KR102240981B1 - 분할환 및 가스 터빈 - Google Patents

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Abstract

분할환 및 가스 터빈에 있어서, 분할체(31)에 있어서의 분할환(27)의 외측에 마련되며 외부로부터 냉각 공기(CA)를 받아들이는 메인 냉각 공간(37)과, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 축방향을 따르는 동시에 둘레 방향(Dc)으로 병렬되며 일단이 메인 냉각 공간(37)의 상류측과 연통되는 동시에 타단이 분할체(31)의 하류측에 개구되는 복수의 제 1 냉각 유로(44)와, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측에 제 1 냉각 유로(44)에 인접하여 배치되며 로터(14)의 축방향을 따라서 일단이 메인 냉각 공간(37)의 상류측과 연통되는 제 2 냉각 유로(45)와, 로터(14)의 회전 방향의 상류측의 측단부의 일부에서 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단으로부터 상류측을 향하는 소정의 영역(X1)에 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)을 따라서 마련되며 일단이 제 2 냉각 유로(44)와 연통되는 동시에 타단이 로터(14)의 회전 방향의 상류측에 개구되는 복수의 제 3 냉각 유로(46)를 마련한다.

Description

분할환 및 가스 터빈
본 발명은, 예를 들면 가스 터빈에 적용되는 분할환, 이 분할환을 구비한 가스 터빈에 관한 것이다.
일반적인 가스 터빈은 압축기와 연소기와 터빈에 의해 구성되어 있다. 압축기는 공기 취입구로부터 취입된 공기를 압축하는 것에 의해 고온·고압의 압축 공기로 한다. 연소기는, 이 압축 공기에 대해 연료를 공급하고 연소시키는 것에 의해 고온·고압의 연소 가스를 얻는다. 터빈은, 이 연소 가스에 의해 구동되며, 동축상에 연결된 발전기를 구동한다.
이 가스 터빈에 있어서, 터빈은, 차실 내에 정익과 동익이 연소 가스의 유동 방향을 따라서 교대로 복수 배설되어 구성되어 있으며, 각 정익이 차실의 내측에 장착되는 슈라우드에 지지되며, 동익이 로터에 지지되어 있다. 그 때문에, 연소기에서 생성된 연소 가스는, 연소 가스 유로를 흐를 때, 복수의 정익과 동익을 통과하는 것에 의해 로터가 구동 회전된다. 이 연소 가스 유로는 외측 슈라우드 및 내측 슈라우드와 동익의 플랫폼 및 분할환으로 둘러싸인 공간으로서 형성되어 있다. 분할환은 로터의 회전 방향을 따른 링 형상을 이루며, 차열환 및 익환을 거쳐서 차실에 지지되어 있다.
분할환은 둘레 방향을 따라서 배치되는 복수의 분할체에 의해 구성되어 있으며, 각 분할체는, 차열환에 지지되어 있다. 충돌판은 복수의 작은 구멍이 형성되고, 냉각 공기가 작은 구멍으로부터 분할체의 측으로 취출되며, 분할체를 임핀지먼트 냉각(충돌 냉각)한다. 또한, 분할체는 연소 가스의 흐름 방향을 따라서 복수의 냉각 유로가 마련되며, 임핀지먼트 냉각 후의 냉각 공기가 각 냉각 유로를 흐르는 것에 의해 대류 냉각되어 있다. 또한, 각 분할체는 둘레 방향으로 인접하는 단부끼리가 시일 부재에 의해 연결되어 있다. 그리고, 각 분할체의 인접하는 단부에 복수의 냉각 유로가 마련되고, 냉각 공기에 의해 단부를 냉각하고 있다.
이와 같은 가스 터빈으로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 것이 있다.
일본 특허 제 5518235 호 공보
분할환은 연소 가스가 흐르는 연소 가스 유로에 면하여 마련되어 있으므로, 터빈이 안정적인 운전을 계속하기 위해서는, 이 분할환의 냉각이 중요하다. 종래의 분할환(분할체)은, 로터의 회전축방향을 따르는 복수의 냉각 유로를 마련하는 동시에, 로터의 회전 방향에 있어서의 상류측의 단부와 하류측의 단부에 각각 로터의 회전 방향을 따르는 복수의 냉각 유로를 마련하고 있다. 그런데, 분할환을 냉각하기 위한 냉각 공기는 압축기에서 압축된 압축 공기를 추기하여 사용하고 있다. 그 때문에, 분할환을 충분히 냉각하려고 하면, 압축기에서 압축된 압축 공기를 다량으로 추기하여 사용하게 되어, 가스 터빈 효율이 악화되고 성능이 저하되어 버리게 된다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것으로서, 냉각 공기를 유효적으로 사용하고 분할환의 적정 위치를 냉각하는 것에 의해 성능의 저하를 억제하는 분할환 및 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양의 분할환은, 복수의 분할체가 둘레 방향을 따라서 환상으로 배설되어 구성되는 가스 터빈의 분할환이며, 상기 분할체에 있어서의 상기 분할환의 직경 방향의 외측에 마련되며 외부로부터 냉각 공기를 받아들이는 메인 캐비티와, 상기 분할체에 있어서의 로터의 축방향을 따르는 동시에 둘레 방향으로 병렬되며 일단이 상기 메인 캐비티에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 상류측과 연통되는 동시에 타단이 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 개구되는 복수의 제 1 냉각 유로와, 상기 분할체에 있어서의 상기 로터의 회전 방향의 상류측에 상기 제 1 냉각 유로에 인접하여 배치되며 상기 로터의 축방향을 따르는 동시에 일단이 상기 메인 캐비티에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 상류측과 연통되는 제 2 냉각 유로와, 상기 분할체의 상기 로터의 축방향을 따라서 상기 로터의 회전 방향의 상류측의 측단부의 일부로서, 연소 가스의 흐름 방향의 하류단으로부터 상류측을 향하는 소정의 영역에 상기 분할환의 둘레 방향을 따라서 마련되며 일단이 상기 제 2 냉각 유로와 연통되는 동시에 타단이 상기 로터의 회전 방향의 상류측의 상기 측단부에 개구되는 복수의 제 3 냉각 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 메인 캐비티의 냉각 공기는, 복수의 제 1 냉각 유로에 의해 로터의 축방향을 따라서 흘러 연소 가스의 흐름 방향의 하류측으로 취출되는 것에 의해, 분할체가 대류 냉각된다. 또한, 메인 캐비티의 냉각 공기는, 제 2 냉각 유로에 의해 로터의 축방향을 따라서 흐른 후, 복수의 제 3 냉각 유로에 의해 동익의 회전 방향의 상류측으로 취출되는 것에 의해, 분할체에 있어서의 로터의 회전 방향의 상류측이며 또한 연소 가스의 흐름 방향의 하류측이 대류 냉각된다. 그 결과, 분할체의 고온화되기 쉬운 영역을 적극적으로 냉각하는 것에 의해, 냉각 공기를 유효적으로 사용하고 분할환의 적정 위치를 냉각하는 것에 의해 성능의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환에서는, 상기 메인 캐비티는 상기 분할체의 외표면측의 오목부에 충돌판이 고정되는 것에 의해 구획되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 분할체의 외표면측의 오목부에 충돌판이 고정되어 메인 캐비티를 구성하는 것에 의해, 분할체를 임핀지먼트 냉각에 의해 효율적으로 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환에서는, 상기 분할체는, 상기 메인 캐비티보다 연소 가스의 흐름 방향의 상류측에 상류측 캐비티가 마련되고, 상기 메인 캐비티와 상기 상류측 캐비티가 상류측 유로에 의해 연통되며, 상기 상류측 캐비티에 상기 제 1 냉각 유로 및 상기 제 2 냉각 유로가 연통되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 메인 캐비티의 냉각 공기는, 상류측 유로에 의해 상류측 캐비티에 공급되고, 상류측 캐비티로부터 제 1 냉각 유로 및 제 2 냉각 유로에 공급되게 되어, 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 상류측의 영역을 대류 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환에서는, 상기 제 2 냉각 유로는 타단이 폐색되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 2 냉각 유로의 타단을 폐색하는 것에 의해, 제 2 냉각 유로에 공급된 전체의 냉각 공기를 복수의 제 3 냉각 유로에 공급하여 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류측을 효율적으로 대류 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환에서는, 상기 제 2 냉각 유로는, 타단이 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 개구되는 동시에, 수축부(constriction)가 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 2 냉각 유로의 타단에 수축부를 마련하는 것에 의해, 제 2 냉각 유로에 공급된 대부분의 냉각 공기를 복수의 제 3 냉각 유로에 공급하여 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류측을 효율적으로 대류 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환에서는, 상기 제 1 냉각 유로는, 상기 분할체에 있어서의 상기 분할환의 둘레 방향으로 복수 병렬되며, 복수의 상기 제 1 냉각 유로 중 상기 로터의 회전 방향의 상류측에 마련된 유로는, 상기 로터의 회전 방향의 하류측에 마련된 유로보다, 개구 밀도가 크게 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 복수의 제 1 냉각 유로 중 로터의 회전 방향의 상류측에 마련된 유로의 간격을 복수의 제 1 냉각 유로의 로터의 회전 방향의 하류측에 마련된 유로의 간격보다 좁게 설정하여, 개구 밀도를 크게 설정하는 것에 의해, 분할체에 있어서의 로터의 회전 방향의 상류측의 단부에 있어서의 냉각 면적이 증가하여, 고온화되기 쉬운 영역을 효율적으로 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환에서는, 상기 분할체에 있어서의 상기 분할환의 둘레 방향을 따라서 일단이 상기 제 1 냉각 유로와 연통되는 동시에 타단이 상기 로터의 회전 방향의 하류측에 개구되는 복수의 제 4 냉각 유로가 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 1 냉각 유로의 냉각 공기의 일부는, 복수의 제 4 냉각 유로에 의해 로터의 회전 방향의 하류측으로 취출되는 것에 의해, 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류측을 대류 냉각에 의해 효율적으로 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환에서는, 상기 복수의 제 3 냉각 유로는, 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류단으로부터 상류측을 향하며 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 전체 길이의 50% 내지 25%의 위치로부터, 연소 가스의 흐름 방향의 하류단까지의 영역에 마련되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 복수의 제 3 냉각 유로를 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 있어서의 적정 영역에 마련하는 것에 의해, 분할체에 있어서의 로터의 회전 방향의 상류측에서, 연소 가스의 흐름 방향의 하류측의 영역을 효율적으로 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환은, 상기 제 3 냉각 유로는 상기 메인 캐비티가 형성된 영역보다 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 메인 캐비티의 영역으로부터 벗어난 측단부의 냉각 부족의 영역도 제 3 냉각 유로에 의해 냉각 부족이 해소된다.
