JP2018048627A - 多壁ブレード用冷却回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多壁ブレード用冷却回路30は、多壁ブレード6の正圧側面8に隣接する表面60を有する正圧側キャビティ20Aと、多壁ブレード6の負圧側面に隣接する表面62を有する負圧側キャビティ22Aと、正圧側キャビティと負圧側キャビティとの間に配置された中央キャビティ26Aであって、多壁ブレードの正圧側面および負圧側面に隣接する表面を含まない中央キャビティと、多壁ブレードの正圧側面および負圧側面に隣接する表面を有し、中央キャビティの前方に位置する第1の前縁キャビティ18Bと、第1の前縁キャビティの前方に位置する第2の前縁キャビティ18Aと、第1の前縁キャビティを第2の前縁キャビティに流体結合するための少なくとも1つの衝突開口部44と、中央キャビティを多壁ブレードの先端部に流体結合するための少なくとも1つのチャネルと、を含む。
【選択図】図3
Description
[実施態様1]
多壁ブレード(6)用冷却回路(30、130)であって、
前記多壁ブレード(6)の正圧側面(8)に隣接する表面(60)を有する正圧側キャビティ(20)と、
前記多壁ブレード(6)の負圧側面(10)に隣接する表面(62)を有する負圧側キャビティ(22)と、
前記正圧側キャビティ(20)と前記負圧側キャビティ(22)との間に配置された中央キャビティ(26)であって、前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面を含まない中央キャビティ(26)と、
前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面(36、40)を有し、前記中央キャビティ(26)の前方に位置する第1の前縁キャビティ(18B)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)の前方に位置する第2の前縁キャビティ(18A)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)を前記第2の前縁キャビティ(18A)に流体結合するための少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記中央キャビティ(26)を前記多壁ブレード(6)の先端部(78)に流体結合するための少なくとも1つのチャネル(76)と、を含む冷却回路(30、130)。
[実施態様2]
前記第2の前縁キャビティ(18A)を前記多壁ブレード(6)の前縁(14)に流体結合するための少なくとも1つの前縁膜孔(48)をさらに含む、実施態様1に記載の冷却回路(30、130)。
[実施態様3]
前記第1の前縁キャビティ(18B)内に導かれる冷却空気(32、74、132、174)の流れと、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れを前記第1の前縁キャビティ(18B)から前記第2の前縁キャビティ(18A)内に導く、前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第1の部分(46、146)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記正圧側キャビティ(20)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第2の部分(50、150)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記負圧側キャビティ(22)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)を前記正圧側キャビティ(20)から前記中央キャビティ(26)に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第2の部分(50、150)を前記負圧側キャビティ(22)から前記中央キャビティ(26)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、をさらに含み、前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)および第2の部分(50、150)は、前記中央キャビティ(26)内の冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れに合流する、実施態様1に記載の冷却回路(30、130)。
[実施態様4]
少なくとも1つの前縁膜孔(48)をさらに含み、前記少なくとも1つの前縁膜孔(48)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)まで延在する、実施態様3に記載の冷却回路(30、130)。
[実施態様5]
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第3の部分(54、154)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記少なくとも1つの前縁膜孔(48)を通って前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)に排出され、前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)の膜冷却を提供する、実施態様4に記載の冷却回路(30、130)。
[実施態様6]
前記冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れの少なくとも一部は、前記中央キャビティ(26)から前記少なくとも1つのチャネル(76)を通って前記多壁ブレード(6)の前記先端部(78)に排出され、前記多壁ブレード(6)の前記先端部(78)の膜冷却を提供する、実施態様4に記載の冷却回路(30、130)。
[実施態様7]
前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れおよび前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れは、前記多壁ブレード(6)を通って第1の方向に流れ、前記正圧側キャビティ(20)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)および前記負圧側キャビティ(22)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第2の部分(50、150)は、前記多壁ブレード(6)を通って第2の方向に流れる、実施態様4に記載の冷却回路(30、130)。
[実施態様8]
前記第1の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向外向きであり、前記第2の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向内向きである、実施態様7に記載の冷却回路(30、130)。
[実施態様9]
前記第1の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向内向きであり、前記第2の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向外向きである、実施態様7に記載の冷却回路(30、130)。
[実施態様10]
装置であって、
