JPH04179802A

JPH04179802A - タービン静翼およびタービン動翼

Info

Publication number: JPH04179802A
Application number: JP30711090A
Authority: JP
Inventors: Katsuyasu Ito; 勝康伊藤; Hiroshige Itou; 伊藤　洋茂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1992-06-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、高温タービンのタービン静翼およびタービン
動翼に関する。

（従来の技術）発電プラントに利用するガスタービンは、第１５図に示
すように構成されており、ガスタービン１と同軸に設け
られた圧縮機２の駆動により圧縮された圧縮空気を燃焼
器３に供給し、燃焼器３のライナ部分３ａで燃料を燃焼
させ、その燃焼による高温の燃焼ガスを、トランジショ
ンピース４およびガスタービン１の静翼５を経て動翼６
に案内し、この動翼６を回転駆動させてガスタービン１
の仕事をさせるように構成されている。

ところで、ガスタービンの熱効率を向上させるためには
、タービン入口温度を高温にするとよいことは周知であ
り、実際そのために、タービン入口温度の上昇が図られ
ている。入口温度の上昇に伴ない、ガスタービン１の燃
焼器３．静翼５および動翼６にも、高温に耐え得る材料
を使用する必要性が高まり、耐熱性超合金材料がガスタ
ービン部品さして用いられるようになっている。

ところが、現在タービンの高温部材として使用している
耐熱性超合金材料の限界温度は８００℃〜９００℃で、
一方タービン入口温度は約１３００℃程度にも達するた
め、翼を限界温度まで冷却しガスタービンの信頼性を維
持するために、冷却構造を採用した冷却翼の使用が必須
となっている。

そこで従来は、タービン静翼については、第１６図およ
び第１７図に示すような空冷翼が採用されており、また
タービン動翼については、例えば特開昭５９−１１９０
０１号公報および特開昭５９−１６０００１号公報に示
されているように、耐熱製超合金よりもさらに耐熱性が
優れたセラミック材料を用いる試みがなされ、第１８図
および第１９図はその一例を示す。

前記従来のタービン静翼は、第１６図および第１７図に
示すように、中空翼１１内に、インピンジメント冷却用
のインサート１２を挿入配置するとともに、翼後縁部に
ピンフィン１３を配置して構成され、前記インサート１
２内に供給された冷却空気１０を、インサート１２の小
孔１４を介し、符号１０ａ、１０ｂで示すように中空翼
１１内に吐出させ、翼有効部の前縁部・中間部を、対流
・インピジメント冷却するとともに、符号１０ｃで示す
ように吹き出させ、後縁部をピンフィン冷却・後縁吹き
出し冷却し、さらに、翼表面に多数の小孔１５を設け、
符号１０ｄで示す相当量のフィルム冷却用空気を吹き出
させて、翼材料温度を限界温度以下に下げるようにして
いる。

また、従来のタービン動翼は、第１８図及び第１９図に
示すように、高温ガスにさらされる羽根通路部（有効部
）の外表面にセラミックスリーブ２１が配置され、その
内側が金属製の芯金２２となっている。

このような組合わせ方式のセラミック動翼では、芯金２
２がロータに植込まれる構造となっており、運転中にセ
ラミックスリーブ２１に発生する遠心力は、芯金２２で
受けとめられ、セラミックスリーブ２１には圧縮荷重の
みが発生する。引張り荷重は、芯金２２の有効部および
植込み部で発生するが、この部分はガス温度に比べ温度
が低く、金属材料で充分に使用に耐え得る構造となって
いる。

このように、高温となる羽根通路部にセラミックを使用
し、比較的温度が低（高引張り応力が発生する羽根植込
み部に金属材料を使用することにより、両材料の長所を
生かす構造とすることができる。

