JP3502133B2 - ガスタービン及びその動翼 - Google Patents
ガスタービン及びその動翼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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
- F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
- F05D2240/81—Cooled platforms
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン及びガスタ
ービンに用いられる動翼の改良に係り、特に動翼部とダ
ブテール部との間にシャンク部が形成されており、そし
てその内部に冷却媒体供給路を備えている動翼およびガ
スタービンに関するものである。
ービンに用いられる動翼の改良に係り、特に動翼部とダ
ブテール部との間にシャンク部が形成されており、そし
てその内部に冷却媒体供給路を備えている動翼およびガ
スタービンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば発電装置などに採用されて
いるガスタービンは、一軸上にタービンと圧縮機とが配
置され、この圧縮機により圧縮された高圧力の空気を酸
化剤として燃焼器内で燃料を燃焼させ、発生した高温高
圧ガスによりタービンを駆動するように形成されてい
る。そして、タービン軸に結合された発電機により発電
するように形成されている。すなわち機械的なエネルギ
ーを電力エネルギーに変換するようになされている。
いるガスタービンは、一軸上にタービンと圧縮機とが配
置され、この圧縮機により圧縮された高圧力の空気を酸
化剤として燃焼器内で燃料を燃焼させ、発生した高温高
圧ガスによりタービンを駆動するように形成されてい
る。そして、タービン軸に結合された発電機により発電
するように形成されている。すなわち機械的なエネルギ
ーを電力エネルギーに変換するようになされている。
【０００３】消費された燃料に対して得られる電力エネ
ルギーは、当然のことながら出来るだけ多い方が望まし
く、このためにはガスタービンの性能向上が重要で、ま
すますその要求が高まってきている。
ルギーは、当然のことながら出来るだけ多い方が望まし
く、このためにはガスタービンの性能向上が重要で、ま
すますその要求が高まってきている。
【０００４】最近においては、ガスタービンの性能向上
を図る手段として作動ガスの高温高圧化が進められ、さ
らにガスタービン作動ガスの高温化を図かるとともに、
その高温排気ガスを利用した蒸気タービンシステムとの
コンバイドプラントによって、ガスタービンと蒸気ター
ビンとを含めた総合エネルギー変換効率向上を図るよう
にしたものも提案されている。
を図る手段として作動ガスの高温高圧化が進められ、さ
らにガスタービン作動ガスの高温化を図かるとともに、
その高温排気ガスを利用した蒸気タービンシステムとの
コンバイドプラントによって、ガスタービンと蒸気ター
ビンとを含めた総合エネルギー変換効率向上を図るよう
にしたものも提案されている。
【０００５】ガスタービン作動ガスの高温化は、その高
温部に用いられる使用材料によって制限されているのが
実情である。すなわちガス温度に起因する熱応力に耐え
得る材料能力によって制限されると云っても過言ではな
い。
温部に用いられる使用材料によって制限されているのが
実情である。すなわちガス温度に起因する熱応力に耐え
得る材料能力によって制限されると云っても過言ではな
い。
【０００６】したがって作動ガス温度の高温化に際して
は、材料の開発が最も重要となるが、しかしながら要望
に応じた材料が簡単に開発できるわけではなく、現在に
おいては最も高温燃焼ガスに曝されるであろう翼の耐用
温度を満足させるために、翼を中空構造とし、かかる中
空部に冷却媒体を供給し内部から翼を冷却する方法が一
般に採られている。
は、材料の開発が最も重要となるが、しかしながら要望
に応じた材料が簡単に開発できるわけではなく、現在に
おいては最も高温燃焼ガスに曝されるであろう翼の耐用
温度を満足させるために、翼を中空構造とし、かかる中
空部に冷却媒体を供給し内部から翼を冷却する方法が一
般に採られている。
【０００７】具体的には、タービン翼の内部に１つある
いはそれ以上の通路を形成させ、冷却媒体、すなわち冷
却空気を通過させることによって翼を内部から冷却し、
翼の温度下げるようにしている。
いはそれ以上の通路を形成させ、冷却媒体、すなわち冷
却空気を通過させることによって翼を内部から冷却し、
翼の温度下げるようにしている。
【０００８】また比較的低温部分、例えば回転ディスク
やケーシングなどでも冷却することによって使用部材の
高級化をさけ、コスト上昇を防いでいる。
やケーシングなどでも冷却することによって使用部材の
