KR101660679B1

KR101660679B1 - 가스터빈의 고온부품, 이를 구비하는 가스터빈, 및 가스터빈의 고온부품 제조방법

Info

Publication number: KR101660679B1
Application number: KR1020167000137A
Authority: KR
Inventors: 마사미츠 구와바라
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2016-09-27
Also published as: EP3009605A4; EP3009605A1; TWI609128B; US9540934B2; KR20160034888A; TW201621149A; CN105452609A; JP2016035239A; WO2016021324A1; CN105452609B; US20160222786A1; JP5679246B1; EP3009605B1

Abstract

가스터빈의 고온부품(450)은, 연소가스유로에서의 로터의 직경방향의 내측 또는 외측의 적어도 한쪽에 면하는 가스패스면(451)을 가지는 판상부재를 구비한다. 이 판상부재는, 가스패스면(451)과 교차하는 외주면(452)에 따라 내부에 냉각유통로가 형성되어 있다. 판상부재는, 냉각유통로의 내면 중 상기 외주면(452)측으로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터(482)를 가지고 있다.

Description

가스터빈의 고온부품, 이를 구비하는 가스터빈, 및 가스터빈의 고온부품 제조방법{GAS TURBINE HIGH-TEMPERATURE COMPONENT, GAS TURBINE WITH SAME AND METHOD FOR PRODUCING GAS TURBINE HIGH-TEMPERATURE COMPONENT}

본 발명은, 가스터빈의 고온부품, 이를 구비하는 가스터빈, 및 가스터빈의 고온부품 제조방법에 관한 것이다.

본 출원은 2014년 8월 4일에 출원된 일본특허출원 제2014-158535호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 이곳에 원용한다.

가스터빈에서는, 압축기로 가압된 공기가 연소기에서 연료와 혼합되어 고온의 유체인 연소가스가 발생한다. 연소가스는, 고정날개 및 회전날개가 교체로 배설된 터빈의 연소가스유로내에 도입된다. 터빈에서는, 연소가스유로내를 유통하는 연소가스에 의해 회전날개 및 로터를 회전시킨다. 이에 의해, 터빈은 연소가스의 에너지를 회전 에너지로서 출력하는 동시에, 압축기나 발전기에 회전 구동력을 부여한다.

연소가스가 유통하는 연소가스유로는, 내주측과 외주측이 벽부로 둘러싸여 환상(環狀)으로 형성되어 있다. 연소가스유로의 벽부는, 판상(板狀)의 고온부품을 주방향 및 축방향으로 배열하는 것에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 연소가스유로의 내주측에 있어서는, 고정날개 기단(基端)에 안장된 내측 슈라우드가 주방향에 환상으로 배열된다. 게다가, 연소가스유로의 내주측에서는, 연소가스유로에 따라 축방향에 서로 인접하는 위치에는 회전날개 기단에 안장된 플랫폼이 주방향에 환상으로 배열된다. 이에 의해, 내측 슈라우드 및 플랫폼의 각각의 환상체가 로터의 축방향에 교체로 배열되어, 내주측의 벽부가 구성되어 있다. 연소가스유로의 외주측에 있어서는, 고정날개 선단에 안장된 외측 슈라우드가 주방향에 환상으로 배열된다. 게다가, 연소가스유로의 외주측에서는, 연소가스유로에 따라 축방향에 서로 인접하는 위치에는 원호상으로 만곡된 분할환이 주방향에 환상으로 배열된다. 이에 의해, 외측 슈라우드 및 분할환 각각의 환상체가 축방향에 교대로 배열되고, 외주측의 벽부가 구성되어 있다.

이러한 연소가스유로를 구성하여 고온의 연소가스에 접하는 고온부품은, 압축 공기의 일부를 냉각공기로서 이용하여 냉각되어 있다. 가스터빈의 고온부품을 냉각하는 구조로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 냉각구조가 있다. 이 냉각 구조에서는, 고정날개의 슈라우드 단면에 축방향으로 연장되는 냉각공기유로를 형성하고 있다. 구체적으로는, 고정날개의 슈라우드 단면에 축방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있다. 이 홈의 개구부를 플러그로 막는 것에 의해, 축방향으로 연장되는 냉각공기유로가 형성된다.

일본특허공개 제평09-228803호 공보

그런데, 상술한 고정날개의 외측 슈라우드나 내측 슈라우드, 및 분할환과 같은 고온부품은, 기타 고온부품과 축방향에 인접하기 때문에, 축방향에 틈이 형성되어 있다. 이 고온부품은, 환상으로 배열되는 것에 의해, 로터의 주방향에 틈이 형성되어 인접하고 있다. 연소가스유로를 유통하는 연소가스가 축방향이나 주방향의 틈에 유입되어 버린다. 이에 의해, 고온부품의 연소가스유로에 면하는 가스패스면뿐만 아니라, 가스패스면 주위의 외주면도 고온으로 되어버린다. 그 때문에, 고온부품의 외주면을 효율적으로 냉각시키는 것이 기대되고 있다.

본 발명은, 외주면을 효율적으로 냉각시키는 것이 가능한 가스터빈의 고온부품, 해당 가스터빈의 고온부품을 구비하는 가스터빈, 및 가스터빈의 고온부품 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제1 실시형태의 가스터빈의 고온부품은, 로터의 주변에 연소가스가 흐르는 환상의 연소가스유로를 획정한다. 가스터빈의 고온부품은, 상기 연소가스유로에서의 상기 로터의 직경방향의 내측 또는 외측의 적어도 한쪽에 면하는 가스패스면을 가지는 판상부재를 구비한다. 상기 판상부재는, 상기 가스패스면과 교차하는 외주면에 따라 내부에 냉각유통로가 형성되어 있다. 상기 판상부재는, 상기 냉각유통로의 내면 중 상기 외주면측으로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터를 가지고 있다.

이러한 구성에 의하면, 냉각유통로의 내면 중 외주면측으로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터가 형성되어 있다. 그 때문에, 냉각공기는 외주면측 터뷸레이터에 충돌하면서 냉각유통로내를 유통한다. 냉각공기가 외주면측 터뷸레이터에 충돌하는 것에 의해, 냉각유통로의 외주면측의 내면에 따라 생성되는 냉각공기의 경계층이 깨지게, 냉각공기의 흐름을 흐트러뜨릴 수 있다. 그 때문에, 냉각유통로의 외주면측의 내면의 근방을 흐르는 냉각공기의 유속이 상승하고, 외주면측의 열전달율을 향상시킬 수 있다.

