JP7674511B2 - タービン静翼 - Google Patents
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Description
本願は、2021年11月29日に日本国特許庁に出願された特願2021-193277号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
翼型部と、
前記翼型部の内周側に設けられる内側シュラウドと、
前記翼型部の外周側に設けられる外側シュラウドと、
を備え、
前記内側シュラウドは、前記内側シュラウドのガスパス面を挟んで前記翼型部とは反対側の面に形成された第1凹部を有し、
前記外側シュラウドは、前記外側シュラウドのガスパス面を挟んで前記翼型部とは反対側の面に形成された第2凹部と、前記第2凹部に連通し、且つ、前記翼型部の内部の空間と非連通である少なくとも1つの外側通路とを有し、
前記外側通路の数は、前記内側シュラウドにおいて前記第1凹部に連通し、且つ、前記翼型部の内部の空間と非連通である内側通路の数よりも多い。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1に示すように、一実施形態に係るガスタービン1は、圧縮空気を生成するための圧縮機2と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器4と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン6と、を備える。発電用のガスタービン1の場合、タービン6には不図示の発電機が連結され、タービン6の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。
圧縮機2は、圧縮機車室10と、圧縮機車室10の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口12と、圧縮機車室10及び後述するタービン車室22を共に貫通するように設けられたロータシャフト8と、圧縮機車室10内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、空気取入口12側に設けられた入口案内翼14と、圧縮機車室10側に固定された複数の圧縮機静翼16と、圧縮機静翼16に対して軸方向に交互に配列されるようにロータシャフト8に植設された複数の圧縮機動翼18と、を含む。なお、圧縮機2は、不図示の抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機2において、空気取入口12から取り込まれた空気は、複数の圧縮機静翼16及び複数の圧縮機動翼18を通過して圧縮されることで圧縮空気が生成される。そして、圧縮空気は圧縮機2から下流側の燃焼器4に送られる。
なお、タービン6では、ロータシャフト8は、軸方向(図1における左右方向)に延在し、燃焼ガスは、燃焼器4側から排気車室28側(図1における左側から右側)に向かって流れる。したがって、図1では、図示左側が軸方向上流側であり、図示右側が軸方向下流側である。また、以下の説明では、単に径方向と記載した場合、ロータシャフト8に直交する方向の径方向と同じ方向を表すものとする。
一実施形態に係るガスタービン1では、タービン静翼100は、軸方向上流側から順に設けられた、第1段静翼31と、第2段静翼32と、第3段静翼33とを含んでいる。
図3は、他の実施形態のタービン静翼100の模式的な内部断面図であり、翼型部のキャンバーラインに沿った断面を表している。
図4は、さらに他の実施形態のタービン静翼100の模式的な内部断面図であり、翼型部のキャンバーラインに沿った断面を表している。
以下の説明では、第3段静翼33の構造について説明するが、第1段静翼31、又は、第2段静翼32が第3段静翼33と同様の構造を有していてもよい。また、一実施形態に係るガスタービン1が、第3段静翼33よりも軸方向下流側にタービン静翼100を有している場合、このタービン静翼100が第3段静翼33と同様の構造を有していてもよい。
幾つかの実施形態に係る翼体101は、隔壁140によって隔てられた複数の冷却流路111を内部に有する翼型部110、該翼型部110の先端110c側、すなわち径方向外側に設けられる外側シュラウド121、及び、該翼型部110の基端110d側(基端側)、すなわち径方向内側に設けられる内側シュラウド122を含む。なお、以下の説明では、径方向を翼型部110の翼高さ方向、又は単に翼高さ方向とも呼ぶ。また、説明の便宜上、複数の冷却流路111について、翼型部110の前縁110a側から後縁110b側にかけて順に、第1冷却流路111a、第2冷却流路111b、第3冷却流路111c、第4冷却流路111d、及び、第5冷却流路111eと呼ぶ。但し、以下の説明では、各冷却流路111a、111b、111c、111d、111eを区別する必要がない場合には、符号における番号の後のアルファベットの記載を省略して、単に冷却流路111と称することがある。
また、図2及び図3に示した幾つかの実施形態に係るタービン静翼100では、内側シュラウド122には、冷却媒体の流れ方向の上流側で第5冷却流路111eに連通し、下流側が例えば内側シュラウド122の後縁側の端面122cに開口する少なくとも1つの出口通路118が形成されている。
