JP3316415B2 - ガスタービン冷却静翼 - Google Patents
ガスタービン冷却静翼Info
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
- F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
- F05D2240/81—Cooled platforms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン冷却静
翼に関し、蒸気冷却と空気冷却とを併用した翼冷却方式
を特徴としたものである。
翼に関し、蒸気冷却と空気冷却とを併用した翼冷却方式
を特徴としたものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、ガスタービンの静翼の冷却は空気
冷却であり、多量の冷却空気を使用し、消費している。
このために、多量の冷却空気を翼に送り、又、冷却空気
のもれ量も多く、ガスタービンの性能の低下を余儀なく
されていた。以下に、従来の代表的なガスタービン静翼
の空気冷却方式について説明する。
冷却であり、多量の冷却空気を使用し、消費している。
このために、多量の冷却空気を翼に送り、又、冷却空気
のもれ量も多く、ガスタービンの性能の低下を余儀なく
されていた。以下に、従来の代表的なガスタービン静翼
の空気冷却方式について説明する。
【０００３】図５はガスタービン静翼の外観の一例を示
し、図６はその翼の断面図である。両図において、３０
は静翼全体で、３１が外側シュラウド、３２は内側シュ
ラウドである。３３，３４，３５は静翼内部のインサー
トで内部が３区分され、３６が後縁のフィンでこれらに
より静翼を構成している。
し、図６はその翼の断面図である。両図において、３０
は静翼全体で、３１が外側シュラウド、３２は内側シュ
ラウドである。３３，３４，３５は静翼内部のインサー
トで内部が３区分され、３６が後縁のフィンでこれらに
より静翼を構成している。
【０００４】各インサート３３，３４，３５には外側シ
ュラウド３１側から高圧の冷却空気３８が供給され、各
インサート３３，３４，３５に設けられた多数の冷却空
気穴３３ａ，３４ａ，３５ａから、高圧の冷却空気を翼
に向って噴出し、翼内面をインピンジ冷却し、その後翼
面に設けられた冷却空気穴３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３
７ｄから翼外へ噴出し、それぞれ翼の前縁部ではシャワ
ーヘッド冷却、翼の背、腹部ではフィルム冷却、後縁フ
ィン３６部ではピンフィン冷却を行っている。
ュラウド３１側から高圧の冷却空気３８が供給され、各
インサート３３，３４，３５に設けられた多数の冷却空
気穴３３ａ，３４ａ，３５ａから、高圧の冷却空気を翼
に向って噴出し、翼内面をインピンジ冷却し、その後翼
面に設けられた冷却空気穴３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３
７ｄから翼外へ噴出し、それぞれ翼の前縁部ではシャワ
ーヘッド冷却、翼の背、腹部ではフィルム冷却、後縁フ
ィン３６部ではピンフィン冷却を行っている。
【０００５】図７は従来のガスタービン静翼の他の冷却
方式を示す図で、図８はその翼の断面図である。両図に
おいて、４０は静翼全体を示し、４１が外側シュラウ
ド、４２が内側シュラウドである。翼内部には空気通路
４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅが上下でそれ
ぞれ連通し、サーペンタイン冷却通路を形成している。
４５は後縁のフィンで、通路４３Ｅからの冷却空気が吹
出す空気冷却穴４４が多数設けられている。４６は各空
気通路４３Ａ〜４３Ｅ内部に設けられ、熱伝達を向上さ
せるための多数のタービュレータである。
方式を示す図で、図８はその翼の断面図である。両図に
おいて、４０は静翼全体を示し、４１が外側シュラウ
ド、４２が内側シュラウドである。翼内部には空気通路
４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅが上下でそれ
ぞれ連通し、サーペンタイン冷却通路を形成している。
４５は後縁のフィンで、通路４３Ｅからの冷却空気が吹
出す空気冷却穴４４が多数設けられている。４６は各空
