JP6002505B2 - ガスタービン及びガスタービン翼、及びガスタービン翼の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ガスタービン及びガスタービン翼に関する。
本技術分野の背景技術として、特開２００３-３２２００２号公報(特許文献１)がある。この公報には、「リフレッシュ用通路は、最終流路の半径方向内側部分の境界となる半径方向内側壁を貫通して延び、かつ冷却空気源と流体連通している。前縁供給流路へのリフレッシュ用通路は、ブレードの根元部を通過する蛇行冷却回路の流入口流路に連結され、その結果、蛇行冷却回路の流量に合流する。前縁供給流路への流量及び圧力を調整するために、蛇行冷却回路を通る流れと独立して、リフレッシュ用通路を通る冷却流を調整できるようにする」と記載がある。
また、特開２００８-１５１１１２号公報がある。この公報には、「複数のスタブ部は、シャンク部に対して結合されたバルブ部において互いに集合されかつ外向きに放射状に延びてロッド部のうちの異なるロッド部と一体形に結合して、中子の強度を増大させるようにする」と記載されている。
ガスタービン翼は、ガスタービン運転中に高温高圧な燃焼ガスに晒される。高温高圧という過酷な環境下においても健全に機能するようタービン翼は内部に冷却空気を通風し、冷却しながら運用する場合がある。
例えば、冷却空気は圧縮機からの抽気空気であり冷却空気の使用は圧縮機動力の増加につながりガスタービンの熱効率を低下させる一因となる。また、例えば冷却空気は、タービン翼を冷却した後に高温の燃焼ガス中に放出され、燃焼ガスの温度を低下させる。このためガスタービンの熱効率を低下させる一因となる。
効率低下を避けるためには、極力少ない冷却空気量でタービン翼を信頼性上好ましい温度まで冷却する必要がある。このような課題に対応し前記特許文献１には冷却空気量の調整の仕組みが記載されている。
また、翼の内部冷却空気通路は、例えばセラミクス製の中子を用いて精密鋳造により形成される。中子に割れや歪み、または翼型枠の内部で位置ずれを起こすと、程度によっては、許容公差を満足せず不良品となる場合がある。これらが歩留まりを低下させコストの増加を招く一因となっている。このような課題に対応し、前記特許文献２には中子の強度向上の技術が記載されている。
冷却性能の高い冷却構造の一例としてインピンジ冷却構造やフィルム冷却構造が挙げられる。これらの構造は、冷却性能は高いが、微細な構造となるため冷却空気の調整が困難であり寸法公差の管理が難しくなる。また、中子の強度が低下しがちであり、破損を生じやすい。このように、高い冷却性能を有する構造は、製作性が低下しコスト増加を招く傾向があった。
ガスタービン翼では、上記のように高い冷却性能・製作性を両立する必要がある。しかし、特許文献１ではリフレッシュ空気による圧力調整技術が開示されているが中子の強度に関する記載がない。特許文献２では中子の強度向上技術が開示されているが、圧力調整技術に関する記載がない。
さらに、圧力調整技術には従来技術以上のより広域な調整範囲が求められており、中子強度も従来技術以上の、より強い強度が求められている。
また、製造中の検査が容易で不良品を容易に発見可能であることも検査工数が減りコストの削減につながる。
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、優れた冷却性能と製作性を兼ね備えたガスタービンおよび、ガスタービン翼を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、たとえば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、