図4に示した実施形態に係るタービン静翼100では、内側シュラウド122には、冷却媒体の流れ方向の上流側で第5冷却流路111eに連通し、下流側が例えば後述する下流リブ161bの後縁側の端面161cに開口する少なくとも1つの出口通路118が形成されている。
図2から図4に示した幾つかの実施形態に係るタービン静翼100では、複数の冷却流路111と、複数の折返し流路112とを含むサーペンタイン流路115が形成されている。
図2から図4に示した幾つかの実施形態に係るタービン静翼100では、少なくとも一つの外側通路172は、内部空間116よりも軸方向下流側の後縁側端部125に形成されている。
図2から図4に示した幾つかの実施形態に係るタービン静翼100では、外側通路172の出口端172oは、例えば外側シュラウド121の後縁側の端面125cに開口している。
図2に示すタービン静翼100では、上流リブ161aと下流リブ161bの間には、内部空間117を仕切り、複数の貫通孔114(内側インピンジメント孔114i)を有するインピンジメントプレート130が配置されている。なお、図3及び図4に示すタービン静翼100では、インピンジメントプレート130が配置されていない。
図2に示すタービン静翼100では、少なくとも1つの内側通路171は、内部空間117よりも軸方向下流側の後縁側端部126に形成されている。図2では、図示の便宜上、内側通路171と出口通路118とを翼高さ方向にずらして図示しているが、後述する図6で図示したように、内側通路171と出口通路118とが翼高さ方向の同じ位置に形成されていてもよい。
なお、幾つかの実施形態において、翼型部110の内部の空間110iは、翼型部110(外側シュラウド121の外表面121aと内側シュラウド122の外表面122aとの間の領域)の内部に形成された空所であり、例えば、サーペンタイン流路115が含まれる。
なお、図3及び図4に示すタービン静翼100では、内側通路171が形成されていない。
また、保持環162は、例えば底面に流通孔162aを備えている。
図2から図4に示した幾つかの実施形態に係るタービン静翼100では、サーペンタイン流路115に供給される冷却媒体は、矢印aで示すように、外部から外側シュラウド121の内部空間116に供給される。冷却媒体は、外側シュラウド121に形成された開口133を介して第1冷却流路111aに流入し、矢印bで示すように、第1冷却流路111a内を翼高さ方向に沿って先端110c側から基端110d側に向かって流れる。その後、第1冷却流路111aに流入した冷却媒体は、矢印c~jで示すように、各折返し流路112及び各冷却流路111を順に流れる。このように、冷却媒体は、翼型部110内で前縁110a側から後縁110b側に向かって、燃焼ガスの主たる流れと同じ方向へ向かって流れる。
また、第5冷却流路111eに流入した冷却媒体は、矢印k2で示すように、出口通路118を介して翼型部110の外部の燃焼ガス中に排出される。
図2に示したタービン静翼100では、残りの冷却媒体Acは、流通孔162aから不図示の段間キャビティに供給され、パージ用空気として、燃焼ガスが段間キャビティへ逆流する現象を防止している。
図2から図4に示した幾つかの実施形態に係るタービン静翼100では、内側シュラウド122は、内側シュラウド122のガスパス面(外表面122a)を挟んで翼型部110とは反対側の面に形成された第1凹部(内部空間117)を有する。
図2から図4に示した幾つかの実施形態に係るタービン静翼100では、外側シュラウド121は、外側シュラウド121のガスパス面(外表面121a)を挟んで翼型部110とは反対側の面に形成された第2凹部(内部空間116)と、第2凹部(内部空間116)に連通し、且つ、翼型部110の内部の空間110iと非連通である少なくとも1つの外側通路172とを有する。
よって、内側シュラウド122の冷却能力を外側シュラウド121の冷却能力よりも抑制できるので、内側シュラウド122の過剰冷却を抑制して、タービン静翼100の冷却を適切化できる。これにより、タービン効率を向上できる
(A)内側シュラウド122は、内側通路171を有していない。
(B)内側シュラウド122は、内側通路171を1つ有しており、上記1つの内側通路171の出口端171oの断面積Siは、上記少なくとも1つの外側通路172の出口端172oの断面積Soの合計ΣSoよりも小さい。
(C)内側シュラウド122は、内側通路171を2つ以上有しており、内側通路171同士の間隔Piを内側通路171の径Diで除した値(Pi/Di)は、外側通路172同士の間隔Poを外側通路172の径Doで除した値(Po/Do)よりも大きい。
上記条件(A)は、例えば図3及び図4に示すように、内部空間117にインピンジメントプレート130が配置されておらず、タービン静翼100に内側通路171が形成されておらず、内側シュラウド122の内表面122bをインピンジメント冷却していない場合が該当する。
図3及び図4に示すタービン静翼100では、内側シュラウド122の内表面122bをインピンジメント冷却しないので、内側シュラウド122の冷却能力を外側シュラウド121の冷却能力よりも抑制できる。これにより、内側シュラウド122の過剰冷却を抑制して、タービン静翼100の冷却を適切化でき、タービン効率を向上できる。
上記条件(B)は、例えば図2に示すように、内部空間117にインピンジメントプレート130が配置されており、タービン静翼100に内側通路171が形成されており、内側シュラウド122の内表面122bをインピンジメント冷却可能である場合に適用される条件である。
