JP6650687B2 - ロータブレード冷却 - Google Patents

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Description

本発明は、全体的にはタービンロータブレードに関する。詳細には、本発明は、ロータブレードの冷却に関する。
ガスタービンは、圧縮機、燃焼器、及びタービンを含む。作動流体(例えば、空気)は、圧縮機に流入して、燃焼器に送られる際に漸進的に圧縮される。圧縮作動流体の少なくとも一部は、天然ガス等の燃料と混合されて、燃焼器に定められた燃焼室に可燃混合気が供給され、可燃混合気は燃焼して高温高圧の燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは、タービンに送られる。燃焼ガスからの熱エネルギ及び運動エネルギは、ロータシャフトに結合されるロータブレードの一連の段に伝達され、結果的にシャフトを回転させて仕事を発生するようになっている。例えば、シャフトは、発電機を駆動して発電を行うことができる。
一般に、ロータブレードは、取付け部分及び該取付け部分から半径方向外向きに延びる翼形部分を含む。取付け部分は、ロータブレードをロータシャフトに固定するためのダブテール特徴部を含むことができる。一般に、翼形部分は、前縁、後縁、正圧側面、及び負圧側面を定める翼形本体を含み、正圧側面及び負圧側面は、前縁及び後縁と交わる。一般に、前縁は燃焼ガス流に面し、正圧側面は、燃焼ガスを受け入れて運動エネルギを抽出するように構成される。
タービンセクション内の高温の燃焼ガスは、燃焼ガスとロータブレードとの間の大きな熱エネルギ及び運動エネルギ伝達に相当するので、ガスタービンの全体的な出力が向上する。しかしながら、長時間の高温の燃焼ガスは、ロータブレード、特に翼形本体の後縁部の半径方向外側部の浸食、クリープ、及び/又は低サイクル疲労につながるので、ロータブレードの耐久性が潜在的に制限される。
従って、ロータブレード冷却の継続的な改善が有用である。
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
本発明の1つの実施形態は、ロータブレードである。ロータブレードは、タービンのロータと相互接続可能な取付け部分を含む。取付け部分は、内部に冷却剤を受け入れるように形成された取付け本体を有する。ロータブレードの翼形部分は、取付け本体の半径方向外側部分から実質的に半径方向外向きに延び、翼形本体を含む。翼形本体は、冷却剤を取付け本体から翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路を定める。主冷却通路の各々は、翼形本体の先端部分に沿って配置された冷却流出口を備える。翼形本体は、複数の後縁冷却通路をさらに定める。後縁冷却通路の各々は、翼形本体の後縁部分に沿って形成された冷却剤出口で終端する。後縁冷却通路の少なくとも一部は、翼形本体の先端部分に隣接した後縁の半径方向外側部分に沿って形成される。後縁冷却通路の各々は、前記主冷却通路の少なくとも1つと流体連通する。特定の実施形態において、主冷却通路の各々は、隣接する主冷却通路から流体的に切り離される。
本発明の他の実施形態は、ロータブレードである。ロータブレードは、タービンのロータと相互接続可能な取付け本体を備える取付け部分を含む。取付け本体は、内部に冷却剤を受け入れるように形成される。プラットフォームは、取付け本体の半径方向外側部分に形成され、翼形部分は、プラットフォームから半径方向外向きに延びる。翼形部分は、冷却剤を取付け本体から翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる主冷却通路を定める翼形本体を備える。主冷却通路は、翼形本体の先端部分に沿って配置され、主冷却通路から外に冷却剤を送るための冷却流出口を含む。翼形本体は、冷却剤出口を有する複数の後縁冷却通路をさらに定める。後縁冷却通路の各々は、翼形本体の後縁部分に沿って形成される。後縁冷却通路の一部は、翼形本体の先端部分に隣接した後縁の半径方向外側部分に沿って定められる。後縁冷却通路の各々は、主冷却通路の少なくとも1つと流体連通する。
本発明の他の実施形態は、ガスタービンである。ガスタービンは、圧縮機と、該圧縮機から下流の燃焼器と、該燃焼器から下流のタービンとを含む。ロータシャフトは、少なくとも部分的にタービンを貫通して延びる。ロータブレードは、該ロータブレードの取付け部分によってロータシャフトに相互接続される。取付け部分は、冷却剤供給源からの冷却剤を内部に受け入れるように形成された取付け本体を含む。ロータブレードは、取付け本体の半径方向外側部分に配置されたプラットフォームを備える。翼形部分は、プラットフォームから実質的に半径方向外向きに延びる翼形本体を備える。翼形本体は、冷却剤を取付け本体から翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路を定める。主冷却通路の各々は、翼形本体の先端部分に沿って形成され、ここを通して前記冷却剤の一部を排出するようになっている冷却流出口を備える。翼形本体は、複数の後縁冷却通路をさらに定める。各々の後縁は、翼形本体の後縁部分に沿って形成された冷却剤出口を含む。後縁冷却通路の少なくとも1つは、主冷却通路の少なくとも1つと流体連通する。
