JP7451108B2 - 静翼、及びこれを備えているガスタービン - Google Patents
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Description
翼形を成す翼体と、前記翼体における翼高さ方向の一方側である高さ方向第一側と前記翼高さ方向の他方側である高さ方向第二側とのうち、前記高さ方向第二側の端に設けられているシュラウドと、を備える。前記シュラウドは、前記翼高さ方向に垂直な方向の方成分を含む方向に広がるシュラウド本体と、前記シュラウド本体の外周縁に沿って前記シュラウド本体から前記高さ方向第二側に突出してしている周壁と、冷却空気が流れる第一空気通路と、冷却空気が流れる第二空気通路と、を有する。前記周壁は、前記翼体よりも、前記翼体の後縁に対する前縁が存在する側であって、燃焼ガスが流れてくる上流側に位置する前周壁を含む。前記シュラウド本体と前記周壁とにより、前記高さ方向第一側に凹み、前記冷却空気が流入可能なキャビティが形成されている。前記シュラウド本体の表面及び前記周壁の表面のうちで、前記キャビティの側を向く面がキャビティ画定面を成す。前記シュラウド本体の表面であって、前記高さ方向第一側を向く面が、前記燃焼ガスに接するガスパス面を成す。前記シュラウド本体の表面であって、前記翼体の前記前縁に対する前記後縁が存在する側であって、前記燃焼ガスが流れてゆく下流側を向き、前記翼体よりも前記下流側に位置する面が、後端面を成す。前記シュラウド本体及び前記前周壁の表面であって、前記上流側を向き、前記翼体よりも前記上流側に位置する面が、前端面を成す。前記シュラウド本体及び前記周壁の表面であって、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体のキャンバーラインを基準にして前記翼体の正圧面が存在する正圧側の側端面であって、前記翼体よりも前記正圧側に位置する面が、正圧側端面を成す。前記シュラウド本体及び前記周壁の表面であって、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体のキャンバーラインを基準にして前記翼体の負圧面が存在する負圧側の側端面であって、前記翼体よりも前記負圧側に位置する面が、負圧側端面を成す。前記ガスパス面と前記前端面との角部が前端角部を成す。前記第一空気通路は、前記キャビティ画定面中で、前記前周壁で前記キャビティの側を向くキャビティ前画定面で開口している第一入口と、前記前端角部で開口している第一出口と、を有する。前記第二空気通路は、前記キャビティ前画定面で開口している第二入口と、前記前端面で開口している第二出口と、を有する。前記第一入口は、前記キャビティ前画定面中で前記第二入口よりも前記翼高さ第二側で開口している。
以上のいずれかの態様の静翼を複数備えていると共に、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービンケーシングと、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側から前記タービンケーシング内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、を備える。複数の前記静翼は、前記タービンケーシング内に配置されている。前記タービンロータは、前記軸線を中心とするロータ軸と、前記ロータ軸に取り付けられている複数の動翼と、を有する。複数の前記動翼は、前記軸線に対する周方向に並ぶ。複数の前記静翼は、前記周方向に並び、且つ複数の前記動翼よりも前記軸線上流側に位置し、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向になり且つ前記上流側が前記軸線上流側になるよう、前記タービンケーシングに取り付けられている。
ガスタービンの実施形態について、図1及び図2を参照して説明する。
以下、本発明に係る静翼の実施形態について、図3~図8を参照して説明する。
第一間隙S1と第二間隙S2とは、互いに径方向Drにつながって一つの隙間空間Sを形成する。出口シール90は、尾筒35内を流れてきた燃焼ガスGの一部が、この隙間空間Sを経て中間ケーシング16内に流出するのを防ぐ役目も担っている。
第一空気通路84の数と第二空気通路85の数とは同数でなくてもよい。例えば、図9に示すように、第一空気通路84の数を第二空気通路85の数より多くしてもよい。また、逆に、第二空気通路85の数を第一空気通路84の数より多くしてもよい。従って、複数の第一空気通路84と複数の第二空気通路85とを周方向Dcに交互に配置しなくてもよい。
11:ガスタービンロータ
