JP3285795B2 - 蒸気冷却静翼 - Google Patents
蒸気冷却静翼Info
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Description
冷却静翼に関し、翼内部の蒸気通路の熱伝達率を高め、
蒸気冷却能力を向上させたものである。
においては、ガスタービンの熱効率改善のためにタービ
ン翼の冷却を空気に代わり、蒸気にて行う方式が研究さ
れている。この蒸気冷却方式では翼の冷却に供した蒸気
を主流ガス中に放出せずに回収し、ガスタービンの冷却
熱を蒸気タービンで回収することによりプラント全体の
効率の低下を防ぎ、ガスタービン内への冷却媒体の吹き
出し量を抑えることができるのでタービン効率を向上で
きる。
内部及び内外シュラウドの冷却通路は閉じた流路を形成
する必要がある。一方、タービン2段、3段、4段静翼
等は前後に動翼が配置されており、それぞれ各静翼は動
翼及びロータディスクに挟まれた構造であり、そこに存
在する静翼内側の各部隙間には主流高温ガスが流れ込ま
ないことが重要であり、この対策として通常、圧縮機か
らの抽気空気を静翼の外周側から翼内部を通して翼内周
側のキャビティ部にシール空気として供給し、このキャ
ビティ部の圧力を主流高温ガス通路より高くして主流高
温ガスの侵入を防ぐ構造を採用している。
静翼の内部冷却構造とシールチューブ取り付け構造を示
す断面図、図4はそのC−C断面図である。両図におい
て、1は主流ガス、2は静翼の翼部、3はその外側シュ
ラウドで4は内側シュラウドである。5は冷却蒸気入口
で冷却蒸気を外側シュラウド3から翼部2へ導入する入
口である。6は冷却蒸気出口で、翼部を冷却した蒸気を
外側シュラウド3側から回収するための出口である。7
は冷却通路壁で、翼部2内部を複数に仕切って蒸気通路
7aを形成している。8は外側仕切板であり、外側シュ
ラウド3の外側を仕切って空間8aを形成し、外側シュ
ラウド8内部で蒸気の流通路を形成している。9は内側
仕切板で、内側シュラウド4の内側を仕切り、空間9a
を形成し、同じく内側シュラウド9内部で蒸気の流通路
を形成している。
8、外側シュラウド3、翼部2内部の蒸気通路7a、内
側シュラウド4及び内側仕切板9を貫通し、外側仕切板
8の貫通部を接合部11で、内側仕切板9の貫通部を接
合部12でそれぞれ溶接して固定され、内部にシール空
気13を導いている。14は内側キャビティ部であり、
シールチューブ10よりシール空気14を導いている。
の冷却用蒸気は外側シュラウド3に設けられた冷却蒸気
入口5より導入され、空間8aから翼内部の冷却通路壁
7で仕切られた前縁側の蒸気通路7aに入り、内側へ流
れて空間9aに入り、ここからシールチューブ10が挿
通されている蒸気通路7aに流入し、空間8aへ流れ
る。空間8aより次の蒸気通路に流入し、順次次の蒸気
通路へ流れ、これら蒸気通路を流れる過程において翼部
2を冷却し、空間9aから冷却蒸気出口6より回収され
る。
翼及びロータディスクに挟まれた構造であり、各静翼の
内側に存在する各部隙間には主流高温ガス1が流れ込ま
ないことが重要であり、通常、圧縮機からの抽気空気を
静翼の外周側から翼内部のシールチューブ10を通して
翼内周側のキャビティ部14にシール空気13として供
給する構造を採っている。シールチューブ10は内外の
シュラウド3,4の仕切板8,9と接合部11及び12
にて溶接による接合で冷却蒸気通路と遮断する構造を用
いている。
a内に挿入するため該当する部分の蒸気通路7aを広く
している。又シールチューブ10自身は表面の滑らかな
管を使用している。
方式を採用したガスタービンの静翼においては、静翼内
側の各部隙間への主流高温ガスの侵入を防ぐためにシー
ルチューブを静翼内部へ貫通させて内側シュラウドの内
側のキャビティ部へシール空気を供給している。そのた
めにこのシールチューブが通る翼内部の蒸気通路を大き
くしており、この蒸気通路は蒸気流路が広いために蒸気
流速が小さく、そのために熱伝達率が小さくなり、冷却
能力の低下を招いていた。
温度が低く、シール用空気で蒸気の熱を吸収することが
好ましいが、シールチューブは表面のなめらかな管を用
いており、シール用空気と蒸気との間で熱交換が充分に
行なわれず、シール用空気で蒸気の熱を吸収することが
充分に行なわれていなかった。
ールチューブが通っている蒸気通路を狭くするような構
造として蒸気流速を速くして熱伝達率を向上させ、かつ
