 블록 주변의 개략적 구성을 나타내는 정면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 터빈 동익, 터보 기계, 콘택트면 제조방법의 적합한 실시형태를 상세히 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[제1 실시형태]

도 1은 제1 실시형태의 터빈 동익이 적용된 가스 터빈을 나타내는 개략도이다. 도 2는 본 실시형태의 터빈 동익의 조립 상태를 나타내는 개략도이다. 본 실시형태의 가스 터빈은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 압축기(11)와 연소기(12)와 터빈(13)에 의해 구성되어 있다. 이 가스 터빈에는, 도시하지 않은 발전기가 연결되어 있어, 발전 가능하게 되어 있다.

압축기(11)는 공기를 취입하는 공기 취입구(21)를 갖고, 압축기 차실(22) 내에 복수의 정익(stationary blade; 23)과 동익(moving blade; 24)이 전후 방향(후술하는 로터(32)의 축 방향)으로 교호하여 배치되어 되고, 그 외측에 추기실 (extraction chamber; 25)이 설치되어 있다. 연소기(12)는 압축기(11)에서 압축된 압축 공기에 대해 연료를 공급하고, 점화함으로써 연소 가능하게 되어 있다. 터빈(13)은 터빈 차실(26) 내에 복수의 정익(27)과 동익(28)이 전후 방향(후술하는 로터(32)의 축 방향)으로 교호하여 배치되어 있다. 이 터빈 차실(26)의 하류측에는, 배기 차실(29)을 통해 배기실(30)이 배치되어 있고, 배기실(30)은 터빈(13)에 접속하는 배기 디퓨저(diffuser)(31)를 갖고 있다.

또한, 압축기(11), 연소기(12), 터빈(13), 배기실(30)의 중심부를 관통하도록 로터(회전축)(32)가 위치하고 있다. 로터(32)는, 압축기(11) 측의 단부가 베어링부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되는 한편, 배기실(30) 측의 단부가 베어링부(34)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

그리고 이 가스 터빈은, 압축기(11)의 압축기 차실(22)이 다리부(35)에 지지되고, 터빈(13)의 터빈 차실(26)이 다리부(36)에 의해 지지되고, 배기실(30)이 다리부(37)에 의해 지지되어 있다.

따라서 압축기(11)의 공기 취입구(21)로부터 취입된 공기가, 복수의 정익(23)과 동익(24)을 통과하여 압축됨으로써 고온·고압의 압축 공기로 된다. 연소기(12)에서, 이 압축 공기에 대해 소정의 연료가 공급되어, 연소된다. 그리고 이 연소기(12)에서 생성된 작동유체인 고온·고압의 연소가스(작동유체)가, 터빈(13)을 구성하는 복수의 정익(27)과 동익(28)을 통과함으로써 로터(32)를 구동 회전하여, 이 로터(32)에 연결된 발전기를 구동한다. 한편, 배기가스(연소가스)의 에너지는 배기실(30)의 배기 디퓨저(31)에 의해 압력으로 변환되어, 감속되고 나서 대기에 방출된다.

상술한 본 실시형태의 터빈(13)에 있어서, 후단 측의 동익(터빈 동익)(28)은 팁 슈라우드(43)를 구비하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 동익(28)은, 디스크(로터(32))에 고정되는 익근부(blade root part; 41)와, 기단부가 이 익근부(41)에 접합되는 날개 본체(42)와, 이 날개 본체(42)의 선단부에 연결되는 팁 슈라우드(43)와, 팁 슈라우드(43)의 반경 방향 외측의 외면에 형성되는 시일 핀(핀)(44)을 갖는다. 날개 본체(42)는 부압면(42a)과 정압면(42b)을 구비한다. 부압면(42a)은 날개 본체(42)의 평면 단면의 배기가스가 흐르는 측의 면이 볼록부로 되는 배측면이다. 정압면(42b)은 날개 본체(42)의 평면 단면의 배기가스가 흐르는 측의 면이 오목부로 되는 복측면이다. 날개 본체(42)는 소정 각도만큼 비틀어져 있다. 동익(28)은, 익근부(41)가 디스크의 외주부에 원주 방향을 따라 복수 감합됨으로써, 각 팁 슈라우드(43)끼리가 접촉하여 접속된다. 터빈(13)은 복수의 동익(28)의 팁 슈라우드(43)끼리를 접촉시킴으로써, 반경 방향의 외주 측에 원환 형상을 이루는 슈라우드를 구성한다.

다음에, 도 3과 함께, 도 4부터 도 10을 이용하여, 팁 슈라우드(43)의 상세한 구조에 대해 설명한다. 도 4는 팁 슈라우드(43)의 접촉 부분의 주변부를 확대하여 나타내는 모식도이다. 도 5는 배측 콘택트 블록(50)의 개략적 구성을 나타내는 정면도이다. 도 5는 배측 콘택트 블록(50)과 복측 콘택트 블록(60) 사이의 틈새를 도 3의 A 방향에서 본 도면이다. 도 6은 배측 콘택트 블록(50)의 개략적 구성을 나타내는 상면도이다. 도 7은 배측 콘택트 블록(50)의 개략적 구성을 나타내는 측면도이다. 도 7은 배측 콘택트 블록(50)을 도 3의 B 방향에서 본 도면이다. 도 8은 복측 콘택트 블록(60)의 개략적 구성을 나타내는 정면도이다. 도 8은 복측 콘택트 블록(60)을 도 3의 C 방향에서 본 도면이다. 도 9는 복측 콘택트 블록(60)의 개략적 구성을 나타내는 상면도이다. 도 10은 복측 콘택트 블록(60)의 개략적 구성을 나타내는 측면도이다. 도 10은 복측 콘택트 블록(60)을 도 3의 D 방향에서 본 도면이다.

팁 슈라우드(43)는 원주 방향을 따라 연장되는 긴 판 형상이며, 축 방향으로 정압면(복측 날개면)으로부터 부압면(배측 날개면)을 향해 반경 방향 외측 방향으로 기울어져 있다(특허문헌 1의 도 9 참조). 팁 슈라우드(43)는 날개 본체(42)의 부압면(42a) 측으로 연재하는 배측 팁 슈라우드(46)와, 날개 본체(42)의 정압면(42b) 측으로 연재하는 복측 팁 슈라우드(48)를 갖는다. 터빈 동익(28)은, 배측 팁 슈라우드(46)와 복측 팁 슈라우드(48)의 반경 방향 외측의 상면에는, 반경 방향 외측으로 연신하는 핀(44)이 배치되어 있다. 핀(44)은 팁 슈라우드(43)의 축 방향의 중앙부에 배치되어, 터빈 날개(28)의 원주 방향으로 연재하고 있다. 핀(44)과 팁 슈라우드(43)와의 접속부에 필렛(120)이 형성되어 있다. 즉, 핀(44)의 필렛(120)은 접속부의 반경 방향 외측의 핀(44)의 축 방향 상류측 및 하류측의 단면(44a)과 반경 방향 내측의 팁 슈라우드(43)의 상면 사이에 오목면 형상으로 형성되고, 팁 슈라우드(43)의 상면에 형성된 필렛(120)의 말단은 필렛 외연(120a)을 형성한다.

배측 팁 슈라우드(46)는, 배측 콘택트 블록(50)과, 핀(44)으로부터 축 방향 하류측으로 연재하는 배측 커버판(51)으로 이루어진다. 또한, 배측 커버판(51)은, 핀(44)보다 축 방향 하류측의 배측 날개면(42a) 측으로서 전연(42c) 측의 배측 콘택트 블록(50) 측에 형성되는 하류측 배측 커버판(52)과, 후연(42d) 측의 복측 콘택트 블록(60) 측에 형성되는 하류측 복측 커버판(66)을 갖는다. 핀(44)과, 배측 콘택트 블록(50)과, 배측 커버판(51)은 일체로 형성되어 있다. 배측 커버판(51)은 날개 본체(42)가 연재하는 반경 방향에 대해 축 방향으로 교차하여 연재하는 판이며, 배측 커버판(51)의 축 방향 상류측의 단면의 하면에서 날개 본체(42)와 결합하고 있다. 또한, 배측 커버판(51)은 축 방향 상류측의 단면의 상면의 전연(42c) 측에서 배측 콘택트 블록(50)에 연결되며, 배측 커버판(51)의 기타의 부분은 필렛(120)을 통해 핀(44)에 연결되어 있다.