ところで、この種のタービン動翼においては、羽根の製
作時に芯金２２を一定の部位で分割し、セラミックスリ
ーブ２１をその間に挟み込む必要がある。そこで従来は
、第１８図に示すように、芯金２２を、芯金本体２２ａ
と芯金カバー２２ｂとに分割し、セラミックスリーブ２
１を芯金本体２２ａに挿入した後、芯金カバー２２ｂを
設置し、これらを拡散接合等の方法により一体に接合し
て芯金２２を製作している。その際の拡散接合部２３は
、比較的遠心荷重が小さい、羽根有効部と羽根頭部との
中間部位である羽根有効部上端部付近に設定される。な
お、第１８図および第１９図において、符号２４は空気
冷却孔である。

（発明が解決しようとする課題）前記従来のタービン静翼は空気冷却翼で、空気の冷却特
性は低いため、ガスタービン入口温度が１３００℃を超
えると、必要な冷却空気量が著しく増大し、しかも翼外
表面の熱伝達率は、第２０図に示すように、翼面に沿っ
てかなり大きい分布があるため、これに伴ないメタル温
度分布も大きくなって熱応力が増加する。したがって、
メタル温度分布を均一にするためには、翼表面の小孔１
５から翼外に冷却空気を吹出すフィルム冷却方式に頼ら
ざるを得ない。

その結果、冷却空気量が増大するとともに、高温ガス中
への低温空気の吹出し量が増大し、ガスタービンの熱効
率およびガスタービンを用いた発電プラントの熱効率が
低下するという問題かある。

また、不純物が混在するような粗悪燃料に対しては、前
記小孔１５が目詰まりを起こすという問題もある。

また、前記従来のタービン動翼では、芯金本体２２ａと
芯金カバー２２ｂとを、拡散接合部２３を介し接合して
いるが、拡散接合は、非常にきびしい温度管理の下で、
金属の融点付近の超高温で実施する必要がある上、作業
の方法によっては、接合部の端部に鋭い切欠きが形成さ
れ、正常に接合した場合に比べ、著しい強度低下をもた
らすことがある。

また、接合部にこのような欠陥が生じた場合、接合部２
３がセラミックスリーブ２１で被われているため、通常
は目視や染色探傷検査、あるいは超音波探傷検査等によ
って直接探傷することかできず、欠陥の有無を確認でき
ないという問題がある。また、接合部２３の修正加工等
の加工も、全く不可能であるという問題がある。

さらに、羽根の供用中に、羽根を構成する部品の一部、
例えばセラミックスリーブ２１や芯金カバー２２ｂが、
異常過熱等により溶融したり酸化する場合があり、また
セラミックスリーブ２１は、脆性材料で構成されている
ため、燃焼ガス中の小さな異物の衝突や、羽根製造時、
組立時の取扱いミスによって容易に破損するおそれがあ
る。ところが、拡散接合の場合には、羽根の一部か破損
した場合でも、局部的な交換が不可能であるという問題
がある。

本発明は、かかる現況に鑑みなされたもので、翼の冷却
効率を増大させ、高いガス温度においても良好な冷却を
行ない、熱効率の向上を図ることができ、また粗悪燃料
に対しても適用することができるタービン静翼を提供す
ることを目的とする。

本発明の他の目的は、芯金接合部に欠陥を生じさせるこ
とがないとともに、万一欠陥が生じた場合でも、欠陥の
検出と除去が容易にでき、また供用中に生じた局部的な
破損に対しても、容易に一部を交換して再生することか
できるタービン動翼を提供するにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の第１の発明に係るタービン静翼は、前記目的を
達成する手段として、高温タービンの冷却翼に冷却媒体
として蒸気を用いたタービン静翼であって、翼の前縁部
から中間部に亘って形成される翼中空内にインサートを
挿入するとともに、翼内壁の背側および腹側に、先端が
前記インサートに接触して翼半径方向に延びる複数列の
突条片をそれぞれ設けることにより、翼の背側および腹
側に、相互に独立して翼半径方向に延びるダクトをそれ
ぞれ形成し、翼後縁部には、翼内壁で囲まれて翼半径方
向に延びる後縁ダクトを形成するとともに、この後縁ダ
クトに、ピンフィンおよびタービュレンスプロモータを
設け、かつ前記ダクトと後縁ダクトとの間には、これら
両ダクトを介し供給した蒸気を回収する回収ダクトを形
成するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の第２の発明に係るタービン静翼は、前記
目的を達成する手段として、高温タービンの冷却翼に冷
却媒体として蒸気を用いたタービン静翼であって、−翼
中空内に、蒸気をインピンジメントして翼内壁をインピ
ンジメント冷却する外側管と供給した蒸気を回収する内
側管とをそれぞれ挿入するとともに、翼後縁側は、蒸気
を真性に吹き出すピンフィン流路の冷却構造とし、かつ
翼前縁部は、その曲率を大きくした鈍頭の翼形とするよ
うにしたことを特徴とする。

