JP5901360B2 - Turbine cooling structure and gas turbine - Google Patents

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本発明は、タービンの冷却構造及びガスタービンに関する。   The present invention relates to a turbine cooling structure and a gas turbine.

近年のガスタービンにおいては、高出力化や高効率化を図るために、タービン静翼およびタービン動翼に導かれる燃焼ガスの温度が高くなる傾向にある。そのため、タービン静翼およびタービン動翼における耐熱性を確保することを目的として、空気や蒸気などの冷却媒体がタービン静翼およびタービン動翼の内部の冷却流路に供給されている。   In recent gas turbines, in order to achieve high output and high efficiency, the temperature of the combustion gas led to the turbine stationary blade and the turbine rotor blade tends to increase. Therefore, a cooling medium such as air or steam is supplied to the cooling flow passages inside the turbine stator blade and the turbine rotor blade for the purpose of ensuring heat resistance in the turbine stator blade and the turbine rotor blade.

上述のように、タービン動翼の冷却流路に冷却媒体、例えば冷却空気を供給するために、静止しているケーシング側に設けられた貯気室から、回転するロータの内部へ冷却空気が導入されている。
単純に、静止している貯気室から回転しているロータの内部に冷却空気を導入した場合、ロータの回転方向の流速成分を持たない冷却空気がロータの内部に流入する際に、エネルギ損失(ポンピングロス)が発生して、ガスタービンの性能が低下してしまう。
As described above, in order to supply a cooling medium, for example, cooling air, to the cooling flow path of the turbine blade, the cooling air is introduced into the rotating rotor from the air storage chamber provided on the stationary casing side. Has been.
Simply, when cooling air is introduced from the stationary reservoir into the rotating rotor, energy loss occurs when cooling air that does not have a flow velocity component in the rotor rotation direction flows into the rotor. (Pumping loss) occurs, and the performance of the gas turbine deteriorates.

このようなポンピングロスの発生を抑えるため、従来では、静止している貯気室から回転しているロータの内部に流入する冷却空気に、ロータの回転方向の流速成分(旋回流)を与える予旋回(Pre−swirl)ノズルや、TOBI(Tangential OnBoard Injection)ノズルを設ける技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
そして、これら予旋回ノズルやTOBIノズルにより、冷却空気に旋回流を付与して、冷却空気における回転方向の流速成分と、ロータの回転速度との差を小さくすることで、前述したポンピングロスの発生を抑制している。
In order to suppress the occurrence of such a pumping loss, conventionally, a flow velocity component (swirl flow) in the rotational direction of the rotor is preliminarily applied to the cooling air flowing into the rotor rotating from the stationary reservoir chamber. There has been proposed a technique in which a swivel (Pre-swirl) nozzle or a TOBI (Tangential OnBoard Injection) nozzle is provided (see, for example, Patent Document 1).
Then, the above-mentioned pumping loss is generated by applying a swirling flow to the cooling air by the pre-swirl nozzle or the TOBI nozzle to reduce the difference between the rotational velocity component of the cooling air and the rotational speed of the rotor. Is suppressed.

特開2010−196501号公報JP 2010-196501 A

しかしながら、前述したポンピングロスは、タービンの複雑な構造が要因となって発生することもあるため、上記従来のように予旋回ノズルやTOBIノズルを単純に設けるだけでは、ポンピングロスを十分に解消できない、という問題がある。すなわち、タービンの構造に基づくポンピングロスの発生をさらに抑えることが求められている。   However, since the pumping loss described above may occur due to the complicated structure of the turbine, the pumping loss cannot be sufficiently eliminated by simply providing the pre-swivel nozzle and the TOBI nozzle as in the conventional case. There is a problem. That is, it is required to further suppress the occurrence of pumping loss based on the turbine structure.

本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、タービンの構造に基づくポンピングロスの発生を抑えてタービンの性能低下を抑制できるタービンの冷却構造及びガスタービンを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a turbine cooling structure and a gas turbine capable of suppressing the generation of pumping loss based on the turbine structure and suppressing the performance degradation of the turbine.

この課題を解決するために、本発明のタービンの冷却構造は、外周部に複数の動翼が周方向に並んで取り付けられるとともに、軸線まわりに回転自在に支持されたタービンディスクと、該タービンディスクの内部を貫通するように形成されて、前記動翼内部の冷却流路に冷却媒体を供給する冷却孔と、前記軸線を中心とする円筒状に形成されて、外部から前記冷却媒体が供給される第1入口空間、及び、前記冷却孔に連通される第2入口空間を区画する筒状仕切り部と、該筒状仕切り部の内部を前記第1入口空間から前記第2入口空間に向けて延びるとともに前記冷却媒体を前記第1入口空間から前記第2入口空間に供給する供給流路と、前記軸線を中心とする円環状に形成されるとともに、前記供給流路のうち前記第2入口空間側の開口部に設けられて、前記第1入口空間から前記第2入口空間に向けて前記軸線方向に流れる前記冷却媒体に、前記タービンディスクと同一方向に回転する旋回流を付与する環状ノズル部材とを備え、前記環状ノズル部材が、周方向に分割される複数のノズル分割体により構成され、周方向に隣り合う二つのノズル分割体の隙間に、該隙間を前記軸線方向に遮断するように埋めるシール部材が設けられていることを特徴とする。 In order to solve this problem, a turbine cooling structure according to the present invention includes a turbine disk in which a plurality of rotor blades are attached to an outer peripheral portion side by side in the circumferential direction, and supported rotatably around an axis, and the turbine disk. A cooling hole for supplying a cooling medium to the cooling flow path inside the rotor blade, and a cylindrical shape centering on the axis, and the cooling medium is supplied from the outside. A cylindrical partition portion that partitions the first inlet space and the second inlet space communicated with the cooling hole, and the interior of the cylindrical partition portion is directed from the first inlet space toward the second inlet space. A supply passage that extends and supplies the cooling medium from the first inlet space to the second inlet space, and an annular shape centering on the axis, and the second inlet space of the supply passage Side opening Provided, to the cooling medium flowing from the first inlet space to the axial direction toward the second inlet space, and an annular nozzle member for applying a swirling flow which rotates the turbine disk in the same direction, the The annular nozzle member is composed of a plurality of nozzle divided bodies divided in the circumferential direction, and a seal member is provided in a gap between two nozzle divided bodies adjacent in the circumferential direction so as to block the gap in the axial direction. It is characterized by being.

上記タービンの冷却構造では、従来の場合と同様に、冷却媒体が供給流路から環状ノズル部材を通って第2入口空間に流れ込むことで、冷却媒体に旋回流が付与される。
ただし、前述したように環状ノズル部材が複数のノズル分割体によって構成されている場合には、供給流路内の冷却媒体が隣り合う二つのノズル分割体の隙間を通過して第2入口空間に流れ込むことがある。そして、この隙間を通過した冷却媒体には旋回流が付与されないため、旋回流が付与された冷却空気と、旋回流が付与されていない冷却空気とが混合し、冷却媒体における回転方向の流速成分が減速されてしまう。言い換えれば、供給流路から第2入口空間に流れ込む冷却媒体の旋回流に乱れが生じてしまう。その結果、冷却媒体が第2入口空間から回転中のタービンディスクの冷却孔に入り込む際に発生するエネルギ損失(ポンピングロス)が発生してしまう。
In the turbine cooling structure, as in the conventional case, the cooling medium flows from the supply channel through the annular nozzle member into the second inlet space, so that a swirling flow is imparted to the cooling medium.
However, when the annular nozzle member is constituted by a plurality of nozzle divided bodies as described above, the cooling medium in the supply flow path passes through the gap between two adjacent nozzle divided bodies and enters the second inlet space. May flow in. And since the swirl flow is not given to the cooling medium that has passed through this gap, the cooling air to which the swirl flow is given and the cooling air to which no swirl flow is given are mixed, and the flow velocity component in the rotation direction in the cooling medium Will be slowed down. In other words, the swirl flow of the cooling medium flowing from the supply flow path into the second inlet space is disturbed. As a result, energy loss (pumping loss) occurs when the cooling medium enters the cooling hole of the rotating turbine disk from the second inlet space.

これに対し、上記冷却構造によれば、二つのノズル分割体の隙間にこの隙間を埋めるシール部材が設けられているため、供給流路内の冷却媒体が隣り合う二つのノズル分割体の隙間を通って第2入口空間に流れ込むことを防止できる。これにより、環状ノズル部材を通じて供給流路から第2入口空間に流れ込む冷却媒体の旋回流に乱れが生じることを抑えることができ、前述したポンピングロスの発生を抑制することができる。   On the other hand, according to the cooling structure, since the seal member that fills the gap is provided in the gap between the two nozzle divided bodies, the gap between the two nozzle divided bodies adjacent to the cooling medium in the supply flow path is provided. It can prevent flowing into the 2nd entrance space through. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of turbulence in the swirling flow of the cooling medium flowing into the second inlet space from the supply flow path through the annular nozzle member, and it is possible to suppress the occurrence of the above-described pumping loss.

そして、前記タービンの冷却構造においては、前記二つのノズル分割体のうち少なくとも一方のノズル分割体に、他方のノズル分割体と共に前記隙間を画成する当該一方のノズル分割体の分割面から窪んで、前記シール部の一部を収容する収容凹部が形成されているとよい。   In the turbine cooling structure, at least one nozzle divided body of the two nozzle divided bodies is recessed from the dividing surface of the one nozzle divided body that defines the gap together with the other nozzle divided body. A housing recess for housing a part of the seal portion may be formed.

また、前記タービンの冷却構造においては、前記収容凹部が、前記二つのノズル分割体に形成され、前記シール部材が二つの前記収容凹部に収容されているとさらによい。   In the turbine cooling structure, it is further preferable that the housing recess is formed in the two nozzle divided bodies, and the seal member is housed in the two housing recesses.

これらタービンの冷却構造では、シール部材がノズル分割体に固定されていなくても、シール部材の一部が前記収容凹部に収容されて保持されるため、シール部材が、供給流路から隙間に流れ込む冷却媒体の流れによって、隙間から第2入口空間に抜け落ちてしまうことを防止できる。
特に、同一のシール部材が二つのノズル分割体に形成された二つの収容凹部の両方に収容されている場合には、隙間から第2入口空間に抜け落ちてしまうことをより確実に防止できる。また、この場合には、シール部材が、供給流路から隙間に流れ込む冷却媒体の流れによって二つの収容部の内面に押し付けられることで、隙間を冷却媒体の流れ方向に遮断して、供給流路内の冷却媒体が隣り合う二つのノズル分割体の隙間を通過して第2入口空間に流れ込むことを防止できる。
In these turbine cooling structures, even if the seal member is not fixed to the nozzle divided body, a part of the seal member is housed and held in the housing recess, so that the seal member flows into the gap from the supply flow path. It is possible to prevent the cooling medium from flowing out of the gap into the second inlet space.
In particular, when the same seal member is housed in both of the two housing recesses formed in the two nozzle divided bodies, it can be more reliably prevented from falling out of the gap into the second inlet space. Further, in this case, the seal member is pressed against the inner surfaces of the two housing portions by the flow of the cooling medium flowing into the gap from the supply flow path, thereby blocking the gap in the flow direction of the cooling medium and supplying the supply flow path. It is possible to prevent the inside cooling medium from flowing into the second inlet space through the gap between two adjacent nozzle divided bodies.

さらに、前記タービンの冷却構造において、前記シール部材が、板状に形成されるとともに、前記シール部材の板厚方向が前記供給流路から前記隙間に流れ込む前記冷却媒体の流れ方向に沿うように、前記二つの収容凹部に収容される場合には、前記冷却媒体の流れ方向に沿う前記収容凹部の幅寸法が、前記シール部材の板厚寸法よりも大きく設定され、前記周方向に沿って互いに対向する前記二つの収容凹部の底部間の距離が、前記周方向に沿う前記シール部材の高さ寸法よりも大きく設定されているとよい。   Furthermore, in the cooling structure of the turbine, the seal member is formed in a plate shape, and the plate thickness direction of the seal member is along the flow direction of the cooling medium flowing into the gap from the supply flow path. When accommodated in the two accommodating recesses, the width dimension of the accommodating recess along the flow direction of the cooling medium is set to be larger than the plate thickness dimension of the seal member, and faces each other along the circumferential direction. It is preferable that the distance between the bottom portions of the two housing recesses is set to be larger than the height dimension of the seal member along the circumferential direction.

このタービンの冷却構造によれば、例えば冷却媒体の流れ方向に沿う二つの収容凹部の相対位置が一致している場合、シール部材と収容凹部の内面との間には、冷却媒体の流れ方向に沿う間隙、及び、周方向に沿う間隙が生じる。
これら間隙が存在するため、例えば、二つのノズル分割体が冷却媒体の流れ方向に互いにずれようとする際、すなわち、二つの収容凹部の相対位置が冷却媒体の流れ方向にずれようとする際には、シール部材は、二つの収容凹部に収容された状態を保持しながら、環状シール部材の周方向に対して冷却媒体の流れ方向に傾斜することができる。これにより、二つの収容凹部の相対位置の前記流れ方向へのずれを許容することができる。
According to this turbine cooling structure, for example, when the relative positions of the two receiving recesses along the flow direction of the cooling medium coincide with each other, the flow direction of the cooling medium is between the seal member and the inner surface of the receiving recess. A gap along the circumferential direction and a gap along the circumferential direction are generated.
Because of the existence of these gaps, for example, when the two nozzle divided bodies are displaced from each other in the flow direction of the cooling medium, that is, when the relative positions of the two housing recesses are displaced from each other in the flow direction of the cooling medium. The seal member can be inclined in the flow direction of the cooling medium with respect to the circumferential direction of the annular seal member while maintaining the state of being accommodated in the two accommodating recesses. Thereby, the shift | offset | difference to the said flow direction of the relative position of two accommodating recessed parts can be accept | permitted.

したがって、二つのノズル分割体が冷却媒体の流れ方向に互いにずれようとする際に、板状のシール部材や収容凹部に応力が生じることを抑制できる。したがって、シール部材が弾性変形し難い剛性の高い材料によって形成されても、シール部材や収容凹部の保護を図ることが可能となる。
また、シール部材が前述のように斜めに傾斜しても、シール部材は二つの収容凹部に収容された状態に保持されるため、シール部材が剛性の高い材料によって形成されても、このシール部材によって、二つのノズル分割体の隙間を通って第2入口空間に流れ込むことを防止できる。
Therefore, when two nozzle division bodies try to shift | deviate mutually with respect to the flow direction of a cooling medium, it can suppress that a stress arises in a plate-shaped sealing member or an accommodation recessed part. Therefore, even if the seal member is made of a highly rigid material that is difficult to be elastically deformed, the seal member and the housing recess can be protected.
Even if the seal member is inclined obliquely as described above, the seal member is held in the state of being accommodated in the two accommodating recesses, so even if the seal member is formed of a highly rigid material, the seal member Thus, it is possible to prevent the gas from flowing into the second inlet space through the gap between the two nozzle divided bodies.

