JP2015017608A - ガスタービン・シュラウド冷却 - Google Patents

ガスタービン・シュラウド冷却 Download PDF

Info

Publication number
JP2015017608A
JP2015017608A JP2014138206A JP2014138206A JP2015017608A JP 2015017608 A JP2015017608 A JP 2015017608A JP 2014138206 A JP2014138206 A JP 2014138206A JP 2014138206 A JP2014138206 A JP 2014138206A JP 2015017608 A JP2015017608 A JP 2015017608A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
portion along
edge
cooling passage
gas turbine
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014138206A
Other languages
English (en)
Inventor
クリストファー・ドナルド・ポーター
Christopher Donald Porter
グレゴリー・トーマス・フォスター
Gregory Thomas Foster
デイヴィッド・ウェイン・ウェバー
David Wayne Weber
アーロン・エゼキエル・スミス
Aaron Ezekiel Smith
ミッシェル・ジェイ・ロジャース
J Rogers Michelle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2015017608A publication Critical patent/JP2015017608A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/11Shroud seal segments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/202Heat transfer, e.g. cooling by film cooling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

【課題】ガスタービンのケーシングのためのシュラウド・セグメントを提供する。
【解決手段】シュラウド・セグメントは、ケーシング内の局所的な限界プロセス位置に近接して前記ケーシングに取り付けるように構成された本体を含む。前記本体は、前縁、後縁、及び2つの側縁を持つ。前記限界プロセス位置は、前記本体が前記ケーシングに取り付けられたとき、前記前縁と前記後縁との間に位置付けされる。冷却通路が前記側縁の内の一方の側縁に沿って前記本体の中に画成され、その入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に近接する。前記冷却通路は、前記ガスタービンの運転中に前記冷却通路に隣接した一方の側縁を所望のレベルまで冷却するのに充分な大きさに構成される。前記限界プロセス位置は、使用しているときのガスタービン環境の温度、圧力又は他の測定可能な特徴に関連付けることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、一般的に云えば、タービンの高温ガス流路に配置することのできるタービン・シュラウド要素を冷却することに関するものである。
タービンは、航空機、工業及び発電などの様々な用途に広く使用されている。各タービンは、一般に、周縁に装着された複数の静翼及び複数の回転羽根の交互の段を含む。静翼は、タービンを取り囲むケーシングのような静止部品に取り付けることができ、また回転羽根は、タービンの軸方向中心線に沿って配置されたロータに取り付けルことができる。蒸気、燃焼ガス又は空気のような圧縮された作動流体が、仕事を生成するためにタービンを通るガス流路に沿って流れる。静翼は、圧縮された作動流体を加速して、その後の回転羽根の段へ導いて該回転羽根に運動を与え、これにより、ロータを回転させて仕事を遂行する。圧縮された作動流体が所望の流路の半径方向外側へ移動することがある場合には、タービンの効率が低減することがある。そのため、タービンを取り囲むケーシングには、多くの場合、複数のシュラウドより成る半径方向内側シェルが設けられ、シュラウドは複数のセグメントの形態で形成されることが多い。これらのシュラウドは、高温ガス流路を取り囲んで該流路の外周面を画成し、また静翼及び回転羽根の両方の周りに配置することができる。
タービン・シュラウドは、典型的には、高温ガス流路によって伝達された熱を除去するように冷却される。米国特許第7284954号には、タービン・シュラウド全体にわたって機械加工により形成された多数の小さい冷却流体通路を含むタービン・シュラウド・セグメントが記載されている。タービン・シュラウドを冷却するために、これらの流体通路には、上流の圧縮機からの圧縮された空気のような流体を供給することができる。他のシュラウド・セグメントでは、上記の機械加工された多数の小さい通路よりもむしろ比較的大きい単一の「コア(core)」流路を利用している。コア流路は、シュラウド・セグメントの側面全体に沿って軸方向上流端から軸方向下流端まで延在する。