高級化をさけ、コスト上昇を防いでいる。
【０００９】これらの場合において重要なことは、ガス
タービンにおいてはこの冷却空気を圧縮機から抽気して
用いることが多く、したがって、冷却空気の多量の消費
はガスタービン効率の低下をきたすことになる。したが
って、より少ない空気量により効率良く冷却することが
必要となる。
タービンにおいてはこの冷却空気を圧縮機から抽気して
用いることが多く、したがって、冷却空気の多量の消費
はガスタービン効率の低下をきたすことになる。したが
って、より少ない空気量により効率良く冷却することが
必要となる。
【００１０】より高温のガスタービンを実現する為に
は、加工価格の上昇を抑えたうえで各部所の冷却性能を
改善し、供給する冷却空気量に対して冷却効果をさらに
良くすることが肝要である。
は、加工価格の上昇を抑えたうえで各部所の冷却性能を
改善し、供給する冷却空気量に対して冷却効果をさらに
良くすることが肝要である。
【００１１】なお、このガスタービンに関連するものと
しては、特開昭４９−１０４０１６号公報が挙げられ
る。
しては、特開昭４９−１０４０１６号公報が挙げられ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】これらの観点から従来
採用されているガスタービン動翼を見てみると、翼部本
体は比較的冷却効率の良い冷却構造が検討提案されてい
るものの、部分的には十分冷却出来ない部所がある。す
なわち例えばタービン動翼のプラットホームなどは少な
い量の冷却空気で冷却すること自体が難しく、充分な冷
却が出来ない嫌いがある。
採用されているガスタービン動翼を見てみると、翼部本
体は比較的冷却効率の良い冷却構造が検討提案されてい
るものの、部分的には十分冷却出来ない部所がある。す
なわち例えばタービン動翼のプラットホームなどは少な
い量の冷却空気で冷却すること自体が難しく、充分な冷
却が出来ない嫌いがある。
【００１３】すなわちこの点について図面を用いもう少
し詳しく説明すると、図７はその動翼（２１）を斜視図
で示したものであり、また図８はその断面を示したもの
である。
し詳しく説明すると、図７はその動翼（２１）を斜視図
で示したものであり、また図８はその断面を示したもの
である。
【００１４】図中２２が高温高圧のガスを直接受ける翼
部であり、この翼部はダブテール部２４により回転ディ
スクに保持されるわけであるが、この翼部とダブテール
部の間にはシャンク部２３およびタービン翼部の作動ガ
ス流路パスを形成するプラットホーム２５が設けられて
いる。
部であり、この翼部はダブテール部２４により回転ディ
スクに保持されるわけであるが、この翼部とダブテール
部の間にはシャンク部２３およびタービン翼部の作動ガ
ス流路パスを形成するプラットホーム２５が設けられて
いる。
【００１５】また２６、２６ａ、２６ｂはシャンク部２
３とプラットホーム２５ａ、２５ｂにかこまれた窪であ
る。
３とプラットホーム２５ａ、２５ｂにかこまれた窪であ
る。
【００１６】この窪２６、２６ａ、２６ｂはタービン回
転にともなう遠心力によりダブテール部２４にかかる応
力を低減することを目的にタービン重量を軽減するため
に設けられている。
転にともなう遠心力によりダブテール部２４にかかる応
力を低減することを目的にタービン重量を軽減するため
に設けられている。
【００１７】２７はダブテール部２４、シャンク部２３
に設けられた冷却空気供給孔（冷却媒体供給路）であ
り、２８は翼部２２内に設けられ、冷却空気供給孔２７
に連通した冷却媒体流通路である。
に設けられた冷却空気供給孔（冷却媒体供給路）であ
り、２８は翼部２２内に設けられ、冷却空気供給孔２７
に連通した冷却媒体流通路である。
【００１８】冷却媒体の流通経路は、図９に示されてい
る。すなわちこの図は、タービン部を中心としたガスタ
ービンの部分断面図で、複数のタービン動翼２１は回転
ディスク２９にそのダブテール部部２４で結合保持さ
れ、燃焼器５０の燃焼ガスにより駆動される。
る。すなわちこの図は、タービン部を中心としたガスタ
ービンの部分断面図で、複数のタービン動翼２１は回転
ディスク２９にそのダブテール部部２４で結合保持さ
れ、燃焼器５０の燃焼ガスにより駆動される。
【００１９】圧縮機３０より圧縮された高圧空気３１の
一部は抽気孔３２より抽気され、インジューサ３３より
回転ローター内の空洞３４に導かれ、さらにディスク２
９、２９ａの間からタービン側に供給されてシール空気
３７、冷却空気３８として利用される。
一部は抽気孔３２より抽気され、インジューサ３３より
回転ローター内の空洞３４に導かれ、さらにディスク２
９、２９ａの間からタービン側に供給されてシール空気
３７、冷却空気３８として利用される。
【００２０】シール空気３７の一部は、タービン回転体
とタービン静止体とのシール空気３７ａとして使用さ
れ、高温ガスが作動ガス流路より漏れ出ることを防止す
