JP2877345B2 - 内部冷却タービンブレード及び内部冷却タービンブレード用塵埃除去装置 - Google Patents
内部冷却タービンブレード及び内部冷却タービンブレード用塵埃除去装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
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-
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-
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ガスタービンエンジンの内部冷却された
ロータブレードに関するものであり、さらには、冷却空
気に含有される塵埃等の物質を制御することによって、
ロータブレードに形成する冷却孔及び冷却空気通路の閉
塞を防止する構成のロータブレード及びそのための装置
に関するものである。
ロータブレードに関するものであり、さらには、冷却空
気に含有される塵埃等の物質を制御することによって、
ロータブレードに形成する冷却孔及び冷却空気通路の閉
塞を防止する構成のロータブレード及びそのための装置
に関するものである。
従来の技術 周知のように、エンジン部品、特に航空機用ガスター
ビンエンジンのタービンブレードは、エンジン冷却空気
によって冷却されている。例えば、ガスタービンエンジ
ンのブレードは、エンジンのコンプレッサからTOBI（tu
rbine on−board injector）を介して供給され、ブレー
ド内に形成した内部通路に流通される冷却空気によって
冷却される。冷却空気は、タービンブレードに形成する
孔より吐出され、エンジンのガス通路に戻されるように
なっている。
ビンエンジンのタービンブレードは、エンジン冷却空気
によって冷却されている。例えば、ガスタービンエンジ
ンのブレードは、エンジンのコンプレッサからTOBI（tu
rbine on−board injector）を介して供給され、ブレー
ド内に形成した内部通路に流通される冷却空気によって
冷却される。冷却空気は、タービンブレードに形成する
孔より吐出され、エンジンのガス通路に戻されるように
なっている。
同様に、大気中に含有された塵埃や、エンジンから発
生した塵埃等の異物が冷却空気とともに吸入されると、
冷却空気通路及び冷却空気孔の閉塞を引き起こすことが
従来より知られている。この冷却空気通路及び冷却空気
孔の閉塞の問題は、特に砂漠地帯を通って航行する航空
機のように特に塵埃等の異物の多い地域で用いられる航
空機にとって深刻な問題となっている。
生した塵埃等の異物が冷却空気とともに吸入されると、
冷却空気通路及び冷却空気孔の閉塞を引き起こすことが
従来より知られている。この冷却空気通路及び冷却空気
孔の閉塞の問題は、特に砂漠地帯を通って航行する航空
機のように特に塵埃等の異物の多い地域で用いられる航
空機にとって深刻な問題となっている。
この問題を解消するために種々の試みがなされてい
る。例えば、従来提案されている技術は、1967年12月５
日のエム．ボボ（M.Bobo）に付与されたアメリカ特許第
3,356,340号、1982年１月５日ダブリュー．イー．コス
ター等（W.E.Koster et al.）に付与されたアメリカ特
許第4,309,147号、1953年３月24日にエフ．エイ．マク
リントック（F.A.McClintock）に付与されたアメリカ特
許第2,632,626号、1975年11月11日にジー．ジェイ．ヤ
マリク（G.J.Yamarik）に付与されたアメリカ特許第3,9
18,835号等に開示されている。
る。例えば、従来提案されている技術は、1967年12月５
日のエム．ボボ（M.Bobo）に付与されたアメリカ特許第
3,356,340号、1982年１月５日ダブリュー．イー．コス
ター等（W.E.Koster et al.）に付与されたアメリカ特
許第4,309,147号、1953年３月24日にエフ．エイ．マク
リントック（F.A.McClintock）に付与されたアメリカ特
許第2,632,626号、1975年11月11日にジー．ジェイ．ヤ
マリク（G.J.Yamarik）に付与されたアメリカ特許第3,9
18,835号等に開示されている。
これらの各技術においては、冷却空気を、タービンブ
レード内の冷却空気通路に導入する前に曲線通路に流通
させて、曲線状の通路内において冷却空気を反転させて
冷却空気中に含まれる異物を気流から取り除くか、ある
いは塵埃を含む冷却空気を遠心力の作用する領域に導入
して、比較的比重のある塵埃を遠心力によって気流から
除去し、エンジンの分解掃除を行うまで、曲線状の通路
又は遠心力の作用領域内に保持するようにされている。
前記先行技術のうち、アメリカ特許第3,918,835号に
は、遠心式の塵埃分離装置が開示されている。この装置
は、ラビリンスシールに向かって傾斜ゆく傾斜面を有し
ており、捕集された塵埃をこのラビリンスシール部分に
