KR101852290B1 - 터빈 정익, 터빈, 및 터빈 정익의 개조 방법 - Google Patents

터빈 정익, 터빈, 및 터빈 정익의 개조 방법 Download PDF

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Abstract

터빈 정익(3)은, 날개 본체(21)와, 날개 본체(21)의 직경 방향 내측의 단부에 마련되는 판 형상의 내측 슈라우드(22)와, 날개 본체(21)의 직경 방향 외측의 단부에 마련되는 판 형상의 외측 슈라우드(23)를 구비한다. 날개 본체(21)는, 그 내부에서 직경 방향으로 사행하여 형성되며 냉각 매체가 흐르는 서펜타인 유로(30)를 구비한다. 내측 슈라우드(22)는, 일단이 서펜타인 유로(30)의 하류단측에 개구되는 동시에, 타단이 내측 슈라우드(22)의 후연(22D)에 개구되어, 서펜타인 유로(30)를 내측 슈라우드(22)의 외부에 연통시키는 냉각 통로(40)를 구비한다.

Description

터빈 정익, 터빈, 및 터빈 정익의 개조 방법{TURBINE STATOR, TURBINE, AND METHOD FOR ADJUSTING TURBINE STATOR}
본 발명은 터빈 정익, 이것을 구비하는 터빈, 및 터빈 정익의 개조 방법에 관한 것이다.
본원은 2014년 6월 30일에 출원된 일본 특허 출원 제 2014-134442 호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래의 터빈에는, 예컨대 특허문헌 1과 같이, 터빈의 직경 방향으로 연장되는 날개 본체와, 날개 본체의 연장 방향의 양단에 마련되는 판 형상의 외측 슈라우드 및 내측 슈라우드를 구비하는 터빈 정익이 마련되어 있다. 날개 본체의 내부에는, 터빈의 직경 방향으로 사행하는 서펜타인 유로가 마련되어 있다. 이 서펜타인 유로에 냉각 매체(냉각 공기)가 흐름으로써, 날개 본체가 냉각되게 되어 있다.
특허문헌 1의 터빈에서는, 서펜타인 유로를 통과한 후의 냉각 매체를, 내측 슈라우드보다 터빈의 직경 방향 내측의 공간으로 인도한 후에, 터빈의 축방향으로 인접하는 터빈 정익의 내측 슈라우드와 터빈 동익의 플랫폼과의 간극으로부터 연소 가스 통로로 유출시키고 있다. 이에 의해, 연소 가스 통로를 통과하는 연소 가스가 내측 슈라우드보다 터빈의 직경 방향 내측의 공간에 침입하는 것을 막고 있다.
특허문헌 2의 터빈 정익은, 서펜타인 유로가 형성되어 있는 동시에, 내측 슈라우드의 후연측에 복수의 냉각 공기 구멍을 마련하고 있다. 특허문헌 2의 터빈 정익은 냉각 공기의 일부를 내측 슈라우드의 후연의 냉각에 이용하고 있다.
종래의 터빈 정익에 있어서의 내측 슈라우드의 후연측의 냉각 구조의 일 예를 도 13 내지 도 15에 도시한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 터빈 정익(3A)의 외측 슈라우드(미도시)로부터 공급된 냉각 공기는 서펜타인 유로(30)에 들어가 날개 본체(21)를 냉각한다. 그 후, 냉각 공기는 서펜타인 유로(30) 중 가장 날개 본체(21)의 후연단(21B)측에 위치하는 최하류 메인 유로(31B)에 유입된다. 최하류 메인 유로(31B)를 흐르는 냉각 공기는, 날개 본체(21)의 후연단(21B)으로부터 연소 가스 중으로 배출될 때, 날개 본체(21)의 후연 부분을 대류 냉각하고 있다.
한편, 내측 슈라우드(22)의 직경 방향 내측에는 캐비티(CB)가 배치되며, 외측 슈라우드로부터 캐비티(CB)로 냉각 공기가 공급된다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 내측 슈라우드(22)의 후연측에는, 제 1 단부인 일단이 캐비티(CB)에 연통하며, 제 2 단부인 타단이 내측 슈라우드(22)의 터빈 축방향 하류단에 개구되는 냉각 통로(70)가 형성되어 있다. 냉각 통로(70)는 연소 가스의 흐름 방향을 따라 형성되어 있다. 냉각 통로(70)는 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향으로 복수 배열되어 있다. 복수로 배열된 냉각 통로(70)는 주로 내측 슈라우드(22)의 후연측을 냉각하고 있다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 서펜타인 유로(30)는, 서펜타인 유로(30)의 최하류에 위치하는 최하류 메인 유로(31B)의 하류단에서, 내측 슈라우드(22) 내에 형성된 말단 유로(31C)에 접속되어 있다. 말단 유로(31C)의 하류측에는, 말단 유로(31C)와, 캐비티(CB)의 터빈 축방향 하류측에 위치하는 디스크 캐비티(CD)를 연통하는 유출 통로(29)가 마련되어 있다. 또한, 말단 유로(31C)가 내측 슈라우드(22)의 리브(26)의 상류측 단부면(26a)에 개구되는 개구부는 덮개(26b) 등으로 폐색되어 있다. 유출 통로(29)를 마련하는 것에 의해, 내측 슈라우드(22)의 내부를 흐르는 냉각 공기는, 서펜타인 유로(30)의 말단 유로(31C) 부근의 내측 슈라우드(22)를 냉각하는 동시에, 디스크 캐비티(CD)의 퍼지 공기의 일부에도 이용되고 있다.
일본 특허 공개 평10-252410 호 공보 일본 특허 공개 평10-252411 호 공보
그렇지만, 터빈 정익의 구조에 따라서는, 내측 슈라우드의 후연부의 냉각 통로를 내측 슈라우드의 둘레 방향으로 균일하게 배열할 수 없는 경우가 있다. 즉, 내측 슈라우드를 둘레 방향에서 본 경우(도 15에 도시하는 단면 ⅩI-ⅩI), 냉각 통로의 일단이 캐비티에 연통하며, 냉각 통로의 타단은 내측 슈라우드의 하류측 단부면에서 연소 가스 중에 개구되어 있다. 한편, 최하류 메인 유로의 하류단에 있어서의 날개 본체와 내측 슈라우드와의 접합 부분의 주변에는, 도 13 및 도 14(단면 Ⅹ-Ⅹ)에 도시하는 바와 같이 말단 유로가 존재한다. 이 때문에, 말단 유로가 존재하는 영역에 상술한 냉각 통로를 배치하려고 해도, 말단 유로와 냉각 통로가 간섭하여, 냉각 통로를 마련하는 것이 곤란하게 된다. 이에 의해, 냉각 통로를 둘레 방향으로 균일한 간격으로 배치할 수 없다. 그 결과로서, 내측 슈라우드의 후연부에서, 내측 슈라우드의 둘레 방향의 냉각이 불균일해져서, 둘레 방향으로 온도 분포가 발생하고, 고온부에 산화 감육이 발생할 우려가 있다.
상술한 서펜타인 유로를 통과한 냉각 매체의 온도는 통과하기 전의 온도와 비교하여 높아지지만, 여전히 터빈 정익을 냉각할 수 있을 정도로 낮다.
본 발명은 내측 슈라우드의 후연부의 불균일한 냉각에 수반하여 발생하는 고온부의 산화 감육을 억제하여, 서펜타인 유로를 통과한 냉각 매체를 유효 활용할 수 있는 터빈 정익, 이것을 구비하는 터빈, 및 터빈 정익의 개조 방법을 제공한다.
이 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 제 1 태양으로서의 터빈 정익은, 터빈의 직경 방향으로 연장되는 날개 본체와, 해당 날개 본체의 직경 방향 내측의 단부에 마련되는 판 형상의 내측 슈라우드와, 상기 날개 본체의 직경 방향 외측의 단부에 마련되는 판 형상의 외측 슈라우드를 구비하고, 상기 날개 본체는, 그 내부에서 직경 방향으로 사행하여 형성되며 냉각 매체가 흐르는 서펜타인 유로를 구비하고, 상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드 중 한쪽의 슈라우드는, 일단이 상기 서펜타인 유로의 하류단측에 개구되는 동시에, 타단이 상기 한쪽의 슈라우드의 후연에 개구되어, 상기 서펜타인 유로를 상기 한쪽의 슈라우드의 외부에 연통시키는 냉각 통로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 터빈 정익에 의하면, 냉각 매체가 서펜타인 유로를 흘러서 날개 본체를 냉각한 후, 냉각 통로를 흐른다. 이에 의해, 한쪽의 슈라우드의 후연측의 부분(후연부)을 균일하게 냉각하는 것이 가능해져서, 슈라우드의 고온부의 산화 감육을 억제할 수 있다. 서펜타인 유로를 통과한 후의 냉각 매체가 재사용되어, 냉각 매체를 유효 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 제 2 태양으로서의 터빈 정익에서는, 제 1 태양에 있어서, 상기 한쪽의 슈라우드는, 상기 한쪽의 슈라우드 중 상기 날개 본체가 배치되는 제 1 주면(主面)과 반대측에 위치하는 제 2 주면에 마련된 캐비티를 구비하고, 상기 캐비티의 축방향의 하류측 단부면은 상기 서펜타인 유로의 최하류 메인 유로보다 축방향의 상류측에 배치되어 있어도 좋다.
