JP2006112429A - ガスタービンエンジン部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】 タービンブレード(11)のフィレット半径を実質的に増加し、かつ大きいフィレット部(18)と関連する質量部を減少させるとともにこの領域を適切に冷却する。
【解決手段】 ガスタービンエンジンのブレード(11)は、通過する空気流特性を改善するために比較的大きいフィレット部(18)を有する。フィレット部(18)は、後方にフィレットキャビティ(24)を一部画成する薄い壁を有し、冷却空気がフィレットキャビティ(24)に供給されるとともにフィルム冷却孔によって外側面に経路づけられる。フィレットキャビティ(24)およびブレード内の他のキャビティに供給される冷却空気の効果を高めるために、種々の設計機構が設けられる。
【選択図】 図4B

Description

本発明は、一般にタービンブレードに関し、特に大きいフィレット部および関連する冷却機構を有するタービンブレードに関する。
現在のタービンブレードの設計形態では、ブレードと関連するプラットフォームとの間の遷移部における前縁フィレット部が小さいかまたは全く含まれない。このため、この領域において複数のガス通路渦が発達してエアフォイルの特定領域に高温ガスが捕捉され、これらの領域に極度の疲労が生じる。
この問題を軽減する方法の1つは、ガス通路渦を実質的に排除する十分な半径を有する大きいフィレット部を採用することである。一方、大きいフィレット部は、ブレードに金属すなわち質量を追加してしまう。流体領域におけるこのような熱的質量部の増加は、遠心荷重、熱応力疲労、およびクリープの点で悪影響を有する。
従って、フィレット半径を実質的に増加するだけでなく、大きいフィレット部と関連する質量部を減少させるとともにこの領域を適切に冷却することが求められている。
本発明の一形態では、比較的大きいフィレット部の厚さは、その質量部を減少させるために最小化されているとともに、専用の径方向通路が設けられており、この径方向通路によって、冷却空気が一連のフィルム孔を通って放出される前にフィレット部および前縁の後方面にわたって導かれる。
本発明の他の形態では、専用の径方向通路は、フィレット領域の基部に衝突するとともに、前縁のフィルム孔から流出する前に半球形のディンプルなどの一連の冷却機構にわたって上向きに流れるように冷却空気流を導いている。
本発明のまた他の形態では、供給コアおよび前縁コアを連結するとともに、除去されたときにブレードの内部キャビティの間に衝突冷却通路を形成するセラミックコアは、非常に小さいコア高さを有するとともにレーザ加工することができる熱伝達を高めるペデスタルなどの特徴部を有する高融点金属製コアに置き換えられる。
本発明のさらに他の形態では、内部キャビティの間のクロスオーバ孔は、より良好な隔壁冷却範囲を得るために円形からトラック形状に改良されている。
本発明のまた他の形態では、前縁衝突クロスオーバ孔の配置は、中央平面からブレードの正圧面側にオフセットされている。
本発明のまた他の形態では、衝突供給キャビティにトリップストリップが含まれており、衝突クロスオーバ孔は、構造的な干渉を避けるために隣接するトリップストリップの間に実質的に配置されている。
本発明のさらに他の形態では、前縁供給通路の入口は、冷却空気の流れ特性を高めるためにベルマウス形状となっている。
本発明のまた他の形態では、前縁のシャワーヘッド孔とフィレット部のシャワーヘッド孔との間の径方向の間隙は、冷却効果を高めるために減少されている。
本発明のさらに他の形態では、個々のレーザ孔は、フィルム冷却範囲を拡大するとともに局部的な金属温度に悪影響を与える孔閉塞のおそれを減少させるために前方に拡散した形状の孔に置き換えられている。
本発明のまた他の形態では、所望の流量制御を提供するために供給孔に計量部が設けられている。
本発明のさらに他の形態では、空気流の比較的低温部分を有効に利用するために、前縁の内側面にトレンチが提供されている。
本発明のまた他の形態では、冷却流を均一に配分するとともに冷却流を減少させるためにミクロ回路内部特徴部が使用されており、伝導通路および乱流促進物として機能するとともに、比較的大きいフィレット部の内部におけるミクロ回路の構造的一体性を提供するためにミクロ回路ペデスタルが使用されている。
図1A,図1Bを参照すると、フィレット部を有さない(すなわち、ブレード部がプラットフォーム部と実質的に直交する角度で交差する)タービンブレードにわたる高温ガスの流れによって生じる渦構造の想像図が示されている。ここでは、層流のはく離が起こるために二次流れ渦が形成され、図示のようにエアフォイルの負圧面に高温ガスが捕捉されてこれらの領域に極度の疲労が生じるおそれがある。
図2には、上述したようにフィレット部が小さいか全く含まれないエアフォイルの周囲を通過するガスの流線の流体力学的コンピュータシミュレーションが示されている。ここでも、エアフォイルの熱負荷に影響を与えるおそれがある二次流れ渦の形跡がある。