배측 콘택트 블록(50)은, 배측 팁 슈라우드(46)의 전연 단부(43a)에 설치되어 있다. 배측 콘택트 블록(50)은, 원주 방향으로 회전 방향의 전방측을 향하는 배측 콘택트면(제1 면)(110)을 갖는다. 배측 콘택트 블록(50)은 도 7에 나타내는 바와 같이 배측 콘택트면(110)에 대해 축 방향 하류측의 반경 방향으로 두께가 있는 구조이며, 배측 콘택트면(110)과는 축 방향의 반대 측의 축 방향 하류측의 경사면 외연(116a)이 하류측 배측 커버판(52)과 매끄러운 면으로 연결되어 있다. 배측 콘택트 블록(50)은, 하류측 배측 커버판(52) 측의 단부가, 하류측 배측 커버판(52)을 향함에 따라 반경 방향의 두께가 서서히 얇아지는 경사면(116)을 갖는다. 경사면(116)은 반경 방향 내측으로 오목한 단면이 오목면 형상으로 형성된 경사면이다. 배측 콘택트 블록(50)은 배측 콘택트면(110)의 원주 방향 반대 측의 단부이고 축 방향 상류측에서 핀(44)에 접합하며, 축 방향 하류측은 경사면(116)을 통해 배측 팁 슈라우드(46)의 하류측 배측 커버판(52)에 접합된다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 배측 콘택트면(110)은 후술하는 인접하는 터빈 날개의 팁 슈라우드(43)의 복측 콘택트 블록(60)의 복측 콘택트면(140)과 원주 방향으로 대향하는 면이다. 하류측 배측 커버판(52)은, 날개 본체(42)의 배측 날개면(42a) 또는 배측 콘택트면(110)으로부터 팁 슈라우드(43)의 반경 방향 내측의 내주면(46b)(도 7)을 따라 축 방향 하류측의 핀(44)으로부터 이간하는 방향으로 연재한다. 날개 본체(42)에 대해, 원주 방향에서, 하류측 배측 커버판(50)의 반대 측에 배치된 하류측 복측 커버판(66)은, 중간 접속부(68)를 통해 후술하는 복측 콘택트 블록(60)의 축 방향 하류측의 단부(60b)와 접속하고 있다. 중간 접속부(68)는 하류측 복측 커버판(66)의 일부를 형성하고, 날개 본체(42)의 배측 날개면(42b) 측을 향해 오목한 오목면 형상의 만곡면으로 형성되어 있다.

복측 팁 슈라우드(48)는 복측 콘택트 블록(60)과, 핀(44)으로부터 축 방향 상류측으로 연재하는 복측 커버판(61)으로 이루어진다. 또한, 복측 커버판(61)은, 핀(44)보다 축 방향 상류측의 배측 날개면(42b) 측으로서, 전연(42c) 측의 배측 콘택트 블록(50) 측에 형성되는 상류측 배측 커버판(56)과, 후연(42d) 측의 복측 콘택트 블록(60) 측에 형성되는 상류측 복측 커버판(62)을 갖는다. 핀(44)과, 복측 콘택트 블록(60)과, 복측 커버판(61)은 일체로 형성되어 있다. 또한, 복측 커버판(61)의 상류측 복측 커버판(62)의 일부는, 복측 콘택트 블록(60)의 복측 콘택트면(140) 측과는 축 방향 반대 측으로부터 경사면(116)을 통해 복측 콘택트 블록(60)에 연결되어 있다. 상류측 복측 커버판(62)의 기타의 부분은 필렛(120)을 통해 핀(44)에 접합하고 있다.

복측 콘택트 블록(60)은 복측 팁 슈라우드(48)의 후연 단부(43b)에 설치되어 있다. 복측 콘택트 블록(60)은, 원주 방향으로 회전 방향의 후방 측을 향하는 복측 콘택트면(제2 면)(140)을 갖는다. 복측 콘택트면(140)은 인접하는 터빈 동익(28)의 팁 슈라우드(43)의 배측 콘택트 블록(50)(배측 콘택트면(110))과 원주 방향 및 축 방향으로 대향하는 면이다. 즉, 복측 콘택트면(140)은 인접하는 터빈 동익(28)의 배측 콘택트면(110)과 원주 방향 및 축 방향으로 대향하여 배치되어 있다. 상류측 복측 커버판(62)은 날개 본체(42)가 입설(立設)하는 반경 방향으로 교차하는 방향으로 연재하는 판상 부재이며, 날개 본체(42)의 배측 날개면 에지 또는 배측 콘택트면(110)으로부터 팁 슈라우드(43)의 내주면(48b)을 따라 축 방향 상류측의 이간하는 방향으로 연재한다. 상류측 배측 커버판(56)은 중간 접속부(58)를 통해 배측 콘택트 블록(50)의 축 방향 상류측의 단부와 접속되어 있다. 중간 접속부(58)는 날개 본체(42)의 배측 날개면 측을 향해 돌출하는 볼록 형상의 만곡면으로 형성되어 있다. 또한, 배측 콘택트면(제1 면)(110)과 복측 콘택트면(제2 면)은 서로 평행하게 배치되어 있다.

후술하는 도 11a에 나타내는 바와 같이, 회전 방향(R1)의 후방 측의 복측 커버 단면(54)에 있어서, 상류측 복측 커버판(62)의 복측 콘택트면(140)에 직교하는 방향의 판폭(板幅)은, 복측 커버 단면(54)의 연장선 상의 하류측 배측 커버판(52)의 배측 콘택트면(110)에 직교하는 방향의 판폭보다 짧게 형성되어 있다. 즉, 복측 커버 단면(54)의 연장선 상에 있어서의 하류측 배측 커버판(52)의 배측 콘택트면(110)에 직교하는 방향의 판폭은, 복측 커버 단면(54)을 따라 상류측 복측 커버판(62)의 복측 콘택트면(140)에 직교하는 방향의 판폭보다 길게 형성되어 있다.

한편, 회전 방향(R1)의 전방측의 배측 커버 단면(64)에 있어서, 하류측 배측 커버판(52)의 배측 콘택트면(110)에 직교하는 방향의 판폭은, 배측 커버 단면(64)의 연장선 상의 상류측 복측 커버판(62)의 복측 콘택트면(140)에 직교하는 방향의 판폭보다 짧게 형성되어 있다. 즉, 배측 커버 단면(64)의 연장선 상에 있어서의 상류측 복측 커버판(62)의 복측 콘택트면(140)에 직교하는 방향의 판폭은, 배측 커버 단면(64)을 따라 하류측 배측 커버판(52)의 배측 콘택트면(110)에 직교하는 방향의 판폭보다 길게 형성되어 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 전연(42c) 측으로서 회전 방향(R1)의 전방측의 배측 커버 단면(64)과, 원주 방향으로 대향하여 배치된 인접하는 날개의 하류측 복측 커버판(66) 사이의 틈새(71)는, 연소가스의 누설을 억제하기 위해, 배측 커버 단면(64)과 하류측 복측 커버 단면(64a)은 서로 평행하게 배치되어, 소정의 틈새가 유지되어 있다. 즉, 하나의 날개의 구성에 있어서, 전연(42c) 측의 회전 방향(R1)의 전방측에 배치되어, 배측 콘택트 블록(50)의 콘택트 블록 단부(114)를 포함한 배측 커버 단면(64)과, 배측 커버판(51) 측으로서 회전 방향(R1)의 후방 측의 하류측 복측 커버 단면(64a)은 원주 방향 및 축 방향으로 서로 평행하게 배치되어 있다. 마찬가지로, 축 방향 상류측의 복측 커버판(61)에 있어서, 후연(42d) 측으로서 회전 방향(R1)의 후방 측의 복측 커버 단면(54)과, 전연(42c) 측으로서 회전 방향(R1)의 전방측의 상류측 배측 커버판(56)의 상류측 배측 커버 단면(54a)은 원주 방향 및 축 방향으로 서로 평행하게 배치되어 있다.

또한, 배측 팁 슈라우드(46)의 하류측 배측 커버판(52)의 축 방향 하류측 단면은 인접하는 터빈 동익(28)과의 사이에 형성되는 스로트(throat) 위치보다 하류측에 위치되어 있다. 상류측 복측 커버판(62)은 중간 접속부(68)를 통해 복측 콘택트 블록(60)의 축 방향 하류측의 단부와 접속하고 있다. 중간 접속부(68)는 날개 본체(42) 측을 향해 돌출하는 볼록한 만곡면이다. 또한, 중간 접속부(58, 68)는 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 반경 방향 외측면으로부터 복측 커버판(61) 또는 배측 커버판(51)의 상면을 향해 매끄러운 경사면을 갖는 강성을 갖게 한 만곡면 형상의 벽부(58a, 68a)로서 형성되어 있다(도 4).

