JPH0454041B2 - - Google Patents
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- JPH0454041B2 JPH0454041B2 JP1172668A JP17266889A JPH0454041B2 JP H0454041 B2 JPH0454041 B2 JP H0454041B2 JP 1172668 A JP1172668 A JP 1172668A JP 17266889 A JP17266889 A JP 17266889A JP H0454041 B2 JPH0454041 B2 JP H0454041B2
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- air
- chamber
- blade
- leading edge
- pressure
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Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 24
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、静翼及び動翼を備えている軸流ター
ビンと、圧縮機と、燃焼器と、圧縮機からの空気
を冷却する予冷器と、等から成るガスタービン装
置に係り、更に詳しくは該軸流タービンの静翼の
冷却構造に関するものである。
ビンと、圧縮機と、燃焼器と、圧縮機からの空気
を冷却する予冷器と、等から成るガスタービン装
置に係り、更に詳しくは該軸流タービンの静翼の
冷却構造に関するものである。
［従来の技術］
ガスタービンにおいては、熱効率特性或は出力
特性を向上させるためにタービン入口ガス温度の
高温化、例えば入口ガス温度を1400℃にする努力
が払われている。このようにタービンの入口ガス
温度が高められると、翼はその材料の許容温度ま
で下げる必要があり、そのために冷却構造の改良
や冷却用の空気の増大が図られている。
特性を向上させるためにタービン入口ガス温度の
高温化、例えば入口ガス温度を1400℃にする努力
が払われている。このようにタービンの入口ガス
温度が高められると、翼はその材料の許容温度ま
で下げる必要があり、そのために冷却構造の改良
や冷却用の空気の増大が図られている。
しかしながら、冷却用空気量を増大しすぎる
と、ガスタービン性能の大幅を低下をもたらし、
入口温度を高温化するメリツトがなくなる。そこ
で、冷却空気量を過大に消費せずに実質的に翼面
温度を下げる方法として圧縮機吐出空気を一度冷
却して翼の内部に導くようにした冷却方法が、
エ，エス，エム，イー，トランズアクシヨン，
106，４（1984年）p756〜764（ASME
Transaction，Vol.106，No.４，1984，p756〜
764）で論じられている。その概略を模式的に示
す第３図によつて説明すると、ガスタービン装置
は圧縮機Ｃ、燃焼器Ｂ、タービンＴ及び予冷器Ａ
から構成されている。圧縮機Ｃの出口または燃焼
器Ｂのプレナム室から抽気される空気は圧縮機Ｃ
によつて圧縮されているため高温、高圧となつて
いる。この高温・高圧の空気を予冷器Ａで一旦温
度を下げてから、特に高温ガス中で作動するター
ビンＴの燃焼器下流位置にある第１段静翼内の空
洞内に送り、該静翼に設けられた孔から主流ガス
（燃焼器からの燃焼ガス）中に流出させて、第１
段静翼と回転する動翼を冷却するようになつてい
る。
と、ガスタービン性能の大幅を低下をもたらし、
入口温度を高温化するメリツトがなくなる。そこ
で、冷却空気量を過大に消費せずに実質的に翼面
温度を下げる方法として圧縮機吐出空気を一度冷
却して翼の内部に導くようにした冷却方法が、
エ，エス，エム，イー，トランズアクシヨン，
106，４（1984年）p756〜764（ASME
Transaction，Vol.106，No.４，1984，p756〜
764）で論じられている。その概略を模式的に示
す第３図によつて説明すると、ガスタービン装置
は圧縮機Ｃ、燃焼器Ｂ、タービンＴ及び予冷器Ａ
から構成されている。圧縮機Ｃの出口または燃焼
器Ｂのプレナム室から抽気される空気は圧縮機Ｃ
によつて圧縮されているため高温、高圧となつて
いる。この高温・高圧の空気を予冷器Ａで一旦温
度を下げてから、特に高温ガス中で作動するター
ビンＴの燃焼器下流位置にある第１段静翼内の空
