JP2002235502A - ガスタービンエンジン用タービンブレード及び該タービンブレードを冷却する方法 - Google Patents
ガスタービンエンジン用タービンブレード及び該タービンブレードを冷却する方法Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ガスタービンエンジンに使用され
る内部冷却タービンロータブレードに関する。 【解決手段】 タービンブレード（３０）は、プラット
ホーム（４０）と、プラットホーム（４０）から半径方
向に延びる翼形部（４２）と有する。内部冷却回路（５
４）が翼形部（４２）に形成され、翼形部（４２）を通
して冷却媒体を循環させて翼形部（４２）を冷却する。
少なくとも１つの供給通路（１１０）が設けられ、少な
くとも部分的に内部冷却回路（５４）を通り抜けた冷却
媒体の一部をプラットホーム（４０）上に指向させ、プ
ラットホーム（４０）を冷却する。
る内部冷却タービンロータブレードに関する。 【解決手段】 タービンブレード（３０）は、プラット
ホーム（４０）と、プラットホーム（４０）から半径方
向に延びる翼形部（４２）と有する。内部冷却回路（５
４）が翼形部（４２）に形成され、翼形部（４２）を通
して冷却媒体を循環させて翼形部（４２）を冷却する。
少なくとも１つの供給通路（１１０）が設けられ、少な
くとも部分的に内部冷却回路（５４）を通り抜けた冷却
媒体の一部をプラットホーム（４０）上に指向させ、プ
ラットホーム（４０）を冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にガスター
ビンエンジンに関し、より具体的には、該エンジンに使
用される内部冷却タービンロータブレードに関する。
ビンエンジンに関し、より具体的には、該エンジンに使
用される内部冷却タービンロータブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンは、燃焼器に加圧
空気を供給する圧縮機を備え、燃焼器において空気は燃
料と混合され点火されて高温の燃焼ガスを発生する。こ
のようなガスは、１つ又はそれ以上のタービンに向けて
下流に流れ、タービンは、ガスからエネルギーを抽出し
て圧縮機に動力供給し、飛行中の航空機に動力供給する
ような有用な仕事を行う。典型的にはコアエンジンの前
面にファンが配置されたターボファンエンジンでは、高
圧タービンがコアエンジンの圧縮機を駆動する。低圧タ
ービンが、ファンを駆動するために高圧タービンの下流
側に配置されている。各タービン段は普通、固定タービ
ンノズルを備え、それに続いてタービンロータがくる。
空気を供給する圧縮機を備え、燃焼器において空気は燃
料と混合され点火されて高温の燃焼ガスを発生する。こ
のようなガスは、１つ又はそれ以上のタービンに向けて
下流に流れ、タービンは、ガスからエネルギーを抽出し
て圧縮機に動力供給し、飛行中の航空機に動力供給する
ような有用な仕事を行う。典型的にはコアエンジンの前
面にファンが配置されたターボファンエンジンでは、高
圧タービンがコアエンジンの圧縮機を駆動する。低圧タ
ービンが、ファンを駆動するために高圧タービンの下流
側に配置されている。各タービン段は普通、固定タービ
ンノズルを備え、それに続いてタービンロータがくる。
【０００３】タービンロータは、エンジンの中心軸のま
わりを回転するロータディスクの周囲に取り付けられた
ロータブレードの列を備える。各ロータブレードは典型
的には、ブレードをロータディスクに取り付けるための
ダブテールを有するシャンク部分と、燃焼器を出る高温
ガスから有用な仕事を引き出すための翼形部とを備え
る。翼形部とシャンク部分との接合部に形成されるブレ
ードプラットホームが、高温ガス流のための半径方向内
側境界部を構成する。タービンノズルは通常、熱膨張を
吸収するために、その周まわりにセグメント化されてい
る。各ノズルセグメントは、タービンロータが仕事をす
ることができるような手法で高温ガス流をタービンロー
タに通すために、内側バンドと外側バンドとの間に配置
された１つ又はそれ以上のノズル羽根を備える。
わりを回転するロータディスクの周囲に取り付けられた
ロータブレードの列を備える。各ロータブレードは典型
的には、ブレードをロータディスクに取り付けるための
ダブテールを有するシャンク部分と、燃焼器を出る高温
ガスから有用な仕事を引き出すための翼形部とを備え
る。翼形部とシャンク部分との接合部に形成されるブレ
ードプラットホームが、高温ガス流のための半径方向内
側境界部を構成する。タービンノズルは通常、熱膨張を
吸収するために、その周まわりにセグメント化されてい
る。各ノズルセグメントは、タービンロータが仕事をす
ることができるような手法で高温ガス流をタービンロー
