JP2013032782A - 前縁冷却を行うガスタービンの翼 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の膜冷却孔1,2が、内部冷却通路3から前縁領域に沿って前縁領域の外面まで延びており、膜冷却孔1,2がそれぞれ、少なくとも膜冷却孔1,2の長さの一部に亘って、翼1の前縁の半径方向外方に拡開した形状を有しており、冷却孔1,2が主軸線17を有しており、前記形状が、主軸線17から前方傾斜軸線20に沿って半径方向外方へ拡開させられることによって非対称的に拡開させられており、冷却孔がさらに、主軸線17から第2の横方向に横方向傾斜軸線21に沿って拡開させられている。
【選択図】図1
Description
・ガスタービンブレードの前縁の高められた膜冷却
・翼の前縁において互いから1つの穴分のピットだけ半径方向ずらされた膜冷却孔の2つの列
・整形された孔は半径方向(すなわちスパン方向)及び流れ方向で拡開されている。流れ方向において、孔は、穴形状全体に沿ってではなく、1つの角個所においてのみ拡開されている(図2及び図3参照)
・整形された孔は、スパン方向及び流れ方向で、5度〜20度、好適には10度の範囲の拡開角度を有している
・孔のそれぞれの列は、翼におけるよどみ点から、孔直径の少なくとも3倍、好適には孔直径の3.25倍だけ離れて配置されている
・孔は、水平面(すなわち高温ガス流れ方向又は下流方向)から、60度(及び50〜70度の範囲に亘ることができる)だけ半径方向に傾斜させられている
・面に対するシャワーヘッド孔穿孔角度は、翼表面に対して、85〜105度、好適には90度である
・5度〜20度、好適には10度の範囲の、拡開された半径方向及びスパン方向角度を備えた、成型された孔の拡開角度
・1.5〜5の範囲の、孔の直径に対する長さの比
・孔は、(冷却流入口における)円筒状部分と、孔出口における拡開区分とから成る
・円筒状部分に対する拡開部分の、孔断面積比は、1.5〜2.45、好適には1.95である。
Claims (13)
- 根元から先端部まで及び前縁領域から後縁まで延びた、圧力側壁部(15)と吸込み側壁部(16)とを備えたガスタービン翼(1)であって、冷却空気を翼内に通過させかつ翼を内部から冷却するために圧力側壁部(15)と吸込み側壁部(16)との間に少なくとも1つの冷却通路が設けられており、冷却通路(3)のうちの1つ又は複数が翼(1)の前縁に沿って延びており、複数の膜冷却孔(1,2)が、内部冷却通路(3)から前縁領域に沿って前縁領域の外面まで延びており、膜冷却孔(1,2)がそれぞれ、少なくとも膜冷却孔(1,2)の長さの一部に亘って、翼(1)の前縁の半径方向外方に拡開した形状を有する形式のものにおいて、
冷却孔(1,2)が主軸線(17)を有しており、前記形状が、主軸線(17)から前方傾斜軸線(20)に沿って半径方向外方へ拡開させられることによって非対称的に拡開させられており、冷却孔がさらに、主軸線(17)から第2の横方向に横方向傾斜軸線(21)に沿って拡開させられており、前記形状が、半径方向外方に前方傾斜軸線(20)に沿って実質的に円筒状に拡開させられており、かつ前記形状が、第2の横方向に横方向傾斜軸線(21)に沿って実質的に円筒状に拡開させられていることを特徴とする、ガスタービン翼。 - 2つの円筒状拡開の間の形状が、両方の円筒状拡開に対して実質的に接線方向の接続面によって平滑化されている、請求項1記載の翼。
- 主軸線(17)が水平面から50〜70度だけ半径方向に傾斜させられている、請求項1又は2記載の翼。
- 前方傾斜軸線(20)が主軸線(17)から翼の半径方向に向かって傾斜させられており、主軸線(17)と前方傾斜軸線(20)との間の角度(β)が5〜20°である、請求項1から3までのいずれか1項記載の翼。
- 横方向傾斜軸線(21)が主軸線(17)から、前縁におけるよどみ線(25)に対して垂直方向に沿って傾斜させられており、主軸線(17)と横方向傾斜軸線(20)との間の角度(γ)が5〜20°である、請求項1から4までのいずれか1項記載の翼。
- 翼(1)がよどみ線(25)を有しており、冷却孔の第1の列(1)がよどみ線(25)の圧力側に配置されており、冷却孔の第2の列(2)がよどみ線(25)の吸込み側に配置されており、これらの2つの列がよどみ線から等しい距離に配置されており、それぞれの列において、孔がよどみ線(25)から等しい距離に配置されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の翼。
- それぞれの列における冷却孔(1,2)が、他方の列における冷却孔と冷却孔との間に位置するように該他方の列における冷却孔に対して半径方向にずれて配置されている、請求項6記載の翼。
- それぞれの列における冷却孔(1,2)が、よどみ線(25)から、孔の直径の3〜3.5倍の距離だけ離れて配置されている、請求項6又は7記載の翼。
- 冷却孔(1,2)が、冷却通路(3)に通じた入口部分(13,14)において円筒状区分(18)を有している、請求項1から8までのいずれか1項記載の翼。
- 冷却孔(1,2)が、1.5〜6の、直径に対する長さの比を有している、請求項1から9までのいずれか1項記載の翼。
- 孔の円筒状区分(18)における断面(C)に対する、孔(1,2)の拡開部分(19)における断面(D)の比が、1.5〜2.45である、請求項1から10までのいずれか1項記載の翼。
- 横方向傾斜軸線(21)が、孔(1,2)の出口部分の前側縁部(A)及び後側縁部(B)に配置されているか又は該前側縁部(A)と後側縁部(B)との間に配置されておりかつ、円筒状部分と拡開部分との移行部において円筒状区分の軸線(17)と傾斜軸線(21)が交差するような方向に主軸線(17)から傾斜させられている、請求項1から11までのいずれか1項記載の翼。
- 請求項1から12までのいずれか1項記載の翼のための冷却孔を形成する方法において、冷却孔が、慣用のドリル加工によって形成されており、かつ/又は第1のステップにおいて、主軸線と円筒状区分とを規定する円筒状の完全に貫通した孔が穿孔され、その後のステップにおいて、翼の外側から横方向傾斜軸線と前方傾斜軸線とに沿って2つの付加的な円筒状穿孔が行われ、最後のステップにおいて、冷却孔の拡開領域の拡開する内面が平滑化されることを特徴とする、冷却孔を形成する方法。
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