본 발명에 따른 태양의 분할환은, 상기 분할체가 본체의 축방향 상류 단부 및 하류 단부로부터 직경 방향 외측으로 연장되며, 상기 분할체를 차실에 지지하는 복수의 지지 부재를 구비하고, 상기 제 3 냉각 유로는, 축방향 하류측에 배치된 상기 지지 부재의 내벽면보다 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 지지 부재(후크)의 존재로 인해, 냉각 부족이 될 우려가 있는 지지 부재의 직경 방향의 내면 근방을 효율적으로 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환은, 상기 로터의 회전 방향의 상류측의 측단부로서, 상기 제 3 냉각 유로의 연소 가스의 흐름 방향의 상류측에 배치되며, 일단이 상기 제 2 냉각 유로와 연통되는 동시에 타단이 상기 로터의 회전 방향의 상류측의 상기 측단부에 개구되는 제 5 냉각 유로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 제 5 냉각 유로로부터 배출되는 냉각 공기에 의해, 상류측의 측단부가 대류 냉각되는 동시에, 분할환의 간극을 흐르는 연소 가스가 희석되어, 연소 가스 온도가 저하되므로, 연소 가스의 흐름 방향의 하류측의 영역의 과열을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 태양의 분할환은, 상기 제 5 냉각 유로의 개구 밀도가 상기 제 3 냉각 유로의 개구 밀도보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 제 5 냉각 유로를 흐르는 냉각 공기에 의해 동익의 회전 방향의 상류측을 냉각할 수 있는 한편, 연소 가스의 흐름 방향의 하류측의 영역의 과열을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양의 가스 터빈은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기가 압축한 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기와, 상기 연소기가 생성한 연소 가스에 의해 회전 동력을 얻는 터빈과, 상기 터빈에 있어서의 동익의 외주측에 배치되는 상기 분할환을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 분할체의 고온화되기 쉬운 영역을 적극적으로 냉각하는 것에 의해, 냉각 공기를 유효적으로 사용하여 분할환의 적정 위치를 냉각하고, 냉각 공기로서 사용하는 압축기로부터 추기한 압축 공기를 감량하여 터빈 성능의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 분할환 및 가스 터빈에 의하면, 분할체에 있어서의 로터의 회전 방향의 상류측이며 연소 가스의 흐름 방향의 하류단의 영역에 제 3 냉각 유로를 마련하므로, 분할체의 고온화되기 쉬운 영역을 적극적으로 냉각하여, 냉각 공기를 유효적으로 사용하고 분할환의 적정 위치를 냉각하는 것에 의해 성능의 저하를 억제할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 기본 구성의 일 예를 도시한 분할환의 직경 방향 외측으로부터 본 단면도이다.
도 1b는 분할환의 둘레 방향으로부터 본 단면도(도 1a의 Ⅰ-Ⅰ 단면)이다.
도 1c는 분할환의 축방향 하류측으로부터 본 단면도(도 1a의 Ⅱ-Ⅱ 단면)이다.
도 2는 제 1 실시형태의 가스 터빈에 있어서의 분할환과 차열환과 차실의 연결 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 직경 방향 외측으로부터 본 분할환의 단면도(도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면)이다.
도 4는 분할환의 직경 방향 내면 근방의 단면도(도 2의 Ⅳ-Ⅳ 단면)이다.
도 5는 복수의 분할환의 조립 장착 상태를 도시하는 둘레 방향을 따르는 단면도이다.
도 6은 인접하는 분할환의 연결부를 도시하는 단면도이다.
도 7은 가스 터빈의 전체 구성을 도시하는 개략도이다.
도 8은 터빈의 연소 가스 유로를 도시하는 단면도이다.
도 9a는 제 1 실시형태의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로의 변형예를 도시하는 직경 방향 외측으로부터 본 부분 단면도이다.
도 9b는 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로의 변형예를 둘레 방향으로부터 본 단면도(도 9a의 V-V 단면)이다.
도 10은 제 2 실시형태의 가스 터빈에 있어서의 분할환과 차열환과 차실의 연결 상태를 도시하는 단면도이다.
도 11은 직경 방향 외측으로부터 본 분할환의 단면(도 10의 Ⅸ-Ⅸ 단면)도이다.
도 12는 분할환의 직경 방향 내면 근방의 단면(도 10의 X-X 단면)도이다.
도 13은 제 3 실시형태에 따른 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로를 직경 방향 외측으로부터 본 부분 단면도이다.
도 14는 분할환의 둘레 방향으로부터 본 단면(도 13의 ⅩⅠ-ⅩⅠ단면)도이다.
도 15는 제 3 실시형태에 따른 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로의 변형예를 도시하고, 분할환의 직경 방향 외측으로부터 본 부분 단면도이다.
본 발명의 특징 부분의 일 예는, 분할환을 형성하는 분할체의 회전 방향 상류측의 측단부의 냉각 구조이다. 본 발명의 기본적인 사고 방식 및 기본 구성에 대해, 도 1a 내지 도 1c를 이용하여 이하에 설명한다. 도 1a는 본 발명에 따른 분할환의 기본 구성의 일 태양을 나타내는 분할체의 평면 단면을 도시하고, 도 1b는 분할체를 둘레 방향으로부터 본 단면을 도시하며, 도 1c는 둘레 방향으로 인접하는 분할체와의 맞댐면에 있어서의 축방향 하류측으로부터 본 분할체의 단면을 도시한다.
또한, 본 발명에 따른 특징 부분의 사고 방식 및 기본 구성은 후술하는 각 실시형태 및 각 변형예에 공통되는 기본 사상이다.
도 1a에 도시하는 분할환(27)은 둘레 방향(Dc)으로 환상으로 형성된 복수의 분할체(31)로 구성된다. 각 분할체(31)는, 내부에 냉각 유로가 형성된 본체(32)를 주요한 구성품으로 한다. 도 1a 내지 도 1c에 도시하는 바와 같이, 분할체(31)는 직경 방향(Dr)의 내표면(32a)이 연소 가스(FG)가 흐르는 연소 가스 유로(21)에 면하도록 배치된다. 분할체(31)의 직경 방향(Dr) 내측에는, 일정한 간극을 마련하고, 로터(14)를 중심으로 회전하는 동익(25)이 배치되어 있다. 고온의 연소 가스(FG)에 의한 열손상을 방지하기 위해, 분할체(31)에는, 축방향(Da)을 따라서 배치되며, 축방향(Da)의 하류측 단부(47)에서 연소 가스(FG) 중에 개구되는 축방향 유로(제 1 냉각 유로)(44)가 형성되어 있다. 축방향 유로(44)는 둘레 방향(Dc)으로 병렬시키며 복수의 유로가 배설되어 있다. 외부로부터 분할체(31)의 중앙부에 형성된 메인 냉각 공간(37)에 공급된 냉각 공기(CA)는, 분할체(31)의 직경 방향(Dr)의 외표면(32b)에 형성되며, 축방향(Da)의 상류측에 배치된 개구(37a)로부터 축방향 유로(44)에 공급된다. 냉각 공기(CA)는, 축방향 유로(44)를 흘러 하류측 단부(47)에서 연소 가스(FG) 중으로 배출되는 과정에서, 분할체(31)의 본체(32)를 대류 냉각하고 있다.
다음에, 분할체(31)의 회전 방향 상류측의 냉각 구조에 대해 설명한다. 분할체(31)에 형성된 축방향 유로(44)에 인접하여, 회전 방향(R)의 가장 상류측에 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)(제 2 냉각 유로)가 형성되어 있다. 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는, 일단이 분할체(31)의 축방향(Da)의 상류측에서, 직경 방향(Dr)의 외표면(32b)에 형성된 개구(37a)와 연통되며, 타단은 분할체(31)의 축방향(Da)의 하류측 단부(47)에 개구되어도 좋으며, 말단이 폐색되어 있어도 좋다. 또한, 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)(제 3 냉각 유로)가, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 분기되어 있다. 분기된 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 회전 방향(R)의 상류측을 향하는 방향으로 배치되며, 회전 방향(R)의 상류측에 인접하는 분할체(31)의 측단부(36)와의 사이의 간극(62a)에 개구된다. 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 분할체(31)의 회전 방향 상류측의 측단부(35)에 배치되며, 하류측 단부(47)의 단부면(47a)으로부터 축방향 상류측을 향하여 소정의 영역에 형성되지만, 축방향(Da)의 상류측 단부(41)까지의 전체 길이에 걸쳐서 형성할 필요는 없다. 또한, 분할환의 구조 및 분할환 주위의 구조의 상세는 후술하는 각 실시형태에 대해 설명한다. 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 구비하는 냉각 구조는 본 발명의 특징 부분의 태양 중 하나이다. 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)가, 하류측 단부(47)의 단부면(47a)으로부터 축방향(Da)의 상류측을 향하여 소정의 영역에 배치되는 기술적인 의의를 이하에 설명한다.
분할체(31)에 형성된 냉각 유로를 구비하는 냉각 구조가, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 포함한 축방향 유로(44) 및 회전 방향 하류측 측부 유로(53)를 구비하고 있어도, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 구비하고 있지 않은 냉각 구조의 경우, 분할체(31)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)에서, 또한 축방향(Da)의 하류측의 영역이, 연소 가스(FG)에 의해 고온화되어 열손상을 받을 가능성이 있다. 그 이유를 이하에 설명한다.
