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公開番号2025084451
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198363
出願日2023-11-22
発明の名称静翼、及びこれを備えるガスタービン
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F01D 9/04 20060101AFI20250527BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】シュラウドに接合されている塞止板の損傷を抑える。
【解決手段】静翼は、翼体と、第二シュラウドと、翼空気通路と、前記第二シュラウドに固定されている塞止板と、を備える。前記第二シュラウドには、凹部が形成されている。前記翼空気通路は、前記翼体、及び第二シュラウド本体を前記翼高さ方向に貫通している。前記塞止板は、前記凹部内の冷却空気空間と前記冷却空気空間よりも前記翼高さ第二側の空間とを仕切る。前記塞止板は、前記翼高さ方向で前記翼空気通路と対向する通路対向部と、前記通路対向部の周りに接続されている遷移部と、前記遷移部の周りに接続されていると共に少なくとも一部が前記周壁に接合されている外周部と、を有する。前記通路対向部は、前記外周部中で前記遷移部との接続部分よりも前記翼高さ第二側に位置する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
断面が翼型を成し、前記断面に垂直な方向成分を有する翼高さ方向に延びる翼体と、
前記翼体内を前記翼高さ方向に延びて、冷却空気が流通可能な翼空気通路と、
前記翼体の前記翼高さ方向における翼高さ第一側の端に設けられている第一シュラウドと、
前記翼体の前記翼高さ第一側とは反対側である翼高さ第二側の端に設けられている第二シュラウドと、
前記第二シュラウドに固定されている塞止板と、
を備え、
前記第一シュラウドは、前記翼体の前記翼高さ第一側の端から前記翼高さ方向に垂直な方向に広がる第一シュラウド本体を有し、
前記第二シュラウドは、前記翼体の前記翼高さ第二側の端から前記翼高さ方向に垂直な方向に広がる第二シュラウド本体と、前記第二シュラウド本体の外周縁から前記翼高さ第二側に突出している周壁と、を有し、
前記第二シュラウド本体と前記周壁とで共同して、前記第二シュラウド本体の前記翼高さ第二側に、前記翼高さ第一側に凹む凹部が形成され、
前記翼空気通路は、前記第一シュラウド本体、前記翼体、及び前記第二シュラウド本体を前記翼高さ方向に貫通し、
前記塞止板は、前記第二シュラウド本体に対して前記翼高さ第二側に間隔をあけて配置され、前記凹部内の冷却空気空間と前記冷却空気空間よりも前記翼高さ第二側の空間とを仕切り、
前記塞止板は、前記翼高さ方向で前記翼空気通路と対向する通路対向部と、前記通路対向部の周りに接続されている遷移部と、前記遷移部の周りに接続されていると共に少なくとも一部が前記周壁に接合されている外周部と、を有し、
前記通路対向部は、前記外周部中で前記遷移部との接続部分よりも前記翼高さ第二側に位置し、
前記遷移部は、前記外周部から前記通路対向部に近づくに連れて次第に前記翼高さ第二側に向かうよう形成されている、
静翼。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の静翼において、
前記外周部は、前記翼高さ方向に垂直な方向で前記通路対向部から遠ざかるに連れて次第に前記翼高さ第二側に向かう湾曲部を有する、
静翼。
【請求項３】
請求項２に記載の静翼において、
前記翼体は、前縁と、後縁と、前記前縁と前記後縁とを接続する正圧面と、前記正圧面と背合わせの関係を成して前記前縁と前記後縁とを接続する負圧面と、を有し、
前記第二シュラウドは、前記周壁に接続されているリテーナを有し、
前記第二シュラウドの前記周壁は、前記翼体を基準にして、前記負圧面に対して前記正圧面が存在する正圧側に存在する正圧側壁と、前記翼体を基準にして、前記正圧側とは反対側の負圧側に存在する負圧側壁と、を有し、
前記リテーナは、前記正圧側壁及び前記負圧側壁に接続されており、
前記湾曲部は、前記リテーナに接合されている、
静翼。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の静翼において、
前記翼空気通路内に少なくとも一部が配置されているインサート筒と、
前記インサート筒を支持するインサート支持体と、
を備え、
前記インサート筒は、前記翼高さ方向に延びて筒状を成し、前記翼高さ第一側の端及び前記翼高さ第二側の端のそれぞれで開口し、内周側から外周側に向かって貫通する複数のインピンジ孔が形成されている筒体を有し、
前記インサート支持体は、
前記翼高さ方向に対して垂直な方向に広がっている支持板と、
前記支持板から前記翼高さ第一側に突出している位置規制突出片と、
を有し、
