JPH11190204A - タービン静翼 - Google Patents
タービン静翼Info
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- JPH11190204A JPH11190204A JP9357489A JP35748997A JPH11190204A JP H11190204 A JPH11190204 A JP H11190204A JP 9357489 A JP9357489 A JP 9357489A JP 35748997 A JP35748997 A JP 35748997A JP H11190204 A JPH11190204 A JP H11190204A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タービン静翼において、内部に冷却流路を有
する翼部とその冷却流路の出入口を形成するエンドウォ
ール部との取り付き部分の剛性を高めて、該出入口内面
の応力低下を図る。 【解決手段】 本発明は、翼部９と外側エンドウォール
部７と内側エンドウォール部(図示なし)が一体成形さ
れ、翼部９内に冷却流路１６が形成され、冷却流路１６
の入口１５ａ、出口１５ｂが外側エンドウォール部７の
外向き表面１４に開口し、さらに入口１５ａ、出口１５
ｂを含む領域の周囲に外側エンドウォール部７の外向き
表面１４との間にすき間を冷却流路として形成する覆い
板(図示なし)を有するタービン静翼であって、外向き表
面１４で冷却流路の入口１５ａ、出口１５ｂを含む領域
に、入口、出口を両方囲う筒状の翼部延長部１２を、覆
い板より外方向に延ばして、外側エンドウォール部７と
一体的に形成した。
する翼部とその冷却流路の出入口を形成するエンドウォ
ール部との取り付き部分の剛性を高めて、該出入口内面
の応力低下を図る。 【解決手段】 本発明は、翼部９と外側エンドウォール
部７と内側エンドウォール部(図示なし)が一体成形さ
れ、翼部９内に冷却流路１６が形成され、冷却流路１６
の入口１５ａ、出口１５ｂが外側エンドウォール部７の
外向き表面１４に開口し、さらに入口１５ａ、出口１５
ｂを含む領域の周囲に外側エンドウォール部７の外向き
表面１４との間にすき間を冷却流路として形成する覆い
板(図示なし)を有するタービン静翼であって、外向き表
面１４で冷却流路の入口１５ａ、出口１５ｂを含む領域
に、入口、出口を両方囲う筒状の翼部延長部１２を、覆
い板より外方向に延ばして、外側エンドウォール部７と
一体的に形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に冷却流路を
形成したガスタービン静翼に係わり、特に冷却流路出入
口近傍の剛性を高めるための構造の改良に関するもので
ある。
形成したガスタービン静翼に係わり、特に冷却流路出入
口近傍の剛性を高めるための構造の改良に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンの効率は、燃焼器出口温度
もしくはタービン入り口温度の上昇とともに向上する。
しかしながら現状のガスタービンの燃焼器出口温度は１
３００℃から１５００℃に向かっており、すでに高温の
燃焼ガスに曝されるタービン翼表面温度は使用される耐
熱合金の限界温度を超えているため、圧縮機から抽気し
た空気をタービン翼の内部に供給することによりタービ
ン翼を冷却し、その温度を限界以下にして使用してい
る。
もしくはタービン入り口温度の上昇とともに向上する。
しかしながら現状のガスタービンの燃焼器出口温度は１
３００℃から１５００℃に向かっており、すでに高温の
燃焼ガスに曝されるタービン翼表面温度は使用される耐
熱合金の限界温度を超えているため、圧縮機から抽気し
た空気をタービン翼の内部に供給することによりタービ
ン翼を冷却し、その温度を限界以下にして使用してい
る。
【０００３】しかしながら、圧縮機から抽気した空気は
直接には仕事に関与しないため、ガスタービン全体の効
率は低下することになる。従ってタービン翼の冷却は圧
縮機からの空気の抽気量を可能な限り少なくできる構造
であることが望まれる。これに対応する従来技術の公知
例としては、特開平5-195705号公報および特開平6-2574
05号公報に開示された技術があげられる。前者の公知例
においては、開回路空気冷却において冷却流路に挿入体
を挿入し冷却効果を高めることにより、熱効率低下を最
小限にしつつ静翼の冷却を可能としている。また、後者
の公知例においても、閉回路蒸気冷却と開回路空気冷却
を併用することにより熱効率低下を最小限にしつつ静翼
の冷却を可能としている。
直接には仕事に関与しないため、ガスタービン全体の効
率は低下することになる。従ってタービン翼の冷却は圧
縮機からの空気の抽気量を可能な限り少なくできる構造
であることが望まれる。これに対応する従来技術の公知
例としては、特開平5-195705号公報および特開平6-2574