도 1c에 도시하는 바와 같이, 서로 인접하는 분할체(31)의 간극(62a)에는, 동익(25)의 회전에 수반하여 고온의 연소 가스(FG)의 일부가 혼입된다. 그 경우, 간극(62a) 근방에 배치된 분할체(31)의 측단부(35) 내, 회전 방향(R)의 가장 상류측에 배치된 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 근접하며, 본체(32)의 내표면(32a)으로부터 회전 방향(R)의 상류측으로 연장되며 직경 방향(Dr)의 외측으로 입상하는 곡면 형상으로 형성된 내표면(32e)은, 다른 축방향 유로(44)에 근접하는 내표면(32a)과 비교하여 과열되기 쉽다. 즉, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 근접하는 내표면(32e)은, 축방향 유로(44)에 근접하는 내표면(32a)과 비교하여 연소 가스(FG)에 접하는 둘레 방향(Dc)의 변의 길이가 길고, 넓은 범위이다. 또한, 혼입된 연소 가스(FG)에 의한 열전달율의 상승의 영향도 받기 쉬워진다. 그 때문에, 본체(32)의 내표면(32e)은 측단부(35) 중에서 가장 과열되기 쉬운 영역이다. 한편, 측단부(35)의 내표면(32e)의 냉각은 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 의한 대류 냉각에 한정되어 있다. 따라서, 분할체(31)의 동익(25)의 회전 방향의 상류측의 영역은, 동익(25)의 회전에 수반하여 혼입된 연소 가스(FG)로부터의 입열에 의해 고온이 되기 쉬워, 다른 영역과 비교하여 냉각 부족이 되기 쉽다.
또한, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 메인 냉각 공간(37)으로부터 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 도입된 냉각 공기(CA)는, 축방향(Da)의 하류측을 향하여 흐르는 과정에서, 본체(32)로부터의 입열로 히트 업 된다. 따라서, 냉각 공기(CA)가 축방향(Da)의 하류측으로 진행될수록, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흐르는 냉각 공기(CA)가 과열되어, 냉각 공기(CA)의 냉각 능력이 저하된다. 그 때문에, 분할체(31)의 축방향(Da)의 하류측의 영역은 다른 영역보다 고온화되기 쉽다.
전술과 같이, 분할체(31)의 간극(62a)에 혼입된 고온의 연소 가스(FG)로부터의 입열과, 냉각 공기(CA)의 히트 업에 의한 냉각 능력의 저하가 거듭되어, 분할체(31)의 회전 방향 상류측의 측단부(35)에 있어서, 축방향(Da)의 중간 위치로부터 하류측의 영역이 고온화되기 쉬워, 산화 얇게 되기 쉬워진다. 따라서, 회전 방향 상류측의 측단부(35)의 고온화에 의한 열손상을 방지하기 위해, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 중간 위치로부터 하류측 단부(47) 사이에 있어서, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 분기되고, 회전 방향 상류측에 인접하는 분할체(31)와의 사이의 간극(62a)에 개구되는 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)가 측단부(35)에 배치되어 있다.
또한, 분할체(31)의 축방향(Da)의 상류측으로부터 하류측으로 흐르는 연소 가스(FG)는, 분할체(31)의 축방향(Da)의 상류측 단부(41)와 하류측 단부(47) 사이에 있어서, 동익(25)의 회전에 수반하여, 연소 가스 흐름에 압력차가 발생한다. 상류측 단부(41) 근방에서 연소 가스(FG)의 압력이 높고, 하류측 단부(47) 근방에서 연소 가스(FG)의 압력이 낮아진다. 외부로부터 공급되는 냉각 공기(CA)는 연소 가스(FG)의 압력보다 높게 설정되고, 냉각 공기압과 연소 가스압의 차압을 드라이빙 포스로 하여, 축방향 유로(44)를 흘러, 하류측 단부(47)의 개구로부터 연소 가스(FG) 중으로 배출된다.
즉, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 위치의 상이에 의해, 냉각 공기(CA)가 배출되는 위치에서의 연소 가스(FG)의 압력이 상이하다. 따라서, 냉각 공기(CA)가 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흐를 때의 냉각 공기(CA)의 압력 손실을 고려하여도, 측단부(35)의 축방향(Da)의 상류측의 위치보다 축방향(Da)의 하류측의 위치의 쪽이, 드라이빙 포스가 되는 냉각 공기압과 연소 가스압의 차압이 커진다. 즉, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)로부터 냉각 공기(CA)가 간극(62a)으로 배출되는 위치가 하류측 단부(47)에 가까우면 가까울수록, 냉각 공기압과 연소 가스압의 차압이 커지게 되어, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)의 냉각 성능이 양호해진다. 따라서, 냉각 공기압과 연소 가스압의 차압의 변화를 고려하면, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 배치하는 영역은, 회전 방향(R) 상류측의 측단부(35)의 축방향의 전체 길이의 일부에 있어서, 축방향(Da)의 중간 위치로부터 하류측 단부(47) 사이에 배치하는 것이 바람직하다.
상술한 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 배치하는 것에 의해, 연소 가스(FG)로부터의 입열에 의한 분할체(31)의 회전 방향 상류측의 측단부(35)의 열손상이 방지된다. 또한, 분할체(31)의 축방향(Da)의 상류측의 영역은, 메인 냉각 공간(37)으로부터 공급되며, 히트 업되어 있지 않은 냉각 공기(CA)로 측단부(35)가 대류 냉각된다. 또한, 축방향의 중간 위치로부터 하류측 단부(47)의 영역은, 간극(62a)에 개구되는 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)로부터 충분한 차압을 갖는 냉각 공기(CA)가 배출되므로, 측단부(35)의 내표면(32e) 근방이 직접 냉각(퍼지 냉각)된다. 따라서, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 마련하는 일 없이, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 하류측 단부(47)로부터 연소 가스(FG) 중으로 냉각 공기(CA)를 버리는 냉각 구조와 비교하여, 본 발명의 특징 부분의 일 태양을 나타내는 냉각 구조는, 대류 냉각과 직접 냉각(퍼지 냉각)을 조합하여, 소정의 영역을 냉각하는 냉각 구조를 구비하는 것에 의해, 냉각 공기(CA)가 재사용되어, 냉각 공기(CA)의 유효 이용이 가능하다. 또한, 외표면을 직접 냉각(퍼지 냉각)한다는 것은, 냉각 대상면에 냉각 유로의 개구를 형성하고, 냉각 공기(CA)를 연소 가스(FG) 중으로 배출(퍼지)하는 과정에서, 개구의 근방의 외표면을 냉각하는 것을 말한다. 개구로부터 냉각 공기(CA)를 배출하는 경우, 통상의 냉각 유로에 의해 냉각 대상면을 대류 냉각하는 경우와 비교하여, 냉각 공기(CA)가 배출되는 개구의 내벽을 냉각 대상면에 더욱 접근시키는 것이 가능해지고, 냉각 대상면이 한층 냉각되어, 냉각 성능이 향상되기 때문이다.
이하에 첨부의 도 2 내지 도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 분할환 및 가스 터빈의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니며, 또한 실시형태가 다수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.
[제 1 실시형태]
도 7은 가스 터빈의 전체 구성을 도시하는 개략도이며, 도 8은 터빈의 연소 가스 유로를 도시하는 단면도이다.
제 1 실시형태에 있어서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(10)은, 압축기(11)와 연소기(12)와 터빈(13)이 로터(14)에 의해 동축상에 배치되어 구성되며, 로터(14)의 일단부에 발전기(15)가 연결되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 로터(14)의 축선이 연장되는 방향을 축방향(Da), 이 로터(14)의 축선을 중심으로 한 둘레 방향을 둘레 방향(Dc)이라 하고, 로터(14)의 축선에 대해 수직인 방향을 직경 방향(Dr)이라 한다.
압축기(11)는, 공기 취입구로부터 취입된 공기(A)가 복수의 정익 및 동익을 통과하고 압축되는 것에 의해 고온·고압의 압축 공기(AC)를 생성한다. 연소기(12)는, 이 압축 공기(AC)에 대해 소정의 연료(FL)를 공급하고, 연소하는 것에 의해 고온·고압의 연소 가스(FG)가 생성된다. 터빈(13)은, 연소기(12)에서 생성된 고온·고압의 연소 가스(FG)가 복수의 정익 및 동익을 통과하는 것에 의해 로터(14)를 구동 회전시키고, 이 로터(14)에 연결된 발전기(15)를 구동한다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 터빈(13)에서, 연소 가스(FG)가 통과하는 연소 가스 유로(21)는, 정익(22)이 지지되는 내측 슈라우드(23) 및 외측 슈라우드(24)와, 동익(25)의 플랫폼(26)과, 동익(25)의 선단부측에 배치되는 분할환(27)에 의해 둘러싸인 공간으로서 형성된다. 그리고, 외측 슈라우드(24)와 분할환(27)이 차열환(28)을 거쳐서 차실(터빈 차실)(29)에 지지되어 있다.
여기에서, 제 1 실시형태의 분할환(27)에 대해 상세하게 설명한다. 도 2는 제 1 실시형태의 가스 터빈에 있어서의 분할환과 차열환과 차실의 연결 상태를 도시하는 단면도이며, 도 3은 직경 방향 외측으로부터 본 분할환의 단면도(도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면)이며, 도 4는 분할환의 직경 방향 내면 근방의 단면도(도 2의 Ⅳ-Ⅳ 단면)이며, 도 5는 복수의 분할환의 조립 장착 상태를 나타내는 둘레 방향을 따르는 단면도이며, 도 6은 인접하는 분할환의 연결부를 도시하는 단면도이다.
제 1 실시형태에 있어서, 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 분할환(27)은 차실(29)에 지지된 터빈부의 구성 부재이며, 복수의 분할체(31)가 둘레 방향(Dc)(로터(14)의 회전 방향(R))을 따라서 환상으로 배설되어 구성되며, 직경 방향(Dr)의 내측의 연소 가스 유로(21)에 정익(22)과 동익(25)이 배설되어 있다.
