JP2001140602A - ガスタービン静翼 - Google Patents
ガスタービン静翼Info
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- JP2001140602A JP2001140602A JP32263499A JP32263499A JP2001140602A JP 2001140602 A JP2001140602 A JP 2001140602A JP 32263499 A JP32263499 A JP 32263499A JP 32263499 A JP32263499 A JP 32263499A JP 2001140602 A JP2001140602 A JP 2001140602A
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- Japan
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- blade
- wall
- wing
- cooling
- gas turbine
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内部に冷却媒体を流すキャビティが形成され
たガスタービン静翼において、翼壁内外の圧力差により
生ずるバルジングを防止すること。 【解決手段】 翼の中央よりやゝ前縁側で翼腹側の翼壁
３７と翼背側の翼壁２４とをリブ２３でつなぎ、そのリ
ブ２３の腹側の付け根部分３６から翼前方翼背側の翼壁
２４へ向けて２枚の補強リブ２６，２７を放射状に設け
てキャビティ２８，２９，３０に分けてある。補強リブ
２６，２７及びリブ２３にインピンジメント冷却用のプ
レート２５を設けるとともに、キャビティ２８，２９を
形成している翼壁２４及び翼腹側の翼壁３７にフィルム
冷却孔３１が設けてある。
たガスタービン静翼において、翼壁内外の圧力差により
生ずるバルジングを防止すること。 【解決手段】 翼の中央よりやゝ前縁側で翼腹側の翼壁
３７と翼背側の翼壁２４とをリブ２３でつなぎ、そのリ
ブ２３の腹側の付け根部分３６から翼前方翼背側の翼壁
２４へ向けて２枚の補強リブ２６，２７を放射状に設け
てキャビティ２８，２９，３０に分けてある。補強リブ
２６，２７及びリブ２３にインピンジメント冷却用のプ
レート２５を設けるとともに、キャビティ２８，２９を
形成している翼壁２４及び翼腹側の翼壁３７にフィルム
冷却孔３１が設けてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に冷却媒体を
流すキャビティが形成されたガスタービン静翼に関す
る。
流すキャビティが形成されたガスタービン静翼に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンは、一般的構成図を図４に
示すように、圧縮機１で空気を圧縮し、燃焼器２で燃料
を投入して燃焼ガスをつくり、それをタービン部３に導
入して発電機４を回転させる構成となっている。タービ
ン部３は、一般的構成図を図５に示すように、静翼５と
動翼６から成り立っており、静翼５と動翼６は交互に配
置されその静翼５は燃焼器２から出た高温ガス１０に耐
え得るよう、その内部に冷却媒体９を供給する冷却構造
である。
示すように、圧縮機１で空気を圧縮し、燃焼器２で燃料
を投入して燃焼ガスをつくり、それをタービン部３に導
入して発電機４を回転させる構成となっている。タービ
ン部３は、一般的構成図を図５に示すように、静翼５と
動翼６から成り立っており、静翼５と動翼６は交互に配
置されその静翼５は燃焼器２から出た高温ガス１０に耐
え得るよう、その内部に冷却媒体９を供給する冷却構造
である。
【０００３】これらのうち、小型ガスタービンの第１段
静翼は、その大きさの制約から従来例として図７に示し
たように、２（ｔｗｏ）キャビティ、２（ｔｗｏ）イン
サートの冷却構造になっている。すなわち、翼の中央部
よりやゝ前縁側において翼腹側の翼壁１７と翼背側の翼
壁１４，１５とをつなぐリブ２３が設けられて内部に２
つのキャビティが形成され、各キャビティ内にインサー
ト１９，２０が設けられている。静翼５の前縁部におけ
る翼背側の翼壁１５にはフィルム冷却孔２２が設けら
れ、また、後縁部においてはピンフィン通路１３が設け
