JP2003027902A - ガスタービン静翼 - Google Patents
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Abstract
果を高めること。 【解決手段】 内部に冷却空気の通路を有する静翼部
と、この静翼部を前記冷却空気の排出口側において支持
する内側シュラウド2とを含んでセグメントを構成し、
このセグメントを複数環状に結合してなるガスタービン
静翼において、前記静翼部の冷却空気の排出口から少な
くとも1本の流路31,33を引き出す。そして、当該
流路31,33を前記内側シュラウド2の前縁側隅部3
0,32に導く。さらに、当該流路31,33を前記内
側シュラウド2の側縁に沿って後方に延出した。
Description
翼に関し、更に詳しくは、主として2段静翼以降に用い
られるガスタービン静翼の冷却構造に関する。
の静翼は約1300度もの燃焼ガスの流路となる。従っ
て、燃焼ガスによる溶融や破損を防止するため、ガスタ
ービン静翼には種々の冷却構造が設けられている。この
ような冷却構造に関する技術としては、ガスタービン静
翼内部に冷却空気の通路を設け、この通路に冷却空気を
送り込むことでガスタービン静翼を内部から冷却する技
術が広く知られている(例えば特開11−132005
号公報参照)。
ンテナンスの容易性等を考慮し、組立および分解が可能
な分割式の構造を有している。図14は、ガスタービン
2段静翼の単位構成要素であるセグメント1を示す斜視
図である。このセグメント1を構成する単位ユニット
は、略平行四辺形の内側シュラウド2と、これに一端部
を固定され柱状に設置された1枚の静翼部3と、前記内
側シュラウド2に対して略平行に配置されると共に前記
静翼部3の他端部に固定された略平行四辺形の外側シュ
ラウド4とからなる。セグメント1は、この単位ユニッ
ト一対を、溶接によって並列に結合して構成される。そ
して、ガスタービン静翼は、このセグメント1をボルト
等の脱着可能な結合部材(図示省略)によって並列に結
合し、全体としては環状構造となるように形成される。
なお、ガスタービン静翼は、外側シュラウド4の外周側
面に設けた足5において、ガスタービン車室(図示省
略)に片持ち構造で固定設置される。
は、ガスタービンの運転時におけるガスタービン静翼の
膨張を吸収するため、一定の間隔をあけて結合されてい
る。この間隔は、ガスタービン運転時におけるガスター
ビン静翼の膨張により塞がるように設計されている。し
かし、現実には製造段階での許容誤差等により、このボ
ルト結合部7には約0.5mm〜1mmほどの隙間7a
が生じる。
ド2付近の拡大斜視図であり、図16は、図15に記載
した内側シュラウド2の平面断面図である。また、図1
7は、図16に記載した内側シュラウド2のI−I方向の
側面断面図であり、図18はそのII−II方向の側面断面
図である。図15〜図18において、ガスタービン静翼
は、静翼部3内部に、リブ8によって隔てられた静翼部
前縁通路9と静翼部後縁通路10とを有している。この
静翼部前縁通路9は内側シュラウド2内部に設けられた
開口室11に通じており、また、静翼部後縁通路10は
内側シュラウド2を貫通し、その底面部側に形成された
キャビティ12に通じている。この開口室11とキャビ
ティ12とは、内側シュラウド2の底面部に配置された
底板13によって隔てられている。なお、図17に記載
した静翼部3内部の部材14は、静翼部3をインピンジ
冷却(衝突冷却)するために、静翼部前縁通路9ならび
に静翼部後縁通路10に差し込まれた金属部材からなる
管状のインピンジ管14である。
ス6流路の上流側である前縁15内部には、その前縁1
5に沿って前縁流路16が設けられている。この前縁流
路16と前記開口室11とは、その中間に設けられた中
間流路17によって通じている。この前縁流路16の床
部には、その流路断面積を狭めるための調整板18が敷
かれており、また、その調整板18上および前縁流路1
6の天井部には、冷却空気19を攪拌するためのタービ
ュレーター20が複数段設置されている。
