JP4634528B1 - 分割環冷却構造およびガスタービン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸の廻りに環状に配設された複数の分割体と、隣接する該分割体の回転軸方向に沿う対向する側端部の隙間をシールするシール板とから形成されるガスタービンの分割環冷却構造であって、分割体は、分割体の本体の回転軸の軸方向に配設され、第1領域の冷却流路と第1領域の冷却流路より流路断面積が小さい第2領域の冷却流路から形成される第1冷却流路と、第1冷却流路に略直交する方向の一方の側端部に配設され、隣接する分割体の側端部に向けて冷却空気を吹き出す第2冷却流路を含む構造を備え、第1領域の冷却流路は、隣接する分割体の第2冷却流路に近接して配設されている。
【選択図】図3
Description
ガスタービンは、燃焼器3で発生させた燃焼ガスFGをタービン静翼7及びタービン動翼8に供給し、タービン動翼を回転軸の廻りに回転させて、回転エネルギーを電力に変換している。タービン静翼およびタービン動翼は、燃焼ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かって交互に配置されている。また、タービン動翼は、回転軸の周方向に複数配置され、回転軸と一体となって回転している。
すなわち、本発明の分割環冷却構造は、回転軸廻りに環状に配設された複数の分割体と、隣接する該分割体の回転軸方向に沿う対向する側端部の隙間をシールするシール板とから形成されるガスタービンの分割環冷却構造であって、分割体は、分割体の本体の回転軸の軸方向に配設され、回転方向の後方側の側端部に近接して配設された第1領域の冷却流路と、第1領域の冷却流路より回転方向の前方側に配設され、前記第1領域の冷却流路より流路断面積が小さい第2領域の冷却流路と、から形成される第1冷却流路と、第1冷却流路に略直交する方向の一方の側端部に配設され、隣接する分割体の側端部に向かって冷却空気を吹き出す第2冷却流路と、分割体の上流側端部の第1冷却流路より径方向の外側で回転軸の軸方向に設けられ、分割体の本体と多数の小穴を備えた衝突板に囲まれた冷却空間と上流側端部において回転軸の軸方向に略直交して配設された第1キャビティを連結する第3冷却流路と、を含む構造を備え、第1領域の冷却流路は、隣接する分割体の第2冷却流路に近接して配設されていることを特微とする。
第1冷却流路に略直交する方向の一方の側端部に配設され、隣接する分割体の側端部に向かって冷却空気を吹き出す第2冷却流路と、
分割体の上流側端部の第1冷却流路より径方向の外側で回転軸の軸方向に設けられ、分割体の本体と多数の小穴を備えた衝突板に囲まれた冷却空間と上流側端部において回転軸の軸方向に略直交して配設された第1キャビティを連結する第3冷却流路と、を含む構造を備え、第1領域の冷却流路は、隣接する分割体の第2冷却流路に近接して配設されていることを特微とする。
分割環10は、車室47に支持されたタービン部の構成部材であって、回転軸の周方向に配設されて環状をなす複数の分割体11で構成される。分割体11は、背景技術で説明したように、分割体の本体(底板)12の内周面12bとタービン動翼8の先端8aの間に一定の隙間が確保されるように配置されている。分割体は、たとえば耐熱性二ツケル合金等から形成されている。
に近接させて、側端部19に平行に配置されている。第1領域の冷却流路24は、第2領域の冷却流路25と同様に、回転軸の軸方向であって、一端は第1キャビティ20に連通し、他端は下流側端面17aで燃焼ガス中に開口している。
図2に示すように、回転軸の回転方向Rの前方側の分割体の側端部18には、冷却空間32から連絡路27を介して第2キャビティ22に接続され、第2キャビティ22から燃焼ガス中に連通する側端部冷却流路23(第2冷却流路)が配置されている。側端部冷却流路23(第2冷却流路)は回転軸の軸方向に略直交する方向に配置されているが、回転軸の軸方向に対して傾きを備えた冷却流路(傾斜流路)であってもよい。
図5は、隣接する分割体の側端部近傍の拡大断面を示している。互いに対向するように配置された分割体11の側端部18、19には、側端部の間に形成される隙間Gから燃焼ガスが車室47側に漏れないように、回転軸の軸方向にシール板53が配置されている。また、回転軸の回転方向の前方側の側端部18には、インピンジメント冷却後の冷却空気が冷却空間32から連絡路27を介して第2キャビティ22に供給され、第2キャビティ22から側端部の隙間部分の燃焼ガス中に吹き出す側端部冷却流路23(第2冷却流路)が配設されている。側端部冷却流路23(第2冷却流路)は、吹き出した冷却空気が隣接する分割体11の側端部19の角部19aにあたるように、回転方向の前方側に下向きの傾きを備えている。側端部19の角部19aに吹き付けられた冷却空気CAは、図5の矢印で示す方向に側端部の角部19a近傍から分割体の下面に沿って流れ、角部近傍をフィルム冷却する役割を果たしている。
