WO2017090502A1 - 流路形成板、これを備える流路形成部材及び静翼、ガスタービン、流路形成板の製造方法、並びに流路形成板の改造方法 - Google Patents

流路形成板、これを備える流路形成部材及び静翼、ガスタービン、流路形成板の製造方法、並びに流路形成板の改造方法 Download PDF

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path forming
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忠和 坂口
清水 宏
吉田 慎二
嘉夫 福井
桑原 正光
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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    • F05D2260/201Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid

Definitions

  • the present invention relates to a flow path forming plate that defines a part of a gas flow path through which combustion gas flows in a gas turbine, a flow path forming assembly member and a stationary blade including the same, a gas turbine, a method of manufacturing the flow path forming plate, and a flow
  • the present invention relates to a method for remodeling a path forming plate.
  • the gas turbine includes a compressor that generates compressed air by compressing the atmosphere, a combustor that generates combustion gas by burning fuel in the compressed air, and a turbine that is driven by the combustion gas.
  • the turbine includes a turbine rotor that rotates about an axis, a plurality of stationary blade rows arranged in an axial direction in which the axis extends, and a turbine casing that rotatably covers the turbine rotor.
  • the turbine rotor includes a rotor shaft that extends in the axial direction around the axis, and a plurality of blade rows that are fixed to the rotor shaft.
  • Each of the plurality of blade arrays has a plurality of blades arranged in the circumferential direction around the axis.
  • One of the plurality of stationary blade rows is disposed upstream of the plurality of blade rows.
  • Each of the plurality of stationary blade rows has a plurality of stationary blades arranged in the circumferential direction around the axis.
  • the moving blade has a blade body extending in the radial direction and a plant foam provided inside the blade body in the radial direction.
  • the stationary blade includes a blade body extending in the radial direction, an inner shroud provided on the radially inner side of the blade body, and an outer shroud provided on the radially outer side of the blade body.
  • the rotor blade platform, the stationary blade inner shroud, and the outer shroud are all flow path forming plates that define a part of the gas flow path through which the combustion gas flows.
  • a split ring that constitutes a part of the turbine casing and is arranged on the radially outer side of the rotor blade is also a flow path forming plate that defines a part of the gas flow path.
  • Patent Document 1 discloses a technique for cooling an inner shroud of a stationary blade, which is a flow path forming plate, with cooling air from the radially inner side of the inner shroud.
  • the inner shroud includes a shroud plate main body and a peripheral wall provided along the periphery of the shroud plate main body.
  • the shroud plate main body has a gas path surface facing the gas flow path through which the combustion gas flows, and an inner surface facing the side opposite to the gas path surface.
  • the peripheral wall protrudes radially inward with respect to the inner surface of the shroud plate main body.
  • the inner shroud is provided with an impingement plate in a region surrounded by the peripheral wall and spaced radially inward from the inner surface of the shroud plate main body.
  • a plurality of through holes are formed in the impingement plate.
  • the impingement plate is supported by a shelf that protrudes radially inward from the inner surface of the shroud plate main body along the inner wall surface of the peripheral wall.
  • the cooling air is ejected from the plurality of through holes of the impingement plate toward the inner surface of the shroud plate main body. For this reason, the shroud board main body in which the gas path surface is formed is impingement cooled by this cooling air.
  • an object of the present invention is to provide a technique capable of enhancing the cooling effect of the flow path forming plate by the cooling air.
  • the flow path forming plate of the first aspect according to the invention for achieving the above object is In a flow path forming plate that defines a part of a gas flow path in which a combustion gas flows in a gas turbine, a plate body having a gas path surface facing the gas flow path side and an inner surface facing a side opposite to the gas path surface; A peripheral wall provided along a peripheral edge of the plate main body and projecting toward the opposite flow path side, which is the inner surface side with respect to the inner surface with respect to the inner surface, and the inner surface along the inner wall surface of the peripheral wall And a shelf for receiving an impingement plate having a plurality of through holes, and the shelf has only a part of the inner wall surface of the peripheral wall in a wall extending direction in which the peripheral wall extends. .
  • the shelf that receives the impingement plate by the flow path forming plate is not formed along the entire inner wall surface of the peripheral wall, but is formed along only a part of the inner wall surface of the peripheral wall. Therefore, in the flow path forming plate, a shelf is not provided on a part of the inner wall surface of the peripheral wall. For this reason, in the flow path forming plate, the through hole of the impingement plate is formed closer to the inner wall surface of the peripheral wall, so that the cooling air flowing into the inner cavity between the plate body and the impingement plate from the through hole
  • the inner wall surface of the peripheral wall, and further, the portion of the inner surface of the plate body that is closer to the inner wall surface of the peripheral wall can be effectively cooled.
  • the thickness of the wall part between the inner cavity and the outer space on the opposite side becomes thinner with respect to this part, so compared with the part where the shelf is provided
  • cooling of the plate body on which the gas path surface is formed is promoted, and the temperature of the gas path surface can be lowered. Therefore, also from this viewpoint, the cooling effect of the flow path forming plate can be enhanced.
  • the flow path forming plate of the second aspect according to the invention for achieving the above object is
  • the shelf includes a first shelf and a second shelf that are separated from each other in the wall extending direction.
  • the flow path forming plate assembly member of the third aspect according to the invention for achieving the above object is The flow path forming plate of the first or second aspect, the impingement plate supported by the shelf of the flow path forming plate, and a welded portion connecting the flow path forming plate and the impingement plate. Have.
  • the stationary blade of the fourth aspect according to the invention for achieving the above object is: The flow path forming assembly member of the third aspect, and a wing-shaped wing body extending from the gas path surface of the flow path forming plate to the flow path side opposite to the opposite flow path side, the plate body, A front end surface which is an end surface on the side of the front edge portion of the wing body with respect to a rear edge portion of the wing body, a rear end surface facing a side opposite to the front end surface, and the wing body with respect to a back side surface of the wing body It has a ventral end face that is an end face on the ventral side of the body, and a dorsal end face facing the side opposite to the ventral end face.
  • the stator blade of the fifth aspect according to the invention for achieving the above object is:
  • the stationary blade of the fourth aspect as a part of the peripheral wall, the stationary blade has a front wall provided along the front end surface of the plate body, the shelf extends along the front wall, and the front wall A first front shelf and a second front shelf that are spaced apart from each other in a direction in which the front wall extends, and the blades are disposed between the first front shelf and the second front shelf in the front wall extending direction.
  • the front edge of the body is located.
  • a high-temperature combustion gas collides with the front edge of the blade body of the stationary blade, and a horseshoe vortex of combustion gas is generated in the vicinity of the front edge. For this reason, the heat transfer coefficient between the surface of the front edge portion of the wing body, the surface of the shroud and the surface of the fillet portion in the vicinity thereof, and the combustion gas forming the horseshoe vortex flow is increased. That is, the vicinity of the front edge portion of the wing body is more easily heated by the combustion gas than the ventral side surface or the back side surface of the wing body. Further, the region in the vicinity of the front edge of the blade body in the gas path surface of the plate body is also easily heated by the combustion gas.
  • the distance between the front edge of the wing body and the inner peripheral surface of the front wall is short in the direction from the front edge of the wing body toward the rear edge. For this reason, it is difficult to provide a through-hole of the impingement plate during this time, and it is difficult to cool the space with cooling air.
  • the front shelf is not provided in the area
  • the stator blade of the sixth aspect according to the invention for achieving the above object is:
  • the stationary blade of the fourth or fifth aspect as a part of the peripheral wall, it has a back side wall provided along the back side end surface of the plate body, and the shelf is along the back side wall, And a first back shelf and a second back shelf that are spaced apart from each other in a direction in which the back side wall extends, and the first back side shelf and the second back side in the back side wall extension direction.
  • a portion of the back side surface of the wing body that is closest to the back end surface of the plate body is located between the shelf and the shelf.
  • the stationary blade can cool a region that is difficult to be cooled in the flow path forming plate.
  • a seventh aspect of the gas turbine according to the invention for achieving the above object is as follows: The flow path forming assembly member according to the third aspect, and a combustor that burns fuel to generate the combustion gas.
  • An eighth aspect of the gas turbine according to the invention for achieving the above object is as follows: A stationary blade according to any one of the fourth to sixth aspects, and a combustor that burns fuel to generate the combustion gas.
  • the manufacturing method of the flow path forming plate of the ninth aspect according to the invention for achieving the above object is as follows.
  • the intermediate product produced in the intermediate product forming step is a plate having a gas path surface facing the gas flow path side and an inner surface facing the side opposite to the gas path surface.
  • a main body a peripheral wall that is provided along the periphery of the plate main body, protrudes toward the opposite flow path side that is the inner surface side with respect to the inner surface with respect to the gas path surface, and an inner wall surface of the peripheral wall
  • a shelf that protrudes from the inner surface to the side opposite to the flow path and receives an impingement plate having a plurality of through holes, and in the partial removal step, a part of the shelf is removed in a wall extending direction in which the peripheral wall extends.
  • the manufacturing method of the flow path forming plate of the tenth aspect according to the invention for achieving the above object is as follows.
  • the manufacturing method according to the ninth aspect in the partial removal step, a portion of the plate body on the inner surface side is removed so that a gap between the gas path surface and the inner surface of the plate body is small.
  • the flow path forming plate to be modified includes a gas path surface facing the gas flow path side, and the gas path surface
  • a plate main body having an inner surface facing the opposite side, and a peripheral edge of the plate main body, and projecting toward the opposite flow path side which is the inner surface side with respect to the gas path surface with respect to the inner surface
  • a shelf that protrudes from the inner surface along the inner wall surface of the peripheral wall to the side opposite to the flow path and receives an impingement plate having a plurality of through holes, and the shelf extends in a wall extending direction in which the peripheral wall extends.
  • a partial removal process for removing a part is performed.
  • the method for remodeling the flow path forming plate of the twelfth aspect according to the invention for achieving the above object is as follows.
  • a portion of the plate body on the inner surface side is arranged so that a gap between the gas path surface and the inner surface of the plate body is reduced. Remove.
  • the cooling effect of the flow path forming plate by cooling air can be enhanced.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line XX in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. It is a perspective view of the split ring in one embodiment concerning the present invention.
  • It is a flowchart which shows the manufacturing method of the stationary blade in one Embodiment which concerns on this invention.
  • It is a flowchart which shows the remodeling method of the stationary blade in one Embodiment which concerns on this invention.
  • the structure of the stationary blade in the 1st modification of one Embodiment which concerns on this invention is shown.
  • a gas turbine 10 includes a compressor 20 that compresses air A, and a combustion gas by burning fuel F in the air A compressed by the compressor 20. And a turbine 40 driven by combustion gas.
  • the compressor 20 includes a compressor rotor 21 that rotates about an axis Ar, a compressor casing 25 that covers the compressor rotor 21, and a plurality of stationary blade rows 26.
  • the turbine 40 includes a turbine rotor 41 that rotates about an axis Ar, a turbine casing 45 that covers the turbine rotor 41, and a plurality of stationary blade rows 46.
  • the compressor rotor 21 and the turbine rotor 41 are located on the same axis Ar and are connected to each other to form the gas turbine rotor 11.
  • the rotor of a generator GEN is connected to the gas turbine rotor 11.
  • the gas turbine 10 further includes an intermediate casing 14 disposed between the compressor casing 25 and the turbine casing 45.
  • the combustor 30 is attached to the intermediate casing 14.
  • the compressor casing 25, the intermediate casing 14, and the turbine casing 45 are connected to each other to form a gas turbine casing 15.
  • the direction in which the axis Ar extends is referred to as the axial direction Da
  • the circumferential direction around the axis Ar is simply referred to as the circumferential direction Dc
  • the direction perpendicular to the axis Ar is referred to as the radial direction Dr.
  • the compressor 20 side is defined as the upstream side Dau and the opposite side as the downstream side Dad with respect to the turbine 40 in the axial direction Da.
  • the side closer to the axis Ar in the radial direction Dr is referred to as a radial inner side Dri
  • the opposite side is referred to as a radial outer side Dro.
  • the compressor rotor 21 includes a rotor shaft 22 that extends in the axial direction Da around the axis line Ar, and a plurality of blade rows 23 that are attached to the rotor shaft 22.
  • the plurality of blade rows 23 are arranged in the axial direction Da.
  • Each rotor blade row 23 is composed of a plurality of rotor blades 23a arranged in the circumferential direction Dc.
  • a stationary blade row 26 is arranged on each upstream side Dau of the plurality of blade rows 23.
  • Each stationary blade row 26 is provided inside the compressor casing 25.
  • Each stationary blade row 26 is configured by a plurality of stationary blades 26a arranged in the circumferential direction Dc.
  • the turbine rotor 41 includes a rotor shaft 42 extending in the axial direction Da around the axis line Ar, and a plurality of rotor blade rows 43 attached to the rotor shaft 42.
  • the plurality of blade arrays 43 are arranged in the axial direction Da.
  • Each rotor blade row 43 is composed of a plurality of rotor blades 43a arranged in the circumferential direction Dc.
  • a stationary blade row 46 is arranged on each upstream side Dau of the plurality of blade rows 43.
  • Each stationary blade row 46 is provided inside the turbine casing 45.
  • Each of the stationary blade rows 46 includes a plurality of stationary blades 50 arranged in the circumferential direction Dc.
  • the turbine casing 45 includes a cylindrical outer casing 45a constituting the outer shell, an inner casing 45b fixed to the inner side of the outer casing 45a, and an inner casing 45b.
  • a plurality of split rings 90 fixed on the inside, and a heat shield ring 45c that connects the stationary blade 50 and the split ring 90 to the inner casing 45b.
  • the plurality of split rings 90 are all provided at positions between the plurality of stationary blade rows 46. Therefore, the rotor blade row 43 is arranged on the radially inner side Dri of each divided ring 90.
  • An annular space between the outer peripheral side of the rotor shaft 42 and the inner peripheral side of the turbine casing 45 and in which the stationary blades 50 and the moving blades 43a are arranged in the axial direction Da is a combustion gas from the combustor 30.
  • a combustion gas flow path 49 through which G flows is formed.
  • the combustion gas flow path 49 has an annular shape around the axis Ar and is long in the axial direction Da.
  • a cooling air passage 45p penetrating from the radially outer side Dro to the radially inner side Dri is formed in the inner casing 45b of the turbine casing 45.
  • the cooling air that has passed through the cooling air passage 45p is introduced into the stationary blade 50 and the split ring 90, and is used for cooling the stationary blade 50 and the split ring 90.
  • the air in the gas turbine casing 15 is supplied as cooling air to the stationary blades 50 constituting the stationary blade row 46 without passing through the cooling air passage of the turbine casing 45. In some cases.
  • the rotor blade 43a of the turbine 40 includes a blade body 43b extending in the radial direction Dr, a platform 43p formed on the radially inner side Dri of the blade body, and a blade root 43r formed on the radially inner side Dri of the platform 43p.
  • the blade body 43b is disposed in a combustion gas passage 49 through which the combustion gas G passes.
  • the platform 43p defines the position of the radially inner side Dri of the annular combustion gas flow path 49.
  • the split ring 90 disposed on the radially outer side Dro of the rotor blade 43 a defines the position of the annular combustion gas channel 49 on the radially outer side Dro. Therefore, both the platform 43p and the split ring 90 of the moving blade 43a constitute a flow path forming plate.
  • the blade root 43 r is fitted into the rotor shaft 42.
  • the stationary blade 50 of the turbine 40 includes a blade body 51 extending in the radial direction Dr, an inner shroud 60 i formed on the radially inner side Dri of the blade body 51, and a radially outer side of the blade body 51. And an outer shroud 60o formed in Dro.
  • the blade body 51 is disposed in a combustion gas flow path 49 through which the combustion gas G passes.
  • the inner shroud 60 i defines the position of the radially inner side Dri of the annular combustion gas flow path 49.
  • the outer shroud 60 o defines the position of the radially outer side Dro of the annular combustion gas flow path 49. Therefore, both the inner shroud 60i and the outer shroud 60o of the stationary blade constitute a flow path forming plate.
  • the wing body 51 has an airfoil shape as shown in FIGS.
  • the end portion on the upstream side Dau forms a front edge portion 52
  • the end portion on the downstream side Dad forms a rear edge portion 53.
  • a fillet portion 56 is formed over the entire circumference of the wing body 51 at a connection portion between the wing body 51 and the inner shroud 60i and a connection portion between the wing body 51 and the outer shroud 60o.
  • the upstream side Dau in the axial direction Da may be referred to as the front side
  • the downstream side Dad in the axial direction Da may be referred to as the rear side.
  • the inner shroud 60i which is a flow path forming plate, has an inner shroud main body (plate main body) 61i and a peripheral wall 65i, as shown in FIGS.
  • the inner shroud body 61i includes a front end face 62f that is an end face of the upstream side Dau, a rear end face 62b that is an end face of the downstream side Dad, and a pair of circumferential end faces 63 that face opposite sides in the circumferential direction Dc, A gas path surface 64p facing the radially outer side Dro and an inner surface 64i facing the radially inner side Dri are formed.
  • the end face on the circumferential side antinode Dcp forms the ventral side end face 63p
  • the end face on the circumferential direction back side Dcn forms the back side end face 63n.
  • the front end face 62f and the rear end face 62b are substantially parallel.
  • the ventral side end face 63p and the back side end face 63n are substantially parallel. Therefore, when viewed from the radial direction Dc, the inner shroud body 61i has a parallelogram shape as shown in FIG.
  • the ventral end surface 63p of the inner shroud 60i in one stationary blade 50 and the rear side end surface 63n of the inner shroud 60i in the other stationary blade 50 are opposed to each other with a gap in the circumferential direction Dc.
  • a seal plate (not shown) is disposed between the ventral side end face 63p of the inner shroud 60i in one stationary blade 50 and the rear side end face 63n of the inner shroud 60i in the other stationary blade 50.
  • the peripheral wall 65i has a front wall 65f and a rear wall 65b that face each other in the axial direction Da, and a pair of side walls 65p and 65n that face each other in the circumferential direction Dc.
  • the side wall on the circumferential direction abdominal side Dcp forms the abdominal side wall 65p
  • the side wall on the circumferential direction back side Dcn forms the back side wall 65n.
  • Both the front wall 65f and the rear wall 65b protrude radially inward from the pair of side walls 65p and 65n with respect to the inner shroud body 61i.
  • the inner shroud 60i is formed with a recess 66 (see FIGS.
