JPH0874508A - ガスタービンの高温部の冷却装置 - Google Patents
ガスタービンの高温部の冷却装置Info
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- JPH0874508A JPH0874508A JP21360094A JP21360094A JPH0874508A JP H0874508 A JPH0874508 A JP H0874508A JP 21360094 A JP21360094 A JP 21360094A JP 21360094 A JP21360094 A JP 21360094A JP H0874508 A JPH0874508 A JP H0874508A
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- shroud
- impingement cooling
- impingement
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 静翼の内部にインサートを挿入して、また
は、シュラウドを囲い板で囲って空間部を形成し、静翼
内部とインサート間、または、囲い板で囲われた空間部
に、冷却空気を吹きつけてインピンジメント冷却を行う
場合に、冷却後の空気が、これらの空間にクロスフロー
を発生させ、インピンジメント速度を減殺しもって冷却
効率を阻害する不具合のないガスタービンの高温部の冷
却装置の提供。 【構成】 高温部内に、複数に区画されたインピンジメ
ント冷却セル８を画成し、各インピンジメント冷却セル
８に冷却空気を導入するインピンジメント冷却穴Ｄと、
冷却後の空気をインピンジメント冷却セル８から高温部
へ排出してフィルム冷却用の空気膜を形成させるフィル
ム冷却穴Ｅをそれぞれ設けた。これにより、インピンジ
メント冷却セル８内に圧力勾配が発生したとしても、そ
の圧力勾配は弱く、インピンジメント冷却セル８に導入
される冷却空気の流速を減殺することがない。
は、シュラウドを囲い板で囲って空間部を形成し、静翼
内部とインサート間、または、囲い板で囲われた空間部
に、冷却空気を吹きつけてインピンジメント冷却を行う
場合に、冷却後の空気が、これらの空間にクロスフロー
を発生させ、インピンジメント速度を減殺しもって冷却
効率を阻害する不具合のないガスタービンの高温部の冷
却装置の提供。 【構成】 高温部内に、複数に区画されたインピンジメ
ント冷却セル８を画成し、各インピンジメント冷却セル
８に冷却空気を導入するインピンジメント冷却穴Ｄと、
冷却後の空気をインピンジメント冷却セル８から高温部
へ排出してフィルム冷却用の空気膜を形成させるフィル
ム冷却穴Ｅをそれぞれ設けた。これにより、インピンジ
メント冷却セル８内に圧力勾配が発生したとしても、そ
の圧力勾配は弱く、インピンジメント冷却セル８に導入
される冷却空気の流速を減殺することがない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インピンジメント冷却
を行うガスタービンの高温部の冷却装置に関する。
を行うガスタービンの高温部の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来のガスタービンの静翼プロ
フィル部の冷却装置の構造図、図３は、従来のガスター
ビン１の静翼シュラウド部の冷却装置の構造図である。
フィル部の冷却装置の構造図、図３は、従来のガスター
ビン１の静翼シュラウド部の冷却装置の構造図である。
【０００３】図２において、精密鋳造になる中空の静翼
１の内部には、同静翼１との間に隙間を設けて、薄板構
造のインサート２，３が挿入されている。インサート
２，３の内部へは、冷却空気として、空気圧縮機からの
吐出空気が導入され、インサート２，３に穿設された、
複数のインピンジメント冷却穴Ａから、矢印で示す方向
に静翼１とインサート２，３との間の隙間内に噴出す
る。この冷却空気は、中空の静翼１の内面に衝突し、高
い熱伝達率の下に静翼１の冷却が行われる。この方法
は、インピンジメント（impingement ：吹付け）冷却と
いわれている。
１の内部には、同静翼１との間に隙間を設けて、薄板構
造のインサート２，３が挿入されている。インサート
２，３の内部へは、冷却空気として、空気圧縮機からの
吐出空気が導入され、インサート２，３に穿設された、
複数のインピンジメント冷却穴Ａから、矢印で示す方向
に静翼１とインサート２，３との間の隙間内に噴出す
る。この冷却空気は、中空の静翼１の内面に衝突し、高
い熱伝達率の下に静翼１の冷却が行われる。この方法
は、インピンジメント（impingement ：吹付け）冷却と
いわれている。
【０００４】この冷却を終えた空気の一部は、静翼１に
設けたフィルム冷却穴Ｂ、又はフィルム冷却スリットか
ら静翼１表面に沿って流出し、静翼１表面を冷却すると
共に、静翼１の表面に空気膜を形成して、ガスタービン
の作動ガスである、高温ガスからの熱の流入を遮断す
る。この方法は、フィルム（film：膜）冷却といわれて
いる。
設けたフィルム冷却穴Ｂ、又はフィルム冷却スリットか
ら静翼１表面に沿って流出し、静翼１表面を冷却すると
共に、静翼１の表面に空気膜を形成して、ガスタービン