上記条件(B)のように、内側シュラウド122が内側通路171を1つ有していて、この1つの内側通路171の出口端171oの断面積Siが、上記少なくとも1つの外側通路172の出口端172oの断面積Soの合計ΣSoよりも小さければ、内側通路171における冷却媒体の流通量を全ての外側通路172における冷却媒体の流通量の合計量よりも抑制できる。これにより、内側シュラウドの冷却能力を外側シュラウドの冷却能力よりも抑制できるので、内側シュラウドの過剰冷却を抑制して、タービン静翼の冷却を適切化できる。よって、タービン効率を向上できる。
上記条件(C)は、例えば図2に示すように、内部空間117にインピンジメントプレート130が配置されており、タービン静翼100に内側通路171が形成されており、内側シュラウド122の内表面122bをインピンジメント冷却可能である場合に適用される条件である。
図5は、図2から図4に示したタービン静翼100における外側シュラウド121の後縁側の端面125cを下流側から見た図である。
図6は、図2に示したタービン静翼100における内側シュラウド122の後縁側の端面122cを下流側から見た図である。
上記条件(C)のように、内側シュラウド122が内側通路171を2つ以上有していて、内側通路171同士の間隔Piを内側通路171の径Diで除した値(Pi/Di)が、外側通路172同士の間隔Poを外側通路172の径Doで除した値(Po/Do)よりも大きければ、全ての内側通路171における冷却媒体の流通量の合計量を全ての外側通路172における冷却媒体の流通量の合計量よりも抑制できる。これにより、内側シュラウド122の冷却能力を外側シュラウド121の冷却能力よりも抑制できるので、内側シュラウド122の過剰冷却を抑制して、タービン静翼100の冷却を適切化できる。よって、タービン効率を向上できる。
この場合、ガスパス面(外表面121a、122a)の面積(Sog、Sig)とシュラウド121、122の後縁側の端面125c、122cの面積(Sot、Sit)との合計面積についての単位面積当たりで比較すると、内側通路171を流通する冷却媒体の流量は、外側通路172を流通する冷却媒体の流量よりも少なくなる。これにより、内側シュラウド122の冷却能力を外側シュラウド121の冷却能力よりも抑制できるので、内側シュラウド122の過剰冷却を抑制して、タービン静翼100の冷却を適切化できる。
この場合、シュラウド121、122の後縁側の端面125c、122cの単位面積当たりで比較すると、内側通路171を流通する冷却媒体の流量は、外側通路172を流通する冷却媒体の流量よりも少なくなる。これにより、内側シュラウド122の冷却能力を外側シュラウド121の冷却能力よりも抑制できるので、内側シュラウド122の過剰冷却を抑制して、タービン静翼100の冷却を適切化できる。
ここで、内側インピンジメント孔114iの開口密度は、内側インピンジメント孔114iの開口面積の合計値を内側シュラウド122に配置されたインピンジメントプレート130の面積で除した値である。
同様に、外側インピンジメント孔114oの開口密度は、外側インピンジメント孔114oの開口面積の合計値を外側シュラウド121に配置されたインピンジメントプレート130の面積で除した値である。
これにより、内側シュラウド122の冷却能力を外側シュラウド121の冷却能力よりも抑制できるので、内側シュラウド122の過剰冷却を抑制して、タービン静翼100の冷却を適切化できる。
この場合には、内側シュラウド122のインピンジメント冷却をしないことにより、内側シュラウド122の過剰冷却を抑制して、タービン静翼100の冷却を適切化できる。
図2から図4に示すタービン静翼100では、翼型部110や外側シュラウド121のガスパス面(外表面121a)等に、遮熱コーティング180が施されているとよい。
図2から図4に示すタービン静翼100における遮熱コーティング180の施工範囲は、例えば、翼型部110の表面110s、外側シュラウド121の外表面121a、翼型部110の表面110sと外側シュラウド121の外表面121aとを接続するフィレット部175の表面175s、翼型部110の表面110sと内側シュラウド122の外表面122aとを接続するフィレット部175の表面175sである(図2参照)。
すなわち、上述したように冷却媒体による内側シュラウド122の冷却を抑制すると、内側シュラウド122の温度は、ハブ側の燃焼ガス温度に比較的近い温度となる。このような場合には、内側シュラウド122の外表面122aに遮熱コーティング180を施工して、内側シュラウド122の温度をハブ側の燃焼ガス温度よりも下げようとする必要性が乏しくなる。
ここで、内側シュラウド122の外表面122aには、翼型部110の表面110sと内側シュラウド122の外表面122aとを接続するフィレット部175の表面175sは含まれない。
なお、上述した、値(Sic/Sig)が値(Soc/Sog)よりも小さいことには、内側シュラウド122のガスパス面(外表面122a)に施工された遮熱コーティング180の施工面積Sicがゼロの場合も含まれる。
すなわち、上述したように、内側シュラウド122は、内側シュラウド122のガスパス面(外表面122a)に遮熱コーティング180が施工されていなくてもよい。