  • the stationary blade 50 constituting any one of the stationary blade rows 46 is provided with a retainer 85 that protrudes radially inward from the pair of side walls 65p and 65n of the inner shroud 60i. .
  • the retainer 85 is located between the front wall 65f and the rear wall 65b in the axial direction Da, and is formed from the ventral side end face 63p to the back side end face 63n.
  • the ventral end surface of the retainer 85 is flush with the ventral end surface 63p of the inner shroud body 61i.
  • the back end surface of the retainer 85 is flush with the back end surface 63n of the inner shroud body 61i.
  • the retainer 85 is in contact with the radially outer end 6 a (see FIG. 5) on the downstream side of the inner cover 6 fixed to the gas turbine casing 15, and the radially inner portion of the stationary blade 50 is connected to the inner cover 6. It plays the role of making it support to the radial direction outer end 6a.
  • the retainer 85 is formed with an opening 86 (hereinafter referred to as a retainer opening 86) penetrating in the axial direction Da.
  • the space formed by the retainer opening 86 is connected to the space formed by the recess 66 of the inner shroud 60i.
  • the stationary blade 50 further includes an impingement plate 81.
  • the stationary blade 50 provided with the retainer 85 includes an impingement plate 81 and a sealing plate 83.
  • the impingement plate 81 partitions the space in the recess 66 of the inner shroud 60i into a radially inner Dri region and a radially outer Dro region 67.
  • the impingement plate 81 is formed with a plurality of through holes 82 penetrating in the radial direction Dr. A part of the cooling air Ac existing on the radially inner side Dri of the stationary blade 50 flows into the inner cavity 67 through the through hole 82 of the impingement plate 81.
  • the sealing plate 83 closes a portion downstream of the retainer 85 in the opening of the recess 66.
  • the sealing plate 83 is located on the downstream side Dad with respect to the retainer 85 and on the radially inner side Dri with respect to the impingement plate 81.
  • the inner shroud 60i is provided with a shelf 71 for receiving the impingement plate 81.
  • the shelf 71 projects from the inner surface 64i of the inner shroud body 61i to the radially inner side Dri along the inner wall surface of the peripheral wall 65i. That is, the shelf 71 protrudes from the inner surface of the inner shroud main body 61i to the opposite flow path side (Dri) that is the inner surface side with respect to the gas path surface.
  • the shelf 71 is formed with a receiving surface 72 that faces the radially inner side Dri, that is, the opposite flow path side.
  • the impingement plate 81 is in contact with a contact area 72 a that is one area of the receiving surface 72.
  • the contact region 72a is a region of the receiving surface 72 that is away from the inner wall surface of the peripheral wall 65i.
  • the impingement plate 81 is in contact with only the contact area 72 a in the receiving surface 72 in the area where the shelf 71 is provided in the inner shroud 60 i.
  • the area except for 72a is fillet welded. Therefore, a welded portion 81 w is formed between the peripheral edge of the impingement plate 81 and the receiving surface 72.
  • the impingement plate 81 is butt welded to the inner wall surface of the peripheral wall 65 i and the peripheral edge of the impingement plate 81 in the region where the shelf 71 is not provided in the inner shroud 60 i. Therefore, a welded portion 81w is formed between the peripheral edge of the impingement plate 81 and the inner wall surface of the peripheral wall 65i.
  • the shelf 71 of the inner shroud 60i includes a first front shelf 71f1 and a second front shelf 71f2 provided along the inner wall surface of the front wall 65f, and a rear wall 65b.
  • the rear shelf 71b provided along the inner wall surface of the inner wall
  • the ventral shelf 71p provided along the inner wall surface of the stomach wall 65p
  • the first back provided along the inner wall surface of the back wall 65n.
  • Both the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 project from the inner wall surface of the front wall 65f to the rear wall 65b side, and project from the inner surface 64i of the inner shroud body 61i to the radially inner side Dri.
  • Each of the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 extends in the front wall extending direction in which the front wall 65f extends. This front wall extending direction is a circumferential direction Dc.
  • the first front shelf 71f1 extends from the inner wall surface of the back side wall 65n to the circumferential ventral side Dcp.
  • the second front shelf 71f2 extends from the inner wall surface of the abdominal side wall 65p to the circumferential back side Dcn.
  • the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 are separated from each other in the front wall extending direction. For this reason, the shelf 71 is not provided between the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 in the front wall extending direction.
  • the front edge portion 52 of the wing body 51 is located between the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 in the front wall extending direction, that is, in a region where the shelf 71 is not provided.
  • the region where the shelf 71 is not provided is a region where the front edge portion 52 of the wing body 51 is closest to the front wall 65f.
  • the leading edge 52 is an area that is easily heated by the influence of the horseshoe vortex of the combustion gas G.
  • the horseshoe vortex flow is a vortex flow that divides into left and right like a horseshoe after the combustion gas G collides with a wall surface. Accordingly, the front wall 65f in the region where the shelf 71 is not provided and the wall or plate on which the inner surface 64i of the region where the shelf 71 is not formed are partially thinned, so that the front wall is easily heated. The cooling of the edge 52 is enhanced.
  • the rear shelf 71b protrudes from the inner wall surface of the rear wall 65b to the front wall 65f side, and protrudes from the inner surface 64i of the inner shroud body 61i to the radially inner side Dri.
  • the rear shelf 71b extends from the inner wall surface of the back side wall 65n to the inner wall surface of the abdominal wall 65p in the rear wall extending direction in which the rear wall 65b extends.
  • the rear wall extending direction is also the circumferential direction Dc.
  • the ventral shelf 71p protrudes from the inner wall surface of the ventral side wall 65p to the back side wall 65n side, and protrudes from the inner surface 64i of the inner shroud body 61i to the radially inner side Dri.
  • the ventral shelf 71p extends from the inner wall surface of the front wall 65f to the inner wall surface of the rear wall 65b in the abdominal side wall extending direction in which the abdominal side wall 65p extends.
  • Both the first back side shelf 71n1 and the second back side shelf 71n2 protrude from the inner wall surface of the back side wall 65n to the abdominal wall 65p side, and protrude from the inner surface 64i of the inner shroud body 61i to the radially inner side Dri. Yes.
  • Both the first back side shelf 71n1 and the second back side shelf 71n2 extend in the back side wall extending direction in which the back side wall 65n extends.
  • the first back shelf 71n1 extends from the inner wall surface of the front wall 65f to the rear wall 65b side.
  • the second back shelf 71n2 extends from the inner wall surface of the rear wall 65b to the front wall 65f side.
  • the first back shelf 71n1 and the second back shelf 71n2 are separated from each other in the direction in which the back side wall extends. For this reason, the shelf 71 is not provided between the first back side shelf 71n1 and the second back side shelf 71n2 in the extending direction of the back side wall.
  • the portion of the back side surface 54 of the wing body 51 that is closest to the back side end surface 63n of the inner shroud body 61i is between the first back side shelf 71n1 and the second back side shelf 71n2 in the extending direction of the back side wall, that is, the shelf. It is located in a region where 71 is not provided.
  • the area where the shelf 71 is not provided is an area where the fillet portion 56 formed on the outer periphery of the back wing body 51 is closest to the back end face 63n. Accordingly, partial thinning of the wall or plate on which the back side wall 65n in which the back side end face 63n of the region where the shelf 71 is not provided is formed and the inner surface 64i of the region where the shelf 71 is not provided is formed. As a result, the cooling of the fillet portion 56 is enhanced.
  • the outer shroud 60o which is a flow path forming plate has an outer shroud main body (plate main body) 61o and a peripheral wall 65o as shown in FIGS.
  • the outer shroud main body 61o also includes a front end face 62f, a rear end face 62b, a pair of circumferential end faces 63, a gas path face 64p, and an inner face 64i.
  • the pair of circumferential end faces 63 the end face on the circumferential side antinode Dcp forms the ventral side end face 63p, and the end face on the circumferential direction back side Dcn forms the back side end face 63n.
  • the outer shroud main body 61o has a parallelogram shape when viewed from the radial direction Dc.
  • the peripheral wall 65o has a front wall 65f and a rear wall 65b that face each other in the axial direction Da, and a pair of side walls 65p and 65n that face each other in the circumferential direction Dc.
  • the side wall on the circumferential direction abdominal side Dcp forms the abdominal side wall 65p
  • the side wall on the circumferential direction back side Dcn forms the back side wall 65n.
  • Both the front wall 65f and the rear wall 65b protrude from the pair of side walls 65p and 65n to the outer side in the radial direction with respect to the outer shroud body 61o, and form a hook portion.
  • the front wall 65 f and the rear wall 65 b forming the hook portion serve to attach the stationary blade 50 to the inner peripheral side of the turbine casing 45.
  • the front wall 65 f and the rear wall 65 b that form the hook portion are attached to a heat shield ring 45 c (see FIG. 2) that constitutes a part of the turbine casing 45.
  • the outer shroud 60o is formed with a recess 66 that is recessed toward the radially inner side Dri by the outer shroud body 61o and the peripheral wall 65o.
  • the surface of the circumferential direction abdominal side Dcp of the abdominal side wall 65p and the surface of the circumferential direction abdominal side Dcp of the outer shroud main body 61o are flush with each other.
  • the surface on the circumferential back side Dcn of the back side wall 65n and the surface on the circumferential back side Dcn of the outer shroud main body 61o are flush with each other.
  • the stationary blade 50 further includes an impingement plate 81 that partitions the space in the recess 66 of the outer shroud 60 o into a radially outer Dro region and an inner cavity 67 that is a radially inner Dri region. ing.
  • the impingement plate 81 is formed with a plurality of through holes 82 penetrating in the radial direction Dr. A part of the cooling air Ac existing on the radially outer side Dro of the stationary blade 50 flows into the inner cavity 67 through the through hole 82 of the impingement plate 81.
  • the outer shroud 60o is provided with a shelf 71 for receiving the impingement plate 81.
  • the shelf 71 projects from the inner surface 64i of the outer shroud main body 61o to the radially outer side Dro along the inner wall surface of the peripheral wall 65o. That is, the shelf 71 protrudes from the inner surface 64i of the outer shroud main body 61o to the opposite flow path side (Dri) which is the inner surface 64i side with respect to the gas path surface 64p.
  • the shelf 71 is formed with a receiving surface 72 facing the radially outer side Dro, in other words, the opposite flow path side.
  • the impingement plate 81 is in contact with a contact region 72a that is a region of the receiving surface 72.
  • the impingement plate 81 is in contact with only the contact area 72a in the receiving surface 72 with respect to the area where the shelf 71 is provided in the outer shroud 60o, and the area and fillet in the receiving surface 72 excluding the contact area 72a. Welded. Therefore, a welded portion 81 w is formed between the peripheral edge of the impingement plate 81 and the receiving surface 72.
  • the inner wall surface of the peripheral wall 65o and the peripheral edge of the impingement plate 81 are butt welded to the region where the shelf 71 is not provided in the outer shroud 60o. Therefore, a welded portion 81w is formed between the peripheral edge of the impingement plate 81 and the inner wall surface of the peripheral wall 65o.
  • the shelf 71 of the outer shroud 60o is provided along the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 provided along the inner wall surface of the front wall 65f, and the inner wall surface of the rear wall 65b.
  • the rear shelf 71b provided, the ventral shelf 71p provided along the inner wall surface of the abdominal side wall 65p, the first back shelf 71n1 and the second provided along the inner wall surface of the back side wall 65n And a back shelf 71n2.
  • Both the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 project from the inner wall surface of the front wall 65f to the rear wall 65b side, and project from the inner surface 64i of the outer shroud body 61o to the radially outer side Dro.
  • Each of the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 extends in the front wall extending direction in which the front wall 65f extends. This front wall extending direction is a circumferential direction Dc.
  • the first front shelf 71f1 extends from the inner wall surface of the back side wall 65n to the circumferential ventral side Dcp.
  • the second front shelf 71f2 extends from the inner wall surface of the abdominal side wall 65p to the circumferential back side Dcn.
  • the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 are separated from each other in the front wall extending direction. For this reason, the shelf 71 is not provided between the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 in the front wall extending direction.
  • the front edge portion 52 of the wing body 51 is located between the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 in the front wall extending direction, that is, in a region where the shelf 71 is not provided.
  • the region where the shelf 71 is not provided is a region where the front edge portion 52 of the wing body 51 is closest to the front wall 65f.
  • the front edge 52 is an area that is easily heated by the influence of the horseshoe vortex of the combustion gas G.
  • the front wall 65f in the region where the shelf 71 is not provided and the wall or plate on which the inner surface 64i of the region where the shelf 71 is not formed are partially thinned, so that the front wall is easily heated.
  • the cooling of the edge 52 is enhanced.
  • the rear shelf 71b protrudes from the inner wall surface of the rear wall 65b to the front wall 65f side, and protrudes from the inner surface 64i of the outer shroud body 61o to the radially outer side Dro.
  • the rear shelf 71b extends from the inner wall surface of the back side wall 65n to the inner wall surface of the abdominal wall 65p in the rear wall extending direction in which the rear wall 65b extends.
  • the rear wall extending direction is a circumferential direction Dc.
  • the ventral shelf 71p protrudes from the inner wall surface of the ventral side wall 65p to the back side wall 65n side, and protrudes from the inner surface 64i of the outer shroud body 61o to the radially outer side Dro.
  • the ventral shelf 71p extends from the inner wall surface of the front wall 65f to the inner wall surface of the rear wall 65b in the abdominal side wall extending direction in which the abdominal side wall 65p extends.
  • Both the first back side shelf 71n1 and the second back side shelf 71n2 protrude from the inner wall surface of the back side wall 65n to the abdominal wall 65p side, and protrude from the inner surface 64i of the outer shroud body 61o to the radially outer side Dro. Yes.
  • Both the first back side shelf 71n1 and the second back side shelf 71n2 extend in the back side wall extending direction in which the back side wall 65n extends.
  • the first back shelf 71n1 extends from the inner wall surface of the front wall 65f to the rear wall 65b side.
  • the second back shelf 71n2 extends from the inner wall surface of the rear wall 65b to the front wall 65f side.
  • the first back shelf 71n1 and the second back shelf 71n2 are separated from each other in the direction in which the back side wall extends. For this reason, the shelf 71 is not provided between the first back side shelf 71n1 and the second back side shelf 71n2 in the extending direction of the back side wall.
  • a portion of the back side surface of the wing body 51 that is closest to the back side end surface 63n of the outer shroud body 61o is between the first back side shelf 71n1 and the second back side shelf 71n2 in the back side wall extending direction, that is, the shelf 71. It is located in a region where is not provided.
  • the area where the shelf 71 is not provided is an area where the fillet portion 56 formed on the outer periphery of the back wing body 51 is closest to the back end face 63n. Accordingly, partial thinning of the wall or plate on which the back side wall 65n where the back side end face 63n of the region where the shelf 71 is not provided is formed and the inner surface 64i of the region where the shelf 71 is not provided is formed. As a result, the cooling of the fillet portion 56 is enhanced.
  • a plurality of blade air passages 75 extending in the radial direction Dc are formed in the blade body 51, the outer shroud 60o, and the inner shroud 60i as shown in FIGS.
  • Each blade air passage 75 is formed continuously from the outer shroud 60o through the blade body 51 to the inner shroud 60i.
  • the plurality of blade air passages 75 are arranged along the chord of the wing body 51.
  • a part of two adjacent blade air passages 75 communicate with each other at a portion of the radially outer side Dro or a portion of the radially inner side Dri.
  • any one of the plurality of blade air passages 75 is open at the radially outer side Dro.
  • the plurality of blade air passages 75 are closed by the radially outer side Dro.
  • each blade air passage that defines the radially outer side Dro protrudes more radially outward than the inner surface 64i of the outer shroud body 61o to form an outer lip portion 76o.
  • the portion defining the radially inner side Dri of each blade air passage 75 protrudes radially inward from the inner surface 64i of the inner shroud body 61i to form an inner lip portion 76i.
  • the blade air passage 75 on the most upstream side Dau is defined as a first blade air passage 75a.
  • the second blade air passage 75b, the third blade air passage 75c, and the fourth blade air passage 75d are arranged in this order on the downstream side with respect to the first blade air passage 75a.
  • the second blade air passage 75b is a portion on the radially inner side Dri and communicates with a portion on the radially inner side Dri of the third blade air passage 75c.
  • the third air passage is a portion on the radially outer side Dro and communicates with a portion on the radially outer side Dro of the fourth blade air passage 75d.
  • the radially outer Dro end of the outer lip 76o of the first blade air passage 75a and the second blade air passage 75b protrudes from the impingement plate 81 of the outer shroud 60o to the radially outer Dro.
  • the radially outer Dro ends of the outer lip portions 76o of the first blade air passage 75a and the second blade air passage 75b are open.
  • the cooling air Ac flows into the first blade air passage 75a and the second blade air passage 75b from this opening.
  • the radially outer Dro end of the outer lip 76o of the third blade air passage 75c and the fourth blade air passage 75d protrudes radially outward Dro from the inner surface 64i of the outer shroud body 61o, the impingement of the outer shroud 60o. It is located on the radially inner side Dri from the plate 81.
  • the radially outer Dro ends of the outer lip portions 76o of the third blade air passage 75c and the fourth blade air passage 75d are closed.
  • the radially inner Dri end of the inner lip portion 76i of the first blade air passage 75a, the second blade air passage 75b, the third blade air passage 75c, and the fourth blade air passage 75d is larger in diameter than the inner surface 64i of the inner shroud body 61i. Although it protrudes in the direction inner side Dri, it is located on the outer side in the radial direction Dro than the impingement plate 81 of the inner shroud 60i.
  • the radially inner Dri ends of the inner lip 76i of the second blade air passage 75b and the third blade air passage 75c are closed.
  • the radially inner Dri ends of the inner lip 76i of the first blade air passage 75a and the fourth blade air passage 75d are both closed by the cap 84.
  • the cap 84 is welded to a radially inner side Dri end of the inner lip 76i.
  • a plurality of blade surface ejection passages 77 penetrating from the blade air passage 75 to the combustion gas passage 49 are formed in the front edge portion 52 and the rear edge portion 53 of the blade body 51.
  • the wing body 51 is cooled while the cooling air Ac flows in the wing air passage 75.
  • the cooling air Ac that has flowed into the blade air passage 75 flows out from the blade surface ejection passage 77 into the combustion gas passage 49.