본 발명에 따른 제 3 태양으로서의 터빈 정익에서는, 제 1 태양 또는 제 2 태양에 있어서, 상기 냉각 통로가, 연소 가스의 흐름 방향을 따라 형성되며, 상기 한쪽의 슈라우드의 둘레 방향에서, 상기 서펜타인 유로의 최하류 메인 유로가 상기 한쪽의 슈라우드와 접합되는 위치의 범위 내에 마련되어 있어도 좋다.
본 발명에 따른 제 4 태양으로서의 터빈 정익에서는, 제 1 태양 내지 제 3 태양 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉각 통로가, 연소 가스의 흐름 방향을 따라 형성되며, 상기 한쪽의 슈라우드의 둘레 방향에서, 적어도 상기 서펜타인 유로의 말단 유로가 배치된 영역을 포함하여 마련되어 있어도 좋다.
본 발명에 따른 제 5 태양으로서의 터빈 정익에서는, 제 1 태양 내지 제 4 태양 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉각 통로가, 그의 일단과 타단 사이에서 상기 터빈의 둘레 방향으로 연장되는 확폭 캐비티부를 구비해도 좋다.
본 발명에 따른 제 6 태양으로서의 터빈 정익에서는, 제 5 태양에 있어서, 상기 냉각 통로가, 상기 터빈의 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 배열되며, 상기 확폭 캐비티부로부터 상기 터빈의 축방향으로 연장되어 상기 한쪽의 슈라우드의 후연에 개구되는 복수의 분기 통로를 구비해도 좋다.
이들 구성에 의하면, 냉각 통로를 흐르는 냉각 매체에 의해 냉각되는 한쪽의 슈라우드의 후연측의 영역을 터빈의 둘레 방향으로 확대할 수 있다. 즉, 서펜타인 유로를 통과한 후의 냉각 매체를 추가로 유효하게 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 제 7 태양으로서의 터빈 정익에서는, 제 1 태양 내지 제 6 태양 중 어느 하나에 있어서, 상기 한쪽의 슈라우드는, 일단이 상기 한쪽의 슈라우드 중 상기 날개 본체가 배치되는 제 1 주면과 반대측에 위치하는 제 2 주면에 마련된 캐비티에 개구되는 동시에, 타단이 상기 한쪽의 슈라우드의 후연에 개구되어, 상기 캐비티 내의 냉각 매체를 통과시키는 제 2 냉각 통로를 구비하고, 해당 제 2 냉각 통로가, 상기 냉각 통로인 제 1 냉각 통로와 상기 터빈의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 한쪽의 슈라우드의 후연부 중 날개 본체의 후연 근방에 위치하는 영역은, 전술한 바와 같이 제 1 냉각 통로를 통과하는 냉각 매체에 의해 냉각할 수 있다. 한쪽의 슈라우드의 후연부 중 날개 본체의 후연 근방으로부터 터빈의 둘레 방향으로 어긋난 영역을, 제 2 냉각 통로를 통과하는 냉각 매체에 의해 냉각할 수 있다.
즉, 한쪽의 슈라우드의 후연부 전체를 효율적으로 냉각하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 제 8 태양으로서의 터빈은, 로터와, 상기 로터의 주위를 둘러싸는 터빈 케이싱과, 상기 로터의 외주에 고정되는 터빈 동익과, 상기 터빈 케이싱의 내주에 고정되며, 상기 터빈 동익과 상기 로터의 축방향으로 교대로 배열되는, 제 1 태양 내지 제 7 태양 중 어느 하나의 상기 터빈 정익을 구비한다.
본 발명에 따른 제 9 태양으로서의 터빈 정익의 개조 방법은, 터빈의 직경 방향으로 연장되는 날개 본체와, 해당 날개 본체의 직경 방향 내측의 단부에 마련되는 판 형상의 내측 슈라우드와, 상기 날개 본체의 직경 방향 외측의 단부에 마련되는 판 형상의 외측 슈라우드를 구비하고, 상기 날개 본체가, 그 내부에서 직경 방향으로 사행하여 형성되며 냉각 매체가 흐르는 서펜타인 유로를 구비하는 터빈 정익의 개조 방법으로서, 상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드 중 한쪽의 슈라우드에, 일단이 상기 서펜타인 유로의 하류단측에 개구되는 동시에, 타단이 상기 한쪽의 슈라우드의 후연에 개구되어, 상기 서펜타인 유로를 상기 한쪽의 슈라우드의 외부에 연통시키는 냉각 통로를 형성하는 통로 형성 공정을 실행한다.
본 발명에 의하면, 한쪽의 슈라우드의 후연부의 둘레 방향의 온도 분포가 균일화되어, 한쪽의 슈라우드의 고온부의 산화 감육이 억제된다. 서펜타인 유로를 통과한 후의 냉각 매체가 재사용되어, 냉각 매체를 유효 활용할 수 있다. 그 결과, 냉각 공기량이 저감되어, 가스 터빈의 열효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 가스 터빈의 개략 구성을 도시하는 반단면도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 터빈 정익을 익형 중심선(Q)을 따라 절단한 단면도로서, 도 3에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 3은 도 2에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,
도 4는 도 3에 있어서의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,
도 5는 종래의 터빈 정익의 내측 슈라우드의 후연부의 냉각 통로와 서펜타인 유로의 말단 유로와의 위치 관계를 도시하는 도면,
도 6은 개조 전의 터빈 정익의 일 예를 도시하는 단면도,
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 터빈 정익의 개조 방법을 나타내는 흐름도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 터빈 정익을 터빈 둘레 방향을 따라 절단한 단면도,
도 9는 본 발명의 제 2 실시형태의 제 1 변형예에 따른 터빈 정익을 터빈 둘레 방향을 따라 절단한 단면도,
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태의 제 2 변형예에 따른 터빈 정익을 터빈 둘레 방향을 따라 절단한 단면도,
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태의 제 3 변형예에 따른 터빈 정익을 터빈 둘레 방향을 따라 절단한 단면도,
도 12는 도 11에 있어서의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 13은 종래의 터빈 정익의 내측 슈라우드의 후연측의 냉각 통로를 도시하는 부분 평면도,
도 14는 도 13에 있어서의 Ⅹ-Ⅹ선 단면도,
도 15는 도 13에 있어서의 ⅩI-ⅩI선 단면도.
[제 1 실시형태]
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 가스 터빈(GT)은, 압축 공기(c)를 생성하는 압축기(C)와, 압축기(C)로부터 공급되는 압축 공기(c)에 연료를 공급하여 연소 가스(g)를 생성하는 복수의 연소기(B)와, 연소기(B)로부터 공급되는 연소 가스(g)에 의해 회전 동력을 얻는 터빈(T)을 구비한다. 가스 터빈(GT)에서는, 압축기(C)의 로터(RC)와 터빈(T)의 로터(RT)가 각각의 축단에서 연결되며 터빈 축(P) 위에 연장되어 있다.
이하의 설명에서는, 터빈(T)의 로터(RT)의 연장 방향을 터빈 축방향, 로터(RT)의 원주 방향을 터빈 둘레 방향, 로터(RT)의 반경 방향을 터빈 직경 방향이라 한다.
터빈(T)은 로터(RT)와, 로터(RT)의 주위를 둘러싸는 터빈 케이싱(1)과, 터빈 동익(2)과, 터빈 정익(3)을 구비한다. 로터(RT)는 터빈 축방향으로 배열된 복수의 로터 디스크에 의해 구성된다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 터빈 동익(2)은 로터(RT)의 외주에 고정되어 있다. 터빈 동익(2)은 터빈 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 배열되어 있다. 터빈 동익(2)은 환상의 동익렬을 구성하고 있다. 환상의 동익렬이 터빈 축방향으로 배열되어 있다.
터빈 동익(2)은, 날개 본체(11)와 플랫폼(12)과 익근부(13)를, 터빈 직경 방향의 외측으로부터 내측으로 상기의 순서로 배열하여 구성되어 있다. 날개 본체(11)는 로터(RT)의 외주로부터 터빈 직경 방향 외측을 향해 연장되어 있다. 플랫폼(12)은 로터(RT)측(터빈 직경 방향의 내측)에 위치하는 날개 본체(11)의 직경 방향 내측의 단부(날개 본체(11)의 기단부)에 마련되어 있다. 플랫폼(12)은 날개 본체(11)의 기단부에 대해 터빈 축방향 및 터빈 둘레 방향으로 연장되어 있다. 익근부(13)는 플랫폼(12)에 대해 터빈 직경 방향의 내측으로 이어져서 형성되어 있다. 익근부(13)는 로터(RT)의 외주에 형성된 익근 홈에 끼워맞춤으로써 로터(RT)에 구속된다.