多壁タービンブレード(6)と、
前記多壁タービンブレード(6)内に配置された冷却回路(30、130)と、を含み、前記冷却回路(30、130)は、
前記多壁ブレード(6)の正圧側面(8)に隣接する表面(60)を有する正圧側キャビティ(20)と、
前記多壁ブレード(6)の負圧側面(10)に隣接する表面(62)を有する負圧側キャビティ(22)と、
前記正圧側キャビティ(20)と前記負圧側キャビティ(22)との間に配置された中央キャビティ(26)であって、前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面を含まない中央キャビティ(26)と、
前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面(36、40)を有し、前記中央キャビティ(26)の前方に位置する第1の前縁キャビティ(18B)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)の前方に位置する第2の前縁キャビティ(18A)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)を前記第2の前縁キャビティ(18A)に流体結合するための少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記中央キャビティ(26)を前記多壁ブレード(6)の先端部(78)に流体結合するための少なくとも1つのチャネル(76)と、を含む装置。
[実施態様11]
前記冷却回路(30、130)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)を前記多壁ブレード(6)の前縁(14)に流体結合するための少なくとも1つの前縁膜孔(48)をさらに含む、実施態様10に記載の装置。
[実施態様12]
前記冷却回路(30、130)は、
前記第1の前縁キャビティ(18B)内に導かれる冷却空気(32、74、132、174)の流れと、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れを前記第1の前縁キャビティ(18B)から前記第2の前縁キャビティ(18A)内に導く、前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第1の部分(46、146)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記正圧側キャビティ(20)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第2の部分(50、150)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記負圧側キャビティ(22)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)を前記正圧側キャビティ(20)から前記中央キャビティ(26)に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第2の部分(50、150)を前記負圧側キャビティ(22)から前記中央キャビティ(26)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、をさらに含み、前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1および第2の部分(50、150)は、前記中央キャビティ(26)内の冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れに合流する、実施態様10に記載の装置。
[実施態様13]
前記冷却回路(30、130)は、少なくとも1つの前縁膜孔(48)をさらに含み、前記少なくとも1つの前縁膜孔(48)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)まで延在する、実施態様12に記載の装置。
[実施態様14]
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第3の部分(54、154)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記少なくとも1つの前縁膜孔(48)を通って前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)に排出され、前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)の膜冷却を提供する、実施態様12に記載の装置。
[実施態様15]
前記冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れの少なくとも一部は、前記中央キャビティ(26)から前記少なくとも1つのチャネル(76)を通って前記多壁ブレード(6)の前記先端部(78)に排出され、前記多壁ブレード(6)の前記先端部(78)の膜冷却を提供する、実施態様12に記載の装置。
[実施態様16]
前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れおよび前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れは、前記多壁ブレード(6)を通って第1の方向に流れ、前記正圧側キャビティ(20)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)および前記負圧側キャビティ(22)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第2の部分(50、150)は、前記多壁ブレード(6)を通って第2の方向に流れる、実施態様12に記載の装置。
[実施態様17]
前記第1の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向外向きであり、前記第2の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向内向きである、実施態様16に記載の装置。
[実施態様18]
前記第1の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向内向きであり、前記第2の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向外向きである、実施態様16に記載の装置。
[実施態様19]
ターボ機械(102)であって、
圧縮機部品、燃焼器部品、およびタービン部品を含むガスタービンシステムであって、前記タービン部品は複数のターボ機械ブレード(2)を含み、前記ターボ機械ブレード(2)の少なくとも1つは多壁ブレード(6)を含む、ガスタービンシステムと、
前記多壁ブレード(6)内に配置された冷却回路(30、130)と、を含み、前記冷却回路(30、130)は、
前記多壁ブレード(6)の正圧側面(8)に隣接する表面(60)を有する正圧側キャビティ(20)と、
前記多壁ブレード(6)の負圧側面(10)に隣接する表面(62)を有する負圧側キャビティ(22)と、
前記正圧側キャビティ(20)と前記負圧側キャビティ(22)との間に配置された中央キャビティ(26)であって、前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面を含まない中央キャビティ(26)と、
