JP2011241836A - Platform cooling structure of gas turbine moving blade - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービン動翼におけるプラットフォームの冷却構造に関するものである。 The present invention relates to a platform cooling structure in a gas turbine blade.
ガスタービン動翼の概要構造は図4に示すようであり、この図において、ガスタービン動翼1は、翼を形成する翼部3と、該翼部3の付根と接合しているプラットフォーム5と、プラットフォーム5の下に位置するシャンク部7とを含み、シャンク部7の下には翼根部9が形成されている。
The schematic structure of the gas turbine rotor blade is as shown in FIG. 4. In this figure, the gas turbine rotor blade 1 includes a
さらに、図4において、翼根部9の両側壁には波型の連続溝が形成され、またロータディスク11側にも同形状の連続溝が形成され、翼根部9の溝がロータディスク11の溝と係合することよってガスタービン動翼1がロータディスク11に固定されている。そして、同様の固定方法によって複数枚のガスタービン動翼1がロータディスク11に円周方向に並んで固定される。
また、プラットフォーム5の下面とガスタービン動翼1のシャンク部7の側面とによって空洞13が形成され、この空洞13内にはロータ側からシール空気が供給されて、シール空気によって高温燃焼ガスが隣り合うプラットフォーム5、5間の隙間15からロータ側に漏れるのを防止している。
Further, in FIG. 4, corrugated continuous grooves are formed on both side walls of the
A
このようにガスタービン動翼1の構造において、翼部3は高温燃焼ガスに曝されるため、翼部3を冷却するために翼部3の内部に動翼冷却通路17が配置されており、この動翼冷却通路17は翼根部9から冷却空気を導入して、図示は省略しているが翼内部でこれら通路の一部、もしくは全部が連通してサーペンタイン冷却通路を形成し、翼部3全体を冷却している。
また、冷却空気の一部は翼部3の後縁から噴出され翼部3の後縁をさらに冷却するようになっている。
この動翼冷却通路17に供給される冷却空気は、翼部3の冷却に使用されるため前記シール空気とは別に高圧にコントロールされ必要な場合には冷却されて供給されるようになっている。
Thus, in the structure of the gas turbine rotor blade 1, since the
A part of the cooling air is ejected from the rear edge of the
The cooling air supplied to the moving
また、プラットフォーム5の表面も高温燃焼ガスに曝されるため、熱応力によるクラックの発生および熱損傷の発生を抑えるために、プラットフォーム5の冷却構造について種々の提案がなされている。
例えば、特許文献1(特開平10−238302号公報)に示されるガスタービン動翼のプラットフォーム010を、図5に示す。図5の(a)はガスタービン動翼の縦断面図を示し、図5の(b)は(a)のE−E線断面図である。この特許文献1にはプラットフォーム010の下面を流れるシール空気012を利用してプラットフォーム010の上面を冷却する発明が示されており、翼腹013側のプラットフォーム010の内部にタービン軸心から相対的に半径方向に向けて貫通する複数のシール空気流路孔015が穿設されている。
Further, since the surface of the
For example, FIG. 5 shows a gas turbine moving
また、タービン軸心から相対的に半径方向に斜めに流れてプラットフォーム010の上面に開放される対流冷却孔017を設ける構成も示されている。なお、プラットフォーム010の上面の開放部分は、末広がり状に開くシェイプトフィルム吹出口を設けてプラットフォーム010の上面を拡がりながら這うように流れて冷却するようになっている。
In addition, a configuration is also shown in which
さらに、特許文献2(特開平11−247609号公報)にも、図6のようなガスタービン動翼の冷却効果を高める構造が示されている。図6の(a)はガスタービン動翼の平面図を示し、図6の(b)は(a)のF−F線断面図である。この特許文献2には、プラットフォーム020の内部を貫通し、一端が動翼022の内部を冷却する冷却通路024に連結し、他端がプラットフォーム020の両側端面で開放する冷却通路026が示されている。
Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-247609) also shows a structure for enhancing the cooling effect of the gas turbine rotor blade as shown in FIG. 6A is a plan view of the gas turbine rotor blade, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. This patent document 2 shows a
