DE112015001476T5

DE112015001476T5 - Ringsegment-Kühlstruktur und Gasturbine mit derselben

Info

Publication number: DE112015001476T5
Application number: DE112015001476.4T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Fukui; Satoshi Hada; Masamitsu Kuwabara
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-12-15
Also published as: US20170138211A1; KR101833662B1; KR20160124216A; JP2015190354A; JP6466647B2; WO2015146854A1; CN106133295A; KR20180021242A; CN108278159A; CN106133295B

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Ringsegment-Kühlstruktur vor (60), die Kühlluft (CA) effizient zuführen kann, so dass ein Ringsegment (52) effizient gekühlt werden kann, und eine Gastturbine (1) mit der Ringsegment-Kühlstruktur (60). Die Ringsegment-Kühlstruktur (60) umfasst: einen Hohlraum, der von einem Gehäuse einer Kammer und Hauptkörper von Segmentkörper umgeben ist und dem Kühlluft zugeführt wird, und Kühldurchgänge zum Hindurchströmen der Kühlluft, die im Inneren des Hauptkörpers des Segmentkörpers (100) in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und von denen die einen Enden mit dem Hohlraum kommunizieren und die anderen Enden an lateralen Enden des Segmentkörpers (100) an der vorderen Seite und der hinteren Seite in einer Drehrichtung geöffnet sind, wobei die Kühldurchgänge erste Kühldurchgänge (123), die in einem ersten Bereich (131) des Segmentkörpers (100) ausgebildet sind, der sich an der vorderen Seite in der Drehrichtung befindet und durch die die Kühlluft (CA) von der hinteren Seite zu der vorderen Seite in der Drehrichtung ausgetragen wird, und zweite Kühldurchgänge (124), die in einem zweiten Bereich (132) des Segmentkörpers (100) ausgebildet sind, der sich an der hinteren Seite in der Drehrichtung befindet, und durch die die Kühlluft (CA) von der vorderen Seite zu der hinteren Seite in der Drehrichtung ausgetragen wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbine, die durch ein Verbrennungsgas gedreht wird.
Hintergrund
Bisher ist eine Gasturbine bekannt, die eine Drehwelle, Turbinenlaufschaufeln, die sich relativ zu der Drehwelle zu der radial äußeren Seite erstrecken, Ringsemente, die an der radial äußeren Seite der Turbinenlaufschaufeln in einer Distanz davon angeordnet sind, und in der axialen Richtung an den Ringsegmenten angrenzende Turbinenleitschaufeln aufweist. Die Turbinenleitschaufeln und die Ringsegmente sind in einer Distanz voneinander mit einem Hohlraum, der sich in der Umfangsrichtung und der radialen Richtung erstreckt und der zwischen den Turbinenleitschaufeln und den Ringsegmenten gebildet ist, angeordnet. Dichtungsluft, die von den Turbinenleitschaufeln ausgetragen wird, tritt durch diesen Hohlraum hindurch, um einen Rückstrom von Verbrennungsgas zu verhindern.
Die Gasturbine umfasst eine Ringsegment-Kühlstruktur, in welcher das Ringsegment gekühlt wird, wenn Kühlluft, die von einem Schaufelringhohlraum zugeführt wird, der an der radial äußeren Seite ausgebildet ist und durch eine Turbinenkammer oder die Turbinenkammer und einen Schaufelring umgeben ist, durch Kühldurchgänge strömt, die im Inneren eines Segmentkörpers ausgebildet sind, um die Kühlluft im Inneren zu zirkulieren (zum Beispiel Patentschrift 1 und Patentschrift 2). Gehäuseluft an der Auslassseite des Kompressors oder Zweig- bzw. Zapfluft, die von dem Kompressor extrahiert wird, wird herkömmlicherweise als Kühlluft genutzt. Bei der Ringsegment-Kühlstruktur, die in Patentschrift 1 beschrieben ist, sind Kühldurchgänge, durch die Kühlluft in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung strömt, im Inneren des Segmentkörpers ausgebildet. Diese Kühldurchgänge haben Öffnungen, durch die Kühlluft zugeführt wird, die an dem Ende des Segmentkörpers an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung ausgebildet sind. Die Ringsegment-Kühlstruktur, die in Patentschrift 1 beschrieben ist, umfasst ferner Kühldurchgänge, die in Richtung der Enden des Segmentkörpers in der Drehrichtung an beiden Enden des Segmentkörpers an der vorderen Seite und der hinteren Seite in der Drehrichtung geöffnet sind.
Bei der Ringsegment-Kühlstruktur, die in Patentschrift 2 beschrieben ist, sind Kühldurchgänge zum Hindurchströmen der Kühlluft im Inneren des Segmentkörpers in der Umfangsrichtung (zu der vorderen Seite und der hinteren Seite in der Drehrichtung der Drehwelle) ausgebildet. Darüber hinaus sind in Patentschrift 2 Kühldurchgänge, durch die Kühlluft zu der vorderen Seite in der Drehrichtung der Drehwelle strömt, und Kühldurchgänge, durch die Kühlluft zu der hinteren Seite in der entgegengesetzten Richtung von der Drehrichtung der Drehwelle strömt, abwechselnd in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung angeordnet.
Zitationsliste
Patentschriften

Patentschrift 1: Internationale Veröffentlichung Nummer: WO 2011/024242
Patentschrift 2: U.S. Patent Nummer: 5375973

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wie in Patentschrift 1 und Patentschrift 2 gezeigt, können beide Enden des Segmentkörpers in der Drehrichtung durch Vorsehen der Kühldurchgänge, durch die Kühlluft zu beiden Enden des Segmentkörpers in der Drehrichtung strömt, gekühlt werden. Insoweit hat als eine Ringsegment-Kühlstruktur die Ringsegment-Kühlstruktur der Patentschrift 1 sowie die der Patentschrift 2 Raum für Verbesserung. Die Ringsegment-Kühlstrukturen der Patentschrift 1 und Patentschrift 2 sind kompliziert, und die Kühlluft-Nutzungseffizienz kann nur bis zu einem begrenzten Ausmaß verbessert werden.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ringsegment-Kühlstruktur, die ermöglicht, dass Kühlluft effizient zugeführt und recycelt wird, um ein Ringsegment effizient zu kühlen, und eine Gasturbine, die diese Ringsegment-Kühlstruktur aufweist, vorzuschlagen.
Lösung für das Problem
Um das obige Problem zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung eine Ringsegment-Kühlstruktur zum Kühlen eines Ringsemgents einer Gasturbine vor, wobei das Ringsegment eine Vielzahl von Segmentkörpern hat, die in einer Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie eine Ringform bilden, und die im Inneren einer Kammer so angeordnet sind, dass eine innere Umfangsfläche des Ringsegments in einer konstanten Distanz von Außenenden von Turbinenlaufschaufeln gehalten wird, wobei die Ringsegment-Kühlstruktur aufweist: einen Hohlraum, der von einem Gehäuse der Kammer und Hauptkörpern der Segmentkörper umgeben ist und dem Kühlluft zugeführt wird, und Kühldurchgänge zum Hindurchströmen der Kühlluft, die im Inneren des Hauptkörpers des Segmentkörpers in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und von denen die einen Enden mit dem Hohlraum kommunizieren und die anderen Enden an lateralen Enden des Segmentkörpers an der vorderen Seite und der hinteren Seite in einer Drehrichtung geöffnet sind, wobei die Kühldurchgänge erste Kühldurchgänge, die in einem ersten Bereich des Segmentkörpers ausgebildet sind, der sich an der vorderen Seite in der Drehrichtung befindet und durch die die Kühlluft von der hinteren Seite zu der vorderen Seite in der Drehrichtung ausgetragen wird, und zweite Kühldurchgänge, die in einem zweiten Bereich des Segmentkörpers ausgebildet sind, der sich an der hinteren Seite in der Drehrichtung befindet, und durch die die Kühlluft von der vorderen Seite zu der hinteren Seite in der Drehrichtung ausgetragen wird, umfassen.
Gemäß dieser Konfiguration sind die ersten Kühldurchgänge, die mit dem Hohlraum kommunizieren, in dem ersten Bereich vorgesehen und die zweiten Kühldurchgänge, die mit dem Hohlraum kommunizieren, sind in dem zweiten Bereich vorgesehen. Auf diese Weise wird die Kühlluft recycelt und beide Enden des Segmentkörpers können in der Drehrichtung effizient durch eine einfache Struktur gekühlt werden. Somit kann Kühlluft effizient zugeführt werden und das Ringsegment kann mit einer reduzierten Menge von Kühlluft effizient gekühlt werden.
