JP2002303101A - タービン翼の冷却空気調整構造 - Google Patents
タービン翼の冷却空気調整構造Info
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Abstract
の不良発生を抑制する。 【解決手段】 内部に冷却空気の流路を有するタービン
翼1に対して冷却空気の流量を調整する。流路の開口部
7に、貫通孔12を有する流量調整板11を設置する。
Description
空気調整構造に関し、特に、空冷動翼等のように内部に
冷却用流体が流通するタービン翼の冷却空気調整構造に
関するものである。
化を図るためにタービン入口の燃焼ガス温度は高温化す
る傾向にある。このため、動翼等のタービン翼において
も翼材料の耐熱性向上ととともに、空気等の冷却用流体
を用いて翼を冷却する構成が採用されている。
ば翼内部に冷却空気流路を形成し、ガスタービン圧縮機
等の吐出または途中段の抽気をこの冷却空気流路に供給
する方法が採用されている。従来、この冷却方法におい
て空気の流量を調整するには、翼内部の流路形状の一部
を絞ることで実施されていた。
たような従来のタービン翼の冷却空気調整には、以下の
ような問題が存在する。流体研磨等で流量を多少増加さ
せることは可能であるものの、タービン翼の素材形状に
より冷却空気の流量がほぼ決まってしまうので、素材完
成後に流量を変更・調整することができないという問題
があった。また、タービン翼の素材は主に鋳造で製作さ
れ、上記流路はコア(中子)を用いて形成されるが、空
気流量調整で翼内部の流路を絞るためにこの部分のコア
が細くなり、素材製造時に折れやすいという問題もあっ
た。しかも、鋳物の場合、鋳物面の形状公差を大きく受
けるため、流量の管理が困難であった。
れたもので、空気流量の調整・管理が容易であり、また
素材製造時の不良発生を抑制できるタービン翼の冷却空
気調整構造を提供することを目的とする。
めに本発明は、以下の構成を採用している。請求項1記
載のタービン翼の冷却空気調整構造は、内部に冷却空気
の流路を有するタービン翼に対して前記冷却空気の流量
を調整する構造であって、前記流路の開口部に、貫通孔
を有する流量調整板が設置されることを特徴とするもの
である。
整構造では、素材完成後であっても、貫通孔の大きさを
変えることで流路に流入する冷却空気の流量を容易に調
整することができる。また、貫通孔の大きさで流量を調
整できるので、流路を絞る必要がなくなり、素材製造時
に用いられるコアが細くなることを防止でき、製造時の
不良発生を抑制することができる。
気調整構造は、請求項1記載のタービン翼の冷却空気調
整構造において、前記流量調整板は、前記タービン翼の
回転中心側の底部側に配置されることを特徴とするもの
である。
整構造では、タービン翼が回転することによる遠心力で
流量調整板がタービン翼の底部に当接するため、流量調
整板をタービン翼に固定するための手段を別途設ける必
要がなくなる。
空気調整構造は、請求項2記載のタービン翼の冷却空気
調整構造において、前記流量調整板は、前記貫通孔が形
成され前記タービン翼の底部に沿う方向に延びる平板部
と、該平板部の端縁から屈曲して前記タービン翼の底部
の側面に係合する係合部とを有し、前記タービン翼の底
部には、前記流量調整板の平板部を回転半径方向に保持
するとともに、前記底部に沿う方向に挿抜自在とする保
持溝が形成されていることを特徴とするものである。
整構造では、平板部を保持溝に挿入して係合部を底部の
側面に係合させることで流量調整板をタービン翼に装着
することができる。また、平板部を保持溝に沿って引き
抜くことで流量調整板をタービン翼から離脱させること
ができる。従って、貫通孔の大きさを変えた流量調整板
を容易に交換することができる。
空気調整構造の実施の形態を、図1ないし図3を参照し
て説明する。ここではタービン翼として、動翼に対する
冷却空気の流量を調整する場合の例を用いて説明する。
また、ここでは、複数の冷却空気流路のうち、一部の流
路の流量を調整する例を用いる。
ダブテール2においてディスク3に空間4をあけて嵌合
して植え込まれ、これら動翼1およびディスク3が側面
9、9において両側から挟持部材5、5に挟持された図
である。ディスク3と挟持部材5、5との間には、空間
4と連通する冷却空気室6が形成されている。
しない仕切が設けられることで、複数の互いに独立した
冷却空気流路(流路)が形成されている。各冷却空気流
路は、それぞれ動翼表面または先端に開口する冷却空気
出口(図示せず)を備えており、またダブテール2の底
部側の下面2aに開口する複数の開口部7(図2参照)
を備えている。
は、動翼1の回転中心側に向けて開口する保持溝8が底
部に沿って形成されるとともに、回転方向後側の側面9
には保持溝10が回転半径方向に沿って形成されてい
る。そして、本実施形態では、動翼1に流量調整板11
がこれら保持溝8、10に保持されて設置される。
る冷却空気の流量を調整するものであって、ダブテール
2の底部に沿って延びる平板部11aと、平板部11a
の端縁からほぼ直角に屈曲して底部の側面9に沿って延
びる係合部11bとから構成されるL字形状を呈してい
る。
されて底部に沿って移動自在とされ、係合部11bは、
保持溝10に幅方向を保持されて回転半径方向に沿って
移動自在とされている。そして、平板部11aには、係
合部11bが保持溝10に保持されて側面9に係合した
ときに、後側(図2中、右上側)に位置する開口部7と
連通する貫通孔12が機械加工により形成されている。
この貫通孔12の大きさは、動翼1の回転速度や使用環