また、特許文献3(特開2006−329183号公報)は、図7のように、プラットフォーム052の下面とシャンク054との間にカバープレート050を取付けて、カバープレート050によって空間056を形成して、動翼の内部を冷却する冷却通路058から高圧の冷却空気を、通路059から空間056に導き、該空間056を介して冷却穴061、063を通ってプラットフォーム052の表面に流出してプラットフォーム052の先端部近傍を冷却する構造が示されている。
Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-329183) discloses that a
前記したように、ガスタービン動翼のプラットフォームの冷却に関して種々の提案がされており、特許文献1においては、前記したようにシール空気012を用いてプラットフォーム010を冷却する構造が示されている。しかし、シール空気は、高温燃焼ガスが隣り合うプラットフォーム間の隙間からロータ側に漏れるのを防止するためにプラットフォームの下面側に供給される空気であるため、通常、シール空気は温度コントロール、さらに高圧にコントロールされていないため、シール空気によるプラットフォームの冷却では十分な冷却効果が得られない。
特に、翼の付根部分から離れたプラットフォームの側縁部付近においては、翼内部を冷却する動翼冷却通路019から離れており、冷却がされにくく熱的に厳しい状況にあるため、翼の付根部分から離れたプラットフォームの側縁部付近、特に高温燃焼ガスに曝される表面における効果的な冷却構造が望まれている。
As described above, various proposals have been made regarding the cooling of the platform of the gas turbine blade, and Patent Document 1 discloses a structure for cooling the
In particular, in the vicinity of the side edge of the platform away from the root portion of the blade, it is away from the moving
一方、特許文献2、3においては、シール空気によらずに、動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気を用いてプラットフォームを冷却する構造が示されている。
しかし、特許文献2においては、プラットフォーム020の内部を貫通し、一端が動翼022の内部を冷却する冷却通路024に連結し、他端がプラットフォーム020の両側の側端面に開放する冷却通路026によって冷却空気をプラットフォーム020の端面、すなわち隣り合うプラットフォーム間の隙間に向かって噴出するものである。このため、プラットフォーム020の端面の冷却およびシール作用はなすが、高温燃焼ガスに曝される側端近傍のプラットフォームの上面を効果的に冷却することができない問題がある。
On the other hand,
However, in Patent Document 2, a
さらに、特許文献3においては、プラットフォームの上面に動翼冷却通路を流れる冷却空気をプラットフォームの側端部に導くものであるが、プラットフォームの下面とシャンクとの間にカバープレートを取付けて空間を形成し、該空間を介して冷却空気を先端部近傍の表面へと噴出するようにしているので、カバープレートをプラットフォームとシャンクとに対して溶接等によって固定する必要があるため、取付け作業工数の増大が問題となるとともに、高速回転する動翼は、静止体に比べ、より高い信頼性が求められるため、本来ならば、カバープレートのような付加物は可能な限り削除する必要がある。
Further, in
そこで、本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気をプラットフォームの側縁近傍のプラットフォーム表面に設けられた噴出開口に、カバープレート等の付加物を取付けずに導いて、動翼冷却通路から離れ、高温の燃焼ガスによって熱応力の影響を受けやすいプラットフォームの側縁近傍、特に側縁の上面を効果的に冷却して、プラットフォームの冷却性を向上すとともに、動翼としての信頼性を向上するガスタービン動翼のプラットフォーム冷却構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such a background, and a cover plate or the like is added to a jet opening provided on the platform surface near the side edge of the platform for supplying high-pressure cooling air flowing through the moving blade cooling passage. The cooling performance of the platform is improved by effectively guiding the side edge of the platform, especially the top surface of the side edge, which is guided away from the blade cooling passage and is susceptible to thermal stress by high-temperature combustion gas. It is an object to provide a platform cooling structure for a gas turbine rotor blade that improves the reliability as a rotor blade.