Es ist zu bevorzugen, dass der Hohlraum einen ersten Hohlraum, der an der radial äußeren Seite des Segmentkörpers angeordnet ist, und einen zweiten Hohlraum, der an der radial inneren Seite des ersten Hohlraums angeordnet ist und von dem ein Ende mit dem ersten Hohlraum kommuniziert und von dem ein anderes Ende mit dem einen Ende der Kühldurchgänge kommuniziert, umfasst.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Kühlluft den Kühldurchgängen gleichmäßiger zugeführt werden.
Es ist zu bevorzugen, dass die Ringsegment-Kühlstruktur ferner eine Prallplatte hat, die in dem ersten Hohlraum angeordnet ist und eine große Anzahl von Öffnungen aufweist.
Gemäß dieser Konfiguration wird der Segmentkörper mehr gekühlt.
Es ist zu bevorzugen, dass der zweite Hohlraum zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich in der Drehrichtung angeordnet ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Kühlluft von beiden lateralen Enden an der vorderen Seite und der hinteren Seite in der Drehrichtung ausgetragen, so dass die Kühlung beider lateraler Enden weiter verbessert ist.
Es ist zu bevorzugen, dass ein Endteil des Kühldurchgangs an der stromabwärtigen Seite in einer Kühlluftströmungsrichtung zu einer Verbrennungsgas-Strömungsrichtung geneigt ist.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Länge der Kühldurchgänge an beiden Enden in der Drehrichtung verlängert werden, so dass beide Enden in der Drehrichtung intensiver gekühlt werden können.
Es ist zu bevorzugen, dass von den Kühldurchgängen diejenigen Kühldurchgänge, die an der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung angeordnet sind in einem kleineren Anordnungsabstand angeordnet sind, als diejenigen Kühldurchgänge, die an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung angeordnet sind.
Gemäß dieser Konfiguration kann eine größere Menge von Kühlluft der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung zugeführt werden, die intensiver gekühlt werden muss.
Um das obige Problem zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung ferner eine Gasturbine vor, umfassend Turbinenlaufschaufeln, die an einer drehbaren Turbinenwelle montiert sind, Turbinenleitschaufeln, die so befestigt sind, dass sie den Turbinenlaufschaufeln in einer axialen Richtung zugewandt sind, ein Ringsegment, das die Turbinenlaufschaufeln in einer Umfangsrichtung umgibt, eine Kammer, die an der äußeren Umfangseite des Ringsegments angeordnet ist und die Turbinenleitschaufeln trägt, und eine der oben beschriebenen Ringsegment-Kühlstrukturen.
Gemäß dieser Konfiguration kann das Ringsegment effizient gekühlt werden und die Menge von Kühlluft, die in einen Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang ausgetragen wird, kann reduziert werden. Somit kann die Gasturbineneffizienz verbessert werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die ersten Kühldurchgänge und die zweiten Kühldurchgänge, die mit dem Hohlraum kommunizieren, vorgesehen, was es möglich macht, Kühlluft zu recyceln und beide Enden des Segmentkörpers in der Drehrichtung durch eine einfache Struktur effizient zu kühlen. Somit kann Kühlluft effizient zugeführt werden und das Ringsegment kann mit einer reduzierten Menge von Kühlluft effizient gekühlt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Gasturbine gemäß Ausführungsform 1.
2 ist eine Teilschnittansicht um eine Turbine der Gasturbine gemäß Ausführungsform 1 herum.
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Umgebung eines Ringsegments der Gasturbine gemäß Ausführungsform 1.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Segmentkörpers des Ringsegments gemäß Ausführungsform 1.
5 ist eine Schnittansicht des Segmentkörpers des Ringsegments gemäß Ausführungsform 1.
6 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 5 des Ringsegments gemäß Ausführungsform 1 von der radialen Richtung aus betrachtet.
7 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 6 des Ringsegments gemäß Ausführungsform 1 von einer Verbrennungsgas-Strömungsrichtung aus betrachtet.
8 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß einem modifizierten Beispiel von Ausführungsform 1 von der radialen Richtung aus betrachtet.
9 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 2 von der radialen Richtung aus betrachtet.
10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus 9 des Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 2 von der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung aus betrachtet.
11 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 3 von der radialen Richtung aus betrachtet.
12 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 4 von der radialen Richtung aus betrachtet.
13 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 5 von der radialen Richtung aus betrachtet.
14 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 6 von der radialen Richtung aus betrachtet.
15 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 7 von der radialen Richtung aus betrachtet.
Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht durch die folgenden Ausführungsformen begrenzt. Die Komponenten in den folgenden Ausführungsformen umfassen andere Komponenten, die einfach als Substitute durch einen Fachmann verwendet werden können oder die im Wesentlichen dieselben sind.
Ausführungsform 1
Wie in 1 dargestellt, ist eine Gasturbine 1 von Ausführungsform 1 mit einem Kompressor 5, einer Brennkammer 6, und einer Turbine 7 gebildet. Eine Turbinenwelle 8 ist so angeordnet, dass sie Mittelteile des Kompressors 5, der Brennkammer 6 und der Turbine 7 durchdringt. Der Kompressor 5, die Brennkammer 6 und die Turbine 7 sind entlang einer Mittellinie CL der Turbinenwelle 8 Seite an Seite von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite in einer Luft- oder Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG angeordnet.
Der Kompressor 5 komprimiert Luft in komprimierte Luft. Der Kompressor 5 ist mit mehreren Stufen von Kompressorleitschaufeln 13 und mehreren Stufen von Kompressorlaufschaufeln 14 im Inneren eines Kompressorgehäuses 12, das einen Lufteinlass 11 hat, durch den Luft eingetragen wird, versehen. Die Kompressorleitschaufeln 13 von jeder Stufe sind an dem Kompressorgehäuse 12 montiert und Seite an Seite in der Umfangsrichtung angeordnet, während die Kompressorlaufschaufeln 14 von jeder Stufe an der Turbinenwelle 8 montiert sind und Seite an Seite in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die mehreren Stufen der Kompressorleitschaufeln 13 und die mehreren Stufen der Kompressorlaufschaufeln 14 sind abwechselnd entlang der axialen Richtung vorgesehen.
Die Brennkammer 6 führt der komprimierten Luft, die in dem Kompressor 5 komprimiert wurde, Brennstoff zu und erzeugt Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck. Die Brennkammer 6 hat als Brennkammerauskleidungen einen Brennkammerkorb 21, in dem die komprimierte Luft und der Brennstoff gemischt und verbrannt werden, ein Übergangstück 22, das das Verbrennungsgas von dem Brennkammerkorb 21 zu der Turbine 7 führt, und einen externen Zylinder 23, der den äußeren Umfang des Brennkammerkorbs 21 abdeckt und die komprimierte Luft von dem Kompressor 5 zu dem Brennkammerkorb 21 führt. Die Vielzahl von Brennkammern 6 sind im Inneren eines Turbinengehäuses 31 in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Luft, die von dem Kompressor 6 komprimiert wurde, wird zeitweise in einer Kammer 24, die durch das Turbinengehäuse umgeben ist, gespeichert, bevor sie den Brennkammern 6 zugeführt wird.
Die Turbine 7 erzeugt Drehenergie aus dem Verbrennungsgas, das durch die Brennkammern 6 erzeugt wurde. Die Turbine 7 ist mit mehreren Stufen von Turbinenleitschaufeln 32 und mehreren Stufen von Turbinenlaufschaufeln 33 im Inneren des Turbinengehäuses 31, das als eine äußere Hülle dient, versehen. Die Vielzahl von Turbinenleitschaufeln 32 von jeder Stufe sind an dem Turbinengehäuse 31 montiert und ringförmig in der Umfangsrichtung angeordnet, während die Vielzahl von Turbinenlaufschaufeln 33 von jeder Stufe mit dem äußeren Umfang einer Scheibe, die an der Mittellinie CL der Turbinenwelle 8 zentriert ist, befestigt sind, und in der Umfangsrichtung ringförmig angeordnet sind. Die mehreren Stufen der Turbinenleitschaufeln 32 und die mehreren Stufen der Turbinenlaufschaufeln 33 sind abwechselnd entlang der axialen Richtung vorgesehen.
Eine Abgaskammer 34 mit einem Diffusor 54 im Inneren, der kontinuierlich mit der Turbine 7 ist, ist an der stromabwärtigen Seite des Turbinengehäuses 31 in der axialen Richtung (siehe 1) vorgesehen. Mit ihrem einen Ende an der Seite des Kompressors 5, das durch eine Lagerung 37 getragen wird, und dem anderen Ende an der Seite der Abgaskammer 34, das durch eine Lagerung 38 getragen wird, ist die Turbinenwelle 8 so vorgesehen, dass sie um die Mittellinie CL drehbar ist. Eine Antriebswelle eines Generators (nicht dargestellt) ist mit dem Ende der Turbinenwelle 8 an der Seite der Abgaskammer 34 gekoppelt.