るとともにタービンディスク２９、ダブテール部部２
４、シャンク部２３を冷却する。
とタービン静止体とのシール空気３７ａとして使用さ
れ、高温ガスが作動ガス流路より漏れ出ることを防止す
るとともにタービンディスク２９、ダブテール部部２
４、シャンク部２３を冷却する。
【００２１】他の一部の空気３７ｂはタービンディスク
２９に組み込まれた隣合ったタービン翼シャンク部２３
の間よりシャンク部の窪み部２６、２６ａ、２６ｂ導か
れ、プラットホーム２５、２５ａ、２５ｂの下面を冷却
することによりプラットホームを所定の温度に保持する
とともに、隣合ったプラットホームの隙間よりガスパス
中に放出して高温ガスが漏れ出ることを防いでいる。
２９に組み込まれた隣合ったタービン翼シャンク部２３
の間よりシャンク部の窪み部２６、２６ａ、２６ｂ導か
れ、プラットホーム２５、２５ａ、２５ｂの下面を冷却
することによりプラットホームを所定の温度に保持する
とともに、隣合ったプラットホームの隙間よりガスパス
中に放出して高温ガスが漏れ出ることを防いでいる。
【００２２】タービン翼冷却空気３８は、ディスクに組
み込まれたタービン動翼２１の冷却空気供給孔２７より
冷却空気流４０として供給され、冷却空気流路（冷却媒
体流通路）２８を通過する際に高温燃焼ガスにさらされ
る翼部２２を冷却する。
み込まれたタービン動翼２１の冷却空気供給孔２７より
冷却空気流４０として供給され、冷却空気流路（冷却媒
体流通路）２８を通過する際に高温燃焼ガスにさらされ
る翼部２２を冷却する。
【００２３】翼部を冷却した後の空気は翼先端４１ある
いは翼後縁４２などに設けられている開口部（図示省
略）から翼外側のガス流中に放出される。
いは翼後縁４２などに設けられている開口部（図示省
略）から翼外側のガス流中に放出される。
【００２４】このように形成された従来のガスタービン
動翼では高温化に対し、特にプラットホームの冷却が十
分にできない欠点がある。すなわち、タービン動翼のプ
ラットホームの冷却にはシール空気３７ｂを利用してい
るが、プラットホームの構造的制約、すなわちタービン
回転に伴う遠心応力を軽減することとガスパス流路を形
成するためにプラットホームを薄板状にしなければなら
ないため冷却がしにくいと云うことである。特にタービ
ン翼腹側のプラットホーム２５ａは、翼形状が弓型形状
になるために突き出し幅が長く、冷却が難しいのであ
る。
動翼では高温化に対し、特にプラットホームの冷却が十
分にできない欠点がある。すなわち、タービン動翼のプ
ラットホームの冷却にはシール空気３７ｂを利用してい
るが、プラットホームの構造的制約、すなわちタービン
回転に伴う遠心応力を軽減することとガスパス流路を形
成するためにプラットホームを薄板状にしなければなら
ないため冷却がしにくいと云うことである。特にタービ
ン翼腹側のプラットホーム２５ａは、翼形状が弓型形状
になるために突き出し幅が長く、冷却が難しいのであ
る。
【００２５】ガスタービンの高温化に対してプラットホ
ームの冷却強化のためにシール空気量を増加する方法も
有るが、シール空気量の増加はガスタービン効率の低下
をきたし避ける必要がある。また図示説明を省略する
が、プラットホーム２５ａに翼冷却流路２８に通じる孔
を開けて冷却空気４０の一部を導き、プラットホームの
冷却強化冷却を図る方法も提案されているが製造コスト
の上昇を招き実用的ではない。
ームの冷却強化のためにシール空気量を増加する方法も
有るが、シール空気量の増加はガスタービン効率の低下
をきたし避ける必要がある。また図示説明を省略する
が、プラットホーム２５ａに翼冷却流路２８に通じる孔
を開けて冷却空気４０の一部を導き、プラットホームの
冷却強化冷却を図る方法も提案されているが製造コスト
の上昇を招き実用的ではない。
【００２６】このように翼部の冷却は難しく、またター
ビン翼の冷却空気には圧縮機からの抽気空気を使用する
ため、冷却空気消費量の増加はガスタービンとしての熱
効率を低下させる。
ビン翼の冷却空気には圧縮機からの抽気空気を使用する
ため、冷却空気消費量の増加はガスタービンとしての熱
効率を低下させる。
【００２７】したがってガスタービンの冷却には少ない
空気量で効率良く冷却することが肝要であるが、この従
来のガスタービン翼冷却構造ではさらなる作動ガス温度
の高温化に対して冷却空気量を増加させて対処する必要
があり、これではガスタービン熱効率の改善効果が小さ
くなる嫌いがあった。
空気量で効率良く冷却することが肝要であるが、この従
来のガスタービン翼冷却構造ではさらなる作動ガス温度
の高温化に対して冷却空気量を増加させて対処する必要
があり、これではガスタービン熱効率の改善効果が小さ
くなる嫌いがあった。
【００２８】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、特に冷却空気量を増大させること
なく構成簡単、かつ安価にして効果的に冷却することが