集め、このラビリンスシールに流通する気流によって、
塵埃を排出することが提案されている。
レード内の冷却空気通路に導入する前に曲線通路に流通
させて、曲線状の通路内において冷却空気を反転させて
冷却空気中に含まれる異物を気流から取り除くか、ある
いは塵埃を含む冷却空気を遠心力の作用する領域に導入
して、比較的比重のある塵埃を遠心力によって気流から
除去し、エンジンの分解掃除を行うまで、曲線状の通路
又は遠心力の作用領域内に保持するようにされている。
前記先行技術のうち、アメリカ特許第3,918,835号に
は、遠心式の塵埃分離装置が開示されている。この装置
は、ラビリンスシールに向かって傾斜ゆく傾斜面を有し
ており、捕集された塵埃をこのラビリンスシール部分に
集め、このラビリンスシールに流通する気流によって、
塵埃を排出することが提案されている。
また、従来より、塵埃がタービンブレードに到達しな
いようにするために、塵埃分離装置、塵埃除去装置等の
装置を設けることも提案されている。通常、この種の塵
埃分離装置又は塵埃除去装置は、TOBIの上流側に設けら
れる湾曲部を有している。この湾曲部は、塵埃を偏向さ
せ、TOBIに冷却空気を鋭角的に回転させて導入して、塵
埃が追随しないようにしている。この方法によれば、塵
埃の粒子が比較的大きくて、冷却空気流とともに流され
た場合に、その慣性力が冷却空気の流速にまさり、気流
の転回に追随し得ないような場合には、塵埃の除去効果
が認められる。
いようにするために、塵埃分離装置、塵埃除去装置等の
装置を設けることも提案されている。通常、この種の塵
埃分離装置又は塵埃除去装置は、TOBIの上流側に設けら
れる湾曲部を有している。この湾曲部は、塵埃を偏向さ
せ、TOBIに冷却空気を鋭角的に回転させて導入して、塵
埃が追随しないようにしている。この方法によれば、塵
埃の粒子が比較的大きくて、冷却空気流とともに流され
た場合に、その慣性力が冷却空気の流速にまさり、気流
の転回に追随し得ないような場合には、塵埃の除去効果
が認められる。
発明の解決しようとする課題 しかしながら、上記の方法では、塵埃の粒子が小さい
場合には、その慣性力が小さいために、冷却空気の流速
によっては冷却空気とともに転回して湾曲部を通過し、
タービンブレードに導入されてしまうおそれがある。こ
のような場合、冷却空気とともにタービンブレード内の
冷却空気通路及び、冷却空気用の孔に導入された塵埃
は、冷却空気通路及び冷却空気用の孔に蓄積されて、冷
却空気の流通効率及び冷却空気の圧力を低下させること
で、ブレードの冷却効果を低下させ、最終的には冷却空
気通路や冷却空気用の孔を閉塞して、タービンブレード
を冷却不能としてしまう恐れがある。冷却空気通路や冷
却空気用の孔が閉塞された場合には、翼の疲労や故障の
原因となったり、タービンの上流に配設されるベーンへ
の供給圧力の低下を引き起こすことになる。圧力低下を
防止するためには、冷却空気の燃焼領域からの流出量を
増加させる必要があるが、冷却空気の流出量を増加させ
た場合には、バーナの圧力低下が生じ、エンジン性能の
低下を引き起こすことになる。
場合には、その慣性力が小さいために、冷却空気の流速
によっては冷却空気とともに転回して湾曲部を通過し、
タービンブレードに導入されてしまうおそれがある。こ
のような場合、冷却空気とともにタービンブレード内の
冷却空気通路及び、冷却空気用の孔に導入された塵埃
は、冷却空気通路及び冷却空気用の孔に蓄積されて、冷
却空気の流通効率及び冷却空気の圧力を低下させること
で、ブレードの冷却効果を低下させ、最終的には冷却空
気通路や冷却空気用の孔を閉塞して、タービンブレード
を冷却不能としてしまう恐れがある。冷却空気通路や冷
却空気用の孔が閉塞された場合には、翼の疲労や故障の
原因となったり、タービンの上流に配設されるベーンへ
の供給圧力の低下を引き起こすことになる。圧力低下を
防止するためには、冷却空気の燃焼領域からの流出量を
増加させる必要があるが、冷却空気の流出量を増加させ
た場合には、バーナの圧力低下が生じ、エンジン性能の
低下を引き起こすことになる。
こうした従来技術における問題点を解消するために、
発明者等は、タービンブレード自体に塵埃の除去能力を
付与することによって、塵埃を含む冷却空気によっても
冷却可能なタービンブレードの構成を開発した。
発明者等は、タービンブレード自体に塵埃の除去能力を
付与することによって、塵埃を含む冷却空気によっても
冷却可能なタービンブレードの構成を開発した。
さらに、発明者等は、ブレード付け根部分に、打ち抜
き加工した金属板製の反射板（シート）を配置して、冷
却空気中に含まれる塵埃をブレードに形成した高速通路
又はタービンデイスク若しくはその近傍に形成させた高
速通路側に偏向させることによって、塵埃を含む冷却空
気を用いてもタービンブレードを支障なく冷却する技術
を開発した。
き加工した金属板製の反射板（シート）を配置して、冷
却空気中に含まれる塵埃をブレードに形成した高速通路
又はタービンデイスク若しくはその近傍に形成させた高
