JPH10184310A - Gas turbine stationary blade - Google Patents

Gas turbine stationary blade

Info

Publication number
JPH10184310A
JPH10184310A JP8343053A JP34305396A JPH10184310A JP H10184310 A JPH10184310 A JP H10184310A JP 8343053 A JP8343053 A JP 8343053A JP 34305396 A JP34305396 A JP 34305396A JP H10184310 A JPH10184310 A JP H10184310A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seal plate
cooling
end wall
gas turbine
cascade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8343053A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Kitsuka
宣明 木塚
Shunichi Anzai
俊一 安斉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8343053A priority Critical patent/JPH10184310A/en
Publication of JPH10184310A publication Critical patent/JPH10184310A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine stationary blades which prevent an end wall frame part of the stationary blade from melting when a gas turbine working gas temperature is set at high temperature aiming at a high efficiency and which can avoid crack due to oxidation or thermal stress and which has high reliability and durability. SOLUTION: A cooling passage in which a cooling medium flows from upstream to downstream parallel with a divided surface of a stationary blade segment is formed between a seal plate 52 and seal plate grooves 53a, 53b mounted in an end wall part 4 when respective stationary blade segments forming cyclic blade row are coupled in the end wall part 4 to each other by using the seal plate 52. A heating accelerator is disposed in the cooling passage to accelerate heat transfer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン静翼に
関する。
The present invention relates to a gas turbine stationary blade.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンは、一般にガスタービンに
直結された圧縮機により高圧力に圧縮された作動流体を
発生させ、そしてこの作動流体に燃料を加え燃焼させ、
高温高圧の作動流体を得てタービンを駆動するように構
成されている。このタービンの回転エネルギは、例えば
タービンに結合されている発電機により電気エネルギに
変換される。
2. Description of the Related Art A gas turbine generally generates a working fluid compressed to a high pressure by a compressor directly connected to the gas turbine, and adds fuel to the working fluid and burns the working fluid.
It is configured to drive a turbine by obtaining a high-temperature and high-pressure working fluid. The rotational energy of the turbine is converted to electrical energy by, for example, a generator coupled to the turbine.

【0003】現在は、ガスタービンと蒸気タービンを組
み合わせたコンバインドサイクルの性能及び効率向上に
大きな期待が寄せられている。そのコンバインドサイク
ルの性能及び効率向上を図るには、ガスタービン作動流
体のより一層の高温高圧化が必要である。そこで、ガス
タービンの作動流体の温度をこれまで以上に一層高温と
しても、高温ガスにさらされる部材が溶けたり、酸化あ
るいは熱応力によるクラックの入ることのないよう高性
能かつ確実な冷却技術が必要となる。
At present, great expectations are placed on improving the performance and efficiency of a combined cycle combining a gas turbine and a steam turbine. In order to improve the performance and efficiency of the combined cycle, it is necessary to further increase the temperature and pressure of the working fluid of the gas turbine. Therefore, even if the temperature of the working fluid of the gas turbine is made higher than before, a high-performance and reliable cooling technology is required so that the members exposed to the high-temperature gas do not melt or crack due to oxidation or thermal stress. Becomes

【0004】ガスタービンの作動流体を高温化した場
合、最も熱負荷が大きく冷却が難しいのは第1段静翼で
あり、翼部だけでなく円周方向にガスパス流路を構成す
るエンドウォール部も翼部と同様積極的な冷却が必要で
ある。ガスタービンで静翼は円周方向にいくつかのセグ
メントに分割されて配置され、各々の静翼同士はシール
プレートを用いて連結されている。大抵の場合、静翼エ
ンドウォールは、内面側からインピンジメント冷却され
インピンジメント冷却を終えた冷却空気はフィルム孔か
ら主流ガス側に吹き出されエンドウォール表面をフィル
ム冷却する。しかし、静翼エンドウォール額縁部のシー
ルプレートが挿入される部分はインピンジメント冷却を
することができなく、冷却を施すことが非常に困難な部
分である。作動ガス温度がそれほど高くないガスタービ
ンでは、この部分は積極的な冷却が施されてはなく、シ
ールプレートからの冷却空気の微少な漏れによる冷却を
当てにして設計及び運転されてきた。しかし、今後の作
動ガス高温化に際し、このような不確実な冷却方法では
高信頼性かつ耐久性のあるガスタービン静翼を提供する
ことはできない。事実、これまで、近年の高温化された
ガスタービンで静翼エンドウォールのシールプレート挿
入溝付近にクラックが入った静翼がいくつか観察されて
いる。
When the working fluid of a gas turbine is heated to a high temperature, it is the first stage stationary blade that has the largest heat load and is difficult to cool, and not only the blade portion but also the end wall portion that constitutes the gas path flow path in the circumferential direction. Active cooling is required as well as the part. In a gas turbine, the vanes are circumferentially divided into a plurality of segments and arranged, and the vanes are connected to each other by using a seal plate. In most cases, the stationary blade endwall is impingement-cooled from the inner surface side, and the cooling air after the impingement cooling is blown out from the film hole to the mainstream gas side to film-cool the endwall surface. However, the portion of the frame portion of the stationary blade end wall where the seal plate is inserted cannot be subjected to impingement cooling, and is very difficult to perform cooling. In gas turbines where the working gas temperature is not very high, this part has not been actively cooled, but has been designed and operated with the aim of cooling by small leaks of cooling air from the seal plate. However, when the working gas temperature is increased in the future, such an uncertain cooling method cannot provide a highly reliable and durable gas turbine vane. In fact, some gas turbines having cracks in the vicinity of the seal plate insertion groove of the stator blade end wall have been observed in recent years in high-temperature gas turbines.