도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 터빈 정익(3)은, 터빈 케이싱(1)의 내주에 고정되어 있다. 터빈 정익(3)은 터빈 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 배열되어 있다. 터빈 정익(3)은 환상의 정익렬을 구성하고 있다. 환상의 정익렬이 터빈 축방향으로 배열되어 있다. 이 정익렬 및 전술한 동익렬은 터빈 축방향으로 교대로 배열되어 있다. 이에 의해, 터빈 동익(2) 및 터빈 정익(3)이 터빈 축방향으로 교대로 배열된다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 터빈 정익(3)은, 터빈 직경 방향으로 연장되는 날개 본체(21)와, 날개 본체(21)의 직경 방향 내측의 단부(날개 본체(21)의 선단부)에 마련되는 판 형상의 내측 슈라우드(22)와, 날개 본체(21)의 직경 방향 외측의 단부(날개 본체(21)의 기단부)에 마련되는 판 형상의 외측 슈라우드(23)를 구비한다.
날개 본체(21)의 선단부는 외측 슈라우드(23)에 대향하는 내측 슈라우드(22)의 제 1 주면(22a)에 접합되어 있다. 날개 본체(21)의 기단부는 내측 슈라우드(22)에 대향하는 외측 슈라우드(23)의 제 1 주면(23a)에 접합되어 있다.
외측 슈라우드(23)는 날개 본체(21)의 기단부에 대해 터빈 축방향 및 터빈 둘레 방향으로 연장되어 있다. 외측 슈라우드(23)는 터빈 케이싱(1)의 내주에 고정되어 있다. 외측 슈라우드(23) 중 제 1 주면(23a)측과 직경 방향의 반대측에 위치하는 제 2 주면(23b)측에는, 외측 슈라우드(23) 및 터빈 케이싱(1)에 의해, 냉각 공기(냉각 매체)로서 기능하는 압축 공기(c)가 공급되는 외측 캐비티(CA)가 형성되어 있다.
내측 슈라우드(22)는 날개 본체(21)의 선단부에 대해 터빈 축방향 및 터빈 둘레 방향으로 연장되어 있다. 내측 슈라우드(22)는 터빈 축방향으로 배열된 2개의 터빈 동익(2)의 플랫폼(12) 사이에 배치되어 있다.
여기서, 터빈 축방향으로 교대로 배열되는 내측 슈라우드(22) 및 플랫폼(12)과, 이들 내측 슈라우드(22) 및 플랫폼(12)의 직경 방향 외측에 대향하는 외측 슈라우드(23)의 내주와의 사이의 영역은 터빈(T)에서 연소 가스(g)가 흐르는 연소 가스 통로(GP)로 되어 있다. 이하의 설명에서는, 터빈(T)에 대해 압축기(C)나 연소기(B)가 배치되는 터빈 축방향의 제 1 단부측인 한쪽편(도 1 내지 도 3에서 좌측)을 연소 가스 통로(GP)의 상류측, 터빈 축방향의 한쪽편의 반대측인 터빈 축방향의 제 2 단부측인 다른쪽편(도 1 내지 도 3에서 우측)을 연소 가스 통로(GP)의 하류측이라 한다.
이하의 설명에서는, 날개 본체(21)의 전연(21A)보다 연소 가스 통로(GP)의 상류측에 위치하는 내측 슈라우드(22)의 끝을 내측 슈라우드(22)의 상류측 단부면(전연)(22C), 날개 본체(21)의 후연단(21B)보다 연소 가스 통로(GP)의 하류측에 위치하는 내측 슈라우드(22)의 끝을 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(후연)(22D)이라 한다.
내측 슈라우드(22) 중 제 1 주면(22a)과 직경 방향의 반대측에 위치하는 제 2 주면(22b)측에는, 냉각 공기(냉각 매체)로서 기능하는 압축 공기(c)가 공급되는 내측 캐비티(캐비티)(CB)가 마련되어 있다. 내측 캐비티(CB)는, 내측 슈라우드(22)와, 내측 슈라우드(22)의 제 2 주면(22b)으로부터 직경 방향 내측으로 돌출하며, 터빈 축방향으로 서로 간격을 두고 배열된 상류측 리브(25) 및 하류측 리브(26)와, 내측 슈라우드(22)의 제 2 주면(22b)에 대향하도록 상류측 리브(25) 및 하류측 리브(26)의 돌출 방향 선단부에 고정되는 시일 링(27)에 의해 둘러싸인 공간이다. 즉, 내측 캐비티(CB)의 터빈 축방향의 상류측 단부면은 상류측 리브(25)의 하류측 단부면(25a)에 상당하다. 내측 캐비티(CB)의 터빈 축방향의 하류측 단부면은 하류측 리브(26)의 상류측 단부면(26a)에 상당하다.
상기 내측 캐비티(CB)의 터빈 축방향의 양측에는, 디스크 캐비티(CC) 및 디스크 캐비티(CD)가 형성되어 있다. 디스크 캐비티(CC) 및 디스크 캐비티(CD)는, 터빈 축방향으로 서로 대향하는 터빈 동익(2)의 익근부(13) 및 상술한 로터 디스크와, 터빈 정익(3)에 마련된 상류측 리브(25)와, 하류측 리브(26)와, 시일 링(27)에 의해 둘러싸인 공간이다. 각 디스크 캐비티(CC) 및 디스크 캐비티(CD)는 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이의 간극으로부터 연소 가스 통로(GP)에 연통되어 있다.
내측 캐비티(CB)보다 연소 가스 통로(GP)의 상류측에 위치하는 제 1 디스크 캐비티(CC)는 시일 링(27)에 형성된 유통 구멍(28)을 거쳐서 내측 캐비티(CB)에 연통되어 있다. 이에 의해, 내측 캐비티(CB) 내의 압축 공기(c)의 일부가 내측 캐비티(CB)로부터 제 1 디스크 캐비티(CC)로 배출된다. 배출된 압축 공기(c)의 일부는, 내측 슈라우드(22)와 내측 슈라우드(22)의 상류측 단부면(22C)에 대향하는 플랫폼(12)과의 사이로부터 연소 가스 통로(GP)로 유출된다. 시일 링(27)의 직경 방향 내측에는, 로터 디스크로부터 터빈 축방향으로 연장되는 림(61)이 마련되어 있다. 림(61)과 시일 링(27) 사이에는 디스크 시일(62)이 마련되어 있다. 제 1 디스크 캐비티(CC)측으로부터 디스크 시일(62)을 거쳐서 하류측의 제 2 디스크 캐비티(CD)로 누출된 압축 공기(c)는 마찬가지로 하류측의 연소 가스 통로(GP)로 배출된다. 압축 공기(c)의 일부가 제 1 디스크 캐비티(CC) 및 제 2 디스크 캐비티(CD)로 배출되며, 퍼지 공기로서 연소 가스 통로(GP)로 배출된다. 이에 의해, 연소 가스(g)가 제 1 디스크 캐비티(CC) 및 제 2 디스크 캐비티(CD)로 역류하는 것을 막고 있다.
날개 본체(21)는, 그 내부에서 터빈 직경 방향으로 사행하여 형성되며 냉각 공기(냉각 매체)로서 기능하는 압축 공기(c)가 흐르는 서펜타인 유로(30)를 구비한다.
서펜타인 유로(30)는, 터빈 직경 방향으로 연장되는 되접힘 유로로 형성된 복수(도시예에서는 5개)의 메인 유로(31)와, 인접한 메인 유로(31)끼리를 접속하는 복수(도시예에서는 4개)의 리턴 유로(32)를 구비한다.
복수의 메인 유로(31) 중 가장 날개 본체(21)의 전연(21A)측에 배치되는 최 상류 메인 유로(31A)는, 외측 슈라우드(23)에 그 두께 방향으로 관통하여 형성된 유입 통로(33)를 거쳐서 외측 캐비티(CA)에 연통되어 있다. 복수의 메인 유로(31) 중 가장 날개 본체(21)의 후연단(21B)측에 배치되는 최하류 메인 유로(31B)는, 날개 본체(21)와 내측 슈라우드(22)와의 접합 위치로부터 내측 슈라우드(22)에 있어서 직경 방향 내측으로 연장되는 말단 유로(31C)에 접속되어 있다. 말단 유로(31C)는 내측 슈라우드(22)에 형성된 후술의 제 1 냉각 통로(40)를 거쳐서 터빈 정익(3)의 외부에 연통되어 있다. 또한, 도 2에 도시하는 내측 슈라우드(22)에는, 말단 유로(31C)와 제 2 디스크 캐비티(CD)를 연통하는 유출 통로(29)가 형성되어 있지만, 유출 통로(29)는 플러그 등으로 폐색되어 있다.
이에 의해, 냉각 공기(냉각 매체)로서 기능하는 압축 공기(c)는, 외측 캐비티(CA)로부터 외측 슈라우드(23)의 유입 통로(33)를 통해서 최상류 메인 유로(31A)에 유입된다. 그 후, 압축 공기(c)는 서펜타인 유로(30)를 통과하고, 최하류 메인 유로(31B)로부터 내측 슈라우드(22)의 말단 유로(31C)를 거쳐서 제 1 냉각 통로(40)에 유입된다. 즉, 본 실시형태에서는, 최상류 메인 유로(31A)의 직경 방향 외측의 단부가 서펜타인 유로(30)의 상류단이 된다. 본 실시형태에서는, 최하류 메인 유로(31B)의 직경 방향 내측의 말단 유로(31C)가 서펜타인 유로(30)의 하류단이 된다.
