JP2001349202A - Gas turbine - Google Patents

Gas turbine

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JP2001349202A
JP2001349202A JP2000174209A JP2000174209A JP2001349202A JP 2001349202 A JP2001349202 A JP 2001349202A JP 2000174209 A JP2000174209 A JP 2000174209A JP 2000174209 A JP2000174209 A JP 2000174209A JP 2001349202 A JP2001349202 A JP 2001349202A
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cooling
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stationary blade
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宣明 木塚
Kazuhiko Kawaike
和彦 川池
Shunichi Anzai
俊一 安斎
Saneyuki Ueno
実行 上野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine capable of simplifying the constitution of a separating part of a closed cooling medium passage and an open cooling medium passage and capable of sufficiently preventing a leak of a refrigerant and supercooling of a blade part. SOLUTION: In this gas turbine having cooling medium flowing paths inside a turbine stationary blade 3 and formed so as to cool the stationary blade by making a cooling medium to flow to these cooling medium flowing paths, to partially recover the cooling medium after cooling the stationary blade and to blow off a part in main flow gas 20, the plural cooling medium flowing paths are arranged in the stationary blade 3, and at least one cooling medium flowing path in these cooling medium flowing paths cools the stationary blade by flow of the cooling medium supplied from an external part, and the cooling medium is recovered again after cooling, and the other cooling medium flowing path is formed so as to cool the stationary blade 3 by flow of the cooling medium 23 supplied from the external part, to blow off the partial cooling medium in the main flow gas 20 after cooling and to supply a cooling medium 23b of a residual part as a sealing medium to a rotary part arranged on the inner peripheral side of the stationary blade.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンに係わ
り、特に圧縮機吐出流体を冷却器とブースト圧縮機によ
りそれぞれ冷却および昇圧して冷媒とし、エンドウォー
ル部も含め静翼を冷却し、冷却後の冷媒を燃焼器に回収
するように形成されているガスタービンに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine, and more particularly to a compressor and a compressor, in which a fluid discharged from a compressor is cooled and pressurized by a cooler and a boost compressor, respectively. The present invention relates to a gas turbine formed so as to collect the refrigerant in a combustor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来一般に採用されているこの種のガス
タービンは、圧縮機で圧縮した作動流体に燃料を加えて
燃焼し、高温高圧の作動流体を得てタービンを駆動する
ように構成されている。駆動されたタービンの回転エネ
ルギーは、通常、タービンに結合されている発電機によ
り電気エネルギーに変換される。
2. Description of the Related Art A conventional gas turbine of this type is configured to drive a turbine by adding fuel to a working fluid compressed by a compressor and burning the working fluid to obtain a high-temperature and high-pressure working fluid. I have. The rotational energy of the driven turbine is typically converted to electrical energy by a generator coupled to the turbine.

【0003】最近においては、ガスタービンと蒸気ター
ビンを組み合わせたコンバインドサイクルの効率向上に
大きな期待が寄せられており、その一手段として作動流
体の温度のより高温および高圧力比化が図られている。
また、高温化と併せてこれまで主流ガス中に放出してき
たガスタービン高温部の冷却媒体を,例えば燃焼器入口
等に回収することにより、熱エネルギーを有効に利用し
てさらに効率向上を図るクローズド冷却方式を採用した
ガスタービンの開発も進んでいる。
In recent years, great expectations have been placed on improving the efficiency of a combined cycle in which a gas turbine and a steam turbine are combined, and one of the means is to increase the temperature of the working fluid and increase the pressure ratio. .
In addition, by collecting the cooling medium in the gas turbine high-temperature section, which has been released into the mainstream gas together with the increase in temperature, for example, at the inlet of the combustor, thermal energy is effectively used to further improve efficiency. The development of gas turbines using a cooling system is also in progress.

【0004】一般に、冷媒の回収を前提とするクローズ
ド冷却方式を採用するガスタービンの場合、その静翼お
よび静翼周辺の構造は、クローズド冷却媒体を外部に漏
らさないようシール性を上げなければならない。このシ
ール構成の点で、冷媒を主流ガス中に放出するオープン
冷却方式の構造とは大きく異なってくる。
In general, in the case of a gas turbine employing a closed cooling system on the premise of recovering a refrigerant, the stationary blades and the structure around the stationary blades must have improved sealing properties so that the closed cooling medium does not leak outside. . This seal configuration is significantly different from the open cooling type structure that discharges the refrigerant into the mainstream gas.

【0005】例えば、第2段静翼のように内周側のディ
スクロータスペーサとの間にダイヤフラムを配置するよ
うな構造では、ガスタービンの運転上、静翼より内周側
に位置する回転体であるディスクホイールに主流ガス,
すなわち高温のガスが進入しないようシール媒体を供給
する必要があるため、翼内にはクローズド冷却媒体によ
る冷却流路の他にシール媒体となるオープン冷却媒体の
供給通路も必要となり、クローズド冷却流路とオープン
冷却流路が交錯して複雑な構造となる。
[0005] For example, in a structure in which a diaphragm is arranged between a disk rotor spacer on the inner peripheral side such as a second stage stationary blade, the rotating body is located on the inner peripheral side of the stationary blade for gas turbine operation. Mainstream gas for disc wheel,
In other words, since it is necessary to supply a sealing medium so that high-temperature gas does not enter, a supply path for an open cooling medium serving as a sealing medium is also required in the blade in addition to a cooling path using a closed cooling medium. And the open cooling passage intersect to form a complicated structure.

【0006】例えば、特開平10−317908号公報
には、翼内のクローズド冷却流路内にベロー構造を有し
て熱伸びを吸収するオープン空気用チューブを通した構
造が示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-317908 discloses a structure in which a closed cooling passage in a blade has a bellows structure and an open air tube for absorbing thermal expansion is passed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】第2段静翼内に供給さ
れる冷媒としては、圧縮機から吐出された流体を冷却器
とブースト圧縮機により冷却かつ昇圧した冷媒と、圧縮
機から吐出あるいは圧縮機から抽気した流体を用いる冷
媒との2つの冷媒があり、通常、前者はクローズド冷却
媒体として、また後者はオープン冷却媒体として用いら
れている。
The refrigerant supplied to the second stage stationary blade is a refrigerant which has been cooled and pressurized by a cooler and a boost compressor for a fluid discharged from a compressor, and a refrigerant discharged from the compressor or a compressor. There are two types of refrigerants: a refrigerant using a fluid extracted from the above, and the former is usually used as a closed cooling medium, and the latter is used as an open cooling medium.

【0008】前者のクローズド冷却媒体は、第2段静翼
の冷却を終えた後にガスタービンケーシング内の配管を
通して燃焼器入口に供給され、最終的には圧縮機吐出流
体に合流する。一方、後者のオープン冷却媒体は、静翼
の一部を冷却し、最終的には主流ガス中に放出される。
なお、このオープン冷却媒体の場合、そのオープン冷却
媒体の一部は、静翼の内周側に配置されるダイヤフラム
へ導かれ、ホイールスペース用シール媒体として用いら
れる。すなわち、このシール媒体がダイヤフラム周囲に
主流ガスが進入して雰囲気温度が上昇するのを防ぐ役割
を果たす。
After the cooling of the second stage stationary blades is completed, the former closed cooling medium is supplied to the combustor inlet through piping in the gas turbine casing, and finally joins the compressor discharge fluid. On the other hand, the latter open cooling medium cools a part of the stationary blade and is finally released into the mainstream gas.
In the case of this open cooling medium, a part of the open cooling medium is guided to a diaphragm arranged on the inner peripheral side of the stationary blade, and is used as a seal medium for wheel space. That is, the sealing medium serves to prevent the mainstream gas from entering the periphery of the diaphragm to increase the ambient temperature.