タに通すために、内側バンドと外側バンドとの間に配置
された１つ又はそれ以上のノズル羽根を備える。
【０００４】高圧タービン部品は、極めて高温の燃焼ガ
スに曝される。従って、タービンブレードとノズル羽根
と内側及び外側バンドとは、通常は、ある設計限度内に
温度を保つために内部冷却を採用する。例えば、タービ
ンロータブレードの翼形部は通常、冷却空気を内部回路
に通すことによって冷却される。冷却空気は通常、ブレ
ードの根元部の通路から入り、翼形部の表面に形成され
たフィルム冷却孔から排出され、それによって翼形部を
高温ガスから保護する冷却空気の薄い層又はフィルムを
生成する。公知のタービンブレード冷却回路はしばし
ば、蛇行通路を生成するように直列接続される複数の半
径方向に配向した通路を備えており、それにより冷却媒
体流路の長さを延ばして冷却効果を増大させる。
スに曝される。従って、タービンブレードとノズル羽根
と内側及び外側バンドとは、通常は、ある設計限度内に
温度を保つために内部冷却を採用する。例えば、タービ
ンロータブレードの翼形部は通常、冷却空気を内部回路
に通すことによって冷却される。冷却空気は通常、ブレ
ードの根元部の通路から入り、翼形部の表面に形成され
たフィルム冷却孔から排出され、それによって翼形部を
高温ガスから保護する冷却空気の薄い層又はフィルムを
生成する。公知のタービンブレード冷却回路はしばし
ば、蛇行通路を生成するように直列接続される複数の半
径方向に配向した通路を備えており、それにより冷却媒
体流路の長さを延ばして冷却効果を増大させる。
【０００５】ディスクホイールスペースと通常呼ばれ
る、ロータディスクの前方及び後方の空間は、高温ガス
流と流体連通している。従って、ロータディスクもま
た、特にディスクのリムのところで、高温に曝される。
ロータディスクの過熱を防ぐために、冷却空気を用い
て、前方及び後方のディスクホイールスペースをパージ
し、それによって高温ガスの取り込みを制限する。
る、ロータディスクの前方及び後方の空間は、高温ガス
流と流体連通している。従って、ロータディスクもま
た、特にディスクのリムのところで、高温に曝される。
ロータディスクの過熱を防ぐために、冷却空気を用い
て、前方及び後方のディスクホイールスペースをパージ
し、それによって高温ガスの取り込みを制限する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような冷却用の冷
却空気は通常、圧縮機から抽出される。抽出された空気
は、それに対応する分だけエンジンサイクルに対して熱
力学損失をもたらすので、冷却用に指向される空気の量
を最小限に保つことが望ましい。しかしながら、増加し
た推力対重量比率を備える新型エンジン設計は、より高
いタービン入口温度で作動する。高温になると、タービ
ン全体の冷却が一層必要となり、ブレードプラットホー
ムを冷却することも必要となる。従って、負担冷却流を
増加させずに、ブレードプラットホームを含むタービン
ロータブレードを良好に冷却する必要性がある。
却空気は通常、圧縮機から抽出される。抽出された空気
は、それに対応する分だけエンジンサイクルに対して熱
力学損失をもたらすので、冷却用に指向される空気の量
を最小限に保つことが望ましい。しかしながら、増加し
た推力対重量比率を備える新型エンジン設計は、より高
いタービン入口温度で作動する。高温になると、タービ
ン全体の冷却が一層必要となり、ブレードプラットホー
ムを冷却することも必要となる。従って、負担冷却流を
増加させずに、ブレードプラットホームを含むタービン
ロータブレードを良好に冷却する必要性がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の必要性は、プラッ
トホームと、プラットホームから半径方向に延びる翼形
部とを備えるタービンブレードを提供する本発明によっ
て満たされる。内部冷却回路が翼形部に形成されて、内
部に冷却媒体が循環され、少なくとも部分的に内部冷却
回路を通り抜けた冷却媒体をプラットホームに導く少な
くとも１つの供給通路が、設けられる。
トホームと、プラットホームから半径方向に延びる翼形
部とを備えるタービンブレードを提供する本発明によっ
て満たされる。内部冷却回路が翼形部に形成されて、内
部に冷却媒体が循環され、少なくとも部分的に内部冷却
回路を通り抜けた冷却媒体をプラットホームに導く少な
くとも１つの供給通路が、設けられる。
【０００８】本発明及び従来技術と比較したその利点
は、添付図面を参照して、以下の詳細な説明及び特許請
求の範囲を読むことにより明らかになるであろう。
は、添付図面を参照して、以下の詳細な説明及び特許請
求の範囲を読むことにより明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明とみなされる要旨は、明細