Die Turbine 7 wird unten mit Bezug auf 2 speziell beschrieben. Wie in 2 dargestellt, ist die Turbinenleitschaufel 32 integral aus einer äußeren Abdeckung („Shroud”) 51, einem Flügelprofilabschnitt 53, der sich radial von der äußeren Abdeckung 51 nach innen erstreckt, und einer inneren Abdeckung (nicht dargestellt), die an der radial inneren Seite des Flügelprofilabschnitts 53 vorgesehen ist, gebildet. Die Turbinenleitschaufel 32 ist durch das Turbinengehäuse 31 über einen Isolationsring und einen Schaufelring getragen und bildet einen Teil einer festen Seite. Die mehreren Stufen der Turbinenleitschaufeln 32 weisen erste Turbinenleitschaufeln 32a, zweite Turbinenleitschaufeln 32b, dritte Turbinenleitschaufeln 32c, und vierte Turbinenleitschaufeln 32d in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG auf. Die erste Turbinenleitschaufel 32a ist integral aus einer äußeren Abdeckung 51a, einem Flügelprofilabschnitt 53a und einer inneren Abdeckung (nicht dargestellt) gebildet. Die zweite Turbinenleitschaufel 32b ist integral aus einer äußeren Abdeckung 51b, einem Flügelprofilabschnitt 53b und einer inneren Abdeckung (nicht dargestellt) gebildet. Die dritte Turbinenleitschaufel 32c ist integral aus einer äußeren Abdeckung 51c, einem Flügelprofilabschnitt 53c und einer inneren Abdeckung (nicht dargestellt) gebildet. Die vierte Turbinenleitschaufel 32d ist integral aus einer äußeren Abdeckung 51d, einem Flügelprofilabschnitt 53d und einer inneren Abdeckung (nicht dargestellt) gebildet.
Die mehreren Stufen der Turbinenlaufschaufeln 33 sind so angeordnet, dass sie jeweils einer Vielzahl von Ringsegmenten 52 von der radial inneren Seite zugewandt sind. Die Turbinenlaufschaufeln 33 von jeder Stufe sind in einer Distanz von dem Ringsegment 52 mit einem vorbestimmten Spalt dazwischen vorgesehen und bilden einen Teil der beweglichen Seite. Die mehreren Stufen der Turbinenlaufschaufeln 33 umfassen erste Turbinenlaufschaufeln 33a, zweite Turbinenlaufschaufeln 33b, dritte Turbinenlaufschaufeln 33c, und vierte Turbinenlaufschaufeln 33d in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG. Die ersten Turbinenlaufschaufeln 33a sind an der radial inneren Seite des ersten Ringsegments 52a vorgesehen. Ebenso sind die zweiten Turbinenlaufschaufeln 33b, die dritten Turbinenlaufschaufeln 33c, und die vierten Turbinenlaufschaufeln 33d jeweils an der radial inneren Seite eines zweiten Ringsegments 52b, eines dritten Ringsegments 52c, und eines vierten Ringsegments 52d vorgesehen.
Somit sind die mehreren Stufen der Turbinenleitschaufeln 32 und die mehreren Stufen der Turbinenlaufschaufeln 33 von der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG in der Reihenfolge der ersten Turbinenleitschaufeln 32a, der ersten Turbinenlaufschaufeln 33a, der zweiten Turbinenleitschaufeln 32b, der zweiten Turbinenlaufschaufeln 33b, der dritten Turbinenleitschaufeln 32c, der dritten Turbinenlaufschaufeln 33c, der vierten Turbinenleitschaufeln 32d und der vierten Turbinenlaufschaufeln 33d so angeordnet, dass sie einander in der axialen Richtung zugewandt sind.
Wie in 2 dargestellt hat das Turbinengehäuse 31 einen Schaufelring 45, der an der radial inneren Seite des Turbinengehäuses 31 angeordnet ist und durch das Turbinengehäuse 31 getragen wird. Ringförmig um die Turbinenwelle 8 herum ausgebildet, ist der Schaufelring 45 in der Umfangsrichtung und in der Axialrichtung in eine Vielzahl von Teilen unterteilt und durch das Turbinengehäuse 31 getragen. Die Vielzahl von Schaufelringen 45 umfassen einen ersten Schaufelring 45a, einen zweiten Schaufelring 45b, einen dritten Schaufelring 45c, und einen vierten Schaufelring 45d in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung (axiale Richtung) FG. Ein Isolationsring 46 ist an der radial inneren Seite des Schaufelrings 45 angeordnet und die Turbinenleitschaufeln 32 sind durch den Schaufelring 45 über den Isolationsring 46 getragen. Die Vielzahl von Isolationsringen 46 umfassen einen ersten Isolationsring 46a, einen zweiten Isolationsring 46b, einen dritten Isolationsring 46c, und einen vierten Isolationsring 46d in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung (axiale Richtung) FG.
An der inneren Seite des Schaufelrings 45 sind die Vielzahl von Turbinenleitschaufeln 32 und die Vielzahl von Ringsegmenten 52 in der axialen Richtung angrenzend aneinander vorgesehen.
Die Vielzahl von Turbinenleitschaufeln 32 und die Vielzahl von Ringsegmenten 52 sind von der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG in der Reihenfolge der ersten Turbinenleitschaufeln 32a, des ersten Ringsegments 52a, der zweiten Turbinenleitschaufeln 32b, des zweiten Ringsegments 52b, der dritten Turbinenleitschaufeln 32c, des dritten Ringsegments 52c, der vierten Turbinenleitschaufeln 32d und des vierten Ringsegments 52d so angeordnet, dass sie einander in der axialen Richtung zugewandt sind.
Die ersten Turbinenleitschaufeln 32a und das erste Ringsegment 52a sind an der radial inneren Seite des ersten Schaufelrings 45a über den ersten Isolationsring 46a montiert. Ebenso sind die zweiten Turbinenleitschaufeln 32b und das zweite Ringsegment 52b an der radial inneren Seite des zweiten Schaufelrings 45b über den zweiten Isolationsring 46b montiert, die dritten Turbinenleitschaufeln 32c und das dritte Ringsegment 52c sind an der radial inneren Seite des dritten Schaufelrings 45c über den dritten Isolationsring 46c montiert, und die vierten Turbinenleitschaufeln 32d und das vierte Ringsegment 52d sind an der radial inneren Seite des vierten Schaufelrings 45d über den vierten Insolationsring 46d montiert.
Ein ringförmiger Durchgang, der zwischen der inneren Umfangsseite der äußeren Abdeckung 51 der Vielzahl von Turbinenleitschaufeln 32 und der Vielzahl von Ringsegmenten 52 und der äußeren Umfangsseite der inneren Abdeckung der Turbinenleitschaufeln 32 und einer Plattform der Turbinenlaufschaufeln 33 ausgebildet ist, dient als ein Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang R1, und Verbrennungsgas strömt entlang des Verbrennungs-Strömungsdurchgangs R1.
Bei der Gasturbine 1 wird, wie oben beschrieben, wenn die Turbinenwelle 8 gedreht wird, Luft durch den Lufteinlass 11 des Kompressors 5 eingetragen. Die eingetragene Luft tritt durch die mehreren Stufen der Kompressorleitschaufeln 13 und die mehreren Stufen der Kompressorlaufschaufeln 14 hindurch und wird in dem Prozess in komprimierte Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck komprimiert. Brennstoff wird der komprimierten Luft von den Brennkammern 6 zugeführt und Verbrennungsgas mit hohem Druck und hoher Temperatur wird erzeugt. Wenn das Verbrennungsgas durch die mehreren Stufen der Turbinenleitschaufeln 32 und die mehreren Stufen der Turbinenlaufschaufeln 33 der Turbine 7 hindurch tritt, wird die Turbinenwelle 8 drehend angetrieben. Somit erzeugt der mit der Turbinenwelle 8 gekoppelte Generator elektrische Energie, wenn die Drehenergie dahin übermittelt wird. Dann wird das Verbrennungsgas, das die Turbinenwelle 8 drehend angetrieben hat, zu der Außenseite des Systems durch den Diffusor 54 im Inneren der Abgaskammer 34 ausgetragen.
