JP5422217B2 - ガスタービン翼、及びガスタービン - Google Patents

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Description

本発明は、ガスタービン翼、及びこのガスタービン翼を備えるガスタービンに関する。
従来ガスタービンにおいて、翼本体が周方向に複数配列して構成された静翼は、当該翼本体に連結されたシュラウドを複数有し、これらシュラウドが互いに連結することで円環状に構成されている。そして、シュラウドを隔壁として翼本体が配列した範囲に形成された燃焼ガス流路に燃焼ガスが流入する構成となっている(例えば、特許文献1参照)。また、上記のようなガスタービンにおいて、一つのシュラウドに対して二つの翼本体が連結されたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。ここで、これらのガスタービンの静翼において、シュラウド同士は、一般に熱応力を緩和させるために互いに軸方向及び周方向に移動可能に連結されている。また、燃焼ガス流路に流通する燃焼ガスがシュラウド同士の連結部分から外側へ流出してしまうのを防止するため、当該連結部分にはシュラウド同士を移動可能にシールするフェザーシールが設けられているとともに、シール用のガスを圧縮機側から取り出して外側から連結部分に吹き付けていた。
実開平7−10401号公報 特開平7−150905号公報
しかしながら、従来のガスタービン翼では、上記のとおり連結部分から燃焼ガスが流出してしまうのを防止するために、圧縮機側からシール用のガスを取り出しているが、これにより圧縮機側から燃焼器に送り出す圧縮流体の流量が削減されてしまうこととなり、ガスタービンの効率が低下してしまう問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガスタービンの効率の低下を抑えつつ、翼本体及びシュラウドに生じる応力の低減、並びに、燃焼ガスの燃焼ガス流路からシュラウドの外側への流出の防止を図ることが可能なガスタービン翼、及び、ガスタービンを提供するものである。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るガスタービン翼は、周方向に三つ以上配列して設けられ、ガスタービンの上流側から下流側に向けて流通する燃焼ガスが外面を通過する翼本体と、該翼本体における高さ方向の両端部のうちの少なくとも一方に配設されて、三つ以上の前記翼本体を支持すると共に、前記燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路の隔壁の一部を構成する略円弧状に形成されたシュラウドとを備え、前記翼本体及び前記シュラウドには、前記燃焼ガス流路の外側に前記高さ方向に延出された翼本体側連結部及びシュラウド側連結部がそれぞれ設けられ、前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部は、冷却ガスが流通する前記燃焼ガス流路の外側に突出する互いの突端部の突端側で溶接部により連結され、前記燃焼ガス流路側に位置する基端部では連結されておらず、前記翼本体側連結部の外周面と前記シュラウド側連結部の内周面とは、互いに全周に亘って接触していることを特徴としている。
この構成によれば、シュラウドは、翼本体を少なくとも三つ以上支持するように設けられていることで、シュラウド同士の連結部分を少なくすることができる。このため、燃焼ガスの流出を防止するために圧縮機などから取り出して外側から吹き付けるシール用ガスの流量を抑えることができ、燃焼ガス流出防止に伴うガスタービンの出力の低下を抑えることができる。ここで、翼本体側連結部及びシュラウド側連結部が、突端部の一部で互いに連結され、基端部では連結されていないので、燃焼ガス流路内を高温の燃焼ガスが流通しても、翼本体及びシュラウドそれぞれの熱変形を、翼本体側連結部及びシュラウド側連結部において突端部より燃焼ガス流路側に位置する基端側の部分で効果的に吸収することができる。このため、一つのシュラウドによって三つ以上の翼本体を支持する構造としても、翼本体側連結部とシュラウド側連結部との連結構造によって熱応力を起因として生ずる応力集中を緩和することができる。また、上記のとおり連結部分を少なくすることで、シュラウドにおいてインピンジメント冷却などによって冷却することが可能な範囲を大きくすることができ、これによりさらに熱応力を起因として生ずる応力集中を緩和することができる。
また、上記のガスタービン翼において、前記シュラウドは、複数で互いに連結されて円環状に構成され、それぞれ三つ以上の前記翼本体を支持していることがより好ましい。
この構成によれば、複数のシュラウドが、それぞれ三つ以上の翼本体を支持しつつ、互いに連結して円環状に構成されているので、シュラウド同士の連結部分を少なくして、ガスタービンの出力の低下を抑えることができる。ここで、翼本体側連結部とシュラウド側連結部との連結構造によって、本構成としても熱応力を起因として生ずる応力集中を緩和することができる。
また、上記のガスタービン翼において、前記シュラウドは、円環状に形成されていて、前記翼本体の全てを支持していることがより好ましい。
この構成によれば、シュラウドを円環状に形成して翼本体の全てを支持する構成としたことで、周方向に連結部分がなくなり、これによりガスタービンの出力の低下をさらに抑えることができる。ここで、翼本体側連結部とシュラウド側連結部との連結構造によって、本構成としても熱応力を起因として生ずる応力集中を緩和することができる。
また、上記のガスタービン翼において、前記翼本体が前記ガスタービンの静翼を構成するとともに、前記シュラウドが該翼本体の外周側となる前記高さ方向一端部に配設されて軸方向に隣接する動翼の外周側まで延出されていることがより好ましい。
この構成によれば、シュラウドが翼本体の外周側となる高さ方向一端部に配設されて軸方向に隣接する動翼の外周側まで延出されていることで、軸方向にも連結部分を少なくすることができ、これによりガスタービンの出力の低下をさらに抑えることができる。ここで、翼本体側連結部とシュラウド側連結部との連結構造によって、本構成としても熱応力を起因として生ずる応力集中を緩和することができる。
また、前記シュラウドには、前記燃焼ガス流路内に冷却ガスを放出して前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分を冷却する第1冷却孔が設けられていても良い。
この構成によれば、シュラウドに前記第1冷却孔が設けられているので、翼本体の翼本体側連結部に接続される部分を冷却することができる。従って、翼本体に作用する熱応力を更に抑制することが可能となる。ここで、第1冷却孔をシュラウド側連結部の基端部の近傍に設けた場合には第1冷却孔近傍で応力が高くなるものの、熱応力の緩和の効果と相まって応力を低減させることができる。
また、前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分には、他の部分より厚肉に形成された厚肉部が設けられていても良い。
この構成によれば、翼本体の翼本体側連結部に接続される部分に前記厚肉部が設けられているので、翼本体の翼本体側連結部に接続される部分の剛性を高めることが可能となる。これにより、燃焼ガスの圧力を起因として、翼本体側連結部の基端部を基点として塑性変形するガス曲げを生じさせる力が翼本体に作用した場合であっても、ガス曲げの発生を抑制することができる。ここで、厚肉部を設けることで、厚肉部近傍において熱応力が生じやすくなるものの、第1冷却孔の冷却により厚肉部における熱応力が緩和されることで応力を低減させることができる。
また、前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分の近傍には、前記第1冷却孔から放出された前記冷却ガスが導入される冷却ガス導入部が設けられていても良い。