前記支持板は、前記翼高さ方向で前記筒体の内周側の領域に対向する部分で、前記翼高さ方向に貫通している支持板開口を有し、
前記位置規制突出片は、前記支持板開口の開口縁の全周にわたって、前記支持板から前記翼高さ第一側に突出して、前記筒体の内周面又は外周面に対向し、前記インサート支持体に対する前記インサート筒の前記翼高さ方向に垂直な方向の相対位置を規制し、
前記支持板は、前記支持板の外周縁で前記第二シュラウド本体に接合され、
前記インサート筒は、前記インサート支持体に対して相対移動可能に係合している、
静翼。
【請求項５】
請求項４に記載の静翼において、
前記翼空気通路は、前記翼高さ方向に延びる第一通路画定面と、前記第一通路画定面に接続され、前記翼高さ方向の延びると共に前記第一通路画定面と交差する方向に広がっている第二通路画定面と、を含む複数の通路画定面により画定され、
前記インサート支持体は、
前記支持板から前記翼高さ第一側に突出し、前記翼高さ方向に垂直な方向で前記位置規制突出片よりも前記第一通路画定面の側に位置して、前記第一通路画定面に接触している第一接触面を有する第一押付部と、
前記支持板から前記翼高さ第一側に突出し、前記翼高さ方向に垂直な方向で前記位置規制突出片よりも前記第二通路画定面の側に位置して、前記第二通路画定面に接触している第二接触面を有する第二押付部と、
を有する、
静翼。
【請求項６】
請求項５に記載の静翼において、
前記位置規制突出片は、前記筒体の内周側に位置して、前記筒体の内周面に対向し、
前記位置規制突出片と前記第一押付部との間には、前記翼高さ第二側に凹んで、前記筒体の前記翼高さ第二側の端が入り込んでいる第一溝が形成され、
前記位置規制突出片と前記第二押付部との間には、前記翼高さ第二側に凹んで、前記筒体の前記翼高さ第二側の端が入り込んでいる第二溝が形成されている、
静翼。
【請求項７】
請求項６に記載の静翼において、
前記第二押付部は、前記第一押付部から離れている、
静翼。
【請求項８】
請求項４に記載の静翼において、
前記凹部内の前記冷却空気空間を前記翼高さ第一側の第一空間と前記翼高さ第二側の第二空間とに仕切り、前記第二空間から前記第一空間に貫通する複数のインピンジ孔が形成されているインピンジ板を備え、
前記インサート筒と前記インサート支持体とのうち、いずれか一方は、前記筒体内に流入した冷却空気を前記第二空間内に導けるガイド筒部を有し、
前記ガイド筒部は、前記翼高さ方向に延び、前記翼高さ第二側の端が前記第二空間中に位置する、
静翼。
【請求項９】
請求項１から３のいずれか一項に記載の静翼と、
軸線を中心として回転可能なロータと、
前記ロータを覆うタービンケーシングと、
を備え、
前記静翼は、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向になるよう、前記タービンケーシングの内側に取り付けられている、
ガスタービン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、静翼、及びこれを備えるガスタービンに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成可能な圧縮機と、圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を備える。タービンは、軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆うタービンケーシングと、を備える。ロータは、軸線を中心として軸線方向に延びているロータ軸と、このロータ軸に取り付けられている複数の動翼列とを有する。複数の動翼列は、軸線方向に互いの間隔をあけて並んでいる。複数の動翼列は、いずれも、軸線に対する周方向に並んでいる複数の動翼を有する。タービンケーシングの内側には、複数の静翼列が設けられている。複数の静翼列は、軸線方向に互いの間隔をあけて並んでいる。複数の静翼列は、いずれも、軸線に対する周方向に並んでいる複数の静翼を有する。
【０００３】
以下の特許文献１には、ガスタービンの静翼が開示されている。この静翼は、軸線に対する径方向に延びる翼体と、翼体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、翼体の径方向内側に設けられている内側シュラウドと、翼冷却空気通路と、を有する。静翼の翼体は、燃焼ガスが通る燃焼ガス流路内に配置されている。外側シュラウドは、翼体が延びる径方向に対して垂直な方向に広がり、燃焼ガス流路の径方向外側の縁を画定する外側シュラウド本体と、外側シュラウド本体の外周縁から径方向外側に突出している周壁と、を有する。外側シュラウド本体と周壁とは、共同して、外側シュラウド本体の径方向外側に、径方向内側に凹む凹部を形成する。内側シュラウドは、翼体が延びる径方向に対して垂直な方向に広がり、燃焼ガス流路の径方向内側の縁を画定する内側シュラウド本体と、内側シュラウド本体の外周縁から径方向内側に突出している周壁と、を有する。内側シュラウド本体と周壁とは、共同して、内側シュラウド本体の径方向内側に、径方向外側に凹む凹部を形成する。この凹部の開口は、この開口の縁に接合されている塞止板により塞がれている。翼冷却空気通路は、外側シュラウド本体、翼体、及び内側シュラウド本体を径方向に貫通している。
