[go: up one dir, main page]

JPH11257003A - Impingement cooling device - Google Patents

Impingement cooling device

Info

Publication number
JPH11257003A
JPH11257003A JP5502198A JP5502198A JPH11257003A JP H11257003 A JPH11257003 A JP H11257003A JP 5502198 A JP5502198 A JP 5502198A JP 5502198 A JP5502198 A JP 5502198A JP H11257003 A JPH11257003 A JP H11257003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
impingement
cavity
impingement plate
shroud
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5502198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Watanabe
康司 渡辺
Tatsuo Ishiguro
達男 石黒
Masaaki Matsuura
正昭 松浦
Kenichiro Takeishi
賢一郎 武石
Kiyoshi Suenaga
潔 末永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP5502198A priority Critical patent/JPH11257003A/en
Publication of JPH11257003A publication Critical patent/JPH11257003A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of a cross flow and to improve cooling performance by defining a cavity in a high temperature member of a gas turbine with an impingement plate, and dividing the cavity into a plurality of chambers with the impingement plate, and forming a clearance with throttled path between each cavity. SOLUTION: A partition 17 is provided in width direction at almost center of a stationary shroud 13 of a gas turbine. A first impingement plate 11 made of a heat resisting metal and having many cooling vents drilled therein is fixed on frame portions 13a and 13b of the shroud 13 by welding both ends thereof. A second impingement plate 20 is disposed by fixing one end thereof to an upper end edge of the partition 17 and the other end to the frame 13b. Accordingly, at the upper portion of the shroud 13, a first cavity 16 is formed between a bottom plate 13c of the shroud 13 and the first impingement plate 11, a second cavity 19 is formed between the first and the second impingement plates 11 and 20. The cavities 16 and 19 are communicated via a clearance 18 with throttled path.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却媒体をインピ
ンジメント板に穿けられた多数のインピンジメント冷却
穴(小孔)を通して高温部材の冷却、つまりインピンジ
メント冷却を行なう、インピンジメント冷却装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an impingement cooling device for cooling a high-temperature member, that is, impingement cooling, through a plurality of impingement cooling holes (small holes) formed in an impingement plate by using a cooling medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンの動翼、静翼シュラウド等
のタービン高温部品は、本体の高効率化を図るため、極
めて高いガス温度条件下で用いられるが、これらを適切
な温度にするため種々の冷却手法が提供されている。か
かる冷却手法の一つに、インピンジメント冷却手法があ
る。
2. Description of the Related Art High temperature turbine components such as blades and stationary blade shrouds of gas turbines are used under extremely high gas temperature conditions in order to increase the efficiency of the main body. Cooling techniques are provided. One such cooling technique is an impingement cooling technique.

【0003】図5は上記ガスタービンの分割環のインピ
ンジメント冷却装置の従来の1例を示し、図5におい
て、1は分割環即ち被冷却物、4は同被冷却物1に固定
された多数の入口穴、つまりインピンジメント冷却穴が
穿設された板(インピンジメント板)であり、冷却媒体
5は上記板4の入口穴3を通りインピンジメントジェッ
ト6となって圧力が降下されキャビティ10に導入され
る段階で被冷却物1が冷却される。上記キャビティ10
にて被冷却物1を冷却した冷却媒体5は小径の出口穴8
aから高温ガス9中に流出する。
FIG. 5 shows an example of a conventional impingement cooling device for a split ring of the gas turbine. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a split ring, that is, an object to be cooled; The cooling medium 5 passes through the inlet hole 3 of the plate 4 and becomes an impingement jet 6, the pressure of which drops to the cavity 10. At the stage of introduction, the object to be cooled 1 is cooled. The above cavity 10
The cooling medium 5 that has cooled the object 1 to be cooled is a small-diameter outlet hole 8.
a flows out into the hot gas 9 from a.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような冷却媒体
5をインピンジメント冷却穴(入口穴)3を通すことに
よるインピンジメント効果を利用した冷却手段にあって
は、冷却媒体(空気や蒸気等)5はガスタービンの圧縮
機にて生成されるか、あるいは外部から供給されること
から、これらの効率確保のため冷却媒体5の消費量を最
小限にすることが要求される。また、上記のような多孔
インピンジメント冷却の場合には、インピンジメントジ
ェット6を横切るようなクロスフロー7が発生し、かか
るクロスフローによって冷却性能が著しく低下する。
In the cooling means utilizing the impingement effect by passing the cooling medium 5 through the impingement cooling holes (entrance holes) 3 as described above, the cooling medium (air, steam, etc.) 5) is generated by the compressor of the gas turbine or supplied from the outside, so that it is required to minimize the consumption of the cooling medium 5 to ensure these efficiencies. Further, in the case of the above-described perforated impingement cooling, a cross flow 7 crossing the impingement jet 6 is generated, and the cooling performance is remarkably reduced due to the cross flow.