さらに、本発明に係るガスタービン翼は、周方向に三つ以上配列して設けられ、ガスタービンの上流側から下流側に向けて流通する燃焼ガスが外面を通過する翼本体と、該翼本体における高さ方向の両端部のうちの少なくとも一方に配設されて、三つ以上の前記翼本体を支持すると共に、前記燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路の隔壁の一部を構成する略円弧状に形成されたシュラウドとを備え、前記翼本体及び前記シュラウドには、前記燃焼ガス流路の外側に前記高さ方向に延出された翼本体側連結部及びシュラウド側連結部がそれぞれ設けられ、前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部は、冷却ガスが流通する前記燃焼ガス流路の外側に突出する互いの突端部の一部で連結され、前記燃焼ガス流路側に位置する基端部では連結されておらず、前記シュラウドには、前記燃焼ガス流路内に冷却ガスを放出して前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分を冷却する第1冷却孔が設けられており、前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分の近傍には、前記第1冷却孔から放出された前記冷却ガスが導入される冷却ガス導入部が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、冷却ガス導入部が設けられているので、第1冷却孔から放出された冷却ガスが、翼本体の翼本体側連結部に接続される部分を冷却する際に、燃焼ガス流路を流通する燃焼ガスによって前述の冷却が阻害されるのを抑制することができる。従って、翼本体に作用する熱応力を更に抑制することが可能となる。
また、前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部の互いに対向する面のうちの少なくとも一方には、前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部の基端同士の接触を抑制する逃げ部が設けられていても良い。
この構成によれば、翼本体側連結部及びシュラウド側連結部の互いに対向する面のうちの少なくとも一方に前記逃げ部が設けられているので、翼本体側連結部及びシュラウド側連結部の基端同士のフレッティング(摩擦力を伴い、且つ振幅が小さい繰り返し相対滑り)を抑制することができる。
また、前記翼本体の外面及び前記シュラウドの前記燃焼ガス流路側の面には、互いに厚さが異なる表面処理層がそれぞれ設けられていても良い。
この構成においては、翼本体の外面及びシュラウドの燃焼ガス流路側の面に互いに厚さが異なる表面処理層がそれぞれ設けられている。ここで、翼本体及びシュラウドそれぞれに予め表面処理層を形成した後に、翼本体側連結部及びシュラウド側連結部を介して連結することで、例えば翼本体とシュラウドとが一体に形成されている場合に比べて、厚さが異なる表面処理層を容易且つ正確に形成することができる。従って、作用する応力の低減を図りつつ、翼本体及びシュラウドそれぞれの温度条件等に適した厚さを具備する表面処理層を容易に形成することができる。
また、前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部の間には、前記燃焼ガス流路内に冷却ガスを放出して前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分を冷却する第2冷却孔が設けられていても良い。
この構成によれば、翼本体側連結部及びシュラウド側連結部の間に前記第2冷却孔が設けられているので、翼本体の翼本体側連結部に接続される部分を冷却することができる。従って、翼本体に作用する熱応力を更に抑制して、応力を低減させることができる。
また、前記シュラウド側連結部には、前記シュラウドに対して前記翼本体を前記高さ方向に位置決めする位置決め部が設けられていても良い。
この構成によれば、シュラウドに前記位置決め部が設けられているので、ガスタービン翼の製造に際し、翼本体とシュラウドとの組み立てを容易化することができる。
また、本発明のガスタービンは、圧縮空気を生成する圧縮機と、該圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する燃焼器と、上記本発明に係るガスタービン翼を有し、前記燃焼器から供給される前記燃焼ガスにより回転動力を発生させるタービンとを備えていることを特徴とするものである。
この構成によれば、タービンが、上記本発明に係るガスタービン翼を有するので、燃焼ガスが燃焼ガス流路からシュラウドの外側に流出してしまうのを確実に防止しつつ、高効率で出力することが可能である。
本発明のガスタービン翼によれば、ガスタービンの効率の低下を抑えつつ、翼本体及びシュラウドに生じる応力の低減、並びに、燃焼ガスの燃焼ガス流路からシュラウドの外側への流出の防止を図ることができる。
また、本発明に係るガスタービンによれば、このガスタービン翼を備えているので、高効率で出力することが可能である。
本発明に係る第1の実施形態のガスタービンを示す模式的な半断面図である。 本発明に係る第1の実施形態のガスタービンにおいて、1段静翼の各連結単体を示す斜視図である。 図2に示す1段静翼において、A−A矢視断面図である。 図2に示す1段静翼において、タービン静翼本体と各シュラウドとの連結構造の詳細を示す斜視図である。 図4に示すB−B矢視断面図である。 図2に示す1段静翼において、嵌合部とシール部材との取付状態の詳細を示す側面図である。 本発明に係る第2の実施形態のガスタービンの1段静翼において、シュラウドの連結構造の詳細を示す断面図である。 本発明に係る第3の実施形態の1段静翼を示す図であって、図5に示すX部に該当する部分の拡大断面図である。 本発明に係る第4の実施形態の1段静翼を示す図であって、図5に示すX部に該当する部分の拡大断面図である。 本発明に係る第5の実施形態の1段静翼を示す図であって、図5に示すX部に該当する部分の拡大断面図である。 本発明に係る第6の実施形態の1段静翼を示す図であって、図5に示すX部に該当する部分の拡大断面図である。 本発明に係る第7の実施形態の1段静翼を示す図であって、図5に示すX部に該当する部分の拡大断面図である。 本発明に係る第8の実施形態の1段静翼を示す図であって、図5に示すX部に該当する部分の拡大断面図である。 本発明に係る第9の実施形態の1段静翼を示す図であって、1段静翼の一部分の斜視図である。 図14に示すC−C矢視断面図である。 本発明に係る第10の実施形態の1段静翼を示す図であって、1段静翼の一部分の斜視図である。 図16に示す1段静翼を示す図であって、図5に示すX部に該当する部分の拡大断面図である。 本発明に係る1段静翼の変形例を示す断面図である。
(第1実施形態)
以下、本発明に係る第1実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る第1実施形態のガスタービンを示す模式的な半断面図である。
図1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5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。
また、ガスタービン1には、軸線方向Dに延びるロータ7が、圧縮機2からタービン4まで一体的に取り付けられており、このロータ7は、一端が圧縮機2内に設けられた軸受部23によって軸線O回りであるタービン4の周方向Rに回転可能に支持されると共に、他端がタービン4に設けられた軸受部41によってタービン4の周方向Rに回転可能に支持されている。以下、ロータ7の軸線方向Dに沿って圧縮機2側を前側とし、タービン4側を後側とする。
圧縮機2は、空気を取り込む空気取入口20aを前側に向けて配設された圧縮機ケーシング20と、この圧縮機ケーシング20内に配設された複数の圧縮機静翼21及び複数の圧縮機動翼22とを備えている。
圧縮機静翼21は、それぞれ圧縮機ケーシング20の内周面に固定されると共にロータ7側に向けて延設される圧縮機静翼本体51を備えている。圧縮機静翼本体51は、タービン4の周方向Rに互いに等しい間隔をあけて配列している。また、圧縮機動翼22は、ロータ7の外周面に固定されると共に圧縮機ケーシング20の内周面に向けて延設される圧縮機動翼本体52を備えている。圧縮機動翼本体52は、タービン4の周方向Rに互いに等しい間隔をあけて配列している。そして、これら圧縮機静翼21と圧縮機動翼22は、軸線方向Dに沿って交互になるように多段配置されている。
