JP6952459B2 - タービンロータブレードにおける内部冷却構成 - Google Patents
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Description
11 圧縮機
12 タービンセクション又はタービン
13 燃焼器
14 圧縮機ロータブレード
15 圧縮機ステータブレード
16 タービンバケット又はロータブレード
17 タービンノズル又はステータブレード
19 中心軸線
21 根元
22 ダブテール
23 シャンク
24 プラットフォーム
25 翼形部
26 翼形部の正圧面
27 翼形部の負圧面
28 翼形部の前縁
29 翼形部の後縁
31 外側先端
32 軸方向中間線
35 キャンバ線
36 内部冷却構成
37 冷却チャネル
41 先端シュラウド
42 シールレール
43 シールレールのカッター歯
44 先端シュラウドの外側表面
45 先端シュラウドの内側表面
46 先端シュラウドの縁
48 外側フィレット領域
49 内側フィレット領域
52 先端シュラウドの縁の回転方向接触前縁
53 先端シュラウドの縁の回転方向接触後縁
56 シールレールの前方面
57 シールレールの後方面
59 外側縁
62 シールレールの回転方向前縁
63 シールレールの回転方向後縁
65 先端シュラウドの翼形部分
66 先端シュラウドの正圧部分
67 先端シュラウドの負圧部分
68 先端シュラウドの前方部分
69 先端シュラウドの後方部分
72 供給セグメント
73 プレナムセグメント又はカッター歯セグメント
74 分岐セグメント
75 分岐セグメントの出口ポート
76 表面近傍フォーク
77 タイン
Claims (12)
- ガスタービン(10)のタービン(12)のためのロータブレード(14、16)であって、
凹型正圧面(26)と横方向に対向する凸型負圧面(27)との間に定められる翼形部(25)であって、前記正圧面及び前記負圧面は対向する前縁(28)と後縁(29)との間に軸方向に延び、かつ、対向する外側先端(31)と前記ロータブレードをロータディスクに結合するよう構成された根元(21)に取り付ける内側端部との間に軸方向に延びる、翼形部と、
前記翼形部の前記外側先端に接続され、外側表面(44)から突出するシールレール(42)と前記シールレール上に形成されたカッター歯(43)とを含む、先端シュラウド(41)と、
前記ロータブレードの内部を通して冷却媒体を受けかつ方向付けるための冷却チャネル(37)を含む冷却構成(36)と、
を含み、
前記冷却チャネルは流体接続されたセグメントを含み、前記セグメントにおいて、
供給セグメント(72)が前記翼形部を通って半径方向に延び、
プレナムセグメント(73)が前記シールレール内に形成され、
分岐セグメント(74)が前記先端シュラウド及び前記翼形部の外側領域の少なくとも1つの中に形成され、
前記プレナムセグメントは、前記シールレールの前記カッター歯内に形成されたカッター歯セグメントを含み、
前記分岐セグメントの各々は、前記カッター歯セグメントに接続する上流ポートとターゲット表面領域上に形成された出口ポート(75)との間に延びて、それらの間でターゲット内部領域を横断し、
前記先端シュラウドは、前記翼形部の前記外側先端に支持された軸方向かつ円周方向に延びる構成要素を含み、
前記先端シュラウドは、前記先端シュラウドの半径方向厚さにわたって前記外側表面に対向する内側表面と、前記内側表面を前記外側表面に接続する、前記先端シュラウドの外側輪郭を定める縁とを含み、
前記シールレールは、前記先端シュラウドの前記外側表面から半径方向外向きに突出しかつ前記ロータブレードの回転方向において円周方向に延び、
前記カッター歯は、前記先端シュラウドの前記外側表面と前記シールレールの外側縁との間で軸方向に広げられた前記シールレールの円周方向セクションを含み、
前記ロータブレードは、前記翼形部と前記先端シュラウドの前記内側表面との間で円滑に移行するように構成された内側フィレット領域と、前記先端シュラウドの前記外側表面と前記シールレールの前方面との間及び前記先端シュラウドの前記外側表面と前記シールレールの後方面との間で円滑に移行するように構成された外側フィレット領域とを含み、
前記先端シュラウドは、
前記翼形部の前記前縁からオーバーハングする前方部分と、
前記翼形部の前記後縁からオーバーハングする後方部分と、
前記翼形部の前記正圧面からオーバーハングする正圧部分と、
前記翼形部の前記負圧面からオーバーハングする負圧部分と、
前記翼形部の輪郭の外形内に定められる翼形部分と、
を含み、
前記シールレールは対向するレール面を含み、
前記シールレールの前方面は前記タービンの前方向に対応し、
前記シールレールの後方面は前記タービンの後方向に対応し、
前記シールレールは、略矩形の輪郭を含み、前記シールレールの前記前方面及び前記後方面は、対向する外側縁及び内側縁と、回転方向前縁及び回転方向後縁とを含む狭い縁に沿って接続し、
前記回転方向前縁が前記ロータブレードの前記回転方向に対して前記回転方向後縁に先行し、
前記ターゲット表面領域は、
前記翼形部の前記正圧面、
前記翼形部の前記負圧面、
前記内側フィレット領域に対応する表面領域、
前記外側フィレット領域に対応する表面領域、
前記先端シュラウドの前記内側表面、
前記先端シュラウドの前記縁、
前記シールレールの前記回転方向前縁、
前記シールレールの前記回転方向後縁、
前記シールレールの前記前方面、及び