洞内に送り、該静翼に設けられた孔から主流ガス
（燃焼器からの燃焼ガス）中に流出させて、第１
段静翼と回転する動翼を冷却するようになつてい
る。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、このような冷却系統の場合、圧
縮機Ｃより抽気した全圧P2の空気は、配管類や
予冷器を通過した後では、それらを通過する際に
生ずる圧力損失のため全圧P2よりも低い全圧P3
になる。この圧力損失は、配管と予冷器の大きさ
にもよるが、全圧損失率（（P2−P3）／P2）にし
て５％程度となる。一方、圧縮機Ｃの吐出空気の
大部分は燃焼器Ｂを通つてタービンＴに全圧P4
の高温高圧の燃焼ガス（主流ガス）として流入す
る。燃焼器Ｂでも圧損が生じるがその全圧損失率
（P2−P4）／P2は2.5〜５％程度である。従つて、
第１段静翼の内部に供給される冷却空気の圧力
P3は第１段静翼入口の主流ガスの全圧P4よりも
小さいことになり、長期間使用後に第１段静翼に
クラツクが生じると、このクラツクを通して圧力
の高いガスすなわち燃焼器Ｂからの主流ガスが静
翼の内部へ逆流する可能性がある。逆流が生じる
と静翼の温度が上がり寿命が極端に短くなるた
め、ガスタービンの信頼性が低下することにな
る。
縮機Ｃより抽気した全圧P2の空気は、配管類や
予冷器を通過した後では、それらを通過する際に
生ずる圧力損失のため全圧P2よりも低い全圧P3
になる。この圧力損失は、配管と予冷器の大きさ
にもよるが、全圧損失率（（P2−P3）／P2）にし
て５％程度となる。一方、圧縮機Ｃの吐出空気の
大部分は燃焼器Ｂを通つてタービンＴに全圧P4
の高温高圧の燃焼ガス（主流ガス）として流入す
る。燃焼器Ｂでも圧損が生じるがその全圧損失率
（P2−P4）／P2は2.5〜５％程度である。従つて、
第１段静翼の内部に供給される冷却空気の圧力
P3は第１段静翼入口の主流ガスの全圧P4よりも
小さいことになり、長期間使用後に第１段静翼に
クラツクが生じると、このクラツクを通して圧力
の高いガスすなわち燃焼器Ｂからの主流ガスが静
翼の内部へ逆流する可能性がある。逆流が生じる
と静翼の温度が上がり寿命が極端に短くなるた
め、ガスタービンの信頼性が低下することにな
る。
上記問題点の解決策として、圧縮機を更に別に
設け、配管、予冷器等を通過して低下した圧力を
再び別置の圧縮機で高めることも考えられるが、
圧縮機を更に別に設けると、この圧縮機を駆動す
る動力損失も大きくなつて性能上の利点がなくな
り、またタービンシステムも複雑になつてしまう
という別の問題が生じる。
設け、配管、予冷器等を通過して低下した圧力を
再び別置の圧縮機で高めることも考えられるが、
圧縮機を更に別に設けると、この圧縮機を駆動す
る動力損失も大きくなつて性能上の利点がなくな
り、またタービンシステムも複雑になつてしまう
という別の問題が生じる。
したがつて、本発明は予冷された冷却空気を用
い、しかも静翼内に主流ガスが逆流しない様にし
たガスタービン装置を提供することを目的として
いる。
い、しかも静翼内に主流ガスが逆流しない様にし
たガスタービン装置を提供することを目的として
いる。
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記課題を解決するために、静翼の
内部を翼前縁と後縁の間で少なくとも二室に分割
し、前縁側寄りに位置する室には圧縮機からの吐
出空気を直接導き、後縁側寄りに位置する室には
予冷器を通つた空気を導く構成を採る。
内部を翼前縁と後縁の間で少なくとも二室に分割
し、前縁側寄りに位置する室には圧縮機からの吐
出空気を直接導き、後縁側寄りに位置する室には
予冷器を通つた空気を導く構成を採る。
［作用・効果］
本発明においては、静翼はその内部の各室に導
かれる上記夫々の空気で冷却される。ところで、
静翼の表面圧力分布は前縁部で最も高く、後縁部
に向つて低くなつている。該静翼内の前縁部寄り
の室に直接導入する圧力機吐出空気の圧力は上記
前縁部表面圧力より高く、また、後縁部寄りの室
に導入する空気の圧力は、予冷器を経ているため
下つているが、後縁部表面圧力よりは高いので、
したがつて、静翼にクラツクが発生しても、主流
ガスがこのクラツクを介して該静翼内に逆流する
ようなことはない。
かれる上記夫々の空気で冷却される。ところで、
静翼の表面圧力分布は前縁部で最も高く、後縁部
に向つて低くなつている。該静翼内の前縁部寄り