  • the front edge portion 52 and the rear edge portion 53 of the blade body 51 are cooled in the process in which the cooling air Ac flows out of the blade surface ejection passage 77.
  • a part of the cooling air Ac flowing out from the blade surface ejection passage 77 into the combustion gas flow path 49 partially covers the surface of the blade body 51 and also serves as film cooling air.
  • a ventral passage 78p is formed in the ventral side wall 65p of the outer shroud 60o so as to extend along the ventral end surface 63p in a direction having an axial direction Da component.
  • a back side passage 78n extending in a direction having an axial Da component along the back side end face 63n is formed in the back side wall 65n of the outer shroud 60o.
  • Both the ventral passage 78p and the dorsal passage 78n communicate with the inner cavity 67 at their upstream ends.
  • both the ventral passage 78p and the back passage 78n are open at the rear end face 62b of the outer shroud body 61o at the downstream end thereof.
  • a plurality of rear end surface ejection passages 79 extending from the inner cavity 67 toward the rear end surface 62b of the outer shroud main body 61o are provided on the outer shroud main body 61o and the rear wall 65b. Is formed.
  • the plurality of rear end surface ejection passages 79 communicate with the inner cavity 67 at the upstream end thereof.
  • the downstream end of the rear end surface ejection passage 79 opens at the rear end surface 62b of the outer shroud main body 61o.
  • a ventral passage 78p extending in the direction having the axial Da component along the ventral end surface 63p is formed in the ventral side wall 65p of the inner shroud 60i as well as the ventral side wall 65p of the outer shroud 60o.
  • a back side passage 78n extending in the direction having the axial Da component is formed along the back side end face 63n. Both the ventral passage 78p and the dorsal passage 78n communicate with the inner cavity 67 at their upstream ends.
  • both the ventral passage 78p and the back passage 78n are open at the rear end face 62b of the inner shroud body 61i at the downstream end thereof.
  • a plurality of rear end surface ejection passages 79 extending from the inner cavity 67 toward the rear end surface 62b of the inner shroud body 61i are provided in the inner shroud body 61i and the rear wall 65b. Is formed.
  • the plurality of rear end surface ejection passages 79 communicate with the inner cavity 67 at the upstream end thereof.
  • the downstream end of the rear end surface ejection passage 79 opens at the rear end surface 62b of the inner shroud body 61i.
  • the split ring 90 which is a flow path forming plate has a split ring main body (plate main body) 91 and a peripheral wall 95 as shown in FIG.
  • the split ring main body 91 also has a front end surface 92f, a rear end surface 92b that is an end surface of the downstream side Dad, a pair of circumferential end surfaces 93, a gas path surface 94p, and an inner surface 94i. , Is formed.
  • the split ring main body 91 has a rectangular or square shape when viewed from the radial direction Dc.
  • the peripheral wall 95 includes a front wall 95f and a rear wall 95b that face each other in the axial direction Da, and a pair of side walls 95s that face each other in the circumferential direction Dc. Both the front wall 95f and the rear wall 95b protrude with respect to the split ring main body 91 more radially outward than the pair of side walls 95s, and form a hook portion.
  • the front wall 95f and the rear wall 95b forming the hook portion serve to attach the stationary blade 50 to the inner peripheral side of the turbine casing 45.
  • the front wall 95f and the rear wall 95b constituting the hook portion are attached to a heat shield ring 45c (see FIG. 2) that constitutes a part of the turbine casing 45.
  • the split ring 90 is formed with a concave portion 96 that is recessed toward the radially inner side Dri by the split ring main body 91 and the peripheral wall 95.
  • the split ring 90 is provided with an impingement plate 101 that partitions the space in the recess 96 into a radially outer Dro region and a radially inner Dri region 97.
  • the impingement plate 101 is formed with a plurality of through holes 102 penetrating in the radial direction Dr. A part of the cooling air Ac existing on the radially outer side Dro of the split ring 90 flows into the inner cavity 97 through the through hole 102 of the impingement plate 101.
  • the split ring 90 is formed with a side end passage communicating from the inner cavity 97 to the space outside the side end face, and a rear end passage communicating from the inner cavity 97 to the space downstream from the rear end face. ing.
  • the cooling air Ac flowing into the inner cavity 97 flows out of these side end passages, rear end passages, and the like.
  • the dividing ring 90 is provided with a shelf 98 that receives the impingement plate 101.
  • the shelf 98 projects from the inner surface 94 i of the split ring main body 91 along the inner wall surface of the peripheral wall 95 to the radially outer side Dro. That is, the shelf 98 protrudes from the inner surface 94i of the split ring main body 91 to the opposite flow path side (Dro) that is the inner surface 94i side with respect to the gas path surface 94p.
  • the shelf 98 is formed with a receiving surface 99 facing the radially outer side Dro.
  • the shelf 98 includes a front shelf 98f provided along the inner wall surface of the front wall 95f, a rear shelf (not shown) provided along the inner wall surface of the rear wall 95b, and a pair of side walls 95s. Side shelves 98s provided along the inner wall surface.
  • Each of the front shelf 98f and the rear shelf has a first shelf 98x and a second shelf 98y. Both the first shelf 98x and the second shelf 98y of the front shelf 98f protrude from the inner wall surface of the front wall 95f to the rear wall 95b side, and protrude from the inner surface 94i of the split ring body 91 to the radially outer side Dro. Yes.
  • Each of the first shelf 98x and the second shelf 98y extends in the front wall extending direction in which the front wall 95f extends. This front wall extending direction is a circumferential direction Dc.
  • the first shelf 98x of the front shelf 98f extends from the inner wall surface of the pair of side walls 95s toward the other side wall 95s.
  • the second shelf 98y of the front shelf 98f extends from the inner wall surface of the other side wall 95s to the one side wall 95s.
  • the first shelf 98x and the second shelf 98y of the front shelf 98f are separated from each other in the front wall extending direction. For this reason, the shelf 98 is not provided between the first shelf 98x and the second shelf 98y of the front shelf 98f in the front wall extending direction.
  • the first shelf of the rear shelf has the same configuration as the first shelf 98x of the front shelf 98f
  • the second shelf of the rear shelf has the same configuration as the second shelf 98y of the front shelf 98f. That is, both the first shelf and the second shelf of the rear shelf protrude from the inner wall surface of the rear wall 95b to the front wall 95f side, and protrude from the inner surface 94i of the split ring main body 91 to the radially outer side Dro.
  • Each of the first shelf and the second shelf of the rear shelf extends in the rear wall extending direction in which the rear wall 95b extends.
  • the rear wall extending direction is a circumferential direction Dc.
  • the first shelf of the rear shelf extends from the inner wall surface of the pair of side walls 95s to the other side wall 95s side. Further, the second shelf of the rear shelf extends from the inner wall surface of the other side wall 95s to the one side wall 95s side. The first shelf and the second shelf of the rear shelf are separated from each other in the rear wall extending direction. For this reason, the shelf 98 is not provided between the first shelf and the second shelf of the rear wall in the rear wall extending direction.
  • Each of the pair of side shelves 98s includes a first shelf 98x and a second shelf 98y.
  • the configuration of the first shelf 98x of one side shelf 98s of the pair of side shelves 98s and the first shelf 98x of the other side shelf 98s are basically the same.
  • the configuration of the second shelf 98y of one side shelf 98s of the pair of side shelves 98s and the second shelf 98y of the other side shelf 98s are basically the same.
  • the first shelf 98x and the second shelf 98y of the one side shelf 98s both project from the inner wall surface of the one side wall 95s to the other side wall 95s side, and from the inner surface 94i of the split ring main body 91 in the radial direction.
  • the first shelf 98x and the second shelf 98y both extend in the side wall extending direction in which the side wall 95s extends.
  • the first shelf 98x extends from the inner wall surface of the front wall 95f to the rear wall 95b side.
  • the second shelf 98y extends from the inner wall surface of the rear wall 95b to the front wall 95f side.
  • the first shelf 98x and the second shelf 98y are separated from each other in the side wall extending direction. For this reason, the shelf 98 is not provided between the first shelf 98x and the second shelf 98y in the side wall extending direction.
  • the impingement plate 101 is in contact with a contact area, which is one area of the receiving surface 99 of the shelf 98, like the impingement plate 81 of the inner shroud 60i.
  • the impingement plate 101 is fillet welded to the region excluding the contact region in the receiving surface 99 in a state where only the contact region in the receiving surface 99 is in contact with the region where the shelf 98 is provided in the split ring 90. ing. Therefore, a welded portion is formed between the peripheral edge of the impingement plate 101 and the receiving surface 99.
  • the impingement plate 101 is butt welded to the inner wall surface of the peripheral wall 95 and the peripheral edge of the impingement plate 101 in the region where the shelf 98 is not provided in the split ring 90. Therefore, a weld is formed between the peripheral edge of the impingement plate 101 and the inner wall surface of the peripheral wall 95.
  • a part of the cooling air Ac existing on the radially outer side Dro of the stationary blade 50 is supplied from the intermediate casing 14.
  • a part of the cooling air Ac flows into the inner cavity 67 of the outer shroud 60o through the through hole 82 formed in the impingement plate 81 of the outer shroud 60o.
  • the cooling air Ac collides with the surface of the member forming the inner cavity 67, specifically, the inner surface 64i of the outer shroud body 61o, and impinges the inner surface 64i.
  • the gas path surface 64p facing the inner surface 64i is cooled by the cooling air Ac.
  • the cooling air Ac that has flowed into the ventral passage 78p cools the circumferential ventral Dcp portion and the ventral end surface 63p of the outer shroud main body 61o in the gas path surface 64p of the outer shroud main body 61o in the process of passing therethrough.
  • the cooling air Ac flows downstream from the rear end face 62b of the outer shroud main body 61o.
  • the cooling air Ac that has flowed into the back passage 78n cools the portion of the circumferential back side Dcn in the gas path surface 64p of the outer shroud body 61o and the back side end face 63n of the outer shroud body 61o in the process of passing therethrough.
  • the cooling air Ac flows downstream from the rear end face 62b of the outer shroud main body 61o.
  • Another part of the cooling air Ac that has flowed into the inner cavity 67 flows into the rear end surface ejection passage 79 that communicates with the inner cavity 67.
  • the cooling air Ac that has flowed into the rear end surface ejection passage 79 cools the portion of the downstream side Dad in the gas path surface 64p of the outer shroud main body 61o in the process of passing therethrough.
  • the cooling air Ac flows downstream from the rear end face 62b of the outer shroud main body 61o.
  • the other part of the cooling air Ac existing on the radially outer side Dro of the stationary blade 50 flows into the blade air passage 75 that is open at the radially outer side Dro end among the plurality of blade air passages 75.
  • the cooling air Ac flowing into the blade air passage 75 convectively cools the blade body 51 in the process of flowing therethrough.
  • the cooling air Ac flowing into the blade air passage 75 flows out into the combustion gas passage 49 from the blade surface ejection passage 77 communicating with the blade air passage 75. For this reason, the front edge portion 52 and the rear edge portion 53 of the blade body 51 are cooled in the process in which the cooling air Ac flows out of the blade surface ejection passage 77. Further, a part of the cooling air Ac flowing out from the blade surface ejection passage 77 into the combustion gas flow path 49 partially covers the surface of the blade body 51 and cools the film.
  • a part of the cooling air Ac existing in the radial inner side Dri of the stationary blade 50 is supplied from the intermediate casing 14.
  • a part of the cooling air Ac flows into the inner cavity 67 of the inner shroud 60i through the through hole 82 formed in the impingement plate 81 of the inner shroud 60i.
  • the cooling air Ac collides with the surface of the member forming the inner cavity 67, specifically, the inner surface 64i of the inner shroud body 61i, and impinges the inner surface 64i.
  • the gas path surface 64p facing the inner surface 64i is cooled by the cooling air Ac.
  • the cooling air Ac that has flowed into the ventral passage 78p cools the circumferential ventral Dcp portion of the gas path surface 64p of the inner shroud body 61i and the ventral end surface 63p of the inner shroud body 61i in the course of passing through the ventral passage 78p.
  • the cooling air Ac flows downstream from the rear end surface 62b of the inner shroud body 61i.
  • the cooling air Ac flowing into the back side passage 78n cools the circumferential back side Dcn portion and the back side end face 63n of the inner shroud body 61i in the gas path surface 64p of the inner shroud body 61i in the process of passing therethrough.
  • the cooling air Ac flows downstream from the rear end surface 62b of the inner shroud body 61i.
  • Another part of the cooling air Ac that has flowed into the inner cavity 67 flows into the rear end surface ejection passage 79 that communicates with the inner cavity 67.
  • the cooling air Ac that has flowed into the rear end surface ejection passage 79 cools the downstream side Dad portion in the gas path surface 64p of the inner shroud main body 61i in the course of passing therethrough.
  • the cooling air Ac flows downstream from the rear end surface 62b of the inner shroud body 61i.
  • the shelf 71 that receives the impingement plates 81 of the inner shroud 60i and the outer shroud 60o in the present embodiment is not formed along the entire inner wall surface of the peripheral walls 65i, 65o of the respective shrouds 60i, 60o, and the peripheral walls 65i. , 65o is formed along only a part of the inner wall surface. Therefore, the shelf 71 is not provided on a part of the inner wall surfaces of the peripheral walls 65i and 65o. Therefore, by forming the through hole 82 of the impingement plate 81 closer to the inner wall surface of the peripheral walls 65i and 65o, the inner wall surface of the peripheral walls 65i and 65o is formed by the cooling air Ac flowing into the inner cavity 67 from the through hole 82.
  • the high-temperature combustion gas G collides with the leading edge portion 52 of the blade body 51 of the stationary blade 50. For this reason, the heat transfer coefficient between the front edge portion 52 and the combustion gas G is increased, and the front edge portion 52 is more easily heated by the combustion gas G than the ventral side surface 55 and the back side surface 54 of the blade body 51. Therefore, the region near the front edge 52 of the blade body 51 in the gas path surface 64p of each shroud 60i, 60o is also easily heated by the combustion gas G. Further, the distance between the front edge portion 52 of the wing body 51 and the inner peripheral surface of the front wall 65f in the axial direction Da is short.
  • the shelf 71 is not provided in the region where the front edge portion 52 of the wing body 51 is located in the front wall extending direction in which the front wall 65f extends. Therefore, in this embodiment, the area
  • the distance between the portion of the back side surface 54 of the wing body 51 that is located closest to the back side Dcn in the circumferential direction and the inner wall surface of the back side wall 65n is also short. For this reason, it is difficult to provide the through hole 82 of the impingement plate 81 during this period, and it is difficult to cool the space with the cooling air Ac.
  • the shelf 71 is not provided in a region located on the back side surface of the wing body 51 on the back side wall Dcn most in the circumferential direction in the back side wall extending direction in which the back side wall 65n extends. Therefore, in this embodiment, the area
  • the shelf 98 that receives the impingement plate 101 of the split ring 90 according to the present embodiment is not formed along the entire inner wall surface of the peripheral wall 95 of the split ring 90, and only along a part of the inner wall surface of the peripheral wall 95. Is formed. Therefore, the shelf 98 is not provided on a part of the inner wall surface of the peripheral wall 95. For this reason, by forming the through hole 102 of the impingement plate 101 closer to the inner wall surface of the peripheral wall 95, the cooling air Ac flowing into the inner cavity 97 from the through hole 102, like the above-described shrouds 60i and 60o, The split ring 90 can be effectively cooled.
  • FIG. 18 shows the present embodiment in which the impingement plate 81 is attached to the shelf 71.
  • 18B and 18C show Comparative Examples 1 and 2 that are directly attached to the inner wall surfaces of the peripheral walls 651 and 65o without providing a shelf.
  • the inner surfaces 64i of the shrouds 60i, 60o and the impingement plate 81 are spread over the entire inner cavity 67.
  • the distance needs to be an appropriate distance H1.
  • the distance between the inner surface 64i of the shrouds 60i, 60o and the receiving surface 72 of the shelf 71 is substantially the distance H1, so that the shroud 60i extends over the entire area of the inner cavity 67.
  • 60o and the impingement plate 81 can be easily and accurately set to the distance H1.
  • the distance from the inner surface 64i of the shrouds 60i, 60o to the receiving surface 72 can be set to the distance H1 with extremely high accuracy.
  • the impingement plate 81 is in contact with only the contact area 72a in the receiving surface 72 with respect to the area where the shelf 71 is provided in the shrouds 60o and 60o.
  • a fillet weld is made on the surface 72 except for the contact region 72a.
  • the welded portion 81w formed by fillet welding is formed in a region on the peripheral wall 65i, 65o side of the receiving surface 72 with the contact region 72a sandwiched from the end on the inner cavity 67 side.
  • the through-hole 82 formed in the impingement plate 81 can be formed at any position in the impingement plate 81 as long as it is a region excluding the region in contact with the receiving surface 72 of the shelf 71.
  • the through hole 82 is located in the impingement plate 81 in the vicinity of the area that contacts the receiving surface 72 of the shelf 71, in other words, in the vicinity of the inner wall surface facing the inner cavity 67 of the shelf 71. Can be formed.
  • the distance between the inner surface 64i of the shroud 60i, 60o and the impingement plate 81 can be set to the distance H1 with high accuracy over the entire area of the inner cavity 67, the shroud 60i, 60o.
  • the impingement cooling of the inner surface 64i can be effectively performed.
  • the through hole 82 can be formed at a position close to the inner wall surface facing the inner cavity 67 of the shelf 71, and the welding position of the impingement plate 81 Is closer to the inner wall surface of the peripheral walls 65i and 65o than the inner wall surface of the shelf 71, the inner wall surface of the shelf 71 can also be effectively cooled.
  • the distance from the inner surface 64i of the shrouds 60i, 60o can be easily achieved by welding the impingement plate 81 to the shrouds 60i, 60o with the impingement plate 81 in contact with the receiving surface 72 of the shelf 71.
  • the impingement plate 81 can be fixed at a position where is an appropriate distance H1.
  • the impingement plate 81x of Comparative Example 1 includes an impingement plate main body 81xa and a gutter plate portion 81xb formed on the outer peripheral edge of the impingement plate main body 81xa.
  • the impingement plate main body 81xa faces the inner surfaces 64i of the shrouds 60i and 60o.
  • the saddle plate portion 81xb extends in a direction substantially perpendicular to the direction in which the impingement plate main body 81xa extends from the outer peripheral edge of the impingement plate main body 81xa.
