JP3396360B2 - ガスタービン冷却動翼 - Google Patents

ガスタービン冷却動翼

Info

Publication number
JP3396360B2
JP3396360B2 JP00386196A JP386196A JP3396360B2 JP 3396360 B2 JP3396360 B2 JP 3396360B2 JP 00386196 A JP00386196 A JP 00386196A JP 386196 A JP386196 A JP 386196A JP 3396360 B2 JP3396360 B2 JP 3396360B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbulator
cooling
blade
gas turbine
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP00386196A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09195703A (ja
Inventor
賢一郎 武石
陽一郎 入谷
正昭 松浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP00386196A priority Critical patent/JP3396360B2/ja
Publication of JPH09195703A publication Critical patent/JPH09195703A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3396360B2 publication Critical patent/JP3396360B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、外周を流れる高温
ガスに曝され、高温になるガスタービン動翼の内部に冷
却通路を穿設し、この冷却通路に導入され、通過する圧
縮空気等の冷却媒体により、ガスタービン動翼を内方か
ら冷却するようにしたガスタービン冷却動翼に関する。 【0002】 【従来の技術】ロータの外周に植設され、約1000℃
にもなる高温ガス中で作動するガスタービン動翼は、高
温化による強度低下を防止するため、その内部に翼根部
より翼端部の方向、いわゆる翼幅方向に、冷却通路を穿
設し、ロータの内部に穿設した流体通路を介して、外部
から取入れた高圧の冷却空気を、この冷却通路に導入
し、内部から冷却することが行われている。 【0003】図2は、このような、内部に冷却通路を設
けた従来のガスタービン動翼を示す図である。図2
(a)の横断面図に示すように、動翼1の内部には、翼
幅方向に3列の冷却通路2が、それぞれ連通して設けら
れている。図示しない、動翼1を外周に植設するロータ
の内部に穿設した流体通路から、動翼1の翼根部の冷却
通路2に導入された冷却空気3は、翼端部方向へ流れ、
翼端部で180°旋回して翼根部方向へ流れ、翼根部で
再び180°旋回して翼端部方向へ流れ、翼端部に設け
た開口4から動翼1の外周縁を流れる高温ガス5中へ流
出する。この冷却通路2を流れる冷却空気3と熱交換す
ることによって、動翼1は冷却され、高温化による強度
低下が防止でき、強度を維持できる。 【0004】また、冷却通路2には、冷却空気3の流れ
る方向と直交させて、直交タービュレータ6が冷却通路
2の幅全体に突設されている。この直交タービュレータ
6は、図2(b)に示すように、直交タービュレータ6
の後方に生じるはく離渦7で、冷却空気3の流れに攪乱
を生じさせて、冷却通路2を流れる冷却空気3の熱伝達
率を向上させるためのものであり、冷却通路2面に沿っ
て流れる冷却空気3の境界層の厚さより上端が高くなる
ように、冷却通路2面から突設されている。 【0005】また、図3は従来のガスタービン動翼の他
の例を示す図である。この例では、図3(a)の横断面
図に示すように、動翼1の冷却通路2に、冷却空気3の
流れ方向から傾斜させた斜めタービュレータ8を冷却通
路2の幅全体に突設している。この斜めタービュレータ
8を用いて、図3(b)に示すように、前述した直交タ
ービュレータ6と同様、斜めタービュレータ8の後方に
生じるはく離渦7で、冷却空気3の流れに攪乱を生じさ
せて、冷却通路2を流れる冷却空気3の熱伝達率を向上
させるとともに、更に、冷却空気3の流れ方向から傾け
て配置することにより、斜めタービュレータ8に沿って
2次流れ9が発生し、熱伝達率をさらに向上させること
ができるようにしたものである。 【0006】このように、冷却通路2に設けるタービュ
レータは、初期には、図2に示す直交タービュレータ6
が用いられ、通過する冷却空気に乱流を発生させ、この
