JPH0381502A - ラジアルガスタービンの扇車 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は、ラジアルガスタービンの扇単に開し、空気
冷却することにより翼車の耐熱性を向上させ、−層高温
のガスを作用させてラジアルガスタービンの熱効率を高
めるのに利用できる発明である。

（従来の技術） ラジアルガスタービンは、第８図に略示するように、コ
ンプレッサ１で圧縮した圧縮空気２と燃料３とを燃焼器
４に入れて燃焼させ、得られた高温の作用ガス５をラジ
アルガスタービン６に供給し扇車７を回転させて動力を
得る装置である。第９図はラジアルガスタービンの扇車
７を例示する。

ガスタービンの熱効率は作用ガスの温度が高いほど良く
なるが、使用材料の耐熱性能に限度があるため、作用ガ
ス温度のみを一方的に高くすることはできない。

そこで耐熱強度の大きな材料の開発を進める一方で、最
も高熱の影響を受けるタービン翼を空気冷却してその温
度を翼材料の耐熱強度範囲内に抑えるようにすることが
軸流型のガスタービンでは普通に行なわれて来ている。

これによって作用ガス温度を９５０℃→１３５０℃まで
逐次高めることができるようになって来た。

軸流型ガスタービンでは、コンプレッサて得た圧縮空気
の１０〜１５％を使用して翼冷却を行なっているが、ラ
ジアルガスタービンでは翼の形状が複雑なこともあって
Ｒ冷却は行なわれておらず、耐熱性の大きいセラミック
を使用して熱効率を高めようとする方向に研究が進めら
れている状況である。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、−層高部の作用カスの使用がてきるように
、ラジアルガスタービンの扇車を空気冷却できる構造と
して、ラジアルカスタービンの熱効率を高めようとする
ものである。

（課題を解決するための手段） この発明は、円錐板状のラジアルガスタービンの扇車の
背面に、多数のフィン及びカバーにより放射方向に仕切
られた空気流路を形成し、この流路に送入した圧縮空気
を多数の小孔を通して、燃焼ガスの流れる扇車の表面に
流出させ、又、扇車の表面に突出形成した翼を中空にし
側面に多数の小孔を穿設して、翼内に送り込んだ圧縮空
気をこの小孔から流出するようにしたものである。

（作　　　用） 扇車の裏面に設けた、多数のフィンによって区切られた
流路を通って多数の小孔から扇車の表面に流出する空気
は、扇車の裏面、小孔壁及びフィンに接触して扇車を冷
却し、小孔から流出した後は扇車の表面に沿って流れ、
この表面に空気による熱遮断膜を形成して扇車が高温ガ
ス流により熱せられる程度を小さくし、又、扇車の表面
に突出形成された中空の翼に流入した空気は、翼を内部
から冷却すると共にその側面の小孔から流出して翼に沿
う熱遮断膜を形成して翼が加熱される程度を小さくする
。

（実施例） 第１〜７図は本発明の実施例を示し、第１図は扇車の半
部縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面部分図、第３
図は扇車の部分背面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ断面部
分図、第５図は圧縮空気を冷却しないで使用する場合の
空気、ガス等の流れを示す略図、第６図は圧縮空気を大
気で冷却する場合の同様の略図、第７図は圧縮空気を水
で冷却する熱交換器の略図である。

扇車７の表面には、第９図の従来例と同様に、複数の屈
曲した翼８（第１図には、判り易くするため、翼を放射
方向に真直なものとして示している）が突出して形成さ
れており、裏面には第３図のように放射方向に複数のフ
ィン９が突出形成されている。フィン９の間には多数の
小孔１０が表面の翼８の間に開口させて穿設されている
。フィン９の突端を連ねながらこれを覆って扇車の背面
にカバー１１が設けられており、カバー１１、フィン９
、扇車７の間に第一流路１２か形成されている。カバー
１１の外方には、それぞれ扇車７に固定された円板状の
第一隔壁１３、第二隔壁１４により第二流路１５が形成
されている。第二流路１５は周端部において第一流路１
２に通じている。カバー１１、両隅壁１３．１４を取付
けた扇車７は、ケーシング１６で覆われ、翼８の周端部
に静Ｒ（図示せず）の形成するノズルにより方向が最適
となるように整流された作用ガス５を吹込むガス人口１
７を開設する。第二流路１５へは、扇車７の軸部１８内
に設けた軸部向流路１９、環状溝２０、カップリング２
１を通して圧縮空気２を供給する。

