JP6580494B2

JP6580494B2 - 排気フレーム

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Publication number: JP6580494B2
Application number: JP2016011010A
Authority: JP
Inventors: 拓也武田; 哲哉中村; 川合　亮; 亮川合; 健治七瀧
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: EP3196422A1; US20170211424A1; CN106996321B; KR20170088296A; EP3196422B1; US10422249B2; KR101981379B1; CN106996321A; JP2017129107A

Description

本発明は、ガスタービンの排気フレームに関する。

近年、ガスタービンの効率を向上させるべく、燃焼温度を上昇させることが求められている。ガスタービンの燃焼温度が上昇すると、それに伴ってタービン排気の温度も上昇するため、タービン排気が流入する排気フレームの温度も上昇し得る。従って、排気フレームを効率よく冷却し、排気フレームの保全性を確保する必要がある。

排気フレームを冷却する方法として、冷却供給孔を介して排気フレーム内に供給された冷却空気をストラットとストラットカバーとの間に形成されたストラット間スペースを介してタービンの最終段ホイールスペースに導く方法がある（特許文献１等を参照）。

特開２００５−８３１９９号公報

ストラット間スペースは、燃焼ガスの流れる方向において冷却供給孔や最終段ホイールスペースよりも下流側の位置で、燃焼ガスの流路を跨いで伸びるストラットを覆うように筒状に形成される。従って、ストラット間スペースの冷却供給孔から最も近い部分（以下、手前側スペース）を経由する場合の流路長に比べて、冷却供給孔から最も遠い部分（以下、奥側スペース）を経由する場合の流路長のほうが長くなる。一般的に、流路を流れる冷却空気の圧力損失は流路長が短いほど小さくなり、冷却空気の供給圧力が一定の場合、圧力損失が小さいほど冷却空気の流量は増加する。そのため、特許文献１では、手前側スペースを経由する冷却空気の流量が増加し、奥側スペースを経由する冷却空気の流量が減少する。

奥側スペースを経由する冷却空気の流量が減少すると、奥側スペースの入口付近の流路内で冷却空気が淀み易くなる。この場合、奥側スペースの入口付近において排気フレームの冷却効率が低下する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、排気フレームの冷却効率の低下を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、タービンの燃焼ガスの出口に接続する排気フレームであって、内周ケーシングと、前記内周ケーシングの外周側を覆い、前記内周ケーシングとの間に前記タービンの最終段ホイールスペースに接続する環状の内周冷却流路を形成する内周ディフューザと、前記内周ディフューザの外周側を覆い、前記内周ディフューザとの間に前記燃焼ガスの排気流路を形成する外周ディフューザと、前記外周ディフューザの外周側を覆い、前記外周ディフューザとの間に環状の外周冷却流路を形成する外周ケーシングと、前記排気流路を跨いで前記内周ケーシング及び前記外周ケーシングを連結するストラットと、前記内周ディフューザ及び前記外周ディフューザを連結すると共に、前記ストラットを覆い前記ストラットとの間に前記内周冷却流路及び前記外周冷却流路を繋ぐ環状の連絡流路を形成するストラットカバーと、前記外周冷却流路の前記連絡流路よりも前記燃焼ガスの流れ方向の上流側の位置に設けた冷却空気の導入孔とを備え、前記導入孔から前記外周冷却流路に導入された冷却空気が、前記連絡流路及び前記内周冷却流路を経由して最終段ホイールスペースに流出するように、冷却空気の流路が形成された排気フレームにおいて、前記燃焼ガスの流れ方向において前記ストラットの中心線よりも下流側の位置で前記外周冷却流路の壁面に設けた連通孔を備え、前記導入孔から前記連絡流路の入口に向かって前記外周冷却流路を流れる冷却空気の一部が前記連通孔を介して前記外周冷却流路から流出するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、排気フレームの冷却効率の低下を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る排気フレームを備えるガスタービンの一構成例を表す図である。本発明の第１実施形態に係る排気フレームの概略構成図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の矢視断面図である。図２のＩＶ−ＩＶ線の矢視断面図である。比較例に係る排気フレームの概略構成図である。図５のＶＩ−ＶＩ線の矢視断面図である。本発明の第２実施形態に係る排気フレームの概略構成図である。本発明の第３実施形態に係る排気フレームの概略構成図である。

