JP5496263B2 - ガスタービン翼およびこれを備えたガスタービン - Google Patents
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Description
すなわち、本発明にかかるガスタービン翼は、翼の基端部側から先端部側にわたって延在する冷却流路が翼の前縁から後縁にかけて複数設けられ、これら冷却流路の少なくとも2つが前記基端部または前記先端部にて折り返して接続されたサーペンタイン流路を有するガスタービン翼において、前記サーペンタイン流路は、該サーペンタイン流路の最上流側の冷却流路から最下流側の冷却流路にかけて、流路断面積が順次小さく形成されていることを特徴とする。
上記のいずれかに記載されたガスタービン翼を備えているので、冷却性能に優れたガスタービンを提供することができる。
[第1参考実施形態]
図4には、本参考実施形態にかかるガスタービン翼の縦断面が示されている。
同図に示されたガスタービン翼1は、動翼に用いられて好適なものである。ガスタービン翼1は、プラットフォームを形成する基部6と、基部6の上方(半径方向)に立設するとともに翼のプロファイルを形成する翼部4とを備えている。
同図に示されているように、第1冷却流路12Aと第2冷却流路12Bとは、第1壁部22Aによって仕切られている。同様に、第2冷却流路12Bと第3冷却流路12Cは第2壁部22B、第3冷却流路12Cと第4冷却流路12Dは第3壁部22C、第4冷却流路12Dと第5冷却流路12Eは第4壁部22D、第5冷却流路12Eと第6冷却流路12Fは第5壁部22E、第6冷却流路12Fと第7冷却流路12Gは第6壁部22F、第7冷却流路12Gと第8冷却流路12Hは第7壁部22Gによって、それぞれ仕切られている。
冷却空気は、サーペンタイン流路を流れるに従い、翼を冷却することによって熱を受け取り温度上昇するので、冷却能力が低下する。本参考実施形態では、サーペンタイン流路の流路断面積を順次小さくすることとしたので、冷却空気が下流に流れるにしたがい流速を上昇させることができる。したがって、下流に流れるにしたがい冷却流体の温度が上昇しても流速の増大によって伝熱性能の低下を補うことができ、所望の冷却能力を発揮することができる。
第1壁部22Aと第3壁部22Cとは、これらの間隔が翼の腹側壁部4Aから背側壁部4Bに向かって離間するように配置されているので、第1壁部22A、第3壁部22C、翼の腹側壁部4Aおよび翼の背側壁部4Bによって形成される横断面形状は、翼の腹側壁部4Aが短辺、翼の背側壁部4Bが長辺、第1壁部22Aおよび第3壁部22Cが斜辺とされた略台形となる。この台形を、第3壁部22Cと平行に延在させた第2壁部22Bによって三角形状と四角形状に分けることとした。これにより、台形の短辺となる翼の腹側壁部4Aを四角形の一辺として用いることとして、可及的に扁平とならない四角形状を得ることができる。したがって、腹側壁部4Aの伝熱面積を大きくすることができ、翼の冷却能力が増大する。
仮に、第2壁部22Bを翼の腹側壁部4Aに接続し、翼の腹側壁部4Aを第2壁部22Bの肉厚によって覆ってしまうと、この覆われた部分が邪魔をして冷却空気が翼の腹側壁部4Aに直接的に接触することができず、冷却が不十分となるおそれがある。そこで、本参考実施形態では、第2壁部22Bを翼の腹側壁部4Aに接続せずに第1壁部22Aに接続することで、翼の腹側壁部4Aが第2壁部22Bの肉厚によって覆われることがないようにした。これにより、翼の腹側壁部4Aが第2壁部22Bによって邪魔されずに冷却流体に直接的に接する伝熱面積を確保することができ、冷却能力が増大する。
次に、本発明の第1実施形態について、図2を用いて説明する。本実施形態は、第1参考実施形態に対して、第2壁部24Bの延在方向が異なり、その他の構成については同様である。したがって、以下では相違点のみついて説明し、その他については同様の作用効果を奏するものとする。
第1壁部22Aと第3壁部22Cとは、これらの間隔が翼の腹側壁部4Aから背側壁部4Bに向かって離間するように配置されているので、第1壁部22A、第3壁部22C、翼の腹側壁部4Aおよび翼の背側壁部4Bによって形成される横断面形状は、翼の腹側壁部4Aが短辺、翼の背側壁部4Bが長辺、第1壁部22Aおよび第3壁部22Cが斜辺とされた略台形となる。この台形を、第1壁部22Aと平行に延在させた第2壁部24Bによって四角形状と三角形状に分けることとした。これにより、台形の短辺となる翼の腹側壁部4Aを四角形の一辺として用いることとして、可及的に扁平とならない四角形状を得ることができる。したがって、腹側壁部4Aの伝熱面積を大きくすることができ、翼の冷却能力が増大する。