燃焼器3は、内部に図示しないバーナを有する内筒30と、圧縮機2から供給される圧縮空気を内筒30に導く外筒31と、内筒30に燃料を供給する図示しない燃料噴射器と、内筒30からの燃焼ガスG1をタービン4に導く尾筒32とを備えている。このように構成された燃焼器3によれば、内筒30内において、外筒31から導かれる圧縮空気と燃焼噴射機から供給される燃料とを混合し、混合された流体をバーナにより燃焼させることで燃焼ガスG1を生成することが可能となり、この燃焼ガスG1を尾筒32を通してタービン4に導くことができる。
複数の燃焼器3は、タービン4の周方向Rに配置されると共に、前端部が圧縮機ケーシング20の後端部に連結された燃焼器ケーシング33の内部に配設されている。
タービン4は、前端部が燃焼器ケーシング33の後端部に連結されたタービンケーシング40と、このタービンケーシング40内に軸方向に交互に多段に配設された前記タービン静翼5及び前記タービン動翼6とを備えている。各段のタービン静翼5は、周方向Rに環状に等しい間隔をあけて配列され、それぞれタービンケーシング40側に固定されると共にロータ7側に向けて放射状に複数延設されるタービン静翼本体53を備えている。同様に、各段のタービン動翼6も、周方向Rに環状に等しい間隔をあけて配列され、ロータ7側に固定されると共にタービンケーシング40側に向けて放射状に延設されるタービン動翼本体54を備えている。
また、タービン4には、圧縮機2内部の空気が圧縮機2から燃焼器3を迂回(バイパス)して供給される図示しないバイパス流路が設けられている。このバイパス流路を通してタービン4に供給された空気は、冷却ガスG2(図2参照)としてタービン静翼本体53及びタービン動翼本体54それぞれの内部を流通するようになっている。
また、タービンケーシング40の後端部には、後側に向けて開口した排気室42が連結されている。この排気室42には、タービン静翼5及びタービン動翼6を通過した燃焼ガスG1の動圧を静圧に変換する排気ディフューザ42aが備えられている。
以上のように構成されたガスタービン1においては、まず、圧縮機2の空気取入口20aから取り込まれた空気が、多段に配置された圧縮機静翼21及び圧縮機動翼22を通過して圧縮され圧縮空気が生成される。次いで、燃焼器3にて、前述したように圧縮空気から燃焼ガスG1が生成され、この燃焼ガスG1がタービン4に導かれる。そして、この燃焼ガスG1がタービン静翼5及びタービン動翼6が配列する範囲を燃焼ガス流路4aとして通過することでロータ7が回転駆動され、ガスタービン1は、回転動力を出力することができる。そして、ロータ7を回転駆動した後の排気ガスは、排気室42の排気ディフューザ42aで静圧に変換された後、大気に放出される。
次に、各タービン静翼5の詳細について説明する。各段のタービン静翼5は、基本的に同様の構造であり、本実施形態では、一例として1段静翼8について説明する。図2に示すように、1段静翼8は、三つ以上のタービン静翼本体(翼本体)53と、これを連結し支持する略円弧状に形成された外側シュラウド60及び内側シュラウド61とを有する連結単体8aを備え、連結単体8aを円環状に複数連結して構成されている。本実施形態では、各連結単体8aの外側シュラウド60及び内側シュラウド61の間には、六つのタービン静翼本体53が連結され、支持されている。外側シュラウド60及び内側シュラウド61は、タービン4の半径方向と一致するタービン静翼本体53の高さ方向Hの両端部にそれぞれ配設されている。また、外側シュラウド60において、両端部には第一の連結用溝60aが形成されている。そして、図3に示すように、隣り合う外側シュラウド60の端部に形成された第一の連結溝60a同士にフェザーシール62が嵌合されていることにより、互いに周方向R及び軸線方向Dに移動可能な連結部63を構成しつつ、当該連結部63の内周側と外周側との流体の流通を規制している。そして、図1に示すように、連結単体8aを円環状に連結して構成された1段静翼8では、各連結単体8aの外側シュラウド60および内側シュラウド61を隔壁とし、これら隔壁の間を燃焼ガス流路4aとして、タービン翼本体53同士の間を燃焼ガスG1流通する。なお、外側シュラウド60において、円弧状に湾曲した両側縁部にも第二の連結用溝60bが形成されている。そして、図示しないが第二の連結用溝60bには、タービン動翼6の外周側を覆う図1に示す分割環6aに形成された溝との間に連結部材が嵌合されて、当該分割環6aと軸線方向Dに接続されている。
次に、タービン静翼本体53と外側シュラウド60及び内側シュラウド61のそれぞれとの接続部分の詳細について説明する。図4に示すように、タービン静翼本体53は、前記高さ方向Hに延在する筒状に形成されており、前記高さ方向Hに沿った断面視における外周面53a及び内周面53bが前記高さ方向Hと平行になるように形成されている。 また、タービン静翼本体53には、前記高さ方向Hに延出されてシュラウドと連結される翼本体側連結部が設けられている。本実施形態では、翼本体側連結部として、タービン静翼本体53の前記高さ方向Hの一方側H1(前記半径方向の外側)の端部から前記高さ方向Hの一方側H1に向けて延出される第1翼本体側連結部58と、タービン静翼本体53の前記高さ方向Hの他方側H2(前記半径方向の内側)の端部から前記高さ方向Hの他方側H2に向けて延出される第2翼本体側連結部59とを備えている。第1翼本体側連結部58及び第2翼本体側連結部59は、いずれもタービン静翼本体53に連なる筒状に形成され、いずれの外周面58a、59a及び内周面58b、59bも、それぞれに対応するタービン静翼本体53の端部の外周面53a及び内周面53bと連続するように形成されている。
一方、外側シュラウド60には、第1翼本体側連結部58が挿通される第1挿通孔63が形成されている。第1挿通孔63は、第1翼本体側連結部58の外形と同形同大に形成されており、この第1挿通孔63内には、第1翼本体側連結部58においてタービン静翼本体53に接続される部分(後述する基端部72)が隙間なく挿通されている。
同様に、内側シュラウド61には、第2翼本体側連結部59が挿通される第2挿通孔65が形成されている。第2挿通孔65は、第2翼本体側連結部59の外形と同形同大に形成されており、この第2挿通孔65内には、第2翼本体側連結部59においてタービン静翼本体53に接続される部分(後述する基端部72)が隙間なく挿通されている。
また、外側シュラウド60及び内側シュラウド61において、燃焼ガス流路4aと反対側の外側には、前記高さ方向Hに延出された外側シュラウド側連結部66及び内側シュラウド側連結部67がそれぞれ設けられている。
外側シュラウド側連結部66は、第1挿通孔63の輪郭をなす周壁部63aから前記高さ方向Hの一方側H1である燃焼ガス流路4aに対する外側に向けて延出された筒状に形成されている。外側シュラウド側連結部66の前記高さ方向Hの一方側H1に延出された突端は、第1翼本体側連結部58において燃焼ガス流路4aの外側に位置する突端と、前記高さ方向Hの位置が一致している。また、外側シュラウド側連結部66の内周面66aと第1翼本体側連結部58の外周面58aとは、互いに全周に亘って隙間なく接触している。
また、内側シュラウド側連結部67は、第2挿通孔65の輪郭をなす周壁部65aから前記高さ方向Hの他方側H2である燃焼ガス流路4aに対する外側に向けて延出された筒状に形成されている。内側シュラウド側連結部67の前記高さ方向Hの他方側H2に延出された突端は、第2翼本体側連結部59において燃焼ガス流路4aの外側に位置する突端と、前記高さ方向Hの位置が一致している。また、内側シュラウド側連結部67の内周面67aと第2翼本体側連結部59の外周面59aとは、互いに全周に亘って隙間なく接触している。
そして、タービン静翼本体53は、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66が互いに連結されることで、これら連結部58、66を介して外側シュラウド60に支持され、また、第2翼本体側連結部59及び内側シュラウド側連結部67が互いに連結されることで、これら連結部59、67を介して内側シュラウド61に支持されている。