【0009】オープン冷却媒体の供給流路は、ホイール
スペースシール媒体供給圧力を維持するために流路面積
をある程度大きくとり、流路内での圧力損失を抑えなけ
ればならない。また同時に、ホイールスペースシール媒
体供給温度は、ディスクロータを許容温度以上に上昇さ
せないために、ある一定温度以下でなければならなく、
すなわち比較的熱負荷の小さい流路を選択し、温度上昇
を抑えなくてはならない。これらの制約から流路面積を
大きくとれない翼後縁流路や熱負荷の比較的高い前縁流
路を除いた翼プロファイル中央の流路を通す必要があ
る。
In order to maintain the supply pressure of the wheel space sealing medium, the flow area of the supply medium for the open cooling medium must have a certain large area to suppress the pressure loss in the flow path. At the same time, the wheel space seal medium supply temperature must be below a certain temperature in order not to raise the disk rotor above the allowable temperature,
That is, a flow path having a relatively small heat load must be selected to suppress the temperature rise. Due to these restrictions, it is necessary to pass through the flow path at the center of the blade profile except for the trailing edge flow path where the flow path area cannot be large and the leading edge flow path where the heat load is relatively high.

【0010】オープン冷却媒体供給流路を確保する方法
としては、翼部冷却流路の一部をオープン冷却媒体専用
流路としてクローズド冷却媒体流路と分けて設けるか、
あるいはクローズド冷却媒体流路の中にオープン冷却媒
体を通すチューブ等を挿入するなどがある。ここで、ク
ローズド冷却媒体は、前にも述べたように昇圧されて翼
に供給されるため、オープン冷却媒体に比べ高圧であ
り、クローズド冷却媒体の流路とオープン冷却媒体の流
路は完全に分離かつそれぞれシールされていなければ、
クローズド冷却媒体がオープン冷却媒体の流路に進入し
漏れ出す。
As a method for securing the open cooling medium supply flow path, a part of the blade cooling flow path is provided as a dedicated flow path for the open cooling medium separately from the closed cooling medium flow path.
Alternatively, a tube or the like for passing the open cooling medium into the closed cooling medium passage may be inserted. Here, since the closed cooling medium is pressurized and supplied to the blades as described above, the pressure of the closed cooling medium is higher than that of the open cooling medium, and the flow path of the closed cooling medium and the flow path of the open cooling medium are completely If separate and not individually sealed,
The closed cooling medium enters the flow path of the open cooling medium and leaks.

【0011】クローズド冷却媒体は、たとえ微量であっ
ても本来の経路より漏れ出すと冷却器とブースト圧縮機
に消費した仕事を損失してしまうため、クローズド冷却
による効果を損ない、プラント効率の低下につながる等
の問題がある。クローズド冷却媒体流路にオープン冷却
媒体用のチューブ通す方法では、それぞれの流路の分離
とシールのために溶接箇所が多くなる傾向があり、工数
が増えるとともに溶接の不具合発生の確率も高くなり、
信頼性を損なう可能性がある。
[0011] Even if the amount of the closed cooling medium leaks from the original path even if the amount is small, the work consumed in the cooler and the boost compressor is lost, so that the effect of the closed cooling is lost and the plant efficiency is reduced. There are problems such as connection. In the method of passing the tube for the open cooling medium through the closed cooling medium flow path, the number of welding points tends to increase for separation and sealing of each flow path, increasing the number of steps and increasing the probability of occurrence of welding defects,
Reliability may be impaired.

【0012】また、クローズド冷却を採用する際に留意
しなければならないこととして、過冷却の防止がある。
クローズド冷却媒体は、冷却器により冷却されて供給さ
れ、オープン冷却媒体に比べ供給温度が一段と低く冷却
能力が高いため、翼外表面をある一定温度以下に冷却し
ようとしたとき、翼外表面と冷却面との間に大きな温度
差すなわち大きな熱勾配が生じる。
Another point to be noted when employing closed cooling is prevention of overcooling.
The closed cooling medium is supplied after being cooled by a cooler, and since the supply temperature is much lower than the open cooling medium and the cooling capacity is higher, when the outer surface of the blade is to be cooled to a certain temperature or less, the outer cooling surface is cooled. A large temperature difference, ie a large thermal gradient, occurs between the surface and the surface.

【0013】ここで、例えば翼冷却流路間パーティショ
ンのような両面からのクローズド冷却媒体により冷却さ
れるような箇所では翼の他の部分と比べ一層温度が低く
なり過冷却が発生し易くなる。過冷却が発生するとその
大きな熱勾配のために過大な熱応力が発生し、特に熱応
力緩和のための冷却媒体流路の分離部の構成が複雑とな
りがちであり、溶接部においては亀裂や破損が生じ易く
翼の寿命を下げガスタービンの信頼性を損なう可能性が
ある。
[0013] Here, for example, in a portion cooled by a closed cooling medium from both sides, such as a partition between blade cooling passages, the temperature is further lowered as compared with other portions of the blade, and supercooling is liable to occur. When supercooling occurs, excessive thermal stress occurs due to the large thermal gradient, and the structure of the separation part of the cooling medium flow path for relaxing thermal stress tends to be complicated, and cracks and breakage in the welded part Is likely to occur, which may shorten the life of the blades and impair the reliability of the gas turbine.

【0014】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、クローズド冷却媒体流路とオープ
ン冷却媒体流路の分離部の構成簡単にして、冷媒のリー
クおよび翼部の過冷却を充分防止することが可能なこの
種のガスタービンを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing, and an object of the present invention is to simplify the structure of a separation section between a closed cooling medium flow path and an open cooling medium flow path, thereby allowing refrigerant leakage and supercooling of blade portions. It is an object of the present invention to provide a gas turbine of this type that can sufficiently prevent the occurrence of the gas turbine.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ター
ビン静翼の内部に冷却媒体流通パスを有するとともに、
この冷却媒体流通パスに冷却媒体が流通されて静翼が冷
却され、かつ静翼冷却後の冷却媒体が、一部は回収さ
れ、かつ一部は主流ガス中に放出されるように形成され
ているガスタービンにおいて、前記静翼に複数の冷却媒
体流通パスを設けるとともに、この冷却媒体流通パスの
内少なくとも一つの冷却媒体流通パスは、外部より供給
された冷却媒体が流通して静翼を冷却し、冷却後は再び
外部に回収され、かつ他の冷却媒体流通パスは、外部よ
り供給された冷却媒体が流通して静翼を冷却し、冷却後
はその一部の冷却媒体が前記主流ガス中に放出され、か
つ残部の冷却媒体は静翼の内周側に配置されている回転
部にシール媒体として供給するように形成し所期の目的
を達成するようにしたものである。
That is, the present invention has a cooling medium circulation path inside a turbine vane,
The cooling medium is circulated through the cooling medium distribution path to cool the stationary blades, and the cooling medium after the stationary blade cooling is formed so that a part is recovered and a part is released into the mainstream gas. In the gas turbine, a plurality of cooling medium distribution paths are provided in the stationary blade, and at least one of the cooling medium distribution paths cools the stationary blade by flowing a cooling medium supplied from the outside. After cooling, the cooling medium is returned to the outside again, and another cooling medium flow path cools the stationary vanes by flowing the cooling medium supplied from the outside, and after cooling, a part of the cooling medium flows into the mainstream gas. The cooling medium discharged to the inside and the remaining cooling medium is formed so as to be supplied as a sealing medium to a rotating portion arranged on the inner peripheral side of the stationary blade so as to achieve an intended purpose.

【0016】また、この場合、前記静翼に設けられた複
数の冷却媒体流通パスを、翼の前縁から後縁にかけて順
次並設して設けるとともに、前記翼の最前縁および最後
縁の冷却媒体流通パスを除く冷却媒体流通パスに、前記
主流ガス中に放出される冷却媒体を流通させるように形
成したものである。また、前記静翼に設けられた複数の
冷却媒体流通パスを、翼の前縁から後縁にかけて順次並
設して設けるとともに、前記翼の前縁側から第二番目の
冷却媒体流通パスに、前記主流ガス中に放出される冷却
媒体を流通させるように形成したものである。
In this case, a plurality of cooling medium distribution paths provided in the stationary blade are sequentially arranged in parallel from the leading edge to the trailing edge of the blade, and the cooling medium at the leading edge and the trailing edge of the blade is provided. The cooling medium discharged into the mainstream gas is formed to flow through the cooling medium flow path excluding the flow path. In addition, a plurality of cooling medium distribution paths provided in the stationary blade are sequentially arranged in parallel from the leading edge to the trailing edge of the blade, and the second cooling medium distribution path from the leading edge side of the blade is The cooling medium discharged into the mainstream gas is formed to flow.

