JP2004183656A

JP2004183656A - タービン羽根

Info

Publication number: JP2004183656A
Application number: JP2003401745A
Authority: JP
Inventors: Bruno Benedetti; ベネデッティブルノ; Said Jaamei; ジャメイサイド; David Johns; ジョーンズデイヴィッド; Joerg Krueckels; クリュッケルスイェルク
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2004-07-02
Also published as: US6945750B2; GB2395987A; GB0228066D0; US20040109765A1; DE10355449B4; DE10355449A1; GB2395987B

Abstract

【課題】プラットフォーム（３，４）から延びる中空の羽根ブレード（２）を有しているガスタービンのためのタービン羽根（１）を改良し、冷却が改善され、冷却のために必要な孔の数を減ずること。
【解決手段】圧縮側（８）においても吸込み側（９）においても羽根ブレード（２）とプラットフォーム（３，４）との間にある移行部（１３）がその長さの一部に沿って延びる冷却孔（１７，１８）を有し、該冷却孔（１７，１８）がタービン羽根（１）の内部に接続された、ガス状の冷却媒体を受容する第１の端部（１７ａ，１８ａ）とタービン羽根（１）の外部に接続された第２の端部（１７ｂ，１８ｂ）とを有していること。
【選択図】図３

Description

本発明は独立請求項に記載したガスタービンのためのタービン羽根すなわち、案内羽根又は回転羽根に関する。

公知技術によるタービン羽根の１例を、添付図面の図１と図２とに示した。このタービン羽根１は羽根本体又は羽根ブレード２を有し、羽根本体又は羽根ブレード２は外側のプラットフォーム３から内側のプラットフォーム４へ延びている。羽根ブレード２は中空であり、ガス状の媒体（例えば空気）を受容する。このガス状の媒体は孔６から出口縁７へ導かれる。さらに羽根ブレード２の内部は一連の膜冷却孔１１によって羽根ブレード２の圧縮側８と吸込み側とに接続されているので、羽根ブレードの外側が表面に形成される膜によって冷却される。同様の孔列１２はプラットフォーム３，４にも形成されている。タービン羽根１は注型成形によって製造され、羽根ブレード２の圧縮及び吸込み側８，９と各プラットフォーム３，４との間には連続的な移行部１３が生じる。

移行部１３の効果的な冷却のためには移行部における種々の個所に膜冷却孔のグループ１４が設けられている。しかし、この付加的な孔はタービン羽根１に供給される必要のあるガス状の冷却体を増量する。

本発明の課題は移行部の冷却を改善し、前記目的のために必要な孔の数を減少させることができるようにすることである。

本発明はプラットフォームから延びる中空の羽根ブレードを有するガスタービンのためのタービン羽根であって、羽根ブレードとプラットフォームとの間に、羽根ブレードの圧縮側又は吸込み側にて移行部が設けられ、この移行部が該移行部の長さの１部分に沿って延びる冷却孔を有し、該冷却孔がタービン羽根の内部に接続された、ガス状の冷却媒体を受容する第１の端部と、タービン羽根の外に接続された第２の端部とを有しているタービン羽根によって解決された。

冷却孔は直線的であっても又は湾曲していても、有利にはほぼ一定の曲率半径を有していてもよく、火花侵食（ＥＤＭ−electro-discharge machining）によって製作されることができる。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施例について記述する。

図面には本発明にとって重要な部分だけを図示した。同一の部材は全図にて同じ符号で示してある。

図３から図８までに示したタービン羽根は図１と図２とに示したタービン羽根１に似た構造を有し、似た部分には同じ符号を付けてある。このタービン羽根１はガスタービンの案内羽根であっても回転羽根であってもよい。羽根本体又は羽根ブレード２における膜冷却孔１１と１２は、存在はしているが図３から図８までには示されていないのに対し、公知技術によるタービン羽根１における膜冷却孔のグループ１４は、本発明のタービン羽根１の有利な実施例では存在していない。この場合には、プラットフォーム３の内部は突起１６を有し、この突起１６で内部冷却を改善しようとしていることを言及しておく（図５）。

圧縮側８にて羽根ブレード２と外側のプラットフォーム３との間の移行部１３は冷却孔１７を有している（図７を参照せよ）。この冷却孔１７は約５５ｍｍの長さを有し、プラットフォーム３の内部に接続された第１の端部１７ａと、タービン羽根１の外に出口側にて接続された第２の端部１７ｂとを有している。同様に吸込み側９における移行部１３も、冷却孔１８（特に図６を参照）を有し、この冷却孔１８は約７５ｍｍに亘って移行部１３に沿って延び、プラットフォーム３の内部に接続された第１の端部１８ａとタービン羽根１の外に出口縁７の近くにて接続された第２の端部１８ｂとを有している。いずれの冷却孔１７，１８も例えば１±０．１ｍｍの直径を有している。