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者にとって最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
本発明の少なくとも1つの実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの機能的概念図。 本開示の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なロータブレードの斜視図。 本発明の1つの実施形態による、図2に示す例示的なロータブレードの上面図。 本発明の種々の実施形態による、図2及び3に示すロータブレードの側面図。 本発明の1つの実施形態による例示的な後縁冷却通路の軸方向断面図。 本発明の1つの実施形態による例示的な後縁冷却通路の軸方向断面図。 本発明の1つの実施形態による例示的な後縁冷却通路の側面断面図。
ここで、その1つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似した要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似した表示を使用している。本明細書で使用される用語「第1」、「第2」、及び「第3」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に対して実質的に直交する相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に対して実質的に平行な及び/又は同軸上に位置合わせされた相対方向を指す。
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、1つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本明細書では産業用又は地上設置型のガスタービンが図示され説明されたが、本明細書で図示され説明される本発明は、請求項において特に指定のない限り、産業用又は地上設置型のガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載の発明は、限定されるものではないが、蒸気タービン、航空機ガスタービン、又は船舶ガスタービン等の任意のタイプのタービンに用いることができる。
同じ参照符号が同じ構成要素を指す各図面を参照すると、図1は、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービン10を示す。図示のように、ガスタービン10は、圧縮機セクション12と、該圧縮機セクション12の下流に配置された1つ又はそれ以上燃焼器16を有する燃焼セクション14と、該燃焼セクション14の下流に配置されたタービン20を有するタービンセクション18とを含む。一般に、タービン20は、ロータシャフト24に相互接続又は結合された多列又は多段のロータブレード22を含む。連続する列の固定ベーン26は、連続する列の各ロータブレード20の間でタービン20の内部に配置される。ケーシング28は、固定ベーン及びタービンブレードの各列を取り囲み、少なくとも部分的にタービン20を通るガス通路を規定する。
作動時、空気等の作動流体30は、圧縮機セクション12の圧縮機32に流入する。作動流体30は、圧縮機32を通って燃焼セクション14の燃焼器16に送られる際に漸進的に圧縮され、圧縮作動流体34は燃焼器16に供給される。燃料は、各燃焼器16の内部で圧縮作動流体34と混合されて、混合気は燃焼して高温高速の燃焼ガス36が発生する。燃焼ガス36は、燃焼器16から第1列の固定ベーン26を横切ってタービン20に送られる。熱エネルギ及び/又は運動エネルギは、ロータブレード22によって燃焼ガス36から抽出され、結果的にロータシャフト24が回転する、
図2は、本開示の種々の実施形態に組み込むことができ、図1に示すロータブレード22に取って代わることが意図された例示的なロータブレード100の斜視図を提示する。図2に示すように、全体的に、ロータブレード100は、取付け部分102と、該取付け部分102の半径方向外側部分106から半径方向外向きに延びる翼形部分104とを含む。1つの実施形態において、ロータブレード100は、取付け部分102と翼形部分104との間に形成されたプラットフォーム部分108を含む。
1つの実施形態において、取付け部分102は、取付け本体110を備える。取付け本体110は、ロータブレードをロータシャフト24(図1)に相互接続又は固定するように形成されている。例えば、図2に示すように、取付け本体110の一部は、ロータシャフト24に形成されたもみの木型ダブテールスロット(図示せず)に相補的なもみの木型又はダブテールプロフィールを有する。1つの実施形態において、取付け本体110は、ロータブレード100のシャンク部分112を含むか又は定めることができる。本実施形態において、シャンク部分112は、圧縮機32(図1)から供給される圧縮作動流体34の一部といった冷却剤を収容するためのポケット114を含む及び/又は定めることができる。
図3は、本発明の1つの実施形態による、図2に示す例示的なロータブレード100の上面図を提示する。図2及び3に示すように、全体的には、翼形部分104は、翼形本体116を含む。翼形本体116は、前縁118及び後縁120を定める。図3に示すように、翼形本体116は、正圧側面122及び反対の負圧側面124を定める。前縁118、後縁120、正圧側面122、及び負圧側面124は、協働してキャンバ線126を定める。キャンバ線126は、長軸128及び該長軸128に直交する短軸130を定める。