＜第１実施形態＞
（構成）
１．ガスタービン
図１は、本実施形態に係る排気フレームを備えるガスタービンの一構成例を表す図である。本実施形態に係る排気フレームは、例えば、地上に設置されて主に発電に使用される重構造型ガスタービンに適用される。

図１に示すように、ガスタービン１００は、圧縮機１、燃焼器２、タービン３及び排気フレーム４を備えている。本実施形態では、圧縮機１とタービン３は、シャフト（不図示）により相互に連結されている。圧縮機１は、タービン３により回転駆動され、吸気部５を介して吸い込まれた空気６を圧縮して高圧空気（燃焼空気）を生成し、燃焼器２に供給する。燃焼器２は、圧縮機１から供給された高圧空気と燃料系統（不図示）から供給された燃料とを混合して燃焼し、高温の燃焼ガス７を生成してタービン３に供給する。タービン３は、燃焼器２から供給された燃焼ガス７が膨張することにより回転駆動される。タービン３又は圧縮機１には、負荷機器（不図示）が連結されている。本実施形態では、負荷機器としてタービン３に発電機が連結され、タービン３の回転動力から圧縮機１を駆動するための動力を差し引いた動力が発電機で電力に変換される。タービン３を駆動した燃焼ガス７は、タービン排気として排気フレーム４に流入し、排気フレーム４及び排気ダクト（不図示）を介して大気に放出される。

２．排気フレーム
排気フレーム４は、タービン３の燃焼ガス７の流れ方向の下流側に設けられ、タービン３の燃焼ガス７の出口と排気ダクトを接続している。以下、燃焼ガス７の流れ方向の上流、下流を単に「上流」、「下流」と言う。

図２は本実施形態に係る排気フレームの概略構成図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の矢視断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る排気フレーム４は、ケーシング９、上流側ディフューザ１０、ストラット１１、ストラットカバー１２、下流側ディフューザ１３及び連通孔２４を備えている。

ケーシング９は、排気フレーム４の周壁の一部を構成している。ケーシング９は、内周ケーシング９Ａ及び外周ケーシング９Ｂを備え、内部に環状の空間を形成している。上流側ディフューザ１０は、ケーシング９内に収容されている。上流側ディフューザ１０は、内周ディフューザ１０Ａ及び外周ディフューザ１０Ｂを備えている。

内周ケーシング９Ａは、ケーシング９の内周壁を構成する円すい面状の部材である。

内周ディフューザ１０Ａは、内周ケーシング９Ａの外周側を覆うように形成された円すい面状の部材であり、上流側ディフューザ１０の内周壁を構成している。内周ケーシング９Ａ及び内周ディフューザ１０Ａの上流側には、タービン３の最終段動翼２７を備える最終段ホイール２５が設けられている。内周ケーシング９Ａ及び内周ディフューザ１０Ａは、その上流側の端部と最終段ホイール２５との間にスペース（最終段ホイールスペース）２１を確保するように最終段ホイール２５から下流側に離間している。内周ディフューザ１０Ａと内周ケーシング９Ａとの間に形成される環状の空間は、排気フレーム４内に供給された冷却空気が流れる流路（内周冷却流路）１６を構成している。内周冷却流路１６は、最終段ホイールスペース２１に接続している。

外周ディフューザ１０Ｂは、内周ディフューザ１０Ａの外周側を覆うように形成された円すい面状の部材であり、上流側ディフューザ１０の外周壁を構成している。内周ディフューザ１０Ａと外周ディフューザ１０Ｂとの間に形成される環状の空間は、タービン３からの燃焼ガス７が流れる流路（排気流路）１８を構成している。