の作動ガスである、高温ガスからの熱の流入を遮断す
る。この方法は、フィルム（film：膜）冷却といわれて
いる。
【０００５】また、冷却空気の一部は、静翼１の内部を
後縁側へ流れ、静翼１の翼プロフィル内面の、腹側の面
と背側の面との間に架設された、複数のピンフィン４か
ら熱を奪って、後縁のスリットＣから流出する。この方
法は、コンベクション（convection：伝達）冷却といわ
れている。
後縁側へ流れ、静翼１の翼プロフィル内面の、腹側の面
と背側の面との間に架設された、複数のピンフィン４か
ら熱を奪って、後縁のスリットＣから流出する。この方
法は、コンベクション（convection：伝達）冷却といわ
れている。
【０００６】図３において、静翼１のシュラウド５に
は、囲い板６が一体に形成されていて、両者間に空間部
が形成されている。囲い板６には、複数のインピンジメ
ント冷却穴Ｄが設けられており、同穴Ｄから噴出した冷
却空気はシュラウド５に衝突して、インピンジメント冷
却を行う。そののち、シュラウド５のフィルム冷却穴Ｅ
から流出して、シュラウド５の表面に空気膜を形成し
て、シュラウド５のフィルム冷却を行う。
は、囲い板６が一体に形成されていて、両者間に空間部
が形成されている。囲い板６には、複数のインピンジメ
ント冷却穴Ｄが設けられており、同穴Ｄから噴出した冷
却空気はシュラウド５に衝突して、インピンジメント冷
却を行う。そののち、シュラウド５のフィルム冷却穴Ｅ
から流出して、シュラウド５の表面に空気膜を形成し
て、シュラウド５のフィルム冷却を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図２、及び図３に示す
静翼１、又はシュラウド５の冷却においては、静翼１の
内周面とインサート２，３との間、又はシュラウド５と
囲い板６との間には、静翼１の前縁側から後縁側に向
う、冷却空気の横流れ（クロスフローと呼ばれる）Ｆが
発生する。この流れは、図４に示すように、インピンジ
メント冷却穴Ａ、又はＤからの噴流に干渉して、その速
度を減殺する。
静翼１、又はシュラウド５の冷却においては、静翼１の
内周面とインサート２，３との間、又はシュラウド５と
囲い板６との間には、静翼１の前縁側から後縁側に向
う、冷却空気の横流れ（クロスフローと呼ばれる）Ｆが
発生する。この流れは、図４に示すように、インピンジ
メント冷却穴Ａ、又はＤからの噴流に干渉して、その速
度を減殺する。
【０００８】このために、静翼１内面やシュラウド５に
衝突する冷却空気速度が小さくなり、熱伝達率が低下し
て、充分なインピンジメント冷却効果を上げることがで
きないという不具合がある。
衝突する冷却空気速度が小さくなり、熱伝達率が低下し
て、充分なインピンジメント冷却効果を上げることがで
きないという不具合がある。
【０００９】本発明は、このような問題点を解決するこ
とができる、ガスタービンの高温部の冷却装置を提供し
ようとするものである。
とができる、ガスタービンの高温部の冷却装置を提供し
ようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のガスタービンの
高温部の冷却装置は、ガスタービンの高温部材の高温ガ
スに接触する側に、複数のインピンジメント冷却セルを
設け、各インピンジメント冷却セルに、同セル内に冷却
空気を導入するインピンジメント冷却穴と同セルより高
温ガス側に、冷却空気を吹き出すフィルム冷却穴とを設
置したことを特徴とする。
高温部の冷却装置は、ガスタービンの高温部材の高温ガ
スに接触する側に、複数のインピンジメント冷却セルを
設け、各インピンジメント冷却セルに、同セル内に冷却
空気を導入するインピンジメント冷却穴と同セルより高
温ガス側に、冷却空気を吹き出すフィルム冷却穴とを設
置したことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明では、冷却空気は、インピンジメント冷
却穴から、ガスタービンの高温部材の高温ガスの接触す
る側に設けられた、複数のインピンジメント冷却セルの
各々に入り、ここでインピンジメント冷却を行い、その
上で、冷却空気は、インピンジメント冷却セルから、フ
ィルム冷却穴を通って高温ガス側へ吹き出され、ガスタ
ービンの高温部の表面に沿って流れて、フィルム冷却を
行う。
却穴から、ガスタービンの高温部材の高温ガスの接触す
る側に設けられた、複数のインピンジメント冷却セルの
各々に入り、ここでインピンジメント冷却を行い、その
上で、冷却空気は、インピンジメント冷却セルから、フ
ィルム冷却穴を通って高温ガス側へ吹き出され、ガスタ
ービンの高温部の表面に沿って流れて、フィルム冷却を
行う。
【００１２】前記インピンジメント冷却セルは、ガスタ
ービンの高温部材の高温ガスに接触する側に複数設けら
れているために、各インピンジメント冷却セル内では圧
力勾配が小さく、クロスフローは発生せず、又は発生し
ても、その速度は著しく小さい。従って、インピンジメ
ント冷却穴から各インピンジメント冷却セル内への噴流
が、クロスフローにより干渉され速度が減殺されること
がなく、高い熱伝達率のインピンジメント冷却が行われ
る。
ービンの高温部材の高温ガスに接触する側に複数設けら
れているために、各インピンジメント冷却セル内では圧
力勾配が小さく、クロスフローは発生せず、又は発生し