の室に直接導入する圧力機吐出空気の圧力は上記
前縁部表面圧力より高く、また、後縁部寄りの室
に導入する空気の圧力は、予冷器を経ているため
下つているが、後縁部表面圧力よりは高いので、
したがつて、静翼にクラツクが発生しても、主流
ガスがこのクラツクを介して該静翼内に逆流する
ようなことはない。
したがつて、前縁部にフイルム冷却孔を設ける
冷却方式を採用し、かつ翼の中央部や後縁部には
予冷器で冷却空気の温度を減温して冷却を強化す
る方法にも適用できる。
冷却方式を採用し、かつ翼の中央部や後縁部には
予冷器で冷却空気の温度を減温して冷却を強化す
る方法にも適用できる。
［実施例］
以下本発明の１実施例を第１図、第２図によつ
て説明する。
て説明する。
第１図は、ガスタービンの第１段静翼近傍を示
す断面図である。なお、図示はされていないが、
第３図と同様に、圧縮機、燃焼器及び予冷器が備
えられている。
す断面図である。なお、図示はされていないが、
第３図と同様に、圧縮機、燃焼器及び予冷器が備
えられている。
第１段静翼２は、タービンケーシング５に嵌合
されているリテイナリングと回転軸側に位置する
サポートリング４とにより固定されている。燃焼
器のトランジシヨンピース１から燃焼ガスが流入
し、第１段静翼２により流出方向を変え加速さ
れ、動翼６に当つて回転力を発生する。この静翼
２の内部には夫々前縁寄り及び後縁寄りの二室２
０，２１が形成され、これらの室に夫々コアプラ
グ８，１０が挿入されている。圧縮機から予冷器
を経て該予冷器で降温された空気は、タービンケ
ーシング５の開口２２、ナテイナリング３の孔２
３及び環状の空気室２４を通り、そして、静翼２
のエンドウオール２５を冷却するために設けられ
ているインピンジメントカバー９を通過してコア
プラグ１０の内部へ導かれ、コアプラグ１０に設
けられた多数の小孔（図の簡略化のため、図示は
省略）から吹出して静翼２の室２１の内壁を冷却
した後、静翼２に設けられた多数のフイルム孔
（静翼表面に空気膜を作るために空気を流出させ
る孔）１４及び静翼後縁に通ずる流出孔１５から
主流ガス中に流出する。一方、予冷器を経由しな
い圧縮機吐出空気は燃焼器室１１を通つてサポー
トリング４に案内され、エンドウオール２６を冷
却するためのインピージメントカバー７を通過し
てコアプラグ８の内部に導かれ、コアプラグ８に
設けた多数の小孔（不図示）から吹出して静翼２
の室２０の内壁を冷却した後、静翼２の室２０に
設けた多数のフイルム孔１３から主流ガス中へ流
出するようになつている。
されているリテイナリングと回転軸側に位置する
サポートリング４とにより固定されている。燃焼
器のトランジシヨンピース１から燃焼ガスが流入
し、第１段静翼２により流出方向を変え加速さ
れ、動翼６に当つて回転力を発生する。この静翼
２の内部には夫々前縁寄り及び後縁寄りの二室２
０，２１が形成され、これらの室に夫々コアプラ
グ８，１０が挿入されている。圧縮機から予冷器
を経て該予冷器で降温された空気は、タービンケ
ーシング５の開口２２、ナテイナリング３の孔２
３及び環状の空気室２４を通り、そして、静翼２
のエンドウオール２５を冷却するために設けられ
ているインピンジメントカバー９を通過してコア
プラグ１０の内部へ導かれ、コアプラグ１０に設
けられた多数の小孔（図の簡略化のため、図示は
省略）から吹出して静翼２の室２１の内壁を冷却
した後、静翼２に設けられた多数のフイルム孔
（静翼表面に空気膜を作るために空気を流出させ
る孔）１４及び静翼後縁に通ずる流出孔１５から
主流ガス中に流出する。一方、予冷器を経由しな
い圧縮機吐出空気は燃焼器室１１を通つてサポー
トリング４に案内され、エンドウオール２６を冷
却するためのインピージメントカバー７を通過し
てコアプラグ８の内部に導かれ、コアプラグ８に
設けた多数の小孔（不図示）から吹出して静翼２
の室２０の内壁を冷却した後、静翼２の室２０に
設けた多数のフイルム孔１３から主流ガス中へ流
出するようになつている。
第１段静翼２の翼面圧力分布は、第２図に示さ
れているように、前縁側３０で最も高く、後縁側
３１に向かつて低くなつている。この事に鑑み本
実施例では、冷却空気として、前縁側寄りの室２
０には圧縮機吐出圧にほぼ等しい圧力の高い圧縮
機吐出空気を、また後縁側寄りの室２１には、予
冷器を経由することによつて減温され且つ圧力に
関しては予冷器とその管路系の圧損分だけ圧力が
低下した空気を導入する。室２０に供給される圧
縮機吐出空気圧P2は、第２図に示されているよ