前記課題を解決するため、本発明は、ガスタービン動翼のプラットフォームを冷却する冷却構造において、
ガスタービン動翼の翼部の内部に形成され冷却空気を流通する動翼冷却通路と、該動翼冷却通路に一端が連通し他端がプラットフォームの側縁近傍のプラットフォーム表面に複数設けられた噴出開口に連通する冷却連通穴とを備え、該冷却連通穴が前記動翼冷却通路からプラットフォームとシャンク部の内部を通って形成されて、プラットフォームの側縁近傍の表面まで動翼冷却通路を流れる冷却空気を導くように構成すると共に、前記プラットフォームの下面側のシャンク部の側縁側を膨出させた膨出部を形成し、前記膨出部がプラットフォームの下面とシャンク部の外面との交差部分に形成した余肉部であり、前記冷却連通穴が、前記動翼冷却通路から延び、前記余肉部およびプラットフォームの内部を直線状に貫通して形成されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a cooling structure for cooling a platform of a gas turbine blade,
A blade cooling passage formed inside the blade portion of the gas turbine blade and circulating cooling air, and a jet provided with a plurality of other ends on the platform surface near the side edge of the platform with one end communicating with the blade cooling passage. A cooling communication hole communicating with the opening, wherein the cooling communication hole is formed from the blade cooling passage through the inside of the platform and the shank portion and flows through the blade cooling passage to the surface near the side edge of the platform. It is configured to guide air, and forms a bulging portion that bulges the side edge of the shank portion on the lower surface side of the platform, and the bulging portion is formed at the intersection of the lower surface of the platform and the outer surface of the shank portion. It is a surplus portion formed, and the cooling communication hole extends from the bucket cooling passage, and is formed to linearly penetrate the surplus portion and the inside of the platform. And features.
かかる発明によれば、動翼冷却通路に一端が連通し他端がプラットフォームの側縁近傍のプラットフォーム表面に複数設けられた噴出開口に連通する冷却連通穴が、前記動翼冷却通路からプラットフォームの内部を通って、またはプラットフォームとシャンク部の内部を通って形成されるので、プラットフォームに余分な付加物を取付けずに、プラットフォームの側縁近傍の表面まで動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気を導くことができる。
この結果、高温の燃焼ガスによって熱応力の影響を受けやすいプラットフォームの側縁近傍、特に側縁の上面を効果的に冷却して、プラットフォームの冷却性を向上すとともに、高速回転する動翼にカバープレートのような付加物が取付けられることがないため動翼としての信頼性を向上することができる。
According to this invention, the cooling communication hole having one end communicating with the moving blade cooling passage and the other end communicating with a plurality of ejection openings provided on the platform surface near the side edge of the platform is provided between the moving blade cooling passage and the inside of the platform. Through the interior of the platform and shank, leading to high pressure cooling air flowing through the blade cooling passages to the surface near the side edge of the platform without attaching extra appendages to the platform be able to.
As a result, the vicinity of the side edge of the platform, particularly the upper surface of the side edge, which is susceptible to thermal stress due to high-temperature combustion gas, is effectively cooled, improving the cooling performance of the platform and covering the moving blade that rotates at high speed. Since an additive such as a plate is not attached, the reliability as a moving blade can be improved.
また、かかる発明によれば、シャンク部をプラットフォームの側縁方向に膨出することで、その膨出部分からプラットフォームにかけてシャンク部およびプラットフォームの内部を直線状に貫通して冷却連通穴を形成することができるようになる。
その結果、動翼冷却通路から離れたプラットフォームの部位まで、プラットフォームにカバープレート等の特別な付加物を取付けずに冷却連通穴を形成でき、プラットフォームの側縁近傍、特に側縁の上面に動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気を導くことができるとともに、動翼としての信頼性を向上することができる。
In addition, according to the invention, the cooling communication hole is formed by linearly penetrating the inside of the shank portion and the platform from the bulging portion to the platform by bulging the shank portion toward the side edge of the platform. Will be able to.
As a result, a cooling communication hole can be formed on the platform from the blade cooling passage to the platform portion without attaching a special appendage such as a cover plate, and the blade is formed near the side edge of the platform, particularly on the upper surface of the side edge. The high-pressure cooling air flowing through the cooling passage can be guided and the reliability as the moving blade can be improved.