流路16よりも狭い断面積である中央流路21が引き出
されている。この中央流路21は、内側シュラウド2の
接合面22に沿って、燃焼ガス流路の下流側である内側
シュラウド2の後縁23に抜けている。また、前縁流路
16の入り口付近からも、前縁流路16よりも狭い断面
積である側縁流路24が引き出されている。この側縁流
路24は、内側シュラウド2の側縁25に沿って、後縁
23に抜けている(図16、図18参照)。なお、上記
冷却構造は、セグメント1を構成する一対の単位ユニッ
トごとにそれぞれ設けられ、左右一対として内側シュラ
ウド2の冷却構造を構成している。
ラウド2を冷却するときには、冷却空気19を、外側シ
ュラウド4から静翼部3内部のインピンジ管14に送り
込む。すると、この冷却空気19は静翼部3をインピン
ジ冷却しつつ、一部は、静翼部前縁通路9を経て内側シ
ュラウド2内の開口室11に流入し、一部は、静翼部後
縁通路10を経て内側シュラウド2を貫通してキャビテ
ィ12に供給される(図17参照)。開口室11に流入
した冷却空気19は、中間流路17を通って前縁流路1
6に流入し、内側シュラウド2の前縁をコンベクション
冷却(対流冷却)する。そして、その一部は前縁流路1
6入り口付近から側縁流路24に流入し、内側シュラウ
ド2の側縁25をコンベクション冷却しつつ、後縁23
から排出される。また、残りの冷却空気19は、前縁流
路16の出口付近から中央流路21に流入し、内側シュ
ラウドの溶接接合面22付近をコンベクション冷却しつ
つ、後縁23から排出される。
面積を狭めることによって、そこを通る冷却空気19の
流速の低下を防ぎ、前縁15の冷却効率を高めるように
作用する。さらに、タービュレーター20は、前縁流路
16内の冷却空気19を攪拌し、前縁15の冷却効率を
高めるように作用する。また、中央流路21ならびに側
縁流路24は、前縁流路16よりも断面積が小さいの
で、これらの流路21、24を通過する冷却空気19の
流速は、前縁流路16よりも速い。したがって、このよ
うな流路を狭めた構造は、内側シュラウド2の溶接接合
面22付近ならびに側縁25の冷却効率を高めるように
作用する。
気19は、ガスタービン静翼とガスタービン動翼との隙
間(図示省略)を封止するシール用空気として用いられ
る。また、シール用空気の一部は、前縁15下面付近か
ら吹き出され、内側シュラウド2を前縁15側からフィ
ルム冷却(膜冷却)する。
らの研究によれば、上記従来のガスタービン静翼では、
内側シュラウド2の前縁15隅部が焼損26、26し、
その表面に施された断熱被覆(TBC:Thermal Barrie
r Coating)が剥離する現象が認められている(図15
参照)。これは、従来技術における冷却空気19の流路
16、24が、いずれも前縁15隅部までは通っておら
ず、十分な冷却が行われていなかったためと考えられ
る。また、従来技術においては、一つの前縁流路16か
ら中央流路21および側縁流路24の両方の流路を引い
ていたため、これらの流路21,24内を通る冷却空気
19の流速が低下し、冷却効率が低下していたためとも
考えられる。
ービュレーター20を設置し、冷却効率を維持する方法
は、前縁15隅部の冷却効率が悪い割にガスタービン構
造が複雑化し、製造コストが増加するという問題点があ
る。また、冷却効率を上げるため、内側シュラウド2内
部の冷却空気19の流量を大幅に増加する方法は、ガス
タービン運転コストを増加させるという問題点がある。
また、中央流路21ならびに側縁流路24の断面積を狭
めることで冷却空気19の流速を増加させる方法もある
が、あまりに流路断面積を狭めると冷却可能な範囲も狭
まるので、前縁15隅部の冷却効率がさらに低下してし
まう。
たものであって、簡単な構造により効果的に内側シュラ
ウド2を冷却するガスタービン静翼を提供することを目
的とする。
ば、前記焼損26は、ガスタービンの運転時において前
記内側シュラウド2の隙間7に燃焼ガス6が巻き込ま
れ、その前縁15隅部30,32の断熱被覆を壊食する
ことによって発生する。そこで、この発明では、焼損2
