JP4764219B2 - Gas turbine seal structure - Google Patents
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本発明は、ガスタービンのシール構造に関し、より詳しくは、静翼ブレード本体の半径方向内側に配置された内側シュラウドと、動翼ブレード本体の半径方向内側に配置されたプラットフォームとの間に配置されたガスタービンのシール構造に関するものである。 The present invention relates to a gas turbine seal structure, and more particularly, is disposed between an inner shroud disposed radially inward of a stationary blade blade body and a platform disposed radially inward of the blade blade body. The present invention relates to a gas turbine seal structure.
静翼ブレード本体の半径方向内側に配置された内側シュラウドと、動翼ブレード本体の半径方向内側に配置されたプラットフォームとの間に配置されたガスタービンのシール構造としては、例えば、特許文献1,2に開示されたものが知られている。
上記特許文献1に開示されているガスタービンのシール構造では、内側シュラウドの後縁部内周面とプラットフォームの前縁部外周面との間を通過した燃焼ガスが、ホイールスペースを通って半径方向内側(ロータの側)に直線的に(真っ直ぐに)導かれるようになっている。そのため、内側シュラウドの後縁部内周面とプラットフォームの前縁部外周面との間を通過した燃焼ガスと、プラットフォームのアーム部の内周面に沿って流れてきた冷却用空気とを効率よく衝突させることができず、燃焼ガスの温度を十分に低下させるために多量の冷却用空気が必要となり、ガスタービンの効率が低下してしまうといった問題点があった。
多量の冷却用空気が必要となり、ガスタービンの効率が低下してしまうといった問題点は、外周側が上下に2分割された半割れ構造を採用する産業用ガスタービン、すなわち、図2ないし図5に示した隙間tを有するようなガスタービンにおいて特に問題となる。
また、上記特許文献2に開示されているガスタービンのシール構造には、静翼の内周ケーシングの、動翼のタービンディスクと対向する部位に案内板部材が設けられている。そのため、シール構造が複雑化して、製造コストも増加してしまうといった問題点もあった。
In the gas turbine seal structure disclosed in Patent Document 1, the combustion gas that has passed between the inner peripheral surface of the rear edge of the inner shroud and the outer peripheral surface of the front edge of the platform passes radially inward through the wheel space. It is guided linearly (straightly) to the (rotor side). Therefore, the combustion gas that has passed between the inner peripheral surface of the rear edge of the inner shroud and the outer peripheral surface of the front edge of the platform efficiently collides with the cooling air that flows along the inner peripheral surface of the platform arm. In order to sufficiently reduce the temperature of the combustion gas, a large amount of cooling air is required, and the efficiency of the gas turbine is reduced.
The problem that a large amount of cooling air is required and the efficiency of the gas turbine is reduced is that an industrial gas turbine adopting a half-crack structure in which the outer peripheral side is divided into two vertically, that is, in FIGS. This is particularly a problem in gas turbines having the indicated gap t.
In the gas turbine seal structure disclosed in Patent Document 2, a guide plate member is provided in a portion of the inner peripheral casing of the stationary blade facing the turbine disk of the moving blade. Therefore, there is a problem that the sealing structure becomes complicated and the manufacturing cost increases.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構造を複雑化させることなく、少量の冷却用空気で、内側シュラウドの後縁部内周面とプラットフォームの前縁部外周面との間を通過してくる燃焼ガスの量を低減させることができるガスタービンのシール構造を提供することを目的とする。
また、半割れ構造を有する産業用のガスタービンにも適用することができるガスタービンのシール構造を提供することも目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and between a rear edge inner peripheral surface of an inner shroud and a front edge outer peripheral surface of a platform with a small amount of cooling air without complicating the structure. It is an object of the present invention to provide a gas turbine seal structure capable of reducing the amount of passing combustion gas.