また、前記冷却連通穴がプラットフォーム内で動翼の側部において、一端が前記動翼冷却通路に連通し他端がプラットフォームの側端面に連通して直線状に形成され該側端面の開口を閉塞されて形成されるプラットフォーム通路と、該プラットフォーム通路から前記噴出開口に向かって傾斜して設けられる噴出通路とから構成されてもよい。 Further, the cooling communication hole is formed in a straight line at one side of the moving blade in the platform, one end communicating with the blade cooling passage and the other end communicating with the side end surface of the platform, and the opening of the side end surface is closed. The platform passage may be formed, and a jet passage provided to be inclined from the platform passage toward the jet opening.
これにより、冷却連通穴を構成するプラットフォーム通路を一端が前記動翼冷却通路に連通し他端がプラットフォームの側端面に連通して直線状に形成され該側端面の開口を閉塞して形成するため、プラットフォームと翼部とを鋳造成形してから、プラットフォーム通路を機械加工よって形成でき、さらにそのプラットフォーム通路に対して、傾斜して交差するように噴出通路を機械加工によって形成することで、冷却連通穴を製造することができる。 Thus, the platform passage constituting the cooling communication hole is formed in a straight line with one end communicating with the bucket cooling passage and the other end communicating with the side end surface of the platform, and closing the opening of the side end surface. The platform and wings are cast and then the platform passage can be formed by machining, and the ejection passage is formed by machining so that the platform passage is inclined and intersected with the platform passage. Holes can be manufactured.
また、前記膨出部がプラットフォームの下面とシャンク部の外面との交差部分に形成した余肉部であり、該余肉部を介して、前記冷却連通穴が、前記余肉部とプラットフォームとシャンク部の内部を直線状に貫通して形成されてもよい。これにより、動翼冷却通路から離れたプラットフォームの部位まで、プラットフォームにカバープレート等の特別な付加物を取付けずに冷却連通穴を形成でき、プラットフォームの側縁近傍、特に側縁の上面に動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気を導くことができるとともに、動翼としての信頼性を向上することができる。 Further, the bulging portion is a surplus portion formed at the intersection of the lower surface of the platform and the outer surface of the shank portion, and the cooling communication hole is connected to the surplus portion, the platform, and the shank through the surplus portion. The inside of the part may be formed so as to penetrate linearly. As a result, a cooling communication hole can be formed in the platform without attaching a special appendage such as a cover plate to the platform portion away from the blade cooling passage, and the blade is formed near the side edge of the platform, particularly on the upper surface of the side edge. The high-pressure cooling air flowing through the cooling passage can be guided and the reliability as the moving blade can be improved.
さらに、前記余肉部は前記冷却連通穴を内部に形成して凸状に隆起し、前記余肉部および前記冷却連通穴が前記プラットフォームおよびシャンク部の鋳造時に成形されることで、冷却連通穴の部分にのみ余肉部を形成して余肉部の軽量化を達成するとともに、冷却連通穴を容易に製造することができる。 Furthermore, the surplus portion is formed in a convex shape with the cooling communication hole formed therein, and the surplus portion and the cooling communication hole are formed at the time of casting the platform and the shank portion. A surplus part is formed only in this part to achieve weight reduction of the surplus part, and a cooling communication hole can be easily manufactured.
さらに、前記噴出開口がプラットフォームの側縁近傍の上面に側縁に沿って複数列設けられていてもよく、この場合、噴出開口がプラットフォームの側縁近傍の上面に広い範囲に設けられているため、動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気によってプラットフォームの先端近傍の表面を効果的に冷却することで、より高い冷却性能が得られ、かつより広い範囲の冷却が可能となる。 Further, the ejection openings may be provided in a plurality of rows along the side edge on the upper surface near the side edge of the platform. In this case, the ejection openings are provided in a wide range on the upper surface near the side edge of the platform. By effectively cooling the surface in the vicinity of the tip of the platform with the high-pressure cooling air flowing through the rotor blade cooling passage, higher cooling performance can be obtained and a wider range of cooling is possible.
