JP5575279B2 - ガスタービン翼およびこれを備えたガスタービン - Google Patents
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Description
このようなガスタービンの効率は、燃焼ガスのタービン入口温度を上昇させることによって向上させることができる。現在では、1700℃程度のタービン入口温度を実現できるガスタービンが鋭意検討されている。
しかし、タービン入口温度が上昇すると、タービン翼の熱的環境が厳しくなり、特に燃焼ガスが最初に流入する第1段のガスタービン静翼では最も過酷な状況となる。
すなわち、本発明の参考例にかかるガスタービン翼は、燃焼ガスに接する冷却壁部を備えたシュラウド部と、該シュラウド部に接続された翼部とを備え、前記シュラウド部には、前記冷却壁部を冷却するように、該シュラウド部の端部に沿って冷却流体が流れる端部冷却流路が形成されているガスタービン翼において、前記端部冷却流路が屈曲する角部に位置する前記冷却壁部に対して、前記端部冷却流路とは別に、冷却流体を吹き付ける細孔とされた角部冷却流路が設けられていることを特徴とする。
なお、冷却流体としては、例えば排ガスボイラから得られる蒸気が好ましい。
第2の冷却流路としては、例えば、圧縮機から得られる空気を冷却流体として流し、冷却壁部から燃焼ガス流路へと流出してフィルム冷却を行わせるフィルム冷却用流路とすることが好ましい。
特に、冷却壁部の表面に冷却流体の境界層を破壊するためのタービュレータが設けられている場合には、冷却流体の主流が冷却壁部から遠ざかる傾向が強いので、第2絞り部は有効である。
なお、上流側領域と下流側領域とは、シュラウド部の背面(燃焼ガスの主流とは反対側)に設けた配管によって接続することが好ましい。
本実施形態にかかるガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスが導かれるタービンとを備えている。タービンは、静翼と動翼が回転軸方向に交互に設けられた軸流タービンとなっている。
図1には静翼(ガスタービン翼)1のシュラウド部3を示した縦断面図が示されている。この静翼1は、最も上流側に設けられた第1段静翼となっている。ただし、同図に示された静翼1は、第2段以降の静翼に用いることもできる。
同図に示されたシュラウド部3は、静翼1の外周側に設けられた外側シュラウドであり、翼部5の外周端が接続されている。なお、図示されていないが、翼部5の内周端には内側シュラウドが接続されている。
なお、符号6は、燃焼器の尾筒と接続するためのフランジを示す。
なお、第4インピンジメント板13dには、シュラウド部3の冷却を終えた冷却蒸気を回収する冷却蒸気回収管19が接続される。ただし、これら冷却蒸気回収管19については、図1及び図4には示されていない。
端部冷却流路20を構成する冷却壁部7の背面には、伝熱を促進するためのタービュレータ22が設けられている。
端部冷却流路20は、第1端部冷却流路20aと、該第1端部冷却流路20aに対して第1角部21aにて接続された第2端部冷却流路20bと、該第2端部冷却流路20bに対して第2角部21bにて接続された第3端部冷却流路20cと、該第3端部冷却流路20cに対して第3角部21cにて接続された第4端部冷却流路20dとから構成されている。また、第4端部冷却流路20dと第1端部冷却流路20aとは第4角部21dにて接続されている。
第1端部冷却流路20aの流路幅は、他の端部冷却流路20b,20c,20dよりも広くなっている。
冷却蒸気導入口24から第1冷却流路20aへと供給された冷却蒸気は、二方向に分かれ、一方は第1角部21aへと、他方は第4角部21dへと流れる。第1角部21aへと流れた冷却蒸気は、この第1角部21aにて流れ方向を変えて第2流路20bを流れ、さらに第2角部21bにて流れ方向を変えて第3流路20cを流れ、続いて第3角部21cにて流れ方向を変えて第4流路20dへと流入した後、冷却蒸気出口25から第4部屋11dへと流れる。第4角部21dへと流れた冷却蒸気は、この第4角部21dにて流れ方向を変えて第4流路20dを流れ、第3角部21cに到達する前に冷却蒸気出口25から第4部屋11dへと流れる。
このように、第1端部冷却流路20aを流れ、第4角部21dへと向かう冷却蒸気は、隙間33で絞られて加速することとなる。
排ガスボイラから導かれた冷却蒸気は、上流側領域となる第1部屋11a、第2部屋11b及び第3部屋11cへと導かれる。各部屋11a,11b,11cへと導かれた冷却蒸気は、それぞれのインピンジメント板13a,13b,13cを通過した後、冷却壁部7の背面へと衝突し、冷却壁部7のインピンジメント冷却を行う。インピンジメント冷却を行った後の蒸気は、図1及び図4に示されているように、第1配管17及び第2配管18によって回収され、第4部屋11dへと導かれる。なお、第2部屋11bにてインピンジメント冷却を行った冷却蒸気は、図5に示されているように、第1角部冷却導入路27へと導かれる。
第4部屋11dへと導かれた冷却蒸気は、第4インピンジメント板13dを通過して冷却壁部7のインピンジメント冷却を行った後、冷却蒸気回収管19(図3参照)によって回収され、排ガスボイラへと返送される。
冷却蒸気は、図2に示されているように、冷却蒸気導入口24から供給され第1端部冷却流路20aへと流れ込む。第1端部冷却流路20aを流れ、第1角部21aへと向かう冷却蒸気は、第1角部21aにて向きを変更する。このときに、第1角部21aでは曲がり角が鋭角とされているとともに、流路幅が広い第1端部冷却流路20aから流路幅が狭い第2端部冷却流路20bへと流れ込むので、第1角部21aの先端に死水域が生じるおそれがある。本実施形態では、この位置に対して第1角部冷却孔29から別の冷却蒸気を冷却壁部7に向けて噴出させ、冷却を促進することとした。第1角部冷却孔29へ供給される冷却蒸気は、図5に示されているように、第2部屋11bから第1角部冷却導入路27を介して導かれる。
