JPS62153504A

JPS62153504A - シユラウドセグメント

Info

Publication number: JPS62153504A
Application number: JP29453785A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yuya; 油谷　好浩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-12-26
Filing date: 1985-12-26
Publication date: 1987-07-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はシュラウドセグメントに係り、特に高温ガスタ
ービンに適した空冷式のシュラウドセグメントに関Ｊる
。

〔発明の技術的前頭とその問題点］一般に、タービンのシュラウドセグメントは、タービン
ケーシング内面に動翼の外周端に近接するように円周状
に３！設されてシュラウドリングを形成し、動翼先端部
からの主流ガスの漏洩を最小にすると共に高温ガスから
タービンケーシングへの熱伝達を防止しケーシングの熱
変形を防いでいる。このため、上記シュラウドセグメン
トは高温ガスに直接晒されるので、タービンの入口温度
が高くなる程その冷却に注意を払う必要がある。

従来のシュラウドセグメントは、全く冷却しない方式と
、シュラウドセグメント内部に冷却空気を導きセグメン
トを内側より冷却する方式とに大別される。ところが、
前者の場合、シュラウドセグメントのメタル４度が主流
ガス温度近くまで−ヒ昇するためガス温度を高くするこ
とができず、高出力を得ることができないという問題が
あった。

また、後者の場合の一形式として、第６図に示したよう
に、シュラウドセグメント１の上流側壁１ａと下流側壁
１ｂとにそれぞれ開孔２ａ、２ｂを設け、セグメントの
内部空間３に冷却空気へを尋人する形式がある。ところ
が、この形式は上記内部空間３に冷却空気Ａをただ流し
ているだけなので、冷却空気Ａの流速が遅くセグメント
内壁面から冷却空気への熱伝達率が低くなり、主流ガス
の温度を上げた場合、シュラウドセグメント１のメタル
温度を所定の温度に保つためには大量の冷却１空気が必
要になるという問題があった。また、他の形式として、
第７図に示したように、箱形のシュラウドセグメント４
の外側開口５からピグメント内に箱形のインサート６を
半径方向に挿入し、タービンケーシング７からシュラウ
ドセグメント４内に導かれる冷却空気Ａをインサート６
の開孔８からセグメント内壁面に吹きつけてインビンジ
メント冷却を行なうと共にその冷却した空気をシュラウ
ドセグメント４の下流側壁４ｂの開孔９よリセグメント
外に排出する形式がある（特開昭５７−５９０３０　号
公報参照）。この形式によれば、少ない吊の冷却空気で
シュラウドセグメント４のメタル温度を所定の温度に保
つことができるが、上記インサート６を挿入するために
シュラウドセグメント４に広い開口５を設ける必要があ
るので、シュラウドセグメント４を上流側と下流側より
挟んでタービンケーシング７内面に固定するフック１０
のツメ間隔が大きくなりタービンケーシング７が軸方向
の大きくなるという問題があった。また、上記インサー
ト６を箱形に形成する必要があるのでシュラウドセグメ
ント４が複雑になるという問題があり、さらに上記開口
５を小さくするためにインサート６を２分割するとイン
サート６自体の構造が複雑になるという問題があった。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の目的は上述した従来技術が有する問題
点を解消し、主流ガス温度が高温の場合にも使用できる
ように高い冷却効率を有すると共に構造が簡単でコンパ
クトな空冷式のシュラウドセグメントを提供するもので
ある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明は、タービンケーシ
ング内面に動翼の外周端に近接するように円周状に連設
される中空状のシュラウドセグメントにおいて、上記シ
ュラウドセグメントの内部空間には複数の冷却孔を有す
る薄板がシュラウドセグメントの動翼側周壁と所定の間
隙を有して対向するように周方向に設けられ、上記動翼
側周壁には上記内部空間とｖＪ翼の上流側とを連通ずる
冷却路が形成されたもので、シュラウドセグメントを効
率的に冷却するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明によるシュラウドセグメントの実施例を第
１図乃至第５図を参照して説明する。

第１図において符号１１はシュラウドセグメントを示し
、このシュラウドセグメント１１は断面略Ｃ字状に形成
され、タービンケーシング１２と一体にケーシング内面
に突出する断面略Ｔ字状の周状のフック１３に嵌合さ机
る。そして、このシュラウドセグメント１１が複数円周
状に連設されることによりタービンケーシング１２内面
には動翼１４の外周端と近接するシュラウドリング（図
示せず）が形成される。また、上記フック１３に嵌合さ
れるシュラウドセグメント１１には断面矩形の内部空間
１５が形成され、この内部空間１５には複数の冷却孔１
６を有する薄板１７が動翼１４と相対するシュラウドセ
グメント１１の周壁１８（以下動翼側周壁という）と所
定の間隙を有して対向するように設けられている。上記
薄板１７は、シュラウドセグメント１１の内壁面１１ａ
に周方向に形成された一対の溝１９にセグメント端面か
ら周方向に挿入され、すみ肉溶接２０によりシュラウド
セグメント１１に固定されている。また、第２図に示し
たように、上記シュラウドセグメント１１の端面２１に
はセグメントの断面形状と同じ略Ｃ字状の満２２が形成
され、この溝２２にシール材（図示せず）を嵌め込むこ
とによりセグメントとセグメントとの連接部における主
流ガスの漏洩を防止している。さらに、シュラウドセグ
メント１１の動翼側周壁１８には、内部空間１５と動翼
１４の上流側の主流ガス流路２３とを連通ずる冷却路２
４が複数穿設され、この冷却路２４は、第３図に示した
ように、動翼１４の回転方向Ｘに合わせて斜めに穿設さ
れている。