Another object of the present invention is to provide a gas turbine seal structure that can be applied to an industrial gas turbine having a half-cracked structure.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明によるガスタービンのシール構造は、静翼ブレード本体の半径方向内側に配置された内側シュラウドと、動翼ブレード本体の半径方向内側に配置されたプラットフォームとの間に配置されたガスタービンのシール構造であって、前記プラットフォームの前縁側または後縁側の少なくとも一側に設けられたアーム部と、前記内側シュラウドの後縁側または前縁側の少なくとも一側で、かつ、前記アーム部の先端部を取り囲むように形成された凹所とを備え、前記アーム部の半径方向内側に位置する内周面が、その基端部から先端面にかけて、半径方向外側に向かうとともに前記凹所に向かって延びる傾斜面とされ、前記凹所が、前記先端面よりも半径方向内側に位置するとともに、前記プラットフォームが取り付けられた動翼ディスクの回転軸と平行になるようにして軸方向に延びる側面と、前記側面の一端から、半径方向外側に向かうとともに前記先端面と平行になるようにして延びる底面と、前記底面の半径方向外側に位置する一端から、半径方向外側に向かうとともに前記アーム部の側に向かって延びる傾斜面とを備えている。
このようなガスタービンのシール構造によれば、動翼ディスクの回転に伴ってアーム部の側(半径方向外側)に供給されてきた(流れてきた)冷却用空気は、アーム部の内周面に沿って先端面の方(すなわち、凹所の方)へスムーズに導かれることとなる。一方、内側シュラウドとアーム部との間を通って進入してきた燃焼ガスは、凹所を形成する側面に沿って先端面の方へ導かれることとなる。そして、アーム部の内周面に沿って先端面の方へ導かれた冷却用空気と、側面に沿って先端面の方へ導かれた燃焼ガスとは、先端面の半径方向内側(例えば、図3中の破線で囲んだ部分)において、ぶつかり合う(衝突する)こととなる。このとき、冷却用空気と燃焼ガスとは十分にミキシングされることとなるので、進入してきた燃焼ガスの温度を十分に低下させることができるとともに、半径方向内側(すなわち、動翼ディスクの側)に温度の低い燃焼ガスを流すことができるようになる。また、先端面の半径方向内側(例えば、図3中の破線で囲んだ部分)において、燃焼ガスが冷却用空気により堰き止められ、燃焼ガスの進入が妨げられるような状態となるので、燃焼ガスの進入量を低減させることができる。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A gas turbine seal structure according to the present invention includes a gas turbine seal disposed between an inner shroud disposed radially inward of a stationary blade blade body and a platform disposed radially inward of the blade blade body. a structure, an arm portion provided on at least one side of the front edge or rear edge of the platform, at least one side of edge or front edge after said inner shroud, and surrounds the distal end portion of the arm portion An inner peripheral surface located radially inward of the arm portion, extending from the base end portion to the distal end surface toward the radially outer side and extending toward the recess. is a, the recesses, together with the located radially inward from the distal end surface, previous SL platform of the blade disk mounted A side surface extending in the axial direction so as to be rotating shaft and the flat row, from one end of the side surface, a bottom surface extending to be parallel with the tip surface with radially toward the outside, radially outward of the bottom surface And an inclined surface extending outward in the radial direction and extending toward the arm portion .
According to such a gas turbine seal structure, the cooling air that has been supplied (flowed) to the side of the arm portion (radially outward) with the rotation of the rotor blade disk is the inner peripheral surface of the arm portion. Is smoothly guided toward the distal end surface (that is, toward the recess). On the other hand, the combustion gas that has entered through between the inner shroud and the arm portion is guided toward the distal end surface along the side surface forming the recess. The cooling air guided toward the tip surface along the inner peripheral surface of the arm portion and the combustion gas guided toward the tip surface along the side surface are radially inward of the tip surface (for example, In a portion surrounded by a broken line in FIG. 3, they collide (collide). At this time, since the cooling air and the combustion gas are sufficiently mixed, it is possible to sufficiently reduce the temperature of the combustion gas that has entered, and to the inside in the radial direction (that is, on the blade disk side). The combustion gas having a low temperature can be allowed to flow. Further, since the combustion gas is blocked by the cooling air inside the tip surface in the radial direction (for example, a portion surrounded by a broken line in FIG. 3), the combustion gas is prevented from entering. Can be reduced.
また、図3に示すように、内側シュラウドとアーム部との間を通って進入してきた燃焼ガスは、側面により、先端面の半径方向内側(例えば、図3中の破線で囲んだ部分)にその進行方向が変えられることとなる。すなわち、凹所を通過した(凹所から出てくる)燃焼ガスは、動翼ディスクの回転軸に略平行な方向に進んでいくこととなる。これにより、進入してきた燃焼ガスを効率よく冷却用空気と衝突させることができ、燃焼ガスの温度をより効率よく低下させることができる。
さらに、図2に示すように、内周面41aに沿って流れてきた冷却用空気Cは、傾斜面42bにより、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと凸部41dの外周面41eとの間にその進行方向が変えられることとなる。これにより、内周面41aに沿って流れてきた冷却用空気Cを、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと凸部41dの外周面41eとの間からスムーズに流出させることができるとともに、傾斜面42b、後縁部内周面42a、およびアーム部41の先端部を効率よく冷却することができる。
Moreover, as shown in FIG. 3, the combustion gas that has entered between the inner shroud and the arm portion is radially inward of the front end surface (for example, a portion surrounded by a broken line in FIG. 3). The traveling direction can be changed. In other words, the combustion gas that has passed through the recess (and comes out of the recess) proceeds in a direction substantially parallel to the rotating shaft of the rotor blade disk. Thereby, the entering combustion gas can be efficiently collided with the cooling air, and the temperature of the combustion gas can be lowered more efficiently.