書の冒頭部分において特に指摘され、明確に請求され
る。しかしながら、本発明は、添付の図面と関連して以
下の説明を参照することによって最も良く理解されるで
あろう。
書の冒頭部分において特に指摘され、明確に請求され
る。しかしながら、本発明は、添付の図面と関連して以
下の説明を参照することによって最も良く理解されるで
あろう。
【００１０】同一の参照符号が各図全体を通して同じ構
成要素を表わす図面を参照すると、図１は、他の構造体
のうちで、燃焼器１２と、高圧タービン１４と、低圧タ
ービン１６とを備えるガスタービンエンジン１０の一部
を示している。燃焼器１２は、内部に燃焼チャンバ１８
が形成された、ほぼ環状の中空本体を有する。圧縮機
（図示せず）が加圧空気を供給し、加圧空気は、燃焼を
支持するために主として燃焼器１２に流れ、部分的に燃
焼器１２のまわりに通され、そこで燃焼器ライナと更に
下流のターボ機械の両方を冷却するのに使用される。燃
料が、燃焼器１２の前端に導入され、従来の方法で空気
と混合される。その結果生じる燃料と空気の混合物は、
燃焼チャンバ１８に流入し、そこで点火されて高温燃焼
ガスを発生させる。高温燃焼ガスは、燃焼器１２の下流
に位置する高圧タービン１４に排出され、そこで膨張さ
せられてエネルギーが抽出される。次いで高温ガスは、
低圧タービン１６に流れ、そこでさらに膨張させられ
る。
成要素を表わす図面を参照すると、図１は、他の構造体
のうちで、燃焼器１２と、高圧タービン１４と、低圧タ
ービン１６とを備えるガスタービンエンジン１０の一部
を示している。燃焼器１２は、内部に燃焼チャンバ１８
が形成された、ほぼ環状の中空本体を有する。圧縮機
（図示せず）が加圧空気を供給し、加圧空気は、燃焼を
支持するために主として燃焼器１２に流れ、部分的に燃
焼器１２のまわりに通され、そこで燃焼器ライナと更に
下流のターボ機械の両方を冷却するのに使用される。燃
料が、燃焼器１２の前端に導入され、従来の方法で空気
と混合される。その結果生じる燃料と空気の混合物は、
燃焼チャンバ１８に流入し、そこで点火されて高温燃焼
ガスを発生させる。高温燃焼ガスは、燃焼器１２の下流
に位置する高圧タービン１４に排出され、そこで膨張さ
せられてエネルギーが抽出される。次いで高温ガスは、
低圧タービン１６に流れ、そこでさらに膨張させられ
る。
【００１１】高圧タービン１４は、タービンノズル２０
と、タービンロータ２２とを備える。タービンノズル２
０は、複数の円周方向に間隔を置いて配置された羽根２
４（図１には１つのみ図示）を備え、これらの羽根２４
は、多数の弧状外側バンドと弧状内側バンドとの間で支
持される。羽根２４、外側バンド２６、及び内側バンド
２８は、円周方向に隣接する複数のノズルセグメントに
配列され、共同して完全な３６０度の組立体を形成す
る。各ノズルセグメントの外側バンド２６と内側バンド
２８は、ノズル２０を通過して流れる高温ガス流のため
の外側半径方向流路境界部と内側半径方向流路境界部を
それぞれ構成する。羽根２４は、燃焼ガスをタービンロ
ータ２２に最適に導くように構成されている。
と、タービンロータ２２とを備える。タービンノズル２
０は、複数の円周方向に間隔を置いて配置された羽根２
４（図１には１つのみ図示）を備え、これらの羽根２４
は、多数の弧状外側バンドと弧状内側バンドとの間で支
持される。羽根２４、外側バンド２６、及び内側バンド
２８は、円周方向に隣接する複数のノズルセグメントに
配列され、共同して完全な３６０度の組立体を形成す
る。各ノズルセグメントの外側バンド２６と内側バンド
２８は、ノズル２０を通過して流れる高温ガス流のため
の外側半径方向流路境界部と内側半径方向流路境界部を
それぞれ構成する。羽根２４は、燃焼ガスをタービンロ
ータ２２に最適に導くように構成されている。
【００１２】タービンロータ２２は、エンジン２０の中
心軸の周りを回転するロータディスク３２から半径方向
外方に延び、円周方向に間隔を置いた複数のブレード３
０（図１には１つのみ図示）を備える。複数の弧状シュ
ラウド３４が円周方向に環状配列され、ロータブレード
３０を密に取り囲み、それによって、タービンロータ２
２を通過して流れる高温ガス流のための外側半径方向流
路境界部を構成する。
心軸の周りを回転するロータディスク３２から半径方向
外方に延び、円周方向に間隔を置いた複数のブレード３
０（図１には１つのみ図示）を備える。複数の弧状シュ
ラウド３４が円周方向に環状配列され、ロータブレード
３０を密に取り囲み、それによって、タービンロータ２
２を通過して流れる高温ガス流のための外側半径方向流
路境界部を構成する。
【００１３】例示的なタービンロータブレード３０が図
２に示されており、該タービンブレード３０は、従来の