また、前記タービンの冷却構造において、前記シール部材が板状に形成される場合、前記シール部材のうち少なくとも前記冷却媒体の流れ方向下流側に位置する角部のうち少なくとも一つが丸みを帯びていることがより好ましい。   Moreover, in the cooling structure of the turbine, when the seal member is formed in a plate shape, at least one of corner portions located on the downstream side in the flow direction of the cooling medium is rounded among the seal members. It is more preferable.

板状のシール部材が、前述のように斜めに傾斜した際には、冷却媒体の流れ方向下流側に位置する角部が収容凹部内面に押し当てられる場合があるが、上記構成では前記角部が丸みを帯びているため、鋭利な角部が収容凹部の内面に片当たりする場合と比較して、前記角部と収容凹部の内面との密着性が向上する。したがって、板状のシール部材であっても、冷却媒体が二つのノズル分割体の隙間を通って第2入口空間に流れ込むことを、より確実に防止できる。   When the plate-like seal member is inclined obliquely as described above, the corner located on the downstream side in the flow direction of the cooling medium may be pressed against the inner surface of the housing recess. Since this is rounded, the adhesion between the corner and the inner surface of the housing recess is improved as compared with the case where the sharp corner hits the inner surface of the housing recess. Therefore, even if it is a plate-shaped sealing member, it can prevent more reliably that a cooling medium flows into the 2nd inlet space through the clearance gap between two nozzle division bodies.

さらに、前記タービンの冷却構造においては、前記シール部材が、弾性変形可能な弾性体によって構成されていてもよい。   Furthermore, in the cooling structure of the turbine, the seal member may be formed of an elastic body that can be elastically deformed.

上記構成では、シール部材を弾性変形させた状態で二つのノズル分割体の隙間に挿入しておくことにより、シール部材がその弾性力によって二つのノズル分割体に密着するように押し付けられるため、供給流路内の冷却媒体が隣り合う二つのノズル分割体の隙間を通過して第2入口空間に流れ込むことを確実に防止できる。
また、弾性変形されたシール部材の弾性力によってシール部材を二つのノズル分割体の隙間に保持することも可能である。
In the above configuration, since the seal member is elastically deformed and inserted into the gap between the two nozzle divided bodies, the seal member is pressed against the two nozzle divided bodies by its elastic force. It is possible to reliably prevent the cooling medium in the flow path from passing through the gap between two adjacent nozzle divided bodies and flowing into the second inlet space.
It is also possible to hold the seal member in the gap between the two nozzle divided bodies by the elastic force of the elastically deformed seal member.

また、前記タービンの冷却構造においては、前記環状ノズル部材が、その周方向に配列されて前記冷却媒体に前記旋回流を付与する複数の翼形部を備え、一の翼形部が、前記二つのノズル分割体に分割して形成され、前記供給流路から前記隙間に流れ込む前記冷却媒体の流れ方向に沿う前記一の翼形部の厚みが最も厚くなる部分において、前記一の翼形部が分割されているとよい。   Further, in the cooling structure of the turbine, the annular nozzle member includes a plurality of airfoil portions arranged in a circumferential direction thereof to impart the swirl flow to the cooling medium, and one airfoil portion includes the two airfoil portions. In the portion where the thickness of the one airfoil portion is formed to be the thickest along the flow direction of the cooling medium that is divided into two nozzle divided bodies and flows into the gap from the supply flow path, the one airfoil portion is It should be divided.

上記タービンの冷却構造では、シール部材は分割された一の翼形部の隙間に配置されることになるが、この一の翼形部が、冷却媒体の流れ方向に沿う一の翼形部の厚みが最も厚くなる部分において分割されていることで、シール部材によって二つのノズル分割体の隙間を埋める領域を最大限に確保することができる。したがって、冷却媒体が二つのノズル分割体の隙間を通って第2入口空間に流れ込むことをより確実に防ぐことができる。   In the turbine cooling structure, the sealing member is disposed in the gap between the divided one airfoil, and this one airfoil is formed in one airfoil along the flow direction of the cooling medium. By dividing at the portion where the thickness is the thickest, it is possible to secure the maximum area for filling the gap between the two nozzle divided bodies by the seal member. Therefore, it can prevent more reliably that a cooling medium flows into the 2nd entrance space through the clearance gap between two nozzle division bodies.

そして、本発明のガスタービンは、空気を吸入して圧縮する圧縮部と、圧縮された空気および外部から供給された燃料からなる混合気を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼部と、生成された燃焼ガスから回転駆動力を抽出するタービン部と、を備え、前記タービン部に、前記タービンの冷却構造が設けられていることを特徴とする。   The gas turbine according to the present invention includes a compression section that sucks and compresses air, a combustion section that generates a combustion gas by burning an air-fuel mixture composed of compressed air and fuel supplied from outside. And a turbine section for extracting a rotational driving force from the combustion gas. The turbine section is provided with a cooling structure for the turbine.

本発明によれば、タービンの冷却構造を構成する環状ノズル部材の構造、特に、二つのノズル分割体の間に隙間が生じる構造に基づくポンピングロスの発生を抑制することができるため、このポンピングロスに基づくタービンの性能低下を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of pumping loss based on the structure of the annular nozzle member constituting the cooling structure of the turbine, particularly the structure in which a gap is formed between the two nozzle divided bodies. The performance degradation of the turbine based on can be suppressed.

本発明の第一実施形態に係るガスタービンを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a gas turbine concerning a first embodiment of the present invention. 図1のタービン部の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the turbine part of FIG. 図2のタービン部のうち1段動翼周辺の構成を示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which shows the structure of the 1st stage | paragraph rotor blade periphery among the turbine parts of FIG. 図2,3に示す内側隔壁部及び環状ノズル部材を出口キャビティ(第2入口空間)側から見た概略正面図である。It is the schematic front view which looked at the inner side partition part and annular nozzle member shown to FIG.2, 3 from the exit cavity (2nd inlet space) side. 図4に示す環状ノズル部材のうち要部Iの部分を示す要部拡大正面図である。It is a principal part enlarged front view which shows the part of the principal part I among the cyclic | annular nozzle members shown in FIG. 図5に示す環状ノズル部材をその内輪部側から見た要部拡大図である。It is the principal part enlarged view which looked at the annular nozzle member shown in FIG. 5 from the inner ring | wheel part side. 図5のA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG. 図7においてシール部材及び分割体の収容凹部を示す要部拡大断面図であり、(a)は二つの収容凹部が対向している状態を示し、(b)は二つの収容凹部が流れ方向にずれている状態を示している。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the seal member and the housing recess of the divided body in FIG. The state which has shifted | deviated is shown. 本発明の第二実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図であり、(a)は二つの収容凹部が対向している状態を示し、(b)は二つの収容凹部が流れ方向にずれている状態を示している。It is a principal part expanded sectional view which shows the sealing member provided in the cyclic | annular nozzle member which comprises the gas turbine which concerns on 2nd embodiment of this invention, (a) shows the state where the two accommodation recessed parts are facing, b) shows a state in which the two receiving recesses are displaced in the flow direction. 本発明の第三実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the seal member provided in the cyclic | annular nozzle member which comprises the gas turbine which concerns on 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the sealing member provided in the cyclic | annular nozzle member which comprises the gas turbine which concerns on 4th embodiment of this invention. 本発明の第五実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the sealing member provided in the cyclic | annular nozzle member which comprises the gas turbine which concerns on 5th embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the sealing member provided in the annular nozzle member which comprises the gas turbine which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the sealing member provided in the annular nozzle member which comprises the gas turbine which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the sealing member provided in the annular nozzle member which comprises the gas turbine which concerns on other embodiment of this invention.

〔第一実施形態〕
以下、図1〜8を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るガスタービン1は、例えば発電機(不図示)等の機器を駆動するものであり、圧縮機(圧縮部)2と、燃焼器(燃焼部)3と、タービン部4と、回転軸5と、を備えている。
圧縮機2は、外部の空気である大気を吸入して圧縮し、圧縮された空気を燃焼器3に供給するものである。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a gas turbine 1 according to this embodiment drives a device such as a generator (not shown), for example, and includes a compressor (compression unit) 2 and a combustor (combustion unit) 3. And a turbine section 4 and a rotating shaft 5.
The compressor 2 sucks and compresses atmospheric air, which is external air, and supplies the compressed air to the combustor 3.

燃焼器3は、圧縮機2により圧縮された空気、及び、外部から供給された燃料を混合させ、混合された混合気を燃焼させることにより、高温ガス(燃焼ガス)を生成するものである。
回転軸5は、回転軸線(軸線)Lまわりに回転可能に支持される円柱状の部材であり、タービン部4により発生される回転駆動力を圧縮機2や発電機等の機器に伝達するものである。
これら圧縮機2、燃焼器3及び回転軸5の具体的な構成は、それぞれ公知の構成を採用することが可能であり、特に限定されるものではない。
The combustor 3 generates high-temperature gas (combustion gas) by mixing the air compressed by the compressor 2 and fuel supplied from the outside and burning the mixed gas mixture.
The rotary shaft 5 is a columnar member that is rotatably supported around a rotation axis (axis) L, and transmits the rotational driving force generated by the turbine unit 4 to devices such as the compressor 2 and the generator. It is.
The specific configurations of the compressor 2, the combustor 3, and the rotating shaft 5 can adopt known configurations, respectively, and are not particularly limited.

タービン部4は、燃焼器3により生成された高温ガスの供給を受けて回転駆動力を発生させ、発生した回転駆動力を回転軸5に伝達するものである。
このタービン部4には、図2,3に示すように、ケーシング13Sに固定された1段静翼(静翼)11Sと、1段タービンディスク(タービンディスク)31Rに取り付けられた1段動翼(動翼)21Rと、1段動翼21Rの冷却などに用いられる冷却空気(冷却媒体)が供給される入口キャビティ(第1入口空間)41C及び出口キャビティ(第2入口空間)42Cと、これら入口キャビティ41C及び出口キャビティ42Cを分割する内側隔壁部(筒状仕切り部)61Sと、1段静翼11S及び1段動翼21Rの間に冷却空気を供給するリムシールキャビティ(リムシール空間)43Cと、が主に設けられている。
The turbine unit 4 receives the supply of the high-temperature gas generated by the combustor 3 to generate a rotational driving force, and transmits the generated rotational driving force to the rotating shaft 5.
As shown in FIGS. 2 and 3, the turbine section 4 includes a first stage blade (stationary blade) 11S fixed to the casing 13S and a first stage blade (moving blade) attached to a first stage turbine disk (turbine disk) 31R. Blades) 21R, inlet cavities (first inlet spaces) 41C and outlet cavities (second inlet spaces) 42C to which cooling air (cooling medium) used for cooling the first stage blades 21R and the like is supplied, and these inlet cavities An inner partition wall (cylindrical partition) 61S that divides 41C and the outlet cavity 42C, and a rim seal cavity (rim seal space) 43C that supplies cooling air between the first stage stationary blade 11S and the first stage moving blade 21R are mainly used. Is provided.

なお、図1に示す回転軸線Lは、図2,3において図示されていないが左右方向に延びるものである。
また、タービン部4には、1段静翼11S、1段動翼21R及び1段タービンディスク31Rのほかにも、図2に示すように、回転軸線L(図1参照)に沿って燃焼ガス流れの下流側(図2における右側)に向けて2段静翼(不図示)、2段動翼211R、2段タービンディスク311R、3段静翼(不図示)、3段動翼212R及び3段タービンディスク312Rなども並べて設けられるが、ここでは、燃焼器3の近くに配置されて最も冷却が必要な1段静翼11S、1段動翼21R及び1段タービンディスク31Rの周辺のみについて説明する。
1 is not shown in FIGS. 2 and 3, but extends in the left-right direction.
Further, in addition to the first stage stationary blade 11S, the first stage moving blade 21R, and the first stage turbine disk 31R, the turbine unit 4 includes a combustion gas flow along a rotation axis L (see FIG. 1) as shown in FIG. To the downstream side (right side in FIG. 2), a two-stage stator blade (not shown), a two-stage rotor blade 211R, a two-stage turbine disk 311R, a three-stage stator blade (not shown), a three-stage rotor blade 212R, a three-stage turbine disk 312R, etc. Here, only the vicinity of the first stage stationary blade 11S, the first stage moving blade 21R, and the first stage turbine disk 31R which are arranged near the combustor 3 and need the most cooling will be described.

1段静翼11Sは、図2に示すように、1段動翼21Rとともに燃焼器3により生成された燃焼ガスから回転駆動力を発生させるものである。また、1段静翼11Sは、回転軸線Lを中心とする円筒状に形成されたケーシング13Sから、その径方向内側(図2における下側)、言い換えれば、燃焼ガスが流れる流路側に延びて配置されるとともに、周方向に等間隔に並んで配置された翼である。
この1段静翼11Sは、1段動翼21Rよりも燃焼器3側(図2における左側)、言い換えると、燃焼ガス流れの上流側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the first stage stationary blade 11 </ b> S generates a rotational driving force from the combustion gas generated by the combustor 3 together with the first stage moving blade 21 </ b> R. Further, the first stage stationary blade 11S extends from the casing 13S formed in a cylindrical shape centering on the rotation axis L to the inner side in the radial direction (lower side in FIG. 2), in other words, the flow path side through which the combustion gas flows. And wings arranged at equal intervals in the circumferential direction.
The first stage stationary blade 11S is arranged on the combustor 3 side (left side in FIG. 2) from the first stage moving blade 21R, in other words, on the upstream side of the combustion gas flow.

そして、1段静翼11Sにおける内周側の端部には、内側シュラウド12Sが設けられている。
内側シュラウド12Sは、1段静翼11Sの内周側の端部において周方向に延びる板状の部材であり、燃焼ガスが流れる流路の一部を形成するものである。この内側シュラウド12Sは、その内周側に配された外側隔壁部51Sに固定されている。
外側隔壁部51Sは、回転軸線Lを中心とする筒状に形成された部材であり、後述する内側隔壁部61S等とともに入口キャビティ41Cや、リムシールキャビティ43Cなどの壁面の一部を構成するものである。
An inner shroud 12S is provided at the inner peripheral end of the first stage stationary blade 11S.
The inner shroud 12S is a plate-like member extending in the circumferential direction at the inner peripheral end of the first stage stationary blade 11S, and forms a part of a flow path through which combustion gas flows. The inner shroud 12S is fixed to an outer partition wall 51S disposed on the inner peripheral side.
The outer partition wall 51S is a member formed in a cylindrical shape centering on the rotation axis L, and constitutes part of the wall surface of the inlet cavity 41C, the rim seal cavity 43C, and the like together with the inner partition wall 61S described later. It is.