気通路４３Ａ〜４３Ｅ内部に設けられ、熱伝達を向上さ
せるための多数のタービュレータである。
【０００６】冷却空気４７は外側シュラウド４１の前縁
側の通路４３Ａの上部より供給されて下部に流れ、空気
通路４３Ｂに入って４３Ｂの上方に流れ、次にその上部
から４３Ｃに入り、同様に４３Ｄ，４３Ｅと流れて各通
路で翼を冷却し、冷却後の空気は後縁フィン４５の冷却
空気穴４４から流出し、残りは空気通路４３Ｅの下部か
ら翼外へ流出する。
側の通路４３Ａの上部より供給されて下部に流れ、空気
通路４３Ｂに入って４３Ｂの上方に流れ、次にその上部
から４３Ｃに入り、同様に４３Ｄ，４３Ｅと流れて各通
路で翼を冷却し、冷却後の空気は後縁フィン４５の冷却
空気穴４４から流出し、残りは空気通路４３Ｅの下部か
ら翼外へ流出する。
【０００７】上記に説明の図５乃至図８の例からもわか
る通り、従来のガスタービンの静翼の冷却には、多量の
冷却空気を必要とし、圧縮機やクーラに多くの動力を必
要としているのが現状である。
る通り、従来のガスタービンの静翼の冷却には、多量の
冷却空気を必要とし、圧縮機やクーラに多くの動力を必
要としているのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来のガ
スタービンの静翼においては、多量の冷却空気を常に翼
に流し、翼を冷却しており、又、翼内部に高温の燃焼ガ
スがガス通路から侵入しないように翼をシールするシー
ル用にも空気を必要としている。そのために、空気を高
圧とするための圧縮機やクーラに相当の動力をついやす
ことになり、ガスタービンの性能の低下につながってい
た。
スタービンの静翼においては、多量の冷却空気を常に翼
に流し、翼を冷却しており、又、翼内部に高温の燃焼ガ
スがガス通路から侵入しないように翼をシールするシー
ル用にも空気を必要としている。そのために、空気を高
圧とするための圧縮機やクーラに相当の動力をついやす
ことになり、ガスタービンの性能の低下につながってい
た。
【０００９】又、近年、ガスタービンと蒸気タービンと
を組合せて発電効率を高めるコンバインドサイクルが実
現しており、翼の冷却に空気を用いる代わりに、蒸気タ
ービンで発生する蒸気の一部を抽出し、この蒸気を翼に
導くことが考えられているが、この蒸気冷却方式は未だ
実用化されていないのが現状である。
を組合せて発電効率を高めるコンバインドサイクルが実
現しており、翼の冷却に空気を用いる代わりに、蒸気タ
ービンで発生する蒸気の一部を抽出し、この蒸気を翼に
導くことが考えられているが、この蒸気冷却方式は未だ
実用化されていないのが現状である。
【００１０】そこで、本発明は、ガスタービンの静翼の
冷却に従来と同じく空気冷却を行うと共に、更に、蒸気
も導入して翼を冷却し、冷却空気の使用量を従来のもの
よりも大幅に低減させ、圧縮機やクーラの負担を軽減し
て、ガスタービンの性能を向上させることを第１の課題
としている。
冷却に従来と同じく空気冷却を行うと共に、更に、蒸気
も導入して翼を冷却し、冷却空気の使用量を従来のもの
よりも大幅に低減させ、圧縮機やクーラの負担を軽減し
て、ガスタービンの性能を向上させることを第１の課題
としている。
【００１１】又、本発明は、空気冷却と蒸気冷却を併用
して行う場合に、蒸気を通しにくい細部には比較的圧力
の高い冷却空気を用い、蒸気の通しやすい主要部には蒸
気を通して冷却し、全体として冷却効率を高めるガスタ
ービン冷却静翼を提供することを第２の課題としてい
る。
して行う場合に、蒸気を通しにくい細部には比較的圧力
の高い冷却空気を用い、蒸気の通しやすい主要部には蒸
気を通して冷却し、全体として冷却効率を高めるガスタ
ービン冷却静翼を提供することを第２の課題としてい
る。
【００１２】又、本発明は、上記のような蒸気冷却を採
用する場合に蒸気を回収して、翼外部にもらすことなく
蒸気供給源に戻すように工夫したガスタービン冷却静翼
を提供することを第３の課題としている。
用する場合に蒸気を回収して、翼外部にもらすことなく
蒸気供給源に戻すように工夫したガスタービン冷却静翼
を提供することを第３の課題としている。
【００１３】
【００１４】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は前述
の課題を解決するために、それぞれ次の（１）、（２）
の手段を提供する。
の課題を解決するために、それぞれ次の（１）、（２）
の手段を提供する。