  • the impingement plate 81x is formed, for example, by bending an outer peripheral portion of a single plate at a substantially right angle.
  • the tip end portion of the flange plate portion 81xb is fillet welded to the inner wall surface of the peripheral walls 65i, 65o in a state where the flange plate portion 81xb is in contact with the inner wall surfaces of the peripheral walls 65i, 65o. It is fixed at 60o. Therefore, in this comparative example 1, a welded portion 81xw is formed between the tip end portion of the flange plate portion 81xb and the inner wall surfaces of the peripheral walls 65i and 65o.
  • Comparative Example 1 it is difficult to set the distance between the inner surface 64i of the shrouds 60i and 60o and the impingement plate 81x to an appropriate distance H1. In Comparative Example 1, it is difficult to maintain the distance from the inner surface 64i of the shrouds 60i and 60o at an appropriate distance H1 during welding. Therefore, for example, there is a method in which a jig such as a spacer is placed on the inner surface 64i of the shrouds 60i, 60o, the impingement plate 81x is placed on the jig, and the impingement plate 81x is welded to the shrouds 60i, 60o in this state. .
  • a jig such as a spacer
  • the impingement plate 81x is welded, the jig remaining in the inner cavity 67 cannot be taken out.
  • the impingement plate 81x is held with some jig so that the distance from the inner surface 64i of the shroud 60i, 60o to the tip of the saddle plate portion 81xb is the distance H2, and in this state, the impingement plate 81x is held in the shroud 60i, 60o.
  • the through hole 82 cannot be formed at a position in the vicinity of the flange portion 81xb that contacts the inner wall surface of the peripheral walls 65i and 65o and the flange portion 81xb of the impingement plate body 81xa. It is disadvantageous in terms of cooling the inner wall surfaces of 65i and 65o. Furthermore, in the comparative example 1, it is necessary to bend the outer peripheral portion of one plate at a substantially right angle when producing the impingement plate 81x.
  • the impingement plate 81y of Comparative Example 2 shown in FIG. 18C is obtained by forming a through-hole 82 in a flat plate, like the impingement plate 81 of the present embodiment.
  • the impingement plate 81y is welded to the inner wall surfaces of the peripheral walls 65i and 65o with the outer peripheral edge of the impingement plate 81y butted against the inner wall surfaces of the peripheral walls 65i and 65o, so that the shrouds 60i and 60o. Fixed to. Therefore, in the second comparative example, the welded portion 81yw is formed between the outer peripheral edge of the impingement plate 81y and the inner wall surfaces of the peripheral walls 65i and 65o.
  • Comparative Example 2 As in Comparative Example 1, it is difficult to set the distance between the inner surface 64i of the shrouds 60i and 60o and the impingement plate 81y to an appropriate distance H1. Further, in Comparative Example 2, since the space between the outer peripheral edge of the impingement plate 81y and the inner wall surface of the peripheral walls 65i and 65o is the welded portion 81yw, the through hole 82 cannot be formed in a portion from the outer peripheral edge of the impingement plate 81y. This is also disadvantageous in terms of cooling the inner wall surfaces of the peripheral walls 65i and 65o.
  • the structure of this embodiment is advantageous over the structures of Comparative Examples 1 and 2 in terms of the ease of fixing the impingement plate 81 and the placement accuracy of the impingement plate 81.
  • the structure of the present embodiment is advantageous over the structures of Comparative Examples 1 and 2 in terms of cooling the inner wall surface.
  • the impingement The plate 81 can be fixed to the shrouds 60i and 60o easily and with high accuracy. For example, even if the shelf 71 is not provided along the front wall 65f constituting a part of the peripheral walls 65i and 65o, if the shelf 71 is provided along the side walls 65p and 65n connected to the front wall 65f, The impingement plate 81 can be fixed to the shrouds 60i and 60o easily and with high accuracy.
  • a stationary blade body is formed (S1: body forming step).
  • the stationary blade body has a portion constituting a portion not including an accessory such as the impingement plate 81 among the portions constituting the stationary blade 50.
  • the accessory is manufactured in parallel with or before or after the main body forming step (S1) (S7: accessory manufacturing step).
  • the accessories are the cap 84 that closes the end opening of the blade air passage 75, the insert that is inserted into the blade air passage 75 as necessary, the sealing plate 83, and the like.
  • an intermediate product of the stationary blade main body is formed by casting (S2: intermediate product forming step).
  • S2 intermediate product forming step
  • S3 mold forming step
  • S4 intermediate product casting step
  • the blade air passage core is made of ceramics, for example.
  • the blade air passage core is disposed in the mold, and the molten metal is poured into the mold.
  • the molten metal is, for example, a melt such as a nickel base alloy having high heat resistance.
  • the ceramic blade air passage core is dissolved with an alkaline aqueous solution.
  • the intermediate product forming step (S2) is completed, and the intermediate product of the stationary blade body is completed.
  • This intermediate product has a part constituting each of the shrouds 60i and 60o as the blade body 51 and the flow path forming plate. Further, in this intermediate product, a shelf 71 for receiving the impingement plate 81 is formed along the entire inner wall surface of the peripheral walls 65i, 65o in the respective shrouds 60i, 60o.
  • each of the shrouds 60i, 60o is formed with a first front shelf 71f1 and a second front shelf 71f2 that are separated from each other in the front wall extending direction.
  • each shroud 60i, 60o is formed with a first back shelf 71n1 and a second back shelf 71n2 that are spaced apart from each other in the direction in which the back side wall extends.
  • finishing process is performed on the intermediate product from which a part of the shelf 71 has been removed, and a stationary blade body including the shrouds 60i and 60o that are flow path forming plates is completed (S6: finishing step).
  • finishing step (S6) for example, the outer surface of the intermediate product is polished.
  • a flow path that is not formed in the intermediate product is formed in the intermediate product wing body 51 and the shrouds 60i and 60o by an existing method such as machining or electric discharge machining. If necessary, heat-resistant coating is applied to the outer surface of the intermediate product.
  • the accessories are assembled to the stationary blade body (S8: assembling process).
  • a cap 84, an insert or the like for closing the end opening of the blade air passage 75 is attached to the stationary blade body.
  • the impingement plate 81 and the sealing plate 83 are attached to the stationary blade body. The attachment of these accessories is performed by welding, for example.
  • the stationary blade 50 of this embodiment can be manufactured even if it does not perform said manufacturing method.
  • an intermediate product in which the shelf 71 is formed is formed along only part of the inner wall surfaces of the peripheral walls 65i and 65o in the shrouds 60i and 60o.
  • the mold forming step (S3) a mold is formed in which an internal space matching the outer shape of the intermediate product is formed.
  • the split ring 90 as a flow path forming plate can also be manufactured in the same procedure as described above. That is, the split ring 90 can be manufactured by executing the main body forming step (S2), the partial removal step (S5), and the finishing step (S6).
  • the split ring 90 is completed, the impingement plate 101 is attached to the split ring 90 to complete the split ring with impingement plate (flow path forming plate assembly member).
  • the vane to be remodeled has a shelf 71 formed along the entire inner wall surface of the peripheral walls 65i, 65o of the shrouds 60i, 60o.
  • the stator blade to be remodeled may be an unused stator blade or a used stator blade.
  • stator blade body to be modified is modified (S10: Modification process).
  • accessories are manufactured as necessary (S7: accessory manufacturing step).
  • the remodeling step (S10) first, a part of the shelf 71 of each shroud 60i, 60o in the stator blade body to be remodeled is removed (S15: partial removal step).
  • the processing content in the partial removal step (S15) is basically the same as the processing content in the partial removal step (S5) in the manufacturing method.
  • a finishing step (S16) similar to the finishing step (S6) in the manufacturing method is executed as necessary. However, for example, when remodeling an unused stationary blade, this finishing step (S16) is unnecessary.
  • the accessories are assembled to the stationary blade body (S18: assembly process).
  • the processing content of this assembly process (S18) is basically the same as the processing content of the assembly process (S8) in the manufacturing method.
  • the stationary blade of the present modification has a thickness of the inner shroud body 61i that is thinner than the thickness of the inner shroud body 61i of the above embodiment.
  • the thickness of the inner shroud body 61i is the distance between the gas path surface 64p and the inner surface 64i of the inner shroud body 61i.
  • the thinning process for reducing the thickness of the inner shroud body 61i is performed in the partial removal step in the manufacturing method and the remodeling method in the above embodiment.
  • the inner surface 64i side of the inner shroud body 61i is processed by an existing method such as machining, electric discharge machining, or electrolytic machining.
  • the distance between the inner surface 64i of the inner shroud body 61i and the impingement plate 81 is set to an appropriate distance H1.
  • the distance between the inner surface 64i of the inner shroud body 61i and the receiving surface 72 of the shelf 71 needs to be an appropriate distance H1.
  • the inner surface 64i side of the inner shroud body 61i is processed and the thickness of the inner shroud body 61i is reduced as in this modification, the inner surface 64i of the inner shroud body 61i after processing and the receiving surface 72 of the shelf 71 are reduced. The distance between them becomes larger than before processing. Therefore, it is preferable to perform a process of reducing the height of the shelf 71 in conjunction with the thinning process of the inner shroud body 61i.
  • the distance between the cap 84 and the impingement plate 81 that closes the opening of the blade air passage 75 needs to be an appropriate distance H3. If the process of reducing the height of the shelf 71 is performed together with the thinning process of the inner shroud body 61i, the distance between the impingement plate 81 and the gas path surface 64p of the inner shroud body 61i is shortened. As a result, the distance between the cap 84 and the impingement plate 81 is shortened.
  • a portion of the impingement plate 81 that opposes the cap 84 is a portion of the impingement plate 81 that faces inward to the processed inner surface 64i.
  • the impingement plate 81 is bent so as to shift in the thickness direction. That is, here, the impingement plate 81a in which the portion of the blade air passage 75 facing the inner lip 76i is shifted in the thickness direction with respect to the portion facing the inner surface 64i is used.
  • the heat capacity of the inner shroud main body 61i is reduced, so that the inner shroud main body 61i can be effectively cooled by the cooling air Ac.
  • this modification is an example of thinning of the inner shroud main body 61i, the outer shroud main body 61o and the split ring main body 91 in the above embodiment may be similarly thinned.
  • the rear shelf 71b along the rear wall 65b of each shroud 60i, 60o extends from the back side wall 65n of each shroud 60i, 60o to the abdominal side wall 65p.
  • the rear shelf 71ba along the rear wall 65b of each shroud 60i, 60o extends only to the near side from the back side wall 65n of each shroud 60i, 60o to the abdominal side wall 65p. It does not have to be. That is, the shelf 71 does not need to extend from one wall of the pair of walls facing each other to the other wall.
  • the stator blade of the above embodiment even if there are many shelves 71 provided along one wall constituting a part of the peripheral walls 65i, 65o, there are at least two shelves 71. Moreover, the two shelves 71 both extend from the other wall connected to the one wall. For example, the first front shelf 71f1 and the second front shelf 71f2 provided along the front wall 65f both extend from the side walls 65n and 65p connected to the front wall 65f.
  • each shelf 71 may be provided along one wall constituting part of the peripheral walls 65i and 65o. Moreover, each shelf 71 does not need to extend from the other wall connected to one wall.
  • the region where the shelf 71 is not provided can be effectively cooled by the cooling air Ac.
  • the area close to the rear wall 65 b in the fillet portion 56 formed on the outer periphery of the wing body 51 is an area where the shelf 71 is not provided.
  • region close to the rear wall 65b in the fillet part 56 is strengthened.
  • a plurality of rear end surface ejection passages 79 extending from the inner cavity 67 toward the rear end surface 62b of the inner shroud main body 61i are formed.
  • the plurality of rear end surface ejection passages 79 communicate with the inner cavity 67 at the upstream end thereof.
  • the rear end surface ejection passage 79 may not be allowed to communicate with the inner cavity 67. Therefore, in such a case, a rear passage 78b that connects the back passage 78n and the ventral passage 78p to the rear wall 65b is formed, and the rear passage 78b faces the rear end surfaces 62b of the shroud bodies 61i and 61o.
  • a plurality of rear end surface ejection passages 79 extending in a straight line may be formed. The plurality of rear end surface ejection passages 79 communicate with the rear side passage 78b at the upstream end thereof. The downstream end of the rear end face ejection passage 79 is opened at the rear end face 62b of the shroud bodies 61i and 61o.
  • the rear wall 65b is convectively cooled by the cooling air Ac flowing through the rear end face ejection passage 79, and the rear wall 65b is convectively cooled by the cooling air Ac flowing through the rear side passage 78b. For this reason, in this modification, the cooling of the rear portions of the shrouds 60i and 60o is enhanced.
  • a plurality of rear shelves 71ba and 71ba that are spaced apart from each other are provided along the inner wall surface of the rear wall 65b, and the cooling between the plurality of rear shelves 71ba and 71ba is strengthened, whereby the shroud 60i. , 60o, further cooling strengthening is intended.
  • the second and third modified examples are modified examples of each of the shrouds 60i and 60o of the stationary blade, but the split ring 90 in the above embodiment may be similarly modified.
  • the cooling effect of the flow path forming plate by cooling air can be enhanced.