られている。
静翼は、その大きさの制約から従来例として図７に示し
たように、２（ｔｗｏ）キャビティ、２（ｔｗｏ）イン
サートの冷却構造になっている。すなわち、翼の中央部
よりやゝ前縁側において翼腹側の翼壁１７と翼背側の翼
壁１４，１５とをつなぐリブ２３が設けられて内部に２
つのキャビティが形成され、各キャビティ内にインサー
ト１９，２０が設けられている。静翼５の前縁部におけ
る翼背側の翼壁１５にはフィルム冷却孔２２が設けら
れ、また、後縁部においてはピンフィン通路１３が設け
られている。
【０００４】インサート１９，２０を静翼内部に取り付
けるには、インサート２０について１８，２１で示すよ
うにインサートを支持するための溝を切る脹らみ部（シ
ールダム）が設けられている。１６は静翼５の前縁部
で、１０は高温ガスの流れを示している。
けるには、インサート２０について１８，２１で示すよ
うにインサートを支持するための溝を切る脹らみ部（シ
ールダム）が設けられている。１６は静翼５の前縁部
で、１０は高温ガスの流れを示している。
【０００５】以上の構成をもつ静翼５に対し、図示しな
い圧縮機から抽気した冷却空気などの冷却媒体９を静翼
５内部に設けられたインサート１９，２０内に供給（翼
上方より供給）し、インサート１９，２０にそれぞれ形
成されたインピンジ冷却孔、フィルム冷却孔２２、及び
後縁部においてはピンフィン通路１３を経て翼外部（高
温ガス１０中）に放出する。このように静翼５は、内部
を冷却するために、その内部が中空になっており、翼壁
内外の圧力差が大きくなると過大な曲げモーメントを受
け、バルジングの生じる危険性が高くなることも考えら
れる。
い圧縮機から抽気した冷却空気などの冷却媒体９を静翼
５内部に設けられたインサート１９，２０内に供給（翼
上方より供給）し、インサート１９，２０にそれぞれ形
成されたインピンジ冷却孔、フィルム冷却孔２２、及び
後縁部においてはピンフィン通路１３を経て翼外部（高
温ガス１０中）に放出する。このように静翼５は、内部
を冷却するために、その内部が中空になっており、翼壁
内外の圧力差が大きくなると過大な曲げモーメントを受
け、バルジングの生じる危険性が高くなることも考えら
れる。
【０００６】図７に示した内部冷却構造を有する静翼５
において、翼壁１４，１５，１６は各キャビティにおけ
るインピンジメント冷却後の冷却空気圧力と、燃焼ガス
による翼面静圧分の応力を受けることになる。翼腹側の
翼壁１７については、高温ガス１０側の圧力が高い（図
３（ａ）参照）ため、翼壁内外の圧力差が大きくとも
０．５kgf/cm2 程度だが、背側ではガス側の圧力が低く
（図３（ａ）参照）、その圧力差は５kgf/cm2 以上にも
なりうる。
において、翼壁１４，１５，１６は各キャビティにおけ
るインピンジメント冷却後の冷却空気圧力と、燃焼ガス
による翼面静圧分の応力を受けることになる。翼腹側の
翼壁１７については、高温ガス１０側の圧力が高い（図
３（ａ）参照）ため、翼壁内外の圧力差が大きくとも
０．５kgf/cm2 程度だが、背側ではガス側の圧力が低く
（図３（ａ）参照）、その圧力差は５kgf/cm2 以上にも
なりうる。
【０００７】運転中のガスタービン翼はメタル温度が８
００℃以上にも達しており、過大な曲げモーメントを受
けるとバルジングを生じる危険性が高くなる。そこで、
後方キャビティの背側翼壁１４については、図６に示す
ように後縁のピンフィン通路１３部もしくは対流冷却穴
部２４を長くして、翼壁の翼面長方向の長さを短くし、
曲げモーメントが緩和できるよう工夫してある。
００℃以上にも達しており、過大な曲げモーメントを受
けるとバルジングを生じる危険性が高くなる。そこで、
後方キャビティの背側翼壁１４については、図６に示す
ように後縁のピンフィン通路１３部もしくは対流冷却穴
部２４を長くして、翼壁の翼面長方向の長さを短くし、
曲げモーメントが緩和できるよう工夫してある。
【０００８】また、前方キャビティ背側における翼壁１
５の翼面長方向長さは、後縁のものよりは短い。しかし
ガス側の翼面静圧が割合低い位置（図３参照）が含まれ
ており、前縁部１６での曲げモーメントが懸念される。
特に今後のガスタービンの高温化、それに伴う翼壁の薄
肉化によりバルジングの危険性がさらに高くなることも
考慮する必要がある。
５の翼面長方向長さは、後縁のものよりは短い。しかし