다음에, 배측 콘택트 블록(50)의 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트 블록(60)의 복측 콘택트면(140)의 구조를 설명한다. 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 배측 콘택트면(110)은 인접하는 터빈 동익(28)의 복측 콘택트면(140)과 원주 방향 및 축 방향으로 대면하고 있다.

배측 콘택트 블록(50)의 배측 콘택트면(110)은 모재(100)에 코팅(102)이 형성되어 있다. 코팅(102)은 용사막(thermal sprayed film)이며, 내마모성이 높은 재료로 형성되어 있다. 또한, 코팅(102)의 재료, 형성 방법은 이에 한정되지 않는다. 또한, 코팅(102)을 설치하는 것이 바람직하지만, 코팅(102)을 설치하지 않고 모재(100)의 표면을 배측 콘택트면(110)으로 할 수도 있다.

도 3 및 도 4 그리고 도 11a 및 도 11b에 나타내는 바와 같이, 축 방향 상류측에서 배측 콘택트면(110)을 보아, 즉 배측 콘택트면(110)과 복측 콘택트면(140) 사이에 형성되는 틈새(71)를 보는 방향으로부터 배측 팁 슈라우드(46)의 단면을 본 경우, 배측 콘택트면(110)으로부터 시계회전 방향으로, 배측 콘택트면(110)과 배측 팁 슈라우드(46)의 반경 방향 내측을 향하는 내주면(46b)과 이루는 각도는 90도보다 작다. 또한, 배측 콘택트면(110) 또는 복측 콘택트면(140)을 협지한 원주 방향의 단면시에서, 배측 콘택트면(110)(배측 팁 슈라우드(46))은 축 방향 하류측을 향하는 동시에 반경 방향 외측으로 경사지도록 형성되어 있다. 배측 콘택트면(110)을 포함하는 배측 콘택트 블록(50)과 복측 콘택트면(140)을 포함하는 복측 콘택트 블록(60)의 상세한 구조는 후술한다.

배측 콘택트면(110)은 평탄면이며, 축 방향 하류측 단부에 오목부(112)를 갖는다. 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 오목부(112)는 배측 콘택트면(110)의 중간 접속부(58) 측과는 반대 측의 콘택트 블록 단부(114)를 포함하는 위치에 형성되어 있다. 배측 콘택트 블록(50)의 콘택트 블록 단부(114)를 향함에 따라, 평탄면인 배측 콘택트면(110)보다도 회전 방향(R1)의 후방 측의 후연(42d) 방향으로 후퇴하는 방향으로, 경사각(θ)을 가진 경사진 오목부 경사면(112a)이 형성되어 있다. 오목부(112)는 배측 콘택트면(110)의 반경 방향의 전역, 즉 반경 방향의 상단으로부터 하단까지 형성되어 있다.

여기서, 오목부(112)는 축 방향 상류측 단이 필렛(120)의 축 방향 하류측의 필렛 외연(120a)의 위치보다 축 방향 상류측에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 오목부(112)는, 축 방향에 있어서의 형성 위치가, 필렛(120)이 형성되어 있는 영역, 즉 필렛(120)의 축 방향 상류측의 필렛 외연(120a)에 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 오목부(112)의 형성 위치를 상기 범위로 함으로써, 배측 콘택트면(110)이 복측 콘택트면(140)과 접촉하는 위치를, 강성이 높은 핀(44)의 베이스의 강도가 높은 위치로 할 수 있고, 또한 콘택트면의 접촉 면적의 감소에 의한 면압 부족을 회피할 수 있다. 또한, 오목부(112)는 오목부 경사면(112a)과 같이 경사면일 필요는 없고, 평탄면(102a)에 대해 원주 방향으로 회전 방향의 후방 측에 오목한 형상이면 된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 배측 콘택트 블록(50)의 배측 콘택트면(110)은 모재(100)에 코팅(102)이 형성되어 있다. 코팅(102)은 용사막이며, 내마모성이 높은 재료로 형성되어 있다. 또한, 코팅(102)의 재료, 형성 방법은 이에 한정되지 않는다. 또한, 코팅(102)을 설치하는 것이 바람직하지만, 코팅(102)을 설치하지 않고, 모재(100)의 표면을 배측 콘택트면(110)으로 할 수도 있다.

도 8 및 도 9 그리고 도 11b에 나타내는 바와 같이, 축 방향 상류측에서 복측 콘택트면(140)을 보아, 즉 배측 콘택트면(110)과 복측 콘택트면(140) 사이에 형성되는 틈새(71)를 보는 방향으로부터 복측 팁 슈라우드(48)의 단면을 본 경우, 복측 콘택트면(140)으로부터 반시계회전 방향으로, 복측 콘택트면(140)과 복측 팁 슈라우드(48)의 반경 방향 내측을 향하는 내주면(48b)과 이루는 각도는 직각(90도)보다 크다. 배측 콘택트면(110) 또는 복측 콘택트면(140)을 협지한 원주 방향의 단면시에서, 복측 콘택트면(140)(복측 팁 슈라우드(48))은 축 방향 상류측을 향하는 동시에, 반경 방향 내측으로 경사지도록 형성되어 있다.

복측 콘택트면(140)은 평탄면이며, 축 방향 하류측 단부에 오목부(142)를 갖는다. 오목부(142)는 복측 콘택트면(140)의 중간 접속부(58)와 접속하는 콘택트 블록 단부(144)를 포함하는 위치에 형성되어 있다. 복측 콘택트 블록(60)의 콘택트 블록 단부(144)를 향함에 따라, 평탄면인 복측 콘택트면(140)보다도 회전 방향(R1)의 전방측의 전연(42c) 방향으로 후퇴하는 방향으로 경사진 오목부 경사면(142a)이 형성되어 있다. 오목부(142)는 복측 콘택트면(140)의 반경 방향의 전역, 즉 반경 방향의 상단으로부터 하단까지 형성되어 있다. 복측 콘택트 블록(60)의 오목부(142)의, 핀(44)의 필렛(120)에 대한 바람직한 위치는 배측 콘택트 블록(50)의 오목부(112)와 동일하다.

터빈 동익(28)은 터빈(13)이 회전하면 회전에 의해 발생하는 원심력을 받는다. 팁 슈라우드(43)는 원심력(F)을 받아 반경 방향으로 변형하면서, 배측 콘택트 블록(50)이 원주 방향의 한쪽으로 인접하는 터빈 동익(28)의 복측 콘택트 블록(60)과 접촉하고, 복측 콘택트 블록(60)이 원주 방향의 다른 쪽에 인접하는 터빈 동익(28)의 배측 콘택트 블록(50)과 접촉한다. 즉, 터빈 동익(28)의 팁 슈라우드(43)의 복측 콘택트면(140)과, 원주 방향으로 인접하는 터빈 동익(28)의 팁 슈라우드(43)의 배측 콘택트면(110)이 서로 접촉하기 쉬운 상태로 된다.

일례로서, 터빈 동익(28)의 배측 팁 슈라우드(46)의 배측 콘택트 블록(50)의 배측 콘택트면(110)과, 원주 방향으로 대향하여 배치된 인접하는 터빈 동익(28)의 복측 팁 슈라우드(48)의 복측 콘택트 블록(60)의 복측 콘택트면(140)이 편면 접촉하는 이유를 도 11a 내지 도 11c를 참조하면서 이하에 설명한다.

대향하는 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트면(140)을 갖는 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60) 주변의 구조에 대하여, 도 11a를 참조하면서 이하에 설명한다. 도 11a는 도 3에 나타내는 A부 및 B부를 조합한 AA주변의 확대도이며, 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트면(140)을 서로 원주 방향으로 대향시켜 배치된 상면도이다. 즉, 원주 방향으로 대향하여 배치된 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60) 주변의 구조를 나타낸 것으로, 팁 슈라우드(43)를 반경 방향 외측에서 내측 방향으로 본 모식도이다. 또한, 도 11a에는, 배측 팁 슈라우드(46)에 설치되며, 점 ABCD로 둘러싸인 2점쇄선으로 나타낸 사다리꼴 형상의 배측 단부 영역(47)과, 복측 팁 슈라우드(48)에 설치되어 점 EFGH로 둘러싸인 2점쇄선으로 나타낸 사다리꼴 형상의 복측 단부 영역(49)이 나타나 있다.