ここで、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66における連結に係る構成と、第2翼本体側連結部59及び内側シュラウド側連結部67における連結に係る構成とは、同様の構成となっている。以下では、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66における連結に係る構成についてのみ説明し、第2翼本体側連結部59及び内側シュラウド側連結部67における連結に係る構成については、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66の連結に係る構成と対応する構成要素について同一の符号を付して、その説明を省略する。
第1翼本体側連結部58と外側シュラウド側連結部66とは、燃焼ガス流路4aの外側に突出する互いの突端側で連結され、燃焼ガス流路4a側に位置する基端側では連結されていない。
詳しく説明すると、第1翼本体側連結部58の突端部70には、その内周面58bから外周面58aに向かうに連れて基端側に向かうように切り欠かれて形成された切り欠き部70aが、その全周に亘って形成されている。また、外側シュラウド側連結部66の突端部71には、その外周面66bから内周面66aに向かうに連れて基端側に向かうように切り欠かれて形成された切り欠き部71aが、その全周に亘って形成されている。そして、第1翼本体側連結部58と外側シュラウド側連結部66とが組み付けられた状態で、切り欠き部70a、71aによりV字状の開先が形成されている。
そして、図4及び図5に示すように、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66は、両切り欠き部70a、71aにより形成される開先に溶接部75が形成されることで互いに連結されている。
なお、図3に示す例では、外側シュラウド側連結部66が前記高さ方向Hに沿って外側シュラウド60から突出した長さLは、第1翼本体側連結部58と外側シュラウド側連結部66との肉厚δの2倍より大きくなっている。
また、上記のように構成された1段静翼8には、図4に示すように、例えばバイパス流路から冷却ガスG2が供給されている。ここで、外側シュラウド60において、燃焼ガス流路4aと反対側には、インピンジメントプレート68が隙間を有して固定されている。インピンジメントプレート68には、多数のインピンジメント冷却孔68aが形成されている。このため、供給された冷却ガスG2は、タービン静翼本体53内部に流入してタービン静翼本体53を冷却するとともに、インピンジメント冷却孔68aから外側シュラウド60に噴射されて、外側シュラウド60を燃焼ガス流路4aの外側から冷却することが可能となっている。なお、各シュラウド60、61によって燃焼ガス流路4aと仕切られた外側の冷却ガスG2の圧力P1は、燃焼ガス流路4a内の燃焼ガスG1の圧力P2よりも高くなっている。
また、図5に示すように、1段静翼8において、タービン静翼本体53の内部には、高さ方向Hに沿って支持部材10が配設されている。支持部材10の外周側となる一端10aは、タービンケーシング40に支持されている。また、支持部材10の内周側となる他端10b側には、ロータ7との間の空間を軸線方向Dにシールする環状のシール部材11を支持する嵌合部12が設けられている。図5及び図6に示すように、嵌合部12には、周方向Rに沿って形成され内周側に開口する嵌合溝12aが形成されており、シール部材11の一側縁部11aが嵌合されている。また、嵌合部12には、嵌合溝12aの側方から貫通する貫通孔12bが形成されており、該貫通孔12bには、嵌合溝12aに嵌合されたシール部材11を貫通するようにして固定用ボルト12cが挿通されている。そして、固定用ボルト12cの先端側にナット12dが締め込まれていることによりシール部材11は嵌合部12に固定されている。また、シール部材11の他側縁部11bは、支持部材10と対向するロータ7側の嵌合溝7aに摺動可能に挿入されており、これによりロータ7を回転可能としつつ、ロータ7と1段静翼8との間を軸線方向Dにシールしている。
以上に示した1段静翼8によれば、各連結単体8aにおいて、外側シュラウド60及び内側シュラウド61が、タービン静翼本体53を少なくとも三つ以上、本実施形態では六つずつ支持するように設けられていることで、外側シュラウド60同士、また、内側シュラウド61同士の連結部分を少なくすることができる。このため、燃焼ガスG1が燃焼ガス流路4aから外側に流出してしまうのを防止するために圧縮機2などから取り出して外側から吹き付けるシール用ガスの流量を抑えることができ、燃焼ガスG1の流出防止に伴うガスタービン1の出力の低下を抑えることができる。ここで、各翼本体側連結部58、59及び各シュラウド側連結部66、67が、突端部70、71で互いに連結され、基端部72、73では連結されていないので、燃焼ガス流路4a内を高温の燃焼ガスG1が流通しても、タービン静翼本体53及び各シュラウド60、61それぞれの熱変形を、各翼本体側連結部58、59及び各シュラウド側連結部66、67において突端部70、71より燃焼ガス流路4a側に位置する部分で効果的に吸収することができる。このため、径方向外周側及び内周側のそれぞれで一つのシュラウド60、61によって三つ以上のタービン静翼本体53を支持する構造としても、翼本体側連結部58、59とシュラウド側連結部66、67との連結構造によって熱応力を起因として生ずる応力集中を緩和することができる。また、それ故に1段静翼8の疲労寿命の低下を防止し、さらにはその向上を図ることもできる。また、上記のとおりシュラウド60、61の連結部分を少なくすることで、シュラウド60、61においてインピンジメント冷却などによって冷却することが可能な範囲を大きくすることができ、効果的な冷却が可能となる。
なお、本実施形態では、円弧状のシュラウドが一つ当たりタービン静翼本体を六つ支持するものとしたが、これに限るものではなく、少なくとも三つ以上支持することで、シュラウド同士の連結部を少なくして、同様の効果を期待することができる。そして、各段のタービン静翼本体の総数に対して、一つのシュラウドで支持するタービン静翼本体の数を多くすることで、シュラウドを四つ以下として互いに連結し円環状に構成しても良い。このようにすることで、上記効果をより高めることができるとともに、組立部品数を少なくして組立の容易性を向上させることができる。さらには、一段の静翼において、シュラウドを一つ、すなわちシュラウド単体を円環状に形成して、全てのタービン静翼本体を支持する構成としても良い。このようにすることで、周方向に連結部分がなくなり、これによりガスタービンの出力の低下をさらに抑えることができる。
(第2の実施形態)
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。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。
図7に示すように、この実施形態のタービン80では、各段のタービン静翼81が、タービン静翼本体53と外側シュラウド82とを備える点では、第1の実施形態と同様であるが、当該外側シュラウド82が軸線方向D後方側に隣接するタービン動翼6の外周側まで延設されている点で第1の実施形態と異なっている。そして、各段のタービン静翼81の外側シュラウド82において、軸線方向D後方側の側縁82aは、軸線方向D後方側のタービン動翼6と次の段のタービン静翼81との間となる位置まで延出されており、当該次の段のタービン静翼81の軸線方向D前方側の側縁82bと対向している。外側シュラウド82の両側縁82a、82bにはそれぞれ第二の連結用溝82cが形成されており、隣り合う段同士のタービン静翼81は、互いに対向する第二の連結用溝82cに、タービンケーシング40に支持された連結部材40aが嵌合されており、これにより連結され、また、タービンケーシング40に支持された状態となっている。