ガスタービンの作動流体の流れ方向上流側となる前縁と、前記作動流体の流れ方向下流側となる後縁と、前記前縁から前記後縁に至る背側翼壁および腹側翼壁とで形成された中空の翼形部と、前記翼形部を支持するシャンク部とを備えたガスタービン翼において、前記背側翼壁と前記腹側翼壁とを前記翼型部の中空領域において接続する隔壁と、前記隔壁と、前記背側翼壁と、前記腹側翼壁とによって形成される冷媒通路と、前記冷媒通路のうち最も前記前縁側の流路である第１通路と前記第１通路に隣接する第２通路と、前記第１通路と前記第２通路を区分けする前記隔壁に設けられたインピンジ冷却孔とを備え、前記第２通路と前記第２通路に隣接する第３通路とを接続する第１転向部を前記翼型部と前記シャンク部との間に有し、前記第３通路と前記第３通路に隣接する第４通路とを接続する第２転向部を前記翼形部側の先端部に有し、少なくとも前記第１通路と前記第２通路とが前記翼形部の外周側端まで延伸し、前記翼形部とは別部材の外周側プレートが、前記翼形部の外周側に取り付けられて、前記第１通路と前記第２通路の最外周端を規定し、前記第１通路と第２通路を隔てる前記隔壁と、前記外周側プレートの間に、間隙が形成されていることを特徴とする。
ガスタービンの作動流体の流れ方向上流側となる前縁と、前記作動流体の流れ方向下流側となる後縁と、前記前縁から前記後縁に至る背側翼壁および腹側翼壁とで形成された中空の翼形部と、前記翼形部を支持するシャンク部とを備えたガスタービン翼において、前記背側翼壁と前記腹側翼壁とを前記翼型部の中空領域において接続する隔壁と、前記隔壁と、前記背側翼壁と、前記腹側翼壁とによって形成される冷媒通路と、前記冷媒通路のうち最も前記前縁側の流路である第１通路と前記第１通路に隣接する第２通路と、前記第１通路と前記第２通路を区分けする前記隔壁に設けられたインピンジ冷却孔とを備え、前記第２通路と前記第２通路に隣接する第３通路とを接続する第１転向部を前記翼型部と前記シャンク部との間に有し、前記第３通路と前記第３通路に隣接する第４通路とを接続する第２転向部を前記翼形部側の先端部に有し、少なくとも前記第１通路と前記第２通路とが前記翼形部の外周側端まで延伸し、前記翼形部とは別部材の外周側プレートが、前記翼形部の外周側に取り付けられて、前記第１通路と前記第２通路の最外周端を規定し、前記第１通路と第２通路を隔てる前記隔壁と、前記外周側プレートの間に、間隙が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、優れた冷却性能と製作性を兼ね備えたガスタービン、またはガスタービン翼を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
まず、本発明の適用対象であるガスタービンの構成を、図２を用いて説明する。
ガスタービン１０１は、例えば圧縮機１０２，燃焼器１０３，タービン１０４より構成される。圧縮機１０２は、大気空気１１１を圧縮して圧縮空気１０６を生成し、生成された圧縮空気１０６を燃焼器１０３へ送る。燃焼器１０３は、圧縮機１０２により生成された圧縮空気１０６と燃料とを混合燃焼させてガスタービンの作動流体である燃焼ガス１０７を生成し、タービン１０４へ排出する。
タービン１０４は、燃焼器１０３から排出されて圧縮空気のエネルギを高められた燃焼ガス１０７により、タービン軸１０５に回転力を生じさせる。タービン軸１０５の回転力によって、ガスタービン１０１に接続される機器１０９を駆動させる。燃焼ガス１０７はエネルギをタービン１０４で回収された後に排気１１２として、排気ディフューザ１１３を通じて排出される。また、圧縮機１０２で圧縮された空気の一部はタービン冷却空気１１０として抽気され、燃焼器１０３を経ずにタービン１０４へ冷却空気として供給される。
図３に、一般的なガスタービンの部分断面図を示す。
図中の符号１は第１段静翼、２は第１段動翼、３は第２段静翼、４は第２段動翼、５は第３段静翼、６は第３段動翼であり、矢印８はタービン内の燃焼ガス１０７の流れ方向を示す。
第１段動翼２は、第１段ホイール９の外周に接続されており、第２段動翼４が接続された第２段ホイール１０、第３段動翼６が接続された第３段ホイール１１、圧縮機１０２に接続された圧縮機ロータ１２、及びスペーサ１３とともにスタッキングボルトによりスタッキングされ、タービン軸１０５を構成している。タービン軸１０５は、燃焼器１０３から排出される燃焼ガス１０７のエネルギを第１段動翼２、第２段動翼４、及び第３段動翼６で回収し、圧縮機１０２及びタービン軸端部に接続された発電機などの機器１０９を駆動する。