速通路側に偏向させることによって、塵埃を含む冷却空
気を用いてもタービンブレードを支障なく冷却する技術
を開発した。
そこで、本発明の目的は、タービンブレードに冷却空
気中に混入した塵埃を偏向する手段を設けて、塵埃を冷
却空気から分離して、所定の通路を通ってブレード先端
に形成させたホールから排出するようにしたタービンブ
レードの冷却装置を提供することにある。
気中に混入した塵埃を偏向する手段を設けて、塵埃を冷
却空気から分離して、所定の通路を通ってブレード先端
に形成させたホールから排出するようにしたタービンブ
レードの冷却装置を提供することにある。
上記及び上記以外の目的を達成するために、本発明の
第一の構成によれば、 先端部（16）と、 付け根部（18）と、 上記先端部（16）と上記付け根部（18）の間に形成さ
れ、ブレードの羽根部を形成する壁手段と、を備え、さ
らに、 上記ブレード内に配設され、翼幅方向に延在する複数
の通路（26a,28a,30a）を形成し、上記壁に形成された
孔を通して上記ガスタービンエンジンのガス流路へと上
記ブレードを通して冷却空気を吐出させている複数のリ
ブと、 上記孔が塵埃で閉塞されるのを防止するべく、上記冷
却空気に含まれうる最大の塵埃粒子の寸法とされ、か
つ、上記先端部（16）に形成されたホール（48）及び少
なくとも１つの翼幅方向直線通路（36）から構成される
手段と、を有しており、 上記付け根部（18）における上記リブの少なくとも一
つは、塵埃を含んだ上記冷却空気を上記翼幅方向直線通
路（36）へと向かわせていると共に、塵埃を含んだ上記
冷却空気が上記複数の通路（26a,28a,30a,36）のうち、
上記翼幅方向直線通路（36）とは別の通路（26a,28a,30
a）に導入されるのを防止するため上記複数の通路に対
して角度を付けて配設されたバッフル形状部分を形成し
ていることを特徴とするガスタービンエンジン用内部冷
却ブレードが提供される。
第一の構成によれば、 先端部（16）と、 付け根部（18）と、 上記先端部（16）と上記付け根部（18）の間に形成さ
れ、ブレードの羽根部を形成する壁手段と、を備え、さ
らに、 上記ブレード内に配設され、翼幅方向に延在する複数
の通路（26a,28a,30a）を形成し、上記壁に形成された
孔を通して上記ガスタービンエンジンのガス流路へと上
記ブレードを通して冷却空気を吐出させている複数のリ
ブと、 上記孔が塵埃で閉塞されるのを防止するべく、上記冷
却空気に含まれうる最大の塵埃粒子の寸法とされ、か
つ、上記先端部（16）に形成されたホール（48）及び少
なくとも１つの翼幅方向直線通路（36）から構成される
手段と、を有しており、 上記付け根部（18）における上記リブの少なくとも一
つは、塵埃を含んだ上記冷却空気を上記翼幅方向直線通
路（36）へと向かわせていると共に、塵埃を含んだ上記
冷却空気が上記複数の通路（26a,28a,30a,36）のうち、
上記翼幅方向直線通路（36）とは別の通路（26a,28a,30
a）に導入されるのを防止するため上記複数の通路に対
して角度を付けて配設されたバッフル形状部分を形成し
ていることを特徴とするガスタービンエンジン用内部冷
却ブレードが提供される。
また、本発明の第二の構成によれば、 ガスタービンエンジン用のタービンデイスクに支持さ
れ、該タービンデイスクの凹部に取り付けられる付け根
部（18）と、 先端部（16）と、 上記付け根部（18）と上記先端部（16）の間に延び、
ブレードの羽根部を構成する壁手段と、を備え、さら
に、 上記ブレードの内側に形成され、上記翼内部へと冷却
空気を通し、かつ、上記壁手段に形成された孔を通して
上記ガスタービンエンジンのガス通路内へと上記冷却空
気を吐出させるための開口部を備えた手段と、 上記孔が塵埃で閉塞しないよう冷却空気を偏向させる
ため、打ち抜き加工により突出した部分が形成され、概
ね長方形の金属シートから構成された手段（52）と、 上記ブレード付け根部（18）に上記金属シートを取り
付け、上記開口部に向いた角度付形状部を備えた上記冷
却空気偏向手段（52）を、上記開口部と互いに重なり合
うようにして配設する手段と、 上記付け根部（18）と上記ロータディスクの間に形成
された上記凹部内に冷却空気を通じ、上記ロータディス
クの外部へと上記冷却空気の一部を吐出させ、かつ、上
記開口部へと迂回させるべく、上記ロータディスクに形
成された内部通路部が設けられた手段と、を有してい
て、 上記冷却空気偏向手段（52）は、吐出させる空気流に
向けて上記塵埃を偏向させていると共に、上記冷却空気
偏向手段（52）の上記角度付形状部（50）が、塵埃含有
量の低い空気を上記開口部へと導入するようになってい
ることを特徴とする内部冷却ブレードが提供される。
れ、該タービンデイスクの凹部に取り付けられる付け根
部（18）と、 先端部（16）と、 上記付け根部（18）と上記先端部（16）の間に延び、
ブレードの羽根部を構成する壁手段と、を備え、さら
に、 上記ブレードの内側に形成され、上記翼内部へと冷却
