JP2022112731A - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
ガスタービンで燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路を画定する流路形成板において、前記燃焼ガスに接するガスパス面と、前記ガスパス面に対して反対側を向く反ガスパス面と、前記ガスパス面の周縁に形成されている端面と、前記ガスパス面と前記反ガスパス面との間に形成され、冷却空気が流れる少なくとも一の側通路と、を有する。前記端面は、前記燃焼ガスが流れる下流側を向く後端面と、前記下流側とは反対側の上流側を向き且つ前記後端面と背合わせの関係にある前端面と、前記後端面と前記前端面とが並ぶガス流れ方向に対して垂直な側方向を向く側端面と、を有する。前記少なくとも一の側通路は、前記ガスパス面と前記側端面に沿って、前記側端面が延びている方向に延びる主通路部と、前記主通路部の前記下流側の端から前記後端面に向かって延びて前記後端面で開口する少なくとも一の絞り通路部と、を有する。前記少なくとも一の絞り通路部における前記後端面での開口の面積は、前記主通路部の断面積より小さい。
ガスタービンで燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路を画定する流路形成板において、前記燃焼ガスに接するガスパス面と、前記ガスパス面に対して反対側を向く反ガスパス面と、前記ガスパス面の周縁に形成されている端面と、前記ガスパス面と前記反ガスパス面との間に形成されている少なくとも一の側通路と、を有する。前記少なくとも一の側通路は、前記ガスパス面に沿って前記端面の一部に向かって延びる主通路部と、前記主通路部の端から前記端面の一部に延びて前記端面の一部で開口する複数の絞り通路部と、を有する。前記複数の絞り通路部は、いずれも、前記主通路部が延びる通路延在方向に延びる。前記複数の絞り通路部は、前記ガスパス面と平行な方向に並ぶ。前記複数の絞り通路部毎の前記端面の一部での開口の合計面積は、前記主通路部の断面積より小さい。
いずれかの前記態様における流路形成板と、前記ガスパス面から、前記ガスパス面に対して垂直な方向成分を有する翼高さ方向に延び、前記翼高さ方向に対して垂直な断面形状が翼形を成す翼体と、を備える。
燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスで駆動するタービンと、を備える。前記タービンは、いずれかの前記態様における流路形成板を有する。
ガスタービンで燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路を画定する流路形成板の製造方法において、中間品形成工程と、溝形成工程と、蓋配置工程と、通路形成工程と、を実行する。前記中間品形成工程では、前記燃焼ガスに接するガスパス面と、前記ガスパス面に対して反対側を向く反ガスパス面と、前記ガスパス面の周縁に形成されている端面と、を有する中間品を形成する。前記端面は、前記燃焼ガスが流れる下流側を向く後端面と、前記下流側とは反対側の上流側を向き且つ前記後端面と背合わせの関係にある前端面と、前記後端面と前記前端面とが並ぶガス流れ方向に対して垂直な側方向を向く側端面と、を有する。前記溝形成工程では、前記中間品の前記側端面中で、前記上流側の部分及び前記下流側の部分を残し、前記側端面から前記側端面に対して垂直な方向に凹み且つ前記側端面が延びている方向に延びる溝を形成する。前記蓋配置工程では、前記溝の開口を蓋部材で塞ぎ、前記溝と前記蓋部材とで、前記側端面に沿って、前記側端面が延びている方向に延びる主通路部を形成する。前記通路形成工程では、前記後端面から前記主通路部内に貫通する少なくとも一の絞り通路部を形成する。前記少なくとも一の絞り通路部における前記後端面での開口の面積は、前記主通路部の断面積より小さい。