上記の両方の種類のシュラウド・セグメント冷却通路は有効に機能するが、タービン・シュラウドを冷却するシステムに更なる改善を行うことが好ましく、特に、所与の流量によって得られる冷却量を改善し、及び/又はシュラウド・セグメントの軸方向に沿った所望の位置に冷却の標的を選択できるシステムが望ましい。
米国特許第8128344号
本発明の様々な態様及び利点は、以下の記載において記述され、又は該記載から明白であり、又は本発明の実施を通じて習得することができよう。
本発明の或る特定の態様によれば、ガスタービンのケーシングのためのシュラウド・セグメントが、前記ケーシング内の局所的な限界プロセス位置(critical process location) に近接して前記ケーシングに取り付けるように構成された本体を含むことができる。前記本体は、前縁、後縁、及び2つの側縁を持つと共に、前記ケーシングに対向させるための第1の表面、及び高温ガス流路に対向させるための、前記第1の表面とは反対側の第2の表面を持つ。前記限界プロセス位置は、前記本体が前記ケーシングに取り付けられたとき、前記前縁と前記後縁との間に位置付けされる。少なくとも2つの冷却通路が前記側縁の内の一方の側縁に沿って前記本体の中に画成される。前記冷却通路の内の第1の冷却通路は入口を持ち且つ出口まで延在し、これらの入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に隣接する。前記冷却通路の内の第2の冷却通路は入口を持ち且つ出口まで延在し、これらの入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に隣接する。前記第1及び第2の冷却通路は、前記ガスタービンの運転中に前記一方の側縁を所望のレベルまで冷却するのに充分な大きさに構成される。様々なオプション及び変更が可能である。
本発明の他の特定の態様によれば、ガスタービンが、圧縮機部と、前記圧縮機部よりも下流にある燃焼部と、前記燃焼部よりも下流にあるタービン部とを含むことができる。前記タービン部は、局所的な限界プロセス位置を画成するケーシング、及び前記ケーシングに円周方向に取り付けられた複数のシュラウド・セグメントを含む。各シュラウド・セグメントは、前記ケーシングに取り付けるように構成された本体を含む。少なくとも1つの本体は、前縁、後縁、及び2つの側縁を持つと共に、前記ケーシングに対向する第1の表面、及び高温ガス流路に対向する、前記第1の表面とは反対側の第2の表面を持つ。前記限界プロセス位置は、前記本体が前記ケーシングに取り付けられたとき、前記前縁と前記後縁との間に位置付けされる。少なくとも2つの冷却通路が前記側縁の内の一方の側縁に沿って前記本体の中に画成される。前記冷却通路の内の第1の冷却通路は入口を持ち且つ出口まで延在し、これらの入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に隣接する。前記冷却通路の内の第2の冷却通路は入口を持ち且つ出口まで延在し、これらの入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に隣接する。前記第1及び第2の冷却通路は、前記ガスタービンの運転中に前記一方の側縁を所望のレベルまで冷却するのに充分な大きさに構成される。前に述べたように、様々なオプション及び変更が可能である。
当業者には、明細書を精査すれば、このような実施形態及び他の実施形態の様々な特徴及び側面をより良く理解されよう。
以下の記載では、当業者を対象として、最良の実施形態を含む本発明の完全で実現可能な開示を、添付の図面を参照してより詳しく説明する。
図1は、本発明の様々な態様を取り入れる模範的なガスタービンの概略図である。 図2は、図1のガスタービンの一部分の簡略断面図であって、シュラウド・セグメントを示す。 図3は、図2に示されているようなシュラウド・セグメントの上面図である。 図4は、図3のシュラウド・セグメントの側面図である。 図5は、図3の線5−5に沿って見たシュラウド・セグメントの断面図である。 図6は、図3のシュラウド・セグメントの等角投影図である。 図7は、第1の代替例のシュラウド・セグメントの上面図である。 図8は、第1の代替例のシュラウド・セグメントの上面図である。 図9は、第1の代替例のシュラウド・セグメントの上面図である。
次に本発明の様々な実施形態について詳しく説明するが、その内の1つ以上の例を図面に示す。以下の詳しい説明では、図面中の特徴部分を表すために英数字の参照符号を用いている。図面及び明細書中の同様な又は類似の英数字の参照符号は、本発明の同様な又は類似の部品を表すために用いている。本書で用いられる用語「第1」、「第2」及び「第3」は、一構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に用いることができ、且つ個々の構成要素の位置や重要性を表しているものではない。更に、用語「上流」及び「下流」は、流体経路内での構成要素の相対的な位置を表す。例えば、流体が構成要素Aから構成要素Bへ流れる場合、構成要素Aは構成要素Bよりも上流にある。逆に、構成要素Bが構成要素Aから流体の流れを受け取る場合、構成要素Bは構成要素Aよりも下流にある。