冷却孔１７，１８は有利にはワンポイントローテーションＥＤＭ工具を使用して高速ＥＤＭ機によってタービン羽根部分に形成される。注型成形誤差を考慮して冷却孔１７，１８の位置は、冷却孔１７，１８の出口端部１７ｂ，１８ｂがちょうど望まれる個所に存在するように選択される。各冷却孔の機械的な加工は有利には、タービン羽根１の出口側にて開始され、冷却孔１７，１８がプラットフォーム３の内部に達すると終了させられるので、プラットフォーム３には溝１７ｃ，１８ｃが形成される。

移行部１３に沿って延びる冷却孔１７，１８は多数の膜冷却孔とほぼ同じ冷却効果を有することができるので、この冷却孔１７，１８により多量のガス状の冷媒が節減されることになる。

本発明の保護範囲で種々の変化実施例が可能である。例えば移行部１３に沿って延びる冷却孔１７，１８に加えて又は該冷却孔の代りに、他の個所に類似の冷却孔を設けることもできる。さらに、移行部１３又はその近くに膜冷却孔を設けることも排除されない。冷却孔は０．５ｍｍの直径しか有していないか又は２ｍｍ又はそれ以上の直径を有していることもできる。冷却孔は通常は数センチメートルの長さ、有利には５ｃｍの長さを有していることができる。この場合、最大長さは実地的な観点から制限され、１０ｃｍ又はそれ以上になることがある。

ここでは冷却孔１７，１８は羽根ブレード２と外側のプラットフォームとの間の移行部１３だけと関連して記載されているが、類似の冷却孔１７，１８が羽根ブレードと内側のプラットフォーム４との間の移行部１３に設けられていることもできる。

本発明は１つの実施例に基づき説明されているが、他の形態が専門家によって考えられることは言うまでもない。したがって本発明の保護範囲は従属請求項だけに限定されるものではない。

公知技術によるタービン羽根を示した斜視図。公知のタービン羽根の羽根ブレードをＩＩ−ＩＩ線に沿って断面して、外側のプラットフォームに向かって見た図。本発明によるタービン羽根を圧縮側から見た図。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。図３のタービン羽根を外側のプラットフォームの外側から見た図。図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図。図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図。タービン羽根の出口側の１部を羽根ブレードの出口縁の１部と共に示した図。

符号の説明

１タービン羽根、２羽根ブレード、３外側のプラットフォーム、４内側のプラットフォーム、６孔、７出口縁、８圧縮側、９吸込み側、１１膜冷却孔、１２膜冷却孔、１３移行部、１４膜冷却孔のグループ、１６突起、１７冷却孔、１７ａ第１端部、１７ｂ第２端部、１７ｃ溝、１８冷却孔、１８ａ第１端部、１８ｂ第２端部、１８ｃ溝

Claims

ガスタービンのためのタービン羽根（１）であって、プラットフォーム（３，４）から延びる中空の羽根ブレード（２）を有し、羽根ブレード（２）とプラットフォーム（３，４）との間に羽根ブレード（２）の圧縮側（８）又は吸込み側（９）にて移行部（１３）があり、この移行部（１３）がこの移行部（１３）の長さの少なくとも１部に沿って延びる冷却孔（１７，１８）を有し、この冷却孔（１７，１８）がタービン羽根の内部に接続された、ガス状の冷却媒体を受容する第１の端部（１７ａ，１８ａ）と、タービン羽根（１）の外部に接続された第２の端部（１７ｂ，１８ｂ）とを有していることを特徴とする、ガスタービンのためのタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）の第１の端部（１７ａ，１８ａ）がプラットフォーム（３，４）の内部にある、請求項１記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）の第１の端部（１７ａ，１８ａ）がプラットフォーム（３，４）の内部にプラットフォーム（３，４）における溝（１７ｃ，１８ｃ）として構成されている、請求項２記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）の第２の端部（１７ｂ，１８ｂ）がタービン羽根（１）の出口側にある、請求項１記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）の第２の端部（１７ｂ，１８ｂ）が羽根ブレード（２）の出口縁（７）の横にある、請求項１から４までのいずれか１項記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）が真っ直ぐである、請求項１から５までのいずれか１項記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）が湾曲されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）がほぼ一定の曲率を有している、請求項７記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）が約１ｍｍの直径を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）が少なくとも５ｃｍの長さを有している、請求項１から９までのいずれか１項記載のタービン羽根。
前記の如き冷却孔（１７，１８）が２つ設けられ、１つは圧縮側（８）にて移行部（１３）に設けられ、もう１つは吸込み側（７）にて移行部（１３）に設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のタービン羽根。
冷却孔（１７，１８）が火花侵食（ＥＤＭ）で製作されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のタービン羽根。
タービン羽根が案内羽根であるか又は回転羽根である、請求項１から１２までのいずれか１項記載のタービン羽根。