1段動翼21Rは、1段静翼11Sとともに燃焼器3により生成された燃焼ガスから回転駆動力を発生させるものである。また、1段動翼21Rは、円板状に形成された1段タービンディスク31Rにおける外周面から、径方向外側(図2における上側)、言い換えると、燃焼ガスが流れる流路側に延びて配置されるとともに、周方向に等間隔に並んで配置された翼である。この1段動翼21Rは、1段静翼11Sよりも燃焼ガス流れの下流側(図2における右側)に配置されている。   The first stage blade 21R generates rotational driving force from the combustion gas generated by the combustor 3 together with the first stage stationary blade 11S. Further, the first stage blade 21R extends from the outer peripheral surface of the first stage turbine disk 31R formed in a disc shape to the outside in the radial direction (upper side in FIG. 2), in other words, the flow path side through which the combustion gas flows. And wings arranged at equal intervals in the circumferential direction. The first stage blade 21R is arranged downstream of the combustion gas flow from the first stage stationary blade 11S (the right side in FIG. 2).

この1段動翼21Rは、図3に示すように、翼部22R、プラットフォーム23R、翼取付部24R及び冷却流路25Rを備えている。
翼部22Rは、燃焼ガスの流れを受けることで回転駆動力を発生させる部分である。この翼部22Rの具体的な形状は、公知のものを採用することが可能であり、特に限定されるものではない。
プラットフォーム23Rは、翼部22Rにおける径方向内側(図3における下側)の端部に配置されている、言い換えれば、後述する翼取付部24における径方向外側の端部に配置されている。このプラットフォーム23Rは、周方向に延びており、燃焼ガスが流れる流路の一部を形成している。
As shown in FIG. 3, the first stage blade 21R includes a blade portion 22R, a platform 23R, a blade attachment portion 24R, and a cooling flow path 25R.
The blade portion 22R is a portion that generates a rotational driving force by receiving a flow of combustion gas. A specific shape of the wing portion 22R can be adopted and is not particularly limited.
The platform 23R is disposed at an end on the radially inner side (lower side in FIG. 3) of the wing 22R, in other words, is disposed at an end on the radially outer side of the wing mounting portion 24 described later. The platform 23R extends in the circumferential direction and forms part of a flow path through which combustion gas flows.

翼取付部24Rは、1段動翼21Rの径方向内側の端部をなす部分であり、1段タービンディスク31Rに嵌合される部分である。この翼取付部24Rにおける径方向内側の端部は、後述する軸方向連通路36Rの壁面の一部を構成している。
冷却流路25Rは、冷却空気を翼部22Rの内部に導き、翼部22Rの冷却を行う部分である。この冷却流路25Rは、翼取付部24Rにおける径方向内側の面に開口するとともに、翼取付部24Rから翼部22Rに延びて形成されている。なお、翼部22Rの内部における冷却流路25Rの形状や構成は、公知のものを採用することが可能であり、特に限定されるものではない。
The blade attachment portion 24R is a portion that forms an end portion on the radially inner side of the first-stage moving blade 21R, and is a portion that is fitted to the first-stage turbine disk 31R. The radially inner end of the blade attachment portion 24R constitutes a part of a wall surface of an axial communication path 36R described later.
The cooling flow path 25R is a part that guides cooling air into the blade portion 22R and cools the blade portion 22R. The cooling flow path 25R is formed on the radially inner surface of the blade attachment portion 24R and extends from the blade attachment portion 24R to the blade portion 22R. In addition, a well-known thing can be employ | adopted for the shape and structure of the cooling flow path 25R in the inside of the wing | blade part 22R, and it is not specifically limited.

1段タービンディスク31Rは、回転軸線Lを中心とする円板状の部材であり、回転軸5(図1参照)に対して回転駆動力を伝達可能に取り付けられている。この1段タービンディスク31Rは、外側隔壁部51S及び内側隔壁部61Sに対して燃焼ガス流れの下流側に間隔をあけて配置されている。そして、1段タービンディスク31Rの外周面には、前述した1段動翼21Rが周方向に等間隔に配置されている。   The first-stage turbine disk 31R is a disk-shaped member centered on the rotation axis L, and is attached to the rotation shaft 5 (see FIG. 1) so as to be able to transmit a rotational driving force. The first-stage turbine disk 31R is disposed at a distance downstream of the combustion gas flow with respect to the outer partition wall 51S and the inner partition wall 61S. The above-described first stage moving blades 21R are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the first stage turbine disk 31R.

1段タービンディスク31Rにおける径方向外側の端部は、前述した1段動翼21Rの翼取付部24Rを嵌合させる形状に形成されており、これによって、1段動翼21Rが1段タービンディスク31Rに固定されている。また、1段動翼21Rを1段タービンディスク31Rに固定した状態では、1段タービンディスク31Rの径方向外側の端部に形成された溝部と、1段動翼21Rの翼取付部24Rとによって囲まれた軸方向連通路36Rが画成されている。
この軸方向連通路36Rは、1段タービンディスク31Rにおける径方向外側の位置に配置された通路であり、回転軸線Lに沿って延びている。この軸方向連通路36Rには、冷却流路25Rの径方向内側が開口しており、これによって、軸方向連通路36Rは、冷却空気を1段動翼21Rの冷却流路25Rに導く流路をなしている。
The radially outer end of the first-stage turbine disk 31R is formed in a shape that fits the blade mounting portion 24R of the first-stage moving blade 21R described above, whereby the first-stage moving blade 21R becomes the first-stage turbine disk. It is fixed to 31R. Further, in a state where the first stage blade 21R is fixed to the first stage turbine disk 31R, a groove formed at the radially outer end of the first stage turbine disk 31R and the blade mounting portion 24R of the first stage blade 21R. An enclosed axial communication path 36R is defined.
The axial communication path 36R is a path disposed at a radially outer position in the first stage turbine disk 31R, and extends along the rotation axis L. The axial communication path 36R has an opening on the radially inner side of the cooling flow path 25R, whereby the axial communication path 36R is a flow path that guides cooling air to the cooling flow path 25R of the first stage blade 21R. I am doing.

この1段タービンディスク31Rには、冷却孔33R、ディスク流路34R及びシールアーム35Rが形成されている。
冷却孔33Rは、1段タービンディスク31Rの内部を貫通して、冷却空気を出口キャビティ42Cから1段動翼21Rの冷却流路25Rに導くように形成される孔であって、冷却空気の流路を構成するものである。
この冷却孔33Rは、1段動翼21Rと同様に周方向に等間隔に複数配列されている、言い換えれば、1段動翼21Rと同じ周方向位置に配置されている。そして、冷却孔33Rにおける一方の端部(図3における径方向内側の端部)は、後述する出口キャビティ42Cに開口され、他方の端部(図3における径方向外側の端部)は、前述した軸方向連通路36Rに開口されている。
なお、図示例の冷却孔33Rは、1段タービンディスク31Rの内部をその径方向内側から径方向外側に向けて延びて形成されているが、出口キャビティ42Cと軸方向連通路36Rとの相対的な位置に応じて適宜形成されてよい。
The first-stage turbine disk 31R is formed with a cooling hole 33R, a disk flow path 34R, and a seal arm 35R.
The cooling hole 33R penetrates the inside of the first stage turbine disk 31R and is formed so as to guide the cooling air from the outlet cavity 42C to the cooling flow path 25R of the first stage blade 21R. It constitutes a road.
A plurality of the cooling holes 33R are arranged at equal intervals in the circumferential direction similarly to the first stage blade 21R. In other words, the cooling holes 33R are arranged at the same circumferential position as the first stage blade 21R. Then, one end portion (radially inner end portion in FIG. 3) of the cooling hole 33R is opened to an outlet cavity 42C described later, and the other end portion (radially outer end portion in FIG. 3) is the same as that described above. The axial communication path 36R is opened.
The cooling hole 33R in the illustrated example is formed by extending the inside of the first stage turbine disk 31R from the radially inner side to the radially outer side, but the relative relationship between the outlet cavity 42C and the axial communication path 36R. It may be appropriately formed depending on the position.

ディスク流路34Rは、1段タービンディスク31Rの内部を回転軸線L方向に貫通して形成され、冷却空気を出口キャビティ42Cから1段動翼21Rよりも燃焼ガス流れの下流側に配された動翼(例えば図2に示す2段動翼211R、3段動翼212R)に向けて供給する流路をなしている。
シールアーム35Rは、1段タービンディスク31Rにおける燃焼ガス流れの上流側の端部から回転軸線Lに沿って内側隔壁部61Sに向けて延びる円筒状に形成されている。このシールアーム35Rは、出口キャビティ42Cの径方向外側に位置し、出口キャビティ42Cからリムシールキャビティ43Cに流れる冷却空気の流量を規制するシール構造を構成するものである。なお、シールアーム35Rは、出口キャビティ42Cの壁面の一部も構成している。
以上のように構成される1段タービンディスク31Rには、回転軸線L方向に延びる円筒状に形成された接続ロータ38Rが接続されている。接続ロータ38Rは、出口キャビティ42Cの径方向内側に位置している、言い換えれば、内側隔壁部61Sの径方向内側に間隔をあけて配されている。
The disk flow path 34R is formed so as to penetrate the inside of the first stage turbine disk 31R in the direction of the rotation axis L, and the cooling air is disposed downstream of the first stage blade 21R from the outlet cavity 42C in the combustion gas flow. A flow path is provided to supply the blades (for example, the two-stage moving blade 211R and the three-stage moving blade 212R shown in FIG. 2).
The seal arm 35R is formed in a cylindrical shape extending from the upstream end of the combustion gas flow in the first stage turbine disk 31R along the rotation axis L toward the inner partition wall 61S. The seal arm 35R is located outside the outlet cavity 42C in the radial direction, and constitutes a seal structure that regulates the flow rate of cooling air flowing from the outlet cavity 42C to the rim seal cavity 43C. The seal arm 35R also constitutes a part of the wall surface of the outlet cavity 42C.
A connecting rotor 38R formed in a cylindrical shape extending in the direction of the rotation axis L is connected to the first stage turbine disk 31R configured as described above. The connection rotor 38R is located on the radially inner side of the outlet cavity 42C, in other words, is disposed with a gap on the radially inner side of the inner partition wall 61S.

入口キャビティ41Cは、外側隔壁部51Sと内側隔壁部61Sとの間に形成される回転軸線Lを中心とした円筒状の空間であり、出口キャビティ42Cおよびリムシールキャビティ43Cに対して、燃焼ガス流れの上流側(図3における左側)に位置している。また、入口キャビティ41Cは、出口キャビティ42Cに対して径方向外側(図3における上側)に位置するとともに、リムシールキャビティ43Cに対して径方向内側(図3における下側)に配置されている。   The inlet cavity 41C is a cylindrical space centering on the rotation axis L formed between the outer partition wall portion 51S and the inner partition wall portion 61S, and the combustion gas flow with respect to the outlet cavity 42C and the rim seal cavity 43C. Is located upstream (left side in FIG. 3). Further, the inlet cavity 41C is located on the radially outer side (upper side in FIG. 3) with respect to the outlet cavity 42C, and is disposed on the radially inner side (lower side in FIG. 3) with respect to the rim seal cavity 43C.

この入口キャビティ41Cには、冷却空気を外部から入口キャビティ41Cに供給するための供給流路52Sが接続されている。
ここで、外部から供給流路52Sを通じて入口キャビティ41Cに供給される冷却空気は、例えば圧縮機2から抽気され冷却された空気である。より具体的には、入口キャビティ41Cから1段動翼21Rの冷却流路25Rに冷却空気を供給するために必要な圧力を有する圧縮空気、または、リムシールキャビティ43Cから燃焼ガスの流路に冷却空気を流出させるために必要な圧力を有する圧縮空気を、圧縮機2から抽気している。
A supply flow path 52S for supplying cooling air from the outside to the inlet cavity 41C is connected to the inlet cavity 41C.
Here, the cooling air supplied from the outside to the inlet cavity 41 </ b> C through the supply flow path 52 </ b> S is, for example, air extracted from the compressor 2 and cooled. More specifically, compressed air having a pressure required to supply cooling air from the inlet cavity 41C to the cooling flow path 25R of the first stage blade 21R, or cooling from the rim seal cavity 43C to the combustion gas flow path. Compressed air having a pressure required for causing air to flow out is extracted from the compressor 2.

出口キャビティ42Cは、内側隔壁部61S、1段タービンディスク31R及び接続ロータ38Rの間に形成される回転軸線Lを中心とした円筒状の空間である。この出口キャビティ42Cは、入口キャビティ41Cよりも燃焼ガス流れの下流側(図3における右側)に形成されている。また、出口キャビティ42Cの回転軸線L方向の位置はリムシールキャビティ43Cの位置と略同じに設定されている。さらに、出口キャビティ42Cは、入口キャビティ41C及びリムシールキャビティ43Cよりも径方向内側(図3における下側)に位置している。   The outlet cavity 42C is a cylindrical space centered on the rotation axis L formed between the inner partition wall 61S, the first stage turbine disk 31R, and the connection rotor 38R. The outlet cavity 42C is formed on the downstream side (right side in FIG. 3) of the combustion gas flow with respect to the inlet cavity 41C. Further, the position of the exit cavity 42C in the direction of the rotation axis L is set substantially the same as the position of the rim seal cavity 43C. Furthermore, the exit cavity 42C is located on the radially inner side (lower side in FIG. 3) than the entrance cavity 41C and the rim seal cavity 43C.

この出口キャビティ42Cには、前述した1段タービンディスク31Rの冷却孔33Rが接続されている。これによって、出口キャビティ42Cは動翼21Rの冷却流路25Rに連通され、冷却空気を動翼21R内に供給することができる。
また、出口キャビティ42Cには、1段タービンディスク31Rのディスク流路34Rが接続されている。これによって、冷却空気を出口キャビティ42Cから1段動翼21Rよりも燃焼ガス流れの下流側に配された動翼(例えば図2に示す2段動翼211R、3段動翼212R)に向けて供給することもできる。
さらに、この出口キャビティ42Cには、後述する内側隔壁部61Sの供給流路62Sや、出口キャビティ42Cよりも燃焼ガス流れの上流側に形成される内側隔壁部61Sと接続ロータ38Rとの間の空間44C(迂回空間44C)が接続されている。
The outlet cavity 42C is connected to the cooling hole 33R of the first-stage turbine disk 31R described above. Thus, the outlet cavity 42C is communicated with the cooling flow path 25R of the moving blade 21R, and cooling air can be supplied into the moving blade 21R.
In addition, a disk flow path 34R of the first stage turbine disk 31R is connected to the outlet cavity 42C. Thus, the cooling air is directed from the outlet cavity 42C toward the moving blades (for example, the second-stage moving blade 211R and the third-stage moving blade 212R shown in FIG. 2) that are arranged on the downstream side of the combustion gas flow from the first-stage moving blade 21R. It can also be supplied.
Further, in the outlet cavity 42C, a space between the connecting rotor 38R and a supply passage 62S of the inner partition wall 61S described later, or an inner partition wall 61S formed on the upstream side of the combustion gas flow from the outlet cavity 42C. 44C (the bypass space 44C) is connected.