各々の例は本発明を説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。実際に、当業者には、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく本発明に様々な変更及び変形を為し得ることが明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示し又は説明した特徴を別の実施形態に用いて、更に別の実施形態を作成することができる。従って、本発明は、このような変更及び変形を「特許請求の範囲」の記載及びその等価な内容の範囲内に入るものとして包含するものとする。
図1は、本発明に従ったシュラウド要素を取り入れることのできる模範的なガスタービンの概略図である。図示のように、ガスタービン110は、入口部111、圧縮機部112、燃焼部114、タービン部116、及び排気部117を含む。シャフト(ロータ)122を圧縮機部112及びタービン部116に対して共通にすることができ、また更に電気を発生するために発電機105に接続することができる。
圧縮機部112は軸流圧縮機を含むことができ、軸流圧縮機では、周囲空気のような作動流体100が入口部111から圧縮機内に入って、静翼及び回転羽根の交互の段113(図1に概略的に示す)を通過する。圧縮機ケーシング118が作動流体100を包含して、静翼及び回転羽根が作動流体を加速して導き直して、圧縮された作動流体の連続した流れを生成するようにする。圧縮された作動流体の大部分は、燃焼部114を、次いでタービン部116を通るように下流へ流れる。
燃焼部114は、当該技術分野において知られている任意の種類の燃焼器を含むことができる。燃焼器ケーシング115が燃焼部114の幾分か又は全てを円周方向に取り囲んで、圧縮機部112からの圧縮された作動流体100を燃焼室119へ導くことができる。また、燃料101が燃焼室119へ供給される。用いることのできる燃料は、例えば、高炉ガス、コークス炉ガス、天然ガス、気化液化天然ガス(LNG)、水素、及びプロパンの内の1つ以上を含む。圧縮された作動流体100は燃焼室119内で燃料101と混合され、そこで点火されて、高い温度及び圧力を持つ燃焼ガスを生成する。次いで、燃焼ガスはタービン部116に入る。
図1及び図2に示されているように、タービン部116内には、回転羽根(動翼)124及び静止羽根(ノズル)126の交互の段がロータ122及びタービン・ケーシング120にそれぞれ取り付けられる。蒸気、燃焼ガス又は空気のような作動流体100が、図2に示されているように左から右へガスタービン110の中を通る高温ガス流路に沿って流れる。第1段の静止ノズル126が作動流体100を加速して第1段の回転羽根124へ導いて、第1段の回転羽根124及びロータ122を回転させる。次いで、作動流体100は第2段の静止ノズル126を横切って流れ、この第2段の静止ノズル126は作動流体を加速して次の段の回転羽根(図1参照)へ再び導き、次いでこのようなプロセスを以後の各段について繰り返す。
図1に図式的に示されているように、タービン・ケーシング120の半径方向内側部分は、一連のシュラウド128を含むことができる。図1の一連のシュラウド128は複数の羽根124の周りに形成される。図2は、複数の羽根24及び複数のノズル126の両方の周りに形成された複数のシュラウド128を示している。シュラウド128は、図2〜図6のセグメント130のような複数のセグメントで形成することができる。ここで、羽根124に関連したシュラウド・セグメントの例が図示されているが、本発明はまたノズル124の周りに形成されたシュラウド・セグメントにも取り入れられることを理解されたい。従って、ケーシング120内のシュラウドの位置に関して何らの制約もすべきではない。
図3に示されているように、各シュラウド・セグメント130は、一般に、複数の辺を持つ本体を有することができる。具体的に述べると、各セグメント130は、前縁132と、後縁134と、2つの側縁136及び138とを持つ。第1の表面140がケーシング120に(半径方向外向きに)対向し、また第1の表面とは反対側の第2の表面142が、作動流体100の流れる高温ガス流路に(半径方向内向きに)対向する。
(以下に定義する)限界プロセス位置(critical process location) 144が、前縁132と後縁134との間に、一般的には回転羽根124と整列して、位置付けされる。限界プロセス位置144は、例えば、ガスタービン使用時のセグメントに沿った最大温度又は他の限界温度位置、或いはガスタービン使用時のセグメントに沿った最大圧力又は他の限界圧力位置、或いは最大又は他の限界のガス側熱伝達係数位置、或いは最大応力又は他の限界応力位置であってよい。限界プロセス位置144は、冷却ガスが、逆流余裕の制約に留意しながらセグメントの充分な冷却を行うことを可能にする通路を通って流れた後にセグメントに入る又はセグメントから出て行く位置とすることができる。