【0005】さらに、かかるインピンジメント冷却をガ
スタービン等に適用する場合には、通常フィルム冷却と
組み合わせており、この場合には、キャビティ10部に
フィルム冷却穴8を通じて高温ガス9が逆流しない程度
にキャビティ圧力を高く保持することを要する。これに
より、高温ガス9側における圧力の低い下流側では、ガ
ス面とキャビティ10内の差圧が大きくなる傾向にあ
り、冷却媒体5が高温ガス9側へ漏洩し、その消費量が
多くなる。
Further, when such impingement cooling is applied to a gas turbine or the like, it is usually combined with film cooling. In this case, the high-temperature gas 9 does not flow backward through the film cooling hole 8 in the cavity 10. It is necessary to keep the cavity pressure high. As a result, on the downstream side where the pressure on the high-temperature gas 9 side is low, the differential pressure between the gas surface and the cavity 10 tends to increase, and the cooling medium 5 leaks to the high-temperature gas 9 side, increasing the consumption.

【0006】本発明の目的は、インピンジメントジェッ
トを横切るクロスフローの発生を阻止して冷却性能を向
上するとともに、冷却媒体が通流するキャビティとガス
通路との差圧を小さくして冷却流体のガス通路への流出
量を減少させ冷却媒体の消費量を低減し得るインピンジ
メント冷却装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the cooling performance by preventing the occurrence of cross flow across an impingement jet and to reduce the pressure difference between a cavity through which a cooling medium flows and a gas passage to reduce the cooling fluid. It is an object of the present invention to provide an impingement cooling device capable of reducing the amount of outflow to a gas passage and reducing the consumption of a cooling medium.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする第1の手段はガスタービ
ンの構成部材等の高温部材に、多数の冷却穴が穿設され
たインピンジメント板により上記高温部材の冷却部が臨
むキャビティを区画形成してなるインピンジメント冷却
装置において、上記キャビティを上記インピンジメント
板によって複数のキャビティに分割し、上記各キャビテ
ィの間に流路が絞られた間隙を形成し、上記インピンジ
メント板は、上記複数のキャビティ毎に上記冷却穴が設
けられてなることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem. The first aspect of the present invention is to provide a high-temperature member such as a component of a gas turbine in which a number of cooling holes are formed. In an impingement cooling device in which a cavity facing the cooling section of the high-temperature member is defined by an impingement plate, the cavity is divided into a plurality of cavities by the impingement plate, and a flow path is restricted between the cavities. The impingement plate is provided with the cooling hole for each of the plurality of cavities.

【0008】また、第2の手段は、少なくとも上記第1
の手段において、上記インピンジメント板は、上記入口
部位の冷却穴を、同冷却穴から上記上流側キャビティに
流出される冷却媒体が上記高温部材の上流側冷却面に衝
突するように設けるとともに、少なくとも上記出口部位
の冷却穴を、上記下流側キャビティを経て同冷却穴から
噴出される冷却媒体が上記高温部材の下流側冷却面に衝
突するように設けてなる。
Further, the second means includes at least the first means.
In the means, the impingement plate is provided with a cooling hole at the inlet portion so that a cooling medium flowing out from the cooling hole to the upstream cavity collides with an upstream cooling surface of the high-temperature member, The cooling hole at the outlet portion is provided such that the cooling medium ejected from the cooling hole through the downstream cavity collides with the downstream cooling surface of the high-temperature member.

【0009】上記手段によれば、上流側キャビティの入
口部位のインピンジメント冷却穴から上流側キャビティ
に冷却媒体を噴出して高温部材の上流側部位を冷却して
から間隙を通過させ、下流側キャビティの出口部位のイ
ンピンジメント冷却穴から高温部材の下流側部位を冷却
するという、同一冷却流体で複数回の絞りによるインピ
ンジメント冷却を行なうこととなるので、冷却媒体は、
ガス通路入口までに充分な圧力降下がなされ、下流側キ
ャビティとガス通路との差圧が従来のものに較べて大幅
に減少し、ガス通路に放出される冷却媒体の量が減少す
る。
According to the above means, the cooling medium is blown out from the impingement cooling hole at the inlet portion of the upstream cavity to the upstream cavity to cool the upstream portion of the high-temperature member and then pass through the gap, and Cooling the downstream portion of the high-temperature member from the impingement cooling hole at the outlet of the impingement cooling by performing the impingement cooling by a plurality of throttles with the same cooling fluid, the cooling medium is:
A sufficient pressure drop is provided to the gas passage inlet, the pressure difference between the downstream cavity and the gas passage is greatly reduced as compared with the conventional one, and the amount of the cooling medium discharged into the gas passage is reduced.