분할체(31)는 본체(32)와 후크(지지 부재)(33)가 주요한 구성 요소로서 구성되어 있다. 분할체(31)는, 차열환(28)에 의해 지지되며 본체(32)의 직경 방향(Dr) 내측의 내표면(32a)과 동익(25)의 선단(25a) 사이에 일정한 간극이 확보되도록 배치되어 있다. 분할체(31)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향(로터(14)의 축방향(Da))의 상류측 및 하류측에 마련된 각 후크(33)를 거쳐서 차열환(28)에 장착되며, 이 각 차열환(28)을 거쳐서 차실(29)에 지지되어 있다. 분할체(31)는 저면을 형성하는 본체(32)와 축방향(Da)의 상류측 및 하류측의 내벽면(32c)을 형성하는 후크(33)에 의해 형성되어 있다. 또한, 분할체(31)의 직경 방향(Dr)의 외표면(32b) 측에는, 축방향(Da)의 상류측 및 하류측의 내벽면(32c)과, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측 및 하류측에 마련되며, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측 및 하류측의 내벽면(32d)을 형성하는 측단부(35, 36)에 의해 둘러싸인 메인 냉각 공간(메인 캐비티)(37)이 마련되어 있다. 이 메인 냉각 공간(37)은 분할체(31)에 오목부로서 형성되며, 오목부를 형성하는 메인 냉각 공간(37)의 저면을 획정하는 평면 영역은, 이 분할체(31)의 본체(32)의 직경 방향(Dr) 외측의 외표면(32b) 측에 대면하는 영역이다.
또한, 메인 냉각 공간(37)은 분할환(27)에 있어서의 로터(14)의 직경 방향(Dr)에 있어서의 외측이 충돌판(34)에 의해 구획되어도 있어도 좋다. 충돌판(34)은 냉각 공기(CA)가 통과하는 복수의 작은 구멍(38)이 마련되어 있다. 충돌판(34)과 차실(29) 사이에 수입 공간(39)이 배치되어 있다. 수입 공간(39)은 차실(29)에 마련되며, 로터(14)의 직경 방향(Dr)으로 관통되는 공급 구멍(40)과 연통되어 있다. 공급 구멍(40)으로부터 수입 공간(39) 내에 공급된 냉각 공기(CA)는 전체가 대략 동일한 압력으로 균압화된 상태에서 작은 구멍(38)으로부터 메인 냉각 공간(37) 내로 취출되고, 분할체(31)의 본체(32)의 외표면(32b)을 임핀지먼트 냉각한다.
분할체(31)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향을 따르는 동시에 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)으로 병렬되는 복수의 축방향 유로(제 1 냉각 유로)(44)가 마련되어 있다. 또한, 분할체(31)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향을 따르는 동시에 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)으로 병렬되고, 상기 축방향 유로(44)에 인접하며 로터(14)의 회전 방향(R)의 가장 상류측에는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(제 2 냉각 유로)(45)가 마련되어 있다. 축방향 유로(44) 및 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는, 메인 냉각 공간(37)보다 분할체(31)의 직경 방향(Dr)의 내측의 내표면(32a) 측에 접근한 위치에 마련되어 있다. 복수의 축방향 유로(44) 및 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류단이 메인 냉각 공간(37)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향(축방향(Da))의 상류측의 개구(37a)와 연통되어 있다. 즉, 복수의 축방향 유로(44) 및 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는, 상류단이 메인 냉각 공간(37)의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측에 있으며, 내벽면(32c) 근방의 저면의 메인 냉각 공간(37)에 개구되어 있다. 또한, 복수의 축방향 유로(44) 및 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단이 하류측 단부(47)의 단부면(47a)에 개구되어 있다.
복수의 축방향 유로(44)는, 둘레 방향(Dc)의 개구 밀도가 상이한 유로로 형성되어 있다. 즉, 축방향 유로(44)는, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 제 1 영역(Z1)에 마련된 축방향 유로(44a)와, 상기 축방향 유로(44a)의 로터(14)의 회전 방향 상류측에 인접하는 제 2 영역(Z2)에 마련된 축방향 유로(44b)로 형성된다. 제 2 영역(Z2)은 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 회전 방향 하류측에 인접하며, 제 1 영역(Z1)의 축방향 유로(44a)와 상기 회전 방향 상류측 축방향 유로(45) 사이에 두어진 영역이다. 축방향 유로(44)의 둘레 방향(Dc)의 유로의 개구 밀도는, 제 1 영역(Z1)의 축방향 유로(44a)의 쪽이 작게(드문드문하게) 배치되고, 제 2 영역(Z2)의 축방향 유로(44b)의 쪽이 크게(조밀하게) 배치되어 있다. 또한, 개구 밀도는, 둘레 방향(Dc)으로 배열된 유로의 「유로 단면의 젖은 길이(wetted length)/유로간 피치」의 비로 표시된다. 유로 구경이 동일하면, 피치가 크면, 개구 밀도가 작아(드문드문하게)지고, 피치가 작아지면, 개구 밀도는 커(조밀해)진다. 회전 방향(R)의 상류측의 복수의 축방향 유로(44b)가 마련된 제 2 영역(Z2)은 분할체(31)의 둘레 방향 길이의 전체 둘레 길이의 20% 내지 30%로 설정하는 것이 바람직하다.
복수의 축방향 유로(44)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류단이 메인 냉각 공간(37)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측과 연통되며, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단이 하류측 단부(47)의 단부면(47a)에 개구되어 있다. 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류단이 메인 냉각 공간(37)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측과 연통되며, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단이 하류측 단부(47)의 단부면(47a)에서 폐색되어 있다.
축방향 유로(44)는, 복수의 멀티홀식의 냉각 유로로 형성되며, 드문드문하게 배치된 제 1 영역(Z1)의 축방향 유로(44a)와, 제 1 영역(Z1)보다 조밀하게 배치된 제 2 영역(Z2)의 축방향 유로(44b)에 의해 구성되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 분할체(31)의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)에는, 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)을 따르는 동시에 연소 가스(FG)의 흐름 방향으로 병렬되는 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(제 3 냉각 유로)(46)가 마련되어 있다. 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류단이 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)와 연통되며, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류단이 측단부(35)의 단부면(35a)에 개구되어 있다. 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측 단부(47)의 단부면(47a)으로부터 축방향(Da)의 상류측을 향하는 소정의 영역(X1)에 마련되어 있다. 이 영역(X1)은, 측단부(35)의 축방향(Da)의 전체 길이의 일부에 있어서, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측으로부터 보아, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 전체 길이의 50% 내지 25%의 중간 위치로부터, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측 단부(47)의 단부면(47a)까지의 영역이다. 즉, 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측 단부(47)를 기준으로 하여, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 축방향(Da)의 축방향 길이의 전역(X)에 대해, 25% 내지 50%의 영역(X1)에 마련된다.
또한, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 하류측 단부(47)는 단부면(47a)에서 폐색되어 있다고 설명했지만, 측단부(35)의 연소 가스(FG)로부터의 과열의 정도에 따라서, 또는 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흐르는 냉각 공기(CA)의 냉각 능력에 따라서는, 하류측의 단부면(47a)을 폐색하는 일 없이 개구시키고, 개구 면적을 축소시킨 수축부(오리피스)(47b)를 마련하여, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)의 냉각 능력을 조정하여도 좋다.
도 3 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)에, 분할환(27)의 축방향(로터(14)의 축방향)(Da)을 따라서 하류측 냉각 공간(하류측 캐비티)(51)이 마련되어 있다. 메인 냉각 공간(37)과 하류측 냉각 공간(51)은 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)을 따라서 마련된 복수의 하류측 연결 유로(52)에 의해 연통되어 있다. 또한, 분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)에, 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)을 따르는 동시에 연소 가스(FG)의 흐름 방향으로 병렬되는 복수의 회전 방향 하류측 측부 유로(53)가 마련되어 있다. 복수의 회전 방향 하류측 측부 유로(53)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류단이 하류측 냉각 공간(51)과 연통되며, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류단이, 인접하는 분할체(31)와의 사이의 간극(62a)에 면하는 측단부(36)의 단부면(36a)에 개구되어 있다. 복수의 회전 방향 하류측 측부 유로(53)는, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 축방향(Da)의 축방향 길이의 전역에 걸쳐서 마련되어 있다.
또한, 전술한 각 유로는 원형 단면 형상을 이루고 있다. 단, 유로 형상은 원 형상 이외에, 타원 형상이나 직사각형 형상이어도 좋으며, 슬릿 형상의 긴 구멍 형상이어도 좋다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 분할환(27)을 구성하는 복수의 분할체(31)는 서로 로터(14)의 둘레 방향(Dc)으로 대향하도록 배치되며, 인접하는 각 측단부(35, 36)끼리의 사이에 시일 부재(61)가 배치되는 것에 의해, 인접하는 각 측단부(35, 36)끼리의 간극(62)으로부터 연소 가스(FG)가 차실(29) 측으로 누출되는 것을 억제하고 있다. 이 경우, 로터(14)의 둘레 방향(Dc)으로 인접하는 분할체(31)는, 측단부(36)의 하단부가 측단부(35)의 직경 방향(Dr)의 내면측(로터(14)의 중심측)과 중첩되도록 배치되어 있다.
또한, 분할체(31)의 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)에서, 임핀지먼트 냉각 후의 냉각 공기(CA)는, 메인 냉각 공간(37)으로부터 하류측 연결 유로(52)를 거쳐서 하류측 냉각 공간(51)에 공급된다. 또한, 냉각 공기(CA)는, 하류측 냉각 공간(51)으로부터 회전 방향 하류측 측부 유로(53)를 거쳐서 측단부(35, 36)의 간극(62)의 연소 가스 유로(21)에 면하는 측의 간극(62a)의 연소 가스(FG) 중으로 취출된다. 회전 방향 하류측 측부 유로(53)는, 취출된 냉각 공기(CA)가 인접하는 분할체(31)의 측단부(35)의 단부면(35a)에 부딪치도록, 직경 방향(Dr)의 내측으로 경사져 있다. 분할체(31)의 직경 방향(Dr)의 측단부(35)의 단부면(35a)에 불어 넣어진 냉각 공기(CA)는, 분할체(31)의 내표면(본체(32)의 내표면(32a, 32e))을 따라서 흐르는 것에 의해, 분할체(31)의 직경 방향(Dr)의 내표면(32a, 32e)을 필름 냉각한다. 또한, 회전 방향 하류측 측부 유로(53)를 냉각 공기(CA)가 흐르는 것에 의해, 측단부(36)가 냉각된다.