15:ガスタービンケーシング
16:中間ケーシング
20:圧縮機
21:圧縮機ロータ
22:ロータ軸
23:動翼列
23a:動翼
25:圧縮機ケーシング
26:静翼列
26a:静翼
30:燃焼器
31:バーナ
32:バーナ枠
33:内筒(又は燃焼筒)
35:尾筒
36:筒
36b:後端面
37:フランジ
40:タービン
41:タービンロータ
42:ロータ軸
43:動翼列
43a:動翼
45:タービンケーシング
45a:外側ケーシング
45b:内側ケーシング
45c:分割環
45p:冷却空気通路
46:静翼列
46a:静翼
49:燃焼ガス流路
50:静翼
51:翼体
52:前縁
53:後縁
54:負圧面
55:正圧面
60o:外側シュラウド
60i:内側シュラウド
61:シュラウド本体
62f:前端面
62b:後端面
63n:負圧側端面
63p:正圧側端面
64:ガスパス面
65:反ガスパス面
66:前端角部
66a:前端傾斜面
67p:前端正圧側角部
67n:前端負圧側角部
67na:前端負圧側傾斜面
71:周壁
71f:前周壁
71b:後周壁
71n:負圧側周壁
71p:正圧側周壁
72:キャビティ
72a:第一側キャビティ
72b:第二側キャビティ
73:キャビティ画定面
73f:キャビティ前側画定面
74:上流側突出部
76:リテーナ
78:衝突板
79:貫通孔
81:翼空気通路
82:翼面噴出通路
83:後端通路
84:第一空気通路
84i:第一入口
84o:第一出口
84po:第一出口側部
85:第二空気通路
85i:第二入口
85o:第二出口
85po:第二出口側部
86:第三空気通路
86i:第三入口
86o:第三出口
86po:第三出口側部
87:第四空気通路
87i:第四入口
87o:第四出口
90:出口シール
90i:内側出口シール
90o:外側出口シール
91:主板
92a:下流側第一板
92b:下流側第二板
93a:上流側第一板
93b:上流側第二板
94:尾筒接続部
95:静翼接続部
96:冷却空気通路
A:空気
Ac:冷却空気
F:燃料
G:燃焼ガス
Ar:軸線
Ca:燃焼器軸線
S:隙間空間
S1:第一間隙
S2:第二間隙
Da:軸線方向
Dau:軸線上流側
Dad:軸線下流側
Dc:周方向
Dcp:周方向正圧側
Dcn:周方向負圧側
Dr:径方向
Dri:径方向内側
Dro:径方向外側
Dh:翼高さ方向
Dh1:高さ方向第一側
Dh2:高さ方向第二側
Ds:側方向
Ds1:側方向第一側
Ds2:側方向第二側
Claims (18)
- 翼形を成す翼体と、
前記翼体における翼高さ方向の一方側である高さ方向第一側と前記翼高さ方向の他方側である高さ方向第二側とのうち、前記高さ方向第二側の端に設けられているシュラウドと、
を備え、
前記シュラウドは、前記翼高さ方向に垂直な方向の方成分を含む方向に広がるシュラウド本体と、前記シュラウド本体の外周縁に沿って前記シュラウド本体から前記高さ方向第二側に突出してしている周壁と、冷却空気が流れる第一空気通路と、冷却空気が流れる第二空気通路と、を有し、
前記周壁は、前記翼体よりも、前記翼体の後縁に対する前縁が存在する側であって、燃焼ガスが流れてくる上流側に位置する前周壁を含み、
前記シュラウド本体と前記周壁とにより、前記高さ方向第一側に凹み、前記冷却空気が流入可能なキャビティが形成され、
前記シュラウド本体の表面及び前記周壁の表面のうちで、前記キャビティの側を向く面がキャビティ画定面を成し、
前記シュラウド本体の表面であって、前記高さ方向第一側を向く面が、前記燃焼ガスに接するガスパス面を成し、
前記シュラウド本体の表面であって、前記翼体の前記前縁に対する前記後縁が存在する側であって、前記燃焼ガスが流れてゆく下流側を向き、前記翼体よりも前記下流側に位置する面が、後端面を成し、
前記シュラウド本体及び前記前周壁の表面であって、前記上流側を向き、前記翼体よりも前記上流側に位置する面が、前端面を成し、
前記シュラウド本体及び前記周壁の表面であって、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体のキャンバーラインを基準にして前記翼体の正圧面が存在する正圧側の側端面であって、前記翼体よりも前記正圧側に位置する面が、正圧側端面を成し、
前記シュラウド本体及び前記周壁の表面であって、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体のキャンバーラインを基準にして前記翼体の負圧面が存在する負圧側の側端面であって、前記翼体よりも前記負圧側に位置する面が、負圧側端面を成し、
前記ガスパス面と前記前端面との角部が前端角部を成し、