シールチューブ内のシール空気と蒸気との間の熱交換も
促進させて蒸気の温度を下げることのできる蒸気冷却静
翼を提供することを課題としてなされたものである。
決するために次の(1)乃至(3)の手段を提供する。
路に蒸気を流して翼を冷却すると共に、外側シュラウド
から内側シュラウドを貫通し、内側キャビティ部にシー
ル空気を導くシールチューブを有するガスタービンの蒸
気冷却静翼において、前記シールチューブの外面に突起
物を設けたことを特徴とする蒸気冷却静翼。
起部が複数のフィンであることを特徴とする蒸気冷却静
翼。
起物は複数のフィンであって、同突起物はシールチュー
ブの内面と外面の両方に設けてあることを特徴とする蒸
気冷却静翼。
ブの外面に突起物を設けたことにより、シールチューブ
が挿入されている翼内部の蒸気通路の面積を狭くし、そ
の結果、蒸気流速が速くなり、この蒸気通路内での熱伝
達率が向上する。これにより蒸気冷却能力を高めること
ができる。
フィンからなっているので熱伝達率が一層向上すると共
に、シール空気は蒸気よりも低温であるのでシールチュ
ーブ内の空気と蒸気との間の熱交換が促進され、冷却蒸
気の温度を下げて蒸気の冷却能力が向上するものであ
る。
の内面にも設けられるので、シールチューブ内の空気と
シールチューブ外表面の蒸気との間の熱交換が一層効果
的に行なわれ、蒸気の温度を下げる効果が増し、蒸気の
冷却能力を一層高めるものである。
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の第1形態に係る蒸気冷却静翼を示し、(a)は縦断
面図、(b)は(a)におけるA−A断面図である。図
において、符号1乃至14は図3,図4に示す従来例と
同じ機能を有するものであり、説明は省略し、そのまま
引用して説明するが本発明の特徴となる部分は符号15
で示す部分であり以下に説明する。
仕切板8、外側シュラウド3、蒸気通路7a、内側シュ
ラウド4及び内側仕切板9を貫通して内側キャビティ部
14まで挿入されており、シール空気13を内側キャビ
ティ部14へ供給している。シールチューブ10の外表
面には蒸気通路7aにおいて冷却蒸気通路が広くなる部
分に突起物15が設けられている。
通路が広い部分に突起物15を設けると、この部分の蒸
気流路面積が狭くなり、この部分を通過する蒸気の流速
が増大し、蒸気通路7aと蒸気との間の熱伝達率が向上
する。熱伝達率が向上することにより蒸気による翼部2
の冷却能力が向上することになる。
らかな管表面でシール空気と蒸気との間で熱交換を促進
させることができ、蒸気よりも温度の低いシール空気に
より蒸気の熱を奪い、蒸気の温度を下げることができる
ので蒸気の冷却能力を向上することができる。
蒸気通路の広い部分に設ける例で説明したがシールチュ
ーブ10の全長にわたって設けても良いことはもちろん
で、蒸気の流れが妨げられず、冷却に充分な流量が確保
できる程度で設ければ良いものである。その他の蒸気の
流れ、シール空気によるシールの作用については従来例
と同様であるので説明は省略する。
冷却静翼を示し、(a)は縦断面図、(b)は(a)に
おけるB−B断面図である。図において、符号1乃至1
4は図3,図4に示す従来例と同じ機能を有するので説
明は省略し、そのまま引用して説明するが、本発明の特
徴部分は符号16,17で示す部分であり、以下に説明
する。
と同じく翼部2内を貫通し、内側キャビティ部14まで
挿入され、内側キャビティ14へシール空気13を供給
している。シールチューブ10の外表面にはフィン状突
起16を周囲に複数枚、その隙間に応じた高さで取付
け、蒸気の流れに対して障害物としている。この障害物
となるフィン状突起16により伝熱面積を拡大させてい
る。
ン状突起17を複数設け、空気の流れに対して伝熱面積
を拡大している。このようにシールチューブ10の内外
面にフィン状突起16,17を設けることにより、シー
ルチューブ10内部の空気と外表面の蒸気との伝熱面積
を増大させて空気と蒸気との熱交換を促進させ、蒸気の
温度を下げて蒸気の冷却能力を向上することができる。
設け、同蒸気通路に蒸気を流して翼を冷却すると共に、
外側シュラウドから内側シュラウドを貫通し、内側キャ
ビティ部にシール空気を導くシールチューブを有するガ
スタービンの蒸気冷却静翼において、前記シールチュー
ブの外面に突起物を設けたことを特徴としている。この
ような構成により、シールチューブ外表面の突起物が蒸
気通路の流路面積を狭くして蒸気の流速を速くし、蒸気