한편, 분할체(31)의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)에서, 임핀지먼트 냉각 후의 냉각 공기(CA)는, 메인 냉각 공간(37)으로부터 축방향 유로(44)를 거쳐서 하류측 단부(47)로부터 연소 가스(FG) 중으로 취출된다. 이 때, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 냉각 공기(CA)는, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 의해 측단부(35) 및 측단부(36) 사이의 간극(62)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 연소 가스(FG) 중으로 취출된다. 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 취출된 냉각 공기(CA)가 인접하는 분할체(31)의 측단부(36) 측을 향하여 취출되도록, 로터(14)의 중심측으로 경사져 있다. 분할체(31)의 측단부(35)로부터 취출된 냉각 공기(CA)는, 측단부(35) 자체를 냉각한 후, 분할체(31)의 내표면(본체(32)의 내표면(32a, 32e))을 따라서 흐르는 것에 의해 필름 냉각된다.
여기에서, 제 1 실시형태에 있어서의 분할환(27)의 냉각 방법 및 냉각 공기(CA)의 공급 방법에 대해 설명한다.
도 2, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 차실(29)로부터의 냉각 공기(CA)는 공급 구멍(40)을 통하여 분할환(27)의 각 분할체(31)에 공급된다. 냉각 공기(CA)는 분할체(31) 내에 배치된 충돌판(34)에 형성된 복수의 작은 구멍(38)으로부터 메인 냉각 공간(37)으로 취출되고, 분할체(31)의 본체(32)의 외표면(32b)을 임핀지먼트 냉각한다. 임핀지먼트 냉각한 후의 냉각 공기(CA)는, 복수의 축방향 유로(44)를 흘러, 하류측 단부(47)의 단부면(47a)으로부터 연소 가스(FG) 중으로 배출된다. 축방향 유로(44)를 냉각 공기(CA)가 흐르는 과정에서, 본체(32)를 대류 냉각한다. 제 2 영역(Z2)에 배치된 복수의 축방향 유로(44b)는 제 1 영역(Z1)에 배치된 축방향 유로(44a)보다 둘레 방향(Dc)의 개구 밀도가 조밀하게 마련되어 있다. 따라서, 분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)에 있어서의 상류측의 냉각 능력이 회전 방향(R)에 있어서의 하류측의 냉각 능력보다 크다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 메인 냉각 공간(37)으로부터 하류측 연결 유로(52)를 통하여 하류측 냉각 공간(51)에 공급된 냉각 공기(CA)는, 회전 방향 하류측 측부 유로(53)에 공급되고, 측단부(36)의 단부면(36a)으로부터 연소 가스(FG) 중으로 배출된다. 이 때, 냉각 공기(CA)는, 인접하는 분할체(31)와의 사이의 간극(62a)으로 배출되는 것에 의해, 하류측의 측단부(36)를 대류 냉각하는 동시에, 간극(62a)의 연소 가스(FG)를 퍼지하여 분위기 가스를 냉각한다. 그리고, 이 냉각 공기(CA)는, 직경 방향(Dr)의 하향(내측)으로 경사져 마련된 회전 방향 하류측 측부 유로(53)로부터 배출되기 때문에, 인접하는 분할체(31)의 상류측의 측단부(35)의 단부면(35a)에 불어 넣어지고, 내표면(32a, 32e)을 따라서 흐르는 것에 의해, 단부면(35a) 및 내표면(32a, 32e)을 필름 냉각한다.
한편, 메인 냉각 공간(37)으로부터 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 공급된 냉각 공기(CA)는 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 공급되며, 측단부(35)의 단부면(35a)으로부터 연소 가스(FG) 중으로 배출된다. 이 때, 냉각 공기(CA)는, 분할체(31)의 간극(62a)으로 배출되는 것에 의해, 상류측의 측단부(35)에 있어서의 연료 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측을 대류 냉각한다. 그리고, 이 냉각 공기(CA)는, 직경 방향(Dr)(내측)으로 경사져 마련된 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)로부터 배출된다. 냉각 공기(CA)는 측단부(35)의 단부면(35a)을 따라서 반전되고, 내표면(32a, 32e)을 따라서 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측으로 흐르는 것에 의해, 단부면(35a) 및 내표면(32a, 32e)을 필름 냉각한다.
즉, 분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)가 회전 방향 하류측 측부 유로(53)로부터의 냉각 공기(CA)에 의해 대류 냉각된다. 또한, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)가 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)로부터의 냉각 공기(CA)에 의해 대류 냉각된다. 이 때, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)는, 연료 가스(FG)의 흐름 방향의 전역이 냉각 공기(CA)에 의해 냉각되고, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)는, 연료 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 소정의 영역만이 냉각 공기(CA)에 의해 냉각된다.
분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)와 상류측의 측단부(35)가 고온화되기 쉽다. 특히, 상류측의 측단부(35)는, 복수의 축방향 유로(44) 내를 흐르는 냉각 공기가 서서히 온도 상승하는(히트 업) 동시에, 단부면(35a)이 연소 가스 유로(21)를 흐르는 연소 가스(FG)로부터의 열의 영향을 받기 쉽다. 그러나, 상류측의 측단부(35)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측의 영역은 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흐르는 냉각 공기(CA)에 의해 대류 냉각되며, 측단부(35)는 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 의해 직접 냉각된다. 따라서, 측단부(35)의 냉각 능력으로서는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 의한 대류 냉각과 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 의한 직접 냉각(퍼지 냉각)의 조합으로, 충분히 냉각이 가능하다.
인접하는 분할체(31)의 대향하는 각 측단부(35, 36)는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45) 및 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46) 및 회전 방향 하류측 측부 유로(53)로부터 취출된 냉각 공기(CA)에 의해 대류 냉각된다. 또한, 분할체(31)는, 내표면(32a, 32e)을 따라서 흐르는 냉각 공기(CA)에 의해 필름 냉각되며, 분할체(31)가 효율적으로 냉각된다. 그 때문에, 상류측의 측단부(35)의 종래의 냉각 구조에서는, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 마련하는 일 없이, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 의해 측단부(35)를 대류 냉각하고, 하류측 단부(47)로부터 연소 가스(FG) 중으로 배출하고 있었다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에서 측단부(35)의 상류측을 대류 냉각한 후, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에서 측단부(35)의 중간 위치로부터 하류측을 직접 냉각(퍼지 냉각)하고 있으므로, 측단부(35)가 효율적으로 냉각되어 냉각 공기량이 저감된다.
이와 같이, 제 1 실시형태의 분할환은, 분할체(31)에 있어서의 분할환(27)의 직경 방향(Dr)의 외측에 마련되며 외부로부터 냉각 공기(CA)를 받아들이는 메인 냉각 공간(37)을 형성하는 본체(32)와, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 축방향(Da)을 따르는 동시에 둘레 방향(Dc)으로 병렬된 복수의 축방향 유로(제 1 냉각 유로)(44)를 구비한다. 또한, 축방향 유로(44)는, 일단이 메인 냉각 공간(37)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측과 연통되는 동시에 타단이 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측에 개구된다. 또한, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측에는, 축방향 유로(44)에 인접하여 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)가 배치되어 있다. 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는, 로터(14)의 축방향(Da)을 따라서 일단이 메인 냉각 공간(37)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측과 연통된다. 또한, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단으로부터 축방향(Da)의 상류측을 향하는 소정의 영역(X1)으로부터 분기되고, 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)을 따라서 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)가 마련되어 있다. 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 일단이 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)와 연통되는 동시에, 타단이 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측에 있어서, 회전 방향(R)에 인접하는 분할체(31)와의 간극(62a)에 개구되어 있다.
따라서, 외부로부터 메인 냉각 공간(37)에 공급된 냉각 공기(CA)는, 복수의 축방향 유로(44)에 의해 분할체(31)의 축방향(Da)을 따라서 흘러 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측으로 취출되는 것에 의해, 분할체(31)가 대류 냉각된다. 또한, 메인 냉각 공간(37)의 냉각 공기(CA)는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 의해 분할체(31)의 축방향(Da)을 따라서 흐른 후, 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)로 분기되고, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측으로 취출된다. 이에 의해, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측이며 또한 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 영역이 대류 냉각 및 직접 냉각(퍼지 냉각)된다. 그 결과, 분할체(31)의 고온화되기 쉬운 영역을 적극적으로 냉각하는 것에 의해, 냉각 공기(CA)를 유효적으로 재사용을 하고 분할환(27)의 적정 위치를 냉각하는 것에 의해 성능의 저하를 억제할 수 있다.
제 1 실시형태의 분할환에서는, 분할체(31)의 외표면(32b)의 오목부에 복수의 작은 구멍(38)을 갖는 충돌판(34)을 고정하여 메인 냉각 공간(37)을 구획하고 있다. 따라서, 분할체(31)를 임핀지먼트 냉각하는 것에 의해 효율적으로 냉각할 수 있다.
제 1 실시형태의 분할환에서는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(제 2 냉각 유로)(45)의 타단을 폐색하고 있어도 좋다. 따라서, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 공급된 전체의 냉각 공기(CA)를 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 공급하여 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측을 효율적으로 대류 냉각 및 직접 냉각(퍼지 냉각)할 수 있다.
제 1 실시형태의 분할환에서는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 타단을 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측에 개구되는 동시에, 전술한 수축부(47b)를 마련하고 있어도 좋다. 따라서, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 공급된 대부분의 냉각 공기(CA)를 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 공급하여 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측을 효율적으로 대류 냉각 및 직접 냉각(퍼지 냉각)할 수 있다.
제 1 실시형태의 분할환에서는, 축방향 유로(44)를 분할체(31)에 있어서의 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)으로 복수 병렬하고, 복수의 회전 방향(R)의 상류측의 축방향 유로(44b)(제 2 영역(Z2))의 개구 밀도를, 회전 방향(R)으로 인접하는 복수의 회전 방향(R)의 하류측의 축방향 유로(44a)(제 1 영역(Z1))의 개구 밀도보다 크게 설정하고 있다. 따라서, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)에 있어서의 냉각 면적이 증가하여 열전달율이 높아지고, 고온화되기 쉬운 영역을 효율적으로 냉각할 수 있다.