05号公報に開示された技術があげられる。前者の公知例
においては、開回路空気冷却において冷却流路に挿入体
を挿入し冷却効果を高めることにより、熱効率低下を最
小限にしつつ静翼の冷却を可能としている。また、後者
の公知例においても、閉回路蒸気冷却と開回路空気冷却
を併用することにより熱効率低下を最小限にしつつ静翼
の冷却を可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知例の従来技術では冷却効率の改善により、タービン翼
の温度を耐熱合金の限界温度以下に設計できても、下記
の強度信頼性上の課題が残されていた。従来技術では、
タービン翼の翼部の高温燃焼ガスの流路表面は高温の燃
焼ガスの熱流束により温度が上昇するが、翼部内に形成
された冷却流路の表面は翼部表面からの燃焼ガスからの
熱伝導よりも冷却流路表面からの冷却の熱伝達の効果が
大きく、翼部表面ほど温度は上昇しない。このため、翼
部表面と翼部内の冷却流路表面とではガスタービンの半
径方向への熱膨張に差が生じ、結果として平均的には翼
部表面には圧縮熱応力が、冷却流路表面には引張熱応力
が発生する。またタービン翼全体の温度分布の不均一は
局所的な熱応力も発生させ、強度上の許容値を超えてし
まうことが課題として残されている。特に静翼の場合
は、エンドウォール部半径方向外向き表面に翼冷却流路
へ冷却媒体を流入または流出するための孔が空いている
ことにより翼部とエンドウォール部との取り付き部近傍
の剛性が低下し、エンドウォール部の内向き表面や翼部
表面の熱膨張により大きく変形するために、翼部とエン
ドウォール部との取り付き部近傍の冷却流路内面（図５
に示す部位”Ａ”参照）に大きな応力が発生することが
課題として残されている。
知例の従来技術では冷却効率の改善により、タービン翼
の温度を耐熱合金の限界温度以下に設計できても、下記
の強度信頼性上の課題が残されていた。従来技術では、
タービン翼の翼部の高温燃焼ガスの流路表面は高温の燃
焼ガスの熱流束により温度が上昇するが、翼部内に形成
された冷却流路の表面は翼部表面からの燃焼ガスからの
熱伝導よりも冷却流路表面からの冷却の熱伝達の効果が
大きく、翼部表面ほど温度は上昇しない。このため、翼
部表面と翼部内の冷却流路表面とではガスタービンの半
径方向への熱膨張に差が生じ、結果として平均的には翼
部表面には圧縮熱応力が、冷却流路表面には引張熱応力
が発生する。またタービン翼全体の温度分布の不均一は
局所的な熱応力も発生させ、強度上の許容値を超えてし
まうことが課題として残されている。特に静翼の場合
は、エンドウォール部半径方向外向き表面に翼冷却流路
へ冷却媒体を流入または流出するための孔が空いている
ことにより翼部とエンドウォール部との取り付き部近傍
の剛性が低下し、エンドウォール部の内向き表面や翼部
表面の熱膨張により大きく変形するために、翼部とエン
ドウォール部との取り付き部近傍の冷却流路内面（図５
に示す部位”Ａ”参照）に大きな応力が発生することが
課題として残されている。
【０００５】本発明の目的は、内部に冷却流路を形成し
た翼部と、冷却流路の出入口を形成した外側エンドウォ
ール部と、内側エンドウォール部とからなり、外側エン
ドウォール部の冷却流路出入口近傍の強度不足を解消す
る構造のタービン静翼を提供することにある。
た翼部と、冷却流路の出入口を形成した外側エンドウォ
ール部と、内側エンドウォール部とからなり、外側エン
ドウォール部の冷却流路出入口近傍の強度不足を解消す
る構造のタービン静翼を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１のタービン静翼は、タービンケーシン
グ内にタービン回転軸心を中心軸として固定された外側
取付けリングとこの外側取付けリング内側に同心円的に
配置された内側取付けリングとの間を渡して半径方向に
放射状に組み立てられたもので、翼部と、この翼部長手
方向の外側端に設けられ外側取付けリングに結合する外
側エンドウォール部と、翼部長手方向の内側端に設けら
れ内側取付けリングに結合する内側エンドウォール部と
が一体成形されてなり、翼部内にはその長手方向に冷却
流路が形成され、この冷却流路の入口及び出口が外側エ
ンドウォール部の外向き表面に開口し、さらに冷却流路
の出入口を含む領域の周囲に、外側エンドウォール部の
外向き表面との間にすき間を形成してこのすき間を冷却
流路とする覆い板を有するタービン静翼において、外側
エンドウォール部の外向き表面で冷却流路の出入口を含
む領域に、翼部の横断面形状をもつ延長部を、覆い板よ
り外方向に延ばして、外側エンドウォール部と一体的に
形成したことを特徴とする。
に、本発明の第１のタービン静翼は、タービンケーシン
グ内にタービン回転軸心を中心軸として固定された外側
取付けリングとこの外側取付けリング内側に同心円的に
配置された内側取付けリングとの間を渡して半径方向に
放射状に組み立てられたもので、翼部と、この翼部長手
方向の外側端に設けられ外側取付けリングに結合する外