前記第一空気通路は、前記キャビティ画定面中で、前記前周壁で前記キャビティの側を向くキャビティ前画定面で開口している第一入口と、前記前端角部で開口している第一出口と、を有し、
前記第二空気通路は、前記キャビティ前画定面で開口している第二入口と、前記前端面で開口している第二出口と、を有し、
前記第一入口は、前記キャビティ前画定面中で前記第二入口よりも前記翼高さ第二側で開口している、
静翼。 - 請求項1に記載の静翼において、
前記シュラウドは、前記第一空気通路を複数有すると共に、前記第二空気通路を複数有し、
複数の前記第一空気通路及び複数の前記第二空気通路は、いずれも、前記正圧側端面と前記負圧側端面とが並ぶ側方向に並んでいる、
静翼。 - 請求項2に記載の静翼において、
複数の前記第一空気通路のうち、少なくとも一部の前記第一空気通路の前記第一出口は、前記前端角部のうち、前記翼体の前記前縁を基準にして、前記側方向の一方側である側方向第一側と前記側方向の他方側である側方向第二側とのうちの前記側方向第一側の領域に位置し、
複数の前記第二空気通路のうち、少なくとも一部の前記第二空気通路の前記第二出口は、前記前端面のうち、前記翼体の前記前縁を基準にして、前記側方向第一側の領域に位置し、
前記側方向第一側は、前記負圧側端面に対して前記正圧側端面が位置している側であり、
前記側方向第二側は、前記側方向第一側とは反対側である、
静翼。 - 請求項3に記載の静翼において、
複数の前記第二空気通路のうち、前記少なくとも一部を除く前記第二空気通路の前記第二出口は、前記前端面のうち、前記翼体の前記前縁を基準にして、前記側方向第二側の領域に位置する、
静翼。 - 請求項2から4のいずれか一項に記載の静翼において、
複数の前記第一空気通路のうち、少なくとも一部の第一空気通路は、複数の前記第二空気通路のうちのいずれかの第二空気通路に対して、前記側方向で隣接している、
静翼。 - 請求項2から5のいずれか一項に記載の静翼において、
複数の前記第一空気通路と複数の前記第二空気通路とのうち、一方の通路の数は、他方の通路の数より多い、
静翼。 - 請求項2から6のいずれか一項に記載の静翼において、
前記第一空気通路は、前記第一空気通路中の前記第一出口を含む第一出口側部を有し、
前記第一空気通路のうちで少なくとも前記第一出口側部は、前記上流側に向かうに連れて、次第に前記高さ方向第一側に向かうよう傾斜している、
静翼。 - 請求項7に記載の静翼において、
前記第一空気通路の前記第一出口側部は、前記上流側に向かうに連れて、次第に、前記側方向の一方側である側方向第一側に向かうよう傾斜し、
前記側方向第一側は、前記負圧側端面に対して前記正圧側端面が位置している側である、
静翼。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の静翼において、
前記前端角部は、前記ガスパス面及び前記前端面のそれぞれに対して傾斜している前端傾斜面を含み、
前記第一出口は、前記前端傾斜面で開口している、
静翼。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の静翼において、
前記第二空気通路は、前記第二空気通路中で前記第二出口を含む第二出口側部を有し、
前記第二空気通路のうちで少なくとも前記第二出口側部は、前記上流側に向かうに連れて、次第に、前記高さ方向第一側に向かうよう傾斜している、
静翼。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載の静翼において、
前記キャビティを、前記高さ方向第一側の第一側キャビティと前記高さ方向第二側の第二側キャビティとに仕切る衝突板をさらに備え、
前記衝突板には、前記翼高さ方向に貫通し、前記第二側キャビティ内の前記冷却空気を前記第一側キャビティ内に導く複数の貫通孔が形成され、
前記第一入口と前記第二入口とのうち、少なくとも、一方の入口は、前記キャビティ画定面のうちで前記第二側キャビティを画定する面で開口している、
静翼。 - 請求項11に記載の静翼において、
前記第一入口と前記第二入口とは、いずれも、前記キャビティ画定面のうちで前記第二側キャビティを画定する面で開口している、
静翼。 - 請求項1から12のいずれか一項に記載の静翼において、
前記シュラウドは、
前記ガスパス面と前記前端面と前記負圧側端面との角部である前端負圧側角部と、
前記冷却空気が流れる第三空気通路と、を有し、
前記第三空気通路は、前記キャビティ画定面で開口している第三入口と、前記前端負圧側角部で開口している第三出口と、を有する、
静翼。 - 翼形を成す翼体と、
前記翼体における翼高さ方向の一方側である高さ方向第一側と前記翼高さ方向の他方側である高さ方向第二側とのうち、前記高さ方向第二側の端に設けられているシュラウドと、