可能で、信頼性及び熱効率の高い高温ガスタービンおよ
びその動翼を提供するにある。
目的とするところは、特に冷却空気量を増大させること
なく構成簡単、かつ安価にして効果的に冷却することが
可能で、信頼性及び熱効率の高い高温ガスタービンおよ
びその動翼を提供するにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は動翼部
とダブテール部との間に冷却媒体供給路を有するシャン
ク部を備えているガスタービン動翼において、動翼のプ
ラットホームの側壁とシャンク部側壁との間に、プラッ
トホームとシャンク部とを熱的に結合する熱伝導手段を
設けるようになし所期の目的を達成するようにしたもの
である。
とダブテール部との間に冷却媒体供給路を有するシャン
ク部を備えているガスタービン動翼において、動翼のプ
ラットホームの側壁とシャンク部側壁との間に、プラッ
トホームとシャンク部とを熱的に結合する熱伝導手段を
設けるようになし所期の目的を達成するようにしたもの
である。
【００３０】
【作用】すなわちこのように形成された動翼であると、
ガスタービンの駆動により高温作動ガスからプラットホ
ームに入る熱は、この熱伝導手段を介してシャンク部に
伝わり、シャンク部内の冷却供給孔を流れる冷却空気に
放出され、特に冷却空気の量を増大させることなくプラ
ットホームの冷却が強化され、したがって構成簡単、か
つ安価にして効果的に冷却することが可能で、信頼性及
び熱効率の高い高温ガスタービンを得ることができるの
である。
ガスタービンの駆動により高温作動ガスからプラットホ
ームに入る熱は、この熱伝導手段を介してシャンク部に
伝わり、シャンク部内の冷却供給孔を流れる冷却空気に
放出され、特に冷却空気の量を増大させることなくプラ
ットホームの冷却が強化され、したがって構成簡単、か
つ安価にして効果的に冷却することが可能で、信頼性及
び熱効率の高い高温ガスタービンを得ることができるの
である。
【００３１】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図１は、そのガスタービン動翼を斜視図で
示したものであり、前述した従来のガスタービン動翼と
同一部品には同一符号を附したのでその詳細な説明は省
略する。
に説明する。図１は、そのガスタービン動翼を斜視図で
示したものであり、前述した従来のガスタービン動翼と
同一部品には同一符号を附したのでその詳細な説明は省
略する。
【００３２】大きく相違する点は、プラットホーム２５
の側壁とシャンク部２３の側壁との間に、プラットホー
ムとシャンク部とを熱的に結合する鍔２が設けられてい
ると云うことである。
の側壁とシャンク部２３の側壁との間に、プラットホー
ムとシャンク部とを熱的に結合する鍔２が設けられてい
ると云うことである。
【００３３】勿論、この鍔２は熱伝導の良好な材質にて
形成される。一般には翼材料自体熱伝導が良いので、翼
１と同一材質を用い翼１と一体構造にすると、製作上の
工数の低減となりまた強度的にも堅牢なものとなり望ま
しいであろう。
形成される。一般には翼材料自体熱伝導が良いので、翼
１と同一材質を用い翼１と一体構造にすると、製作上の
工数の低減となりまた強度的にも堅牢なものとなり望ま
しいであろう。
【００３４】また翼材料より熱伝導率のさらに良好な材
料により鍔２を構成すればプラットホームの冷却効果は
より助長される。
料により鍔２を構成すればプラットホームの冷却効果は
より助長される。
【００３５】なお、この動翼１のガスタービンとしての
使用方法は、従来と何ら変わるものでなく、またタービ
ンの冷却方法、それに冷却空気の供給方法なども従来の
ものと特に変わるものではない。
使用方法は、従来と何ら変わるものでなく、またタービ
ンの冷却方法、それに冷却空気の供給方法なども従来の
ものと特に変わるものではない。
【００３６】本発明の作用及び効果は、本発明構造によ
りガスタービンの駆動中必然的に生じる。すなわち、ガ
スタービンの駆動により高温作動ガス流からプラットホ
ーム２５、２５ａに入る熱は、その一部が鍔２、２ａ、
２ｂを伝導によりシャンク部２３に伝わり、さらにシャ
ンク部内の冷却供給孔２７ａ、２７ｂを流れるタービン
翼冷却空気４０に放出される。
りガスタービンの駆動中必然的に生じる。すなわち、ガ
スタービンの駆動により高温作動ガス流からプラットホ
ーム２５、２５ａに入る熱は、その一部が鍔２、２ａ、
２ｂを伝導によりシャンク部２３に伝わり、さらにシャ
ンク部内の冷却供給孔２７ａ、２７ｂを流れるタービン
翼冷却空気４０に放出される。
【００３７】また他の一部は鍔２、２ａ、２ｂの表面よ
りシール空気３７ｂに放出される。すなわち鍔２、２
ａ、２ｂによりプラットホーム２５ａの冷却が強化さ
れ、プラットホーム２５ａの温度上昇を防止することが
できる。
りシール空気３７ｂに放出される。すなわち鍔２、２