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Abstract

流路形成板(60i)は、板本体(61i)と、周壁(65i)と、棚(71)とを備える。板本体(61i)は、ガス流路の側を向くガスパス面(64p)と、ガスパス面(64p)と相反する側を向く内面(64i)とを有する。周壁(65i)は、板本体(61i)の周縁に沿って、内面(64i)から反流路側に突出している。棚(71)は、周壁(65i)の内壁面に沿って内面(64i)から反流路側に突出している。棚(71)は、複数の貫通孔(82)を有するインピンジ板(81)を受ける。棚(71)は、周壁(65i)の内壁面の一部分にのみ配置されている。

Description

流路形成板、これを備える流路形成部材及び静翼、ガスタービン、流路形成板の製造方法、並びに流路形成板の改造方法
 本発明は、ガスタービンにおける燃焼ガスが流れるガス流路の一部を画定する流路形成板、これを備える流路形成組部材及び静翼、ガスタービン、流路形成板の製造方法、並びに流路形成板の改造方法に関する。
 本願は、2015年11月27日に、日本国に出願された特願2015-232100号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
 ガスタービンは、大気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、この圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、軸線が延びる軸線方向に並んでいる複数の静翼列と、タービンロータを回転可能に覆うタービン車室と、を有している。タービンロータは、軸線を中心として軸線方向に延びるロータ軸と、このロータ軸に固定されている複数の動翼列と、を有する。複数の動翼列は、いずれも、軸線を中心として周方向に並ぶ複数の動翼を有している。複数の動翼列の上流側には、複数の静翼列のうちのいずれか一の静翼列が配置されている。複数の静翼列は、いずれも、軸線を中心として周方向に並ぶ複数の静翼を有している。
 動翼は、径方向に延びる翼体と、この翼体の径方向内側に設けられているプラントフォームと、を有する。静翼は、径方向に延びる翼体と、この翼体の径方向内側に設けられている内側シュラウドと、この翼体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、を有する。動翼のプラットフォーム、静翼の内側シュラウド及び外側シュラウドは、いずれも、燃焼ガスが流れるガス流路の一部を画定する流路形成板である。その他、タービン車室の一部を構成し、動翼の径方向外側に配置されている分割環も、このガス流路の一部を画定する流路形成板である。
 このような流路形成板は、いずれも、高温の燃焼ガスに晒されるため、例えば、冷却空気等で冷却する必要がある。
 例えば、以下の特許文献1には、流路形成板である静翼の内側シュラウドを、この内側シュラウドの径方向内側からの冷却空気により冷却する技術が開示されている。この内側シュラウドは、シュラウド板本体と、シュラウド板本体の周縁に沿って設けられている周壁と、を有する。シュラウド板本体は、燃焼ガスが流れるガス流路の側を向くガスパス面と、ガスパス面と相反する側を向く内面とを有する。周壁は、シュラウド板本体の内面に対して、径方向内側に突出している。この内側シュラウドには、周壁によって囲まれた領域内であって、シュラウド板本体の内面から径方向内側に離間した位置に、インピンジ板が設けれている。このインピンジ板には、複数の貫通孔が形成されている。このインピンジ板は、周壁の内壁面に沿ってシュラウド板本体の内面から径方向内側に突出している棚によって支持されている。
 冷却空気は、インピンジ板の複数の貫通孔から、シュラウド板本体の内面に向かって噴出される。このため、ガスパス面が形成されているシュラウド板本体は、この冷却空気によりインピンジ冷却される。
特許第5676040号公報
 近年、ガスタービンの出力効率を高めるために、燃焼ガスの温度が高温化している。このため、冷却空気による流路形成板の冷却効果を高めることが望まれている。
 そこで、本発明は、冷却空気による流路形成板の冷却効果を高めることができる技術を提供することを目的とする。
 前記目的を達成するための発明に係る第一態様の流路形成板は、
 ガスタービンにおける燃焼ガスが流れるガス流路の一部を画定する流路形成板において、前記ガス流路の側を向くガスパス面と、前記ガスパス面と相反する側を向く内面とを有する板本体と、前記板本体の周縁に沿って設けられ、前記内面に対して、前記ガスパス面を基準にして前記内面の側である反流路側に突出した周壁と、前記周壁の内壁面に沿って前記内面から前記反流路側に突出し、複数の貫通孔を有するインピンジ板を受ける棚と、を備え、前記棚は、前記周壁の内壁面のうち、前記周壁が延びる壁延在方向の一部にのみ有する。
 当該流路形成板でインピンジ板を受ける棚は、周壁の内壁面の全体に沿って形成されておらず、周壁の内壁面の一部のみに沿って形成されている。よって、当該流路形成板では、周壁の内壁面の一部には、棚が設けられていない。このため、当該流路形成板では、インピンジ板の貫通孔を周壁の内壁面寄りに形成することで、この貫通孔から、板本体とインピンジ板との間の内側キャビティ内に流入した冷却空気により、この周壁の内壁面、さらには、板本体の内面のうち、この周壁の内壁面寄りの部分を効果的に冷却することができる。よって、この周壁の外壁面、さらにガスパス面のうち、この周壁に沿った部分を効果的に冷却することができる。しかも、棚が設けられていない部分では、この部分を基準にして、内側キャビテイと反対側の外側の空間との間の壁部の厚さが薄くなるため、棚が設けられている部分に比べて、ガスパス面が形成されている板本体の冷却が促進され、ガスパス面の温度を低下させることができる。よって、この観点からも、当該流路形成板の冷却効果を高めることができる。
 前記目的を達成するための発明に係る第二態様の流路形成板は、
 前記第一態様の流路形成板において、前記棚は、前記壁延在方向で互いに離間した第一棚と第二棚とを有する。
 前記目的を達成するための発明に係る第三態様の流路形成板組部材は、
 前記第一又は第二態様の流路形成板と、前記流路形成板の前記棚で支持されている前記インピンジ板と、前記流路形成板と前記インピンジ板とを接続する溶接部と、を有する。
 前記目的を達成するための発明に係る第四態様の静翼は、
 前記第三態様の流路形成組部材と、前記流路形成板の前記ガスパス面から前記反流路側と反対側の流路側に延びる翼形状の翼体と、を備え、前記板本体は、前記翼体の後縁部に対して前記翼体の前縁部の側の端面である前端面と、前記前端面と相反する側を向く後端面と、前記翼体の背側面に対して前記翼体の腹側面の側の端面である腹側端面と、前記腹側端面と相反する側を向く背側端面と、を有する。
 前記目的を達成するための発明に係る第五態様の静翼は、
 前記第四態様の静翼において、前記周壁の一部として、前記板本体の前記前端面に沿って設けられている前壁を有し、前記棚は、前記前壁に沿い、且つ前記前壁が延びる前壁延在方向で互いに離間した第一前棚と第二前棚とを有し、前記前壁延在方向における前記第一前棚と前記第二前棚との間に、前記翼体の前記前縁部が位置する。
 静翼の翼体における前縁部には、高温の燃焼ガスが衝突して、前縁部近傍に燃焼ガスの馬蹄渦流が発生する。このため、翼体の前縁部の表面、この近傍であるシュラウドの表面及びフィレット部の表面と、馬蹄渦流を形成する燃焼ガスとの間の熱伝達率が高まる。すなわち、翼体の前縁部近傍は、翼体の腹側面や背側面よりも燃焼ガスに加熱され易い。また、板本体のガスパス面中で翼体の前縁部近傍の領域も燃焼ガスにより加熱され易い。さらに、翼体の前縁部から後縁側に向かう方向で、翼体の前縁部と前壁の内周面との間の距離は、短い。このため、この間に、インピンジ板の貫通孔を設けることが難しく、この間を冷却空気で冷却が困難である。しかしながら、当該静翼では、前壁が延びる前壁延在方向で、翼体の前縁部が位置する領域には、前棚が設けられていない。よって、静翼では、流路形成板中で、加熱され易く且つ冷却され難い領域を冷却することができる。
 前記目的を達成するための発明に係る第六態様の静翼は、
 前記第四又は第五態様の静翼において、前記周壁の一部として、前記板本体の前記背側端面に沿って設けられている背側壁を有し、前記棚は、前記背側壁に沿い、且つ前記背側壁が延びる背側壁延在方向で互いに離間した第一背側棚と第二背側棚とを有し、前記背側壁延在方向における前記第一背側棚と前記第二背側棚との間に、前記翼体の前記背側面のうちで前記板本体の背側端面に最も近い部分が位置する。
 翼体の背側面のうちで板本体の背側端面に最も近い部分と背側壁の内壁面との間の距離は、短い。このため、この間に、インピンジ板の貫通孔を設けることが難しく、この間を冷却空気で冷却が困難である。しかしながら、当該静翼では、背側壁が延びる背側壁延在方向において、翼体の背側面で板本体の背側端面に最も近い部分には、背側棚が設けられていない。よって、当該静翼では、流路形成板中で、冷却され難い領域を冷却することができる。
 前記目的を達成するための発明に係る第七態様のガスタービンは、
 前記第三態様の流路形成組部材と、燃料を燃焼させて前記燃焼ガスを生成する燃焼器と、を備える。
 前記目的を達成するための発明に係る第八態様のガスタービンは、
 前記第四から第六態様のいずれかの静翼と、燃料を燃焼させて前記燃焼ガスを生成する燃焼器と、を備える。
 前記目的を達成するための発明に係る第九態様の流路形成板の製造方法は、
 ガスタービンにおける燃焼ガスが流れるガス流路の一部を画定する流路形成板の製造方法において、鋳造により前記流路形成板の中間品を形成する中間品形成工程と、前記中間品の一部を取り除く部分除去工程と、を実行し、前記中間品形成工程で生成する前記中間品は、前記ガス流路の側を向くガスパス面と、前記ガスパス面と相反する側を向く内面とを有する板本体と、前記板本体の周縁に沿って設けられ、前記内面に対して、前記ガスパス面を基準にして前記内面の側である反流路側に突出した周壁と、前記周壁の内壁面に沿って前記内面から前記反流路側に突出し、複数の貫通孔を有するインピンジ板を受ける棚と、を有し、前記部分除去工程では、前記周壁が延びる壁延在方向で前記棚の一部を除去する。
 前記目的を達成するための発明に係る第十態様の流路形成板の製造方法は、
 前記第九態様の製造方法において、前記部分除去工程では、前記板本体の前記ガスパス面と前記内面との間隔が小さくなるよう、前記板本体の前記内面の側の部分を除去する。
 前記目的を達成するための発明に係る第十一態様の流路形成板の改造方法は、
 ガスタービンにおける燃焼ガスが流れるガス流路の一部を画定する流路形成板の改造方法において、改造対象である流路形成板は、前記ガス流路の側を向くガスパス面と、前記ガスパス面と相反する側を向く内面とを有する板本体と、前記板本体の周縁に沿って設けられ、前記内面に対して、前記ガスパス面を基準にして前記内面の側である反流路側に突出した周壁と、前記周壁の内壁面に沿って前記内面から前記反流路側に突出し、複数の貫通孔を有するインピンジ板を受ける棚と、を有し、前記周壁が延びる壁延在方向で前記棚の一部を除去する部分除去工程を実行する。
 前記目的を達成するための発明に係る第十二態様の流路形成板の改造方法は、
 前記第十一態様の流路形成板の改造方法において、前記部分除去工程では、前記板本体の前記ガスパス面と前記内面との間隔が小さくなるよう、前記板本体の前記内面の側の部分を除去する。
 本発明の一態様によれば、冷却空気による流路形成板の冷却効果を高めることができる。
本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの模式的断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。 本発明に係る一実施形態における静翼を径方向外側から見た静翼の斜視図である。 本発明に係る一実施形態における静翼を径方向内側からみた静翼の斜視図である。 本発明に係る一実施形態における静翼の要部切欠き側面図である。 図5におけるVI-VI線断面図である。 図5におけるVII-VII線断面図である。 図7におけるVIII-VIII線断面図である。 図7におけるIX-IX線断面図である。 図7におけるX-X線断面図である。 図7におけるXI-XI線断面図である。 本発明に係る一実施形態における分割環の斜視図である。 本発明に係る一実施形態における静翼の製造方法を示すフローチャートである。 本発明に係る一実施形態における静翼の改造方法を示すフローチャートである。 本発明に係る一実施形態の第一変形例における静翼の構成を示す。同図の(A)は、変形前の静翼の要部断面図である。同図の(B)は、変形後の静翼の要部断面図である。 本発明に係る一実施形態の第二変形例における静翼における内側シュラウドの要部切欠き平面図である。 本発明に係る一実施形態の第三変形例における静翼における内側シュラウドの要部切欠き平面図である。 静翼の構成を比較するための説明図で、同図の(A)は本実施形態における静翼の特徴構成を示し、同図の(B)は比較例1における静翼の構成を示し、同図の(C)は比較例2における静翼の構成を示す。
 以下、本発明に係る流路形成板を含むガスタービンの一実施形態、さらに、静翼の各種変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
 「実施形態」
 本発明に係るガスタービンの一実施形態について、図1~図14を参照して説明する。
 図1に示すように、本発明に係る一実施形態としてのガスタービン10は、空気Aを圧縮する圧縮機20と、圧縮機20で圧縮された空気A中で燃料Fを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器30と、燃焼ガスにより駆動するタービン40と、を備えている。
 圧縮機20は、軸線Arを中心として回転する圧縮機ロータ21と、圧縮機ロータ21を覆う圧縮機車室25と、複数の静翼列26と、を有する。タービン40は、軸線Arを中心として回転するタービンロータ41と、タービンロータ41を覆うタービン車室45と、複数の静翼列46と、を有する。
 圧縮機ロータ21とタービンロータ41とは、同一軸線Ar上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ11を成す。このガスタービンロータ11には、例えば、発電機GENのロータが接続されている。ガスタービン10は、さらに、圧縮機車室25とタービン車室45との間に配置されている中間車室14を備えている。燃焼器30は、この中間車室14に取り付けられている。圧縮機車室25と中間車室14とタービン車室45とは、互いに接続されてガスタービン車室15を成す。なお、以下では、軸線Arが延びる方向を軸方向Da、この軸線Arを中心とした周方向を単に周方向Dcとし、軸線Arに対して垂直な方向を径方向Drとする。また、軸方向Daでタービン40を基準にして圧縮機20側を上流側Dau、その反対側を下流側Dadとする。また、径方向Drで軸線Arに近づく側を径方向内側Dri、その反対側を径方向外側Droとする。
 圧縮機ロータ21は、軸線Arを中心として軸方向Daに延びるロータ軸22と、このロータ軸22に取り付けられている複数の動翼列23と、を有する。複数の動翼列23は、軸方向Daに並んでいる。各動翼列23は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼23aで構成される。複数の動翼列23の各上流側Dauには、静翼列26が配置されている。各静翼列26は、圧縮機車室25の内側に設けられている。各静翼列26は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の静翼26aで構成される。
 タービンロータ41は、軸線Arを中心として軸方向Daに延びるロータ軸42と、このロータ軸42に取り付けられている複数の動翼列43と、を有する。複数の動翼列43は、軸方向Daに並んでいる。各動翼列43は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼43aで構成される。複数の動翼列43の各上流側Dauには、静翼列46が配置されている。各静翼列46は、タービン車室45の内側に設けられている。各静翼列46は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の静翼50で構成される。
 タービン車室45は、図2に示すように、その外殻を構成する筒状の外側車室45aと、外側車室45aの内側に固定されている内側車室45bと、内側車室45bの内側に固定されている複数の分割環90と、静翼50及び分割環90を内側車室45bに接続する遮熱環45cとを有する。複数の分割環90は、いずれも、複数の静翼列46の相互の間の位置に設けられている。従って、各分割環90の径方向内側Driには、動翼列43が配置されている。
 ロータ軸42の外周側とタービン車室45の内周側との間であって、軸方向Daで静翼50及び動翼43aが配置されている環状の空間は、燃焼器30からの燃焼ガスGが流れる燃焼ガス流路49を成す。この燃焼ガス流路49は、軸線Arを中心として環状を成し、軸方向Daに長い。タービン車室45の内側車室45bには、径方向外側Droから径方向内側Driに貫通する冷却空気通路45pが形成されている。この冷却空気通路45pを通った冷却空気は、静翼50内及び分割環90に導入されて、静翼50及び分割環90の冷却に利用される。なお、静翼列46によっては、ガスタービン車室15内の空気が、冷却空気として、タービン車室45の冷却空気通路を経ずにこの静翼列46を構成する静翼50に供給される場合もある。
 タービン40の動翼43aは、径方向Drに延びる翼体43bと、翼体の径方向内側Driに形成されているプラットフォーム43pと、プラットフォーム43pの径方向内側Driに形成されている翼根43rと、を有する。この翼体43bは、燃焼ガスGが通る燃焼ガス流路49内に配置されている。プラットフォーム43pは、環状の燃焼ガス流路49の径方向内側Driの位置を画定する。また、この動翼43aの径方向外側Droに配置されている分割環90は、環状の燃焼ガス流路49の径方向外側Droの位置を画定する。よって、動翼43aのプラットフォーム43p及び分割環90は、いずれも、流路形成板を構成する。翼根43rは、ロータ軸42に嵌め込まれている。
 タービン40の静翼50は、図3に示すように、径方向Drに延びる翼体51と、翼体51の径方向内側Driに形成されている内側シュラウド60iと、翼体51の径方向外側Droに形成されている外側シュラウド60oと、を有する。翼体51は、燃焼ガスGが通る燃焼ガス流路49内に配置されている。内側シュラウド60iは、環状の燃焼ガス流路49の径方向内側Driの位置を画定する。また、外側シュラウド60oは、環状の燃焼ガス流路49の径方向外側Droの位置を画定する。よって、静翼の内側シュラウド60i及び外側シュラウド60oは、いずれも、流路形成板を構成する。
 翼体51は、図3~図6に示すように、翼形を成す。この翼体51は、上流側Dauの端部が前縁部52を成し、下流側Dadの端部が後縁部53を成す。この翼体51の表面で、周方向Dcを向く面のうち、凸状の面が背側面54(=負圧面)を成し、凹状の面が腹側面55(=正圧面)を成す。翼体51と内側シュラウド60iとの繋ぎ部分、及び翼体51と外側シュラウド60oとの繋ぎ部分には、翼体51の全周に渡ってフィレット部56が形成されている。なお、以下の説明の都合上、周方向Dcで翼体51の腹側(=正圧面側)を周方向腹側Dcp、翼体51の背側(=負圧面側)を周方向背側Dcnとする。また、軸方向Daの上流側Dauを前側、軸方向Daの下流側Dadを後側ということもある。