배측 단부 영역(47)은, 팁 슈라우드(43)의 회전 방향(R1)의 전방측의 전연 단부(43a)에 배치되며, 핀(44) 및 배측 콘택트 블록(50) 그리고 하류측 배측 커버판(52)을 포함하고, 축 방향의 상류측으로부터 하류측을 향해, 배측 콘택트 블록(50), 핀(44), 하류측 배측 커버판(52)의 순서로 배치되어, 일체화된 구조를 구비하고 있다. 또한, 배측 단부 영역(47)은 변 AB에서 날개 본체(42)에 가까운 팁 슈라우드(43)의 강성이 높은 영역에 접합되고, 변 BC, 변 CD 및 변 AD는 다른 부재로부터 아무런 구속을 받지 않고, 자유롭게 변위가 가능한 단부(자유단)이다. 따라서 배측 단부 영역(47)은 변 AB를 고정단으로 하고, 변 CD를 자유단으로 한 사다리꼴 형상의 캔틸레버 비임(cantilever beam) ABCD로서, 간이 모델화하여 파지할 수 있다. 고정단의 변 AB의 원주 방향의 위치는, 하류측 배측 커버판(52)보다 강성이 높은 배측 콘택트 블록(50)의 회전 방향(R1)의 후방 측을 향하는 단면과 변 AA1로 대략 일치한다. 따라서 고정단의 변 AB는 자유단인 변 CD와 비교해서 변형하기 어렵다. 변 AB는 축 방향으로 인접하여 배치된 복측 단부 영역(49)의 변 GH의 연장선 상에 배치되어 있다. 또한, 캔틸레버 비임 ABCD의 고정단인 변 AB의 길이는 자유단인 변 CD의 길이보다 길다.

복측 단부 영역(49)은 팁 슈라우드(43)의 회전 방향(R1)의 후방 측의 후연 단부(43b)에 배치되며, 핀(44) 및 복측 콘택트 블록(60) 그리고 상류측 복측 커버판(62)을 포함하고, 축 방향의 하류측으로부터 상류측을 향해, 복측 콘택트 블록(60), 핀(44), 상류측 복측 커버판(62)의 순서로 배치되어, 일체화된 구조이다. 복측 단부 영역(49)은 변 EF에서 회전 방향(R1)의 전방측의 날개 본체(42)에 가까운 팁 슈라우드(43)의 강성이 높은 영역에 접합되고, 변 FG, 변 GH 및 변 EH는 다른 부재로 아무런 구속을 받지 않고, 자유롭게 변위가 가능한 단부(자유단)이다. 따라서 복측 단부 영역(49)은 변 EF를 고정단으로 한 사다리꼴 형상의 캔틸레버 비임 EFGH로서, 간이 모델화하여 파지할 수 있다. 고정단의 변 EF의 원주 방향의 위치는 콘택트 블록(60)의 회전 방향(R1)의 전방측을 향하는 단면과 변 FF1에서 대략 일치하고, 축 방향으로 인접하여 배치된 배측 단부 영역(47)의 변 CD의 연장선 상에 배치되어 있다. 또한, 캔틸레버 비임 EFGH의 고정단인 변 EF의 길이는 자유단인 변 GH의 길이보다 길다.

도 11b는 도 3 및 도 11a에 나타낸 B 방향에서 본 단면도로서, 배측 팁 슈라우드(46)의 배측 콘택트면(110)과 복측 팁 슈라우드(48)의 복측 콘택트면(140) 사이에 형성된 틈새(71)를 협지하며, 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트면(140)이 대향하여 배치된 배측 팁 슈라우드(46)와 복측 팁 슈라우드(48)의 조합 단면도이다. 또한, 도 11b는 배측 단부 영역(47)과 복측 단부 영역(49)을 B 방향에서 본 조합 단면도이기도 한다. 도 11b는 배측 팁 슈라우드(46)와 복측 팁 슈라우드(48)의 구조를 간이 모델화하여 나타내고 있다. 즉, 배측 팁 슈라우드(46)는 점 P1P2P3P4로 둘러싸인 변형 직사각형 단면으로 나타낸 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)과, 점 P3P5P6P7로 둘러싸인 변형 직사각형 단면으로 나타낸 하류측 배측 커버판(52)의 단면(52a)의 2개의 단면을 결합한 단면을 간략화하여 표시하고 있다. 하류측 배측 커버판(52)의 단면(52a)은 축 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 배측 콘택트면(110)으로부터 이간하는 방향으로 연장하며, 배측 콘택트면(110)으로부터 이간하는 동시에 반경 방향 외측 방향의 상향으로 경사진 변형 직사각형 형상으로 나타낸다. 한편, 복측 팁 슈라우드(48)는, 점 P11P12P13P14로 둘러싸인 변형 직사각형 단면으로 나타낸 복측 콘택트 블록 단면(60a)과, 점 P13P15P16P17로 둘러싸인 변형 직사각형 단면으로 나타낸 상류측 복측 커버판(62)의 단면(62a)의 2개의 단면을 결합한 단면을 간략화하여 표시하고 있다. 상류측 복측 커버판(62)의 단면(62a)은 축 방향 하류측으로부터 상류측을 향해 복측 콘택트면(140)으로부터 이간하는 방향으로 연장하며, 복측 콘택트면(140)으로부터 이간하는 동시에 반경 방향 내측 방향의 하향으로 경사진 변형 직사각형 형상으로 나타낸다.

배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)과 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)의 단면 형상의 차이에 따른 각 단면의 변형 용이성 및 변형의 방향에 대하여 이하에 설명한다. 도 11b에 나타내는 바와 같이, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)의 일부를 형성하는 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)은 반경 방향으로 연신하는 변형 직사각형 단면이며, 하류측 배측 커버판(52)의 단면(52a)은 배측 팁 슈라우드(46)의 반경 방향 내측의 내주면(46b)을 따라 반경 방향 외측의 상향 방향으로 경사져서 축 방향 하류 방향으로 연재하는 변형 직사각형 단면이다.

한편, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)을 형성하는 복측 콘택트 블록 단면(60a)은 반경 방향으로 연신하는 변형 직사각형 단면이며, 상류측 복측 커버판(62)의 단면(62a)은 복측 팁 슈라우드(48)의 반경 방향 내측의 내주면(48b)을 따라 반경 방향 내측의 하향 방향으로 경사져서 축 방향 상류 방향으로 연재하는 변형 직사각형 단면이다.

상술한 구조의 차이에 의해, 터빈 동익(28)의 팁 슈라우드(43)가 원심력(F)을 받은 경우, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)의 변형의 방향과, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)의 변형의 방향이 다르다. 즉, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)의 최소 단면 2차 모멘트의 주축을 파선으로 나타내는 IM1로 하고, 주축 IM1에 직교하는 방향을 화살표로 나타내는 IMD1로 하면, IMD1이 나타내는 방향이, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)이 원심력(F)을 받아 가장 변형하기 쉽고 변형량이 커지는 방향이다. 한편, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)의 최소 단면 2차 모멘트의 주축을 파선으로 나타내는 IM2로 하고, 주축 IM2에 직교하는 방향을 화살표로 나타내는 IMD2로 하면, IMD2가 나타내는 방향이, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)이 원심력(F)을 받아 가장 변형하기 쉽고 변형량이 커지는 방향이다. 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)이 변형하는 방향 IMD1은, 반경 방향 외측 방향(로터(32)에 직교하는 방향)보다 복측 콘택트면(140) 측으로 경사지고, 인접하는 날개의 복측 콘택트면(140)에 접근하는 방향이다. 이러한 이유로는, 반경 방향으로 연신하는 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)에 접합하는 하류측 배측 커버판(52)의 연신하는 방향이, 반경 방향 외측의 상향 방향인 것에 기인하고 있다. 한편, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)이 변형하는 방향 IMD2는, 인접하는 날개의 배측 콘택트면(110)으로부터 이간하는 방향이며, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)이 변형하는 IMD1의 방향보다 더욱 축 방향 상류측으로 기울어져 있다. 이 이유로는, 반경 방향으로 연신하는 복측 콘택트 블록 단면(60a)에 접합하는 상류측 복측 커버판(62)이 연신하는 방향이, 반경 방향 내측의 하향 방향인 것에 기인하고 있다. 그 결과, 배측 팁 슈라우드(46)와 복측 팁 슈라우드(48)가 원심력(F)을 받고, 인접하는 날개의 배측 콘택트면(110)과 복측 콘택트면(140)은 서로 이간하는 방향으로 변형한다.