本発明によれば、動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気をプラットフォームの側縁近傍のプラットフォーム表面に設けられた噴出開口に、カバープレート等の付加物を取付けずに導いて、動翼冷却通路から離れ、高温の燃焼ガスによって熱応力の影響を受けやすいプラットフォームの側縁近傍、特に側縁の上面を効果的に冷却して、プラットフォームの冷却性を向上すとともに、動翼としての信頼性を向上するガスタービン動翼のプラットフォーム冷却構造を得ることができる。 According to the present invention, the high pressure cooling air flowing through the moving blade cooling passage is guided to the ejection opening provided on the platform surface near the side edge of the platform without attaching any additional material such as a cover plate, and the moving blade cooling passage is provided. It effectively cools the vicinity of the side edge of the platform, especially the upper surface of the side edge, which is susceptible to thermal stress due to the high-temperature combustion gas, improving the cooling performance of the platform and increasing the reliability of the rotor blade. An improved platform cooling structure for a gas turbine blade can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Only.
本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図1は本発明の第1の実施形態にかかるガスタービン動翼のプラットフォーム冷却構造を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)のA−A線断面図である。図2は第2の実施形態を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)のB−B線断面図である。図3は第3の実施形態を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)のC−C線断面図であり、(c)は(b)のD−D線断面図である。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In the drawings to be referred to, FIG. 1 shows a platform cooling structure of a gas turbine rotor blade according to a first embodiment of the present invention, (a) is a plan view, and (b) is an AA line of (a). It is sectional drawing. 2A and 2B show a second embodiment, in which FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a sectional view taken along line BB in FIG. 3A and 3B show a third embodiment, where FIG. 3A is a plan view, FIG. 3B is a sectional view taken along the line CC of FIG. 3A, and FIG. 3C is a sectional view taken along the line DD of FIG. FIG.
ガスタービン動翼1の概要構造を図4に示す。この図において、ガスタービン動翼1は、翼を形成する翼部3と、該翼部3の付根と接合しているプラットフォーム5と、プラットフォーム5の下に位置するシャンク部7とを含み、シャンク部7の下には翼根部9が形成されている。
A schematic structure of the gas turbine rotor blade 1 is shown in FIG. In this figure, a gas turbine rotor blade 1 includes a
さらに、図4において、翼根部9の両側壁には波型の連続溝が形成され、またロータディスク11側にも同形状の連続溝が形成され、翼根部9の溝がロータディスク11の溝と係合することよってガスタービン動翼1がロータディスク11に固定されている。そして、同様の固定方法によって複数枚のガスタービン動翼1がロータディスク11に円周方向に並んで固定されている。
また、プラットフォーム5の下面とガスタービン動翼1のシャンク部7の側面とによって空洞13が形成され、この空洞13内にはロータ側からシール空気が供給されて、シール空気によって高温燃焼ガスが隣り合うプラットフォーム5、5間の隙間15からロータ側に漏れるのを防止している。