前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面(36、40)を有し、前記中央キャビティ(26)の前方に位置する第1の前縁キャビティ(18B)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)の前方に位置する第2の前縁キャビティ(18A)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)を前記第2の前縁キャビティ(18A)に流体結合するための少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記中央キャビティ(26)を前記多壁ブレード(6)の先端部(78)に流体結合するための少なくとも1つのチャネル(76)と、を含む、ターボ機械(102)。
[実施態様20]
前記冷却回路(30、130)は、
前記第1の前縁キャビティ(18B)内に導かれる冷却空気(32、74、132、174)の流れと、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れを前記第1の前縁キャビティ(18B)から前記第2の前縁キャビティ(18A)内に導く、前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第1の部分(46、146)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記正圧側キャビティ(20)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第2の部分(50、150)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記負圧側キャビティ(22)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)を前記正圧側キャビティ(20)から前記中央キャビティ(26)に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第2の部分(50、150)を前記負圧側キャビティ(22)から前記中央キャビティ(26)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、をさらに含み、前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1および第2の部分(50、150)は、前記中央キャビティ(26)内の冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れに合流する、実施態様19に記載のターボ機械(102)。
3 プラットフォーム
4 シャンク
5 正圧側プラットフォーム
6 多壁ブレード
7 負圧側プラットフォーム
8 正圧側面
10 負圧側面
14 前縁
16 後縁
18A、18B 前縁キャビティ
20A〜20D 制圧側(外側)キャビティ
22A〜22E 負圧側(外側)キャビティ
24A〜24C 後縁キャビティ
26A、26B 中央キャビティ
30 前縁冷却回路
32 冷却空気
34 基部
36 表面
38 先端領域
40 表面
42 前壁
44 衝突孔
46 冷却空気32の流れの第1の部分
48 膜孔
50 冷却空気32の流れの第1の部分
52 折り返し部
54 冷却空気32の流れの第1の部分
56 折り返し部
58 基部
60 表面
62 表面
64 折り返し部
72 基部
74 冷却空気
76 チャネル
78 先端部
80 先端膜
102 ガスターボ機械、ガスタービンシステム
104 圧縮機
106 空気
108 圧縮空気
110 燃焼器
112 燃料
114 燃焼ガス
116 タービン
118 シャフト
120 外部負荷
130 前縁冷却回路
132 冷却空気
146 冷却空気32の流れの第1の部分
150 冷却空気32の流れの第1の部分
154 冷却空気32の流れの第1の部分
174 冷却空気
Claims (15)
- 多壁ブレード(6)用冷却回路(30、130)であって、
前記多壁ブレード(6)の正圧側面(8)に隣接する表面(60)を有する正圧側キャビティ(20)と、
前記多壁ブレード(6)の負圧側面(10)に隣接する表面(62)を有する負圧側キャビティ(22)と、
前記正圧側キャビティ(20)と前記負圧側キャビティ(22)との間に配置された中央キャビティ(26)であって、前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面を含まない中央キャビティ(26)と、
前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面(36、40)を有し、前記中央キャビティ(26)の前方に位置する第1の前縁キャビティ(18B)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)の前方に位置する第2の前縁キャビティ(18A)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)を前記第2の前縁キャビティ(18A)に流体結合するための少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記中央キャビティ(26)を前記多壁ブレード(6)の先端部(78)に流体結合するための少なくとも1つのチャネル(76)と、を含む冷却回路(30、130)。 - 前記第2の前縁キャビティ(18A)を前記多壁ブレード(6)の前縁(14)に流体結合するための少なくとも1つの前縁膜孔(48)をさらに含む、請求項1に記載の冷却回路(30、130)。
- 前記第1の前縁キャビティ(18B)内に導かれる冷却空気(32、74、132、174)の流れと、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れを前記第1の前縁キャビティ(18B)から前記第2の前縁キャビティ(18A)内に導く、前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第1の部分(46、146)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記正圧側キャビティ(20)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第2の部分(50、150)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記負圧側キャビティ(22)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)を前記正圧側キャビティ(20)から前記中央キャビティ(26)に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第2の部分(50、150)を前記負圧側キャビティ(22)から前記中央キャビティ(26)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、をさらに含み、前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)および第2の部分(50、150)は、前記中央キャビティ(26)内の冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れに合流する、請求項1に記載の冷却回路(30、130)。 - 少なくとも1つの前縁膜孔(48)をさらに含み、前記少なくとも1つの前縁膜孔(48)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)まで延在する、請求項3に記載の冷却回路(30、130)。
