(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を高温作動ガスが流れる円筒状又は円錐状のガスタービン壁面をその周上の複数箇所で分割した形状の円弧状断面を有する個々の分割環構成部材を接続して分割環を構成し、上記個々の分割環構成部材の外周部に複数の小孔を有するインピンジ板を設け、上記個々の分割環構成部材に、外部からそれぞれ冷却空気を導き、その冷却空気を上記個々の分割環構成部材の内部に設けられた冷却空気穴を流通させて分割環を冷却する冷却構造において、上記個々のインピンジ板の外側を、周上の複数の箇所で分割された形状を有する複数の部材を相互に摺動可能な重ね合わせによって接続した円弧状断面を有するカバーでそれぞれ覆い、同カバーと上記分割環構成部材とによって室を形成し、かつ、同室に外部から冷却空気を導入する管を設けたことを特徴とする分割環の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガスタービンの高温作動ガスの流路壁を形成する分割環の冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は本発明が適用されるガスタービンの縦断面図である。図において、１は作動ガス通路、２は作動ガスの流れ方向、３は第１段静翼、４は第２段静翼、５は上記両静翼の間に設けられている第１段動翼である。静翼と動翼は、順次交互に配置されている。
【０００３】
ガスタービンにおいてはタービン効率を高めるために、作動ガスの温度を高くすることが要求される。その際、ガス通路を形成する壁面の金属材料の温度を、その材料の許容温度以下に保つために、その部材内に冷却空気を通す穴を設け、その中に空気を流通させて冷却することが行われている。
【０００４】
図５は従来の壁面冷却構造の縦断面図であり、図４のＡ部相当位置における図である。図において、３は第１段静翼、４は第２段静翼、５は第１段動翼である。６は壁面を構成する分割環と呼ばれる部分である。これは、円周上で分割されて円弧状をなす個々の部材を複数個連ねて、円筒状の壁面を構成したものである。７は同分割環を構成する部材の中に設けられている複数の冷却空気穴であり、分割環構成部材の下流端に開口している。８は分割環の外周部に設けられているインピンジ板（衝突板）、９は同インピンジ板に設けられている複数の小孔、１０は外部から圧力を高めて送給される冷却空気の流れである。また、１３は分割環６を車室に取付ける顎部、１４は分割環の外表面である。
【０００５】
この構造において、冷却空気１０が送給されると、空気はインピンジ板８に衝突した後、同板の小孔９から高速で噴出し、分割環外表面１４に吹き付けられ、分割環を冷却する。空気はさらに複数の冷却空気穴７の中を通って、本来の目的である分割環の内部からの冷却をする。この空気穴７から流出した冷却空気は作動ガスに混入してガスタービンから流出する。以上に述べた例は第１段動翼に隣接する分割環の冷却構造に関するものであるが、他の段についても、上記構造と同様な冷却構造が設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の構造において、分割環の外周部に冷却空気１０を導入すると、分割環を車室に取付ける顎部１３や、周上の分割面の隙からの空気の洩れ量が多く、冷却空気として分割環の外周部に供給した量の内、本来の目的である冷却空気穴７を通って有効に冷却に寄与する空気の量が減少する。
【０００７】
本発明は上記従来技術の欠点を解消し、空気の洩れ量を減らして分割環が効果的に冷却されるようにしようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決したものであって、内部を高温作動ガスが流れる円筒状又は円錐状のガスタービン壁面をその周上の複数箇所で分割した形状の円弧状断面を有する個々の分割環構成部材を接続して分割環を構成し、上記個々の分割環構成部材の外周部に複数の小孔を有するインピンジ板を設け、上記個々の分割環構成部材に、外部からそれぞれ冷却空気を導き、その冷却空気を上記個々の分割環構成部材の内部に設けられた冷却空気穴を流通させて分割環を冷却する冷却構造において、上記個々のインピンジ板の外側を、周上の複数の箇所で分割された形状を有する複数の部材を相互に摺動可能な重ね合わせによって接続した円弧状断面を有するカバーでそれぞれ覆い、同カバーと上記分割環構成部材とによって室を形成し、かつ、同室に外部から冷却空気を導入する管を設けたことを特徴とする分割環の冷却構造に関するものである。