内側隔壁部61Sは、図4に示すように、回転軸線Lを中心とした大略円筒状に形成され、周方向に分割される複数の隔壁分割体によって構成されている。具体的に説明すれば、本実施形態の内側隔壁部61Sは、回転軸線Lを含む仮想平面(水平分割面)において分割される二つの隔壁分割体61SA,61SBによって構成されている。これら二つの隔壁分割体61SA,61SBは、内側隔壁部61Sの径方向外側に突出して形成されるフランジ部においてボルト9によって締結される。この締結状態において、二つの隔壁分割体61SA,61SBの分割面の間に隙間は生じない。   As shown in FIG. 4, the inner partition wall 61 </ b> S is formed in a substantially cylindrical shape with the rotation axis L as the center, and is configured by a plurality of partition walls divided in the circumferential direction. If demonstrating it concretely, the inner side partition part 61S of this embodiment is comprised by two partition division body 61SA, 61SB divided | segmented in the virtual plane (horizontal division surface) containing the rotating shaft L. These two partition walls 61SA and 61SB are fastened by bolts 9 at flange portions formed to protrude radially outward of the inner partition wall portion 61S. In this fastened state, no gap is generated between the split surfaces of the two partition wall partitions 61SA and 61SB.

そして、本実施形態の内側隔壁部61Sは、図3に示すように、円筒状に形成された部分のうち燃焼ガス流れの下流側の端部に、円筒状部分の径方向外側に延びるツバ状部を形成して構成されている。
この内側隔壁部61Sは、外側隔壁部51Sの径方向内側に間隔をあけて配置されるとともに、接続ロータ38Rの径方向外側に間隔をあけて配置されている。また、内側隔壁部61Sは、1段タービンディスク31Rよりも燃焼ガス流れにおける上流側に間隔をあけて配置されている。これにより、内側隔壁部61Sは、外側隔壁部51Sとともに前述した入口キャビティ41Cを形成し、また、1段タービンディスク31R及び接続ロータ38Rとともに前述した出口キャビティ42Cや迂回空間44Cを形成している。さらに、内側隔壁部61Sは、外側隔壁部51S及び1段タービンディスク31Rとともに後述するリムシールキャビティ43Cを形成している。
As shown in FIG. 3, the inner partition wall 61S of the present embodiment has a flange shape extending radially outward of the cylindrical portion at the downstream end of the combustion gas flow in the cylindrical portion. A part is formed.
The inner partition wall 61S is disposed with a gap inward in the radial direction of the outer partition wall 51S, and is disposed with a gap in the radial outer side of the connection rotor 38R. Further, the inner partition wall 61S is disposed at an upstream side in the combustion gas flow with respect to the first stage turbine disk 31R. Accordingly, the inner partition wall 61S forms the aforementioned inlet cavity 41C together with the outer partition wall 51S, and also forms the aforementioned outlet cavity 42C and bypass space 44C together with the first stage turbine disk 31R and the connecting rotor 38R. Further, the inner partition wall 61S forms a rim seal cavity 43C described later together with the outer partition wall 51S and the first stage turbine disk 31R.

この内側隔壁部61Sには、供給流路62S、隔壁流路63S、ジャンパチューブ(連通流路)64S及び突出部65Sが形成されている。
供給流路62Sは、内側隔壁部61Sのうち燃焼ガス流れの下流側の端部において、入口キャビティ41Cから出口キャビティ42Cに向けて延びるように、内側隔壁部61Sの内部を貫通して形成されている。すなわち、供給流路62Sは、入口キャビティ41Cと出口キャビティ42Cとを相互に連通させて、冷却空気を入口キャビティ41Cから出口キャビティ42Cに供給する流路をなしている。
そして、本実施形態では、供給流路62Sが燃焼ガス流れの下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かうように傾斜している。また、出口キャビティ42Cに対する供給流路62Sの開口が、回転軸線L方向に沿って内側隔壁部61Sのうち燃焼ガス流れの下流側に向いている。このため、供給流路62Sから出口キャビティ42Cに入り込む冷却空気は、図3において矢印で示すように、回転軸線L方向に沿って燃焼ガス流れの下流側に流れることになる。
この供給流路62Sは、周方向に等間隔に配置されている。
The inner partition wall 61S is provided with a supply channel 62S, a partition channel 63S, a jumper tube (communication channel) 64S, and a protrusion 65S.
The supply flow path 62S is formed through the inside of the inner partition wall 61S so as to extend from the inlet cavity 41C toward the outlet cavity 42C at the downstream end of the combustion gas flow in the inner partition wall 61S. Yes. That is, the supply flow path 62S forms a flow path that connects the inlet cavity 41C and the outlet cavity 42C to each other and supplies cooling air from the inlet cavity 41C to the outlet cavity 42C.
In the present embodiment, the supply flow path 62S is inclined so as to go radially inward as it goes downstream of the combustion gas flow. Further, the opening of the supply flow path 62S with respect to the outlet cavity 42C faces the downstream side of the combustion gas flow in the inner partition wall 61S along the rotation axis L direction. For this reason, the cooling air entering the outlet cavity 42C from the supply flow path 62S flows to the downstream side of the combustion gas flow along the rotation axis L direction as indicated by an arrow in FIG.
The supply flow paths 62S are arranged at equal intervals in the circumferential direction.

隔壁流路63Sは、内側隔壁部61Sにおける燃焼ガス流れの上流側の端部において、入口キャビティ41Cから迂回空間44Cに向けて延びるように、内側隔壁部61Sの内部を貫通して形成されている。すなわち、隔壁流路63Sは、入口キャビティ41Cと迂回空間44Cとを相互に連通させて、冷却空気を入口キャビティ41Cから迂回空間44Cに供給する流路をなしている。
本実施形態では、隔壁流路63Sが径方向に延びて形成され、周方向に等間隔に配置されている。
The partition wall flow path 63S is formed through the inside of the inner partition wall portion 61S so as to extend from the inlet cavity 41C toward the bypass space 44C at the upstream end portion of the combustion gas flow in the inner partition wall portion 61S. . That is, the partition channel 63S is a channel that connects the inlet cavity 41C and the bypass space 44C to each other and supplies cooling air from the inlet cavity 41C to the bypass space 44C.
In the present embodiment, the partition flow paths 63S are formed to extend in the radial direction and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.

ジャンパチューブ64Sは、内側隔壁部61Sにおける燃焼ガス流れの下流側の端部において、迂回空間44Cからリムシールキャビティ43Cに向けて延びるように、内側隔壁部61Sの内部を貫通して形成されている。すなわち、ジャンパチューブ64Sは、迂回空間44Cとリムシールキャビティ43Cとを相互に連通させて、冷却空気を迂回空間44Cからリムシールキャビティ43Cに供給する流路をなしている。そして、本実施形態では、ジャンパチューブ64Sが燃焼ガス流れの下流側に向かうにしたがって径方向外側に向かうように傾斜している。
このジャンパチューブ64Sは、周方向に隣り合う供給流路62Sの間に位置するように、周方向に等間隔に配置されている。言い換えれば、ジャンパチューブ64S及び供給流路62Sは、周方向に交互に配置されている。
The jumper tube 64S is formed through the inside of the inner partition wall 61S so as to extend from the bypass space 44C toward the rim seal cavity 43C at the downstream end of the combustion gas flow in the inner partition wall 61S. . In other words, the jumper tube 64S forms a flow path that connects the bypass space 44C and the rim seal cavity 43C to each other and supplies cooling air from the bypass space 44C to the rim seal cavity 43C. In the present embodiment, the jumper tube 64S is inclined so as to go radially outward as it goes downstream of the combustion gas flow.
The jumper tubes 64S are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to be positioned between the supply flow paths 62S adjacent in the circumferential direction. In other words, the jumper tubes 64S and the supply flow paths 62S are alternately arranged in the circumferential direction.

このジャンパチューブ64Sのうちリムシールキャビティ43Cに対する開口部には、プラグ部66Sが着脱可能に取り付けられている。プラグ部66Sは、ジャンパチューブ64Sを流れる冷却空気の流量を調整するものである。すなわち、プラグ部66Sには、冷却空気が流れる絞りが形成されており、この絞りによりジャンパチューブ64Sを流れる冷却空気の流量が調整される。   A plug portion 66S is detachably attached to an opening portion of the jumper tube 64S with respect to the rim seal cavity 43C. The plug portion 66S adjusts the flow rate of the cooling air flowing through the jumper tube 64S. That is, the plug portion 66S is formed with a throttle through which cooling air flows, and the flow rate of the cooling air flowing through the jumper tube 64S is adjusted by this throttle.

突出部65Sは、内側隔壁部61Sにおける燃焼ガス流れの下流側の端部から回転軸線Lに沿って1段タービンディスク31Rに向けて延びる略円筒状に形成されている。この突出部65Sは、リムシールキャビティ43Cの径方向内側に位置するとともに、1段タービンディスク31Rのシールアーム35Rよりも径方向外側に配置されている。
そして、この突出部65Sとシールアーム35Rとの間には、出口キャビティ42Cからリムシールキャビティ43Cに流入する冷却空気の流れを遮る第1シール部67Sが設けられている。
第1シール部67Sは、突出部65Sからシールアーム35Rに向けて延びるように形成されている。第1シール部67Sの具体例としては、リーフシールや、ラビリンスシール、ブラシシール等のシール部材が挙げられるが、例えば、これらシール部材を適宜組み合わせたものでもよく、特に限定されなくてよい。
The protrusion 65S is formed in a substantially cylindrical shape that extends from the downstream end of the combustion gas flow in the inner partition wall 61S along the rotation axis L toward the first stage turbine disk 31R. The protruding portion 65S is located on the radially inner side of the rim seal cavity 43C, and is disposed on the radially outer side of the seal arm 35R of the first stage turbine disk 31R.
And between this protrusion part 65S and the seal arm 35R, the 1st seal | sticker part 67S which interrupts | blocks the flow of the cooling air which flows in into the rim seal cavity 43C from the exit cavity 42C is provided.
The first seal portion 67S is formed so as to extend from the protruding portion 65S toward the seal arm 35R. Specific examples of the first seal portion 67S include a seal member such as a leaf seal, a labyrinth seal, and a brush seal. For example, these seal members may be appropriately combined and are not particularly limited.

また、前述のように構成される内側隔壁部61Sと接続ロータ38Rとの間には、第2シール部68S及び第3シール部69Sが設けられている。
第2シール部68Sは、迂回空間44Cに開口する隔壁流路63Sの開口部とジャンパチューブ64Sの開口部との間に配置されている。この第2シール部68Sは、隔壁流路63Sから迂回空間44Cに流入した冷却空気が、燃焼ガス流れの下流側に向かって流れる冷却空気の流れを遮るシール部となっている。
A second seal portion 68S and a third seal portion 69S are provided between the inner partition wall portion 61S configured as described above and the connection rotor 38R.
The second seal part 68S is disposed between the opening part of the partition wall flow path 63S that opens to the bypass space 44C and the opening part of the jumper tube 64S. The second seal portion 68S serves as a seal portion that blocks the flow of cooling air that flows into the bypass space 44C from the partition wall channel 63S toward the downstream side of the combustion gas flow.

一方、第3シール部69Sは、迂回空間44Cに開口するジャンパチューブ64Sの開口部よりも燃焼ガス流れの下流側に位置する迂回空間44Cと出口キャビティ42Cとの境界部分に配置されている。この第3シール部69Sは、隔壁流路63Sから迂回空間44Cに流入した冷却空気のうち、第2シール部68Sを通過して燃焼ガス流れの下流側に向かって流れる冷却空気の流れを遮るシール部となっている。
これら第2シール部68S及び第3シール部69Sは、内側隔壁部61Sから接続ロータ38Rに向かって延びるように形成されている。第2シール部68S及び第3シール部69Sの具体例は、前述した第1シール部67Sと同様である。
On the other hand, the third seal portion 69S is disposed at a boundary portion between the bypass space 44C and the outlet cavity 42C located downstream of the opening of the jumper tube 64S that opens to the bypass space 44C. The third seal portion 69S is a seal that blocks the flow of the cooling air that flows into the bypass space 44C from the partition flow path 63S and flows through the second seal portion 68S toward the downstream side of the combustion gas flow. Has become a department.
The second seal portion 68S and the third seal portion 69S are formed to extend from the inner partition wall portion 61S toward the connection rotor 38R. Specific examples of the second seal portion 68S and the third seal portion 69S are the same as those of the first seal portion 67S described above.

リムシールキャビティ43Cは、1段タービンディスク31R,外側隔壁部51Sおよび内側隔壁部61Sにより囲まれた空間である。このリムシールキャビティ43Cには、前述したジャンパチューブ64Sや第1シール部67Sを通じて冷却空気が流入するようになっている。また、リムシールキャビティ43Cは、1段静翼11Sと1段動翼21Rとの隙間に連通されており、リムシールキャビティ43Cに流入した冷却空気を燃焼ガスの流路に供給できるようになっている。   The rim seal cavity 43C is a space surrounded by the first stage turbine disk 31R, the outer partition wall 51S, and the inner partition wall 61S. Cooling air flows into the rim seal cavity 43C through the jumper tube 64S and the first seal portion 67S described above. The rim seal cavity 43C communicates with the gap between the first-stage stationary blade 11S and the first-stage moving blade 21R so that the cooling air flowing into the rim seal cavity 43C can be supplied to the combustion gas flow path.

さらに、本実施形態のタービン部4は、図2〜4に示すように、環状ノズル部材81Sも備えている。
この環状ノズル部材81Sは、入口キャビティ41Cから出口キャビティ42Cに向けて流れる冷却空気に、タービンディスク31Rと同一方向に回転する旋回流を付与するものであり、供給流路62Sのうち出口キャビティ42Cに開口する開口部に設けられている。
具体的に説明すれば、環状ノズル部材81Sは、図2〜7に示すように、回転軸線Lを中心とする円環状に形成された外輪部82S、回転軸線Lを中心とする円環状に形成されるとともに外輪部82Sの径方向内側に間隔をあけて配された内輪部83S、及び、外輪部82Sと内輪部83Sとの間に配されて周方向に等間隔で配列された複数の翼形部84Sを備えており、外輪部82S及び内輪部83Sは翼形部84Sを介して一体に固定されている。そして、周方向に隣り合う翼形部84Sの間に、燃焼ガス流れの上流側から下流側に向かってタービンディスク31Rの回転方向に旋回しながら流路断面積が徐々に小さくなるTOBIノズル85Sが画成されている。
Furthermore, as shown in FIGS. 2 to 4, the turbine unit 4 of the present embodiment also includes an annular nozzle member 81 </ b> S.
The annular nozzle member 81S imparts a swirling flow that rotates in the same direction as the turbine disk 31R to the cooling air flowing from the inlet cavity 41C toward the outlet cavity 42C. It is provided in the opening that opens.
Specifically, as shown in FIGS. 2 to 7, the annular nozzle member 81 </ b> S is formed in an annular shape centered on the rotational axis L, and an outer ring portion 82 </ b> S formed in an annular shape centered on the rotational axis L. And a plurality of blades arranged between the outer ring portion 82S and the inner ring portion 83S and arranged at equal intervals in the circumferential direction. A shape portion 84S is provided, and the outer ring portion 82S and the inner ring portion 83S are integrally fixed via the airfoil portion 84S. Between the airfoil portions 84S adjacent to each other in the circumferential direction, the TOBI nozzle 85S in which the cross-sectional area of the passage gradually decreases while turning in the rotation direction of the turbine disk 31R from the upstream side to the downstream side of the combustion gas flow. It is defined.