流れの遷移により、熱伝達を大きくするだけであったも
のが、最近の高温ガスタービンでは、図3に示す斜めタ
ービュレータ8が用いられ、冷却空気3の流れを乱流に
遷移させ、熱伝達率を大きくすることに加え、2次流れ
9を生じさせることにより、直交タービュレータより、
さらに熱伝達率は大きくするようにしている。 【0007】しかしながら、この斜めタービュレータ8
に沿って流れる2次流れ9、すなわち、冷却空気3と交
叉する方向に流れる2次流れは、平滑な面に沿って流れ
るだけであり、平滑な面に沿って流れる流れに循環が生
じないために、冷却通路3面との熱交換がさほどでな
く、熱伝達率の飛躍的な向上は望めないという不具合が
あった。すなわち、冷却空気3と交叉する2次流れは、
流速自体が小さく、層流状態に容易に遷移するため、冷
却通路3面との熱交換が少なく、2次流れによる熱伝達
率の向上はさほどでなく、折角の2次流れの発生に拘わ
らず、熱伝達率の向上への寄与が多く望めないという不
具合があった。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のガス
タービン冷却動翼の不具合を解消するため、動翼の内部
に穿設した冷却通路に、冷却空気の流れの方向と交叉す
る方向に流れる2次流れを、乱流状態に強制的に遷移さ
せて、冷却通路面との熱交換量を大きくして、熱伝達率
を、斜めタービュレータの熱伝達率より、更に高めるこ
とのできるガスタービン冷却動翼を提供することを課題
とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】このため、本発明のガス
タービン冷却動翼は、次の手段とした。ガスタービン動
翼の内部を翼幅方向に穿設された、冷却通路を流れる冷
却空気の流れの方向と交叉する方向に複数列配置され、
冷却通路面から突出されて設けられた、タービュレータ
の配設方向に対し、所定の角度をなし、さらに、隣接し
て設けられたタービュレータの間に配置され、タービュ
レータの冷却通路面からの突出量より小さい背高にされ
た補助タービュレータを設けた。 【0010】なお、タービュレータは、冷却通路を交叉
する方向に設けるが、冷却通路を流れる冷却空気の流れ
の方向とは直交させず、傾斜させて設けることが望まし
く、また、補助タービュレータを配列する方向は、この
タービュレータの配列方向と直交する方向に設けること
が望ましい。また、補助タービュレータの背高、すなわ
ち冷却通路面からの突出量は、補助タービュレータによ
り、冷却通路を流れる冷却空気が整流されることなく、
タービュレータによる2次流れが充分発生できるように
するため、タービュレータの背高より小さくするととも
に、補助タービュレータの後流側にも2次流れのはく離
渦が発生できる程度の大きさに設定することが望まし
い。 【0011】本発明のガスタービン冷却動翼は、上述の
手段により、冷却通路に交叉させて設けたタービュレー
タ、特に、冷却通路の方向に対して傾斜させた斜めター
ビュレータを設けることによって、隣接したタービュレ
ータの間には、2次流れが生じるとともに、この2次流
れは、隣接するタービュレータの間に設けた補助タービ
ュレータによって、補助タービュレータ後方にはく離渦
が生じ、攪乱が生じ、乱流に強制的に遷移させることが
できる。 【0012】これにより、2次流れによる熱伝達率、す
なわち、冷却通路面を流れる冷却空気の冷却効果が飛躍
的に向上する。従来のタービュレータ、例えば斜めター
ビュレータでは、斜めタービュレータ後方のはく離渦に
よる攪乱、及び斜めタービュレータに沿った2次流れで
熱伝達率が向上するだけであるのに対して、本発明で
は、更に、補助タービュレータ後方のはく離渦による攪
乱が新たに追加され、従来の斜めタービュレータの熱伝
達率より、更に熱伝達率が向上する冷却空気の流れとす
ることができる。 【0013】また、補助タービュレータの背高をタービ
ュレータの背高より小さくしたことにより、補助タービ
ュレータにより冷却空気が整流されることがなく、ター
ビュレータ後方に充分はくり渦を発生できるとともに、
タービュレータによる2次流れの発生は、従来通り十分
確保できる。 【0014】 【発明の実施の形態】以下、本発明のガスタービン冷却
動翼の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。図1
は本発明のガスタービン冷却動翼の実施の第1形態を示
す図で、図1(a)は横断面図、図1(b)は図1
(a)の矢視A−Aにおける断面図、図1(c)は図1
(a)の矢視B−Bにおける断面図である。なお、図に
おいて図2、図3に示す符番と同一符番のものは、同
一、若しくは類似の部材につき、説明は省略する。 【0015】図に示すように、高温ガス5の流れの中で
作動する動翼1の内部には、冷却通路2が翼幅方向に設
けられており、この冷却通路2に、ロータ内部に設けた