タービン軸１０５は、ケーシング１１４に内包されている。ケーシング１１４には、第１段静翼１、第２段静翼３、第３段静翼５、第１段シュラウド１４、第２段シュラウド１５、第３段シュラウド１６が内周側に接続されており、さらに、第２段静翼３、第３段静翼５の内周側にはダイヤフラム２４が接続されている。
また、冷却空気１１０はタービン軸１０５の内部を通過し、第１段ホイール９や、第２段ホイール１０とスペーサ１３の間に設けられた通路(図示しない)を経て第１段動翼２および第２段動翼４の根本部分へと至り翼内部へと流入する。第１段動翼２および第２段動翼４を冷却し終えた空気は、翼内部から外部へと放出され、燃焼ガス１０７と混合され、排気１１２としてガスタービン１０１の外部へと放出される。
（第１の実施形態）
本実施例では、優れた冷却性能と製作性を兼ね備えたガスタービン翼について説明する。図１は本実施例のガスタービン１０１の第１段動翼２の径方向断面図の例である。
本実施例では、優れた冷却性能と製作性を兼ね備えたガスタービン翼について説明する。図１は本実施例のガスタービン１０１の第１段動翼２の径方向断面図の例である。
第１段動翼２は、翼形部１７とシャンク部１８とを有する。翼形部１７は、作動流体である燃焼ガスの流れ方向上流側となる前縁１９と、下流側となる後縁２０と、前縁１９から後縁２０に至る凹面状外形のタービン翼腹側翼壁および凸面状外形のタービン翼背側翼壁とで形成される。シャンク部１８は、翼形部１７よりもガスタービンの内周側に位置し、翼形部１７を支持する。
第１段動翼２の内部は中空になっており、冷却通路が形成されている。そして、先の圧縮機１０２から抽気した圧縮空気がシャンク根本部分より冷却通路内に流入する。
冷却通路は、腹側翼壁と背側領域とを翼形部１７の中空領域において接続する隔壁２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃ,２１０ｄ,２１０ｅ,２１０ｆと、腹側翼壁と、背側翼壁とによって、冷却通路２０４ａ,２０４ｂ,２０４ｃ,２０４ｄ,２０４ｅ,２０４ｆ,２０４ｇ，２０４ｈとして形成される。それぞれの冷却通路２０４ａ,２０４ｂ,２０４ｃ,２０４ｄ,２０４ｅ,２０４ｆ,２０４ｇ，２０４ｈは転向部２０５ａ,２０５ｂ,２０５ｃ,２０５ｄによって接続されている。例えば
転向部２０５ｂ,２０５ｃは翼形部１７の外周側（先端部）に位置し、転向部２０５ａ,２０５ｄは翼形部１７とシャンク部１８との間に位置する。
転向部２０５ｂ,２０５ｃは翼形部１７の外周側（先端部）に位置し、転向部２０５ａ,２０５ｄは翼形部１７とシャンク部１８との間に位置する。
なお、本願では、タービン軸１０５に取り付けられた構成を念頭に置き、シャンク部１８側を内周側、翼形部１７側を外周側と呼称する。
冷却空気の経路は２系統あり,ひとつは前側冷却空気供給孔２０８から冷却通路２０４ｄ,２０４ｃ,２０４ｂと転向部２０５ａ,２０５ｂを通過し、前縁インピンジ孔２１１を経て冷却通路２０４ａへ至る前側蛇行型冷却通路２０６であり、もう1つは、後側冷却空気供給孔２０９から冷却通路２０４ｅ,２０４ｆ,２０４ｇと転向部２０５ｃ,２０５ｄを経て、翼後縁の冷却通路２０４ｈへと至る後側蛇行型冷却通路２０７である。
前側蛇行型冷却通路２０６および後側蛇行型冷却通路２０７内には乱流促進リブが設置されている。リブはその突起に冷却空気の流れを乱すものである。リブはその形状によって乱れの形態が変化するため、配置するリブの形状によってリブ設置面の熱伝達率が変化する。したがって、熱負荷に応じて適切な形状のリブを配置することが望ましい。適切なリブ配置とすることでメタル温度の均一化を図り、熱応力を抑制することができる。
また、冷却通路のうち最も前縁１９側の流路である冷却通路２０４ａの前側には、翼外面をフィルム冷却するためのフィルム冷却孔２１２が設けられている。フィルム冷却は、小孔から冷却空気を噴出させ翼外面近傍の燃焼ガス１０７を減温する遮熱技術であり、高い冷却性能を有する。さらに、たとえば翼を内部から冷却したことで翼の温度とほぼ同等にまで昇温してしまった冷却空気には、対流冷却効果は期待できないが、このような冷却空気であっても、燃焼ガス温度はよりは低温であるから、フィルム冷却には利用可能である。よって少ない冷却空気量でより高い冷却性能を得るためには、本実施例のように複数の通路を冷却した後にフィルム空気として利用することが望ましい。ただし、複数の通路を経ることで冷却空気の圧力が過剰に低下してしまう場合があるため、際限なく連続させることはできず、おおむね本実施例に記載したように４流路程度を直列に接続したものが限度となる。
