JP3426841B2 - ガスタービン動翼 - Google Patents
ガスタービン動翼Info
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- JP3426841B2 JP3426841B2 JP09220096A JP9220096A JP3426841B2 JP 3426841 B2 JP3426841 B2 JP 3426841B2 JP 09220096 A JP09220096 A JP 09220096A JP 9220096 A JP9220096 A JP 9220096A JP 3426841 B2 JP3426841 B2 JP 3426841B2
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- blade
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/80—Platforms for stationary or moving blades
- F05B2240/801—Platforms for stationary or moving blades cooled platforms
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，ガスタービン翼の
冷却技術に属する。 【０００２】 【従来の技術】従来から，コンバインドプラント等に用
いる高温のガスタービンにおいては，高温ガスの熱から
翼を保護するために，翼の内部に通路を設けて比較的低
温の冷却空気を流し，翼の温度をガス温度よりも低く抑
えている。この空気による翼の冷却方式では，翼根部か
ら供給された冷却空気を，翼内部の冷却通路を通過させ
た後，翼の外縁に設けられた穴から翼外部（タービンの
主流ガス中）に放出している。 【０００３】この空気冷却方式に対し，近年，蒸気によ
る翼の冷却方式が考えられている。蒸気による翼冷却方
式では，冷却に供した蒸気を放出せずに回収することと
しており，これによってガスタービンの熱効率向上が期
待できる。また，コンバインドプラントにおいては，回
収した蒸気を蒸気タービンに送ってプラント全体の効率
を改善することも可能となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ガスタービンの動翼に
おいて，高温ガスの影響を直接受けるのは翼形部とプラ
ットホーム部であり，これらの部分には全体にわたって
均一に冷却を施す必要がある。通常，このような冷却を
施すには，内側面を翼形部またはプラットホーム部の外
面に沿わせた形状の蛇行通路（いわゆる，サーペンタイ
ン流路）を冷却通路として内部に設けることが考えられ
る。 【０００５】この場合，翼形部はある程度の厚みを有し
ているため，精密鋳造で作成した場合であっても比較的
容易に上記のような蛇行通路を内部に設けることが可能
である。これに対して，プラットホーム部は薄く広い構
造となっているため，精密鋳造で内部全体に上記のよう
な蛇行通路を設けることは困難であり，不経済でもあ
る。 【０００６】また，コンバインドプラント全体の効率を
上げるためには，ガスタービン翼の冷却過程で生じる圧
力損失を抑えて，できるだけ高い圧力を保ったまま回収
蒸気を蒸気タービンへ供給する必要があるが，プラット
ホーム部の内部全体に設けた蛇行通路に冷却蒸気を通す
と，圧力損失が非常に大きくなってしまい，さほどの効
率向上は見込めなくなってしまう。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、ガスタービン動翼において、翼根部に蒸
気供給口及び蒸気回収口を設け、該蒸気供給口及び蒸気
回収口と連通した蛇行通路を翼形部の内部に備え、前記
蛇行通路は翼前縁側から翼中央部に向かって蛇行し前記
蒸気回収口に通じる第１通路と翼後縁側から翼中央部に
向かって蛇行し前記蒸気回収口に通じる第２通路とから
形成され、かつシール空気を通してプラットホーム部を
対流冷却する対流冷却通路またはフィルム冷却するフィ
ルム冷却孔を該プラットホーム部に備えたことを特徴と
する。 【０００８】このような構成を採用したことにより，翼
形部は蒸気で冷却され，プラットホーム部は空気で冷却
されるようになる。プラットホーム部を冷却した空気は
タービン主流ガス中に放出されるが，該空気は元々ター
ビン主流ガス中に放出されるシール空気であるため，同
タービン主流ガス中に余分な冷却媒体を放出する必要は
ない。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は，本発明にかかるガスター
ビン動翼の一実施形態を示した縦断面図である。同図に
おいて，翼形部１０１の内部には，内側面を翼形部の外
面に沿わせた形状の蛇行通路（サーペンタイン流路）１
０３が設けてあり，翼根部には蒸気供給口１０４及び蒸
気回収口１０５が設けられている。サーペンタイン流路
１０３は，翼前縁側に位置する流路と翼後縁側に位置す
る流路に分割されている。 【００１０】蒸気供給口１０４から供給された冷却蒸気
は，翼根部内に設けられた二股通路によって２方向に分
割され，一方は翼前縁側のサーペンタイン流路１０３に
供給され，他方は翼後縁側のサーペンタイン流路１０３
に供給される。図１の矢印で示したように，どちらの流
路においても，蒸気供給口１０４から供給された冷却蒸
気は，翼の縁側から翼中央部に向かって蛇行して進むよ
うになっている。そして，翼中央部に送られた蒸気は翼
根部内の通路を通って前記蒸気回収口１０５へ進み，回
収される。 【００１１】図２は，図１のＡ−Ａ断面図である。同図
において，プラットホーム部１０２上には，複数のフィ
ルム冷却孔１０８が開口しており，同フィルム冷却孔１