さらに、本発明の第３の発明に係るタービン動翼は、前
記目的を達成する手段として、金属製の芯金と、羽根有
効部の外表面に配されるセラミックスリーブとを組合わ
せて構成されるタービン動翼において、前記芯金を、前
記セラミックスリーブが着脱可能に装着される芯金本体
と、この芯金本体に羽根有効部以外の部分で機械的に接
合されセラミックスリーブの芯金からの抜け止めを行な
徴とする。

そして、本発明に係るタービン動翼においては、羽根頂
部に形成したＴ字接ぎ手溝を介して芯金カバーと芯金本
体とを接合するようにすることが好ましい。

また、芯金カバーを、羽根頂部に配されてセラミックス
リーブの抜け止めを行なう頭部と、芯金本体に設けた空
孔部に挿入される連結部とから構成し、前記連結部を、
羽根シャンク部において芯金本体にピン接合するように
することが好ましい。

（作用）本発明の第１の発明に係るタービン静翼においては、冷
却媒体を、従来用いられていた空気に代え、比熱が約２
倍で冷却特性に優れた蒸気に変えているので、優れた冷
却特性が得られる。また、翼厚の厚い前縁部から中間部
に亘っては、インサートを挿入して翼の半径方向の冷却
ダクトの流路面積を小さくしているので、冷却蒸気の流
速が上昇し、大きな対流冷却効果が得られる。また、こ
れらのダクトは、複数のダクトに区分されているので、
真性表面の熱伝達率分布に合わせ各ダクトを流れる蒸気
の流速を調整することが可能となり、より少ない冷却蒸
気で均一なメタル温度分布が達成できる。また、フィル
ム冷却方式を採っていないので、粗悪燃料にも適用でき
る。また、冷却蒸気は回収ダクトを介し回収されるので
、発電プラントの蒸気タービンに再利用される。

また、本発明の第２の発明に係るタービン静翼において
は、前記第１の発明と同様、冷却媒体として蒸気を用い
ているので、優れた冷却特性が得られる。また、翼前縁
部は、その曲率を大きくした鈍頭の翼形としているので
、前縁部のガス側の熱伝達率を下げることができるとと
もに、翼内壁の冷却蒸気の冷却面積を充分に取ることか
でき、冷却効率を向上させることが可能となる。また、
冷却蒸気は、前記第１の発明と同様、再利用することが
できる。

さらに、本発明の第３の発明に係るタービン動翼におい
ては、芯金本体と芯金カバーとが、羽根有効部以外の部
分で接合される。このため、接合部分がセラミックスリ
ーブで被われることがなくなり、接合が完全になされて
いるかの確認および接合不備の場合の修正を容易に行な
うことが可能となる。また、芯金本体と芯金カバーとが
機械的に接合されるので、補修や部品交換による再生が
容易である。

そして、本発明の第３の発明において、芯金カバーと芯
金本体とを、羽根頂部に形成したＴ字接ぎ手溝を介し接
合することにより、Ｔ字接ぎ手溝加工の追加のみにより
羽根を製作でき、羽根接合部の加熱や圧縮荷重負荷のた
めに多大な製造設備を必要とする拡散接合に比べ、羽根
製作が容易である。