【0017】また、前記静翼に設けられた複数の冷却媒
体流通パスを、翼の前縁から後縁にかけて順次並設して
設けるとともに、前記翼の最前縁側の冷却媒体流通パス
および翼の前縁側から第三番目およびそれ以降の冷却媒
体流通パスを、前記冷却後に回収される冷却媒体の流通
路となし、かつ翼の前縁側から第二番目の冷却媒体流通
パスを、前記主流ガス中に放出される冷却媒体の流通路
となし、かつ前記それぞれの冷却媒体流通パス部にイン
ピンジメント冷却手段を設けるようにしたものである。
Further, a plurality of cooling medium distribution paths provided in the stationary blade are sequentially provided in parallel from the leading edge to the trailing edge of the blade, and a cooling medium distribution path on the frontmost edge side of the blade and a front side of the blade. The third and subsequent cooling medium flow paths from the edge side are formed as flow paths for the cooling medium recovered after the cooling, and the second cooling medium flow path from the leading edge side of the blade is inserted into the mainstream gas. The cooling medium is formed as a flow path for the discharged cooling medium, and impingement cooling means is provided in each of the cooling medium flow paths.

【0018】また本発明は、タービン静翼の内部に冷却
媒体流通パスを有するとともに、この冷却媒体流通パス
に冷却媒体が流通されて静翼が冷却され、かつ静翼冷却
後の冷却媒体が、一部は回収され、かつ一部は主流ガス
中に放出されるように形成されているガスタービンにお
いて、前記静翼に、翼の前縁から後縁にかけて順次並設
されている複数の冷却媒体流通パスを設けるとともに、
前記回収される冷却媒体が、翼の前縁側から第一番目の
冷却媒体流通パスに供給され、翼前縁部をインピンジメ
ント冷却した後翼の内周側エンドウォール部で、第二番
目の冷却流路をバイパスして、第三番目の冷却流路へと
導かれ、第三番目以降の冷却流路を通った後後縁流路よ
り翼外部に回収され、かつ前記主流ガス中に放出される
冷却媒体が翼の前縁側から第二番目の冷却媒体流通パス
に供給され、翼部をインピンジメント冷却し、かつ一部
を前記第二番目の冷却流路の冷却に使用せずに、静翼内
周側のシール部に直接導くように形成したものである。
Further, according to the present invention, a cooling medium circulation path is provided inside the turbine vane, and the cooling medium is circulated through the cooling medium circulation path to cool the stationary vane. In a gas turbine partially recovered and partially discharged into a mainstream gas, a plurality of cooling media sequentially arranged on the stationary blade from a leading edge to a trailing edge of the blade. In addition to establishing a distribution path,
The recovered cooling medium is supplied to the first cooling medium flow path from the leading edge side of the blade, and the second cooling is performed at the inner peripheral end wall portion of the rear blade after impingement cooling the leading edge of the blade. Bypassing the flow path, guided to the third cooling flow path, collected from the trailing edge flow path after the third cooling flow path to the outside of the blade, and released into the mainstream gas Cooling medium is supplied to the second cooling medium flow path from the leading edge side of the blade, impingement-cools the blade portion, and partially cools the impeller without using it for cooling the second cooling channel. It is formed so as to be directly guided to the seal portion on the inner circumferential side of the blade.

【0019】また、この場合、前記静翼冷却後回収され
る冷却媒体が流通する冷却媒体流通パスの回収口を、静
翼の外周側に設けられている外周側エンドウォール上の
翼プロファイル外周側延長中央付近に設け、かつ前記外
周側エンドウォール上に、後縁冷却流路から前記回収口
までを接続する流路を設けるようにしたものである。ま
た、前記外周側エンドウォールをカバーで密閉するとと
もに、前記回収される冷却媒体が流通する冷却媒体流通
パスの供給口を、前記カバー上に設け、かつ供給された
冷却媒体で外周側エンドウォールをインピンジメント冷
却した後に翼部前縁冷却流路に供給するようにしたもの
である。また、前記翼の内周側に設けられている内周側
エンドウォールに導かれたオープン冷却媒体で、前記内
周側エンドウォールの一部をインピンジメント冷却し、
さらに前記内周側エンドウォールの上流側と下流側に配
置された対流冷却孔を通して主流ガス中に放出すること
により、前記内周側エンドウォールを冷却するようにし
たものである。
In this case, the recovery port of the cooling medium circulation path through which the cooling medium recovered after the cooling of the stationary blade flows is connected to the blade profile outer peripheral side on the outer peripheral end wall provided on the outer peripheral side of the stationary blade. A flow path that is provided near the center of the extension and that connects the trailing edge cooling flow path to the recovery port is provided on the outer peripheral side end wall. In addition, the outer peripheral side end wall is sealed with a cover, and a supply port of a cooling medium distribution path through which the collected cooling medium flows is provided on the cover, and the outer peripheral side end wall is provided with the supplied cooling medium. After the impingement cooling, it is supplied to the blade leading edge cooling flow path. Further, a part of the inner peripheral end wall is impingement-cooled with an open cooling medium guided to an inner peripheral end wall provided on the inner peripheral side of the wing,
Further, the inner peripheral end wall is cooled by discharging into the mainstream gas through convection cooling holes arranged on the upstream and downstream sides of the inner peripheral end wall.

【0020】すなわちこのように形成されたガスタービ
ンであると、主流ガス中に放出する冷却媒体流路,すな
わちオープン冷却媒体供給流路が、外部熱負荷が低く、
翼形状上流路断面積が比較的大きくとれる位置に配置さ
れているため、冷却流路内におけるオープン冷却媒体の
温度上昇と圧力損失が抑えられ、良好なシール冷却媒体
としてダイヤフラムに供給されるのである。
That is, in the gas turbine formed as described above, the cooling medium flow path discharged into the mainstream gas, that is, the open cooling medium supply flow path has a low external heat load,
Since the airfoil is arranged at a position where the cross-sectional area of the flow path can be relatively large, the temperature rise and pressure loss of the open cooling medium in the cooling flow path are suppressed, and the air is supplied to the diaphragm as a good seal cooling medium. .

【0021】また、熱負荷の比較的高い前縁冷却流路に
冷却能力の高いクローズド冷却媒体が供給され、前縁よ
り第二番目の冷却流路には冷却能力の低いオープン冷却
媒体が供給され、さらに第三番目の冷却流路には前縁冷
却流路から第二冷却流路をバイパスしてきたクローズド
冷却媒体が供給されることにより、冷却流路間パーティ
ションのような両側から冷却されるような部分の過冷却
を低減することが可能となるのである。
Further, a closed cooling medium having a high cooling capacity is supplied to a leading edge cooling flow path having a relatively high heat load, and an open cooling medium having a low cooling capacity is supplied to a cooling path second from the leading edge. Further, the third cooling channel is supplied with a closed cooling medium that has bypassed the second cooling channel from the leading edge cooling channel, so that the cooling is performed from both sides such as the partition between the cooling channels. It is possible to reduce the supercooling of the essential parts.