図1に示すように、本開示に係る一実施形態としてのガスタービンは、空気Aを圧縮して圧縮空気Acomを生成する圧縮機20と、圧縮空気Acom中で燃料Fを燃焼させて燃焼ガスGを生成する燃焼器30と、燃焼ガスGにより駆動するタービン40と、を備えている。
以下、本発明に係る静翼の一実施形態について、図3~図10を参照して説明する。
図2に示すように、第二段静翼列以降の静翼列46を構成する静翼46aは、第一段静翼列を構成する静翼50と同様、翼体46b、内側シュラウド46i及び外側シュラウド46oを有する。よって、第二段静翼列以降の静翼列46を構成する静翼46aの内側シュラウド46i及び外側シュラウド46oにも、以上と同様に、側通路を形成してもよい。
以上の実施形態における流路形成板は、例えば、以下のように把握される。
ガスタービンで燃焼ガスGが流れる燃焼ガス流路49を画定する流路形成板において、前記燃焼ガスGに接するガスパス面64pと、前記ガスパス面64pに対して反対側を向く反ガスパス面64oと、前記ガスパス面64pの周縁に形成されている端面と、前記ガスパス面64pと前記反ガスパス面64oとの間に形成され、冷却空気Acが流れる少なくとも一の側通路70と、を有する。前記端面は、前記燃焼ガスGが流れる下流側Dadを向く後端面62bと、前記下流側Dadとは反対側の上流側Dauを向き且つ前記後端面62bと背合わせの関係にある前端面62fと、前記後端面62bと前記前端面62fとが並ぶガス流れ方向Daに対して垂直な側方向Dcを向く側端面63と、を有する。前記少なくとも一の側通路70は、前記ガスパス面64pと前記側端面63とに沿って、前記側端面63が延びている方向に延びる主通路部72と、前記主通路部72の前記下流側Dadの端から前記後端面62bに向かって延びて前記後端面62bで開口する少なくとも一の絞り通路部73と、を有する。前記少なくとも一の絞り通路部73における前記後端面62bでの開口の面積は、前記主通路部の断面積より小さい。
前記第一態様における流路形成板において、前記側端面63は、前記側方向Dcにおける一方の側である側方第一側Dcpと他方の側である側方第二側Dcnとのうち、前記側方第一側Dcpを向く第一側端面63pと、前記側方第二側Dcnを向く第二側端面63nと、を有する。前記少なくとも一の側通路70は、第一側通路70pと第二側通路70nとを有する。前記第一側通路70pは、前記第一側端面63pに沿う。前記第二側通路70nは、前記第二側端面63nに沿う。
前記第二態様における流路形成板において、さらに、前記端面に沿って設けられている周壁65と、複数の後端噴出通路79と、を有する。前記周壁65は、前記反ガスパス面64oに対して前記ガスパス面64pが存在する側であるガスパス側Drpと、前記ガスパス面64pに対して前記反ガスパス面64oが存在する反ガスパス側Draとのうち、前記反ガスパス側Draに前記反ガスパス面64oから突出する。前記反ガスパス面64oと前記周壁65とで、前記ガスパス側Drpに凹み、冷却空気Acが流入する凹部66が形成される。前記複数の後端噴出通路79は、いずれも、前記後端面62bから前記凹部66を画定する面に貫通する。前記複数の後端噴出通路79は、前記第一側通路70pと前記第二側通路70nとの間で、前記側方向Dcに並んでいる。
前記第一態様から前記第三態様のいずれか一態様における流路形成板において、前記少なくとも一の絞り通路部73は、複数の絞り通路部73を有する。前記複数の絞り通路部73は、前記ガスパス面64pと平行な方向に並ぶ。
前記第一態様から前記第四態様のいずれか一態様における流路形成板において、前記少なくとも一の絞り通路部73は、前記主通路部72が延びる通路延在方向Dpと同じ方向に延びる。
ガスタービンで燃焼ガスGが流れる燃焼ガス流路を画定する流路形成板において、前記燃焼ガスGに接するガスパス面64pと、前記ガスパス面64pに対して反対側を向く反ガスパス面64oと、前記ガスパス面64pの周縁に形成されている端面と、前記ガスパス面64pと前記反ガスパス面64oとの間に形成されている少なくとも一の側通路70と、を有する。前記少なくとも一の側通路70は、前記ガスパス面64pに沿って前記端面の一部に向かって延びる主通路部72と、前記主通路部72の端から前記端面の一部に延びて前記端面の一部で開口する複数の絞り通路部73と、を有する。前記複数の絞り通路部73は、いずれも、前記主通路部72が延びる通路延在方向Dpに延びる。前記複数の絞り通路部73は、前記ガスパス面64pと平行な方向に並ぶ。前記複数の絞り通路部73毎の前記端面の一部での開口の合計面積は、前記主通路部72の断面積より小さい。