【０００４】
この静翼は、さらに、翼空気通路内に配置されているインサート（又は、インサート筒）を備える。インサートは、径方向に延びて筒状を成す筒体を有する。この筒体には、内周側から外周側に貫通する複数のインピンジ孔が形成されている。この静翼では、外側シュラウドの凹部内に流入した冷却空気が、翼冷却空気通路内のインサートに流入する。この冷却空気は、インサートの複数のインピンジ孔を通過した後、内側シュラウド本体の径方向内側に形成されている凹部内に流入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１３－０１９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の技術では、内側シュラウドが高温の燃焼ガスに晒される一方で、内側シュラウドに接合されている塞止板が冷却空気に接して燃焼ガスに晒されない。このため、内側シュラウドと塞止板との間に熱伸び差が生じて、内側シュラウドと塞止板との接合部分、又は塞止板が損傷する恐れがある。
【０００７】
そこで、本開示は、シュラウドに接合されている塞止板、及びシュラウドと塞止板との接合部分の損傷を抑えることができる静翼、及びこれを備えガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための発明に係る一態様としての静翼は、
断面が翼型を成し、前記断面に垂直な方向成分を有する翼高さ方向に延びる翼体と、前記翼体内を前記翼高さ方向に延びて、冷却空気が流通可能な翼空気通路と、前記翼体の前記翼高さ方向における翼高さ第一側の端に設けられている第一シュラウドと、前記翼体の前記翼高さ第一側とは反対側である翼高さ第二側の端に設けられている第二シュラウドと、前記第二シュラウドに固定されている塞止板と、を備える。前記第一シュラウドは、前記翼体の前記翼高さ第一側の端から前記翼高さ方向に垂直な方向に広がる第一シュラウド本体を有する。前記第二シュラウドは、前記翼体の前記翼高さ第二側の端から前記翼高さ方向に垂直な方向に広がる第二シュラウド本体と、前記第二シュラウド本体の外周縁から前記翼高さ第二側に突出している周壁と、を有する。前記第二シュラウド本体と前記周壁とで共同して、前記第二シュラウド本体の前記翼高さ第二側に、前記翼高さ第一側に凹む凹部が形成されている。前記翼空気通路は、前記第一シュラウド本体、前記翼体、及び前記第二シュラウド本体を前記翼高さ方向に貫通している。前記塞止板は、前記第二シュラウド本体に対して前記翼高さ第二側に間隔をあけて配置され、前記凹部内の冷却空気空間と前記冷却空気空間よりも前記翼高さ第二側の空間とを仕切る。前記塞止板は、前記翼高さ方向で前記翼空気通路と対向する通路対向部と、前記通路対向部の周りに接続されている遷移部と、前記遷移部の周りに接続されていると共に少なくとも一部が前記周壁に接合されている外周部と、を有する。前記通路対向部は、前記外周部よりも前記翼高さ第二側に位置する。前記遷移部は、前記外周部から前記通路対向部に近づくに連れて次第に前記翼高さ第二側に向かうよう形成されている。
【０００９】
第一シュラウド、翼体、及び第二シュラウドは、高温の燃焼ガスＧに晒される。一方で、第二シュラウドに接合されている塞止板は、冷却空気に接して燃焼ガスＧに晒されない。このため、第二シュラウドと塞止板との間に熱伸び差が生じる。本態様では、第二シュラウドと塞止板との間に熱伸び差が生じても、通路対向部と遷移部との接続部分、及び遷移部と外周部との接続部分が変形して、塞止板がこの熱伸び差を無理なく許容することができる。よって、本態様では、第二シュラウドと塞止板との接合部分、及び塞止板の損傷を抑えることができる。
【００１０】
また、本態様では、通路対向部と第二シュラウド本体との間の間隔が、外周部中で少なくとも遷移部との接続部分と第二シュラウド本体との間の間隔より大きい。仮に、通路対向部と第二シュラウド本体との間の間隔を、外周部中で遷移部との接続部分と第二シュラウド本体との間の間隔に合わせた場合より、本態様の方が、通路対向部と第二シュラウド本体との間の間隔を大きくすることができる。このため、本態様では、翼空気通路を通過した冷却空気が、塞止板の通路対向部に衝突したことによる冷却空気の圧力低下を抑えることができる。よって、本態様では、翼空気通路を通過して、第二シュラウドの凹部内に流入した冷却空気を、第二シュラウドの冷却等に有効利用することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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