このように、内側シュラウド122のガスパス面(外表面122a)における遮熱コーティングの施工範囲を狭めることでタービン静翼100の製造コストを抑制できる。
これにより、翼型部110の内部の空間110iであるサーペンタイン流路115に冷却媒体が供給されている場合、この冷却媒体を出口通路118を介してタービン静翼100の外部に排出できる。
なお、上述した翼型部110の内部の空間110iは、サーペンタイン流路115以外に翼型部110の内部に形成された冷却媒体の流路であってもよい。
これにより、上述したように、第3段静翼33におけるハブ側の燃焼ガス温度が事前の想定よりも低く、第3段静翼33の内側シュラウド122のメタル温度も事前の想定よりも低い場合に、内側シュラウド122の過剰冷却を抑制して、タービン静翼100(第3段静翼33)の冷却を適切化できる。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、内側通路171の出口端171oは、内側シュラウド122の後縁側の端面122cに形成されているが、少なくとも一部の出口端171oは、内側シュラウド122の外表面122aに形成されていてもよい。
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン静翼100は、翼型部110と、翼型部110の内周側に設けられる内側シュラウド122と、翼型部110の外周側に設けられる外側シュラウド121と、を備える。内側シュラウド122は、内側シュラウド122のガスパス面(外表面122a)を挟んで翼型部110とは反対側の面に形成された第1凹部(内部空間117)を有する。外側シュラウド121は、外側シュラウド121のガスパス面(外表面121a)を挟んで翼型部110とは反対側の面に形成された第2凹部(内部空間116)と、第2凹部(内部空間116)に連通し、且つ、翼型部110の内部の空間110i(例えばサーペンタイン流路115)と非連通である少なくとも1つの外側通路172とを有する。外側通路172の数は、内側シュラウド122において第1凹部(内部空間117)に連通し、且つ、翼型部110の内部の空間110i(例えばサーペンタイン流路115)と非連通である内側通路171の数よりも多い。
(A)内側シュラウド122は、内側通路171を有していない。
(B)内側シュラウド122は、内側通路171を1つ有しており、上記1つの内側通路171の出口端171oの断面積Siは、上記少なくとも1つの外側通路172の出口端172oの断面積Soの合計ΣSoよりも小さい。
(C)内側シュラウド122は、内側通路171を2つ以上有しており、内側通路171同士の間隔Piを内側通路171の径Diで除した値(Pi/Di)は、外側通路172同士の間隔Poを外側通路172の径Doで除した値(Po/Do)よりも大きい。
上記(7)の構成によれば、内側シュラウド122のガスパス面(外表面122a)における遮熱コーティング180の施工範囲を狭めることでタービン静翼100の製造コストを抑制できる。
上記(8)の構成によれば、内側シュラウド122のガスパス面(外表面122a)に遮熱コーティング180を施工しないことでタービン静翼100の製造コストを抑制できる。
33 第3段静翼(タービン3段静翼)
100 タービン静翼
110 翼型部
110i 空間
114 貫通孔
114i 内側インピンジメント孔
114o 外側インピンジメント孔
116 内部空間(第2凹部)
117 内部空間(第1凹部)
118 出口通路
121 外側シュラウド
121a 外表面
122 内側シュラウド
122a 外表面
122c 端面
125c 端面
130 インピンジメントプレート
171 内側通路
171o 出口端
172 外側通路
172o 出口端
180 遮熱コーティング
Claims (12)
- 翼型部と、
前記翼型部の内周側に設けられる内側シュラウドと、
前記翼型部の外周側に設けられる外側シュラウドと、
を備え、
前記内側シュラウドは、前記内側シュラウドのガスパス面を挟んで前記翼型部とは反対側の面に形成された第1凹部を有し、
前記外側シュラウドは、前記外側シュラウドのガスパス面を挟んで前記翼型部とは反対側の面に形成された第2凹部と、前記第2凹部に連通し、且つ、前記翼型部の内部の空間と非連通である少なくとも1つの外側通路とを有し、
前記外側通路の数は、前記内側シュラウドにおいて前記第1凹部に連通し、且つ、前記翼型部の内部の空間と非連通である内側通路の数よりも多く、
前記内側シュラウドのガスパス面に施工された遮熱コーティングの施工面積Sicを前記内側シュラウドの前記ガスパス面の面積Sigで除した値(Sic/Sig)は、前記外側シュラウドのガスパス面に施工された遮熱コーティングの施工面積Socを前記外側シュラウドの前記ガスパス面の面積Sogで除した値(Soc/Sog)よりも小さい
タービン静翼。 - 次の(A)、(B)、又は(C)のいずれかの条件を満たす、請求項1に記載のタービン静翼。
(A)前記内側シュラウドは、前記内側通路を有していない。
(B)前記内側シュラウドは、前記内側通路を1つ有しており、
前記1つの前記内側通路の出口端の断面積Siは、前記少なくとも1つの外側通路の出口端の断面積Soの合計ΣSoよりも小さい。
(C)前記内側シュラウドは、前記内側通路を2つ以上有しており、