Further, in FIG. 4, corrugated continuous grooves are formed on both side walls of the
A
このようにガスタービン動翼1の構造において、翼部3は高温燃焼ガスに曝されるため、翼部3を冷却するために翼部3の内部に動翼冷却通路17が配置されており、この動翼冷却通路17は翼根部9から冷却空気を導入して、図示は省略しているが翼内部でこれら通路の一部、もしくは全部が連通してサーペンタイン冷却通路を形成し、翼部3全体を冷却している。
また、冷却空気の一部は翼部3の後縁から噴出され翼部3の後縁をさらに冷却するようになっている。
この動翼冷却通路17に供給される冷却空気は、翼部3の冷却に使用されるため前記シール空気とは別に高圧にコントロールされ必要な場合には冷却されて供給されるようになっている。
以上のガスタービン動翼の構造は、背景技術で説明したものと同様であり、次に本願発明の特徴であるプラットフォーム5の冷却構造について図1〜3を参照して説明する。
Thus, in the structure of the gas turbine rotor blade 1, since the
A part of the cooling air is ejected from the rear edge of the
The cooling air supplied to the moving
The structure of the gas turbine rotor blade described above is the same as that described in the background art. Next, the cooling structure of the
(第1の実施形態)
プラットフォーム5は図1に示すように平面視においてほぼ長方形状をし、翼部3が鋳造によってプラットフォーム5と一体に成形され、翼部3の内部には動翼冷却通路17が前縁側17a、中央部17b、17c、後縁側17dのそれぞれに設けられている。そしてこれら通路には、翼根部9から冷却空気を導入して、図示は省略しているが翼内部でこれら通路の一部、もしくは全部が連通してサーペンタイン冷却通路を形成し、翼部3全体を冷却している。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
また、プラットフォーム5の腹側20の側縁近傍のプラットフォーム5の表面には、側縁に沿って複数個所に冷却空気の噴出開口22が設けられ、動翼冷却通路17a、17b、17c、17dに一端が連通し他端が前記噴出開口22に連通する冷却連通穴24が設けられている。図1に示すように翼部3の腹側20の冷却連通穴24aは、プラットフォーム5の前縁と略平行に複数本がそれぞれ平行に配列され、背側26の冷却連通穴24bは、翼部3の前縁側に2本および後縁側に3本、プラットフォーム5の前縁と略平行にそれぞれ平行に配列されている。なお、冷却通路穴24aおよび24bは、プラットフォームの冷却を最適化するために、適宜相互に角度を設けて配置してもよい。
Further, on the surface of the
そして、図1(b)に示すように、腹側20の冷却連通穴24aはプラットフォーム5の内部で、一端が動翼冷却通路17cに連通し他端がプラットフォーム5の側端面に連通して直線状に形成され該側端面の開口をプラグ28で閉塞されて形成されるプラットフォーム通路30と、プラットフォーム通路30から噴出開口22に向かって傾斜して設けられる噴出通路32とから構成されている。噴出開口22は側縁に沿って2列設けられおり、プラットフォーム5の側縁近傍の表面を広く冷却している。
As shown in FIG. 1B, the
また、背側26の冷却連通穴24bも同様に、プラグ28で側端面の開口が閉塞されて形成されるプラットフォーム通路31と、プラットフォーム通路31から噴出開口22に向かって傾斜して設けられる噴出通路33とから構成されている。
腹側20のプラットフォーム通路30と背側26のプラットフォーム通路31とは、互いに反対向きで直線状に形成されている。また、噴出通路32、33は、プラットフォーム5の側端に向けて傾斜させることで、プラットフォーム5の表面を広くフイルム冷却することができる。
Similarly, the
The
上記の第1の実施形態によれば、プラットフォーム通路30、31の一端が動翼冷却通路17a、17b、17c、17dに連通し他端がプラットフォーム5の側端面に連通して直線状に形成され、該側端面の開口を閉塞して形成するため、プラットフォーム5と翼部3とを一体に鋳造成形するのと同時に、または鋳造成形してからプラットフォーム通路30、31を機械加工よって形成できる。
さらにそのプラットフォーム通路30、31に対して、傾斜して交差するように噴出通路32、33を機械加工によって形成することで、冷却連通穴24a、24bを加工することができる。
According to the first embodiment, one end of the
Furthermore, the
また、冷却連通穴24a、24bが動翼冷却通路17からプラットフォーム5の内部を通って形成されるため、プラットフォーム5にカバープレート等の余分な付加物を取付けずに、プラットフォーム5の側縁近傍の表面まで動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気を導くことができる。
この結果、動翼冷却通路17から離れて高温の燃焼ガスによって熱応力の影響を受けやすいプラットフォーム5の側縁近傍、特に側縁の上面を効果的に冷却して、プラットフォーム5の冷却性を向上することができるとともに、高速回転するタービン翼部1に付加物を取付けられることがないため、動翼としての信頼性も向上し、さらに付加物の溶接作業等の組立て作業工数の増加も伴わないため組立て加工性も向上する。