仮に、第2壁部24Bを翼の腹側壁部4Aに接続し、翼の腹側壁部4Aを第2壁部24Bの肉厚によって覆ってしまうと、この覆われた部分が邪魔をして冷却空気が翼の腹側壁部4Aに直接的に接触することができず、冷却が不十分となるおそれがある。そこで、本実施形態では、第2壁部24Bを翼の腹側壁部4Aに接続せずに第3壁部22Cに接続することで、翼の腹側壁部4Aが第2壁部24Bの肉厚によって覆われることがないようにした。これにより、翼の腹側壁部4Aが第2壁部24Bによって邪魔されずに冷却流体に直接的に接する伝熱面積を確保することができ、冷却能力が増大する。
次に、本発明の第2参考実施形態について、図3を用いて説明する。本参考実施形態は、第1参考実施形態および第1実施形態に対して、第2壁部の形状が異なり、その他の構成については同様である。したがって、以下では相違点のみついて説明し、その他については同様の作用効果を奏するものとする。なお、本参考実施形態は、第1参考実施形態および第1実施形態と異なり、第2壁部によって第2冷却流路および第3冷却流路を三角形状および四角形状に分けるものではない。したがって、これらの構成から導かれる作用効果は奏しない。
また、本参考実施形態は、第1参考実施形態および第1実施形態と同様に、第2乃至第4冷却流路12B,12C,12Dによって構成されるサーペンタイン流路、及び、第5乃至第7冷却流路12E,12F,12Gによって構成されるサーペンタイン流路の流路断面積が最上流側から最下流側にかけて順次小さく形成するようになっているので、冷却空気が下流に流れるにしたがい流速を上昇させることができ、下流に流れるにしたがい冷却流体の温度が上昇しても流速の増大によって伝熱の低下を補うことができ、所望の冷却能力を発揮することができる。
4 翼部
6 基部
12A 第1冷却流路
12B 第2冷却流路
12C 第3冷却流路
12D 第4冷却流路
22A 第1壁部
22B 第2壁部
22C 第3壁部
Claims (2)
- 翼の基端部側から先端部側にわたって延在する冷却流路が翼の前縁から後縁にかけて複数設けられ、これら冷却流路の少なくとも2つが前記基端部または前記先端部にて折り返して接続されたサーペンタイン流路を有するガスタービン翼において、
前記サーペンタイン流路は、該サーペンタイン流路の最上流側の冷却流路から最下流側の冷却流路にかけて、流路断面積が順次小さく形成され、
前縁側に位置する第1冷却流路と該第1冷却流路の後縁側に隣接する第2冷却流路とを区画する第1壁部と、
前記第2冷却流路と該第2冷却流路の後縁側に隣接する第3冷却流路とを区画する第2壁部と、
前記第3冷却流路と該第3冷却流路の後縁側に隣接する第4冷却流路とを区画する第3壁部と、
を備え、
前記第2冷却流路が最下流側とされるように、前記第2乃至第4冷却流路によって前記サーペンタイン流路が形成され、
前記第1壁部と前記第3壁部とは、これらの間隔が翼の腹側から背側に向かって離間するように配置され、
前記第2壁部は、前記第1壁部と略平行に延在し、
前記第1壁部、翼の背側壁部、前記第2壁部および翼の腹側壁部によって、略四角形状の横断面を有する前記第2流路が形成され、
前記第2壁部、翼の背側壁部、前記第3壁部によって略三角形状の横断面を有する前記第3流路が形成され、
前記第2壁部は、翼の腹側壁部に接続されずに、前記第3壁部に接続されていることを特徴とするガスタービン翼。 - 請求項1に記載されたガスタービン翼を備えていることを特徴とするガスタービン。
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JP2012137010A JP5496263B2 (ja) | 2012-06-18 | 2012-06-18 | ガスタービン翼およびこれを備えたガスタービン |
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Family Applications (1)
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