上述の問題に対処するために、十分な半径を有する前縁フィレット部を含むようにエアフォイルを改良した。例えば、現在のブレード設計形態では、0.080インチ(約2.032mm)以下の半径すなわちオフセットの前縁フィレット部をブレードプラットフォームに使用している。フィレット部寸法が拡大された本発明の設計によると、径方向翼幅の全体寸法の4分の1の大きさまたは約3/8インチ(約9.525mm)以上とすることができるフィレット部が提供される。この改良例は、エアフォイルの流れ特性を改善し、かつフィレット領域における温度を実質的に減少させることが分かった。例えば、図3Aでは、フィレット部を有さないエアフォイル(下)および大きいフィレット部を有するエアフォイル(上)の両方について、温度をA,B,Cの3階調で色分けして示している。これらのエアフォイルでは、比較的低温の範囲は下部における比較的濃い色Aによって示され、比較的高温の範囲は頂部における比較的薄い色Cで示されている。図から分かるように、(フィレット部を有する)改良されたエアフォイルを通過するガス温度は、フィレット部を有さないエアフォイルよりも比較的低温領域Aの部分が実質的に多い。これは、フィレット部が端壁渦を抑制するためである。
同様に、図3Bでは、(左側の)フィレット部を有さないエアフォイルと(右側の)フィレット部を有するエアフォイルとの間の断熱壁温度の比較が示されている。いずれの場合にも、比較的濃い部分Dは比較的低温の範囲を示し、比較的薄い部分Eは比較的高温の範囲を示す。ここでも、フィレット部を有するエアフォイルの断熱壁温度がフィレット部を有さないエアフォイルよりも実質的に減少していることが分かる。
比較的大きいフィレット部を用いることで、上述した二次流れ渦の問題に対処することに成功しているが、このような大きいフィレット部を用いることでエアフォイルの設計および使用に関連する他の問題が生じうる。一般に、比較的大きいフィレット部の採用は、エアフォイルに含まれる金属量を増加させることが理解されよう。フィレット領域におけるこのような実質的な質量増加は、遠心荷重、熱応力、疲労、およびクリープに関して悪影響を与えうる。従って、本発明は、比較的大きいフィレット部を有するブレードの質量を減少させるとともに、比較的大きいフィレット部の前縁の冷却に効果的であると知られる種々の冷却機構を提供することによってこの問題に対処する。
続いて、図4A,図4Bには、タービンブレード11の正面図および側面図がそれぞれ示されており、このタービンブレード11は、ディスクなどの回転部材にブレード11を連結するもみの木形状部12、エアフォイル部13、および平面x−xを定める前縁15と後縁とを備えるプラットフォーム14を有する。エアフォイル部13は、正圧面(すなわち凹面)および負圧面(すなわち凸面)、平面x−xに対して実質的に直交する平面Y1−Y1を定める前縁16、および後縁17を有する。前縁16がプラットフォーム14に遷移してこれに連結される箇所において、図示のようにプラットフォーム14上の点25から前縁16上の点30まで延在する比較的大きい直径のフィレット部18が設けられる。距離Dは、平面Y1−Y1と平面Y1−Y1に平行な平面Y2−Y2とのオフセットを定めるとともに点25を通る。点25,30の間に延在してフィレット角θを形成する線F−Fがフィレット部18の範囲を定める。本発明によると、比較的大きいフィレット部18は、パラメータDとθによって定められ、オフセットDは0.080〜0.375インチ(約2.032〜9.525mm)であり、フィレット角θは10°〜60°である。この比較的大きいフィレット部によって、上述した端壁渦の問題が解消される。
このような種類のブレードで一般的なように、前縁壁の後方に前縁キャビティ19が設けられており、これに平行して冷媒供給キャビティ21が設けられる。冷媒供給キャビティ21は、もみの木形状部12を通る径方向通路22を上向きに流れる冷却空気供給源から供給を受ける。冷媒供給キャビティ21は、複数の衝突冷却通路23を介して前縁キャビティ19と流体的に連通している。これらの衝突冷却通路23は、鋳造プロセスにおいて小さいセラミック製コアロッドを挿入することによって形成され、これらのセラミック製コアロッドは、衝突冷却通路23が残るように後で取り除かれる。従って、冷却空気は、径方向通路22を通って冷媒供給キャビティ21に流入する。冷却空気は、続いて、衝突冷却通路23を通って前縁キャビティ19に流入し、ここでフィルム冷却孔を通ってブレードの外部に放出される前に前縁の内側面に衝突する。本発明の一形態では、前縁キャビティ19が、フィレット部18のすぐ後方の拡大されたフィレットキャビティ24内へとプラットフォーム14に向かって下向きに延びている。さらに、図示のようにもみの木形状部12を通って径方向上向きに延びる専用のフィレット供給通路26が設けられている。このフィレット供給通路26は、クロスオーバ開口部27を介してフィレットキャビティ24と流体的に連通している。
動作時には、冷却空気が、フィレット供給通路26に導かれるとともに、クロスオーバ開口部27を通過してフィレットキャビティ24に流入し、ここでフィルム冷却孔(図示省略)から放出される前にフィレット部18を冷却する。
従来は、衝突冷却通路23の断面形状は円状であった。これらの通路を図6Bに示すようにトラック形状で径方向に細長く設けた場合に、冷却空気がこれらの通路を通過して前縁キャビティ19に流入するに従ってより良好な隔壁冷却範囲が得られることを発見した。