 流路形成板である内側シュラウド60iは、図3~図5、及び図7に示すように、内側シュラウド本体(板本体)61iと、周壁65iと、を有する。内側シュラウド本体61iは、上流側Dauの端面である前端面62fと、下流側Dadの端面である後端面62bと、周方向Dcで互いに相反する側を向いている一対の周方向端面63と、径方向外側Droを向くガスパス面64pと、径方向内側Driを向く内面64iと、が形成されている。一対の周方向端面63のうち、周方向腹側Dcpの端面は腹側端面63pを成し、周方向背側Dcnの端面は背側端面63nを成す。前端面62fと後端面62bとは、ほぼ平行である。また、腹側端面63pと背側端面63nとは、ほぼ平行である。よって、内側シュラウド本体61iは、径方向Dcから見た場合、図7に示すように、平行四辺形状を成している。周方向Dcで隣り合っている二つの静翼50の内側シュラウド60iのうち、一方の静翼50における内側シュラウド60iの腹側端面63pと、他方の静翼50における内側シュラウド60iの背側端面63nとが周方向Dcに隙間をあけて対向する。一方の静翼50における内側シュラウド60iの腹側端面63pと、他方の静翼50における内側シュラウド60iの背側端面63nとの間には、シール板(不図示)が配置される。
 周壁65iは、軸方向Daで互いに対向する前壁65f及び後壁65bと、周方向Dcで互いに対向する一対の側壁65p,65nと、を有する。一対の側壁65p,65nのうち、周方向腹側Dcpの側壁は腹側壁65pを成し、周方向背側Dcnの側壁は背側壁65nを成す。前壁65f及び後壁65bは、いずれも、内側シュラウド本体61iに対して、一対の側壁65p,65nよりも径方向内側Driに突出している。内側シュラウド60iには、内側シュラウド本体61iと周壁65iとにより、径方向外側Droに向かって凹む凹部66(図4及び図5参照)が形成されている。なお、腹側壁65pの周方向腹側Dcpの面と内側シュラウド本体61iの周方向腹側Dcpの面とは面一である。また、背側壁65nの周方向背側Dcnの面と内側シュラウド本体61iの周方向背側Dcnの面とは面一である。
 複数の静翼列46のうち、いずれかの静翼列46を構成する静翼50には、内側シュラウド60iの一対の側壁65p,65nから径方向内側Driに突出したリテーナ85が設けられている。このリテーナ85は、軸方向Daにおいて前壁65fと後壁65bとの間に位置し、腹側端面63pから背側端面63nにかけて形成されている。リテーナ85の腹側端面は、内側シュラウド本体61iの腹側端面63pと面一である。また、図示されていないが、リテーナ85の背側端面は、内側シュラウド本体61iの背側端面63nと面一である。このリテーナ85は、ガスタービン車室15に固定されている内側カバー6の下流側の径方向外側端6a(図5参照)に接し、静翼50の径方向内側Driの部分を内側カバー6の径方向外側端6aに支持させるための役目を担う。このリテーナ85には、軸方向Daに貫通する開口86(以下、リテーナ開口86とする)が形成されている。このリテーナ開口86で形成される空間は、内側シュラウド60iの凹部66で形成される空間とつながっている。
 静翼50は、図4及び図5に示すように、さらに、インピンジ板81を備える。また、リテーナ85が設けられている静翼50は、インピンジ板81及び封止板83、を備える。インピンジ板81は、内側シュラウド60iの凹部66内の空間を径方向内側Driの領域と径方向外側Droの領域である内側キャビティ67とに仕切る。このインピンジ板81には、径方向Drに貫通する複数の貫通孔82が形成されている。静翼50の径方向内側Driに存在する冷却空気Acの一部は、このインピンジ板81の貫通孔82を経て、内側キャビティ67内に流入する。封止板83は、凹部66の開口のうち、リテーナ85よりも下流側の部分を塞ぐ。この封止板83は、リテーナ85よりも下流側Dadであって、インピンジ板81よりも径方向内側Driに位置している。
 内側シュラウド60iには、インピンジ板81を受ける棚71が設けられている。この棚71は、周壁65iの内壁面に沿って内側シュラウド本体61iの内面64iから径方向内側Driに突出している。すなわち、この棚71は、内側シュラウド本体61iの内面に対して、ガスパス面を基準にして内面側である反流路側(Dri)に突出している。この棚71には、径方向内側Dri、言い換えると反流路側を向く受け面72が形成されている。インピンジ板81は、この受け面72の一領域である接触領域72aに接する。この接触領域72aは、受け面72のうち、周壁65iの内壁面から離れている領域である。内側シュラウド60iで棚71が設けられている領域に対して、インピンジ板81は、図8に示すように、受け面72中の接触領域72aにのみ接した状態で、受け面72中で接触領域72aを除く領域と隅肉溶接されている。従って、インピンジ板81の周縁と受け面72との間に溶接部81wが形成されている。また、内側シュラウド60iで棚71が設けられていない領域に対して、インピンジ板81は、図9に示すように、周壁65iの内壁面とインピンジ板81の周縁とが突合せ溶接されている。従って、インピンジ板81の周縁と周壁65iの内壁面との間に溶接部81wが形成されている。
 内側シュラウド60iの棚71は、図6、図8~図11に示すように、前壁65fの内壁面に沿って設けられている第一前棚71f1及び第二前棚71f2と、後壁65bの内壁面に沿って設けられている後棚71bと、腹側壁65pの内壁面に沿って設けられている腹側棚71pと、背側壁65nの内壁面に沿って設けられている第一背側棚71n1及び第二背側棚71n2と、を有する。
 第一前棚71f1及び第二前棚71f2は、いずれも、前壁65fの内壁面から後壁65b側に突出していると共に、内側シュラウド本体61iの内面64iから径方向内側Driに突出している。第一前棚71f1及び第二前棚71f2は、いずれも、前壁65fが延びる前壁延在方向に延びている。この前壁延在方向は、周方向Dcである。第一前棚71f1は、背側壁65nの内壁面から周方向腹側Dcpに延びている。また、第二前棚71f2は、腹側壁65pの内壁面から周方向背側Dcnに延びている。第一前棚71f1と第二前棚71f2とは、前壁延在方向で互いに離間している。このため、この前壁延在方向で、第一前棚71f1と第二前棚71f2との間には、棚71が設けられていない。翼体51の前縁部52は、前壁延在方向における第一前棚71f1と第二前棚71f2との間、つまり棚71が設けられていない領域に位置する。棚71が設けられていない領域は、翼体51の前縁部52が前壁65fに最も接近する領域である。前縁部52は、燃焼ガスGの馬蹄渦流の影響を受け、加熱され易い領域である。なお、馬蹄渦流とは、燃焼ガスGが壁面に衝突してから、馬蹄形のように左右に分かれる渦流れである。従って、棚71が設けられていない領域の前壁65fや、棚71が設けられていない領域の内面64iが形成されている壁又は板の部分的な薄肉化を図ることで、加熱され易い前縁部52の冷却が強化される。
 後棚71bは、後壁65bの内壁面から前壁65f側に突出していると共に、内側シュラウド本体61iの内面64iから径方向内側Driに突出している。後棚71bは、背側壁65nの内壁面から腹側壁65pの内壁面へ、後壁65bが延びる後壁延在方向に延びている。この後壁延在方向も、前壁延在方向と同様、周方向Dcである。
 腹側棚71pは、腹側壁65pの内壁面から背側壁65n側に突出していると共に、内側シュラウド本体61iの内面64iから径方向内側Driに突出している。腹側棚71pは、前壁65fの内壁面から後壁65bの内壁面へ、腹側壁65pが延びる腹側壁延在方向に延びている。
 第一背側棚71n1及び第二背側棚71n2は、いずれも、背側壁65nの内壁面から腹側壁65p側に突出していると共に、内側シュラウド本体61iの内面64iから径方向内側Driに突出している。第一背側棚71n1及び第二背側棚71n2は、いずれも、背側壁65nが延びる背側壁延在方向に延びている。第一背側棚71n1は、前壁65fの内壁面から後壁65b側に延びている。また、第二背側棚71n2は、後壁65bの内壁面から前壁65f側に延びている。第一背側棚71n1と第二背側棚71n2とは、背側壁延在方向で互いに離間している。このため、この背側壁延在方向で、第一背側棚71n1と第二背側棚71n2との間には、棚71が設けられていない。翼体51の背側面54のうちで内側シュラウド本体61iの背側端面63nに最も近い部分は、背側壁延在方向における第一背側棚71n1と第二背側棚71n2との間、つまり棚71が設けられていない領域に位置する。棚71が設けられていない領域は、背側の翼体51の外周に形成されるフィレット部56が、背側端面63nに最も接近する領域である。従って、棚71が設けられていない領域の背側端面63nが形成されている背側壁65nや、棚71が設けられていない領域の内面64iが形成されている壁又は板の部分的な薄肉化を図ることで、フィレット部56の冷却が強化される。
 流路形成板である外側シュラウド60oは、図3及び図5に示すように、外側シュラウド本体(板本体)61oと、周壁65oと、を有する。外側シュラウド本体61oも、内側シュラウド本体61iと同様、前端面62fと、後端面62bと、一対の周方向端面63と、ガスパス面64pと、内面64iと、が形成されている。一対の周方向端面63のうち、周方向腹側Dcpの端面は腹側端面63pを成し、周方向背側Dcnの端面は背側端面63nを成す。外側シュラウド本体61oも、内側シュラウド本体61iと同様、径方向Dcから見た場合、平行四辺形状を成している。
 周壁65oは、軸方向Daで互いに対向する前壁65f及び後壁65bと、周方向Dcで互いに対向する一対の側壁65p,65nと、を有する。一対の側壁65p,65nのうち、周方向腹側Dcpの側壁は腹側壁65pを成し、周方向背側Dcnの側壁は背側壁65nを成す。前壁65f及び後壁65bは、いずれも、外側シュラウド本体61oに対して、一対の側壁65p,65nよりも径方向外側Droに突出しており、フック部を成す。フック部を成す前壁65f及び後壁65bは、静翼50をタービン車室45の内周側に取り付ける役目を担う。具体的に、フック部を成す前壁65f及び後壁65bは、タービン車室45の一部を構成する遮熱環45c(図2参照)に取り付けられる。外側シュラウド60oには、外側シュラウド本体61oと周壁65oとにより、径方向内側Driに向かって凹む凹部66が形成されている。なお、腹側壁65pの周方向腹側Dcpの面と外側シュラウド本体61oの周方向腹側Dcpの面とは面一である。また、背側壁65nの周方向背側Dcnの面と外側シュラウド本体61oの周方向背側Dcnの面とは面一である。
 静翼50は、図5に示すように、さらに、外側シュラウド60oの凹部66内の空間を径方向外側Droの領域と径方向内側Driの領域である内側キャビティ67とに仕切るインピンジ板81を備えている。このインピンジ板81には、径方向Drに貫通する複数の貫通孔82が形成されている。静翼50の径方向外側Droに存在する冷却空気Acの一部は、このインピンジ板81の貫通孔82を経て、内側キャビティ67内に流入する。
 外側シュラウド60oには、インピンジ板81を受ける棚71が設けられている。この棚71は、周壁65oの内壁面に沿って外側シュラウド本体61oの内面64iから径方向外側Droに突出している。すなわち、この棚71は、外側シュラウド本体61oの内面64iに対して、ガスパス面64pを基準にして内面64i側である反流路側(Dri)に突出している。この棚71には、径方向外側Dro言い換えると反流路側を向く受け面72が形成されている。インピンジ板81は、内側シュラウド60iのインピンジ板81と同様に、この受け面72の一領域である接触領域72aに接する。外側シュラウド60oで棚71が設けられている領域に対して、インピンジ板81は、受け面72中の接触領域72aにのみ接した状態で、受け面72中で接触領域72aを除く領域と隅肉溶接されている。従って、インピンジ板81の周縁と受け面72との間に溶接部81wが形成されている。また、外側シュラウド60oで棚71が設けられていない領域に対して、インピンジ板81は、周壁65oの内壁面とインピンジ板81の周縁とが突合せ溶接されている。従って、インピンジ板81の周縁と周壁65oの内壁面との間に溶接部81wが形成されている。
 外側シュラウド60oの棚71は、図6に示すように、前壁65fの内壁面に沿って設けられている第一前棚71f1及び第二前棚71f2と、後壁65bの内壁面に沿って設けられている後棚71bと、腹側壁65pの内壁面に沿って設けられている腹側棚71pと、背側壁65nの内壁面に沿って設けられている第一背側棚71n1及び第二背側棚71n2と、を有する。
 第一前棚71f1及び第二前棚71f2は、いずれも、前壁65fの内壁面から後壁65b側に突出していると共に、外側シュラウド本体61oの内面64iから径方向外側Droに突出している。第一前棚71f1及び第二前棚71f2は、いずれも、前壁65fが延びる前壁延在方向に延びている。この前壁延在方向は、周方向Dcである。第一前棚71f1は、背側壁65nの内壁面から周方向腹側Dcpに延びている。また、第二前棚71f2は、腹側壁65pの内壁面から周方向背側Dcnに延びている。第一前棚71f1と第二前棚71f2とは、前壁延在方向で互いに離間している。このため、この前壁延在方向で、第一前棚71f1と第二前棚71f2との間には、棚71が設けられていない。翼体51の前縁部52は、前壁延在方向における第一前棚71f1と第二前棚71f2との間、つまり棚71が設けられていない領域に位置する。棚71が設けられていない領域は、翼体51の前縁部52が前壁65fに最も接近する領域である。前縁部52は、前述したように、燃焼ガスGの馬蹄渦流の影響を受け、加熱され易い領域である。従って、棚71が設けられていない領域の前壁65fや、棚71が設けられていない領域の内面64iが形成されている壁又は板の部分的な薄肉化を図ることで、加熱され易い前縁部52の冷却が強化される。
 後棚71bは、後壁65bの内壁面から前壁65f側に突出していると共に、外側シュラウド本体61oの内面64iから径方向外側Droに突出している。後棚71bは、背側壁65nの内壁面から腹側壁65pの内壁面へ、後壁65bが延びる後壁延在方向に延びている。この後壁延在方向は、周方向Dcである。
 腹側棚71pは、腹側壁65pの内壁面から背側壁65n側に突出していると共に、外側シュラウド本体61oの内面64iから径方向外側Droに突出している。腹側棚71pは、前壁65fの内壁面から後壁65bの内壁面へ、腹側壁65pが延びる腹側壁延在方向に延びている。
 第一背側棚71n1及び第二背側棚71n2は、いずれも、背側壁65nの内壁面から腹側壁65p側に突出していると共に、外側シュラウド本体61oの内面64iから径方向外側Droに突出している。第一背側棚71n1及び第二背側棚71n2は、いずれも、背側壁65nが延びる背側壁延在方向に延びている。第一背側棚71n1は、前壁65fの内壁面から後壁65b側に延びている。また、第二背側棚71n2は、後壁65bの内壁面から前壁65f側に延びている。第一背側棚71n1と第二背側棚71n2とは、背側壁延在方向で互いに離間している。このため、この背側壁延在方向で、第一背側棚71n1と第二背側棚71n2との間には、棚71が設けられていない。翼体51の背側面のうちで外側シュラウド本体61oの背側端面63nに最も近い部分は、背側壁延在方向における第一背側棚71n1と第二背側棚71n2との間、つまり棚71が設けられていない領域に位置する。棚71が設けられていない領域は、背側の翼体51の外周に形成されるフィレット部56が、背側端面63nに最も接近する領域である。従って、棚71が設けられていない領域の背側端面63nが形成されている背側壁65nや、棚71が設けられていない領域の内面64iが形成されている壁又は板の部分的な薄肉化を図ることで、フィレット部56の冷却が強化される。
 翼体51、外側シュラウド60o及び内側シュラウド60iには、図3及び図5に示すように、径方向Dcに延びる複数の翼空気通路75が形成されている。各翼空気通路75は、いずれも、外側シュラウド60oから、翼体51を経て、内側シュラウド60iにまで連なって形成されている。複数の翼空気通路75は、翼体51の翼弦に沿って並んでいる。隣接する二つの翼空気通路75の一部は、径方向外側Droの部分、又は径方向内側Driの部分で互いに連通している。また、複数の翼空気通路75のうち、いずれかは、径方向外側Droで開口で開口している。さらに、複数の翼空気通路75は、径方向外側Droで塞がっている。各翼空気通路の径方向外側Droを画定する部分は、外側シュラウド本体61oの内面64iよりも径方向外側Droに突出し、外側リップ部76oを成す。また、各翼空気通路75の径方向内側Driを画定する部分は、内側シュラウド本体61iの内面64iよりも径方向内側Driに突出し、内側リップ部76iを成す。
 ここで、複数の翼空気通路75は、四つあるものとする。四つの翼空気通路75のうち、最も上流側Dauの翼空気通路75を第一翼空気通路75aとする。以下、第二翼空気通路75b、第三翼空気通路75c、第四翼空気通路75dが、この順で第一翼空気通路75aを基準にして下流側に並んでいるとする。第二翼空気通路75bは、径方向内側Driの部分で、第三翼空気通路75cの径方向内側Driの部分と連通している。また、第三空気通路は、径方向外側Droの部分で、第四翼空気通路75dの径方向外側Droの部分と連通している。
 第一翼空気通路75a及び第二翼空気通路75bの外側リップ部76oにおける径方向外側Dro端は、外側シュラウド60oのインピンジ板81から径方向外側Droに突出している。第一翼空気通路75a及び第二翼空気通路75bの外側リップ部76oにおける径方向外側Dro端は、開口している。第一翼空気通路75a及び第二翼空気通路75bには、この開口から冷却空気Acが流入する。第三翼空気通路75c及び第四翼空気通路75dの外側リップ部76oにおける径方向外側Dro端は、外側シュラウド本体61oの内面64iよりも径方向外側Droに突出しているものの、外側シュラウド60oのインピンジ板81よりも径方向内側Driに位置している。第三翼空気通路75c及び第四翼空気通路75dの外側リップ部76oにおける径方向外側Dro端は、閉じている。
 第一翼空気通路75a、第二翼空気通路75b、第三翼空気通路75c及び第四翼空気通路75dの内側リップ部76iにおける径方向内側Dri端は、内側シュラウド本体61iの内面64iよりも径方向内側Driに突出しているものの、内側シュラウド60iのインピンジ板81よりも径方向外側Droに位置している。第二翼空気通路75b及び第三翼空気通路75cの内側リップ部76iにおける径方向内側Dri端は、閉じている。一方、第一翼空気通路75a及び第四翼空気通路75dの内側リップ部76iにおける径方向内側Dri端は、いずれも、キャップ84により閉じられている。キャップ84は、例えば、内側リップ部76iにおける径方向内側Dri端と溶接接合されている。
 翼体51の前縁部52及び後縁部53には、翼空気通路75から燃焼ガス流路49へ貫通する複数の翼面噴出通路77が形成されている。翼体51は、翼空気通路75内を冷却空気Acが流れる過程で冷却される。また、翼空気通路75に流入した冷却空気Acは、この翼面噴出通路77から燃焼ガス流路49内に流出する。このため、翼体51の前縁部52及び後縁部53は、冷却空気Acが翼面噴出通路77から流出する過程で冷却される。さらに、翼面噴出通路77から燃焼ガス流路49に流出した冷却空気Acの一部は、翼体51の表面を部分的に覆ってフィルム冷却空気としての役目も果たす。
 図6に示すように、外側シュラウド60oの腹側壁65pには、腹側端面63pに沿って軸方向Da成分を有する方向に延びる腹側通路78pが形成されている。また、外側シュラウド60oの背側壁65nには、背側端面63nに沿って軸方向Da成分を有する方向に延びる背側通路78nが形成されている。腹側通路78p及び背側通路78nは、いずれも、その上流端で内側キャビティ67に連通している。また、腹側通路78p及び背側通路78nは、いずれも、その下流端で外側シュラウド本体61oの後端面62bで開口している。外側シュラウド本体61o及び後壁65bには、図5及び図6に示すように、両者を跨るように、内側キャビティ67から外側シュラウド本体61oの後端面62bに向かって延びる複数の後端面噴出通路79が形成されている。複数の後端面噴出通路79は、その上流端で内側キャビティ67と連通している。この後端面噴出通路79の下流端は、外側シュラウド本体61oの後端面62bで開口している。