【0005】静翼エンドウォールシールプレート挿入溝
付近の冷却構造に関して、特開平3−213602号がある。
図11にそのシールプレート挿入部の断面形状を示す。
これによれば、シールプレート溝30内に小さな溝38
を施し、冷却空気がシール部材40を外側表面44から
内側表面42に回り込むような流れを形成し内壁32を
冷却しようとするものである。尚、内壁32を冷却した
冷却空気は主流ガス中に吹き出される。
Japanese Patent Laid-Open No. 3-213602 discloses a cooling structure in the vicinity of a groove for inserting a stationary blade end wall seal plate.
FIG. 11 shows a cross-sectional shape of the seal plate insertion portion.
According to this, a small groove 38 is formed in the seal plate groove 30.
To form a flow in which the cooling air flows around the sealing member 40 from the outer surface 44 to the inner surface 42 to cool the inner wall 32. The cooling air that has cooled the inner wall 32 is blown into the mainstream gas.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の冷却構造の場
合、冷却空気は内壁32を対流冷却することになるが、
高温ガスタービン第1段静翼の熱負荷を考えた場合、こ
の部分の冷却に要求される冷却空気流の速度は毎秒数百
メートル程度である。すなわち、多量の冷却空気をこの
部分から主流ガス中へ放出することとなる。また、その
冷却空気の熱交換の距離はシールプレート溝の深さ程度
の非常に短い距離であり、冷却空気は自身の持っている
冷却ポテンシャルをほとんど使うことなく主流ガス中へ
放出されることになる。すなわち、冷却による熱交換を
あまり行えず温度の低いまま主流ガス中に放出される。
そして温度の低い冷却空気が多量に主流ガス中に放出さ
れると主流ガスの流れを乱すだけでなく主流ガス温度を
下げてしまい、ひいてはガスタービン全体の効率低下に
つながりかねない。
In the above cooling structure, the cooling air convectively cools the inner wall 32.
Considering the heat load of the first stage stationary blade of the high-temperature gas turbine, the speed of the cooling air flow required for cooling this portion is about several hundred meters per second. That is, a large amount of cooling air is discharged from this portion into the mainstream gas. In addition, the heat exchange distance of the cooling air is a very short distance about the depth of the seal plate groove, and the cooling air is released into the mainstream gas with almost no use of its own cooling potential. Become. That is, heat exchange by cooling is not performed so much that the gas is discharged into the mainstream gas at a low temperature.
If a large amount of low-temperature cooling air is released into the mainstream gas, it not only disturbs the flow of the mainstream gas but also lowers the temperature of the mainstream gas, which may lead to a reduction in the efficiency of the entire gas turbine.

【0007】高効率化のためにガスタービン作動ガス温
度を高温化しても、冷却空気流量が多くなりすぎては効
率低下につながるだけであり、冷却効率を上げ冷却空気
流量はできる限り少なく抑え、しかも主流ガス中に放出
される冷却空気は、できる限りその冷却ポテンシャルを
使いきり、すなわち熱交換させて高温にして放出するの
が高効率化の鍵なのである。
Even if the operating gas temperature of the gas turbine is raised to increase the efficiency, if the flow rate of the cooling air is too large, it will only lead to a decrease in efficiency. The cooling efficiency will be increased and the flow rate of the cooling air will be reduced as much as possible. In addition, it is the key to high efficiency that the cooling air released into the mainstream gas uses up its cooling potential as much as possible, that is, heat exchange and release at a high temperature.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、環状
に形成された静止翼列で、前記翼列は外周側と内周側に
それぞれガス流路を形成するエンドウォールを持ち、か
つ前記翼列は円周方向にいくつかのセグメントに分割さ
れており、互いに隣接する静翼セグメントはエンドウォ
ール分割面で互いに設けられたシールプレート溝にシー
ルプレートを差し込むようにして連結されているガスタ
ービン静翼で、前記シールプレート溝と前記シールプレ
ートとの間に、エンドウォール分割面に並行に冷却媒体
を流す冷却流路が形成することにより所期の目的を達成
するようにしたものである。
That is, the present invention relates to a stationary cascade formed in an annular shape, wherein the cascade has end walls forming gas flow paths on an outer peripheral side and an inner peripheral side, respectively. The row is divided into a number of segments in the circumferential direction, and the vane segments adjacent to each other are connected to each other by inserting a seal plate into a seal plate groove provided on the end wall dividing surface. The intended purpose is achieved by forming a cooling flow channel for flowing a cooling medium in parallel with the end wall dividing surface between the seal plate groove and the seal plate with the blade.

【0009】また、環状に形成された静止翼列で、前記
翼列は外周側と内周側にそれぞれガス流路を形成するエ
ンドウォールを持ち、かつ前記翼列は円周方向にいくつ
かのセグメントに分割されており、互いに隣接する静翼
セグメントはエンドウォール分割面で互いに設けられた
シールプレート溝にシールプレートを差し込むようにし
て連結されているガスタービン静翼で、前記シールプレ
ートの断面形状を凸型とすることにより、前記シールプ
レート溝と前記シールプレートとの間に、エンドウォー
ル分割面に並行に冷却媒体を流す冷却流路が形成するよ
うにしたものである。
[0009] Further, the stationary cascade is formed in an annular shape, and the cascade has end walls forming gas flow paths on an outer peripheral side and an inner peripheral side, respectively. The gas turbine vanes are divided into segments, and the adjacent vane segments are gas turbine vanes connected by inserting the seal plate into seal plate grooves provided on the end wall dividing surface, and the cross-sectional shape of the seal plate Is formed in a convex shape, so that a cooling channel for flowing a cooling medium in parallel with the end wall dividing surface is formed between the seal plate groove and the seal plate.

【0010】また、前記冷却流路内に乱流促進体を配置
するようにしたものである。
Further, a turbulence promoter is arranged in the cooling flow path.