ガス側の翼面静圧が割合低い位置（図３参照）が含まれ
ており、前縁部１６での曲げモーメントが懸念される。
特に今後のガスタービンの高温化、それに伴う翼壁の薄
肉化によりバルジングの危険性がさらに高くなることも
考慮する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来のガスタービンに
おける静翼が抱える前記問題点に鑑み、本発明は、内部
に冷却媒体を流すキャビティが形成されたガスタービン
静翼において、翼壁内外の圧力差により生ずるバルシン
グを防止可能に構成したガスタービン静翼を提供するこ
とを課題としている。
おける静翼が抱える前記問題点に鑑み、本発明は、内部
に冷却媒体を流すキャビティが形成されたガスタービン
静翼において、翼壁内外の圧力差により生ずるバルシン
グを防止可能に構成したガスタービン静翼を提供するこ
とを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、静翼の翼腹側の翼壁と翼背側の翼壁とを
つなぐリブと、同リブの腹側の付け根部分から翼前方翼
背側の翼壁へ向けて伸びる少なくとも１枚の補強リブと
を設け、同補強リブ、翼背側の翼壁、及び前記リブによ
り形成されるキャビティにインピンジメント冷却用のプ
レートを設けるとともに同インピンジメント冷却用のプ
レートを設けたキャビティの翼背側の翼壁にフィルム冷
却孔を設けた構成のガスタービン静翼を提供する。
め、本発明は、静翼の翼腹側の翼壁と翼背側の翼壁とを
つなぐリブと、同リブの腹側の付け根部分から翼前方翼
背側の翼壁へ向けて伸びる少なくとも１枚の補強リブと
を設け、同補強リブ、翼背側の翼壁、及び前記リブによ
り形成されるキャビティにインピンジメント冷却用のプ
レートを設けるとともに同インピンジメント冷却用のプ
レートを設けたキャビティの翼背側の翼壁にフィルム冷
却孔を設けた構成のガスタービン静翼を提供する。
【００１１】以上のように構成した本発明のガスタービ
ン静翼においては、翼前方のキャビティは、補強リブに
よって区切られて、そのキャビティにおける背側の翼壁
の翼面長さ方向の長さが短くなり、その分だけ翼壁の曲
げモーメントが減少し、翼壁内外に圧力差があってもバ
ルジングが起こりにくくなる。従って、本発明によれ
ば、高温化と翼壁の薄肉化に対応可能なガスタービン静
翼を提供することができる。
ン静翼においては、翼前方のキャビティは、補強リブに
よって区切られて、そのキャビティにおける背側の翼壁
の翼面長さ方向の長さが短くなり、その分だけ翼壁の曲
げモーメントが減少し、翼壁内外に圧力差があってもバ
ルジングが起こりにくくなる。従って、本発明によれ
ば、高温化と翼壁の薄肉化に対応可能なガスタービン静
翼を提供することができる。
【００１２】そして、補強リブによって区切られて形成
されたキャビティにおける翼壁は、インピンジメント冷
却用のプレートの冷却孔から放出される冷却媒体により
冷却されるとともに、その翼壁に形成されたフィルム冷
却孔から放出される冷却媒体で冷却される。
されたキャビティにおける翼壁は、インピンジメント冷
却用のプレートの冷却孔から放出される冷却媒体により
冷却されるとともに、その翼壁に形成されたフィルム冷
却孔から放出される冷却媒体で冷却される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図１，図２に示し
た実施形態に基づいて具体的に説明する。図１及び図２
に示す静翼５は、翼の中央よりやゝ前縁側において翼腹
側の翼壁３７と翼背側の翼壁とをつなぐリブ２３が設け
られている。このリブ２３が翼腹側の翼壁３７につなが
れている付け根部分３６から翼前方翼背側の翼壁２４へ
向けて伸びる２枚の補強リブ２６，２７が放射状に設け
られている。これによって、リブ２３によって静翼５の
翼前方に形成されたキャビティは、図７に示された従来
の静翼５に比べ３つに小さく区分けされた３つのキャビ
ティ２８，２９，３０が形成されている。
た実施形態に基づいて具体的に説明する。図１及び図２
に示す静翼５は、翼の中央よりやゝ前縁側において翼腹
側の翼壁３７と翼背側の翼壁とをつなぐリブ２３が設け
られている。このリブ２３が翼腹側の翼壁３７につなが
れている付け根部分３６から翼前方翼背側の翼壁２４へ
向けて伸びる２枚の補強リブ２６，２７が放射状に設け