空気を通し、かつ、上記壁手段に形成された孔を通して
上記ガスタービンエンジンのガス通路内へと上記冷却空
気を吐出させるための開口部を備えた手段と、 上記孔が塵埃で閉塞しないよう冷却空気を偏向させる
ため、打ち抜き加工により突出した部分が形成され、概
ね長方形の金属シートから構成された手段（52）と、 上記ブレード付け根部（18）に上記金属シートを取り
付け、上記開口部に向いた角度付形状部を備えた上記冷
却空気偏向手段（52）を、上記開口部と互いに重なり合
うようにして配設する手段と、 上記付け根部（18）と上記ロータディスクの間に形成
された上記凹部内に冷却空気を通じ、上記ロータディス
クの外部へと上記冷却空気の一部を吐出させ、かつ、上
記開口部へと迂回させるべく、上記ロータディスクに形
成された内部通路部が設けられた手段と、を有してい
て、 上記冷却空気偏向手段（52）は、吐出させる空気流に
向けて上記塵埃を偏向させていると共に、上記冷却空気
偏向手段（52）の上記角度付形状部（50）が、塵埃含有
量の低い空気を上記開口部へと導入するようになってい
ることを特徴とする内部冷却ブレードが提供される。
なお、本発明の第一の構成では、上記付け根部（18）
には、上記複数の通路（26a,28a,30a）の開口部に向か
って所定角度を持ち、かつ、この開口部から離間した複
数のリブ（40,42,44）が設けられていて、上記複数のリ
ブ（40,42,44）の少なくとも一つは上記通路を構成する
壁の一部を構成するようにしていてもよい。
には、上記複数の通路（26a,28a,30a）の開口部に向か
って所定角度を持ち、かつ、この開口部から離間した複
数のリブ（40,42,44）が設けられていて、上記複数のリ
ブ（40,42,44）の少なくとも一つは上記通路を構成する
壁の一部を構成するようにしていてもよい。
また、本発明の第２の構成においては、上記ブレード
内には、複数の冷却空気通路（56,58,62,64）及び各冷
却空気通路に連通する上記開口部が形成されており、上
記金属シートを打ち抜き加工した上記冷却空気偏向手段
（52）は、各冷却空気通路の開口部に対して角度を持つ
ように、かつ、上記各開口部を覆うようにして設けられ
ていて、上記冷却空気に含まれる塵埃を上記冷却空気流
吐出部に向けるようにされていてもよい。
内には、複数の冷却空気通路（56,58,62,64）及び各冷
却空気通路に連通する上記開口部が形成されており、上
記金属シートを打ち抜き加工した上記冷却空気偏向手段
（52）は、各冷却空気通路の開口部に対して角度を持つ
ように、かつ、上記各開口部を覆うようにして設けられ
ていて、上記冷却空気に含まれる塵埃を上記冷却空気流
吐出部に向けるようにされていてもよい。
さらに、本発明の第三の構成によれば、 先端部（16）と、 付け根部（18）と、 上記先端部（16）と上記付け根部（18）の間に形成さ
れ、ブレードの羽根部を形成する壁手段と、を備え、さ
らに、 上記ブレード内に配設され、ブレードを通して翼幅方
向に延在する複数の曲がりくねった通路（62,64）を形
成し、上記壁手段に形成された孔を通して上記冷却空気
を上記ガスタービンエンジンのガス流路へと冷却空気を
上記ブレードを通して吐出させている複数のリブと、 上記ブレード内部に形成された上記付け根部（18）か
ら上記先端部（16）にまで延在し、その先端部（16）に
は上記冷却空気に含まれうる最大の塵埃粒子を放出させ
るような寸法とされたホール（60）が形成された冷却空
気を通じるための少なくとも１つの翼幅方向直線通路
（56,58）と、 開口部に対して角度を持つように金属シートに打ち抜
き成形された冷却空気偏向手段（52）を備えた金属シー
ト手段と、 上記金属シート手段を上記ブレードの付け根部（18）
に取り付け、上記冷却空気偏向手段（52）を上記曲がり
くねった複数の通路（62,64）の上記開口部に重なり合
うようにして配設する手段とを有し、 塵埃を含有した冷却空気を上記翼幅方向直線通路（5
6,58）に流すようになっていることを特徴とするガスタ
ービンエンジンのための内部冷却ブレード用塵埃除去装
置を提供することができる。
れ、ブレードの羽根部を形成する壁手段と、を備え、さ
らに、 上記ブレード内に配設され、ブレードを通して翼幅方
向に延在する複数の曲がりくねった通路（62,64）を形
成し、上記壁手段に形成された孔を通して上記冷却空気
を上記ガスタービンエンジンのガス流路へと冷却空気を
上記ブレードを通して吐出させている複数のリブと、 上記ブレード内部に形成された上記付け根部（18）か
ら上記先端部（16）にまで延在し、その先端部（16）に
は上記冷却空気に含まれうる最大の塵埃粒子を放出させ
るような寸法とされたホール（60）が形成された冷却空
気を通じるための少なくとも１つの翼幅方向直線通路
（56,58）と、 開口部に対して角度を持つように金属シートに打ち抜
き成形された冷却空気偏向手段（52）を備えた金属シー
ト手段と、 上記金属シート手段を上記ブレードの付け根部（18）
に取り付け、上記冷却空気偏向手段（52）を上記曲がり
