JP6577400B2 - Turbine blade - Google Patents

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Description

本発明はタービン動翼に係り、特に、翼型部が取り付けられている内周側エンドウォール部が所定の間隙をもって複数個配置されているものに好適なタービン動翼に関する。   The present invention relates to a turbine rotor blade, and more particularly, to a turbine rotor blade suitable for a plurality of inner peripheral side end wall portions to which airfoil portions are attached are arranged with a predetermined gap.

近年、低コスト化などを図る観点からタービンの翼枚数が削減されることがあるが、翼枚数を削減すると翼一枚当りの負荷が上昇する傾向にある。翼に掛かる負荷が大きい翼では、タービン中心軸側(内周側)、タービンケーシング側(外周側)によらず、エンドウォール近傍において主流ガスの流れに対して垂直な断面での流れ、つまり、二次流れが大きくなる。二次流れが大きくなるとエンドウォール近傍の流量が減少し、その分、翼の外周側と内周側の径位置の平均位置、つまり、平均径付近での流量が増加し翼負荷が増大する。その結果、全圧損失の増大を招くことが知られている。   In recent years, the number of blades of a turbine may be reduced from the viewpoint of cost reduction. However, when the number of blades is reduced, the load per blade tends to increase. In a blade with a large load on the blade, the flow in a cross section perpendicular to the flow of the mainstream gas in the vicinity of the end wall, regardless of the turbine central shaft side (inner periphery side) and the turbine casing side (outer periphery side), that is, Secondary flow increases. As the secondary flow increases, the flow rate in the vicinity of the end wall decreases, and the flow rate in the vicinity of the radial position on the outer peripheral side and inner peripheral side of the blade, that is, in the vicinity of the average diameter increases, and the blade load increases. As a result, it is known that the total pressure loss increases.

特に、タービンでは、タービン動翼が取り付けられたローター部分を冷却するために冷却空気を圧縮機から誘導する場合があるが、この冷却空気は、最終的に燃焼ガスの通路に誘導されるため燃焼ガスの流れを乱してしまう。このとき、翼列の上流側から混入する冷却空気は、翼列内部での二次流れを更に強くし、全圧損失の更なる増大を招くことが知られている。   In particular, in a turbine, cooling air may be guided from a compressor in order to cool a rotor portion to which turbine blades are attached. However, this cooling air is finally guided to a combustion gas passage so that combustion occurs. The gas flow will be disturbed. At this time, it is known that the cooling air mixed from the upstream side of the blade row further strengthens the secondary flow inside the blade row and further increases the total pressure loss.

また、タービン動翼に掛かる負荷が大きいタービン動翼における全圧損失の増大を防ぐため、外周側端面のスキーラーと呼ばれる凹領域の形状や配置を工夫し、間隙を通過する流れによる全圧損失増加を抑制する方法、或いはウイングレットと呼ばれる先端形状を、タービン動翼の外周側端面に設定することで、全圧損失を削減する方法が提案されている(特許文献1参照)。   Also, in order to prevent an increase in total pressure loss in turbine blades with a heavy load on the turbine blades, the shape and arrangement of the concave area called the squealer on the outer peripheral side surface is devised, and the total pressure loss increases due to the flow through the gap. A method of reducing the total pressure loss by setting a tip shape called a winglet or a tip shape called a winglet on the outer peripheral side end face of the turbine rotor blade has been proposed (see Patent Document 1).

また、タービン動翼の回転軸に着目すると、回転方向、つまり、回転対称となるようにエンドウォールに凸領域を設定するタービン動翼が特許文献2に記載されている。   Further, when attention is paid to the rotating shaft of the turbine rotor blade, Patent Document 2 discloses a turbine rotor blade in which a convex region is set in the end wall so as to be rotationally symmetric, that is, rotationally symmetric.

特開2003−106104号公報JP 2003-106104 A 特開平11−148303号公報JP-A-11-148303

しかしながら、上述した特許文献1及び2では、タービン動翼の性能が、混入する冷却空気流量に大きく影響を受けることが懸念されており、また、適用範囲が翼高さに大きく影響を受ける。   However, in Patent Documents 1 and 2 described above, there is a concern that the performance of the turbine rotor blade is greatly affected by the mixed cooling air flow rate, and the application range is greatly affected by the blade height.

また、翼部の外周側、即ち、タービン動翼をガスタービンに組み込んだ時に、翼部に対してタービンローターから遠い側(チップ側)での流れ場の冷却空気の乱れは、高温ガスの場合には翼部に大きな影響を与える。つまり、流れ場の冷却空気の乱れは、流体側から翼部への熱流速を増加させ熱負荷を増大させるため、タービン翼の破損の原因になる可能性がある。   Also, when the turbine blades are installed in a gas turbine, the disturbance of the cooling air in the flow field on the side farther from the turbine rotor (chip side) than the blades is the case of high-temperature gas. Has a great effect on the wings. In other words, the disturbance of the cooling air in the flow field increases the heat flow rate from the fluid side to the blades and increases the heat load, which may cause damage to the turbine blades.

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、冷却空気が混入するタービン動翼のチップ側の翼断面における全圧損失を低減させ、冷却空気混入による性能劣化を抑えることができるタービン動翼を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described points, and the object of the present invention is to reduce the total pressure loss in the blade cross section on the tip side of the turbine rotor blade mixed with the cooling air, and suppress the performance deterioration due to the mixing of the cooling air. It is an object of the present invention to provide a turbine blade that can perform the above-described operation.

本発明のタービン動翼は、上記目的を達成するために、回転軸に取り付けられ、該回転軸の内周側に位置する内周側エンドウォール部と、該内周側エンドウォール部に取り付けられ、該内周側エンドウォール部から半径方向に延びる翼型部とを備え、前記翼型部が取り付けられた前記内周側エンドウォール部が所定の間隙をもって複数個配置され、前記翼型部は、翼弦方向に凹形状の曲面形状を成す圧力面及び翼弦方向に凸形状の曲面形状を成す負圧面と、翼前縁及び翼後縁とから成ると共に、翼の厚みが前記翼前縁側より中央側に向かうに従い徐々に大きくなり、かつ、その途中より前記翼後縁側に向かうに従い徐々に小さくなるように形成されたタービン動翼であって、前記翼型部の外周側に、前記圧力面から前記負圧面に抜ける貫通孔が形成され、前記貫通孔は、該貫通孔に対し下流側から上流側に向って半径位置が低く形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a turbine rotor blade of the present invention is attached to a rotary shaft, and is attached to an inner peripheral end wall portion located on the inner peripheral side of the rotary shaft, and to the inner peripheral end wall portion. An airfoil portion extending in a radial direction from the inner peripheral side end wall portion, and a plurality of the inner peripheral side end wall portions to which the airfoil portion is attached are arranged with a predetermined gap. A pressure surface having a concave curved surface shape in the chord direction, a suction surface having a curved surface shape convex in the chord direction, a blade leading edge and a blade trailing edge, and the blade thickness is on the blade leading edge side A turbine rotor blade formed so as to gradually increase toward the center side and gradually decrease from the middle toward the blade trailing edge side, and the pressure on the outer peripheral side of the airfoil portion A through-hole through the surface to the suction surface Is formed, the through hole is characterized in that the radial position towards the downstream side to the upstream side with respect to the through hole is formed lower.