【0022】さらに、特に過冷却の程度が大きい前縁冷
却流路と第二番目の冷却流路間パーティションの過冷却
を低減するために、前縁冷却流路と前縁から第二番目の
冷却流路に熱負荷の調節が可能なインピンジメント冷却
を採用することにより過冷却の低減効果をさらに上げる
ことができるのである。また、前縁冷却流路および前縁
より第三番目の冷却流路から後縁冷却流路までをクロー
ズド冷却媒体流通パスに、前縁より第二番目の冷却流路
をオープン冷却媒体流通パスとしているため、クローズ
ド冷却媒体流路内にチューブを介してオープン冷却媒体
を通すような場合と比べて、溶接箇所を削減でき、さら
にガスタービン運転時のチューブや溶接部の破損により
クローズド冷却媒体がオープン冷却媒体流路にリークす
るようなことも防止できるのである。
Further, in order to reduce the overcooling of the partition between the leading-edge cooling passage and the second cooling passage having a large degree of overcooling, the second cooling from the leading-edge cooling passage and the leading edge is performed. By employing impingement cooling in which the heat load can be adjusted in the flow path, the effect of reducing supercooling can be further enhanced. In addition, the leading cooling channel and the third cooling channel from the leading edge to the trailing edge cooling channel as a closed cooling medium distribution path, and the second cooling channel from the leading edge as an open cooling medium distribution path. Therefore, compared with the case where the open cooling medium is passed through the tube in the closed cooling medium flow path, the number of welding points can be reduced, and the closed cooling medium is opened due to damage to the tubes and welds during gas turbine operation. Leakage into the cooling medium flow path can also be prevented.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1には、そのガスタービンの
要部(翼段落部)が断面で示されている。図中矢印20
が、主流ガスの流れ方向を示しており、1が第1段静
翼、3が第2段静翼、また2が第1段動翼、4が第2段
動翼、5が第2段静翼ダイヤフラム、6がディスタント
ピース、7が第1段動翼ロータディスク、8がディスク
スペーサ、9が第2段動翼ロータディスクである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a cross section of a main part (blade section) of the gas turbine. Arrow 20 in the figure
Indicates the flow direction of the mainstream gas, where 1 is the first stage stationary blade, 3 is the second stage stationary blade, 2 is the first stage stationary blade, 4 is the second stage stationary blade, 5 is the second stage stationary blade diaphragm, and 6 is the second stage stationary blade diaphragm. A distant piece, 7 is a first stage rotor disk, 8 is a disk spacer, and 9 is a second stage rotor disk.

【0024】第1段動翼2はロータディスク7に、また
第2段動翼4はロータディスク9にそれぞれ固定され、
ディスタントピース6とロータディスク7,ディスクス
ペーサ8,ロータディスク9は、スタブシャフト10に
より一体に固定され回転体を形成している。
The first stage rotor blade 2 is fixed to the rotor disk 7, and the second stage rotor blade 4 is fixed to the rotor disk 9, respectively.
The distant piece 6, the rotor disk 7, the disk spacer 8, and the rotor disk 9 are integrally fixed by a stub shaft 10 to form a rotating body.

【0025】このように構成されたガスタービンの作動
原理について簡単に説明すると、圧縮機と燃焼器により
高温・高圧となった作動流体,すなわち主流ガス20
は、静翼1および2によりその高圧のエネルギーを流速
のエネルギーに変換し、動翼2および3を回転させる。
その回転エネルギーで発電機を回して電気を得るが、一
部の回転エネルギーは圧縮機駆動にも用いられる。主流
ガス温度は、翼材の許容温度以上であるから高温のガス
にさらされる翼部は冷却されなければならない。
The operating principle of the gas turbine constructed as described above will be briefly described below.
Converts the high-pressure energy into the energy of the flow velocity by the stationary blades 1 and 2, and rotates the moving blades 2 and 3.
The generator uses the rotational energy to generate electricity, but some of the rotational energy is also used to drive the compressor. Since the mainstream gas temperature is higher than the allowable temperature of the wing material, the wing exposed to the hot gas must be cooled.

【0026】ここで、第2段静翼3を例に取ってみる
と、第2段静翼の冷却媒体には、圧縮機吐出流体を冷却
器とブースト圧縮機によりそれぞれ冷却および昇圧され
た冷媒と圧縮途中段抽気流体の2つがあり、前者がクロ
ーズド冷却媒体、後者がオープン冷却媒体である。前者
のクローズド冷却媒体22は、第2段静翼3の外周側に
配置された配管30により供給され、第2段静翼3の冷
却を終えた後、外周側の配管31に回収され、ガスター
ビンケーシング11内を通して最終的には燃焼器入口に
供給され圧縮機吐出流体に合流する。
Taking the second-stage stationary blade 3 as an example, the cooling medium of the second-stage stationary blade includes a refrigerant discharged from the compressor and a refrigerant cooled and pressurized by a cooler and a boost compressor, respectively, and a compression stage. There are two bleed fluids, the former being a closed cooling medium and the latter being an open cooling medium. The former closed cooling medium 22 is supplied by a pipe 30 disposed on the outer peripheral side of the second stage stationary blade 3, and after being cooled by the second stage stationary blade 3, is recovered by the outer peripheral side pipe 31, and is collected in the gas turbine casing 11. And finally is supplied to the combustor inlet and merges with the compressor discharge fluid.

【0027】一方、後者のオープン冷却媒体23は、外
部配管により第2段静翼3の外周とケーシング11で形
成されるキャビティ12に供給され、さらにキャビティ
12より静翼3の冷却流路に供給され、静翼3の一部を
冷却した後、最終的には主流ガス中に放出されるが、そ
のオープン冷却媒体23の一部は、静翼3の内周側に配
置されるダイヤフラム5へ導かれ、第1段動翼2のシャ
ンク部13とダイヤフラム5との隙間14に放出され
る。
On the other hand, the latter open cooling medium 23 is supplied to the cavity 12 formed by the outer periphery of the second stage stationary blade 3 and the casing 11 by an external pipe, and further supplied to the cooling passage of the stationary blade 3 from the cavity 12. After cooling a part of the stationary blade 3, it is finally released into the mainstream gas, but a part of the open cooling medium 23 is guided to the diaphragm 5 arranged on the inner peripheral side of the stationary blade 3. Is released to the gap 14 between the shank portion 13 of the first stage rotor blade 2 and the diaphragm 5.

【0028】すなわち、ホイールスペース用シール媒体
23bとして用いられ、この隙間14に主流ガス20が
進入してくるのを防ぐ。万が一、この隙間14に高温の
主流ガス20が進入して雰囲気温度を上昇させるような
ことがあると動翼シャンク部13やダイヤフラム5が高
温ガスにより損傷を受けるばかりでなく、ロータディス
ク7および9やディスクスペーサ8に過剰な熱負荷がか
かり、それによる熱応力で寿命の低下を招き、さらには
熱変形の発生によりガスタービンの運転を妨げる可能性
がある。
That is, it is used as a seal medium 23b for the wheel space, and prevents the mainstream gas 20 from entering the gap 14. Should the high-temperature mainstream gas 20 enter the gap 14 and raise the ambient temperature, not only the rotor blade shank portion 13 and the diaphragm 5 will be damaged by the high-temperature gas, but also the rotor disks 7 and 9 There is a possibility that an excessive thermal load is applied to the disk spacer 8 and the disk spacer 8, resulting in a reduction in life due to thermal stress, and furthermore, a thermal deformation may hinder the operation of the gas turbine.

【0029】図2に静翼3を外周側から見た斜視図が示
されている。本実施例の静翼は、外周エンドウォール4
1と内周側エンドウォール48の間に2枚の翼部90a
および90bを配置する2連翼を採用し、ケーシング内
配管本数を削減するために、各翼セグメント当りクロー
ズド冷却媒体供給配管30は1本、クローズド冷却媒体
回収配管31は2本で構成される。
FIG. 2 is a perspective view of the stationary blade 3 viewed from the outer peripheral side. The stationary blade of the present embodiment has an outer peripheral end wall 4.
Two wing portions 90a between the first end wall 48 and the inner peripheral end wall 48
In order to reduce the number of pipes in the casing by adopting a double-blade in which the closed cooling medium supply pipes 30 and 90b are disposed, one closed cooling medium supply pipe 30 and two closed cooling medium recovery pipes 31 are provided for each blade segment.