6を防止するため、内側シュラウド2の前縁15隅部に
冷却構造を設けるか、前記燃焼ガス6の巻き込み自体を
抑制するようにした。
求項1にかかるガスタービン静翼は、内部に冷却空気の
通路を有する静翼部と、当該静翼部を前記冷却空気の排
出口側において支持する内側シュラウドとを含んでセグ
メントを構成し、このセグメントを複数環状に結合して
なるガスタービン静翼において、前記静翼部の冷却空気
の排出口から少なくとも1本の流路を引き出すと共に、
当該流路を前記内側シュラウドの前縁側隅部に導き、さ
らに、当該流路を前記内側シュラウドの側縁に沿って後
方に延出したことを特徴とする。
出口から引き出された流路は、少なくとも前記内側シュ
ラウドの前縁隅部を通過するまでは、分流を有さないこ
とを意味する。ただし、前記分流には、微細孔であるフ
ィルム冷却孔は含まないものとする。
は、内側シュラウド上に設置された静翼部よりも前縁側
であってその両端部を含む部分をいうが、本発明におい
ては、特に前記焼損26が生ずる範囲を含む部分をいう
ものとする。また、内側シュラウドの隅部は、内側シュ
ラウドの表面上の隅部を意味するものではなく、その前
縁側面側ならびに側縁側面側の隅部をも含むものとす
る。
出した冷却空気は、その排出口から引き出された1本の
流路に流入する。そして、当該1本の流路を通って、内
側シュラウドの前縁隅部を冷却し、さらに側縁を冷却し
つつ内側シュラウドの後方へ流れる。
求項1に記載のガスタービン静翼において、前記セグメ
ントは、その内側シュラウドの側端面を隣接するセグメ
ントの内側シュラウドにボルト結合にて結合して構成さ
れたことを特徴とする。この発明において、セグメント
の内側シュラウド同士は、ボルトにより結合されている
ため、溶接等により一体形成されている場合と比較し
て、熱応力による歪みを分散しやすい。したがって、こ
の発明によれば、特に静翼体の端部や内側シュラウドに
生じる局部的な集中応力は緩和され、クラック等の発生
が抑止される。
求項1または2にかかるガスタービン静翼において、前
記1本の流路は、前記内側シュラウドの前縁隅部におい
て蛇行していることを特徴とする。この発明において、
冷却空気は、前記静翼部の排出口から前記1本の流路に
流入し、前記内側シュラウドの前縁隅部を蛇行しつつ当
該隅部を冷却する。
求項1または2にかかるガスタービン静翼において、前
記1本の流路は、前記内側シュラウドの前縁隅部におい
てその流路幅を広げると共に、当該広げた流路の床部に
調整板を設置したことを特徴とする。
部の排出口から前記1本の流路に流入し、前記内側シュ
ラウドの前縁隅部において広げた流路を通って前記隅部
を冷却する。このとき、前記広げた流路の床部に設置さ
れた調整板は、当該広げた流路の断面積を狭め、ここを
通過する冷却空気の流速の低下を抑制する。
求項4にかかるガスタービン静翼において、さらに、前
記広げた流路の床部または天井部に、タービュレーター
を設置したことを特徴とする。この発明において、冷却
空気は、前記広げた流路を通過するときに流路内に設置
されたタービュレーターにぶつかって攪拌され、その温
度が均一化される。
求項4にかかるガスタービン静翼において、さらに、前
記広げた流路に、床部から天井部に渡って形成した針状
のフィンを設置したことを特徴とする。この発明におい
て、冷却空気は、前記広げた流路を通過するとき、この
流路内に形成された針状のフィンに衝突して攪拌され
る。また、冷却空気は、針状フィンとの衝突によって、
この針状フィンを介して前記内側シュラウドの前縁隅部
と熱交換を行い、当該隅部を冷却する。
求項1〜6のいずれか一つにかかるガスタービン静翼に
おいて、さらに、前記1本の流路から引き出したフィル
ム冷却孔を前記内側シュラウドの前縁隅部に設けたこと
を特徴とする。この発明において、前記一本の流路を通
る冷却空気の一部は、前記フィルム冷却孔から噴出し、
内側シュラウドの前縁隅部に冷却空気の薄膜をつくるこ
とによって当該隅部をフィルム冷却する。
求項1〜7のいずれか一つにかかるガスタービン静翼に
おいて、さらに、板状部材その他の被覆部材を、前記内