前記第五態様又は前記第六態様における流路形成板において、前記通路延在方向Dpに対して垂直で且つ前記ガスパス面64pに平行な方向における前記主通路部72の幅Whは、前記通路延在方向Dpに対して垂直で且つ前記ガスパス面64pに垂直な方向における前記主通路部72の幅Whより広い。
前記第五態様から前記第七態様のいずれか一態様における流路形成板において、前記主通路部72で、前記主通路部72内の空間を画定する面のうち、前記ガスパス面64pと反対側を向く面は、前記通路延在方向Dpに凹凸が繰り返される凹凸面76である。
前記第一態様から前記第八態様のいずれか一態様における流路形成板において、前記少なくとも一の側通路70は、前記少なくとも一の側通路70を流れた冷却空気Acの出口として、前記少なくとも一の絞り通路部73における前記開口のみを有する。
(10)第十態様における翼は、
前記第一態様から前記第九態様のいずれか一態様における流路形成板と、前記ガスパス面64pから、前記ガスパス面64pに対して垂直な方向成分を有する翼高さ方向Dhに延び、前記翼高さ方向Dhに対して垂直な断面形状が翼形を成す翼体51と、を備える。
(11)第十一態様におけるガスタービンは、
燃焼ガスGを生成する燃焼器30と、燃焼ガスGで駆動するタービン40と、を備える。前記タービン40は、前記第一態様から前記第九態様のいずれか一態様における流路形成板を有する。
(12)第十二態様における流路形成板の製造方法は、
ガスタービンで燃焼ガスGが流れる燃焼ガス流路を画定する流路形成板の製造方法において、中間品形成工程S1と、溝形成工程S2と、蓋配置工程S3と、通路形成工程S4と、を実行する。前記中間品形成工程S1では、前記燃焼ガスGに接するガスパス面64paと、前記ガスパス面64paに対して反対側を向く反ガスパス面64oaと、前記ガスパス面64paの周縁に形成されている端面と、を有する中間品80を形成する。前記端面は、前記燃焼ガスGが流れる下流側Dadを向く後端面62baと、前記下流側Dadとは反対側の上流側Dauを向き且つ前記後端面62baと背合わせの関係にある前端面62faと、前記後端面62bと前記前端面62faとが並ぶガス流れ方向Daに対して垂直な側方向Dcを向く側端面63aと、を有する。前記溝形成工程S2では、前記中間品80の前記側端面63中で、前記上流側Dauの部分及び前記下流側Dadの部分を残し、前記側端面63から前記側端面63に対して垂直な方向に凹み且つ前記側端面63が延びている方向に延びる溝81を形成する。前記蓋配置工程S3では、前記溝81の開口を蓋部材82で塞ぎ、前記溝81と前記蓋部材82とで、前記側端面63に沿って、前記側端面63が延びている方向に延びる主通路部72を形成する。前記通路形成工程S4では、前記後端面62bから前記主通路部72内に貫通する少なくとも一の絞り通路部73を形成する。前記少なくとも一の絞り通路部73における前記後端面62bでの開口の面積は、前記主通路部の断面積より小さい。
14:中間ケーシング
15:ガスタービンケーシング
17:内側カバー
17a:径方向外側端
20:圧縮機
21:圧縮機ロータ
22:ロータ軸
23:動翼列
23a:動翼
25:圧縮機ケーシング
26:静翼列
26a:静翼
30:燃焼器
40:タービン
41:タービンロータ
42:ロータ軸
43:動翼列
43a:動翼
43b:翼体
43p:プラットフォーム
45:タービンケーシング
45a:外側ケーシング
45b:内側ケーシング
45c:遮熱環
45d:分割環
46:静翼列
46a:静翼
46b:翼体
46i:内側シュラウド