続いて図5A,図5Bを参照すると、もみの木形状部12を通って径方向上向きに延びるとともにクロスオーバ開口部27を通る専用のフィレット供給通路26を含む他の実施例が示されている。図4A,図4Bの実施例と同様に、クロスオーバ開口部27はフィレットキャビティ24と連通している。しかし、冷媒流れは、フィレット領域の基部に衝突するように導かれるとともに、前縁フィルム孔から流出する前に一連の半球形のディンプルなどの冷却機構にわたって上向きに流れる。図7には、複数のディンプル29がエアフォイルの内側面31に形成された設計が示されている。これらのディンプルは、フィレット領域における前縁の冷却効果を向上させる。
本発明の他の実施例が図8A,図8Bに示されており、図4A,図4Bの実施例を参照して説明した供給コアと前縁コアとを結ぶセラミックコアの代わりに、供給コアと前縁コアとが高融点金属製コア(RMC)32で連結されている。これらの特徴部は、図9A〜図9Cにさらに明瞭に示されている。RMC32は、熱伝達を高めるペデスタルなどの特徴部がコアにレーザ加工された状態で非常に小さいコア高さを可能にする。この構成の利点は、フィレットキャビティ24における衝突の向上によって熱伝達が増加することである。
冷却特性を高める他の特徴が図10に示されている。衝突冷却通路の一般的な配置方法は、中間すなわちブレード11の負圧面34と正圧面36との間の中央平面33上に配置することである。しかし、本発明の設計では、衝突冷却通路28は図示のように正圧面の側にずれている。これにより、ブレードの回転に起因するコリオリの力を利用して冷却が改善される。
流路においてトリップストリップを使用することは、エアフォイルにおける流れおよび冷却特性を高める一般的な方法である。図11A,図11Bでは、このようなトリップストリップ37が、フィレット供給通路26に対として設けられている。クロスオーバ開口部27の配置は、クロスオーバ開口部27への流れに対するトリップストリップの干渉を防止するために重要であることが分かった。従って、クロスオーバ開口部27は、図示のように隣接する一対のトリップストリップ37の実質的に中間位置に配置することが好ましい。同じ概念が、冷媒供給キャビティ21に配置することができるトリップストリップに対する衝突冷却通路28の配置にも適用可能である。
続いて図12を参照すると、冷却特性を高める他の特徴が示されている。ここでは、径方向供給通路22とフィレット供給通路26の両方が符号38,39として示されるベル形の入口を有する。これらのベル形の入口開口部は、通路に流入する空気流の抵抗および圧力損失を低減して、得られる冷却効果の量を増大する効果を有することが分かった。
前縁キャビティ19およびフィレットキャビティ24からブレードの前縁16に冷却空気を導くフィルム孔の機能は上述した通りである。これらのフィルム孔の径方向離間距離は、一般的にブレードの前縁16に沿って均一であった。図13では、符号41として示したこれらのフィルム孔は平行でなく、前縁キャビティ19とブレードの前縁16とを接続する一般的なフィルム孔とは異なる。代わりに、図示のようにフィレット部18の湾曲部に沿った個々の位置に対応するように傾斜している。フィルム孔41のこのような傾斜に加えて、ブレードの主要部における冷却孔とは異なり、フィルム冷却孔41は、フィレット部18に沿った所定長さにおけるフィルム孔の数が増加するように、互いにより近接して配置することが好ましいことが分かった。例えば、ブレードの主要部におけるフィルム冷却孔の間の典型的な離間距離(すなわち隣接する孔の中心間のピッチ)は、フィルム孔の直径の2倍程度であるのに対し、フィレット部に沿ったフィルム孔41の離間距離はフィルム孔の直径の1.5倍程度であることが好ましい。
図14A,図14Bには、ブレードおよびフィレット部の前縁におけるフィルム冷却孔の他の実施例が示されている。ここでは、前縁16に溝すなわちトレンチ42が形成されており、このトレンチ42は、図示のようにフィレット部18まで下向きに延在してこのフィレット部18に遷移する。図示のように、複数のフィルム孔43が前縁16の内側面31とトレンチ42とを連通させる。好ましくは、フィルム孔43は、上述のように断面形状が円形ではなくトラック形状に形成される。トレンチの作用は、冷却空気が前縁16の面上にあふれ出す前に、フィルム孔を通過してトレンチを満たすことを可能にすることである。
図15を参照すると、内側面31から前縁16まで延びるフィルム孔の形状が計量部44と拡散部46を含むように、フォイルム孔をさらに変更することができる。計量部44は、断面形状が円筒形すなわちトラック形状であることが好ましく、拡散部46は、図示のように通過する冷却空気流の冷却効果を高めるために円錐形となっている。拡散部46は、続いて、上述したように冷却空気をトレンチ42に放出する。
これらの部分の角度は、勿論、特定の用途における必要条件を満たすために変更することができる。典型的な値は、例えば20°の角度αおよび14°の角度βである。
本発明は、特に図示の好適実施例および他の実施例を参照して開示および説明したが、当業者であれば分かるように、請求項によって定められる本発明の趣旨および範囲から逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。