Further, as shown in FIG. 2, the cooling air C flowing along the inner
本発明によるガスタービンのシール構造は、静翼ブレード本体の半径方向内側に配置された内側シュラウドと、動翼ブレード本体の半径方向内側に配置されたプラットフォームとの間に配置されたガスタービンのシール構造であって、前記プラットフォームの前縁側または後縁側の少なくとも一側に設けられたアーム部と、前記内側シュラウドの後縁側または前縁側の少なくとも一側で、かつ、前記アーム部の先端部を取り囲むように形成された凹所とを備え、前記アーム部の半径方向内側に位置する内周面が、その基端部から先端面にかけて、半径方向外側に向かうとともに前記凹所に向かって延びる傾斜面とされ、前記凹所が、前記先端面よりも半径方向内側に位置するとともに、その一端から他端にかけて、半径方向外側に向かうとともに前記先端面の側に向かって延びる側面と、前記側面の一端から、半径方向外側に向かうとともに前記先端面と平行になるようにして延びる底面と、前記底面の半径方向外側に位置する一端から、半径方向外側に向かうとともに前記アーム部の側に向かって延びる傾斜面とを備えている。
このようなガスタービンのシール構造によれば、動翼ディスクの回転に伴ってアーム部の側(半径方向外側)に供給されてきた(流れてきた)冷却用空気は、アーム部の内周面に沿って先端面の方(すなわち、凹所の方)へスムーズに導かれることとなる。一方、内側シュラウドとアーム部との間を通って進入してきた燃焼ガスは、凹所を形成する側面に沿って先端面の方へ導かれることとなる。そして、アーム部の内周面に沿って先端面の方へ導かれた冷却用空気と、側面に沿って先端面の方へ導かれた燃焼ガスとは、先端面の半径方向内側(例えば、図3中の破線で囲んだ部分)において、ぶつかり合う(衝突する)こととなる。このとき、冷却用空気と燃焼ガスとは十分にミキシングされることとなるので、進入してきた燃焼ガスの温度を十分に低下させることができるとともに、半径方向内側(すなわち、動翼ディスクの側)に温度の低い燃焼ガスを流すことができるようになる。また、先端面の半径方向内側(例えば、図3中の破線で囲んだ部分)において、燃焼ガスが冷却用空気により堰き止められ、燃焼ガスの進入が妨げられるような状態となるので、燃焼ガスの進入量を低減させることができる。
A gas turbine seal structure according to the present invention includes a gas turbine seal disposed between an inner shroud disposed radially inward of a stationary blade blade body and a platform disposed radially inward of the blade blade body. a structure, an arm portion provided on at least one side of the front edge or rear edge of the platform, at least one side of edge or front edge after said inner shroud, and surrounds the distal end portion of the arm portion An inner peripheral surface located radially inward of the arm portion, extending from the base end portion to the distal end surface toward the radially outer side and extending toward the recess. is a, the recesses, together with the located radially inward from the distal end surface, toward the other end from one end and toward the radially outer DOO A side surface extending toward the tip surface, a bottom surface extending radially outward from one end of the side surface and extending parallel to the tip surface, and one end positioned radially outward of the bottom surface And an inclined surface extending outward in the radial direction and extending toward the arm portion .
According to such a gas turbine seal structure, the cooling air that has been supplied (flowed) to the side of the arm portion (radially outward) with the rotation of the rotor blade disk is the inner peripheral surface of the arm portion. Is smoothly guided toward the distal end surface (that is, toward the recess). On the other hand, the combustion gas that has entered through between the inner shroud and the arm portion is guided toward the distal end surface along the side surface forming the recess. The cooling air guided toward the tip surface along the inner peripheral surface of the arm portion and the combustion gas guided toward the tip surface along the side surface are radially inward of the tip surface (for example, In a portion surrounded by a broken line in FIG. 3, they collide (collide). At this time, since the cooling air and the combustion gas are sufficiently mixed, it is possible to sufficiently reduce the temperature of the combustion gas that has entered, and to the inside in the radial direction (that is, on the blade disk side). The combustion gas having a low temperature can be allowed to flow. Further, since the combustion gas is blocked by the cooling air inside the tip surface in the radial direction (for example, a portion surrounded by a broken line in FIG. 3), the combustion gas is prevented from entering. Can be reduced.