【0011】また、前記シールプレートの断面形状を凸
型とすることにより前記シールプレート溝と前記シール
プレートとの間に、エンドウォール分割面に並行に冷却
媒体を流す冷却流路を形成し、前記シールプレートの前
記冷却流路を形成する谷面に乱流促進体を配置するよう
にしたものである。
[0011] Further, by forming a cross section of the seal plate in a convex shape, a cooling flow path for flowing a cooling medium in parallel with an end wall dividing surface is formed between the seal plate groove and the seal plate, A turbulence promoter is arranged on a valley surface of the seal plate that forms the cooling flow path.

【0012】また、環状に形成された静止翼列で、前記
翼列は外周側と内周側にそれぞれガス流路を形成するエ
ンドウォールを持ち、かつ前記翼列は円周方向にいくつ
かのセグメントに分割されており、互いに隣接する静翼
セグメントはエンドウォール分割面で互いに設けられた
シールプレート溝にシールプレートを差し込むようにし
て連結されているガスタービン静翼で、隣接する前記静
翼エンドウォール分割面間に存在する間隙の前記シール
プレートのガス流路への露出部にフィルム冷却孔を配設
するようにした。
[0012] Further, the stationary cascade is formed in an annular shape, and the cascade has end walls forming gas flow paths on an outer peripheral side and an inner peripheral side, respectively. The gas turbine vanes are divided into segments, and the adjacent vane segments are gas turbine vanes connected by inserting a seal plate into seal plate grooves provided on an end wall dividing surface. A film cooling hole is provided at an exposed portion of the gap existing between the wall dividing surfaces to the gas passage of the seal plate.

【0013】すなわち、このように形成されているガス
タービン静翼であると、冷却が難しいシールプレート溝
が形成されるエンドウォール額縁部を内部から対流冷
却、外部からはフィルム冷却をすることができる。そし
て、対流冷却流路は比較的長く形成することができるた
め、冷却空気は熱交換を十分行ってから主流ガス中に排
出され、より少ない冷却空気量で冷却が可能となる。ま
た、フィルム孔からは管理した量の冷却空気を漏らして
フィルム冷却を行える。従って、ガスタービンの作動温
度をより高温としても、信頼性が高く、耐久性のあるガ
スタービン静翼を提供することができる。
That is, with the gas turbine stationary blade formed as described above, it is possible to perform convection cooling from the inside of the end wall frame portion where the seal plate groove which is difficult to cool is formed, and film cooling from the outside. . Since the convection cooling flow path can be formed relatively long, the cooling air is exhausted into the mainstream gas after sufficient heat exchange, and cooling can be performed with a smaller amount of cooling air. Further, the film can be cooled by leaking a controlled amount of cooling air from the film hole. Therefore, even if the operating temperature of the gas turbine is set to a higher temperature, a highly reliable and durable gas turbine vane can be provided.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図に示した実施例に基づい
て本発明を詳細に説明する。まず、図1に本発明のガス
タービン静翼を示す。静翼1は主に翼部2と外周側エン
ドウォール3,内周側エンドウォール4で構成され、主
流ガスは矢印6の方向に流れを形成する。また、静翼1
には外周側エンドウォール3及び内周側エンドウォール
4の側面にそれぞれシールプレート溝が53a及び53
bのように形成され、外周側シールプレート52aと内
周側シールプレート52bを互いの隣合う静翼のエンド
ウォールの側面に形成されたシールプレート溝に挿入す
ることにより連結され、円周方向に環状翼列が形成され
る。尚シールプレートの役割は各静翼同士の連結の隙間
から冷却空気が主流ガス中に漏れるのを防止するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. First, FIG. 1 shows a gas turbine stationary blade of the present invention. The stationary blade 1 is mainly composed of a wing portion 2, an outer peripheral end wall 3, and an inner peripheral end wall 4, and the mainstream gas forms a flow in the direction of arrow 6. In addition, the stationary blade 1
The seal plate grooves 53a and 53 are formed on the side surfaces of the outer peripheral end wall 3 and the inner peripheral end wall 4, respectively.
b, and are connected by inserting the outer peripheral side seal plate 52a and the inner peripheral side seal plate 52b into the seal plate grooves formed on the side surfaces of the end walls of the adjacent vanes, and are connected in the circumferential direction. An annular cascade is formed. The role of the seal plate is to prevent the cooling air from leaking into the mainstream gas from the gap between the connection of the stationary blades.