本発明によれば、冷却空気が混入するタービン動翼のチップ側の翼断面における全圧損失を低減させ、冷却空気混入による性能劣化を抑えることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the total pressure loss in the blade | wing cross section by the side of the tip of the turbine rotor blade with which cooling air mixes can be reduced, and the performance degradation by cooling air mixing can be suppressed.

本発明のタービン動翼が適用されるガスタービンの概略構成を一部断面して示す図である。1 is a partial cross-sectional view of a schematic configuration of a gas turbine to which a turbine rotor blade of the present invention is applied. 本発明のガスタービンのタービン動翼とタービン静翼の配置構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of arrangement configuration of the turbine rotor blade and turbine stationary blade of the gas turbine of this invention. 図2の1つのタービン動翼を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows one turbine rotor blade of FIG. 図3の翼型部のZ−Z´線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the ZZ 'line of the airfoil part of FIG. 本発明のタービン動翼の外周側翼端部近傍の翼型部表面断面における翼面マッハ数を示す図である。It is a figure which shows the blade surface Mach number in the airfoil part surface cross section of the outer peripheral side blade end vicinity of the turbine rotor blade of this invention. 本発明のタービン動翼の外周側翼端部近傍の翼型部表面断面における翼負荷が小さくなった場合の翼面マッハ数分布を示す図である。It is a figure which shows blade surface Mach number distribution when the blade | wing load in the airfoil part surface cross section of the outer peripheral side blade edge part vicinity of the turbine rotor blade of this invention becomes small. タービン周方向に隣接して配置された2枚の動翼によって構成されるタービン動翼例を示す図である。It is a figure which shows the example of a turbine rotor blade comprised by the two rotor blades arrange | positioned adjacent to the turbine circumferential direction. 本発明の実施例1に係るタービン動翼を負圧面側から見た概略図である。It is the schematic which looked at the turbine rotor blade which concerns on Example 1 of this invention from the suction surface side. 本発明の実施例1に係るタービン動翼を圧力面側から見た概略図である。It is the schematic which looked at the turbine rotor blade which concerns on Example 1 of this invention from the pressure surface side. 図8及び図9中の面32で翼部を切断し、この切断面をタービン径方向の外側から見た断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a blade section cut by a surface 32 in FIGS. 8 and 9 and the cut surface viewed from the outside in the turbine radial direction. 図10のP−Q線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the PQ line of FIG. タービン径方向の各位置における翼部の断面に係るタービン動翼の全圧損失分布を示す図である。It is a figure which shows the total pressure loss distribution of the turbine rotor blade which concerns on the cross section of the blade part in each position of a turbine radial direction.

以下、図示した実施例に基づいて本発明のタービン動翼を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。   The turbine rotor blade of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment. In each figure, the same symbols are used for the same components.

図1に、本発明のタービン動翼が適用されるガスタービンの概略構成を示す。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas turbine to which a turbine rotor blade of the present invention is applied.

該図に示す如く、ガスタービンは、タービンローター1とステーター2から成り、タービンローター1は主として回転軸3と、この回転軸3に設置され、回転軸3と共に回転するタービン動翼4及び圧縮機5の動翼(図示せず)とを備え、ステーター2は、ケーシング7と、このケーシング7に支持され、タービン動翼4と対向するように配置されているタービン静翼8とを備えて概略構成されている。   As shown in the figure, the gas turbine includes a turbine rotor 1 and a stator 2, and the turbine rotor 1 is mainly installed on the rotating shaft 3, and the turbine blade 4 and the compressor that are installed on the rotating shaft 3 and rotate together with the rotating shaft 3. The stator 2 includes a casing 7 and a turbine stationary blade 8 supported by the casing 7 and disposed so as to face the turbine rotor blade 4. It is configured.

そして、圧縮機5からの圧縮空気と燃料が燃焼器6に与えられ、燃焼器6内で燃料が燃焼して高温ガスを発生し、発生した高温ガスがタービン静翼8を介してタービン動翼4に吹き付けられ、タービン動翼4を介してタービンローター1が駆動されるものである。   Compressed air and fuel from the compressor 5 are supplied to the combustor 6, and the fuel burns in the combustor 6 to generate high-temperature gas, and the generated high-temperature gas passes through the turbine stationary blade 8 and is a turbine blade. 4, and the turbine rotor 1 is driven via the turbine rotor blade 4.

なお、高温ガス中に晒されているタービン動翼4やタービン静翼8は、必要に応じて冷却されている。その冷却用の冷却媒体には、圧縮機5の圧縮空気の一部が用いられている。   The turbine rotor blade 4 and the turbine stationary blade 8 that are exposed to the high-temperature gas are cooled as necessary. A part of the compressed air of the compressor 5 is used as the cooling medium for cooling.

図2に、ガスタービンのタービン動翼4とタービン静翼8の配置構成の詳細を示し、図3に、1つのタービン動翼4を拡大して示す。   FIG. 2 shows details of the arrangement configuration of the turbine rotor blade 4 and the turbine stationary blade 8 of the gas turbine, and FIG. 3 shows one turbine rotor blade 4 in an enlarged manner.

該図に示す如く、タービン動翼4は、タービンローター1に取り付けられ(図1参照)、タービン動翼4の回転軸3に対して内周側、即ち、タービンローター1側に位置する内周側エンドウォール部10と、この内周側エンドウォール部10の内面から半径位置が大きくなる方向(図3の紙面下から上方向)に延びる翼型部12とから構成されている。更に、翼型部12の半径が最も大きくなる閉局面12cとガス流路面を形成する外周側エンドウォール部16の外面との間には、流体が流れる間隙17が形成されている。   As shown in the figure, the turbine rotor blade 4 is attached to the turbine rotor 1 (see FIG. 1), and is located on the inner peripheral side with respect to the rotating shaft 3 of the turbine rotor blade 4, that is, on the inner periphery of the turbine rotor 1 side. The side end wall portion 10 and an airfoil portion 12 extending from the inner surface of the inner peripheral side end wall portion 10 in a direction in which the radial position increases (upward from the bottom of FIG. 3). Further, a gap 17 through which a fluid flows is formed between the closed surface 12c where the radius of the airfoil portion 12 is the largest and the outer surface of the outer peripheral end wall portion 16 that forms the gas flow path surface.