られている。これによって、リブ２３によって静翼５の
翼前方に形成されたキャビティは、図７に示された従来
の静翼５に比べ３つに小さく区分けされた３つのキャビ
ティ２８，２９，３０が形成されている。
【００１４】この３つのキャビティ２８〜３０のうち、
キャビティ２８，２９には、翼背側の翼壁２４に向けて
インピンジメント冷却用のプレート２５が挿入されてい
る。また、各インピンジメント冷却用のプレート２５に
対面する翼壁２４には、それぞれフィルム冷却孔３１が
設けられている。また、キャビティ３０を形成する翼壁
２４，及び翼腹側の翼壁３７部分にもフィルム冷却孔が
設けられている。
キャビティ２８，２９には、翼背側の翼壁２４に向けて
インピンジメント冷却用のプレート２５が挿入されてい
る。また、各インピンジメント冷却用のプレート２５に
対面する翼壁２４には、それぞれフィルム冷却孔３１が
設けられている。また、キャビティ３０を形成する翼壁
２４，及び翼腹側の翼壁３７部分にもフィルム冷却孔が
設けられている。
【００１５】インピンジメント冷却用のプレート２５は
平板であり、その両端はリブ２３と補強リブ２６，２７
に形成された溝に差し込まれているが、その挿入が平板
で容易なためリブ２３や補強リブ２６，２７には、イン
サートを支持するのに従来必要とされていたインピンジ
メント冷却用のプレート２５の端部を差し込む溝を切る
ための脹らみ（シールダム）が設けられていない。図１
において、リブ２３よりも後方の翼内部の構造は従来の
静翼の構造と同じであり、その説明を省略する。
平板であり、その両端はリブ２３と補強リブ２６，２７
に形成された溝に差し込まれているが、その挿入が平板
で容易なためリブ２３や補強リブ２６，２７には、イン
サートを支持するのに従来必要とされていたインピンジ
メント冷却用のプレート２５の端部を差し込む溝を切る
ための脹らみ（シールダム）が設けられていない。図１
において、リブ２３よりも後方の翼内部の構造は従来の
静翼の構造と同じであり、その説明を省略する。
【００１６】以上説明した構成をもつ図１の静翼５は、
図２に示すようにインナシュラウド４０とアウタシュラ
ウド４１に取り付けられて配置され、アウタシュラウド
４１側から空気などの冷却媒体９が供給される。供給さ
れた冷却媒体９は、図１に示された静翼内部の４つのキ
ャビティ内を流れ、インピンジメント冷却用のプレート
２５の冷却孔から翼壁２４に向けて放出されて冷却し、
また、翼壁２４、３７に設けられたフィルム冷却孔や翼
後縁部のピンフィン通路を通して高温ガス１０中へ放出
される。
図２に示すようにインナシュラウド４０とアウタシュラ
ウド４１に取り付けられて配置され、アウタシュラウド
４１側から空気などの冷却媒体９が供給される。供給さ
れた冷却媒体９は、図１に示された静翼内部の４つのキ
ャビティ内を流れ、インピンジメント冷却用のプレート
２５の冷却孔から翼壁２４に向けて放出されて冷却し、
また、翼壁２４、３７に設けられたフィルム冷却孔や翼
後縁部のピンフィン通路を通して高温ガス１０中へ放出
される。
【００１７】以上説明した図１の構造をもつ静翼５は、
翼前方におけるキャビティ２８，２９，３０を形成して
いる翼背側の翼壁２４の翼面長さ方向の長さが補強リブ
２６，２７を設けたことで短くなり、図３で説明したよ
うな翼壁内外の圧力差が生じても、曲げモーメントが小
さくなり、バルジングが起こりにくくなっている。
翼前方におけるキャビティ２８，２９，３０を形成して
いる翼背側の翼壁２４の翼面長さ方向の長さが補強リブ
２６，２７を設けたことで短くなり、図３で説明したよ
うな翼壁内外の圧力差が生じても、曲げモーメントが小
さくなり、バルジングが起こりにくくなっている。
【００１８】以上、本発明を図示した実施形態に基づい
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限
定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その
具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいう
までもない。
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限