Als nächstes wird das Ringsegment und eine Ringsegment-Kühlstruktur zum Kühlen des Ringsegments mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. 3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Ringsegments der Gasturbine gemäß Ausführungsform 1. In 2 ist nur die Ringsegment-Kühlstruktur um das zweite Ringsegment 52b herum dargestellt, aber die anderen Ringsegmente haben dieselbe Struktur. Als ein Vertreter wird das zweite Ringsegment 52b unten als das Ringsegment 52 beschrieben.
Wie in dem Abschnitt des Hintergrunds beschrieben, wird Kühlluft, die einer Ringsegment-Kühlstruktur 60 zugeführt wird, von einem Schaufelringhohlraum 41, der durch die Turbinenkammer und den Schaufelring 45 umgeben ist, zugeführt. Der Schaufelring 45 hat eine Zuführöffnung 47. Ein erster Hohlraum 80, der ein Raum ist, ist unter dem Isolationsring 46, dem Schaufelring 45 und dem Ringsegment 52 vorgesehen. Der erste Hohlraum 80 ist ringförmig in der Umfangsrichtung vorgesehen. Der erste Hohlraum 80 kommuniziert mit dem Schaufelringhohlraum 42 über die Zuführöffnung 47. Das Ringsegment 52 hat Kühldurchgänge, die mit dem ersten Hohlraum 80 kommunizieren.
Kühlluft CA, die dem Schaufelringhohlraum 41 der Ringsegment-Kühlstruktur 60 zugeführt wurde, wird durch die Zuführöffnung 47 in den ersten Hohlraum 80 zugeführt. Gehäuseluft an der Auslassseite des Kompressors oder Zweig- bzw. Zapfluft, die von dem Kompressor 5 extrahiert wird, wird als die Kühlluft CA dieser Ausführungsform genutzt. Die Kühlluft CA, die in den ersten Hohlraum 80 zugeführt wurde, wird dem Ringsegment 52 zugeführt und kühlt das Ringsegment 52 durch Hindurchtreten durch die Kühldurchgänge (Details werden später beschrieben), die im Inneren des Ringsegments 52 angeordnet sind.
Als nächstes werden die Kühldurchgänge der Ringsegment-Kühlstruktur 60 durch Beschreiben der Struktur des Ringsegments 52 unter Verwendung von 4 bis 7 in Ergänzung zu 3 detaillierter beschrieben. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Segmentköpers des Ringsegments gemäß Ausführungsform 1. 5 ist eine Schnittansicht des Segmentkörpers des Ringsegments gemäß Ausführungsform 1. 6 ist eine schematische Schnittansicht des Ringsegments gemäß Ausführungsform 1 von der radialen Richtung aus betrachtet. 7 ist eine Schnittansicht des Ringsegments gemäß Ausführungsform 1 von der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung aus betrachtet. Hier in dieser Ausführungsform wird die Drehrichtung der Turbinenwelle 8 (die Drehrichtung der Turbinenlaufschaufeln 33) durch R bezeichnet, und die Drehrichtung R ist die Richtung orthogonal zu der axialen Richtung der Drehwelle.
Das Ringsegment 52 hat eine Vielzahl von Segmentkörpern 100, die in der Umfangsrichtung der Turbinenwelle 8 so angeordnet sind, dass sie eine ringförmige Form bilden. Die Segmentkörper 100 sind so angeordnet, dass ein konstanter Spalt zwischen inneren Umfangsflächen 111a der Segmentkörper 100 und den Außenenden der Turbinenlaufschaufeln 33 sichergestellt ist. Das Ringsegment 52 ist zum Beispiel aus einer hitzebeständigen Nickellegierung gebildet.
Der Segmentkörper 100 hat einen Hauptkörper 112 und Haken 113. Eine Prallplatte 114 ist zwischen einem Haken 113 und dem anderen Haken 113 des Segmentkörpers 100 vorgesehen. Der Hauptkörper 112 ist ein plattenähnliches Element, das mit den Kühldurchgängen im Inneren, die später beschrieben werden, versehen ist. Die radial innere Oberfläche des Hauptkörpers 112 ist eine gebogene Oberfläche, die entlang der Drehrichtung R gebogen ist. Der Hauptkörper 112 hat die Kühldurchgänge. Die Form des Hauptkörpers 112 wird später beschrieben.
Die Haken 113 sind integral an der radial äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 112 an Enden an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG vorgesehen. Die Haken 113 sind an dem Isolationsring 46 montiert. Somit wird der Segmentkörper 100 an dem Isolationsring 46 getragen.
Die Prallplatte 114 ist im Inneren des ersten Hohlraums 80 angeordnet. Speziell ist die Prallplatte 114 weiter an der radial äußeren Seite als der Hauptkörper 112 in einem Intervall von der radial äußeren Oberfläche 112a des Hauptkörpers 112 angeordnet. Die Prallplatte 114 ist zwischen dem einen Haken 113 und dem anderen Haken 113 des Segmentkörpers 100 angeordnet und an den inneren Wänden 112b der Haken 113 des Segmentkörpers 100 befestigt, und der Raum an der radial äußeren Seite des Hauptkörpers 112 ist durch die Prallplatte 114 geschlossen. Somit ist ein Kühlraum 129 als der Raum definiert, der durch den Hauptkörper 112, die Prallplatte 114, die Haken 113, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG vorgesehen sind, und lateralen Enden, die an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite in der Richtung (die Drehrichtung der Turbinenwelle 8) im Wesentlichen orthogonal zu der axialen Richtung der Turbinenwelle 8 vorgesehen sind, umgeben ist.
Eine große Anzahl von kleinen Löchern 115, durch welche die Kühlluft CA zur Prallkühlung hindurchtritt, sind in die Prallplatte 114 gebohrt. Dementsprechend tritt die Kühlluft CA, die in den ersten Hohlraum 80 zugeführt wurde, durch die kleinen Löcher 115 hindurch, während sie zu dem Hauptkörper 112 strömt, und wird in den Kühlraum 129 ausgetragen. Somit wird die Kühlluft CA aus den kleinen Löchern 115 ausgestoßen bzw. ausgestrahlt, wodurch die Oberfläche 112a des Hauptkörpers 112 durch Prallkühlung gekühlt wird.
Als nächstes werden die Durchgänge zum Hindurchströmen der Kühlluft CA, die im Inneren des Hauptkörpers 112 ausgebildet sind, unter Verwendung von 3 bis 7 beschrieben. Hier bezieht sich die hintere Seite des Segmentkörpers 100 in der Drehrichtung R auf die hintere Seite in der Pfeilrichtung (die Seite die zuerst in Kontakt mit den drehenden Laufschaufeln kommt), und die vordere Seite in der Drehrichtung R bezieht sich auf die vordere Seite in der Pfeilrichtung (die Seite, die zuletzt in Kontakt mit den drehenden Laufschaufeln kommt).
In dem Hauptkörper 112 des Segmentkörpers 100 sind eine Öffnung 120, ein zweiter Hohlraum 122, erste Kühldurchgänge (vorderseitige Kühldurchgänge) 123, und zweite Kühldurchgänge (hinterseitige Kühldurchgänge) 124 ausgebildet. Die Öffnung 120 ist an der Seite des ersten Hohlraums, zum Beispiel in der radial äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 112 ausgebildet und stellt eine Kommunikation zwischen dem zweiten Hohlraum 122 und dem ersten Hohlraum 80 (Kühlraum 129) her. Die Öffnung 120 ist in der Umgebung der Mitte des Hauptkörpers 112 in der Drehrichtung R ausgebildet.
Der zweite Hohlraum 122 ist ein geschlossener Raum, der im Inneren des Hauptkörpers 112 ausgebildet ist und in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG lang ist, und wie durch den Pfeil angedeutet, kommuniziert die stromaufwärtige Seite des zweiten Hohlraums 122 in der Strömungsrichtung der Kühlluft CA mit der Öffnung 120, während die stromabwärtige Seite des zweiten Hohlraums 122 mit den ersten Kühldurchgängen 123 und den zweiten Kühldurchgängen 124 kommuniziert. Der zweite Hohlraum 122 ist ein Raum, der die Öffnung 120 mit den ersten Kühldurchgängen 123 und den zweiten Kühldurchgängen 124 verbindet und als ein Verteiler dient, der die Öffnung 120 mit den ersten Kühldurchgängen 123 und den zweiten Kühldurchgängen 124 koppelt.