また、図3に示すように、内側シュラウドとアーム部との間を通って進入してきた燃焼ガスは、側面により、先端面(例えば、図4中の一点鎖線で囲んだ部分)にその進行方向が変えられることとなる。すなわち、凹所を通過した(凹所から出てくる)燃焼ガスの主流は、動翼ディスクの回転軸から離れていく方向に進んでいくこととなり、その一部は動翼ディスクの回転軸に略平行な方向に進んでいくこととなる。これにより、進入してきた燃焼ガスを、先端面(例えば、図4中の一点鎖線で囲んだ部分)近傍および先端面の半径方向内側(例えば、図4中の破線で囲んだ部分)において、効率よく冷却用空気と衝突させることができ、燃焼ガスの温度をより効率よく低下させることができる。
さらに、凹所を通過した(凹所から出てくる)燃焼ガスの主流が、動翼ディスクの回転軸から離れていく方向に進んでいくこととなるので、動翼ディスクの側に進む燃焼ガスの量を低減させることができる。
さらにまた、図2に示すように、内周面41aに沿って流れてきた冷却用空気Cは、傾斜面42bにより、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと凸部41dの外周面41eとの間にその進行方向が変えられることとなる。これにより、内周面41aに沿って流れてきた冷却用空気Cを、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと凸部41dの外周面41eとの間からスムーズに流出させることができるとともに、傾斜面42b、後縁部内周面42a、およびアーム部41の先端部を効率よく冷却することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the combustion gas that has entered between the inner shroud and the arm portion has a side surface and a traveling direction on the tip surface (for example, a portion surrounded by a one-dot chain line in FIG. 4). Will be changed. That is, the main flow of the combustion gas that has passed through the recess (out of the recess) proceeds in a direction away from the rotating shaft of the rotor blade disk, and a part of the main stream flows to the rotating shaft of the rotor blade disk. It will proceed in a substantially parallel direction. As a result, the efficiency of the combustion gas that has entered in the vicinity of the tip surface (for example, a portion surrounded by a one-dot chain line in FIG. 4) and in the radial direction inside the tip surface (for example, a portion surrounded by a broken line in FIG. 4) is improved. It can be made to collide well with the cooling air, and the temperature of the combustion gas can be lowered more efficiently.
Furthermore, since the main flow of the combustion gas that has passed through the recess (exited from the recess) proceeds in a direction away from the rotating shaft of the blade disk, the combustion gas that travels to the blade disk side. The amount of can be reduced.
Furthermore, as shown in FIG. 2, the cooling air C flowing along the inner
上記のガスタービンのシール構造において、前記内側シュラウドに、前記凹所を形成する壁面に沿って流れる燃焼ガスに向けて冷却用の空気を噴出する冷却用空気供給孔が設けられているとさらに好適である。
このようなガスタービンのシール構造によれば、例えば、図5に示すように、凹所の底面に沿って流れる燃焼ガスに向かって冷却用空気が噴出され、図5中の二点鎖線で囲んだ部分において、凹所の底面に沿って流れてきた燃焼ガスと、冷却用空気供給孔から噴出された冷却用空気とがぶつかり合う(衝突する)こととなる。このとき、冷却用空気と燃焼ガスとは十分にミキシングされることとなるので、進入してきた燃焼ガスの温度を十分に低下させることができる。
In the gas turbine seal structure described above, it is further preferable that the inner shroud is provided with a cooling air supply hole for jetting cooling air toward the combustion gas flowing along the wall surface forming the recess. It is.
According to such a gas turbine seal structure, for example, as shown in FIG. 5, the cooling air is jetted toward the combustion gas flowing along the bottom surface of the recess, and is surrounded by a two-dot chain line in FIG. 5. In this portion, the combustion gas flowing along the bottom surface of the recess and the cooling air ejected from the cooling air supply hole collide (collision). At this time, since the cooling air and the combustion gas are sufficiently mixed, the temperature of the combustion gas that has entered can be sufficiently lowered.
本発明によるガスタービンは、少量の冷却用空気で、内側シュラウドの後縁部内周面とプラットフォームの前縁部外周面との間を通過してくる燃焼ガスの量を低減させることができるガスタービンのシール構造を備えている。
このようなタービンによれば、冷却用空気の量が少量で済むので、冷却用空気の消費量を低減させることができるとともに、ガスタービンの性能を向上させることができる。
The gas turbine according to the present invention can reduce the amount of combustion gas passing between the inner peripheral surface of the inner edge of the inner shroud and the outer peripheral surface of the front edge of the platform with a small amount of cooling air. The seal structure is provided.
According to such a turbine, since the amount of cooling air is small, consumption of the cooling air can be reduced and the performance of the gas turbine can be improved.
本発明によれば、少量の冷却用空気で、内側シュラウドの後縁部内周面とプラットフォームの前縁部外周面との間を通過してくる燃焼ガスの量を低減させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the amount of combustion gas passing between the inner peripheral surface of the rear edge portion of the inner shroud and the outer peripheral surface of the front edge portion of the platform can be reduced with a small amount of cooling air. Play.
