JP3416447B2 - ガスタービンの翼冷却空気供給システム - Google Patents
ガスタービンの翼冷却空気供給システムInfo
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- 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
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
-
- 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
- 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
- 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
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- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/221—Improvement of heat transfer
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- 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の翼を
空気で効果的に冷却する翼冷却空気供給システムに関
し、特に、ロータを蒸気冷却する場合に動翼を空気冷却
可能とするものである。
空気で効果的に冷却する翼冷却空気供給システムに関
し、特に、ロータを蒸気冷却する場合に動翼を空気冷却
可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の一般的なガスタービンの内
部の断面図で、動翼への冷却空気の流れを示している。
図４において、５０は静翼で５１が外側シュラウド、５
２が内側シュラウドである。６０は動翼であり、タービ
ンディスク６１の翼根部６２に取付けられて静翼５０の
間で回転する。
部の断面図で、動翼への冷却空気の流れを示している。
図４において、５０は静翼で５１が外側シュラウド、５
２が内側シュラウドである。６０は動翼であり、タービ
ンディスク６１の翼根部６２に取付けられて静翼５０の
間で回転する。
【０００３】上記の静翼５０、動翼６０からなるガスタ
ービンの動翼６０は空気で冷却されており、ロータ冷却
空気の一部で冷却される。即ち、ロータディスク翼根部
６２にはラジアルホール６５があけられており、ロータ
冷却空気１００は各ディスクキャビティ６４に導かれ、
ラジアルホール６５を通りプラットフォーム６３の下部
まで導かれ、動翼６０に供給される。
ービンの動翼６０は空気で冷却されており、ロータ冷却
空気の一部で冷却される。即ち、ロータディスク翼根部
６２にはラジアルホール６５があけられており、ロータ
冷却空気１００は各ディスクキャビティ６４に導かれ、
ラジアルホール６５を通りプラットフォーム６３の下部
まで導かれ、動翼６０に供給される。
【０００４】図３は上記の構成のガスタービンにおける
静翼と動翼の詳細図である。図３において、５０は静翼
で、外側シュラウド５１と内側シュラウド５２を有し、
内部には軸方向に空気管５３が貫通しており、シール用
空気１１０が外側シュラウド５１側からキャビティ５４
に導かれ、穴５７を通って通路５６へ流出している。通
路５６内の圧力は燃焼ガス通路より高め、一部を燃焼ガ
ス通路へ放出し、高温ガスの侵入を防いでいる。なお、
５５はラビリンスシールであり、同じく高温ガスのシー
ル用である。
静翼と動翼の詳細図である。図３において、５０は静翼
で、外側シュラウド５１と内側シュラウド５２を有し、
内部には軸方向に空気管５３が貫通しており、シール用
空気１１０が外側シュラウド５１側からキャビティ５４
に導かれ、穴５７を通って通路５６へ流出している。通
路５６内の圧力は燃焼ガス通路より高め、一部を燃焼ガ
ス通路へ放出し、高温ガスの侵入を防いでいる。なお、
５５はラビリンスシールであり、同じく高温ガスのシー
ル用である。
【０００５】動翼６０への冷却空気は、前述のようにロ
ータ冷却空気１００をディスクキャビティ６４内へ導
き、ロータディスク翼根部６２内部に貫通したラジアル
ホール６５を通り、プラットフォーム６３下部でシール
プレート６６で囲まれたシャンク部６１へ導き、ここか
ら動翼６０の冷却用通路へ供給される。又、ロータ冷却
空気の一部を用いる代りに圧縮機からの空気をクーラを
通して冷却し、ディスクキャビティ６４へ導くことも行
なわれている。
ータ冷却空気１００をディスクキャビティ６４内へ導
き、ロータディスク翼根部６２内部に貫通したラジアル
ホール６５を通り、プラットフォーム６３下部でシール
プレート６６で囲まれたシャンク部６１へ導き、ここか
ら動翼６０の冷却用通路へ供給される。又、ロータ冷却
空気の一部を用いる代りに圧縮機からの空気をクーラを
通して冷却し、ディスクキャビティ６４へ導くことも行
なわれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来のガ
スタービンの翼の冷却は空気冷却であり、特に動翼にお
いてはロータ冷却空気の一部を導き、冷却している。近