側シュラウドの前縁隅部から隣接する内側シュラウドの
前縁隅部に渡して設置したことを特徴とする。この発明
において、前記被覆部材は、前記内側シュラウドの隙間
をその前縁側から覆い、燃焼ガスの前記隙間への巻き込
みを抑制する。
求項1〜8のいずれか一つにかかるガスタービン静翼に
おいて、さらに、前記内側シュラウドの前縁角部に面取
りを施すと共に、当該部分及び側縁端部に断熱被覆を施
したことを特徴とする。この発明において、前記前縁角
部の面取りは、燃焼ガスの衝突による当該角部の壊食を
緩和し、断熱被覆の剥離を抑制する。なお、前記面取り
には、前記前縁角部に丸みをつけ円滑化することも含ま
れる。
請求項1〜9のいずれか一つにかかるガスタービン静翼
において、さらに、前記内側シュラウドの側縁端部に面
取りを施すと共に、当該前縁角部に断熱被覆を施したこ
とを特徴とする。この発明において、前記側縁端部の面
取りは、燃焼ガスの衝突による当該端部の壊食を緩和
し、断熱被覆の剥離を抑制する。なお、前記面取りに
は、前記側縁端部を曲面形状にして円滑化することも含
まれる。
請求項1〜10のいずれか一つにかかるガスタービン静
翼において、さらに、面板その他のシール部材を、隣接
する前記内側シュラウドにおける接合面間に渡して介在
させたことを特徴とする。この発明において、前記シー
ル部材は、前記内側シュラウドの隙間を通ってその裏面
側に抜ける燃焼ガスの流路を阻み、燃焼ガスの流れを抑
止する。
請求項1〜11のいずれか一つにかかるガスタービン静
翼において、前記シール部材は、前記内側シュラウドの
隙間を埋める凸部を備えた凸型断面形状を有すると共
に、当該凸部を内側シュラウドの表面側に向けて配置さ
れたことを特徴とする。この発明において、前記シール
部材は、その凸部を前記内側シュラウドの接合面間に差
し込んでその隙間を埋める。すると、当該隙間を通る燃
焼ガスは、前記凸部によってその流路を阻まれ、流れが
抑止される。
請求項1〜12のいずれか一つにかかるガスタービン静
翼において、さらに、前記内側シュラウドにおける接合
面を、シップラップ形式の接合面としたことを特徴とす
る。この発明において、前記シップラップ形式の接合面
は、前記内側シュラウドの隙間を通って前縁から後方に
抜ける燃焼ガスの流路を阻み、燃焼ガスの流れを抑止す
る。
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。また、以下に示す実
施の形態の構成要素には、当業者が通常設計変更できる
ものが含まれるものとする。 (実施の形態)
タービン静翼を構成するセグメントの内側シュラウドを
示す平面断面図であり、(a)は一の実施例を、(b)
は他の実施例を示している。同図において、上記従来の
ガスタービン静翼と同一の構成要素には同一の符号を付
し、その説明を省略する。
鈍角隅部30側(燃焼ガス6の流入方向から見て右側)
の単位ユニットは、静翼部前縁通路9に通じる開口室1
1を有している。この開口室11からは、内側シュラウ
ド2の前縁15方向に、1本の冷却空気19の流路31
が引き出されている。この鈍角隅部30側の流路31
(以下「鈍角隅部流路31」という。)は、ほぼ一様に
長方形の断面形状を有している。
屈折しており、その第1の屈折部31aは前縁15の中
間付近に位置している。そして、その中間直線部31b
は前縁15に沿って通り、第2の屈折部31cにおいて
鈍角隅部30に位置している。そして、その最終直線部
31dは、前記鈍角隅部30から側縁25に沿って後方
に延び、後縁23から抜けている。
(燃焼ガス6の流入方向から見て左側)の単位ユニット
は、前記鈍角隅部30側の単位ユニットと同様に、開口
室11と、1本の冷却空気19の流路33とを有してい
る。この鋭角隅部32側の流路33(以下「鋭角隅部流
路33」という。)は、その屈折形状がクの字型である
点を除き、前記鈍角隅部流路31と同様に配置されてい
る。
角隅部32側の単位ユニットとは、接合面22を形成す
る各ユニットの内側シュラウド2の外部に座金を設け、
ボルト・ナットで締結固定されている(図示省略)。こ