제 1 실시형태의 분할환에서는, 분할체(31)에 있어서의 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)을 따라서 일단이 하류측 냉각 공간(51) 및 하류측 연결 유로(52)를 거쳐서, 메인 냉각 공간(37)과 연통되는 동시에 타단이 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)에 개구되는 복수의 회전 방향 하류측 측부 유로(제 4 냉각 유로)(53)를 마련하고 있다. 따라서, 메인 냉각 공간(37)에 공급된 냉각 공기(CA)의 일부는, 복수의 회전 방향 하류측 측부 유로(53)에 의해 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측으로 취출되는 것에 의해, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 측단부(36)를 대류 냉각에 의해 효율적으로 냉각할 수 있다.
제 1 실시형태의 분할환에서는, 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류단으로부터 하류단까지의 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 전체 길이 중, 하류측의 단부면(47a)으로부터 상류측을 향하여 50% 내지 25%의 중간 위치로부터, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단까지의 영역에 마련하고 있다. 따라서, 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측에 있어서의 적정 영역에 마련하는 것에 의해, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측에서, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 영역을 효율적으로 냉각할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태의 가스 터빈에 있어서는, 공기(A)를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)가 압축한 압축 공기(CA)와 연료(FL)를 혼합하여 연소하는 연소기(12)와, 연소기(12)가 생성한 연소 가스(FG)에 의해 회전 동력을 얻는 터빈(13)과, 터빈(13)에 있어서의 동익(25)의 외주측에 배치되는 분할환(27)을 구비한다.
따라서, 분할체(31)의 고온화되기 쉬운 영역을 적극적으로 냉각하는 것에 의해, 냉각 공기(CA)를 유효적으로 재사용하여 분할환(27)의 적정 위치를 냉각하고, 압축 공기(AC)를 감량하여 터빈 성능의 저하를 억제할 수 있다.
[제 1 실시형태의 변형예]
다음에, 전술한 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로를 구비한 분할환의 제 1 실시형태의 변형예를 도 9a 및 도 9b를 이용하여 설명한다. 도 9a는 본 변형예에 따른 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로를 구비한 분할환을 직경 방향(Dr)의 외측으로부터 본 부분 단면도이며, 도 9b는 본 변형예의 분할환을 둘레 방향(Dc)으로부터 본 단면도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 분할체(31)는, 축방향(Da)의 상류측 및 하류측에 배치된 후크(지지 부재)(33) 및 차열환(28)을 거쳐서 차실(29)에 지지되어 있다. 또한, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측으로 분기되는 전체의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 축방향(Da)의 하류측에 배치된 후크(33)의 둘레 방향(Dc)으로 연장되는 내벽면(32c)보다 축방향 하류측에 형성되어 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 메인 냉각 공간(37)은, 본체(32)의 외표면(32b)과 후크(33)의 내벽면(32c)과 측단부(35, 36)의 내벽면(32d)으로부터 형성되어 있다. 따라서, 전체의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)가, 축방향(Da)의 하류측에 배치된 후크(33)의 둘레 방향(Dc)으로 연장되는 내벽면(32c)보다 축방향(Da)의 하류측에 형성되어 있는 경우, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 메인 냉각 공간(37)을 획정하는 평면 영역에는 형성되지 않으며, 평면 영역보다 축방향(Da)의 하류측에 형성되어 있게 된다. 또한, 분할체의 그 이외의 구조는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
도 9a 및 도 9b에 도시하는 바와 같이, 분할체(31)의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)의 냉각을 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 대류 냉각에만 의존하는 경우, 전술한 분할체(31)의 간극(62a)에 혼입된 고온의 연소 가스(FG)로부터의 입열과, 냉각 공기(CA)의 히트 업에 의한 냉각 능력의 저하가 거듭되어, 측단부(35)가 과열된다. 특히, 축방향(Da)의 하류측의 후크(33)의 내벽면(32c)으로부터 축방향(Da)의 하류측 단부(47)까지의 후크(33)가 배치된 영역 또는 본체(32)의 회전 방향(R)의 상류측의 단부를 형성하는 측단부(35)에 있어서, 축방향(Da)의 하류측의 후크(33)의 내벽면(32c)의 위치로부터 축방향(Da)의 하류측의 영역은, 메인 냉각 공간(37)의 평면 영역에 직접 면하고 있지 않기 때문에, 냉각 부족이 되기 쉽다. 따라서, 축방향(Da)의 하류측의 후크(33)가 배치된 영역의 내벽면(32c)보다 축방향(Da)의 하류측에 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 형성하는 것은, 분할체(31)의 냉각 부족이 되기 쉬운 측단부(35)의 하류측의 영역의 소손(燒損)을 한층 방지할 수 있다. 또한, 메인 냉각 공간(37)의 평면 영역보다 축방향(Da)의 하류측에 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 형성하는 것에 의해, 마찬가지로 측단부(35)의 하류측의 소손의 방지에 유효하다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 형성하는 영역(X1)은, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측으로부터 보아, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 전체 길이의 50% 내지 25%의 중간 위치로부터, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측 단부(47)의 단부면(47a)까지의 영역으로 하여 설명했다. 하류측의 단부면(47a)보다 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측을 보아, 영역(X1)의 중간 위치가 25%보다 작아지는 경우는, 제 1 실시형태의 영역(X1)으로부터 벗어나지만, 본 변형예에 나타내는 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 형성하는 범위에는 포함되게 되어, 측단부(35)가 냉각 부족에 의해 손상되는 일은 없다.
[제 2 실시형태]
도 10은 제 2 실시형태의 가스 터빈에 있어서의 분할환과 차열환과 차실의 연결 상태를 도시하는 단면도이며, 도 11은 직경 방향 외측으로부터 본 분할환의 단면도(도 10의 Ⅸ-Ⅸ 단면)이며, 도 12는 분할환의 직경 방향 내면 근방의 단면도(도 10의 X-X 단면)이다. 또한, 상술한 실시형태와 마찬가지의 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
제 2 실시형태에 있어서, 도 10 내지 도 12에 도시하는 바와 같이, 분할환(27)은 복수의 분할체(31)가 둘레 방향(Dc)(로터(14)의 회전 방향(R))을 따라서 환상으로 배설되어 구성되어 있다.
분할체(31)는, 본체(32)와 후크(지지 부재)(33)가 주요한 구성 요소로서 구성되어 있다. 분할체(31)는, 본체(32)와 후크(33)와 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측 및 하류측에 마련된 측단부(35, 36)에 의해 둘러싸인 메인 냉각 공간(37)이 마련되어 있다. 이 메인 냉각 공간(37)은 충돌판(34)을 구비하고, 분할환(27)에 있어서의 로터(14)의 직경 방향(Dr)에 있어서의 외측의 공간이 충돌판(34)에 의해 구획되어 있어도 좋다. 충돌판(34)은 냉각 공기(CA)가 통과하는 복수의 작은 구멍(38)이 마련되어 있다.
분할체(31)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측의 상류측 단부(41)에, 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)(로터(14)의 회전 방향(R))을 따라서 연장되는 상류측 냉각 공간(상류측 캐비티)(42)이 마련되어 있다. 메인 냉각 공간(37)과 상류측 냉각 공간(42)은 로터(14)의 축방향(Da)을 따라서 마련된 복수의 상류측 유로(43)에 의해 연통되어 있다. 또한, 분할체(31)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향을 따르는 동시에 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)으로 병렬되는 복수의 축방향 유로(제 1 냉각 유로)(44)가 마련되어 있다. 또한, 분할체(31)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향을 따르는 동시에 분할환(27)의 둘레 방향(Dc)으로 병렬되는 회전 방향 상류측 축방향 유로(제 2 냉각 유로)(45)가 마련되어 있다. 또한, 상류측 유로(43)는 축방향 유로(44) 및 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)보다 직경 방향(Dr)의 외측에 마련되며, 상류측 냉각 공간(42)을 거쳐서 서로 연통되어 있다.
복수의 축방향 유로(44)는 분할체(31)에 있어서의 둘레 방향(Dc)으로 병렬하여 마련되며, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는 축방향 유로(44)에 둘레 방향(Dc)으로 인접하며, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 가장 상류측에 마련되어 있다. 여기에서, 복수의 축방향 유로(44)는 둘레 방향(Dc)의 개구 밀도가 상이한 유로로 형성되어 있다. 즉, 축방향 유로(44)는 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 제 1 영역(Z1)에 마련된 축방향 유로(44a)와, 축방향 유로(44a)의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측에 인접하는 제 2 영역(Z2)에 마련된 축방향 유로(44b)로 형성된다. 제 2 영역(Z2)은 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 회전 방향(R)의 하류측에 인접하며, 축방향 유로(44a)와 회전 방향 상류측 축방향 유로(45) 사이에 두어진 영역이다. 또한, 개구 밀도의 의의는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
복수의 축방향 유로(44)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류단이 상류측 냉각 공간(42)과 연통되며, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단이 하류측 단부(47)의 단부면(47a)에 개구되어 있다. 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)는, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류단이 상류측 냉각 공간(42)과 연통되며, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단이 하류측 단부(47)의 단부면(47a)에 개구되어 있다. 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단이 폐색되어 있어도 좋다.
또한, 분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)에 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)가 마련되어 있다. 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류단이 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)와 연통되며, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류단이 측단부(35)의 단부면(35a)에 개구되어 있다. 복수의 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)는, 분할체(31)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류단으로부터 상류측을 향하는 전체 길이의 일부에 있어서, 소정의 영역(X1)에 마련되어 있다. 또한, 소정의 영역(X1)의 사고 방식은, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 본 실시형태에도 적용할 수 있다.