【0010】また、キャビティを上流側キャビティと下
流側キャビティとに分割して、流路を絞った間隙で連通
させ、冷却媒体を上流側インピンジメント冷却穴及び下
流側インピンジメント冷却穴を通すことによって冷却媒
体の流れが、上流側から下流側へとスムーズな流れとな
り、クロスフローの発生を阻止することができ、冷却性
能が向上される。
In addition, the cavity is divided into an upstream cavity and a downstream cavity, the passages are communicated with a narrowed gap, and the cooling medium is passed through the upstream impingement cooling holes and the downstream impingement cooling holes. The flow of the cooling medium becomes a smooth flow from the upstream side to the downstream side, so that cross flow can be prevented, and the cooling performance is improved.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下図1〜図4を参照して本発明
の実施形態につき詳細に説明する。図1は本発明の実施
の第1形態を示すシュラウド部の要部断面図(図2のA
−A線断面図)、図2は上記シュラウド部の斜視図(鳥
瞰図)、図3は実施の第2形態を示す斜視図、図4は実
施の第3形態を示す斜視図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a main part of a shroud portion (A in FIG. 2) showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view (bird's eye view) of the shroud portion, FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment, and FIG. 4 is a perspective view showing a third embodiment.

【0012】図1〜図2に示す第1形態において、13
はガスタービンの静翼シュラウド(以下シュラウドとい
う)、17は同シュラウド13のほぼ中央部に幅方向
(主流ガス15と直角方向)に設けられた隔壁である。
11は薄肉の耐熱金属板からなる第1インピンジメント
板であり、上記シュラウド13の枠部13a及び13b
にその両端が溶接により固着されている。21は第2イ
ンピンジメント板であり、一端が上記隔壁17の上端縁
に溶接により固着され、他端が上記枠部13bに固着さ
れている。
In the first embodiment shown in FIGS.
Reference numeral 17 denotes a gas turbine stationary blade shroud (hereinafter, referred to as a shroud). Reference numeral 17 denotes a partition wall provided at a substantially central portion of the shroud 13 in a width direction (a direction perpendicular to the mainstream gas 15).
Reference numeral 11 denotes a first impingement plate made of a thin heat-resistant metal plate, and the frame portions 13a and 13b of the shroud 13.
Are fixed at both ends by welding. Reference numeral 21 denotes a second impingement plate, one end of which is fixed to the upper end edge of the partition wall 17 by welding, and the other end of which is fixed to the frame portion 13b.

【0013】そして、上記シュラウド13の上部は、同
シュラウドの底板部13cと上記第1インピンジメント
板11の半分(左半分)との間に形成される空間である
第1キャビティ16が設けられ、同第1インピンジメン
ト板11の残り半分(右半分)と上記第2インピンジメ
ント板20の上面との間に形成される空間である第2キ
ャビティ19が設けられ、上記両キャビティ16,19
間をある程度流路が絞られた隙間18にて連通して構成
されている。31は上記第2インピンジメント板の下面
と上記底板部13cとの間に形成された出口空間であ
る。
A first cavity 16, which is a space formed between a bottom plate portion 13c of the shroud and a half (left half) of the first impingement plate 11, is provided at an upper portion of the shroud 13, A second cavity 19, which is a space formed between the other half (right half) of the first impingement plate 11 and the upper surface of the second impingement plate 20, is provided.
The space is communicated with a gap 18 in which a flow path is narrowed to some extent. Reference numeral 31 denotes an outlet space formed between the lower surface of the second impingement plate and the bottom plate portion 13c.

【0014】上記第1インピンジメント板11には、冷
却媒体5の入口空間と上記第1キャビティ16とを連通
する多数のインピンジメント冷却穴12が穿設されてお
り、また上記第2インピンジメント板20には上記第2
キャビティ19と上記出口空間31とを連通する多数の
インピンジメント冷却穴21が穿設されている。14は
上記第1キャビティ16と主流ガス15の通路とを連通
するフィルム冷却穴、22は上記出口空間31と主流ガ
ス15の通路とを連通するフィルム冷却穴である。
The first impingement plate 11 is provided with a number of impingement cooling holes 12 communicating the inlet space of the cooling medium 5 with the first cavity 16. 20 has the second
A number of impingement cooling holes 21 communicating the cavity 19 and the outlet space 31 are formed. Reference numeral 14 denotes a film cooling hole that communicates the first cavity 16 with the passage of the mainstream gas 15, and reference numeral 22 denotes a film cooling hole that communicates the outlet space 31 with the passage of the mainstream gas 15.