以下、本発明によるガスタービンのシール構造の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係るガスタービンのシール構造(以下、「シール構造」という)40を具備したガスタービン10のタービン部30の概略縦断面図である。
図1に示すように、ガスタービン10は、燃焼用空気を圧縮して燃焼器(combustor)20に送る圧縮機(図示せず)と、この圧縮機(compressor)から送られてきた燃焼用空気に燃料を噴射して燃焼させ、高温燃焼ガスGを発生させる燃焼器20と、この燃焼器20の下流側に位置し、燃焼器20を出た燃焼ガスGにより駆動されるタービン部30とを主たる要素として構成されたものである。
Hereinafter, a gas turbine seal structure according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a
As shown in FIG. 1, a
タービン部30は、例えば、上流側から1段(row1)静翼31、1段動翼32、2段(row2)静翼33、2段動翼34、3段(row3)静翼35、3段動翼36、4段(row4)静翼37、4段動翼38が順に配置されたものである。
1段静翼31、2段静翼33、3段静翼35、および4段静翼37はそれぞれ、外側シュラウド(outer shroud)31a,33a,35a,37a、断面翼型を有する静翼ブレード本体31b,33b,35b,37b、および内側シュラウド(inner shroud)31c,33c,35c,37cを具備するものであり、外側シュラウド31a,33a,35a,37aを介して静止側の車室(図示せず)に固定されている。
これら1段静翼31、2段静翼33、3段静翼35、および4段静翼37は、燃焼ガスGを膨張・減圧させるほか、これら静翼31,33,35,37からの流出ガスが、下流側に位置する動翼(moving blade)32,34,36,38に対して最適な角度で衝突するよう流れの方向を与える働きをするものである。
The
The first stage
The first-stage
1段動翼32、2段動翼34、3段動翼36、および4段動翼38はそれぞれ、動翼ブレード本体32b,34b,36b,38bを具備するものであり、その基端部に固定されたプラットフォーム32d,34d,36d,38dを介して動翼ディスク32e,34e,36e,38eに取り付けられている。
The first-
ここで、燃焼ガスGの流れについて説明すると、燃焼器20で燃焼して高温となった燃焼ガスGは1段静翼31から流入し、2段〜4段の各翼間を流れる過程において膨張して、それぞれ動翼32,34,36,38を回転させ、タービンロータ(turbine rotor)に回転動力を与えて排出される。
なお、図1中の符号Rは、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸である。
Here, the flow of the combustion gas G will be described. The combustion gas G that has been heated by the
In addition, the code | symbol R in FIG. 1 is a rotating shaft of the
つぎに、本実施形態に係るシール構造40を図2および図3を用いて詳細に説明する。図2および図3はそれぞれ、図1において円A’で囲んだ部分を拡大して詳細に示した図である。
図2および図3に示すように、シール構造40は、プラットフォーム34dの前縁側(燃焼ガスGの流れに対して上流側)に設けられたアーム部41と、内側シュラウド33cの後縁側(燃焼ガスGの流れに対して下流側)で、かつ、アーム部41の先端部と対向する位置に設けられた凹所42とを備えている。
Next, the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
アーム部41の半径方向内側に位置する内周面(動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸R(図1参照)と対向する内周面)41aは、その基端部(動翼ブレード本体34bの側に位置する根本部)から先端面41bにかけて漸次(徐々に)拡径する傾斜面とされている。
一方、アーム部41の半径方向外側に位置する外周面(内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと対向する外周面)41cは、その基端部(動翼ブレード本体34bの側に位置する根本部)から先端部に向かって漸次(徐々に)縮径した後、先端部に向かって漸次(徐々に)拡径する傾斜面、すなわち、断面視略V字状の傾斜面とされている。
また、アーム部41の先端には、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aに向かって突出する、断面視矩形状の凸部(フランジ部)41dが設けられている。
なお、先端面41bは、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rと直交する面に略平行となるように形成されており、凸部41dの半径方向外側に位置する外周面41eは、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rに略平行となるように形成されている。
The inner peripheral surface (inner peripheral surface facing the rotation axis R (see FIG. 1) of the
On the other hand, an outer peripheral surface (outer peripheral surface facing the inner
Further, at the tip of the
The
凹所42は、内側シュラウド33cの後縁側で、かつ、半径方向外側に、アーム部41の先端部を取り囲む(収容する)ように形成されており、後縁部内周面(壁面)42aと、傾斜面(壁面)42bと、底面(壁面)42cと、側面(壁面)42dとを備えている。
後縁部内周面42aは、凸部41dの外周面41eと対向するとともに、凸部41dの外周面41eに略平行となるように(すなわち、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rに略平行となるように)形成されている。
底面42cは、内側シュラウド33cの半径方向内側に位置する後縁側端面33c’よりも前縁側(燃焼ガスGの流れに対して上流側)に位置するとともに、先端面41bに略平行となるように(すなわち、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rと直交する面に略平行となるように)形成されている。
