JP5412254B2 - タービン翼、タービン翼の製造方法、及び、ガスタービン - Google Patents
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また、内部に空洞を有するとともに、嵌合溝が翼高さ方向に沿って空洞の壁面に全周にわたって複数形成された翼本体と、翼本体の空洞内に壁面と隙間を有して配置され、かつ、外壁面に翼本体の嵌合溝に嵌め合わされる突堤を有するインサートとを備えるタービン翼が提案されている。このようなタービン翼では、翼本体に形成された嵌合溝に、インサートに形成された突堤が嵌合していることによって、翼本体とインサートとは互いの寸法差による隙間が形成されて一体となり、この隙間を冷却用流路として利用することができる(例えば、特許文献1参照)。
本発明のタービン翼は、翼高さ方向に沿って筒状に形成されて外郭をなす外フレームと、該外フレームの内部に設けられ、該外フレームに支持された支持部と、前記外フレームの内周面との間に冷却用流路となる隙間を有して内部に挿入され、翼高さ方向両端部のいずれか一方のみで前記支持部に片持ち状に固定された挿入部材とを備えることを特徴としている。
また、本発明のタービン翼の製造方法によれば、タービン翼の内部に冷却用流路を容易かつ精度良く形成することができるとともに、タービン翼を稼働させた際の熱応力の発生を効果的に抑えることができる。
また、本発明のガスタービンによれば、上記タービン翼を備えることで、高温環境下で好適に稼働させることができ、高出力化を図ることができる。
以下、本発明に係る第1の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態のタービン翼において、翼高さ方向に直交する面で破断した断面図を示している。図2は、本実施形態のタービン静翼の詳細を示す一部を破断した斜視図であり、上記図1は、図2における切断線A−Aにおける断面を示している。図3は、図1における切断線B−Bで破断した斜視図を示している。
そして、図4は、本実施形態のタービン翼を備えたガスタービンを示す模式的な半断面図を示している。
図4に示すように、ガスタービン1は、圧縮空気を生成する圧縮機2と、圧縮機2から供給される圧縮空気に燃料を供給して作動流体である燃焼ガスG1(図2参照)を生成する複数の燃焼器3と、少なくとも1段ずつのタービン静翼10及びタービン動翼6を有し、燃焼器3から供給される燃焼ガスG1により回転動力を発生させるタービン4とを備えている。
図6に示すように、第一の供給口16から外側シュラウド12の冷却室14に供給された冷却ガスG2は、翼高さ方向H一方側から翼本体11の内部において、支持部21によって区画された挿入空間20bの一部に流入する。流入した冷却ガスG2は、翼高さ方向一方側から翼高さ方向H他方側へ、冷却用流路11bを流通するとともに、挿入部材22と支持部21との間や、挿入部材22の支持部21と固定されていない他端部22bの開口から内部空洞にも流通する。ここで、挿入部材22は、下流側となる一端部22aで支持部21と固定されていることで、挿入部材22の内部空洞に流入した冷却ガスG2がそのまま流出しまうことが規制されている。これにより、挿入部材22と支持部21との間、及び、挿入部材22の内部空洞の冷却ガスG2によって作用する圧力を高めることができ、結果として挿入部材22と支持部21との間、及び、挿入部材22の内部空洞に流入する冷却ガスG2の流量を小さくすることができ、冷却用流路11bを流通する冷却ガスG2によって、外部の燃焼ガス流路4aを流れる燃焼ガスG1に曝されて高温となる外フレーム20を効果的に冷却することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図7は、本発明の第2の実施形態を示したものである。なお、図7は、第1の実施形態における図6と同様に模式的に示したものである。また、この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図8は、本発明の第3の実施形態を示したものである。なお、図8は、第1の実施形態における図6と同様に模式的に示したものである。また、この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図9は、本発明の第4の実施形態を示したものである。なお、図9は、第1の実施形態における図6と同様に模式的に示したものである。また、この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図10及び図11は、本発明の第5の実施形態を示したものである。なお、この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。図12から図16は、本発明の第6の実施形態を示したものである。なお、この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
6 タービン動翼(タービン翼)
10、30、40、50、60、70 タービン静翼(タービン翼)
11b、50a、71b 冷却用流路
20、72 外フレーム
21、73 支持部
22、31、41、42、51、74 挿入部材
61 規制手段
H 翼高さ方向
Claims (13)
- 翼高さ方向に沿って筒状に形成されて外郭をなす外フレームと、
該外フレームの内部に設けられ、該外フレームに支持された支持部と、
前記外フレームの内周面との間に冷却用流路となる隙間を有して内部に挿入され、翼高さ方向両端部のいずれか一方のみで前記支持部に片持ち状に固定された挿入部材とを備えることを特徴とするタービン翼。 - 翼高さ方向に沿って筒状に形成されて外郭をなす外フレームと、
該外フレームの互いに向かい合う面に掛け渡されて、翼高さ方向に貫通する内部を区画するように設けられ、該外フレームに支持された複数の支持部と、
前記外フレームの内周面との間に冷却用流路となる隙間を有して内部に挿入され、翼高さ方向両端部のいずれか一方のみで前記支持部に片持ち状に固定された挿入部材とを備えることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1または請求項2に記載のタービン翼において、
前記挿入部材は、内部を空洞とする枠状に構成されていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項3に記載のタービン翼において、
前記挿入部材は、前記支持部と対向する範囲の少なくとも一部、及び、前記支持部と固定されている一方の端部と反対側の他方の端部が開口していることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のタービン翼において、
前記挿入部材は、翼高さ方向両端部の内、前記冷却流路の下流側となる端部で前記支持部に固定されていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のタービン翼において、
前記挿入部材は、翼高さ方向両端の内、前記冷却流路の上流側となる端部で前記支持部に固定されていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のタービン翼において、
前記挿入部材は、翼高さ方向に対をなして設けられ、翼高さ方向両側の内、前記冷却流路の上流側となる前記挿入部材の一方が、該上流側となる端部で前記支持部に固定されているとともに、前記冷却流路の下流側となる前記挿入部材の他方が、該下流側となる端部で前記支持部に固定されていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のタービン翼において、
前記挿入部材は、前記冷却用流路となる前記隙間が翼高さ方向に変化するようにして前記外フレームの内部に挿入されていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のタービン翼において、
前記外フレームまたは前記挿入部材の少なくとも一方には、他方に向けて突出する突出部が設けられ、
前記挿入部材は、前記突出部と前記外フレームまたは前記挿入部材の他方とが、常温時に隙間を有するとともに、稼働時に接触するようにして前記外フレームの内部に挿入されていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のタービン翼において、
前記挿入部材と前記支持部との間には、前記冷却用流路から流体が流入するのを規制する規制手段が設けられていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のタービン翼において、
前記翼本体は、前記冷却用流路として、冷却ガスが供給されて翼高さ方向一方から他方へ向かって流通する供給側流路と、該供給側流路を流通した冷却ガスが流入して翼高さ方向他方から一方へと流通して排出される排出側流路とをそれぞれ複数有し、
前記供給側流路と前記排出側流路とが交互に配されていることを特徴とするタービン翼。 - 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のタービン翼を静翼または動翼として備えることを特徴とするガスタービン。
- 翼高さ方向となる方向に沿って筒状に形成されて内部に支持部が取り付けられた外フレームの内部に、該外フレームの内周面との間に冷却用流路となる隙間を有して挿入部材を挿入し、該挿入部材の翼高さ方向となる方向両端部のいずれか一方のみを前記支持部に片持ち状に固定することを特徴とするタービン翼の製造方法。
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