【0015】上記のように構成されたガスタービンの静
翼シュラウド冷却装置において、冷却媒体5はガスター
ビンの圧縮機や、外部の供給源より供給されて第1イン
ピンジメント板11のインピンジメント冷却穴12を適
当な圧力差から生じる流速で以って通過する。かかる通
流によって生ずるインピンジメントジェットにより被冷
却物であるシュラウド13の冷却側が冷却される。被冷
却物であるシュラウド13の熱負荷等が大きいガスター
ビンでは、上記フィルム冷却穴14が設けられる。この
場合には、第1キャビティ16の圧力は、主流ガス15
側の圧力よりも高く維持する必要がある。
In the gas turbine stationary blade shroud cooling apparatus configured as described above, the cooling medium 5 is supplied from a compressor of the gas turbine or an external supply source to impingement cooling holes of the first impingement plate 11. 12 at a flow rate resulting from a suitable pressure differential. The cooling side of the shroud 13, which is the object to be cooled, is cooled by the impingement jet generated by the flow. In a gas turbine having a large thermal load or the like of the shroud 13 to be cooled, the film cooling hole 14 is provided. In this case, the pressure in the first cavity 16 is equal to the pressure of the mainstream gas 15.
Side pressure must be maintained above.

【0016】上記冷却媒体5は、第1キャビティ16に
入って被冷却物であるシュラウド13を冷却したのち、
上記冷却及び、インピンジメント冷却穴12の通過等に
伴なう適当な圧力損失及び冷却媒体温度上昇がもたらさ
れた後、第1インピンジメント板11と隔壁17との間
の隙間18を通過し、第2キャビティ19に流入する。
その後、上記冷却媒体5は第2インピンジメント板20
のインピンジメント冷却穴21を適当な圧力差から生じ
る流速で以って再度通過する。上記通流により生ずる冷
却媒体5のインピンジメントジェットにより被冷却物で
あるシュラウド13の冷却側は再度冷却される。また、
上記第2インピンジメント板20通過後の冷却媒体5は
被冷却物であるシュラウド13の構造や熱負荷に応じて
設けられている。フィルム冷却穴22等から主流ガス1
5側に排出される。然るに、上記第2キャビティ19よ
りも下流側から排出先までのガス面の圧力は、ガスター
ビン等においては、軸方向下流側では低くなる傾向にあ
るため、この実施形態によれば、冷却媒体5が複数回大
きな圧力損失を生じるインピンジメント板11,12を
通過することによって第2キャビティ19よりも下流側
では冷却媒体5の圧力が低下し、ガス面の圧力との差圧
が小さくなることにより、冷却媒体5の主流ガス15中
への漏洩量を減少させることができる。
After the cooling medium 5 enters the first cavity 16 and cools the shroud 13 to be cooled,
After an appropriate pressure loss and a rise in the temperature of the cooling medium associated with the above-mentioned cooling and passage through the impingement cooling holes 12, etc., the cooling medium passes through the gap 18 between the first impingement plate 11 and the partition wall 17. , Flows into the second cavity 19.
Thereafter, the cooling medium 5 is supplied to the second impingement plate 20.
Again through the impingement cooling holes 21 at a flow rate resulting from a suitable pressure differential. The cooling side of the shroud 13 as the object to be cooled is cooled again by the impingement jet of the cooling medium 5 generated by the flow. Also,
The cooling medium 5 after passing through the second impingement plate 20 is provided according to the structure and heat load of the shroud 13 which is the object to be cooled. Mainstream gas 1 from film cooling hole 22
It is discharged to the 5 side. However, the pressure of the gas surface from the downstream side of the second cavity 19 to the discharge destination tends to be low in the gas turbine or the like on the downstream side in the axial direction. Passes a plurality of times through the impingement plates 11 and 12 where a large pressure loss occurs, so that the pressure of the cooling medium 5 decreases downstream of the second cavity 19 and the differential pressure from the gas surface pressure decreases. Thus, the amount of leakage of the cooling medium 5 into the mainstream gas 15 can be reduced.

【0017】以上のように、図1〜図2に示す実施形態
によれば、冷却媒体5は、上記第1インピンジメント板
11→第1キャビティ16→第2キャビティ19→第2
インピンジメント板20→出口空間31と、複数回のイ
ンピンジメント冷却を同一冷却媒体でなされるため、冷
却媒体5の消費量を従来のものよりも大幅に削減するこ
とができる。
As described above, according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the cooling medium 5 is supplied from the first impingement plate 11 → the first cavity 16 → the second cavity 19 → the second cavity 19.
Since the impingement plate 20 → the outlet space 31 and the impingement cooling a plurality of times are performed with the same cooling medium, the consumption of the cooling medium 5 can be significantly reduced as compared with the conventional cooling medium.