날개 본체(21)에는, 최하류 메인 유로(31B)의 유로 벽면으로부터 날개 본체(21)의 후연단(21B)까지 관통하는 냉각 구멍(34)이 복수 형성되어 있다. 복수의 냉각 구멍(34)은 터빈 직경 방향으로 간격을 두고 배열되어 있다. 이에 의해, 최하류 메인 유로(31B)를 흐르는 압축 공기(c)의 일부가 냉각 구멍(34)에 흘러들어가서, 날개 본체(21)의 후연부를 대류 냉각하고, 후연단(21B)으로부터 연소 가스 통로(GP)로 유출된다.
내측 슈라우드(한쪽의 슈라우드)(22)는, 일단이 서펜타인 유로(30)의 하류단측의 말단 유로(31C)에 개구되는 동시에, 타단이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구되는 제 1 냉각 통로(40)를 구비한다. 서펜타인 유로(30)는, 이 제 1 냉각 통로(40)에 의해 연소 가스 통로(GP)(내측 슈라우드(22)의 외부)에 연통되어 있다. 본 실시형태의 제 1 냉각 통로(40)는 날개 본체(21)의 서펜타인 유로(30)의 하류단의 말단 유로(31C)로부터 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)까지 연장하여 형성되어 있다. 본 실시형태의 제 1 냉각 통로(40)는 연소 가스(g)의 흐름 방향을 따라 형성되어 있다.
이에 의해, 서펜타인 유로(30)의 하류단으로부터 유출된 압축 공기(c)는 제 1 냉각 통로(40)에 흘러들어가서, 내측 슈라우드(22)의 후연부를 대류 냉각하고, 하류측 단부면(22D)으로부터 외부로 유출된다. 구체적으로, 압축 공기(c)는 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)으로부터 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 대향하는 플랫폼(12)과의 사이의 간극으로 유출된다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 터빈 정익(3)의 내측 슈라우드(22)는, 일단이 내측 슈라우드(22)의 제 2 주면(22b)측에 마련된 내측 캐비티(CB)에 개구되는 동시에, 타단이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구되는 제 2 냉각 통로(50)를 구비한다. 제 2 냉각 통로(50)는, 내측 캐비티(CB) 내의 압축 공기(c)를 흘려서 내측 슈라우드(22)의 후연부를 냉각시키는 통로이다. 제 2 냉각 통로(50)는 전술한 제 1 냉각 통로(40)에 대해 터빈 둘레 방향으로 간격을 두고 배열되어 있다.
본 실시형태에서는, 제 2 냉각 통로(50)의 일부가 전술한 상류측 리브(25) 및 하류측 리브(26) 중 연소 가스 통로(GP)의 하류측에 위치하는 하류측 리브(26)에도 형성되어 있다. 게다가, 제 2 냉각 통로(50)의 일단이 하류측 리브(26) 중 내측 캐비티(CB)를 구획 형성하는 상류측 단부면(26a)에 개구되어 있다. 본 실시형태에서는, 제 2 냉각 통로(50)가 터빈 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 배열되어 있다. 제 2 냉각 통로(50)는 제 1 냉각 통로(40)의 터빈 둘레 방향의 양측에 배치되어 있다. 도 3에서, 제 2 냉각 통로(50)는 제 1 냉각 통로(40)에 평행하도록 직선 형상으로 연장되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 의해, 내측 캐비티(CB) 내의 압축 공기(c)의 일부가 제 2 냉각 통로(50)에 흘러들어가서, 내측 슈라우드(22)의 후연부를 대류 냉각하고, 하류측 단부면(22D)으로부터 외부로 유출된다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 터빈 정익(3)은, 냉각 공기(냉각 매체)로서 기능하는 압축 공기(c)를 외측 캐비티(CA)로부터 내측 캐비티(CB)에 공급하는 공급 튜브(60)를 구비한다. 공급 튜브(60)는 외측 슈라우드(23), 날개 본체(21) 및 내측 슈라우드(22)를 관통하여 마련되어 있다. 도시예에서는, 공급 튜브(60)가, 최상류 메인 유로(31A)보다 날개 본체(21)의 후연단(21B)측에 배열된 2개의 메인 유로(31) 내를 통과하도록 1개씩 마련되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 제 1 냉각 통로(40)를 배치 가능한 범위에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 종래의 서펜타인 유로를 갖는 터빈 정익(3A)에서는, 내측 슈라우드(22)의 후연부를 냉각하는 냉각 통로(70)와 서펜타인 유로(30)의 말단 유로(31C)가 간섭하여, 냉각 통로(70)의 배치를 할 수 없다. 그 결과, 내측 슈라우드(22)의 후연부에 불균일한 온도 분포가 발생하는 영역이 존재한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 종래의 터빈 정익(3A)의 내측 슈라우드(22)에 형성되는 말단 유로(31C)의 범위를 이하에 설명한다.
전술한 바와 같이, 내측 슈라우드(22)의 내부에 형성되는 말단 유로(31C)는, 서펜타인 유로(30)의 최하류 메인 유로(31B)의 하류단에 상류측이 접속된다. 말단 유로(31C)는, 하류측이 하류측 리브(26)의 상류측 단부면(26a)에 형성된 개구부에 접속된다. 즉, 말단 유로(31C)의 상류단은, 날개 본체(21)가 내측 슈라우드(22)의 제 1 주면(22a)에 접합되는 위치에 형성되는 유로 단면(K1 L1 M1)으로 나타내며, 대략 삼각형 형상의 유로 단면을 갖는다. 여기서, 서펜타인 유로(30)의 최하류 메인 유로(31B)를 형성하는 내벽 중 가장 후연단(21B)에 가까운 점을 점(K1)으로 하고, 최하류 메인 유로(31B)를 형성하는 전연측 내벽 중 가장 터빈 회전 방향의 전방측에 위치하는 점을 점(L1)으로 하고, 회전 방향의 후방측에 위치하는 점을 점(M1)으로 하고 있다.
도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 말단 유로(31C)는, 하류측 리브(26)의 상류측 단부면(26a)에 형성된 개구부(L2 L3 K2 M2)를 향해 경사 유로를 형성하면서, 개구부(L2 L3 K2 M2)에 접속하도록 형성된다. 즉, 제 1 주면(22a)에 있어서의 직경 방향에서 본 말단 유로(31C)의 유로 단면의 형상은 점(K1 L1 M1)으로 둘러싸인 삼각형 형상의 유로 단면이다. 한편, 하류측 리브(26)의 상류측 단부면(26a)에 형성된 개구부(L2 L3 K2 M2)를 축방향에서 본 말단 유로(31C)의 유로 단면의 형상은, 상변(직경 방향 외측의 변)이 변(L2 M2)으로 표시되고, 하변(직경 방향 내측의 변)은 변(K2 L3)으로 표시된 직사각형 형상을 갖는다. 즉, 제 1 주면(22a)에 형성된 유로 단면(K1 L1 M1) 중, 변(K1 L1)은, 유로가 직경 방향 내측을 향하는 동시에 축방향 상류측을 향해 경사지면서, 말단 유로(31C)의 바닥면을 형성하고, 변(K2 L3)에 접속된다. 변(L1 M1)은, 마찬가지로, 유로가 직경 방향 내측을 향하는 동시에 축방향 상류측을 향해 경사지면서, 말단 유로(31C)의 천정면을 형성하고, 변(L2 M2)에 접속된다. 즉, 말단 유로(31C)는 천정면(L1 M1 M2 L2), 바닥면(K1 L1 L3 K2), 회전 방향의 전방측의 측면(L1 L2 L3), 및 회전 방향의 후방측의 측면(K1 M1 M2 K2)으로 둘러싸인 유로로 표시된다. 또한, 전술한 바와 같이, 개구부(L2 L3 K2 M2)는 덮개(26b)로 폐색되어 있다.
[작용 효과]
전술한 바와 같이, 말단 유로(31C)가 형성된 범위에서는, 캐비티(CB)로부터 내측 슈라우드(22)의 터빈 축방향 하류단까지 연장되는 종래의 냉각 통로(70)가 말단 유로(31C)와 간섭해 버리기 때문에, 냉각 통로(70)를 배치할 수 없다. 그 때문에, 종래의 터빈 정익(3A)에서는, 도 5의 우측의 그래프에 나타내는 바와 같이, 내측 슈라우드(22)의 후연부의 둘레 방향의 온도 분포를 그린 경우, 냉각 통로(70)가 배열되지 않은 영역(냉각 통로(70)가 말단 유로(31C)와 간섭하는 영역)에서는 온도가 높고, 그 이외의 영역에서는 온도가 낮은 포물선 형상의 온도 분포가 된다. 그 결과, 종래의 터빈 정익(3A)에서는, 내측 슈라우드(22)에 고온부의 산화 감육이 발생할 가능성이 있다.
한편, 본 발명에 따른 제 1 냉각 통로(40)를 마련하는 것에 의해, 상술한 냉각 통로(70)(제 2 냉각 통로(50))를 마련하는 것이 곤란한 영역을 냉각할 수 있다. 즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 냉각 통로(40)는, 그 상류측이 말단 유로(31C)에 접속되도록, 또한, 하류측이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에서 연소 가스 통로(GP)에 개구되도록 배치된다. 그 때문에, 전술한 간섭의 문제가 생기지 않는다.