In addition, since the
As a result, the cooling performance of the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について図2を参照して説明する。
第1の実施形態と同一構成要素については同一符号を付して説明を省略する。第2の実施形態は、シャンク部7の動翼冷却通路17a、17b、17c、17dをそれぞれプラットフォーム5の側縁方向に膨出して、冷却通路膨出部36a、36b、36c、36dを形成する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the second embodiment, the rotor
図2(b)に示すように冷却通路膨出部36a、36b、36c、36dを形成することによって、シャンク部7が外側に膨出し、その膨出シャンク部38とプラットフォーム5の内部を直線状に貫通して冷却連通穴39、40、41が形成される。
腹側20のプラットフォーム5には、外側の冷却連通穴39と内側の冷却連通穴40との2本が形成され、背側26のプラットフォーム5には、1本の冷却連通穴41が形成されている。
なお、冷却連通穴39、40、41は翼部3とプラットフォーム5との鋳造時に一体に成形しても、鋳造後に機械加工しても良い。
As shown in FIG. 2B, by forming the cooling
The
The cooling communication holes 39, 40, and 41 may be formed integrally when the
また、冷却通路膨出部36a、36b、36c、36dは、図2(b)の鎖線で示すように翼根部9(図4参照)にわたって膨出した内径を有して形成されていてもよい。
Further, the cooling
上記第2の実施形態によれば、膨出シャンク部38からプラットフォーム5にかけて膨出シャンク部38およびプラットフォーム5の内部を直線状に貫通して冷却連通穴39、40、41を形成することができる。冷却連通穴39、40、41を形成することができる結果、動翼冷却通路17から離れたプラットフォーム5の側端部位を、プラットフォーム5にカバープレート等の特別な付加物を取付けずに、プラットフォーム5の側縁近傍、特に側縁の上面を動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気を導くことができる。
なお、冷却通路穴24aおよび24bは、プラットフォームの冷却を最適化するために、適宜相互に角度を設けて配置してもよい。
According to the second embodiment, the cooling communication holes 39, 40, and 41 can be formed by linearly penetrating the bulging
It should be noted that the cooling passage holes 24a and 24b may be arranged at an angle to each other in order to optimize the cooling of the platform.
従って、第1の実施形態と同様に、動翼冷却通路17から離れて高温の燃焼ガスによって熱応力の影響を受けやすいプラットフォーム5の側縁近傍、特に側縁の上面を効果的に冷却して、プラットフォーム5の冷却性を向上することができるとともに、高速回転するタービン翼部1に付加物を取付けられることがないため、動翼としての信頼性も向上し、さらに付加物の溶接作業等の組立て作業工数の増加も伴わないため組立て加工性も向上する。
Therefore, similarly to the first embodiment, the vicinity of the side edge of the
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について図3を参照して説明する。
第1の実施形態と同一構成要素については同一符号を付して説明を省略する。第3の実施形態は、図3(b)に示すように、プラットフォーム5の下面とシャンク部7の外面との交差部分に余肉部43を形成し、冷却連通穴45、46、47が、余肉部43とプラットフォーム5とシャンク部7の内部を直線状に貫通して形成されている。
さらに、図3(c)に示すように、余肉部43は冷却連通穴45を内部に形成して凸状に隆起し、余肉部43および冷却連通穴45がプラットフォーム5およびシャンク部7の鋳造成形時に同時に成形される。また余肉部43は、冷却連通穴45を通すだけのためにその冷却連通穴45に必要な余肉だけが形成されている。
なお、冷却連通穴45、46、47は翼部3とプラットフォーム5と、さらに余肉部43の鋳造後に機械加工しても良い。
また、冷却通路穴24aおよび24bは、プラットフォームの冷却を最適化するために、適宜相互に角度を設けて配置してもよい。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the third embodiment, as shown in FIG. 3 (b), a
Further, as shown in FIG. 3 (c), the
The cooling communication holes 45, 46, and 47 may be machined after the
In addition, the cooling passage holes 24a and 24b may be arranged at an angle to each other in order to optimize the cooling of the platform.