一方、上記シュラウドセグメント１１が嵌合するフック
１３には冷却空気供給用の冷却路２５がタービンケーシ
ング１２側から上記内部空間１５に向けて形成されてお
り、圧縮機から吐出される冷却空気Ａはタービンケーシ
ング内の通路（図示せず）を経て上記冷却路２５よりシ
ュラウドセグメント１１内に供給される。

次に本発明の詳細な説明する。

冷却空気Ａはフック１３の冷却路２５よりシュラウドセ
グメント１１の内部空間１５に供給され、セグメントの
内壁面１１ａを冷却し、さらに薄板１７の冷却孔１６か
ら動翼側周壁１８に向けて吹きつけられ動翼側周壁内面
１８ａをインピンジメン１〜冷却する。また、動翼側周
壁１８をインビンジメント冷Ｕ＋　シた冷却空気は、動
翼側周壁の冷却路２４より動翼１４上流側の主流ガス流
路２３に放出される。この冷却空気は、動翼回転方向Ｘ
と同方向の周方向速度成分をもって放出され、動翼１４
と動翼側周壁１８との間隙を流れて動翼側周壁外面１８
ｂをフィルム冷却したのち主流ガスＢに混合する。

このように、高温の主流ガスＢと接触してメタル温度が
上昇するシュラウドセグメントのＦＪＩ　黄銅周壁の内
面１８ａに熱伝達率が高く冷却効率が高いインビンジメ
ント冷却を施し、さらに直接の受熱面である動翼側周壁
外面１８ｂにフィルム冷却を施すようにしたので、受熱
部である＃Ｊ翼側周壁１８のみを効率良く冷却でき、ざ
らに上記フィルム冷却空気は動１１１４と動翼側周壁１
８との間隙を流れるので、動翼先端部からの主流ガスの
漏洩を減少させることができる。また、冷却の必要な部
分のみを冷却するので少量の冷却空気で十分な冷却を行
なうことができ、圧縮機から導かれる冷却空気量の低減
によりタービン効率の低下を減少させることができる。

また、薄板１７はシュラウドセグメント１１の受熱部か
らタービンケーシング１２への輻射熱を遮るので、ター
ビンケーシングの輻射熱による温度上背を抑えることが
できる。

このため、上述のシュラウドセグメント１１を用いれば
主流ガス温度をさらに上界させることが可能となり、タ
ービン効率の向上を図ることができる。

第４図および第５図は本発明の他の実施例を示したもの
で、シュラウドセグメント１１の周方向中央部のセグメ
ント内壁面１１ａおよび動翼側周壁内面１８ａには補強
用のり１２６が固着されている。また、シュラウドセグ
メント１１の内部空間１５に設けられる冷却孔を有する
薄板１７は２枚に分けられ、薄板１７ａおよび１７ｂは
シュラウドセグメント１１の周方向両端面からセグメン
ト内に組み付けられる。

従って、本実施例によれば、内部空間１５を形成するよ
うにシュラウドセグメント１１を断面略Ｃ字状に形成し
てもリブ２６が設けられているのでセグメント本体に強
度的問題が生じることはなく、前述の実施例と同様の効
果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明はシュラウドセ
グメントの内部空間に複数の冷却孔を有する薄板をセグ
メントの動翼側周壁と所定の間隙を有して対向するよう
に周方向に設け、動翼側周壁にセグメントの内部空間と
動翼の上流側とを連通ずる冷却路を穿設したので、シュ
ラウドセグメントの受熱部である動翼側周壁のみを少量
の冷却空気で効率よく冷却できる。また、圧縮機から抽
気される冷却空気量が低減するのでタービン効率の低下
を減少させることができ、さらに動翼側周壁外面を流れ
るフィルム冷却空気はシュラウドリングとｌ！Ｉ３翼先
端部との間の主流ガスの漏洩を減少させるので、タービ
ン効率を向上させることができる。また、薄板によりシ
ュラウドセグメント受熱部からタービンケーシングへの
輻射熱が遮られるので、タービンケーシングの温度上界
を抑えケーシングの熱変形を防ぐことができる。このた
め、主流ガス温度をさらに上背さけてタービン効率の向
上を図ることができ、高い冷１Ｊ１効率をイ１すると共
に構造が筒中でコンパクトな空冷式のシュラウドセグメ
ン［へを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシュラウドセグメントの一実施例
を示す側面断面図、第２図は上記シュラウドセグメント
の斜視図、第３図は上記シュラウドセグメントの正面断
面図、第４図は本発明によるシュラウドセグメントの他
の実施例を示す側面断面図、第５図は上記シュラウドセ
グメントの斜視図、第６図および第７図は従来のシュラ
ウドセグメントを示す側面断面図である。１１・・・シュラウドセグメント、１２・・・タービン
ケーシング、１３・・・フック、１４・・・動翼、１５
・・・内部空間、１６・・・冷却孔、１７・・・薄板、
１８・・・シュラウドセグメントのｖＪ翼側周壁、２０
・・・すみ肉溶接、２３・・・主流ガス流路、２４・・
・冷用路、Δ・・・冷１Ｊ１効率、Ｂ・・・主流ガス。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第３図第４図第５図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１、タービンケーシング内面に動翼の外周端に近接する
ように円周状に連設される中空状のシュラウドセグメン
トにおいて、上記シュラウドセグメントの内部空間には
複数の冷却孔を有する薄板がシュラウドセグメントの動
翼側周壁と所定の間隙を有して対向するように周方向に
設けられ、上記動翼側周壁には上記内部空間と動翼の上
流側とを連通する冷却路が形成されていることを特徴と
するシュラウドセグメント。２、上記冷却路は動翼の回転方向に向けて形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のシュ
ラウドセグメント。