また、翼型部12の内部には中空部9a、9bを有し(後述する)、この中空部9a、9bに冷却媒体を流してタービン動翼4を内部から冷却するように形成された翼型部12を構成している場合もある。図3では、符号9が冷却媒体の入口であり、矢印の方向に冷却媒体は流れ翼型部12を冷却する仕組みになっている。   The airfoil portion 12 has hollow portions 9a and 9b (described later), and a blade formed so as to cool the turbine rotor blade 4 from the inside by flowing a cooling medium through the hollow portions 9a and 9b. The mold part 12 may be configured. In FIG. 3, reference numeral 9 denotes an inlet of the cooling medium, and the cooling medium flows in the direction of the arrow to cool the airfoil part 12.

タービン動翼4がタービンローター1に設置されていることは上述したが、タービン動翼4を冷却する冷却空気供給源としては、圧縮機5が用いられることが多く、冷却空気は、タービンローター1に設けられた冷却空気導入孔14を用いてタービン動翼4に導入される。冷却後の冷却空気は、タービン動翼4の内周壁に設けられた排出口15より排出され、やがてはガスパス路20に排出される。   As described above, the turbine rotor blade 4 is installed in the turbine rotor 1. However, as the cooling air supply source for cooling the turbine rotor blade 4, the compressor 5 is often used, and the cooling air is used as the turbine rotor 1. It is introduced into the turbine rotor blade 4 by using the cooling air introduction hole 14 provided in. The cooled cooling air is discharged from the discharge port 15 provided on the inner peripheral wall of the turbine rotor blade 4, and is eventually discharged to the gas path 20.

また、タービンローター1を冷却した空気は、内周側のタービン静翼8A、8Bとタービン動翼4との隙間から矢印18、19のように冷却空気がガス流路に混入するようになっているが、タービン動翼4は回転しているため、特に上流側から混入する矢印18で示す冷却空気は、翼型部12の内周側前縁から発達する渦を強くすることが知られており、この渦の効果で翼間でのエネルギーが散逸してしまう。   Further, the air that has cooled the turbine rotor 1 is mixed into the gas flow path as indicated by arrows 18 and 19 from the gap between the turbine stationary blades 8A and 8B and the turbine rotor blade 4 on the inner peripheral side. However, since the turbine rotor blade 4 is rotating, it is known that especially the cooling air mixed by the arrow 18 from the upstream side strengthens the vortex developed from the inner peripheral side leading edge of the airfoil 12. This vortex effect dissipates energy between the wings.

なお、図3中、線矢印は冷却空気の流れを示し、枠取り矢印は高温ガス、即ち、主流ガス11の流れを示している。   In FIG. 3, the line arrows indicate the flow of the cooling air, and the framed arrows indicate the flow of the hot gas, that is, the mainstream gas 11.

図4に、上述した翼型部12の図3におけるZ−Z´線に沿った断面形状を示す。   FIG. 4 shows a cross-sectional shape of the above-described airfoil portion 12 along the line ZZ ′ in FIG.

該図に示す如く、翼型部12は、翼弦方向に凹形状の曲面径所を成す圧力面(翼型部12の翼腹側部)10bと、翼弦方向に凸形状の曲面径所を成す負圧面(翼型部12の翼背側部)10aと、翼前縁12aと、翼後縁12bとを有し、翼厚みが翼前縁12a側より中央側に向かうに従い徐々に大きくなり、かつ、その途中より翼後縁12b側に向かうに従い徐々に翼厚み小さくなるように形成されている。また、翼型部12の内部には空気冷却室である上述した中空部9a、9bを有し、この中空部9a、9bに冷却媒体を流して翼を内部から冷却するように構成されている。   As shown in the figure, the airfoil portion 12 includes a pressure surface (blade side portion of the airfoil portion 12) 10b having a concave curved surface in the direction of the chord and a curved surface having a convex shape in the direction of the chord. And a blade leading edge 12a and a blade trailing edge 12b, and the blade thickness gradually increases from the blade leading edge 12a side toward the center side. And the blade thickness is gradually reduced from the middle toward the blade trailing edge 12b side. Further, the airfoil portion 12 has the above-described hollow portions 9a and 9b which are air cooling chambers, and a cooling medium is passed through the hollow portions 9a and 9b to cool the blade from the inside. .

また、翼型部12の前部の中空部9a、9bには、熱変換を良好にするためにフィン(図示せず)が設けられている。そして、冷却後のタービン静翼8A、8B(図3参照)と同様、冷却空気は内周壁に設けられた排出口15より排出され、やがてはガスパス路20に排出される。   Further, fins (not shown) are provided in the hollow portions 9a and 9b at the front portion of the airfoil portion 12 in order to improve heat conversion. Then, similarly to the cooled turbine stationary blades 8A and 8B (see FIG. 3), the cooling air is discharged from the discharge port 15 provided in the inner peripheral wall, and is eventually discharged to the gas path 20.

なお、このような冷却構造は、対流冷却や他の冷却手段であっても構わない。重要なのは、冷却空気が混入するタービン動翼4の外周側翼端部の形状である。   Such a cooling structure may be convection cooling or other cooling means. What is important is the shape of the outer peripheral blade end of the turbine rotor blade 4 mixed with cooling air.

図5は、このように構成されるタービン動翼4の外周側翼端部近傍の翼型部表面断面における翼面マッハ数を示した図である。該図は、外周側エンドウォール部16近傍における負圧面10aの翼前縁12aから翼後縁12bまでの翼面マッハ数をMsで示し、内周側エンドウォール部10における圧力面10bの翼前縁12aから翼後縁12bまでの翼面マッハ数をMpで示している。   FIG. 5 is a diagram showing the blade surface Mach number in the airfoil surface cross section in the vicinity of the outer peripheral blade tip of the turbine blade 4 configured as described above. This figure shows the blade surface Mach number from the blade leading edge 12a to the blade trailing edge 12b of the suction surface 10a in the vicinity of the outer peripheral side end wall portion 16 by Ms, and the blade front of the pressure surface 10b in the inner peripheral side end wall portion 10 is shown. The blade surface Mach number from the edge 12a to the blade trailing edge 12b is indicated by Mp.