【0030】図3に静翼3の軸方向断面図を示し、さら
に詳細な構造が示されている。静翼3の外周側エンドウ
ォール40の部分には、このエンドウォール40とカバ
ー41とでキャビティ42が形成され、そのキャビティ
42内には複数のインピンジメント冷却孔を有するイン
ピンジプレート58が外周側エンドウォール冷却面40
aとの間に一定の距離を保って配置されている。
FIG. 3 is a sectional view in the axial direction of the stationary blade 3, showing a more detailed structure. A cavity 42 is formed by the end wall 40 and the cover 41 in a portion of the outer peripheral end wall 40 of the stationary blade 3, and an impingement plate 58 having a plurality of impingement cooling holes is formed in the cavity 42. Wall cooling surface 40
a with a certain distance.

【0031】一方、内周側エンドウォール48の部分に
は、このエンドウォール48とカバー49とでキャビテ
ィ50が形成され、そのキャビティ50内には複数のイ
ンピンジメント冷却孔を有するインピンジプレート51
が内周側エンドウォール冷却面48aとの間に一定の距
離を保って配置されている。
On the other hand, a cavity 50 is formed in the inner peripheral end wall 48 by the end wall 48 and the cover 49, and an impingement plate 51 having a plurality of impingement cooling holes is formed in the cavity 50.
Are arranged at a certain distance from the inner peripheral side end wall cooling surface 48a.

【0032】また、内周側エンドウォールの部分には、
キャビティ50と主流ガスパスとを連通する対流冷却孔
52および53が設けられている。第二冷却流路44は
外周側エンドウォールカバー41の外側と内周側エンド
ウォールキャビティ50とを連通するように形成されて
おり、第五流路47の出口91は外周側エンドウォール
カバー41の外側まで延長流路56により延長され、冷
却媒体回収配管31にスムーズに接続できるよう翼プロ
ファイル外周側延長中央付近おいてクローズド冷却媒体
回収配管31に接続されている。
The inner peripheral end wall has
Convection cooling holes 52 and 53 for communicating the cavity 50 with the mainstream gas path are provided. The second cooling flow path 44 is formed so as to communicate the outside of the outer peripheral end wall cover 41 and the inner peripheral end wall cavity 50, and the outlet 91 of the fifth flow path 47 is connected to the outer peripheral end wall cover 41. It is extended to the outside by the extension flow path 56 and is connected to the closed cooling medium recovery pipe 31 near the center of the blade profile outer peripheral side extension so as to be smoothly connected to the cooling medium recovery pipe 31.

【0033】さらに、第一冷却流路43と第三冷却流路
45は、内周側斜視の図4に示されているように内周側
エンドウォール48で、第二冷却流路44には接続しな
いで、第二冷却流路44を飛び越す様に形成されたバイ
パス流路54により互いに接続されている。内周側エン
ドウォールカバー49には、ホイールスペースシール媒
体供給接続配管55と接続するベンド95が設けられて
いる。
Further, the first cooling channel 43 and the third cooling channel 45 are formed by an inner peripheral end wall 48 as shown in FIG. Without being connected, they are connected to each other by a bypass channel 54 formed so as to jump over the second cooling channel 44. The inner peripheral end wall cover 49 is provided with a bend 95 connected to the wheel space seal medium supply connection pipe 55.

【0034】また、第一冷却流路43と第二冷却流路4
4には、複数のインピンジメント冷却孔を有するコアプ
ラグ60および61が挿入され、第三冷却流路45と第
四冷却流路46の冷却面には乱流促進リブ62が、第五
冷却流路47にはピンフィン63がそれぞれ配置され
る。
The first cooling channel 43 and the second cooling channel 4
4, core plugs 60 and 61 having a plurality of impingement cooling holes are inserted, and turbulence promoting ribs 62 are provided on the cooling surfaces of the third cooling channel 45 and the fourth cooling channel 46. 47 are provided with pin fins 63, respectively.

【0035】次に、このように構成された第2段静翼3
の作動原理を説明すると、クローズド冷却媒体22は、
供給配管30により外周側エンドウォールキャビティ4
2に供給され、インピンジプレート58により外周側エ
ンドウォールをインピンジメント冷却する。外周側エン
ドウォール冷却の後、クローズド冷却媒体22aは、翼
部第一冷却流路43内に配置されたコアプラグ60に導
かれ、第一冷却流路43をインピンジメント冷却する。
Next, the second stage stationary blade 3 constructed as described above
Explaining the operation principle of the closed cooling medium 22,
Outer end wall cavity 4 by supply pipe 30
2 and impingement cooling of the outer peripheral side end wall by the impingement plate 58. After the outer peripheral side end wall cooling, the closed cooling medium 22a is guided to the core plug 60 arranged in the wing portion first cooling flow path 43, and impingement cools the first cooling flow path 43.

【0036】第一冷却流路43を冷却し終えたクローズ
ド冷却媒体22bは、内周側エンドウォール48に設け
られたバイパス流路54を通り第三冷却流路45へと導
かれる。第三冷却流路45と第四冷却流路46を乱流促
進リブ62により対流冷却し、第五冷却流路をピンフィ
ン63により対流冷却した後、クローズド冷却媒体22
cは延長流路56を通り、回収配管31に回収される。
The closed cooling medium 22 b having cooled the first cooling channel 43 is guided to the third cooling channel 45 through the bypass channel 54 provided in the inner peripheral end wall 48. The third cooling channel 45 and the fourth cooling channel 46 are convectively cooled by the turbulence promoting ribs 62, and the fifth cooling channel is convectively cooled by the pin fins 63.
c passes through the extension flow path 56 and is collected in the collection pipe 31.

【0037】一方、オープン冷却媒体23は、第二冷却
流路44に挿入されているコアプラグ内に供給され、第
二冷却流路44をインピンジメント冷却する。第二冷却
流路44を冷却し終えた冷却媒体23aは、内周側エン
ドウォールキャビティ50に導かれる。内周側エンドウ
ォールキャビティ内の一部の冷却媒体23bは、インピ
ンジプレート51により、内周側エンドウォール48を
インピンジメント冷却し、さらには内周側エンドウォー
ル48の対流冷却孔52および53により内周側エンド
ウォール48を冷却し、最終的には主流ガス中に放出さ
れる。また、内周側エンドウォールキャビティ内の一部
の冷却媒体23cはシール媒体として、ベンド95およ
びホイールスペースシール媒体供給接続配管55を通
り、ダイヤフラム5の上流側に供給される。
On the other hand, the open cooling medium 23 is supplied into the core plug inserted into the second cooling channel 44, and impingement-cools the second cooling channel 44. The cooling medium 23 a that has finished cooling the second cooling channel 44 is guided to the inner peripheral end wall cavity 50. A part of the cooling medium 23 b in the inner peripheral side wall cavity impinges the inner peripheral side end wall 48 by the impingement plate 51, and is further cooled by the convection cooling holes 52 and 53 of the inner peripheral side end wall 48. The peripheral end wall 48 is cooled and finally released into the mainstream gas. Further, a part of the cooling medium 23c in the inner peripheral side end wall cavity is supplied to the upstream side of the diaphragm 5 through the bend 95 and the wheel space sealing medium supply connection pipe 55 as a sealing medium.

【0038】以上本発明のガスタービン静翼の冷却動作
原理について説明してきた。ここで、翼をクローズド冷
却する際に留意しなければならないこととして、過冷却
の防止がある。クローズド冷却媒体は、翼冷却後に回収
配管を通して燃焼器入口に供給され圧縮機吐出媒体と合
流するため、ガスタービン効率向上のために翼冷却後の
回収温度は圧縮機吐出媒体温度以上、回収配管許容温度
以下にする必要があり、その回収温度は一般にオープン
冷却媒体の翼冷却後の温度に比べて低い。そのため、前
にも述べたように、クローズド冷却媒体は冷却器により
冷却されて翼に供給されるため、オープン冷却媒体に比
べ供給温度が一段と低く冷却能力が高い。それゆえ、翼
外表面をある一定温度以下に冷却しようとした時、翼外
表面と冷却面との間に大きな温度差すなわち大きな熱勾
配が生じやすくなり、例えば翼冷却流路間パーティショ
ンのような両側からクローズド冷却媒体により冷却され
てしまうような箇所では翼の他の部分と比べ一層温度が
低くなり過冷却が発生しやすくなる。
The principle of the cooling operation of the gas turbine stationary blade according to the present invention has been described above. Here, when the blades are closed-cooled, care must be taken to prevent overcooling. Since the closed cooling medium is supplied to the combustor inlet through the recovery pipe after cooling the blades and merges with the compressor discharge medium, the recovery temperature after the blade cooling is equal to or higher than the compressor discharge medium temperature and the recovery pipe is allowed to improve gas turbine efficiency. Temperature, and the recovery temperature is generally lower than the temperature of the open cooling medium after the blade cooling. Therefore, as described above, since the closed cooling medium is cooled by the cooler and supplied to the blades, the supply temperature is lower than that of the open cooling medium, and the cooling capacity is higher. Therefore, when trying to cool the outer surface of the blade to a certain temperature or lower, a large temperature difference between the outer surface of the blade and the cooling surface, that is, a large thermal gradient is likely to occur. In a place where cooling is performed from both sides by a closed cooling medium, the temperature is further lowered as compared with other parts of the blade, and supercooling is likely to occur.