46o:外側シュラウド
49:燃焼ガス流路
50:静翼
51:翼体
52:前縁
53:後縁
54:負圧面
55:正圧面
59:リテーナ
60i:内側シュラウド
60o:外側シュラウド
61:シュラウド本体
62f,62fa:前端面
62b,62ba:後端面
63,63a:側端面
63n,63na:負圧側端面(又は第二側端面)
63p,63pa:正圧側端面(又は第一側端面)
64o,64oa:反ガスパス面
64p,64pa:ガスパス面
65,65a:周壁
65f,65fa:前壁
65b,65ba:後壁
65n,65na:負圧側壁(又は側壁)
65p,65pa:正圧側壁(又は側壁)
66,66a:凹部
70:側通路
70n:負圧側通路(又は第二側通路)
70p:正圧側通路(又は第一側通路)
71:入口通路部
72:主通路部
73:絞り通路部
74:入口
75:出口
76:凹凸面
79:後端噴出通路
80:中間品
81:溝
82:蓋部材
85a:第一電極
85b:第二電極
85c:第三電極
85d:第四電極
Da:軸線方向(ガス流れ方向)
Dau:軸線上流側(又は、上流側)
Dad:軸線下流側(叉は、下流側)
Dc:周方向(又は、側方向)
Dcp:周方向正圧側(又は、側方第一側)
Dcn:周方向負圧側(又は、側方第二側)
Dh:翼高さ方向
Dr:径方向
Dri:径方向内側
Dro:径方向外側
Drp:ガスパス側
Dra:反ガスパス側
Dp:通路延在方向
A:空気
Acom:圧縮空気
Ac:冷却空気
G:燃焼ガス
Claims (12)
- ガスタービンで燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路を画定する流路形成板において、
前記燃焼ガスに接するガスパス面と、
前記ガスパス面に対して反対側を向く反ガスパス面と、
前記ガスパス面の周縁に形成されている端面と、
前記ガスパス面と前記反ガスパス面との間に形成され、冷却空気が流れる少なくとも一の側通路と、
を有し、
前記端面は、前記燃焼ガスが流れる下流側を向く後端面と、前記下流側とは反対側の上流側を向き且つ前記後端面と背合わせの関係にある前端面と、前記後端面と前記前端面とが並ぶガス流れ方向に対して垂直な側方向を向く側端面と、を有し、
前記少なくとも一の側通路は、前記ガスパス面と前記側端面に沿って、前記側端面が延びている方向に延びる主通路部と、前記主通路部の前記下流側の端から前記後端面に向かって延びて前記後端面で開口する少なくとも一の絞り通路部と、を有し、
前記少なくとも一の絞り通路部における前記後端面での開口の面積は、前記主通路部の断面積より小さい、
流路形成板。 - 請求項1に記載の流路形成板において、
前記側端面は、前記側方向における一方の側である側方第一側と他方の側である側方第二側とのうち、前記側方第一側を向く第一側端面と、前記側方第二側を向く第二側端面と、を有し、
前記少なくとも一の側通路は、第一側通路と第二側通路とを有し、
前記第一側通路は、前記第一側端面に沿い、
前記第二側通路は、前記第二側端面に沿う、
流路形成板。 - 請求項2に記載の流路形成板において、
さらに、前記端面に沿って設けられている周壁と、
複数の後端噴出通路と、
を有し、
前記周壁は、前記反ガスパス面に対して前記ガスパス面が存在する側であるガスパス側と、前記ガスパス面に対して前記反ガスパス面が存在する反ガスパス側とのうち、前記反ガスパス側に前記反ガスパス面から突出し、
前記反ガスパス面と前記周壁とで、前記ガスパス側に凹み、冷却空気が流入する凹部が形成され、
前記複数の後端噴出通路は、いずれも、前記後端面から前記凹部を画定する面に貫通し、
前記複数の後端噴出通路は、前記第一側通路と前記第二側通路との間で、前記側方向に並んでいる、
流路形成板。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の流路形成板において、
前記少なくとも一の絞り通路部は、複数の絞り通路部を有し、
前記複数の絞り通路部は、前記ガスパス面と平行な方向に並ぶ、