다음에, 도 11a를 참조하면서, 반경 방향 외측으로부터 내측 방향으로 팁 슈라우드(43)를 본 경우의 배측 콘택트면(110)과, 원주 방향으로 인접하는 날개의 복측 콘택트면(140)의 상대적인 움직임을 설명한다. 비임 ABCD로서 모식화된 배측 단부 영역(47)과, 원주 방향으로 인접하는 날개의 비임 EFGH로서 모식화된 복측 단부 영역(49)은, 고정단인 변 AB, 변 EF와 자유단인 변 CD, 변 GH의 위치가, 회전 방향(R1)으로 서로 반대 측에 배치되어 있다. 즉, 배측 단부 영역(47)은 고정단인 변 AB가 회전 방향(R1)의 후방 측에 배치되고, 자유단인 변 CD는 회전 방향(R1)의 전방측에 배치되어 있다. 한편, 원주 방향으로 인접하는 날개의 복측 단부 영역(49)은, 고정단인 변 EF가 회전 방향(R1)의 전방측에 배치되고, 자유단인 변 GH는 회전 방향(R1)의 후방 측에 배치되어 있다. 배측 단부 영역(47)과 복측 단부 영역(49)은 회전 방향(R1)으로 서로 반대 방향을 향해 배치되어 있다. 또한, 날개 단위로 본 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배측 단부 영역(47)은 날개 본체(42)보다 회전 방향(R1)의 전방측의 전연 단부(43a)에 배치되고, 복측 단부 영역(49)은 날개 본체(42)보다 회전 방향(R1)의 후방 측의 후연 단부(43b)에 배치되어 있다. 즉, 배측 단부 영역(47)의 고정단인 변 AB와, 복측 단부 영역(49)의 고정단인 변 EF는, 날개 본체(42)를 사이에 협지하여, 회전 방향(R1)의 전방측과 후방 측에 배치되고, 배측 단부 영역(47)은 고정단인 변 AB로부터 회전 방향(R1)의 전방측으로 자유단인 변 CD까지 연신하고 있다. 한편, 복측 단부 영역(49)은 고정단인 변 EF로부터 회전 방향(R1)의 후방 측으로 자유단인 변 GH까지 연신하고 있다. 따라서 고정단인 변 AB, 변 EF에 대해, 자유단인 변 CD, 변 GH는 원주 방향(회전 방향(R1))으로 서로 반대 측의 위치에 배치되어 있다. 또한, 배측 단부 영역(47)의 회전 방향 길이(비임 ABCD의 틈새(71)를 따른 방향의 변 AD의 길이)는 복측 단부 영역(49)의 회전 방향 길이(비임 EFGH의 틈새(71)를 따른 방향의 변 FG의 길이)와 거의 동일하다.

이와 같이, 배측 콘택트면(110)과 복측 콘택트면(140)을 통해 서로 인접하는 배측 단부 영역(47)과 복측 단부 영역(49)의 위치 관계에 있어서, 비임 ABCD와 비임 EFGH가 원심력(F)을 받아 반경 방향의 외측 방향으로 변형한 후의 형상은, 비임 ABC1D1과 비임 EFG1H1로 표시된다. 즉, 비임 ABCD 중, 고정단인 변 AB는 원심력(F)을 받아도 거의 변형하는 경우 없이 이동하지 않는다. 한편, 전술한 바와 같이, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)이 변형하는 방향 IMD1은 복측 콘택트면(140)에 접근하는 방향이다. 따라서 자유단인 변 CD는 인접하는 날개의 복측 콘택트면(140)에 접근하는 방향으로 이동한다. 이동 후의 변 CD의 위치가 변 C1D1으로 표시된다. 변 CD가 변위한 후, 복측 콘택트면(140)에 가장 가까운 배측 콘택트면(110)의 선단부인 점 D가 점 D1으로 이동하고, 배측 콘택트면(110)이 복측 콘택트면(140)에 접근한다. 최종적으로는, 비임 ABCD의 회전 방향(R1)의 전방측(축 방향 하류측)의 선단부인 배측 콘택트면(110)의 점 D의 근방에서, 배측 콘택트면(110)이 복측 콘택트면(140)에 편면 접촉에 의해 접촉할 가능성이 발생한다.

한편, 전술한 바와 같이, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)이 변형하는 방향 IMD2는 배측 콘택트면(110)으로부터 이간하는 방향이다. 따라서 배측 콘택트면(110)에 대향하여 배치된 복측 콘택트면(140) 측의 비임 EFGH는 원심력(F)을 받아, 자유단인 변 GH가 배측 콘택트면(110)으로부터 이간하는 방향으로 이동한다. 그러나 축 방향으로 배측 콘택트면(110)에 가장 가까운 복측 콘택트면(140)의 자유단 근방의 점 G에 대향하는 배측 콘택트면(110) 측의 점 A의 위치는, 비임 ABCD를 형성하는 고정단의 일부이며, 원심력(F)을 받아도 거의 이동하지 않는다. 따라서 비임 ABCD 측의 배측 콘택트면(110)의 점 A와, 비임 EFGH 측의 복측 콘택트면(140)의 점 G가, 원심력(F)에 의해 접촉할 가능성은 없다. 또한, 도 11a에 있어서, 정지 상태에서의 날개 형상은 2점쇄선으로 표시되고, 운전 상태에 있어서의 변형 후의 날개 형상은 실선으로 표시되어 있다.

도 11c에 나타내는 바와 같이, 배측 팁 슈라우드(46)와 복측 팁 슈라우드(48)는 원심력(F)을 받아, 서로 반대 방향의 회전력을 받아서 비틀림 변형하고, 배측 콘택트면(110)과 복측 콘택트면(140)이 대향하는 콘택트면의 상단에서 접촉한다. 즉, 도 11c에 나타내는 바와 같이, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)은 원심력(F)을 받아서 도 11c의 지면 상에서 반시계회전 방향(R2)으로 회전한다. 한편, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)은 원심력(F)을 받아서 시계회전 방향(R3)으로 회전한다. 그 이유를 이하에 설명한다.

배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)은 도 11b에서 설명한 바와 같이, 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)(변형 직사각형 단면 P1P2P3P4)과 하류측 배측 커버판 단면(52a)(변형 직사각형 단면 P3P5P6P7)이 결합한 단면으로서 표시할 수 있다. 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)은 반경 방향으로 연신하는 축 방향 폭이 큰 직사각형 단면이며 강성이 크다. 따라서 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a) 자체가 원심력(F)을 받아, 회전에 의한 비틀림 변형을 발생하는 경우는 거의 없다. 한편, 하류측 배측 커버판(52)의 단면(52a)은 축 방향 하류 방향으로 연신하는 판 두께가 얇은 가늘고 긴 직사각형 단면 형상이며, 하류측 배측 커버판(52)의 단면(52a)의 단면 중심(52G)의 위치가 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)으로부터 축 방향 하류측의 이격된 위치에 있다. 따라서 하류측 배측 커버판(52)의 단면(52a)이 원심력(F)을 받아 반경 방향 외측 방향으로 변형하여, 반경 방향 외측 방향으로 젖혀 올려진다. 배측 콘택트 블록(50)은, 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)과 하류측 배측 커버판(52)의 단면(52a)이 접합하는 위치(변 P3P7)에서, 배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)이 원심력(F)에 의한 하류측 배측 커버판(52)의 단면(52a)으로부터 받는 회전 모멘트에 의해, 반시계회전 방향(R2)으로 회전하여, 비틀림 변형을 발생시킨다.

마찬가지로, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)은 도 11b에서 설명한 바와 같이, 복측 콘택트 블록 단면(60a)(변형 직사각형 단면 P11P12P13P14)과 상류측 복측 커버판(62)의 단면(62a)(변형 직사각형 단면 P13P15P16P17)이 결합한 단면으로서 표시할 수 있다. 복측 콘택트 블록 단면(60a)은 반경 방향으로 연신하는 축 방향 폭이 큰 변형 직사각형 단면이며 강성이 크다. 따라서 복측 콘택트 블록 단면(60a) 자체가 원심력(F)을 받아 회전에 의한 비틀림 변형을 발생하는 경우는 거의 없다. 한편, 상류측 복측 커버판(62)의 단면(62a)은 축 방향 상류 방향으로 연신하는 판 두께가 얇은 가늘고 긴 직사각형 단면 형상이며, 단면(62a)의 단면 중심(62G)의 위치가 복측 콘택트 블록 단면(60a)으로부터 축 방향 상류측의 이격된 위치에 있다. 따라서 상류측 복측 커버판(62)의 단면(62a)이 원심력(F)을 받아 반경 방향 외측 방향으로 변형하여, 반경 방향 외측 방향으로 젖혀 올려진다. 복측 콘택트 블록(60)은 복측 콘택트 블록 단면(60a)과 상류측 복측 커버판(62)의 단면(62a)이 접합하는 위치(변 P13P17)에서, 복측 콘택트 블록 단면(60a)이 원심력(F)에 의한 상류측 복측 커버판(62)의 단면(62a)으로부터 받는 회전 모멘트에 의해, 시계회전 방향(R3)으로 회전하여 비틀림 변형을 발생시킨다.