図2に示すように、翼形本体116は、取付け部分102及び/又はプラットフォーム108との交差部に定められた根元部分132を含む。図示のように、翼形本体116は、半径方向134に、又はプラットフォーム108及び/又は取付け部分102から半径方向外向きに延びる。翼形本体116は、プラットフォーム108及び/又は取付け部分102に対して実質的に半径方向に延びることができるので、本明細書では半径方向134からの偏角が想定されることを理解されたい。また、図2及び3に示すように、翼形本体116は、半径方向遠位端138(図2)に形成された先端部分136を含む。
図4は、本発明の種々の実施形態によるロータブレード100の側面図である。図4に示すように、取付け本体110は、冷却剤供給源からの冷却剤140を収容するように構成されている。例えば、冷却剤140は、圧縮機32からの又は別の冷却剤供給源からの圧縮作動流体34(図1)の一部を含むことができる。図4に示すように、1つ又はそれ以上の冷却通路入口142は、取付け本体110に沿って形成することができ、冷却剤供給源と流体連通する。1つの実施形態において、冷却通路入口142の少なくとも1つは、ポケット114に沿って形成することができる。
種々の実施形態において、図4に示すように、取付け本体110及び翼形本体116は、内部を実質的に半径方向に延びる少なくとも1つの主冷却通路144を定める。1つの実施形態において、取付け本体110及び翼形本体116は、内部を実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路144を定める。ここで、主冷却通路144の各々は、取付け本体110及び翼形本体116の内部に形成され、冷却通路入口140から受け入れた冷却剤140を単独かつ独立して収容できる。換言すると、複数の主冷却通路144が形成される場合、主冷却通路144は、相互に流体的に切り離される、つまり流体的に連通していない。
1つの実施形態において、図3及び4に示すように、主冷却通路144の各々は、翼形本体の先端部分136に沿って配置された冷却流出口146を備える。このようにして、主冷却通路144は、冷却剤140が冷却通路入口142から取付け本体110、翼形本体116を通って先端部分136から出て結果的に翼形本体116を冷却する、流体連通をもたらす。
1つの実施形態において、主冷却通路144は、翼形本体116の任意の1つ又はそれ以上の所定の半径方向位置において実質的に非円形の断面形状148を有するように形成することができる。この非円形形状によって、主冷却通路144の長い周長及び大きな断面積が可能になり、翼形本体116を製造容易性及び構造的完全性を維持するのに必要な厚さを越えて厚くするという犠牲を払いことなく、大きな熱伝達率がもたらされる。
主冷却通路144が非円形の場合、主冷却通路144は、限定されるものではないが、楕円形さもなければ他の細長い形状を含む種々の形状とすることができる。主冷却通路144は、規則的に又は不規則に丸くすること又は角度を付けることができる。主冷却通路144は、所定に軸に関して対称とすること又は任意の所定の軸に関して非対称とすることができる。図3に示すように、主冷却通路144は、正圧側面122及び負圧側面124の局所プロフィールを模倣するプロフィールを有する細長い側壁部150で定めることができ、側壁部150は細長く、製造容易性及び構造的完全性を維持するのに必要な厚さに等しいか又はそれよりも大きな厚さとなっている。同様に、主冷却通路144は、翼形本体116の軸方向で又は主軸に沿ってその円周方向よりも長くすること及び/又はキャンバ線126に対して1よりも大きな又は小さなアスペクト比を有することができる。
主冷却通路144の実質的な非円形部は、局部に制限すること、主冷却通路144の一部の半径方向長さに沿って延びること、又は主冷却通路144の全ての半径方向長さに沿って延びることができる。このようにして、主冷却通路144の実質的な非円形によって促進される高い熱伝達率が、翼形本体116の長さの一部だけで又は翼形本体116の全長に沿う部分でもたらされる。
種々の実施形態において、図3及び4に示すように、ロータブレード100は、翼形本体116の内部に定められた少なくとも1つの後縁冷却通路152を含む。特定の実施形態において、ロータブレード100は、複数の後縁冷却通路152を含む。図2、3、及び4に示すように、後縁冷却通路152の各々は、翼形本体116の後縁120に沿って形成される冷却剤出口154で終端する。
図4に示すように、後縁冷却通路152の各々は、主冷却通路144の少なくとも1つと流体連通する。1つの実施形態において、主冷却通路144は、翼形本体116の内部で、前縁118の近くに形成された前方主冷却通路156と、後縁120の近くに形成された後方主冷却通路158と、前方主冷却通路156と後方主冷却通路158との間に形成された中間主冷却通路160とを備える。1つの実施形態において、後縁冷却通路152の少なくとも1つは後方主冷却通路158と流体連通する。1つの実施形態において、後縁冷却通路152の少なくとも1つは前方主冷却通路156と流体連通する。1つの実施形態において、後縁冷却通路152の少なくとも1つは中間主冷却通路160と流体連通する。