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン部
5 回転軸
6 発電機
7 タービン静翼
8 タービン動翼
10、40 分割環
11、41 分割体
12 本体
16 上流側端部
17 下流側端部
17a下流側端面
18、19、51、52 側端部
20 第1キャビティ
21 本体冷却流路(第1冷却流路)
22 第2キャビティ
23 側端部冷却流路(第2冷却流路)
24 第1領域の冷却流路
25 第2領域の冷却流路
26 上流端冷却流路(第3冷却流路)
27 連絡路
31 受入空間
32 冷却空間
42 フック
44 衝突板
45 小穴
46 遮熱環
47 車室
48 供給孔
53 シール板
54 キャビティ
55、56、57、58 冷却流路
Claims (6)
- 回転軸廻りに環状に配設された複数の分割体と、隣接する該分割体の回転軸方向に沿う対向する側端部の隙間をシールするシール板とから形成されるガスタービンの分割環冷却構造であって、
前記分割体は、
該分割体の本体の回転軸の軸方向に配設され、回転方向の後方側の側端部に近接して配設された第1領域の冷却流路と、該第1領域の冷却流路より回転方向の前方側に配設され、前記第1領域の冷却流路より流路断面積が小さい第2領域の冷却流路と、から形成される第1冷却流路と、
該第1冷却流路に略直交する方向の一方の側端部に配設され、隣接する分割体の側端部に向かって冷却空気を吹き出す第2冷却流路と、
前記分割体の上流側端部の前記第1冷却流路より径方向の外側で回転軸の軸方向に設けられ、前記分割体の本体と多数の小穴を備えた衝突板に囲まれた冷却空間と前記上流側端部において回転軸の軸方向に略直交して配設された第1キャビティを連結する第3冷却流路と、
を含む構造を備え、
前記第1領域の冷却流路は、隣接する分割体の第2冷却流路に近接して配設されていることを特微とする分割環冷却構造。 - 回転軸廻りに環状に配設された複数の分割体と、隣接する該分割体の回転軸方向に沿う対向する側端部の隙間をシールするシール板とから形成されるガスタービンの分割環冷却構造であって、
前記分割体は、
該分割体の本体の回転軸の軸方向に配設され、回転方向の後方側の側端部に近接して配設された第1領域の冷却流路と、該第1領域の冷却流路より回転方向の前方側に配設され、前記第1領域の冷却流路より配列ピッチが大きい第2領域の冷却流路と、から形成される第1冷却流路と、
該第1冷却流路に略直交する方向の一方の側端部に配設され、隣接する分割体の側端部に向かって冷却空気を吹き出す第2冷却流路と、
前記分割体の上流側端部の前記第1冷却流路より径方向の外側で回転軸の軸方向に設けられ、前記分割体の本体と多数の小穴を備えた衝突板に囲まれた冷却空間と前記上流側端部において回転軸の軸方向に略直交して配設された第1キャビティを連結する第3冷却流路と、
を含む構造を備え、
前記第1領域の冷却流路は、隣接する分割体の第2冷却流路に近接して配設されていることを特微とする分割環冷却構造。 - 前記第2冷却流路は、少なくとも回転軸の回転方向の前方側の側端部に配設されることを特微とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の分割環冷却構造。
- 前記第2冷却流路は、隣接する分割体の側端部の下側の角部に向かって吹き出すような傾きを備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の分割環冷却構造。
- 前記第1冷却流路と前記第3冷却流路は、前記第1キャビティを介して回転軸の軸方向に折り返した構造を備え、前記第1冷却流路は、前記第1キャビティから前記分割体の本体を回転軸の軸方向に貫通して、下流側端面に開口するように配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の分割環冷却構造。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の分割環冷却構造を備えたガスタービン。
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