【００１５】（１）外側シュラウドと内側シュラウドと
の間に翼を有するガスタービンの冷却静翼であって、前
記外側シュラウド、内側シュラウド及び翼内部にはそれ
ぞれ蒸気通路と空気通路とを設け、前記蒸気通路は前記
外側及び内側シュラウドの翼の位置する中央部と翼内部
に設け、前記空気通路は前記外側及び内側シュラウドの
周辺部と翼の後縁に設けたことを特徴とするガスタービ
ン冷却静翼。
の間に翼を有するガスタービンの冷却静翼であって、前
記外側シュラウド、内側シュラウド及び翼内部にはそれ
ぞれ蒸気通路と空気通路とを設け、前記蒸気通路は前記
外側及び内側シュラウドの翼の位置する中央部と翼内部
に設け、前記空気通路は前記外側及び内側シュラウドの
周辺部と翼の後縁に設けたことを特徴とするガスタービ
ン冷却静翼。
【００１６】
【００１７】（２）上記（１）の発明において、前記外
側シュラウドの内部はリブで蒸気流入側と蒸気流出側に
２分割されており、前記蒸気は前記外側シュラウドの前
記蒸気流入側から導入し、同シュラウド内部を通り、翼
内部に連通する通路を通ると共に、蒸気の一部は前記内
側シュラウド内に入り、翼内部を上方へ流れて前記外側
シュラウドの前記蒸気流出側の蒸気出口より回収される
ことを特徴とするガスタービン冷却静翼。
側シュラウドの内部はリブで蒸気流入側と蒸気流出側に
２分割されており、前記蒸気は前記外側シュラウドの前
記蒸気流入側から導入し、同シュラウド内部を通り、翼
内部に連通する通路を通ると共に、蒸気の一部は前記内
側シュラウド内に入り、翼内部を上方へ流れて前記外側
シュラウドの前記蒸気流出側の蒸気出口より回収される
ことを特徴とするガスタービン冷却静翼。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】上記（１）の発明においては、外側シュラ
ウド、内側シュラウド及び翼は蒸気を導入して冷却され
ると共に空気冷却も併用するので、従来、多量に消費し
ていた空気の量が軽減され、圧縮機やクーラの容量も小
さくすることができる。又、ガスタービンと蒸気タービ
ンとを組合せたコンバインドサイクルの設備において
は、蒸気タービンからの蒸気を一部抽出することにより
静翼冷却用の蒸気が容易に得ることができ、冷却空気が
大幅に削減することができ、ガスタービンの性能を向上
することができる。
ウド、内側シュラウド及び翼は蒸気を導入して冷却され
ると共に空気冷却も併用するので、従来、多量に消費し
ていた空気の量が軽減され、圧縮機やクーラの容量も小
さくすることができる。又、ガスタービンと蒸気タービ
ンとを組合せたコンバインドサイクルの設備において
は、蒸気タービンからの蒸気を一部抽出することにより
静翼冷却用の蒸気が容易に得ることができ、冷却空気が
大幅に削減することができ、ガスタービンの性能を向上
することができる。
【００２２】又、本発明の（１）においては、静翼の主
要部である外側及び内側シュラウドの中央部と翼の前縁
部は蒸気冷却され、蒸気の通りにくい外側及び内側シュ
ラウドの周囲や翼の後縁の狭い通路部分には比較的圧力
差の高い空気冷却を採用するので、全体として効果的な
冷却が可能となる。
要部である外側及び内側シュラウドの中央部と翼の前縁
部は蒸気冷却され、蒸気の通りにくい外側及び内側シュ
ラウドの周囲や翼の後縁の狭い通路部分には比較的圧力
差の高い空気冷却を採用するので、全体として効果的な
冷却が可能となる。
【００２３】本発明の（２）においては、蒸気は外側シ
ュラウドより導入し、外側、内側シュラウド及び翼内部
を冷却した後、外側シュラウドに設けた蒸気出口より回
収し、蒸気供給源に戻すので蒸気の有効利用がなされ、
かつ、翼の外部への蒸気のもれによるドレン等の影響も
なくすことができる。
ュラウドより導入し、外側、内側シュラウド及び翼内部
を冷却した後、外側シュラウドに設けた蒸気出口より回
収し、蒸気供給源に戻すので蒸気の有効利用がなされ、
かつ、翼の外部への蒸気のもれによるドレン等の影響も
なくすことができる。
【００２４】又、本発明の（２）では外側シュラウド内
が蒸気の流入側と流出側とで区分されており、蒸気供給
側、回収側が簡素化されると共に冷却も効率良く行なわ
れる。
が蒸気の流入側と流出側とで区分されており、蒸気供給
側、回収側が簡素化されると共に冷却も効率良く行なわ
れる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン冷却静翼の斜視図、図２