０８から吹き出す冷却空気によってプラットホーム部１
０２をフィルム冷却する。フィルム冷却孔１０８に向か
って延びている破線は，同フィルム冷却孔１０８へ冷却
空気を供給する冷却空気通路である。 【００１２】図３は，図２のＢ−Ｂ断面図である。同図
において，プラットホーム部１０２には，冷却空気を流
すことによって対流冷却を行う対流冷却通路１０７が設
けられている。図４は，図２のＣ−Ｃ断面図を表してい
る。 【００１３】図５は，本発明の一実施形態にかかる冷却
蒸気及び冷却空気の供給，回収経路を示している。同図
において，冷却蒸気１０６は，タービンロータ１１０を
通って，第１段動翼に供給される。第１段動翼を冷却し
た蒸気は，タービンロータ１１０内を通過し，第２段動
翼を冷却した後に同タービンロータ１１０を通って回収
される。 【００１４】また，プラットホーム部１０２の冷却に
は，圧縮器から抽気されたシール空気を用いている。シ
ール側とタービン主流側との間には圧力差が存在するの
で，同空気はプラットホーム部１０２に設けた対流冷却
通路１０７及びフィルム冷却孔１０８を介してタービン
主流ガス中に流出する。その際，プラットホーム部１０
２の冷却に寄与することとなる。 【００１５】 【発明の効果】本発明によれば、翼形部の内部に蒸気供
給口及び蒸気回収口と連通した蛇行通路を上記のように
翼前縁側から翼中央部に向かって蛇行し前記蒸気回収口
に通じる第１通路と翼後縁側から翼中央部に向かって蛇
行し前記蒸気回収口に通じる第２通路とから形成される
ことにより、蒸気供給口から供給された蒸気にて最初に
高温になりやすい動翼の前縁部や後縁部を冷却すること
ができる。また、シール空気を通してプラットホーム部
を対流冷却する対流冷却通路またはフィルム冷却するフ
ィルム冷却孔をプラットホーム部に備えているので、翼
形部及びプラットホーム部の全体にわたって均一に冷却
することができる。また、翼形部及びプラットホーム部
の冷却性能を低下させることなく、ガスタービンの熱効
率を向上し、また翼の製造コストを抑えることができる
ようになる。また、本発明をコンバインドプラントにお
けるガスタービンに適用すれば、プラント全体の効率ア
ップにつながることとなる。
冷却技術に属する。 【０００２】 【従来の技術】従来から，コンバインドプラント等に用
いる高温のガスタービンにおいては，高温ガスの熱から
翼を保護するために，翼の内部に通路を設けて比較的低
温の冷却空気を流し，翼の温度をガス温度よりも低く抑
えている。この空気による翼の冷却方式では，翼根部か
ら供給された冷却空気を，翼内部の冷却通路を通過させ
た後，翼の外縁に設けられた穴から翼外部（タービンの
主流ガス中）に放出している。 【０００３】この空気冷却方式に対し，近年，蒸気によ
る翼の冷却方式が考えられている。蒸気による翼冷却方
式では，冷却に供した蒸気を放出せずに回収することと
しており，これによってガスタービンの熱効率向上が期
待できる。また，コンバインドプラントにおいては，回
収した蒸気を蒸気タービンに送ってプラント全体の効率
を改善することも可能となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ガスタービンの動翼に
おいて，高温ガスの影響を直接受けるのは翼形部とプラ
ットホーム部であり，これらの部分には全体にわたって
均一に冷却を施す必要がある。通常，このような冷却を
施すには，内側面を翼形部またはプラットホーム部の外
面に沿わせた形状の蛇行通路（いわゆる，サーペンタイ
ン流路）を冷却通路として内部に設けることが考えられ
る。 【０００５】この場合，翼形部はある程度の厚みを有し
ているため，精密鋳造で作成した場合であっても比較的
容易に上記のような蛇行通路を内部に設けることが可能
である。これに対して，プラットホーム部は薄く広い構
造となっているため，精密鋳造で内部全体に上記のよう
な蛇行通路を設けることは困難であり，不経済でもあ
る。 【０００６】また，コンバインドプラント全体の効率を
上げるためには，ガスタービン翼の冷却過程で生じる圧
力損失を抑えて，できるだけ高い圧力を保ったまま回収
蒸気を蒸気タービンへ供給する必要があるが，プラット
ホーム部の内部全体に設けた蛇行通路に冷却蒸気を通す
と，圧力損失が非常に大きくなってしまい，さほどの効
率向上は見込めなくなってしまう。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、ガスタービン動翼において、翼根部に蒸
気供給口及び蒸気回収口を設け、該蒸気供給口及び蒸気
回収口と連通した蛇行通路を翼形部の内部に備え、前記
蛇行通路は翼前縁側から翼中央部に向かって蛇行し前記
蒸気回収口に通じる第１通路と翼後縁側から翼中央部に
向かって蛇行し前記蒸気回収口に通じる第２通路とから
形成され、かつシール空気を通してプラットホーム部を
対流冷却する対流冷却通路またはフィルム冷却するフィ
ルム冷却孔を該プラットホーム部に備えたことを特徴と
する。 【０００８】このような構成を採用したことにより，翼
形部は蒸気で冷却され，プラットホーム部は空気で冷却
されるようになる。プラットホーム部を冷却した空気は
タービン主流ガス中に放出されるが，該空気は元々ター
ビン主流ガス中に放出されるシール空気であるため，同
タービン主流ガス中に余分な冷却媒体を放出する必要は
ない。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は，本発明にかかるガスター
ビン動翼の一実施形態を示した縦断面図である。同図に
おいて，翼形部１０１の内部には，内側面を翼形部の外
面に沿わせた形状の蛇行通路（サーペンタイン流路）１
０３が設けてあり，翼根部には蒸気供給口１０４及び蒸
気回収口１０５が設けられている。サーペンタイン流路