상기 가스터빈의 고온부품에서는, 상기 냉각유통로의 내면 중 상기 가스패스면측으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터를 구비하여도 된다.

이러한 구성에 의하면, 냉각유통로의 내면 중 가스패스측으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터가 형성되어 있다. 그 때문에, 냉각공기는 가스패스면측 터뷸레이터에 충돌하면서 냉각유통로내를 유통한다. 냉각공기가 가스패스면측 터뷸레이터에 충돌하는 것에 의해, 냉각유통로 가스패스면측의 내면에 따라 생성되는 냉각공기의 경계층을 깨도록, 냉각공기의 흐름을 흐트러뜨릴 수 있다. 그 때문에, 냉각유통로 가스패스면측의 내면의 근방을 흐르는 냉각공기의 유속이 상승하고, 가스패스면측의 열전달율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 고온부품의 가스패스면을 효율적으로 냉각할 수 있다.

상기 가스터빈의 고온부품에서는, 상기 냉각유통로는, 상기 판상부재의 상기 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부와, 상기 홈부의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부에 의해 형성되어 있어도 된다. 상기 외주면측 터뷸레이터는, 상기 뚜껑부에 설치되어 있어도 된다.

이러한 구성에 의하면, 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부를 뚜껑부로 폐쇄하는 것에 의해, 냉각유통로를 용이하게 형성할 수 있다. 판상부품과 분리 가능한 뚜껑부에 외주면측 터뷸레이터가 형성되는 것에 의해, 외주면측 터뷸레이터를 용이하게 가공할 수 있다. 따라서, 냉각유통로내에 외주면측 터뷸레이터를 임의의 부분이나 임의의 형상으로 형성하는 것이 용이해진다. 이에 의해, 외주면을 효율적으로 냉각 가능한 냉각유통로를 용이하게 형성할 수 있다.

상기 가스터빈의 고온부품에서는, 상기 냉각유통로는, 상기 판상부재의 상기 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부와, 상기 홈부의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부에 의해 형성되어 있어도 된다. 상기 외주면측 터뷸레이터는 상기 뚜껑부에 설치되고, 상기 가스패스면측 터뷸레이터는 상기 홈부에 설치되어도 된다.

이러한 구성에 의하면, 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부에 대하여, 가스패스면측의 내면으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터를 형성한다. 이에 의해, 가스패스면측 터뷸레이터를 용이하게 형성할 수 있다. 구체적으로는, 홈부의 개구에 연결되는 가스패스면측의 내면으로부터 돌출하게 가스패스면측 터뷸레이터를 형성하는 것에 의해, 외주면측으로부터 가스패스면측 터뷸레이터를 용이하게 가공할 수 있다. 따라서, 냉각유통로내에 가스패스면측 터뷸레이터를 임의의 부분이나 임의의 형상으로 형성하는 것이 용이하게 가능하다. 이에 의해, 가스패스면을 효율적으로 냉각 가능한 냉각유통로를 용이하게 형성할 수 있다.

상기 가스터빈의 고온부품에서는, 상기 냉각유통로는, 상기 판상부재의 상기 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부와, 상기 홈부의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부에 의해 형성되어 있어도 된다. 상기 외주면측 터뷸레이터 및 상기 가스패스면측 터뷸레이터는 상기 뚜껑부에 설치되어 있어도 된다.

이러한 구성에 의하면, 가스패스면측 터뷸레이터가 외주면측 터뷸레이터와 함께 판상부재와 분리 가능한 뚜껑부에 형성된다. 이에 의해, 가스패스면측 터뷸레이터를 용이하게 가공할 수 있다. 홈부로는, 단순한 움푹팬 곳을 외주면에 형성 하는 것만으로 냉각유통로를 형성할 수 있다. 따라서, 냉각유통로내에 가스패스면측 터뷸레이터를 임의의 부분이나 임의의 형상으로 형성하는 것이, 보다 용이하게 된다. 이에 의해, 가스패스면을 효율적으로 냉각 가능한 냉각유통로를, 보다 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 제2 실시형태의 가스터빈은 상기 가스터빈의 고온부품을 구비한다.

이러한 구성에 의하면, 외주면을 효율적으로 냉각시킬 수 있기 때문에, 냉각공기를 효율적으로 이용할 수 있다. 그 때문에, 냉각공기로서 압축 공기의 일부를 터빈에 공급하는 양을 감소시킬 수 있고, 가스터빈으로서 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제3 실시형태의 가스터빈의 고온부품 제조방법은, 로터의 주변에 연소가스가 흐르는 환상의 연소가스유로를 획정한다. 가스터빈의 고온부품 제조방법은, 상기 연소가스유로에서의 상기 로터의 직경방향의 내측 또는 외측의 적어도 한 측에 면하는 가스패스면을 가지는 판상부재에 대하여, 상기 가스패스면과 교차하는 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부를 상기 외주면에 따라 형성하는 홈부형성공정과, 상기 홈부의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부를 형성하는 뚜껑부형성공정과, 상기 뚜껑부를 상기 홈부에게 고정시키는 뚜껑부고정공정을 포함한다. 상기 뚜껑부형성공정에서는, 상기 뚜껑부로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터를 형성한다. 상기 뚜껑부고정공정에서는, 상기 외주면측 터뷸레이터를 상기 홈부를 향해 고정시킨다.

이러한 구성에 의하면, 홈부형성공정에서 외주면측으로부터 홈부를 형성하면서, 뚜껑부형성공정에서 외주면측 터뷸레이터를 뚜껑부에 형성할 수 있다. 그 때문에, 판상부재와 분리 가능한 뚜껑부에 외주면측 터뷸레이터를 형성하는 것에 의해, 외주면측 터뷸레이터를 용이하게 가공할 수 있다. 뚜껑부고정공정에서 뚜껑부를 홈부에게 고정시키고, 홈부의 개구를 뚜껑부에 의해 폐쇄하는 것에 의해, 냉각유통로를 외주면측으로부터 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 외주면측 터뷸레이터가 설치된 냉각유통로를 용이하게 형성할 수 있다.

상기 가스터빈의 고온부품 제조방법에서는, 상기 홈부형성공정에서는 상기 외주면측으로부터 가공을 실시하는 것에 의해, 상기 홈부 내면의 상기 가스패스면측으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터를 형성해도 된다.

이러한 구성에 의하면, 홈부형성공정에서 홈부와 함께 가스패스면측 터뷸레이터를 외주면측으로부터 형성하는 것에 의해, 가스패스면측 터뷸레이터를 용이하게 형성할 수 있다. 이에 의해, 가스패스면측 터뷸레이터가 설치된 냉각유통로를 용이하게 형성할 수 있다.