また、本発明の第３の発明において、芯金カバーと芯金
本体とを、羽根シャンク部においてピン接合することに
より、接合が容易であるとともに、シャンク部は、羽根
有効部に比べ遠心応力は大きいが、直接冷却空気と接す
るため充分な冷却がなされ、強度的には充分な余裕が得
られる。

（実施例）以下、本発明の第１実施例を、第１図ないし第４図を参
照して説明する。

第１図および第２図は、本発明に係るタービン静翼の一
例を示すもので、図中、符号３１は中空翼であり、この
中空翼３１の内部には、背側壁３２と腹側壁３３とを連
結する１枚の前縁仕切壁３４および２枚の中間仕切壁３
５．３６かそれぞれ設置されている。そしてこれにより
、前記前縁仕切壁３４と前縁壁３７とで囲まれた部分に
前縁部冷却ダクト３８が形成され、また前縁仕切壁３４
゜中間仕切壁３５．背側壁３２および腹側Ｗ３３で囲ま
れた部分に中空部３９が形成され、また雨中間仕切壁３
５．　３６．背側壁３２および腹側壁３３で囲まれた部
分に回収ダクト４０が形成され、さらに中間仕切壁３６
．背側壁３２および腹側壁３３で囲まれた部分に後縁部
冷却ダクト４１が形成されるようになっている。

前記中空部３９内には、第１図および第２図に示すよう
に、前記前縁仕切壁３４および中間仕切壁３５に接触し
て背側壁３２側と腹側壁３３側とを独立させるインサー
ト４２が挿入されており、また前記背側壁３２および腹
側壁３３の内面には、第２図および第３図に示すように
、先端が前記インサート４２に接触して半径方向に延び
る複数本の突条片４３がそれぞれ設けられている。そし
てこれら各突条片４３により、相互に独立して半径方向
に延びる背側冷却ダクト４４および腹側冷却ダクト４５
が、それぞれ複数ずつ形成されている。

これら各冷却ダクト４４．４５の内面、前記前縁部冷却
ダクト３８の内面、前記回収ダクト４０の内面、および
前記後縁部冷却ダクト４１の内面には、第１図ないし第
３図に示すように、冷却蒸気の乱洸促進による冷却の強
化を図るためのタービュレンスプルモータ４６がそれぞ
れ設けられており、また後縁部冷却ダクト４１内には、
ピンフィン４７も設置され、冷却の強化が図られている
。

前記各ダクト３８．４０，４１．４４．４５は、第１図
に示すように、翼の内径側に配したエンドウオール４８
とプレート４９とで構成されるキャビティ５０に、流量
調整用のオリフィス５１を介してそれぞれ連通されてお
り、各オリフィス５１は、第３図に示すように、各ダク
ト３８．４０゜４１．４４．４５を流れる冷却蒸気が所
定量となるよう、冷却設計時に孔径・個数が決定される
よ−うになっている。そしてこれにより、真性表面の熱
伝達率分布に応じ、翼のメタル温度分布が均一になるよ
う冷却蒸気の流速調整がなされるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

冷却蒸気３０ａは、第１図に示すように、各ダクト３８
．４１．４４．４５内を、外径側から内径側に向かって
流れながら翼を冷却し、キャビティ５０に導かれ合流す
る。合流した蒸気は、回収ダクト４０に導かれて回収蒸
気３０ｂとなり、回収ダクト４０内を内径側から外径側
に向かって流れながら翼を冷却し、その後蒸気回収管に
より回収される。

ところで、インサート４２は、その内部の蒸気の内圧と
、背側冷却ダクト４４および腹側冷却ダクト４５の蒸気
の静圧との圧力差により、突条片４３に押付けられる。

このため、各ダクト間の気密は保たれる。

しかして、冷却媒体として蒸気が用いられるので、高い
ガス温度においても、翼を充分に冷却することができ、
高温で作動する高効率のガスタービンの製造が可能とな
るとともに、このガスタービンを用いた発電プラントの
熱効率を向上させることができる。第４図はその例を示
す。