ても、その速度は著しく小さい。従って、インピンジメ
ント冷却穴から各インピンジメント冷却セル内への噴流
が、クロスフローにより干渉され速度が減殺されること
がなく、高い熱伝達率のインピンジメント冷却が行われ
る。
【００１３】
【実施例】本発明のガスタービンの高温部の冷却装置の
実施例を、図面にもとづき説明する。図１は、本発明の
ガスタービンの高温部の冷却装置を、ガスタービンの静
翼シュラウド部の冷却装置に適用した一実施例を示す一
部破断面で示す斜視図である。なお、図１において図３
に示すものと同一の部分には同一の符号が付されてお
り、その説明を省略する。
実施例を、図面にもとづき説明する。図１は、本発明の
ガスタービンの高温部の冷却装置を、ガスタービンの静
翼シュラウド部の冷却装置に適用した一実施例を示す一
部破断面で示す斜視図である。なお、図１において図３
に示すものと同一の部分には同一の符号が付されてお
り、その説明を省略する。
【００１４】本実施例では、複数のインピンジメント冷
却穴Ｄが穿設された囲い板６のシュラウド５を囲う側に
は、格子７が一体に形成され、囲い板６でシュラウド５
を囲ったとき、同格子７の先端はシュラウド５に接して
おり、シュラウド５と囲い板６の間に格子７にそって、
ほぼ矩形の平面形状を有する、複数の互いに独立した、
インピンジメント冷却セル８が形成されている。前記各
セルには、高温ガス流路に連通したフィルム冷却穴Ｅと
インピンジメント冷却穴Ｄが、それぞれ１個づつ設けら
れている。
却穴Ｄが穿設された囲い板６のシュラウド５を囲う側に
は、格子７が一体に形成され、囲い板６でシュラウド５
を囲ったとき、同格子７の先端はシュラウド５に接して
おり、シュラウド５と囲い板６の間に格子７にそって、
ほぼ矩形の平面形状を有する、複数の互いに独立した、
インピンジメント冷却セル８が形成されている。前記各
セルには、高温ガス流路に連通したフィルム冷却穴Ｅと
インピンジメント冷却穴Ｄが、それぞれ１個づつ設けら
れている。
【００１５】本実施例では、図示しない空気圧縮機から
の吐出空気が、冷却空気としてインピンジメント冷却穴
Ｄより各インピンジメント冷却セル８内へ導入されて、
シュラウド５をインピンジメント冷却し、その上で冷却
空気は、フィルム冷却穴Ｅよりシュラウド５の高温ガス
側表面へ吹き出され、シュラウド５の高温ガス側表面に
沿って前縁側から後縁側へ流れて、空気膜を形成しシュ
ラウド５のフィルム冷却を行う。
の吐出空気が、冷却空気としてインピンジメント冷却穴
Ｄより各インピンジメント冷却セル８内へ導入されて、
シュラウド５をインピンジメント冷却し、その上で冷却
空気は、フィルム冷却穴Ｅよりシュラウド５の高温ガス
側表面へ吹き出され、シュラウド５の高温ガス側表面に
沿って前縁側から後縁側へ流れて、空気膜を形成しシュ
ラウド５のフィルム冷却を行う。
【００１６】インピンジメント冷却セル８は、複数互い
に独立して設けられ、かつ、各セル８にインピンジメン
ト冷却穴Ｄが１個設けられているために、各セル８内に
は圧力勾配が発生することがない。従って、各セル８内
でクロスフローが発生せず、インピンジメント冷却穴Ｄ
からの冷却空気の噴出速度が減殺されることはなく、高
い熱伝達率で、シュラウド５のインピンジメント冷却を
行うことができる。
に独立して設けられ、かつ、各セル８にインピンジメン
ト冷却穴Ｄが１個設けられているために、各セル８内に
は圧力勾配が発生することがない。従って、各セル８内
でクロスフローが発生せず、インピンジメント冷却穴Ｄ
からの冷却空気の噴出速度が減殺されることはなく、高
い熱伝達率で、シュラウド５のインピンジメント冷却を
行うことができる。
【００１７】本実施例において、各インピンジメント冷
却セル８に、複数のインピンジメント冷却穴Ｄとフィル
ム冷却穴Ｅを設けるようにすることもできる。この場合
には、各インピンジメント冷却セル８内に、若干の圧力
勾配が発生するが、インピンジメント冷却セル８を複数
の互いに独立したものにすることにより、各セル８内に
発生するクロスフローの速度は著しく小さなものとする
ことができる。従って、インピンジメント冷却穴Ｄから
の冷却空気の噴流速度が減殺されることがなく、高い熱
伝達率でのインピンジメント冷却を行うことができる。
却セル８に、複数のインピンジメント冷却穴Ｄとフィル
ム冷却穴Ｅを設けるようにすることもできる。この場合
には、各インピンジメント冷却セル８内に、若干の圧力
勾配が発生するが、インピンジメント冷却セル８を複数
の互いに独立したものにすることにより、各セル８内に
発生するクロスフローの速度は著しく小さなものとする
ことができる。従って、インピンジメント冷却穴Ｄから
の冷却空気の噴流速度が減殺されることがなく、高い熱
伝達率でのインピンジメント冷却を行うことができる。
【００１８】なお、前記実施例は、ガスタービンの静翼
シュラウド部の冷却装置に係るが、本発明は、図２にお
いて説明した、ガスタービンの静翼プロフィル部の冷却
装置に適用することもできるものである。この場合は、
図２に示す静翼１の翼部とインサート２，３との間に、
前記のような、複数の互いに独立したインピンジメント
冷却セルを形成するようにすれば良い。
シュラウド部の冷却装置に係るが、本発明は、図２にお
いて説明した、ガスタービンの静翼プロフィル部の冷却