本実施例の特徴は、冷却通路２０４ａを冷却通路２０４ｂと複数のインピンジ孔２１１で接続するように構成し、さらにこれらの冷却空気通路を翼形部１７の外周側端まで延伸させてその最外周端を外周側プレート２１４により規定したことである。また、冷却通路２０４ｃと冷却通路２０４ｄとを接続する転向部２０５ｂを翼形部１７の外周側端まで延伸させてその最外周端を外周側プレート２１４により規定したことである。また、冷却通路２０４ｂと冷却通路２０４ｃとを接続する転向部２０５ａと冷却通路２０４ｄを翼内周側端まで延伸し、その最内周端を内周側プレート２１３により規定したことである。また、内周側プレート２１３及び外周側プレート２１４を、翼形部１７やシャンク部１８とは別部材で構成し、ロウ付けや、溶接、接着剤を用いた接着など、精密鋳造の後の工程にて取り付けられるように構成したことである。
また、冷却通路２０４ａ、２０４ｂ及び転向部２０５ｂは翼形部１７の外側端部まで、冷却通路２０４ｄ及び転向部２０５ａはシャンク部１８の内周側端まで、それぞれ通路断面積を保ったまま（通路断面積を減じることなく）延伸したことも特徴の一つである。
ここで、本実施例に係るタービン翼の製造について説明する。図４に本実施例によるタービン翼を形成するために用いられる中子の外周側部での形状を示す。冷却通路２０４ａを形成するのはコア３０４ａであり、冷却通路２０４ｂを形成するのはコア３０４ｂであり、冷却通路２０４ｃを形成するのはコア３０４ｃであり、冷却通路２０４ｄを形成するのはコア３０４ｄである。また、インピンジ孔はインピンジコア３１１によって形成される。また、転向部２０５ｂを形成するのは転向部コア３０５ｂである。
コア３０４ａ、３０４ｂ、転向部コア３０５ｂは翼の外周側端部まで冷却通路断面積を保つように伸張し、外周側端で互いに結合される。
図５に本実施例によるタービン翼を形成するために用いられる中子の内周側部での形状を示す。図４と同一の記号で示した部分は同一の部分である。転向部２０５ａは転向部コア３０５ａで形成され、コア３０４ｄは翼内周側端へ流路断面積を絞ることなく伸張するように形成される。さらに、転向部コア３０５ａは翼内周側端部まで通路断面積を略保ったまま伸張するように構成される。
上記構成とすることで、精密鋳造による製造時に、中子はコア３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄは、翼型枠内で内周側端と外周側端での両持ち支持とすることができ、また、コア３０４ａでは、インピンジコア３１１と翼外周側の複数点支持とすることができる。さらに、全通路を形成する中子は、通路断面積を保つように伸張しており、その広い断面積により強度が確保できるため、その支持も強固にできる。
特にインピンジコア３１１は小径な棒状構造であるため、一般に中子の強度が低下しがちである。しかし、冷却通路２０４ａ、２０４ｂを翼形部１７の外周端まで延伸した本実施例の翼の製造においては、コア３０４ａ、３０４ｂを外周側端部から強固に支持することでインピンジコア３１１へ力が加わることが抑制される。これにより、中子の破損に伴う歩留まりの低下を抑えることができる。
また、外周側端部と内周側端部以外の領域で、隣接する中子同士を互いに接続している。各通路間の中子を接続することで、各流路間の位置ずれを抑制することができる。
また、タービン翼の周方向断面形状は一般的に三日月形状となっている。特に、翼外周部において軸方向に複数の中子を接続することは、構造上のみかけ厚さ３２０の増加につながり曲げ強度が向上する。これにより中子のたわみが抑制されるため、精密鋳造時の翼型枠内での中子たわみに起因する位置ずれが抑制され、歩留まりを向上させることができる。