定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その
具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいう
までもない。
【００１９】例えば、上記実施形態では、補強リブ２
６，２７を２枚設けているが、補強リブの数は２枚に限
らず、１枚でも３枚以上でもよい。また、図示した実施
形態の静翼では、リブ２３より後縁側の翼内部は図７に
示した従来の静翼の内部構成と同じにしているが、この
部分の構造はこれに限られるものではなく、適宜の構造
のものとしてよい。
６，２７を２枚設けているが、補強リブの数は２枚に限
らず、１枚でも３枚以上でもよい。また、図示した実施
形態の静翼では、リブ２３より後縁側の翼内部は図７に
示した従来の静翼の内部構成と同じにしているが、この
部分の構造はこれに限られるものではなく、適宜の構造
のものとしてよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビン静翼は、内部に冷却媒体を流すキャビティが形成さ
れたガスタービン静翼の翼腹側の翼壁と翼背側の翼壁と
をつなぐリブと、同リブの腹側の付け根部分から翼前方
翼背側の翼壁へ向けて伸びる少なくとも１枚の補強リブ
とを設け、同補強リブ、翼背側の翼壁、及び前記リブに
より形成されるキャビティにインピンジメント冷却用の
プレートを設けるとともに同インピンジメント冷却用の
プレートを設けたキャビティの翼背側の翼壁にフィルム
冷却孔を設けた構成としている。
ビン静翼は、内部に冷却媒体を流すキャビティが形成さ
れたガスタービン静翼の翼腹側の翼壁と翼背側の翼壁と
をつなぐリブと、同リブの腹側の付け根部分から翼前方
翼背側の翼壁へ向けて伸びる少なくとも１枚の補強リブ
とを設け、同補強リブ、翼背側の翼壁、及び前記リブに
より形成されるキャビティにインピンジメント冷却用の
プレートを設けるとともに同インピンジメント冷却用の
プレートを設けたキャビティの翼背側の翼壁にフィルム
冷却孔を設けた構成としている。
【００２１】このように構成した本発明のガスタービン
静翼では、翼前方のキャビティは、補強リブによって区
切られて、そのキャビティにおける背側の翼壁の翼面長
さ方向の長さが短くされており、そのため翼壁の曲げモ
ーメントが減少し、翼壁内外に圧力差があってもバルジ
ングが起こりにくい構造である。従って、本発明によれ
ば、高温化と翼壁の薄肉化に対応可能なガスタービン静
翼を提供することができる。
静翼では、翼前方のキャビティは、補強リブによって区
切られて、そのキャビティにおける背側の翼壁の翼面長
さ方向の長さが短くされており、そのため翼壁の曲げモ
ーメントが減少し、翼壁内外に圧力差があってもバルジ
ングが起こりにくい構造である。従って、本発明によれ
ば、高温化と翼壁の薄肉化に対応可能なガスタービン静
翼を提供することができる。
【００２２】また、補強リブによって区切られて形成さ
れたキャビティにおける翼壁は、インピンジメント冷却
用のプレートの冷却孔から放出される冷却媒体により冷
却されるとともに、その翼壁に形成されたフィルム冷却
孔から放出される冷却媒体で冷却される。
れたキャビティにおける翼壁は、インピンジメント冷却
用のプレートの冷却孔から放出される冷却媒体により冷
却されるとともに、その翼壁に形成されたフィルム冷却
孔から放出される冷却媒体で冷却される。
【図１】本発明の実施の一形態に係る静翼の断面図であ
って、図２のＡ−Ａ線に沿う横断面図。
って、図２のＡ−Ａ線に沿う横断面図。
【図２】図１に示した静翼の取り付け状態を示す斜視
図。
図。
【図３】静翼面に加わる静圧分布を示す図面で、（ａ）
はその静圧分布線図、（ｂ）は翼面位置を示す説明図。
はその静圧分布線図、（ｂ）は翼面位置を示す説明図。
【図４】ガスタービンの概略構成図。
【図５】タービン部の概略構成を示す断面図。
【図６】従来の静翼における翼後方部の構造を示す説明
図。
図。
【図７】従来の静翼の内部冷却構造を示す翼断面図。
【符号の説明】 ５ 静翼 ９ 冷却媒体 １０ 高温ガス ２３ リブ ２４ 翼背側の翼壁 ２５ インピンジメント冷却用のプレート ２６ 補強リブ ２７ 補強リブ ２８ キャビティ ２９ キャビティ ３０ キャビティ ３１ フィルム冷却孔 ３６ リブの付け根部分 ３７ 翼腹側の翼壁
Claims (1)