분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)에 하류측 냉각 공간(51)이 마련되고, 메인 냉각 공간(37)과 하류측 냉각 공간(51)은 복수의 하류측 연결 유로(52)에 의해 연통되어 있다. 또한, 분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)에 복수의 회전 방향 하류측 측부 유로(53)가 마련되고, 복수의 회전 방향 하류측 측부 유로(53)는 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류단이 하류측 냉각 공간(51)과 연통되며, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류단이 측단부(36)의 단부면(36a)에 개구되어 있다. 또한, 제 1 실시형태의 변형예의 사고 방식은, 본 실시형태에도 적용할 수 있다.
여기에서, 제 2 실시형태에 있어서의 분할환(27)의 냉각 방법 및 냉각 공기(CA)의 공급 방법에 대해 설명한다.
차실(29)로부터의 냉각 공기(CA)는 공급 구멍(40)을 통하여 분할환(27)의 각 분할체(31)에 공급된다. 냉각 공기(CA)는 분할체(31) 내에 배치된 충돌판(34)에 형성된 복수의 작은 구멍(38)으로부터 메인 냉각 공간(37)으로 취출되고, 분할체(31)의 본체(32)의 외표면(32b)을 임핀지먼트 냉각한다. 임핀지먼트 냉각한 후의 냉각 공기(CA)는, 상류측 유로(43)로부터 상류측 냉각 공간(42)에 공급될 때, 분할체(31)에 있어서의 상류측 단부(41)의 상부를 대류 냉각한다. 상류측 냉각 공간(42)에 공급된 냉각 공기(CA)는, 복수의 축방향 유로(44) 및 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흘러, 하류측 단부(47)의 단부면(47a)으로부터 연소 가스(FG) 중으로 배출될 때에 본체(32)를 대류 냉각한다. 축방향 유로(44) 중, 제 2 영역(Z2)에 배치된 복수의 축방향 유로(44b)는, 제 1 영역(Z1)에 배치된 축방향 유로(44a)와 비교하여, 개구 밀도를 크게 설정하고 있으므로, 분할체(31)는, 로터(14)의 회전 방향(R)에 있어서의 상류측의 영역의 쪽이 하류측의 영역보다 냉각 능력이 크다.
또한, 메인 냉각 공간(37)으로부터 하류측 연결 유로(52)를 통하여 하류측 냉각 공간(51)에 공급된 냉각 공기(CA)는 회전 방향 하류측 측부 유로(53)에 공급되고, 측단부(36)의 단부면(36a)으로부터 인접하는 분할체(31)와의 사이의 간극(62a)의 연소 가스(FG) 중으로 배출된다. 이 때, 냉각 공기(CA)는, 분할체(31)의 간극(62a)으로 배출되는 것에 의해, 하류측의 측단부(36)를 대류 냉각하는 동시에, 간극(62a)의 연소 가스(FG)를 퍼지하여 분위기 가스를 냉각한다. 그리고, 이 냉각 공기(CA)는 직경 방향(Dr)의 하향으로 경사져 마련된 회전 방향 하류측 측부 유로(53)로부터 배출되기 때문에, 인접하는 분할체(31)의 상류측의 측단부(35)의 단부면(35a)에 불어 넣어지고, 내표면(32a, 32e)을 따라서 흐르는 것에 의해, 단부면(35a) 및 내표면(32a, 32e)을 필름 냉각한다.
한편, 상류측 냉각 공간(42)에 공급된 냉각 공기(CA)는 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흘러, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 공급되고, 측단부(35)의 단부면(35a)으로부터 연소 가스(FG) 중으로 배출된다. 이 때, 냉각 공기(CA)는, 분할체(31)의 간극(62a)으로 배출되는 것에 의해, 상류측의 측단부(35)에 있어서의 연료 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 영역을 대류 냉각한다. 그리고, 이 냉각 공기(CA)는, 직경 방향(Dr)의 하향(내측)으로 경사져서 마련된 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)로부터 배출되기 때문에, 측단부(35)의 단부면(35a)을 따라서 반전되고, 내표면(32e, 32a)을 따라서 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측으로 흐르는 것에 의해, 단부면(35a) 및 내표면(32a, 32e)을 필름 냉각한다.
본 실시형태에 있어서의 분할체(31)를 냉각하는 냉각 공기(CA)는, 메인 냉각 공간(37)으로부터 상류측 유로(43) 및 상류측 냉각 공간(42)을 거쳐서 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 공급된다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흐르는 냉각 공기(CA)는, 상류측 유로(43) 및 상류측 냉각 공간(42)에서 본체(32)로부터 과열되고, 추가로 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에서 과열되므로, 제 1 실시형태에 있어서의 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흐르는 냉각 공기(CA)보다 한층 히트 업된다. 따라서, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)와 상류측의 측단부(35)가 제 1 실시형태보다 고온화되기 쉽다. 그 때문에, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류측의 측단부(36)는, 회전 방향 하류측 측부 유로(53)로부터의 냉각 공기(CA)에 의해 연료 가스(FG)의 흐름 방향의 전역을 냉각하는 동시에, 측단부(36) 자체도 대류 냉각된다. 한편, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)는, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)로부터의 냉각 공기(CA)에 의해 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 영역을 중심으로 대류 냉각되며, 또한 직접 냉각(퍼지 냉각)된다. 즉, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)에 있어서의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측의 영역은 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 흐르는 냉각 공기(CA)에 의해 대류 냉각된다. 또한, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 측단부(35)는, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 의해 직접 냉각(퍼지 냉각)된다. 따라서, 측단부(35)에 대한 냉각 능력으로서는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)와 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)의 조합으로, 충분히 냉각할 수 있다.
이와 같이 제 2 실시형태의 분할환에 있어서는, 분할체(31)는, 메인 냉각 공간(37)보다 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측에 상류측 냉각 공간(42)을 마련하고, 메인 냉각 공간(37)과 상류측 냉각 공간(42)을 상류측 유로(43)에 의해 연통되며, 상류측 냉각 공간(42)에 축방향 유로(44) 및 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 연통하고 있다. 또한, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)가 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 분기되고, 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)의 단부면(35a)으로부터 간극(62a)으로 배출된다. 메인 냉각 공간(37)의 냉각 공기(CA)는 상류측 유로(43)에 의해 상류측 냉각 공간(42)에 공급되고, 상류측 냉각 공간(42)으로부터 축방향 유로(44) 및 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)에 공급된다. 따라서, 냉각 공기(CA)는, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)를 흘러, 측단부(35)의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측을 대류 냉각 및 직접 냉각(퍼지 냉각)하게 되고, 분할체(31)에 있어서의 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측에 있어서, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 영역을 효율적으로 냉각할 수 있다.
[제 3 실시형태]
도 13은 제 3 실시형태의 가스 터빈에 있어서의 분할환을 직경 방향(Dr)의 외측으로부터 본 부분 단면도를 도시하고, 도 14는 분할환을 둘레 방향(Dc)으로 본 단면도를 도시한다. 또한, 제 3 실시형태의 분할환의 냉각 구조는, 제 1 실시형태의 분할환의 냉각 구조에 대해, 회전 방향 상류측의 측단부(35)에 마련된 측부 유로로서, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(제 5 냉각 유로)를 추가한 태양이다. 냉각 구조의 상세는 후술한다. 상술한 각 실시형태와 마찬가지의 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
가스 터빈의 사용 상황에 따라서는, 상술한 각 실시형태에서도, 회전 방향 상류측의 측단부가 과열되는 경우도 있다. 본 실시형태는, 가스 터빈의 사용 상황에 대응하는 보조적인 수단으로서, 분할환의 추가의 냉각 강화를 도모한 실시형태이다. 즉, 도 13에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 메인 냉각 공간(37)의 저면인 분할체(31)의 외표면(32b)에 개구(37a)를 갖는 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)를 구비하고, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 분기되는 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)(제 3 냉각 유로)를 구비한다. 또한, 본 실시형태는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)의 냉각 구조로서, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 부가하여, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측에, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)를 구비하여 구성되어 있다.
회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)는, 로터(14)의 회전 방향(R)의 하류단이 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)와 연통되며, 로터(14)의 회전 방향(R)의 상류단이 측단부(35)의 단부면(35a)에 개구되어 있다. 또한, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)는 단일(1개)의 유로라도 좋고, 복수 개의 유로로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 복수로 형성된 유로를 하나의 유로 그룹으로 하여, 연소 가스의 흐름 방향을 따라서, 복수의 유로 그룹을 배치하고, 이들 유로 그룹의 집합을, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)로 하여도 좋다.
또한, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)의 축방향(Da)의 위치는 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 개구(37a)의 위치 근방을 가장 상류측의 위치로 하고, 가장 하류측의 위치는 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)가 배치된 영역(X1)의 상류단으로부터 축방향(Da)의 상류측에 소정의 간격(Y)을 둔 위치와의 사이에 배치하는 것이 바람직하다. 소정의 간격(Y)은, 연소 가스로부터의 과열의 방지를 목적으로 하는 점에서, 적어도 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)의 각 개별 유로간의 배열 피치보다 큰 간격을 취하는 것이 바람직하며, 메인 냉각 공간(37)의 축방향 폭의 50% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)를 배치하는 것에 의해, 측단부(35)를 대류 냉각하는 효과에 부가하여, 연소 가스(FG)를 희석하여, 측단부(35)의 과열을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)는 측단부(35)의 대류 냉각과, 연소 가스(FG)의 희석이 목적이며, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)만큼 다수의 유로를 배치할 필요가 없다. 즉, 상술한 바와 같이, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)는, 단일 유로 또는 복수 개의 유로 또는 복수 개의 유로로 이루어지는 유로 구성을 복수 집합시킨 유로 그룹 중 어느 하나로 형성되며, 각 유로 그룹의 사이에 각 유로의 배열 피치보다 큰 간격이 마련되어 있다. 즉, 단일(1개)의 유로의 경우를 제외하고, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)의 개구 밀도는 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)의 개구 밀도보다 작아지도록 설정되어 있다. 또한, 개구 밀도의 의의는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
가스 터빈의 사용 상황에 따라서, 통상보다 고온의 연소 가스(FG)가 분할환(27)의 주위를 흐르는 경우가 있다. 이와 같은 경우를 상정하여, 본 실시형태에서는, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)에 부가하여, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측에 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)를 마련하고, 냉각 공기(CA)의 일부를 연소 가스 중으로 배출하고 있다. 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)로부터 인접하는 분할체(31)의 사이의 간극(62a)에 냉각 공기(CA)를 배출하는 것은, 측단부(35)를 대류 냉각하는 것에 부가하여, 간극(62a)에 혼입된 연소 가스(FG)의 온도를 냉각 공기(CA)로 희석하여 연소 가스 온도를 낮추는 효과가 있다. 즉, 분할체(31)의 축방향(Da)의 상류측에 있어서, 냉각 공기(CA)의 일부를 연소 가스(FG) 중으로 배출하여 연소 가스(FG)의 온도를 낮추는 것은, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 측단부(35)의 내표면(32e)으로부터의 입열을 억제하여, 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)의 하류측 영역의 과열을 방지하므로, 제 1 실시형태에 나타내는 분할환의 냉각 구조에 대한 보조적 수단으로서 유효하다.