従来技術に係るタービンブレードの渦流モデルの概略説明図である。 従来技術に係るタービンブレードの渦流モデルの概略説明図である。 従来技術に係るタービンブレードの周囲の流線を示す平面図である。 比較的大きいフィレット部を有するブレードと比較的小さいフィレット部を有するブレードとの間におけるガス温度の比較を示す説明図である。 比較的大きいフィレット部を有するブレードと比較的小さいフィレット部を有するブレードとの間における断熱壁温度の比較を示す説明図である。 本発明に係る比較的大きいフィレット部を有するブレードの切り欠き説明図である。 本発明に係る比較的大きいフィレット部を有するブレードの切り欠き説明図である。 本発明に係る他の実施例を示す説明図である。 本発明に係る他の実施例を示す説明図である。 本発明に係るクロスオーバ孔の特徴部を示す説明図である。 本発明に係るクロスオーバ孔の特徴部を示す説明図である。 本発明に係る一実施例におけるディンプルの配置および使用を示す説明図である。 本発明に係る比較的大きいフィレット部を有するブレードの他の実施例の説明図である。 本発明に係る比較的大きいフィレット部を有するブレードの他の実施例の説明図である。 本発明に係るブレード前縁フィレット領域におけるミクロ回路コアの使用を示す説明図である。 本発明に係るブレード前縁フィレット領域におけるミクロ回路コアの使用を示す説明図である。 本発明に係るブレード前縁フィレット領域におけるミクロ回路コアの使用を示す説明図である。 本発明に係る一実施例におけるクロスオーバ孔の位置を示す説明図である。 本発明に係る他の実施例におけるクロスオーバ孔の位置を示す説明図である。 本発明に係る他の実施例におけるクロスオーバ孔の位置を示す説明図である。 本発明に係る一実施例の前縁供給通路の底部における入口を示す説明図である。 本発明に係る一実施例における前縁のシャワーヘッド孔およびフィレット部のシャワーヘッド孔との関係を示す説明図である。 本発明に係る一実施例における形状づけられた孔および関連するトレンチを示す説明図である。 本発明に係る一実施例における形状づけられた孔および関連するトレンチを示す説明図である。 本発明に係る一実施例におけるトレンチを示す説明図である。 図14Cの線14D−14Dに沿った部分断面図である。 供給部における流量制御のための計量孔の使用を示す説明図である。
符号の説明
11…タービンブレード
13…エアフォイル
14…プラットフォーム
15…プラットフォーム前縁
16…エアフォイル前縁
17…エアフォイル後縁
18…フィレット部
19…前縁キャビティ
21…冷媒供給キャビティ
22…径方向通路
24…フィレットキャビティ
25,30…点
26…衝突孔
27…フィレット部の内側壁
28…フィレットキャビティ内側端部
35…衝突リブ

Claims (34)

  1. ガスタービンエンジン部品であって、
    前記部品を回転可能なディスクに取り付けるためのもみの木形状部と、
    前記もみの木形状部に連結されるとともに前縁と後縁との間の第1の平面に沿って延在するプラットフォームと、
    エアフォイル内にフィレットキャビティを形成するように、前記プラットフォームの第1の平面からこの第1の平面に直交する第2の平面に沿って延在するエアフォイルの前縁まで鋭角で延在するフィレット部によって、前記プラットフォームに連結されたエアフォイルと、
    前記フィレットキャビティに冷却空気を提供するように前記部品内に設けられた冷却手段と、を有することを特徴とするガスタービンエンジン部品。
  2. 前記鋭角は、10°〜60°であることを特徴とする請求項1記載のガスタービンエンジン部品。
  3. 前記フィレット部の範囲は、該フィレット部が第1の平面と公差する第1の点と、該フィレット部が第2の平面と交差する第2の点と、の距離によって定められるとともに第1の平面に平行な面に沿って測定されたオフセット距離によって画定され、このオフセット距離は、0.080〜0.375インチであることを特徴とする請求項1記載のガスタービンエンジン部品。
  4. 前記冷却手段は、前記もみの木形状部を通って前記フィレットキャビティに冷却空気の流れを導くための専用の径方向通路を含むことを特徴とする請求項1記載のガスタービンエンジン部品。
  5. 前記径方向通路は、1つまたは複数のクロスオーバ通路によって前記フィレットキャビティと連通していることを特徴とする請求項4記載のガスタービンエンジン部品。
  6. 前記フィレットキャビティは、前記冷却空気によって冷却される内側面に形成された複数の突出部を有することを特徴とする請求項4記載のガスタービンエンジン部品。
  7. 前記複数の突出部は、ディンプルであることを特徴とする請求項6記載のガスタービンエンジン部品。
  8. 前記径方向通路は、入口においてベルマウス形状を有することを特徴とする請求項4記載のガスタービンエンジン部品。
  9. 前記冷却手段は、前記フィレットキャビティ内に高融点金属製コアによって形成された複数の通路を含むことを特徴とする請求項4記載のガスタービンエンジン部品。