通路内の熱伝達率を向上させて蒸気冷却能力を向上する
ことができる。
いて、前記突起物が複数のフィンであることを特徴とし
ており、複数のフィンにより蒸気の流速を速めると共
に、空気と蒸気との間の熱交換を促進し、空気が蒸気の
熱を奪い、蒸気の温度を下げて蒸気冷却能力が向上する
ようになる。
いて、前記突起物は複数のフィンであって、同突起物は
シールチューブの内面と外面の両方に設けてあることを
特徴としている。このような構成により、シールチュー
ブ内の空気とチューブ外の蒸気との熱交換が一層促進さ
れ、蒸気の温度を効果的に下げて蒸気冷却能力が一層向
上するものである。
示し、(a)は縦断面図、(b)は(a)におけるA−
A断面図である。
示し、(a)は縦断面図、(b)は(a)におけるB−
B断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 翼内部に蒸気通路を設け、同蒸気通路に
蒸気を流して翼を冷却すると共に、外側シュラウドから
内側シュラウドを貫通し、内側キャビティ部にシール空
気を導くシールチューブを有するガスタービンの蒸気冷
却静翼において、前記シールチューブの外面に突起物を
設けたことを特徴とする蒸気冷却静翼。 - 【請求項2】 前記突起物が複数のフィンであることを
特徴とする請求項1記載の蒸気冷却静翼。 - 【請求項3】 前記突起物は複数のフィンであって、同
突起物はシールチューブの内面と外面の両方に設けてあ
ることを特徴とする請求項1記載の蒸気冷却静翼。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP18654297A JP3285795B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 蒸気冷却静翼 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18654297A JP3285795B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 蒸気冷却静翼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1130104A JPH1130104A (ja) | 1999-02-02 |
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Family
ID=16190333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18654297A Expired - Fee Related JP3285795B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 蒸気冷却静翼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3285795B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108386275A (zh) * | 2018-03-05 | 2018-08-10 | 清华大学 | 一种压气机进气冷却系统及其冷却方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4801618B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-10-26 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンの静翼およびこれを備えたガスタービン |
US10519873B2 (en) * | 2016-04-06 | 2019-12-31 | General Electric Company | Air bypass system for rotor shaft cooling |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP18654297A patent/JP3285795B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH1130104A (ja) | 1999-02-02 |
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