ａ、２ｂによりプラットホーム２５ａの冷却が強化さ
れ、プラットホーム２５ａの温度上昇を防止することが
できる。
【００３８】かかる本発明の効果を、計算により従来構
造と比較評価した。計算方法は、翼プラットホーム部と
シャンク部をモデル化し、境界条件を設定した差分法に
よる。翼プラットホーム近傍の形状は、プラットホーム
の厚み２ｍｍ突き出し長さ１５ｍｍ、翼部の肉厚み（翼
表面から冷却流路までの厚み）２ｍｍ、シャンク部部の
厚み（シャンク部窪からシャンク部内の冷却空気供給孔
までの厚み）３ｍｍとし、そのうえに本発明構造の場
合、鍔の形状はプラットホーム側に１３ｍｍシャンク部
側に２６ｍｍの厚み２ｍｍのほぼ三角形のプレートが、
１５ｍｍの間隔で２枚、翼と一体構造で設けられている
ものとした。
造と比較評価した。計算方法は、翼プラットホーム部と
シャンク部をモデル化し、境界条件を設定した差分法に
よる。翼プラットホーム近傍の形状は、プラットホーム
の厚み２ｍｍ突き出し長さ１５ｍｍ、翼部の肉厚み（翼
表面から冷却流路までの厚み）２ｍｍ、シャンク部部の
厚み（シャンク部窪からシャンク部内の冷却空気供給孔
までの厚み）３ｍｍとし、そのうえに本発明構造の場
合、鍔の形状はプラットホーム側に１３ｍｍシャンク部
側に２６ｍｍの厚み２ｍｍのほぼ三角形のプレートが、
１５ｍｍの間隔で２枚、翼と一体構造で設けられている
ものとした。
【００３９】熱的境界条件は、主流ガス側をガス温度１
１００℃、熱伝達率１０００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃、シャ
ンク部窪のシール空気側が空気温度３００℃、熱伝達率
３００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃、シャンク部内冷却空気流路
の空気側が温度３００℃、熱伝達率１５００ｋｃａｌ／
ｍ2ｈ℃とし、さらに翼材の熱伝導率を２０ｋｃａｌ／
ｍｈ℃とした。
１００℃、熱伝達率１０００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃、シャ
ンク部窪のシール空気側が空気温度３００℃、熱伝達率
３００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃、シャンク部内冷却空気流路
の空気側が温度３００℃、熱伝達率１５００ｋｃａｌ／
ｍ2ｈ℃とし、さらに翼材の熱伝導率を２０ｋｃａｌ／
ｍｈ℃とした。
【００４０】図５および図６は、従来のタービン動翼の
プラットホーム部（図８のＤ部分）の温度分布計算結果
を示す。その最高温度は、プラットホーム２５ａの先端
で約８２７℃であった。
プラットホーム部（図８のＤ部分）の温度分布計算結果
を示す。その最高温度は、プラットホーム２５ａの先端
で約８２７℃であった。
【００４１】図７は、本発明構造のプラットホーム部
（図２のＥ部分）の温度分布計算結果を示すものであ
る。その最高温度は、隣合った鍔２ａ、２ｂの中間に位
置するプラットホーム２５ａの先端で、約７７２℃であ
った。すなわち本発明構造によりプラットホームの温度
を最高温度点において５０℃以上低下させることができ
たのである。
（図２のＥ部分）の温度分布計算結果を示すものであ
る。その最高温度は、隣合った鍔２ａ、２ｂの中間に位
置するプラットホーム２５ａの先端で、約７７２℃であ
った。すなわち本発明構造によりプラットホームの温度
を最高温度点において５０℃以上低下させることができ
たのである。
【００４２】この効果は、鍔の厚み及び設置数により当
然異なる。しかし、鍔のいかなる設置仕様によってもプ
ラットホームの冷却強化作用が発揮されることは明らか
であり、ガスタービンの高温化に対処出来る。
然異なる。しかし、鍔のいかなる設置仕様によってもプ
ラットホームの冷却強化作用が発揮されることは明らか
であり、ガスタービンの高温化に対処出来る。
【００４３】なお、上記タービン翼の構造寸法及び境界
条件などの計算条件はガスタービン仕様などにより異な
り、それにより計算評価結果も当然異なるが、ガスター
ビンいかなる仕様によっても本構造によりプラットホー
ムの冷却強化作用が発揮されることは明らかである。
条件などの計算条件はガスタービン仕様などにより異な
り、それにより計算評価結果も当然異なるが、ガスター
ビンいかなる仕様によっても本構造によりプラットホー
ムの冷却強化作用が発揮されることは明らかである。
【００４４】以上は、本発明の基本構造について説明し
た。本発明は、ガスタービンの規模、仕様及びタービン
翼形状、冷却構造により種々の適用例がある。すなわち
前記実施例（図１）には鍔２を２枚設置した構造例を示
したが、作動ガス温度の高温化の程度によりプラットホ
ームの冷却をより強化する必要がある場合には、鍔をそ
れ以上設置することが出来る。
た。本発明は、ガスタービンの規模、仕様及びタービン