Die ersten Kühldurchgänge 123 sind in einem ersten Bereich 131 des Hauptkörpers 112 ausgebildet. Der erste Bereich 131 ist ein Bereich des Hauptkörpers 112, der sich an der vorderen Seite in der Drehrichtung R befindet. In dem ersten Bereich 131 erstrecken sich die Vielzahl von ersten Kühldurchgängen 123, die Rohrleitungen sind, in der Drehrichtung R und sind im Inneren des Hauptkörpers 112 parallel zueinander, mit Enden von denen die einen Enden zu dem zweiten Hohlraum 122 geöffnet sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche des Hauptkörpers 112 an der vorderen Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind, ausgebildet. Die ersten Kühldurchgänge 123 stellen also eine Verbindung zwischen dem zweiten Hohlraum 122 und dem Verbrennungsgasdurchgang R1 her.
Die zweiten Kühldurchgängen 124 sind in einem zweiten Bereich 132 des Hauptkörpers 112 ausgebildet. Der zweite Bereich 132 ist ein Bereich des Hauptkörpers 112, der sich an der hinteren Seite in der Drehrichtung R befindet. Hier befindet sich das Ende des zweiten Bereichs 132 an der vorderen Seite in der Drehrichtung R weiter an der hinteren Seite als das Ende des ersten Bereichs 131 an der hinteren Seite in der Drehrichtung R. Der zweite Bereich 132 ist also ein Bereich, der sich nicht mit dem ersten Bereich 131 überlappt. In dem zweiten Bereich 132 erstrecken sich die Vielzahl von zweiten Kühldurchgängen 124, die Rohrleitungen sind, in der Drehrichtung R und sind im Inneren des Hauptkörpers 112 parallel zueinander mit Enden, von denen die einen Enden zu dem zweiten Hohlraum 122 geöffneten sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche des Hauptkörpers 112 an der hinteren Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind, ausgebildet. Die zweiten Kühldurchgänge 124 stellen also eine Verbindung zwischen dem zweiten Hohlraum 122 und dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang R1 her.
Die ersten Kühldurchgänge 123 und die zweiten Kühldurchgänge 124 können durch verschiedene Verfahren gebildet werden. Zum Beispiel können diese Kühldurchgänge unter Verwendung des Verlaufsloch-Funkenerosions-Bearbeitungsverfahren („curved hole electrical discharge machining method”), das im offengelegten Japanischen Patent Nr. 2013-136140 beschrieben ist, bei der eine Elektrode im Inneren eines Lochs, das ausgebildet wird, während das Loch in der Bearbeitungsposition gebogen bzw. abgewinkelt wird, bewegt werden kann. Unter Verwendung dieses Verfahrens kann man den Segmentkörper 100 durch Bearbeiten eines plattenähnlichen Elements nach Bedarf durch Schneiden, Funkenerosionsbearbeitung, etc. produzieren bzw. herstellen.
Der Segmentkörper 100 hat wie oben beschrieben die Pfade zum Hindurchströmen der Kühlluft CA. In der Ringsegment-Kühlstruktur 60 tritt die Kühlluft CA, die dem Kühlraum 129 zugeführt wurde und die Oberfläche 112a des Segmentkörpers 100 prallgekühlt hat, durch die Öffnung 120 hindurch und wird in den zweiten Hohlraum 122 zugeführt. In den zweiten Hohlraum 122 zugeführt strömt die Kühlluft CA in die ersten Kühldurchgänge 123 und die zweiten Kühldurchgänge 124 während sie sich im Inneren des zweiten Hohlraums 122 zu der stromaufwärtigen Seite oder der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG bewegt. In die ersten Kühldurchgänge 123 hineingeströmt strömt die Kühlluft CA von der hinteren Seite zu der vorderen Seite in der Drehrichtung R bevor sie von dem Ende des Segmentkörpers 100 an der vorderen Seite in der Drehrichtung R in den Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang R1 ausgetragen wird. In die zweiten Kühldurchgänge 124 hineingeströmt strömt die Kühlluft CA von der vorderen Seite zu der hinteren Seite in der Drehrichtung R bevor sie von dem Ende des Segmentkörpers 100 an der hinteren Seite in der Drehrichtung R in den Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang R1 ausgetragen wird.
Bei der so konfigurierten Ringsegment-Kühlstruktur 60 dieser Ausführungsform kann der Segmentkörper 100 durch Zuführen der Kühlluft CA in den ersten Hohlraum 80 hinein und Hindurchtreten der Kühlluft CA durch die Kühldurchgänge, die im Inneren des Hauptkörpers 112 des Segmentkörpers 100 ausgebildet sind, vorteilhaft gekühlt werden.
Insbesondere ist der Segmentkörper 100 mit der Vielzahl von ersten Kühldurchgängen 123, die sich in der Drehrichtung R in dem ersten Bereich 131 erstrecken, und der Vielzahl von zweiten Kühldurchgängen 124, die sich in der Drehrichtung R in dem zweiten Bereich 132 erstrecken, versehen. Somit kann die Kühlluft CA im Inneren des Segmentkörpers 100 zirkulieren und der Segmentkörper 100 kann durch Zuführen der Kühlluft CA in die ersten Kühldurchgänge 123 und die zweiten Kühldurchgänge 124 vorteilhaft gekühlt werden. Darüber hinaus können, da die ersten Kühldurchgänge 123 und die zweiten Kühldurchgänge 124 sich in der Drehrichtung R erstrecken, beim Austragen der Kühlluft CA von den Enden in der Drehrichtung R, die Enden des Segmentkörpers 100 in der Drehrichtung R mit der Kühlluft CA konvektiv gekühlt werden. Folglich können der Segmentkörper 100 und die Enden des Segmentkörpers 100 in der Drehrichtung R effizient gekühlt werden. Darüber hinaus kann in der Ringsegment-Kühlstruktur 60, nachdem die Kühlluft CA den gesamten Segmentkörper 100 gekühlt hat, dieselbe Kühlluft CA die Enden des Segmentkörpers 100 durch Hindurchtreten durch die ersten Kühldurchgänge 123 und die zweiten Kühldurchgänge 124 kühlen. Somit kann der Segmentkörper 100 durch Recyceln der Kühlluft CA effizient gekühlt werden.
Die Kühlluft CA, die in den ersten Hohlraum 80 hinein zugeführt wurde, wird zu den ersten Kühldurchgängen 123 und den zweiten Kühldurchgängen 124 so zugeführt, dass dieselbe Kühlluft CA Teile des Hauptkörpers 112 nach dem Kühlen von Teilen des ersten Hohlraums 80 kühlt. Auf diese Weise kann die Kühlluft CA effizient genutzt werden. Da die Kühlluft CA somit effizient genutzt werden kann, kann die Menge von Luft, die zum Kühlen genutzt wird, reduziert werden.
Mit der Öffnung 120 und dem zweiten Hohlraums 122, der in dem Segmentkörper 100 vorgesehen ist, kann die Menge von Kühlluft, die in den zweiten Hohlraum 122 hineinströmt, durch Variieren der Öffnungsfläche der Öffnung 120 eingestellt werden. Dementsprechend kann die Kühlluft CA den Kühldurchgängen in einer ausgeglichen Weise zugeführt werden. Während die Prallplatte 114 in der obigen Ausführungsform vorgesehen ist, um die radial äußere Oberfläche des Segmentkörpers 100 effizient zu kühlen, kann die Prallplatte 114 weggelassen werden.
8 ist eine schematische Konfigurationsansicht des Segmentkörpers von Ausführungsform 1 von der radialen Richtung aus betrachtet und zeigt ein modifiziertes Beispiel, in dem die Öffnungsfläche der Öffnung 120, die in dem Segmentkörper 100 vorgesehen ist, variiert ist. In einem Segmentkörper 100a dieses modifizierten Beispiels ist ein zweiter Hohlraum 120a in einer Vertiefungsform in der radial äußeren Umfangsfläche des Hauptkörpers 112 ausgebildet und ohne dass die Abschirmplatte vorgesehen ist, ist die Seite, die dem ersten Hohlraum 80 zugewandt ist, zu der radial äußeren Seite geöffnet. Verglichen mit der Struktur der Öffnung 120, die in 6 dargestellt ist, ist in diesem modifizierten Beispiel die Weite der Öffnung in der Drehrichtung R dieselbe aber die Länge der Öffnung 120 in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ist im Wesentlichen auf dieselbe Größe, wie die des ersten Hohlraums 80 erweitert. Solch eine Struktur benötigt den zweiten Hohlraum nicht, um als ein geschlossener Raum ausgebildet zu werden, und daher erlaubt sie einfacheres Herstellen verglichen mit der Struktur von Ausführungsform 1.