はその翼の断面図である。両図において、１は外側シュ
ラウドで上側を蒸気蓋３，４でふさぎ、蒸気蓋４にはシ
ール空気供給チューブ２の入口端が設けられ、チューブ
２は翼上下を貫通するように設けられている。５は蒸気
蓋３に設けられた蒸気供給口であり、蒸気蓋３，４の下
部の空間に蒸気を導くものである。６は冷却空気供給口
で、外側シュラウド１の下部の周囲に冷却空気を供給す
る。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン冷却静翼の斜視図、図２
はその翼の断面図である。両図において、１は外側シュ
ラウドで上側を蒸気蓋３，４でふさぎ、蒸気蓋４にはシ
ール空気供給チューブ２の入口端が設けられ、チューブ
２は翼上下を貫通するように設けられている。５は蒸気
蓋３に設けられた蒸気供給口であり、蒸気蓋３，４の下
部の空間に蒸気を導くものである。６は冷却空気供給口
で、外側シュラウド１の下部の周囲に冷却空気を供給す
る。
【００２６】７も冷却空気供給口で、後縁側に冷却空気
を送る。８はインピンジ板であり、外側シュラウド１の
空間の途中に設けられ、多数の穴を有し、導入した蒸気
を衝突させて分散して均一にし、多数の穴より下部へ噴
出させ外側シュラウドをインピンジ冷却するものであ
る。９は冷却空気の通路で冷却空気は外側シュラウド１
の外周囲に導入され、点線の矢印で示すようにシュラウ
ドの周囲を通り、後縁側より排出される。
を送る。８はインピンジ板であり、外側シュラウド１の
空間の途中に設けられ、多数の穴を有し、導入した蒸気
を衝突させて分散して均一にし、多数の穴より下部へ噴
出させ外側シュラウドをインピンジ冷却するものであ
る。９は冷却空気の通路で冷却空気は外側シュラウド１
の外周囲に導入され、点線の矢印で示すようにシュラウ
ドの周囲を通り、後縁側より排出される。
【００２７】１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ
は翼内部の冷却用蒸気通路であり、前縁部の通路１０Ａ
の上部からは蒸気Ｓが導入され、その下部は通路１０Ｂ
に連通し、１０Ｂの上部は１０Ｃの上部と連通し、同様
にその下部は通路１０Ｄに連通し、通路１０Ｄの上部は
蒸気出口１２へ連通してサーペンタイン冷却系を構成し
ている。１１は各通路１０Ａ〜１０Ｄ内壁に設けられ、
通過する蒸気流を乱し、熱伝達を高めるためのタービュ
レータである。
は翼内部の冷却用蒸気通路であり、前縁部の通路１０Ａ
の上部からは蒸気Ｓが導入され、その下部は通路１０Ｂ
に連通し、１０Ｂの上部は１０Ｃの上部と連通し、同様
にその下部は通路１０Ｄに連通し、通路１０Ｄの上部は
蒸気出口１２へ連通してサーペンタイン冷却系を構成し
ている。１１は各通路１０Ａ〜１０Ｄ内壁に設けられ、
通過する蒸気流を乱し、熱伝達を高めるためのタービュ
レータである。
【００２８】２１は内側シュラウドであり、２２，２３
はその下部の蒸気蓋、２４は蒸気蓋２２上部の蒸気溜ま
りである。２５はインピンジ板であり、多数の穴を有
し、内側シュラウド２１の空間の途中に設けられ、通路
１０Ａから蒸気溜まり２４に流入する蒸気の一部を蒸気
溜まり２４から内側シュラウド２１面へ向けてインピン
ジ板２５の多数の穴より蒸気を噴出させ、インピンジ冷
却するものである。
はその下部の蒸気蓋、２４は蒸気蓋２２上部の蒸気溜ま
りである。２５はインピンジ板であり、多数の穴を有
し、内側シュラウド２１の空間の途中に設けられ、通路
１０Ａから蒸気溜まり２４に流入する蒸気の一部を蒸気
溜まり２４から内側シュラウド２１面へ向けてインピン
ジ板２５の多数の穴より蒸気を噴出させ、インピンジ冷
却するものである。
【００２９】上記のような構成のガスタービン冷却静翼
において、シール空気供給チューブ２からはシール用空
気１３が導入され、内側シュラウド２１の下部に流入
し、図示していないキャビティに導き、キャビティ内を
高圧にして外部の燃焼ガス通路からの高温ガスに対して
シールを行うものである。
において、シール空気供給チューブ２からはシール用空
気１３が導入され、内側シュラウド２１の下部に流入
し、図示していないキャビティに導き、キャビティ内を
高圧にして外部の燃焼ガス通路からの高温ガスに対して
シールを行うものである。
【００３０】冷却用の蒸気は、図１，図２の黒ぬりの太
線で示すように外側シュラウド１へ蒸気供給口５から流