側エンドウォール部と、翼部長手方向の内側端に設けら
れ内側取付けリングに結合する内側エンドウォール部と
が一体成形されてなり、翼部内にはその長手方向に冷却
流路が形成され、この冷却流路の入口及び出口が外側エ
ンドウォール部の外向き表面に開口し、さらに冷却流路
の出入口を含む領域の周囲に、外側エンドウォール部の
外向き表面との間にすき間を形成してこのすき間を冷却
流路とする覆い板を有するタービン静翼において、外側
エンドウォール部の外向き表面で冷却流路の出入口を含
む領域に、翼部の横断面形状をもつ延長部を、覆い板よ
り外方向に延ばして、外側エンドウォール部と一体的に
形成したことを特徴とする。
【０００７】また、本発明の第２のタービン静翼は、第
１のタービン静翼における翼部の横断面形状をもつ延長
部の代わりに、冷却流路の入口及び出口を両方囲う筒状
延長部を設けたもので、この筒状延長部は、翼部の横断
面形状をもつ延長部と同様に、覆い板より外方向に延び
ており、外側エンドウォール部と一体的に形成されたも
のである。第２のタービン静翼の筒状延長部は、横断面
の外郭形状が翼部の横断面外郭形状と略同じとし、接合
したものであることが好ましい。さらにこの筒状延長部
の外端を、冷却流路の入口及び出口に接続する各配管を
取り付けた蓋で閉じてもよい。
１のタービン静翼における翼部の横断面形状をもつ延長
部の代わりに、冷却流路の入口及び出口を両方囲う筒状
延長部を設けたもので、この筒状延長部は、翼部の横断
面形状をもつ延長部と同様に、覆い板より外方向に延び
ており、外側エンドウォール部と一体的に形成されたも
のである。第２のタービン静翼の筒状延長部は、横断面
の外郭形状が翼部の横断面外郭形状と略同じとし、接合
したものであることが好ましい。さらにこの筒状延長部
の外端を、冷却流路の入口及び出口に接続する各配管を
取り付けた蓋で閉じてもよい。
【０００８】また本発明の第３のタービン静翼は、第１
のタービン静翼と同様に、外側取付けリングと内側取付
けリングとの間を渡して半径方向に放射状に組み立てら
れたものであって、翼部と、この翼部長手方向の外側端
に設けられ外側取付けリングに結合する外側エンドウォ
ール部と、該翼部長手方向の内側端に設けられ内側取付
けリングに結合する内側エンドウォール部と、外側エン
ドウォール部の外向き表面で翼部に対応する位置に翼部
の横断面形状で突出する段部と、が一体成形されてな
り、翼部内には翼部長手方向に冷却流路が形成され、こ
の冷却流路の入口及び出口が外側エンドウォール部の段
部の外向き表面に開口し、さらにこの段部の周囲に外側
エンドウォール部の外向き表面との間にすき間を冷却流
路として形成する覆い板を有するタービン静翼におい
て、外側エンドウォール部の段部外向き表面に、冷却流
路の入口、または冷却流路の入口及び出口のそれぞれを
囲って外方向へ延びるそれぞれの筒状延長部を外側エン
ドウォール部と一体的に設けたことを特徴とする。
のタービン静翼と同様に、外側取付けリングと内側取付
けリングとの間を渡して半径方向に放射状に組み立てら
れたものであって、翼部と、この翼部長手方向の外側端
に設けられ外側取付けリングに結合する外側エンドウォ
ール部と、該翼部長手方向の内側端に設けられ内側取付
けリングに結合する内側エンドウォール部と、外側エン
ドウォール部の外向き表面で翼部に対応する位置に翼部
の横断面形状で突出する段部と、が一体成形されてな
り、翼部内には翼部長手方向に冷却流路が形成され、こ
の冷却流路の入口及び出口が外側エンドウォール部の段
部の外向き表面に開口し、さらにこの段部の周囲に外側
エンドウォール部の外向き表面との間にすき間を冷却流
路として形成する覆い板を有するタービン静翼におい
て、外側エンドウォール部の段部外向き表面に、冷却流
路の入口、または冷却流路の入口及び出口のそれぞれを
囲って外方向へ延びるそれぞれの筒状延長部を外側エン
ドウォール部と一体的に設けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態となるタービ
ン静翼について図面を用いて説明する。図１にガスター
ビン１の全体構成を示す。ガスタービン１は、空気を圧
縮する圧縮機２と、該圧縮機２によって圧縮された空気
と燃料を混合して燃焼させて高温の燃焼ガスを生成する
燃焼器３と、燃焼ガスのエネルギをタービンロータ５の
回転運動に変換するタービン部４とからなる。タービン
部４には複数のタービン翼が列状に円周方向に配置さ
れ、さらに複数の翼列がタービン軸方向に配置される。
翼列には固定されて周方向には動かない静翼の列とター
ビンロータ５に取り付けられて周方向に回転可能な動翼
の列があり、静翼列と動翼列が軸方向に交互に配置され
ている。静翼列は、タービンケーシング２３内に固定さ
れた取付けリング２４(外側取付けリング)と、この取付
けリング２４内側にあるリング状のダイヤフラム２５
(内側取付けリング)との間を渡して半径方向に放射状に