くねった複数の通路（62,64）の上記開口部に重なり合
うようにして配設する手段とを有し、 塵埃を含有した冷却空気を上記翼幅方向直線通路（5
6,58）に流すようになっていることを特徴とするガスタ
ービンエンジンのための内部冷却ブレード用塵埃除去装
置を提供することができる。
実施例 以下に、本発明の好適実施例によるタービンブレード
の冷却装置を添付図面を参照しながら説明する。
の冷却装置を添付図面を参照しながら説明する。
第７図には、本発明が適用できる従来構成のタービン
ブレード羽根部の代表的な内部構造が示されており、こ
のブレード羽根部を縦断方向又はスパン方向に切断した
断面である。図示のように、タービンブレードの羽根部
10の内部は、複数のリブによって複数の通路に分割され
ている。ブレードは、前側エッジ12、後側エッジ14、先
端部16及び付け根部18とを有している。リブ20,22,24
は、翼幅方向に４つの通路26,28,30,32を分割形成して
いる。リブ20は、二股に別れていてリブ22とともに曲線
通路を形成している。各通路及び隔壁部は周知の形状及
び構成となっている。また、このブレードには周知の種
々の目的のため多数の孔が形成されている。
ブレード羽根部の代表的な内部構造が示されており、こ
のブレード羽根部を縦断方向又はスパン方向に切断した
断面である。図示のように、タービンブレードの羽根部
10の内部は、複数のリブによって複数の通路に分割され
ている。ブレードは、前側エッジ12、後側エッジ14、先
端部16及び付け根部18とを有している。リブ20,22,24
は、翼幅方向に４つの通路26,28,30,32を分割形成して
いる。リブ20は、二股に別れていてリブ22とともに曲線
通路を形成している。各通路及び隔壁部は周知の形状及
び構成となっている。また、このブレードには周知の種
々の目的のため多数の孔が形成されている。
上記のように、エンジンのコンプレッサからTOBIを通
って導入される冷却空気は、上記した複数の通路に流通
して、ブレードを冷却する。
って導入される冷却空気は、上記した複数の通路に流通
して、ブレードを冷却する。
第１図は、本発明の第一実施例として高性能の冷却装
置を備えたタービンブレードの羽根部を示す。本実施例
において、上記の第７図の構成と共通の構成部分は、ａ
を付した共通の参照符号を用いて示されている。第１図
において、通路26a,28a,及び30aに対して横断方向に配
設され、横断方向壁部40,42,44は、偏向部材として機能
しており、塵埃を含む冷却空気は、これらの横断方向壁
部40,42,44によって偏向され、後側エッジに隣接して形
成される通路36に向かって流れるようになっている。こ
の通路36は、図示のように一直線に形成されているとと
もに、付け根部の通路46において導入された空気が直接
流入するように構成されている。この通路36の先端部
は、塵埃排出用のホール48へと連通されおてり、冷却空
気に混入している塵埃は、この塵埃排出用ホール48を通
って、エンジンのガス流路に排出される。この目的のた
め、流路36の折れ曲がりを極力少なくして、塵埃を直接
塵埃排出用ホール48から排出するために必要な冷却空気
の流速を確保するようにされているのである。
置を備えたタービンブレードの羽根部を示す。本実施例
において、上記の第７図の構成と共通の構成部分は、ａ
を付した共通の参照符号を用いて示されている。第１図
において、通路26a,28a,及び30aに対して横断方向に配
設され、横断方向壁部40,42,44は、偏向部材として機能
しており、塵埃を含む冷却空気は、これらの横断方向壁
部40,42,44によって偏向され、後側エッジに隣接して形
成される通路36に向かって流れるようになっている。こ
の通路36は、図示のように一直線に形成されているとと
もに、付け根部の通路46において導入された空気が直接
流入するように構成されている。この通路36の先端部
は、塵埃排出用のホール48へと連通されおてり、冷却空
気に混入している塵埃は、この塵埃排出用ホール48を通
って、エンジンのガス流路に排出される。この目的のた
め、流路36の折れ曲がりを極力少なくして、塵埃を直接
塵埃排出用ホール48から排出するために必要な冷却空気
の流速を確保するようにされているのである。
この構成によれば、通路26a,28a,30aには、塵埃は殆
ど流入しない。また、塵埃の除去装置を直接ブレードに
設けるとともに、塵埃を冷却空気が高速で流れる通路に
向かって偏向させることによって、この種のタービンブ
レードに必要とされる多数のパージ孔を必要としない構
成とすることが可能となる。これによって、ブレードの
冷却のために大量の冷却空気を必要とし、また、パージ
孔に連通する通路に流通する冷却空気の流速が低くなる
ことで、塵埃の排出が妨げられたり、塵埃排出量が制限
されてしまうといった問題が解消される。
ど流入しない。また、塵埃の除去装置を直接ブレードに
設けるとともに、塵埃を冷却空気が高速で流れる通路に
向かって偏向させることによって、この種のタービンブ