また、中子は精密鋳造による製造時に、例えば薬品処理にて破壊し翼内部より除去する工程をとる。このとき、薬品の浸透を考慮し気孔を多く有するように中子を構成する必要があったが、これは中子の強度低下の要因でもあった。本実施例の構成によれば、中子は、翼内周側、外周側両面から除去可能であり、かつ従来に比べ、特に翼外周側での開口を大きくとれるため従来に比べ中子の除去性が良い。よって、従来に比べより気孔率が小さく材料強度的に強い中子を使用することも可能となる。本実施例によれば、このように構造的な強度向上とともに中子材料の観点からの強度向上の余地が生じるため、両者の相乗効果により大幅な強度向上が可能となる。
また、インピンジ孔２１１は中子によって作られる。インピンジ孔は翼内面の構造であるから、翼最外端部が精密鋳造で一体形成されていると内部を目視することができなくなるため、健全性の評価は流量試験による流量確認や、Ｘ線などの非破壊検査技術を用いた検査など手間と工数を要する検査が必要となる場合がある。しかし本実施例の構成では翼外端部を精密鋳造後にプレート封止しているため、プレート封止前の段階で目視確認が可能となり、明らかな不良品を目視検査にて除去することができる。これにより、検査工数を削減することができるため、コスト低減に寄与する。
また、冷却空気通路の内面は、高温酸化を抑制するために、コーティングされることがある。翼外周端部をプレート封止構造とすることで、翼外周側の開口面積が大きくとれるようになり、内部へのアクセス性が高まる。これによりコーティング施工性が高まるため、特に第１流路内部において、製造工程・時間を削減でき、コスト低減に寄与する。
以上のように、本実施例の構成によれば、高い冷却性能を示すフィルム冷却やインピンジ冷却構造を備えつつ、高い製作性を備えたガスタービン翼およびガスタービンを提供することができる。
（第２の実施形態）
本実施例では、第１の実施例の特徴に加え、タービン翼の冷却空気流量の調整が容易に可能であり、かつ調整幅が広く、低コストなガスタービン、およびガスタービン翼に例について説明する。
本実施例では、第１の実施例の特徴に加え、タービン翼の冷却空気流量の調整が容易に可能であり、かつ調整幅が広く、低コストなガスタービン、およびガスタービン翼に例について説明する。
図６は実施例２における第１段動翼２の径方向断面図である。これは、図１のタービン翼のうち、内周側プレート２１３および外周側プレート２１４にオリフィスを設けたものである。その他の構成は既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有するのでそれらの説明は省略する。
例えば、タービン翼は一通りの加工を終えた後に、冷却空気流量試験が全数試験、あるいはサンプル試験として行われる場合がある。流量試験では、例えば冷却空気通路２０６及び２０７に規定の圧力をかけ、その時に流れる冷却空気流量を計測する。この試験により、冷却空気流量の計測値と設計値の偏差を求めることができる。従来技術では、この偏差が許容値以下になるように、前側冷却空気供給孔２０８、後側冷却空気供給孔２０９の孔径を調整しているものがある。
ここで、フィルム冷却孔２１２やインピンジ孔２１１のような、小孔を通じて冷却空気を噴出させる構造は孔径による流量変化が大きいため、孔径の寸法公差を小さくなければ、冷却空気量を冷却空気供給孔２０８、２０９だけで調整することが困難になる場合があった。このように許容公差を小さくすると、歩留まりが低下し好ましくないコスト増加を招く。特に、インピンジ孔２１１は精密鋳造にて形成されるため、寸法公差の管理が困難である。
本実施例では、内周側プレート２１３および外周側プレート２１４にオリフィスを設けるように構成し、冷却空気流量の調整代を増加させることで、許容公差を大きく設定することを可能としている。このオリフィスは精密鋳造とは別工程にて作成されるプレート上に構成されるため、機械加工で加工することができ、容易に高い加工精度を得ることができるため、冷却空気流量を正確に調整可能である。
インピンジ孔２１１の仕上がり寸法が小さくなりすぎた場合、冷却通路２０４a、冷却通路２０４ｂを通過する空気流量が不足することが懸念されるが、本実施例の構成によれば、例えば外周側プレート２１４に機械加工により調整孔２１５を設けることで冷却通路２０４ａの圧力を低下させることができ、インピンジ流量を増加させることができる。