図5に示すように、負圧面10aの翼面マッハ数は、翼前縁12aと翼後縁12bの中間部で最大翼面マッハ数M_maxを示し、中間部から翼後縁12bにかけて大きく減少している。これは、主流ガス11が複数のタービン動翼4によって構成された翼列の入口から出口にかけて流れるとき、主流ガス11のガス膨張が行われるためである。M_minは、圧力面10bにおける最小翼面マッハ数を表す。最大翼面マッハ数M_maxと最小翼面マッハ数M_minの差が大きいほど、翼型部12に作用する最大圧力と最小圧力の差が大きいということになり、翼型部12に掛かる負荷が大きくなる。   As shown in FIG. 5, the blade surface Mach number of the suction surface 10a shows the maximum blade surface Mach number M_max at the intermediate portion between the blade leading edge 12a and the blade trailing edge 12b, and greatly decreases from the intermediate portion to the blade trailing edge 12b. ing. This is because the mainstream gas 11 is expanded when the mainstream gas 11 flows from the inlet to the outlet of the blade row constituted by the plurality of turbine rotor blades 4. M_min represents the minimum blade surface Mach number in the pressure surface 10b. As the difference between the maximum blade surface Mach number M_max and the minimum blade surface Mach number M_min increases, the difference between the maximum pressure and the minimum pressure acting on the airfoil portion 12 increases, and the load applied to the airfoil portion 12 increases. .

このような翼型部12に掛かる負荷が大きいタービン動翼4では、内周側或いはケーシング7側によらず、エンドウォール近傍で主流ガス11の流れに対して垂直な断面での流れ、つまり、二次流れが大きくなる。これは、エンドウォール付近では、主流ガス11の粘性の影響により流速が低下することで、主流ガス11に作用する遠心力が小さくなり、圧力勾配の方が過大になるため、主流ガス11が圧力の小さい方の負圧面10a側に引き寄せられるためである。   In such a turbine rotor blade 4 with a large load on the airfoil portion 12, the flow in a cross section perpendicular to the flow of the mainstream gas 11 near the end wall regardless of the inner peripheral side or the casing 7 side, that is, Secondary flow increases. This is because in the vicinity of the end wall, the flow velocity decreases due to the influence of the viscosity of the mainstream gas 11, the centrifugal force acting on the mainstream gas 11 becomes smaller, and the pressure gradient becomes excessive. This is because the surface is attracted to the smaller suction surface 10a side.

二次流れが大きくなることでエンドウォール近傍の主流ガス11の流量が減少し、その分、平均径付近での主流ガス11の流量が増加し翼負荷が増大する。翼負荷が増大することはマッハ数が大きくなることを意味し、壁面での摩擦損失、超音速領域では衝撃波による衝撃波損失が大きくなる。その結果、全圧損失の増大を招く。   As the secondary flow increases, the flow rate of the mainstream gas 11 in the vicinity of the end wall decreases, and accordingly, the flow rate of the mainstream gas 11 in the vicinity of the average diameter increases and the blade load increases. An increase in blade load means an increase in the Mach number, and a friction loss on the wall surface, and a shock wave loss due to a shock wave in the supersonic region increases. As a result, the total pressure loss increases.

図6に、翼負荷が小さくなった場合の翼面マッハ数分布を示す。該図に示す如く、翼負荷が小さくなった場合の最大翼面マッハ数M´_maxと最小翼面マッハ数M´_minの差が、最大翼面マッハ数_Mmaxと最小翼面マッハ数M_minの差より小さくなっていることが分かる。   FIG. 6 shows the blade surface Mach number distribution when the blade load becomes small. As shown in the figure, the difference between the maximum blade surface Mach number M′_max and the minimum blade surface Mach number M′_min when the blade load is reduced is the difference between the maximum blade surface Mach number_Mmax and the minimum blade surface Mach number M_min. It can be seen that it is smaller than the difference.

このような全圧損失の増大を防ぐため、タービン動翼4では、タービン翼端とケーシング7の間の間隙で発生する流れの混合損失を抑制する方法、或いは翼型部12の翼前縁12aから発生する二次流れによる損失を抑制する方法が提案されている。   In order to prevent such an increase in total pressure loss, in the turbine rotor blade 4, a method of suppressing the mixing loss of the flow generated in the gap between the turbine blade tip and the casing 7, or the blade leading edge 12 a of the airfoil portion 12. A method for suppressing the loss due to the secondary flow generated from the air has been proposed.

タービン動翼4のタービン翼端とケーシング7の間の間隙で発生する流れの混合損失を抑制する方法では、タービン翼端にスキーラーと呼ばれる凹部分を設定して間隙を通過する流れを抑制し、混合損失を低減することが主流であり、新しい技術としては、ウイングレットと呼ばれる流れ方向に翼を並列に設定し、翼負荷を2枚の翼で分担する方法により翼端部近傍の翼負荷を低減させ、間隙を通過する流れを抑制して混合損失を低減することが提案されている。   In the method of suppressing the mixing loss of the flow generated in the gap between the turbine blade tip of the turbine rotor blade 4 and the casing 7, a concave portion called a squealer is set at the turbine blade tip to suppress the flow passing through the gap, Reducing mixing loss is the mainstream, and the new technology is to reduce the blade load near the blade tip by setting the blades in parallel in the flow direction called winglet and sharing the blade load between the two blades. And reducing the mixing loss by suppressing the flow through the gap.

以下、翼前縁12aの近傍で発生する二次流れ渦の増大を抑制すると共に、2枚の翼の一方側の負圧面と他方側の圧力面で挟まれた領域における二次流れをも抑制する効果を持つタービン動翼4の実施例1について、図7、図8及び図9を用いて説明する。   Hereinafter, the secondary flow vortex generated in the vicinity of the blade leading edge 12a is suppressed, and the secondary flow in the region sandwiched between the one suction surface and the other pressure surface of the two blades is also suppressed. A first embodiment of the turbine rotor blade 4 having the effect described above will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 9.

図7は、タービン周方向に隣接して配置された2枚の動翼によって構成されるタービン動翼例を示すもので、翼前縁12aの近傍で発生する二次流れ渦の増大を抑制すると共に、2枚の翼の一方側の負圧面10a´と他方側の圧力面10bで挟まれた領域における二次流れをも抑制するタービン動翼例である。   FIG. 7 shows an example of a turbine rotor blade composed of two rotor blades arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine, and suppresses an increase in secondary flow vortex generated in the vicinity of the blade leading edge 12a. In addition, this is an example of a turbine blade that also suppresses the secondary flow in the region sandwiched between the negative pressure surface 10a 'on one side and the pressure surface 10b on the other side of the two blades.

図8は、本発明の実施例1に係るタービン動翼4を負圧面10a側から見た図であり、図9は、タービン動翼4を圧力面10b側から見た図である。   FIG. 8 is a view of the turbine blade 4 according to the first embodiment of the present invention as viewed from the suction surface 10a side, and FIG. 9 is a view of the turbine blade 4 as viewed from the pressure surface 10b side.