装置に適用することもできるものである。この場合は、
図２に示す静翼１の翼部とインサート２，３との間に、
前記のような、複数の互いに独立したインピンジメント
冷却セルを形成するようにすれば良い。
【００１９】また、本発明は、静翼以外のガスタービン
の高温部の冷却装置に適用することができる。
の高温部の冷却装置に適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、ガスタービンの高温部に複数
のインピンジメント冷却セルを設け、各インピンジメン
ト冷却セルに、インピンジメント冷却穴から冷却空気を
導入して、インピンジメント冷却を行ない、その上で、
冷却空気をフィルム冷却穴から高温ガス側に吹き出し
て、フィルム冷却を行うようにしているために、インピ
ンジメント冷却穴から導入される冷却空気の噴流速度を
減殺する、流速の大きいクロスフローが発生せず、ガス
タービンの静翼等の高温部のインピンジメント冷却を行
う噴流速度が低下せず、熱伝達率が上昇して、この種の
冷却効果を向上させることができる。従って、高温部の
寿命が長くなり、また、冷却空気量を減らして、ガスタ
ービン熱効率の向上を図ることができる。
のインピンジメント冷却セルを設け、各インピンジメン
ト冷却セルに、インピンジメント冷却穴から冷却空気を
導入して、インピンジメント冷却を行ない、その上で、
冷却空気をフィルム冷却穴から高温ガス側に吹き出し
て、フィルム冷却を行うようにしているために、インピ
ンジメント冷却穴から導入される冷却空気の噴流速度を
減殺する、流速の大きいクロスフローが発生せず、ガス
タービンの静翼等の高温部のインピンジメント冷却を行
う噴流速度が低下せず、熱伝達率が上昇して、この種の
冷却効果を向上させることができる。従って、高温部の
寿命が長くなり、また、冷却空気量を減らして、ガスタ
ービン熱効率の向上を図ることができる。
【図１】本発明のガスタービンの高温部の冷却装置の一
実施例を示す、一部破断面で示す斜視図。
実施例を示す、一部破断面で示す斜視図。
【図２】従来のガスタービンの静翼プロフィル部の冷却
装置の構造図。
装置の構造図。
【図３】従来のガスタービンの静翼シュラウド部の冷却
装置の構造図。
装置の構造図。
【図４】インピンジメント冷却の原理説明図である。
１ 静翼 ２，３ インサート ４ ピンフィン ５ シュラウド ６ 囲い板 ７ 格子 ８ インピンジメント冷却セル Ａ，Ｄ インピンジメント冷却穴 Ｂ，Ｅ フィルム冷却穴 Ｃ スリット Ｆ クロスフロー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 康意 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 秋田 栄司 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 青木 素直 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 ガスタービン高温部材の高温ガスの接触
する側に、複数のインピンジメント冷却セルを設け、各
インピンジメント冷却セルに、同セル内に冷却空気を導
入するインピンジメント冷却穴と同セルより高温ガス側
に冷却空気を吹き出すフィルム冷却穴とを設置したこと
を特徴とするガスタービンの高温部の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06213600A JP3095633B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | ガスタービンの高温部の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06213600A JP3095633B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | ガスタービンの高温部の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0874508A true JPH0874508A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3095633B2 JP3095633B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=16641878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06213600A Expired - Fee Related JP3095633B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | ガスタービンの高温部の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095633B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001221065A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンシュラウドのインピンジメント冷却 |
| SG129302A1 (en) * | 2004-01-09 | 2007-02-26 | United Technologies Corp | Extended impingement cooling device and method |
| EP1783350A2 (en) * | 2005-11-03 | 2007-05-09 | United Technologies Corporation | Non axi-symmetric shaped cooling liner within a gas turbine engine exhaust duct |
| JP2010174688A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Ihi Corp | タービン翼 |
| DE102009054006A1 (de) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Vorrichtung zur Abstandsverstellung zwischen einem Turbinenrad und einem Turbinengehäuse einer Gasturbine |
| JP6963701B1 (ja) * | 2021-02-01 | 2021-11-10 | 三菱パワー株式会社 | ガスタービン静翼およびガスタービン |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4898731B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2012-03-21 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン冷却構造およびこれを備えたガスタービン |
-
1994
- 1994-09-07 JP JP06213600A patent/JP3095633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001221065A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンシュラウドのインピンジメント冷却 |
| SG129302A1 (en) * | 2004-01-09 | 2007-02-26 | United Technologies Corp | Extended impingement cooling device and method |
| US7270175B2 (en) | 2004-01-09 | 2007-09-18 | United Technologies Corporation | Extended impingement cooling device and method |
| EP1783350A2 (en) * | 2005-11-03 | 2007-05-09 | United Technologies Corporation | Non axi-symmetric shaped cooling liner within a gas turbine engine exhaust duct |
| EP1783350A3 (en) * | 2005-11-03 | 2010-06-23 | United Technologies Corporation | Non axi-symmetric shaped cooling liner within a gas turbine engine exhaust duct |
| JP2010174688A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Ihi Corp | タービン翼 |
| DE102009054006A1 (de) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Vorrichtung zur Abstandsverstellung zwischen einem Turbinenrad und einem Turbinengehäuse einer Gasturbine |
| JP6963701B1 (ja) * | 2021-02-01 | 2021-11-10 | 三菱パワー株式会社 | ガスタービン静翼およびガスタービン |
| WO2022163030A1 (ja) * | 2021-02-01 | 2022-08-04 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン静翼およびガスタービン |
| JP2022117658A (ja) * | 2021-02-01 | 2022-08-12 | 三菱パワー株式会社 | ガスタービン静翼およびガスタービン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3095633B2 (ja) | 2000-10-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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