 図7に示すように、内側シュラウド60iの腹側壁65pにも、外側シュラウド60oの腹側壁65pと同様に、腹側端面63pに沿って軸方向Da成分を有する方向に延びる腹側通路78pが形成されている。また、背側壁65nにも、外側シュラウド60oの背側壁65nと同様に、背側端面63nに沿って軸方向Da成分を有する方向に延びる背側通路78nが形成されている。腹側通路78p及び背側通路78nは、いずれも、その上流端で内側キャビティ67に連通している。また、腹側通路78p及び背側通路78nは、いずれも、その下流端で内側シュラウド本体61iの後端面62bで開口している。内側シュラウド本体61i及び後壁65bには、図5及び図7に示すように、両者を跨るように、内側キャビティ67から内側シュラウド本体61iの後端面62bに向かって延びる複数の後端面噴出通路79が形成されている。複数の後端面噴出通路79は、その上流端で内側キャビティ67と連通している。この後端面噴出通路79の下流端は、内側シュラウド本体61iの後端面62bで開口している。
 流路形成板である分割環90は、図12に示すように、分割環本体(板本体)91と、周壁95と、を有する。分割環本体91も、静翼50の外側シュラウド本体61oと同様、前端面92fと、下流側Dadの端面である後端面92bと、一対の周方向端面93と、ガスパス面94pと、内面94iと、が形成されている。分割環本体91は、径方向Dcから見た場合、長方形又は正方形状を成している。
 周壁95は、軸方向Daで互いに対向する前壁95f及び後壁95bと、周方向Dcで互いに対向する一対の側壁95sと、を有する。前壁95f及び後壁95bは、いずれも、分割環本体91に対して、一対の側壁95sよりも径方向外側Droに突出しており、フック部を成す。フック部を成す前壁95f及び後壁95bは、静翼50をタービン車室45の内周側に取り付ける役目を担う。具体的に、フック部を成す前壁95f及び後壁95bは、タービン車室45の一部を構成する遮熱環45c(図2参照)に取り付けられる。分割環90には、分割環本体91と周壁95とにより、径方向内側Driに向かって凹む凹部96が形成されている。
 分割環90には、凹部96内の空間を径方向外側Droの領域と径方向内側Driの領域である内側キャビティ97とに仕切るインピンジ板101が設けられている。このインピンジ板101には、径方向Drに貫通する複数の貫通孔102が形成されている。分割環90の径方向外側Droに存在する冷却空気Acの一部は、このインピンジ板101の貫通孔102を経て、内側キャビティ97内に流入する。
 分割環90には、内側キャビティ97から側端面の外側の空間に連通する側端通路と、内側キャビティ97から後端面の下流側の空間に連通する空間に連通する後端通路と、が形成されている。内側キャビティ97内に流入した冷却空気Acは、これら側端通路や後端通路等から外部に流出する。
 分割環90には、インピンジ板101を受ける棚98が設けられている。この棚98は、周壁95の内壁面に沿って分割環本体91の内面94iから径方向外側Droに突出している。すなわち、この棚98は、分割環本体91の内面94iに対して、ガスパス面94pを基準にして内面94i側である反流路側(Dro)に突出している。この棚98には、径方向外側Droを向く受け面99が形成されている。
 棚98は、前壁95fの内壁面に沿って設けられている前棚98fと、後壁95bの内壁面に沿って設けられている後棚(不図示)と、一対の側壁95sのそれぞれの内壁面に沿って設けられている側棚98sと、を有する。
 前棚98f及び後棚(不図示)は、いずれも、第一棚98xと第二棚98yとを有する。前棚98fの第一棚98xと第二棚98yは、いずれも、前壁95fの内壁面から後壁95b側に突出していると共に、分割環本体91の内面94iから径方向外側Droに突出している。第一棚98x及び第二棚98yは、いずれも、前壁95fが延びる前壁延在方向に延びている。この前壁延在方向は、周方向Dcである。前棚98fの第一棚98xは、一対の側壁95sの内壁面から他方の側壁95s側に延びている。また、前棚98fの第二棚98yは、他方の側壁95sの内壁面から一方の側壁95s側に延びている。前棚98fの第一棚98xと第二棚98yとは、前壁延在方向で互いに離間している。このため、この前壁延在方向で、前棚98fの第一棚98xと第二棚98yとの間には、棚98が設けられていない。図示されていない後棚の第一棚は、前棚98fの第一棚98xと同じ構成で、後棚の第二棚は、前棚98fの第二棚98yと同じ構成である。すなわち、後棚の第一棚及び第二棚は、いずれも、後壁95bの内壁面から前壁95f側に突出していると共に、分割環本体91の内面94iから径方向外側Droに突出している。後棚の第一棚及び第二棚は、いずれも、後壁95bが延びる後壁延在方向に延びている。この後壁延在方向は、周方向Dcである。後棚の第一棚は、一対の側壁95sの内壁面から他方の側壁95s側に延びている。また、後棚の第二棚は、他方の側壁95sの内壁面から一方の側壁95s側に延びている。後棚の第一棚と第二棚とは、後壁延在方向で互いに離間している。このため、この後壁延在方向で、後壁の第一棚と第二棚との間には、棚98が設けられていない。
 一対の側棚98sは、いずれも、第一棚98xと第二棚98yとを有する。一対の側棚98sのうちの一方の側棚98sの第一棚98xと、他方の側棚98sの第一棚98xとの構成は、基本的に同一である。また、一対の側棚98sのうちの一方の側棚98sの第二棚98yと、他方の側棚98sの第二棚98yとの構成は、基本的に同一である。一方の側棚98sの第一棚98x及び第二棚98yとは、いずれも、一方の側壁95sの内壁面から他方の側壁95s側に突出していると共に、分割環本体91の内面94iから径方向外側Droに突出している。第一棚98x及び第二棚98yは、いずれも、側壁95sが延びる側壁延在方向に延びている。第一棚98xは、前壁95fの内壁面から後壁95b側に延びている。また、第二棚98yは、後壁95bの内壁面から前壁95f側に延びている。第一棚98xと第二棚98yとは、側壁延在方向で互いに離間している。このため、この側壁延在方向で、第一棚98xと第二棚98yとの間には、棚98が設けられていない。
 インピンジ板101は、内側シュラウド60iのインピンジ板81と同様に、棚98の受け面99の一領域である接触領域に接する。分割環90で棚98が設けられている領域に対して、インピンジ板101は、受け面99中の接触領域にのみ接した状態で、受け面99中で接触領域を除く領域と隅肉溶接されている。従って、インピンジ板101の周縁と受け面99との間に溶接部が形成されている。また、分割環90で棚98が設けられていない領域に対して、インピンジ板101は、周壁95の内壁面とインピンジ板101の周縁とが突合せ溶接されている。従って、インピンジ板101の周縁と周壁95の内壁面との間に溶接部が形成されている。
 静翼50の径方向外側Droに存在する冷却空気Acの一部は、中間車室14内から供給される。この冷却空気Acの一部は、外側シュラウド60oのインピンジ板81に形成されている貫通孔82を経て、外側シュラウド60oの内側キャビティ67内に流入する。この際、冷却空気Acは、内側キャビティ67を形成する部材の表面、具体的には、外側シュラウド本体61oの内面64iに衝突して、この内面64iをインピンジ冷却する。この結果、この内面64iと対向するガスパス面64pは、この冷却空気Acにより冷却される。
 外側シュラウド60oの内側キャビティ67内に流入した冷却空気Acの一部は、この内側キャビティ67と連通している腹側通路78p及び背側通路78nに流入する。腹側通路78pに流入した冷却空気Acは、ここを通る過程で、外側シュラウド本体61oのガスパス面64p中で周方向腹側Dcpの部分、及び外側シュラウド本体61oの腹側端面63pを冷却する。この冷却空気Acは、外側シュラウド本体61oの後端面62bから下流側に流出する。背側通路78nに流入した冷却空気Acは、ここを通る過程で、外側シュラウド本体61oのガスパス面64p中で周方向背側Dcnの部分、及び外側シュラウド本体61oの背側端面63nを冷却する。この冷却空気Acは、外側シュラウド本体61oの後端面62bから下流側に流出する。内側キャビティ67内に流入した冷却空気Acの他の一部は、この内側キャビティ67に連通している後端面噴出通路79に流入する。後端面噴出通路79に流入した冷却空気Acは、ここを通る過程で、外側シュラウド本体61oのガスパス面64p中で下流側Dadの部分を冷却する。この冷却空気Acは、外側シュラウド本体61oの後端面62bから下流側に流出する。
 静翼50の径方向外側Droに存在する冷却空気Acの他の一部は、複数の翼空気通路75のうちで、径方向外側Dro端で開口している翼空気通路75内に流入する。翼空気通路75内に流入した冷却空気Acは、ここを流れる過程で翼体51を対流冷却する。また、翼空気通路75に流入した冷却空気Acは、この翼空気通路75に連通している翼面噴出通路77から燃焼ガス流路49内に流出する。このため、翼体51の前縁部52及び後縁部53は、冷却空気Acが翼面噴出通路77から流出する過程で冷却される。さらに、翼面噴出通路77から燃焼ガス流路49に流出した冷却空気Acの一部は、翼体51の表面を部分的に覆ってフィルム冷却する。
 静翼50の径方向内側Driに存在する冷却空気Acの一部は、中間車室14内から供給される。この冷却空気Acの一部は、内側シュラウド60iのインピンジ板81に形成されている貫通孔82を経て、内側シュラウド60iの内側キャビティ67内に流入する。この際、冷却空気Acは、内側キャビティ67を形成する部材の表面、具体的には、内側シュラウド本体61iの内面64iに衝突して、この内面64iをインピンジ冷却する。この結果、この内面64iと対向するガスパス面64pは、この冷却空気Acにより冷却される。
 内側シュラウド60iの内側キャビティ67内に流入した冷却空気Acの一部は、この内側キャビティ67と連通している腹側通路78p及び背側通路78nに流入する。腹側通路78pに流入した冷却空気Acは、ここを通る過程で、内側シュラウド本体61iのガスパス面64p中で周方向腹側Dcpの部分、及び内側シュラウド本体61iの腹側端面63pを冷却する。この冷却空気Acは、内側シュラウド本体61iの後端面62bから下流側に流出する。背側通路78nに流入した冷却空気Acは、ここを通る過程で、内側シュラウド本体61iのガスパス面64p中で周方向背側Dcnの部分、及び内側シュラウド本体61iの背側端面63nを冷却する。この冷却空気Acは、内側シュラウド本体61iの後端面62bから下流側に流出する。内側キャビティ67内に流入した冷却空気Acの他の一部は、この内側キャビティ67に連通している後端面噴出通路79に流入する。後端面噴出通路79に流入した冷却空気Acは、ここを通る過程で、内側シュラウド本体61iのガスパス面64p中で下流側Dadの部分を冷却する。この冷却空気Acは、内側シュラウド本体61iの後端面62bから下流側に流出する。
 ここで、本実施形態における内側シュラウド60i及び外側シュラウド60oのインピンジ板81を受ける棚71は、各シュラウド60i,60oの周壁65i,65oの内壁面の全体に沿って形成されておらず、周壁65i,65oの内壁面の一部にのみ沿って形成されている。よって、周壁65i,65oの内壁面の一部には、棚71が設けられていない。このため、インピンジ板81の貫通孔82を周壁65i,65oの内壁面寄りに形成することで、この貫通孔82から内側キャビティ67内に流入した冷却空気Acにより、この周壁65i,65oの内壁面、さらには、シュラウド本体61i,61oの内面64iのうち、この周壁65i,65oの内壁面寄りの部分を効果的に冷却することができる。よって、この周壁65i,65oの外壁面、さらにガスパス面64pのうち、この周壁65i,65oに沿った部分を効果的に冷却することができる。しかも、棚71が設けられていない部分では、この部分を基準にして、内側キャビティ67と反対側の外側の空間との間の壁部の厚さが薄くなるため、棚71が設けられている部分に比べて、この部分の熱容量を小さくすることができる。よって、この観点からも、本実施形態では、シュラウド60i,60oを効果的に冷却することができる。
 ところで、静翼50の翼体51における前縁部52には、高温の燃焼ガスGが衝突する。このため、前縁部52と燃焼ガスGとの間の熱伝達率が高まり、この前縁部52は、翼体51の腹側面55や背側面54よりも燃焼ガスGに加熱され易い。よって、各シュラウド60i,60oのガスパス面64p中で翼体51の前縁部52近傍の領域も燃焼ガスGにより加熱され易い。また、軸方向Daにおける翼体51の前縁部52と前壁65fの内周面との間の距離は、短い。このため、この間に、インピンジ板81の貫通孔82を設けることが難しく、この間を冷却空気Acで冷却が困難である。しかしながら、本実施形態では、前壁65fが延びる前壁延在方向で、翼体51の前縁部52が位置する領域には、棚71が設けられていない。よって、本実施形態では、各シュラウド60i,60oで、加熱され易く且つ冷却され難い領域を冷却することができる。
 また、周方向Dcにおいて、翼体51の背側面54で最も周方向背側Dcnに位置する部分と背側壁65nの内壁面との間の距離も、短い。このため、この間に、インピンジ板81の貫通孔82を設けることが難しく、この間を冷却空気Acで冷却が困難である。しかしながら、本実施形態では、背側壁65nが延びる背側壁延在方向で、翼体51の背側面で最も周方向背側Dcnに位置する領域には、棚71が設けられていない。よって、本実施形態では、各シュラウド60i,60oで、冷却され難い領域を冷却することができる。
 また、本実施形態の分割環90のインピンジ板101を受ける棚98も、分割環90の周壁95の内壁面の全体に沿って形成されておらず、周壁95の内壁面の一部にのみ沿って形成されている。よって、周壁95の内壁面の一部には、棚98が設けられていない。このため、インピンジ板101の貫通孔102を周壁95の内壁面寄りに形成することで、前述の各シュラウド60i,60oと同様、この貫通孔102から内側キャビティ97内に流入した冷却空気Acにより、分割環90を効果的に冷却することができる。
 従って、本実施形態では、流路形成板としての静翼50の各シュラウド60i,60oや分割環90の冷却空気Acによる冷却効果を高めることができる。
 次に、図18を参照しながら、本実施形態のさらなる効果について説明する。
 図18の(A)は、インピンジ板81を棚71に取り付けた本実施形態を示す。図18の(B)及び(C)は、いずれも棚を設けずに、周壁651、65oの内壁面に直接取り付けた比較例1,2を示す。
 シュラウド60i,60oの内面64iを冷却空気Acでインピンジ冷却する場合、図18の(A)に示すように、内側キャビティ67の全域にわたり、シュラウド60i,60oの内面64iとインピンジ板81との間の距離を適切な距離H1にする必要がある。図18の(A)に示す本実施形態では、シュラウド60i,60oの内面64iと棚71の受け面72との間の距離をほぼ距離H1にすることで、内側キャビティ67の全域にわたり、シュラウド60i,60oの内面64iとインピンジ板81との間の距離を容易且つ高い精度で距離H1にすることができる。本実施形態では、例えば、棚71で受け面72になる面を機械加工することで、シュラウド60i,60oの内面64iから受け面72までの距離を極めて高い精度で距離H1にすることできる。
 また、本実施形態では、前述したように、シュラウド60o,60oで棚71が設けられている領域に対して、インピンジ板81が、受け面72中の接触領域72aにのみ接した状態で、受け面72中で接触領域72aを除く領域と隅肉溶接されている。この隅肉溶接で形成される溶接部81wは、受け面72中、内側キャビティ67側の端から接触領域72aを挟んで、周壁65i,65o側の領域に形成されている。インピンジ板81に形成される貫通孔82は、インピンジ板81中で、棚71の受け面72と接触する領域を除く領域であれば、如何なる位置にも形成可能である。このため、この貫通孔82は、インピンジ板81中で、棚71の受け面72と接触する領域に近接した位置、言い換えると、棚71の内側キャビティ67に面している内壁面に近接した位置に形成可能である。
 以上のように、本実施形態では、内側キャビティ67の全域にわたり、シュラウド60i,60oの内面64iとインピンジ板81との間の距離を高い精度で距離H1にすることができるので、シュラウド60i,60oの内面64iを効果的にインピンジ冷却することができる。また、本実施形態では、インピンジ板81中で、棚71の内側キャビティ67に面している内壁面に近接した位置に、貫通孔82を形成することができる上に、インピンジ板81の溶接位置が棚71の内壁面よりも周壁65i,65oの内壁面側であるため、棚71の内壁面も効果的に冷却することができる。さらに、本実施形態では、インピンジ板81を棚71の受け面72に接触させた状態でインピンジ板81をシュラウド60i,60oに溶接することで、容易に、シュラウド60i,60oの内面64iからの距離が適切な距離H1になる位置にインピンジ板81を固定することができる。
 図18の(B)に示す比較例1のインピンジ板81xは、インピンジ板本体81xaと、インピンジ板本体81xaの外周縁に形成されている鍔板部81xbと、を有する。インピンジ板本体81xaは、シュラウド60i,60oの内面64iに対向する。鍔板部81xbは、このインピンジ板本体81xaの外周縁からインピンジ板本体81xaが広がる方向に対して略直角な方向に広がる。このインピンジ板81xは、例えば、一枚の板の外周部分を略直角に折り曲げて形成される。このインピンジ板81xは、鍔板部81xbを周壁65i,65oの内壁面に接触させた状態で、鍔板部81xbの先端部を周壁65i,65oの内壁面に隅肉溶接されて、シュラウド60i,60oに固定される。よって、この比較例1では、鍔板部81xbの先端部と周壁65i,65oの内壁面との間が溶接部81xwになる。
 比較例1では、シュラウド60i,60oの内面64iとインピンジ板81xとの間の距離を適切な距離H1にすることが困難である。比較例1では、溶接時に、シュラウド60i,60oの内面64iからの距離を適切な距離H1に維持することが難しい。このため、例えば、シュラウド60i,60oの内面64i上にスペーサ等の治具を置き、治具の上にインピンジ板81xを置き、この状態でインピンジ板81xをシュラウド60i,60oに溶接する方法がある。この方法では、インピンジ板81xを溶接した後、内側キャビティ67内に残る治具を外部に取り出すことができない。治具を敢えて取り出すためには、インピンジ板81xに取り出し用の開口を設ける必要があり、インピンジ板81xの構造が複雑になる。また、例えば、シュラウド60i,60oの内面64iから鍔板部81xbの先端までの距離が距離H2になるよう、何らかの治具でインピンジ板81xを保持し、この状態でインピンジ板81xをシュラウド60i,60oに溶接する方法もある。この方法でも、治具を用いる必要がある。また、鍔板部81xbの先端部を機械加工で平坦に仕上げる必要がある。また、比較例1では、インピンジ板81x中で、周壁65i,65oの内壁面に接する鍔板部81xb、及びインピンジ板本体81xaの鍔板部81xb近傍の位置に貫通孔82が形成できないため、周壁65i,65oの内壁面の冷却という点では、不利である。さらに、比較例1では、インピンジ板81xの作製にあたり、一枚の板の外周部分を略直角に折り曲げる必要もある。
 図18の(C)に示す比較例2のインピンジ板81yは、本実施形態のインピンジ板81と同様、平板板に貫通孔82を形成したものである。このインピンジ板81yは、このインピンジ板81yの外周縁を周壁65i,65oの内壁面に突合せた状態で、インピンジ板81yの外周縁を周壁65i,65oの内壁面に溶接されて、シュラウド60i,60oに固定される。よって、この比較例2では、インピンジ板81yの外周縁と周壁65i,65oの内壁面との間が溶接部81ywになる。
 この比較例2でも、比較例1と同様に、シュラウド60i,60oの内面64iとインピンジ板81yとの間の距離を適切な距離H1にすることが困難である。また、比較例2では、インピンジ板81yの外周縁と周壁65i,65oの内壁面との間が溶接部81ywになるため、インピンジ板81yの外周縁よりの部分に貫通孔82を形成できず、周壁65i,65oの内壁面の冷却という点でも、不利である。