翼形状、冷却構造により種々の適用例がある。すなわち
前記実施例（図１）には鍔２を２枚設置した構造例を示
したが、作動ガス温度の高温化の程度によりプラットホ
ームの冷却をより強化する必要がある場合には、鍔をそ
れ以上設置することが出来る。
【００４５】すなわち作動ガス温度の高温化の程度及び
タービン動翼の大きさなどにより鍔の設置数を調整可能
である。また前記実施例では鍔をタービン動翼の腹側位
置のプラットホームに設置した場合を図示しが、タービ
ン動翼の背側位置のプラットホームに設置してもよい。
タービン動翼の大きさなどにより鍔の設置数を調整可能
である。また前記実施例では鍔をタービン動翼の腹側位
置のプラットホームに設置した場合を図示しが、タービ
ン動翼の背側位置のプラットホームに設置してもよい。
【００４６】なお、本発明は、タービン翼部の冷却構造
に制限を与えるものではなく、またタービン翼部の冷却
構造により本発明の適用の制限を受けるものではない。
更に圧縮機の抽気空気をタービン動翼の冷却のために導
く供給経路及び供給方法についてもその設計思想によっ
て種々考えられるが、同様に本発明の適用に制限を与え
るものではない。また、冷却媒体を空気として本発明の
実施例を説明したが、蒸気等ほかの媒体を用いているガ
スタービンでも適用可能なことは当然のことである。
に制限を与えるものではなく、またタービン翼部の冷却
構造により本発明の適用の制限を受けるものではない。
更に圧縮機の抽気空気をタービン動翼の冷却のために導
く供給経路及び供給方法についてもその設計思想によっ
て種々考えられるが、同様に本発明の適用に制限を与え
るものではない。また、冷却媒体を空気として本発明の
実施例を説明したが、蒸気等ほかの媒体を用いているガ
スタービンでも適用可能なことは当然のことである。
【００４７】なお、以上の説明では鍔を形成するにあた
り、平板状の鍔を複数個設けるようにしたが、この鍔は
常にこのように平板状でなければならないわけではな
く、棒状であってもよいであろうし、また特に次のよう
に形成すると有効であろう。
り、平板状の鍔を複数個設けるようにしたが、この鍔は
常にこのように平板状でなければならないわけではな
く、棒状であってもよいであろうし、また特に次のよう
に形成すると有効であろう。
【００４８】すなわち鍔の厚みを、シャンク部の側壁お
よびプラットホームの側壁に近づくに従い大きくなるよ
うに形成するのである。
よびプラットホームの側壁に近づくに従い大きくなるよ
うに形成するのである。
【００４９】このような鍔であると、鍔の材料少なくし
て、すなわち翼の重量をそれほど増すことなく有効に熱
伝達が可能であり、プラットホーム部の温度を下げるこ
とができるであろう。
て、すなわち翼の重量をそれほど増すことなく有効に熱
伝達が可能であり、プラットホーム部の温度を下げるこ
とができるであろう。
【００５０】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明は、プラ
ットホームの側壁とシャンク部側壁との間に、プラット
ホームとシャンク部とを熱的に結合する熱伝導手段を設
けたので、プラットホーム部の熱は、この熱伝導手段を
介してシャンク部に伝わり、シャンク部内の冷却媒体供
給路を流れる冷却空気に放出され、特に冷却空気の量を
増大させることなくプラットホームの冷却が強化され、
したがって構成簡単、かつ安価にして効果的に冷却する
ことが可能で、信頼性及び熱効率の高いガスタービン動
翼を得ることができる。
ットホームの側壁とシャンク部側壁との間に、プラット
ホームとシャンク部とを熱的に結合する熱伝導手段を設
けたので、プラットホーム部の熱は、この熱伝導手段を
介してシャンク部に伝わり、シャンク部内の冷却媒体供
給路を流れる冷却空気に放出され、特に冷却空気の量を
増大させることなくプラットホームの冷却が強化され、
したがって構成簡単、かつ安価にして効果的に冷却する
ことが可能で、信頼性及び熱効率の高いガスタービン動
翼を得ることができる。
【図１】本発明のガスタービン動翼の一実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断側面図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図４】従来のガスタービン動翼プラットホーム部の温
度分布を示すプラットホーム部の縦断側面図である。
度分布を示すプラットホーム部の縦断側面図である。
【図５】本発明のガスタービン動翼プラットホーム部の
温度分布を示すプラットホーム部の縦断側面図である。
温度分布を示すプラットホーム部の縦断側面図である。
【図６】図５の正面図である。
【図７】従来のガスタービン動翼の斜視図である。
【図８】図８のＡ−Ａ線に沿う縦断側面図である。
【図９】ガスタービンの冷却空気供給系統の例を示すガ
スタービン要部縦断側面図である。