【0015】ここで、外周側エンドウォール3を例にと
ってエンドウォール部の冷却について説明する。一般
に、被冷却体の外表面を一定温度に保つために内側から
冷却をする場合、被冷却体の厚みは強度の許す限り薄い
方が有利である。そこで大抵のエンドウォールの場合、
シールプレート溝の形成と強度維持の役目を果たす縁部
以外は、エンドウォールの板厚は強度の許す限り薄くさ
れる。結果として9に示すインピンジメント冷却のため
のキャビティが形成され、それを額縁部13が囲む構造
となっている。このように構成されエンドウォールで、
冷却空気20はインピンジプレート7に設けられたイン
ピンジ孔8を通してエンドウォール冷却面10をインピ
ンジメント冷却する。インピンジメント冷却を終え、キ
ャビティ9内にある冷却空気はエンドウォール冷却面1
0とエンドウォール主流ガス側表面11とを貫通するフ
ィルム孔12を通して主流ガス側に放出され、エンドウ
ォールガス側表面11をフィルム冷却する。すなわち、
エンドウォールを冷却するのに内側からはインピンジメ
ント冷却による内部冷却、ガス側表面ではフィルム冷却
を行って複合冷却する。作動ガスを高温化したガスター
ビンでは、そのどちらの冷却も欠かすことができない。
しかし、エンドウォール額縁部13はインピンジメント
冷却による内部冷却をすることが困難な部分である。こ
れは前に述べたように額縁部13は強度維持のため板厚
が厚く構成されているのとガス側表面11との間にはシ
ールプレート52bが存在し、インピンジメント冷却を
有効に行うための有効なキャビティが形成できないため
である。
Here, cooling of the end wall portion will be described by taking the outer end wall 3 as an example. Generally, when cooling from the inside in order to keep the outer surface of the object to be cooled at a constant temperature, it is advantageous that the thickness of the object to be cooled is as thin as the strength allows. So for most endwalls,
Except for the edges that serve to form the seal plate grooves and maintain the strength, the thickness of the end wall is made as thin as the strength allows. As a result, a cavity for impingement cooling shown in 9 is formed, and the frame 13 surrounds the cavity. With the end wall configured in this way,
The cooling air 20 impingement-cools the end wall cooling surface 10 through the impingement holes 8 provided in the impingement plate 7. After the impingement cooling, the cooling air in the cavity 9 is removed from the end wall cooling surface 1.
The gas is discharged to the mainstream gas side through a film hole 12 penetrating the endwall mainstream gas side surface 11 to cool the endwall gas side surface 11. That is,
In order to cool the end wall, internal cooling is performed from the inside by impingement cooling, and film cooling is performed on the gas side surface to perform complex cooling. In a gas turbine in which the working gas is heated to a high temperature, cooling of either of them is indispensable.
However, the end wall frame 13 is a portion where it is difficult to perform internal cooling by impingement cooling. This is because, as described above, the frame portion 13 is configured to have a large thickness for maintaining strength and the seal plate 52b exists between the frame portion 13 and the gas side surface 11 to effectively perform impingement cooling. This is because an effective cavity cannot be formed.

【0016】そこで、本発明の静翼では、シールプレー
ト52a及び52bがシールプレート溝53a及び53
bに挿入された状態でシールプレート52aとシールプ
レート溝53aとの間にまたシールプレート52bとシ
ールプレート溝53bとの間にそれぞれ冷却空気が流れ
る流路が形成されるようにシールプレート52a及び5
2bの断面形状を従来の矩形形状から凸型形状とした。
図2は内周側エンドウォール4を例にとり、要部をより
分かりやすく示したものである。シールプレート52b
は断面形状を凸型に形成され、上流側の端には切りかき
60がある。一方、シールプレート溝53bの方には上
流端に冷却空気供給孔61,下流端には冷却空気排出孔
62が形成されている。このような状態でシールプレー
ト52bは矢印90の方向にシールプレート溝53bに
挿入される。図3はシールプレート52bがシールプレ
ート溝53bに挿入されている状態を示したものであ
る。また、図4はその断面図である。このように構成さ
れた状態で、冷却空気21は、供給孔61から供給され
シールプレート切りかき部60を通り、冷却流路54へ
と導かれる。冷却流路54内では冷却空気21は上流側
から下流側に流れエンドウォール額縁部13を内部から
対流冷却し、冷却を終えた空気は排出孔62から主流ガ
ス中に排出される。ここで、一般にタービンで静翼は主
流ガスの持つ圧力を流速に変える役目をするため、主流
ガス静圧は静翼上流側から下流側にかけて急激に減少す
る。一方、冷却空気はクラックが生じた際の逆流防止や
フィルム冷却行う理由で静翼上流側の主流ガスの静圧よ
り高い圧力で供給される。そこで、本方式では冷却空気
排出孔62を静圧の低い下流側に設けているため、この
圧力差を大いに利用することができ、54のような流れ
の抵抗が大きい狭い冷却流路でも、冷却空気の大きな流
速を確保し熱伝達を促進することができる。また冷却空
気は、図11に示される冷却方式とは異なり、冷却流路
54内で十分冷却による熱交換をして高温となった後、
主流ガス中に排出されるため、冷却空気が供給過程でも
っている冷却能力を十分使用することができ、より少な
い冷却空気消費量で最大限の冷却効果を得られるもので
ある。
Therefore, in the vane of the present invention, the seal plates 52a and 52b are formed with the seal plate grooves 53a and 53b.
The seal plates 52a and 5a are formed such that flow paths through which cooling air flows are formed between the seal plate 52a and the seal plate groove 53a and between the seal plate 52b and the seal plate groove 53b, respectively, in a state of being inserted into the seal plate 52a.
The sectional shape of 2b was changed from a conventional rectangular shape to a convex shape.
FIG. 2 shows the main part more clearly by taking the inner peripheral side end wall 4 as an example. Seal plate 52b
Is formed to have a convex cross-sectional shape, and has a cutout 60 at the end on the upstream side. On the other hand, a cooling air supply hole 61 is formed at the upstream end of the seal plate groove 53b, and a cooling air discharge hole 62 is formed at the downstream end. In this state, the seal plate 52b is inserted into the seal plate groove 53b in the direction of arrow 90. FIG. 3 shows a state where the seal plate 52b is inserted into the seal plate groove 53b. FIG. 4 is a sectional view thereof. In such a state, the cooling air 21 is supplied from the supply hole 61, passes through the seal plate cutting portion 60, and is guided to the cooling channel 54. In the cooling channel 54, the cooling air 21 flows from the upstream side to the downstream side to convectively cool the end wall frame 13 from the inside, and the cooled air is discharged from the discharge hole 62 into the mainstream gas. Here, in general, the stationary blade of the turbine serves to change the pressure of the mainstream gas into the flow velocity, so that the static pressure of the mainstream gas rapidly decreases from the upstream side to the downstream side of the stationary blade. On the other hand, the cooling air is supplied at a pressure higher than the static pressure of the mainstream gas on the upstream side of the stationary blade for the purpose of preventing backflow when a crack occurs and performing film cooling. Therefore, in this method, since the cooling air discharge hole 62 is provided on the downstream side where the static pressure is low, this pressure difference can be greatly utilized, and even in a narrow cooling passage having a large flow resistance such as 54, the cooling air can be cooled. A large flow velocity of air can be secured to promote heat transfer. In addition, unlike the cooling method shown in FIG.
Since the cooling air is discharged into the mainstream gas, the cooling capacity of the cooling air in the supply process can be sufficiently used, and the maximum cooling effect can be obtained with less cooling air consumption.