入し、インピンジ板８に衝突し、多数の穴よりシュラウ
ド１の翼下部に流入し、下部を均一に冷却した後、前縁
部の冷却蒸気用の通路１０Ａに入り、前縁部を冷却して
下方へ流れて次の通路１０Ｂに入り、一部は下方の内側
シュラウド２１の蒸気溜まり２４へ入り、インピンジ板
２５の多数の穴より内側シュラウド２１に向け蒸気を噴
出させ、内側シュラウド２１の翼下部を均一に冷却して
通路１０Ｄの蒸気と共に蒸気出口１２から回収される。
線で示すように外側シュラウド１へ蒸気供給口５から流
入し、インピンジ板８に衝突し、多数の穴よりシュラウ
ド１の翼下部に流入し、下部を均一に冷却した後、前縁
部の冷却蒸気用の通路１０Ａに入り、前縁部を冷却して
下方へ流れて次の通路１０Ｂに入り、一部は下方の内側
シュラウド２１の蒸気溜まり２４へ入り、インピンジ板
２５の多数の穴より内側シュラウド２１に向け蒸気を噴
出させ、内側シュラウド２１の翼下部を均一に冷却して
通路１０Ｄの蒸気と共に蒸気出口１２から回収される。
【００３１】通路１０Ｂに入った蒸気は上方へ流れる過
程でこの部分を冷却し、上部より次の通路１０Ｃに入
り、同様に１０Ｄ〜と流れ、通路１０Ｄでは上方の蒸気
出口１２より図示してない蒸気回収用の通路に流れて回
収される。このように、蒸気により静翼内部及び外側シ
ュラウド１、内側シュラウド２１の翼の位置する部分が
冷却され、その蒸気は回収され、再び蒸気供給源へ戻さ
れる。
程でこの部分を冷却し、上部より次の通路１０Ｃに入
り、同様に１０Ｄ〜と流れ、通路１０Ｄでは上方の蒸気
出口１２より図示してない蒸気回収用の通路に流れて回
収される。このように、蒸気により静翼内部及び外側シ
ュラウド１、内側シュラウド２１の翼の位置する部分が
冷却され、その蒸気は回収され、再び蒸気供給源へ戻さ
れる。
【００３２】一方、外側シュラウド１の冷却空気供給口
６からは図示してない空気通路を介して冷却空気が外側
シュラウド１内に導入され、外側シュラウド１の外周囲
に設けられた空気通路を通り、図１の点線の矢印で示す
ように流れて外側シュラウド１の周辺を冷却し、空気通
路９を通り、反対側へ放出される。このように、外側シ
ュラウド１の翼の位置する主要部は蒸気で冷却し、蒸気
の通りにくい周辺部は冷却空気を流し、高圧空気の圧力
差により外側シュラウド１周辺の細部を冷却するもので
ある。
６からは図示してない空気通路を介して冷却空気が外側
シュラウド１内に導入され、外側シュラウド１の外周囲
に設けられた空気通路を通り、図１の点線の矢印で示す
ように流れて外側シュラウド１の周辺を冷却し、空気通
路９を通り、反対側へ放出される。このように、外側シ
ュラウド１の翼の位置する主要部は蒸気で冷却し、蒸気
の通りにくい周辺部は冷却空気を流し、高圧空気の圧力
差により外側シュラウド１周辺の細部を冷却するもので
ある。
【００３３】又、内側シュラウド２１の冷却空気供給口
２６からも冷却空気が導入され、同様に内側シュラウド
２１の周辺部に点線の矢印で図示するように流れ、周辺
部を冷却して後方の空気出口２７より外部に放出され
る。このように内側シュラウド２１においても、翼の位
置する下面は蒸気により冷却し、蒸気の通りにくい周辺
部は、外側シュラウド１と同様に冷却空気を流し、冷却
するものである。
２６からも冷却空気が導入され、同様に内側シュラウド
２１の周辺部に点線の矢印で図示するように流れ、周辺
部を冷却して後方の空気出口２７より外部に放出され
る。このように内側シュラウド２１においても、翼の位
置する下面は蒸気により冷却し、蒸気の通りにくい周辺
部は、外側シュラウド１と同様に冷却空気を流し、冷却
するものである。
【００３４】更に、冷却空気供給口７からは後縁の通路
１０Ｅへ冷却空気を導き、上部より下方へ流すと共に後
縁の穴より吹出して後縁のフィンを冷却し、冷却後の残
りの空気は内側シュラウド２１の下部へ流出する。この
ように、後縁の細い通路部分で蒸気の通しにくい部分に
は冷却空気を通して冷却する。
１０Ｅへ冷却空気を導き、上部より下方へ流すと共に後
縁の穴より吹出して後縁のフィンを冷却し、冷却後の残
りの空気は内側シュラウド２１の下部へ流出する。この
ように、後縁の細い通路部分で蒸気の通しにくい部分に
は冷却空気を通して冷却する。
【００３５】図３は上記に説明の外側シュラウド１の平
面図であり、前述のように図１に示す冷却空気供給口６
より流入した冷却空気５０はそれぞれ両端側の空気通路