うに、第１段静翼２のどの部分の表面圧力よりも
高いもので、フイルム孔１３から空気は流出し、
また、もし室２０の部分にて静翼２にクラツクが
生じても主流ガスが静翼内へ逆流するようなこと
はない。一方、室２１に対する静翼表面の表面圧
力は前縁部よりも低くなつており、予冷器から該
室２１に導入される空気の圧力P3は該表面圧力
よりも高い。したがつて、室２１に導入された空
気はフイルム孔１４および後縁流出孔１５から流
出し、また、もし室２１の部分にて静翼２にクラ
ツクが生じても、主流ガスが静翼内に逆流するこ
とはない。
れているように、前縁側３０で最も高く、後縁側
３１に向かつて低くなつている。この事に鑑み本
実施例では、冷却空気として、前縁側寄りの室２
０には圧縮機吐出圧にほぼ等しい圧力の高い圧縮
機吐出空気を、また後縁側寄りの室２１には、予
冷器を経由することによつて減温され且つ圧力に
関しては予冷器とその管路系の圧損分だけ圧力が
低下した空気を導入する。室２０に供給される圧
縮機吐出空気圧P2は、第２図に示されているよ
うに、第１段静翼２のどの部分の表面圧力よりも
高いもので、フイルム孔１３から空気は流出し、
また、もし室２０の部分にて静翼２にクラツクが
生じても主流ガスが静翼内へ逆流するようなこと
はない。一方、室２１に対する静翼表面の表面圧
力は前縁部よりも低くなつており、予冷器から該
室２１に導入される空気の圧力P3は該表面圧力
よりも高い。したがつて、室２１に導入された空
気はフイルム孔１４および後縁流出孔１５から流
出し、また、もし室２１の部分にて静翼２にクラ
ツクが生じても、主流ガスが静翼内に逆流するこ
とはない。
なお、以上の実施例では静翼２内に前後の位置
関係にて二室を設けたが、静翼前縁寄りの室（第
１室）、後縁よりの室（第３室）およびその間の
室（第２室）というように三室設けてもよい。こ
の場合、第１室、第２室に圧縮機吐出空気、第３
室に予冷器からの空気を導入するか、又は、第１
室に圧縮機吐出空気、第２室、第３室に予冷器か
らの空気を導入することによつて、同様の作用効
果を収めるようになし得る。四室設ける場合も、
これに準じてなし得る。また、静翼２の前縁部に
フイルム冷却孔を設け、翼前縁側の室に圧縮機吐
出空気、後縁側の室に予冷器からの空気を導入す
る場合にも本発明を適用できる。
関係にて二室を設けたが、静翼前縁寄りの室（第
１室）、後縁よりの室（第３室）およびその間の
室（第２室）というように三室設けてもよい。こ
の場合、第１室、第２室に圧縮機吐出空気、第３
室に予冷器からの空気を導入するか、又は、第１
室に圧縮機吐出空気、第２室、第３室に予冷器か
らの空気を導入することによつて、同様の作用効
果を収めるようになし得る。四室設ける場合も、
これに準じてなし得る。また、静翼２の前縁部に
フイルム冷却孔を設け、翼前縁側の室に圧縮機吐
出空気、後縁側の室に予冷器からの空気を導入す
る場合にも本発明を適用できる。
［発明の効果］
以上のように、本発明によると、静翼の前縁寄
りの室には圧力の高い圧縮機吐出空気を導入して
翼前縁側を冷却し、そして熱負荷が大きく翼の構
造上冷却しにくい後縁側は後縁側寄りの室に予冷
器を通つた温度の低い空気を導くことによつて冷
却するので冷却効果がよい。また該静翼にクラツ
クが生じても、高温の主流ガスが該静翼内部へ逆
流することが防止され、信頼性の高いガスタービ
ンが得られる。
りの室には圧力の高い圧縮機吐出空気を導入して
翼前縁側を冷却し、そして熱負荷が大きく翼の構
造上冷却しにくい後縁側は後縁側寄りの室に予冷
器を通つた温度の低い空気を導くことによつて冷
却するので冷却効果がよい。また該静翼にクラツ
クが生じても、高温の主流ガスが該静翼内部へ逆
流することが防止され、信頼性の高いガスタービ
ンが得られる。
第１図は、本発明の１実施例を示すガスタービ
ンの第１段静翼近傍の断面図、第２図は第１段静
翼の断面と翼面圧力分布とを示す図、第３図は予
冷器を持つガスタービン装置を示す模式的全体図
である。 １……燃焼器トランジシヨンピース、２……第
１段静翼、３……リテイナリング、４……サポー
トリング、５……タービンケーシング、６……動
翼、７……インピンジメントカバ、８……コアプ
ラグ、９……インピンジメントカバ、１０……コ
アプラグ、１１……燃焼器室、１２……静翼断
面、１３……フイルム孔、１４……フイルム孔、
１５……後縁流出孔、２０，２１……室、３０…
…前縁、３１……後縁。
ンの第１段静翼近傍の断面図、第２図は第１段静