제 1 냉각 통로(40)는, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 내측 슈라우드(22)를 직경 방향에서 본 경우, 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향에서, 말단 유로(31C)가 배치되는 영역 내에 마련할 수 있다. 다른 관점으로 이해하자면, 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향에서, 날개 본체(21)가 내측 슈라우드(22)의 제 1 주면(22a)와 접합되는 위치에서 서펜타인 유로(30)의 최하류 메인 유로(31B)가 차지하는 범위가, 내측 슈라우드(22)의 후연부에 발생하는 산화 감육에 대한 대책으로서, 상술한 제 1 냉각 통로(40)를 마련하는 것이 가장 유효한 영역이라고 말할 수 있다.
제 1 냉각 통로(40)에는, 서펜타인 유로(30)의 말단으로부터 배출되는 냉각 공기가 흐른다. 즉, 제 1 냉각 통로(40)를 통과하는 냉각 공기는 제 2 냉각 통로(50)(냉각 통로(70))를 흐르는 냉각 공기와 상이하다. 이 때문에, 제 2 냉각 통로(50)(냉각 통로(70))에서는 다 냉각할 수 없는 내측 슈라우드(22)의 말단 유로(31C) 부근, 및 말단 유로(31C)의 터빈 축방향의 하류측의 영역을 냉각할 수 있다. 이에 의해, 내측 슈라우드(22)의 후연부를 균일하게 냉각할 수 있다. 즉, 내측 슈라우드(22)의 후연부의 둘레 방향의 온도 분포의 균일화를 도모하여, 내측 슈라우드(22)의 고온부의 산화 감육을 억제할 수 있다.
서펜타인 유로(30)에서 날개 본체(21)를 냉각한 후의 냉각 공기를 이용하여 상술한 영역을 냉각하므로, 냉각 공기의 재사용에 의한 냉각 공기의 유효 이용이 가능하다.
또한, 도 3에서는, 제 1 냉각 통로(40)가 하나밖에 존재하지 않지만, 예컨대 복수 존재해도 좋다. 제 1 냉각 통로(40)의 구경(유로 단면)은 제 2 냉각 통로(50)보다 큰 것이 바람직하다. 서펜타인 유로(30)로부터 배출되는 냉각 공기의 온도는 제 2 냉각 통로(50)를 흐르는 냉각 공기보다 높아져, 보다 많은 냉각 공기를 흐르게 하여, 냉각 효율을 높이는 것이 바람직하기 때문이다.
제 1 냉각 통로(40)는, 내측 슈라우드(22)를 직경 방향에서 본 경우에, 도 3에 예시하도록 마련되는 것에 한정되지 않으며, 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향에서, 적어도 말단 유로(31C)가 배치되는 영역을 포함하도록 마련되면 좋다. 즉, 제 1 냉각 통로(40)는, 예컨대 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향에서, 말단 유로(31C)가 배치되는 영역으로부터 터빈 둘레 방향으로 돌출하도록 마련되어도 좋다.
제 1 냉각 통로(40)는, 내측 슈라우드(22)를 직경 방향에서 본 경우에, 도 3에 예시하는 바와 같이 마련되는 것에 한정하지 않으며, 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향에서, 적어도 날개 본체(21)와 내측 슈라우드(22)의 제 1 주면(22a)과의 접합 위치에 있어서의 서펜타인 유로(30)의 최하류 메인 유로(31B)의 점유 범위를 포함하도록 마련되면 좋다. 즉, 제 1 냉각 통로(40)는, 예컨대 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향에서, 상술한 최하류 메인 유로(31B)의 점유 범위로부터 터빈 둘레 방향으로 돌출하도록 마련되어도 좋다.
이상과 같이 구성되는 가스 터빈(GT)에 있어서의 터빈 정익(3)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제 1 냉각 통로(40)를 구비하지 않은 종래의 터빈 정익(3A)을 개조함으로써 얻을 수 있다.
종래의 터빈 정익(3A)에는, 서펜타인 유로(30)의 하류단의 말단 유로(31C)와, 내측 슈라우드(22)의 직경 방향 내측의 공간을 연통하는 유출 통로(29)가 형성되어 있다. 도 6에서, 유출 통로(29)는, 서펜타인 유로(30)의 하류단과, 내측 캐비티(CB)보다 연소 가스 통로(GP)의 하류측에 위치하는 제 2 디스크 캐비티(CD)를 연통하고 있다. 도 6에서는, 유출 통로(29)가 하류측 리브(26)에 형성되어 있지만, 예컨대 내측 슈라우드(22)에 형성되어도 좋다.
이 때문에, 종래의 터빈 정익(3A)에서는, 서펜타인 유로(30)의 하류단으로부터 유출된 압축 공기(c)가 유출 통로(29)를 통해서 제 2 디스크 캐비티(CD)로 배출되며, 내측 슈라우드(22)와 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 대향하는 플랫폼(12)과의 사이의 간극으로부터 연소 가스 통로(GP)로 유출된다. 이에 의해, 유출 통로(29)를 통해서 제 2 디스크 캐비티(CD)로 배출된 압축 공기(c)는, 상술한 디스크 시일(62)로부터 누출된 압축 공기(c)(도 2 참조)와 함께, 퍼지 가스로서 이용되어, 연소 가스 통로(GP)를 통과하는 연소 가스(g)가 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이로부터 제 2 디스크 캐비티(CD)에 침입하는 것을 방지한다.
상술한 바와 같은 종래의 터빈 정익(3A)으로부터 본 실시형태의 터빈 정익(3)을 얻기 위한 터빈 정익의 개조 방법에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 내측 슈라우드(22)에, 일단이 서펜타인 유로(30)의 하류단의 말단 유로(31C)에 개구되는 동시에, 타단이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구되고, 서펜타인 유로(30)를 내측 슈라우드(22)의 외부에 연통시키는 제 1 냉각 통로(40)를 형성하는 통로 형성 공정(S1)을 실행하면 좋다.
도 6에 예시한 유출 통로(29)를 갖는 종래의 터빈 정익(3A)을 개조하는 경우에는, 도 7에 도시하는 바와 같이 통로 형성 공정(S1) 후, 또는 통로 형성 공정(S1) 전에, 유출 통로(29)를 밀봉하는 통로 밀봉 공정(S2)을 실행하면 좋다. 통로 밀봉 공정(S2)에서는, 예컨대 유출 통로(29)를 플러그 등에 의해 폐색하면 좋다.
다음에, 본 실시형태의 가스 터빈(GT)에 있어서의 터빈 정익(3)의 작용에 대해 설명한다.
압축 공기(c)는, 외측 캐비티(CA)로부터 유입 통로(33)를 거쳐서 서펜타인 유로(30)에 유입되며, 서펜타인 유로(30)의 상류단으로부터 하류단을 향해 흐름으로써, 날개 본체(21)를 냉각한다. 서펜타인 유로(30)의 최하류 메인 유로(31B)를 흐르는 압축 공기의 일부가 냉각 구멍(34)으로 배출되고, 날개 본체(21)의 후연단(21B)으로부터 연소 가스 통로(GP)로 유출된다. 그 결과, 압축 공기(c)는 날개 본체(21)의 후연단(21B)측의 부분을 냉각한다.
서펜타인 유로(30)의 말단 유로(31C)로부터 유출된 압축 공기(c)는 제 1 냉각 통로(40)에 흘러들어가고, 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)으로부터 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이로 유출된다.
이에 의해, 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)측의 부분(후연부), 특히 내측 슈라우드(22)의 후연부 중, 종래의 터빈 정익에서는 냉각이 충분하지 않았던 서펜타인 유로(30)의 최하류 메인 유로(31B)와 내측 슈라우드(22)의 제 1 주면(22a)이 접합되는 위치를 포함하여, 그 위치로부터 하류측 단부면(22D)까지의 영역이 냉각된다. 압축 공기(c)가 제 1 냉각 통로(40)로부터 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이의 간극으로 유출됨으로써, 상술한 디스크 시일(62)로부터 누출된 압축 공기(c)와 함께, 연소 가스 통로(GP)를 통과하는 연소 가스(g)가 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이의 간극으로부터 제 2 디스크 캐비티(CD)에 침입하는 것을 막고 있다.
외측 캐비티(CA) 내의 압축 공기(c)는 공급 튜브(60)를 통해서 내측 캐비티(CB)에도 유입된다. 내측 캐비티(CB)에 유입된 압축 공기(c)는 주로 시일 링(27)의 유통 구멍(28)을 거쳐서 제 1 디스크 캐비티(CC)에 유입된다. 그 후, 압축 공기(c)는 내측 슈라우드(22)와 내측 슈라우드(22)의 상류측 단부면(22C)에 대향하는 플랫폼(12)과의 사이로부터 연소 가스 통로(GP)로 유출된다. 이에 의해, 연소 가스 통로(GP)를 통과하는 연소 가스(g)가 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이의 간극으로부터 제 1 디스크 캐비티(CC)에 침입하는 것을 막고 있다.