이 발명에 관한 가스터빈의 고온부품, 해당 가스터빈의 고온부품을 구비하는 가스터빈, 및 가스터빈의 고온부품 제조방법에 의하면, 내부에 외주측 터뷸레이터가 설치된 냉각유통로가 형성되는 것에 의해 외주면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 가스터빈의 요점부 잘라낸 측면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 가스터빈의 요점부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태의 가스터빈의 내측 슈라우드(고온부품)의 개략 형상을 설명하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태의 냉각유통로의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태의 냉각유통로의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 변형예로서 냉각유통로가 형성된 회전날개의 플랫폼 개략 형상을 설명하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 변형예로서 냉각유통로가 형성된 분할환의 개략 형상을 설명하는 모식도이다.

[제1 실시형태]

이하, 본 발명에 관한 제1 실시형태에 대하여 도 1부터 도 4를 참조하여 설명한다.

가스터빈(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 바깥 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기(10)와, 연료공급원으로부터의 연료를 압축 공기중에서 연소시켜 연소가스(G)를 생성하는 복수의 연소기(20)와, 연소가스(G)에 의해 구동되는 터빈(30)을 구비하고 있다.

터빈(30)은, 케이싱(31)과 이 케이싱(31) 안에서 로터축(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 터빈로터(33)를 구비하고 있다. 이 터빈로터(33)는, 예를 들면, 이 터빈로터(33)의 회전으로 발전하는 발전기(미도시)와 접속되어 있다.

압축기(10)는, 터빈(30)에 대하여 로터축(Ar)에 평행되는 축방향(Da)의 일방측에 배치되어 있다. 터빈(30)의 케이싱(31)은, 로터축(Ar)을 중심으로 하여 원통상을 이루고 있다. 복수의 연소기(20)는, 로터축(Ar)에 대한 주방향(Dc)에 서로 간격을 두고 이 케이싱(31)에 안장되어 있다. 압축기(10)에서는, 생성된 압축 공기의 일부를 냉각공기로서 터빈(30)이나 연소기(20)에 공급하고 있다.

그리고, 이하에서는 축방향(Da)에서 압축기(10)가 배치되어 있는 측을 상류측으로, 그 반대측의 터빈(30)이 배치되어 있는 측을 하류측으로 한다. 로터축(Ar)에 대한 직경방향(Dr)에서, 로터축(Ar)으로부터 멀어지는 측을 직경방향 외측, 로터축(Ar)에 가까워지는 측을 직경방향 내측으로 한다.

터빈로터(33)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 로터축(Ar)을 중심으로 하여, 축방향(Da)에 연장되어 있는 로터본체(34)와, 축방향(Da)에 배열하여 로터본체(34)에 안장되어 있는 복수의 회전날개열(35)을 가지고 있다. 각 회전날개열(35)은, 어느 것이나 모두 로터축(Ar)에 대하여 주방향(Dc)에 배열하여 로터축(Ar)에 안장되어 있는 복수의 회전날개(36)를 가지고 있다. 회전날개(36)는, 직경방향(Dr)에 연장되는 회전날개본체(37)와, 이 회전날개본체(37)의 직경방향 내측에 설치되어 있는 플랫폼(38)과, 이 플랫폼(38)의 직경방향 내측에 설치되어 있는 익근(翼根)(39)을 가지고 있다. 회전날개(36)는, 이 익근(39)이 로터본체(34)에 매(埋)입되는 것에 의해, 로터본체(4)에 고정되어 있다.

복수의 회전날개열(35)의 각 상류측에는, 고정날개열(40)이 배치되어 있다. 각 고정날개열(40)은, 어느것이나 모두 복수의 고정날개(41)가 주방향(Dc)에 배열되여 구성되어 있다. 각 고정날개(41)는, 어느것이나 모두 직경방향(Dr)에 연장되는 고정날개본체(42)와, 고정날개본체(42)의 직경방향 외측에 설치되어 있는 외측 슈라우드(43)와, 고정날개본체(42)의 직경방향 내측에 설치되어 있는 내측 슈라우드(45)를 가지고 있다.

회전날개열(35) 및 고정날개열(40)의 직경방향 외측인, 케이싱(31)의 직경방향 내측에는, 로터축(Ar)을 중심으로 하여 원통상의 익환(翼環)(50)이 배치되어 있다. 이 익환(50)은 케이싱(31)에 고정되어 있다. 고정날개(41)의 외측 슈라우드(43)와 익환(50)은 차열환(52)에 의해 연결되어 있다.

축방향(Da)에서 인접하는 고정날개열(40)의 외측 슈라우드(43)들 사이에는, 로터축(Ar)을 중심으로 하여 주방향(Dc)에 배열된 복수의 분할환(61)이 배치되어 있다. 주방향(Dc)에 배열된 복수의 분할환(61)은 환상을 이루고 있다. 그 직경방향 내측에는 회전날개열(35)이 배치되어 있다. 주방향(Dc)에 배열된 복수의 분할환(61)은, 어느것이나 모두 차열환(52)에 의해 익환(50)에 연결되어 있다.

터빈(30)의 케이싱(31)내에는 연소가스(G)가 흐르는 연소가스유로(Pg)가 형성되어 있다. 연소가스유로(Pg)는, 고정날개열(40)을 구성하는 복수의 고정날개(41)의 내측 슈라우드(45) 및 외측 슈라우드(43)와, 그 하류측의 회전날개열(35)을 구성하는 복수의 회전날개(36)의 플랫폼(38) 및 이에 대향하는 분할환(61)에 의해, 로터본체(34)의 둘레에 환상으로 획정되어 있다. 고정날개(41), 회전날개(36) 및 분할환(61)은, 어느것이나 모두 연소가스유로(Pg) 안을 유통하는 고온고압의 연소가스(G)에 접하는 가스터빈(1)의 고온부품이다.

다음에, 도 3 및 도 4를 이용하여 본 발명에 관한 고온부품의 일실시형태에 대하여 설명한다.

본 실시형태에서는, 고온부품으로서, 고정날개열(40)을 구성하는 고정날개(41)의 외측 슈라우드(43)나 내측 슈라우드(45)를 총칭하여, 슈라우드(450)를 예를 들어 설명한다.