レードに必要とされる多数のパージ孔を必要としない構
成とすることが可能となる。これによって、ブレードの
冷却のために大量の冷却空気を必要とし、また、パージ
孔に連通する通路に流通する冷却空気の流速が低くなる
ことで、塵埃の排出が妨げられたり、塵埃排出量が制限
されてしまうといった問題が解消される。
第２図は、本発明の第二実施例である高性能冷却装置
を備えたタービンブレードの構成を示すものである。本
実施例においても、上記第７図のブレードと共通の構成
部材には、同一の参照符号を付しているのでこれらに関
する詳細な説明は省略する。なお、本実施例において、
タービンブレードは、タービンデイスクに形成されてい
る凹部に嵌合させることで取り付けられており、冷却空
気は、タービンブレードの付け根部18と凹部の間に画成
された空隙を通じて導入されるようになっている。本実
施例の構成においては、前側エッジ12近傍に配設された
通路58と、後側エッジ14近傍に配設した通路56は、それ
ぞれ直線状通路に形成され、ブレードの先端部16に開口
した塵埃排出用ホール60に連通されている。
を備えたタービンブレードの構成を示すものである。本
実施例においても、上記第７図のブレードと共通の構成
部材には、同一の参照符号を付しているのでこれらに関
する詳細な説明は省略する。なお、本実施例において、
タービンブレードは、タービンデイスクに形成されてい
る凹部に嵌合させることで取り付けられており、冷却空
気は、タービンブレードの付け根部18と凹部の間に画成
された空隙を通じて導入されるようになっている。本実
施例の構成においては、前側エッジ12近傍に配設された
通路58と、後側エッジ14近傍に配設した通路56は、それ
ぞれ直線状通路に形成され、ブレードの先端部16に開口
した塵埃排出用ホール60に連通されている。
一方、通路62,64のブレード付け根部18に隣接した部
分には、詳細には図４で示す偏向部材50が設けられてい
る。この偏向部材50は、第４図に示すように、金属シー
トを打ち抜き加工して形成されており、リブ20,22,24の
付け根部側端部に、ハンダ付け、熔接等の方法で固定さ
れている。偏向部材50は、前側エッジ12寄りの部分から
後側エッジ14寄りの部分に向かって立ちあげられてお
り、第３図に示すように、保護する通路62,64の入り口
開口を覆うようになっている。この偏向部材50の大きさ
は、通常62,64の入り口開口の大きさに応じて決定する
ことができる。
分には、詳細には図４で示す偏向部材50が設けられてい
る。この偏向部材50は、第４図に示すように、金属シー
トを打ち抜き加工して形成されており、リブ20,22,24の
付け根部側端部に、ハンダ付け、熔接等の方法で固定さ
れている。偏向部材50は、前側エッジ12寄りの部分から
後側エッジ14寄りの部分に向かって立ちあげられてお
り、第３図に示すように、保護する通路62,64の入り口
開口を覆うようになっている。この偏向部材50の大きさ
は、通常62,64の入り口開口の大きさに応じて決定する
ことができる。
この構成によれば、塵埃を含む冷却空気は、偏向部材
50によって、通路58,56に向かって偏向され、これらの
通路58,56に流入する高速の冷却空気とともに、塵埃排
出用ホール60からエンジンのガス通路に排出される。従
って、塵埃をほとんど含まない冷却空気のみが通路62,6
4に流通することになる。
50によって、通路58,56に向かって偏向され、これらの
通路58,56に流入する高速の冷却空気とともに、塵埃排
出用ホール60からエンジンのガス通路に排出される。従
って、塵埃をほとんど含まない冷却空気のみが通路62,6
4に流通することになる。
第５図及び第６図は、本発明の上記した第二実施例の
変形例を示す。本実施例においては、上記第２図乃至第
４図に示した実施例に用いたと同様に、打ち抜き加工に
よって複数の偏向部76を形成した金属板を、全ての通路
のブレード付け根側端部開口を覆うようにして配設して
いる。この実施例において、偏向部76は、塵埃を含む冷
却空気をブレードの付け根部近傍の後側エッジ14に開口
する塵埃排出用ホール72に向かって偏向して、通路70を
通って塵埃排出用ホール72から排出させるようになって
いる。
変形例を示す。本実施例においては、上記第２図乃至第
４図に示した実施例に用いたと同様に、打ち抜き加工に
よって複数の偏向部76を形成した金属板を、全ての通路
のブレード付け根側端部開口を覆うようにして配設して
いる。この実施例において、偏向部76は、塵埃を含む冷
却空気をブレードの付け根部近傍の後側エッジ14に開口
する塵埃排出用ホール72に向かって偏向して、通路70を
通って塵埃排出用ホール72から排出させるようになって
いる。
効果 本発明は、上記のように構成したので、冷却空気中に
混入した塵埃を除去するために、特に塵埃分離装置、塵
埃除去装置を必要とせず、しかも効果的に塵埃の除去を
可能とすることを可能とする。
混入した塵埃を除去するために、特に塵埃分離装置、塵