年、空気の代りに蒸気による冷却方式が研究されてお
り、ロータ系の冷却を蒸気で行う場合には、冷却用の空
気がロータから得ることができないため、従来の構造で
は動翼の空気冷却ができないことになる。
スタービンの翼の冷却は空気冷却であり、特に動翼にお
いてはロータ冷却空気の一部を導き、冷却している。近
年、空気の代りに蒸気による冷却方式が研究されてお
り、ロータ系の冷却を蒸気で行う場合には、冷却用の空
気がロータから得ることができないため、従来の構造で
は動翼の空気冷却ができないことになる。
【０００７】また、静翼においては、図３で説明したよ
うに、シール用空気を翼の内部を貫通する空気管５３か
ら静翼のキャビティ５４に吹き出し、キャビティ５４内
部を高圧に保持して通路５６の圧力を燃焼ガス通路圧力
より高くすることにより翼内部への高温ガスの侵入を防
いでいる。すなわちキャビティ５４に吹き出した空気は
穴５７及び通路５６を通り、高温燃焼ガス通路へ一部を
流出しており、この空気量が増加すると、ガスタービン
の効率低下につながる。
うに、シール用空気を翼の内部を貫通する空気管５３か
ら静翼のキャビティ５４に吹き出し、キャビティ５４内
部を高圧に保持して通路５６の圧力を燃焼ガス通路圧力
より高くすることにより翼内部への高温ガスの侵入を防
いでいる。すなわちキャビティ５４に吹き出した空気は
穴５７及び通路５６を通り、高温燃焼ガス通路へ一部を
流出しており、この空気量が増加すると、ガスタービン
の効率低下につながる。
【０００８】そこで、本発明の第１の課題は、動翼の冷
却用空気をロータ冷却用空気の一部を用いるのではな
く、静翼から導いて動翼に供給するようにし、ロータの
冷却に蒸気冷却方式を採用した場合においても、動翼の
空気冷却を可能とすることにある。
却用空気をロータ冷却用空気の一部を用いるのではな
く、静翼から導いて動翼に供給するようにし、ロータの
冷却に蒸気冷却方式を採用した場合においても、動翼の
空気冷却を可能とすることにある。
【０００９】又、上記に加えて、静翼のシール用の空気
の供給を効果的に行う構造のガスタービンの翼冷却空気
供給システムを提供することにある。
の供給を効果的に行う構造のガスタービンの翼冷却空気
供給システムを提供することにある。
【００１０】更に、本発明の第２の課題は、静翼から動
翼に冷却空気を供給するのは第１の課題と同じである
が、この空気供給系統からの冷却空気をシール用の空気
として利用すると共に動翼の冷却を行うことができるガ
スタービンの翼冷却空気供給システムを提供することに
ある。
翼に冷却空気を供給するのは第１の課題と同じである
が、この空気供給系統からの冷却空気をシール用の空気
として利用すると共に動翼の冷却を行うことができるガ
スタービンの翼冷却空気供給システムを提供することに
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は前述
の第１、第２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。
の第１、第２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。
【００１２】（１）翼根部を介してロータに取付けた複
数の動翼と、同動翼に交互に配置され、外側、内側シュ
ラウドを有し、同内側シュラウドの下部にシール用キャ
ビティを、同シール用キャビティの下部にシールボック
スを有する複数の静翼とを有するガスタービンの翼冷却
空気供給システムであって；前記静翼を外側シュラウド
から内側シュラウドに向って貫通し、前記シールボック
スに挿入された空気管と；前記動翼の翼根部に設けら
れ、冷却空気を前記動翼へ導く動翼側冷却空気導入部
と；前記シールボックスに設けられ、前記空気管と連通
すると共に前記動翼側冷却空気導入部の入口に向って開
放する冷却空気通路とを具備してなり；前記空気管に冷
却空気を送り、前記冷却空気通路から前記動翼側冷却空
気導入部の入口に向って冷却空気を吹出し、同動翼側冷
却空気導入部より前記動翼に送ると共に、前記静翼の外
側シュラウド側より供給される冷却空気のうち前記空気
管に供給される空気は全量を前記動翼に供給し、前記静
翼を冷却する空気のうち、前縁部通路に供給される冷却
空気は前記静翼のキャビティに送り、シール用空気とす
ることを特徴とするガスタービンの翼冷却空気供給シス
テム。
数の動翼と、同動翼に交互に配置され、外側、内側シュ
ラウドを有し、同内側シュラウドの下部にシール用キャ
ビティを、同シール用キャビティの下部にシールボック
スを有する複数の静翼とを有するガスタービンの翼冷却
空気供給システムであって；前記静翼を外側シュラウド
から内側シュラウドに向って貫通し、前記シールボック
スに挿入された空気管と；前記動翼の翼根部に設けら
れ、冷却空気を前記動翼へ導く動翼側冷却空気導入部
と；前記シールボックスに設けられ、前記空気管と連通
すると共に前記動翼側冷却空気導入部の入口に向って開
放する冷却空気通路とを具備してなり；前記空気管に冷
却空気を送り、前記冷却空気通路から前記動翼側冷却空
気導入部の入口に向って冷却空気を吹出し、同動翼側冷
却空気導入部より前記動翼に送ると共に、前記静翼の外
側シュラウド側より供給される冷却空気のうち前記空気
管に供給される空気は全量を前記動翼に供給し、前記静