【0017】このように構成された静翼では、エンドウ
ォール冷却で問題となる額縁部の冷却を解決し、溶けた
り、酸化あるいは熱応力によるクラックの心配のない高
信頼性かつ耐久性のあるガスタービン静翼を提供するこ
とができる。
The stationary blade configured as described above solves the problem of cooling of the frame portion, which is a problem in end wall cooling, and has a highly reliable and durable gas that is free from the risk of melting, cracking due to oxidation or thermal stress. A turbine vane can be provided.

【0018】尚、以上の説明ではシールプレート51及
び52の断面形状を凸型とすることによって冷却流路を
形成したが、図5に示すようにシールプレート断面形状
は従来の矩形とし、エンドウォールシールプレート溝側
を加工して、冷却流路55が形成されるようにしても得
られる効果は同様であり、特に限定されるものではな
い。
In the above description, the cooling channels are formed by making the cross-sectional shapes of the seal plates 51 and 52 convex, but as shown in FIG. Even if the cooling channel 55 is formed by processing the seal plate groove side, the obtained effect is the same and is not particularly limited.

【0019】次に本発明の他の実施例を示す。図6は、
シールプレート52bの断面形状を凸型とし、冷却流路
を構成する谷面に伝熱促進効果を狙って乱流促進体56
aを設けたものである。また、図7はその断面図であ
る。冷却空気の供給,冷却及び排出機構は図3に示した
ものと同様である。一般に乱流促進体は、冷却面に設け
たほうが高い伝熱促進効果が得られるが、反対側の対抗
面に設けてもやや性能は低下するが冷却面の伝熱を促進
する効果がモデル実験で確認されている。モデル実験は
一辺が10mm、他の辺が1.5mm の矩形流路を有し、長
辺10mmに対抗する二面の一方を否過熱面としてその表
面には高さが0.3mm,幅0.3mmの乱流促進体を設け、
他の一方の平滑面を過熱面として、冷却媒体には空気を
使用して実験した。図8は実験結果を示した特性図であ
る。図8で横軸は、冷却媒体の流動状態を表した無次元
値レイノルズ数Reを示し、縦軸は伝熱特性を表す無次
元ヌセルト数Nuを示した。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG.
The cross-sectional shape of the seal plate 52b is convex, and the turbulence promoting body 56
a is provided. FIG. 7 is a sectional view thereof. The cooling air supply, cooling and discharging mechanisms are the same as those shown in FIG. Generally, a turbulence promoter has a higher heat transfer promoting effect when it is provided on the cooling surface.However, even if it is provided on the opposite surface on the opposite side, the performance slightly decreases, but the effect of promoting heat transfer on the cooling surface is a model experiment. Has been confirmed. The model experiment has a rectangular channel with one side of 10 mm and the other side of 1.5 mm, and one of the two sides opposed to the long side of 10 mm is a non-heated surface, and the surface has a height of 0.3 mm and a width of 0 mm. .3mm turbulence enhancer is provided,
The experiment was performed using the other smooth surface as a heating surface and using air as a cooling medium. FIG. 8 is a characteristic diagram showing an experimental result. In FIG. 8, the horizontal axis represents the dimensionless Reynolds number Re representing the flow state of the cooling medium, and the vertical axis represents the dimensionless Nusselt number Nu representing the heat transfer characteristics.

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】D:冷却媒体流路の等価直径 v:冷却媒体流速 α:熱伝達率 ν:冷却媒体の動粘性係数 λ:冷却媒体の熱伝導率 冷却面に対向する面に乱流促進体を設けた場合でも、平
滑流路に対し約1.8倍の伝熱特性を示した。尚、冷却
面に乱流促進体を設けた場合では、平滑流路に対し約
4.4 倍の伝熱特性が得られている。そこで、本発明例
では、乱流促進体56aを加工がより容易なシールプレ
ート52b側に設けたものである。このような構造にす
ることによって、前に示したものに比べさらに冷却空気
の伝熱を促進し、冷却効果を増すことができる。尚、図
9に示すように乱流促進体56bを冷却面であるシール
プレート溝53b側に設ければ一層高い冷却効果が期待
されるものである。
D: Equivalent diameter of cooling medium flow path v: Cooling medium flow rate α: Heat transfer coefficient ν: Kinematic viscosity coefficient of cooling medium λ: Thermal conductivity of cooling medium A turbulence promoter is provided on the surface facing the cooling surface. Even when provided, the heat transfer characteristic was approximately 1.8 times that of the smooth flow path. In the case where the turbulence promoting member is provided on the cooling surface, the heat transfer characteristic is about 4.4 times that of the smooth flow path. Therefore, in the example of the present invention, the turbulence promoting body 56a is provided on the seal plate 52b side where processing is easier. With such a structure, the heat transfer of the cooling air can be further promoted and the cooling effect can be increased as compared with the above-described structure. If the turbulence promoting body 56b is provided on the side of the seal plate groove 53b which is a cooling surface as shown in FIG. 9, a higher cooling effect can be expected.