埃除去装置を必要とせず、しかも効果的に塵埃の除去を
可能とすることを可能とする。
なお、本発明は、上記した好適実施例の構成に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲に記載した、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で実施されるいかなる構成をも
包含するものである。
れるものではなく、特許請求の範囲に記載した、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で実施されるいかなる構成をも
包含するものである。
第１図は、本発明の第一実施例によるタービンブレード
の冷却装置の断面図、 第２図は、本発明の第二実施例によるタービンブレード
の冷却装置の断面図、 第３図は、第二実施例に用いる偏向部材の取り付け状態
を示す拡大断面図、 第４図は、第二実施例の冷却装置に用いる偏向部材を設
けた金属板の斜視図、 第５図は、第二実施例による冷却装置の変形例示す断面
図、 第６図は、第５図の変形例に用いる偏向部材を形成した
金属板の斜視図、 第７図は、本発明による冷却装置を適用可能なタービン
ブレードの構成を示す断面図、である。 26a,28a,30a,36は冷却空気通路、40,42,44は横断方向壁
部、48,60,72は塵埃排出用ホール、56,58,62,64は冷却
空気通路、50は偏向部材、70は冷却空気通路、76は偏向
部材である。
の冷却装置の断面図、 第２図は、本発明の第二実施例によるタービンブレード
の冷却装置の断面図、 第３図は、第二実施例に用いる偏向部材の取り付け状態
を示す拡大断面図、 第４図は、第二実施例の冷却装置に用いる偏向部材を設
けた金属板の斜視図、 第５図は、第二実施例による冷却装置の変形例示す断面
図、 第６図は、第５図の変形例に用いる偏向部材を形成した
金属板の斜視図、 第７図は、本発明による冷却装置を適用可能なタービン
ブレードの構成を示す断面図、である。 26a,28a,30a,36は冷却空気通路、40,42,44は横断方向壁
部、48,60,72は塵埃排出用ホール、56,58,62,64は冷却
空気通路、50は偏向部材、70は冷却空気通路、76は偏向
部材である。
フロントページの続き (72)発明者 ウエスリー デイ．ブラウン アメリカ合衆国，フロリダ，ジュピタ ー，セット エヌ サン プレイス 5937 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 5/18
Claims (7)
- 【請求項１】先端部（16）と、 付け根部（18）と、 前記先端部（16）と前記付け根部（18）の間に形成さ
れ、ブレードの羽根部を形成する壁手段と、を備え、さ
らに、 前記ブレード内に配設され、翼幅方向に延在する複数の
通路（26a,28a,30a,36）を形成し、前記壁に形成された
孔を通して前記ガスタービンエンジンのガス流路へと前
記ブレードを通して冷却空気を吐出させている複数のリ
ブと、 前記孔が塵埃で閉塞されるのを防止するべく、前記冷却
空気に含まれうる最大の塵埃粒子の寸法とされ、かつ、
前記先端部（16）に形成されたホール（48）及び少なく
とも１つの翼幅方向直線通路（36）から構成される手段
と、を有しており、 前記付け根部（18）における前記リブの少なくとも一つ
は、塵埃を含んだ前記冷却空気を前記翼幅方向直線通路
（36）へと向かわせていると共に、塵埃を含んだ前記冷
却空気が前記複数の通路のうち前記翼幅方向直線通路
（36）とは別の通路（26a,28a,30a）に導入されるのを
防止するため前記複数の通路に対して角度を付けて配設
されたバッフル形状部分を形成していることを特徴とす
るガスタービンエンジン用内部冷却ブレード。 - 【請求項２】ガスタービンエンジン用のタービンデイス
クに支持され、該タービンデイスクの凹部に取り付けら
れる付け根部（18）と、 先端部（16）と、 前記付け根部（18）と前記先端部（16）の間に延び、ブ
レードの羽根部を構成する壁手段と、を備え、さらに、 前記ブレードの内側に形成され、前記翼内部へと冷却空
気を通し、かつ、前記壁手段に形成された孔を通して前
記ガスタービンエンジンのガス通路内へと前記冷却空気
を吐出させるための開口部を備えた手段と、 前記孔が塵埃で閉塞しないよう冷却空気を偏向させるた
め、打ち抜き加工により突出した部分が形成され、概ね
長方形の金属シートから構成された手段（52）と、 前記ブレード付け根部（18）に前記金属シートを取り付
け、前記開口部に向いた角度付形状部を備えた前記冷却
空気偏向手段（52）を、前記開口部と互いに重なり合う
ようにして配設する手段と、 前記付け根部（18）と前記ロータディスクの間に形成さ
れた前記凹部内に冷却空気を通じ、前記ロータディスク
の外部へと前記冷却空気の一部を吐出させ、かつ、前記
開口部へと迂回させるべく前記ロータディスクに形成さ
れた内部通路部が設けられた手段と、を有していて、 前記冷却空気偏向手段（52）は、吐出させる空気流に向