組み立てられている。取付けリング２４及びダイヤフラ
ム２５は、共にタービン回転軸心について同心円的に配
置されている。
ン静翼について図面を用いて説明する。図１にガスター
ビン１の全体構成を示す。ガスタービン１は、空気を圧
縮する圧縮機２と、該圧縮機２によって圧縮された空気
と燃料を混合して燃焼させて高温の燃焼ガスを生成する
燃焼器３と、燃焼ガスのエネルギをタービンロータ５の
回転運動に変換するタービン部４とからなる。タービン
部４には複数のタービン翼が列状に円周方向に配置さ
れ、さらに複数の翼列がタービン軸方向に配置される。
翼列には固定されて周方向には動かない静翼の列とター
ビンロータ５に取り付けられて周方向に回転可能な動翼
の列があり、静翼列と動翼列が軸方向に交互に配置され
ている。静翼列は、タービンケーシング２３内に固定さ
れた取付けリング２４(外側取付けリング)と、この取付
けリング２４内側にあるリング状のダイヤフラム２５
(内側取付けリング)との間を渡して半径方向に放射状に
組み立てられている。取付けリング２４及びダイヤフラ
ム２５は、共にタービン回転軸心について同心円的に配
置されている。
【００１０】図２に実施の形態１となるタービン静翼６
を示す。タービン静翼６は燃焼器３から排出された高温
の燃焼ガスを動翼に適切に指向する働きをもっている。
タービン静翼６は、横断面が羽根状で縦軸方向に延びる
翼部９と、翼部９の外側端に結合する外側エンドウォー
ル部７と、該翼部９の内側端に結合する内側エンドウォ
ール部８とから構成されている。外側エンドウォール部
７の半径方向外向き表面には、ケーシングの取付けリン
グ２３にタービン静翼６を取り付けるための支持フック
１０ａ、１０ｂが設けられている。支持フック１０ａ、
１０ｂは、外側エンドウォール部７の外向き表面の前後
部（タービン軸方向からみて前後）に位置している。ま
た、外側エンドウォール部７の外向き表面で支持フック
１０ａ、１０ｂに挟まれた中央部には、本発明のかかる
翼部延長部１２が設けられている。この翼部延長部１２
は、翼部９と同様の横断面を有し、翼部９内に設けた冷
却孔であるリターンフロー１６（図３参照）の流入孔及
び流出孔が縦方向に通っている。流入孔及び流出孔は、
翼部延長部１２外端に設けた冷却媒体の流入配管１１
ａ、流出配管１１ｂに接続している。図２に示している
のはタービン静翼６は第１翼列の静翼であり、従って、
燃焼器３から排出される高温の燃焼ガスに直接曝され
る。従って、この翼の冷却は極めて重要である。
を示す。タービン静翼６は燃焼器３から排出された高温
の燃焼ガスを動翼に適切に指向する働きをもっている。
タービン静翼６は、横断面が羽根状で縦軸方向に延びる
翼部９と、翼部９の外側端に結合する外側エンドウォー
ル部７と、該翼部９の内側端に結合する内側エンドウォ
ール部８とから構成されている。外側エンドウォール部
７の半径方向外向き表面には、ケーシングの取付けリン
グ２３にタービン静翼６を取り付けるための支持フック
１０ａ、１０ｂが設けられている。支持フック１０ａ、
１０ｂは、外側エンドウォール部７の外向き表面の前後
部（タービン軸方向からみて前後）に位置している。ま
た、外側エンドウォール部７の外向き表面で支持フック
１０ａ、１０ｂに挟まれた中央部には、本発明のかかる
翼部延長部１２が設けられている。この翼部延長部１２
は、翼部９と同様の横断面を有し、翼部９内に設けた冷
却孔であるリターンフロー１６（図３参照）の流入孔及
び流出孔が縦方向に通っている。流入孔及び流出孔は、
翼部延長部１２外端に設けた冷却媒体の流入配管１１
ａ、流出配管１１ｂに接続している。図２に示している
のはタービン静翼６は第１翼列の静翼であり、従って、
燃焼器３から排出される高温の燃焼ガスに直接曝され
る。従って、この翼の冷却は極めて重要である。
【００１１】図３は実施の形態２となるタービン静翼の
外側エンドウォール部を説明するもので、図３(Ａ)にそ
の外観を示し、図３(Ｂ)にはその一部断面構造を示す。
外側エンドウォール部７の外向き表面１４の部位で前後
の支持フック１０ａと支持フック１０ａｂとの間の中央
部には、翼部９の内部に形成されたリターンフロー流路
１６の流入口１５ａ及び流出口１５ｂがそれぞれ開口し
ている。流入口１５ａ及び流出口１５ｂは１つあるいは
複数適宜設ける。流入口１５ａ及び流出口１５ｂを含む
領域の周囲には、図４に示す覆い板２２が設けられ、こ
の覆い板２２と外側エンドウォール部７の外向き表面１
４間にすき間を設けこのすき間を冷却媒体の流路とす
る。このすき間には外部から覆い板２２に形成した噴出
孔１９を通じて冷却媒体が供給される。なお、覆い板は
図２に示すタービン静翼にも同様に設けられている。
外側エンドウォール部を説明するもので、図３(Ａ)にそ
の外観を示し、図３(Ｂ)にはその一部断面構造を示す。
外側エンドウォール部７の外向き表面１４の部位で前後
の支持フック１０ａと支持フック１０ａｂとの間の中央
部には、翼部９の内部に形成されたリターンフロー流路