また、フィルム冷却方式を採用していないので、冷却媒
体を吹出す小孔が翼表面にな（、不純物が混在する粗悪
燃料に対しても、何等支障なく使用することができる。

第５図は、本発明の第２実施例を示すもので、前記第１
実施例における背側冷却ダクト４４および腹側冷却ダク
ト４５の少なくとも一部を、蒸気の流れ方向が外径側と
内径側とに１８０度反転するリターン部６０を有する蛇
行流路６１に変更するようにしたものである。

なお、その他の点については、前記第１実施例と同一構
成となっており、作用も同一である。

しかして、蛇行流路６１を用いることにより、冷却ダク
ト流路が長（なり、蒸気を効率的に使用することができ
、より少ない冷却蒸気３０ａで、前記第１実施例と同様
の冷却性能を得ることかできる。

第６図ないし第８図は、本発明の第３実施例に係るター
ビン静翼を示すもので、以下これについて説明する。

本実施例に係るタービン静翼は、第６図および第７図に
示すように、中空翼７１を備えており、この中空翼７１
の内部には、インサート７２が挿入され、また中空翼７
１の後縁部には、ピンフィン７３を有する蒸気吹出し用
の流路７４が設けられている。

前記インサート７２は、第６図および第７図に示すよう
に、蒸気をインピンジメントしてインピンジメント冷却
を行なう外側管７５と、蒸気回収を行なう内側管７６と
の二重管構造をなしており、外側管７５の周面には、イ
ンピンジメント冷却用の細孔７７および後縁吹出し用の
後縁細孔７８がそれぞれ設けられている。

また、前記外側管７５の内径側の端部は、第６図に示す
ように、内側管７６との間が盲蓋７９で閉止されており
、前記細孔７７から翼内壁にインピンジメントされた蒸
気は、内径エンドウオール８０とプレート８１とで構成
されるポケット８２で合流し、その後、内側管７６内を
通って回収されるようになっている。

前記中空翼７１の前縁部は、第８図（ａ）に示すように
、第８図（ｂ）に示す空気冷却翼１１に比較して、曲率
が大きい鈍頭の翼形状をなしており、これにより、ガス
側の熱伝達率を下げることができるとともに、翼内面の
冷却蒸気の冷却面積を充分に取ることができるようにな
っている。

次に、本実施例の作用について説明する。

インサート７２の外側管７５に、外径側から内径側に向
かって供給された冷却蒸気は、細孔７７から翼内壁に吹
付けられ、翼内壁を対流・インピンジメント冷却すると
ともに、後縁細孔７８から流路７４に吹付けられ、翼の
後縁部をピンフィン冷却および後縁吹出し冷却する。

対流・インピジメント冷却に用いられた冷却蒸気は、ポ
ケット８２に集められ、内側管７６を通って回収される
。

しかして、冷却媒体に蒸気を用いているので、前記第１
実施例とほぼ同様の効果が得られるとともに、翼前縁部
が鈍頭の翼形をなしているので、ガス側の熱伝達率を下
げることができるとともに、翼内面の冷却蒸気の冷却面
を充分とることができ、結果として冷却効率を向上させ
ることができる。