流体通路から導入した冷却空気3を通過させ、動翼1を
内部から冷却するようにしている。この動翼1の内部
に、互いに連通して設けた3列の冷却通路2には、冷却
空気3の流れの方向と傾斜させた、複数の斜めタービュ
レータ8が流れの方向に等ピッチに配置され、冷却通路
2の全幅にわたり設けられている。 【0016】冷却通路2を流れる冷却空気3は、図1
(b)に示すように、この斜めタービュレータ8が冷却
通路2の内壁面より高さhだけ突出され、しかも冷却空
気3の流れ方向、すなわち冷却通路の設置方向と傾斜さ
せて設けられているので、斜めタービュレータ8の後流
側には、はく離渦7を発生するとともに、図1(a)に
示すように、冷却空気3の流れの方向と交叉する方向に
流れる2次流れ9が発生する。 【0017】また、冷却空気3の流れの方向に、等ピッ
チに配置された斜めタービュレータ8の間には、隣接す
る斜めタービュレータ8のそれぞれに直交させて、両端
を斜めタービュレータ8の側部に連結された、補助ター
ビュレータ11が設けられている。この補助タービュレ
ータ11は、その高さh′が斜めタービュレータ8の背
高hより小さくされるとともに、隣接する斜めタービュ
レータ8の間に2列づつ設けられている。 【0018】この補助タービュレータ11を設けたこと
により、斜めタービュレータ8の設置により発生した、
冷却通路2と交叉する方向に流れる2次流れ9にも、図
1(c)に示すように、補助タービュレータ11の後流
側にはく離渦10が発生し、2次流れ9も乱流状態に遷
移する。このように、斜めタービュレータ8によるはく
離7の発生とともに、補助タービュレータ11によるは
く離渦10の発生により、冷却通路2を流れる冷却空気
3は、冷却通路2の方向、交叉する方向の流れとともに
乱流状態となり、外周を流れる高温ガス5によって加熱
された動翼1の内部に設けた冷却通路面との熱交換量が
大きくなり、動翼1を内部から効率良く冷却し、動翼1
の高温化を防止し、構造強度を保持することができる。 【0019】また、補助タービュレータ11の背高h′
を斜めタービュレータ8の背高hより小さくしたので、
斜めタービュレータ8による2次流れ9の発生が阻害さ
れることがなく、従来通り2次流れ9の発生による冷却
効果は維持されるとともに、斜めタービュレータ8の後
方のはくり渦の発生が阻害されることなく、このはくり
渦の発生による冷却効果の向上も維持される。 【0020】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビン冷却動翼によれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り、動翼の冷却通路を通過する冷却空気の熱伝達率が、
従来使用されている斜めタービュレータを設けただけの
ものより更に向上する。 【0021】このために、動翼の内部冷却性能が向上
し、ガスタービン動翼材料の耐熱温度が同じであれば、
より高温ガス温度を高めることができ、これによりガス
タービンの熱効率を向上させることができる。また、高
温ガスの温度、およびガスタービン動翼の材料の耐熱温
度が同じであれば、冷却通路に流す冷却空気の流量を少
なくでき、これにより、同様にガスタービンの熱効率を
向上させることができる。 【0022】このように、本発明のガスタービン冷却動
翼は、ガスタービンの熱効率の向上に寄与できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のガスタービン冷却動翼の実施の第1形
態を示す図で、図1(a)は横断面図、図1(b)は図
1(a)に示す矢視A−Aにおける断面図、図1(c)
は図1(a)に示す矢視B−Bにおける断面図、 【図2】従来のガスタービン冷却動翼の1例を示す図
で、図2(a)は横断面図、図2(b)は図2(a)に
示す矢視A−Aにおける断面図、 【図3】従来のガスタービン冷却動翼の他の例を示す図
で、図3(a)は横断面図、図3(b)は図3(a)に
示す矢視A−Aにおける断面図である。 【符号の説明】 1 動翼 2 冷却通路 3 冷却空気 4 開口 5 高温ガス 6 直交タービュレータ 7 はく離渦 8 斜めタービュレータ 9 2次流れ 10 はく離渦 11 補助タービュレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−293203(JP,A) 特開 平5−10101(JP,A) 特開 昭60−101202(JP,A) 特開 平5−179902(JP,A) 特開 平4−103802(JP,A) 特開 平7−19003(JP,A) 特開 平7−119404(JP,A) 特開 平2−223602(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01D 5/18