【0022】また、図6に示されるシールプレート52
bには冷却空気22を管理して漏らしフィルム冷却を行
うためのフィルム冷却孔57が設けられている。これに
より、今まで困難であったエンドウォール分割面付近に
もフィルム冷却を行うことが可能となり、エンドウォー
ル額縁部の冷却を助けるものである。また、エンドウォ
ール面上全体におけるフィルム冷却むらを低減すること
ができる。
The seal plate 52 shown in FIG.
The b is provided with a film cooling hole 57 for managing the cooling air 22 to leak and cool the film. As a result, the film can be cooled also in the vicinity of the end wall dividing surface, which has been difficult so far, and the cooling of the end wall frame is assisted. Further, it is possible to reduce film cooling unevenness on the entire end wall surface.

【0023】本発明の全ての実施例で、冷却空気の排出
孔62は冷却空気流を形成させる圧力差が満たされれば
エンドウォールのどこでもよく、特に制限されるもので
はない。冷却空気がシールプレート溝の下流側端に達し
た段階でまだ冷却能力が残っていれば、すなわち圧力と
温度に余裕があれば、図9に示すように、シールプレー
ト溝53の下流側に通じる冷却孔65を形成し冷却空気
21を導き、さらに冷却孔65からエンドウォール主流
ガス側表面11に通じるフィルム冷却孔58を通して主
流ガス中に放出することも可能である。このようにすれ
ば、エンドウォール下流側額縁部14の冷却もでき、さ
らにフィルム冷却孔58から放出されるフィルム空気
は、静翼エンドウォールのフィルム冷却は役立たなくて
も、静翼のすぐ後ろに位置する動翼のプラットフォーム
のフィルム冷却に役立てることができる。
In all embodiments of the present invention, the cooling air discharge hole 62 may be anywhere on the end wall as long as the pressure difference for forming the cooling air flow is satisfied, and is not particularly limited. If the cooling air still has a cooling capacity at the stage when the cooling air reaches the downstream end of the seal plate groove, that is, if there is enough pressure and temperature, as shown in FIG. It is also possible to form the cooling holes 65 to guide the cooling air 21 and further discharge the cooling air 21 into the mainstream gas through the film cooling holes 58 communicating with the endwall mainstream gas side surface 11 from the cooling holes 65. In this manner, the downstream frame portion 14 of the end wall can be cooled, and the film air discharged from the film cooling hole 58 can be cooled immediately behind the stationary blade even if the film cooling of the stationary blade end wall is not effective. It can assist in film cooling of the located blade platform.

【0024】以上本発明の実施例を説明してきたが、本
発明の構造は冷却媒体が空気にかかわらず、蒸気,窒素
などの様々な冷却媒体にも適用可能かつ適用効果があ
り、いずれの場合でも、本発明の構造を用いれば、信頼
性が高く、耐久性のある静翼が提供でき、ひいては信頼
性の高いガスタービンを提供することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the structure of the present invention can be applied to various cooling media such as steam and nitrogen, regardless of the cooling medium, and has an effect. However, by using the structure of the present invention, a highly reliable and durable stationary blade can be provided, and a highly reliable gas turbine can be provided.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明は、静翼のシールプレートとシー
ルプレート溝との間に冷却流路を形成し、エンドウォー
ル額縁部の効果的な冷却を可能とし、ガスタービン作動
温度が高温化されても信頼性が高く、耐久性のある静翼
を得ることができる。
According to the present invention, a cooling flow path is formed between a seal plate of a stationary blade and a seal plate groove to enable effective cooling of a frame portion of an end wall, thereby increasing the operating temperature of a gas turbine. However, a highly reliable and durable stationary blade can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガスタービン静翼の一実施例を示す斜
視図。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a gas turbine stationary blade according to the present invention.

【図2】図1の要部の斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a main part of FIG. 1;

【図3】図1の要部の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a main part of FIG. 1;

【図4】図3の冷却流路の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooling channel of FIG.

【図5】本発明の他の実施例を示す冷却流路の断面図。FIG. 5 is a sectional view of a cooling channel according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例を示す要部の斜視図。FIG. 6 is a perspective view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図7】図6の冷却流路の断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view of the cooling channel of FIG. 6;

【図8】伝熱モデル実験の結果の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of a result of a heat transfer model experiment.

【図9】本発明の他の実施例を示す冷却流路の断面図。FIG. 9 is a sectional view of a cooling channel according to another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の変形例を示す要部の斜視図。FIG. 10 is a perspective view of a main part showing a modification of the present invention.