傾斜面42bは、後縁部内周面42aの前縁側の一端と、底面42cの半径方向外側の一端とを連結するとともに、半径方向内側から外側にかけて漸次(徐々に)拡径するすり鉢状の斜面である。
側面42dは、底面42cの半径方向内側の他端と、後縁側端面33c’の半径方向外側の一端とを連結する平面であり、後縁部内周面42aに略平行となるように(すなわち、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rに略平行となるように)形成されている。
また、内側シュラウド33cの半径方向内側に位置する後縁側端面33c’と、アーム部41の先端面41bとの間には、隙間tが形成されており、半割れ構造のガスタービンにおいて組立て可能な構造となっている。
The
The rear edge inner
The
The
The
In addition, a gap t is formed between the rear edge
本実施形態に係るシール構造40によれば、動翼ディスク34eの回転に伴ってアーム部41の側(半径方向外側)に供給されてきた(流れてきた)冷却用空気Cは、アーム部41の内周面41aに沿って先端面41bの方(すなわち、凹所42の方)へスムーズに導かれることとなる。一方、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと凸部41dの外周面41eとの間を通って進入してきた燃焼ガスGは、傾斜面42b、底面42c、および側面42dに沿って先端面41bの方へ導かれることとなる。そして、アーム部41の内周面41aに沿って先端面41bの方へ導かれた冷却用空気Cと、傾斜面42b、底面42c、および側面42dに沿って先端面41bの方へ導かれた燃焼ガスGとは、先端面41bの半径方向内側(すなわち、図3中の破線で囲んだ部分)において、ぶつかり合う(衝突する)こととなる。このとき、冷却用空気Cと燃焼ガスGとは十分にミキシングされることとなるので、進入してきた燃焼ガスGの温度を十分に低下させることができるとともに、半径方向内側(すなわち、動翼ディスク34eの側)に温度の低い燃焼ガスGを流すことができるようになる。また、先端面41bの半径方向内側(すなわち、図3中の破線で囲んだ部分)において、燃焼ガスGが冷却用空気Cにより堰き止められ、燃焼ガスGの進入が妨げられるような状態となるので、燃焼ガスGの進入量を低減させることができる。さらに、冷却用空気Cの量は少量で済むので、冷却用空気Cの消費量を低減させることができるとともに、ガスタービン10の性能を向上させることができる。
また、本実施形態に係るシール構造40は、単純な構造となっているので、製造コストの低減化を図ることができる。
According to the
Moreover, since the
図3に示すように、傾斜面42bおよび底面42cに沿って流れてきた燃焼ガスGは、側面42dにより、先端面41bの半径方向内側(すなわち、図3中の破線で囲んだ部分)にその進行方向が変えられることとなる。すなわち、凹所42を通過した(凹所42から出てくる)燃焼ガスGは、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rに略平行な方向に進んでいくこととなる。これにより、進入してきた燃焼ガスGを効率よく冷却用空気Cと衝突させることができ、燃焼ガスGの温度をより効率よく低下させることができる。
As shown in FIG. 3, the combustion gas G that has flowed along the
さらに、内側シュラウド33cの半径方向内側に位置する後縁側端面33c’と、アーム部41の先端面41bとの間には、隙間tが形成されるようになっているので、ガスタービン10が半割れタイプ(上車室が下車室の上に載置されるタイプ)のものである場合に、上車室を下車室から容易に取り外すことができるとともに、上車室を下車室の上に容易に載置することができる。
Further, since a gap t is formed between the rear edge
さらにまた、図2に示すように、内周面41aに沿って流れてきた冷却用空気Cは、傾斜面42bにより、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと凸部41dの外周面41eとの間にその進行方向が変えられることとなる。これにより、内周面41aに沿って流れてきた冷却用空気Cを、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと凸部41dの外周面41eとの間からスムーズに流出させることができるとともに、傾斜面42b、後縁部内周面42a、およびアーム部41の先端部を効率よく冷却することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the cooling air C flowing along the inner
さらにまた、図2に示すように、内側シュラウド33cの後縁部内周面42aと凸部41dの外周面41eとの間を通って流出する(漏れ出す)冷却用空気Cの一部は、外周面41c上に渦流を作って滞留し、一部は外周面41cに沿って動翼ブレード本体34bの根本部に向かって流れていくこととなる。一方、図3に示すように、外周面41cに沿って動翼ブレード本体34bの根本部から凸部41dに向かって流れる燃焼ガスGは、凸部41dのところでその進行方向が半径方向外側に変えられ、その一部は渦流を作って滞留し、一部は燃焼ガスGの主流とともに後縁部内周面42aと外周面41eとの間を通って凹所42の方へ流入していくこととなる。このとき、外周面41c上において冷却用空気Cと燃焼ガスGとが十分にミキシングされることとなるので、外周面41cに沿って流れる燃焼ガスGの温度を十分に低下させることができるとともに、アーム部41を効率よく冷却することができる。また、凸部41d近傍の外周面41c上にできた渦流により燃焼ガスGが堰き止められ、燃焼ガスGの進入が妨げられるような状態となるので、燃焼ガスGの進入量を低減させることができる。さらに、冷却用空気Cの量は少量で済むので、冷却用空気Cの消費量を低減させることができるとともに、ガスタービン10の性能を向上させることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 2, a part of the cooling air C that flows out (leaks out) between the rear inner
本発明によるシール構造の第2実施形態について、図4を参照しながら説明する。
本実施形態に係るシール構造50は、側面42dの代わりに側面52dが設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
A second embodiment of the seal structure according to the present invention will be described with reference to FIG.