【0018】また、一般にガスタービン等においては軸
方向上流側の主流ガス15は高圧であるため、上流側の
第1キャビティ16内の圧力は主流ガス15側の圧力以
上に保つ必要がある。然るに、従来のものにおいては、
上記の制限から下流側フィルム冷却穴22からのフィル
ム吹き出しによる冷却媒体量が過大となっていたが、こ
の実施形態では設計段階において第2キャビティ19よ
りも下流側のキャビティ部について、キャビティ容積、
インピンジメント穴径、個数、フィルム冷却穴径、個数
等によって圧力差を調整可能であるため、上記調整によ
って適切なインピンジメント冷却を行うことができると
ともに、冷却媒体量を抑制することができ、更にはフィ
ルム冷却穴22からのフィルム吹き出し流速を調整する
ことにより、高いフィルム冷却効率を得ることができ
る。
In general, in a gas turbine or the like, the mainstream gas 15 on the upstream side in the axial direction has a high pressure. Therefore, the pressure in the first cavity 16 on the upstream side must be maintained at a pressure higher than the pressure on the mainstream gas 15 side. However, in the conventional one,
Due to the above limitation, the amount of the cooling medium due to the blowing of the film from the downstream side film cooling hole 22 was excessively large. However, in the present embodiment, the cavity volume downstream of the second cavity 19 in the design stage has a cavity volume,
Since the pressure difference can be adjusted by the impingement hole diameter, the number, the film cooling hole diameter, the number, and the like, appropriate impingement cooling can be performed by the above adjustment, and the amount of the cooling medium can be suppressed. By adjusting the flow rate of the film blown out from the film cooling hole 22, high film cooling efficiency can be obtained.

【0019】また、従来のものにおいては、インピンジ
メント冷却性能を著しく低下させるクロスフローを抑制
することが困難であったが、本発明の実施形態によれ
ば、複数のインピンジメント板11,20により、その
都度上記クロスフローを一旦無くすことができるため、
きわめて高いインピンジメント冷却性能を得ることがで
きる。
Further, in the conventional one, it was difficult to suppress the cross flow which significantly deteriorates the impingement cooling performance. However, according to the embodiment of the present invention, a plurality of impingement plates 11 and 20 are used. , Because the cross flow can be eliminated once each time,
Extremely high impingement cooling performance can be obtained.

【0020】図3に示す実施の第3形態では、ガスター
ビンの冷却動翼に本発明を適用しており、この場合は、
中空動翼即ち冷却動翼40の内部に、多数のインピンジ
メント冷却穴12が穿けられた第1インピンジメント板
11の外側と動翼の外壁40aとに囲まれた第1キャビ
ティ16と、多数のインピンジメント冷却穴21が穿け
られた第2インピンジメント板20に囲まれた第2キャ
ビティ19とを設け、上記第1キャビティ16の両側出
口と第2キャビティ19とを流路が狭められた隙間18
により連通している。
In a third embodiment shown in FIG. 3, the present invention is applied to a cooling blade of a gas turbine. In this case,
A first cavity 16 surrounded by an outer surface of a first impingement plate 11 in which a number of impingement cooling holes 12 are drilled and an outer wall 40a of the moving blade, inside a hollow moving blade or a cooling moving blade 40, A second cavity (19) surrounded by a second impingement plate (20) having an impingement cooling hole (21) provided therein; a gap (18) having a narrow flow path between the outlets on both sides of the first cavity (16) and the second cavity (19);
Is communicated with.

【0021】かかる実施形態において、冷却媒体5は上
記第1インピンジメント板11に囲まれた空間から多数
のインピンジメント冷却穴12を通り降圧されて第1キ
ャビティ16に入り、2ヶ所の隙間18を通り降圧され
て第2キャビティ19に入り、同第2キャビティ19か
ら多数のインピンジメント冷却穴21を通り降圧され
て、第2インピンジメント板20の外面と外壁40aと
の間の空間に流出することによって充分に降圧されフィ
ルム冷却穴22から主流ガス15の流路に流出する。
In this embodiment, the cooling medium 5 is stepped down from a space surrounded by the first impingement plate 11 through a number of impingement cooling holes 12 and enters the first cavity 16, where two gaps 18 are formed. The pressure is reduced to enter the second cavity 19, the pressure is reduced from the second cavity 19 through a number of impingement cooling holes 21, and flows out into the space between the outer surface of the second impingement plate 20 and the outer wall 40 a. Then, the pressure is sufficiently lowered and flows out from the film cooling hole 22 into the flow path of the mainstream gas 15.

【0022】図4に示す第3実施形態では、ガスタービ
ンのタービン分割環に本発明を適用しており、この場合
の構造は図1に示す第1形態と同様である。
In the third embodiment shown in FIG. 4, the present invention is applied to a turbine split ring of a gas turbine, and the structure in this case is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、同一冷却媒体で複数回の絞りによるイ
ンピンジメント冷却がなされるので、冷却流体はガス入
口通路入口までに充分な圧力降下がなされ、下流側キャ
ビティ出口とガス通路との差圧が従来のものに較べて大
幅に減少する。これによってガス通路に流出する冷却媒
体量が減少し、冷却媒体の消費量を低減することができ
る。
The present invention is configured as described above.
According to the present invention, since impingement cooling is performed by a plurality of throttles with the same cooling medium, the cooling fluid has a sufficient pressure drop to the gas inlet passage inlet, and the differential pressure between the downstream cavity outlet and the gas passage is reduced. Is significantly reduced as compared with the conventional one. Thus, the amount of the cooling medium flowing into the gas passage is reduced, and the consumption of the cooling medium can be reduced.