1つの実施形態において、図4に示すように、後縁冷却通路152の少なくとも1つは、翼形本体116の先端部分136の近くの後縁120の半径方向上側部又は外側部に沿って形成される。例えば、1つの実施形態において、後縁冷却通路152の少なくとも一部は、プラットフォーム部分108から測定した場合、ロータブレード100の全半径方向高さ164に対する翼形本体116の上半分162に沿って形成される。1つの実施形態において、後縁冷却通路152の少なくとも一部は、翼形本体116の全半径方向高さ164に対する翼形本体116の上四半分166に沿って形成される。
図5及び6は、本発明の1つの実施形態による、翼形本体116の主軸128に沿って見た例示的な後縁冷却通路152の軸方向断面図である。1つの実施形態において、後縁冷却通路152の少なくとも1つは、翼形本体116の軸方向中心線又はキャンバ線126及び/又は主軸128に対して、翼形本体116の任意の1つ又はそれ以上の所定の軸方向位置において実質的に非円形の断面形状168をもつように定めることができる。この非円形形状168によって、後縁冷却通路152の長い周長及び大きな断面積が可能になり、翼形本体116を製造容易性及び構造的完全性を維持するのに必要な厚さを越えて厚くするという犠牲を払いことなく、大きな熱伝達率がもたらされる。
後縁冷却通路152が非円形の場合、後縁冷却通路152は、限定されるものではないが、楕円形さもなければ他の細長い形状を含む種々の形状とすることができる。後縁冷却通路152は、規則的に又は不規則に丸くすること又は角度を付けることができる。後縁冷却通路152は、所定に軸に関して対称とすること又は任意の所定の軸に関して非対称とすることができる。後縁冷却通路152は、図5に示すように、翼形本体の正圧側面122と負圧側面124との間で後縁120に沿って延びる弓状側壁部150で定めることができる。1つの実施形態において、図6に示すように、後縁冷却通路152は、翼形本体116の根元部分132及び先端部分132の方向に後縁120に沿って延びる弓状側壁部150で定めることができる。後縁冷却通路152の実質的な非円形部は、局部に制限すること、後縁冷却通路152の一部の軸方向長さ又は主軸長さに沿って延びること、又は後縁冷却通路152の全ての軸方向長さ又は主軸長さに沿って延びることができる。
図7は、本発明の1つの実施形態による例示的な後縁冷却通路152の側面断面図を提示する。図7に示すように、タービュレータ170又は流れ特徴部は、後縁冷却通路152の内部に形成されるか又は配置されている。複数の後縁冷却通路152が存在する特定の実施形態において、後縁冷却通路152の少なくとも一部は、タービュレータ170又は流れ特徴部を含む。タービュレータ170によって、後縁冷却通路152は、所定の軸方向位置又は翼形本体116の主軸128の沿った位置で実質的に非円形断面形状をもつことができ、他の所定の軸方向位置又は翼形本体116の主軸128の沿った位置で実質的に円形断面形状をもつことができる。
タービュレータ170、より一般的には、タービュレータ170は配置される後縁冷却通路152の乱流発生セクションは、翼形本体116の熱伝達を高めるように作用することができる。乱流は、後縁冷却通路152を通る冷却剤140の流れを傾かせるように作用し、その結果、大きな局所熱伝達係数をもった境界層が再開する。乱流は、後縁冷却通路152の全周に又は一部のセクションに沿うことができ、さらに翼形本体116の部品寿命を延ばすこと及び冷却流の所要量を低減することができる。タービュレータ170は、電界加工(ECM)、レーザーカット、及び/又は追加の製造プロセス等の種々のプロセスで形成することができる。
タービュレータ170は、後縁冷却通路152の内部の単一の構成要素とすること、又は複数とすることができる。タービュレータ170が複数ある場合、一連のタービュレータ170を後縁冷却通路152の長さに沿って軸方向に配列することができる。
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
10 ガスタービン
12 圧縮機セクション
14 燃焼セクション
16 燃焼器
18 タービンセクション
20 タービン
22 ロータブレード
24 ロータシャフト
26 固定ベーン
28 外側ケーシング
30 作動流体
32 圧縮機
34 圧縮作動流体
36 燃焼ガス
100 ロータブレード
102 取付け部分
104 翼形部分
106 半径方向外側部分
108 プラットフォーム部分
110 取付け本体
112 シャンク
114 ポケット
116 翼形本体
118 前縁
120 後縁
122 正圧側面
124 負圧側面
126 キャンバ線
128 長軸
130 短軸
132 根元部分
134 半径方向
136 先端部分
138 半径方向遠位端
140 冷却剤
142 冷却通路入口
144 主冷却通路
146 冷却流出口
148 非円形形状
150 細長い側壁部
152 後縁冷却通路
154 冷却剤出口
156 前方主冷却通路
158 後方主冷却通路
160 中間主冷却通路
162 上半分
164 半径方向高さ
166 上四半分
168 非円形形状
170 タービュレータ

Claims (8)

  1. ロータブレード(22)であって、
    根元部分(132)と、
    前記根元部分(132)から半径方向外側に先端部分(136)まで延び、前縁(118)と後縁(120)を備える翼形部分(104)と、