なお、前記第３実施例では、翼後縁の流路７４にピンフ
ィン７３を配して冷却する場合について説明したが、流
路７４をスリット状の溝構造にするようにしてもよい。

これにより、蒸気の流速が速くなって熱伝達率が向上し
、ピンフィン構造と同様の冷却性能が得られる。

第９図ないし第１１図は、本発明の第４実施例に係るタ
ービン動翼を示すもので、以下これについて説明する。

本実施例に係るタービン動翼は、第９図に示すように、
羽根有効部の外表面を被うセラミックスリーブ９１と金
属製の芯金９２とを組合わせて構成されている。

前記芯金９２は、第９図および第１０図に示すように、
ロータへの植込み部９３ａとセラミック　・スリーブ９
１が着脱可能に装着される装着部９３ｂとを有する芯金
本体９３と、セラミックスリーブ９１の抜け止めを行な
う芯金カバー９４とを備えており、芯金本体９３と芯金
カバー９４とは、第９図ないし第１１図に示すように、
羽根頂部に設けたＴ字接ぎ手溝９５を介し機械的に接合
され、さらに芯金カバー９４の供用中の抜け落ちを防止
するため、Ｔ字接ぎ手溝９５と直交する方向に穿けられ
たピン孔９６．９７にビン９８が挿入されている。

また、前記芯金本体９３には、第９図に示すように、植
込み部９３ａの基端から装着部９３ｂの先端まで一直線
に通して空気冷却孔９９ａが設けられているとともに、
この空気冷却孔９９ａの先端から前記Ｔ字接ぎ手溝９５
に向かう空気冷却孔９９ｂが設けられており、この空気
冷却孔９９ｂは、芯金カバー９４の側面に設けた空気冷
却孔９９ｃと連通している。そしてこれにより、タービ
ン動翼の空気冷却がなされるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

セラミックスリーブ９１は、芯金本体９３と芯金カバー
９４とによって挟持固定されるが、芯金本体９３と芯金
カバー９４とは、羽根頂部で接合されるので、接合部に
作用する遠心荷重を、従来の拡散接合法の場合よりも小
さくすることができる。

なお、羽根頂部は、直接高温ガス環境中に置かれるため
、表面は温度的に厳しい条件となるが、接合部は冷却空
気により冷却されるので、セラミックスリーブ９１によ
って生じる遠心荷重を負担するための充分な強度が得ら
れる。

しかして、芯金本体９３と芯金カバー９４との接合部が
、羽根頂部となっていてセラミックスリーブ９１で被わ
れることがないので、万一接合欠陥が生じても、容易に
欠陥を検出して除去することができ、また供用中または
組立時に局部的な破損が生じても、一部の部品の交換に
より容易に補修や再生を行なうことができる。また、加
工が容易であるので製作が容易である。

第１２図ないし第１４図は、本発明の第５実施例に係る
タービン動翼を示すもので、以下これについて説明する
。

本実施例に係るタービン動翼は、第１２図ないし第１４
図に示すように、羽根有効部の外表面を被うセラミック
スリーブ１０１と金属製の芯金１０２とを組合わせて構
成されており、芯金１０２は、芯金本体１０３と芯金カ
バー１０４とをピン接合することにより構成されている
。

前記芯金本体１０３は、第１２図および第１４図に示す
ように、ロータに植込まれる植込み部１０３ａと、セラ
ミックスリーブ１０１が着脱可能に装着される装着部１
０３ｂとを備えており、この装着部１０３ｂおよび前記
植込部１０３ａの上端部には、楕円形状の空孔部１０５
が設けられ、この空孔部１０５の基端と植込部１０３ａ
の基端との間には、空気冷却孔１０９ａが設けられてい
る。

一方、前記芯金カバー１０４は、第１２図および第１４
図に示すように、羽根頂部に位置してセラミックスリー
ブ１０１の抜け止めを行なう頭部１０４ａと、前記空孔
部１０５内に挿入される連結部１０４ｂとを備えており
、連結部１０４ｂの図面には、第１４図に示すように、
軸方向に山形溝１０６が設けられている。そしてこれに
より、連結部１０４ｂを空孔部１０５内に挿入した際に
、第１３図に示すように、両者間に空気冷却孔１０９ｂ
が形成されるようになっている。

この空気冷却孔１０９ｂの上端部は、第１２図および第
１４図に示すように、前記頭部１０４ａを横方向に貫通
する空気冷却孔１０９Ｃに連通しており、これにより、
タービン動翼の空気冷却がなされるようになっている。