流路形成板。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の流路形成板において、
前記少なくとも一の絞り通路部は、前記主通路部が延びる通路延在方向と同じ方向に延びる、
流路形成板。 - ガスタービンで燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路を画定する流路形成板において、
前記燃焼ガスに接するガスパス面と、
前記ガスパス面に対して反対側を向く反ガスパス面と、
前記ガスパス面の周縁に形成されている端面と、
前記ガスパス面と前記反ガスパス面との間に形成されている少なくとも一の側通路と、
を有し、
前記少なくとも一の側通路は、前記ガスパス面に沿って前記端面の一部に向かって延びる主通路部と、前記主通路部の端から前記端面の一部に延びて前記端面の一部で開口する複数の絞り通路部と、を有し、
前記複数の絞り通路部は、いずれも、前記主通路部が延びる通路延在方向に延び、
前記複数の絞り通路部は、前記ガスパス面と平行な方向に並び、
前記複数の絞り通路部毎の前記端面の一部での開口の合計面積は、前記主通路部の断面積より小さい、
流路形成板。 - 請求項5又は6に記載の流路形成板において、
前記通路延在方向に対して垂直で且つ前記ガスパス面に平行な方向における前記主通路部の幅は、前記通路延在方向に対して垂直で且つ前記ガスパス面に垂直な方向における前記主通路部の幅より広い、
流路形成板。 - 請求項5から7のいずれか一項に記載の流路形成板において、
前記主通路部で、前記主通路部内の空間を画定する面のうち、前記ガスパス面と反対側を向く面は、前記通路延在方向に凹凸が繰り返される凹凸面である、
流路形成板。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の流路形成板において、
前記少なくとも一の側通路は、前記少なくとも一の側通路を流れた冷却空気の出口として、前記少なくとも一の絞り通路部における前記開口のみを有する、
流路形成板。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の流路形成板と、
前記ガスパス面から、前記ガスパス面に対して垂直な方向成分を有する翼高さ方向に延び、前記翼高さ方向に対して垂直な断面形状が翼形を成す翼体と、
を備える翼。 - 燃焼ガスを生成する燃焼器と、
燃焼ガスで駆動するタービンと、
を備え、
前記タービンは、請求項1から9のいずれか一項に記載の流路形成板を有する、
ガスタービン。 - ガスタービンで燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路を画定する流路形成板の製造方法において、
中間品形成工程と、溝形成工程と、蓋配置工程と、通路形成工程と、を実行し、
前記中間品形成工程では、前記燃焼ガスに接するガスパス面と、前記ガスパス面に対して反対側を向く反ガスパス面と、前記ガスパス面の周縁に形成されている端面と、を有する中間品を形成し、
前記端面は、前記燃焼ガスが流れる下流側を向く後端面と、前記下流側とは反対側の上流側を向き且つ前記後端面と背合わせの関係にある前端面と、前記後端面と前記前端面とが並ぶガス流れ方向に対して垂直な側方向を向く側端面と、を有し、
前記溝形成工程では、前記中間品の前記側端面中で、前記上流側の部分及び前記下流側の部分を残し、前記側端面から前記側端面に対して垂直な方向に凹み且つ前記側端面が延びている方向に延びる溝を形成し、
前記蓋配置工程では、前記溝の開口を蓋部材で塞ぎ、前記溝と前記蓋部材とで、前記側端面に沿って、前記側端面が延びている方向に延びる主通路部を形成し、
前記通路形成工程では、前記後端面から前記主通路部内に貫通する少なくとも一の絞り通路部を形成し、
前記少なくとも一の絞り通路部における前記後端面での開口の面積は、前記主通路部の断面積より小さい、
流路形成板の製造方法。
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