- 【請求項１】 内部に冷却媒体を流すキャビティが形成
されたガスタービン静翼であって、同静翼の翼腹側の翼
壁と翼背側の翼壁とをつなぐリブと、同リブの腹側の付
け根部分から翼前方翼背側の翼壁へ向けて伸びる少なく
とも１枚の補強リブとを設け、同補強リブ、翼背側の翼
壁、及び前記リブにより形成されるキャビティにインピ
ンジメント冷却用のプレートを設けるとともに同インピ
ンジメント冷却用のプレートを設けたキャビティの翼背
側の翼壁にフィルム冷却孔を設けたことを特徴とするガ
スタービン静翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32263499A JP2001140602A (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | ガスタービン静翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32263499A JP2001140602A (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | ガスタービン静翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001140602A true JP2001140602A (ja) | 2001-05-22 |
Family
ID=18145908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32263499A Withdrawn JP2001140602A (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | ガスタービン静翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001140602A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1471210A1 (de) * | 2003-04-24 | 2004-10-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenbauteil mit Prallkühlblech |
| US8137055B2 (en) | 2004-04-20 | 2012-03-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine blade with an impingement cooling insert |
| KR101156259B1 (ko) | 2008-05-08 | 2012-06-13 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 터빈용 날개 구조체 |
| KR101239595B1 (ko) | 2009-05-11 | 2013-03-05 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 터빈 정익 및 가스 터빈 |
| US8596976B2 (en) | 2008-11-07 | 2013-12-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine blade |
| CN113513372A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-19 | 中国航发湖南动力机械研究所 | 一种小引气量的双层壁涡轮导向叶片 |
-
1999
- 1999-11-12 JP JP32263499A patent/JP2001140602A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1471210A1 (de) * | 2003-04-24 | 2004-10-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenbauteil mit Prallkühlblech |
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