本実施形態のタービン静翼81では、外側シュラウド82がタービン静翼本体53の軸線方向Dに隣接するタービン動翼6の外周側まで延出され、次の段のタービン静翼81の外側シュラウド82と連結されていることで、タービン動翼6の外周側に分割環を別途設ける必要が無く、部材数を少なくすることができる。また、それ故に、タービン静翼81及びタービン動翼6の外周側における軸線方向Dに沿って連結部分の箇所数を少なくすることができ、これによりガスタービンの出力の低下をさらに抑えることができる。
(第3の実施形態)
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。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。
第1の実施形態で示したように、1段静翼90は、外側シュラウド60側と内側シュラウド61側とで同様の構成要素を備えているので、本実施形態以降では、外側シュラウド60、及びタービン静翼本体53において外側シュラウド60側に位置する部分(図5に示すX部)の構成を代表して説明し、内側シュラウド61、及びタービン静翼本体53において内側シュラウド61側に位置する部分の構成の説明は省略する。
図8に示すように、本実施形態の1段静翼90では、外側シュラウド60には、燃焼ガス流路4a内に冷却ガスG2を放出してタービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92を冷却する第1冷却孔91が設けられている。
図示の例では、第1冷却孔91は、外側シュラウド60に、燃焼ガス流路4aと外側シュラウド60により仕切られた外部Nとを連通するように形成されている。また、第1冷却孔91は、外側シュラウド60の外側シュラウド側連結部66に接続される部分に形成されている。
ここで、前述したように、外側シュラウド60によって燃焼ガス流路4aと仕切られた外部Nの冷却ガスG2の圧力P1は、燃焼ガス流路4a内の燃焼ガスG1の圧力P2よりも高くなっているので、以上のように第1冷却孔91を形成することで、外側シュラウド60の外部Nの冷却ガスG2が燃焼ガス流路4a内に放出される。
以上に示した1段静翼90によれば、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、外側シュラウド60に第1冷却孔91が設けられているので、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92を冷却することができる。従って、タービン静翼本体53に作用する熱応力を更に抑制することが可能となり、またそれ故に1段静翼90の疲労寿命の更なる向上を図ることができる。
ここで、本実施形態のように外側シュラウド60の外側シュラウド側連結部66に接続される部分に第1冷却孔91を設けた場合には第1冷却孔91近傍で応力が高くなるものの、熱応力の緩和の効果と相まって応力を低減させることができる。
(第4の実施形態)
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。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。
図9に示すように、本実施形態の1段静翼100では、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92には、他の部分より厚肉に形成された厚肉部101が設けられている。本実施形態では、厚肉部101は、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92から第1翼本体側連結部58の基端部72に亘って設けられている。図示の例では、厚肉部101は、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92、及び第1翼本体側連結部58の基端部72において、それぞれの外周面53a、58aが面一に維持されつつ、それぞれの内周面53b、58b側が突出されることで形成されている。
以上に示した1段静翼100によれば、第3の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92に厚肉部101が設けられているので、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92の剛性を高めることが可能となる。これにより、燃焼ガスG1の圧力を起因として、第1翼本体側連結部58の基端部72を基点として塑性変形するガス曲げを生じさせる力が作用した場合であっても、ガス曲げの発生を抑制することができる。従って、1段静翼100の疲労寿命の向上を図りつつ、ガス曲げの発生を抑制することができる。
ここで、厚肉部101を設けることで厚肉部101近傍において熱応力が生じやすくなるものの、第1冷却孔91の冷却により厚肉部101における熱応力が緩和され、またそれ故に疲労寿命の向上を図ることができる。
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図10は、本発明の第5の実施形態を示したものである。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。
図10に示すように、本実施形態の1段静翼120では、外側シュラウド側連結部66と外側シュラウド60との間の応力集中を緩和する応力集中緩和部121が設けられている。
図示の例では、応力集中緩和部121は、外側シュラウド側連結部66の外周面66bと、外側シュラウド60において燃焼ガス流路4aの反対側を向く面60dとを滑らかに接続する凹曲面状のフィレットにより構成されている。
以上に示した1段静翼120によれば、第1の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、外側シュラウド側連結部66と外側シュラウド60との間の応力集中を緩和することが可能となり、またそれ故に1段静翼120の疲労寿命の更なる向上を図ることができる。
ここで、本実施形態では応力集中緩和部121が厚肉に形成されているため熱応力が生じ易くなるものの、突端部70、71を連結することによる応力集中の緩和、及び応力集中緩和部121を設けることによる応力集中の緩和の効果と相まって、結果として応力を低減させることができ、またそれ故に疲労寿命の向上を図ることができる。
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。図11は、本発明の第6の実施形態を示したものである。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。
図11に示すように、本実施形態の1段静翼130では、外側シュラウド側連結部66の内周面66a(翼本体側連結部に対向する面)には、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66の基端同士の接触を抑制する逃げ部131が設けられている。
図示の例では、逃げ部131は、外側シュラウド側連結部66の内周面66aと、外側シュラウド60の燃焼ガス流路4a側の面60dとを滑らかに接続する凸曲面状のフィレットにより構成されている。つまり、逃げ部131は、外側シュラウド60の第1挿通孔63の輪郭をなす周壁部63aにおいて燃焼ガス流路4a側に位置する部分が、面取りされることで構成されている。
以上に示した1段静翼130によれば、第5実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、外側シュラウド側連結部66の内周面66aに逃げ部131が設けられているので、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66の基端同士のフレッティング(摩擦力を伴い、且つ振幅が小さい繰り返し相対滑り)を抑制することができる。従って、フレッティング摩耗及びフレッティング疲労を抑制することが可能となり、1段静翼130の疲労寿命の更なる向上を図ることができる。
また、逃げ部131として本実施形態で示したフィレットを採用することで、外側シュラウド側連結部66と、外側シュラウド60との間の応力集中をより一層緩和することが可能となり、1段静翼130の疲労寿命の更なる向上を図ることができる。