スタービン要部縦断側面図である。
【符号の説明】１
…ガスタービン動翼、２、２ａ、２ｂ…鍔（熱伝導手
段）、２１…ガスタービン動翼、２２…タービン翼部、
２３…シャンク部、２４…ダブテール部、２５、２５
ａ、２５ｂ…プラットホーム、２６、２６ａ、２６ｂ…
窪、２７…冷却空気供給孔、２８…冷却空気通路、２９
…タービンディスク、３０…圧縮機、３１…圧縮空気、
３２…抽気孔、３３…インジューサー、３４…空洞、３
５…抽気空気、３６…空気流、３７、２７ａ、２７ｂ…
シール空気、３８…冷却空気、３９…間隙、４０…冷却
空気流、４１…タービン翼先端、４１…タービン翼後
縁。
段）、２１…ガスタービン動翼、２２…タービン翼部、
２３…シャンク部、２４…ダブテール部、２５、２５
ａ、２５ｂ…プラットホーム、２６、２６ａ、２６ｂ…
窪、２７…冷却空気供給孔、２８…冷却空気通路、２９
…タービンディスク、３０…圧縮機、３１…圧縮空気、
３２…抽気孔、３３…インジューサー、３４…空洞、３
５…抽気空気、３６…空気流、３７、２７ａ、２７ｂ…
シール空気、３８…冷却空気、３９…間隙、４０…冷却
空気流、４１…タービン翼先端、４１…タービン翼後
縁。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 野田 雅美
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社
日立製作所機械研究所内
(72)発明者 松本 学
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社
日立製作所機械研究所内
(72)発明者 竹原 勲
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社日立製作所日立工場内
(56)参考文献 実開 昭59−85306（ＪＰ，Ｕ)
特公 昭46−11683（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01D 5/00 - 5/34
Claims (8)
- 【請求項１】 内部に冷却媒体を流通する冷却媒体流通
路を備えている翼部と、 該翼部を回転ディスクに保持するダブテール部と、 前記翼部と前記ダブテール部との間に形成され、内部が
前記翼部の冷却媒体流通路に連通する冷却媒体供給路を
有するシャンク部と、 該シャンク部と前記翼部の間に形成され、かつタービン
作動ガス流路壁を形成しているプラットホームと、前記ダブテール部とプラットホーム間の前記シャンク部
に形成した窪と、 を備えているガスタービン動翼において、 前記プラットホームの側壁と前記シャンク部側壁との間
の前記窪内に、前記プラットホームとシャンク部とを熱
的に結合する鍔を設けたことを特徴とするガスタービン
動翼。 - 【請求項２】 内部に冷却媒体を流通する冷却媒体流通
路を備えている翼部と、 該翼部を回転ディスクに保持するダブテール部と、 前記翼部と前記ダブテール部との間に形成され、内部が
前記翼部の冷却媒体流通路に連通する冷却媒体供給路を
有するシャンク部と、 該シャンク部と前記翼部の間に形成され、かつタービン
作動ガス流路壁を形成しているプラットホームと、前記ダブテール部とプラットホーム間の前記シャンク部
に形成した窪と、 を備えているガスタービン動翼において、 前記プラットホームの側壁と前記シャンク部側壁との間
の前記窪内に、前記プラットホームの熱をシャンク部に
伝導する鍔を設けたことを特徴とするガスタービン動
翼。 - 【請求項３】 前記鍔を、前記シャンク部およびプラッ
トホームの材質より熱伝導の良い材質にて形成してなる
請求項１若しくは２記載のガスタービン動翼。 - 【請求項４】 内部に冷却媒体を流通する冷却媒体流通
路を備えている翼部と、 該翼部を回転ディスクに保持するダブテール部と、 前記翼部と前記ダブテール部との間に形成され、内部が
前記翼部の冷却媒体流通路に連通する冷却媒体供給路を
有するシャンク部と、 該シャンク部と前記翼部の間に形成され、タービン作動
ガス流路壁を形成しているプラットホームと、前記ダブテール部とプラットホーム間の前記シャンク部
に形成した窪と、 を備えているガスタービン動翼において、 前記プラットホームのダブテール側の側壁と前記シャン
ク部側壁との間の前記窪内に、前記プラットホームの熱
をシャンク部に伝導する良伝熱性の鍔を設けたことを特
徴とするガスタービン動翼。 - 【請求項５】 前記鍔を、前記シャンク部およびプラッ
トホームの材質より熱伝導の良い材質にて形成してなる
請求項４記載のガスタービン動翼。 - 【請求項６】 前記鍔を、前記翼部の材質と同一となす
とともに、翼部と一体に形成してなる請求項４記載のガ
スタービン動翼。 - 【請求項７】 前記鍔の厚みが、前記シャンク部の側壁
およびプラットホームの側壁に近づくに従い大きくなる
ように形成してなる請求項４、５若しくは６記載のガス