【0024】また流路を絞った間隙にて連通された2つ
のキャビティの入口及び出口にインピンジメント冷却穴
を設けて、冷却流体をこれら冷却穴及び2つのキャビテ
ィを上流側から下流側へと順に通すことにより、クロス
フローの発生が阻止されたスムーズな冷却媒体の流れと
なり、冷却性能が向上する。
Further, impingement cooling holes are provided at the inlet and the outlet of the two cavities which are communicated with each other through the narrowed flow path, and the cooling fluid is supplied through the cooling holes and the two cavities in order from the upstream side to the downstream side. By allowing the cooling medium to pass through, the flow of the cooling medium in which the generation of the cross flow is prevented is smooth, and the cooling performance is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態に係るガスタービン静
翼シュラウドのインピンジメント冷却装置の要部断面図
(図2のA−A線断面図)。
FIG. 1 is a cross-sectional view (a cross-sectional view along line AA in FIG. 2) of a main part of an impingement cooling device for a gas turbine vane shroud according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記実施の第1形態における静翼シュラウドの
鳥瞰図。
FIG. 2 is a bird's-eye view of a stationary blade shroud according to the first embodiment.

【図3】本発明の実施の第2形態に係る冷却動翼のイン
ピンジメント冷却装置の斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of an impingement cooling device for a cooling bucket according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の第3形態に係るガスタービン分
割環のインピンジメント冷却装置の斜視図。
FIG. 4 is a perspective view of a gas turbine split ring impingement cooling device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】従来のガスタービンインピンジメント冷却装置
を示す斜視図。
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional gas turbine impingement cooling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 冷却媒体 11 第1インピンジメント板 12 インピンジメント冷却穴(上流側) 13 シュラウド 14 フィルム冷却穴 15 主流ガス 16 第1キャビティ 18 隙間 19 第2キャビティ 20 第2インピンジメント板 21 インピンジメント冷却穴(下流側) 22 フィルム冷却穴 31 出口空間 40 冷却動翼 Reference Signs List 5 cooling medium 11 first impingement plate 12 impingement cooling hole (upstream side) 13 shroud 14 film cooling hole 15 mainstream gas 16 first cavity 18 gap 19 second cavity 20 second impingement plate 21 impingement cooling hole (downstream) Side) 22 Film cooling hole 31 Exit space 40 Cooling blade

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武石 賢一郎 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 末永 潔 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kenichiro Takeishi 2-1-1 Shinama, Arai-machi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Suenaga 2-1-1 Shinama, Araimachi, Takasago City, Hyogo Prefecture No. 1 Inside the Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Factory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスタービンの構成部材等の高温部材
に、多数の冷却穴が穿設されたインピンジメント板によ
り上記高温部材の冷却部が臨むキャビティを区画形成し
てなるインピンジメント冷却装置において、上記キャビ
ティを上記インピンジメント板によって複数のキャビテ
ィに分割し、上記各キャビティの間に流路が絞られた間
隙を形成し、上記インピンジメント板は、上記複数のキ
ャビティ毎に上記冷却穴が設けられてなることを特徴と
するインピンジメント冷却装置。
1. An impingement cooling apparatus comprising: a high-temperature member such as a component of a gas turbine; and an impingement plate having a plurality of cooling holes formed therein to define a cavity facing a cooling portion of the high-temperature member. The cavities are divided into a plurality of cavities by the impingement plate, and a gap is formed between the cavities with a narrow flow path. The impingement plate is provided with the cooling holes for each of the plurality of cavities. An impingement cooling device, comprising:
【請求項2】 上記インピンジメント板は、少なくとも
上記入口部位の冷却穴を、同冷却穴から上記上流側キャ
ビティに流出される冷却媒体が上記高温部材の上流側冷
却面に衝突するように設けるとともに、少なくとも上記
出口部位の冷却穴を、上記下流側キャビティを経て同冷
却穴から噴出される冷却媒体が上記高温部材の下流側冷
却面に衝突するように設けてなる請求項1記載のインピ
ンジメント冷却装置。
The impingement plate is provided with at least a cooling hole at the inlet so that a cooling medium flowing out of the cooling hole into the upstream cavity collides with an upstream cooling surface of the high-temperature member. 2. The impingement cooling according to claim 1, wherein at least the cooling hole at the outlet portion is provided so that a cooling medium ejected from the cooling hole through the downstream cavity collides with a downstream cooling surface of the high-temperature member. apparatus.
JP5502198A 1998-03-06 1998-03-06 Impingement cooling device Pending JPH11257003A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5502198A JPH11257003A (en) 1998-03-06 1998-03-06 Impingement cooling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5502198A JPH11257003A (en) 1998-03-06 1998-03-06 Impingement cooling device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11257003A true JPH11257003A (en) 1999-09-21