１６の流入口１５ａ及び流出口１５ｂがそれぞれ開口し
ている。流入口１５ａ及び流出口１５ｂは１つあるいは
複数適宜設ける。流入口１５ａ及び流出口１５ｂを含む
領域の周囲には、図４に示す覆い板２２が設けられ、こ
の覆い板２２と外側エンドウォール部７の外向き表面１
４間にすき間を設けこのすき間を冷却媒体の流路とす
る。このすき間には外部から覆い板２２に形成した噴出
孔１９を通じて冷却媒体が供給される。なお、覆い板は
図２に示すタービン静翼にも同様に設けられている。
【００１２】この実施の形態では、外向き表面１４上に
翼部９の外殻を延長するかのように、筒状の翼部延長部
１２を形成する。筒状の翼部延長部１２は、冷却媒体の
流入口１５ａ及び流出口１５ｂの両方を囲んで表面１４
から立ち上がる外壁１２ａと、外壁１２ａの外端面をふ
さぐ蓋１２ｂと、蓋１２ｂを貫通して冷却媒体の流入孔
１５ａ及び流出孔１５ｂにまで延びる配管１１ａ、１１
ｂとから構成している。筒状の翼部延長部１２は鋳造で
一体構造にするか、または別体の翼部延長部１２を外側
エンドウォール部７に接合して一体構造としてもよい。
翼部９の外殻を延長するかのように、筒状の翼部延長部
１２を形成する。筒状の翼部延長部１２は、冷却媒体の
流入口１５ａ及び流出口１５ｂの両方を囲んで表面１４
から立ち上がる外壁１２ａと、外壁１２ａの外端面をふ
さぐ蓋１２ｂと、蓋１２ｂを貫通して冷却媒体の流入孔
１５ａ及び流出孔１５ｂにまで延びる配管１１ａ、１１
ｂとから構成している。筒状の翼部延長部１２は鋳造で
一体構造にするか、または別体の翼部延長部１２を外側
エンドウォール部７に接合して一体構造としてもよい。
【００１３】圧縮機２から抽気される空気は冷却媒体１
３として外側エンドウォール部７に供給される。冷却媒
体１３は、配管１１ａを経て外側エンドウォール７の外
向き表面１４にある流入口１５ａより翼部９の内部のリ
ターンフロー流路１６に流入し、該流路に沿って流れ対
流冷却により翼部９を冷却し、そして外向き表面１４に
ある流出口１５ｂから流出する。
３として外側エンドウォール部７に供給される。冷却媒
体１３は、配管１１ａを経て外側エンドウォール７の外
向き表面１４にある流入口１５ａより翼部９の内部のリ
ターンフロー流路１６に流入し、該流路に沿って流れ対
流冷却により翼部９を冷却し、そして外向き表面１４に
ある流出口１５ｂから流出する。
【００１４】上記のように筒状の翼部延長部１２を設け
ることにより、特に冷却媒体流入孔１５ａ入口近傍の剛
性を高め、外側エンドウォール部７と翼部９との取合せ
部分で冷却流路内面に高い応力が発生することを防止す
る。ちなみに、筒状の翼部延長部１２がない場合は、従
来の記述の項で述べたように、図５に示す冷却媒体流入
孔１５ａ入口近傍の領域”Ａ”に高い応力が発生する。
なお、図３(Ａ)、(Ｂ)では翼部延長部１２の上面を蓋１
２ｂで閉じいるが、閉じなくても外壁１２ａが覆い板２
２の位置よりも十分な高さを有していれば、剛性に関す
る効果は同様に得られる。
ることにより、特に冷却媒体流入孔１５ａ入口近傍の剛
性を高め、外側エンドウォール部７と翼部９との取合せ
部分で冷却流路内面に高い応力が発生することを防止す
る。ちなみに、筒状の翼部延長部１２がない場合は、従
来の記述の項で述べたように、図５に示す冷却媒体流入
孔１５ａ入口近傍の領域”Ａ”に高い応力が発生する。
なお、図３(Ａ)、(Ｂ)では翼部延長部１２の上面を蓋１
２ｂで閉じいるが、閉じなくても外壁１２ａが覆い板２
２の位置よりも十分な高さを有していれば、剛性に関す
る効果は同様に得られる。
【００１５】従来は、図５に示すように、外側エンドウ
ォール部７の外向き表面１４に翼部を突出させて段部１
７を形成し、段部１７上に、図６に示すような覆い板１
８を取り付けて、外向き表面１４の全面を覆い、覆い板
１８と外向き表面１４との間に、冷却媒体が表面１４を
冷却するに必要十分な隙間を形成する。覆い板１８には
噴出孔１９が形成されており、それにより、外側エンド
ウォール部７に供給される冷却媒体は噴出孔１９を通っ
て高速度で衝突をするジェットとなり、それにより冷却
が促進される。このためには外向き表面表面１４と覆い
板１８との隙間は適正な距離を有していなければならな
い。本発明の好適な例では大きくとも約３mmである。な
お、表面１４に衝突した冷却媒体は外向き表面１４と覆
い板１８の隙間を流れて外側エンドウォール部７に設け
られた流出孔（図示せず）より流出する。
ォール部７の外向き表面１４に翼部を突出させて段部１
７を形成し、段部１７上に、図６に示すような覆い板１
８を取り付けて、外向き表面１４の全面を覆い、覆い板
１８と外向き表面１４との間に、冷却媒体が表面１４を
冷却するに必要十分な隙間を形成する。覆い板１８には
噴出孔１９が形成されており、それにより、外側エンド
ウォール部７に供給される冷却媒体は噴出孔１９を通っ
て高速度で衝突をするジェットとなり、それにより冷却
が促進される。このためには外向き表面表面１４と覆い