外周ケーシング９Ｂは、外周ディフューザ１０Ｂの外周側を覆うように形成された円すい面状の部材であり、ケーシング９の外周壁を構成している。外周ディフューザ１０Ｂと外周ケーシング９Ｂとの間に形成される環状の空間は、排気フレーム４内に供給された冷却空気が流れる流路（外周冷却流路）１９を構成している。外周冷却流路１９は、冷却媒体供給孔１５を備えている。冷却媒体供給孔１５は、外周冷却流路１９の連絡流路２２（後述する）よりも上流側の位置に設けられた冷却空気の導入孔である。本実施形態では、圧縮機１（図１を参照）で生成された高圧空気の一部を抽気し、冷却空気２３として冷却媒体供給孔１５を介して排気フレーム４に供給している。

ストラット１１は、内周ディフューザ１０Ａ及び外周ディフューザ１０Ｂにおける下流側の位置で排気流路１８を跨ぐように設けられており、内周ケーシング９Ａ及び外周ケーシング９Ｂを連結している。先に説明した外周ケーシング９Ｂはタービン架台（不図示）に支持されており、このストラット１１は、外周ケーシング９Ｂに対して内周ケーシング９Ａを支持する役割を果たしている。ストラット１１は、内周ケーシング９Ａの周方向に沿って等間隔に複数（本実施形態では、６つ）設けられている。図３に示すように、本実施形態では、ストラット１１は、内周ケーシング９Ａからケーシング９の径方向（内周ケーシング９Ａから外周ケーシング９Ｂに向かう方向）に放射状に延びている。但し、ストラット１１は、内周ケーシング９Ａからケーシング９の径方向に対して周方向に傾斜して設けられても良い。

図２に示すように、ストラットカバー１２は、内周ディフューザ１０Ａ及び外周ディフューザ１０Ｂを連結すると共に、タービン３の回転方向（周方向）に延びる断面で見てストラット１１の外周側を覆うように設けられている。ストラット１１とストラットカバー１２との間に形成される環状の空間は、内周冷却流路１６及び外周冷却流路１９を繋ぐ流路（連絡流路）２２を構成している。

下流側ディフューザ１３は、上流側ディフューザ１０に対して下流側にフランジ２０を介して連結されている。外周冷却流路１９の下流側の端部は、互いに連結された外周ディフューザ１０Ｂ及び下流側ディフューザ１３のフランジ２０で閉止されている。下流側ディフューザ１３は、内周ディフューザ１３Ａ及び外周ディフューザ１３Ｂを備えている。内周ディフューザ１３Ａ及び外周ディフューザ１３Ｂは、ラッパ形に形成され互いの間に形成される環状の空間を下流側で径方向外側に転向させた部材であり、それぞれ下流側ディフューザ１３の内周壁及び外周壁を構成している。下流側ディフューザ１３内には、ターンベーン２６が少なくとも１つ（本実施形態では、２つ）設けられている。ターンベーン２６は、腹側面（正圧面、つまり凹状に窪んだ面）を外周ディフューザ１３Ｂ側に、背側面（負圧面、つまり凸状に出っ張った面）を内周ディフューザ１３Ａ側に向けるようにして設けられている。