ダブテール３６を備え、該ダブテール３６は舌状部を含
むどのような形状でもよく、この舌状部は、ロータディ
スク３２に設けられるダブテールスロットの対応形状の
舌状部に係合して、作動中の回転に際してブレード３０
をロータディスク３２に半径方向に保持する。ブレード
シャンク３８はダブテール３６から半径方向上方に延
び、該シャンク３８から横方向外方に突出して該シャン
ク３８を囲む中実プラットホーム４０で終わっている。
隣接するブレード３０のプラットホーム４０は互いに当
接して、高温ガス流のための半径方向内側境界部を形成
する。
２に示されており、該タービンブレード３０は、従来の
ダブテール３６を備え、該ダブテール３６は舌状部を含
むどのような形状でもよく、この舌状部は、ロータディ
スク３２に設けられるダブテールスロットの対応形状の
舌状部に係合して、作動中の回転に際してブレード３０
をロータディスク３２に半径方向に保持する。ブレード
シャンク３８はダブテール３６から半径方向上方に延
び、該シャンク３８から横方向外方に突出して該シャン
ク３８を囲む中実プラットホーム４０で終わっている。
隣接するブレード３０のプラットホーム４０は互いに当
接して、高温ガス流のための半径方向内側境界部を形成
する。
【００１４】中空の翼形部４２が、プラットホーム４０
から半径方向外方に、高温ガス流中まで延びている。翼
形部４２は、前縁４８と後縁５０が互いに接合された凹
状正圧側４４と凸状負圧側４６を有する。翼形部４２
は、高温ガス流からエネルギーを抽出し、ロータディス
ク３２を回転させるのに適した形態をとることができ
る。ブレード３０は、ガスタービンエンジン１０の作動
における高温での許容強度を有するニッケル基超合金の
ような、適当な超合金の一体鋳造品として形成すること
が好ましい。
から半径方向外方に、高温ガス流中まで延びている。翼
形部４２は、前縁４８と後縁５０が互いに接合された凹
状正圧側４４と凸状負圧側４６を有する。翼形部４２
は、高温ガス流からエネルギーを抽出し、ロータディス
ク３２を回転させるのに適した形態をとることができ
る。ブレード３０は、ガスタービンエンジン１０の作動
における高温での許容強度を有するニッケル基超合金の
ような、適当な超合金の一体鋳造品として形成すること
が好ましい。
【００１５】さて図３及び図４を参照すると、ブレード
３０は、前縁回路５２と、中間弦部分回路５４と、後縁
回路５６とを備える内部冷却構成を有することが分か
る。前縁回路５２には、翼形部４２の中に、第１、第
２、第３及び第４の半径方向に延びるキャビティ５８、
６０、６２、６４がそれぞれ形成されている。前縁回路
５２はさらに、ダブテール３６とシャンク３８を貫通し
て形成された第１入口通路６６を備える。第１入口通路
６６は、第１キャビティ５８と流体連通している。第１
キャビティ５８と第２キャビティ６０は、内部に第１の
複数の連絡穴７０が形成された第１リブ６８によって分
離される。第３キャビティ６２（前縁４８に隣接して配
置されている）は、第２リブ７２によって第２キャビテ
ィ６０から分離され、第４キャビティ６４は、第３リブ
７４によって第３キャビティ６２から分離される。第２
の複数の連絡穴７６が第２リブ７２に形成され、第３の
複数の連絡穴７８が第３リブ７４に形成される。
３０は、前縁回路５２と、中間弦部分回路５４と、後縁
回路５６とを備える内部冷却構成を有することが分か
る。前縁回路５２には、翼形部４２の中に、第１、第
２、第３及び第４の半径方向に延びるキャビティ５８、
６０、６２、６４がそれぞれ形成されている。前縁回路
５２はさらに、ダブテール３６とシャンク３８を貫通し
て形成された第１入口通路６６を備える。第１入口通路
６６は、第１キャビティ５８と流体連通している。第１
キャビティ５８と第２キャビティ６０は、内部に第１の
複数の連絡穴７０が形成された第１リブ６８によって分
離される。第３キャビティ６２（前縁４８に隣接して配
置されている）は、第２リブ７２によって第２キャビテ
ィ６０から分離され、第４キャビティ６４は、第３リブ
７４によって第３キャビティ６２から分離される。第２
の複数の連絡穴７６が第２リブ７２に形成され、第３の
複数の連絡穴７８が第３リブ７４に形成される。
【００１６】第１キャビティ５８は、第１入口通路６６
を通じて冷却媒体（通常は圧縮機から抽出される比較的
冷たい加圧空気の一部）を受け入れ、冷却媒体は第１キ
ャビティ５８を通って半径方向外方に移動する。図３に
最も良く示されるように、冷却媒体は第１連絡穴を通っ
て第２キャビティ６０に入り、正圧側翼型壁８０の内面
に衝突して冷却する。次いで、冷却媒体は、第２連絡穴
７６から第３キャビティ６２へ通る。第３キャビティ６
２の冷却媒体の一部は、第３連絡穴７８から第４キャビ