【0039】過冷却が発生するとその大きな熱勾配のた
め過大な熱応力が発生し翼全体の寿命を下げ信頼性を損
ないかねない。そこで、本発明では、図5に翼断面構造
を示すように、前縁側の熱負荷の高い第一冷却流路43
を冷却能力の高いクローズド冷却媒体22により冷却
し、冷却方法は冷却したい部分のみインピンジ孔を密に
配置して集中的に冷却が可能で、かつ冷却したくない部
分にはインピンジ孔を設けないことで冷却能力の調整が
可能なインピンジメント冷却を採用している。
When supercooling occurs, an excessive thermal stress is generated due to a large thermal gradient, which may shorten the life of the entire blade and impair reliability. Therefore, in the present invention, as shown in the blade cross-sectional structure in FIG.
Is cooled by a closed cooling medium 22 having a high cooling capacity, and the cooling method is such that the impingement holes are densely arranged only in the portion to be cooled so that intensive cooling is possible, and the impingement holes are not provided in the portion not desired to be cooled. It adopts impingement cooling that can adjust the cooling capacity.

【0040】一方、熱負荷が比較的低く、さらにシール
媒体を通すのに温度上昇を抑えることが可能かつ冷却流
路面積を比較的大きく確保して圧力損失を小さくできる
第二冷却流路44には、オープン冷却媒体23を用いて
前記同様の理由で冷却能力の調整が可能なインピンジメ
ント冷却を採用している。ここで、タービン翼の断面は
一般に円弧状の前縁から後縁にいくにしたがって翼の厚
みは減少する形状を持つ。したがって、各翼冷却流路間
を仕切るパーティションは前縁側では長く、後縁側では
短くなる。そのため、第一冷却流路43と第二冷却流路
44とを仕切るパーティション93や、第二冷却流路4
4と第三冷却流路45を仕切るパーティション94は細
長い形状を持ち、パーティション部は両側に冷却媒体が
通り過熱面すなわち翼表面からは遠いためにこの種のパ
ーティション中央部93aや94bでは他の翼部と比べ
特に温度が低くなる傾向があるが、本構造では前にも述
べたように第一冷却流路43と第二冷却流路44にイン
ピンジメント冷却を採用し、コアプラグ60および61
にはこの部分を冷却するようなインピンジメント孔は配
置されないため、過冷却が防げられる。
On the other hand, the second cooling flow path 44 has a relatively low heat load, is capable of suppressing a rise in temperature when passing the sealing medium, and has a relatively large cooling flow path area to reduce pressure loss. Adopts impingement cooling, in which the cooling capacity can be adjusted using the open cooling medium 23 for the same reason as described above. Here, the cross section of the turbine blade generally has a shape in which the thickness of the blade decreases from the leading edge to the trailing edge in an arc shape. Therefore, the partition partitioning between the blade cooling passages is longer on the leading edge side and shorter on the trailing edge side. Therefore, the partition 93 that separates the first cooling channel 43 and the second cooling channel 44 and the second cooling channel 4
The partition 94 separating the fourth cooling passage 45 from the third cooling passage 45 has an elongated shape. Since the partition portion is far from the superheated surface, that is, the blade surface, through the cooling medium on both sides, the partition center portion 93a or 94b of this type has another blade. Although the temperature tends to be particularly low as compared with that of the core plugs 60 and 61, the structure adopts impingement cooling for the first cooling channel 43 and the second cooling channel 44 as described above.
Since no impingement holes for cooling this part are provided, overcooling can be prevented.

【0041】また、冷媒供給温度に関して、前にも述べ
たようにクローズド冷却媒体22の供給温度はオープン
冷却媒体23の供給温度に比べ低い。本構造の場合、パ
ーティション93については、第一冷却流路43側はク
ローズド冷却媒体22が通り、第二冷却流路44側はオ
ープン冷却媒体23が通るように冷却パスが構成されて
いるため、両側を冷却能力が高いクローズド冷却媒体が
通る場合に比べさらに過冷却を防止することができる。
また、パーティション94についても同様で、第二冷却
流路44側はオープン冷却媒体、第三冷却流路側45側
はクローズド冷却媒体のため、パーティション93同様
に過冷却は防止される。
As described above, the supply temperature of the closed cooling medium 22 is lower than the supply temperature of the open cooling medium 23 as described above. In the case of this structure, regarding the partition 93, the cooling path is configured such that the closed cooling medium 22 passes through the first cooling channel 43 side and the open cooling medium 23 passes through the second cooling channel 44 side. Overcooling can be further prevented as compared with the case where a closed cooling medium having a high cooling capacity passes on both sides.
The same applies to the partition 94. The second cooling flow path 44 side is an open cooling medium, and the third cooling flow path side 45 is a closed cooling medium.

【0042】以上説明してきたようにこのようなガスタ
ービンであると、クローズド冷却媒体流路とオープン冷
却媒体流路を翼冷却要求に合わせて合理的に形成するこ
とが可能で、安定してダイヤフラムにシール媒体を供給
できるとともに、翼冷却流路間パーティション部に発生
する過冷却防止ができるため翼の温度をより均一にで
き、すなわち熱応力の低減が可能で、延いては翼の寿命
低下を防止することができる。また、クローズド冷却媒
体流路中にオープン冷却媒体を通すチューブ等を挿入す
るような方式はとらずに済むため、チューブ周りの溶接
が無くなり工数が減るとともにクローズド冷却媒体とオ
ープン冷却媒体はそれぞれ冷却流路で完全に分離されて
いるため、クローズド冷却媒体がオープン冷却媒体流路
に進入したりしてクローズド冷却の効果を損なうことを
防止できる。
As described above, in such a gas turbine, the closed cooling medium flow path and the open cooling medium flow path can be rationally formed in accordance with the blade cooling requirement, and the diaphragm can be stably formed. To prevent overcooling occurring in the partition between the blade cooling passages, thereby making the temperature of the blade more uniform, that is, reducing the thermal stress, and consequently reducing the life of the blade. Can be prevented. In addition, since it is not necessary to insert a tube or the like through which the open cooling medium is inserted into the closed cooling medium flow path, welding around the tube is eliminated, the number of steps is reduced, and the closed cooling medium and the open cooling medium are respectively cooled. Since the closed cooling medium is completely separated by the passage, it is possible to prevent the closed cooling medium from entering the open cooling medium flow path and impairing the effect of the closed cooling.

【0043】なお、本発明の構造は2連翼に限らず、単
翼、3連翼、4連翼等外周および内周エンドウォール内
に翼をいくつ配置するものでも効果に変わりは無く、特
に制限されるものではない。
Note that the structure of the present invention is not limited to the two-blade, and the effect is not changed even if any number of wings are arranged in the outer and inner end walls such as a single wing, three wings, and four wings. There is no restriction.