Ausführungsform 2
Als nächstes wird eine Gasturbine und eine Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 2 unter Verwendung von 9 und 10 beschrieben. 9 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 2 von der radialen Richtung aus betrachtet. 10 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 9, des Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 2 von der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung aus betrachtet. Die Gasturbine und die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 2 sind dieselben wie die aus Ausführungsform 1 außer der Struktur des Segmentkörpers. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede der Struktur des Segmentkörpers beschrieben, während Teile derselben Struktur durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und die Beschreibung davon weggelassen wird.
In dem Hauptkörper 112 eines Segmentkörpers 100b sind erste Kühldurchgänge 123a und zweite Kühldurchgänge 124a ausgebildet. Die ersten Kühldurchgänge 123a haben Enden, von denen die einen Enden mit Öffnungen 140, die in der radial äußeren Oberfläche 112a des Hauptkörpers 112, zum Beispiel die Oberfläche, die dem ersten Hohlraum 80 zugewandt ist, ausgebildet sind, verbunden sind, und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche an der vorderen Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind. Wie in 10 dargestellt, sind die ersten Kühldurchgänge 123a gebogene bzw. gekrümmte Rohrleitungen, von denen der Verlauf an der hinteren Seite in der Drehrichtung R zu der radial äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 112 geneigt ist, während sie sich zu der hinteren Seite erstrecken. Die zweiten Kühldurchgänge 124a haben Enden, von denen die einen Enden mit Öffnungen 141, die in der radial äußeren Oberfläche 112a des Hauptkörpers 112, zum Beispiel die Oberfläche, die dem ersten Hohlraum 80 zugewandt ist, ausgebildet sind, verbunden sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche an der hinteren Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind. Wie in 10 dargestellt sind die zweiten Kühldurchgänge 124a gebogene bzw. gekrümmte Rohrleitungen, von denen der Verlauf an der vorderen Seite in der Drehrichtung R zu der radial äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 112 geneigt ist, während sie sich zu der vorderen Seite erstrecken. Die ersten Kühldurchgänge 123a sind in dem ersten Bereich 131 ausgebildet und die zweiten Kühldurchgänge 124a sind in dem zweiten Bereich 132 ausgebildet. Die ersten Kühldurchgänge 123a und die zweiten Kühldurchgänge 124a, die teilweise gebogen sind, können durch Verlaufsloch-Funkenerosionsbearbeitung, die oben beschrieben wurde, ausgebildet werden.
Somit können, selbst wenn der Segmentkörper 100b nicht mit dem zweiten Hohlraum versehen ist und die ersten Kühldurchgänge 123a und die zweiten Kühldurchgänge 124 nicht direkt mit dem ersten Hohlraum 80 kommunizieren, die radial innere Oberfläche des Segmentkörpers 100b genauso wie beide Enden in der Drehrichtung durch die ersten Kühldurchgänge 123a und die zweiten Kühldurchgänge 124a vorteilhaft gekühlt werden.
Ausführungsform 3
Als nächstes wird eine Gasturbine und eine Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 3 unter Verwendung von 11 beschrieben. 11 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 3 von der radialen Richtung aus betrachtet. Die Gasturbine und die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 3 sind dieselben wie die aus Ausführungsform 1 außer der Struktur des Segmentkörpers. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede der Struktur des Segmentkörpers beschrieben, während die Teile derselben Struktur durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und die Beschreibung davon weggelassen wird.
In dem Hauptkörper 112 eines Segmentkörpers 100c sind die Öffnung 120, der zweite Hohlraum 122, erste Kühldurchgänge 123b, und zweite Kühldurchgänge 124b ausgebildet.
Die ersten Kühldurchgänge 123b sind in dem ersten Bereich 131 des Hauptkörpers 112 ausgebildet. In dem ersten Bereich 131 erstrecken sich die Vielzahl von ersten Kühldurchgängen 123b, welche Rohrleitungen sind, in der Drehrichtung R und sind im Inneren des Hauptkörpers 112 parallel zueinander mit Enden, von denen die einen Enden zu dem zweiten Hohlraum 122 geöffnet sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche des Hauptkörpers 112 an der vorderen Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind, ausgebildet. Das Intervall zwischen denjenigen der ersten Kühldurchgänge 123b, die aneinander angrenzen, ist an der stromabwärtigen Seite schmaler als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG. In dem Segmentkörper 100c sind also die ersten Kühldurchgänge 123b an der stromabwärtigen Seite dichter angeordnet als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG.
Die zweiten Kühldurchgänge 124b sind in dem zweiten Bereich 132 des Hauptkörpers 112 ausgebildet. In dem zweiten Bereich 132 erstrecken sich die Vielzahl von zweiten Kühldurchgängen 124b, welche Rohrleitungen sind, in der Drehrichtung R und sind im Inneren des Hauptkörpers 112 parallel zueinander mit Enden, von denen die einen Enden zu dem zweiten Hohlraum 122 geöffnet sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche des Hauptkörpers 112 an der hinteren Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind, ausgebildet. Das Intervall zwischen denjenigen der zweiten Kühldurchgängen 124b, die aneinander angrenzen, ist an der stromabwärtigen Seite schmaler als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG. In dem Segmentkörper 100c sind also die zweiten Kühlungsdurchgänge 124b an der stromabwärtigen Seite dichter angeordnet als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG.
Es ist möglich, die stromabwärtige Seite des Segmentkörpers 100c in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG durch Anordnen der ersten Kühldurchgänge 123b und der zweiten Kühldurchgänge 124b in dem Segmentkörper 100c zuverlässiger zu kühlen, so dass die Anzahl von Kühldurchgängen an der stromabwärtigen Seite größer ist als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG. Somit kann eine größere Menge von Kühlluft CA in dem stromabwärtsseitigen Teil in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG zirkulieren, das eine intensivere Kühlung benötigt, so dass der Segmentkörper 100c effizienter gekühlt werden kann.
Ausführungsform 4
Als nächstes wird eine Gasturbine und eine Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 4 unter Verwendung von 12 beschrieben. 12 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 4 von der radialen Richtung aus betrachtet. Die Gasturbine und die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 4 sind dieselben wie die aus Ausführungsform 1 außer der Struktur des Segmentkörpers. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede der Struktur des Segmentkörpers beschrieben, während die Teile derselben Struktur durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und eine Beschreibung davon weggelassen wird.
In dem Hauptkörper 112 eines Segmentkörpers 100d sind die Öffnung 120, der zweite Hohlraum 122, erste Kühldurchgänge 123c, und zweite Kühldurchgänge 124c ausgebildet.
Die ersten Kühldurchgänge 123c sind in dem ersten Bereich 131 des Hauptkörpers 112 ausgebildet. In dem ersten Bereich 131 sind die Vielzahl von ersten Kühldurchgängen 123c Seite an Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet. Die ersten Kühldurchgänge 123c haben Enden, von denen die einen Enden zu dem zweiten Hohlraum 122 geöffnet sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche des Hauptkörpers 112 an der vorderen Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind. Die ersten Kühldurchgänge 123c haben parallele Teile 150, die sich in der Drehrichtung R erstrecken und im Inneren des Hauptkörpers 112 parallel zueinander ausgebildet sind, und geneigte Teile 152, die relativ zu der Drehrichtung R geneigt sind. Die parallelen Teile 150 sind mit dem zweiten Hohlraum 122 verbunden. Die geneigten Teile 152 sind mit den parallelen Teilen 150 verbunden und an dem Ende (das Ende an der vorderen Seite) in der Drehrichtung R geöffnet. Die geneigten Teile 152 sind also an der vorderen Seite des Hauptkörpers 112 in der Drehrichtung R ausgebildet. Die geneigten Teile 152 sind zu der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG geneigt, während sie sich zu der vorderen Seite in der Drehrichtung R erstrecken. Das Intervall zwischen denjenigen der ersten Kühldurchgänge 123c, die aneinander angrenzen, ist an der stromabwärtigen Seite schmaler als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG. In dem Segmentkörper 100d sind also die ersten Kühldurchgänge 132c an der stromabwärtigen Seite dichter angeordnet als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG.