けて前記塵埃を偏向させていると共に、前記冷却空気偏
向手段（52）の前記角度付形状部（50）が、塵埃含有量
の低い空気を前記開口部へと導入するようになっている
ことを特徴とする内部冷却ブレード。 - 【請求項３】前記付け根部（18）には、前記複数の通路
（26a,28a,30a）の開口部に向かって所定角度を持ち、
かつ、この開口部から離間した複数のリブ（40,42,44）
が設けられていて、前記複数のリブ（40,42,44）の少な
くとも一つは前記通路を構成する壁の一部を構成するこ
とを特徴とする請求項第１項記載の内部冷却ブレード。 - 【請求項４】前記ブレード内には、複数の冷却空気通路
（56,58,62,64）及び各冷却空気通路に連通する前記開
口部が形成されており、前記金属シートを打ち抜き加工
した前記冷却空気偏向手段（52）は、各冷却空気通路の
開口部に対して角度を持つように、かつ、前記各開口部
を覆うようにして設けられていて、前記冷却空気に含ま
れる塵埃を前記冷却空気流吐出部に向けていることを特
徴とする請求項第２項記載の内部冷却ブレード。 - 【請求項５】先端部（16）と、 付け根部（18）と、 前記先端部（16）と前記付け根部（18）の間に形成さ
れ、ブレードの羽根部を形成する壁手段と、を備え、さ
らに、 前記ブレード内に配設され、ブレードを通して翼幅方向
に延在する複数の曲がりくねった通路（62,64）を形成
し、前記壁手段に形成された孔を通して前記冷却空気を
前記ガスタービンエンジンのガス流路へと冷却空気を前
記ブレードを通して吐出させている複数のリブと、 前記ブレード内部に形成され前記付け根部（18）から前
記先端部（16）にまで延在し、その先端部（16）には前
記冷却空気に含まれうる最大の塵埃粒子を放出させるよ
うな寸法とされたホール（60）が形成された冷却空気を
通じるための少なくとも１つの翼幅方向直線通路（56,5
8）と、 開口部に対して角度を持つように金属シートに打ち抜き
成形された冷却空気偏向手段（52）を備えた金属シート
手段と、 前記金属シート手段を前記ブレードの付け根部（18）に
取り付け、前記冷却空気偏向手段（52）を前記曲がりく
ねった複数の通路（62,64）の前記開口部に重なり合う
ようにして配設する手段と、を有し、 塵埃を含有した冷却空気を前記翼幅方向直線通路（56,5
8）に流すようになっていることを特徴とするガスター
ビンエンジンのための内部冷却ブレード用塵埃除去装
置。 - 【請求項６】前記ブレードは、タービンブレードである
ことを特徴とする請求項第１項〜第４項記載のガスター
ビンエンジン用内部冷却ブレード。 - 【請求項７】前記ブレードは、タービンブレードである
ことを特徴とする請求項５項記載の塵埃除去装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/185,227 US4820122A (en) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Dirt removal means for air cooled blades |
| US07/185,226 US4820123A (en) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Dirt removal means for air cooled blades |
| US185,227 | 1988-04-25 | ||
| US185,226 | 1988-04-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0223202A JPH0223202A (ja) | 1990-01-25 |
| JP2877345B2 true JP2877345B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=26880935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1105727A Expired - Fee Related JP2877345B2 (ja) | 1988-04-25 | 1989-04-25 | 内部冷却タービンブレード及び内部冷却タービンブレード用塵埃除去装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0340149B1 (ja) |
| JP (1) | JP2877345B2 (ja) |
| DE (1) | DE68906594T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210114150A (ko) * | 2020-03-10 | 2021-09-23 | 두산중공업 주식회사 | 터빈기관용 터빈 날개의 내부 냉각구조 |
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