１０３は，翼前縁側に位置する流路と翼後縁側に位置す
る流路に分割されている。 【００１０】蒸気供給口１０４から供給された冷却蒸気
は，翼根部内に設けられた二股通路によって２方向に分
割され，一方は翼前縁側のサーペンタイン流路１０３に
供給され，他方は翼後縁側のサーペンタイン流路１０３
に供給される。図１の矢印で示したように，どちらの流
路においても，蒸気供給口１０４から供給された冷却蒸
気は，翼の縁側から翼中央部に向かって蛇行して進むよ
うになっている。そして，翼中央部に送られた蒸気は翼
根部内の通路を通って前記蒸気回収口１０５へ進み，回
収される。 【００１１】図２は，図１のＡ−Ａ断面図である。同図
において，プラットホーム部１０２上には，複数のフィ
ルム冷却孔１０８が開口しており，同フィルム冷却孔１
０８から吹き出す冷却空気によってプラットホーム部１
０２をフィルム冷却する。フィルム冷却孔１０８に向か
って延びている破線は，同フィルム冷却孔１０８へ冷却
空気を供給する冷却空気通路である。 【００１２】図３は，図２のＢ−Ｂ断面図である。同図
において，プラットホーム部１０２には，冷却空気を流
すことによって対流冷却を行う対流冷却通路１０７が設
けられている。図４は，図２のＣ−Ｃ断面図を表してい
る。 【００１３】図５は，本発明の一実施形態にかかる冷却
蒸気及び冷却空気の供給，回収経路を示している。同図
において，冷却蒸気１０６は，タービンロータ１１０を
通って，第１段動翼に供給される。第１段動翼を冷却し
た蒸気は，タービンロータ１１０内を通過し，第２段動
翼を冷却した後に同タービンロータ１１０を通って回収
される。 【００１４】また，プラットホーム部１０２の冷却に
は，圧縮器から抽気されたシール空気を用いている。シ
ール側とタービン主流側との間には圧力差が存在するの
で，同空気はプラットホーム部１０２に設けた対流冷却
通路１０７及びフィルム冷却孔１０８を介してタービン
主流ガス中に流出する。その際，プラットホーム部１０
２の冷却に寄与することとなる。 【００１５】 【発明の効果】本発明によれば、翼形部の内部に蒸気供
給口及び蒸気回収口と連通した蛇行通路を上記のように
翼前縁側から翼中央部に向かって蛇行し前記蒸気回収口
に通じる第１通路と翼後縁側から翼中央部に向かって蛇
行し前記蒸気回収口に通じる第２通路とから形成される
ことにより、蒸気供給口から供給された蒸気にて最初に
高温になりやすい動翼の前縁部や後縁部を冷却すること
ができる。また、シール空気を通してプラットホーム部
を対流冷却する対流冷却通路またはフィルム冷却するフ
ィルム冷却孔をプラットホーム部に備えているので、翼
形部及びプラットホーム部の全体にわたって均一に冷却
することができる。また、翼形部及びプラットホーム部
の冷却性能を低下させることなく、ガスタービンの熱効
率を向上し、また翼の製造コストを抑えることができる
ようになる。また、本発明をコンバインドプラントにお
けるガスタービンに適用すれば、プラント全体の効率ア
ップにつながることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるガスタービン動翼
の縦断面図。 【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。 【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面図。 【図４】図２におけるＣ−Ｃ断面図。 【図５】本発明の一実施形態にかかる冷却蒸気及び冷却
空気の供給，回収経路を示したガスタービン内部断面
図。 【符号の説明】 １０１ 翼形部 １０２ プラットホーム部 １０３ サーペンタイン流路 １０４ 蒸気導入口 １０５ 蒸気回収口 １０６ 冷却蒸気 １０７ 対流冷却通路 １０８ フィルム冷却孔 １０９ 冷却空気 １１０ タービンロータ
の縦断面図。 【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。 【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面図。 【図４】図２におけるＣ−Ｃ断面図。 【図５】本発明の一実施形態にかかる冷却蒸気及び冷却
空気の供給，回収経路を示したガスタービン内部断面
図。 【符号の説明】 １０１ 翼形部 １０２ プラットホーム部 １０３ サーペンタイン流路 １０４ 蒸気導入口 １０５ 蒸気回収口 １０６ 冷却蒸気 １０７ 対流冷却通路 １０８ フィルム冷却孔 １０９ 冷却空気 １１０ タービンロータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−332004（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−42302（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−240102（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−117004（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−257405（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−305602（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−13809（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−5490（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−189604（ＪＰ，Ａ)