を備え、
前記シュラウドは、
前記高さ方向第一側を向いて、燃焼ガスに接するガスパス面と、
前記翼体の前縁に対する後縁が存在する側であって、前記燃焼ガスが流れてゆく下流側を向き、前記翼体よりも前記下流側に位置する後端面と、
前記下流側とは反対側の上流側を向き、前記翼体よりも前記上流側に位置する前端面と、
前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体のキャンバーラインを基準にして前記翼体の正圧面が存在する正圧側の側端面であって、前記翼体よりも前記正圧側に位置する正圧側端面と、
前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体のキャンバーラインを基準にして前記翼体の負圧面が存在する負圧側の側端面であって、前記翼体よりも前記負圧側に位置する負圧側端面と、
前記ガスパス面と前記前端面との角部である前端角部と、
前記ガスパス面と前記前端面と前記負圧側端面との角部である前端負圧側角部と、
前記前端面と前記後端面と前記正圧側端面と前記負圧側端面とで囲まれた領域内に形成され、冷却空気が流入するキャビティを画定するキャビティ画定面と、
前記冷却空気が流れる第一空気通路と、
前記冷却空気が流れる第二空気通路と、
前記冷却空気が流れる第三空気通路と、
を有し、
前記第一空気通路は、前記キャビティ画定面で開口している第一入口と、前記前端角部で開口している第一出口と、を有し、
前記第二空気通路は、前記キャビティ画定面で開口している第二入口と、前記前端面で開口している第二出口と、を有し、
前記第三空気通路は、前記キャビティ画定面で開口している第三入口と、前記前端負圧側角部で開口している第三出口と、を有する、
静翼。 - 請求項13又は14に記載の静翼において、
前記前端負圧側角部は、前記ガスパス面と前記前端面と前記負圧側端面とのそれぞれに対して傾斜している前端負圧側傾斜面を含み、
前記第三出口は、前記前端負圧側傾斜面で開口している、
静翼。 - 請求項1から15のいずれか一項に記載の静翼を複数備えていると共に、
軸線を中心として回転するタービンロータと、
前記タービンロータを覆うタービンケーシングと、
前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側から前記タービンケーシング内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、
を備え、
複数の前記静翼は、前記タービンケーシング内に配置され、
前記タービンロータは、前記軸線を中心とするロータ軸と、前記ロータ軸に取り付けられている複数の動翼と、を有し、
複数の前記動翼は、前記軸線に対する周方向に並び、
複数の前記静翼は、前記周方向に並び、且つ複数の前記動翼よりも前記軸線上流側に位置し、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向になり且つ前記上流側が前記軸線上流側になるよう、前記タービンケーシングに取り付けられている、
ガスタービン。 - 請求項16に記載のガスタービンにおいて、
前記高さ方向第二側は、前記軸線に対する径方向内側であり、
前記シュラウドは、前記翼体の前記径方向内側の端に設けられている内側シュラウドである、
ガスタービン。 - 請求項16又は17に記載のガスタービンにおいて、
前記燃焼器と前記静翼とを接続するシールを備え、
前記燃焼器は、前記軸線方向における前記軸線上流側とは反対側の軸線下流側の方向成分を含む方向に燃料を噴射するバーナと、筒状を成し、前記バーナから噴射された燃料が燃焼する燃焼空間を形成する尾筒と、を有し、
前記尾筒は、前記軸線下流側の方向成分を含む方向に延び、内周側に前記燃焼空間が形成されている筒と、前記筒の前記軸線下流側の下流端部から外周側に突出したフランジと、を有し、
前記静翼の前記シュラウドは、前記前端面中の前記ガスパス面から離れた位置から前記上流側に突出した上流側突出部を有し、
前記シールは、前記筒の外周面よりも外周側に位置し、前記筒の下流端と前記シュラウドの前記前端面とが間隔をあけて対向し、
前記シールは、前記尾筒の前記フランジに接続される尾筒接続部と、前記静翼の前記上流側突出部に接続される静翼接続部と、冷却空気が流れる冷却空気通路と、を有し、
前記シールの前記冷却空気通路は、前記筒の前記下流端と前記シュラウドの前記前端面との間の空間と、前記尾筒の外周側の空間と、を連通させる、
ガスタービン。
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