【０００９】
【作用】
カバーを設けて室を形成し、外部からの冷却空気をその室内に導入する。その空気は外部へ洩れることなく、分割環内に設けられている冷却空気穴へ入って分割環を内部から冷却する。したがって冷却空気が有効に利用される。
【００１０】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る分割環冷却構造の縦断面図、図２は同実施例の横断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）、図３は同実施例のカバーの重ね合わせ部の拡大断面図である。なお図１は図５（従来技術図）に対応する部分を示している。図１において、１１は分割環構成部材のそれぞれに設けられているインピンジ板８の外周を覆うように設けられたカバーである。同カバーと分割環構成部材との間に室が形成され、同室内にインピンジ板８が設けられている形となっている。１２は外部から前記の室へ冷却空気を供給する管であり、その中を冷却空気１０が流れる。１３は分割環６を車室に取付けるための顎部、１４は分割環の外表面である。図２において、１５は分割環６の周上の分割部であり、熱膨張を拘束しないようにするものである。１６はカバー１１の重ね合わせ部であり、相互に摺動可能となっている。１７はインピンジ板の分割部であり、熱膨張を拘束しないようにするためである。
【００１１】
本実施例の構造において、冷却空気は管１２を経由してカバー１１の内側へ流入する。こゝへ流入した空気はインピンジ板の小孔９および分割部１７を経て分割環の外表面１４へ噴射され、分割環外表面を冷却した後、冷却空気穴７を通って分割環の内部を冷却し、下流端から流出する。本構造においては、カバー１１が設けられているので、冷却空気が分割環の顎部１３や分割部１５等を通って無駄に洩れることはなく、効果的に分割環６を冷却することができる。カバー１１には、重ね合わせ部１６が設けてあるので、熱膨張や分割環の変形等によって生じる熱応力を緩和することができる。また、インピンジ板８には分割部１７が設けてあり、若干の隙間を設けた突き合わせとなっているので、熱応力を防止することができる。この隙間は小孔９と同様に冷却空気の噴出に寄与するものである。
【００１２】
以上詳述したように、本実施例の構造は、分割環に大きな熱応力を発生させることなくカバーを設けることができ、その結果無駄に周囲に漏れる空気を減らすことができるので少ない冷却空気量で分割環の冷却が可能となり、ガスタービンの熱効率を向上させ、分割環の寿命を延長させることができる。上記の冷却構造、及びその作用・効果は他の段についても同様である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の分割環の冷却構造においては、分割環を構成する個々の分割環構成部材の外側に、周上の複数の箇所で分割された形状を有する複数の部材を相互に摺動可能な重ね合わせによって接続した円弧状断面を有するカバーをそれぞれ形成し、同カバーと上記分割環構成部材とによって室を形成し、かつ、同室に外部から冷却空気を導入する管を設けているので、空気の無駄な洩れがなくなり、効果的に分割環を冷却することができる。また冷却用の部材の熱応力による損傷も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る分割環冷却構造の縦断面図。
【図２】同実施例の横断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）。
【図３】同実施例のカバーの重ね合わせ部の拡大断面図。
【図４】本発明が適用されるガスタービンの縦断面図。
【図５】従来の壁面冷却構造の縦断面図（図４のＡ部相当位置における図）。
【符号の説明】
１      作動ガス通路
２      流れ方向
３      第１段静翼
４      第２段静翼
５      第１段動翼
６      分割環
７      冷却空気穴
８      インピンジ板
９      小孔
１０    冷却空気の流れ
１１    カバー
１２    管
１３    顎部
１４    分割環の外表面
１５    分割環の分割部
１６    カバーの重ね合わせ部
１７    インピンジ板の分割部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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