また、限界プロセス位置は絶対最大値である必要はなく、それは、ガスタービン内又はセグメント自体内の最適な流れ特性及び熱伝達特性を決定するために使用することのできる任意の所望の値であってよい。多くは、ガスタービンの所望の特性、セグメント130の該位置における流れ、等々に依存する。セグメント130に沿った限界プロセス位置はガスタービン内の異なる段において変わり得る。更に、2つ以上のこのような限界プロセス位置が単一のセグメント130に沿って存在することがある。
少なくとも2つの冷却通路146,148が、一方の側縁136に沿ってセグメント130の中に画成される。第1の冷却通路146が入口150を持ち、この入口150は(図示のように)前縁132の近くで第1の表面140に設けることができる。第1の冷却通路146はまた、限界プロセス位置144に隣接した出口152を持つ。第2の冷却通路148が入口154を持ち、この入口150は(図示のように)限界プロセス位置144に隣接して第1の表面140に設けることができる。第2の冷却通路148は、(図示のように)後縁134の近くに設けることのできる少なくとも1つの出口156を持つ。
ここで、通路146,148のいずれか一方又は両方を通る流れが図示のものと逆であってよいことを理解されたい。例えば、第1の通路146の中の流れは、第2の通路148を通る流れとは逆方向になる(上流へ導かれる)ようにすることができる。換言すると、流れは、希望により、開口152から開口150へ流れる(入口/出口機能を逆にする)ようにすることができる。第2の通路148を通る流れもまた、同様に逆にすることができる。
第1及び第2の冷却通路146,148は、機械加工よりもむしろ鋳造によって形成することができる。例えば、既知のように、第1及び第2の冷却通路146,148の流路に合致する充填物質が供給されるモールドを使用することができ、該充填物質は、後に通路が残るように焼失させ又は化学的に除去される。通路の少なくとも幾分かの部分の鋳造を用いるこのような製造法は、該通路又は複数のより小さい通路を機械加工するよりも費用効果が高いことがある。たとえ通路が実質的に鋳造によって形成される場合でも、通路に対する入口及び出口又は他の特徴部は、製造法の一部として機械加工することができる。
第1及び第2の冷却通路146,148は、ガスタービンの運転中に側縁136及び/又は関連した領域を所望のレベルまで冷却するのに充分な大きさに構成することができる。通路の寸法は、逆流余裕を考慮した充分な流量を可能にし、またセグメント130を所望の温度に冷却するのに充分な熱伝達が得られるように構成設定される。希望により、ガスタービンの一例では、セグメント130は、約6.5インチの長さ、約3.0インチの幅、及び約0.25インチの全体的な厚さを持ち、また通路146,148は約0.025平方インチの断面積を持つようにすることができる。従って、冷却通路146,148の場所に沿って広がる多数の小さい通路が、セグメント130を冷却するために必要とされない。
図示のように、追加の一組の冷却通路158,160を他の側縁138に設けることができる。通路158,160は、必ずしも必要ではないが、希望により、前縁132と後縁134との間に伸びる中心軸線に沿って通路146,148と実質的に対称にすることができる。前に述べたように、第1の冷却通路158は入口162を持ち、入口162は(図示のように)前縁132の近くで第1の表面140に設けることができる。第1の冷却通路158はまた、限界プロセス位置144に隣接した出口164を持つ。第2の冷却通路160は入口166を持ち、入口166は(図示のように)限界プロセス位置144に隣接して第1の表面140に設けることができる。第2の冷却通路160は少なくとも1つの出口168を持ち、これらの出口168は(図示のように)後縁134の近くに設けることができる。図示のように、入口150及び入口162は共通の単一の入り口である。しかしながら、以下に述べるように、入口150及び入口162は別々とすることができる。
様々なオプション及び変更が可能である。例えば、図3に示されているように、両方の第2の通路148,160は複数の出口156,168を持つことができ、これらの出口は後縁134に沿って設けることができる。このような複数の出口は、機械加工又は鋳造により形成することができ、また後縁134が追加の冷却を必要とするほどに第2の通路148,160から十分に隔たっている場合に、後縁134を冷却するために用いることができる。このような複数の出口の幾分か又は全ては、代わりに又はその上、希望により後縁134以外の場所でセグメント130を出て行くことができる。
代替例では、図7に示されているように、変更されたセグメント130’が第1の通路146’,158’を持ち、それら通路は、各々、個別の入口150,162を持つ共に、第1の部分170,172と、出口152,164に通じる第2の部分174,176とを持つ。図3に示されているように、第1の部分170,172は、図示のように、互いに連通する。希望により、セグメント130又は130’の中の入口の幾つか又は全てを、第1の表面140以外の場所に配置してもよい。