Die zweiten Kühldurchgänge 124c sind in dem zweiten Bereich 132 des Hauptkörpers 112 ausgebildet. In dem zweiten Bereich 132 sind die Vielzahl von zweiten Kühldurchgängen 124c Seite an Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet. Die zweiten Kühldurchgänge 124c haben Enden, von denen die einen Enden zu dem zweiten Hohlraum 122 geöffnete sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche des Hauptkörpers 112 an der hinteren Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind. Die zweiten Kühldurchgänge 123c haben parallele Teile 154, die sich in der Drehrichtung R erstrecken und im Inneren des Hauptkörpers 112 parallel zueinander ausgebildet sind, und geneigte Teile 156, die relativ zu der Drehrichtung R geneigt sind. Die parallelen Teile 154 sind mit dem zweiten Hohlraum 122 verbunden. Die geneigten Teile 156 sind mit den parallelen Teilen 154 verbunden und an dem Ende (das Ende an der hinteren Seite) der Drehrichtung R geöffnet. Die geneigten Teile 156 sind also an der hinteren Seite des Hauptkörpers 112 in der Drehrichtung R ausgebildet. Die geneigten Teile 156 sind zu der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG geneigt, während sie sich zu der hinteren Seite in der Drehrichtung R erstrecken. Das Intervall zwischen denjenigen der zweiten Kühldurchgänge 124c, die aneinander angrenzen, ist an der stromabwärtigen Seite schmaler als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG. In dem Segmentkörper 100d sind also die zweiten Kühldurchgänge 124c an der stromabwärtigen Seite dichter angeordnet als an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG.
Es ist möglich, die Länge der Kühldurchgänge an beiden Enden des Segmentkörpers 100d in der Drehrichtung R zu vergrößern und die Durchgangsoberfläche durch Vorsehen des Segmentkörpers 100d mit den geneigten Teilen 152, 156 an den Seiten der ersten Kühldurchgänge 123c und den zweiten Kühldurchgängen 124c, die jeweils mit den Endflächen bzw. Stirnflächen in der Drehrichtung R verbunden sind, zu erhöhen. Somit können beide Enden des Segmentkörpers 100d in der Drehrichtung R vorteilhaft gekühlt werden.
Ausführungsform 5
Als nächstes wird eine Gasturbine und eine Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 5 unter Verwendung von 13 beschrieben. 13 ist eine schematische Schnittansicht des Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 5 von der radialen Richtung aus betrachtet. Die Gasturbine und die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 5 sind dieselben wie die aus Ausführungsform 1, außer der Struktur des Segmentkörpers. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede in der Struktur des Segmentkörpers beschrieben, während die Teile derselben Struktur durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und eine Beschreibung davon weggelassen wird.
In dem Hauptkörper 112 eines Segmentkörpers 100e sind die Öffnung 120, der zweite Hohlraum 122, erste Kühldurchgänge 162 und zweite Kühldurchgänge 164 ausgebildet.
Die ersten Kühldurchgänge 162 sind in dem ersten Bereich 131 des Hauptkörpers 112 ausgebildet. In dem ersten Bereich 131 sind die Vielzahl von ersten Kühldurchgängen 162 Seite an Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet. Die ersten Kühldurchgänge 162 sind Rohrleitungen, die sich in der Drehrichtung R erstrecken und im Inneren des Hauptkörpers 112 parallel zueinander mit Enden, von denen die einen Enden zu dem zweiten Hohlraum 122 geöffnet sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche des Hauptkörpers 112 an der vorderen Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind, ausgebildet sind.
Die zweiten Kühldurchgänge 164 sind in dem zweiten Bereich 132 des Hauptkörpers 112 ausgebildet. In dem zweiten Bereich 132 sind die Vielzahl von zweiten Kühldurchgängen 164 Seite an Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet. Die zweiten Kühldurchgänge 164 sind Rohrleitungen, die sich in der Drehrichtung R erstrecken und im Inneren des Hauptkörpers 112 parallel zueinander mit Enden, von denen die einen Enden zu dem zweiten Hohlraum 122 geöffnet sind und die anderen Enden in der Endfläche bzw. Stirnfläche des Hauptkörpers 112 an der hinteren Seite in der Drehrichtung R geöffnet sind, ausgebildet sind.
In dem Segmentkörper 100e ist die Anzahl von zweiten Kühldurchgängen 164 größer als die Anzahl von ersten Kühldurchgängen 162. In dem Segmentkörper 100e sind also die zweiten Kühldurchgänge 164 in einer höheren Dichte von Kühldurchgängen angeordnet als die ersten Kühldurchgänge 162. Dementsprechend wird in dem Segmentkörper 100e eine größere Menge von Kühlluft CA dem zweiten Bereich 132 zugeführt, wo die zweiten Kühldurchgänge 164 vorgesehen sind. Folglich kann der zweite Bereich 132, wo die zweiten Kühldurchgänge 164 vorgesehen sind, intensiver gekühlt werden. Auf diese Weise kann das Ende des Segmentkörpers 100e an der hinteren Seite in der Drehrichtung R, der unter härteren Bedingungen ist als das Ende an der vorderen Seite in der Drehrichtung R, geeignet gekühlt werden. Somit können Teile des Segmentkörpers durch geeignetes Zuführen der Kühlluft CA dahin effizient gekühlt werden. Es ist daher möglich, das Ringsegment 52 zuverlässig zu kühlen, während die Menge von Kühlluft CA, die zugeführt wird, reduziert wird.
Ausführungsform 6
Als nächstes wird eine Gasturbine und eine Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 6 unter Verwendung von 14 beschrieben. 14 ist eine schematische Schnittansicht des Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 6 von der radialen Richtung aus betrachtet. Die Gasturbine und die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 6 sind dieselben wie die aus Ausführungsform 1, außer der Struktur des Segmentkörpers. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede der Struktur des Segmentkörpers beschrieben, während die Teile derselben Struktur durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und die Beschreibung davon weggelassen wird.
In dem Hauptkörper 112 eines Segmentkörpers 100f sind eine Öffnung 170, ein zweiter Hohlraum 172, erste Kühldurchgänge 173, und zweite Kühldurchgänge 174 ausgebildet. Die Öffnung 170 und der zweite Hohlraum 172 des Segmentkörpers 100f sind weiter an der hinteren Seite in der Drehrichtung R ausgebildet als eine Mittellinie CLa, die parallel zu der Mittellinie CL der Turbinenwelle 8 ist und durch die Mitte des Hauptkörpers 112 in der Drehrichtung R hindurchtritt. Somit sind, wenn die Öffnung 170 und der zweite Hohlraum 172 weiter an der hinteren Seite als die Mittellinie CLa ausgebildet sind, die ersten Kühldurchgänge 173 länger als die zweiten Kühldurchgänge 174. Die Relationen der Verbindung unter der Öffnung 170, des zweiten Hohlraums 172, der ersten Kühldurchgänge 173, und der zweiten Kühldurchgänge 174 sind dieselben wie die unter der Öffnung 120, des zweiten Hohlraums 122, der ersten Kühldurchgänge 123 und der zweiten Kühldurchgänge 124 des Segmentkörpers 100.
In dem Segmentkörper 100f sind die Öffnungen 170 und der zweite Hohlraum 172 weiter an der hinteren Seite als die Mittellinie CLa so ausgebildet, dass sie die ersten Kühldurchgänge 173 länger machen als die zweiten Kühldurchgänge 174. Auf diese Weise kann die Temperatur der Kühlluft CA, die die Enden der zweiten Kühldurchgänge 174 an der hinteren Seite in der Drehrichtung R erreicht, niedriger bewerkstelligt werden als die Temperatur der Kühlluft CA, die die Enden der ersten Kühldurchgänge 173 an der vorderen Seite in der Drehrichtung R erreicht. Dementsprechend kann das Ende des Segmentkörpers 100f an der hinteren Seite in der Drehrichtung R, das unter härteren Bedingungen ist als das Ende an der vorderen Seite in der Drehrichtung R, geeignet gekühlt werden. Somit können Teile des Segmentkörpers durch geeignetes Zuführen der Kühlluft CA dahin effizient gekühlt werden. Daher kann das Ringsegment zuverlässig gekühlt werden, während die Menge von Kühlluft CA die zugeführt wird, reduziert werden kann.
Ausführungsform 7
Als nächstes wird eine Gasturbine und eine Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 7 unter Verwendung von 15 beschrieben. 15 ist eine schematische Schnittansicht eines Segmentkörpers gemäß Ausführungsform 7 von der radialen Richtung aus betrachtet. Die Gasturbine und die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Ausführungsform 7 sind dieselben wie die aus Ausführungsform 1, außer der Struktur des Segmentkörpers. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede der Struktur des Segmentkörpers beschrieben, während die Teile derselben Struktur durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind, und die Beschreibung davon weggelassen wird.
In dem Hauptkörper 112 eines Segmentkörpers 100g sind Öffnungen 180a, 180b, zweite Hohlräume 182a, 182b, erste Kühldurchgänge 183 und zweite Kühldurchgänge 184 ausgebildet. Die ersten Kühldurchgänge 183 und die zweiten Kühldurchgänge 184 sind dieselben wie die ersten Kühldurchgänge 123 und die zweiten Kühldurchgänge 124.