翼を冷却する空気のうち、前縁部通路に供給される冷却
空気は前記静翼のキャビティに送り、シール用空気とす
ることを特徴とするガスタービンの翼冷却空気供給シス
テム。
【００１３】
【００１４】（２）翼根部を介してロータに取付けた複
数の動翼と、同動翼に交互に配置され、外側、内側シュ
ラウドを有し、同内側シュラウドの下部にシール用キャ
ビティを、同シール用キャビティの下部にシールボック
スを有する複数の静翼とを有するガスタービンの翼冷却
空気供給システムであって；前記静翼を外側シュラウド
から内側シュラウドに向って貫通し、前記キャビティに
連通する空気通路と；前記動翼の翼根部に設けられ、冷
却空気を前記動翼へ導く動翼側冷却空気通路と；前記シ
ールボックスに設けられ、前記キャビティと前記動翼側
冷却空気通路とを接続するシールボックス側冷却空気通
路とを具備してなり、前記静翼の空気通路に冷却空気を
送り、前記キャビティを燃焼ガス通路より高圧にすると
共に、前記動翼側冷却空気通路に冷却空気を通して前記
動翼に送ることを特徴とするガスタービンの翼冷却空気
供給システム。
数の動翼と、同動翼に交互に配置され、外側、内側シュ
ラウドを有し、同内側シュラウドの下部にシール用キャ
ビティを、同シール用キャビティの下部にシールボック
スを有する複数の静翼とを有するガスタービンの翼冷却
空気供給システムであって；前記静翼を外側シュラウド
から内側シュラウドに向って貫通し、前記キャビティに
連通する空気通路と；前記動翼の翼根部に設けられ、冷
却空気を前記動翼へ導く動翼側冷却空気通路と；前記シ
ールボックスに設けられ、前記キャビティと前記動翼側
冷却空気通路とを接続するシールボックス側冷却空気通
路とを具備してなり、前記静翼の空気通路に冷却空気を
送り、前記キャビティを燃焼ガス通路より高圧にすると
共に、前記動翼側冷却空気通路に冷却空気を通して前記
動翼に送ることを特徴とするガスタービンの翼冷却空気
供給システム。
【００１５】本発明の（１）においては、冷却空気は静
翼の空気管から供給され、シールボックスに設けた冷却
空気通路から動翼側の冷却空気導入部の入口に吹出し、
冷却空気導入部より動翼に導かれるが、この冷却空気は
静翼から高圧、低温のまま直接動翼に供給できるので、
動翼の空気冷却をロータ冷却空気の一部で冷却する従来
の空気冷却と同様に動翼を効果的に冷却できる。このよ
うな翼冷却空気供給システムはロータを蒸気冷却するガ
スタービンにおいても翼の空気冷却として適用できる。
翼の空気管から供給され、シールボックスに設けた冷却
空気通路から動翼側の冷却空気導入部の入口に吹出し、
冷却空気導入部より動翼に導かれるが、この冷却空気は
静翼から高圧、低温のまま直接動翼に供給できるので、
動翼の空気冷却をロータ冷却空気の一部で冷却する従来
の空気冷却と同様に動翼を効果的に冷却できる。このよ
うな翼冷却空気供給システムはロータを蒸気冷却するガ
スタービンにおいても翼の空気冷却として適用できる。
【００１６】また、空気管からの冷却空気は全量が動翼
の冷却に用いられ、静翼のシール用空気は静翼の前縁部
に別に通して前縁部を冷却した後、キャビティの加圧に
用いられるので、上記の効果に加えて、冷却空気の有効
活用がなされる。
の冷却に用いられ、静翼のシール用空気は静翼の前縁部
に別に通して前縁部を冷却した後、キャビティの加圧に
用いられるので、上記の効果に加えて、冷却空気の有効
活用がなされる。
【００１７】更に、本発明の（２）の発明においては、
静翼の空気通路から供給された冷却空気はまずキャビテ
ィに流入し、キャビティ内を燃焼ガス通路よりも高圧に
した後、動翼側冷却空気通路に導かれ、動翼に供給され
るので、冷却空気が有効活用され、結果的に動翼、静翼
間から燃焼ガス通路に逃げる空気量を少くすることがで
きる。このような翼の冷却空気供給システムは（１）の
発明と同様にロータを蒸気冷却するガスタービンにおい
ても翼の空気冷却として適用できる。
静翼の空気通路から供給された冷却空気はまずキャビテ
ィに流入し、キャビティ内を燃焼ガス通路よりも高圧に
した後、動翼側冷却空気通路に導かれ、動翼に供給され
るので、冷却空気が有効活用され、結果的に動翼、静翼
間から燃焼ガス通路に逃げる空気量を少くすることがで
きる。このような翼の冷却空気供給システムは（１）の
発明と同様にロータを蒸気冷却するガスタービンにおい
ても翼の空気冷却として適用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基いて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の第１形態に係るガスタービンの翼冷却空気供給システ
ムを適用した翼部の断面図である。
て図面に基いて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の第１形態に係るガスタービンの翼冷却空気供給システ
ムを適用した翼部の断面図である。
【００１９】図１において、１０は静翼であり、外側シ
ュラウド１１と内側シュラウド１２を有し、１３は翼内
部を貫通する空気管で冷却用空気１００を導く。１４は
内側シュラウド１２下部のキャビティで、内部には空気
管１３と接続するチューブ１３ａがキャビティ内部と密
閉して通過している。１５はシールボックスで、ラビリ
ンスシール１５ａを支持している。１６ａ，１６ｂは内