また、前記空孔部１０５および連結部１０４ｂの基端部
には、第１４図に示すように、ピン孔１０７ａ、１０７
ｂがそれぞれ設けられており、芯金本体１０３と芯金カ
バー１０４とは、これら両ピン孔１０７ａ、１０７ｂに
通されるピン１０８により、シャンク部においてピン接
合されるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

セラミックスリーブ１０１は、芯金本体１０３と芯金カ
バー１０４とにより挾持固定され、芯金本体１０３と芯
金カバー１０４とは、シャンク部でピン接合される。こ
の接合部にかかる遠心力は、羽根有効部上端部分で接合
する場合よりも大きな荷重となるが、シャンク部は羽根
有効部に比べて全体の温度が低く、また芯金１０２は空
気冷却孔１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを通る冷却空気
により冷却され、接合部の使用温度は充分に低下してい
るので、遠心力の増大分を考慮しても、使用時の余裕は
非常に大きい。

しかして、連結部１０４ｂの図面に山形溝１０６を設け
て冷却効果を高めているため、多少構造は複雑になるが
、芯金１０２は、一般に精密鋳造によって製作されるの
で、形状が多少複雑１：′なっても、それによって多大
な費用、時間が必要となることはなく、また拡散接合法
と異なり、接合作業に加熱装置や荷重負荷装置等の大設
備を要しないので、容易に羽根を製作することがで、き
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るタービン静翼は、冷
却媒体として蒸気を用いているので、高いガス温度にお
いても、翼を充分に冷却することができ、高温で作動す
る高効率のガスタービンを製造することができる。また
、このガスタービンを用いることにより、発電プラント
の熱効率を向上させることができる。また、フィルム冷
却方式を採っていないので、翼表面に冷却媒体を吹出す
小孔がなく、不純物が混在する粗悪燃料に対しても、何
等支障なく使用することができる。

また本発明に係るタービン動翼は、芯金本体と芯金カバ
ーとを、羽根有効部以外の部分で機械的に接合するよう
にしているので、従来の拡散接合法に比べて欠陥の発生
が少なく、また万一欠陥が発生した場合でも、接合部が
セラミックスリーブに被われることがないので、欠陥の
検出および除去が容易である。また、供用中や組立時に
局部的な破損が生じても、一部の部品の交換により、容
易に補修や再生を行なうことができる。