図8及び図9において、矢印13は、ガスの流れの向きを表し、翼前縁12a側が上流側、翼後縁12bが下流側である。Rは半径位置を表す座標軸である。翼型部12の内周側には、内周側エンドウォール部10が位置する。この翼型部12端部の外周側の面には、翼型部12の負圧面10a側で圧力面10b側から抜けた貫通孔21を有する。   8 and 9, an arrow 13 represents the direction of gas flow. The blade leading edge 12a side is the upstream side, and the blade trailing edge 12b is the downstream side. R is a coordinate axis representing the radial position. An inner peripheral end wall portion 10 is located on the inner peripheral side of the airfoil portion 12. On the outer peripheral surface of the end portion of the airfoil portion 12, there is a through-hole 21 that is removed from the pressure surface 10 b side on the negative pressure surface 10 a side of the airfoil portion 12.

即ち、本実施例では、タービン動翼4の翼型部12の外周側に、圧力面10b側から負圧面10a側に抜ける貫通孔21が形成され、しかも、この貫通孔21は、後で詳述するが、貫通孔21に対し下流側から上流側に向って半径位置が低く形成されているものである。   That is, in the present embodiment, a through hole 21 is formed on the outer peripheral side of the airfoil portion 12 of the turbine rotor blade 4 so as to pass from the pressure surface 10b side to the negative pressure surface 10a side. As will be described, the radial position is lower from the downstream side toward the upstream side with respect to the through-hole 21.

なお、本実施例での翼型部12の外周側とは、このタービン動翼4をガスタービンに組み込んだときに、翼型部12に対してタービンローター1から遠い側(チップ側)を意味し、内周側とは、タービンローター1側(ハブ側)を意味する。また、外とは外周側、内とは内周側を意味する。   In this embodiment, the outer peripheral side of the airfoil portion 12 means the side (tip side) far from the turbine rotor 1 with respect to the airfoil portion 12 when the turbine rotor blade 4 is incorporated in a gas turbine. The inner peripheral side means the turbine rotor 1 side (hub side). Further, the outside means the outer peripheral side, and the inner means the inner peripheral side.

更に詳述すると、本実施例のタービン動翼4は、上述した貫通孔21が翼後縁12b近傍に位置している。具体的には、翼型部12端部の外周側の面に位置する翼型部12の翼前縁12aをタービンの回転軸方向の座標を基準として0%、翼後縁12bを100%としたとき、貫通孔21の位置が65%以上100%以下の範囲内に位置するように形成される。これは、エンドウォール付近での翼負荷増大が渦発生の要因となることに着目し、これに対処したためである。タービン動翼4の翼前縁12a近傍領域において、翼表面で巻き上げられる二次流れ渦が発生する。この二次流れ渦に引き込まれるように主流ガスも渦を形成する。   More specifically, in the turbine rotor blade 4 of this embodiment, the above-described through hole 21 is located in the vicinity of the blade trailing edge 12b. Specifically, the blade leading edge 12a of the airfoil portion 12 located on the outer peripheral surface of the end portion of the airfoil portion 12 is set to 0%, and the blade trailing edge 12b is set to 100% on the basis of the coordinates in the rotation axis direction of the turbine. Then, the through hole 21 is formed so that the position thereof is within a range of 65% or more and 100% or less. This is because attention has been paid to the fact that an increase in blade load in the vicinity of the end wall causes the generation of vortices. In the region near the blade leading edge 12a of the turbine rotor blade 4, a secondary flow vortex that is wound up on the blade surface is generated. The mainstream gas also forms a vortex so as to be drawn into the secondary flow vortex.

図8及び図9に示すように、本実施例のタービン動翼4は、翼型部12端部の外周側の面において、圧力面10b側に負圧面10a側に抜ける貫通孔21、即ち、貫通孔入口33から貫通孔出口34に抜ける貫通孔21を有している。   As shown in FIGS. 8 and 9, the turbine rotor blade 4 of the present embodiment has a through-hole 21 that extends to the negative pressure surface 10 a side on the pressure surface 10 b side on the outer peripheral side surface of the airfoil portion 12, that is, The through-hole 21 is provided through the through-hole inlet 33 to the through-hole outlet 34.

具体的には、内周側エンドウォール部10と翼型部12の翼前縁12aとの接点を0%、内周側エンドウォール部10と翼型部12の翼後縁12bとの接点を100%としたときに、圧力面10b側の貫通孔21の開口部が10%から50%の間に存在し、負圧面10a側の貫通孔21の開口部が65%から100%の間に存在するように形成されている。   Specifically, the contact between the inner peripheral side end wall part 10 and the blade leading edge 12a of the airfoil part 12 is 0%, and the contact point between the inner peripheral side end wall part 10 and the blade trailing edge 12b of the airfoil part 12 is provided. When 100%, the opening of the through hole 21 on the pressure surface 10b side exists between 10% and 50%, and the opening of the through hole 21 on the negative pressure surface 10a side is between 65% and 100%. It is formed to exist.

この領域は、翼間の圧力面10b側から負圧面10a側に向かう圧力勾配が最も大きく流速が急激に減少し、渦が発生しやすい領域である。本実施例の貫通孔21を利用することで圧力面10b側から負圧面10a側に向かう流れが発生し、上流側の翼型部12、下流側の翼型部12、その間の間隙の構成により、エンドウォール側の翼負荷を減らすことができる。これにより、エンドウォール近傍の二次流れ損失を抑制することができる。   This region is a region where the pressure gradient from the pressure surface 10b side to the negative pressure surface 10a side between the blades is the largest and the flow velocity is rapidly reduced, and vortices are likely to occur. By using the through hole 21 of the present embodiment, a flow from the pressure surface 10b side toward the negative pressure surface 10a side is generated, and the upstream airfoil portion 12, the downstream airfoil portion 12, and the configuration of the gap between them. The blade load on the end wall side can be reduced. Thereby, the secondary flow loss near the end wall can be suppressed.

つまり、圧力面10b側から負圧面10a側に抜ける貫通孔21の位置が15%より小さい場合、貫通孔21の貫通孔入口33及び貫通孔出口34の差圧が小さいため、エンドゥオール近傍の流体を負圧面10a側に流すことができず、翼負荷低減効果が得られない。また、圧力面10b側から負圧面10a側に抜ける貫通孔21の位置が50%より大きい場合、貫通孔21の貫通孔入口33及び貫通孔出口34の差圧が大きくなるため、貫通孔21を通過する流体の流速が大きくなり、負圧面10a側で主流との混合損失が大きくなる。これにより、負圧面10a側で損失が大きくなり翼列全体での性能低下に繋がる。   That is, when the position of the through hole 21 that passes from the pressure surface 10b side to the negative pressure surface 10a side is smaller than 15%, the differential pressure between the through hole inlet 33 and the through hole outlet 34 of the through hole 21 is small. Cannot flow to the suction surface 10a side, and the blade load reduction effect cannot be obtained. In addition, when the position of the through hole 21 that extends from the pressure surface 10b side to the negative pressure surface 10a side is larger than 50%, the differential pressure between the through hole inlet 33 and the through hole outlet 34 of the through hole 21 increases, The flow velocity of the fluid passing therethrough increases, and the mixing loss with the main flow increases on the suction surface 10a side. As a result, the loss increases on the suction surface 10a side, leading to performance degradation in the entire blade row.