境温度等により適宜設定されている。
て以下に説明する。まず、ディスク3に動翼1が植え込
まれた状態で、挟持部材5、5で動翼1、ディスク3を
挟持する前に保持溝10側から流量調整板11を動翼1
とディスク3との間に装着する。具体的には、保持溝8
に沿って流量調整板11の平板部11aを挿入し、係合
部11bを側面9に係合させる。このとき、動翼1が回
転していないため、ディスク3の上方に位置する流量調
整板11は図1中、二点鎖線で示すように、自重により
動翼1から離間してディスク3上に位置することにな
る。
1中、実線で示すように、遠心力によりダブテール2の
底部に当接する。そして、例えばガスタービン圧縮機か
ら供給される冷却空気は、冷却空気室6へ流入し、空間
4、貫通孔12、開口部7を通って冷却空気流路を流動
することで動翼1を冷却した後にそれぞれの冷却空気出
口から動翼1の外に排出される。従って、貫通孔12を
通って開口部7に流入した冷却空気は、貫通孔12の大
きさで規定される流量で、すなわち規定の冷却特性で動
翼1を冷却する。なお、流量調整板11が設置されてい
ない個所は、空間4から開口部7に冷却空気が直接流入
する。
場合には、動翼1から流量調整板11を引き抜き、冷却
特性に応じた大きさの貫通孔が形成された流量調整板1
1を装着すればよい。
の冷却空気調整構造では、流量調整板11を挿抜して、
所望の大きさを有する貫通孔が形成された流量調整板に
交換することで冷却空気の流量を調整できるので、動翼
1の製造後であっても動翼1に対する冷却特性を容易に
変更することができる。そして、本実施の形態では、貫
通孔12を機械加工で形成できるので、従来に比べて精
度良く流量を管理することが可能になる。また、このよ
うに、流量調整板11で冷却空気の流量を調整するの
で、冷却空気流路を絞る必要がなくなる。そのため、鋳
造等により動翼1を製造する際にも、流路形成用のコア
を部分的に細くする必要がなくなり、素材製造時の不良
発生を抑制することができるようになっている。
1を動翼1の底部側に配置しているので、遠心力により
動翼1に当接することになり、動翼1へ保持させるため
の部材を別途設ける必要がなくなりコスト低減に寄与す
ることができる。
整板11を遠心力で動翼1へ保持させる構成としたが、
これに限定されるものではなく、例えば、動翼1(ダブ
テール2)の底部に、平板部11aを底部に沿う方向に
挿抜自在、且つ回転半径方向に保持する保持溝13を設
ける構成としてもよい。この場合、ディスク3に対する
動翼1の位置に拘わらず流量調整板11の位置が安定す
るため、交換が容易になり、作業効率を向上させること
ができる。
る方法としては、接着剤や溶接を用いてもよい。
7のうち、一部の開口部7に対して流量調整板を設置す
る構成としたが、全ての開口部7に対応するように貫通
孔が形成された流量調整板を設置する構成としてもよ
い。また、上記実施の形態では、動翼に対して冷却空気
の流量を調整するものとしたが、静翼(ステータ)に対
して適用してもよい。
ービン翼の冷却空気調整構造は、流路の開口部に貫通孔
を有する流量調整板が設置される構成となっている。こ
れにより、このタービン翼の冷却空気調整構造では、製
造後であってもタービン翼に対する冷却特性を容易に、
且つ精度良く変更できるとともに、素材製造時の不良発
生を抑制できるという優れた効果を奏する。
構造は、流量調整板がタービン翼の回転中心側の底部側
に配置される構成となっている。これにより、このター
ビン翼の冷却空気調整構造では、流量調整板をタービン
翼へ保持させるための部材を別途設ける必要がなくなり
コスト低減に寄与できるという効果を奏する。
構造は、タービン翼の底部に、流量調整板の平板部を底
部に沿う方向に挿抜自在で、回転半径方向に保持する保
持溝が形成される構成となっている。これにより、この
タービン翼の冷却空気調整構造では、流量調整板の位置
が安定するため、交換が容易になり、作業効率が向上す
るという効果が得られる。
翼とディスクとの間に流量調整板が設置された概略構成
図である。
された部分断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 内部に冷却空気の流路を有するタービ
ン翼に対して前記冷却空気の流量を調整する構造であっ
て、 前記流路の開口部に、貫通孔を有する流量調整板が設置
されることを特徴とするタービン翼の冷却空気調整構
造。 - 【請求項2】 請求項1記載のタービン翼の冷却空気
調整構造において、 前記流量調整板は、前記タービン翼の回転中心側の底部
側に配置されることを特徴とするタービン翼の冷却空気
調整構造。 - 【請求項3】 請求項2記載のタービン翼の冷却空気
調整構造において、 前記流量調整板は、前記貫通孔が形成され前記タービン
翼の底部に沿う方向に延びる平板部と、該平板部の端縁
から屈曲して前記タービン翼の底部の側面に係合する係
合部とを有し、 前記タービン翼の底部には、前記流量調整板の平板部を
回転半径方向に保持するとともに、前記底部に沿う方向
に挿抜自在とする保持溝が形成されていることを特徴と
するタービン翼の冷却空気調整構造。
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JP2001107397A JP4649763B2 (ja) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | タービン翼の冷却空気調整構造 |
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