- 前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第3の部分(54、154)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記少なくとも1つの前縁膜孔(48)を通って前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)に排出され、前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)の膜冷却を提供する、請求項4に記載の冷却回路(30、130)。
- 前記冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れの少なくとも一部は、前記中央キャビティ(26)から前記少なくとも1つのチャネル(76)を通って前記多壁ブレード(6)の前記先端部(78)に排出され、前記多壁ブレード(6)の前記先端部(78)の膜冷却を提供する、請求項4に記載の冷却回路(30、130)。
- 前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れは、前記多壁ブレード(6)を通って第1の方向に流れ、前記正圧側キャビティ(20)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)および前記負圧側キャビティ(22)内の前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第2の部分(50、150)は、前記多壁ブレード(6)を通って第2の方向に流れる、請求項4に記載の冷却回路(30、130)。
- 前記第1の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向外向きであり、前記第2の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向内向きである、請求項7に記載の冷却回路(30、130)。
- 前記第1の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向内向きであり、前記第2の方向は、前記多壁ブレード(6)を通って半径方向外向きである、請求項7に記載の冷却回路(30、130)。
- 装置であって、
多壁タービンブレード(6)と、
前記多壁タービンブレード(6)内に配置された冷却回路(30、130)と、を含み、前記冷却回路(30、130)は、
前記多壁ブレード(6)の正圧側面(8)に隣接する表面(60)を有する正圧側キャビティ(20)と、
前記多壁ブレード(6)の負圧側面(10)に隣接する表面(62)を有する負圧側キャビティ(22)と、
前記正圧側キャビティ(20)と前記負圧側キャビティ(22)との間に配置された中央キャビティ(26)であって、前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面を含まない中央キャビティ(26)と、
前記多壁ブレード(6)の前記正圧側面(8)および前記負圧側面(10)に隣接する表面(36、40)を有し、前記中央キャビティ(26)の前方に位置する第1の前縁キャビティ(18B)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)の前方に位置する第2の前縁キャビティ(18A)と、
前記第1の前縁キャビティ(18B)を前記第2の前縁キャビティ(18A)に流体結合するための少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記中央キャビティ(26)を前記多壁ブレード(6)の先端部(78)に流体結合するための少なくとも1つのチャネル(76)と、を含む装置。 - 前記冷却回路(30、130)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)を前記多壁ブレード(6)の前縁(14)に流体結合するための少なくとも1つの前縁膜孔(48)をさらに含む、請求項10に記載の装置。
- 前記冷却回路(30、130)は、
前記第1の前縁キャビティ(18B)内に導かれる冷却空気(32、74、132、174)の流れと、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れを前記第1の前縁キャビティ(18B)から前記第2の前縁キャビティ(18A)内に導く、前記第1の前縁キャビティ(18B)内の前記少なくとも1つの衝突開口部(44)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第1の部分(46、146)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記正圧側キャビティ(20)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第2の部分(50、150)を前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記負圧側キャビティ(22)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1の部分(46、146)を前記正圧側キャビティ(20)から前記中央キャビティ(26)に導くための折り返し部(52、56、64)と、
前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第2の部分(50、150)を前記負圧側キャビティ(22)から前記中央キャビティ(26)内に導くための折り返し部(52、56、64)と、をさらに含み、前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの前記第1および第2の部分(50、150)は、前記中央キャビティ(26)内の冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れに合流する、請求項10に記載の装置。 - 前記冷却回路(30、130)は、少なくとも1つの前縁膜孔(48)をさらに含み、前記少なくとも1つの前縁膜孔(48)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)まで延在する、請求項12に記載の装置。
- 前記冷却空気(32、74、132、174)の流れの第3の部分(54、154)は、前記第2の前縁キャビティ(18A)から前記少なくとも1つの前縁膜孔(48)を通って前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)に排出され、前記多壁ブレード(6)の前記前縁(14)の膜冷却を提供する、請求項12に記載の装置。
- 前記冷却空気(32、74、132、174)の合流した流れの少なくとも一部は、前記中央キャビティ(26)から前記少なくとも1つのチャネル(76)を通って前記多壁ブレード(6)の前記先端部(78)に排出され、前記多壁ブレード(6)の前記先端部(78)の膜冷却を提供する、請求項12に記載の装置。
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