別の代替例では、図8に示されているように、変更されたセグメント130”は第2の通路148’,160’を持ち、前に述べたように、それら通路は、各々、個別の入口154,166を持ち、該入口は第1の部分178,180及び第2の部分182,184に、次いで出口156,168に通じる。しかしながら、図8における第2の部分182,184は互いと連通する。従って、位置144よりも上流に1つの第1の通路を持ち且つ位置144よりも下流に第2の通路を持つ図3に示されている構成の代わりに、シュラウド・セグメントは、図8に示されているように、位置144において側縁136,138に沿って分割された1つの上流側通路及び1つの下流側通路を持つように製造することができる。
代替の例では、図9に示されているように、シュラウド・セグメントに沿った2つ以上の限界プロセス位置で分割部を設けることができる。セグメント130’’’の一方の側に沿って、第1の通路146が入口150から出口152へ延在し、第2の通路148’が入口154から出口153へ延在し、また第3の通路179が入口155から出口156へ延在する。同様に、他方の側に沿って、第1の通路158が入口162から出口164へ延在し、第2の通路160’が入口166から出口165へ延在し、また第3の通路181が入口167から出口168へ延在する。この結果として、図9は、2つ以上の分割を、要望通りに、前縁132と後縁134との間の限界プロセス位置で行うことができることを示している。また、これらの分割は対称である必要はなく、或いはセグメントの所与の側に沿うことも又はセグメントの側間にあることも必要ではないことに留意されたい。
上述のセグメントは、フック、突合せ板、クリップなどを介して様々な既知の手法でタービン・ケーシングに取り付けることができる。本発明は、任意のこのような取付け装置、冷却モード、又はシュラウド・セグメントを冷却するために用いられる任意の特定の流体に制限されない。例えば、このような取付けは、冷却流体が先ずセグメントに衝突してセグメントの大部分に対して衝突冷却を行った後に幾分かの流体が前述の通路を通って流れるように設けてもよく又は設けなくてもよい。また、セグメントは、それらのセグメントが一列の羽根124ではなく一列のノズルに沿って配置されている場合に、ノズル126を受容し、接触し又は冷却するために、取付け構造、冷却通路開口などを含むことができる。
これまで示された様々な実施形態のシュラウド・セグメントは以前の設計のものよりも低いコストで製造することができると予想される。具体的に述べると、セグメントは、入口及び出口について必要とされる機械加工を少なくして、鋳造又は鍛造により形成することができ、またより大きい通路は鋳造によって形成することができる。この態様では、シュラウドは、セグメントの側面に対する冷却を行う所望の流体通路を含むように容易に製造することができる。最大の温度、圧力、又は他の測定可能なパラメータ(最大値又は非最大値)が生じる限界プロセス位置(1つ又は複数)144で通路を分割することによって、漏洩を少なくして、より効率よい流れを生じさせながら、冷却を所望の点に都合よく位置付けることができる。このように、セグメントは、熱的及び流れ性能を改善するために様々な手法で調整することができる。
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明を実施できるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
100 作動流体
101 燃料
105 発電機
110 ガスタービン
111 入口部
112 圧縮機部
113 静翼及び回転羽根の交互の段
114 燃焼部
115 燃焼器ケーシング
116 タービン部
117 排気部
118 圧縮機ケーシング
119 燃焼室
120 タービン・ケーシング
122 シャフト(ロータ)
124 回転羽根(動翼)
126 静止羽根(ノズル)
128 シュラウド
130、130’、130”、130”’ シュラウド・セグメント
132 前縁
134 後縁
136 側縁
138 側縁
140 第1の表面
142 第2の表面
144 限界プロセス位置
146、146’ 第1の冷却通路
148、148’ 第2の冷却通路
150 入口
152 出口
153 出口
154 入口
155 入口
156 出口
158、158’ 第1の冷却通路
160、160’ 第2の冷却通路
162 入口
164 出口
165 出口
166 入口
167 入口
168 出口
170 第1の部分
172 第1の部分
174 第2の部分
176 第2の部分
178 第1の部分
179 第3の通路
180 第1の部分
181 第3の通路
182 第2の部分
184 第2の部分

Claims (20)

  1. ガスタービンのケーシングのためのシュラウド・セグメントであって、
    当該シュラウド・セグメントは、前記ケーシング内の局所的な限界プロセス位置に近接して前記ケーシングに取り付けるように構成された本体を有し、前記本体は、前縁、後縁、及び2つの側縁を持ち、また前記本体は、前記ケーシングに対向させるための第1の表面、及び高温ガス流路に対向させるための、前記第1の表面とは反対側の第2の表面を持ち、前記限界プロセス位置は、前記本体が前記ケーシングに取り付けられたとき、前記前縁と前記後縁との間に位置付けされ、
