JPS6125882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少量の冷却液で良好に冷却できるよ
うにしたガスタービンの静翼に関する。

周知のように、ガスタービンは、往復機関に比
較して小形軽量で大馬力が得られるなどの多くの
利点を有している。

このようなガスタービン、たとえば等圧燃焼式
のものを例にとると、通常、第１図に示すように
筒状のケーシング１内に軸２を回転自在に設け、
この軸２の両端部とクケーシング１との間にそれ
ぞれ圧縮機３とパワータービン４とを構成し、圧
縮機３で圧縮された高圧空気で燃焼器５内の圧力
を高め、この状態で燃料を噴射させて燃焼させ、
この燃焼によつて生じた超高圧の高温ガスをパワ
ータービン４に導いて膨張させることにより軸２
の回転動力を得るように構成されている。そし
て、圧縮機３は、図の場合では案内羽根６と回転
羽根７とを軸方向へ配列して軸流型とし、また、
パワータービン４は軸２に固定された動翼８とケ
ーシング１に固定された静翼９とで構成されてい
る。

ところで、上記のようなガスタービンにおい
て、効率を向上させるためには、パワータービン
４の入口におけるガス温度を高めることが最も有
効な手段であると云われている。しかし、パワー
タービン４を構成する金属材料の許容温度は、一
般的に800℃程度であり、これ以上にガス温度を
上げることはできない。したがつて、上記の値以
上にガス温度を上げるには、パワータービン４を
構成する部材、特に翼を効率よく冷却する必要が
ある。

翼を冷却する手段としては、従来、種々考えら
れており、たとえば静翼を冷却する方式として
は、液冷却方式を採用したものもある。

しかしながら、液冷却方式を採用した従来の静
翼にあつては、多量の冷却液を必要としたり、冷
却によつて局部的な応力集中現象が生じたりする
問題があつた。また、過熱蒸気を使つて冷却する
方式も考えられているが、この方式を採用すると
多量の蒸気を必要とする問題があつた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、少ない冷却液で
翼全体を効率よく冷却でき、しかも翼の製作の容
易化も図り得るガスタービンの静翼を提供するこ
とにある。

以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。

第２図は、本発明に係る静翼をパワータービン
に組込んだ状態の一部分だけを示すもので、図中
１１はケーシングを、１２は動翼を、１３はケー
シング１１の内面に固定された静翼本体を示して
いる。

静翼本体１３は、その全体形状が公知のものと
ほぼ同様に形成されているが、内部に次のような
冷媒通路が形成されている。すなわち、静翼本体
１３の内部で、かつほぼ中央部には第３図にも示
すように根本部側から先端部側に亘つて比較的大
径の第１の冷媒通路１４が形成されている。この
第１の冷媒通路１４は穴開け加工等によつて形成
されたもので、その根本部側の端部はケーシング
１１を貫通して設けられた孔１５を介して冷却液
供給管１６に通じている。またこの第１の冷媒通
路１４の先端部側に位置する端部は第３図にも示
すように静翼本体１３の先端内部に形成された接
続路１７に通じている。また、静翼本体１３の表
面近傍内部にも根本部側から先端部側へかけて、
かつ静翼本体１３の周面に沿つてほぼ等間隔に複
数の第２の冷媒通路１８が形成されている。この
第２の冷媒通路１８も穴開け加工等によつて形成
されたもので、前記第１の冷媒通路１４より小径
に形成されている。そして各第２の冷媒通路１８
の先端部側の端部は第４図に示すように流路を十
分に狭めたノズル部１９を介してそれぞれ前記接
続路１７に接続されている。また、各第２の冷媒
通路１８の根本部側に位置する端部は、ケーシン
グ１１の壁内に形成された部屋２０に共通に接続
され、この部屋２０は排出管２１に接続されてい
る。

このように構成されているので、次のようにし
て良好な冷却が行なわれる。すなわち、タービン
の運転時には、冷却液供給管１６を図示しない圧
縮液供給系に接続し、排出管２１を図示しない低
圧排気系に接続する。

しかして、圧縮液供給系から高圧（10〜100Kg/
cm²）の冷却液が第１の冷媒通路１４に送り込まれ
たとき、上記通路１４への熱侵入が所定に設定さ
れているものとすると、送り込まれた高圧冷却液
は沸騰しない程度に温度が上昇する。そして、昇
温した高圧冷却液は接続路１７およびノズル部１
９を介してそれぞれ第２の冷媒通路１８へ流れ込
む。この場合、冷却液は高圧でかつ高温、つまり
飽和に近い状態となつているのでノズル部１９を
通過して急激に膨張すると１〜50μのミストとな
る。したがつて第２の冷媒通路１８にはミストが
通流することになり、このミストが第２の冷媒通
路１８の内面全体に接触し、上記内面全体から熱
を奪つて気化し、このときの気化熱によつて静翼
１３が冷却される。そして、残りのミストを含ん
だ蒸気は一旦部屋２０へ導かれ、その後、排出管
２１を介して排出され、たとえば蒸気タービンな
どの蒸気として使用される。

このように冷却液を静翼本体１３内で一旦ミス
ト状にし、このミスト流体を静翼本体１３の表面
近傍内部に形成された第２の冷媒通路１８へ流
し、上記流路１８の内面に接触させて気化させ、
この気化熱で静翼本体１３を冷却するようにして
いる。したがつて、少ない冷却液で効率良く冷却
することができる。また、冷媒をミスト状にして
いるので通流時の混合が良好に行なわれることに
なり、この結果根本部から先端部まで一様に冷却
でき、これによつて応力集中現象の発生を防止で
きるので、応力集中を緩和させるための複雑な構
造を採用する必要がなく、結局、静翼１３の製作
の容易化も図ることができる。

なお、上述した実施例においては第１の冷媒通
路を１つだけ設けているが、複数に分割してもよ
い。

以上詳述したように、本発明によれば少ない冷
却液で良好に冷却でき、しかも製作の容易化も図
れるガスタービンの静翼を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンを一部切欠して示す側面
図、第２図は本発明の一実施例に係る静翼の側面
図、第３図ａは第２図におけるＡ−Ａ線切断失視
図、同図ｂは第２図におけるＢ−Ｂ線切断失視
図、第４図は第２図におけるＸ部分を取り出して
示す縦断面図である。 １１……ケーシング、１３……静翼、１４……
第１の冷媒通路、１７……接続路、８……第２の
冷媒通路、２０……ノズル部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケーシングの内面に固定された静翼本来と、
   この静翼本体内に設けられ外部より導かれた高圧
   力の冷却液を上記静翼本体の根本部側から先端部
   側へ導く第１の冷媒通路と、前記静翼本体の表面
   近傍内部に上記静翼本体の根本部側から先端部側
   へ亘つて複数設けられ上記先端部側に位置する端
   部がそれぞれ前記第１の冷媒通路の先端部側の端
   部に共通に接続されるとともに根本部側に位置す
   る端部が外部の排出路に共通に通じる第２の冷媒
   通路と、前記第１の冷媒通路と前記各第２の冷媒
   通路との間に介在し通流する冷却液をミスト流に
   変換するノズル機構とを具備したことを特徴とす
   るガスタービンの静翼。