    前記ロータブレード(22)内に画定された前方主冷却通路(156)であって、前記前方主冷却通路(156)が、前記根元部分(132)に沿って配置された第1の入口(142)と前記先端部分(136)に沿って配置され、前記先端部分(136)から冷却剤が出ることを可能にする第1の出口(146)とを備え、前記前方主冷却通路(156)が、前記翼形部分(104)の前記後縁(120)に沿って配置された第1の後縁冷却通路と流体連通する、前記前方主冷却通路(156)と、
    前記ロータブレード(22)内に画定された中間主冷却通路(160)であって、前記中間主冷却通路(160)が、前記根元部分(132)に沿って配置された第2の入口(142)と前記先端部分(136)に沿って配置され、前記先端部分(136)から冷却剤が出ることを可能にする第2の出口(146)とを備え、前記中間主冷却通路(160)が、前記翼形部分(104)の前記後縁(120)に沿って配置された第2の後縁冷却通路と流体連通する、前記中間主冷却通路(160)と、
    前記ロータブレード(22)内に画定された後方主冷却通路(158)であって、前記後方主冷却通路(158)が、前記根元部分(132)に沿って配置された第3の入口(142)と前記先端部分(136)に沿って配置され、前記先端部分(136)から冷却剤が出ることを可能にする第3の出口(146)とを備え、前記後方主冷却通路(158)が、前記翼形部分(104)の前記後縁(120)に沿って配置された第3の後縁冷却通路と流体連通する、前記後方主冷却通路(158)と、
    を備え、
    前記前方主冷却通路(156)と前記中間主冷却通路(160)と前記後方主冷却通路(158)とが、前記ロータブレード(22)内で互いに流体的に分離されている、ロータブレード。
  2. 前記第1の後縁冷却通路は、前記翼形部分(104)の半径方向の高さにおいて、上四半分(166)に沿って形成される、請求項1に記載のロータブレード。
  3. 前記第2の後縁冷却通路は、前記翼形部分(104)の半径方向の高さにおいて、上四半分(166)に沿って形成される、請求項1または2に記載のロータブレード。
  4. 前記第3の後縁冷却通路は、前記翼形部分(104)の半径方向の高さにおいて、上四半分(166)に沿って形成される、請求項1乃至3のいずれかに記載のロータブレード。
  5. 前記第1乃至第3の後縁冷却通路の少なくとも1つは、前記翼形部分(104)の翼形本体の予め定められた軸方向位置において非円形断面形状を有する、請求項1乃至4のいずれかに記載のロータブレード。
  6. 前記第1乃至第3の後縁冷却通路の少なくとも1つは、前記翼形部分(104)の翼形本体の予め定められた軸方向位置において実質的に非円形断面形状を有し、前記翼形本体の他の予め定められた軸方向位置において実質的に円形断面形状を有するように定められる、請求項1乃至5のいずれかに記載のロータブレード。
  7. 前記第1乃至第3の後縁冷却通路の少なくとも1つは、内部に定められたタービュレータ(170)を含む、請求項1乃至6のいずれかに記載のロータブレード。
  8. 前記前方主冷却通路(156)と前記中間主冷却通路(160)と前記後方主冷却通路(158)の少なくとも1つは、前記翼形部分(104)の翼形本体の予め定められた半径方向位置において実質的に非円形断面形状を有し、前記翼形本体の他の予め定められた半径方向位置において実質的に円形断面形状を有するように定められる、請求項1乃至7のいずれかに記載のロータブレード。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9988912B2 (en) * 2015-05-08 2018-06-05 United Technologies Corporation Thermal regulation channels for turbomachine components
US10260354B2 (en) * 2016-02-12 2019-04-16 General Electric Company Airfoil trailing edge cooling
EP3301261B1 (en) 2016-09-14 2019-07-17 Rolls-Royce plc Blade
US10233761B2 (en) 2016-10-26 2019-03-19 General Electric Company Turbine airfoil trailing edge coolant passage created by cover
US10273810B2 (en) 2016-10-26 2019-04-30 General Electric Company Partially wrapped trailing edge cooling circuit with pressure side serpentine cavities
US10352176B2 (en) * 2016-10-26 2019-07-16 General Electric Company Cooling circuits for a multi-wall blade
US10598028B2 (en) 2016-10-26 2020-03-24 General Electric Company Edge coupon including cooling circuit for airfoil