連通孔２４は、燃焼ガス７の流れ方向においてストラット１１のタービン径方向に延びる中心線Ｘよりも下流側の位置で外周冷却流路１９の壁面に設けられている。本実施形態では、連通孔２４は、ストラット１１の後縁１１Ｂより下流側、具体的には外周ディフューザ１０Ｂ及び下流側ディフューザ１３を連結するフランジ２０に設けられており、その連通孔２４を介して外周冷却流路１９を下流側ディフューザ１３の外部の空間、つまり作動流体、冷却空気、シール空気等のガスタービンにおける流体の系統の外部に接続している。なお、連通孔２４の位置については、ストラット１１の中心線Ｘよりも後流側に配置することが重要であるが、ストラット１１の後縁１１Ｂよりも下流側に配置することにより、冷却流路内の淀み域（詳細は後述）をより低減することができる。また、図３に示すように、本実施形態では、連通孔２４は周方向に複数設けられている。連通孔２４の周方向ピッチは外周冷却流路１９を横切るストラット１１の周方向ピッチよりも短く設定してあり、隣接するストラット１１間の位置に連通孔２４が少なくとも１つ配置されるようにしてある。本実施形態では、タービン軸方向から見て、各ストラット１１に対応する位置と隣接するストラット１１の中間位置にそれぞれ連通孔２４が設けられている。本実施形態では、隣接するストラット１１間に連通孔２４を１つ設けているが、連通孔２４を複数設けても良い。この場合、連通孔２４の周方向ピッチは一定でも良いが、例えばストラット１１間の中央付近で密、ストラット１１の付近で疎となるように連通孔２４を配置する等、連通孔２４の分布に偏りを持たせても良い。本実施形態では、各連通孔２４の開口面積が等しくなるようにしてあるが、各連通孔２４の開口面積は周方向に異なるように設定されていても良い。連通孔２４の合計開口面積は、排気フレーム４に供給された冷却空気２３の大部分がフランジ２０で遮られ、連通孔２４から流出する冷却空気２３の流量がガスタービン効率に与える影響を無視できる程度（例えば、冷却空気２３の３％程度）に抑えられるように設定されている。連通孔２４は、例えばネジ穴にする等してプラグ等により閉止可能に形成されている。

（動作）
本実施形態に係る排気フレーム４に供給された冷却空気２３の流れについて説明する。

燃焼器２で生成される燃焼ガス７は、大気圧に比べて高圧（例えば、２ＭＰａ程度）の状態でタービン３に流入し、タービン３の各段で仕事をしながら圧力及び温度を低下させ、最終段動翼２７を通過して排気流路１８に流入する（図２を参照）。排気流路１８に流入する際の燃焼ガス７は、大気圧より低い圧力（例えば、０．０９ＭＰａ程度）にまで低下している。排気流路１８に流入した燃焼ガス７は、排気流路１８を下流側（出口側）に流れる過程で減速し大気圧程度まで回復する。

冷却空気２３は、圧縮機１で生成された高圧空気の一部を抽気したものであり、高圧（例えば、０．１１ＭＰａ程度）の状態で冷却媒体供給孔１５から外周冷却流路１９に供給される。排気流路１８に流入する燃焼ガス７は大気圧に比べて低圧になるため、外周冷却流路１９に供給された冷却空気２３は、排気流路１８の内部圧力との圧力差により、外周冷却流路１９、連絡流路２２及び内周冷却流路１６を流れて最終段ホイールスペース２１を介して排気流路１８を流れる燃焼ガス７に合流する。このようにして、ケーシング９、上流側ディフューザ１０、ストラット１１及びストラットカバー１２に沿って冷却空気２３が折り返して流れることで、ケーシング９、上流側ディフューザ１０、ストラット１１及びストラットカバー１２が効果的に冷却される。なお、本実施形態においては、圧縮機１の抽気を冷却空気２３として用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えばブロワなど他の供給源を用いることも可能である。