そして、本発明に係るタービン動翼において、芯金本体
と芯金カバーとを、羽根頂部のＴ字接ぎ手溝を介し接合
することにより、加工が簡単で製作が容易となる。

また、芯金本体と芯金カバーとを、羽根シャンク部にお
いてピン接合することにより、接合部を充分に冷却する
ことができ、使用時に大きな余裕が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すタービン静翼の断面
図、第２図は第１図のｎ−ｎ線断面図、第３図は冷却ダ
クトオリフィス部分の拡大斜視図、第４図はタービン入
口温度とコンバインド発電プラント効率との関係を空気
冷却の場合と蒸気冷却との場合を比較して示すグラフ、
第５図は本発明の第２実施例を示す要部構成図、第６図
は本発明の第３実施例に係るタービン静翼を示す部分断
面図、第７図は第６図の■−■線断面図、第８図（ａ）
は第３実施例に係る蒸気冷却翼の形状を示す説明図、第
８図（ｂ）は従来の空気冷却翼の形状を示す説明図、第
９図は本発明の第４実施例に係るタービン動翼を示す縦
断面図、第１０図は同様の横断面図、第１１図は芯金接
合部の構造を示す分解斜視図、第１２図は本発明の第５
実施例に係るタービン動翼を示す縦断面図、第１３図は
同様の横断面図、第１４図は第５実施例に係るタービン
動翼の分解斜視図、第１５図は一般的なガスタービンの
概略構成図、第１６図は従来のタービン静翼を示す断面
図、第１７図は第１６図のＸ■−Ｘ■線断面図、第１８
図は従来のタービン動翼を示す縦断面図、第１９図は同
様の横断面図、第２０図はタービン静翼表面の熱伝達率
分布図である。３１．７１・・・中空翼、３２・・・背側壁、３３・・
・腹側壁、３９・・・中空部、４０・・・回収ダクト、
４１・・・後縁部冷却ダクト、４２．７２・・・インサ
ート、４３・・・突条片、４４・・・背側冷却ダクト、
４５・・・腹側冷却ダクト、４６・・・タービュレンス
プロモータ、４７．７３・・・ピンフィン、５１：・・
オリフィス、６１・・・蛇行流路、７４・・・流路、７
５・・・外側管、７６・・・内側管、９１．１０１・・
・セラミックスリーブ、９２．１０２・・・芯金、９３
，１０３・・・芯金本体、９３ｃ、　　１ｏａａ・・・
植込み部、９３ｂ、１０３ｂ・・・装着部、９４．１０
４・・・芯金カバー、９５・・・Ｔ字接ぎ手溝、１０４
ａ・・・頭部、１０４ｂ・・・連結部、１０５・・・空
孔部、１０７ａ、　　１０７ｂ・・・ピン孔、１０８・
・・ピン。出願人代理人　　　波　多　野　　　久第２囚口へ５へスト１ｂ八五ミ壷蔓　６　図Ｃ（Ｌ）■気冷奮真（ｂ）従来型の空気々却箕＠６　回倍９図羊ｆＯ回第１Ｉ　国烙１２　　図藝！３　図薔Ｉ４回＃２０目帛１６図

Claims

【特許請求の範囲】１、高温タービンの冷却翼に冷却媒体として蒸気を用い
たタービン静翼であって、翼の前縁部から中間部に亘っ
て形成される翼中空内にインサートを挿入するとともに
、翼内壁の背側および腹側に、先端が前記インサートに
接触して翼半径方向に延びる複数列の突条片をそれぞれ
設けることにより、翼の背側および腹側に、相互に独立
して翼半径方向に延びるダクトをそれぞれ形成し、翼後
縁部には、翼内壁で囲まれて翼半径方向に延びる後縁ダ
クトを形成するとともに、この後縁ダクトに、ピンフィ
ンおよびタービュレンスプロモータを設け、かつ前記ダ
クトと後縁ダクトとの間には、これら両ダクトを介して
供給した蒸気を回収する回収ダクトを形成したことを特
徴とするタービン静翼。２、高温タービンの冷却翼に冷却媒体として蒸気を用い
たタービン静翼であって、翼中空内に、蒸気をインピン
ジメントして翼内壁をインピンジメント冷却する外側管
と供給した蒸気を回収する内側管とをそれぞれ挿入する
とともに、翼後縁側は、蒸気を翼外に吹き出すピンフィ
ン流路の冷却構造とし、かつ翼前縁部は、その曲率を大
きくした鈍頭の翼形としたことを特徴とするタービン静
翼。３、金属製の芯金と、羽根有効部の外表面に配されるセ
ラミックスリーブとを組合わせて構成されるタービン動
翼において、前記芯金を、前記セラミックスリーブが着
脱可能に装着される芯金本体と、この芯金本体に羽根有
効部以外の部分で機械的に接合されセラミックスリーブ
の芯金からの抜け止めを行なう芯金カバーとから構成し
たことを特徴とするタービン動翼。４、芯金カバーは、羽根頂部に形成したＴ字接ぎ手溝を
介して芯金本体に接合されることを特徴とする請求項３
記載のタービン動翼。５、芯金カバーは、羽根頂部に配されてセラミックスリ
ーブの抜け止めを行なう頭部と、芯金本体に設けた空孔
部に挿入される連結部とを備え、前記連結部は、羽根シ
ャンク部において芯金本体にピン接合されることを特徴
とする請求項３記載のタービン動翼。