うして成る一対のユニット体は、セグメントに取り付け
られ、圧接狭持される。
19は、外側シュラウド4から静翼部3を通って開口室
11に送り込まれ、この開口室11から前縁15方向に
引き出された1本の流路31、33に流入する。そし
て、冷却空気19は、前縁15の肩口、前縁15の隅
部、さらには側縁25をコンベクション冷却し、後縁2
3から排出される。なお、図1(b)は、内側シュラウ
ド2のボルト・ナット接合面側にも冷却通路21,21
を設けた他の実施例である。
流路31,33の断面形状は長方形であるが、この形状
に限定されず、円、三角形等であってもよい。また、前
記1本の流路31,33の断面積は、小さいほどこれを
通る冷却空気の流速を速め、冷却効率を向上させるが、
流路断面積があまりに小さい場合には、冷却空気による
冷却範囲は狭くなる。したがって、前記1本の流路3
1,33の断面積は、ガスタービンの仕様等に応じて適
宜変更することが好ましい。
路31の形状はワの字状であるが、これに限定されず、
レの字状やクの字状でもよい。鈍角隅部流路31が、内
側シュラウド2の前縁15隅部ならびに側縁25を通過
する限り、前記内側シュラウド2の焼損26は防止でき
るからである。この点は、鋭角隅部流路33についても
同様である。
26が顕著な鋭角隅部32において、蛇行させた形状と
してもよい(図2参照)。この構成において、冷却空気
19は、内側シュラウド2の鋭角隅部32を、1本の流
路33を通って蛇行する。そして前記鋭角隅部32をコ
ンベクション冷却し、側縁流路24を通って後縁23か
ら排出される。この構成によれば、冷却空気19の流路
33は1本であるので、焼損26が相当範囲を有する場
合であっても、冷却空気19の流速はさほど低下しな
い。この構成によれば、前記蛇行した流路34により、
焼損26が著しい鋭角隅部32を効率的に冷却すること
ができる。
隅部32を通過するにあたり、その流路幅を焼損26の
範囲と略同一幅に広げ、さらにその床部に調整板18を
設置した構成としてもよい。この構成において、前記調
整板18は、鋭角隅部流路33の断面積を略一定に保つ
ように作用する。したがって、冷却空気19は、前記広
げた流路35においても流速を落とすことなく通過し、
この鋭角隅部32をコンベクション冷却する。この構成
によれば、前記広げた流路35によって広範囲の冷却が
可能となるので、焼損26が著しい鋭角隅部32を効率
的に冷却することができる。
35上に、さらにタービュレーター20を設置してもよ
い(図3参照)。この構成において、タービュレーター
20は、前記鋭角隅部流路33を通過する冷却空気19
を攪拌し、その設置範囲内の冷却効率を高める。この構
成によれば、前記鋭角隅部32の冷却効率をより一層向
上させることができる。
鋭角隅部流路33から引き出されると共にその鋭角隅部
32に吹き出し孔を有するフィルム冷却孔36を設けて
もよい(図4参照)。この構成において、前記鋭角隅部
流路33を通る冷却空気の一部は、前記フィルム冷却孔
から吹き出して内側シュラウド2の鋭角隅部32に冷却
空気19の薄膜をつくる。そして、この冷却空気19の
薄膜は、内側シュラウド2への燃焼ガス6の熱量流入を
抑制する。この構成によれば、冷却空気19は、内側シ
ュラウド2の鋭角隅部32を内部および表面の双方から
冷却するため、前記フィルム冷却孔36を設けない場合
と比較して、前記鋭角隅部32をより一層効果的に冷却
することができる。
部流路33は、1本の流路によって開口室11から引き
出され、途中に分流を有しない。したがって、微細なフ
ィルム冷却孔36を多少設けたとしても、冷却空気19
の流速はさほど低下せず、その下流にある内側シュラウ
ド2の側縁25を十分に冷却することができる。なお、
前記微細なフィルム冷却孔36は、近年、YAGレーザ
ーによって、安価かつ高速に容易に加工することができ
る。
ュラウド2の鋭角隅部32の焼損26を効果的に防止で
きる位置に設けることが望ましい。したがって、その位
置は、内側シュラウド2の焼損26範囲ならびに燃焼ガ