 以上のように、本実施形態の構造は、インピンジ板81の固定容易性、及びインピンジ板81の配置精度の点で、比較例1,2の構造に対して有利である。また、本実施形態の構造は、内壁面の冷却の点でも、比較例1,2の構造に対して有利である。
 なお、周壁65i,65oの一部を構成する一の壁に沿って棚71が設けられていない場合でも、この位置の壁につながる他の壁に沿って棚71が設けられていれば、インピンジ板81を容易且つ高精度でシュラウド60i,60oに固定することができる。例えば、周壁65i,65oの一部を構成する前壁65fに沿って棚71が設けられていなくても、この前壁65fにつながる側壁65p,65nに沿って棚71が設けられていれば、インピンジ板81を容易且つ高精度でシュラウド60i,60oに固定することができる。
 次に、図13に示すフローチャートに従って、以上で説明した静翼50の製造方法について説明する。
 まず、静翼本体を形成する(S1:本体形成工程)。静翼本体は、静翼50を構成する部分のうち、インピンジ板81等の付属品を含まない部分を構成する部分を有するものである。
 この本体形成工程(S1)と並行して、又は、前後して、付属品を製造する(S7:付属品製造工程)。付属品は、前述した、インピンジ板81の他、翼空気通路75の端部開口を塞ぐキャップ84、必要に応じて翼空気通路75内に挿入されるインサート、封止板83等である。
 本体形成工程(S1)では、まず、鋳造により静翼本体の中間品を形成する(S2:中間品形成工程)。この中間品形成工程(S2)では、鋳型形成工程(S3)、中間品鋳造工程(S4)を実行する。
 鋳型形成工程(S3)では、中間品の外形状に合った内部空間が形成されている鋳型、さらに、必要に応じて、翼空気通路75の形状に合った外形状の翼空気通路中子を形成する。翼空気通路中子は、例えば、セラミックス製である。
 中間品鋳造工程(S4)では、鋳型内に翼空気通路中子を配置して、鋳型内に溶融金属を流し込む。溶融金属は、例えば、耐熱性の高いニッケル基合金等の溶融物である。鋳型内に流し込んだ溶融金属が硬化すると、アルカリ水溶液でセラミックス製の翼空気通路中子を溶解する。
 以上で、中間品形成工程(S2)が終了し、静翼本体の中間品が出来上がる。この中間品には、翼体51や流路形成板としての各シュラウド60i,60oを構成する部分を有する。また、この中間品では、各シュラウド60i,60oにおける周壁65i,65oの内壁面の全体に沿って、インピンジ板81を受ける棚71が形成されている。
 中間品形成工程(S2)が終了すると、各シュラウド60i,60oの棚71の一部を除去する(S5:部分除去工程)。棚71の一部除去は、例えば、機械加工、放電加工、電解加工等、既存の方法で行う。この部分除去工程(S5)では、各シュラウド60i,60oの前壁65fに沿って、前壁延在方向の延びる棚71のうちで、前壁延在方向における中間部分の棚71を除去する。この結果、各シュラウド60i,60oには、前壁延在方向で互いに離間した第一前棚71f1及び第二前棚71f2が形成される。また、各シュラウド60i,60oの背側壁65nに沿って、背側壁延在方向の延びる棚71のうちで、背側壁延在方向における中間部分の棚71を除去する。この結果、各シュラウド60i,60oには、背側壁延在方向で互いに離間した第一背側棚71n1及び第二背側棚71n2が形成される。
 次に、棚71の一部が除去された中間品に対して仕上げ処理を施して、流路形成板である各シュラウド60i,60oを含む静翼本体を完成させる(S6:仕上工程)。仕上工程(S6)では、例えば、中間品の外面を研磨する。さらに、中間品の翼体51や各シュラウド60i,60oに、中間品に形成されていない流路を機械加工や放電加工等の既存の方法で形成する。また、必要に応じて、中間品の外面に耐熱コーティングを施す。
 以上で、本体形成工程(S1)が終了する。
 本体形成工程(S1)及び付属品製造工程(S7)が終了すると、静翼本体に付属品を組み付ける(S8:組付け工程)。この組付け工程(S8)では、翼空気通路75の端部開口を塞ぐキャップ84や、インサート等を静翼本体に取り付ける。さらに、インピンジ板81や封止板83等を静翼本体に取り付ける。これらの付属品の取付は、例えば、溶接等で行われる。
 以上で静翼(流路形成板部材)が完成する。
 なお、本実施形態の静翼50は、上記の製造方法を実行しなくても製造可能である。具体的に、中間品形成工程(S2)では、各シュラウド60i,60oにおける周壁65i,65oの内壁面の一部にのみに沿って、棚71が形成されている中間品を形成する。この場合、鋳型形成工程(S3)で、この中間品の外形状に合った内部空間が形成されている鋳型を形成する。このように、中間品形成工程(S2)で、各シュラウド60i,60oにおける周壁65i,65oの内壁面の一部にのみに沿って、棚71が形成されている中間品を形成することで、部分除去工程(S5)は、省略される。
 また、以上は、静翼の製造方法であるが、流路形成板としての分割環90も以上と同様の手順で製造することができる。すなわち、本体形成工程(S2)、部分除去工程(S5)、及び仕上工程(S6)の実行で、分割環90を製造することができる。分割環90が完成すると、この分割環90にインピンジ板101の取付等を行って、インピンジ板付き分割環(流路形成板組部材)を完成させる。
 次に、図14に示すフローチャートに従って、静翼の改造方法について説明する。
 ここでの改造対象となる静翼は、各シュラウド60i,60oにおける周壁65i,65oの内壁面の全体に沿って、棚71が形成されているものである。また、改造対象になる静翼は、未使用の静翼でも、使用済みの静翼であってもよい。
 まず、改造対象となる静翼本体の改造する(S10:改造工程)。この改造工程(S10)と並行して、又は前後して、必要に応じて、付属品を製造する(S7:付属品製造工程)。
 改造工程(S10)では、まず、改造対象となる静翼本体における各シュラウド60i,60oの棚71の一部を除去する(S15:部分除去工程)。この部分除去工程(S15)での処理内容は、製造方法における部分除去工程(S5)での処理内容と基本的に同一である。
 部分除去工程(S15)が終了すると、必要に応じて、製造方法における仕上工程(S6)と同様の仕上工程(S16)を実行する。但し、例えば、未使用の静翼を改造する場合には、この仕上工程(S16)は不要である。
 以上で、流路形成板である各シュラウド60i,60oを含む静翼本体が改造が終了する。
 改造工程(S10)及び付属品製造工程(S7)が終了すると、静翼本体に付属品を組み付ける(S18:組付け工程)。この組付け工程(S18)ので処理内容は、製造方法における組付け工程(S8)での処理内容と基本的に同一である。
 以上で、改造された静翼(流路形成板組部材)が完成する。
 「静翼の第一変形例」
 図15を参照して、上記実施形態の静翼の第一変形例について説明する。
 本変形例の静翼は、内側シュラウド本体61iの厚さを上記実施形態の内側シュラウド本体61iの厚さより薄くしたものである。ここで、内側シュラウド本体61iの厚さとは、この内側シュラウド本体61iのガスパス面64pと内面64iとの間隔である。
 この内側シュラウド本体61iの厚さを薄くする薄肉化処理は、上記実施形態における製造方法及び改造方法における部分除去工程で行う。この薄肉化では、棚71の一部除去と同様に、例えば、機械加工、放電加工、電解加工等、既存の方法で、内側シュラウド本体61iの内面64i側を加工する。
 図15の(A)に示すように、内側シュラウド本体61iの内面64iを冷却空気Acでインピンジ冷却する場合、内側シュラウド本体61iの内面64iとインピンジ板81との間の距離を適切な距離H1にする必要がある。言い換えると、内側シュラウド本体61iの内面64iと棚71の受け面72との間の距離を適切な距離H1にする必要がある。本変形例のように、内側シュラウド本体61iの内面64i側を加工して、内側シュラウド本体61iの厚さを薄くすると、加工後の内側シュラウド本体61iの内面64iと棚71の受け面72との間の距離が加工前に比べて大きくなる。そこで、内側シュラウド本体61iの薄肉化加工と併せて、棚71の高さを低くする加工も行うことが好ましい。
 また、図15の(B)に示すように、翼空気通路75の開口を塞ぐキャップ84等とインピンジ板81との間の距離も適切な距離H3する必要がある。仮に、内側シュラウド本体61iの薄肉化加工と併せて、棚71の高さを低くする加工を行った場合、インピンジ板81と内側シュラウド本体61iのガスパス面64pとの距離が短くなる。この結果、キャップ84等とインピンジ板81との間の距離が短くなる。そこで、インピンジ板81のうち、キャップ84に対向する部分、言い換えると、内側リップ部76iに対向する部分が、インピンジ板81のうち加工後の内面64iに内向する部分に対して、このインピンジ板81の厚さ方向にシフトするよう、このインピンジ板81に曲げ加工を施す。つまり、ここでは、翼空気通路75の内側リップ部76iに対向する部分が内面64iに対向する部分に対して、厚さ方向にシフトしているインピンジ板81aを用いる。このインピンジ板81aを用いることで、キャップ84等とインピンジ板81aとの間の距離を適切な距離H3にすることができる。
 以上のように、内側シュラウド本体61iを薄肉化すると、内側シュラウド本体61iの熱容量が小さくなるため、冷却空気Acにより内側シュラウド本体61iを効果的に冷却することができる。
 なお、本変形例は、内側シュラウド本体61iの薄肉化の例であるが、上記実施形態における外側シュラウド本体61oや分割環本体91も同様に薄肉化してもよい。
 「静翼の第二変形例」
 図16を参照して、上記実施形態の静翼の第二変形例について説明する。
 上記実施形態の静翼50では、各シュラウド60i,60oの後壁65bに沿う後棚71bは、各シュラウド60i,60oの背側壁65nから腹側壁65pにまで延びている。
 しかしながら、図16に示す第二変形例のように、各シュラウド60i,60oの後壁65bに沿う後棚71baは、各シュラウド60i,60oの背側壁65nから腹側壁65pに至る手前までしか延びていなくてもよい。すなわち、棚71は、互いに対向する一対の壁の一方の壁から他方の壁まで延びていなくてよい。
 上記実施形態の静翼では、周壁65i,65oの一部を構成する一の壁に沿って設けられる棚71が多くても、二つの棚71である。しかも、二つの棚71は、いずれも、一の壁につながっている他の壁から延びている。例えば、前壁65fに沿って設けられている第一前棚71f1及び第二前棚71f2は、いずれも、この前壁65fにつながっている側壁65n,65pから延びている。
 しかしながら、周壁65i,65oの一部を構成する一の壁に沿って、三以上の棚71を設けてもよい。また、各棚71は、いずれも、一の壁につながっている他の壁から延びていなくてよい。
 以上のように、棚71が設けられていない領域を適宜設けることで、この棚71が設けられていない領域を冷却空気Acにより効果的に冷却することができる。特に、図16に示す変形例では、翼体51の外周に形成されているフィレット部56中で後壁65bに近接する領域は、棚71が設けられていない領域になっている。このため、図16に示す変形例では、フィレット部56中で後壁65bに近接する領域の冷却が強化される。
 「静翼の第三変形例」
 図17を参照して、上記実施形態の静翼の第三変形例について説明する。
 上記実施形態の静翼50では、内側キャビティ67から内側シュラウド本体61iの後端面62bに向かって延びる複数の後端面噴出通路79が形成されている。複数の後端面噴出通路79は、その上流端で内側キャビティ67と連通している。
 しかしながら、内側キャビティ67に後端面噴出通路79を連通させることができない場合がある。そこで、このような場合、後壁65bに、背側通路78nと腹側通路78pとを連通させる後側通路78bを形成すると共に、この後側通路78bからシュラウド本体61i,61oの後端面62bに向かって延びる複数の後端面噴出通路79を形成してもよい。複数の後端面噴出通路79は、その上流端で後側通路78bと連通している。この後端面噴出通路79の下流端は、シュラウド本体61i,61oの後端面62bで開口している。
 本変形例では、後端面噴出通路79を流れる冷却空気Acにより後壁65bが対流冷却されると共に、後側通路78bを流れる冷却空気Acにより後壁65bが対流冷却される。このため、本変形例では、シュラウド60i,60oの後側部分の冷却が強化される。
 さらに、本変形例では、後壁65bの内壁面に沿って、互いに離間している複数の後棚71ba,71baを設け、複数の後棚71ba,71ba間の冷却を強化することで、シュラウド60i,60oの後側部分のさらなる冷却強化を図っている。
 なお、第二及び第三変形例は、静翼の各シュラウド60i,60oの変形例であるが、上記実施形態における分割環90についても同様に変形してもよい。
 本発明の一態様によれば、冷却空気による流路形成板の冷却効果を高めることができる。
10:ガスタービン
11:ガスタービンロータ
15:ガスタービン車室
20:圧縮機
21:圧縮機ロータ
25:圧縮機車室
30:燃焼器
40:タービン
41:タービンロータ
42:ロータ軸
43:動翼列
43a:動翼
43b:翼体
43p:プラットフォーム
43r:翼根
45:タービン車室
45a:外側車室
45b:内側車室
45c:遮熱環
46:静翼列
50:静翼
51:翼体
52:前縁部
53:後縁部
54:背側面
55:腹側面
56:フィレット部
60i:内側シュラウド(流路形成板)
60o:外側シュラウド(流路形成板)
61i:内側シュラウド本体(板本体)
61o:外側シュラウド本体(板本体)
62f:前端面
62b:後端面
63:周方向端面
63p:腹側端面
63n:背側端面
64i:内面
64p:ガスパス面
65i,65o:周壁
65f:前壁
65b:後壁
65p:腹側壁(側壁)
65n:背側壁(側壁)
66:凹部
67:内側キャビティ
71,71b:棚
71f1:第一前棚
71f2:第二前棚
71b,71ba:後棚
71p,71pa:腹側棚
71n1:第一背側棚
71n2:第二背側棚
72:受け面
72a:接触領域
75:翼空気通路
75a:第一翼空気通路
75b:第二翼空気通路
75c:第三翼空気通路
75d:第四翼空気通路
76i:内側リップ部
76o:外側リップ部
77:翼面噴出通路
78n:背側通路
78p:腹側通路
78b:後側通路
79:後端面噴出通路
81,81a,81x,81y:インピンジ板
81xa:インピンジ板本体
81xb:鍔板部
81w,81xw,81yw:溶接部
82:貫通孔
83:封止板
84:キャップ
85:リテーナ
86:リテーナ開口
90:分割環(流路形成板)
91:分割環本体(板本体)
92f:前端面
92b:後端面
93:周方向端面
94i:内面
94p:ガスパス面
95:周壁
95f:前壁
95b:後壁
95s:側壁
96:凹部
97:内側キャビティ
98:棚
98f:前棚
98b:後棚
98s:側棚
98x:第一棚
98y:第二棚
99:受け面
101:インピンジ板
102:貫通孔

Claims (12)

  1.  ガスタービンにおける燃焼ガスが流れるガス流路の一部を画定する流路形成板において、
     前記ガス流路の側を向くガスパス面と、前記ガスパス面と相反する側を向く内面とを有する板本体と、
     前記板本体の周縁に沿って設けられ、前記内面に対して、前記ガスパス面を基準にして前記内面の側である反流路側に突出した周壁と、
     前記周壁の内壁面に沿って前記内面から前記反流路側に突出し、複数の貫通孔を有するインピンジ板を受ける棚と、
     を備え、
     前記棚は、前記周壁の内壁面のうち、前記周壁が延びる壁延在方向の一部にのみ有する、
     流路形成板。
  2.  請求項1に記載の流路形成板において、
     前記棚は、前記壁延在方向で互いに離間した第一棚と第二棚とを有する、
     流路形成板。
  3.  請求項1又は2に記載の流路形成板と、
     前記流路形成板の前記棚で支持されている前記インピンジ板と、
     前記流路形成板と前記インピンジ板とを接続する溶接部と、
     を有する流路形成組部材。
  4.  請求項3に記載の流路形成組部材と、
     前記流路形成板の前記ガスパス面から前記反流路側と反対側の流路側に延びる翼形状の翼体と、
     を備え、
     前記板本体は、前記翼体の後縁部に対して前記翼体の前縁部の側の端面である前端面と、前記前端面と相反する側を向く後端面と、前記翼体の背側面に対して前記翼体の腹側面の側の端面である腹側端面と、前記腹側端面と相反する側を向く背側端面と、を有する、
     静翼。
  5.  請求項4に記載の静翼において、
     前記周壁の一部として、前記板本体の前記前端面に沿って設けられている前壁を有し、
     前記棚は、前記前壁に沿い、且つ前記前壁が延びる前壁延在方向で互いに離間した第一前棚と第二前棚とを有し、
     前記前壁延在方向における前記第一前棚と前記第二前棚との間に、前記翼体の前記前縁部が位置する、
     静翼。
  6.  請求項4又は5に記載の静翼において、
     前記周壁の一部として、前記板本体の前記背側端面に沿って設けられている背側壁を有し、
     前記棚は、前記背側壁に沿い、且つ前記背側壁が延びる背側壁延在方向で互いに離間した第一背側棚と第二背側棚とを有し、
     前記背側壁延在方向における前記第一背側棚と前記第二背側棚との間に、前記翼体の前記背側面のうちで前記板本体の背側端面に最も近い部分が位置する、
     静翼。
  7.  請求項3に記載の流路形成組部材と、
     燃料を燃焼させて前記燃焼ガスを生成する燃焼器と、
     を備えるガスタービン。
  8.  請求項4から6のいずれか一項に記載の静翼と、
     燃料を燃焼させて前記燃焼ガスを生成する燃焼器と、
     を備えるガスタービン。
  9.  ガスタービンにおける燃焼ガスが流れるガス流路の一部を画定する流路形成板の製造方法において、
     鋳造により前記流路形成板の中間品を形成する中間品形成工程と、
     前記中間品の一部を取り除く部分除去工程と、
     を実行し、
     前記中間品形成工程で生成する前記中間品は、
     前記ガス流路の側を向くガスパス面と、前記ガスパス面と相反する側を向く内面とを有する板本体と、
     前記板本体の周縁に沿って設けられ、前記内面に対して、前記ガスパス面を基準にして前記内面の側である反流路側に突出した周壁と、
     前記周壁の内壁面に沿って前記内面から前記反流路側に突出し、複数の貫通孔を有するインピンジ板を受ける棚と、を有し、
     前記部分除去工程では、前記周壁が延びる壁延在方向で前記棚の一部を除去する、
     流路形成板の製造方法。
  10.  請求項9に記載の流路形成板の製造方法において、
     前記部分除去工程では、前記板本体の前記ガスパス面と前記内面との間隔が小さくなるよう、前記板本体の前記内面の側の部分を除去する、
     流路形成板の製造方法。
  11.  ガスタービンにおける燃焼ガスが流れるガス流路の一部を画定する流路形成板の改造方法において、
     改造対象である流路形成板は、
     前記ガス流路の側を向くガスパス面と、前記ガスパス面と相反する側を向く内面とを有する板本体と、
     前記板本体の周縁に沿って設けられ、前記内面に対して、前記ガスパス面を基準にして前記内面の側である反流路側に突出した周壁と、
     前記周壁の内壁面に沿って前記内面から前記反流路側に突出し、複数の貫通孔を有するインピンジ板を受ける棚と、を有し、
     前記周壁が延びる壁延在方向で前記棚の一部を除去する部分除去工程を実行する、
     流路形成板の改造方法。
  12.  請求項11に記載の流路形成板の改造方法において、
     前記部分除去工程では、前記板本体の前記ガスパス面と前記内面との間隔が小さくなるよう、前記板本体の前記内面の側の部分を除去する、
     流路形成板の改造方法。
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