ティ６４へ通り、残りの冷却媒体は、第３キャビティ６
２と流体連通する多くのフィルム冷却孔８２を通って、
第３キャビティ６２と翼形部４２から流出する。第４キ
ャビティ６４の冷却媒体は、第４キャビティ６４と流体
連通する付加的なフィルム冷却孔８４を通って、翼形部
４２から流出する。
を通じて冷却媒体（通常は圧縮機から抽出される比較的
冷たい加圧空気の一部）を受け入れ、冷却媒体は第１キ
ャビティ５８を通って半径方向外方に移動する。図３に
最も良く示されるように、冷却媒体は第１連絡穴を通っ
て第２キャビティ６０に入り、正圧側翼型壁８０の内面
に衝突して冷却する。次いで、冷却媒体は、第２連絡穴
７６から第３キャビティ６２へ通る。第３キャビティ６
２の冷却媒体の一部は、第３連絡穴７８から第４キャビ
ティ６４へ通り、残りの冷却媒体は、第３キャビティ６
２と流体連通する多くのフィルム冷却孔８２を通って、
第３キャビティ６２と翼形部４２から流出する。第４キ
ャビティ６４の冷却媒体は、第４キャビティ６４と流体
連通する付加的なフィルム冷却孔８４を通って、翼形部
４２から流出する。
【００１７】中間弦部分回路５４は、第５、第６、第７
の半径方向に延びるキャビティ８６、８８、９０を備
え、これらのキャビティは蛇行配列で直列に流体連結さ
れている。第５キャビティ８６は、ダブテール３６とシ
ャンク３８を貫いて形成された第２入口通路９２から冷
却媒体を受け入れる。冷却媒体は、第５キャビティ８６
を通って半径方向外方に移動し、外側転向部９４のとこ
ろで第６キャビティ８８へ通り、次いで第６キャビティ
８８を通って半径方向内方に流れる。そこから、冷却媒
体の一部は、内側転向部９６のところで第７キャビティ
９０へ通り、再び半径方向外方に流れる。第７キャビテ
ィ９０の冷却媒体は、第２キャビティ６０と第７キャビ
ティ９０を分離する第４リブ１００に形成された、第４
の複数の連絡穴９８から第２キャビティ６０へ通る。第
４連絡穴９８を通過する冷却媒体はまた、正圧側翼形壁
８０の内面に衝突して付加的に冷却する。
の半径方向に延びるキャビティ８６、８８、９０を備
え、これらのキャビティは蛇行配列で直列に流体連結さ
れている。第５キャビティ８６は、ダブテール３６とシ
ャンク３８を貫いて形成された第２入口通路９２から冷
却媒体を受け入れる。冷却媒体は、第５キャビティ８６
を通って半径方向外方に移動し、外側転向部９４のとこ
ろで第６キャビティ８８へ通り、次いで第６キャビティ
８８を通って半径方向内方に流れる。そこから、冷却媒
体の一部は、内側転向部９６のところで第７キャビティ
９０へ通り、再び半径方向外方に流れる。第７キャビテ
ィ９０の冷却媒体は、第２キャビティ６０と第７キャビ
ティ９０を分離する第４リブ１００に形成された、第４
の複数の連絡穴９８から第２キャビティ６０へ通る。第
４連絡穴９８を通過する冷却媒体はまた、正圧側翼形壁
８０の内面に衝突して付加的に冷却する。
【００１８】後縁回路５６は、ダブテール３６とシャン
ク３８を貫通して形成された第３入口通路１０４から冷
却媒体を受け入れる第８の半径方向に延びたキャビティ
１０２を備える。この冷却媒体は、第８キャビティ１０
２を通って半径方向外方に移動し、第８キャビティ１０
２から後縁５０に延びた後縁スロット１０６を通って翼
形部４２から流出する。
ク３８を貫通して形成された第３入口通路１０４から冷
却媒体を受け入れる第８の半径方向に延びたキャビティ
１０２を備える。この冷却媒体は、第８キャビティ１０
２を通って半径方向外方に移動し、第８キャビティ１０
２から後縁５０に延びた後縁スロット１０６を通って翼
形部４２から流出する。
【００１９】ここまで説明したように、ブレードの内部
冷却構成は、本発明の開示を容易にする一例として用い
られている。しかしながら、本発明の技術思想が、上述
の３つの冷却回路５２、５４、５６を有するタービンブ
レードに限定されるものではないことが、次の説明から
明らかになるであろう。実際、本発明は、広範な冷却構
成に適用できる。
冷却構成は、本発明の開示を容易にする一例として用い
られている。しかしながら、本発明の技術思想が、上述
の３つの冷却回路５２、５４、５６を有するタービンブ
レードに限定されるものではないことが、次の説明から
明らかになるであろう。実際、本発明は、広範な冷却構
成に適用できる。
【００２０】また図５を参照すると、本発明がプラット
ホーム４０と共に翼形部４２を冷却することが分かる。
具体的には、冷却媒体は、中間弦部分回路５４の内側転
向部９６からブレードシャンク３８に形成された対応す
る外部出口１１２に延びる２つの供給路１１０を介し
て、プラットホーム４０の下面１０８に供給される。従
って、第６キャビティ８８から第７キャビティ９０へ通
る冷却媒体の一部は、供給路１１０を通ってプラットホ