以上の第3の実施形態によれば、動翼冷却通路17から離れたプラットフォーム5の側端部位を、プラットフォーム5にカバープレート等の特別な付加物を取付けず、しかも冷却連通穴45の部分にのみ余肉部43を形成して余肉部43による重量増大を最小に抑えて軽量化を達成するとともに、動翼冷却通路17を流れる高圧の冷却空気をプラットフォーム5の側縁近傍に導いて冷却することができる。
According to the third embodiment described above, the side end portion of the
前記第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態をそれぞれ組み合わせて実施してもよい。例えば、腹側20のプラットフォーム5においては第3の実施形態のように余肉部43を形成し、背側26のプラットフォーム5においては、第1の実施形態のようにプラグ28によって、プラットフォーム通路31の開口を塞いで形成してもよい。このように前記それぞれの実施の形態の構造を組み合わせることによって、翼部3の動翼冷却通路17a、17b、17c、17dの位置、形状、さらにプラットフォーム5における冷却部位に応じて、加工性、冷却性能を考慮して適切な構造を採用することによって、プラットフォーム5の冷却構造の設計の自由度が向上する。
You may implement combining said 1st Embodiment, 2nd Embodiment, and 3rd Embodiment, respectively. For example, the
本発明によれば、動翼冷却通路を流れる高圧の冷却空気をプラットフォームの側縁近傍のプラットフォーム表面に設けられた噴出開口に、カバープレート等の付加物を取付けずに導いて、動翼冷却通路から離れ、高温の燃焼ガスによって熱応力の影響を受けやすいプラットフォームの側縁近傍、特に側縁の上面を効果的に冷却して、プラットフォームの冷却性を向上すとともに、動翼としての信頼性を向上するガスタービン動翼のプラットフォーム冷却構造を提供することができるので、ガスタービンの動翼のプラットフォームへの適用に際して有益である。 According to the present invention, the high pressure cooling air flowing through the moving blade cooling passage is guided to the ejection opening provided on the platform surface near the side edge of the platform without attaching any additional material such as a cover plate, and the moving blade cooling passage is provided. It effectively cools the vicinity of the side edge of the platform, especially the upper surface of the side edge, which is susceptible to thermal stress due to the high-temperature combustion gas, improving the cooling performance of the platform and increasing the reliability of the rotor blade. An improved gas turbine blade platform cooling structure can be provided, which is beneficial for gas turbine blade platform applications.
1 ガスタービン動翼
3 翼部
5 プラットフォーム
7 シャンク部
9 翼根部
17、17a、17b、17c 動翼冷却通路
22 噴出開口
24、24a、24b 冷却連通穴
28 プラグ
30、31 プラットフォーム通路
32、33 噴出通路
38 膨出シャンク部
39、40、41、45、46、47 冷却連通穴
43 余肉部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas
Claims (3)
ガスタービン動翼の翼部の内部に形成され冷却空気を流通する動翼冷却通路と、該動翼冷却通路に一端が連通し他端がプラットフォームの側縁近傍のプラットフォーム表面に複数設けられた噴出開口に連通する冷却連通穴とを備え、該冷却連通穴が前記動翼冷却通路からプラットフォームとシャンク部の内部を通って形成されて、プラットフォームの側縁近傍の表面まで動翼冷却通路を流れる冷却空気を導くように構成すると共に、前記プラットフォームの下面側のシャンク部の側縁側を膨出させた膨出部を形成し、前記膨出部がプラットフォームの下面とシャンク部の外面との交差部分に形成した余肉部であり、前記冷却連通穴が、前記動翼冷却通路から延び、前記余肉部およびプラットフォームの内部を直線状に貫通して形成されることを特徴とするガスタービン動翼のプラットフォーム冷却構造。 In the cooling structure for cooling the gas turbine blade platform,
A blade cooling passage formed inside the blade portion of the gas turbine blade and circulating cooling air, and a jet provided with a plurality of other ends on the platform surface near the side edge of the platform with one end communicating with the blade cooling passage. A cooling communication hole communicating with the opening, wherein the cooling communication hole is formed from the blade cooling passage through the inside of the platform and the shank portion and flows through the blade cooling passage to the surface near the side edge of the platform. It is configured to guide air, and forms a bulging portion that bulges the side edge of the shank portion on the lower surface side of the platform, and the bulging portion is formed at the intersection of the lower surface of the platform and the outer surface of the shank portion. It is a surplus portion formed, and the cooling communication hole extends from the bucket cooling passage, and is formed to linearly penetrate the surplus portion and the inside of the platform. Gas turbine blade platform cooling structure characterized.
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