The
側面52dは、底面42cの半径方向内側の他端と、後縁側端面33c’の半径方向外側の一端とを連結する平面で、後縁側端面33c’の側から底面42cの側にかけて、半径方向内側に拡径するように形成された傾斜面である。すなわち、側面52dは、後縁部内周面42aに対して傾斜するように(言い換えれば、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rに対して、例えば、20度程度傾斜するように)形成されている。
The
本実施形態に係るシール構造50によれば、図4に示すように、傾斜面42bおよび底面42cに沿って流れてきた燃焼ガスGは、側面52dにより、先端面41b(すなわち、図4中の一点鎖線で囲んだ部分)にその進行方向が変えられることとなる。すなわち、凹所42を通過した(凹所42から出てくる)燃焼ガスGの主流は、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rから離れていく方向に進んでいくこととなり、その一部は動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rに略平行な方向に進んでいくこととなる。これにより、進入してきた燃焼ガスGを、先端面41b(すなわち、図4中の一点鎖線で囲んだ部分)近傍および先端面41bの半径方向内側(すなわち、図4中の破線で囲んだ部分)において、効率よく冷却用空気Cと衝突させることができ、燃焼ガスGの温度をより効率よく低下させることができる。
また、凹所42を通過した(凹所42から出てくる)燃焼ガスGの主流が、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの回転軸Rから離れていく方向に進んでいくこととなるので、動翼ディスク32e,34e,36e,38eの側に進む燃焼ガスGの量を低減させることができる。
その他の作用効果については、前述した第1実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。
According to the
Further, the main flow of the combustion gas G that has passed through the recess 42 (emitted from the recess 42) proceeds in a direction away from the rotation axis R of the
Other operational effects are the same as those of the first embodiment described above, and therefore the description thereof is omitted here.
本発明によるシール構造の第3実施形態について、図5を参照しながら説明する。
本実施形態に係るシール構造60は、凹所42の底面42cに、冷却用空気Cを供給するための冷却用空気供給孔61が設けられているという点で前述した第2実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第2実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
A third embodiment of the seal structure according to the present invention will be described with reference to FIG.
The
冷却用空気供給孔61は、凹所42の底面42cに沿って流れる燃焼ガスGに向かって冷却用空気Cを噴出するための孔であって、その上流側には、冷却用空気Cの供給源(図示せず)が接続されている。
The cooling
本実施形態に係るシール構造60によれば、図5に示すように、凹所42の底面42cに沿って流れる燃焼ガスGに向かって冷却用空気Cが噴出され、図5中の二点鎖線で囲んだ部分において、凹所42の底面42cに沿って流れてきた燃焼ガスGと、冷却用空気供給孔61から噴出された冷却用空気Cとがぶつかり合う(衝突する)こととなる。このとき、冷却用空気Cと燃焼ガスGとは十分にミキシングされることとなるので、進入してきた燃焼ガスGの温度を十分に低下させることができる。
その他の作用効果については、前述した第2実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。
According to the
The other operational effects are the same as those of the second embodiment described above, and the description thereof is omitted here.
なお、上述した本実施形態では、タービン部の静翼および動翼がそれぞれ4段で構成されたガスタービンについて説明してきた。しかし、本発明によるシール構造は、このような構成を有するガスタービンのみに適用され得るものではなく、タービン部の静翼および動翼がそれぞれ3段以下、あるいは5段以上具備するようなガスタービンにも適用することができる。 In the above-described embodiment, the gas turbine in which the stationary blades and the moving blades of the turbine section are each configured in four stages has been described. However, the seal structure according to the present invention is not applicable only to a gas turbine having such a configuration, and a gas turbine in which the stationary blades and the moving blades of the turbine section are each provided with three stages or less, or five stages or more. It can also be applied to.