板１８との隙間は適正な距離を有していなければならな
い。本発明の好適な例では大きくとも約３mmである。な
お、表面１４に衝突した冷却媒体は外向き表面１４と覆
い板１８の隙間を流れて外側エンドウォール部７に設け
られた流出孔（図示せず）より流出する。
【００１６】しかし、図５で示す従来のような程度の段
部１７の高さ(３mm)では本発明の効果は得られない。図
２の本発明の好適な例でしめされた約１７mmの延長部１
２を設けた場合は、約３mmの段部１７を設けた場合およ
び段部１７を設けない場合に比して、ミーゼスの相当応
力で約１５％の応力減少が可能であった。筒状の翼延長
部１２はエンドウォール部７や翼部９と必ずしも一体成
形する必要はなく、別部材として形成し、製作中に外側
エンドウォール部７に接合してもよい。なお、図３に示
すタービン静翼の外側エンドウォール部７には、タービ
ン静翼の製造の都合上、段部１７を設けておいてもよ
い。
部１７の高さ(３mm)では本発明の効果は得られない。図
２の本発明の好適な例でしめされた約１７mmの延長部１
２を設けた場合は、約３mmの段部１７を設けた場合およ
び段部１７を設けない場合に比して、ミーゼスの相当応
力で約１５％の応力減少が可能であった。筒状の翼延長
部１２はエンドウォール部７や翼部９と必ずしも一体成
形する必要はなく、別部材として形成し、製作中に外側
エンドウォール部７に接合してもよい。なお、図３に示
すタービン静翼の外側エンドウォール部７には、タービ
ン静翼の製造の都合上、段部１７を設けておいてもよ
い。
【００１７】図７により、本発明の実施の形態３を説明
する。図７に示すように、この実施の形態では、外側エ
ンドウォール部７の外向き面にある段部１７の表面に開
口する冷却媒体の流入孔１５ａあるいは流出孔１５ｂの
うち、もっとも高い応力が発生する翼前縁に最も近い流
入口１５ａを囲むように外壁を含む筒状延長部２０を設
けている。しかし、それ以外の流入口あるいは流出口に
も高い応力が発生する場合は、個別に各口を囲む筒状延
長部を設ければよい。
する。図７に示すように、この実施の形態では、外側エ
ンドウォール部７の外向き面にある段部１７の表面に開
口する冷却媒体の流入孔１５ａあるいは流出孔１５ｂの
うち、もっとも高い応力が発生する翼前縁に最も近い流
入口１５ａを囲むように外壁を含む筒状延長部２０を設
けている。しかし、それ以外の流入口あるいは流出口に
も高い応力が発生する場合は、個別に各口を囲む筒状延
長部を設ければよい。
【００１８】図８により本発明の実施の形態４を説明す
る。この実施の形態は、翼前縁に側にある流入孔１５ａ
と共に後縁側の流出孔１５ｂにも外壁を含む筒状延長部
２１を設けた例である。
る。この実施の形態は、翼前縁に側にある流入孔１５ａ
と共に後縁側の流出孔１５ｂにも外壁を含む筒状延長部
２１を設けた例である。
【００１９】なお、図６に示す覆い板１８と同じ機能を
もつ覆い板が、図７及８に示す各外側エンドウォール部
７にある段部１７にも取り付けられる。
もつ覆い板が、図７及８に示す各外側エンドウォール部
７にある段部１７にも取り付けられる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、エンドウォール部外向
き面側に開口する冷却流路入口及び出口の部分に翼部の
断面形状をもつ翼部延長部または筒状の延長部を設ける
ことにより、翼部とエンドウォール部との取り付き部近
傍の剛性を増加せしめ、エンドウォール部との取り付き
部近傍の冷却流路内面に生じる熱応力を低下させる効果
がある。
き面側に開口する冷却流路入口及び出口の部分に翼部の
断面形状をもつ翼部延長部または筒状の延長部を設ける
ことにより、翼部とエンドウォール部との取り付き部近
傍の剛性を増加せしめ、エンドウォール部との取り付き
部近傍の冷却流路内面に生じる熱応力を低下させる効果
がある。
【図１】ガスタービン全体構成図。
【図２】本発明の実施の形態１のタービン静翼の側面
図。
図。
【図３】本発明の実施の形態２の静翼のエンドウォール
部を示す斜視図。
部を示す斜視図。
【図４】実施の形態２におけるエンドウォール部に設け
る覆い板を示す図。
る覆い板を示す図。
【図５】従来の静翼のエンドウォール部を示す斜視図。
【図６】従来の静翼の覆い板を示す斜視図。
【図７】本発明の実施の形態３の静翼のエンドウォール
部を示す斜視図。
部を示す斜視図。
【図８】本発明の実施の形態４の静翼のエンドウォール
部を示す斜視図。
部を示す斜視図。
１ ガスタービン ２ 圧縮機 ３ 燃焼器 ４ タービン部 ５ タービンロータ ６ タービン静翼 ７ 外側エンドウォール部 ８ 内側エンドウォール部 ９ 翼部 １０ａ、１０ｂ 支持フック １１ａ、１１ｂ 冷却媒体配管 １２ 翼部延長部 １３ 冷却媒体 １４ 外側エンドウォール部外向き表面 １５ａ 冷却媒体流入口 １５ｂ 冷却媒体流出口 １６ 冷却流路 １７ 段部 １８ 覆い板 １９ 噴出孔 ２０、２１ 筒状延長部
Claims (5)