そして、冷却蒸気は、第4端部冷却流路20dを第3角部21cへと向かって流れ、この第3角部21cの上流側に設けられた冷却蒸気出口25を通り第4部屋11dへと流れ込み、冷却蒸気回収管19(図3参照)によって回収される。
ガスタービンの圧縮機から得られた冷却空気がフィルム冷却部39へと導かれ、冷却壁部7を貫通するように形成されたフィルム冷却孔41を通って冷却壁部7の表面(燃焼ガスと接する表面)へと流出する。冷却壁部7の表面に流出した冷却空気は、冷却壁部7の表面に沿って膜状に流れ、冷却壁部7を冷却する。特に、流出したフィルム空気は、第1絞り部31によって冷却蒸気の流れが阻害されて死水域となる領域A(図2参照)に対応する冷却壁部7の表面を流れる。
第1角部21aの死水域となるおそれがある先端部を、第1角部冷却孔29から吹き出す冷却蒸気によって別途冷却することとしたので、第1角部21aにおける冷却不足を解消することができる。
3 シュラウド部
5 翼部
7 冷却壁部
9 蓋体
11 冷却蒸気空間
13 インピンジメント板
17 第1配管
18 第2配管
20 端部冷却流路
20a 第1端部冷却流路
20b 第2端部冷却流路
20c 第3端部冷却流路
20d 第4端部冷却流路
21a 第1角部
21b 第2角部
21c 第3角部
21d 第4角部
29 第1角部冷却孔(角部冷却流路)
31 第1絞り部
33 隙間
35 第2絞り部
37 隙間
39 フィルム冷却部(第2の冷却流路)
Claims (5)
- 燃焼ガスに接する冷却壁部を備えたシュラウド部と、該シュラウド部に接続された翼部とを備え、
前記シュラウド部には、前記冷却壁部を冷却するように、該シュラウド部の端部に沿って冷却流体が流れる端部冷却流路が形成されているガスタービン翼において、
前記端部冷却流路が屈曲する角部の上流側には、冷却流体が該角部の先端側へと向かうように絞る第1絞り部が設けられ、
前記角部では、流路が鈍角に交差するように接続され、
前記第1絞り部は、前記角部の上流側の前記端部冷却流路の流路方向に略直交するように延在する壁部によって構成されていることを特徴とするガスタービン翼。 - 前記第1絞り部によって前記冷却流体の流れが阻害される領域を冷却する第2の冷却流路が設けら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翼。
- 前記端部冷却流路の内側には、冷却流体を吹き付けて前記冷却壁部をインピンジメント冷却するインピンジメント冷却部が設けられ、
該インピンジメント冷却部は、上流側領域と下流側領域に分けられ、
冷却流体は、前記上流側領域へ導かれた後に前記下流側領域へと導かれることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスタービン翼。 - 燃焼ガスに接する冷却壁部を備えたシュラウド部と、該シュラウド部に接続された翼部とを備え、
前記シュラウド部には、前記冷却壁部を冷却するように、該シュラウド部の端部に沿って冷却流体が流れる端部冷却流路が形成されているガスタービン翼において、
前記端部冷却流路が屈曲する角部の上流側には、冷却流体が該角部の先端側へと向かうように絞る第1絞り部が設けられ、
前記第1絞り部によって前記冷却流体の流れが阻害される領域を冷却する第2の冷却流路が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。 - 空気を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により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が導かれるガスタービン翼とを備え、
該ガスタービン翼は、請求項1から4のいずれかに記載されたガスタービン翼とされていることを特徴とするガスタービン。
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JP3181216B2 (ja) * | 1996-02-23 | 2001-07-03 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン静翼 |
JP3234793B2 (ja) * | 1997-03-27 | 2001-12-04 | 株式会社東芝 | ガスタービン静翼 |
JP3316415B2 (ja) * | 1997-05-01 | 2002-08-19 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン冷却静翼 |
JP3495579B2 (ja) * | 1997-10-28 | 2004-02-09 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン静翼 |
JP3546135B2 (ja) * | 1998-02-23 | 2004-07-21 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン動翼のプラットフォーム |
JP3426952B2 (ja) * | 1998-03-03 | 2003-07-14 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン動翼のプラットフォーム |
US6254333B1 (en) * | 1999-08-02 | 2001-07-03 | United Technologies Corporation | Method for forming a cooling passage and for cooling a turbine section of a rotary machine |
JP4508482B2 (ja) * | 2001-07-11 | 2010-07-21 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン静翼 |
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