（効果）
（１）図５は比較例に係る排気フレームの概略構成図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線の矢視断面図である。比較例に係る排気フレームでは、外周冷却流路Ｆ１に供給された冷却空気Ａは、外周冷却流路Ｆ１から連絡流路Ｆ２に流入し、連絡流路Ｆ２を通って内周冷却流路Ｆ３に流入し、内周冷却流路Ｆ３を通って排気流路Ｅに流入する。ここで、外周ディフューザＤの連絡流路Ｆ２のストラットＳの前縁１１Ａ側を経由する内回りの流路（つまり、図５のａ，ｂ，ｅ，ｆ点を経由する流路）の流路長に比べて、連絡流路２２のストラットＳの後縁１１Ｂ側を経由する外回りの流路（つまり、図５のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ点を経由する流路）の流路長が長くなる。そのため、内回りの流路を流れる冷却空気Ａの流量に対して外回りの流路を流れる冷却空気Ａの流量が少なくなる。つまり、外回りして連絡流路Ｆ２のストラットＳの後縁１１Ｂ側に流入する冷却空気Ａの流速が減少し、図６に示すように、連絡流路Ｆ２の隣接するストラットＳ間の後縁１１Ｂ側の入口付近で冷却空気Ａの淀み域Ｐが生じ、これが排気フレームの冷却効率の低下要因となり得る。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線の矢視断面図である。図４に示すように、本実施形態では、外周ディフューザ１０Ｂ及び下流側ディフューザ１３を連結するフランジ２０に外周冷却流路１９を下流側ディフューザ１３の外部の空間と接続する連通孔２４を設けている。外周冷却流路１９の内部圧力は下流側ディフューザ１３の外部の空間に対して高くなっているため、外周冷却流路１９の下流側の端部まで到達した冷却空気２３は、大部分がフランジ２０に遮られて連絡流路２２に流出するが、一部が連通孔２４に吸引される。これにより、外周冷却流路１９のストラット１１の後縁１１Ｂ付近の冷却空気２３の流れを促進し、外回りしてストラット１１の後縁１１Ｂ側の連絡流路２２に流れ込む冷却空気２３の流量、流速を増加させることができる。すなわち、比較例である図６に示した淀み域Ｐを流通させる冷却空気２３の流量を増加させることができ、この領域の冷却効率の低下を抑制することが可能となる。特に、外周冷却流路１９における淀み域は、前述の外回りの流路、つまりストラットの中心線Ｘよりも下流側に形成されやすいため、ストラット１１の中心線Ｘよりも下流側に連通孔２４を配置することで、この課題に対応した解決策とすることができる。また、連通孔２４の位置をストラット１１の後縁１１Ｂよりも下流側とすることで、冷却空気２３の流量が増加して流通する領域が広がり、淀み域をより減少させることができる。加えて、本実施形態では、隣接するストラット１１間の位置に連通孔２４を設けているので、連絡流路２２の隣接するストラット１１間の後縁１１Ｂ側の入口付近で発生し易い冷却空気２３の淀みを効果的に解消することができる。

（２）比較例に係る排気フレームのように連通孔が設けられていない場合、フランジＧに連通孔を設けることで、本実施形態に係る排気フレーム４とすることができる。このように、本実施形態に係る排気フレーム４は、既存の排気フレームに対し簡単な作業を施すことにより容易に得られる。

（３）本実施形態では、外周冷却流路１９を下流側ディフューザ１３の外部の空間と接続する連通孔２４を設けることで排気フレーム４の冷却性能を向上させることができるため、高耐熱材料を用いずとも排気フレーム４の保全性を確保することができる。従って、高価な高耐熱性の材料を用いて排気フレームを製造する場合に比べて、製造コストの増加を抑制することができる。

（４）排気フレームの温度上昇を抑制する方法として、冷却空気の流量を増加させる方法又はストラットの数を増加させる方法が考えられる。しかし、前者の方法では、圧縮機から抽気した高圧空気を冷却空気の供給源とする場合、主流ガスの流量が減少するためガスタービンの出力が減少し、効率が低下する。ブロワ等の他の要素を冷却空気の供給源とする場合でも、ブロワの容量を増加させる必要があるためコストが増加する。また、冷却空気の流量を増加させても連絡流路の下流側の入口付近で冷却空気が淀み易くなるのは変わらないため、単純に冷却空気を増加させるだけでは排気フレームの温度上昇を抑制することは困難である。後者の方法では、ストラットの数を増加させて連絡流路の流路面積を増やすことで冷却空気が淀み難くなり、排気フレームの温度上昇を抑制することができるが、ディフューザを流れる燃焼ガスの流れに干渉するストラットの数が増加することで、ディフューザの性能が低下する可能性がある。