前記内側通路同士の間隔Piを前記内側通路の径Diで除した値(Pi/Di)は、前記外側通路同士の間隔Poを前記外側通路の径Doで除した値(Po/Do)よりも大きい。 - 前記内側通路の前記出口端の断面積Siの合計値ΣSiを前記内側シュラウドの前記ガスパス面の面積Sigと前記内側シュラウドの後縁側の端面の面積Sitとの合計値で除した値(ΣSi/(Sig+Sit))は、前記外側通路の前記出口端の断面積Soの合計値ΣSoを前記外側シュラウドの前記ガスパス面の面積Sogと前記外側シュラウドの後縁側の端面の面積Sotとの合計値で除した値(ΣSo/(Sog+Sot))よりも小さい
請求項2に記載のタービン静翼。 - 前記内側通路の前記出口端の内、前記内側シュラウドの後縁側の端面に開口した前記出口端の断面積Si1の合計値ΣSi1を前記内側シュラウドの後縁側の端面の面積Sitで除した値(ΣSi1/Sit)は、前記外側通路の前記出口端の内、前記外側シュラウドの後縁側の端面に開口した前記出口端の断面積So1の合計値ΣSo1を前記外側シュラウドの後縁側の端面の面積Sotで除した値(ΣSo1/Sot)よりも小さい
請求項2又は3に記載のタービン静翼。 - 前記内側シュラウドをインピンジメント冷却するための内側インピンジメント孔の開口密度は、前記外側シュラウドをインピンジメント冷却するための外側インピンジメント孔の開口密度よりも小さい
請求項1乃至3の何れか一項に記載のタービン静翼。 - 前記内側シュラウドには、前記内側インピンジメント孔が形成されたインピンジメントプレートが取り付けられていない
請求項5に記載のタービン静翼。 - 前記内側シュラウドは、前記内側シュラウドの前記ガスパス面に遮熱コーティングが施工されていない
請求項1乃至3の何れか一項に記載のタービン静翼。 - 前記内側シュラウドは、前記翼型部の内部の空間と連通し、前記第1凹部に非連通である出口通路を有する
請求項1至3の何れか一項に記載のタービン静翼。 - 前記出口通路が連通する前記翼型部の内部の空間は、前記翼型部を冷却するためのサーペンタイン流路である
請求項8に記載のタービン静翼。 - 翼型部と、
前記翼型部の内周側に設けられる内側シュラウドと、
前記翼型部の外周側に設けられる外側シュラウドと、
を備え、
前記内側シュラウドをインピンジメント冷却するための内側インピンジメント孔の開口密度は、前記外側シュラウドをインピンジメント冷却するための外側インピンジメント孔の開口密度よりも小さく、
前記内側シュラウドのガスパス面に施工された遮熱コーティングの施工面積Sicを前記内側シュラウドの前記ガスパス面の面積Sigで除した値(Sic/Sig)は、前記外側シュラウドのガスパス面に施工された遮熱コーティングの施工面積Socを前記外側シュラウドの前記ガスパス面の面積Sogで除した値(Soc/Sog)よりも小さい
タービン静翼。 - 前記内側シュラウドは、前記内側シュラウドの前記ガスパス面に遮熱コーティングが施工されていない
請求項10に記載のタービン静翼。 - 前記タービン静翼は、タービン3段静翼である
請求項1乃至3の何れか一項に記載のタービン静翼。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012167A (en) | 1975-10-14 | 1977-03-15 | United Technologies Corporation | Turbomachinery vane or blade with cooled platforms |
| JP2001254604A (ja) | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン冷却静翼 |
| JP2004060638A (ja) | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 静翼の冷却構造及びガスタービン |
| JP2015507128A (ja) | 2012-02-09 | 2015-03-05 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | タービン組立体、並びに、対応する衝突冷却管及びガスタービンエンジン |
| US20150285086A1 (en) | 2014-04-04 | 2015-10-08 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine turbine vane platform cooling |
| JP2017036710A (ja) | 2015-08-11 | 2017-02-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 静翼、及びこれを備えているガスタービン |
| JP2017160892A (ja) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 流路形成板、これを備える翼、これを備えているガスタービン、及び流路形成板の製造方法 |