この環状ノズル部材81Sは、内側隔壁部61Sのうち供給流路62Sの開口部に対応する位置において燃焼ガス流れの下流側の端面から窪む環状溝部70Sに嵌め込まれている。
このように内側隔壁部61Sに取り付けられる環状ノズル部材81Sは、ガスタービン1の運転中に燃焼ガス等により環状ノズル部材81S及びこれを取り付ける内側隔壁部61Sが加熱された際に、環状ノズル部材81Sに過度の応力が生じないように、以下のように構成されている。
The annular nozzle member 81S is fitted in an annular groove 70S that is recessed from the downstream end face of the combustion gas flow at a position corresponding to the opening of the supply flow path 62S in the inner partition wall 61S.
As described above, the annular nozzle member 81S attached to the inner partition wall 61S has the annular nozzle member 81S when the annular nozzle member 81S and the inner partition wall 61S to which the annular nozzle member 81S is attached are heated by the combustion gas or the like during operation of the gas turbine 1. In order to prevent excessive stress from being generated, the following structure is provided.

すなわち、環状ノズル部材81Sは、周方向に分割される複数のノズル分割体によって構成されている。なお、本実施形態の環状ノズル部材81Sは、回転軸線Lを含む仮想平面(水平分割面)において分割される二つのノズル分割体81SA,81SBによって構成されている。
また、本実施形態の環状ノズル部材81Sは、一の翼形部84SCが二つのノズル分割体81SA,81SBに分割して形成されるように、特に、一の翼形部84SCのうち回転軸線Lに沿う一の翼形部84SCの厚みが最も厚くなる位置において、二つのノズル分割体81SA,81SBに分割されている。
That is, the annular nozzle member 81S is configured by a plurality of nozzle division bodies that are divided in the circumferential direction. Note that the annular nozzle member 81S of the present embodiment is configured by two nozzle division bodies 81SA and 81SB divided on a virtual plane (horizontal division plane) including the rotation axis L.
In addition, the annular nozzle member 81S of the present embodiment is particularly configured so that the one airfoil portion 84SC is divided into two nozzle divided bodies 81SA and 81SB, and in particular, the rotation axis L of the one airfoil portion 84SC. Is divided into two nozzle division bodies 81SA and 81SB at a position where the thickness of one airfoil portion 84SC is the largest.

そして、環状ノズル部材81Sを内側隔壁部61Sの環状溝部70Sに嵌め込んだ状態においては、図5〜8に示すように、環状ノズル部材81Sの周方向に対向する二つのノズル分割体81SA,81SBの間に隙間Dが生じている。
このように二つのノズル分割体81SA,81SBの間に隙間Dが生じていることにより、ガスタービン1の運転等によって環状ノズル部材81Sが加熱されて二つのノズル分割体81SA,81SBが周方向に膨張しても、周方向に互いに対向する二つのノズル分割体81SA,81SBの分割面86S,86Sが互いに当接することを防止できる、あるいは、当接しても各ノズル分割体81SA,81SBに生じる応力を低減することができる。
When the annular nozzle member 81S is fitted in the annular groove 70S of the inner partition wall 61S, as shown in FIGS. 5 to 8, two nozzle divided bodies 81SA and 81SB that face the circumferential direction of the annular nozzle member 81S. There is a gap D between the two.
Since the gap D is generated between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB as described above, the annular nozzle member 81S is heated by the operation of the gas turbine 1 and the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB are circumferentially moved. Even if it expands, it is possible to prevent the divided surfaces 86S, 86S of the two nozzle divided bodies 81SA, 81SB facing each other in the circumferential direction from coming into contact with each other, or even if they come into contact, the stress generated in each nozzle divided body 81SA, 81SB Can be reduced.

ノズル分割体81SA,81SBの隙間Dには、該隙間Dを埋めるシール部材91Sが設けられている。
具体的に説明すれば、本実施形態のシール部材91Sは、例えば弾性変形し難い剛性の高い材料(例えば金属材料)によって板状に形成されている。
一方、二つのノズル分割体81SA,81SBには、各ノズル分割体81SA,81SBの分割面86Sから窪んで、上記シール部材91Sの一部を収容する収容凹部87Sが各々形成されている。この収容凹部87Sは、ノズル分割体81SA,81SBの径方向に延びて形成され、環状ノズル部材81Sの径方向内側及び径方向外側に開口している。さらに、本実施形態の収容凹部87Sは、環状ノズル部材81Sの径方向から見て断面矩形状に形成されている。
A seal member 91S that fills the gap D is provided in the gap D between the nozzle divided bodies 81SA and 81SB.
If it demonstrates concretely, the sealing member 91S of this embodiment is formed in plate shape with the material (for example, metal material) with high rigidity which is hard to elastically deform, for example.
On the other hand, the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB are respectively formed with receiving recesses 87S that are recessed from the divided surfaces 86S of the nozzle divided bodies 81SA and 81SB and receive a part of the seal member 91S. The housing recess 87S is formed so as to extend in the radial direction of the nozzle divided bodies 81SA and 81SB, and opens to the radial inner side and the radial outer side of the annular nozzle member 81S. Furthermore, the housing recess 87S of the present embodiment is formed in a rectangular cross section when viewed from the radial direction of the annular nozzle member 81S.

そして、板状のシール部材91Sは、その板厚方向(図7における左右方向)が回転軸線L(冷却空気の流れ方向)に沿うように、二つの収容凹部87S,87Sの両方に収容されている。言い換えれば、各収容凹部87Sにはシール部材91Sの一部が収容されている。
このように収容されるシール部材91Sのうち環状ノズル部材81Sの径方向に沿う長手寸法lは、環状ノズル部材81Sの径方向に沿う収容凹部87Sの長手寸法lと略等しくなるように設定されている。
The plate-shaped seal member 91S is accommodated in both of the two accommodating recesses 87S and 87S so that the thickness direction (the left-right direction in FIG. 7) is along the rotation axis L (the flow direction of the cooling air). Yes. In other words, a part of the seal member 91S is accommodated in each accommodating recess 87S.
The longitudinal dimension l 1 along the radial direction of the annular nozzle member 81S in the seal member 91S accommodated in this way is set to be substantially equal to the longitudinal dimension l 2 of the accommodating recess 87S along the radial direction of the annular nozzle member 81S. Has been.

また、このシール部材91Sの板厚寸法tは、回転軸線Lに沿う収容凹部87Sの幅寸法wよりも小さく設定されている。
さらに、環状ノズル部材81Sの周方向に沿うシール部材91Sの高さ寸法hは、少なくとも一つの収容凹部87Sの深さ寸法h、hよりも大きく、かつ、前記周方向に沿って互いに対向する二つの収容凹部87S,87Sの底面(底部)間の距離h(二つの収容凹部87S,87Sの深さ寸法h、hと隙間Dの寸法とを足し合わせた寸法)よりも小さく設定されている。なお、隙間Dの寸法は、熱によるノズル分割体81SA,81SBの膨張収縮によって変化するため、シール部材91Sの高さ寸法hは、二つの収容凹部87S,87Sの深さ寸法h、hを足し合わせた寸法よりも小さく設定されていることがより好ましい。
Further, the plate thickness dimension t of the seal member 91S is set smaller than the width dimension w of the housing recess 87S along the rotation axis L.
Furthermore, the height h 1 of the sealing member 91S in the circumferential direction of the annular nozzle member 81S is larger than at least the depth of one of the accommodation recess 87S h 2, h 3, and each other along the circumferential direction More than the distance h 4 between the bottom surfaces (bottom portions) of the two housing recesses 87S, 87S facing each other (the depth dimension h 2 , h 3 of the two housing recesses 87S, 87S and the dimension of the gap D) It is set small. Incidentally, the dimension of the gap D, the nozzle divided body by heat 81SA, because it changes by expansion and shrinkage of 81SB, height h 1 of the sealing member 91S, the two receiving recesses 87S, the depth of the 87S dimension h 2, h It is more preferable that the dimension is set to be smaller than the dimension obtained by adding 3 .

以上のようにシール部材91Sの寸法(特に、板厚寸法t及び高さ寸法h)が設定されることで、例えば図8(a)に示すように、二つの収容凹部87S,87Sに収容されたシール部材91Sが同一方向に向く二つの収容凹部87S,87Sの一方の内側面(図8において右側に位置する収容凹部87Sの内側面)に押し付けられている状態では、シール部材91Sと二つの収容凹部87Sの他方の内側面(図8において左側に位置する内側面)との間に、回転軸線L方向に沿う間隙dが生じる。また、シール部材91Sと収容凹部87Sの底面との間に、環状ノズル部材81Sの周方向に沿う間隙d、dが生じる。 As described above, by setting the dimensions of the seal member 91S (particularly, the plate thickness dimension t and the height dimension h 1 ), for example, as shown in FIG. 8A, the seal members 91S are accommodated in the two accommodating recesses 87S and 87S. In a state in which the sealed seal member 91S is pressed against one inner surface of the two housing recesses 87S and 87S facing in the same direction (the inner surface of the housing recess 87S positioned on the right side in FIG. 8), One of between the other inner surface of the accommodation recess 87S (inner surface located on the left side in FIG. 8), a gap d 1 along the rotation axis L direction is generated. Further, gaps d 2 and d 3 along the circumferential direction of the annular nozzle member 81S are formed between the seal member 91S and the bottom surface of the housing recess 87S.

次に、以上のように構成されるガスタービン1の一般的な運転について説明する。
ガスタービン1は、図1に示すように、圧縮機2が回転駆動されることで大気(空気)を吸入する。吸入された大気は、圧縮機2により圧縮されるとともに、燃焼器3に向けて送り出される。
燃焼器3に流入された圧縮された空気は、燃焼器3において外部から供給された燃料と混合される。空気および燃料の混合気は燃焼器3において燃焼され、燃焼熱により高温ガスが生成される。
燃焼器3において生成された高温ガスは、燃焼器3から下流のタービン部4に供給される。タービン部4は高温ガスにより回転駆動され、その回転駆動力は回転軸5に伝達される。回転軸5は、タービン部4において抽出された回転駆動力を圧縮機2や発電機に伝達する。
Next, general operation of the gas turbine 1 configured as described above will be described.
As shown in FIG. 1, the gas turbine 1 sucks air (air) when the compressor 2 is rotationally driven. The sucked air is compressed by the compressor 2 and sent out toward the combustor 3.
The compressed air flowing into the combustor 3 is mixed with fuel supplied from the outside in the combustor 3. The mixture of air and fuel is combusted in the combustor 3, and hot gas is generated by the combustion heat.
The hot gas generated in the combustor 3 is supplied from the combustor 3 to the downstream turbine unit 4. The turbine unit 4 is rotationally driven by the high-temperature gas, and the rotational driving force is transmitted to the rotary shaft 5. The rotating shaft 5 transmits the rotational driving force extracted in the turbine unit 4 to the compressor 2 and the generator.

次に、上述したようにガスタービン1の運転が実施される際に、1段動翼21Rやリムシールキャビティ43Cに対して冷却空気を供給する供給方法について説明する。
圧縮機2で圧縮された空気の一部は、冷却空気として用いるために圧縮機2から抽気されて冷却される。その後、冷却空気は、図2,3に示すように、供給流路52Sから入口キャビティ41Cに供給される。
そして、入口キャビティ41Cに供給された冷却空気の一部は、供給流路62Sに流入し、環状ノズル部材81SのTOBIノズル85S(図7参照)を通って出口キャビティ42Cに流入する。したがって、この流入の際には、冷却空気に、回転軸5や1段タービンディスク31Rと同一方向に回転する旋回流が付与される、言い換えれば、回転軸5や1段タービンディスク31Rの回転方向の流速成分が付与されることになる。
Next, a supply method for supplying cooling air to the first stage blade 21R and the rim seal cavity 43C when the operation of the gas turbine 1 is performed as described above will be described.
A part of the air compressed by the compressor 2 is extracted from the compressor 2 and cooled for use as cooling air. Thereafter, the cooling air is supplied from the supply flow path 52S to the inlet cavity 41C as shown in FIGS.
A part of the cooling air supplied to the inlet cavity 41C flows into the supply flow path 62S, and flows into the outlet cavity 42C through the TOBI nozzle 85S (see FIG. 7) of the annular nozzle member 81S. Therefore, during this inflow, a swirl flow rotating in the same direction as the rotating shaft 5 and the first stage turbine disk 31R is given to the cooling air, in other words, the rotating direction of the rotating shaft 5 and the first stage turbine disk 31R. The flow velocity component is given.

ここで、図5〜8に示すように、供給流路62S内からTOBIノズル85Sを介さずに隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込む冷却空気には旋回流が付与されないが、この隙間Dはシール部材91Sによって埋められているため、供給流路62S内の冷却空気が隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことはない。
具体的に説明すれば、板状のシール部材91Sは、供給流路62S内から環状ノズル部材81Sに向けて流れる冷却空気の流れ(図7において右方向の矢印で示す方向の流れ)によって、図8(a)に示すように、シール部材91Sが、面接触で二つの収容凹部87S,87Sの一方の内側面に押し付けられる。これにより、隙間Dが回転軸線L方向に遮断されるため、供給流路62S内の冷却空気が隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことはない。
Here, as shown in FIGS. 5 to 8, no swirl flow is given to the cooling air that flows into the exit cavity 42 </ b> C from the supply flow path 62 </ b> S through the gap D without passing through the TOBI nozzle 85 </ b> S. Since it is filled with the seal member 91S, the cooling air in the supply flow path 62S does not flow into the outlet cavity 42C through the gap D.
More specifically, the plate-like seal member 91S is formed by the flow of cooling air flowing from the supply flow path 62S toward the annular nozzle member 81S (flow in the direction indicated by the right arrow in FIG. 7). As shown in FIG. 8A, the seal member 91S is pressed against one inner surface of the two housing recesses 87S and 87S by surface contact. Accordingly, the gap D is blocked in the direction of the rotation axis L, so that the cooling air in the supply flow path 62S does not flow through the gap D into the outlet cavity 42C.