次に、貫通孔21の翼高さ方向について説明する。   Next, the blade height direction of the through hole 21 will be described.

貫通孔21の翼高さ位置は、翼型部12の外周側端面に、2つの翼型部12の間の間隙から構成される翼型部12の断面を有し、かつ、内周側エンドウォール部10を翼高さ0%、外周側の翼型部12の先端の翼高さを100%と定義すると、2つの翼型部12の間の間隙が、外周側の翼型部12の先端の翼高さ95%から翼高さ100%の間に存在する(含まれる)。   The blade height position of the through hole 21 has a cross section of the airfoil portion 12 constituted by a gap between the two airfoil portions 12 on the outer peripheral side end face of the airfoil portion 12, and the inner peripheral end. When the wall portion 10 is defined as a blade height of 0% and the blade height at the tip of the outer peripheral airfoil portion 12 is defined as 100%, the gap between the two airfoil portions 12 is defined by the outer airfoil portion 12. Present (included) between 95% tip blade height and 100% blade height.

即ち、2つの翼型部12の間の間隙が外周側の翼型部12の先端の翼高さ95%以下になると貫通孔21の穴が大きくなることで、圧力面10b側から負圧面10a側に向かう流量が大きくなり、本来、タービン動翼4で主流空気から回収すべき仕事量が減少してしまう。2つの翼型部12の間の間隙が外周側の翼型部12の先端の翼高さ95%より大きい場合、上流側にあるタービン静翼8との位置関係、冷却空気混入による壁面境界層増大の影響により、圧力面10b側から負圧面10a側に抜ける貫通孔21の貫通孔入口33と貫通孔出口34の面積が小さくなるため、貫通孔21を通過する流量が小さくなり、翼型部12の負荷低減効果が小さくなる。そのため、外向き凸形状の頂点が95%以上100%以下としている。   That is, when the gap between the two airfoil portions 12 is 95% or less at the tip height of the airfoil portion 12 on the outer peripheral side, the hole of the through hole 21 becomes larger, so that the suction surface 10a from the pressure surface 10b side. As a result, the amount of work to be recovered from the mainstream air by the turbine rotor blade 4 is reduced. When the gap between the two airfoil portions 12 is larger than 95% of the blade height at the tip of the outer airfoil portion 12, the positional relationship with the turbine stationary blade 8 on the upstream side, and the wall boundary layer due to mixing of cooling air Due to the influence of the increase, the area of the through hole inlet 33 and the through hole outlet 34 of the through hole 21 passing from the pressure surface 10b side to the negative pressure surface 10a side is reduced, so that the flow rate passing through the through hole 21 is reduced and the airfoil portion The load reduction effect of 12 is reduced. Therefore, the apex of the outwardly convex shape is 95% or more and 100% or less.

また、本実施例では、内周側エンドウォール部10と翼型部12の翼前縁12aとの接点を0%、内周側エンドウォール部10と翼型部12の翼後縁12bとの接点を100%としたときに、0%以下の範囲内で、かつ、内周側エンドウォール部10側から流体が混入している。   Further, in this embodiment, the contact between the inner peripheral side end wall portion 10 and the blade leading edge 12a of the airfoil portion 12 is 0%, and the inner peripheral side end wall portion 10 and the blade trailing edge 12b of the airfoil portion 12 are When the contact point is 100%, the fluid is mixed within the range of 0% or less and from the inner peripheral end wall 10 side.

次に、本実施例のタービン動翼4の翼端部の断面について、図10及び図11を用いて説明する。図10は、図8及び図9の符号32に沿ったタービン動翼4の断面を、内周側エンドウォール部10の外周側から見た図を示し、図11は、図10のP−Q線に沿った断面をそれぞれ示す。   Next, a cross section of the blade tip portion of the turbine rotor blade 4 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. 10 shows a cross section of the turbine rotor blade 4 taken along the reference numeral 32 in FIGS. 8 and 9 as seen from the outer peripheral side of the inner peripheral side end wall portion 10, and FIG. 11 shows the PQ of FIG. Each section along the line is shown.

該図において、33が圧力面10b側に位置する貫通孔入口であり、34が負圧面10a側にある貫通孔出口である。35はエンドウォール近傍の流れが、貫通孔入口33から貫通孔出口34に向かう流れを示している。36は内周側エンドウォール部10側の上流部であり、37は内周側エンドウォール部10側の下流部である。   In this figure, 33 is a through-hole inlet located on the pressure surface 10b side, and 34 is a through-hole outlet located on the negative pressure surface 10a side. Reference numeral 35 denotes a flow in the vicinity of the end wall from the through hole inlet 33 toward the through hole outlet 34. 36 is an upstream part on the inner peripheral side end wall part 10 side, and 37 is a downstream part on the inner peripheral side end wall part 10 side.

上述した如く、本実施例では、図10に示す如く、タービン動翼4の翼型部12の外周側に、圧力面10b側から負圧面10a側に抜ける貫通孔21が形成され、しかも、この貫通孔21は、図11に示す如く、貫通孔21に対し下流側(P側)から上流側(Q側)に向って半径位置が低く形成されている。   As described above, in this embodiment, as shown in FIG. 10, a through hole 21 is formed on the outer peripheral side of the airfoil portion 12 of the turbine rotor blade 4 so as to pass from the pressure surface 10 b side to the negative pressure surface 10 a side. As shown in FIG. 11, the through hole 21 is formed with a lower radial position from the downstream side (P side) to the upstream side (Q side) with respect to the through hole 21.

これにより、貫通孔21の貫通孔入口33から貫通孔出口34に向かう流れ35により、内周側エンドウォール部10側の上流側部36の負圧面10aと圧力面10bの差圧が減少し、上流側の翼部の負荷が減少する。また、貫通孔21の貫通孔入口33から貫通孔出口34に向かう流れ35により、貫通孔出口34での流速が、貫通孔21がない場合比べて減少するため、内周側エンドウォール部10側の下流部37の圧力面10bと負圧面10aの差圧も減少する。この原理により、翼部の内周側エンドウォール部10側の翼負荷が減少する。   Thereby, due to the flow 35 from the through hole inlet 33 of the through hole 21 toward the through hole outlet 34, the differential pressure between the negative pressure surface 10a and the pressure surface 10b of the upstream side portion 36 on the inner peripheral side end wall portion 10 side is reduced. The load on the upstream wing is reduced. Further, the flow 35 from the through hole inlet 33 to the through hole outlet 34 of the through hole 21 reduces the flow velocity at the through hole outlet 34 as compared to the case without the through hole 21, so the inner end wall 10 side The differential pressure between the pressure surface 10b and the negative pressure surface 10a of the downstream portion 37 also decreases. By this principle, the blade load on the inner peripheral side end wall portion 10 side of the blade portion is reduced.