特許2851575（ＪＰ，Ｂ２)
特許2851578（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01D 1/00 - 11/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ガスタービン動翼において、翼根部に蒸
気供給口及び蒸気回収口を設け、該蒸気供給口及び蒸気
回収口と連通した蛇行通路を翼形部の内部に備え、前記
蛇行通路は翼前縁側から翼中央部に向かって蛇行し前記
蒸気回収口に通じる第１通路と翼後縁側から翼中央部に
向かって蛇行し前記蒸気回収口に通じる第２通路とから
形成され、かつシール空気を通してプラットホーム部を
対流冷却する対流冷却通路またはフィルム冷却するフィ
ルム冷却孔を該プラットホーム部に備えたことを特徴と
するガスタービン動翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09220096A JP3426841B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | ガスタービン動翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09220096A JP3426841B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | ガスタービン動翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280002A JPH09280002A (ja) | 1997-10-28 |
| JP3426841B2 true JP3426841B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=14047811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09220096A Expired - Fee Related JP3426841B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | ガスタービン動翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3426841B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19880989C2 (de) * | 1998-01-20 | 2002-01-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Stationäre Schaufel einer Gasturbine |
| CA2262064C (en) * | 1998-02-23 | 2002-09-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine moving blade platform |
| ATE483098T1 (de) * | 1999-09-24 | 2010-10-15 | Gen Electric | Gasturbinenschaufel mit prallgekühlter plattform |
| US6422817B1 (en) * | 2000-01-13 | 2002-07-23 | General Electric Company | Cooling circuit for and method of cooling a gas turbine bucket |
| US6390774B1 (en) * | 2000-02-02 | 2002-05-21 | General Electric Company | Gas turbine bucket cooling circuit and related process |
| EP1577497A1 (de) * | 2004-03-01 | 2005-09-21 | ALSTOM Technology Ltd | Strömungsmaschinenschaufel mit interner Kühlung |
| US7870742B2 (en) * | 2006-11-10 | 2011-01-18 | General Electric Company | Interstage cooled turbine engine |
| JP5291837B2 (ja) * | 2011-04-14 | 2013-09-18 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン動翼およびガスタービン |
| EP3191689B1 (en) | 2014-09-08 | 2019-11-06 | Siemens Energy, Inc. | A cooled turbine vane platform comprising forward, midchord and aft cooling chambers in the platform |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP09220096A patent/JP3426841B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09280002A (ja) | 1997-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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