슈라우드(450)는, 본 실시형태의 연소가스유로(Pg)에서의 로터축(Ar)의 직경방향(Dr)의 내측에 면하는 가스패스면(451)을 가지는 판상부재이다. 슈라우드(450)는, 로터축(Ar)을 중심으로 하는 원호상으로 만곡한 판상을 이루고 있다. 도 3은, 본 실시형태의 슈라우드(450)의 개략 형상을 설명하는 모식도이다. 슈라우드(450)는, 가스패스면(451)으로부터 고정날개본체(42)가 일체를 이루면서 직경방향 외측을 향하여 돌출되어 있다. 본 실시형태의 슈라우드(450)에서는, 가스패스면(451)과 교차하는 외주면으로서, 로터를 기준으로 주방향(Dc)을 향하는 측단면(452)과, 로터를 기준으로 축방향(Da)의 상류측을 향하는 전연(前緣)단면(453)과, 하류측을 향하는 후연단면(454)이 형성되어 있다. 즉, 측단면(452)은 슈라우드(450)에 있어서, 가스패스면(451)의 주방향(Dc)의 단부에서 각각 가스패스면(451)과 교차하고, 축방향(Da)에 길게 연재하는 면이다. 전연단면(453)은, 가스패스면(451)의 축방향(Da)의 상류측의 단부에서 가스패스면(451)과 교차하고, 주방향(Dc)에 길게 연재하는 면이다. 후연단면(454)은, 가스패스면(451)의 축방향(Da)의 하류측의 단부에서 가스패스면(451)과 교차하고, 주방향(Dc)에 길게 연재하는 면이다.

슈라우드(450)는, 내부에 냉각공기를 유통시키는 냉각유통로(46)가 형성되어 있다.

본 실시형태의 냉각유통로(46)는, 슈라우드(450)의 내부에서 측단면(452)에 따라 형성되어 있다. 구체적으로는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 고정날개본체(42)에는, 내부에 냉각공기를 유통시키기 위한 전연통로(421)와 후연통로(422)가 형성되어 있다. 본 실시형태의 냉각유통로(46)는, 이 전연통로(421)와 연통하는 접속유통로(461)와, 양측의 측단면(452)에 따라 형성되는 주냉각유통로(462)를 가지고 있다.

접속유통로(461)는, 슈라우드(450)의 내부에 있어서 전연통로(421)로부터 전연단면(453)측을 향하여 연장된 다음, 전연단면(453)에 따라 양측의 측단면(452)에 향하도록 분기되어 형성되어 있다.

주냉각유통로(462)는 접속유통로(461)와 접속되어 있다. 주냉각유통로(462)는 양측의 측단면(452)에 따라 각각 형성되어 있다. 본 실시형태의 주냉각유통로(462)는 전연단면(453)측이 접속유통로(461)에 접속되어 있다. 주냉각유통로(462)는 전연단면(453)측이 후연단면(454)에 형성되어 있는 개구에 접속되어 있다.

슈라우드(450)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 판상부재의 외주면인 측단면(452)이나 전연단면(453)으로부터 움푹 들어가는 홈부(47)와, 홈부(47)의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부(48)를 가지고 있다. 이 홈부(47)와 뚜껑부(48)에 의해, 냉각유통로(46)가 슈라우드(450)의 내부에 측단면(452)이나 전연단면(453)에 따라 형성되어 있다.

홈부(47)는, 측단면(452)이 연재하는 방향인 축방향(Da)성분을 포함하는 방향에 따라 전연단면(453)측으로부터 후연단면(454)까지 형성되어 있다. 본 실시형태의 홈부(47)는, 전연단면(453)이 연재하는 방향인 주방향(Dc)성분을 포함하는 방향에 따라 측단면(452)들 사이에도 형성되어 있다. 본 실시형태의 홈부(47)는 뚜껑부(48)가 삽입되는 제1 홈부(471)와, 제1 홈부(471)보다도 슈라우드(450)의 내부에 형성되는 제2 홈부(472)를 가지고 있다.

제1 홈부(471)는, 측단면(452)이나 전연단면(453)으로부터 수직으로 움푹 들어가는 각홈이다.

제2 홈부(472)는, 제1 홈부(471)보다도 작은 단면형상을 이루고 있다. 제2 홈부(472)는, 제1 홈부(471)의 내면 중, 측단면(452)이나 전연단면(453)과 평행되는 내면으로부터 수직되게 움푹 들어가는 각홈이다. 본 실시형태의 제2 홈부(472)는, 내면 중 가스패스면(451)측에 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 형성되어 있다.

가스패스면측 터뷸레이터(473)는, 제2 홈부(472)의 가스패스면(451)측의 내면으로부터 돌출되어 있다. 본 실시형태의 가스패스면측 터뷸레이터(473)는, 제2 홈부(472)의 가스패스면(451)측의 내면에 있어서, 제1 홈부(471)측의 개구로부터 내측을 향하여 직방체 형상을 이루며 돌출되어 있다. 측단면(452)에 형성되는 홈부(47)의 가스패스면측 터뷸레이터(473)는, 측단면(452)이 연재하는 방향에 이간하여 복수 형성되어 있다. 전연단면(453)에 형성되는 홈부(47)의 가스패스면측 터뷸레이터(473)는, 전연단면(453)이 연재하는 방향에 이간하여 복수 형성되어 있다.

측단면(452)에 형성되는 홈부(47)의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부(48)는, 측단면(452)에 따라 전연단면(453)측으로부터 후연단면(454)까지 연재하여 형성되어 있다. 전연단면(453)에 형성되는 홈부(47)의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부(48)는, 전연단면(453)에 따라 측단면(452)들 사이에 연재하여 형성되어 있다. 본 실시형태의 뚜껑부(48)는, 제1 홈부(471)에 삽입되게 형성되는 뚜껑부본체(481)와, 뚜껑부본체(481)가 제1 홈부(471)에 삽입된 상태에서 제2 홈부(472)를 향하여 돌출하는 외주면측 터뷸레이터(482)를 가지고 있다.

뚜껑부본체(481)는, 제1 홈부(471)에 삽입되도록 측단면(452)이나 전연단면(453)이 연재하는 방향에 따라 연재하고 있다. 뚜껑부본체(481)는, 제1 홈부(471)에 삽입된 상태에서, 그 단면형상에서의 제2 홈부(472)측에 제2 홈부(472)의 개구를 폐쇄하는 평면인 홈부폐쇄면(481a)이 형성되어 있다. 뚜껑부본체(481)는, 그 단면형상에 있어서의 외측을 향함에 따라 축경하도록 형성되어 있다. 예를 들면, 측단면(452)에 배치되는 뚜껑부본체(481)는, 그 단면형상에 있어서의 외측인 측단면(452)측이, 측단면(452)측을 향함에 따라서 축경하도록 형성되어 있다.