US10465521B2 (en) 2016-10-26 2019-11-05 General Electric Company Turbine airfoil coolant passage created in cover
US10301946B2 (en) 2016-10-26 2019-05-28 General Electric Company Partially wrapped trailing edge cooling circuits with pressure side impingements
US10450950B2 (en) 2016-10-26 2019-10-22 General Electric Company Turbomachine blade with trailing edge cooling circuit
US10450875B2 (en) 2016-10-26 2019-10-22 General Electric Company Varying geometries for cooling circuits of turbine blades
US10309227B2 (en) 2016-10-26 2019-06-04 General Electric Company Multi-turn cooling circuits for turbine blades
US10590777B2 (en) * 2017-06-30 2020-03-17 General Electric Company Turbomachine rotor blade
US10975704B2 (en) 2018-02-19 2021-04-13 General Electric Company Engine component with cooling hole
US10563519B2 (en) 2018-02-19 2020-02-18 General Electric Company Engine component with cooling hole
US11814965B2 (en) 2021-11-10 2023-11-14 General Electric Company Turbomachine blade trailing edge cooling circuit with turn passage having set of obstructions

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1381481A (en) * 1971-08-26 1975-01-22 Rolls Royce Aerofoil-shaped blades
GB2163219B (en) * 1981-10-31 1986-08-13 Rolls Royce Cooled turbine blade
US4753575A (en) * 1987-08-06 1988-06-28 United Technologies Corporation Airfoil with nested cooling channels
US5387086A (en) 1993-07-19 1995-02-07 General Electric Company Gas turbine blade with improved cooling
US5387085A (en) * 1994-01-07 1995-02-07 General Electric Company Turbine blade composite cooling circuit
US5503529A (en) 1994-12-08 1996-04-02 General Electric Company Turbine blade having angled ejection slot
US5902093A (en) * 1997-08-22 1999-05-11 General Electric Company Crack arresting rotor blade
US6168381B1 (en) * 1999-06-29 2001-01-02 General Electric Company Airfoil isolated leading edge cooling
US6539627B2 (en) * 2000-01-19 2003-04-01 General Electric Company Method of making turbulated cooling holes
US6390774B1 (en) 2000-02-02 2002-05-21 General Electric Company Gas turbine bucket cooling circuit and related process
US6402471B1 (en) 2000-11-03 2002-06-11 General Electric Company Turbine blade for gas turbine engine and method of cooling same
US6506022B2 (en) 2001-04-27 2003-01-14 General Electric Company Turbine blade having a cooled tip shroud