    当該シュラウド・セグメントは更に、前記側縁の内の一方の側縁に沿って前記本体の中に画成された少なくとも2つの冷却通路を有し、前記冷却通路の内の第1の冷却通路は入口を持ち且つ出口まで延在し、これらの入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に隣接し、また前記冷却通路の内の第2の冷却通路は入口を持ち且つ出口まで延在し、これらの入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に隣接し、更に前記第1及び第2の冷却通路は、前記ガスタービンの運転中に前記一方の側縁を所望のレベルまで冷却するのに充分な大きさに構成されていること、
    を特徴とするシュラウド・セグメント。
  2. 前記第1の冷却通路は、前記前縁に沿った第1の部分、及び前記一方の側縁に沿った第2の部分を持っている、請求項1記載のシュラウド・セグメント。
  3. 前記第2の冷却通路は、前記一方の側縁に沿った第1の部分、及び前記後縁に沿った第2の部分を持っている、請求項2記載のシュラウド・セグメント。
  4. 更に、前記側縁の内の他方の側縁に沿って少なくとも2つの追加の冷却通路を含み、該2つの追加の冷却通路は、前記前縁と前記後縁との間に伸びる前記本体の中心平面に関して前記少なくとも2つの冷却通路と実質的に対称である、請求項1記載のシュラウド・セグメント。
  5. 前記第1の冷却通路は、前記他方の側縁に沿って前記限界プロセス位置に隣接した第2の出口を持っている、請求項1記載のシュラウド・セグメント。
  6. 前記第1の冷却通路は、前記前縁に沿った第1の部分、前記一方の側縁に沿った第2の部分、前記前縁に沿った第3の部分、及び前記他方の側縁に沿った第4の部分を含んでいる、請求項5記載のシュラウド・セグメント。
  7. 前記第2の冷却通路は、前記他方の側縁に沿って前記限界プロセス位置に隣接した第2の入口を持っている、請求項1記載のシュラウド・セグメント。
  8. 前記第2の冷却通路は、前記一方の側縁に沿った第1の部分、前記後縁に沿った第2の部分、前記他方の側縁に沿った第3の部分、及び前記後縁に沿った第4の部分を含んでいる、請求項1記載のシュラウド・セグメント。
  9. 前記第2の冷却通路は複数の出口を含んでいる、請求項1記載のシュラウド・セグメント。
  10. 前記本体並びに第1及び第2の冷却通路は鋳造金属によって形成されている、請求項1記載のシュラウド・セグメント。
  11. 圧縮機部と、
    前記圧縮機部よりも下流にある燃焼部と、
    前記燃焼部よりも下流にあるタービン部であって、該タービン部は、局所的な限界プロセス位置を画成するケーシング、及び前記ケーシングに円周方向に取り付けられた複数のシュラウド・セグメントを含むタービン部と、を有するガスタービンにおいて、
    前記の各シュラウド・セグメントが、
    a)前記ケーシングに取り付けるように構成された本体であって、少なくとも1つの本体が、前縁、後縁、及び2つの側縁を持つと共に、前記ケーシングに対向する第1の表面、及び高温ガス流路に対向する、前記第1の表面とは反対側の第2の表面を持っており、前記限界プロセス位置は、当該本体が前記ケーシングに取り付けられたとき、前記前縁と前記後縁との間に位置付けされる、当該本体と、
    b)前記側縁の内の一方の側縁に沿って前記本体の中に画成された少なくとも2つの冷却通路であって、当該冷却通路の内の第1の冷却通路は入口を持ち且つ出口まで延在し、これらの入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に隣接しており、また当該冷却通路の内の第2の冷却通路は入口を持ち且つ出口まで延在し、これらの入口又は出口の内の一方は前記限界プロセス位置に隣接しており、前記第1及び第2の冷却通路は、前記ガスタービンの運転中に前記一方の側縁を所望のレベルまで冷却するのに充分な大きさに構成されている、少なくとも2つの冷却通路と、を含んでいること、
    を特徴とするガスタービン。
  12. 前記第1の冷却通路は、前記前縁に沿った第1の部分、及び前記一方の側縁に沿った第2の部分を持っている、請求項11記載のガスタービン。
  13. 前記第2の冷却通路は、前記一方の側縁に沿った第1の部分、及び前記後縁に沿った第2の部分を持っている、請求項12記載のガスタービン。
  14. 更に、前記側縁の内の他方の側縁に沿って少なくとも2つの追加の冷却通路を含み、該2つの追加の冷却通路は、前記前縁と前記後縁との間に伸びる前記本体の中心平面に関して前記少なくとも2つの冷却通路と実質的に対称である、請求項11記載のガスタービン。
  15. 前記第1の冷却通路は、前記他方の側縁に沿って前記限界プロセス位置に隣接した第2の出口を持っている、請求項11記載のガスタービン。
  16. 前記第1の冷却通路は、前記前縁に沿った第1の部分、前記一方の側縁に沿った第2の部分、前記前縁に沿った第3の部分、及び前記他方の側縁に沿った第4の部分を含んでいる、請求項15記載のガスタービン。
  17. 前記第2の冷却通路は、前記他方の側縁に沿って前記限界プロセス位置に隣接した第2の入口を持っている、請求項11記載のガスタービン。
  18. 前記第2の冷却通路は、前記一方の側縁に沿った第1の部分、前記後縁に沿った第2の部分、前記他方の側縁に沿った第3の部分、及び前記後縁に沿った第4の部分を含んでいる、請求項11記載のガスタービン。