외주면측 터뷸레이터(482)는, 뚜껑부본체(481)의 홈부폐쇄면(481a)으로부터 돌출되어 있다. 따라서, 외주면측 터뷸레이터(482)는, 뚜껑부본체(481)가 제1 홈부(471)에 삽입된 상태에서, 냉각유통로(46)에서의 측단면(452)측이나 전연단면(453)측으로부터 돌출되어 있다. 외주면측 터뷸레이터(482)는, 홈부폐쇄면(481a)의 폭방향을 가로지르도록, 홈부폐쇄면(481a)으로부터 직방체 형상을 이루며 돌출되어 있다. 외주면측 터뷸레이터(482)는, 뚜껑부본체(481)가 연재하는 방향에 따라 이간하여 복수 형성되어 있다.

다음에, 본 실시형태의 가스터빈(1)의 고온부품 제조방법에 대하여 설명한다.

가스터빈(1)의 고온부품 제조방법에서는, 로터본체(34)의 둘레에 연소가스(G)가 흐르는 연소가스유로(Pg)를 획정하는 가스터빈(1)의 고온부품을 제조한다. 본 실시형태의 가스터빈(1)의 고온부품 제조방법에서는, 판상부재인 슈라우드(450)를 제조하는 경우를 예를 들어 설명한다. 본 실시형태의 가스터빈(1)의 고온부품 제조방법은, 슈라우드(450)에 대하여 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부(47)를 형성하는 홈부형성공정(S1)과, 홈부(47)의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부(48)를 형성하는 뚜껑부형성공정(S2)과, 뚜껑부(48)를 홈부(47)에 고정시키는 뚜껑부고정공정(S3)을 포함한다.

홈부형성공정(S1)은, 슈라우드(450)의 측단면(452)이나 전연단면(453)에 홈부(47)를 형성한다. 홈부형성공정(S1)에서는, 측단면(452)측으로부터 가공을 실시하는 것에 의해, 측단면(452)이 연재하는 방향에 따라 홈부(47)를 형성한다. 홈부형성공정(S1)에서는, 전연단면(453)측으로부터 가공을 실시하는 것에 의해, 전연단면(453)이 연재하는 방향에 따라 홈부(47)를 형성한다. 구체적으로는, 본 실시형태의 홈부형성공정(S1)은, 측단면(452)측으로부터 가공을 실시하는 것에 의해, 제1 홈부(471)를 측단면(452)에 형성한다. 그 후, 홈부형성공정(S1)은, 측단면(452)측으로부터 가공을 실시한다. 이에 의해, 홈부형성공정(S1)은, 가스패스면(451)측의 내면으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 형성하면서, 측단면(452)과 평행되는 제1 홈부(471)의 내면으로부터 움푹 들어가는 제2 홈부(472)를 형성한다. 보다 구체적으로는, 본 실시형태의 홈부형성공정(S1)은, 방전가공에 의해 측단면(452)측으로부터 슈라우드(450)를 새겨넣는다. 이에 의해, 홈부형성공정(S1)은, 제1 홈부(471), 제2 홈부(472) 및 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 형성한다. 동일하게, 본 실시형태의 홈부형성공정(S1)은, 전연단면(453)측에서 방전가공을 실시한다. 이에 의해, 홈부형성공정(S1)은, 제1 홈부(471), 제2 홈부(472) 및 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 전연단면(453)에 형성한다.

뚜껑부형성공정(S2)은, 홈부(47)에 삽입되는 뚜껑부(48)를 형성한다. 본 실시형태의 뚜껑부형성공정(S2)에서는, 제1 홈부(471)에 삽입되어 제2 홈부(472)의 개구를 폐쇄하는 것과 같은 형상의 뚜껑부본체(481)와, 홈부폐쇄면(481a)으로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터(482)를 형성한다. 홈부형성공정(S1)에서는, 뚜껑부본체(481)가 제1 홈부(471)에 삽입된 상태에서, 측단면(452)으로부터 뚜껑부본체(481)를 돌출시키지 않고, 뚜껑부본체(481)의 측단면(452)측이나 전연단면(453)측에 제1 홈부(471)에 대하여 공간이 생기도록 뚜껑부본체(481)를 형성한다.

뚜껑부고정공정(S3)은, 홈부형성공정(S1)에서 형성된 홈부(47)에, 뚜껑부형성공정(S2)에서 형성된 뚜껑부(48)를 외주면측 터뷸레이터(482)가 홈부(47)를 향하도록 삽입하여 고정한다. 본 실시형태의 뚜껑부고정공정(S3)은, 외주면측 터뷸레이터(482)를 제2 홈부(472)를 향하여 제1 홈부(471)에 뚜껑부본체(481)를 삽입한다. 그 후, 뚜껑부고정공정(S3)은 측단면(452)측이나 전연단면(453)측으로부터 뚜껑부본체(481)와 제1 홈부(471)의 틈을 메우도록 용접비드(49)를 형성하면서 용접하는 것에 의해 고정시킨다.

다음에, 상기 가스터빈(1)의 고온부품의 작용에 대하여 설명한다.

제1 실시형태의 가스터빈(1)에 의하면, 압축기(10)로부터 전송된 압축 공기는, 터빈(30)의 케이싱(31) 안에 들어가고, 연소기(20) 안에 흘러든다. 연소기(20)에서는, 이 압축 공기와 함께 외부로부터 공급되는 연료를 연소하여, 연소가스(G)가 생성된다. 이 연소가스(G)는, 연소가스유로(Pg)를 통과하는 과정에서, 회전날개본체(37)에 접하고, 터빈로터(33)를 로터축(Ar) 둘레에서 회전시킨다. 이 때, 연소가스유로(Pg)를 통과하는 연소가스(G)는, 슈라우드(450)들의 주방향(Dc)의 틈이나, 슈라우드(450)와 플랫폼(38)의 축방향(Da)의 틈 등이 인접하는 고온부품들 틈에 유입하면서 하류측에 흘러간다.

압축기(10)로부터의 압축 공기의 일부는 냉각공기로서, 회전날개(36)나 고정날개(41)를 냉각하기 위하여, 터빈(30)의 케이싱(31) 안에서, 플랫폼(38)의 직경방향 내측의 영역이나 익환(50)의 직경방향 외측의 영역에 흘러든다. 플랫폼(38)의 직경방향 내측 영역에 흘러든 냉각공기는, 각 부품의 내부에 형성되어 있는 미도시의 유로를 통하여 플랫폼(38)이나 회전날개본체(37)를 내부에서부터 냉각시킨다.