そして、前述したように旋回流が付与された出口キャビティ42C内の冷却空気は、1段タービンディスク31Rの冷却孔33Rに流入して、径方向外側に向かって流れ、軸方向連通路36Rに流入する。さらに、軸方向連通路36Rに流入した冷却空気は、回転軸線L方向に流れ、1段動翼21Rの冷却流路25Rに流入する。冷却流路25Rに流入した冷却空気は、1段動翼21Rの翼部22Rを冷却した後、例えば、燃焼ガスの流路に放出される。
また、出口キャビティ42C内の冷却空気は、1段タービンディスク31Rのディスク流路34Rにも流入し、燃焼ガス流れの下流側に流れることで、1段動翼21Rよりも燃焼ガス流れの下流側に配された動翼(例えば図2に示す2段動翼211R、3段動翼212R)にも供給される。
As described above, the cooling air in the outlet cavity 42C to which the swirling flow is applied flows into the cooling hole 33R of the first stage turbine disk 31R, flows radially outward, and flows into the axial communication path 36R. To do. Further, the cooling air flowing into the axial communication path 36R flows in the direction of the rotation axis L and flows into the cooling flow path 25R of the first stage blade 21R. The cooling air that has flowed into the cooling flow path 25R cools the blade portion 22R of the first stage moving blade 21R, and is then released, for example, into the combustion gas flow path.
The cooling air in the outlet cavity 42C also flows into the disk flow path 34R of the first stage turbine disk 31R and flows downstream of the combustion gas flow, so that the combustion gas flow is more downstream than the first stage blade 21R. Are also supplied to the moving blades (for example, the two-stage moving blade 211R and the third-stage moving blade 212R shown in FIG. 2).

さらに、入口キャビティ41Cに供給された冷却空気は、隔壁流路63Sを介して迂回空間44Cにも流入する。
迂回空間44Cに流入した冷却空気の一部は、燃焼ガス流れの上流側に向かって、言い換えると圧縮機2に向かって流れ、圧縮機2の冷却に用いられる。迂回空間44Cに流入した残りの冷却空気は、第2シール部68S側(燃焼ガス流れの下流側)に向かって流れる。
Furthermore, the cooling air supplied to the inlet cavity 41C also flows into the bypass space 44C via the partition wall flow path 63S.
A part of the cooling air flowing into the bypass space 44C flows toward the upstream side of the combustion gas flow, in other words, toward the compressor 2, and is used for cooling the compressor 2. The remaining cooling air flowing into the bypass space 44C flows toward the second seal portion 68S (downstream of the combustion gas flow).

さらに、第2シール部68Sを通過した冷却空気は、ジャンパチューブ64Sに流入する冷却空気と、第3シール部69Sに向かって流れる冷却空気とに分かれ、ジャンパチューブ64Sに流入した冷却空気は、プラグ部66Sの絞りを通過してリムシールキャビティ43Cに流入する。また、リムシールキャビティ43Cには、出口キャビティ42Cから第1シール部67Sを通過した冷却空気が流入する。
そして、リムシールキャビティ43C内の冷却空気は、1段静翼11Sおよび1段動翼21Rの隙間から燃焼ガスの流路に流出する。
Furthermore, the cooling air that has passed through the second seal portion 68S is divided into cooling air that flows into the jumper tube 64S and cooling air that flows toward the third seal portion 69S, and the cooling air that flows into the jumper tube 64S is plugged It passes through the restriction of the portion 66S and flows into the rim seal cavity 43C. The cooling air that has passed through the first seal portion 67S flows into the rim seal cavity 43C from the exit cavity 42C.
Then, the cooling air in the rim seal cavity 43C flows out from the gap between the first stage stationary blade 11S and the first stage rotor blade 21R into the combustion gas flow path.

以上説明したように、本実施形態の構成によれば、供給流路62S内の冷却空気が隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことが防止されるため、TOBIノズル85Sによって旋回流が付与された冷却空気における回転方向の流速成分が、隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込む冷却空気によって減速されることがない。すなわち、供給流路62Sから出口キャビティ42Cに入り込む冷却空気の旋回流が、隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込む冷却空気によって乱されることを抑制できる。   As described above, according to the configuration of the present embodiment, since the cooling air in the supply flow path 62S is prevented from flowing into the outlet cavity 42C through the gap D, a swirl flow is applied by the TOBI nozzle 85S. The flow velocity component in the rotating direction of the cooling air is not decelerated by the cooling air flowing into the exit cavity 42C through the gap D. That is, it is possible to suppress the swirling flow of the cooling air entering the outlet cavity 42C from the supply flow path 62S from being disturbed by the cooling air flowing into the outlet cavity 42C through the gap D.

また、本実施形態の構成によれば、入口キャビティ41Cから迂回空間44Cに流入した冷却空気は、ジャンパチューブ64Sによってリムシールキャビティ43Cに流入するように促される。言い換えれば、旋回流が付与されていない冷却空気が、迂回空間44Cから出口キャビティ42Cに流入することを抑制できる。したがって、供給流路62Sから出口キャビティ42Cに入り込む冷却空気の旋回流が、迂回空間44Cから出口キャビティ42Cへの冷却空気の流入によって乱されることも抑制できる。   Further, according to the configuration of the present embodiment, the cooling air that has flowed into the bypass space 44C from the inlet cavity 41C is urged to flow into the rim seal cavity 43C by the jumper tube 64S. In other words, it is possible to suppress the cooling air to which the swirl flow is not applied from flowing into the exit cavity 42C from the bypass space 44C. Therefore, it is possible to suppress the swirling flow of the cooling air entering the outlet cavity 42C from the supply flow path 62S from being disturbed by the inflow of the cooling air from the bypass space 44C to the outlet cavity 42C.

以上のことから、供給流路62S内から旋回流を付与された状態で出口キャビティ42Cに流入する冷却空気の周方向の流速成分は、冷却孔33Rの出口キャビティ42C側の開口における回転速度と等しい、または、近い速度になるため、冷却空気は冷却孔33Rに対してエネルギ損失(ポンピングロス)の発生を抑制しながら流入することができる。すなわち、ガスタービン1の性能低下を抑制することができる。   From the above, the circumferential flow velocity component of the cooling air flowing into the outlet cavity 42C in a state where the swirling flow is applied from the supply flow path 62S is equal to the rotational speed at the opening of the cooling hole 33R on the outlet cavity 42C side. Alternatively, since the speed becomes close, the cooling air can flow into the cooling hole 33R while suppressing the generation of energy loss (pumping loss). That is, the performance degradation of the gas turbine 1 can be suppressed.

また、本実施形態の構成によれば、同一のシール部材91Sが二つの収容凹部87S,87Sの両方に収容されることで、シール部材91Sの位置が保持されているため、シール部材91Sを接着等によりノズル分割体81SA,81SBに固定しなくても、シール部材91Sが、供給流路62Sから隙間Dに流れ込む冷却空気の流れによって、隙間Dから出口キャビティ42C側に抜け落ちてしまうことを防止できる。   Further, according to the configuration of the present embodiment, since the same seal member 91S is accommodated in both of the two accommodating recesses 87S and 87S, the position of the seal member 91S is held, so the seal member 91S is bonded. Even if it is not fixed to the nozzle divided bodies 81SA and 81SB by the above, it is possible to prevent the seal member 91S from dropping out from the gap D to the outlet cavity 42C side due to the flow of cooling air flowing into the gap D from the supply flow path 62S. .

さらに、本実施形態の構成によれば、シール部材91Sと収容凹部87Sの内面との間には、例えば図8(a)に示すように、回転軸線L方向に沿う間隙d、及び、環状ノズル部材81Sの周方向に沿う間隙d、dが存在するため、例えば図8(b)に示すように、二つのノズル分割体81SA,81SBが冷却空気の流れ方向(図8(b)における左右方向)に互いにずれようとする際、すなわち、二つの収容凹部87S,87Sの相対位置が冷却空気の流れ方向にずれようとする際には、シール部材91Sが、二つの収容凹部87S,87Sに収容された状態を保持しながら、環状ノズル部材81Sの周方向に対して冷却空気の流れ方向に傾斜することができる。これにより、二つの収容凹部87S,87Sの相対位置の前記流れ方向へのずれを許容することができる。 Further, according to the configuration of the present embodiment, between the inner surface of the sealing member 91S and the accommodating recess 87S, for example, as shown in FIG. 8 (a), the gap d 1 along the rotational axis L and the annular Since there are gaps d 2 and d 3 along the circumferential direction of the nozzle member 81S, for example, as shown in FIG. 8B, the two nozzle division bodies 81SA and 81SB are in the flow direction of the cooling air (FIG. 8B). When the relative position of the two housing recesses 87S and 87S tends to shift in the flow direction of the cooling air, the seal member 91S has two housing recesses 87S and 87S. While maintaining the state accommodated in 87S, it can incline in the flow direction of cooling air with respect to the circumferential direction of the annular nozzle member 81S. Thereby, the shift | offset | difference to the said flow direction of the relative position of two accommodating recessed parts 87S and 87S can be accept | permitted.

したがって、二つのノズル分割体81SA,81SBが冷却空気の流れ方向に互いにずれようとする際に、板状のシール部材91Sや収容凹部87Sに応力が生じることを抑制できる。したがって、シール部材91Sが弾性変形し難い剛性の高い材料によって形成されても、シール部材91Sや収容凹部87Sの保護を図ることが可能となる。
また、シール部材91Sが前述のように斜めに傾斜しても、シール部材91Sは二つの収容凹部87S,87Sに収容された状態に保持されるため、シール部材91Sが剛性の高い材料によって形成されても、このシール部材91Sによって、二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことを防止できる。
Therefore, when the two nozzle division bodies 81SA and 81SB try to shift from each other in the flow direction of the cooling air, it is possible to suppress the stress from being generated in the plate-shaped seal member 91S and the housing recess 87S. Therefore, even if the seal member 91S is formed of a highly rigid material that is not easily elastically deformed, the seal member 91S and the housing recess 87S can be protected.
Further, even if the seal member 91S is inclined as described above, the seal member 91S is held in the two receiving recesses 87S and 87S, so that the seal member 91S is formed of a highly rigid material. However, it is possible to prevent the seal member 91S from flowing into the outlet cavity 42C through the gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB.

さらに、本実施形態の構成では、回転軸線Lに沿う一の翼形部84SCの厚みが最も厚くなる部分において、二つのノズル分割体81SA,81SBに分割されるため、一の翼形部84SCの厚みが最も厚くなる部分にシール部材91Sが設けられることになる。このため、例えば、回転軸線Lに沿うシール部材91Sの厚み(板厚寸法t)や収容凹部87Sの幅(幅寸法w)、また環状ノズル部材81Sの周方向に沿う収容凹部87Sの深さ(深さ寸法h、h)を大きく設定する等して、シール部材91Sによって二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dを埋める領域を最大限に確保することが可能となる。したがって、冷却空気が二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことをより確実に防ぐことができる。 Further, in the configuration of the present embodiment, the portion of the one airfoil portion 84SC along the rotation axis L is divided into the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB at the portion where the thickness is the thickest. The seal member 91S is provided at the portion where the thickness is the thickest. For this reason, for example, the thickness (plate thickness dimension t) of the seal member 91S along the rotation axis L, the width (width dimension w) of the accommodating recess 87S, and the depth of the accommodating recess 87S along the circumferential direction of the annular nozzle member 81S ( For example, by setting the depth dimensions h 2 and h 3 ) to be large, it is possible to secure the maximum area for filling the gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB by the seal member 91S. Therefore, it is possible to more reliably prevent the cooling air from flowing into the outlet cavity 42C through the gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB.

〔第二実施形態〕
次に、図9を参照して本発明の第二実施形態について説明する。なお、この実施形態では、シール部材91Sの構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図9に示すように、本実施形態のシール部材91Sは、第一実施形態と同様の断面矩形の板状に形成されている。そして、本実施形態のシール部材91Sには、冷却空気の流れ方向下流側に向くシール部材91Sの面から、シール部材91Sの板厚方向に膨出する一対の突起部92S,92Sが形成されている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, since only the configuration of the seal member 91S is different from that of the first embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 9, the seal member 91 </ b> S of the present embodiment is formed in a plate shape having a rectangular cross section similar to the first embodiment. The seal member 91S of this embodiment is formed with a pair of protrusions 92S and 92S that bulge in the plate thickness direction of the seal member 91S from the surface of the seal member 91S facing the downstream side in the cooling air flow direction. Yes.

各突起部92S,92Sは、環状ノズル部材81Sの径方向から見て半円状に形成されている、具体的には、環状ノズル部材81Sの径方向(シール部材91Sの長手方向であり、図5における左右方向)に延びる半円柱状に形成されている。これら一対の突起部92S,92Sは、シール部材91Sの高さ方向(図9(a)における上下方向)の両端の角部を含むように形成されている。これにより、シール部材91Sのうち冷却空気の流れ方向下流側に位置する二つの角部が丸みを帯びている。   Each projecting portion 92S, 92S is formed in a semicircular shape when viewed from the radial direction of the annular nozzle member 81S. Specifically, the radial direction of the annular nozzle member 81S (the longitudinal direction of the seal member 91S is shown in FIG. 5 in the left-right direction). The pair of protrusions 92S and 92S are formed so as to include corners at both ends in the height direction (vertical direction in FIG. 9A) of the seal member 91S. Thereby, two corners located on the downstream side in the flow direction of the cooling air in the sealing member 91S are rounded.

以上のように本実施形態の構成では、例えば図9(a)に示すように、二つの収容凹部87S,87Sの冷却空気の流れ方向に沿う相対位置が一致している場合には、供給流路62S内から隙間Dに流れ込む冷却空気の流れ(図9において右方向に向かう流れ)によって、丸みを帯びた各突起部92Sの先端が二つの収容凹部87S,87Sの一方の内側面に押し付けられる。このように各突起部92Sが前記一方の内側面に密着することで、隙間Dが回転軸線L方向に遮断されるため、第一実施形態の場合と同様に、供給流路62S内の冷却空気が隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことはない。   As described above, in the configuration of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 9A, when the relative positions of the two housing recesses 87S and 87S along the flow direction of the cooling air coincide, Due to the flow of cooling air flowing into the gap D from the inside of the passage 62S (the flow toward the right in FIG. 9), the tip of each rounded projection 92S is pressed against one inner surface of the two housing recesses 87S, 87S. . Since the protrusions 92S are brought into close contact with the one inner surface in this way, the gap D is blocked in the direction of the rotation axis L, so that the cooling air in the supply flow path 62S is the same as in the first embodiment. Does not flow through the gap D into the outlet cavity 42C.