  19. 前記第2の冷却通路は複数の出口を含んでいる、請求項11記載のガスタービン。
  20. 前記本体並びに第1及び第2の冷却通路は鋳造金属によって形成されている、請求項11記載のガスタービン。
JP2014138206A 2013-07-11 2014-07-04 ガスタービン・シュラウド冷却 Pending JP2015017608A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/939,727 US20150013345A1 (en) 2013-07-11 2013-07-11 Gas turbine shroud cooling
US13/939,727 2013-07-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015017608A true JP2015017608A (ja) 2015-01-29

Family

ID=52107479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014138206A Pending JP2015017608A (ja) 2013-07-11 2014-07-04 ガスタービン・シュラウド冷却

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150013345A1 (ja)
JP (1) JP2015017608A (ja)
CN (1) CN204253116U (ja)
CH (1) CH708326A2 (ja)
DE (1) DE102014109288A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020202867A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 三菱重工業株式会社 高温部品及び高温部品の製造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10337411B2 (en) 2015-12-30 2019-07-02 General Electric Company Auto thermal valve (ATV) for dual mode passive cooling flow modulation
US20170191373A1 (en) 2015-12-30 2017-07-06 General Electric Company Passive flow modulation of cooling flow into a cavity
US10335900B2 (en) 2016-03-03 2019-07-02 General Electric Company Protective shield for liquid guided laser cutting tools
US20170260873A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 General Electric Company System and method for cooling trailing edge and/or leading edge of hot gas flow path component
US10337739B2 (en) 2016-08-16 2019-07-02 General Electric Company Combustion bypass passive valve system for a gas turbine
US10712007B2 (en) 2017-01-27 2020-07-14 General Electric Company Pneumatically-actuated fuel nozzle air flow modulator
US10738712B2 (en) 2017-01-27 2020-08-11 General Electric Company Pneumatically-actuated bypass valve
US10677084B2 (en) 2017-06-16 2020-06-09 Honeywell International Inc. Turbine tip shroud assembly with plural shroud segments having inter-segment seal arrangement
US10900378B2 (en) 2017-06-16 2021-01-26 Honeywell International Inc. Turbine tip shroud assembly with plural shroud segments having internal cooling passages
US10989070B2 (en) * 2018-05-31 2021-04-27 General Electric Company Shroud for gas turbine engine