ームの下面１０８にそらされ、これによりプラットホー
ム４０を冷却する。ここで用いられるように、プラット
ホーム４０の下面１０８は、プラットホームの半径方向
内面を意味する。供給路１１０は、冷却媒体をプラット
ホーム下面１０８に差し向けるように配向される。供給
路は好適には、半径方向外方に僅かに角度が付けられる
ようにブレードシャンク３８に形成され、これにより冷
却媒体をプラットホーム下面１０８に衝突させる。
ホーム４０と共に翼形部４２を冷却することが分かる。
具体的には、冷却媒体は、中間弦部分回路５４の内側転
向部９６からブレードシャンク３８に形成された対応す
る外部出口１１２に延びる２つの供給路１１０を介し
て、プラットホーム４０の下面１０８に供給される。従
って、第６キャビティ８８から第７キャビティ９０へ通
る冷却媒体の一部は、供給路１１０を通ってプラットホ
ームの下面１０８にそらされ、これによりプラットホー
ム４０を冷却する。ここで用いられるように、プラット
ホーム４０の下面１０８は、プラットホームの半径方向
内面を意味する。供給路１１０は、冷却媒体をプラット
ホーム下面１０８に差し向けるように配向される。供給
路は好適には、半径方向外方に僅かに角度が付けられる
ようにブレードシャンク３８に形成され、これにより冷
却媒体をプラットホーム下面１０８に衝突させる。
【００２１】２つの供給路１１０は、冷却媒体をプラッ
トホーム４０の両側に供給するように、中間弦部分回路
５４のそれぞれの側からほぼ横方向に延びる。図面では
ブレード３０の各々の側に一つの供給路１１０しか示さ
れていないが、各々の側に多数の供給路を有する構成も
可能であることに留意すべきである。さらに、供給路１
１０は、中間弦部分回路５４の内側転向部９６から冷却
媒体を反らせることに限定されない。或いは、供給路
は、前縁回路５２と後縁回路５６のキャビティを含む、
ブレード３０の他のキャビティに連結することもでき
る。
トホーム４０の両側に供給するように、中間弦部分回路
５４のそれぞれの側からほぼ横方向に延びる。図面では
ブレード３０の各々の側に一つの供給路１１０しか示さ
れていないが、各々の側に多数の供給路を有する構成も
可能であることに留意すべきである。さらに、供給路１
１０は、中間弦部分回路５４の内側転向部９６から冷却
媒体を反らせることに限定されない。或いは、供給路
は、前縁回路５２と後縁回路５６のキャビティを含む、
ブレード３０の他のキャビティに連結することもでき
る。
【００２２】プラットホーム下面１０８を冷却した後、
供給路１１０から排出される冷却媒体は、後方ディスク
ホイールスペース（すなわち、ロータディスク３２の後
方スペース）に流れ込む。この空気流は、このスペース
のパージを補い、これにより、この目的のために必要と
されるパージ空気の量を削減する。さらに、プラットホ
ーム４０は、下面１０８からプラットホームの半径方向
外面（すなわち、高温ガス流に面するプラットホーム
面）に延びる複数のフィルム冷却孔１１４を備える。フ
ィルム冷却孔１１４は一般的に、フィルム冷却を必要と
するプラットホーム４０上の位置に配置され、供給通路
１１０から排出される冷却媒体の一部が穴１１４を通過
して外側プラットホーム表面上に薄い冷却フィルムを形
成するように、外側プラットホーム表面に対して傾斜し
ている。
供給路１１０から排出される冷却媒体は、後方ディスク
ホイールスペース（すなわち、ロータディスク３２の後
方スペース）に流れ込む。この空気流は、このスペース
のパージを補い、これにより、この目的のために必要と
されるパージ空気の量を削減する。さらに、プラットホ
ーム４０は、下面１０８からプラットホームの半径方向
外面（すなわち、高温ガス流に面するプラットホーム
面）に延びる複数のフィルム冷却孔１１４を備える。フ
ィルム冷却孔１１４は一般的に、フィルム冷却を必要と
するプラットホーム４０上の位置に配置され、供給通路
１１０から排出される冷却媒体の一部が穴１１４を通過
して外側プラットホーム表面上に薄い冷却フィルムを形
成するように、外側プラットホーム表面に対して傾斜し
ている。
【００２３】以上、ブレードプラットホーム４０の冷却
を含む内部冷却構成を有するタービンブレード３０につ
いて説明した。冷却構成は、翼形部４２の一部を冷却す
るのとプラットホーム４０を冷却するのとに同じ冷却媒
体を使用する。従って、本発明は、エンジン１０を冷却
するのに要する冷却媒体の全体量を削減することによっ
て、タービンサイクルの効率性に利益をもたらす。
を含む内部冷却構成を有するタービンブレード３０につ
いて説明した。冷却構成は、翼形部４２の一部を冷却す
るのとプラットホーム４０を冷却するのとに同じ冷却媒
体を使用する。従って、本発明は、エンジン１０を冷却
するのに要する冷却媒体の全体量を削減することによっ