【0044】次に図6に示した本発明の変形例について
説明する。この図は、静翼の要部を断面した図で、第二
冷却流路44冷却後の冷却媒体23cの温度がシール媒
体として供給するには温度が高すぎる場合には、第二冷
却流路44内のコアプラグ61の下端にシール媒体供給
孔96を設け、供給孔96を内周側エンドウォールカバ
ー49を超えてベンド95内に差し込むように延長して
構成する。
Next, a modification of the present invention shown in FIG. 6 will be described. This figure is a cross-sectional view of the main part of the stationary blade. If the temperature of the cooling medium 23c after cooling the second cooling flow path 44 is too high to be supplied as a sealing medium, the second cooling flow path A seal medium supply hole 96 is provided at the lower end of the core plug 61 in the 44, and the supply hole 96 is extended so as to be inserted into the bend 95 beyond the inner peripheral end wall cover 49.

【0045】このように構成された構造においては、第
二冷却流路44冷却後の冷却媒体23cは内周側エンド
ウォール48のみに使用され、シール媒体としては、コ
アプラグ61内の翼のインピンジ冷却に使用されなかっ
たすなわち翼冷却により温度上昇していないオープン冷
却媒体23dが供給孔96からベンド95に供給され、
問題を解決することができる。
In the structure thus constructed, the cooling medium 23c after cooling the second cooling flow path 44 is used only for the inner peripheral end wall 48, and the impingement cooling of the blades in the core plug 61 is used as the sealing medium. The open cooling medium 23d that has not been used in the above, that is, the temperature of which has not risen due to the blade cooling, is supplied from the supply hole 96 to the bend 95,
Can solve the problem.

【0046】以上本発明の実施例を説明してきたが、本
発明の構造は第2段静翼にかかわらず、他の段の静翼に
も適用可能かつ適用効果があり、いずれの場合において
も、本発明の構造を用いれば、クローズド冷却媒体冷却
流路とオープン冷却媒体冷却流路のパスを複雑な手段を
用いず、かつ多くの溶接個所を施すことなく分離でき、
適切なパス構成および冷却方法により翼の過冷却を防止
してクローズド冷却を実施した利点を損なうことが無い
信頼性の高いガスタービンとすることができるのであ
る。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the structure of the present invention can be applied and has an effect to other stages of stationary blades regardless of the second stage stationary blades. By using the structure of the present invention, the paths of the closed cooling medium cooling passage and the open cooling medium cooling passage can be separated without using complicated means and without applying many welding points,
An appropriate path configuration and cooling method can prevent a blade from overcooling and provide a highly reliable gas turbine without impairing the advantage of performing closed cooling.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、クローズド冷却媒体流路とオープン冷却媒体流路の
分離部の構成が簡単で、冷媒のリークおよび翼部の過冷
却を充分防止することが可能なこの種のガスタービンを
得ることができる。
As described above, according to the present invention, the structure of the separation part between the closed cooling medium flow path and the open cooling medium flow path is simple, and the leakage of the refrigerant and the overcooling of the blades are sufficiently prevented. This type of gas turbine can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の静翼を搭載したガスタービンの一実施
例を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing an embodiment of a gas turbine equipped with a stationary blade of the present invention.

【図2】本発明のガスタービン静翼の外周側から見た斜
視図である。
FIG. 2 is a perspective view of the gas turbine stationary blade of the present invention as viewed from the outer peripheral side.

【図3】本発明のガスタービン静翼の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas turbine stationary blade of the present invention.

【図4】本発明のガスタービン静翼を内周側から見た斜
視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the gas turbine vane of the present invention as viewed from the inner peripheral side.

【図5】本発明のガスタービン静翼の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the gas turbine stationary blade of the present invention.

【図6】本発明のガスタービン静翼の変形例を示す要部
斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of a main part showing a modified example of the gas turbine stationary blade of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1段静翼、2…第1段動翼、3…第2段静翼、4
…第2段動翼、5…第2段静翼ダイヤフラム、6…ディ
スタントピース、7…第1段動翼ロータディスク、8…
ディスクスペーサ、9…第2段動翼ロータディスク、1
0…スタブシャフト、11…ガスタービンケーシング、
12…キャビティ、13…第1段動翼シャンク部、14
…隙間、20…主流ガス、22…クローズド冷却媒体、
23…オープン冷却媒体、23b…ホイールスペース用
シール媒体、30…クローズ冷却媒体供給配管、31…
クローズド冷却媒体回収配管、40…外周側エンドウォ
ール、40a…外周側エンドウォール冷却面、41…外
周側エンドウォールカバー、42…外周側キャビティ、
43…第一冷却流路、44…第二冷却流路、45…第三
冷却流路、46…第四冷却流路、47…第五冷却流路、
48…内周エンドウォール、49…内周側エンドウォー
ルカバー、50…内周側キャビティ、51…内周側イン
ピンジプレート、52,53…内周側エンドウォール対
流冷却孔、54…バイパス流路、55…接続配管、56
…延長流路、58…外周側インピンジプレート、60…
第一流路コアプラグ、61…第二流路コアプラグ、62
…乱流促進リブ、63…ピンフィン、90a,90b…
翼部、91…第五流路出口、93,93a…第一冷却流
路と第二冷却流路間のパーティション、94,94b…
第二冷却流路と第三冷却流路間のパーティション、95
…ベンド、96…第二流路コアプラグ下端のシール媒体
供給孔。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st stage stationary blade, 2 ... 1st stage rotor blade, 3 ... 2nd stage stationary blade, 4
... second stage rotor blades, 5 ... second stage stationary blade diaphragm, 6 ... distant piece, 7 ... first stage rotor blade rotor disk, 8 ...
Disk spacer, 9 2nd stage rotor blade disk, 1
0: stub shaft, 11: gas turbine casing,
12: cavity, 13: first stage blade shank part, 14
... gap, 20 ... mainstream gas, 22 ... closed cooling medium,
23 ... Open cooling medium, 23b ... Seal medium for wheel space, 30 ... Closed cooling medium supply pipe, 31 ...
Closed cooling medium recovery pipe, 40: outer peripheral side end wall, 40a: outer peripheral side end wall cooling surface, 41: outer peripheral side end wall cover, 42: outer peripheral side cavity,
43 ... first cooling channel, 44 ... second cooling channel, 45 ... third cooling channel, 46 ... fourth cooling channel, 47 ... fifth cooling channel,
48 ... inner peripheral end wall, 49 ... inner peripheral side end wall cover, 50 ... inner peripheral side cavity, 51 ... inner peripheral side impingement plate, 52, 53 ... inner peripheral side end wall convection cooling hole, 54 ... bypass flow path, 55 ... connection piping, 56
… Extended flow path, 58… outer peripheral side impingement plate, 60…
First channel core plug, 61 ... second channel core plug, 62
... turbulence promoting ribs, 63 ... pin fins, 90a, 90b ...
Wings, 91: Fifth flow path outlet, 93, 93a ... Partition between first cooling flow path and second cooling flow path, 94, 94b ...
Partition between the second cooling passage and the third cooling passage, 95
... Bend, 96 ... Seal medium supply hole at the lower end of the second flow path core plug.