側シュラウド１２の両端部のシール部１２ａ，１２ｂと
で形成される通路、１７はシールボックス１５に貫通し
て設けられ、キャビティ１４と通路１６ａとを連通する
空気穴、１８はシールボックス１５に設けられ、空気管
１３と連接するチューブ１３ａと動翼側の冷却空気室２
４とを連通する冷却空気通路、１９Ａはシール用空気通
路で外側シュラウド１１から空気１０１を導くもの、１
９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ，１９Ｆは空気通路でサ
ーペンタイン冷却流路を形成している。
ュラウド１１と内側シュラウド１２を有し、１３は翼内
部を貫通する空気管で冷却用空気１００を導く。１４は
内側シュラウド１２下部のキャビティで、内部には空気
管１３と接続するチューブ１３ａがキャビティ内部と密
閉して通過している。１５はシールボックスで、ラビリ
ンスシール１５ａを支持している。１６ａ，１６ｂは内
側シュラウド１２の両端部のシール部１２ａ，１２ｂと
で形成される通路、１７はシールボックス１５に貫通し
て設けられ、キャビティ１４と通路１６ａとを連通する
空気穴、１８はシールボックス１５に設けられ、空気管
１３と連接するチューブ１３ａと動翼側の冷却空気室２
４とを連通する冷却空気通路、１９Ａはシール用空気通
路で外側シュラウド１１から空気１０１を導くもの、１
９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ，１９Ｆは空気通路でサ
ーペンタイン冷却流路を形成している。
【００２０】２０は図示省略の動翼であり、２１はシャ
ンク部、２２はロータディスク翼根部で、２２ａの突起
部を有し、静翼のシールボックス１５との間でシール部
２８を形成している。２３はプラットフォーム、２４は
翼根部２２において突出部２２ａ、シール部２８、静翼
のシールボックス１５及びラビリンスシール１５ａとで
形成された冷却空気室であり、静翼側のシールボックス
１５に設けられた冷却空気通路１８と連通している。
ンク部、２２はロータディスク翼根部で、２２ａの突起
部を有し、静翼のシールボックス１５との間でシール部
２８を形成している。２３はプラットフォーム、２４は
翼根部２２において突出部２２ａ、シール部２８、静翼
のシールボックス１５及びラビリンスシール１５ａとで
形成された冷却空気室であり、静翼側のシールボックス
１５に設けられた冷却空気通路１８と連通している。
【００２１】２５はロータディスク翼根部２２に設けら
れたラジアルホールで、冷却空気室２４と翼根部２２及
びシャンク部２１に形成された空気溜り２７に連通して
いる。このように、冷却空気室２４、ラジアルホール２
５、空気溜り２７で空気導入部を構成している。２６は
プラットフォーム２３下部のシールプレートで、静翼側
のシール部１２ｂとで通路１６ｂを形成している。な
お、静翼１０の通路１９Ａ〜１９Ｆの内部の７０は、冷
却空気流に乱れを与え、熱伝達率を向上させるためのタ
ービュレータである。
れたラジアルホールで、冷却空気室２４と翼根部２２及
びシャンク部２１に形成された空気溜り２７に連通して
いる。このように、冷却空気室２４、ラジアルホール２
５、空気溜り２７で空気導入部を構成している。２６は
プラットフォーム２３下部のシールプレートで、静翼側
のシール部１２ｂとで通路１６ｂを形成している。な
お、静翼１０の通路１９Ａ〜１９Ｆの内部の７０は、冷
却空気流に乱れを与え、熱伝達率を向上させるためのタ
ービュレータである。
【００２２】上記の実施の第１形態において、ロータの
冷却は蒸気で行なわれており、蒸気キャビティ２００を
有し、ここからの蒸気でロータが冷却される。静翼１０
と動翼２０は空気冷却であり、まず空気１０１の一部は
外側シュラウド１１から前縁側の通路１９Ａより翼内に
流入し、前縁を冷却すると共にキャビティ１４に吹き出
し、シールボックス１５の空気穴１７を通り、所定の圧
力以上で通路１６ａを通り、シール部１２ａを通過し高
温ガス通路側に一部流出する。従って、このシール用空
気により燃焼ガス通路のロータ側は燃焼ガス通路の圧力
より高圧に保持されて高温ガスの燃焼ガス通路のロータ
側への侵入が防止される。
冷却は蒸気で行なわれており、蒸気キャビティ２００を
有し、ここからの蒸気でロータが冷却される。静翼１０
と動翼２０は空気冷却であり、まず空気１０１の一部は
外側シュラウド１１から前縁側の通路１９Ａより翼内に
流入し、前縁を冷却すると共にキャビティ１４に吹き出
し、シールボックス１５の空気穴１７を通り、所定の圧
力以上で通路１６ａを通り、シール部１２ａを通過し高
温ガス通路側に一部流出する。従って、このシール用空
気により燃焼ガス通路のロータ側は燃焼ガス通路の圧力
より高圧に保持されて高温ガスの燃焼ガス通路のロータ
側への侵入が防止される。
【００２３】又、空気１０１の残りは通路１９Ｂに入
り、１９Ｂの低部から１９Ｃを上昇し、以下順に１９
Ｄ，１９Ｅ，１９Ｆを通り一部後縁側から放出しながら
サーペンタイン冷却を行い、冷却後の高温となった空気
は通路１６ｂを通り、シール部１２ｂから後縁側のガス
流路へ流出する。
り、１９Ｂの低部から１９Ｃを上昇し、以下順に１９
Ｄ，１９Ｅ，１９Ｆを通り一部後縁側から放出しながら
サーペンタイン冷却を行い、冷却後の高温となった空気
は通路１６ｂを通り、シール部１２ｂから後縁側のガス