なお、本実施形態では、1段静翼130は、応力集中緩和部121を備えるものとしたが、応力集中緩和部121は無くても構わない。また、逃げ部は、第1翼本体側連結部58の外周面58a(シュラウド側連結部に対向する面)に設けられていても良い。
(第7の実施形態)
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。図12は、本発明の第7の実施形態を示したものである。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。
図12に示すように、本実施形態の1段静翼110では、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92の近傍には、第1冷却孔91から放出された冷却ガスG1が導入される冷却ガス導入部111が設けられている。
図示の例では、冷却ガス導入部111は、外側シュラウド60の外側シュラウド側連結部66に接続される部分が屈曲されることで形成されている。つまり、外側シュラウド60は、外側シュラウド側連結部66に接続されると共にタービン静翼本体53から離間するに連れて前記高さ方向Hの他方側H2に向かうように屈曲された第1屈曲部112と、第1屈曲部112に接続されると共に前記高さ方向Hと平行になるように前記高さ方向Hの他方側H2に向けて屈曲された第2屈曲部113とを備えている。そして、第1屈曲部112と、第2屈曲部113と、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92とによって形成される空間が、冷却ガス導入部111となっている。また、本実施形態では、第1屈曲部112及び第2屈曲部113は、いずれもタービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92と離間している。
以上に示した1段静翼110によれば、第3の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、第1屈曲部112及び第2屈曲部113がいずれもタービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92と離間しているので、これらの両屈曲部112、113によって、第6の実施形態で示した逃げ部131と同様の作用効果を奏することができる。
また、冷却ガス導入部111が設けられているので、第1冷却孔91から放出された冷却ガスG1が、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92を冷却する際に、燃焼ガス流路4aを流通する燃焼ガスG1によって前述の冷却が阻害されるのを抑制することができる。従って、タービン静翼本体53に作用する熱応力を更に抑制することが可能となり、またそれ故に1段静翼110の疲労寿命の更なる向上を図ることができる。
なお、本実施形態では、冷却ガス導入部111は、第1屈曲部112と、第2屈曲部113と、タービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92とによって形成される空間であるとしたが、これに限られるものではなく、例えば第2屈曲部113は無くても良い。また、外側シュラウド60に屈曲部を形成するのではなく、凹部を形成することで冷却ガス導入部を形成しても良い。
また、本実施形態では、屈曲部112、113は、いずれもタービン静翼本体53の第1翼本体側連結部58に接続される部分92と離間しているものとしたが、冷却ガス導入部が形成されていればこれに限られず、例えば、タービン静翼本体の第1翼本体側連結部に接続される部分と屈曲部とが接触していても良い。
(第8の実施形態)
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。図13は、本発明の第8の実施形態を示したものである。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。
図13に示すように、本実施形態の1段静翼140では、タービン静翼本体53の外周面53a、及び外側シュラウド60の燃焼ガス流路4a側の面60cには、互いに厚さが異なる翼部側遮熱コーティング層(表面処理層)141、及びシュラウド側遮熱コーティング層(表面処理層)142がそれぞれ設けられている。図示の例では、シュラウド側遮熱コーティング層142が、翼部側遮熱コーティング層141より厚く形成されている。
以上に示した1段静翼140によれば、第1の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、このように厚さが異なる遮熱コーティング層141、142が設けられる場合であっても、タービン静翼本体53及び外側シュラウド60それぞれに予め遮熱コーティング層141、142を形成した後に、タービン静翼本体53と外側シュラウド60とを翼本体側連結部57及び外側シュラウド側連結部66を介して連結することで、例えばタービン静翼本体とシュラウドとが一体に形成されている場合に比べて、厚さが異なる遮熱コーディング層141、142を容易且つ正確に形成することができる。従ってこの構成によれば、1段静翼140の疲労寿命の向上を図りつつ、タービン静翼本体53及び外側シュラウド60それぞれの温度条件に適した厚さを具備する翼部側遮熱コーティング層141及びシュラウド側遮熱コーティング層142を容易に形成することができる。
なお、本実施形態では、シュラウド側遮熱コーティング層142が翼部側遮熱コーティング層141より厚く形成されているものとしたが、これに限られるものではない。
(第9の実施形態)
次に、本発明の第9の実施形態について説明する。図14及び図15は、本発明の第9の実施形態を示したものである。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。
図14に示すように、本実施形態の1段静翼150では、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66の間には、燃焼ガス流路4a内に冷却ガスG2を放出してタービン静翼本体53の翼本体側連結部58に接続される部分155を冷却する第2冷却孔151が設けられている。この第2冷却孔151は、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66の内側に、突端側から基端側へと連通するように形成されている。
また、図15に示すように、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66を連結する溶接部152は、第1翼本体側連結部58の前側に位置する部分である前縁部153、及び外側シュラウド側連結部66において前縁部153に対応する前側部分154を除くように設けられている。そして、第1翼本体側連結部58の前縁部153と外側シュラウド側連結部66の前側部分154との間に前記第2冷却孔151が設けられている。
ここで、前述したように、外側シュラウド60によって燃焼ガス流路4aと仕切られた外部Nの冷却ガスG2の圧力P1は、燃焼ガス流路4a内の燃焼ガスG1の圧力P2よりも高くなっているので、以上のように第2冷却孔151を形成することで、外側シュラウド60の外部Nの冷却ガスG2が燃焼ガス流路4a内に放出される。
以上に示した1段静翼150によれば、第1の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、外側シュラウド60に第2冷却孔151が設けられているので、タービン静翼本体53の翼本体側連結部58に接続される部分155を冷却することができる。従って、タービン静翼本体53に作用する熱応力を更に抑制することが可能となり、1段静翼150の疲労寿命の更なる向上を図ることができる。
(第10実施形態)
次に、本発明の第10の実施形態について説明する。図16及び図17は、本発明の第10の実施形態を示したものである。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。
図16及び図17に示すように、本実施形態の1段静翼160では、外側シュラウド側連結部66には、外側シュラウド60に対してタービン静翼本体53を前記高さ方向Hに位置決めする位置決め部161が設けられている。