- 【請求項１】 タービンケーシング内にタービン回転軸
心を中心軸として固定された外側取付けリングと該外側
取付けリング内側に同心円的に配置された内側取付けリ
ングとの間を渡して半径方向に放射状に組み立てられた
タービン静翼であって、翼部と、該翼部長手方向の外側
端に設けられ外側取付けリングに結合する外側エンドウ
ォール部と、該翼部長手方向の内側端に設けられ内側取
付けリングに結合する内側エンドウォール部と、が一体
成形されてなり、翼部内には該翼部長手方向に冷却流路
が形成され、該冷却流路の入口及び出口が外側エンドウ
ォール部の外向き表面に開口し、さらに冷却流路の入口
及び出口を含む領域の周囲に外側エンドウォール部の外
向き表面との間にすき間を冷却流路として形成する覆い
板を有するタービン静翼において、 外側エンドウォール部の外向き表面で冷却流路の入口及
び出口を含む領域に、翼部の横断面形状をもつ延長部
を、覆い板より外方向に延ばして、外側エンドウォール
部と一体的に形成したことを特徴とするタービン静翼。 - 【請求項２】 タービンケーシング内にタービン回転軸
心を中心軸として固定された外側取付けリングと該外側
取付けリング内側に同心円的に配置された内側取付けリ
ングとの間を渡して半径方向に放射状に組み立てられた
タービン静翼であって、翼部と、該翼部長手方向の外側
端に設けられ外側取付けリングに結合する外側エンドウ
ォール部と、該翼部長手方向の内側端に設けられ内側取
付けリングに結合する内側エンドウォール部と、が一体
成形されてなり、翼部内には該翼部長手方向に冷却流路
が形成され、該冷却流路の入口及び出口が外側エンドウ
ォール部の外向き表面に開口し、さらに冷却流路の入口
及び出口を含む領域の周囲に外側エンドウォール部の外
向き表面との間にすき間を冷却流路として形成する覆い
板を有するタービン静翼において、 外側エンドウォール部の外向き表面で冷却流路の入口及
び出口を含む領域に、冷却流路の入口及び出口を両方囲
う筒状の翼部延長部を、覆い板より外方向に延ばして、
外側エンドウォール部と一体的に形成したことを特徴と
するタービン静翼。 - 【請求項３】 筒状の翼部延長部は、横断面の外郭形状
が翼部の横断面外郭形状と略同じとし、接合されたもの
である請求項２に記載のタービン静翼。 - 【請求項４】 筒状の翼部延長部の外端を、冷却流路の
入口及び出口に接続する各配管を取り付けた蓋で閉じた
請求項２または３に記載のタービン静翼。 - 【請求項５】 タービンケーシング内にタービン回転軸
心を中心軸として固定された外側取付けリングと該外側
取付けリング内側に同心円的に配置された内側取付けリ
ングとの間を渡して半径方向に放射状に組み立てられた
タービン静翼であって、翼部と、該翼部長手方向の外側
端に設けられ外側取付けリングに結合する外側エンドウ
ォール部と、該翼部長手方向の内側端に設けられ内側取
付けリングに結合する内側エンドウォール部と、外側エ
ンドウォール部の外向き表面で翼部に対応する位置に翼
部の横断面形状で突出する段部と、が一体成形されてな
り、翼部内には該翼部長手方向に冷却流路が形成され、
該冷却流路の入口及び出口が外側エンドウォール部の段
部の外向き表面に開口し、さらに該段部の周囲に外側エ
ンドウォール部の外向き表面との間にすき間を冷却流路
として形成する覆い板を有するタービン静翼において、 外側エンドウォール部の段部外向き表面に、冷却流路の
入口、または冷却流路の入口及び出口のそれぞれを囲っ
て外方向へ延びるそれぞれの筒状延長部を外側エンドウ
ォール部と一体的に設けたことを特徴とするタービン静
翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35748997A JP3368417B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | タービン静翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35748997A JP3368417B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | タービン静翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11190204A true JPH11190204A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3368417B2 JP3368417B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=18454391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35748997A Expired - Fee Related JP3368417B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | タービン静翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3368417B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008175207A (ja) * | 2007-01-18 | 2008-07-31 | Siemens Ag | 静翼を備えたガスタービン |