내측 캐비티(CB)에 유입된 압축 공기(c)의 일부는 제 2 냉각 통로(50)에 흘러들어가고, 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)으로부터 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이의 간극으로 유출된다. 이에 의해, 내측 슈라우드(22)의 후연부, 특히 내측 슈라우드(22)의 후연부 중 날개 본체(21)의 후연단(21B) 근방(제 1 냉각 통로(40)의 근방)으로부터 터빈 둘레 방향으로 어긋난 영역이 냉각된다. 압축 공기(c)가 제 2 냉각 통로(50)로부터 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이로 유출됨으로써, 연소 가스 통로(GP)를 통과하는 연소 가스(g)가 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이로부터 제 2 디스크 캐비티(CD)에 침입하는 것을 더욱 바람직하게 막고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 가스 터빈(GT)에 있어서의 터빈 정익(3)에 의하면, 압축 공기(c)가 서펜타인 유로(30)를 흘러서 날개 본체(21)를 냉각한 후, 제 1 냉각 통로(40)를 흐름으로써 내측 슈라우드(22)의 후연부, 특히 최하류 메인 유로(31B)와 내측 슈라우드(22)의 제 1 주면(22a)이 접합되는 위치로부터 하류측 단부면(22D)까지의 영역을 냉각하는 것이 가능해진다. 즉, 서펜타인 유로(30)를 통과한 후의 압축 공기(c)를 유효 활용함으로써, 냉각 공기의 재사용이 가능하여, 냉각 공기량의 감소로도 이어진다. 그 결과로서, 가스 터빈(GT)의 열효율이 향상된다.
본 실시형태의 터빈 정익(3)에 의하면, 내측 슈라우드(22)의 후연부 중 날개 본체(21)의 후연단(21B) 근방의 영역이 제 1 냉각 통로(40)를 흐르는 압축 공기(c)에 의해 냉각된다. 그 결과, 내측 슈라우드(22)의 후연부 중 날개 본체(21)의 후연단(21B) 근방(제 1 냉각 통로(40)의 근방)으로부터 터빈 둘레 방향으로 어긋난 영역을 제 2 냉각 통로(50)를 흐르는 압축 공기(c)에 의해 냉각할 수 있다. 그 때문에, 내측 슈라우드(22)의 후연부 전체를 효율적으로 냉각하는 것이 가능해진다. 즉, 내측 슈라우드(22)의 후연부를 균일하게 냉각하여, 내측 슈라우드(22)의 고온부의 산화 감육을 억제할 수 있다.
본 실시형태의 터빈 정익(3)에 의하면, 내측 슈라우드(22)의 후연부의 일부가 서펜타인 유로(30)를 통과한 후의 압축 공기(c)(냉각 공기)에 의해 냉각된다. 그 때문에, 내측 슈라우드(22)의 후연부 전체가 제 2 냉각 통로(50)를 흐르는 압축 공기(c)에 의해 냉각되는 경우와 비교하여, 제 2 냉각 통로(50)를 통과하는 압축 공기(c)의 양을 줄일 수 있다. 즉, 내측 슈라우드(22)의 후연부의 냉각에 필요한 압축 공기(c)의 양을 줄일 수 있다. 이에 의해, 터빈(T)의 효율 향상을 도모할 수 있다.
[제 2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해, 도 8을 참조하여, 제 1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 터빈 정익(3)은 제 1 실시형태와 동일한 날개 본체(21) 및 내측 슈라우드(22)를 구비한다. 날개 본체(21)는 제 1 실시형태와 동일한 서펜타인 유로(30)를 구비한다. 내측 슈라우드(22)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 일단이 서펜타인 유로(30)의 하류단측에 개구되는 동시에, 타단이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구되는 제 1 냉각 통로(40)를 구비한다.
본 실시형태의 제 1 냉각 통로(40)는, 그의 일단과 타단 사이에서 터빈 둘레 방향으로 연장되는 확폭 캐비티부(41)를 구비한다. 제 1 냉각 통로(40)는, 확폭 캐비티부(41)로부터 터빈 축방향으로 연장되며 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구되는 복수의 분기 통로(42)를 구비한다. 복수의 분기 통로(42)는 터빈 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 배열되어 있다. 각 분기 통로(42)의 터빈 둘레 방향의 치수는 확폭 캐비티부(41)보다 충분히 작게 설정되어 있다. 확폭 캐비티부(41)의 터빈 축방향의 치수는 도시예와 같이 분기 통로(42)보다 짧아도 좋지만, 예컨대 분기 통로(42)보다 길게 설정되어도 좋다.
이에 의해, 서펜타인 유로(30)의 하류단으로부터 유출된 압축 공기(c)는 제 1 냉각 통로(40)의 확폭 캐비티부(41)에 흘러들어가고, 또한, 확폭 캐비티부(41)로부터 각 분기 통로(42)에 흘러들어가서 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)으로부터 외부로 유출된다.
이상과 같이 구성되는 본 실시형태의 터빈 정익(3)에 의하면, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
본 실시형태의 터빈 정익(3)에 의하면, 제 1 냉각 통로(40)를 흐르는 압축 공기(c)에 의해 냉각되는 내측 슈라우드(22)의 후연부의 영역을 터빈 둘레 방향으로 확대할 수 있다. 즉, 서펜타인 유로(30)를 통과한 후의 압축 공기(c)를 더욱 유효하게 활용할 수 있다.
제 1 실시형태의 경우와 비교하여, 제 2 냉각 통로(50)를 통과하는 압축 공기(c)의 양을 더욱 줄일 수 있어서, 터빈(T)의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
[제 2 실시형태의 제 1 변형예]
다음에, 제 2 실시형태의 제 1 변형예에 대해, 도 9를 참조하면서, 제 2 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시형태의 제 1 변형예의 제 1 냉각 통로(40)는, 상류 통로의 상류단인 일단이 말단 유로(31C)에 접속하고, 타단이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구되는 동시에, 일단과 타단의 중간에 확폭 캐비티부를 구비하는 점에서는 제 2 실시형태와 공통된다. 그러나, 말단 유로(31C)로부터 복수의 상류 통로(40A) 및 상류 통로(40B)가 분기되는 점이, 제 2 실시형태와는 상이하다. 즉, 본 변형예에서는, 말단 유로(31C)로부터 복수의 상류 통로(40A, 40B)가 분기되어 있다. 각각의 상류 통로(40A) 및 상류 통로(40B)는 확폭 캐비티부(41A) 및 확폭 캐비티부(41 B)에 접속되어 있다. 각각의 확폭 캐비티부(41A) 및 확폭 캐비티부(41B)로부터 복수의 분기 통로(42A) 및 분기 통로(42B)가 분기되어 있다. 분기 통로(42A) 및 분기 통로(42B)는 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에서 연소 가스 통로(GP)에 개구되어 있다. 그 이외의 구성 및 본 변형예로의 개조 방법은 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성되는 본 변형예의 터빈 정익(3)에 의하면, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
본 변형예의 터빈 정익에 의하면, 제 2 실시형태와 비교하여, 제 1 냉각 통로(40)를 흐르는 압축 공기(c)에 의해 냉각되는 내측 슈라우드(22)의 후연부의 영역을 더욱 확대할 수 있다. 즉, 서펜타인 유로(30)를 통과한 후의 압축 공기(c)를 한층 유효하게 활용할 수 있다.
[제 2 실시형태의 제 2 변형예]
다음에, 제 2 실시형태의 제 2 변형예에 대해, 도 10을 참조하면서, 제 2 실시형태 및 제 2 실시형태의 제 1 변형예와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태, 및 제 2 실시형태의 제 1 변형예와 공통되는 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시형태의 제 2 변형예는, 제 1 냉각 통로(40)가, 상류 통로의 상류단인 일단이 말단 유로(31C)에 접속하고, 타단이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구되는 동시에, 일단과 타단의 중간에 확폭 캐비티부를 구비하는 점에서는 제 2 실시형태 및 제 2 실시형태의 제 1 변형예와 공통된다. 확폭 캐비티부를 구비한 제 1 냉각 통로(40)를 복수 구비하는 점에서, 제 2 실시형태의 제 1 변형예와 공통된다. 그러나, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태, 그리고 제 2 실시형태의 제 1 변형예와 비교하여, 내측 슈라우드(22)의 직경 방향 내측에 배치된 내측 캐비티(CB)를 축방향 상류측에 가깝게 하고, 하류측 리브(26)의 위치를 축방향 상류측으로 이동했다. 즉, 하류측 리브(26)를 내측 슈라우드(22)의 축방향 길이의 중간 위치 또는 축방향 중간 위치보다 상류측에 배치하는 구조로 하여, 내측 캐비티(CB)의 축방향 길이를 짧게 한 점이 상이하다.