  10. 前記エアフォイルは、前縁キャビティと冷媒供給キャビティとを有し、該冷媒供給キャビティは、前記もみの木形状部内の冷媒供給通路を介して冷却空気の供給を受け、かつ前記冷媒供給キャビティは、複数の衝突冷却通路を介して前記前縁キャビティと流体的に連通していることを特徴とする請求項1記載のガスタービンエンジン部品。
  11. 前記衝突冷却通路は、トラック形の断面形状を有することを特徴とする請求項10記載のガスタービンエンジン部品。
  12. 前記エアフォイルは、正圧面と負圧面とを有するとともに、前記複数の衝突冷却通路は、負圧面よりも正圧面に近接して配置されていることを特徴とする請求項10記載のガスタービンエンジン部品。
  13. 前記冷媒供給キャビティは、冷却空気の流れを高めるために複数のトリップストリップを含むとともに、前記複数の衝突冷却通路は、隣接するトリップストリップの対の実質的に中間にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項10記載のガスタービンエンジン部品。
  14. 前記エアフォイルの前縁と前記フィレット部とは、内部キャビティからブレードの表面に冷却空気の流れを導くための複数のフィルム冷却孔をそれぞれ有することを特徴とする請求項10記載のガスタービンエンジン部品。
  15. 前記フィレット部における隣接するフィルム冷却孔の径方向離間距離は、前記ブレードにおける隣接するフィルム冷却孔の間の径方向離間距離よりも小さいことを特徴とする請求項14記載のガスタービンエンジン部品。
  16. 前記のブレードとフィレット部とは、前縁に形成されたトレンチを有し、該トレンチは、前縁に向かって凹んでいるとともに、前記複数のフィルム冷却孔と流体的に連通していることを特徴とする請求項14記載のガスタービンエンジン部品。
  17. 前記複数のフィルム冷却孔は、計量部と拡散部とを含み、該計量部は前記ブレードの前縁の内側面の近傍に配置されているとともに、該拡散部は前記前縁の近傍に配置されていることを特徴とする請求項14記載のガスタービンエンジン部品。
  18. 前記拡散部の長手方向断面形状が円錐形であることを特徴とする請求項17記載のガスタービンエンジン部品。
  19. 前縁キャビティと冷媒供給キャビティを備えるエアフォイルを有し、前記冷媒供給キャビティは、冷媒供給通路を介して冷却空気の供給を受けるとともに複数の衝突冷却通路を介して前記前縁キャビティと流体的に連通しており、前記衝突冷却通路は、トラック形の断面形状を有することを特徴とするガスタービンエンジン部品。
  20. 前記エアフォイルは、正圧面と負圧面とを有するとともに、前記複数の衝突冷却通路は、負圧面よりも正圧面に近接して配置されていることを特徴とする請求項19記載のガスタービンエンジン部品。
  21. 前記冷媒供給キャビティは、冷却空気の流れを高めるために複数のトリップストリップを含むとともに、前記複数の衝突冷却通路は、隣接するトリップストリップの対の実質的に中間にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項19記載のガスタービンエンジン部品。
  22. 前記エアフォイルは、前記前縁キャビティから前記エアフォイルの表面に冷却空気の流れを導くための複数のフィルム冷却孔を有し、前記フィルム冷却孔は、計量部と拡散部とを含み、該計量部は前記前縁キャビティの内側面の近傍に配置されているとともに、該拡散部は前記前縁キャビティの外側面の近傍に配置されていることを特徴とする請求項19記載のガスタービンエンジン部品。
  23. 前記拡散部が、円錐形の長手方向断面形状を有することを特徴とする請求項22記載のガスタービンエンジン部品。
  24. 前記エアフォイルに連結されているとともに前縁と後縁との間の平面に沿って延在するプラットフォームと、前記エアフォイルを前記プラットフォームに連結するフィレット部と、を有し、前記フィレット部は、前記エアフォイル内にフィレットキャビティを形成するように前記プラットフォーム平面に対して鋭角で延在しており、さらに前記フィレットキャビティに冷却空気を供給する冷却手段を有することを特徴とする請求項19記載のガスタービンエンジン部品。
  25. 前記エアフォイルと前記フレット部との両方が、内部キャビティから各々の表面に冷却空気の流れを導くための複数のフィルム冷却孔を有することを特徴とする請求項24記載のガスタービンエンジン部品。
  26. 前記フィレット部における隣接するフィルム冷却孔の径方向離間距離は、前記ブレードにおける隣接するフィルム冷却孔の間の径方向離間距離よりも小さいことを特徴とする請求項25記載のガスタービンエンジン部品。
  27. 前記のブレードとフィレット部とは、前縁に形成された共通のトレンチを有し、該トレンチは、前縁に向かって凹んでいるとともに、前記複数のフィルム冷却孔と流体的に連通していることを特徴とする請求項24記載のガスタービンエンジン部品。
  28. 前記鋭角は、10°〜60°であることを特徴とする請求項24記載のガスタービンエンジン部品。
  29. 前記冷却手段は、前記フィレットキャビティに冷却空気の流れを導くための専用の径方向通路を含むことを特徴とする請求項24記載のガスタービンエンジン部品。
