JP4898731B2 - ガスタービン冷却構造およびこれを備えたガスタービン - Google Patents
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Description
例えば、下記特許文献1では、図8に示されているように、静翼1が固定されたシュラウド5の背面に、格子7によって区切られた複数の冷却セル8が形成された冷却構造が提案されている。シュラウド5にはフィルム冷却穴Eが形成され、囲い板6にはインピンジメント冷却穴Dが形成されている。フィルム冷却穴E及びインピンジメント冷却穴Dは、各冷却セル8に対して設けられている。このような構成により、クロスフローの発生を抑え、インピンジメント冷却を行う噴流速度の低下を防いで冷却性能の向上を図っている。
特に、特許文献1記載の技術では、インピンジメント冷却の流体がシュラウド5の背面に対して垂直に吹き付けられているので、フィルム流体が主流へ貫通するおそれがある。
すなわち、本発明にかかるガスタービン冷却構造は、燃焼ガスが流通する燃焼ガス空間に接する壁部と、該壁部によって前記燃焼ガスから隔てられた該壁部の背面に形成され、冷却流体が導入される複数のセルとを備え、これらセルのそれぞれには、前記燃焼ガス空間に前記冷却流体を流出させて前記壁面のフィルム冷却を行うフィルム冷却穴と、前記壁部の前記背面に向けて前記冷却流体を衝突させてインピンジメント冷却を行うインピンジメント冷却穴とが形成されたガスタービン冷却構造において、前記インピンジメント冷却穴は、前記セル内で旋回流が形成されるように前記壁部の法線に対して所定角度傾斜させて形成されていることを特徴とする。
本実施形態にかかるガスタービン冷却構造は、ガスタービンの静翼のシュラウドや静翼のプロファイル部(翼壁)に用いることができる。
静翼のシュラウド5の冷却に用いる場合には、図3に示すように、冷却が必要な領域5A〜Eごとにガスタービン冷却構造を分割して用いることができる。
シュラウド5(壁部)には、フィルム冷却穴Eが形成されている。図1において、シュラウド5の上面が燃焼ガス空間10を流れる燃焼ガスと接する表面となっており、シュラウド5の下面が冷却セル8が形成される背面となっている。フィルム冷却穴Eの直径は、例えば1mm程度とされる。
囲い板(蓋板)6には、インピンジメント冷却穴Dが形成されている。このインピンジメント冷却穴Dから、冷却空気が冷却セル8内に供給される。冷却流体として用いられる冷却空気は、燃焼用空気を圧縮する圧縮機によって圧縮された空気の一部が用いられる。インピンジメント冷却穴Dの直径は、例えば1mm程度とされる。シュラウド5の背面と囲い板6との間の距離、すなわち冷却セル8の高さは、インピンジメント冷却穴Dの直径の2〜4倍程度とされる。
図4に示した構造を、図3に示した各領域5A〜Eに対応する形状に加工することによって、所望の形状の冷却構造を得ることができる。
6 囲い板(蓋板)
8 冷却セル
10 燃焼ガス空間
11 ハニカム構造体
15 バネ(弾性体)
17 クレータ穴
19 接続溝
D インピンジメント冷却穴
E フィルム冷却穴
Claims (7)
- 燃焼ガスが流通する燃焼ガス空間に接する壁部と、
該壁部によって前記燃焼ガスから隔てられた該壁部の背面に形成され、冷却流体が導入される複数のセルと、を備え、
これらセルのそれぞれには、前記燃焼ガス空間に前記冷却流体を流出させて前記壁面のフィルム冷却を行うフィルム冷却穴と、前記壁部の前記背面に向けて前記冷却流体を衝突させてインピンジメント冷却を行うインピンジメント冷却穴とが形成されたガスタービン冷却構造において、
前記インピンジメント冷却穴は、前記セル内で旋回流が形成されるように前記壁部の法線に対して所定角度傾斜させて形成されていることを特徴とするガスタービン冷却構造。 - 前記各セルは、前記壁部に対して固定されるハニカム構造体と、該ハニカム構造体を前記壁部との間に狭持して固定するとともに、前記インピンジメント冷却穴が形成された蓋板とによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービン冷却構造。
- 前記蓋板を前記壁部側に押圧する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項2に記載のガスタービン冷却構造。
- 前記各フィルム冷却穴の下流端には、該フィルム冷却穴よりも大きな流路断面積を有するクレータ穴が形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のガスタービン冷却構造。
- 複数の前記フィルム冷却穴の下流端を接続する接続溝が形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のガスタービン冷却構造。
- 前記壁部は、ガスタービン翼の翼壁またはシュラウド壁とされていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のガスタービン冷却構造。
- 空気を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機によって圧縮された空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器と、
該燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるタービン部と、を備えたガスタービンにおいて、
請求項1から6のいずれかに記載のガスタービン冷却構造を備えていることを特徴とするガスタービン。
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