６ａ，６ｂを通り、両端部を冷却して後縁側のフィルム
冷却穴となる空気通路９（図３では端部で各々１つであ
るが、全体に多数個設けても良い）より流出し、フィル
ム冷却を行う。図１に示す冷却空気供給口７より供給さ
れた冷却空気は、スリット２９に入り、ここから後縁の
通路１０Ｅ内へ流入する。又、蒸気は前述したように蒸
気供給口５から供給され、蒸気蓋３，４の下部に流入
し、外側シュラウド１の内面を冷却した後、回収され
る。
面図であり、前述のように図１に示す冷却空気供給口６
より流入した冷却空気５０はそれぞれ両端側の空気通路
６ａ，６ｂを通り、両端部を冷却して後縁側のフィルム
冷却穴となる空気通路９（図３では端部で各々１つであ
るが、全体に多数個設けても良い）より流出し、フィル
ム冷却を行う。図１に示す冷却空気供給口７より供給さ
れた冷却空気は、スリット２９に入り、ここから後縁の
通路１０Ｅ内へ流入する。又、蒸気は前述したように蒸
気供給口５から供給され、蒸気蓋３，４の下部に流入
し、外側シュラウド１の内面を冷却した後、回収され
る。
【００３６】図４は図３におけるＡ−Ａ断面図であり、
前述のように蒸気蓋３，４とリブ５１とで仕切られた蒸
気室５２ａ，５２ｂとを有し、蒸気は蒸気室５２ａより
流入し、翼内部を通って回収側の蒸気室５２ｂ内へ流入
する。蒸気室５２ａ，５２ｂ内に入った蒸気はインピン
ジ板８に当り、インピンジ板８に設けられた多数の穴よ
り下部に噴出し、外側シュラウド内面を均一に冷却する
ことができる。又、冷却空気は前述の通り、スリット２
９より後縁の通路１０Ｅに入ると共に、一部は空気通路
９より流出し、フィルム冷却を行う。
前述のように蒸気蓋３，４とリブ５１とで仕切られた蒸
気室５２ａ，５２ｂとを有し、蒸気は蒸気室５２ａより
流入し、翼内部を通って回収側の蒸気室５２ｂ内へ流入
する。蒸気室５２ａ，５２ｂ内に入った蒸気はインピン
ジ板８に当り、インピンジ板８に設けられた多数の穴よ
り下部に噴出し、外側シュラウド内面を均一に冷却する
ことができる。又、冷却空気は前述の通り、スリット２
９より後縁の通路１０Ｅに入ると共に、一部は空気通路
９より流出し、フィルム冷却を行う。
【００３７】上記に説明の実施の形態のガスタービン冷
却静翼によれば、静翼内部には蒸気を通し、通路１０Ａ
〜１０Ｄによるサーペンタイン冷却系を構成し、タービ
ュレータ１１を設けて蒸気冷却の効率を高め、更に外側
シュラウド１と内側シュラウド２１の翼の位置する主要
部にもインピンジ板８，２５を設けて蒸気によるインピ
ンジ冷却する方式とする。
却静翼によれば、静翼内部には蒸気を通し、通路１０Ａ
〜１０Ｄによるサーペンタイン冷却系を構成し、タービ
ュレータ１１を設けて蒸気冷却の効率を高め、更に外側
シュラウド１と内側シュラウド２１の翼の位置する主要
部にもインピンジ板８，２５を設けて蒸気によるインピ
ンジ冷却する方式とする。
【００３８】更に、蒸気の通りにくい外側シュラウド１
と内側シュラウド２１の周辺部、及び後縁フィンの通路
１０Ｅには冷却空気を通し、高圧空気の圧力差により細
部の冷却を行う方式とし、蒸気冷却と空気冷却を併用さ
せるようにしたものである。このために従来の空気冷却
のみの方式と比べ、冷却空気量を大幅に削減し、圧縮機
やクーラの動力も少くてすむことからガスタービンの性
能が向上するものである。
と内側シュラウド２１の周辺部、及び後縁フィンの通路
１０Ｅには冷却空気を通し、高圧空気の圧力差により細
部の冷却を行う方式とし、蒸気冷却と空気冷却を併用さ
せるようにしたものである。このために従来の空気冷却
のみの方式と比べ、冷却空気量を大幅に削減し、圧縮機
やクーラの動力も少くてすむことからガスタービンの性
能が向上するものである。
【００３９】
【発明の効果】本発明の（１）は、外側シュラウドと内
側シュラウドとの間に翼を有するガスタービンの冷却静
翼であって、前記外側シュラウド、内側シュラウド及び
翼内部にはそれぞれ蒸気通路と空気通路とを設け、前記
蒸気通路は前記外側及び内側シュラウドの翼の位置する
中央部と翼内部に設け、前記空気通路は前記外側及び内
側シュラウドの周辺部と翼の後縁に設けたことを特徴と
しているので、従来の空気冷却のみの場合よりも冷却空
気量が大幅に削減することができ、そのために圧縮機や
クーラの容量も小さくでき、ガスタービンの性能を向上
することができる。
側シュラウドとの間に翼を有するガスタービンの冷却静
翼であって、前記外側シュラウド、内側シュラウド及び