  30. 前記径方向通路は、1つまたは複数のクロスオーバ通路によって前記フィレットキャビティと連通していることを特徴とする請求項29記載のガスタービンエンジン部品。
  31. 前記フィレットキャビティは、前記冷却空気によって冷却される内側面に形成された複数の突出部を有することを特徴とする請求項24記載のガスタービンエンジン部品。
  32. 前記複数の突出部は、ディンプルであることを特徴とする請求項31記載のガスタービンエンジン部品。
  33. 前記径方向通路は、入口においてベルマウス形状を有することを特徴とする請求項29記載のガスタービンエンジン部品。
  34. 前記冷却手段は、前記フィレットキャビティ内に高融点金属製コアによって形成された複数の通路を含むことを特徴とする請求項24記載のガスタービンエンジン部品。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032007A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 United Technol Corp <Utc> 正圧面特徴部を用いた蛇行微細回路冷却
US9121291B2 (en) 2011-03-11 2015-09-01 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Turbine blade and gas turbine
JP2019056359A (ja) * 2017-09-22 2019-04-11 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン翼及びガスタービン
JP2021522444A (ja) * 2018-05-04 2021-08-30 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft タービン翼用翼形部

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7841828B2 (en) * 2006-10-05 2010-11-30 Siemens Energy, Inc. Turbine airfoil with submerged endwall cooling channel
US8757974B2 (en) 2007-01-11 2014-06-24 United Technologies Corporation Cooling circuit flow path for a turbine section airfoil
US8157527B2 (en) * 2008-07-03 2012-04-17 United Technologies Corporation Airfoil with tapered radial cooling passage
US8348614B2 (en) * 2008-07-14 2013-01-08 United Technologies Corporation Coolable airfoil trailing edge passage
US8167557B2 (en) * 2008-08-07 2012-05-01 Honeywell International Inc. Gas turbine engine assemblies with vortex suppression and cooling film replenishment
US8572844B2 (en) * 2008-08-29 2013-11-05 United Technologies Corporation Airfoil with leading edge cooling passage
US8303252B2 (en) * 2008-10-16 2012-11-06 United Technologies Corporation Airfoil with cooling passage providing variable heat transfer rate
GB2465337B (en) * 2008-11-12 2012-01-11 Rolls Royce Plc A cooling arrangement
EP2196625A1 (de) * 2008-12-10 2010-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel mit in einer Trennwand angeordnetem Durchlass und entsprechender Gusskern
US8109725B2 (en) * 2008-12-15 2012-02-07 United Technologies Corporation Airfoil with wrapped leading edge cooling passage
US20100284800A1 (en) * 2009-05-11 2010-11-11 General Electric Company Turbine nozzle with sidewall cooling plenum