| US20170211418A1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-07-27 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Cooled wall of a turbine component and a method for cooling this wall |
| EP3708782A1 (en) * | 2019-03-15 | 2020-09-16 | United Technologies Corporation | Boas and methods of making a boas having fatigue resistant cooling inlets |
| CN113153447A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-23 | 西安交通大学 | 一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08177406A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-07-09 | General Electric Co <Ge> | ステータベーン・セグメント及びタービンベーン・セグメント |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP35748997A patent/JP3368417B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08177406A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-07-09 | General Electric Co <Ge> | ステータベーン・セグメント及びタービンベーン・セグメント |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8257032B2 (en) | 2007-01-18 | 2012-09-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbine with a guide vane |
| US20170211418A1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-07-27 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Cooled wall of a turbine component and a method for cooling this wall |
| US10851668B2 (en) * | 2016-01-25 | 2020-12-01 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Cooled wall of a turbine component and a method for cooling this wall |
| EP3708782A1 (en) * | 2019-03-15 | 2020-09-16 | United Technologies Corporation | Boas and methods of making a boas having fatigue resistant cooling inlets |
| US10995626B2 (en) | 2019-03-15 | 2021-05-04 | Raytheon Technologies Corporation | BOAS and methods of making a BOAS having fatigue resistant cooling inlets |
| CN113153447A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-23 | 西安交通大学 | 一种强化涡轮静叶端壁泄漏流冷却的预旋结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3368417B2 (ja) | 2003-01-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |