JP2014199058A - 端壁部材及びガスタービン - Google Patents
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Abstract
Description
これは、高温の燃焼ガスを作動流体とするガスタービン以外のターボ機械でも同様であり、これらの流路でも、端壁を構成し流路に沿って隣り合う端壁部材同士の間の隙間には、流路を流れる流体が流路上流側の縁部に衝突し、隙間に流入してしまい、同様の問題が生じうる。
本発明は、流路に沿って、隣り合う部材と隙間を有して配設され、前記流路と外部とを隔てる端壁部材であって、前記流路に面する端壁面と、前記流路上流側に隣り合う部材と向き合う上流側端面と、該上流側端面と前記端壁面とを接続し、前記流路を主流として流れる流体が衝突する接続面とを備え、該接続面には、該接続面に衝突した後に該接続面に沿って前記上流側端面に向かって流れる流体を剥離させる剥離部が設けられ、前記接続面は、前記流路に沿って形成された平面内で直線状になるように形成され、前記上流側端面及び前記端壁面のそれぞれに対して傾斜していることを特徴とする。
また、接続面が、流路に沿って形成された平面内で直線状になるように形成されていることで、接続面に沿って流れる流体を稜線で効果的に剥離させることができる。
さらに、上記の端壁部材において、前記作動流体は燃焼ガスであるものとしても良い。
この発明は、上記端壁部材を用いることで、流体による端壁部材の高温化を防止することができるので、流体の高温化とともにガスタービンの信頼性の向上を図り、また、隙間を流通させるシール空気を最小限として効率の向上を図ることができる。
また、本発明のガスタービンによれば、上記端壁部材により効率の向上を図ることができる。
図1に示すように、ガスタービン1は、圧縮空気を生成する圧縮機2と、圧縮機2から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスGを生成する燃焼器3と、タービン静翼4及びタービン動翼5が交互に配設され、燃焼器3から供給される燃焼ガスによりタービン動翼5が取り付けられたロータ6を回転させるタービン7とを備える。タービン7は、ロータ6の軸線Oと同軸上に配設された筒状のケーシング8の内部を燃焼ガス流路Fとしている。該燃焼ガス流路Fは、その外周側において、ケーシング8の内周側に設けられた筒状の外周側端壁10によってケーシング8と隔てられ、また、内周側において、ロータ6の外周側に設けられた筒状の内周側端壁11によってロータ6と隔てられており、断面ドーナツ状の軸線O方向に沿った流路となっている。そして、該燃焼ガス流路F内に、各段のタービン静翼4及びタービン動翼5がそれぞれ放射状に複数配設されている。
次に、本発明の隔離部材20を構成するエンドウォール22に係る実施例と、従来技術に係る比較例について、CFD解析を行った結果について説明する。
また、上記実施形態及びその変形例では、いずれも、剥離部は、接続面と上流側端面との境界部分に設けられるものとしたが、これに限られるものではなく、接続面の中間位置に設けられるものとしても良い。
また、上記実施形態及びその変形例では、端壁部材20として、ガスタービン1のタービン7において燃焼ガス流路Fと外部とを隔てるものを例に挙げたがこれに限るものではなく、蒸気タービンや圧縮機などの流路において、外部と隔てる端壁部材に適用することが可能である。
5 タービン動翼(動翼)
5a 前縁
20 端壁部材
21 内側シュラウド(端壁部材)
22、40、41 エンドウォール(端壁部材)
23 隙間
24 外側シュラウド(端壁部材)
25 分割環(端壁部材)
26 端壁面
27 上流側端面
28、42 接続面
28b 稜線
28d 稜線部分
30、43 剥離部
F 燃焼ガス流路
G、G1、G2 燃焼ガス
S シール空気
Claims (6)
- 流路に沿って、隣り合う部材と隙間を有して配設され、前記流路と外部とを隔てる端壁部材であって、
前記流路に面する端壁面と、
前記流路上流側に隣り合う部材と向き合う上流側端面と、
該上流側端面と前記端壁面とを接続し、前記流路を主流として流れる流体が衝突する接続面とを備え、
該接続面には、該接続面に衝突した後に該接続面に沿って前記上流側端面に向かって流れる流体を剥離させる剥離部が設けられ、
前記接続面は、前記流路に沿って形成された平面内で直線状になるように形成され、前記上流側端面及び前記端壁面のそれぞれに対して傾斜していることを特徴とする端壁部材。 - 請求項1に記載の端壁部材において、
前記剥離部によって剥離された流体が、前記隙間を前記流路に向かって流れるシール空気と混合されることを特徴とする端壁部材。 - 請求項1又は2に記載の端壁部材において、
前記端壁部材の端壁面は、翼が突出しており、該翼の前縁から前記接続面まで延出する部分を有することを特徴とする端壁部材。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の端壁部材において、
前記流路はガスタービンの作動流体が流れる流路であり、
前記隙間にはシール空気が流通可能であることを特徴とする端壁部材。 - 請求項4に記載の端壁部材において、
前記作動流体は燃焼ガスであることを特徴とする端壁部材。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の端壁部材を備えることを特徴とするガスタービン。
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