また、例えば、内周側プレート２１３に調整孔２１６を設けることで冷却通路２０４ｂの圧力を上昇させることができ、インピンジ流量を増加させることができる。また、両者を組み合わせてインピンジ流量を増加させることもできる。
このように、本実施例によれば豊富な流量調整代手段により調整代が大きく、大きな寸法公差が許容可能で製作性に優れ、かつ中子強度が強く、歩留まりが高くコストを低減可能なガスタービン、及びガスタービン翼を提供することができる。
（第３の実施形態）
本実施例では、第１、第２の実施例の特徴に加え、タービン翼の冷却空気流量の調整が容易に可能であり、かつ調整幅が広いガスタービンおよびガスタービン翼の例について説明する。
本実施例では、第１、第２の実施例の特徴に加え、タービン翼の冷却空気流量の調整が容易に可能であり、かつ調整幅が広いガスタービンおよびガスタービン翼の例について説明する。
図７は実施例３におけるタービン翼１０１の径方向断面図である。これは、図１のタービン翼のうち、隔壁２１０ａの上部に切削部２１７を設け、インピンジ孔２１１以外の流体連通部分を設けたものである。その他の構成は既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有するのでそれらの説明は省略する。
ここで、インピンジ孔２１１のような、小孔を通じて冷却空気を噴出させる構造は孔径による流量変化が大きいため、孔径の寸法公差を小さくなければ、冷却空気量を冷却空気供給孔２０８、２０９だけで調整することが困難になる場合があった。許容公差を小さくすると、歩留まりが低下し好ましくないコスト増加を招く。特に、インピンジ孔２１１は精密鋳造にて形成されるため、寸法公差の管理が困難である。
本実施例では切削部２１７を設けることにより、例えば、製作誤差などの要因によりインピンジ孔２１１を通過する流量が不足した場合でも、切削部２１７で新たな流路を構成し、冷却通路２０４ａへ流れる冷却空気流量を増量することで、冷却空気を確保するようにしている。このような加工が容易に行えるのは、外周側プレート２１４を翼形部１７とは別部材とし、後付けできるように構成したことによる。
本実施例によれば、このように冷却空気の調整代を増加することができるため、許容公差を大きくとることができ、コストを低減することが可能となる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
例えば、実施例では前側蛇行型冷却通路２０６に関して説明したが同様の構成を後側蛇行型冷却通路２０７に適用しても良い。後側蛇行型冷却通路２０７にも同様の構成を適用することで、翼の歩留まりを向上させコストを低減することが可能となる。
例えば、実施例では前側蛇行型冷却通路２０６に関して説明したが同様の構成を後側蛇行型冷却通路２０７に適用しても良い。後側蛇行型冷却通路２０７にも同様の構成を適用することで、翼の歩留まりを向上させコストを低減することが可能となる。
１ 第１段静翼
２ 第１段動翼
３ 第２段静翼
４ 第２段動翼
５ 第３段静翼
６ 第３段動翼
８ 燃焼ガスの流れ方向
９ 第１段ホイール
１０ 第２段ホイール
１１ 第３段ホイール
１２ 圧縮機ロータ
１３ スペーサ
１４ 第１段シュラウド
１５ 第２段シュラウド
１６ 第３段シュラウド
１７ 翼形部
１８ シャンク部
１９ 前縁
２０ 後縁
１０３ 燃焼器
１０５ タービン軸
１１２ 排気
１１３ 排気ディフューザ
１１４ ケーシング
２０４ 冷却通路
２０５ 転向部
２０６ 前側蛇行型冷却通路
２０７ 後側蛇行型冷却通路
２０８ 前側冷却空気供給孔
２０９ 後側冷却空気供給孔
２１０ 隔壁
２１１ インピンジ孔
２１２ フィルム孔
２１３ 内周側プレート
２１４ 外周側プレート
２１５ 調整孔
２１６ 調整孔
２１７ 切削部
２ 第１段動翼
３ 第２段静翼
４ 第２段動翼
５ 第３段静翼
６ 第３段動翼
８ 燃焼ガスの流れ方向
９ 第１段ホイール
１０ 第２段ホイール
１１ 第３段ホイール
１２ 圧縮機ロータ
１３ スペーサ
１４ 第１段シュラウド
１５ 第２段シュラウド
１６ 第３段シュラウド
１７ 翼形部
１８ シャンク部
１９ 前縁
２０ 後縁
１０３ 燃焼器
１０５ タービン軸
１１２ 排気
１１３ 排気ディフューザ
１１４ ケーシング