これに対し、本実施形態では、冷却空気の流量を増加させたりストラットの数を増加させることなく、フランジ２０にガスタービン効率に影響を与えることのない程度の大きさの連通孔２４を設けることで排気フレーム４の冷却効率の低下を抑制しているので、ガスタービン効率の低下を回避することができ、コストの増加を抑制することができる。加えて、ディフューザの性能の低下も回避することができる。

（５）本実施形態では、連通孔２４を閉止可能に形成しているので、例えば、外周冷却流路１９内で冷却空気２３の淀みが発生しないような環境の場合、連通孔２４を閉止することにより、冷却空気２３の下流側ディフューザ１３の外部の空間への放出を抑止することができる。

＜第２実施形態＞
（構成）
図７は、本実施形態に係る排気フレームの概略構成図である。図７において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態に係る排気フレーム１０４は、連通孔の位置が第１実施形態に係る排気フレーム４と異なる。その他の構成は、第１実施形態に係る排気フレーム４と同様である。

本実施形態では、連通孔２８は、燃焼ガス７の流れ方向においてストラット１１のタービン径方向に延びる中心線Ｘよりも下流側（図示の例ではストラット１１の後縁より下流側）の位置で外周ディフューザ１０Ｂに設けられており、この連通孔２８を介して外周冷却流路１９を排気流路１８に接続している。

外周冷却流路１９を流れる冷却空気２３は大気圧より高い圧力、排気流路１８を流れる燃焼ガス７は大気圧より低い圧力であるため、外周冷却流路１９の内部圧力は排気流路１８の内部圧力に対して高くなっている。従って、外周冷却流路１９の下流側の端部まで到達した冷却空気２３は、大部分が連絡流路２２に流入するが、一部が連通孔２８に吸引されて排気流路１８を流れる燃焼ガス７に合流する。これにより、外周冷却流路１９のストラット１１の後縁付近の冷却空気２３の流れを促進し、外回りして連絡流路２２に流れ込む冷却空気２３の流量、流速が増加する。

（効果）
本実施形態では、第１実施形態と同様の効果に加えて以下の効果が得られる。

本実施形態では、連通孔２８を外周ディフューザ１０Ｂに設けているので、外周冷却流路１９を流れて外周ディフューザ１０Ｂを冷却した冷却空気２３を下流側ディフューザ１３の外部の空間ではなく排気流路１８に合流させることができる。従って、ガスタービン１００から外部の空間に放出される熱量（放散熱量）を抑制することができる。

また、本実施形態では、フランジ２０よりも厚みの小さい外周ディフューザ１０Ｂに連通孔２８を設けているので、第１実施形態に比べてより容易に連通孔を設けることができる。

＜第３実施形態＞
（構成）
図８は、本実施形態に係る排気フレームの概略構成図である。図８において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態に係る排気フレーム２０４は、連通孔の位置が第１実施形態に係る排気フレーム４と異なる。その他の構成は、第１実施形態に係る排気フレーム４と同様である。

本実施形態では、連通孔２９は、燃焼ガス７の流れ方向においてストラット１１のタービン径方向に延びる中心線Ｘよりも下流側の位置で外周ケーシング９Ｂに設けられており、外周ケーシング９Ｂを介して外周冷却流路１９を外周ケーシング９Ｂの外部の空間に接続している。

外周冷却流路１９を流れる冷却空気２３は大気圧より高い圧力、外周ケーシング９Ｂの外部の空間は大気圧であるため、外周冷却流路１９の内部圧力は外周ケーシング９Ｂの外部の空間に対して高くなっている。従って、外周冷却流路１９の下流側の端部まで到達した冷却空気２３は、大部分が連絡流路２２に流入するが、一部が連通孔２９に吸引される。これにより、外周冷却流路１９のストラット１１の後縁付近の冷却空気２３の流れを促進し、外回りして連絡流路２２に流れ込む冷却空気２３の流量、流速が増加する。