図12は、タービン径方向の各位置における翼型部12の断面に係るタービン動翼の全圧損失を示す図である。図中のチップ側は、タービン径方向の外側(即ち、外周側エンドウォール部16側)を示し、ハブ側は、タービン径方向の内側(即ち、内周側エンドウォール部10側)を示す。   FIG. 12 is a diagram showing the total pressure loss of the turbine rotor blade related to the cross section of the airfoil portion 12 at each position in the turbine radial direction. In the drawing, the tip side indicates the outside in the turbine radial direction (that is, the outer peripheral side end wall portion 16 side), and the hub side indicates the inner side in the turbine radial direction (that is, the inner peripheral side end wall portion 10 side).

図8、図9、図10に示した本実施例の貫通孔21を備えた本実施例に係る全圧損失は点線で描かれており、従来例に係る全圧損失は実線で描かれている。   The total pressure loss according to this embodiment provided with the through hole 21 of this embodiment shown in FIGS. 8, 9, and 10 is drawn with a dotted line, and the total pressure loss according to the conventional example is drawn with a solid line. Yes.

該図から分かるように、ハブ側に近い領域では、本実施例と従来例に係る全圧損失は略一致しているが、チップ側に近い領域では、本実施例に係る全圧損失の方が従来例に係る全圧損失より低減していることが分かる。即ち、本実施例では、外周側エンドウォール部16に近い翼断面における全圧損失が低減され、タービン径方向の上下方向に渡ってより均一な全圧損失が達成されている。これは、翼型部12の全域に渡ってより均等な膨張仕事が達成されていることを意味する。従って、本実施例によれば、タービン効率を向上でき、ガスタービンの燃費を削減できる。   As can be seen from the figure, in the region close to the hub side, the total pressure loss according to the present example and the conventional example is substantially the same, but in the region close to the chip side, the total pressure loss according to the present example is the same. It can be seen that is reduced from the total pressure loss according to the conventional example. That is, in this embodiment, the total pressure loss in the blade cross section close to the outer peripheral side end wall portion 16 is reduced, and a more uniform total pressure loss is achieved in the vertical direction of the turbine radial direction. This means that more uniform expansion work is achieved over the entire area of the airfoil 12. Therefore, according to the present embodiment, the turbine efficiency can be improved and the fuel efficiency of the gas turbine can be reduced.

以上のように、本実施例のタービン動翼4は、ケーシング側のタービン動翼4の端面側の負圧面10a付近に貫通孔出口34、圧力面10b付近にガスの流れを誘導する貫通孔入口33をそれぞれ形成している。タービン動翼4を、このような形状とすることにより、矢印13で示した主流方向において、流れの急激な減速と増速を抑えて速度変化をなだらかに推移させることができ、好適なタービン動翼4が提供できる。 As described above, the turbine rotor blade 4 of the present embodiment has the through hole outlet 34 in the vicinity of the negative pressure surface 10a on the end face side of the turbine rotor blade 4 on the casing 7 side, and the through hole that induces the gas flow in the vicinity of the pressure surface 10b. Each inlet 33 is formed. By making the turbine rotor blade 4 in such a shape, in the main flow direction indicated by the arrow 13, it is possible to smoothly change the speed change while suppressing rapid deceleration and acceleration of the flow. Wings 4 can be provided.

このように構成されたガスタービンでは、タービン動翼4に向かって流入した主流流体は、翼前縁12aから流入し、翼型部12に沿って流れ、翼後縁12bから流出する。本実施例のタービン動翼4の端部形状にすることで、タービン動翼4の端部側での二次流れが抑制され、翼型部12の負圧面10aに沿って流れる主流流体の内周側のエンドウォール付近の流れの減速が抑制され、タービン動翼4の翼型部12の負圧面10aにおけるマッハ数の減少も小さくなる。   In the gas turbine configured as described above, the main flow fluid that flows in toward the turbine rotor blade 4 flows in from the blade leading edge 12a, flows along the airfoil portion 12, and flows out from the blade trailing edge 12b. By adopting the end shape of the turbine rotor blade 4 of the present embodiment, the secondary flow on the end side of the turbine rotor blade 4 is suppressed, and the inside of the mainstream fluid flowing along the suction surface 10a of the airfoil portion 12 is suppressed. The deceleration of the flow in the vicinity of the end wall on the circumferential side is suppressed, and the decrease in the Mach number on the suction surface 10a of the airfoil portion 12 of the turbine rotor blade 4 is also reduced.

その結果、タービン動翼4の翼型部12の負圧面10aの翼断面における全圧損失を低減させることができる。そして、タービン動翼4にかかる負荷が高い場合においても、また、混入する冷却流量が変化する場合においても、二次流れが発生する機構は同じであるため、タービン動翼4の翼端部における全圧損失の増大を抑制させることができる。   As a result, the total pressure loss in the blade cross section of the suction surface 10a of the airfoil portion 12 of the turbine rotor blade 4 can be reduced. Even when the load applied to the turbine rotor blade 4 is high or when the mixed cooling flow rate changes, the mechanism for generating the secondary flow is the same. An increase in total pressure loss can be suppressed.

このように、本実施例によれば、翼の負荷が増大し、二次流れが大きくなるタービン動翼4において、タービン動翼4の翼先端間隙を通過する隙間流れの流速を抑制することで、主流と二次流れの混合損失を低減できる。また、先端間隙がゼロになった場合においても、タービン動翼4の端側の翼負荷低減効果により流れ方向の速度勾配が減少し、二次流れ渦発達が抑制され、二次流れ損失が減少する。   As described above, according to the present embodiment, in the turbine blade 4 in which the load on the blade increases and the secondary flow increases, the flow velocity of the gap flow passing through the blade tip gap of the turbine blade 4 is suppressed. The mixing loss of the main flow and the secondary flow can be reduced. Further, even when the tip clearance becomes zero, the velocity gradient in the flow direction is reduced due to the blade load reduction effect on the end side of the turbine rotor blade 4, the secondary flow vortex development is suppressed, and the secondary flow loss is reduced. To do.