| JP6344869B2 (ja) | 2014-06-30 | 2018-06-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン静翼、タービン、及び、タービン静翼の改造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE755567A (fr) * | 1969-12-01 | 1971-02-15 | Gen Electric | Structure d'aube fixe, pour moteur a turbines a gaz et arrangement de reglage de temperature associe |
| US6095755A (en) * | 1996-11-26 | 2000-08-01 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine airfoils having increased fatigue strength |
| US6126400A (en) * | 1999-02-01 | 2000-10-03 | General Electric Company | Thermal barrier coating wrap for turbine airfoil |
| DE102004023623A1 (de) * | 2004-05-10 | 2005-12-01 | Alstom Technology Ltd | Strömungsmaschinenschaufel |
| US8708658B2 (en) * | 2007-04-12 | 2014-04-29 | United Technologies Corporation | Local application of a protective coating on a shrouded gas turbine engine component |
| EP2662529A1 (en) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Airfoil with PtAl bond coating and TBC, corresponding airfoil arrangement and manufacturing method |
| RU2627997C2 (ru) * | 2012-12-20 | 2017-08-14 | Сименс Акциенгезелльшафт | СОПЛОВОЙ СЕГМЕНТ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ, ПОКРЫТЫЙ ПОКРЫТИЕМ MCrAlY И НАКЛАДКАМИ ТБП |
| US20150345307A1 (en) * | 2014-05-29 | 2015-12-03 | General Electric Company | Turbine bucket assembly and turbine system |
| WO2020213381A1 (ja) | 2019-04-16 | 2020-10-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン静翼及びガスタービン |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4012167A (en) | 1975-10-14 | 1977-03-15 | United Technologies Corporation | Turbomachinery vane or blade with cooled platforms |
| JP2001254604A (ja) | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン冷却静翼 |
| JP2004060638A (ja) | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 静翼の冷却構造及びガスタービン |
| JP2015507128A (ja) | 2012-02-09 | 2015-03-05 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | タービン組立体、並びに、対応する衝突冷却管及びガスタービンエンジン |
| US20150285086A1 (en) | 2014-04-04 | 2015-10-08 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine turbine vane platform cooling |
| JP6344869B2 (ja) | 2014-06-30 | 2018-06-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン静翼、タービン、及び、タービン静翼の改造方法 |
| JP2017036710A (ja) | 2015-08-11 | 2017-02-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 静翼、及びこれを備えているガスタービン |
| JP2017160892A (ja) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 流路形成板、これを備える翼、これを備えているガスタービン、及び流路形成板の製造方法 |
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