一方、例えば図9(b),(c)に示すように、二つの収容凹部87S,87Sが冷却空気の流れ方向に互いにずれて、シール部材91Sが第一実施形態(図8(b)参照)と同様に傾斜した場合には、少なくとも一方の突起部92Sが収容凹部87Sの一方の内側面に押し付けられることになる。
具体的に説明すれば、図9(b)に示すように、二つの収容凹部87S,87Sのずれが大きい場合には、一方の突起部92S(図示例では上側の突起部92S)のみが収容凹部87Sの一方の内側面に押し付けられる。また、図9(c)に示すように、二つの収容凹部87S,87Sのずれが小さい場合には、両方の突起部92Sが二つの収容凹部87Sの一方の内側面に押し付けられる。
On the other hand, as shown in FIGS. 9B and 9C, for example, the two housing recesses 87S and 87S are shifted from each other in the flow direction of the cooling air, and the seal member 91S is the first embodiment (see FIG. 8B). ), The at least one protrusion 92S is pressed against one inner surface of the housing recess 87S.
More specifically, as shown in FIG. 9B, when the displacement between the two housing recesses 87S and 87S is large, only one projection 92S (upper projection 92S in the illustrated example) is accommodated. It is pressed against one inner surface of the recess 87S. As shown in FIG. 9C, when the displacement between the two housing recesses 87S and 87S is small, both the protrusions 92S are pressed against one inner surface of the two housing recesses 87S.

すなわち、本実施形態の構成によれば、二つの収容凹部87S,87Sのずれによってシール部材91Sが傾斜しても、例えば第一実施形態(図8(b))のように、冷却空気の流れ方向下流側に位置するシール部材91Sの鋭利な角部が収容凹部87Sの一方の内側面に片当たりする場合と比較して、突起部92Sによって丸みを帯びた角部と収容凹部87Sの一方の内側面との密着性が向上する。したがって、全体が板状に形成されたシール部材91Sである上、二つの収容凹部87S,87Sが冷却空気の流れ方向に互いにずれても、冷却空気が二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことを、より確実に防止できる。
特に、本実施形態の構成では、冷却空気の流れ方向下流側に位置するシール部材91Sの二つの角部に、丸みを帯びた突起部92Sが形成されていることで、二つの収容凹部87S,87Sのずれによってシール部材91Sが傾斜した際に、二つの突起部92Sの両方を当接させることができるため、冷却空気が隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことを、さらに確実に防止することができる。
そして、本実施形態の構成では、上述した効果のほか、第一実施形態と同様の効果も奏する。
That is, according to the configuration of the present embodiment, even if the seal member 91S is inclined due to the displacement of the two housing recesses 87S, 87S, for example, as in the first embodiment (FIG. 8B), the flow of cooling air Compared with the case where the sharp corner of the seal member 91S located on the downstream side in the direction hits one inner surface of the housing recess 87S, the corner rounded by the protrusion 92S and one of the housing recess 87S Adhesion with the inner surface is improved. Therefore, the sealing member 91S is formed in a plate shape as a whole, and even if the two receiving recesses 87S and 87S are displaced from each other in the flow direction of the cooling air, the cooling air has a gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB. It is possible to more reliably prevent the air from flowing into the outlet cavity 42C.
In particular, in the configuration of the present embodiment, since the rounded protrusions 92S are formed at the two corners of the seal member 91S located on the downstream side in the cooling air flow direction, the two housing recesses 87S, When the seal member 91S is inclined due to the deviation of 87S, both the two protrusions 92S can be brought into contact with each other, so that the cooling air can be further reliably prevented from flowing into the outlet cavity 42C through the gap D. be able to.
And in the structure of this embodiment, there exists an effect similar to 1st embodiment besides the effect mentioned above.

なお、上記第二実施形態の構成では、冷却空気の流れ方向下流側に位置するシール部材91Sの二つの角部が丸みを帯びているが、これに限ることは無く、一対の突起部92S,92Sを用いずにこれら二つの角部が丸みを帯びていてもよい。さらに、冷却空気の流れ方向下流側に位置するシール部材91Sの二つの角部のうち一方のみが丸みを帯びていてもよい。
また、例えば、冷却空気の流れ方向上流側に位置するシール部材91Sの二つの角部が、丸みを帯びていてもよい。
さらに、上述した第一、第二実施形態の構成では、シール部材91Sが弾性変形し難い剛性の高い材料によって形成されるとしたが、例えば弾性変形可能な弾性体によって構成されてもよい。
In the configuration of the second embodiment, the two corners of the seal member 91S located on the downstream side in the cooling air flow direction are rounded. However, the present invention is not limited to this, and the pair of protrusions 92S, These two corners may be rounded without using 92S. Furthermore, only one of the two corners of the seal member 91S located on the downstream side in the flow direction of the cooling air may be rounded.
Further, for example, two corners of the seal member 91S located on the upstream side in the flow direction of the cooling air may be rounded.
Furthermore, in the configuration of the first and second embodiments described above, the seal member 91S is formed of a highly rigid material that is not easily elastically deformed. However, the seal member 91S may be configured of an elastic body that can be elastically deformed, for example.

〔第三〜第五実施形態〕
次に、図10〜12を参照して本発明の第三〜第五実施形態について説明する。なお、これらの実施形態では、シール部材91Sの構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図10に示すように、第三実施形態のシール部材91Sは、例えばゴム等のように弾性変形可能な弾性体によって構成されており、環状ノズル部材81Sの径方向(図10において紙面の直交方向)に延びる柱状に形成されている。なお、図示例のシール部材91Sは、環状ノズル部材81Sの径方向に直交する断面(図10に示す断面)で円形あるいは楕円形に形成されているが、これに限ることは無く、例えば第一実施形態と同様の板状に形成されてもよい。
[Third to fifth embodiments]
Next, third to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In these embodiments, only the configuration of the seal member 91S is different from that of the first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 10, the seal member 91 </ b> S of the third embodiment is configured by an elastic body that can be elastically deformed, such as rubber, for example, and the radial direction of the annular nozzle member 81 </ b> S ). In addition, the sealing member 91S in the illustrated example is formed in a circular shape or an elliptical shape in a cross section (the cross section shown in FIG. 10) orthogonal to the radial direction of the annular nozzle member 81S. You may form in the same plate shape as embodiment.

また、図11に示すように、第四実施形態のシール部材91Sは、環状ノズル部材81Sの径方向に直交する断面(図11に示す断面)で、C字状に形成されている。
さらに、図12に示すように、第五実施形態のシール部材91Sは、環状ノズル部材81Sの径方向に直交する断面(図12に示す断面)で、E字状に形成されている。
これら図11,12に示すシール部材91Sは、例えば金属材料などからなる板状部材を湾曲させて形成されたものであり、断面C字状あるいは断面E字状という形状によってバネ性を有することで弾性変形可能とされた弾性体をなしている。すなわち、図11,12に示すシール部材91Sは、所謂CシールあるいはEシールを構成している。
このように、C字状あるいはE字状に形成されたシール部材91Sは、図11,12に示す断面におけるシール部材91Sの開口部93Sが、冷却空気の流れ方向上流側(図11,12における左側)に開口するように、二つの収容凹部87S,87Sに収容されている。
Further, as shown in FIG. 11, the seal member 91S of the fourth embodiment is formed in a C shape with a cross section (cross section shown in FIG. 11) orthogonal to the radial direction of the annular nozzle member 81S.
Furthermore, as shown in FIG. 12, the seal member 91S of the fifth embodiment is formed in an E shape with a cross section (cross section shown in FIG. 12) orthogonal to the radial direction of the annular nozzle member 81S.
The seal member 91S shown in FIGS. 11 and 12 is formed by bending a plate-like member made of, for example, a metal material, and has a spring property by a shape of a C-shaped cross section or an E-shaped cross section. It is an elastic body that can be elastically deformed. That is, the seal member 91S shown in FIGS. 11 and 12 constitutes a so-called C seal or E seal.
As described above, the seal member 91S formed in a C shape or an E shape has the opening 93S of the seal member 91S in the cross section shown in FIGS. 11 and 12 upstream in the cooling air flow direction (in FIGS. 11 and 12). It is accommodated in the two accommodating recesses 87S and 87S so as to open to the left side).

そして、図10〜12に示すシール部材91Sは、いずれも二つの収容凹部87S,87Sに収容されるとともに、環状ノズル部材81Sの周方向(図10〜12において上下方向)に圧縮変形(弾性変形)した状態で、二つのノズル分割体81SA,81SBによって挟み込まれるように配置されている。なお、これらシール部材91Sは、回転軸線L方向(図10〜12において左右方向)にも圧縮変形された状態で各収容凹部87S,87Sに収容されてもよいが、これに限ることは無い。   10-12 are both housed in the two housing recesses 87S, 87S, and are compressed (elastically deformed) in the circumferential direction (vertical direction in FIGS. 10-12) of the annular nozzle member 81S. ) In such a state that it is sandwiched between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB. In addition, although these sealing members 91S may be accommodated in each accommodation recessed part 87S and 87S in the state compressed and deformed also in the rotation axis L direction (left-right direction in FIGS. 10-12), it is not restricted to this.

これら第三〜第五実施形態の構成によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、第三〜第五実施形態の構成によれば、いずれもシール部材91Sの弾性力によって二つの収容凹部87S,87Sの底面に密着するため、供給流路62S内の冷却空気が二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dを通過して出口キャビティ42Cに流れ込むことを確実に防止できる。また、シール部材91Sが弾性変形可能な弾性体であるため、ノズル分割体81SA、81SBの熱変形(膨張収縮)による隙間Dの寸法変化に追従して密着性の低下を防止できる。
また、第四、第五実施形態の構成によれば、シール部材91Sの開口部93Sが冷却空気の流れ方向上流側に開口するように、シール部材91Sが配されているため、供給流路62Sから隙間Dに入り込む冷却空気の流れがシール部材91Sの内側に流入することで、シール部材91Sを収容凹部87Sの内面に押し付けることができる。したがって、シール部材91Sと収容凹部87Sの内面との密着性向上を図り、冷却空気が二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dを通って出口キャビティ42Cに流れ込むことを、より確実に防止することができる。
According to the configurations of the third to fifth embodiments, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Furthermore, according to the configuration of the third to fifth embodiments, since the sealing member 91S is in close contact with the bottom surfaces of the two receiving recesses 87S and 87S, the cooling air in the supply flow path 62S is provided with two nozzles. It is possible to reliably prevent the air from flowing into the exit cavity 42C through the gap D between the divided bodies 81SA and 81SB. In addition, since the seal member 91S is an elastic body that can be elastically deformed, it is possible to follow the dimensional change of the gap D due to the thermal deformation (expansion and contraction) of the nozzle divided bodies 81SA and 81SB and prevent the adhesion from being lowered.
Further, according to the configuration of the fourth and fifth embodiments, since the seal member 91S is arranged so that the opening 93S of the seal member 91S opens upstream in the flow direction of the cooling air, the supply flow path 62S. Since the flow of the cooling air entering the gap D from the inside flows into the inside of the seal member 91S, the seal member 91S can be pressed against the inner surface of the housing recess 87S. Therefore, the adhesion between the sealing member 91S and the inner surface of the housing recess 87S is improved, and the cooling air is more reliably prevented from flowing into the outlet cavity 42C through the gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB. Can do.

なお、上記第三〜第五実施形態のようにシール部材91Sが弾性体によって構成される場合、例えばシール部材91Sを二つのノズル分割体81SA,81SBの一方のみに接着等によって固定してもよいし、例えば固定せずに、シール部材91Sを圧縮変形(弾性変形)させた状態で、二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dに挿入しておくだけでも、シール部材91Sの弾性力によってシール部材91Sを二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dに保持することも可能である。
したがって、シール部材91Sの一部を収容する収容凹部87Sは、例えば図13,14に示すように、一方のノズル分割体81SAのみに形成されてもよいし、例えば図15に示すように、形成されなくてもよい。
In addition, when the sealing member 91S is configured by an elastic body as in the third to fifth embodiments, for example, the sealing member 91S may be fixed to only one of the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB by adhesion or the like. For example, even if the sealing member 91S is compressed and deformed (elastically deformed) without being fixed, the sealing member 91S can be sealed by the elastic force of the sealing member 91S only by being inserted into the gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB. It is also possible to hold the member 91S in the gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB.
Accordingly, the housing recess 87S that houses a part of the seal member 91S may be formed only in one nozzle division 81SA as shown in FIGS. 13 and 14, for example, as shown in FIG. It does not have to be done.

ここで、図13に示すシール部材91Sは、所謂ブラシシールであり、例えば板状に形成された基台94Sと、基台94Sに植えつけられた多数の針状あるいは毛状のものからなるブラシ本体部95Sとを備えて構成されている。
この構成では、シール部材91Sの基台94Sが、一方のノズル分割体81SAに形成された収容凹部87Sに嵌め込まれる等して収容・固定されている。そして、この収容状態では、ブラシ本体部95Sが基台94Sから他方のノズル分割体81SBの分割面86Sに向けて延び、押し付けられている。この押し付け状態では、ブラシ本体部95Sが例えば撓むように弾性変形することになる。
図13に示す構成によれば、前述した第三〜第五実施形態の場合と同様に、他方のノズル分割体81SBに押し付けられたブラシ本体部95Sの弾性力によって、隙間Dを冷却空気の流れ方向に遮断するため、供給流路62S内の冷却空気が隙間Dを通過して出口キャビティ42Cに流れ込むことを確実に防止できる。
Here, the seal member 91S shown in FIG. 13 is a so-called brush seal, for example, a base 94S formed in a plate shape, and a brush made of many needles or hairs planted on the base 94S. The main body 95S is provided.
In this configuration, the base 94S of the seal member 91S is housed and fixed by being fitted into the housing recess 87S formed in the one nozzle divided body 81SA. And in this accommodation state, the brush main-body part 95S is extended and pressed toward the division | segmentation surface 86S of the other nozzle division body 81SB from the base 94S. In this pressed state, the brush body 95S is elastically deformed so as to be bent, for example.
According to the configuration shown in FIG. 13, similarly to the third to fifth embodiments described above, the flow of cooling air flows through the gap D by the elastic force of the brush main body portion 95S pressed against the other nozzle divided body 81SB. Therefore, the cooling air in the supply flow path 62S can be reliably prevented from passing through the gap D and flowing into the outlet cavity 42C.