翼８は、第２図、第４図のように中空になっていて、内
部にフィン２２．２２を設け、側面に小孔２３を穿設し
ている。

カップリング２１から扇車内に吹込む冷却用空気２は、
第５図に示すようにコンプレッサ１において圧縮し温度
上昇した空気２（例えば２０℃の大気を圧縮比７で圧縮
すると２９４℃となる。）の一部（１０〜１５％）をそ
のまま使用することも考えられるが、第６図のようにこ
の空気を熱交換器２４を通して４０〜５０℃の低温空気
２ａとして使用すれば、冷却効果を一層高めることが出
来る。

熱交換器２４としては、第６図のように、空気管２５を
大気で冷却するもの、第７図のように、ポンプ２６によ
り水を通ず水管２７と空気管２５との間で熱交換するも
の等が使用できる。

以上のように構成するから、ガス人口１７から燃焼器４
を出た高温の作用ガス５を吹込むと、ガス５は翼８に沿
って翼間流路２８を流れつつ翼８を横に押して扇車７を
回転させ、この回転は扇単に固定した軸２９から取出さ
れる。

方、固定のカップリング２１から回転する扇車の軸部１
８に設けた軸部向流路１９に吹込まれた冷却用空気は、
第二流路１５に入って扇車の周端部に進み、続いて一方
では第一流路１２に入り、他方では通孔３０から翼８．
８内に形成された翼内流路８ａに流入する。第一流路１
２に入った空気は、扇車の背面やフィン９．９に接触し
てこれらを冷却した後、小孔１０．１０から作用ガスの
流れる翼間流路２８に流出し、ガス流に押されて扇車表
面に沿って流れ、扇車表面に断熱性の空気膜を形成して
扇車表面が高温の作用ガスのため加熱される程度小さく
する。翼間流路２８に流出した空気は、作用ガスと共に
排出される。

通孔３０から翼内流路８ａに入った空気は、中空の翼内
面やフィン２２に接触して翼を冷却すると共に小孔２３
から作用ガスの流れる翼間流路２８に流出し、翼の外面
に空気による熱遮断膜を形成して翼が高温の作用ガスの
ため加熱される程度を小さくし、その後作用ガスと共に
排出される。

このようにしてカップリング２１からン令却用の圧縮空
気を吹込むことにより、扇車を表裏から冷却することが
できる。

（発明の効果） 扇車内に冷却用空気流路を構成した結果、高温の作用ガ
スのため加熱されることの著しい翼及び翼車壁を冷却し
、又熱遮断膜を形成して加熱程度を低くするから、その
分、作用ガスの温度を高くしてラジアルガスタービンの
熱効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明の実施例を示し、第１図は扇車の半
部縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面部分図、第３
図は扇車の部分背面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ断面部
分図、第５図は圧縮空気を冷却しないで使用する場合の
ガスタービンの構成を示す略図、第６図は圧縮空気を大
気で冷却する場合の同様の略図、第７図は圧縮空気を水
で冷却する熱交換器の略図、第８図は従来のガスタービ
ンの構成を示す略図、第９図は従来のラジアルガスター
ビンの扇車を例示する斜視図である。 １：コンプレッサ、２：圧縮空気、２ａ：低温空気、３
：燃料、４：燃焼器、５：作用ガス、６ラジアルガスタ
ービン、７：扇車、８：Ｒ１８ａ　翼内流路、９：フィ
ン、１０：小孔、１１カバー、１２：第一流路、１３：
第一隔壁、１４：第二隔壁、１５：第二流路、１６：ケ
ーシング、１７：ガス入口、１８：軸部、１９：軸部向
流路、２０：環状溝、２１：カップリング、２２フイン
、２３：小孔、２４．熱交換器、２５空気管、２６・ポ
ンプ、２７：水管、２８：翼間流路、２９．軸、３０：
通孔。 １４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円錐板状の扇車（７）の背面に多数のフィン（９
   ）を放射方向に突出形成し、このフィン及びフィン端を
   連ねるカバー（１１）により放射方向に仕切られた第一
   流路（１２）を形成し、この流路を多数の小孔（１０）
   により扇車の表面に通じさせ、扇車の表面に突出形成し
   た翼（８）を中空にして翼内流路（８ａ）を形成すると
   共に、この流路内にフィン（２２）を設け、翼（８）の
   側面に多数の小孔（２３）を穿設し、前記の扇車背面の
   第一流路（１２）及び翼内流路（８ａ）に扇車の軸部を
   介して冷却用圧縮空気を送るカップリング（２１）、軸
   部内流路（１９）、半径方向の第二流路（１５）を設け
   たラジアルガスタービンの扇車。