도 11c에 있어서, 원심력(F)을 받아 배측 팁 슈라우드(46) 및 복측 팁 슈라우드(48)가 회전하는 방향을 화살표 R2, R3로 나타낸다. 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)과, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)에 원심력(F)이 작용한 경우, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)은 반시계회전 방향(R2)으로 회전하고, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)은 시계회전 방향(R3)으로 회전한다. 따라서 팁 슈라우드(43)에 원심력(F)이 작용한 경우, 배측 팁 슈라우드(46)의 배측 콘택트면(110)의 반경 방향 외측 단부(배측 콘택트 블록(50)의 단면(50a)의 점 P1) 및 복측 팁 슈라우드(48)의 복측 콘택트면(140)의 반경 방향 외측 단부(복측 콘택트 블록(60)의 단면(60a)의 점 P11)가, 점 Q에 있어서 편면 접촉에 의해 서로 접촉하고, 점 Q를 중심으로 하여 배측 팁 슈라우드(46) 및 복측 팁 슈라우드(48)는 서로 역방향의 화살표 R2 방향 및 R3 방향으로 회전하게 된다. 또한, 도 11c에 있어서, 정지 상태에서의 팁 슈라우드(43)의 단면 형상은 2점쇄선으로 표시되고, 운전 상태에서 원심력(F)을 받아 회전한 상태에서의 팁 슈라우드(43)의 단면 형상은 실선으로 표시되어 있다.

도 11a부터 도 11c를 이용하여 설명한 바와 같이, 배측 팁 슈라우드(46)의 단면(46a)과, 복측 팁 슈라우드(48)의 단면(48a)은 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트면(140)을 통해 대면하는 구조이며, 또한 단면 구조가 다르기 때문에, 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트면(140)이 서로 편면 접촉에 의해 접촉하여, 콘택트면을 손상시킬 가능성이 있다. 따라서 접촉에 의한 손상을 회피하고, 터빈 동익의 신뢰성을 향상시킬 대책이 필요해지며, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트면(140)이 적정한 위치에 오목부(112, 142)를 설치하는 것이 중요해진다.

또한, 배측 콘택트면(110)과 복측 콘택트면(140)의 원주 방향(회전 방향(R1))의 사이에는, 편의적으로 틈새(71)를 통해 배치하는 양태로 나타내고 있지만, 조립 시에 있어서는, 배측 콘택트면(110)과 인접하는 날개의 복측 콘택트면(140) 사이에는, 틈새가 발생하지 않고 접촉하고 있다. 단, 운전 시는 원심력과 열신장을 받아서 틈새(71)가 발생하고, 전술한 바와 같이, 배측 팁 슈라우드(46) 및 복측 팁 슈라우드(48)의 변형 및 진동에 의해, 편면 접촉에 의해 부분적으로 접촉할 경우가 있다.

터빈 동익(28)은, 본 실시형태와 같이, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 축 방향 하류측의 영역의, 반경 방향의 상단으로부터 하단의 전역에 오목부(112, 142)를 설치함으로써, 배측 콘택트면(110) 및 인접하는 날개의 복측 콘택트면(140)의 축 방향 하류 단부에서의 접촉을 회피할 수 있다. 즉, 팁 슈라우드(43)의 배측 콘택트면(110)과 복측 콘택트면(140)과의 접촉 위치를, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 콘택트 블록 단부(114, 144)보다도 중심 측의 핀(44)의 베이스 근방으로 이동한 위치로 할 수 있다. 이에 따라, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 강도가 높은 핀(44)의 베이스 근방의 영역을 접촉 영역으로 하여, 축 방향 하류 단부에서의 접촉을 회피할 수 있기 때문에, 날개의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.

구체적으로는, 상술한 바와 같이, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)은 원주 방향의 두께가 두껍고, 원주 방향으로 배측 커버판(51) 및 복측 커버판(61)까지 연장되는 경사면(116)이 형성되어, 강성이 높은 부분을 접촉 위치로 할 수 있다. 또한, 핀(44)의 필렛(120)이 형성되어 있는 위치를 오목부(112, 142)가 형성되는 위치로 함으로써, 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트면(140)의 접촉 가능한 면적을 넓게 취할 수 있으며, 접촉에 의한 인접하는 날개로부터의 부하가 일부에 집중하는 것을 억제할 수 있다.

터빈 동익(28)은, 본 실시형태와 같이, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 배측 콘택트면(110), 복측 콘택트면(140)의 축 방향 하류측의 영역의, 반경 방향의 상단으로부터 하단의 전역에 오목부(112, 142)를 설치하는 것이 바람직하지만, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 축 방향 하류측의 영역 중 반경 방향의 일부에만 설치할 수도 있다. 반경 방향의 일부에 설치하는 경우는 반경 방향 외측의 단부를 포함하도록 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 오목부(112, 142)는, 배측 콘택트면(110)의 반경 방향 외측 단면 및 축 방향 하류측 단면을 포함하고, 반경 방향 내측 방향으로 연재하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태의 터빈 동익(28)은 배측 콘택트면(110), 복측 콘택트면(140)의 축 방향 하류측 단부에 오목부(112, 142)를 설치했지만, 이에 한정되지 않는다. 터빈 동익(28)은 배측 콘택트면(110), 복측 콘택트면(140)의 반경 방향 외측 단부에 오목부를 형성할 수도 있다. 터빈 동익(28)은 배측 콘택트면(110), 복측 콘택트면(140)의 반경 방향 외측 단부에 오목부를 형성함으로써, 배측 콘택트면(110), 복측 콘택트면(140)의 반경 방향 외측 단부가 접촉하는 것을 억제할 수 있고, 접촉 위치를 단부보다도 중심 측으로 이동한 위치로 할 수 있다. 반경 방향 외측 단부에 형성되는 오목부는, 오목부의 반경 방향 내측 단의 외표면으로부터 반경 방향 외측 단을 향해 핀(44)에 접근하는 방향으로 경사시키는 것이 바람직하다. 이에 따라, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 강도가 높은 영역을 접촉 영역으로 할 수 있어, 내구성을 보다 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 터빈 동익(28)은 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 배측 콘택트면(110), 복측 콘택트면(140)의 반경 방향 외측 단부의, 축 방향의 상류측으로부터 하류측의 전역에 오목부를 설치하는 것이 바람직하지만, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 반경 방향 외측의 영역 중 축 방향의 일부에만 설치할 수도 있다. 축 방향의 일부에 설치하는 경우는, 축 방향 하류측의 단부를 포함하도록 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 터빈 동익(28)은 배측 콘택트면(110), 복측 콘택트면(140)의 축 방향 하류측 단부와 반경 방향 외측 단부의 양쪽에 오목부를 형성할 수도 있다.

터빈 동익(28)은 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 어느 한쪽에 오목부(112, 142)를 설치하면 된다. 즉, 터빈(28)은, 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 배측 콘택트면(110) 및 복측 콘택트면(140)의 한쪽에 오목부(112, 142)를 형성하고, 다른 쪽은 전면을 평탄면으로 할 수도 있다. 오목부(112, 142)의 적어도 한쪽을 설치함으로써, 배측 콘택트면(110)과 복측 콘택트면(140)과의 접촉 위치를, 콘택트 블록 단부(114, 144)보다도 중심 측의 핀(44)의 베이스 근방으로 이동한 위치로 할 수 있다.

또한, 터빈 동익(28)은 축 방향 하류측 단부가 중간 접속부(58)로부터 이격된 위치로 되는, 배측 팁 슈라우드(46)의 배측 콘택트 블록(50)에 오목부(112)를 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 오목부(112)의 제조를 보다 간단히 할 수 있다.