ス6の流路特性に応じて適宜変更することが好ましい。
例えば、前記フィルム冷却孔36を、前記焼損26が生
じる範囲全体に渡って広く設けた場合(図4参照)に
は、トランスピレーション冷却効果(侵出冷却効果)に
より、前記焼損26部を効果的に冷却することができ
る。
2の冷却構造は、前記鈍角隅部30についても同様に設
けることができる。例えば、前記フィルム冷却孔36
を、鈍角隅部30に設けるがごとくである(図5参
照)。なお、その具体的な構造は、当業者自明の範囲で
適宜変更することが好ましい。
覆部材37を、前記内側シュラウド2の前縁15側面の
端部から隣接する内側シュラウド2の前縁15側面の端
部に渡して設けた構成としてもよい(図6参照)。ここ
で、前記被覆部材37は、金属材料からなる長方形状の
板状部材37であり、その高さは、内側シュラウド2の
前縁15側面の高さと略同一である。この構成におい
て、前記被覆部材37は、内側シュラウド2のボルト接
合面間に生ずる隙間7aを覆い、燃焼ガス6の前記隙間
7aへの巻き込みを防止する。この構成によれば、燃焼
ガス6による前縁15隅部の壊食を防止することができ
るので、当該前縁15隅部の焼損26を抑制することが
できる。
方形に限られず、L字型断面の板状部材としてもよい
(図示省略)。被覆部材37をこのような形状とすれ
ば、前記焼損26が生ずる付近の隙間7aまで当該被覆
部材37によって覆うことができるので、より効果的に
前記焼損26を抑制することができる。また、前記被覆
部材37は、接合面間に生ずる隙間7aと略同一幅およ
び略同一高さの凸部を有するT字型断面形状としてもよ
い(図示省略)。この凸部を前記隙間7aに、内側シュ
ラウド2の前縁15側の側面から差し込みつつ前記被覆
部材37を設置すれば、前記焼損26が生ずる付近ま
で、前記隙間7aを埋めることができる。
側シュラウド2の前縁15角部をアール形状とすること
によって丸み38をつけ、この前縁15角部に断熱被覆
を施した構成としてもよい(図7参照)。なお、断熱被
覆の方法としては、断熱材である部分安定化Zr2O3
をプラズマ被覆する方法や、ジルコニアの断熱被覆を施
す方法が公知となっている。この構成において、丸み3
8をつけて円滑化された前縁15角部は、燃焼ガス6の
当該前縁15角部への衝突を緩和する。この構成によれ
ば、燃焼ガス6により浸食され易い前記前縁15角部の
断熱被覆の剥離を抑制することができるので、前記焼損
26を効果的に抑制することができる。なお、前縁15
角部につけた丸み38は、単に角部を切り取った面取り
であってもよい(図示省略)。
記内側シュラウド2の側縁25端部にも面取り39を施
し、この側縁25端部に断熱被覆を施した構成としても
よい(図8参照)。この構成において、前記側縁25端
部に施した面取り39は、前記内側シュラウド2の隙間
7aに巻き込む燃焼ガス6の前記側縁25端部の浸食を
抑制する。この構成によれば、前記側縁25端部におけ
る断熱被覆の剥離が防止されるので、前記焼損26が抑
制される。
接する内側シュラウド2のボルト接合面に、前縁15か
ら後縁23に渡って溝40,40を形成し、この溝4
0,40に長方形の面板41を嵌め込んだ構造としても
よい(図9および図10参照)。この構造において、前
記面板41は、内側シュラウド2のボルト接合面間の隙
間7aを封止し、この隙間7aを通って内側シュラウド
2裏面側に抜ける燃焼ガス6の流路を阻む。この構成に
よれば、燃焼ガス6の前記隙間7aにおける流路が封止
されるので、燃焼ガス6の前記隙間7aへの巻き込みが
抑制される。したがって、特に内側シュラウド2の側縁
端部の焼損26が抑制される。なお、この面板41は、
板状体でなくともよく、柱状体であってもよい(図示省
略)。また、この面板41は、内側シュラウド2の1前
縁15から後縁23に渡るほどの長さである必要はな
く、前縁15から前記焼損26が認められる範囲に届く
ほどの長さがあればよい。
その長手方向に渡ってセグメント1の隙間7を埋める凸
部42を形成し、この凸部42を内側シュラウド2の表
面側に向けて配置した構造としてもよい(図12および