タービン動翼。 - 【請求項８】 内部に冷却媒体を流通する冷却媒体流通
路を備えている翼部と、 該翼部を回転ディスクに保持するダブテール部と、 前記翼部と前記ダブテール部との間に形成され、内部が
前記翼部の冷却媒体流通路に連通する冷却媒体供給路を
有するシャンク部と、 該シャンク部と前記翼部の間に形成され、タービン作動
ガス流路壁を形成しているプラットホームと、前記ダブテール部とプラットホーム間の前記シャンク部
に形成した窪と、 を有するガスタービン動翼 を備えているガスタービンに
おいて、 前記プラットホームの側壁と前記シャンク部側壁との間
の前記窪内に、前記プラットホームとシャンク部とを熱
的に結合する鍔を設けたことを特徴とするガスタービ
ン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33548893A JP3502133B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ガスタービン及びその動翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33548893A JP3502133B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ガスタービン及びその動翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07189604A JPH07189604A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3502133B2 true JP3502133B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=18289140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33548893A Expired - Lifetime JP3502133B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ガスタービン及びその動翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3502133B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3310907B2 (ja) * | 1997-06-12 | 2002-08-05 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンフランジ接合面のシール構造 |
| US7189063B2 (en) * | 2004-09-02 | 2007-03-13 | General Electric Company | Methods and apparatus for cooling gas turbine engine rotor assemblies |
| JP2008144624A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Ihi Corp | タービン動翼の固定構造 |
| JP5281245B2 (ja) * | 2007-02-21 | 2013-09-04 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン動翼のプラットフォーム冷却構造 |
| US8657574B2 (en) * | 2010-11-04 | 2014-02-25 | General Electric Company | System and method for cooling a turbine bucket |
| JP2011241836A (ja) * | 2011-08-02 | 2011-12-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン動翼のプラットフォーム冷却構造 |
| US9243501B2 (en) * | 2012-09-11 | 2016-01-26 | United Technologies Corporation | Turbine airfoil platform rail with gusset |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33548893A patent/JP3502133B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07189604A (ja) | 1995-07-28 |
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