２０４ 冷却通路
２０５ 転向部
２０６ 前側蛇行型冷却通路
２０７ 後側蛇行型冷却通路
２０８ 前側冷却空気供給孔
２０９ 後側冷却空気供給孔
２１０ 隔壁
２１１ インピンジ孔
２１２ フィルム孔
２１３ 内周側プレート
２１４ 外周側プレート
２１５ 調整孔
２１６ 調整孔
２１７ 切削部
Claims (9)
- ガスタービンの作動流体の流れ方向上流側となる前縁と、前記作動流体の流れ方向下流側となる後縁と、前記前縁から前記後縁に至る背側翼壁および腹側翼壁とで形成された中
空の翼形部と、
前記翼形部を支持するシャンク部とを備えたガスタービン翼において、
前記背側翼壁と前記腹側翼壁とを前記翼型部の中空領域において接続する隔壁と、
前記隔壁と、前記背側翼壁と、前記腹側翼壁とによって形成される冷媒通路と、
前記冷媒通路のうち最も前記前縁側の流路である第１通路と
前記第１通路に隣接する第２通路と、
前記第１通路と前記第２通路を区分けする前記隔壁に設けられたインピンジ冷却孔とを備え、
前記第２通路と前記第２通路に隣接する第３通路とを接続する第１転向部を前記翼型部と前記シャンク部との間に有し、
前記第３通路と前記第３通路に隣接する第４通路とを接続する第２転向部を前記翼形部側の先端部に有し、
少なくとも前記第１通路と前記第２通路とが前記翼形部の外周側端まで延伸し、
前記翼形部とは別部材の外周側プレートが、前記翼形部の外周側に取り付けられて、前記第１通路と前記第２通路の最外周端を規定し、
前記第１通路と第２通路を隔てる前記隔壁と、前記外周側プレートの間に、間隙が形成されていることを特徴とするガスタービン翼。 - 請求項１に記載のガスタービン翼であって、
前記第２転向部が前記翼形部の外周側端まで延伸し、前記外周側プレートが前記第２転向部の最外周端を規定していることを特徴とするガスタービン翼。 - 請求項１又は２に記載のガスタービン翼であって、
前記第４通路と前記第１転向部は前記シャンク部の内周側端まで延伸し、
前記シャンク部とは別部材の内周側プレートが、前記シャンク部の内周側に取り付けら れて、前記第４通路と前記第１転向部の最内周端を規定していることを特徴とするガスタービン翼。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスタービン翼であって、
前記第１通路、前記第２通路、前記第２転向部のうち少なくとも一つが、前記翼形部の外周側端まで通路断面積を保ったまま延伸していることを特徴とするガスタービン翼。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスタービン翼であって、
前記第１転向部が、前記シャンク部の内周側端まで通路断面積を保ったまま延伸していることを特徴とするガスタービン翼。 - 請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスタービン翼であって、
前記内周側プレートに冷却空気を通風する調整孔を備え、
前記外周側プレートに冷却空気を通風する調整孔を備えたことを特徴とするガスタービン翼。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載のガスタービン翼であって、
前記第１通路にフィルム冷却孔が設けられていることを特徴とするガスタービン翼。 - 請求項１〜７のいずれか１項に記載のタービン翼を備えたことを特徴とするガスタービン。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載のガスタービン翼の製造方法であって、
前記翼形部及び前記シャンク部を中子を用いた精密鋳造によって製造する工程と、
前記翼形部及び前記シャンク部とは別部材として前記外周側プレートを製造する工程と、
鋳造によって製造した前記翼形部の外周側に、別部材として製造された外周側プレートを取り付ける工程と、
前記第１通路と第２通路を隔てる前記隔壁を切削して前記間隙を設け、前記第１通路へ流れる冷却空気流量を調節する工程を有することを特徴とするガスタービン翼の製造方法。
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