図12参照)。この構成において、前記凸部42は、内
側シュラウド2の接合面に挟まれ、その隙間7を埋め
る。この構成によれば、この凸部42によって内側シュ
ラウド2の表面が平坦化されるので、前記凸部42を設
けない場合と比較して、より効果的に燃焼ガス6の前記
隙間7への巻き込みを抑制することができる。
記内側シュラウド2のボルト接合面43,43を、相互
に噛み合わさるシップラップ形式の接合面としてもよい
(図13参照)。この構成において、前記階段状のボル
ト接合面42,42は、その段差部において、前記内側
シュラウド2の隙間7を通って前縁15から後縁23に
抜ける燃焼ガス6の流れを阻む。この構成によれば、前
記隙間7を通る燃焼ガス6の流路が封止されるので、燃
焼ガス6の前記隙間7への巻き込みが抑制される。した
がって、特に内側シュラウド2の前縁15角部における
焼損26が有効に防止される。なお、前記噛み合わさる
ボルト接合面43、43の形状は、階段状でなくともよ
い。例えば、鋸状や波状の接合面であってもよい。
スタービン静翼(請求項1)によれば、冷却空気の流路
は、前記内側シュラウドの隅部を通る。したがって、冷
却空気は、当該隅部を冷却し、前記焼損を抑制する。ま
た、前記冷却空気の流路は、静翼部の排出口から引き出
されてから、少なくとも内側シュラウドの前縁隅部を通
過するまで1本である。
(請求項2)によれば、セグメントの内側シュラウド同
士は、ボルトにより結合されているため、溶接等により
一体形成されている場合と比較して、熱応力による歪み
を分散しやすい。したがって、特に静翼体の端部や内側
シュラウドに生じる局部的な集中応力は緩和され、クラ
ック等の発生が抑止される。
(請求項3)によれば、前記1本の流路は前記内側シュ
ラウドの前縁隅部において蛇行しているため、焼損部が
相当幅を有する場合であっても効果的に冷却することが
できる。
(請求項4)によれば、前記1本の流路は、前記内側シ
ュラウドの前縁隅部において広がっているので、流路が
広がっていない場合よりも効果的に前記前縁隅部を冷却
することができる。さらに、当該広げた流路の床部には
調整板が設置されているので、当該流路を広げたことに
よって流速が著しく低下することはない。
(請求項5)によれば、前記広げた流路に流入した冷却
空気はタービュレーターによって攪拌されるので、前記
内側シュラウドの前縁隅部を効率的に冷却することがで
きる。
(請求項6)によれば、前記広げた流路に流入した冷却
空気は針状フィンに衝突して攪拌されるので、前記内側
シュラウドの前縁隅部を効率的に冷却することができ
る。さらに、冷却空気は、針状フィンを介して前記内側
シュラウドの前縁隅部と熱交換を行うので、この針状フ
ィンを設けない場合と比較して、より効率的に前記内側
シュラウド隅部の冷却を行うことができる。
(請求項7)によれば、前記フィルム冷却孔から噴出し
た冷却空気は、内側シュラウド隅部をその表面からフィ
ルム冷却するので、内側シュラウド内部からの冷却とあ
わせて、当該隅部を効率的に冷却することができる。さ
らに、この冷却空気の流路は1本であるので、微細なフ
ィルム冷却孔を設けても相当の流速を維持しつつ下流の
内側シュラウド側縁を冷却することができる。
(請求項8)によれば、燃焼ガスの前記内側シュラウド
の隙間への巻き込みを抑止できるので、効果的に前記前
縁隅部の焼損を抑制することができる。
(請求項9)によれば、前記前縁角部に施された面取り
は、その断熱被覆の剥離を抑制するので、効果的に前記
前縁隅部の焼損を抑制することができる。
(請求項10)によれば、前記側縁端部に施された面取
りは、その断熱被覆の剥離を抑制するので、効果的に前
記側縁端部の焼損を抑制することができる。
(請求項11)によれば、前記内側シュラウドの接合面
間に渡して設置されたシール部材は、前記接合面間の隙
間を封止し、この隙間を抜ける燃焼ガスの流路を阻むの
で、燃焼ガスの前記隙間への巻き込みが抑制される。し
たがって、主として前記内側シュラウドの側縁端部の焼
損を抑制することができる。
(請求項12)によれば、前記シール部材が備える凸部