본 실시형태에 나타내는 태양에 부가하여, 전술의 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태 및 제 1 실시형태의 변형예에 나타내는 태양은 본 실시형태의 분할환에도 적용 가능하며, 마찬가지의 작용, 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 분할환의 냉각 구조에 의하면, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측에 배치된 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)로부터 배출되는 냉각 공기(CA)에 의해, 측단부(35)가 대류 냉각되는 동시에, 분할환(27)의 간극(62a)에 혼입된 연소 가스(FG)가 희석되어, 연소 가스 온도가 저하된다. 따라서, 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)에 있어서, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 영역의 과열을 방지할 수 있다.
[제 3 실시형태의 변형예]
도 15는 제 3 실시형태의 가스 터빈에 있어서의 분할환의 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로의 변형예를 도시하며, 분할환의 직경 방향(Dr)의 외측으로부터 본 부분 단면도를 도시한다. 본 변형예에 도시하는 분할환의 냉각 구조는, 제 2 실시형태의 분할환의 냉각 구조에 대해, 회전 방향 상류측의 측단부(35)에 마련된 측부 유로로서, 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)(제 5 냉각 유로)를 추가한 태양이다. 상술한 각 실시형태와 마찬가지의 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
본 변형예의 기본적인 사고 방식은 제 3 실시형태와 마찬가지이다. 즉, 가스 터빈의 사용 상황에 따라서는, 상술한 제 2 실시형태에 나타내는 분할환이어도, 회전 방향 상류측의 측단부가 과열되는 경우가 있어, 가스 터빈의 사용 상황에 대응하는 보조적인 수단으로서, 분할환의 추가의 냉각 강화를 도모한 것이다. 즉, 도 15에 도시하는 바와 같이, 본 변형예의 분할환(27)의 냉각 구조는, 제 2 실시형태와 마찬가지로, 분할체(31)의 축방향(Da)의 상류측 단부(41)에 마련된 상류측 냉각 공간(42)으로부터 분기되는 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)와, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 분기되며, 회전 방향(R)의 상류측에 형성된 측단부(35)의 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측에 배치된 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)로 형성된다. 또한, 본 변형예의 냉각 구조는, 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(46)의 연소 가스의 흐름 방향의 상류측에 배치되며, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)로부터 분기되는 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)를 구비한다. 즉, 본 변형예는, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 상류측 단부가 상류측 단부(41)에 배치된 상류측 냉각 공간(42)에 접속하고 있으므로, 회전 방향 상류측 축방향 유로(45)의 상류측 단부의 위치가 제 3 실시형태에 나타내는 위치(개구(37a))보다 축방향(Da)의 상류측에 더욱 접근해 있다.
본 변형예에 있어서도, 본 변형예에 나타내는 태양에 부가하여, 전술의 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태 및 제 1 실시형태의 변형예에 나타내는 태양이 본 실시형태의 분할환에도 적용 가능하며, 마찬가지의 작용, 효과를 얻을 수 있다.
본 변형예에 있어서의 분할환의 냉각 구조에 의하면, 제 3 실시형태와 마찬가지로, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류측에 배치된 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(48)로부터 배출되는 냉각 공기(CA)에 의해, 측단부(35)를 대류 냉각하는 동시에, 분할환의 간극(62a)에 혼입된 연소 가스(FG)가 희석되어, 연소 가스 온도가 저하된다. 따라서, 회전 방향(R)의 상류측의 측단부(35)에 있어서, 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 하류측의 영역의 과열을 방지할 수 있다.
10: 가스 터빈 11: 압축기
12: 연소기 13: 터빈
14: 로터 15: 발전기
21: 연소 가스 유로 22: 정익
25: 동익 27: 분할환
28: 차열환 29: 차실
31: 분할체 32: 본체
32c, 32d: 내벽면 33: 후크(지지 부재)
34: 충돌판(다공판) 35, 36: 측단부
37: 메인 냉각 공간(메인 캐비티)
38: 작은 구멍 39: 수입 공간
40: 공급 구멍 41: 상류측 단부
42: 상류측 냉각 공간(상류측 캐비티)
43: 상류측 유로 44: 축방향 유로(제 1 냉각 유로)
45: 회전 방향 상류측 축방향 유로(제 2 냉각 유로)
46: 회전 방향 상류측 제 1 측부 유로(제 3 냉각 유로)
47: 하류측 단부 47b: 수축부
48: 회전 방향 상류측 제 2 측부 유로(제 5 냉각 유로)
51: 하류측 냉각 공간(하류측 캐비티)
52: 하류측 연결 유로
53: 회전 방향 하류측 측부 유로(제 4 냉각 유로)
61: 시일 부재 A: 공기
AC: 압축 공기 CA: 냉각 공기
FL: 연료 FG: 연소 가스

Claims (13)

  1. 복수의 분할체가 둘레 방향을 따라서 환상으로 배설되어 구성되는 가스 터빈의 분할환에 있어서,
    상기 분할체에 있어서의 상기 분할환의 직경 방향의 외측에 마련되고, 상기 분할체의 외표면측의 오목부에 충돌판이 고정되는 것에 의해 구획되며, 외부로부터 냉각 공기를 받아들이는 메인 캐비티와,
    상기 분할체에 있어서의 로터의 축방향을 따르는 동시에 둘레 방향으로 병렬되며 일단이 상기 메인 캐비티에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 상류측과 연통되는 동시에 타단이 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 개구되는 복수의 제 1 냉각 유로와,
    상기 분할체에 있어서의 상기 로터의 회전 방향의 상류측의 상기 제 1 냉각 유로에 인접하고, 상기 분할체의 직경 방향의 내측의 내표면에 근접하여 배치되며 상기 로터의 축방향을 따르는 동시에, 일단이 상기 메인 캐비티에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 상류단에 형성된 개구와 연통하고, 상기 개구의 위치로부터 연소 가스의 흐름 방향의 하류측으로 연장되며, 타단이 상기 분할체의 축방향의 하류측 단부까지 연장하는 제 2 냉각 유로와,
    상기 로터의 회전 방향의 상류측의 측단부의 일부로서, 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 전체 길이의 중간 위치로부터, 상기 분할체의 연소 가스의 흐름 방향의 하류단까지의 소정의 영역에 상기 분할환의 둘레 방향을 따라서 마련되며 일단이 상기 제 2 냉각 유로와 연통되는 동시에 타단이 상기 로터의 회전 방향의 상류측의 상기 측단부에 개구되는 복수의 제 3 냉각 유로를 구비하고,
    상기 중간 위치는, 상기 메인 캐비티의 상기 상류단에 형성된 상기 개구의 위치보다 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 배치되는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분할체는, 상기 메인 캐비티보다 연소 가스의 흐름 방향의 상류측에 상류측 캐비티가 마련되고, 상기 메인 캐비티와 상기 상류측 캐비티가 상류측 유로에 의해 연통되며, 상기 상류측 캐비티에 상기 제 1 냉각 유로 및 상기 제 2 냉각 유로가 연통되는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각 유로는 타단이 폐색되는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각 유로는, 타단이 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 개구되는 동시에, 수축부가 마련되는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각 유로는, 상기 분할체에 있어서의 상기 분할환의 둘레 방향으로 복수 병렬되며, 복수의 상기 제 1 냉각 유로 중 상기 로터의 회전 방향의 상류측에 마련된 유로는, 상기 로터의 회전 방향의 하류측에 마련된 유로보다 개구 밀도가 크게 설정되는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분할체에 있어서의 상기 분할환의 둘레 방향을 따라서 일단이 상기 제 1 냉각 유로와 연통되는 동시에 타단이 상기 로터의 회전 방향의 하류측에 개구되는 복수의 제 4 냉각 유로가 마련되는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 3 냉각 유로는, 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 하류단으로부터 상류측을 향하여 상기 분할체에 있어서의 연소 가스의 흐름 방향의 전체 길이의 50% 내지 25%의 위치로부터 연소 가스의 흐름 방향의 하류단까지의 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 냉각 유로는, 상기 메인 캐비티가 형성된 영역보다 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 분할체는 본체의 축방향 상류 단부 및 하류 단부로부터 직경 방향 외측으로 연장되며, 상기 분할체를 차실에 지지하는 복수의 지지 부재를 구비하고, 상기 제 3 냉각 유로는 축방향 하류측에 배치된 상기 지지 부재의 내벽면보다 연소 가스의 흐름 방향의 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 회전 방향의 상류측의 상기 측단부로서, 상기 제 3 냉각 유로의 연소 가스의 흐름 방향의 상류측에 배치되며, 일단이 상기 제 2 냉각 유로와 연통되는 동시에 타단이 상기 로터의 회전 방향의 상류측의 상기 측단부에 개구되는 제 5 냉각 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 5 냉각 유로의 개구 밀도가 상기 제 3 냉각 유로의 개구 밀도보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는
    분할환.
  13. 공기를 압축하는 압축기와,
    상기 압축기가 압축한 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기와,
    상기 연소기가 생성한 연소 가스에 의해 회전 동력을 얻는 터빈과,
    상기 터빈에 있어서의 동익의 외주측에 배치되는 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 분할환을 구비하는 것을 특징으로 하는
    가스 터빈.
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