이러한 구조로 하는 것에 의해, 서펜타인 유로(30)의 하류단으로부터 배출되는 압축 공기(c)(냉각 공기)에 의해 내측 슈라우드(22)를 냉각하는 범위를 확대할 수 있다. 본 변형예에서는, 제 1 냉각 통로(40)를 배치하는 영역을 확대하고, 제 2 냉각 통로(50)를 배치하는 영역을 축소하여, 서펜타인 유로(30)의 하류단으로부터 배출되는 압축 공기(c)(냉각 공기)를 유효 이용할 수 있는 영역을 넓히고 있다. 즉, 말단 유로(31C)에 접속되는 제 1 냉각 통로(40)가 복수의 상류 통로(40A, 40B, 및 40C)로 분기되어 있다. 각각의 상류 통로(40A, 40B, 및 40C)는 확폭 캐비티부(43A, 43B, 및 43C)가 마련되어 있다. 확폭 캐비티부(43A, 43B, 및 43C)의 하류측의 각각에 분기 통로(44A, 44B, 및 44C)를 배치하고 있다. 상류 통로(40A)는, 제 2 실시형태와 마찬가지로, 주로 내측 슈라우드(22)의 후연부의 냉각을 목적으로 하고 있다. 한편, 상류 통로(40B) 및 상류 통로(40C)는, 축방향으로 하류측 리브(26)에 가능한 한 접근한 하류측의 위치에 확폭 캐비티부(43B) 및 확폭 캐비티부(43C)를 배치하고 있다. 즉, 확폭 캐비티부(43B)는, 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향에서, 부압면(24a)(날개 본체의 직경 방향의 단면에서 보아 볼록면 형상으로 형성된 날개면)측에 배치되어 있다. 확폭 캐비티부(43C)는, 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향에서, 정압면(24b)(날개 본체의 직경 방향의 단면에서 보아 오목면 형상으로 형성된 날개면)측에 배치되어 있다. 확폭 캐비티부(43B) 및 확폭 캐비티부(43C)로부터 축방향 하류측으로 길게 연장된 복수의 분기 통로(44B) 및 분기 통로(44C)가 각각 배치되어 있다. 분기 통로(44B) 및 분기 통로(44C)는 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에서 연소 가스 통로(GP)에 연통되어 있다. 또한, 상류 통로(40B) 및 상류 통로(40C)는 말단 유로(31C)로부터 분기되며, 일단 날개 본체(21)의 부압면(24a) 및 정압면(24b)을 따라 내측 슈라우드(22) 내를 축방향 상류측을 향하는 유로로서 형성되어 있다. 상류 통로(40B) 및 상류 통로(40C)는 확폭 캐비티부(43B, 43C)에 접속된다. 또한, 본 변형예에서는, 확폭 캐비티부(43B) 및 확폭 캐비티부(43C)를 구비한 제 1 냉각 통로(40) 이외에, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 확폭 캐비티부를 구비하는 일 없이, 일단이 말단 유로(31C)에 접속하고, 타단이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구되는 제 1 냉각 통로(40)를 조합해도 좋다. 제 2 냉각 통로(50)는 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향의 양단부(회전 방향의 전방측 및 후방측의 단부)를 따라 축방향으로 배치되어 있다. 제 2 냉각 통로(50)는, 일단이 내측 캐비티(CB)에 개구되며, 타단이 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 개구된다. 제 2 냉각 통로(50)는 내측 슈라우드(22)의 둘레 방향의 양단부에서 축방향을 따라 배치하는 경우에 한정되지만, 제 2 냉각 통로(50)를 마련하지 않아도 좋다. 그 이외의 구성 및 본 변형예로의 개조 방법은 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태 그리고 제 2 실시형태의 제 1 변형예와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성되는 본 변형예의 터빈 정익(3)에 의하면, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
본 변형예의 터빈 정익에 의하면, 제 2 실시형태의 제 1 변형예와 비교하여, 제 1 냉각 통로(40)를 흐르는 압축 공기(c)에 의해 냉각되는 내측 슈라우드(22)의 후연부의 영역을 더욱 확대시켜, 제 2 냉각 통로(50)를 배치하는 영역을 한층 감소시키고 있다. 즉, 내측 캐비티(CB)로부터 제 2 냉각 통로(50)를 거쳐서 연소 가스(g) 중에 배출되는 압축 공기량을 줄이고, 서펜타인 유로(30)를 통과한 후의 압축 공기량을 증가시키고 있으므로, 냉각 공기를 한층 유효하게 활용할 수 있다.
[제 2 실시형태의 제 3 변형예]
다음에, 제 2 실시형태의 제 3 변형예에 대해, 도 11 및 도 12를 참조하면서, 제 2 실시형태의 제 2 변형예와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태, 제 2 실시형태의 제 1 변형예, 및 제 2 실시형태의 제 2 변형예와 공통되는 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시형태의 제 3 변형예는, 제 2 변형예와 비교하여, 내측 슈라우드(22)의 부압면(24a)측 및 정압면(24b)측에 배치된 확폭 캐비티부(43B) 및 확폭 캐비티부(43C)에 공급되는 압축 공기(c)가 확폭 캐비티부(43A)와는 상이한 공급원으로부터 공급되는 점이 상이하다. 즉, 확폭 캐비티부(43A)에 공급되는 압축 공기(c)의 공급원은, 서펜타인 유로(30)를 통과하는 과정에서 날개 본체(21)를 냉각한 후, 말단 유로(31C)에 유입된 압축 공기(c)이다. 한편, 확폭 캐비티부(43B) 및 확폭 캐비티부(43C)에 공급되는 압축 공기(c)의 공급원은 최하류 메인 유로(31B)보다 서펜타인 유로(30)의 상류측의 리턴 유로(32)로부터 취출된 압축 공기(c)이다. 그 이외의 구성은 기본적으로는 제 2 변형예와 동일하다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 부압면(24a)측에 배치된 제 1 냉각 통로(40)의 일부를 구성하는 확폭 캐비티부(43B)에는, 상류 통로(40B)가 접속되어 있다. 상류 통로(40B)는 최하류 메인 유로(31B)보다 서펜타인 유로(30)의 상류측에서 내측 슈라우드(22)측에 형성된 리턴 유로(32)에 형성된 개구(32P)(도 12)에 접속되어 있다. 정압면(24b)측에 배치된 제 1 냉각 통로(40)의 일부를 구성하는 확폭 캐비티부(43C)에는 상류 통로(40C)가 접속되어 있다. 상류 통로(40C)는, 상류 통로(40B)와 마찬가지로, 최하류 메인 유로(31B)보다 서펜타인 유로(30)의 상류측이며 내측 슈라우드(22)측에 형성된 리턴 유로(32)에 형성된 개구(미도시)에 접속되어 있다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 서펜타인 유로(30)의 일부를 구성하는 리턴 유로(32)(도 12는, 최하류측 메인 유로(31B)에 인접한 서펜타인 유로(30)의 상류측 유로 중 내측 슈라우드(22)측의 리턴 유로(32)를 도시함)에는, 리턴 유로(32)의 바닥부로부터 더욱 직경 방향 내측으로 움푹한 오목부(32A)가 형성되어 있다. 오목부(32A)의 부압면(24a)측의 측벽에는 상류 통로(40B)가 접속되는 개구(32P)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 오목부(32A)의 정압면(24b)측의 측벽에도 개구(미도시)가 형성되며, 상류 통로(40C)가 접속되어 있다.
또한, 오목부(32A)를 구비한 리턴 유로(32)는 최하류 메인 유로(31B)에 인접한 서펜타인 유로(30)의 리턴 유로(32)에 한정할 필요는 없으며, 최상류 메인 유로(31A)의 내측 슈라우드(22)측의 리턴 유로(32)라도 좋다. 말단 유로(31C)의 하류단은 내측 캐비티(CB)에 개구되도록 형성되며, 개구단이 덮개(26b)로 폐색되어 있는 것은 다른 실시형태 및 변형예와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성되는 본 변형예의 터빈 정익(3)에 의하면, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일한 효과를 발휘한다.
본 변형예의 터빈 정익에 의하면, 제 2 실시형태의 제 2 변형예와 비교하여, 온도가 낮은 압축 공기(c)가 확폭 캐비티부(43B) 및 확폭 캐비티부(43C)에 공급된다. 그 때문에, 내측 슈라우드(22)의 부압면(24a)측 및 정압면(24b)측 그리고 후연부의 온도 분포가 확대된 경우에도, 보다 저온의 냉각 공기로 광범위에 걸쳐서 내측 슈라우드(22)를 냉각할 수 있어서, 내측 슈라우드(22)의 산화 감육을 억제할 수 있다.
이상에 설명한 본 발명에 따른 각 실시형태 및 각 변형예의 구성에 의하면, 내측 슈라우드(22)의 후연부의 둘레 방향의 온도 분포를 작게 하여, 산화 감육을 억제할 수 있다. 서펜타인 유로(30)를 통과하여 날개 본체(21)를 냉각한 후의 압축 공기(c)를 이용해서 내측 슈라우드(22)를 대류 냉각하고 있으므로, 냉각 공기의 재사용이 이루어져 가스 터빈의 열효율이 향상된다.
이상, 본 발명의 세부 사항에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 가할 수 있다.
예컨대, 상기 제 2 실시형태에서는, 제 1 냉각 통로(40)가 분기 통로(42)를 복수 구비하지만, 예컨대 하나만 구비해도 좋다.