翼内部にはそれぞれ蒸気通路と空気通路とを設け、前記
蒸気通路は前記外側及び内側シュラウドの翼の位置する
中央部と翼内部に設け、前記空気通路は前記外側及び内
側シュラウドの周辺部と翼の後縁に設けたことを特徴と
しているので、従来の空気冷却のみの場合よりも冷却空
気量が大幅に削減することができ、そのために圧縮機や
クーラの容量も小さくでき、ガスタービンの性能を向上
することができる。
【００４０】又、本発明の（１）は、前記蒸気通路は前
記外側及び内側シュラウドの翼の位置する中央部と翼内
部に設け、前記空気通路は前記外側及び内側シュラウド
の周辺部と翼の後縁に設けたことを特徴としているの
で、蒸気冷却をする際に蒸気の通りにくい細部、例え
ば、外側，内側シュラウドの周辺部や翼の後縁部は比較
的圧力の高い空気により冷却するため全体として効果的
に静翼の冷却がなされる。
記外側及び内側シュラウドの翼の位置する中央部と翼内
部に設け、前記空気通路は前記外側及び内側シュラウド
の周辺部と翼の後縁に設けたことを特徴としているの
で、蒸気冷却をする際に蒸気の通りにくい細部、例え
ば、外側，内側シュラウドの周辺部や翼の後縁部は比較
的圧力の高い空気により冷却するため全体として効果的
に静翼の冷却がなされる。
【００４１】本発明の（２）は、（１）の発明におい
て、前記外側シュラウドの内部はリブで蒸気流入側と蒸
気流出側に２分割されており、前記蒸気は前記外側シュ
ラウドの前記蒸気流入側から導入し、同シュラウド内部
を通り、翼内部に連通する通路を通ると共に、蒸気の一
部は前記内側シュラウド内に入り、翼内部を上方へ流れ
て前記外側シュラウドの前記蒸気流出側の蒸気出口より
回収されることを特徴としているので、外側シュラウド
より導入された蒸気は外側，内側シュラウド及び翼を冷
却後、再び外側シュラウドから回収されて蒸気の有効利
用がなされ、かつ、翼の外部への蒸気のもれによるドレ
ン等の影響が回避される。
て、前記外側シュラウドの内部はリブで蒸気流入側と蒸
気流出側に２分割されており、前記蒸気は前記外側シュ
ラウドの前記蒸気流入側から導入し、同シュラウド内部
を通り、翼内部に連通する通路を通ると共に、蒸気の一
部は前記内側シュラウド内に入り、翼内部を上方へ流れ
て前記外側シュラウドの前記蒸気流出側の蒸気出口より
回収されることを特徴としているので、外側シュラウド
より導入された蒸気は外側，内側シュラウド及び翼を冷
却後、再び外側シュラウドから回収されて蒸気の有効利
用がなされ、かつ、翼の外部への蒸気のもれによるドレ
ン等の影響が回避される。
【００４２】又、本発明の（２）は、前記外側シュラウ
ドの内部はリブで蒸気流入側と蒸気流出側に２分割され
ているので、蒸気供給側、回収側が簡素化されると共に
蒸気冷却が効率良くなされる。
ドの内部はリブで蒸気流入側と蒸気流出側に２分割され
ているので、蒸気供給側、回収側が簡素化されると共に
蒸気冷却が効率良くなされる。
【００４３】
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービン冷却
静翼の斜視図である。
静翼の斜視図である。
【図２】図１に示す冷却静翼の断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係るガスタービン冷却
静翼の外側シュラウドの平面図である。
静翼の外側シュラウドの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】従来の冷却静翼の斜視図である。
【図６】図５に示す従来の冷却静翼の断面図である。
【図７】従来の他の方式の冷却静翼の縦断面図である。
【図８】図７に示す従来の冷却静翼の断面図である。
１ 外側シュラウド ２ シール空気供給チューブ ３，４，２２，２３ 蒸気蓋 ５ 蒸気供給口 ６，７ 冷却空気供給口 ８，２５ インピンジ板 ９ 空気空路 １０Ａ〜１０Ｅ 通路 １１ タービュレータ ２１ 内側シュラウド ２４ 蒸気溜まり ２７ 空気出口 ２８ａ，２８ｂ 蒸気室 ５２ａ，５２ｂ 蒸気室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒瀬 謙一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 村田 英樹 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 