また、上述した本実施形態では、本発明によるシール構造を、プラットフォーム34dの前縁側(燃焼ガスGの流れに対して上流側)と、内側シュラウド33cの後縁側(燃焼ガスGの流れに対して下流側)との間に適用したものを例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明によるシール構造を、プラットフォーム34dの後縁側と、内側シュラウド33cの前縁側との間に適用することもできる。
Moreover, in this embodiment mentioned above, the sealing structure by this invention is made into the front edge side (upstream with respect to the flow of the combustion gas G) of the
さらに、上述した本実施形態では、本発明によるシール構造を、半割れタイプの産業用ガスタービンに適用したものを底として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明によるシール構造を、軸組タイプ(ロータが軸方向からはめ込まれていくタイプ)の航空用ガスタービンにも適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the seal structure according to the present invention has been described with the bottom applied to a half-crack type industrial gas turbine. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited thereto. The seal structure according to the invention can also be applied to a shaft type (a type in which a rotor is fitted from the axial direction) of an aircraft gas turbine.
10 ガスタービン。
33b 静翼ブレード本体
33c 内側シュラウド
33c’後縁側端面
34b 動翼ブレード本体
34d プラットフォーム
34e 動翼ディスク
40 シール構造
41 アーム部
41a 内周面
41b 先端面
42 凹所
42a 後縁部内周面(壁面)
42b 傾斜面(壁面)
42c 底面(壁面)
42d 側面(壁面)
50 シール構造
52d 側面(壁面)
60 シール構造
61 冷却用空気供給孔
C 冷却用空気
G 燃焼ガス
R 回転軸
10 Gas turbine.
33b Stator
42b Inclined surface (wall surface)
42c Bottom (wall surface)
42d Side surface (wall surface)
50
60
Claims (4)
前記プラットフォームの前縁側または後縁側の少なくとも一側に設けられたアーム部と、前記内側シュラウドの後縁側または前縁側の少なくとも一側で、かつ、前記アーム部の先端部を取り囲むように形成された凹所とを備え、
前記アーム部の半径方向内側に位置する内周面が、その基端部から先端面にかけて、半径方向外側に向かうとともに前記凹所に向かって延びる傾斜面とされ、
前記凹所が、前記先端面よりも半径方向内側に位置するとともに、前記プラットフォームが取り付けられた動翼ディスクの回転軸と平行になるようにして軸方向に延びる側面と、
前記側面の一端から、半径方向外側に向かうとともに前記先端面と平行になるようにして延びる底面と、
前記底面の半径方向外側に位置する一端から、半径方向外側に向かうとともに前記アーム部の側に向かって延びる傾斜面とを備えていることを特徴とするガスタービンのシール構造。 A gas turbine seal structure disposed between an inner shroud disposed radially inward of a stationary blade body and a platform disposed radially inward of the blade body;
An arm portion provided on at least one side of the front edge side or the rear edge side of the platform, and at least one side of the rear edge side or the front edge side of the inner shroud, and so as to surround the front end portion of the arm portion. With a recess,
The inner peripheral surface located on the radially inner side of the arm portion is an inclined surface extending from the base end portion to the distal end surface and extending radially outward and toward the recess ,
And a side in which the recess, with located radially inward from the distal end surface, extending in the axial direction as before Symbol platform is on the rotary shaft and the flat row of rotor blade disks attached,
A bottom surface extending from one end of the side surface radially outward and parallel to the tip surface;
A gas turbine seal structure comprising: an inclined surface extending outward in the radial direction and extending toward the arm portion from one end located radially outward of the bottom surface .
前記プラットフォームの前縁側または後縁側の少なくとも一側に設けられたアーム部と、前記内側シュラウドの後縁側または前縁側の少なくとも一側で、かつ、前記アーム部の先端部を取り囲むように形成された凹所とを備え、
前記アーム部の半径方向内側に位置する内周面が、その基端部から先端面にかけて、半径方向外側に向かうとともに前記凹所に向かって延びる傾斜面とされ、
前記凹所が、前記先端面よりも半径方向内側に位置するとともに、その一端から他端にかけて、半径方向外側に向かうとともに前記先端面の側に向かって延びる側面と、
前記側面の一端から、半径方向外側に向かうとともに前記先端面と平行になるようにして延びる底面と、
前記底面の半径方向外側に位置する一端から、半径方向外側に向かうとともに前記アーム部の側に向かって延びる傾斜面とを備えていることを特徴とするガスタービンのシール構造。 A gas turbine seal structure disposed between an inner shroud disposed radially inward of a stationary blade body and a platform disposed radially inward of the blade body;
An arm portion provided on at least one side of the front edge side or the rear edge side of the platform, and at least one side of the rear edge side or the front edge side of the inner shroud, and so as to surround the front end portion of the arm portion. With a recess,
The inner peripheral surface located on the radially inner side of the arm portion is an inclined surface extending from the base end portion to the distal end surface and extending radially outward and toward the recess ,
The recess is located radially inward from the tip surface, and extends from one end to the other end in the radial direction and extending toward the tip surface.
A bottom surface extending from one end of the side surface radially outward and parallel to the tip surface;
A gas turbine seal structure comprising: an inclined surface extending outward in the radial direction and extending toward the arm portion from one end located radially outward of the bottom surface .
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