外側シュラウド側連結部66の突端部71が、全周に亘ってタービン静翼本体53側に向けて屈曲されて位置決め部161となっている。そして、位置決め部161は、その前記高さ方向Hの他方側H2を向く面162が、タービン静翼本体53部の前記高さ方向Hの一方側H1を向く面163と当接することで、タービン静翼本体53を前記高さ方向Hに位置決めしている。また、位置決め部161の前記高さ方向Hの他方側H2を向く面162には、位置決め部161の突端側に開口された切り欠き部164が設けられており、第1翼本体側連結部58及び外側シュラウド側連結部66は、この切り欠き部164にろう付部165が形成されることで、それぞれの突端部70、71において互いに連結されている。
以上のように構成された1段静翼160を製造するに際し、タービン静翼本体53と外側シュラウド60とを組み立てるときには、位置決め部161の前記高さ方向Hの他方側H2を向く面162と、タービン静翼本体53部の前記高さ方向Hの一方側H1を向く面163とを接触させる。これにより、タービン静翼本体53と外側シュラウド60とを容易に位置決めし、両者の組み立てを容易化することができると共に、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記各実施形態では、1段静翼に本発明に係るガスタービン翼を採用した場合を例に説明したが、これに限られるものではなく、本発明に係るガスタービン翼を、他の段のタービン静翼5、あるいは、タービン動翼6、圧縮機静翼21、圧縮機動翼22に採用しても良い。しかしながら、特に高温環境となる1段目または2段目のタービン静翼5またはタービン動翼6において適用することで、シュラウドの連結部分に使用するシール用のガスを効果的に削減することができるとともに、熱応力を起因として生ずる応力集中を効果的に緩和することができる。
また、前記各実施形態では、外側シュラウド60及び内側シュラウド61の双方を設けるものとしたが、これに限られるものではなく、いずれか一方のみでも良い。
また、前記各実施形態では、タービン静翼本体53は、前記高さ方向Hに沿った断面視における外周面53a及び内周面53bが前記高さ方向Hと平行になるように形成されているものとしたが、これに限られるものではない。図18は、本発明に係る1段静翼の変形例を示す断面図である。例えば、図18に示す1段静翼170のように、タービン静翼本体171が湾曲するように形成されていても良い。この場合であっても、各翼本体側連結部58、59及び各シュラウド側連結部66、67がタービン静翼本体53の前記高さ方向Hに延出されているので、タービン静翼本体171の形状によらず各連結部58、59、66、67を容易に連結することができる。
また、前記各実施形態では、突端部70、71をそれぞれ連結する連結手段として、溶接部75、152及びろう付部165を用いたが、連結手段はこれらに限られるものではなく、例えばボルト及びロックナット等を用いた機械的結合によってタービン静翼本体とシュラウドとを連結しても良い。また、いずれの場合であっても、突端部70、71は、それぞれの一部分のみで連結されていても良い。
また、ガスタービン1は前記実施形態で示した形態に限られるものではない。例えば、前記実施形態では、圧縮機2として軸流式の圧縮機を採用したが、遠心式の圧縮機を採用しても良い。また、前記実施形態では、ガスタービンとして1軸式を採用したが、多軸式(フリータービン)を採用しても良い。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
1 ガスタービン
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
8、90、100、110、120、130、140、150、160、170 1段静翼(ガスタービン翼)
53、171 タービン静翼本体(翼本体)
53a タービン静翼本体の外周面(翼本体の外面)
58 第1翼本体側連結部(翼本体側連結部)
58a 第1翼本体連結部の外周面(シュラウド側連結部に対向する面)
59 第2翼本体側連結部(翼本体側連結部)
60 外側シュラウド(シュラウド)
60b 燃焼ガス流路側の面
61 内側シュラウド(シュラウド)
66 外側シュラウド側連結部(シュラウド側連結部)
66a 外側シュラウド側連結部の内周面(翼本体側連結部に対向する面)
67 内側シュラウド側連結部(シュラウド側連結部)
70、71 突端部
72、73 基端部
91 第1冷却孔
92、155 第1翼本体側連結部に接続される部分
111 冷却ガス導入部
112、113 屈曲部(逃げ部)
101 厚肉部
131 逃げ部
141 翼部側遮熱コーティング層(表面処理層)
142 シュラウド側遮熱コーティング層(表面処理層)
151 第2冷却孔
161 位置決め部
4a 燃焼ガス流路
G1 燃焼ガス
G2 冷却ガス
H 高さ方向

Claims (13)

  1. 周方向に三つ以上配列して設けられ、ガスタービンの上流側から下流側に向けて流通する燃焼ガスが外面を通過する翼本体と、
    該翼本体における高さ方向の両端部のうちの少なくとも一方に配設されて、三つ以上の前記翼本体を支持すると共に、前記燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路の隔壁の一部を構成する略円弧状に形成されたシュラウドとを備え、
    前記翼本体及び前記シュラウドには、前記燃焼ガス流路の外側に前記高さ方向に延出された翼本体側連結部及びシュラウド側連結部がそれぞれ設けられ、
    前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部は、冷却ガスが流通する前記燃焼ガス流路の外側に突出する互いの突端部の突端側で溶接部により連結され、前記燃焼ガス流路側に位置する基端部では連結されておらず、
    前記翼本体側連結部の外周面と前記シュラウド側連結部の内周面とは、互いに全周に亘って接触していることを特徴とするガスタービン翼。
  2. 請求項に記載のガスタービン翼において、
    前記シュラウドには、前記燃焼ガス流路内に冷却ガスを放出して前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分を冷却する第1冷却孔が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
  3. 請求項に記載のガスタービン翼において、
    前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分の近傍には、前記第1冷却孔から放出された前記冷却ガスが導入される冷却ガス導入部が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
  4. 周方向に三つ以上配列して設けられ、ガスタービンの上流側から下流側に向けて流通する燃焼ガスが外面を通過する翼本体と、
    該翼本体における高さ方向の両端部のうちの少なくとも一方に配設されて、三つ以上の前記翼本体を支持すると共に、前記燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路の隔壁の一部を構成する略円弧状に形成されたシュラウドとを備え、
    前記翼本体及び前記シュラウドには、前記燃焼ガス流路の外側に前記高さ方向に延出された翼本体側連結部及びシュラウド側連結部がそれぞれ設けられ、
    前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部は、冷却ガスが流通する前記燃焼ガス流路の外側に突出する互いの突端部の一部で連結され、前記燃焼ガス流路側に位置する基端部では連結されておらず、
    前記シュラウドには、前記燃焼ガス流路内に冷却ガスを放出して前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分を冷却する第1冷却孔が設けられており、