（効果）
本実施形態のように、連通孔２９を外周ケーシング９Ｂに設けた場合でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜その他＞
本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えたり、各実施形態の構成の一部を削除することも可能である。

上述した各実施形態では、連通孔２４を周方向に複数設けた構成を例示した。しかしながら、本発明の本質的効果は、排気フレームの冷却効率の低下を抑制することであり、この本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、連通孔２４を周方向に１つ設ける構成としても良い。

３タービン
４排気フレーム
７燃焼ガス
９Ａ内周ケーシング
９Ｂ外周ケーシング
１０Ａ内周ディフューザ
１０Ｂ外周ディフューザ
１１ストラット
１２ストラットカバー
１６内周冷却流路
１８排気流路
１９外周冷却流路
２１最終段ホイールスペース
２２連絡流路
２４，２８，２９連通孔

Claims

タービンの燃焼ガスの出口に接続する排気フレームであって、
内周ケーシングと、
前記内周ケーシングの外周側を覆い、前記内周ケーシングとの間に前記タービンの最終段ホイールスペースに接続する環状の内周冷却流路を形成する内周ディフューザと、
前記内周ディフューザの外周側を覆い、前記内周ディフューザとの間に前記燃焼ガスの排気流路を形成する外周ディフューザと、
前記外周ディフューザの外周側を覆い、前記外周ディフューザとの間に環状の外周冷却流路を形成する外周ケーシングと、
前記排気流路を跨いで前記内周ケーシング及び前記外周ケーシングを連結するストラットと、
前記内周ディフューザ及び前記外周ディフューザを連結すると共に、前記ストラットを覆い前記ストラットとの間に前記内周冷却流路及び前記外周冷却流路を繋ぐ環状の連絡流路を形成するストラットカバーと、
前記外周冷却流路の前記連絡流路よりも前記燃焼ガスの流れ方向の上流側の位置に設けた冷却空気の導入孔とを備え、
前記導入孔から前記外周冷却流路に導入された冷却空気が、前記連絡流路及び前記内周冷却流路を経由して最終段ホイールスペースに流出するように、冷却空気の流路が形成された排気フレームにおいて、
前記燃焼ガスの流れ方向において前記ストラットの中心線よりも下流側の位置で前記外周冷却流路の壁面に設けた連通孔を備え、
前記導入孔から前記連絡流路の入口に向かって前記外周冷却流路を流れる冷却空気の一部が前記連通孔を介して前記外周冷却流路から流出するように構成されていることを特徴とする排気フレーム。
請求項１に記載の排気フレームにおいて、
前記連通孔は、前記ストラットの後縁よりも下流側の位置に設けられていることを特徴とする排気フレーム。
請求項１に記載の排気フレームにおいて、
前記外周ディフューザに対して前記燃焼ガスの流れ方向の下流側に連結された下流側ディフューザを備え、
前記外周冷却流路の端部は互いに連結された前記外周ディフューザ及び前記下流側ディフューザのフランジで閉止されていて、
前記連通孔は、前記フランジに設けられ、前記フランジを介して前記外周冷却流路を前記下流側ディフューザの外部の空間に接続していることを特徴とする排気フレーム。
請求項１に記載の排気フレームにおいて、
前記連通孔は、前記外周ディフューザに設けられ、前記外周ディフューザを介して前記外周冷却流路を前記排気流路に接続していることを特徴とする排気フレーム。
請求項１に記載の排気フレームにおいて、
前記連通孔は、前記外周ケーシングに設けられ、前記外周ケーシングを介して前記外周冷却流路を前記外周ケーシングの外部の空間に接続していることを特徴とする排気フレーム。
請求項１に記載の排気フレームにおいて、
前記ストラットは、前記内周ケーシングの周方向に複数設けられ、
前記連通孔は、隣接するストラット間に少なくとも１つずつ設けられていることを特徴とする排気フレーム。
請求項１に記載の排気フレームにおいて、前記連通孔は、閉止可能に形成されていることを特徴とする排気フレーム。