US20110097188A1 (en) * 2009-10-23 2011-04-28 General Electric Company Structure and method for improving film cooling using shallow trench with holes oriented along length of trench
KR101303831B1 (ko) * 2010-09-29 2013-09-04 한국전력공사 터빈 블레이드
US20120163993A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 United Technologies Corporation Leading edge airfoil-to-platform fillet cooling tube
US9909425B2 (en) 2011-10-31 2018-03-06 Pratt & Whitney Canada Corporation Blade for a gas turbine engine
WO2014120565A1 (en) * 2013-02-04 2014-08-07 United Technologies Corporation Bell mouth inlet for turbine blade
EP2971667A4 (en) 2013-03-15 2016-12-14 United Technologies Corp FILM COOLING HOLE FORMED OF GAS TURBINE
WO2014204629A1 (en) 2013-06-19 2014-12-24 United Technologies Corporation Windback heat shield
US10352180B2 (en) 2013-10-23 2019-07-16 General Electric Company Gas turbine nozzle trailing edge fillet
US10329921B2 (en) 2014-10-24 2019-06-25 United Technologies Corporation Cooling configuration for a component
US10247011B2 (en) 2014-12-15 2019-04-02 United Technologies Corporation Gas turbine engine component with increased cooling capacity
US10612392B2 (en) 2014-12-18 2020-04-07 United Technologies Corporation Gas turbine engine component with conformal fillet cooling path
US9920633B2 (en) * 2015-03-02 2018-03-20 United Technologies Corporation Compound fillet for a gas turbine airfoil
US10539026B2 (en) 2017-09-21 2020-01-21 United Technologies Corporation Gas turbine engine component with cooling holes having variable roughness
US10941663B2 (en) 2018-05-07 2021-03-09 Raytheon Technologies Corporation Airfoil having improved leading edge cooling scheme and damage resistance
US10907479B2 (en) 2018-05-07 2021-02-02 Raytheon Technologies Corporation Airfoil having improved leading edge cooling scheme and damage resistance
UA126955C2 (uk) * 2019-02-20 2023-02-22 Конінклійке Філіпс Н.В. Завихрювач для циклонного сепаратора

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB872705A (en) 1959-01-22 1961-07-12 Gen Motors Corp Improvements in cast turbine blades and the manufacture thereof
US4515526A (en) 1981-12-28 1985-05-07 United Technologies Corporation Coolable airfoil for a rotary machine