US6561758B2 (en) 2001-04-27 2003-05-13 General Electric Company Methods and systems for cooling gas turbine engine airfoils
US6554572B2 (en) 2001-05-17 2003-04-29 General Electric Company Gas turbine engine blade
US6485262B1 (en) 2001-07-06 2002-11-26 General Electric Company Methods and apparatus for extending gas turbine engine airfoils useful life
US6595748B2 (en) * 2001-08-02 2003-07-22 General Electric Company Trichannel airfoil leading edge cooling
US6988872B2 (en) * 2003-01-27 2006-01-24 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine moving blade and gas turbine
US7147440B2 (en) 2003-10-31 2006-12-12 General Electric Company Methods and apparatus for cooling gas turbine engine rotor assemblies
US7186082B2 (en) * 2004-05-27 2007-03-06 United Technologies Corporation Cooled rotor blade and method for cooling a rotor blade
US7165940B2 (en) 2004-06-10 2007-01-23 General Electric Company Method and apparatus for cooling gas turbine rotor blades
EP1847684A1 (de) * 2006-04-21 2007-10-24 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel
US7695243B2 (en) * 2006-07-27 2010-04-13 General Electric Company Dust hole dome blade
US7670113B1 (en) * 2007-05-31 2010-03-02 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine airfoil with serpentine trailing edge cooling circuit
US8192146B2 (en) * 2009-03-04 2012-06-05 Siemens Energy, Inc. Turbine blade dual channel cooling system
US8491264B1 (en) * 2010-03-18 2013-07-23 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine blade with trailing edge cooling
US8727724B2 (en) * 2010-04-12 2014-05-20 General Electric Company Turbine bucket having a radial cooling hole
US8753083B2 (en) * 2011-01-14 2014-06-17 General Electric Company Curved cooling passages for a turbine component
US9435208B2 (en) * 2012-04-17 2016-09-06 General Electric Company Components with microchannel cooling
US20140093388A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Solar Turbines Incorporated Cooled turbine blade with leading edge flow deflection and division
US8920123B2 (en) * 2012-12-14 2014-12-30 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade with integrated serpentine and axial tip cooling circuits
CA2898822A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-09 Rolls-Royce Corporation Trenched cooling hole arrangement for a ceramic matrix composite vane

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