Family

ID=12987025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5502198A Pending JPH11257003A (en) 1998-03-06 1998-03-06 Impingement cooling device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11257003A (en)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004057159A1 (en) * 2002-12-23 2004-07-08 Pratt & Whitney Canada Corp. Cooling a turbine shroud segment abnd reusing the cooling air
GB2402442A (en) * 2003-06-04 2004-12-08 Rolls Royce Plc A cooled nozzled guide vane or rotor blade platform assembly
CN1333160C (en) * 2002-10-16 2007-08-22 三菱重工业株式会社 Gas turbine
WO2007099895A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-07 Ihi Corporation Impingement cooling structure
JP2008138667A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 General Electric Co <Ge> System to facilitate preferentially distributed recuperated film cooling of turbine shroud assembly
JP2008138659A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 General Electric Co <Ge> Method and system for cooling integral turbine nozzle and shroud assembly
JP2009243429A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine blade and gas turbine equipped with the same
WO2010052784A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-14 三菱重工業株式会社 Turbine blade
US8292573B2 (en) 2009-04-21 2012-10-23 General Electric Company Flange cooled turbine nozzle
JP2013019349A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Blade body of rotating machine
US8414255B2 (en) 2009-03-11 2013-04-09 Rolls-Royce Plc Impingement cooling arrangement for a gas turbine engine
CN104088673A (en) * 2008-11-07 2014-10-08 三菱重工业株式会社 Vane for turbine
EP2927430A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-07 United Technologies Corporation Stator vane with a cooled platform for a gas turbine engine
WO2016002265A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Stator vane, gas turbine provided with same, method for manufacturing stator vane, and method for modifying stator vane
JP2016540908A (en) * 2013-05-16 2016-12-28 シーメンス エナジー インコーポレイテッド Cooling device with impingement plate snap-in
JP2017031973A (en) * 2015-07-29 2017-02-09 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Article, airfoil component and method for forming article
EP3190265A1 (en) * 2016-01-11 2017-07-12 General Electric Company Gas turbine engine with a cooled nozzle segment
JP2018009571A (en) * 2016-07-12 2018-01-18 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Turbomachine component having impingement heat transfer feature, related turbomachine and storage medium
JP2020097926A (en) * 2018-10-30 2020-06-25 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ System and method for shroud cooling in gas turbine engine
KR20220065664A (en) * 2020-11-13 2022-05-20 두산에너빌리티 주식회사 A technique for cooling inner shroud of a gas turbine vane
CN116255204A (en) * 2022-09-05 2023-06-13 中国航发沈阳发动机研究所 Turbine outer ring axial samming cooling structure and aeroengine with same
WO2025110057A1 (en) * 2023-11-22 2025-05-30 三菱パワー株式会社 Stator blade and gas turbine with same