【図11】従来のガスタービン静翼のエンドウォール額
縁部冷却流路の断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view of an end wall frame portion cooling flow channel of a conventional gas turbine stationary blade.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガスタービン静翼、2…翼部、3…外周側エンドウ
ォール、4…内周側エンドウォール、6…主流ガスの流
れ方向、7…インピンジプレート、8…インピンジ孔、
9…冷却キャビティ、10…エンドウォール冷却面、1
1…エンドウォール主流ガス側面、12…フィルム冷却
孔、13…エンドウォール額縁部、20…冷却空気、5
2a,52b…シールプレート、53a,53b…シー
ルプレート溝。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine stationary blade, 2 ... Blade part, 3 ... Outer end wall, 4 ... Inner end wall, 6 ... Main gas flow direction, 7 ... Impingement plate, 8 ... Impinging hole
9: Cooling cavity, 10: End wall cooling surface, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Side wall of end wall main gas, 12 ... Film cooling hole, 13 ... End wall frame part, 20 ... Cooling air, 5
2a, 52b: seal plate, 53a, 53b: seal plate groove.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】環状に形成された翼列であって、前記翼列
は外周側と内周側にそれぞれガス流路を形成するエンド
ウォールを持ち、前記翼列は円周方向にいくつかのセグ
メントに分割されており、互いに隣接する静翼セグメン
トはエンドウォール分割面において互いに設けられたシ
ールプレート溝にシールプレートを差し込むようにして
連結され、前記シールプレート溝と前記シールプレート
との間に、エンドウォール分割面に並行に冷却媒体を流
す冷却流路が形成されていることを特徴とするガスター
ビン静翼。
1. A cascade formed in an annular shape, wherein the cascade has end walls forming gas flow paths on an outer peripheral side and an inner peripheral side, respectively, and the cascade includes a plurality of fins in a circumferential direction. The stator blade segments which are divided into segments, and which are adjacent to each other, are connected by inserting a seal plate into seal plate grooves provided on the end wall dividing surface, and between the seal plate groove and the seal plate, A gas turbine stationary blade characterized in that a cooling passage for flowing a cooling medium is formed in parallel with an end wall dividing surface.
【請求項2】環状に形成された翼列であって、前記翼列
は外周側と内周側にそれぞれガス流路を形成するエンド
ウォールを持ち、前記翼列は円周方向にいくつかのセグ
メントに分割されており、互いに隣接する静翼セグメン
トはエンドウォール分割面において互いに設けられたシ
ールプレート溝にシールプレートを差し込むようにして
連結され、前記シールプレートの断面形状を凸型とする
ことにより前記シールプレート溝と前記シールプレート
との間に、エンドウォール分割面に並行に冷却媒体を流
す冷却流路を形成したことを特徴とするガスタービン静
翼。
2. A cascade formed in an annular shape, wherein the cascade has end walls forming gas flow paths on an outer peripheral side and an inner peripheral side, respectively. The stator vane segments which are divided into segments, and which are adjacent to each other, are connected by inserting the seal plate into the seal plate grooves provided on the end wall division surface, and the cross-sectional shape of the seal plate is made convex. A gas turbine vane, wherein a cooling passage for flowing a cooling medium is formed between the seal plate groove and the seal plate in parallel with the end wall dividing surface.
【請求項3】前記冷却流路内に乱流促進体を配置した請
求項1に記載のガスタービン静翼。
3. The gas turbine stationary blade according to claim 1, wherein a turbulence promoter is arranged in the cooling flow path.
【請求項4】前記シールプレートの断面形状を凸型とす
ることにより前記シールプレート溝と前記シールプレー
トとの間に、エンドウォール分割面に並行に冷却媒体を
流す冷却流路を形成し、前記シールプレートの前記冷却
流路を形成する谷面に乱流促進体を配置した請求項2に
記載のガスタービン静翼。
4. A cooling channel for flowing a cooling medium in parallel with an end wall dividing surface is formed between the seal plate groove and the seal plate by making the cross-sectional shape of the seal plate convex. The gas turbine stationary blade according to claim 2, wherein a turbulence promoter is disposed on a valley surface of the seal plate that forms the cooling channel.
【請求項5】環状に形成された翼列であって、前記翼列
は外周側と内周側にそれぞれガス流路を形成するエンド
ウォールを持ち、前記翼列は円周方向にいくつかのセグ
メントに分割されており、互いに隣接する静翼セグメン
トはエンドウォール分割面において互いに設けられたシ
ールプレート溝にシールプレートを差し込むようにして
連結され、隣接する前記静翼エンドウォール分割面間に
存在する間隙の前記シールプレートのガス流路への露出
部にフィルム冷却孔を設けたことを特徴とするガスター
ビン静翼。
5. A cascade formed in an annular shape, wherein said cascade has end walls forming gas flow paths on an outer peripheral side and an inner peripheral side, respectively, and said cascade is formed in a circumferential direction by several The stator vane segments which are divided into segments and which are adjacent to each other are connected so as to insert the seal plate into the seal plate grooves provided on the end wall dividing surface and exist between the adjacent stator vane end wall dividing surfaces. A gas turbine vane, wherein a film cooling hole is provided in a portion of the gap exposed to the gas flow path of the seal plate.
JP8343053A 1996-12-24 1996-12-24 Gas turbine stationary blade Pending JPH10184310A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8343053A JPH10184310A (en) 1996-12-24 1996-12-24 Gas turbine stationary blade

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8343053A JPH10184310A (en) 1996-12-24 1996-12-24 Gas turbine stationary blade

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10184310A true JPH10184310A (en) 1998-07-14

Family

ID=18358579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8343053A Pending JPH10184310A (en) 1996-12-24 1996-12-24 Gas turbine stationary blade

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10184310A (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035105A (en) * 2001-07-19 2003-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine separating wall
JP2005163791A (en) * 2003-12-04 2005-06-23 General Electric Co <Ge> Method and device for convection-cooling sidewall of turbine nozzle segment
WO2008046684A1 (en) 2006-10-17 2008-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade assembly
JP2011179500A (en) * 2010-03-03 2011-09-15 General Electric Co <Ge> Cooling gas turbine components with seal slot channels
CN102852565A (en) * 2011-07-01 2013-01-02 阿尔斯通技术有限公司 Turbine vane
JP2014227987A (en) * 2013-05-27 2014-12-08 株式会社東芝 Stator part seal structure
JP5679246B1 (en) * 2014-08-04 2015-03-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 High-temperature component of gas turbine, gas turbine including the same, and method for manufacturing high-temperature component of gas turbine
JP2015140926A (en) * 2014-01-27 2015-08-03 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Sealing device for providing seals in turbomachine
JP2016056807A (en) * 2014-09-11 2016-04-21 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Gas turbine nozzle
JP2017101656A (en) * 2015-11-10 2017-06-08 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Turbine component having seal slot, and additive manufacturing process for making the same
US10655488B2 (en) 2016-08-25 2020-05-19 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine transition seal with hole through seal plate in groove of nozzle
CN113153459A (en) * 2021-03-26 2021-07-23 西北工业大学 Slot partition plate structure capable of improving cooling efficiency of front edge end wall of turbine stationary blade
CN113931702A (en) * 2020-06-29 2022-01-14 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Gas turbine, guide vane and guide vane edge plate thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4767260A (en) * 1986-11-07 1988-08-30 United Technologies Corporation Stator vane platform cooling means
JPH09125906A (en) * 1995-11-08 1997-05-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Stationary blade for gas turbine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4767260A (en) * 1986-11-07 1988-08-30 United Technologies Corporation Stator vane platform cooling means
JPH09125906A (en) * 1995-11-08 1997-05-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Stationary blade for gas turbine