Die Öffnung 180a ist an der Seite des Hauptkörpers 112, die dem ersten Hohlraum 80 zum Beispiel der radial äußeren Oberfläche, zugewandt ist, ausgebildet, und stellte eine Verbindung zwischen dem zweiten Hohlraum 182a und dem ersten Hohlraum 80 (Kühlraum 129) her. Die Öffnung 180a ist in der Umgebung der Mitte des Hauptkörpers 112 in der Drehrichtung R ausgebildet. Die Öffnung 180b ist an der Seite des Hauptkörpers 112, die dem ersten Hohlraum 80 zum Beispiel der radial äußeren Oberfläche, zugewandt ist, ausgebildet, und stellt eine Verbindung zwischen dem zweiten Hohlraum 182b und dem ersten Hohlraum 80 (Kühlraum 129) her. Die Öffnung 180b ist in der Umgebung in der Mitte des Hauptkörpers 112 in der Drehrichtung R ausgebildet. Die Öffnung 180b ist weiter an der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet als die Öffnung 180a.
Die zweiten Hohlräume 182a, 182b sind geschlossene Räume, die im Inneren des Hauptkörpers 112 und lang in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet sind. Die zweiten Hohlräume 182a, 182b sind durch eine Partitionswand 186 in den zweiten Hohlraum 182a an der stromaufwärtigen Seite und den zweiten Hohlraum 182b an der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG partitioniert, und die zweiten Hohlräume 182a, 182b kommunizieren nicht miteinander. Die zweiten Hohlräume 182a, 182b an einer Seite kommunizieren mit der Öffnung 180a oder 180b und an der anderen Seite kommunizieren sie mit den ersten Kühldurchgängen (vorderseitigen Kühldurchgängen) 183 und den zweiten Kühldurchgängen (hinterseitigen Kühldurchgängen) 184.
Somit ist das Ringsegment 100g mit den zweiten Hohlräumen 182a, 182b, die in Serie in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG verbunden sind, versehen. Dementsprechend kommunizieren von der Vielzahl von ersten Kühldurchgängen 183 diejenigen ersten Kühldurchgänge 183, die an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet sind, mit dem zweiten Hohlraum 182a, während diejenigen ersten Kühldurchgänge 183, die an der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet sind, mit dem zweiten Hohlraum 182b kommunizieren. Von der Vielzahl von zweiten Kühldurchgängen 184 kommunizieren diejenigen zweiten Kühldurchgänge 184, die an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet sind, mit dem zweiten Hohlraum 182a, während diejenigen zweiten Kühldurchgänge 184, die an der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG ausgebildet sind, mit dem zweiten Hohlraum 182b kommunizieren.
Somit ist die Anzahl von zweiten Hohlräumen nicht auf einen begrenzt, sondern eine Vielzahl von zweiten Hohlräumen kann vorgesehen werden. Darüber hinaus sind, solange wie die zweiten Hohlräume mit sowohl den ersten Kühldurchgängen 183 als auch den zweiten Kühldurchgängen 184 kommunizieren, die Positionen in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG und die Positionen in der Drehrichtung R nicht besonders begrenzt. Während der Fall, in dem die zweiten Hohlräume 182a, 182b in Serie in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG verbunden sind, beschrieben wurde, können die zwei zweiten Hohlräume 182a, 182b voneinander beabstandet bzw. separiert sein. Solange wie die stromaufwärtige Seite der Hohlräume 182a, 182b in der Kühlluft-Strömungsrichtung also jeweils mit den Öffnungen 180a, 180b kommunizieren und die stromabwärtigen Seiten davon mit den ersten Kühldurchgängen (vorderseitigen Kühldurchgängen) 183 und den zweiten Kühldurchgängen (hinterseitigen Kühldurchgängen) 184 kommunizieren, können also die Positionen in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung FG und die Positionen in der Drehrichtung R der zweiten Hohlräume 182a, 182b voneinander unterschiedlich sein.
Da der zweite Hohlraum in eine Vielzahl von Hohlräumen in dem Segmentkörper 100g unterteilt ist, kann die Menge von Kühlluft, die in die Hohlräume durch Variieren der Öffnungsfläche der Hohlräume eingestellt werden. Somit kann die Menge von Kühlluft CA, die den Kühldurchgängen an deren jeweiligen Positionen zugeführt wird, feiner eingestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
5: Kompressor
6: Brennkammer
7: Turbine
8: Turbinenwelle
11: Lufteinlass
12: Kompressorgehäuse
13: Kompressorleitschaufel
14: Kompressorlaufschaufel
21: Brennkammerkorb
22: Übergangsstück
23: externer Zylinder
24: Kammer
31: Turbinengehäuse
32: Turbinenleitschaufel
33: Turbinenlaufschaufel
41: Schaufelringhohlraum
45: Schaufelring
46: Isolationsring
51: äußere Abdeckung
52: Ringsegment
53: Flügelprofilabschnitt
60: Ringsegment-Kühlstruktur
80: erster Hohlraum
100: Segmentkörper
112: Hauptkörper
113: Haken
114: Prallplatte
115: kleines Loch
120: Öffnung
122: zweiter Hohlraum
123: erster Kühldurchgang (vorderseitiger Kühldurchgang)
124: zweiter Kühldurchgang (hinterseitiger Kühldurchgang)
131: erster Bereich
132: zweiter Bereich
R1: Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang
CA: Kühlluft

Claims

Eine Ringsegment-Kühlstruktur zum Kühlen eines Ringsegments einer Gasturbine, wobei das Ringsegment eine Vielzahl von Segmentkörpern hat, die in einer Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie eine Ringform bilden, und die im Inneren einer Kammer so angeordnet sind, dass eine innere Umfangsfläche des Ringsegments in einer konstanten Distanz von Außenenden von Turbinenlaufschaufeln gehalten wird, wobei die Ringsegment-Kühlstruktur aufweist: einen Hohlraum, der von einem Gehäuse der Kammer und Hauptkörpern der Segmentkörper umgeben ist und dem Kühlluft zugeführt wird, und Kühldurchgänge zum Hindurchströmen der Kühlluft, die im Inneren des Hauptkörpers des Segmentkörpers in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und von denen die einen Enden mit dem Hohlraum kommunizieren und die anderen Enden an lateralen Enden des Segmentkörpers an der vorderen Seite und der hinteren Seite in einer Drehrichtung geöffnet sind, wobei die Kühldurchgänge erste Kühldurchgänge, die in einem ersten Bereich des Segmentkörpers ausgebildet sind, der sich an der vorderen Seite in der Drehrichtung befindet und durch die die Kühlluft von der hinteren Seite zu der vorderen Seite in der Drehrichtung ausgetragen wird, und zweite Kühldurchgänge, die in einem zweiten Bereich des Segmentkörpers ausgebildet sind, der sich an der hinteren Seite in der Drehrichtung befindet, und durch die die Kühlluft von der vorderen Seite zu der hinteren Seite in der Drehrichtung ausgetragen wird, umfassen.
Die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Anspruch 1, wobei der Hohlraum einen ersten Hohlraum, der an der radial äußeren Seite des Segmentkörpers angeordnet ist, und einen zweiten Hohlraum, der an der radial inneren Seite des ersten Hohlraums angeordnet ist und von dem ein Ende mit dem ersten Hohlraum kommuniziert und von dem ein anderes Ende mit den einen Enden der Kühldurchgänge kommuniziert, umfasst.
Die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Anspruch 2, ferner mit einer Prallplatte, die in dem ersten Hohlraum angeordnet ist und eine große Anzahl von Öffnungen aufweist.
Die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der zweite Hohlraum zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich in der Drehrichtung angeordnet ist.
Die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Endteil des Kühldurchgangs an der stromabwärtigen Seite in einer Kühlluft-Strömungsrichtung zu einer Verbrennungsgas-Strömungsrichtung geneigt ist.
Die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei von den Kühldurchgängen diejenigen Kühldurchgänge, die an der stromabwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung angeordnet sind, in einem kleineren Anordnungsabstand angeordnet sind als diejenigen Kühldurchgänge, die an der stromaufwärtigen Seite in der Verbrennungsgas-Strömungsrichtung angeordnet sind.
Eine Gasturbine umfassend: Turbinenlaufschaufeln, die an einer drehbaren Turbinenwelle montiert sind, Turbinenleitschaufeln, die so befestigt sind, dass sie den Turbinenlaufschaufeln in einer axialen Richtung zugewandt sind, ein Ringsegment, das die Turbinenlaufschaufeln in einer Umfangsrichtung umgibt, eine Kammer, die an der äußeren Umfangsseite des Ringsegments angeordnet ist und die Turbinenleitschaufeln trägt, und die Ringsegment-Kühlstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.