익환(50)의 직경방향 외측의 영역에 흘러든 냉각공기는, 그 직경방향 내측에 배치되어 있는 외측 슈라우드(43)나 분할환(61)의 직경방향 외측에 흘러들고, 외측 슈라우드(43)나 분할환(61)을 냉각한다. 외측 슈라우드(43)의 직경방향 외측에 흘러든 냉각공기는, 외측 슈라우드(43)의 내부의 미도시의 유로를 통하여 고정날개본체(42)의 전연통로(421)나 후연통로(422)에 흘러든다. 그 후, 냉각공기는 전연통로(421)로부터 슈라우드(450)의 접속유통로(461)에 흘러든다.

뚜껑부(48)가 제1 홈부(471)에 삽입되며 용접되어서 고정되어 있다. 이에 의해, 접속유통로(461)에 흘러든 냉각공기는, 제2 홈부(472)와 뚜껑부(48)의 홈부폐쇄면(481a)에 의해 형성되는 주냉각유통로(462)에 흘러든다. 주냉각유통로(462)나 접속유통로(461)에서는, 내면 중, 측단면(452)측이나 전연단면(453)측의 내면으로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터(482)와, 가스패스면(451)측의 내면으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 형성되어 있다. 그 때문에, 전연통로(421)로부터 유입되어 오는 냉각공기는, 외주면측 터뷸레이터(482)와 가스패스면측 터뷸레이터(473)에 충돌하면서 후연단면(454)을 향하여 유통한다. 냉각유통로(46) 안의 냉각공기는, 전연단면(453)측으로부터 축방향(Da)에 따라 유통하고, 후연단면(454)의 개구로부터 슈라우드(450)의 외부에 배출된다.

상기와 같은 가스터빈(1)의 고온부품에 의하면, 냉각유통로(46)의 내면 중 측단면(452)측이나 전연단면(453)측으로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터(482)가 형성되어 있다. 이에 의해, 냉각공기는 외주면측 터뷸레이터(482)에 충돌하면서 냉각유통로(46) 안을 유통한다. 냉각공기가 외주면측 터뷸레이터(482)에 충돌하는 것에 의해, 냉각유통로(46)의 측단면(452)측이나 전연단면(453)측의 내면인 뚜껑부(48)의 홈부폐쇄면(481a)에 따라 생기는 냉각공기의 경계층을 깨도록, 냉각공기의 흐름을 흐트러뜨릴 수 있다. 그 때문에, 홈부폐쇄면(481a)의 근방을 흐르는 냉각공기의 유속이 상승하고, 측단면(452)측이나 전연단면(453)측의 열전달율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 연소가스유로(Pg)로부터 주방향(Dc)에 인접하는 슈라우드(450)의 틈에 유입하는 고온의 연소가스(G)에 노출되어, 고온으로 되는 측단면(452)이나 전연단면(453)을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

제2 홈부(472)의 내면 중 가스패스면(451)측으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 형성되어 있다. 그 때문에, 냉각유통로(46) 안의 냉각공기는 가스패스면측 터뷸레이터(473)에 충돌하면서 유통한다. 냉각공기가 가스패스면측 터뷸레이터(473)에 충돌되는 것에 의해, 제2 홈부(472)의 가스패스면(451)측의 내면에 따라 생기는 냉각공기의 경계층을 깨도록, 냉각공기의 흐름을 흐트러뜨릴 수 있다. 그 때문에, 제2 홈부(472)의 가스패스면(451)측의 내면 근방을 흐르는 냉각공기의 유속이 상승하고, 가스패스면(451)측의 열전달율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 연소가스유로(Pg)에 면하는 것에 의해 고온의 연소가스(G)에 노출되는 슈라우드(450)의 가스패스면(451)을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

주냉각유통로(462)가 측단면(452)이 연재하는 방향에 따라 형성되어 있는 것에 의해, 측단면(452)을 전역에 걸쳐 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 접속유통로(461)가 전연단면(453)이 연재하는 방향에 따라 형성되어 있는 것에 의해, 전연단면(453)을 전역에 걸쳐 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

측단면(452)이나 전연단면(453)으로부터 움푹 들어가는 홈부(47)를 뚜껑부(48)로 폐쇄하는 것에 의해, 냉각유통로(46)를 용이하게 형성시킬 수 있다. 슈라우드(450)와 분리 가능한 뚜껑부(48)에 외주면측 터뷸레이터(482)가 형성되는 것에 의해, 외주면측 터뷸레이터(482)를 용이하게 가공할 수 있다. 따라서, 냉각유통로(46) 안에 외주면측 터뷸레이터(482)를 임의의 부분이나 임의의 형상으로 형성하는 것이 용이하게 가능하다. 이에 의해, 측단면(452)이나 전연단면(453)을 효율적으로 냉각 가능한 냉각유통로(46)를 슈라우드(450)에 용이하게 형성시킬 수 있다.

측단면(452)이나 전연단면(453)으로부터 움푹 들어가는 제2 홈부(472)에 대하여, 가스패스면(451)측의 내면으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 형성하는 것에 의해, 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 용이하게 형성시킬 수 있다. 구체적으로는, 제2 홈부(472)의 개구에 연결되는 가스패스면(451)측의 내면으로부터 돌출하게 형성하는 것에 의해, 측단면(452)측이나 전연단면(453)측으로부터 제2 홈부(472)의 개구를 통하여 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 용이하게 가공할 수 있다. 따라서, 냉각유통로(46) 안에 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 임의의 부분이나 임의의 형상으로 형성하는 것이 용이하게 가능하다. 이에 의해, 가스패스면(451)을 효율적으로 냉각 가능한 냉각유통로(46)를 슈라우드(450)에 용이하게 형성시킬 수 있다.

상기와 같은 가스터빈(1)에 의하면, 측단면(452)이나 전연단면(453)을 효율적으로 냉각시킬 수 있기 때문에, 냉각공기를 효율적으로 이용할 수 있다. 그 때문에, 냉각공기로서 압축 공기의 일부를 터빈(30)에 공급하는 양을 감소시킬 수 있고, 가스터빈(1)으로서 효율을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 가스터빈(1)의 고온부품 제조방법에 의하면, 홈부형성공정(S1)에서 측단면(452)측이나 전연단면(453)측으로부터 제1 홈부(471)와 제2 홈부(472)를 형성하면서, 뚜껑부형성공정(S2)에서 외주면측 터뷸레이터(482)를 뚜껑부(48)에 형성할 수 있다. 그 때문에, 슈라우드(450)의 본체와 분리 가능한 뚜껑부(48)에 외주면측 터뷸레이터(482)를 형성하는 것에 의해, 외주면측 터뷸레이터(482)를 용이하게 가공할 수 있다. 뚜껑부고정공정(S3)에서, 뚜껑부(48)를 제1 홈부(471)에 용접하여 고정시키고, 제2 홈부(472)의 개구를 뚜껑부(48)의 홈부폐쇄면(481a)에 의해 폐쇄하고 있다. 이에 의해, 냉각유통로(46)를 측단면(452)측이나 전연단면(453)측으로부터 용이하게 형성시킬 수 있다. 따라서, 외주면측 터뷸레이터(482)가 설치된 냉각유통로(46)를 용이하게 형성시킬 수 있다.