US5382133A (en) 1993-10-15 1995-01-17 United Technologies Corporation High coverage shaped diffuser film hole for thin walls
US5975851A (en) * 1997-12-17 1999-11-02 United Technologies Corporation Turbine blade with trailing edge root section cooling
US6164912A (en) 1998-12-21 2000-12-26 United Technologies Corporation Hollow airfoil for a gas turbine engine
US6290463B1 (en) * 1999-09-30 2001-09-18 General Electric Company Slotted impingement cooling of airfoil leading edge
US6406260B1 (en) 1999-10-22 2002-06-18 Pratt & Whitney Canada Corp. Heat transfer promotion structure for internally convectively cooled airfoils
CA2334071C (en) 2000-02-23 2005-05-24 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine moving blade
US6547524B2 (en) 2001-05-21 2003-04-15 United Technologies Corporation Film cooled article with improved temperature tolerance
US6612811B2 (en) 2001-12-12 2003-09-02 General Electric Company Airfoil for a turbine nozzle of a gas turbine engine and method of making same
DE10332563A1 (de) * 2003-07-11 2005-01-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Turbinenschaufel mit Prallkühlung
US20050265840A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-01 Levine Jeffrey R Cooled rotor blade with leading edge impingement cooling

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032007A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 United Technol Corp <Utc> 正圧面特徴部を用いた蛇行微細回路冷却
JP4664335B2 (ja) * 2006-07-28 2011-04-06 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション 正圧面特徴部を用いた蛇行微細回路冷却
US9121291B2 (en) 2011-03-11 2015-09-01 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Turbine blade and gas turbine
EP2924239A1 (en) 2011-03-11 2015-09-30 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine blade comprising a cooling bypass between the airfoil and the platform
JP2019056359A (ja) * 2017-09-22 2019-04-11 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン翼及びガスタービン
JP2021522444A (ja) * 2018-05-04 2021-08-30 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft タービン翼用翼形部
US11326458B2 (en) 2018-05-04 2022-05-10 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Aerofoil for a turbine blade
JP7124122B2 (ja) 2018-05-04 2022-08-23 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト タービン翼用翼形部

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