フロントページの続き (72)発明者 安斎 俊一 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 上野 実行 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Fターム(参考) 3G002 GA08 GB01 HA01 HA03 HA18Continued on the front page (72) Inventor Shunichi Ansai 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Electric Power & Electric Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Ueno Execution 7-2, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No.1 F-term in Hitachi, Ltd. Electric Power & Electric Development Laboratory (Reference) 3G002 GA08 GB01 HA01 HA03 HA18

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タービン静翼の内部に冷却媒体流通パス
を有するとともに、この冷却媒体流通パスに冷却媒体が
流通されて静翼が冷却され、かつ静翼冷却後の冷却媒体
が、一部は回収され、かつ一部は主流ガス中に放出され
るように形成されているガスタービンにおいて、 前記静翼に複数の冷却媒体流通パスを設けるとともに、
該冷却媒体流通パスの内少なくとも一つの冷却媒体流通
パスは、外部より供給された冷却媒体が流通して静翼を
冷却し、冷却後は再び外部に回収され、かつ他の冷却媒
体流通パスは、外部より供給された冷却媒体が流通して
静翼を冷却し、冷却後はその一部の冷却媒体が前記主流
ガス中に放出され、かつ残部の冷却媒体は静翼の内周側
に配置されている回転部にシール媒体として供給するよ
うに形成したことを特徴とするガスタービン。
1. A cooling medium distribution path is provided inside a turbine stationary blade, a cooling medium is distributed through the cooling medium distribution path to cool the stationary blade, and a part of the cooling medium after the stationary blade cooling is partially cooled. In a gas turbine that is collected and partially formed to be released into mainstream gas, while providing a plurality of cooling medium circulation paths to the stationary blade,
At least one of the cooling medium distribution paths is configured such that a cooling medium supplied from the outside circulates to cool the stationary vanes, and after cooling, is recovered to the outside again, and the other cooling medium distribution paths are The cooling medium supplied from the outside circulates to cool the stationary blade, and after cooling, a part of the cooling medium is released into the mainstream gas, and the remaining cooling medium is disposed on the inner peripheral side of the stationary blade. A gas turbine formed to be supplied as a seal medium to a rotating part which is provided.
【請求項2】 前記静翼に設けられた複数の冷却媒体流
通パスを、翼の前縁から後縁にかけて順次並設して設け
るとともに、前記翼の最前縁および最後縁の冷却媒体流
通パスを除く冷却媒体流通パスに、前記主流ガス中に放
出される冷却媒体を流通させるように形成したものであ
る請求項1記載のガスタービン。
2. A plurality of cooling medium distribution paths provided on the stationary blade are sequentially provided in parallel from the leading edge to the trailing edge of the blade, and the cooling medium distribution paths at the leading edge and the trailing edge of the blade are provided. 2. The gas turbine according to claim 1, wherein a cooling medium discharged into the mainstream gas is formed to flow through a cooling medium flow path excluding the cooling medium. 3.
【請求項3】 前記静翼に設けられた複数の冷却媒体流
通パスを、翼の前縁から後縁にかけて順次並設して設け
るとともに、前記翼の前縁側から第二番目の冷却媒体流
通パスに、前記主流ガス中に放出される冷却媒体を流通
させるように形成したものである請求項1記載のガスタ
ービン。
3. A plurality of cooling medium circulation paths provided on the stationary blade are sequentially arranged in parallel from the leading edge to the trailing edge of the blade, and a second cooling medium circulation path from the leading edge side of the blade is provided. The gas turbine according to claim 1, wherein the cooling medium discharged into the mainstream gas is formed to flow.
【請求項4】 前記静翼に設けられた複数の冷却媒体流
通パスを、翼の前縁から後縁にかけて順次並設して設け
るとともに、前記翼の最前縁側の冷却媒体流通パスおよ
び翼の前縁側から第三番目およびそれ以降の冷却媒体流
通パスを、前記冷却後に回収される冷却媒体の流通路と
なし、かつ翼の前縁側から第二番目の冷却媒体流通パス
を、前記主流ガス中に放出される冷却媒体の流通路とな
し、かつ前記それぞれの冷却媒体流通パス部にインピン
ジメント冷却手段を設けたものである請求項1記載のガ
スタービン。
4. A plurality of cooling medium distribution paths provided in the stationary blade are sequentially arranged in parallel from a leading edge to a trailing edge of the blade, and a cooling medium distribution path on a leading edge side of the blade and a front side of the blade. The third and subsequent cooling medium flow paths from the edge side are formed as flow paths for the cooling medium recovered after the cooling, and the second cooling medium flow path from the leading edge side of the blade is inserted into the mainstream gas. 2. The gas turbine according to claim 1, wherein the gas turbine has a flow path for the discharged cooling medium, and is provided with impingement cooling means in each of the cooling medium flow paths.
【請求項5】 タービン静翼の内部に冷却媒体流通パス
を有するとともに、この冷却媒体流通パスに冷却媒体が
流通されて静翼が冷却され、かつ静翼冷却後の冷却媒体
が、一部は回収され、かつ一部は主流ガス中に放出され
るように形成されているガスタービンにおいて、 前記静翼に、翼の前縁から後縁にかけて順次並設されて
いる複数の冷却媒体流通パスを設けるとともに、前記回
収される冷却媒体が、翼の前縁側から第一番目の冷却媒
体流通パスに供給され、翼前縁部をインピンジメント冷
却した後翼の内周側エンドウォール部で、第二番目の冷
却流路をバイパスして、第三番目の冷却流路へと導か
れ、第三番目以降の冷却流路を通った後後縁流路より翼
外部に回収され、かつ前記主流ガス中に放出される冷却
媒体が翼の前縁側から第二番目の冷却媒体流通パスに供
給され、翼部をインピンジメント冷却し、かつ一部を前
記第二番目の冷却流路の冷却に使用せずに、静翼内周側
のシール部に直接導くように形成したことを特徴とする
ガスタービン。
5. A cooling medium distribution path is provided inside the turbine stationary blade, and a cooling medium is distributed through the cooling medium distribution path to cool the stationary blade, and a part of the cooling medium after the stationary blade cooling is partially cooled. In the gas turbine which is collected and partially formed so as to be released into the mainstream gas, the plurality of cooling medium distribution paths sequentially arranged in parallel from the leading edge to the trailing edge of the vane are provided on the vane. While providing, the recovered cooling medium is supplied to the first cooling medium flow path from the leading edge side of the blade, and the impeller impingement-cooled the leading edge of the blade. Bypassing the third cooling passage, leading to the third cooling passage, passing through the third and subsequent cooling passages, being collected outside the blade from the trailing edge passage, and in the mainstream gas Is discharged from the leading edge side of the wing It is supplied to the cooling medium flow path of the eye, impingement-cools the wing part, and guides the part directly to the seal part on the inner peripheral side of the stationary blade without using the part for cooling the second cooling flow path. A gas turbine characterized by being formed in a gas turbine.
【請求項6】 前記静翼冷却後回収される冷却媒体が流
通する冷却媒体流通パスの回収口が、静翼の外周側に設
けられている外周側エンドウォール上の翼プロファイル
外周側延長中央付近に設けられ、かつ前記外周側エンド
ウォール上に、後縁冷却流路から前記回収口までを接続
する流路が設けられたものである請求項2,3,4また
は5記載のガスタービン。
6. A recovery port of a cooling medium circulation path through which a cooling medium recovered after cooling the stationary blade flows is provided near an outer peripheral side extension center of a blade profile on an outer peripheral end wall provided on an outer peripheral side of the stationary blade. 6. The gas turbine according to claim 2, further comprising a flow path provided from the trailing edge cooling flow path to the recovery port on the outer peripheral side end wall.
【請求項7】 前記外周側エンドウォールをカバーで密
閉するとともに、前記回収される冷却媒体が流通する冷
却媒体流通パスの供給口を、前記カバー上に設け、かつ
供給された冷却媒体で外周側エンドウォールをインピン
ジメント冷却した後に翼部前縁冷却流路に供給するよう
にしたものである請求項4,5または6記載のガスター
ビン。
7. An outer peripheral side end wall is sealed with a cover, a supply port of a cooling medium distribution path through which the recovered cooling medium flows is provided on the cover, and the supplied cooling medium is supplied to the outer peripheral side. 7. The gas turbine according to claim 4, wherein the end wall is supplied to a blade leading edge cooling flow path after being impingement cooled.
【請求項8】 前記翼の内周側に設けられている内周側
エンドウォールに導かれたオープン冷却媒体で、前記内
周側エンドウォールの一部をインピンジメント冷却し、
さらに前記内周側エンドウォールの上流側と下流側に配
置された対流冷却孔を通して主流ガス中に放出すること
により、前記内周側エンドウォールを冷却するようにし
たものである請求項4,5,6または7記載のガスター
ビン。
8. An impingement cooling of a part of the inner peripheral end wall with an open cooling medium guided to an inner peripheral end wall provided on an inner peripheral side of the blade,
6. The inner peripheral side end wall is cooled by discharging into a mainstream gas through convective cooling holes arranged on an upstream side and a downstream side of the inner peripheral side end wall. , 6 or 7.
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