홈부형성공정(S1)에서, 제2 홈부(472)와 함께 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 측단면(452)측이나 전연단면(453)측으로부터 새겨넣어 형성하는 것에 의해, 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 용이하게 형성시킬 수 있다. 이에 의해, 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 설치된 냉각유통로(46)를 용이하게 형성시킬 수 있다.

[제2 실시형태]

다음에, 도 5를 참조하여 제2 실시형태의 가스터빈(1)의 고온부품에 대하여 설명한다.

제2 실시형태에 있어서는 제1 실시형태와 같은 구성 요소에는 동일 부호를 첨부해서 상세한 설명을 생략한다. 이 제2 실시형태의 가스터빈(1)의 고온부품은, 홈부(47)와 뚜껑부(48)의 구성에 대하여 제1 실시형태와 다르다. 그리고, 제2 실시형태에 있어서도 고온부품으로서, 슈라우드(450)를 예를 들어 설명한다.

제2 실시형태의 슈라우드(450)에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 홈부(47)가 아니라, 뚜껑부(48)에 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 제2 실시형태의 슈라우드(450)는, 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 형성되어 있지 않은 변형홈부(47a)와, 외주면측 터뷸레이터(482) 및 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 형성되는 변형뚜껑부(48a)를 가지고 있다.

변형홈부(47a)는, 가스패스면측 터뷸레이터(473)를 갖지 않는 점에서 제1 실시형태의 홈부(47)와 다르다. 본 실시형태의 변형홈부(47a)는, 홈부(47)와 동일한 형상의 제1 홈부(471)와 제2 홈부(472)를 가지고 있다.

변형뚜껑부(48a)는, 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 형성되어 있는 점에서 제1 실시형태의 뚜껑부(48)와 다르다. 변형뚜껑부(48a)는, 가스패스면측 터뷸레이터(473)가 형성되어 있는 점에서 제1 실시형태의 뚜껑부(48)와 다르다. 본 실시형태의 변형뚜껑부(48a)는, 뚜껑부본체(481)와, 외주면측 터뷸레이터(482)와, 뚜껑부본체(481)로부터 외주면측 터뷸레이터(482)보다도 돌출하는 변형가스패스면측 터뷸레이터(483)를 가지고 있다. 그리고, 뚜껑부본체(481) 및 외주면측 터뷸레이터(482)는 제1 실시형태와 같은 형상을 이루고 있다.

변형가스패스면측 터뷸레이터(483)는, 변형뚜껑부(48a)가 변형홈부(47a)의 개구를 폐쇄한 상태에서, 냉각유통로(46)의 가스패스면(451)측의 내면으로부터 돌출하도록 변형뚜껑부(48a)에 복수 형성되어 있다. 구체적으로는, 본 실시형태의 변형가스패스면측 터뷸레이터(483)는, 뚜껑부본체(481)의 외주면측 터뷸레이터(482)가 형성되어 있는 위치에 형성되어 있다. 변형가스패스면측 터뷸레이터(483)는, 홈부폐쇄면(481a)의 폭방향의 소정의 위치로부터 수직으로 직방체 형상을 이루며 돌출되어 있다. 본 실시형태의 홈부폐쇄면(481a)의 폭방향의 소정의 위치란, 뚜껑부본체(481)가 제1 홈부(471)에 삽입된 상태에서, 뚜껑부본체(481)로부터 돌출하는 변형가스패스면측 터뷸레이터(483)가 제2 홈부(472)의 가스패스면(451)측의 내면에 당접하는 위치이다.

상기와 같은 가스터빈(1)의 고온부품에 의하면, 변형가스패스면측 터뷸레이터(483)가 외주면측 터뷸레이터(482)와 함께 슈라우드(450)와 분리 가능한 뚜껑부(48)에 형성되는 것에 의해, 변형가스패스면측 터뷸레이터(483)를 용이하게 가공할 수 있다. 변형홈부(47a)로서, 단순한 움푹팬 곳인 각홈을 측단면(452)이나 전연단면(453)에 형성하는 것만으로, 냉각유통로(46)를 형성할 수 있다. 따라서, 냉각유통로(46) 안에 변형가스패스면측 터뷸레이터(483)를 임의의 부분이나 임의의 형상으로 형성하는 것이, 보다 용이하게 가능하다. 이에 의해, 가스패스면(451)을 효율적으로 냉각 가능한 냉각유통로(46)를 슈라우드(450) 내에 보다 용이하게 형성시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상술했지만, 각 실시형태의 각 구성 및 그들의 조합 등은 일례로서, 본 발명의 취지로부터 이탈하지 않는 범위내에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 기타 변경이 가능하다. 또한, 본 발명은 실시형태에 의해 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 의해서만 한정된다.

그리고, 본 실시형태에서는 가스터빈(1)의 고온부품으로서, 슈라우드(450)를 예를 들어서 설명하였지만, 본 발명의 가스터빈(1)의 고온부품은 슈라우드(450)에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 판상부품을 구비하는 가스터빈(1)의 고온부품으로서는, 회전날개(36)의 플랫폼(38)이나 분할환(61)이어도 된다. 가스터빈(1)의 고온부품은, 연소가스유로(Pg)에서의 로터축(Ar)의 직경방향(Dr)의 내측 또는 외측의 적어도 한측에 향하는 가스패스면(451)을 가지는 판상부재를 구비하는 부품이면 된다.

구체적으로는, 판상부품을 구비하는 가스터빈(1)의 고온부품이 회전날개(36)의 플랫폼(38)일 경우에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 플랫폼(38)의 주방향(Dc)을 향하는 플랫폼측 단연(端緣)(382)측과, 축방향(Da)의 상류측을 향하는 플랫폼 전연단면(383)측에 냉각유통로(46a)가 형성되어 있어도 된다.

판상부품을 구비하는 가스터빈(1)의 고온부품이 분할환(61)일 경우에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 분할환(61)의 주방향(Dc)을 향하는 분할환측 단연(612)측과, 축방향(Da)의 상류측을 향하는 분할환 전연단면 (613)측에 냉각유통로(46b)가 형성되어 있어도 된다.