翼の断面と翼面圧力分布とを示す図、第３図は予
冷器を持つガスタービン装置を示す模式的全体図
である。 １……燃焼器トランジシヨンピース、２……第
１段静翼、３……リテイナリング、４……サポー
トリング、５……タービンケーシング、６……動
翼、７……インピンジメントカバ、８……コアプ
ラグ、９……インピンジメントカバ、１０……コ
アプラグ、１１……燃焼器室、１２……静翼断
面、１３……フイルム孔、１４……フイルム孔、
１５……後縁流出孔、２０，２１……室、３０…
…前縁、３１……後縁。
Claims (1)
- １ 燃焼器からの燃焼ガスにて作動する軸流ター
ビンと、圧縮機で圧縮された空気の一部を冷却す
る予冷器とを備えたガスタービン装置において、
前記軸流タービンの静翼の内部を、翼前縁と後縁
の間で少なくとも２室に分割し、前縁側寄りに位
置する室内には圧縮機の吐出空気を冷却空気とし
て直接導き、後縁側寄りに位置する室には、前記
予冷器を通して減温した空気を冷却空気として導
くように構成したことを特徴とするガスタービン
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17266889A JPH0337302A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | ガスタービン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17266889A JPH0337302A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | ガスタービン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337302A JPH0337302A (ja) | 1991-02-18 |
| JPH0454041B2 true JPH0454041B2 (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=15946157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17266889A Granted JPH0337302A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | ガスタービン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0337302A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3260437B2 (ja) * | 1992-09-03 | 2002-02-25 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン及びガスタービンの段落装置 |
| US7870742B2 (en) * | 2006-11-10 | 2011-01-18 | General Electric Company | Interstage cooled turbine engine |
| US7743613B2 (en) * | 2006-11-10 | 2010-06-29 | General Electric Company | Compound turbine cooled engine |
| US7926289B2 (en) * | 2006-11-10 | 2011-04-19 | General Electric Company | Dual interstage cooled engine |
-
1989
- 1989-07-04 JP JP17266889A patent/JPH0337302A/ja active Granted
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS=1984 * |
| THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS=1986 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0337302A (ja) | 1991-02-18 |
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