て、タービンサイクルの効率性に利益をもたらす。
【００２４】本発明の特定の実施形態を説明したが、特
許請求の範囲に記載する本発明の技術思想と技術的範囲
を逸脱することなく、本発明に対して種々の修正をなし
得ることは、当業者には明らかであろう。
許請求の範囲に記載する本発明の技術思想と技術的範囲
を逸脱することなく、本発明に対して種々の修正をなし
得ることは、当業者には明らかであろう。
【図１】 本発明のタービンブレードを有するガスター
ビンエンジンの部分断面図。
ビンエンジンの部分断面図。
【図２】 本発明の冷却構成を有するタービンブレード
の斜視図。
の斜視図。
【図３】 翼形部を切断した図２のタービンブレードの
断面図。
断面図。
【図４】 図３の線４−４に沿って見たタービンブレー
ドの断面図。
ドの断面図。
【図５】 図３の線５−５に沿って見たタービンブレー
ドの断面図。
ドの断面図。
３０ タービンブレード ３６ ダブテール ３８ シャンク ４０ プラットホーム ４２ 翼形部 ４４ 凹状正圧側 ４６ 凸状負圧側 ４８ 前縁 ５０ 後縁 ５４ 内部冷却回路 ８２ 翼形部のフィルム冷却孔 １１４ プラットホームのフィルム冷却孔
フロントページの続き (72)発明者 ロバート・フランシス・マニング アメリカ合衆国、マッサチューセッツ州、 ニューベリーポート、ロラム・ストリー ト、１番 (72)発明者 ポール・ジョセフ・アクアビバ アメリカ合衆国、マッサチューセッツ州、 ニューベリーポート、ブロムフィールド・ ストリート、62番
Claims (23)
- 【請求項１】 プラットホームと、 該プラットホームから半径方向に延びる翼形部と、 該翼形部に形成され、該翼形部を通って冷却媒体を循環
させるための内部冷却回路と、 少なくとも部分的に前記内部冷却回路を通り抜けた冷却
媒体を前記プラットホーム上に導くための手段と、を備
えていることを特徴とするタービンブレード。 - 【請求項２】 前記内部冷却回路が複数の半径方向に延
びるキャビティを備え、前記キャビティは、２つの半径
方向に延びるキャビティが転向部で互いに接続された状
態の蛇行配置で直列に流体連結され、冷却媒体を導くた
めの前記手段が、前記転向部から前記プラットホーム上
に一部の冷却媒体を反らせるように配列された少なくと
も1つの供給通路を備えることを特徴とする、請求項１
に記載のタービンブレード。 - 【請求項３】 冷却媒体を導くための前記手段が、前記
転向部から前記プラットホーム上に一部の冷却媒体を反
らせるように配列された第２供給通路を備えることを特
徴とする、請求項２に記載のタービンブレード。 - 【請求項４】 前記少なくとも１つの供給通路と前記第
２供給通路が、前記プラットホームの両側に向けて冷却
媒体を反らせることを特徴とする、請求項３に記載のタ
ービンブレード。 - 【請求項５】 前記プラットホームが下面を有してお
り、前記供給通路が冷却媒体を前記下面に導くように配
向されていることを特徴とする、請求項２に記載のター
ビンブレード。 - 【請求項６】 前記プラットホームに形成された複数の
フィルム冷却孔を更に備えることを特徴とする、請求項
５に記載のタービンブレード。 - 【請求項７】 前記供給通路が、半径方向外向きに角度
が付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の
タービンブレード。 - 【請求項８】 プラットホームと、該プラットホームか
ら半径方向に延びる翼形部と、 該翼形部に形成され、転向部で流体連結された少なくと
も２つのキャビティを有しており、該翼形部を通って冷
却媒体を循環させるための内部冷却回路と、を備え、 少なくとも１つの供給通路が、前記転向部から前記プラ
ットホーム上に一部の冷却媒体を反らせるように配置さ
れた、ことを特徴とするタービンブレード。 - 【請求項９】 前記転向部から前記プラットホーム上に
一部の冷却媒体を反らせるように配置された第２供給通
路を更に備えることを特徴とする、請求項８に記載のタ
ービンブレード。 - 【請求項１０】 前記少なくとも１つの供給通路と前記
第２供給通路が、冷却媒体を前記プラットホームの両側
に向けて反らせることを特徴とする、請求項９に記載の
タービンブレード。 - 【請求項１１】 前記プラットホームが下面を有してお
り、前記供給通路が冷却媒体を前記下面に導くように配
向されていることを特徴とする、請求項８に記載のター
ビンブレード。 - 【請求項１２】 前記プラットホームに形成された複数
のフィルム冷却孔を更に備えることを特徴とする、請求
項１１に記載のタービンブレード。 - 【請求項１３】 前記供給通路が、半径方向外向きに角
度が付けられていることを特徴とする、請求項８に記載
のタービンブレード。 - 【請求項１４】 タービンロータディスクを備えるガス