また、図14に示すシール部材91Sは、所謂リーフシールであり、例えば板状に形成された基台94Sと、基台94Sに植えつけられた複数のシート状体96Sとを備えて構成されている。
この構成では、シール部材91Sの基台94Sが、一方のノズル分割体81SAの収容凹部87Sに嵌め込まれる等して収容・固定されている。この収容状態では、複数のシート状体96Sが、冷却空気の流れ方向(図14において左右方向)に配列されている。また、複数のシート状体96Sの突出方向の先端は、他方のノズル分割体81SBの分割面86Sに押し付けられて、撓むように弾性変形している。なお、複数のシート状体96Sは、その先端が冷却空気の流れ方向上流側に向くように撓み変形することが好ましい。
図14に示す構成によれば、図13の場合と同様の効果を奏する。また、複数のシート状体96Sは、その先端が冷却空気の流れ方向上流側に向くように撓み変形していることで、隙間Dに流れ込む冷却空気の流れによって、シート状体96Sの先端と他方のノズル分割体81SBの分割面86Sとの間に間隙が生じることを確実に防止できる。
14 is a so-called leaf seal, and includes, for example, a base 94S formed in a plate shape and a plurality of sheet-like bodies 96S planted on the base 94S. Yes.
In this configuration, the base 94S of the seal member 91S is housed and fixed by being fitted into the housing recess 87S of the one nozzle divided body 81SA. In this accommodated state, the plurality of sheet-like bodies 96S are arranged in the cooling air flow direction (left-right direction in FIG. 14). The leading ends of the plurality of sheet-like bodies 96S in the protruding direction are pressed against the dividing surface 86S of the other nozzle divided body 81SB and elastically deformed so as to bend. In addition, it is preferable that the plurality of sheet-like bodies 96S bend and be deformed so that the front ends thereof face upstream in the flow direction of the cooling air.
According to the configuration shown in FIG. 14, the same effects as in the case of FIG. Further, the plurality of sheet-like bodies 96S are bent and deformed so that the leading ends thereof are directed upstream in the flow direction of the cooling air, so that the leading end of the sheet-like body 96S and the other end are caused by the flow of cooling air flowing into the gap D. It is possible to reliably prevent a gap from being formed between the nozzle division body 81SB and the division surface 86S.

そして、図15に示すシール部材91Sは、冷却空気の流れ方向に延びる板状部材の中間部分が、環状ノズル部材81Sの周方向(図15において上方向)に膨出するように湾曲変形されたものであり、これによって、少なくとも環状ノズル部材81Sの周方向に弾性変形可能となっている。
なお、この構成では、例えばシール部材91Sの延在方向の一端が、他方のノズル分割体81SBの分割面86Sに接着等によって固定されてもよいし、あるいは、シール部材91Sの延在方向の中間部分が、一方のノズル分割体81SAの分割面86Sに固定されてもよい。また、この構成では、例えばシール部材91Sをノズル分割体81SA,81SBに固定せずに、シール部材91Sを圧縮変形(弾性変形)させた状態で、二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dに挿入することで、シール部材91Sの弾性力によってシール部材91Sを隙間Dに保持してもよい。
The sealing member 91S shown in FIG. 15 is curved and deformed so that an intermediate portion of the plate-like member extending in the cooling air flow direction swells in the circumferential direction (upward in FIG. 15) of the annular nozzle member 81S. Accordingly, it can be elastically deformed at least in the circumferential direction of the annular nozzle member 81S.
In this configuration, for example, one end in the extending direction of the seal member 91S may be fixed to the dividing surface 86S of the other nozzle divided body 81SB by adhesion or the like, or in the middle in the extending direction of the seal member 91S. The portion may be fixed to the dividing surface 86S of one nozzle divided body 81SA. In this configuration, for example, the seal member 91S is not fixed to the nozzle divided bodies 81SA and 81SB, but the seal member 91S is compressed and deformed (elastically deformed), and the gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB is formed. By inserting, the sealing member 91S may be held in the gap D by the elastic force of the sealing member 91S.

図15に示す構成によれば、図13,14の場合と同様に、シール部材91Sが、その弾性力によって二つのノズル分割体81SA,81SBの分割面86Sに密着するため、供給流路62S内の冷却空気が二つのノズル分割体81SA,81SBの隙間Dを通過して出口キャビティ42Cに流れ込むことを確実に防止できる。
なお、図15に示すシール部材91Sは、収容凹部87Sの無い分割面86Sに設けられることに限らず、例えば、ノズル分割体81SA、81SBの少なくとも一方に設けた収容凹部87Sに嵌め込まれるようにして設けられてもよい。
According to the configuration shown in FIG. 15, as in the case of FIGS. 13 and 14, the seal member 91 </ b> S comes into close contact with the dividing surface 86 </ b> S of the two nozzle divided bodies 81 </ b> SA and 81 </ b> SB by its elastic force. Can be reliably prevented from flowing through the gap D between the two nozzle divided bodies 81SA and 81SB and flowing into the outlet cavity 42C.
Note that the seal member 91S shown in FIG. 15 is not limited to being provided on the dividing surface 86S without the accommodating recess 87S, and is fitted into the accommodating recess 87S provided in at least one of the nozzle divided bodies 81SA and 81SB, for example. It may be provided.

以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した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できる。
例えば、上述した全ての実施形態の環状ノズル部材81Sは、冷却空気を回転軸線L方向に通過させるように形成されているが、これに限ることはなく、供給流路62Sから出口キャビティ42Cに入り込む冷却空気の流れの向きに応じて適宜形成されてよい。
Although the details of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the annular nozzle member 81S of all the embodiments described above is formed so as to allow the cooling air to pass in the direction of the rotation axis L, but is not limited thereto, and enters the outlet cavity 42C from the supply flow path 62S. It may be appropriately formed according to the direction of the cooling air flow.

具体的に説明すれば、例えば、出口キャビティ42Cに対する供給流路62Sの開口部が、内側隔壁部61Sの径方向内側に開口する場合には、供給流路62Sから出口キャビティ42Cに入り込む冷却空気も径方向内側に流れることになる。そして、この場合、環状ノズル部材81Sは、冷却空気を径方向内側に通過させるとともに1段タービンディスク31Rと同一方向に回転する旋回流を付与するように形成されればよい。このような構成であっても、上述した全ての実施形態(図8〜15に示す構成)のようにシール部材91Sを設けることは可能である。   More specifically, for example, when the opening of the supply flow path 62S with respect to the outlet cavity 42C opens to the inner side in the radial direction of the inner partition wall 61S, the cooling air entering the outlet cavity 42C from the supply flow path 62S also It will flow radially inward. In this case, the annular nozzle member 81S may be formed so as to allow the cooling air to pass radially inward and to impart a swirl flow that rotates in the same direction as the first stage turbine disk 31R. Even with such a configuration, it is possible to provide the seal member 91S as in all the embodiments described above (configurations shown in FIGS. 8 to 15).

また、ノズル分割体81SA,81SBに形成されてシール部材91Sを収容する収容凹部87Sは、断面矩形状に形成されることに限らず、少なくともシール部材91Sの一部を収容・保持できるように形成されていれば、任意の断面形状に形成されていてよい。
さらに、環状ノズル部材81Sは、二つのノズル分割体81SA,81SBによって構成されることに限らず、三つ以上のノズル分割体によって構成されてもよい。
また、上記実施形態のガスタービン1には、リムシールキャビティ43Cや迂回空間44C、隔壁流路63S、ジャンパチューブ64Sが形成されているが、特に形成されなくても構わない。
The housing recess 87S that is formed in the nozzle division bodies 81SA and 81SB and accommodates the seal member 91S is not limited to be formed in a rectangular cross section, and is formed so that at least a part of the seal member 91S can be accommodated and held. If it is, it may be formed in an arbitrary cross-sectional shape.
Furthermore, the annular nozzle member 81S is not limited to being constituted by the two nozzle division bodies 81SA and 81SB, but may be constituted by three or more nozzle division bodies.
In the gas turbine 1 according to the above embodiment, the rim seal cavity 43C, the bypass space 44C, the partition wall flow path 63S, and the jumper tube 64S are formed.

1…ガスタービン、2…圧縮機(圧縮部)、3…燃焼器(燃焼部)、11S…1段静翼(静翼)、21R…1段動翼(動翼)、25R…冷却流路、31R…1段タービンディスク(タービンディスク)、33R…冷却孔、41C…入口キャビティ(第1入口空間)、42C…出口キャビティ(第2入口空間)、61S…内側隔壁部(筒状仕切り部)、62S…供給流路、81S…環状ノズル部材、81SA,81SB…ノズル分割体、84S…翼形部、84SC…一の翼形部、85S…TOBIノズル、86S…分割面、87S…収容凹部、91S…シール部材、92S…突起部、D…隙間、L…回転軸線(軸線) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine, 2 ... Compressor (compression part), 3 ... Combustor (combustion part), 11S ... 1st stage stationary blade (stator blade), 21R ... 1st stage | paragraph moving blade (blade), 25R ... Cooling flow path, 31R ... 1-stage turbine disk (turbine disk), 33R ... Cooling hole, 41C ... Inlet cavity (first inlet space), 42C ... Outlet cavity (second inlet space), 61S ... Inner partition wall (tubular partition), 62S ... Supply flow path, 81S ... annular nozzle member, 81SA, 81SB ... nozzle divided body, 84S ... airfoil part, 84SC ... one airfoil part, 85S ... TOBI nozzle, 86S ... split surface, 87S ... accommodating recess, 91S ... Seal member, 92S ... projection, D ... gap, L ... rotation axis (axis)

Claims (8)

外周部に複数の動翼が周方向に並んで取り付けられるとともに、軸線まわりに回転自在に支持されたタービンディスクと、
該タービンディスクの内部を貫通するように形成されて、前記動翼内部の冷却流路に冷却媒体を供給する冷却孔と、
前記軸線を中心とする円筒状に形成されて、外部から前記冷却媒体が供給される第1入口空間、及び、前記冷却孔に連通される第2入口空間を区画する筒状仕切り部と、
該筒状仕切り部の内部を前記第1入口空間から前記第2入口空間に向けて延びるとともに前記冷却媒体を前記第1入口空間から前記第2入口空間に供給する供給流路と、
前記軸線を中心とする円環状に形成されるとともに、前記供給流路のうち前記第2入口空間側の開口部に設けられて、前記第1入口空間から前記第2入口空間に向けて前記軸線方向に流れる前記冷却媒体に、前記タービンディスクと同一方向に回転する旋回流を付与する環状ノズル部材とを備え、
前記環状ノズル部材が、周方向に分割される複数のノズル分割体により構成され、
周方向に隣り合う二つのノズル分割体の隙間に、該隙間を前記軸線方向に遮断するように埋めるシール部材が設けられていることを特徴とするタービンの冷却構造。
A plurality of rotor blades are attached to the outer periphery side by side in the circumferential direction, and a turbine disk that is rotatably supported around an axis,
A cooling hole that is formed so as to penetrate the inside of the turbine disk, and that supplies a cooling medium to a cooling flow path inside the rotor blade;
A cylindrical partition section that is formed in a cylindrical shape centered on the axis, and that defines a first inlet space to which the cooling medium is supplied from the outside, and a second inlet space that communicates with the cooling hole;
A supply flow path that extends from the first inlet space toward the second inlet space and supplies the cooling medium from the first inlet space to the second inlet space;
The axis is formed in an annular shape centering on the axis, and is provided in an opening on the second inlet space side in the supply flow path, and the axis extends from the first inlet space toward the second inlet space. An annular nozzle member that imparts a swirling flow that rotates in the same direction as the turbine disk to the cooling medium flowing in a direction ;
The annular nozzle member is constituted by a plurality of nozzle division bodies that are divided in the circumferential direction,
A cooling structure for a turbine, wherein a seal member is provided in a gap between two nozzle division bodies adjacent in the circumferential direction so as to fill the gap in the axial direction .
前記二つのノズル分割体のうち少なくとも一方のノズル分割体に、他方のノズル分割体と共に前記隙間を画成する当該一方のノズル分割体の分割面から窪んで、前記シール部の一部を収容する収容凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のタービンの冷却構造。   The at least one nozzle divided body of the two nozzle divided bodies is recessed from the dividing surface of the one nozzle divided body that defines the gap together with the other nozzle divided body, and accommodates a part of the seal portion. The turbine cooling structure according to claim 1, wherein an accommodation recess is formed. 前記収容凹部が、前記二つのノズル分割体に形成され、
前記シール部材が二つの前記収容凹部に収容されていることを特徴とする請求項2に記載のタービンの冷却構造。
The housing recess is formed in the two nozzle divided bodies,
The turbine cooling structure according to claim 2, wherein the seal member is housed in the two housing recesses.
前記シール部材は、板状に形成されるとともに、前記シール部材の板厚方向が前記供給流路から前記隙間に流れ込む前記冷却媒体の流れ方向に沿うように、前記二つの収容凹部に収容され、
前記冷却媒体の流れ方向に沿う前記収容凹部の幅寸法が、前記シール部材の板厚寸法よりも大きく設定され、
前記周方向に沿って互いに対向する前記二つの収容凹部の底部間の距離が、前記周方向に沿う前記シール部材の高さ寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項3に記載のタービンの冷却構造。
The seal member is formed in a plate shape, and is housed in the two housing recesses such that the thickness direction of the seal member is along the flow direction of the cooling medium flowing into the gap from the supply flow path,
The width dimension of the accommodating recess along the flow direction of the cooling medium is set larger than the plate thickness dimension of the seal member,
The distance between the bottoms of the two housing recesses facing each other along the circumferential direction is set to be larger than the height dimension of the seal member along the circumferential direction. Turbine cooling structure.
板状に形成された前記シール部材のうち少なくとも前記冷却媒体の流れ方向下流側に位置する角部のうち少なくとも一つが丸みを帯びていることを特徴とする請求項4に記載のタービンの冷却構造。   5. The turbine cooling structure according to claim 4, wherein at least one of corner portions located on the downstream side in the flow direction of the cooling medium of the sealing member formed in a plate shape is rounded. . 前記シール部材が、弾性変形可能な弾性体によって構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のタービンの冷却構造。   The turbine cooling structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the seal member is formed of an elastic body that is elastically deformable. 前記環状ノズル部材が、その周方向に配列されて前記冷却媒体に前記旋回流を付与する複数の翼形部を備え、
一の翼形部が、前記二つのノズル分割体に分割して形成され、
前記供給流路から前記隙間に流れ込む前記冷却媒体の流れ方向に沿う前記一の翼形部の厚みが最も厚くなる部分において、前記一の翼形部が分割されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のタービンの冷却構造。
The annular nozzle member includes a plurality of airfoils arranged in the circumferential direction to impart the swirl flow to the cooling medium;
One airfoil is formed by dividing the two nozzle divided bodies,
The one airfoil part is divided in a portion where the thickness of the one airfoil part along the flow direction of the cooling medium flowing into the gap from the supply flow path is the thickest. The turbine cooling structure according to any one of claims 1 to 6.
空気を吸入して圧縮する圧縮部と、圧縮された空気および外部から供給された燃料からなる混合気を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼部と、生成された燃焼ガスから回転駆動力を抽出するタービン部と、を備え、
前記タービン部に、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の冷却構造が設けられていることを特徴とするガスタービン。
A compression unit that sucks and compresses air, a combustion unit that generates a combustion gas by burning a mixture of compressed air and fuel supplied from the outside, and a rotational driving force is extracted from the generated combustion gas And a turbine part
A gas turbine, wherein the turbine cooling structure according to any one of claims 1 to 7 is provided in the turbine section.
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