流路へ流出する。
【００２４】一方、冷却用空気１００は外側シュラウド
１１から空気管１３内に流入し、下部に連接されたチュ
ーブ１３ａを通り、更に冷却空気通路１８を通って冷却
空気室２４内に入り、高圧、低温の冷却空気として滞留
する。冷却空気室２４に入った冷却空気は動翼側のラジ
アルホール２５を通り、空気溜り２７に入り、プラット
フォーム２３から図示省略の動翼２０に設けられた冷却
用の空気通路に導かれ、動翼２０を空気冷却する。
１１から空気管１３内に流入し、下部に連接されたチュ
ーブ１３ａを通り、更に冷却空気通路１８を通って冷却
空気室２４内に入り、高圧、低温の冷却空気として滞留
する。冷却空気室２４に入った冷却空気は動翼側のラジ
アルホール２５を通り、空気溜り２７に入り、プラット
フォーム２３から図示省略の動翼２０に設けられた冷却
用の空気通路に導かれ、動翼２０を空気冷却する。
【００２５】上記に説明の実施の第１形態においては、
動翼冷却用の空気は、静翼１０に設けられた空気管１
３、チューブ１３ａから専用に供給され、空気管１３、
チューブ１３ａは独立したルートであるので、高圧、低
温を維持したまま動翼１０に直接供給され、動翼１０の
冷却を効果的に行うことができる。
動翼冷却用の空気は、静翼１０に設けられた空気管１
３、チューブ１３ａから専用に供給され、空気管１３、
チューブ１３ａは独立したルートであるので、高圧、低
温を維持したまま動翼１０に直接供給され、動翼１０の
冷却を効果的に行うことができる。
【００２６】又、キャビティ１４内のシール空気は前縁
の通路１９Ａで独立して供給され、かつ、この通路１９
Ａは空気１０１により前縁部の冷却を行い、その後にシ
ール用として用いられるのでシール用、冷却用を兼用で
き、空気の有効活用を実現できる。
の通路１９Ａで独立して供給され、かつ、この通路１９
Ａは空気１０１により前縁部の冷却を行い、その後にシ
ール用として用いられるのでシール用、冷却用を兼用で
き、空気の有効活用を実現できる。
【００２７】このような特徴を有する実施の第１形態の
翼冷却空気供給システムは、ロータを蒸気冷却するガス
タービンの場合でも、翼、特に動翼１０に空気を供給す
ることができ、翼の空気冷却を可能にするものである。
翼冷却空気供給システムは、ロータを蒸気冷却するガス
タービンの場合でも、翼、特に動翼１０に空気を供給す
ることができ、翼の空気冷却を可能にするものである。
【００２８】図２は本発明の実施の第２形態に係る翼冷
却空気供給システムを適用した翼部の断面図である。図
２において、本実施の第２形態においては、静翼から動
翼の冷却用に供給された空気の一部を静翼のシール用の
空気にも活用できるようにし、空気を有効に活用して
動、静翼間から燃焼ガス通路に逃げる空気を少くした点
に特徴を有している。以下、これらの特徴につき説明す
る。
却空気供給システムを適用した翼部の断面図である。図
２において、本実施の第２形態においては、静翼から動
翼の冷却用に供給された空気の一部を静翼のシール用の
空気にも活用できるようにし、空気を有効に活用して
動、静翼間から燃焼ガス通路に逃げる空気を少くした点
に特徴を有している。以下、これらの特徴につき説明す
る。
【００２９】図２において、３０は静翼であり、外側シ
ュラウド３１と内側シュラウド３２とを有し、３３は翼
内部の空気通路である。なお、この空気通路３３は翼内
部に形成した通路でも、チューブを設けても良い。３４
はキャビティ、３５はシールボックスであり、動翼４０
との間をシールするラビリンスシール３５ａを支持して
いる。３６は通路、３７はシールボックス３５に設けら
れ、キャビティ３４と通路３６とを連通する空気通路、
３８ａ，３８ｂは静翼の内側シュラウド３２端部と動翼
のプラットフォーム４３端部間のシール、３９はラビリ
ンスシール３５ａと動翼のロータディスク翼根部４２と
の間に設けられたバッフル板４７との間に形成された空
気溜りである。
ュラウド３１と内側シュラウド３２とを有し、３３は翼
内部の空気通路である。なお、この空気通路３３は翼内
部に形成した通路でも、チューブを設けても良い。３４
はキャビティ、３５はシールボックスであり、動翼４０
との間をシールするラビリンスシール３５ａを支持して
いる。３６は通路、３７はシールボックス３５に設けら
れ、キャビティ３４と通路３６とを連通する空気通路、
３８ａ，３８ｂは静翼の内側シュラウド３２端部と動翼
のプラットフォーム４３端部間のシール、３９はラビリ
ンスシール３５ａと動翼のロータディスク翼根部４２と
の間に設けられたバッフル板４７との間に形成された空
気溜りである。
【００３０】４０は動翼であり、４１はプラットフォー
ム４３下部のシャンク部、４２はロータディスク翼根
部、４４，４５はそれぞれ冷却空気通路でロータディス
クに貫通して設けられ、空気溜り３９とロータディスク
翼根部４２の冷却空気通路４５に連通している。ロータ
ディスク翼根部４２及びシャンク部４１の空気通路部は
シールプレート４６でシールし、供給された冷却空気を
燃焼ガス通路に逃がさずに確実に翼４０へ供給される。
ム４３下部のシャンク部、４２はロータディスク翼根
部、４４，４５はそれぞれ冷却空気通路でロータディス
クに貫通して設けられ、空気溜り３９とロータディスク
翼根部４２の冷却空気通路４５に連通している。ロータ
ディスク翼根部４２及びシャンク部４１の空気通路部は