JP7530307B2 (ja) * 2021-01-22 2024-08-07 三菱重工業株式会社 流路形成板、これを備える翼及びガスタービン、並びに、流路形成板の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3238344B2 (ja) * 1997-02-20 2001-12-10 三菱重工業株式会社 ガスタービン静翼
US6761529B2 (en) * 2002-07-25 2004-07-13 Mitshubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling structure of stationary blade, and gas turbine
US7284954B2 (en) 2005-02-17 2007-10-23 Parker David G Shroud block with enhanced cooling
US7686581B2 (en) * 2006-06-07 2010-03-30 General Electric Company Serpentine cooling circuit and method for cooling tip shroud
US8596962B1 (en) * 2011-03-21 2013-12-03 Florida Turbine Technologies, Inc. BOAS segment for a turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020202867A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 三菱重工業株式会社 高温部品及び高温部品の製造方法
US11746663B2 (en) 2019-03-29 2023-09-05 Mitsubishi Power, Ltd. High-temperature component and method of producing the high-temperature component

Also Published As

Publication number Publication date
CH708326A2 (de) 2015-01-15
US20150013345A1 (en) 2015-01-15
CN204253116U (zh) 2015-04-08
DE102014109288A1 (de) 2015-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015017608A (ja) ガスタービン・シュラウド冷却
JP6431702B2 (ja) ガスタービンのためのシュラウドブロックセグメント
US20160290235A1 (en) Heat pipe temperature management system for a turbomachine
JP6431690B2 (ja) ガスタービンのタービン部用のタービンロータブレード
JP2018112184A (ja) 冷却構造体のための織り合わされた表面近傍冷却チャネル
JP2017020493A (ja) タービンバンドのアンチコーディングフランジ
JP2011163344A (ja) ヒートシールド
JP2017101654A (ja) 内側バンド及び外側バンド冷却を備えたタービンノズル
JP2010223010A (ja) ガスタービン
JP2015092076A (ja) タービンアセンブリに冷却を提供するための方法およびシステム
US9863271B2 (en) Arrangement for a turbomachine
JP2017020494A (ja) ガスタービンを冷却する方法及び該方法を実施するガスタービン
JP6446174B2 (ja) コンプレッサフェアリングセグメント
JP2014009937A (ja) ガスタービン用移行ダクト
JP2014114810A (ja) エアフォイル及びエアフォイルプラットフォームの冷却方法
US10196903B2 (en) Rotor blade cooling circuit
JP6496539B2 (ja) タービンバケットおよびガスタービンエンジンのタービンバケットを冷却する方法
JP6929049B2 (ja) タービンシュラウド後縁を冷却するためのシステムおよび方法
JP2009209936A (ja) 一体型衝突ブランケットを備えたタービンノズル
US9995172B2 (en) Turbine nozzle with cooling channel coolant discharge plenum
JP2017078409A (ja) 冷却チャンネル及び冷却剤分配プレナムを備えたタービンノズル
JP2017110661A (ja) 微細チャネル回路に入口通路を形成する際にターゲット特徴を利用するためのシステムおよび方法
JP2019011756A (ja) ターボ機械用ロータブレード
US10138743B2 (en) Impingement cooling system for a gas turbine engine
US10494932B2 (en) Turbomachine rotor blade cooling passage