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ガスタービン動翼の内部を翼幅方向に穿
    設された、冷却通路と交叉する方向にタービュレータを
    複数列配設し、前記冷却通路を通過させる流体で冷却を
    行うようにしたガスタービン冷却動翼において、前記タ
    ービュレータの配設方向と所定の角度をなして、隣接す
    る前記タービュレータの間に配設され、前記タービュレ
    ータの背高より小さい背高にされた補助タービュレータ
    を設けたことを特徴とするガスタービン冷却動翼。
JP00386196A 1996-01-12 1996-01-12 ガスタービン冷却動翼 Expired - Lifetime JP3396360B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00386196A JP3396360B2 (ja) 1996-01-12 1996-01-12 ガスタービン冷却動翼

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00386196A JP3396360B2 (ja) 1996-01-12 1996-01-12 ガスタービン冷却動翼

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09195703A JPH09195703A (ja) 1997-07-29
JP3396360B2 true JP3396360B2 (ja) 2003-04-14

Family

ID=11568987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP00386196A Expired - Lifetime JP3396360B2 (ja) 1996-01-12 1996-01-12 ガスタービン冷却動翼

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3396360B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6132169A (en) * 1998-12-18 2000-10-17 General Electric Company Turbine airfoil and methods for airfoil cooling
US6399217B1 (en) * 1999-12-20 2002-06-04 General Electric Company Article surface with metal wires and method for making
WO2001071164A1 (de) * 2000-03-22 2001-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Versteifungs- und kühlstruktur einer turbinenschaufel
EP1921269A1 (de) * 2006-11-09 2008-05-14 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel
US8556583B2 (en) 2007-08-30 2013-10-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Blade cooling structure of gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09195703A (ja) 1997-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3316405B2 (ja) ガスタービン冷却静翼
EP0955449B1 (en) Gas turbine blade
US4573865A (en) Multiple-impingement cooled structure
EP1870561B1 (en) Leading edge cooling of a gas turbine component using staggered turbulator strips
JP4063938B2 (ja) ガスタービンエンジンの動翼の冷却通路の乱流器構造
US8210812B2 (en) Advanced turbulator arrangements for microcircuits
US4515526A (en) Coolable airfoil for a rotary machine
JP3689114B2 (ja) 燃焼機のライナ装置
JP2000038901A (ja) 中空状エアロフォイル
EP1488078B1 (en) Impingement cooling of gas turbine blades or vanes
US6997675B2 (en) Turbulated hole configurations for turbine blades
JPH10238308A (ja) ガスタービン静翼
WO1998044241A1 (fr) Generateur de turbulences pour ailettes radiateurs de turbines a gaz
JP3396360B2 (ja) ガスタービン冷却動翼
JP2953842B2 (ja) タービン静翼
JPH10184310A (ja) ガスタービン静翼
JP3040660B2 (ja) ガスタービン動翼プラットフォームの冷却機構
JP2001107701A (ja) ガスタービン動翼
JPH11173105A (ja) ガスタービン動翼
JPS603404A (ja) ガスタ−ビン冷却翼
JPH0463901A (ja) ガスタービン冷却翼
JP3285795B2 (ja) 蒸気冷却静翼
JP3233752B2 (ja) ガスタービンの空冷翼
JP3592744B2 (ja) ガスタービン空冷翼
JPS6143927Y2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080207

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090207

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100207

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110207

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110207

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120207

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120207

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130207

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140207

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term