상기 실시형태에서는, 제 2 냉각 통로(50)가 내측 슈라우드(22) 및 하류측 리브(26)의 양쪽에 형성되어 있지만, 예컨대 내측 슈라우드(22)에만 형성되어도 좋다.
상기 실시형태에서는, 종래의 터빈 정익(3A)을 개조하기 위해서 통로 밀봉 공정이 실행되지만, 통로 밀봉 공정은 예컨대 실행되지 않아도 좋다. 이 경우, 개조 후의 터빈 정익에서는, 서펜타인 유로(30)의 하류단으로부터 유출된 압축 공기(c)의 일부가 상기 실시형태의 터빈 정익(3)과 마찬가지로 제 1 냉각 통로(40)에 흘러들어간다. 유입된 압축 공기(c)의 일부는 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)으로부터 내측 슈라우드(22)와 플랫폼(12) 사이로 유출된다. 서펜타인 유로(30)의 하류단으로부터 유출된 압축 공기(c)의 잔부가, 개조 전의 터빈 정익(3A)의 경우와 마찬가지로, 유출 통로(29)를 통해서 제 2 디스크 캐비티(CD)에 유입된다. 유입된 압축 공기(c)의 잔부는 내측 슈라우드(22)와 내측 슈라우드(22)의 하류측 단부면(22D)에 대향하는 플랫폼(12)과의 사이로부터 연소 가스 통로(GP)로 유출된다. 이에 의해, 연소 가스 통로(GP)를 통과하는 연소 가스(g)가 제 2 디스크 캐비티(CD)에 침입하는 것을 보다 바람직하게 방지할 수 있게 된다.
상기 실시형태에서는, 서펜타인 유로(30)의 하류단이 내측 슈라우드(22)측에 위치하고 있지만, 예컨대 외측 슈라우드(23)측에 위치해도 좋다. 이 경우, 외측 슈라우드(23)는, 예컨대 상기 실시형태에 있어서의 내측 슈라우드(22)의 제 1 냉각 통로(40)와 마찬가지로, 일단이 서펜타인 유로(30)의 하류단측에 개구되는 동시에, 타단이 외측 슈라우드(23)의 후연에 개구되는 제 1 냉각 통로를 구비해도 좋다. 이 구성에서는, 상기 실시형태와 마찬가지로, 서펜타인 유로(30)로부터 유출된 압축 공기(c)에 의해 외측 슈라우드(23)의 후연부를 냉각할 수 있다.
외측 슈라우드(23)가 제 1 냉각 통로를 구비하는 경우, 외측 슈라우드(23)는, 예컨대 상기 실시형태에 있어서의 내측 슈라우드(22)의 제 2 냉각 통로(50)와 마찬가지로, 일단이 외측 캐비티(캐비티)(CA)에 개구되는 동시에, 타단이 외측 슈라우드(23)의 후연에 개구되는 제 2 냉각 통로를 구비해도 좋다.
상기 터빈 정익에 의하면, 한쪽의 슈라우드의 후연부의 둘레 방향의 온도 분포가 균일화되어, 한쪽의 슈라우드의 고온부의 산화 감육이 억제된다. 또한, 서펜타인 유로를 통과한 후의 냉각 매체가 재사용되어, 냉각 매체를 유효 활용할 수 있다. 그 결과, 냉각 공기량이 감소되어, 가스 터빈의 열효율이 향상된다.
T: 터빈 RT: 로터
1: 터빈 케이싱 2: 터빈 동익
3: 터빈 정익 21: 날개 본체
21B: 후연단 22: 내측 슈라우드(한쪽의 슈라우드)
22a: 제 1 주면 22b: 제 2 주면
22D: 하류측 단부면(후연) 23: 외측 슈라우드
23a: 제 1 주면 23b: 제 2 주면
30: 서펜타인 유로 31B: 최하류 메인 유로
31C: 말단 유로 40: 제 1 냉각 통로
40A, 40B, 40C: 상류 통로
41A, 41B, 43A, 43B, 43C: 확폭 캐비티부
42, 42A, 42B, 44A, 44B, 44C: 분기 통로
50: 제 2 냉각 통로 CB: 내측 캐비티(캐비티)
C: 압축 공기(냉각 매체)

Claims (9)

  1. 터빈의 직경 방향으로 연장되는 날개 본체와, 상기 날개 본체의 직경 방향 내측의 단부에 마련되는 판 형상의 내측 슈라우드와, 상기 날개 본체의 직경 방향 외측의 단부에 마련되는 판 형상의 외측 슈라우드를 구비하고,
    상기 날개 본체는, 그 내부에서 직경 방향으로 사행하고, 서로 연통하여 형성되며, 냉각 매체가 흐르는 서펜타인 유로를 구비하고,
    상기 서펜타인 유로는, 상기 직경 방향으로 연장되는 복수의 메인 유로를 가지고,
    상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드 중 한쪽의 슈라우드는,
    일단이 상기 서펜타인 유로의 상기 날개 본체의 가장 후연단측에 배치되는 최하류 메인 유로의 하류단측에 개구되는 말단 유로와,
    일단이 상기 말단 유로에 개구되고, 타단이 상기 한쪽의 슈라우드의 후연의 하류측 단부면에 개구되어, 상기 서펜타인 유로를 상기 한쪽의 슈라우드의 외부에 연통시키는 냉각 통로와,
    일단이 상기 한쪽의 슈라우드 중 상기 날개 본체가 배치되는 제 1 주면과 반대측에 위치하는 제 2 주면에 마련된 캐비티에 개구되는 동시에, 타단이 상기 한쪽의 슈라우드의 후연에 개구되어, 상기 캐비티 내의 냉각 매체를 통과시키는 제 2 냉각 통로를 구비하고,
    상기 제 2 냉각 통로가, 상기 냉각 통로인 제 1 냉각 통로와 상기 터빈의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되는
    터빈 정익.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티의 축방향의 하류측 단부면은 상기 서펜타인 유로의 최하류 메인 유로보다 축방향의 상류측에 배치되어 있는
    터빈 정익.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 통로는, 연소 가스의 흐름 방향을 따라 형성되며, 상기 한쪽의 슈라우드의 둘레 방향에서, 상기 서펜타인 유로의 최하류 메인 유로가 상기 한쪽의 슈라우드와 접합되는 위치의 범위 내에 마련되어 있는
    터빈 정익.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 통로는, 연소 가스의 흐름 방향을 따라 형성되며, 상기 한쪽의 슈라우드의 둘레 방향에서, 적어도 상기 서펜타인 유로의 하류단인 말단 유로가 배치된 영역을 포함하여 마련되어 있는
    터빈 정익.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 통로가 그 일단과 타단 사이에서 상기 터빈의 둘레 방향으로 연장되는 확폭 캐비티부를 구비하는
    터빈 정익.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉각 통로가, 상기 터빈의 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 배열되며, 상기 확폭 캐비티부로부터 상기 터빈의 축방향으로 연장되어 상기 한쪽의 슈라우드의 후연에 개구되는 복수의 분기 통로를 구비하는
    터빈 정익.
  7. 삭제
  8. 로터와,
    상기 로터의 주위를 둘러싸는 터빈 케이싱과,
    상기 로터의 외주에 고정되는 터빈 동익과,
    상기 터빈 케이싱의 내주에 고정되며, 상기 터빈 동익과 상기 로터의 축방향으로 교대로 배열되는 제 1 항에 기재된 터빈 정익을 구비하는
    터빈.
  9. 터빈의 직경 방향으로 연장되는 날개 본체와, 상기 날개 본체의 직경 방향 내측의 단부에 마련되는 판 형상의 내측 슈라우드와, 상기 날개 본체의 직경 방향 외측의 단부에 마련되는 판 형상의 외측 슈라우드를 구비하고, 상기 날개 본체가, 그 내부에서 직경 방향으로 사행하고, 서로 연통하여 형성되며, 냉각 매체가 흐르는 서펜타인 유로를 구비하고,
    상기 서펜타인 유로는, 상기 직경 방향으로 연장되는 복수의 메인 유로를 가지고,
    상기 내측 슈라우드 및 상기 외측 슈라우드 중 한쪽의 슈라우드는, 일단이 상기 한쪽의 슈라우드 중 상기 날개 본체가 배치되는 제 1 주면과 반대측에 위치하는 제 2 주면에 의해 획정되는 캐비티에 개구되는 동시에, 타단이 상기 한쪽의 슈라우드의 후연에 개구되어, 상기 캐비티 내의 냉각 매체를 통과시키는 냉각 통로를 구비하는 터빈 정익의 개조 방법에 있어서,
    상기 한쪽의 슈라우드에 형성되고, 일단이 상기 서펜타인 유로의 상기 날개 본체의 가장 후연단측에 배치되는 최하류 메인 유로의 하류단측에 개구되는 말단 유로와,
    제 2 냉각 통로인 상기 냉각 통로에 대해 상기 터빈의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되며, 일단이 상기 말단 유로에 개구되고, 타단이 상기 한쪽의 슈라우드의 후연에 개구되어, 상기 서펜타인 유로를 상기 한쪽의 슈라우드의 외부에 연통시키는 제 1 냉각 통로를 형성하는 통로 형성 공정을 실행하는
    터빈 정익의 개조 방법.
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