前記シールレールの前記後方面
のうちの少なくとも2つを含み、
前記ターゲット内部領域は、
前記翼形部の前記外側領域、
前記内側フィレット領域、
前記外側フィレット領域、
前記先端シュラウドの前記前方部分、
前記先端シュラウドの前記後方部分、
前記先端シュラウドの前記正圧部分、
前記先端シュラウドの前記負圧部分、
前記先端シュラウドの前記翼形部分、及び
前記シールレール
のうちの少なくとも2つを含み、
前記分岐セグメントは、少なくとも1つが前記回転方向に向かって延びかつ1つが前記回転方向から離れるように延びるように円周方向に延びる複数の分岐セグメントを含み、
前記複数の円周方向に延びる分岐セグメントの少なくとも1つは、表面近傍フォークを含むように構成された前記出口ポートを含み、
前記表面近傍フォークは、前記ターゲット表面領域のうちの少なくとも2つの上に形成された前記出口ポートの対応するものに接続する複数のタインを含む、ロータブレード。 - 前記カッター歯セグメントは、
前記シールレールの円周方向中間領域における位置と、
そこから分岐する前記分岐セグメントの各々の流れ断面積より大きい流れ断面積と、
そこに接続する前記供給セグメントの流れ断面より大きい流れ断面積と、
を含み、
前記供給セグメントは、
前記ロータブレードの前記根元を通って形成され、そこで前記供給セグメントは空気供給源に流体接続する上流端、及び前記カッター歯セグメントに流体接続する下流端と、
前記翼形部を通る半径方向向きの直線経路と、
を含み
前記分岐セグメントは、出口ポートを含む、
ことを特徴とする、請求項1に記載のロータブレード。 - 前記分岐セグメントの流れ断面積は、前記ターゲット内部領域を通る冷却媒体の所望の調量に従った大きさにされ、
正圧内側フィレット領域は、前記翼形部の前記正圧面と前記先端シュラウドの前記内側表面との間に前記内側フィレット領域を含み、
負圧内側フィレット領域は、前記翼形部の前記負圧面と前記先端シュラウドの前記内側表面との間に前記内側フィレット領域を含み、
前方外側フィレット領域は、前記シールレールの前記前方面と前記先端シュラウドの前記外側表面との間に前記外側フィレット領域を含み、
後方外側フィレット領域は、前記シールレールの前記後方面と前記先端シュラウドの前記外側表面との間に前記外側フィレット領域を含む、
ことを特徴とする、請求項1または2に記載のロータブレード。 - 前記先端シュラウドの前記外側輪郭は、同一に構成されたロータブレードの列に組み込む際に隣り合うロータブレードの先端シュラウドと係合するためのノッチ付きセクションを含み、
前記シールレールは、前記先端シュラウドの前記外側表面の概ね円周方向長さ全体にわ
たって延び、前記先端シュラウドの前記円周方向長さは、前記回転方向における前記先端シュラウドの長さを含む、
ことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のロータブレード。 - 前記カッター歯は、前記先端シュラウドの前記外側表面の前記翼形部分内に配置され、
前記カッター歯は矩形の輪郭を含み、
前記複数の円周方向に延びる分岐セグメントの前記ターゲット表面領域は、前記内側フィレット領域に関連する表面領域を備える、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のロータブレード。 - 前記複数の円周方向に延びる分岐セグメントの前記ターゲット表面領域は、前記正圧内側フィレット領域及び前記負圧内側フィレット領域の両方に関連する表面領域を含むことを特徴とする、請求項3に記載のロータブレード。
- 前記複数の円周方向に延びる分岐セグメントの前記ターゲット内部領域は、前記正圧内側フィレット領域及び前記負圧内側フィレット領域の両方を含むことを特徴とする、請求項3に記載のロータブレード。
- 前記複数の円周方向に延びる分岐セグメントの前記ターゲット表面領域は、前記シールレールの前記回転方向前縁及び前記回転方向後縁の両方を含むことを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載のロータブレード。
- 前記表面近傍フォークの前記複数のタインの1つは、前記シールレールの前記回転方向前縁及び前記シールレールの前記回転方向後縁のうちの1つに接続する、請求項1乃至8のいずれかに記載のロータブレード。
- 前記表面近傍フォークの第1のタインは、前記先端シュラウドの前記縁上に形成された前記出口の第1の出口に接続し、
前記表面近傍フォークの第2のタインは、前記先端シュラウドの前記内側表面上に形成された前記出口の第2の出口に接続する、
ことを特徴とする、請求項1乃至9のいずれかに記載のロータブレード。 - 前記表面近傍フォークの第1のタインは、前記シールレールの前記回転方向前縁及び前記回転方向後縁の1つの上に形成された前記出口の第1の出口に接続し、
前記表面近傍フォークの第2のタインは、前記シールレールの前記前方面及び前記後方面の1つの上に形成された前記出口の第2の出口に接続する、
ことを特徴とする、請求項1乃至9のいずれかに記載のロータブレード。 - タービンにおけるロータブレードの列を有するガスタービンであって、前記ロータブレードの列は、複数のロータブレードを含み、前記ロータブレードの各々は、請求項1乃至11のいずれかに記載のロータブレードであるガスタービン。
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