도 12는, 콘택트면(배측 콘택트면(110), 복측 콘택트면(140))의 제조방법의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 6 및 도 9도를 함께 참조하면, 터빈 동익은 모재(100)로 형성된 배측 콘택트 블록(50) 및 복측 콘택트 블록(60)의 콘택트면에 대응하는 영역의 표면에 코팅(102)을 형성함으로써, 콘택트면을 형성한다. 콘택트면은 작업자가 처리를 행하여 제조할 수도 있고, 자동으로 작성하는 장치로 제조할 수도 있다. 이하는 작업자가 작업을 행한 경우로서 설명한다.

작업자는 모재의 콘택트면에 상당하는 영역에 콘택트 코팅을 용사하는 공정을 실시한다(단계 S12). 다음에, 작업자는 모재의 표면에 형성한 콘택트 코팅의 표면을 연마하는 공정을 실시한다(단계 S14). 작업자는 콘택트 코팅의 표면을 연마하여, 평탄면(102a)을 형성한다. 다음에, 작업자는 콘택트 코팅의 축 방향 하류측의 단부에 오목부(112)를 형성하는 공정을 실시한다(단계 S16).

콘택트면 제조방법은 콘택트면의 코팅의 전면을 연마한 후, 일부에 오목부를 형성함으로써, 강성이 작은 콘택트 블록 단부(114) 근방에서의 접촉을 회피하고, 강성이 높은 핀(44)의 베이스 근방을 접촉 위치로 하여, 편면 접촉에 의한 손상을 막는 터빈 동익의 콘택트면으로 할 수 있다. 이에 따라, 보다 내구성이 높은 콘택트면을 제조할 수 있다.

상기의 콘택트면 제조방법은 새롭게 제조하는 터빈 동익의 콘택트면의 제조에 이용할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 상기의 콘택트면 제조방법은 사용한 터빈 동익에 대한 보수로 코팅을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.

[제2 실시형태]

다음에, 터빈 동익의 제2 실시형태에 대하여 이하에 설명한다. 도 13은 제2 실시형태의 터빈 동익의 팁 슈라우드의 개략적 구성을 나타내는 모식도이다. 도 14는 도 13에 있어서의 배측 콘택트 블록 주변의 개략적 구성을 나타내는 정면도이다. 제2 실시형태에 나타내는 터빈 동익은 제1 실시형태와 비교하여, 콘택트 블록(배측 콘택트 블록(50), 복측 콘택트 블록(60)) 주변의 구조가 다르다.

도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 터빈 날개(28)의 팁 슈라우드(43)는 핀(44)과 배측 팁 슈라우드(246)와 복측 팁 슈라우드(48)로 이루어진다. 본 실시형태의 팁 슈라우드(43)는, 배측 팁 슈라우드(246)의 형상 및 구조가 제1 실시형태와 다르지만, 핀(44) 및 복측 팁 슈라우드(48)의 형상 및 구조는 제1 실시형태와 동일한 형상 및 구조이다.

본 실시형태에 있어서의 배측 팁 슈라우드(246)는 배측 콘택트 블록(250)과, 핀(44)에 접합하고 핀(44)으로부터 축 방향 하류측으로 연재하는 배측 커버판(251)으로 이루어진다. 핀(44)과, 배측 콘택트 블록(250)과, 배측 커버판(251)은 일체로 형성되어 있다. 또한, 배측 커버판(251)은 핀(44)보다 축 방향 하류측의 배측 날개면(42a) 측으로서, 전연(42c) 측의 배측 콘택트 블록(250) 측에 형성되는 하류측 배측 커버판(252)과, 후연(42d) 측의 복측 콘택트 블록(60) 측에 형성되는 하류측 배측 커버판(266)을 갖는다. 복측 팁 슈라우드(48)는 제1 실시형태와 같은 형상 및 구조이며, 복측 콘택트 블록(60)과 복측 커버판(61)으로 형성된다. 복측 커버판(61)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 전연(42c) 측의 상류측 배측 커버판(56)과 후연(42d) 측의 상류측 복측 커버판(62)으로 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 배측 콘택트 블록(250)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 원주 방향으로 회전 방향의 전방측을 향하는 배측 콘택트면(제1 면) (210)을 갖는다. 배측 콘택트 블록(250)은 배측 콘택트면(210)에 대해 축 방향 하류측과 직교하는 방향으로 두께가 있는 구조이며, 배측 콘택트면(210)과는 축 방향의 반대 측으로 연장하며, 하류측 배측 커버판(252)에 연결되어 있다. 배측 콘택트 블록(250)은 축 방향 하류측을 향해 서서히 두께가 얇아지는 경사면(116)을 갖는다. 배측 콘택트 블록(250)은 배측 콘택트면(210)의 원주 방향 반대 측의 단부이며, 축 방향 상류측에서 핀(44)에 접합하고, 축 방향 하류측은 경사면(116)을 통해 배측 팁 슈라우드(246)의 하류측 배측 커버판(252)에 접합된다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 배측 콘택트 블록(250)의 축 방향 하류측을 향하는 콘택트 블록 단부(214)는 배측 커버 단면(64)의 일부를 형성하고, 후연(42d) 측의 하류측 복측 커버 단면(64a)에 평행하게 축 방향 하류측으로 연장하며, 하류측 배측 커버판(252)의 축 방향 하류측의 단면에 접합된다. 배측 콘택트 블록(250)의 콘택트 블록 단부(214)의 회전 방향의 전방측의 선단 단부(214a)의 축 방향 위치는 필렛(120)의 배측 팁 슈라우드(246) 측의 필렛 외연(120a)이 교차하는 축 방향 위치와 일치한다.

본 실시형태에 있어서의 핀(44)보다 축 방향 상류측의 복측 콘택트면(140) 및 복측 콘택트 블록(60) 그리고 복측 콘택트 블록(60)으로부터 전연(42c) 방향으로 길어지는 경사면(116) 및 복측 커버판(61)(상류측 배측 커버판(62))의 구성은 제1 실시형태와 같다.

본 실시형태에 있어서의 배측 콘택트 블록(250)은 도 6 및 도 8에 나타내는 제1 실시형태의 양태와는 다르다. 즉, 상술한 바와 같이, 배측 콘택트 블록(250)의 축 방향 하류측의 단면은 콘택트 블록 단부(214)를 형성하고, 콘택트 블록 단부(214)의 축 방향 상류측의 선단 단부(214a)를 기점으로 하여, 후연(42d) 측의 하류측 복측 커버 단면(64a)에 평행하게 축 방향 하류측 방향으로 길어지는 단면이다. 즉, 본 실시형태의 배측 콘택트면(210)의 형상과 제1 실시형태의 배측 콘택트면(110)의 형상을 비교하면, 본 실시형태의 선단 단부(214a)의 축 방향의 위치와, 제1 실시형태의 선단 단부(114a)의 축 방향의 위치가 다르다. 본 실시형태의 선단 단부(214a)는 핀(44)의 배측 팁 슈라우드(46) 측의 필렛 외연(120a)의 축 방향의 위치와 일치한다. 한편, 제1 실시형태의 선단 단부(114a)의 축 방향의 위치는 핀(44)의 배측 팁 슈라우드(46) 측의 필렛 외연(120a)의 축 방향의 위치보다 축 방향 하류측에 형성되고, 필렛 외연(120a)으로부터 콘택트 블록 단부(114) 까지의 범위에 오목부(112)가 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 배측 콘택트 블록(250)의 콘택트 블록 단부(214)는 터빈 동익(28)의 주조 과정에서 날개 본체(42) 및 팁 슈라우드(43)의 제조와 동시에 형성된다.

본 실시형태에 있어서의 배측 콘택트 블록(250)의 배측 콘택트면(210)에 적용되는 코팅(102)의 재료 및 형성 방법은 제1 실시형태에 있어서의 재료 및 형성 방법과 같다.

단, 본 실시형태에 있어서의 코팅 형성 방법에서는, 도 12에 나타내는 제1 실시형태의 콘택트면의 제조방법에 대해, 단계 16에 나타내는 오목부(112)를 형성하는 공정이 생략되는 점이 다르다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 상술한 바와 같이, 배측 콘택트 블록(250)의 콘택트 블록 단부(214)는 핀(44)의 배측 팁 슈라우드(46) 측의 필렛 외연(120a)의 위치인 선단 단부(214a)를 기점으로 하는 단부로서, 터빈 동익(28)의 주조 과정에서 동시에 형성된다. 따라서 본 실시형태에 있어서의 배측 콘택트면(110)에는, 제1 실시형태에 있어서의 오목부(112)가 형성되는 배측 콘택트면의 부분은 존재하지 않는다. 본 실시형태에서는, 배측 콘택트 블록(250)의 콘택트 블록 단부(214)의 축 방향의 위치가 강성이 높은 핀(44)의 베이스 위치와 일치한다. 그 때문에, 인접하는 날개의 복측 콘택트면(140)과 편면 접촉에 의한 접촉이 발생해도, 강성이 높은 핀(44)의 베이스 근방의 배측 콘택트면(210)에서 접촉하기 때문에, 배측 콘택트면(210)이 손상될 가능성이 없어, 날개의 신뢰성이 향상된다.