は、セグメントの間に生ずる隙間を埋めて内側シュラウ
ドの表面を平坦化するので、凸部を設けない場合と比較
して、より効果的に燃焼ガスの前記隙間への巻き込みを
抑制することができる。
(請求項13)によれば、前記内側シュラウドに形成さ
れたシップラップ形式の接合面は、前記内側シュラウド
の隙間を通る燃焼ガスの流路を封止するので、燃焼ガス
の前記隙間への巻き込みを抑制し、特に内側シュラウド
の前縁角部における焼損を有効に防止する。
を示す平面断面図である。
る。
る。
視図である。
視図である。
る。
ある。
斜視図である。
図である。
る。
す斜視図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 内部に冷却空気の通路を有する静翼部
と、当該静翼部を前記冷却空気の排出口側において支持
する内側シュラウドとを含んでセグメントを構成し、こ
のセグメントを複数環状に結合してなるガスタービン静
翼において、 前記静翼部の冷却空気の排出口から少なくとも1本の流
路を引き出すと共に、当該流路を前記内側シュラウドの
前縁側隅部に導き、さらに、当該流路を前記内側シュラ
ウドの側縁に沿って後方に延出したことを特徴とするガ
スタービン静翼。 - 【請求項2】 前記セグメントは、その内側シュラウド
の側端面を隣接するセグメントの内側シュラウドにボル
ト結合にて結合して構成されたことを特徴とする請求項
1に記載のガスタービン静翼。 - 【請求項3】 前記1本の流路は、前記内側シュラウド
の前縁隅部において蛇行していることを特徴とする請求
項1または2に記載のガスタービン静翼。 - 【請求項4】 前記1本の流路は、前記内側シュラウド
の前縁隅部においてその流路幅を広げると共に、当該広
げた流路の床部に調整板を設置したことを特徴とする請
求項1〜3のいずれか一つに記載のガスタービン静翼。 - 【請求項5】 さらに、前記広げた流路の床部または天
井部に、タービュレーターを設置したことを特徴とする
請求項4に記載のガスタービン静翼。 - 【請求項6】 さらに、前記広げた流路に、床部から天
井部に渡って形成した針状のフィンを設置したことを特
徴とする請求項4に記載のガスタービン静翼。 - 【請求項7】 さらに、前記1本の流路から引き出した
フィルム冷却孔を前記内側シュラウドの前縁隅部に設け
たことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載
のガスタービン静翼。 - 【請求項8】 さらに、板状部材その他の被覆部材を、
前記内側シュラウドの前縁隅部から隣接する内側シュラ
ウドの前縁隅部に渡して設置したことを特徴とする請求
項1〜7のいずれか一つに記載のガスタービン静翼。 - 【請求項9】 さらに、前記内側シュラウドの前縁角部
を面取りしまたはアール形状とすると共に、当該前縁角
部に断熱被覆を施したことを特徴とする請求項1〜8の
いずれか一つに記載のガスタービン静翼。 - 【請求項10】 さらに、前記内側シュラウドの側縁端
部に面取りしまたはアール形状とすると共に、当該部分
及び側縁端部に断熱被覆を施したことを特徴とする請求
項1〜9のいずれか一つに記載のガスタービン静翼。 - 【請求項11】 さらに、面板その他のシール部材を、
隣接する前記内側シュラウドにおける接合面間に渡して
介在させたことを特徴とする請求項1〜10のいずれか
一つに記載のガスタービン静翼。 - 【請求項12】 前記シール部材は、前記内側シュラウ
ドの隙間を埋める凸部を備えた凸型断面形状を有すると
共に、当該凸部を内側シュラウドの表面側に向けて配置
されたことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つ
に記載のガスタービン静翼。 - 【請求項13】 さらに、前記内側シュラウドにおける
接合面を、シップラップ形式の接合面としたことを特徴
とする請求項1〜12のいずれか一つに記載のガスター
ビン静翼。
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