    前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分の近傍には、前記第1冷却孔から放出された前記冷却ガスが導入される冷却ガス導入部が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
  5. 請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のガスタービン翼において、
    前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分には、他の部分より厚肉に形成された厚肉部が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のガスタービン翼において、
    前記シュラウドは、複数で互いに連結されて円環状に構成され、それぞれ三つ以上の前記翼本体を支持していることを特徴とするガスタービン翼。
  7. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のガスタービン翼において、
    前記シュラウドは、円環状に形成されていて、前記翼本体の全てを支持していることを特徴とするガスタービン翼。
  8. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載のガスタービン翼において、
    前記翼本体が前記ガスタービンの静翼を構成するとともに、前記シュラウドが該翼本体の外周側となる前記高さ方向一端部に配設されて軸方向に隣接する動翼の外周側まで延出されていることを特徴とするガスタービン翼。
  9. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載のガスタービン翼において、
    前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部の互いに対向する面のうちの少なくとも一方には、前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部の基端同士の接触を抑制する逃げ部が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
  10. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載のガスタービン翼において、
    前記翼本体の外面及び前記シュラウドの前記燃焼ガス流路側の面には、互いに厚さが異なる表面処理層がそれぞれ設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のガスタービン翼において、
    前記翼本体側連結部及び前記シュラウド側連結部の間には、前記燃焼ガス流路内に冷却ガスを放出して前記翼本体の前記翼本体側連結部に接続される部分を冷却する第2冷却孔が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
  12. 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のガスタービン翼において、
    前記シュラウド側連結部には、前記シュラウドに対して前記翼本体を前記高さ方向に位置決めする位置決め部が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
  13. 圧縮空気を生成する圧縮機と、
    該圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する燃焼器と、
    請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のガスタービン翼を有し、前記燃焼器から供給される前記燃焼ガスにより回転動力を発生させるタービンと、
    を備えていることを特徴とするガスタービン。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5868605B2 (ja) * 2011-03-30 2016-02-24 三菱重工業株式会社 ガスタービン
US9447689B2 (en) * 2011-06-17 2016-09-20 General Electric Company Method of repairing a turbine nozzle segment in a turbine engine
US9011079B2 (en) * 2012-01-09 2015-04-21 General Electric Company Turbine nozzle compartmentalized cooling system
US11111801B2 (en) * 2013-06-17 2021-09-07 Raytheon Technologies Corporation Turbine vane with platform pad
JP6302368B2 (ja) * 2014-06-27 2018-03-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 静翼及び静翼ユニット、蒸気タービン
WO2016068859A1 (en) * 2014-10-28 2016-05-06 Siemens Energy, Inc. Modular turbine vane
JP6677969B2 (ja) * 2015-01-27 2020-04-08 三菱重工業株式会社 タービン翼及びタービン並びにタービン翼の製造方法
JP2017053287A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 新日本造機株式会社 蒸気タービン

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59180006A (ja) * 1983-03-30 1984-10-12 Hitachi Ltd ガスタ−ビン静翼セグメント
JPS6057706U (ja) * 1983-09-29 1985-04-22 工業技術院長 タ−ビン静翼
JPS6057705U (ja) * 1983-09-29 1985-04-22 工業技術院長 タ−ビン静翼
JPH05240003A (ja) * 1992-03-02 1993-09-17 Toshiba Corp ガスタービン翼
JPH0610608A (ja) * 1992-06-29 1994-01-18 Toshiba Corp タービン冷却翼
JPH0710401U (ja) * 1993-07-22 1995-02-14 三菱重工業株式会社 ガスタービン静翼
US5332360A (en) * 1993-09-08 1994-07-26 General Electric Company Stator vane having reinforced braze joint
JP2001132409A (ja) * 1999-11-04 2001-05-15 Senshin Zairyo Riyo Gas Generator Kenkyusho:Kk タービン翼支持構造
US6439837B1 (en) * 2000-06-27 2002-08-27 General Electric Company Nozzle braze backside cooling
US6648597B1 (en) * 2002-05-31 2003-11-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Ceramic matrix composite turbine vane
JP2004124797A (ja) * 2002-10-02 2004-04-22 Technological Research Association Of Super Marine Gas Turbine ガスタービンの可変静翼可変操作装置
JP2007255224A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン翼及びガスタービン

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