본 실시형태와 같이, 주냉각유통로(462)는 측단면(452)에 따라 형성되는 것에 한정되는 것이 아니며, 외주면에 따라 형성되어 있으면 된다. 예를 들면, 주냉각유통로(462)는, 외주면 중의 전연단면(453)이나 후연단면(454)에 따라 형성되어 있어도 되고, 외주면의 전주에 따르도록 전연단면(453), 후연단면(454), 및 측단면(452)의 전면(全面)에 따라 형성되어 있어도 된다. 주냉각유통로(462)는, 측단면(452)에 따라 형성되어 있는 경우에도, 양측의 측단면(452)에 따라 각각 형성되는 것에 한정되는 것이 아니며, 임의의 한측만의 측단면(452)에 따라 형성되어 있어도 된다.

외주면측 터뷸레이터(482)나 가스패스면측 터뷸레이터(473)의 형상은, 본 실시형태의 형상에 한정되는 것이 아니며, 외주면측 터뷸레이터(482)는 냉각유통로(46)의 내면 중 외주면측으로부터 돌출되어 있으면 된다. 예를 들면, 가스패스면측 터뷸레이터(473)는 냉각유통로(46)의 내면 중 가스패스면(451)측으로부터 돌출되어 있으면 된다.

냉각유통로(46)의 접속유통로(461)는, 본 실시형태와 같은 형상에 한정되는 것이 아니며, 고정날개본체(42)의 전연통로(421)와 주냉각유통로(462)를 접속하고 있으면 된다. 예를 들면, 접속유통로(461)는 본 실시형태와 같이 전연통로(421)로부터 전연단면(453)측을 향하여 연장된 다음 분기되여 주냉각유통로(462)에 접속하는 형상이 아니고, 양측의 주냉각유통로(462)에 대하여 다른 접속유통로(461)가 각각 접속되게 형성되어도 된다.

[산업상 이용가능성]

상기 가스터빈의 고온부품에 의하면, 내부에 외주측 터뷸레이터가 설치된 냉각유통로가 형성되는 것에 의해 외주면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

1 : 가스터빈
10 : 압축기
20 : 연소기
30 : 터빈
Da : 축방향
Dc : 주방향
Dr : 직경방향
31 : 케이싱
Ar : 로터축
33 : 터빈로터
34 : 로터본체
35 : 회전날개열
36 : 회전날개
37 : 회전날개본체
38 : 플랫폼
39 : 익근
40 : 고정날개열
41 : 고정날개
42 : 고정날개본체
421 : 전연통로
422 : 후연통로
43 : 외측슈라우드
45 : 내측슈라우드
451 : 가스패스면
452 : 측단면
453 : 전연단면
454 : 후연단면
46 : 냉각유통로
461 : 접속유통로
462 : 주냉각유통로
47 : 홈부
471 : 제1 홈부
472 : 제2 홈부
473 : 가스패스면측 터뷸레이터
48 : 뚜껑부
481 : 뚜껑부본체
481a : 홈부폐쇄면
482 : 외주면측 터뷸레이터
50 : 익환
52 : 차열환
61 : 분할환
G : 연소가스
Pg : 연소가스유로
S1 : 홈부형성공정
S2 : 뚜껑부형성공정
S3 : 뚜껑부고정공정
47a : 변형홈부
48a : 변형뚜껑부
483 : 변형가스패스면측 터뷸레이터
382 : 플랫폼측 단연
383 : 플랫폼 전연단면
612 : 분할환측 단연
613 : 분할환 전연단면

Claims

로터의 둘레에 연소가스가 흐르는 환상(環狀)의 연소가스유로를 획정하는 가스터빈의 고온부품으로서,
상기 연소가스유로에서의 상기 로터의 직경방향의 내측 또는 외측의 적어도 한쪽에 면하는 가스패스면을 가지는 판상(板狀)부재를 구비하고,
상기 판상부재는, 상기 가스패스면과 교차하는 외주면에 따라 내부에 냉각유통로가 형성되고, 상기 냉각유통로의 내면 중 상기 외주면측으로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터를 갖고,
상기 냉각유통로의 내면 중 상기 가스패스면측으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터를 구비하는, 가스터빈의 고온부품.
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제1항에 있어서,
상기 냉각유통로는, 상기 판상부재의 상기 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부와, 상기 홈부의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부에 의해 형성되고,
상기 외주면측 터뷸레이터는, 상기 뚜껑부에 설치되는, 가스터빈의 고온부품.
제1항에 있어서,
상기 냉각유통로는, 상기 판상부재의 상기 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부와, 상기 홈부의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부에 의해 형성되고,
상기 외주면측 터뷸레이터는, 상기 뚜껑부에 설치되어 있고,
상기 가스패스면측 터뷸레이터는, 상기 홈부에 설치되는, 가스터빈의 고온부품.
제1항에 있어서,
상기 냉각유통로는, 상기 판상부재의 상기 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부와, 상기 홈부의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부에 의해 형성되고,
상기 외주면측 터뷸레이터 및 상기 가스패스면측 터뷸레이터는, 상기 뚜껑부에 설치되는, 가스터빈의 고온부품.
제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 가스터빈의 고온부품을 구비하는, 가스터빈.
로터의 둘레에 연소가스가 흐르는 환상의 연소가스유로를 획정하는 가스터빈의 고온부품 제조방법으로서,
상기 연소가스유로에서의 상기 로터의 직경방향의 내측 또는 외측의 적어도 한쪽에 면하는 가스패스면을 가지는 판상부재에 대하여, 상기 가스패스면과 교차하는 외주면으로부터 움푹 들어가는 홈부를 상기 외주면에 따라 형성하는 홈부형성공정과,
상기 홈부의 개구를 폐쇄하는 뚜껑부를 형성하는 뚜껑부형성공정과,
상기 뚜껑부를 상기 홈부에게 고정시키는 뚜껑부고정공정을 포함하고,
상기 뚜껑부형성공정에서는, 상기 뚜껑부로부터 돌출하는 외주면측 터뷸레이터를 형성하고,
상기 뚜껑부고정공정에서는, 상기 외주면측 터뷸레이터를 상기 홈부를 향해 고정하고,
상기 홈부형성공정에서는, 상기 외주면측으로부터 가공을 실시하는 것에 의해, 상기 홈부 내면의 상기 가스패스면측으로부터 돌출하는 가스패스면측 터뷸레이터를 형성하는, 가스터빈의 고온부품 제조방법.
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