シールプレート４６でシールし、供給された冷却空気を
燃焼ガス通路に逃がさずに確実に翼４０へ供給される。
【００３１】上記の構成の実施の第２形態においては、
車室側からの冷却空気１００は空気通路３３を通り、翼
内からキャビティ３４に流入し、空気通路３７を通り所
定圧以上でラビリンスシール３５ａを通過して空気溜り
３９に入る。空気通路３７を通って流出した空気のう
ち、一部は通路３６を通り、高圧の燃焼ガス以上の圧力
となるとシール３８ａを通過して燃焼ガス通路へ流出す
る。これにより、キャビティ３４内は燃焼ガス通路より
高圧に保持されて高圧燃焼ガスの燃焼ガス通路のロータ
側への侵入を防止する。
車室側からの冷却空気１００は空気通路３３を通り、翼
内からキャビティ３４に流入し、空気通路３７を通り所
定圧以上でラビリンスシール３５ａを通過して空気溜り
３９に入る。空気通路３７を通って流出した空気のう
ち、一部は通路３６を通り、高圧の燃焼ガス以上の圧力
となるとシール３８ａを通過して燃焼ガス通路へ流出す
る。これにより、キャビティ３４内は燃焼ガス通路より
高圧に保持されて高圧燃焼ガスの燃焼ガス通路のロータ
側への侵入を防止する。
【００３２】空気溜り３９の冷却空気は冷却空気通路４
４，４５を通り、図示していないロータディスク翼根部
４２に設けられた通路を経由してシャンク部４１に入
り、動翼４０の冷却用通路へ供給され、動翼４０を冷却
し、冷却後の空気は燃焼ガス通路へ放出される。なお、
プラットフォーム４３下部の翼根部４２とシャンク部４
１の両側はシールプレート４６でシールされているので
冷却空気を燃焼ガス通路に逃がさずに確実に動翼４０に
供給することができる。
４，４５を通り、図示していないロータディスク翼根部
４２に設けられた通路を経由してシャンク部４１に入
り、動翼４０の冷却用通路へ供給され、動翼４０を冷却
し、冷却後の空気は燃焼ガス通路へ放出される。なお、
プラットフォーム４３下部の翼根部４２とシャンク部４
１の両側はシールプレート４６でシールされているので
冷却空気を燃焼ガス通路に逃がさずに確実に動翼４０に
供給することができる。
【００３３】上記に説明の実施の第２形態においては、
静翼３０の空気通路３３から供給された冷却空気は燃焼
ガス通路に逃すことなく、確実に動翼４０に供給し、動
翼４０を冷却することができると共に、空気通路３３の
冷却空気の一部をキャビティ３４に供給し、シール用空
気としても供給するので、シール用に専用に通路を設け
てキャビティ３４にシール用空気を送り、ほとんどの空
気を燃焼ガス通路に逃す方式と比べると燃焼ガス通路に
逃す空気量を少くすることができる。
静翼３０の空気通路３３から供給された冷却空気は燃焼
ガス通路に逃すことなく、確実に動翼４０に供給し、動
翼４０を冷却することができると共に、空気通路３３の
冷却空気の一部をキャビティ３４に供給し、シール用空
気としても供給するので、シール用に専用に通路を設け
てキャビティ３４にシール用空気を送り、ほとんどの空
気を燃焼ガス通路に逃す方式と比べると燃焼ガス通路に
逃す空気量を少くすることができる。
【００３４】また、このような実施の第２形態の翼冷却
空気供給システムにおいても、第１形態のシステムと同
様に、ロータを蒸気冷却するガスタービンの場合でも、
動翼４０に冷却空気を供給することができ、翼の空気冷
却を可能にするものである。
空気供給システムにおいても、第１形態のシステムと同
様に、ロータを蒸気冷却するガスタービンの場合でも、
動翼４０に冷却空気を供給することができ、翼の空気冷
却を可能にするものである。
【００３５】
【発明の効果】本発明の（１）は、翼根部を介してロー
タに取付けた複数の動翼と、同動翼に交互に配置され、
外側、内側シュラウドを有し、同内側シュラウドの下部
にシール用キャビティを、同シール用キャビティの下部
にシールボックスを有する複数の静翼とを有するガスタ
ービンの翼冷却空気供給システムであって；前記静翼を
外側シュラウドから内側シュラウドに向って貫通し、前
記シールボックスに挿入された空気管と；前記動翼の翼
根部に設けられ、冷却空気を前記動翼へ導く動翼側冷却
空気導入部と；前記シールボックスに設けられ、前記空
気管と連通すると共に前記動翼側冷却空気導入部の入口
に向って開放する冷却空気通路とを備えたことを特徴と
しているので、冷却空気は前記冷却空気通路から前記動
翼側冷却空気導入部の入口に向って吹出し、同動翼側冷
却空気導入部より動翼へ送られ、この空気は静翼から高
圧、低温のまま直接送られるため動翼の冷却効果を高め
ることができる。
タに取付けた複数の動翼と、同動翼に交互に配置され、
外側、内側シュラウドを有し、同内側シュラウドの下部
にシール用キャビティを、同シール用キャビティの下部
にシールボックスを有する複数の静翼とを有するガスタ
ービンの翼冷却空気供給システムであって；前記静翼を
外側シュラウドから内側シュラウドに向って貫通し、前
記シールボックスに挿入された空気管と；前記動翼の翼
根部に設けられ、冷却空気を前記動翼へ導く動翼側冷却
空気導入部と；前記シールボックスに設けられ、前記空
気管と連通すると共に前記動翼側冷却空気導入部の入口
に向って開放する冷却空気通路とを備えたことを特徴と
しているので、冷却空気は前記冷却空気通路から前記動
翼側冷却空気導入部の入口に向って吹出し、同動翼側冷
却空気導入部より動翼へ送られ、この空気は静翼から高