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1333160C (en) * 2002-10-16 2007-08-22 三菱重工业株式会社 Gas turbine
US6899518B2 (en) 2002-12-23 2005-05-31 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud segment apparatus for reusing cooling air
WO2004057159A1 (en) * 2002-12-23 2004-07-08 Pratt & Whitney Canada Corp. Cooling a turbine shroud segment abnd reusing the cooling air
GB2402442A (en) * 2003-06-04 2004-12-08 Rolls Royce Plc A cooled nozzled guide vane or rotor blade platform assembly
US7001141B2 (en) 2003-06-04 2006-02-21 Rolls-Royce, Plc Cooled nozzled guide vane or turbine rotor blade platform
GB2402442B (en) * 2003-06-04 2006-05-31 Rolls Royce Plc Cooled nozzled guide vane or turbine rotor blade platform
US8137056B2 (en) 2006-03-02 2012-03-20 Ihi Corporation Impingement cooled structure
WO2007099895A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-07 Ihi Corporation Impingement cooling structure
JP4845957B2 (en) * 2006-03-02 2011-12-28 株式会社Ihi Impingement cooling structure
JP2008138667A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 General Electric Co <Ge> System to facilitate preferentially distributed recuperated film cooling of turbine shroud assembly
JP2008138659A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 General Electric Co <Ge> Method and system for cooling integral turbine nozzle and shroud assembly
JP2009243429A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine blade and gas turbine equipped with the same
WO2010052784A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-14 三菱重工業株式会社 Turbine blade
US8596976B2 (en) 2008-11-07 2013-12-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine blade
CN104088673A (en) * 2008-11-07 2014-10-08 三菱重工业株式会社 Vane for turbine
US8414255B2 (en) 2009-03-11 2013-04-09 Rolls-Royce Plc Impingement cooling arrangement for a gas turbine engine
US8292573B2 (en) 2009-04-21 2012-10-23 General Electric Company Flange cooled turbine nozzle
GB2469731B (en) * 2009-04-21 2015-10-28 Gen Electric Flange cooled turbine nozzle
JP2013019349A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Blade body of rotating machine
JP2016540908A (en) * 2013-05-16 2016-12-28 シーメンス エナジー インコーポレイテッド Cooling device with impingement plate snap-in
EP2927430A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-07 United Technologies Corporation Stator vane with a cooled platform for a gas turbine engine
US9995157B2 (en) 2014-04-04 2018-06-12 United Technologies Corporation Gas turbine engine turbine vane platform cooling
WO2016002265A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Stator vane, gas turbine provided with same, method for manufacturing stator vane, and method for modifying stator vane
TWI613356B (en) * 2014-06-30 2018-02-01 三菱日立電力系統股份有限公司 Turbine vane, gas turbine provided with the same, method of manufacturing the turbine vane and method of modifying the turbine vane
JP2016011649A (en) * 2014-06-30 2016-01-21 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Stator vanes, gas turbine with stator vanes, stator vane manufacturing method, and stator vane modification method
KR20160013019A (en) * 2014-06-30 2016-02-03 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Stator vane, gas turbine provided with the same, manufacturing method of stator vane, and method for modification
US10358927B2 (en) 2014-06-30 2019-07-23 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Vane, gas turbine provided with the same, method of manufacturing vane, and method of remodeling vane
CN105298549A (en) * 2014-06-30 2016-02-03 三菱日立电力系统株式会社 Stator vane, method for manufacturing stator vane, method for modifying stator vane and gas turbine with stator vane
JP2017031973A (en) * 2015-07-29 2017-02-09 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Article, airfoil component and method for forming article
EP3190265A1 (en) * 2016-01-11 2017-07-12 General Electric Company Gas turbine engine with a cooled nozzle segment
CN106958463A (en) * 2016-01-11 2017-07-18 通用电气公司 The gas-turbine unit of nozzle segment with cooling
JP2018009571A (en) * 2016-07-12 2018-01-18 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Turbomachine component having impingement heat transfer feature, related turbomachine and storage medium
JP2020097926A (en) * 2018-10-30 2020-06-25 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ System and method for shroud cooling in gas turbine engine
KR20220065664A (en) * 2020-11-13 2022-05-20 두산에너빌리티 주식회사 A technique for cooling inner shroud of a gas turbine vane
CN116255204A (en) * 2022-09-05 2023-06-13 中国航发沈阳发动机研究所 Turbine outer ring axial samming cooling structure and aeroengine with same
WO2025110057A1 (en) * 2023-11-22 2025-05-30 三菱パワー株式会社 Stator blade and gas turbine with same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11257003A (en) Impingement cooling device
JP4513002B2 (en) Cooling system for platform edge of nozzle segment
US9151173B2 (en) Use of multi-faceted impingement openings for increasing heat transfer characteristics on gas turbine components
US5480281A (en) Impingement cooling apparatus for turbine shrouds having ducts of increasing cross-sectional area in the direction of post-impingement cooling flow
US6283708B1 (en) Coolable vane or blade for a turbomachine
JP4688342B2 (en) Impact cooling airfoil
JP2001317302A (en) Film cooling for closed loop cooled airfoil
CN107013252B (en) Article and method of cooling an article
KR20060043297A (en) Fine Circuit Cooling for Turbine Air Foil
KR20070054562A (en) Microcircuits for vane cooling
KR100658013B1 (en) Stator Vane and Method for Cooling Stator Vane
JP2018105306A (en) Article, airfoil component, and method for forming article
US6468031B1 (en) Nozzle cavity impingement/area reduction insert
KR20050018594A (en) Microcircuit cooling for a turbine blade
US8613597B1 (en) Turbine blade with trailing edge cooling
JP2001107704A (en) Coolable air foil, cooling circuit and cooling method for wall
JPS6147286B2 (en)
KR20060052313A (en) Three-seat, four-channel cooling channel and microcircuit airfoil
JPS6119804B2 (en)
US20070245742A1 (en) Method of Optimum Controlled Outlet, Impingement Cooling and Sealing of a Heat Shield and a Heat Shield Element
JPH11132005A (en) Gas-turbine stationary blade
JP2005061406A (en) Cooling circuit and hollow airfoil
KR20010105149A (en) Film cooling air pocket in a closed loop cooled airfoil
KR20070006875A (en) Blades for Gas Turbines
JPH10227229A (en) Cooling structure by steam of combustor

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050308

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050705