タービンエンジンに使用されるタービンブレードであっ
て、 前記ロータディスクに前記タービンブレードを取り付け
るためのダブテールと、 該ダブテールから延びるシャンクと、 該シャンクに結合されたプラットホームと、 該プラットホームから半径方向に延びる翼形部と、 該翼形部に形成され、該翼形部を通って冷却媒体を循環
させるための内部冷却回路と、 少なくとも部分的に前記内部冷却回路を通り抜けた冷却
媒体を前記プラットホーム上に導くための手段と、を備
えることを特徴とするタービンブレード。 - 【請求項１５】 前記内部冷却回路が複数の半径方向に
延びるキャビティを備え、前記キャビティは、２つの半
径方向に延びるキャビティが転向部で互いに接続された
状態の蛇行配置で直列に流体連結され、冷却媒体を導く
ための前記手段が、前記転向部から前記プラットホーム
上に一部の冷却媒体を反らせるように配列された少なく
とも1つの供給通路を備えることを特徴とする、請求項
１４に記載のタービンブレード。 - 【請求項１６】 冷却媒体を導くための前記手段が、前
記転向部から前記プラットホーム上に一部の冷却媒体を
反らせるように配置された第２供給通路を備えることを
特徴とする、請求項１５に記載のタービンブレード。 - 【請求項１７】 前記少なくとも１つの供給通路と前記
第２供給通路が、前記プラットホームの両側に向けて冷
却媒体を反らせることを特徴とする、請求項１６に記載
のタービンブレード。 - 【請求項１８】 前記プラットホームが下面を有してお
り、前記供給通路が冷却媒体を前記下面に導くように配
向されていることを特徴とする、請求項１５に記載のタ
ービンブレード。 - 【請求項１９】 前記プラットホームに形成された複数
のフィルム冷却孔を更に備えることを特徴とする、請求
項１８に記載のタービンブレード。 - 【請求項２０】 前記供給通路が半径方向外向きに角度
が付けられていることを特徴とする、請求項１５に記載
のタービンブレード。 - 【請求項２１】 前記供給通路が前記シャンクを貫通す
ることを特徴とする、請求項１５に記載のタービンブレ
ード。 - 【請求項２２】 プラットホームと該プラットホームか
ら半径方向外方に延びた翼形部とを有する少なくとも１
つのブレードがロータディスクに取り付けられたタービ
ンロータを含むガスタービンエンジンにおける、前記ブ
レードを冷却する方法であって、 前記翼形部に内部冷却回路を設ける段階と、 該内部冷却回路に冷却媒体を導入する段階と、 少なくとも部分的に前記内部冷却回路を通り抜けた冷却
媒体の一部を前記プラットホーム上に向けて反らせる段
階と、を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２３】 前記プラットホームが下面を有してお
り、前記冷却媒体が前記下面に指向されることを特徴と
する、請求項２２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/706403 | 2000-11-03 | ||
| US09/706,403 US6416284B1 (en) | 2000-11-03 | 2000-11-03 | Turbine blade for gas turbine engine and method of cooling same |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002235502A true JP2002235502A (ja) | 2002-08-23 |
| JP2002235502A5 JP2002235502A5 (ja) | 2005-05-19 |
| JP4070977B2 JP4070977B2 (ja) | 2008-04-02 |
Family
ID=24837398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001337237A Expired - Fee Related JP4070977B2 (ja) | 2000-11-03 | 2001-11-02 | ガスタービンエンジン用タービンブレード及び該タービンブレードを冷却する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6416284B1 (ja) |
| EP (1) | EP1205636B1 (ja) |
| JP (1) | JP4070977B2 (ja) |
| BR (1) | BR0105004A (ja) |
| CA (1) | CA2359288A1 (ja) |
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