福野 宏紀 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (56)参考文献 特開 平６−257405（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177406（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−115702（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−240003（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241902（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 9/02
Claims (2)
- 【請求項１】 外側シュラウドと内側シュラウドとの間
に翼を有するガスタービンの冷却静翼であって、前記外
側シュラウド、内側シュラウド及び翼内部にはそれぞれ
蒸気通路と空気通路とを設け、前記蒸気通路は前記外側
及び内側シュラウドの翼の位置する中央部と翼内部に設
け、前記空気通路は前記外側及び内側シュラウドの周辺
部と翼の後縁に設けたことを特徴とするガスタービン冷
却静翼。 - 【請求項２】 前記外側シュラウドの内部はリブで蒸気
流入側と蒸気流出側に２分割されており、前記蒸気は前
記外側シュラウドの前記蒸気流入側から導入し、同シュ
ラウド内部を通り、翼内部に連通する通路を通ると共
に、蒸気の一部は前記内側シュラウド内に入り、翼内部
を上方へ流れて前記外側シュラウドの前記蒸気流出側の
蒸気出口より回収されることを特徴とする請求項１記載
のガスタービン冷却静翼。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP11384297A JP3316415B2 (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | ガスタービン冷却静翼 |
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| CA002260230A CA2260230C (en) | 1997-05-01 | 1998-04-28 | Cooled stationary blade of a gas turbine |
| PCT/JP1998/001959 WO1998050685A1 (fr) | 1997-05-01 | 1998-04-28 | Pale stationnaire servant au refroidissement d'une turbine a gaz |
| US09/202,594 US6092983A (en) | 1997-05-01 | 1998-04-28 | Gas turbine cooling stationary blade |
| EP98917727A EP0911489B1 (en) | 1997-05-01 | 1998-04-28 | Gas turbine cooling stationary blade |
| DE69825232T DE69825232T2 (de) | 1997-05-01 | 1998-04-28 | Kühlung einer statorschaufel bei einer gasturbine |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH10306705A JPH10306705A (ja) | 1998-11-17 |
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ID=14622428
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3316415B2 (ja) |
| CA (1) | CA2260230C (ja) |
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| WO (1) | WO1998050685A1 (ja) |
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