圧、低温のまま直接送られるため動翼の冷却効果を高め
ることができる。
【００３６】従って、ロータを蒸気冷却するガスタービ
ンの翼の空気冷却のシステムとして用いることができ
る。
ンの翼の空気冷却のシステムとして用いることができ
る。
【００３７】また、前記静翼の外側シュラウド側より供
給される冷却空気のうち前記空気管に供給される空気は
全量を前記動翼に供給し、前記静翼を冷却する空気のう
ち、前縁部通路に供給される冷却空気は前記静翼のキャ
ビティに送り、シール用空気とすることを特徴としてい
るので、空気管からの冷却空気は全量が動翼の冷却に用
いられ、静翼のシール用空気は静翼の前縁部に別に通し
て前縁部を冷却した後、キャビティの加圧に用いられ、
上記の効果に加えて、冷却空気の有効活用がなされる。
給される冷却空気のうち前記空気管に供給される空気は
全量を前記動翼に供給し、前記静翼を冷却する空気のう
ち、前縁部通路に供給される冷却空気は前記静翼のキャ
ビティに送り、シール用空気とすることを特徴としてい
るので、空気管からの冷却空気は全量が動翼の冷却に用
いられ、静翼のシール用空気は静翼の前縁部に別に通し
て前縁部を冷却した後、キャビティの加圧に用いられ、
上記の効果に加えて、冷却空気の有効活用がなされる。
【００３８】本発明の（２）は、前記（１）と同様の動
翼と静翼とを有するガスタービンの翼冷却空気供給シス
テムであって；前記静翼を外側シュラウドから内側シュ
ラウドに向って貫通し、前記キャビティに連通する空気
通路と；前記動翼の翼根部に設けられ、冷却空気を前記
動翼へ導く動翼側冷却空気通路と；前記シールボックス
に設けられ、前記キャビティと前記動翼側冷却空気通路
とを接続するシールボックス側冷却空気通路とを備えた
ことを特徴としているので、冷却空気がまずキャビティ
に流入し、キャビティ内を燃焼ガス通路よりも高圧にし
た後、動翼側冷却空気通路に導かれ、動翼に供給され、
冷却空気が有効活用され、結果的に動翼、静翼間から燃
焼ガス通路に逃げる空気量を少くすることができる。
翼と静翼とを有するガスタービンの翼冷却空気供給シス
テムであって；前記静翼を外側シュラウドから内側シュ
ラウドに向って貫通し、前記キャビティに連通する空気
通路と；前記動翼の翼根部に設けられ、冷却空気を前記
動翼へ導く動翼側冷却空気通路と；前記シールボックス
に設けられ、前記キャビティと前記動翼側冷却空気通路
とを接続するシールボックス側冷却空気通路とを備えた
ことを特徴としているので、冷却空気がまずキャビティ
に流入し、キャビティ内を燃焼ガス通路よりも高圧にし
た後、動翼側冷却空気通路に導かれ、動翼に供給され、
冷却空気が有効活用され、結果的に動翼、静翼間から燃
焼ガス通路に逃げる空気量を少くすることができる。
【００３９】従って、上記の（２）の発明も、上記の
（１）の発明と同様にロータを蒸気冷却するガスタービ
ンの翼の空気冷却のシステムとして用いることができ
る。
（１）の発明と同様にロータを蒸気冷却するガスタービ
ンの翼の空気冷却のシステムとして用いることができ
る。
【図１】本発明の実施の第１形態に係る翼冷却空気供給
システムを適用した静翼及び動翼翼根部の断面図であ
る。
システムを適用した静翼及び動翼翼根部の断面図であ
る。
【図２】本発明の実施の第２形態に係る翼冷却空気供給
システムを適用した静翼と動翼翼根部の断面図である。
システムを適用した静翼と動翼翼根部の断面図である。
【図３】従来のガスタービンの動翼への冷却空気供給シ
ステムを適用した動翼の断面図である。
ステムを適用した動翼の断面図である。
【図４】従来のガスタービンの翼部の断面図で、動翼へ
の冷却空気の流れを示す。
の冷却空気の流れを示す。
１０，３０ 静翼
１１，３１ 外側シュラウド
１２，３２ 内側シュラウド
１３ 空気管
１４，３４ キャビティ
１５，３５ シールボックス
１６ａ，１６ｂ 通路
１７，３７ 空気通路
１８ 冷却空気通路
１９Ａ〜１９Ｆ 通路
２０，４０ 動翼
２１，４１ シャンク部
２２，４２ ロータディスク翼根部
２３，４３ プラットフォーム
２４ 冷却空気室
２５ ラジアルホール
２６，４６ シールプレート
２７，３９ 空気溜り
２８，３８ａ，３８ｂ シール
３３ 空気通路
３６ 通路
４４，４５ 冷却空気通路
１００ 冷却空気
２００ 蒸気キャビティ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｃ 7/18 Ｆ０２Ｃ 7/18 Ａ
(72)発明者 末永 潔
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研究所内
(56)参考文献 特開 平５−240064（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−247801（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−88002（ＪＰ，Ｕ)
特公 昭63−64601（ＪＰ，Ｂ１)
英国特許出願公開938247（ＧＢ，Ａ)
米国特許3945758（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01D 5/00 - 9/06
F02C 7/12 - 7/20
Claims (2)