従って、本実施例により、タービン動翼4の先端で発生する主流と二次流れの混合損失、外周側ケーシングで発生する二次流れ損失の両方を抑制する効果をもつタービン動翼4を提供できる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the turbine rotor blade 4 having an effect of suppressing both the main flow and secondary flow mixing loss generated at the tip of the turbine rotor blade 4 and the secondary flow loss generated in the outer casing. .

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。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

1…タービンローター、2…ステーター、3…回転軸、4…タービン動翼、5…圧縮機、6…燃焼器、7…ケーシング、8、8A、8B…タービン静翼、9…入口、9a、9b…中空部、9c…圧力面、9f…空気冷却室、10…内周側エンドウォール部、10a、10a´…負圧面、10b…圧力面、11…主流ガス、12…翼型部、12a…翼前縁、12b…翼後縁、12c…閉局面、13…矢印、14…冷却空気導入孔、15…排出口、16…外周側エンドウォール部、17…間隙、18、19…冷却空気の流れを示す矢印、20…ガスパス路、21…貫通孔、32…タービン動翼の断面線、33…貫通孔入口、34…貫通孔出口、35…貫通孔入口から出口に向かう流れ、36…翼部エンドウォール側の上流部、37…翼部エンドウォール側の下流部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbine rotor, 2 ... Stator, 3 ... Rotating shaft, 4 ... Turbine blade, 5 ... Compressor, 6 ... Combustor, 7 ... Casing, 8, 8A, 8B ... Turbine stationary blade, 9 ... Inlet, 9a, 9b ... Hollow part, 9c ... Pressure surface, 9f ... Air cooling chamber, 10 ... Inner end wall portion, 10a, 10a '... Negative pressure surface, 10b ... Pressure surface, 11 ... Mainstream gas, 12 ... Airfoil part, 12a ... blade leading edge, 12b ... blade trailing edge, 12c ... closed phase, 13 ... arrow, 14 ... cooling air introduction hole, 15 ... discharge port, 16 ... outer peripheral side end wall part, 17 ... gap, 18, 19 ... cooling air 20 ... Gas path, 21 ... Through hole, 32 ... Cross section line of turbine blade, 33 ... Through hole inlet, 34 ... Through hole outlet, 35 ... Flow from the through hole inlet to the outlet, 36 ... Upstream part of wing end wall side, 37 ... wing pea The downstream portion of Lumpur side.

Claims (4)

回転軸に取り付けられ、該回転軸の内周側に位置する内周側エンドウォール部と、該内周側エンドウォール部に取り付けられ、該内周側エンドウォール部から半径方向に延びる翼型部とを備え、前記翼型部が取り付けられた前記内周側エンドウォール部が所定の間隙をもって複数個配置され、前記翼型部は、翼弦方向に凹形状の曲面形状を成す圧力面及び翼弦方向に凸形状の曲面形状を成す負圧面と、翼前縁及び翼後縁とから成ると共に、翼の厚みが前記翼前縁側より中央側に向かうに従い徐々に大きくなり、かつ、その途中より前記翼後縁側に向かうに従い徐々に小さくなるように形成されたタービン動翼であって、
前記翼型部の外周側に、前記圧力面から前記負圧面に抜ける貫通孔が形成され
前記貫通孔は、該貫通孔に対し下流側から上流側に向って半径位置が低く形成されていることを特徴とするタービン動翼。
An inner peripheral end wall portion that is attached to the rotary shaft and is located on the inner peripheral side of the rotary shaft, and an airfoil portion that is attached to the inner peripheral end wall portion and extends in a radial direction from the inner peripheral end wall portion A plurality of the inner end wall portions to which the airfoil portion is attached are arranged with a predetermined gap, and the airfoil portion includes a pressure surface and a blade that form a concave curved surface in the chord direction. It consists of a suction surface that forms a curved surface convex in the chord direction, a blade leading edge and a blade trailing edge, and the thickness of the blade gradually increases from the blade leading edge side toward the center side, and from the middle A turbine rotor blade formed so as to gradually become smaller toward the blade trailing edge side,
A through hole extending from the pressure surface to the suction surface is formed on the outer peripheral side of the airfoil portion ,
The turbine rotor blade according to claim 1, wherein the through hole is formed such that a radial position thereof is lower from the downstream side toward the upstream side with respect to the through hole .
請求項1に記載のタービン動翼において、
前記翼型部の外周側端面に、2つの前記翼型部の間の前記貫通孔から構成される翼型部断面を有し、かつ、前記内周側エンドウォール部を翼高さ0%、外周側の前記翼型部先端の翼高さを100%と定義すると、2つの前記翼型部の間の前記貫通孔が、外周側の前記翼型部先端の翼高さ95%から翼高さ100%の間に含まれることを特徴とするタービン動翼。
The turbine rotor blade according to claim 1 ,
The airfoil part has an airfoil section formed by the through hole between the two airfoil parts on the outer peripheral side end surface of the airfoil part, and the inner peripheral side end wall part has a blade height of 0%, When the blade height at the tip of the airfoil portion on the outer peripheral side is defined as 100%, the through-hole between the two airfoil portions has a blade height of 95% from the blade height at the tip of the airfoil portion on the outer peripheral side. Turbine rotor blade characterized by being included between 100%.
請求項1又は2に記載のタービン動翼において、
前記内周側エンドウォール部と前記翼型部の前記翼前縁との接点を0%、前記内周側エンドウォール部と前記翼型部の前記翼後縁との接点を100%としたときに、前記圧力面側の前記貫通孔の開口部が10%から50%の間に存在し、前記負圧面側の前記貫通孔の開口部が65%から100%の間に存在することを特徴とするタービン動翼。
In the turbine rotor blade according to claim 1 or 2 ,
When the contact between the inner peripheral side end wall portion and the blade leading edge of the airfoil portion is 0%, and the contact between the inner peripheral side end wall portion and the blade trailing edge of the airfoil portion is 100%. Further, the opening of the through hole on the pressure surface side is present between 10% and 50%, and the opening of the through hole on the suction surface side is present between 65% and 100%. Turbine blades.
請求項1乃至のいずれか1項に記載のタービン動翼において、
前記内周側エンドウォール部と前記翼型部の前記翼前縁との接点を0%、前記内周側エンドウォール部と前記翼型部の前記翼後縁との接点を100%としたときに、0%以下の範囲内で、かつ、前記内周側エンドウォール部側から流体が混入することを特徴とするタービン動翼。
In the turbine rotor blade according to any one of claims 1 to 3 ,
When the contact between the inner peripheral side end wall portion and the blade leading edge of the airfoil portion is 0%, and the contact between the inner peripheral side end wall portion and the blade trailing edge of the airfoil portion is 100%. In addition, a fluid is mixed in a range of 0% or less and from the inner peripheral side end wall portion side.
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