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035105A (en) * 2001-07-19 2003-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine separating wall
JP2005163791A (en) * 2003-12-04 2005-06-23 General Electric Co <Ge> Method and device for convection-cooling sidewall of turbine nozzle segment
WO2008046684A1 (en) 2006-10-17 2008-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade assembly
US8545181B2 (en) 2006-10-17 2013-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade assembly
JP2011179500A (en) * 2010-03-03 2011-09-15 General Electric Co <Ge> Cooling gas turbine components with seal slot channels
CN102852565B (en) * 2011-07-01 2015-10-14 阿尔斯通技术有限公司 Turbine vane
CN102852565A (en) * 2011-07-01 2013-01-02 阿尔斯通技术有限公司 Turbine vane
JP2013015141A (en) * 2011-07-01 2013-01-24 Alstom Technology Ltd Turbine vane
US9097115B2 (en) 2011-07-01 2015-08-04 Alstom Technology Ltd Turbine vane
JP2014227987A (en) * 2013-05-27 2014-12-08 株式会社東芝 Stator part seal structure
JP2015140926A (en) * 2014-01-27 2015-08-03 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Sealing device for providing seals in turbomachine
WO2016021324A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-11 三菱日立パワーシステムズ株式会社 High-temperature component of gas turbine, gas turbine equipped with same, and method for manufacturing high-temperature component of gas turbine
JP5679246B1 (en) * 2014-08-04 2015-03-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 High-temperature component of gas turbine, gas turbine including the same, and method for manufacturing high-temperature component of gas turbine
JP2016035239A (en) * 2014-08-04 2016-03-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 High temperature component of gas turbine, gas turbine including the same, and manufacturing method of the same
CN105452609A (en) * 2014-08-04 2016-03-30 三菱日立电力系统株式会社 High-temperature component of gas turbine, gas turbine equipped with same, and method for manufacturing high-temperature component of gas turbine
KR20160034888A (en) * 2014-08-04 2016-03-30 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Gas turbine high-temperature component, gas turbine with same and method for producing gas turbine high-temperature component
US9540934B2 (en) 2014-08-04 2017-01-10 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Hot part of gas turbine, gas turbine including the same, and manufacturing method of hot part of gas turbine
CN105452609B (en) * 2014-08-04 2017-06-30 三菱日立电力系统株式会社 The manufacture method of the high-temperature component of combustion gas turbine, the combustion gas turbine for possessing this high-temperature component and combustion gas turbine high-temperature component
TWI609128B (en) * 2014-08-04 2017-12-21 三菱日立電力系統股份有限公司 High temperature gas turbine member, gas turbine comprised thereof, and method for manufacturing high temperature gas turbine member
JP2016056807A (en) * 2014-09-11 2016-04-21 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Gas turbine nozzle
JP2017101656A (en) * 2015-11-10 2017-06-08 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Turbine component having seal slot, and additive manufacturing process for making the same
US10655488B2 (en) 2016-08-25 2020-05-19 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine transition seal with hole through seal plate in groove of nozzle
CN113931702A (en) * 2020-06-29 2022-01-14 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Gas turbine, guide vane and guide vane edge plate thereof
CN113153459A (en) * 2021-03-26 2021-07-23 西北工业大学 Slot partition plate structure capable of improving cooling efficiency of front edge end wall of turbine stationary blade

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7632062B2 (en) Turbine rotor blades
JP3486191B2 (en) Turbine vane with platform cavity for dual supply of cooling fluid
US9011077B2 (en) Cooled airfoil in a turbine engine
US7232290B2 (en) Drillable super blades
JP5947524B2 (en) Turbomachine vane and method for cooling turbomachine vane
US7704045B1 (en) Turbine blade with blade tip cooling notches
US20170030198A1 (en) Method for cooling a turbo-engine component and turbo-engine component
US7785070B2 (en) Wavy flow cooling concept for turbine airfoils
EP2412925B1 (en) Turbine blade and gas turbine
US8371800B2 (en) Cooling gas turbine components with seal slot channels
US20100221121A1 (en) Turbine airfoil cooling system with near wall pin fin cooling chambers
US20100284800A1 (en) Turbine nozzle with sidewall cooling plenum
KR20070006875A (en) Blade for a gas turbine
JP2006083850A (en) Device and method for cooling turbine bucket platform
JP2006083859A (en) Device and method for cooling turbine bucket platform
JP2001107704A (en) Coolable air foil, cooling circuit and cooling method for wall
US20170089207A1 (en) Turbine airfoil cooling system with leading edge impingement cooling system and nearwall impingement system
US8641377B1 (en) Industrial turbine blade with platform cooling
JPH10184310A (en) Gas turbine stationary blade
US10370982B2 (en) Double shelf squealer tip with impingement cooling of serpentine cooled turbine blades
JP4867203B2 (en) gas turbine
JP4690353B2 (en) Gas turbine sealing device
JP3642537B2 (en) Gas turbine cooling blade
JP3182343B2 (en) Gas turbine vane and gas turbine
US11098596B2 (en) System and method for near wall cooling for turbine component

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20060417

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060511

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060516

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060718

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061226