- 【請求項１】 翼根部を介してロータに取付けた複数の
動翼と、同動翼に交互に配置され、外側、内側シュラウ
ドを有し、同内側シュラウドの下部にシール用キャビテ
ィを、同シール用キャビティの下部にシールボックスを
有する複数の静翼とを有するガスタービンの翼冷却空気
供給システムであって；前記静翼を外側シュラウドから
内側シュラウドに向って貫通し、前記シールボックスに
挿入された空気管と；前記動翼の翼根部に設けられ、冷
却空気を前記動翼へ導く動翼側冷却空気導入部と；前記
シールボックスに設けられ、前記空気管と連通すると共
に前記動翼側冷却空気導入部の入口に向って開放する冷
却空気通路とを具備してなり；前記空気管に冷却空気を
送り、前記冷却空気通路から前記動翼側冷却空気導入部
の入口に向って冷却空気を吹出し、同動翼側冷却空気導
入部より前記動翼に送ると共に、前記静翼の外側シュラ
ウド側より供給される冷却空気のうち前記空気管に供給
される空気は全量を前記動翼に供給し、前記静翼を冷却
する空気のうち、前縁部通路に供給される冷却空気は前
記静翼のキャビティに送り、シール用空気とすることを
特徴とするガスタービンの翼冷却空気供給システム。 - 【請求項２】 翼根部を介してロータに取付けた複数の
動翼と、同動翼に交互に配置され、外側、内側シュラウ
ドを有し、同内側シュラウドの下部にシール用キャビテ
ィを、同シール用キャビティの下部にシールボックスを
有する複数の静翼とを有するガスタービンの翼冷却空気
供給システムであって；前記静翼を外側シュラウドから
内側シュラウドに向って貫通し、前記キャビティに連通
する空気通路と；前記動翼の翼根部に設けられ、冷却空
気を前記動翼へ導く動翼側冷却空気通路と；前記シール
ボックスに設けられ、前記キャビティと前記動翼側冷却
空気通路とを接続するシールボックス側冷却空気通路と
を具備してなり、前記静翼の空気通路に冷却空気を送
り、前記キャビティを外部より高圧にすると共に、前記
動翼側冷却空気通路に冷却空気を通して前記動翼に送る
ことを特徴とするガスタービンの翼冷却空気供給システ
ム。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05626897A JP3416447B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | ガスタービンの翼冷却空気供給システム |
| DE69831109T DE69831109T2 (de) | 1997-03-11 | 1998-03-03 | Kühlluftzufuhrsystem für die Schaufeln einer Gasturbine |
| EP98301537A EP0864728B1 (en) | 1997-03-11 | 1998-03-03 | Blade cooling air supplying system for gas turbine |
| CA002231668A CA2231668C (en) | 1997-03-11 | 1998-03-10 | Blade cooling air supplying system of gas turbine |
| US09/038,451 US6077034A (en) | 1997-03-11 | 1998-03-11 | Blade cooling air supplying system of gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05626897A JP3416447B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | ガスタービンの翼冷却空気供給システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10252410A JPH10252410A (ja) | 1998-09-22 |
| JP3416447B2 true JP3416447B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=13022349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05626897A Expired - Fee Related JP3416447B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | ガスタービンの翼冷却空気供給システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6077034A (ja) |
| EP (1) | EP0864728B1 (ja) |
| JP (1) | JP3416447B2 (ja) |
| CA (1) | CA2231668C (ja) |
| DE (1) | DE69831109T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2000034902A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン冷却動翼 |
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