또한, 본 실시형태의 콘택트면의 제조방법에 따르면, 제1 실시형태에 있어서의 콘택트면의 제조방법과 비교하여, 도 12에 나타내는 오목부(112)를 형성하는 공정(단계 S16)을 생략할 수 있기 때문에, 작업 공정이 단축되어, 제조비용이 저감된다.

본 발명에 관한 일 실시형태에 따르면, 인접하는 날개의 콘택트면과의 사이에서 편면 접촉에 의한 접촉이 발생해도, 콘택트면의 강성이 높은 핀(44)과의 베이스의 위치 근방에서 접촉하기 때문에, 콘택트면의 손상이 억제된다.

11: 압축기
12: 연소기
13: 터빈
27: 정익
28: 동익(터빈 동익)
32: 로터(회전축)
41: 익근부
42: 날개 본체
42a: 부압면(배측 날개면)
42b: 정압면(복측 날개면)
42c: 전연
42d: 후연
43: 팁 슈라우드
43a: 전연 단부
43b: 후연 단부
44: 시일 핀(핀)
44a: 단면
46: 배측 팁 슈라우드
47: 배측 단부 영역
49: 복측 단부 영역
48: 복측 팁 슈라우드
50, 250: 배측 콘택트 블록
60: 복측 콘택트 블록
51, 251: 배측 커버판
52, 252: 하류측 배측 커버판
56: 상류측 배측 커버판
54: 복측 커버 단면
54a: 상류측 배측 커버 단면
64: 배측 커버 단면
64a: 하류측 복측 커버 단면
58, 68: 중간 접속부
61: 복측 커버판
62: 상류측 복측 커버판
66, 266: 하류측 복측 커버판
71: 틈새
100: 모재
102: 코팅
102a: 평탄면
110, 210: 배측 콘택트면(제1 면)
140: 복측 콘택트면(제2 면)
112, 142: 오목부
112a, 142a: 오목부 경사면
114, 144, 214: 콘택트 블록 단부
116: 경사면
116a: 경사면 외연
120: 필렛
120a: 필렛 외연

Claims (12)

1. 정압면과 부압면을 구비하는 날개 본체와,
   날개 본체 선단에 구비되고, 축 방향으로 상기 정압면으로부터 상기 부압면을 향해 반경 방향 외측 방향으로 기울어진 팁 슈라우드를 구비하며,
   상기 팁 슈라우드는,
   원주 방향 중앙부에 배치되어 반경 방향 외측으로 연신하는 핀과, 상기 정압면 측의 복측 팁 슈라우드와 상기 부압면 측의 배측 팁 슈라우드로 이루어지고,
   상기 배측 팁 슈라우드는 상기 팁 슈라우드 전연 단부에 배측 콘택트 블록을 포함하고,
   상기 복측 팁 슈라우드는 상기 팁 슈라우드의 후연 단부에 복측 콘택트 블록을 포함하고,
   상기 배측 콘택트 블록은 원주 방향을 향하는 제1 면을 구비하고, 상기 복측 콘택트 블록은 상기 제1 면에 대해 원주 방향의 반대 방향을 향하는 제2 면을 구비하고,
   상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 적어도 한쪽의 면이며, 적어도 축 방향 하류측 단부 또는 반경 방향 외측 단부중 어느 하나에 오목부가 형성되어 있는 터빈 동익.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 면과 원주 방향으로 인접하는 날개의 상기 제2 면이 대향하도록 배치되어 있는 터빈 동익.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 배측 팁 슈라우드는,
   상기 배측 콘택트 블록과,
   상기 팁 슈라우드의 반경 방향 내주면 에지로부터 상기 팁 슈라우드의 반경 방향 내주면을 따라 상기 제1 면으로부터 이간하는 방향으로서, 상기 핀의 축 방향 하류측으로 연재하는 배측 커버판;으로부터 형성되고,
   상기 복측 팁 슈라우드는,
   상기 복측 콘택트 블록과,
   상기 팁 슈라우드의 반경 방향 내주면 에지로부터 상기 팁 슈라우드의 반경 방향 내주면을 따라 상기 제2 면으로부터 이간하는 방향으로서, 상기 핀의 축 방향 상류측으로 연재하는 복측 커버판으로 형성되고,
   상기 제1 면 또는 상기 제2 면을 협지한 원주 방향의 단면시에, 상기 배측 팁 슈라우드는 축 방향 하류측을 향하는 동시에 반경 방향 외측으로 경사지도록 형성되고, 상기 복측 팁 슈라우드는 축 방향 상류측을 향하는 동시에 반경 방향 내측으로 경사지도록 형성되어 있는 터빈 동익.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 형성되는 틈새의 방향을 보아,
   상기 제1 면으로부터 시계회전 방향으로, 상기 제1 면과, 상기 배측 팁 슈라우드의 반경 방향 내측을 향하는 내주면과의 이루는 각도는 90도보다 작고,
   상기 제2 면으로부터 반시계회전 방향으로, 상기 제2 면과, 상기 복측 팁 슈라우드의 반경 방향 내측을 향하는 내주면과의 이루는 각도는 90도보다 큰 터빈 동익.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 형성되는 틈새를 따라, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 상기 축 방향 하류측 단부에 형성된 상기 오목부는, 적어도 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 반경 방향 외측 단면 및 축 방향 하류측 단면을 포함하고, 반경 방향 내측 방향으로 연재하도록 형성되는 터빈 동익.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀은 필렛을 통해 상기 콘택트 블록 또는 커버판에 결합되고, 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 형성되는 틈새를 따라 상기 축 방향 하류측 단부에 형성되는 상기 오목부의 축 방향 상류측 단은, 상기 필렛의 축 방향 하류측의 외연 위치로부터 축 방향 상류측의 외연 위치 사이에 형성되어 있는 터빈 동익.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 팁 슈라우드는, 전연 단부에 설치되어, 상기 날개 본체 측에 고정단을 갖고 상기 고정단으로부터 회전 방향 전방측의 자유단인 배측 커버 단면까지 연재하는 배측 단부 영역과,
   후연 단부에 설치되어, 상기 날개 본체 측에 고정단을 갖고 상기 고정단으로부터 회전 방향 후방 측의 자유단인 배측 커버 단면까지 연재하는 배측 단부 영역을 포함하는,
   터빈 동익.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 상기 축 방향 하류측 단부에 형성되는 상기 오목부는, 상기 오목부의 축 방향 상류측 단의 외표면으로부터 축 방향 하류측 단을 향해 콘택트면으로부터 원주 방향으로 후퇴하는 방향으로 경사지고 있는 터빈 동익.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 상기 반경 방향 외측 단부에 형성되는 상기 오목부는, 상기 오목부의 반경 방향 내측 단의 외표면으로부터 반경 방향 외측 단을 향해 상기 핀에 접근하는 방향으로 경사지고 있는 터빈 동익.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 면을 구비하는 상기 배측 콘택트 블록은 상기 배측 콘택트 블록의 축 방향 상류측에서 상기 핀에 접합하고, 축 방향 하류측에서 경사면을 통해 배측 커버판에 접합하고,
    상기 제2 면을 구비하는 상기 복측 콘택트 블록은 상기 복측 콘택트 블록의 축 방향 하류측에서 상기 핀에 접합하고, 축 방향 상류측에서 경사면을 통해 배측 커버판에 접합하는 터빈 동익.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 터빈 동익을 구비하는 터보 기계.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 터빈 동익의 상기 제1 면 및 상기 제2 면의 적어도 한쪽인 콘택트면을 제조하는 콘택트면 제조방법으로서,
    상기 터빈 동익의 상기 콘택트면으로 되는 면의 모재의 표면에 코팅을 형성하는 단계와,
    형성한 코팅의 표면을 연마하여, 평탄하게 하는 단계와,
    상기 코팅의 적어도 축 방향 하류측 단부 또는 반경 방향 외측 단부를 연마하여, 오목부를 형성하는 단계를 갖는 콘택트면 제조방법.

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