JPH04252805A - ガスタービンバケット後縁先端での冷却空気流の制御方法および装置 - Google Patents

ガスタービンバケット後縁先端での冷却空気流の制御方法および装置

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JPH04252805A
JPH04252805A JP3098006A JP9800691A JPH04252805A JP H04252805 A JPH04252805 A JP H04252805A JP 3098006 A JP3098006 A JP 3098006A JP 9800691 A JP9800691 A JP 9800691A JP H04252805 A JPH04252805 A JP H04252805A
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blade portion
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Myron C Muth
マイロン・クライド・ムース
R Paul Chiu
アール・ポール・チィウ
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般にガスタービン
・ブレード、特にガスタービン・バケットの後縁先端で
のオリフィス空気流を冷却する改良装置および方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンなどでは、燃焼ガ
スで作動するタービンで圧縮機を駆動し、その圧縮機で
空気を燃焼器に供給する。このようなタービンエンジン
は比較的高温で作動する。エンジンの能力は、主に、タ
ービンブレード（この明細書ではバケットともいう）を
形成する材料が、このような比較的高い作動温度で発生
する熱応力にどの程度耐えられるかによって限定される
。工業用ガスタービンエンジンでは、タービンブレード
のようなエンジン部品の寸法が比較的大きいので、この
問題は特に厳しい。ブレード破壊の恐れなしに作動温度
を一層高くし、かつエンジン効率を上げるためには、中
空の対流冷却式タービンブレードを用いることが多い。 このようなブレードには通常、内部通路を設けて、流れ
の通路を与えて効率的な冷却を行い、こうしてブレード
のすべての部分を比較的均一な温度に維持する。
【０００３】しかし、タービン設計の定格アップや改良
にともない、ターボ機関ブレード内の冷却空気流の量を
変えたいことがある。冷却空気はタービン内のどこかか
ら取らなければならないので、冷却空気はとても貴重で
あり、また同時に、冷却空気流を必要なだけ流すのが望
ましい。したがって、タービンの必要条件に合致するよ
う特定のブレード設計内の冷却空気流の量を計量し、調
節することができれば、有利である。
【０００４】Ｈｕｃｕｌ，Ｊｒ．らの米国特許第４，２
３６，８７０号に、タービンブレードを通過する冷却空
気流の大きさを制御する方法が開示されており、この方
法によれば、後で、高価な変更やブレードの設計し直し
なしで、ブレード冷却系を修正することができる。この
米国特許では、ブレードの内部冷却通路と連通した１つ
以上の計量用オリフィスを有するブレードの基部に、計
量用プレートを配置する。しかし、冷却空気流を変える
ために計量用プレートを取り替えるには、必ずブレード
全体を外さなければならず、また計量用プレートの交換
によりブレード先端だけでなく、ブレード全体にわたっ
ての冷却特性が変化する。
【０００５】他のタービンブレード冷却系および方法が
、下記の米国特許に開示されている。
【０００６】 　　　　　　　　　　特許番号　　　　　　　　　　　
　発明者　　　　　　　　　　　　　　発行日　　　　
　　２，７６３，４２７　　　　Ｌｉｎｄｓｅｙ　　　
　　　　　１９５０．９．２２　　　　　　３，３９３
，８９４　　　　Ｒｅｄｓｅｌｌ　　　　　　　　１９
６６．１２．５　　　　　　３，８２５，９８４　　　
　Ｌｉｎｋｏ等　　　　　　　　　　１９７４．７．３
０　　　　　　３，８６７，０６８　　　　Ｃｏｒｓｍ
ｅｉｅｒ等　　１９７５．２．１８　　　　　　４，２
０３，７０６　　　　Ｈｅｓｓ　　　　　　　　　　　
　　　１９８０．５．２０　　　　　　４，２３６，８
７０　　　　Ｈｕｃｕｌ，Ｊｒ等　　　　１９８０．１
２．２　　　　　　４，８５９，１４１　　　　Ｍａｉ
ｓｃｈ等　　　　　　　　１９８９．８．２２また、ブ
レードの後縁先端および端部の貫通オリフィスを部分的
に塞ぐ板金カバープレートを用いて、冷却空気を部分的
に制限することも試みられている。この方法には、後縁
オーバーハングを取り付ける溶接帯に望ましい範囲を越
えた応力が生じるという欠点がある。
【０００７】ほかにも、鋳造品の冷却オリフィスの寸法
を小さくする方法があり、種々のオリフィスに対してセ
ラミックコアを使用する。しかし、この方法の欠点は、
後縁オリフィスのセラミックコアが破壊しやすいことで
ある。
【０００８】したがって、工業用ガスタービンバケット
の先端での冷却空気を部分的に阻止する、低コストの、
調節の容易な装置と方法が必要とされている。
【０００９】
【発明の概要】この発明によれば、各ターボ機関ブレー
ドに、ブレードの中空な内部空所（キャビティ）をブレ
ードの外部につなげる半径方向冷却通路を１つ以上設け
る。横断方向の細長いチャンネルで、冷却通路の少なく
とも１つをブレードの後縁につなげる。横断方向チャン
ネル内にピンを固定する。このピンは、設計の必要条件
に応じて、チャンネルを通して十分奥に半径方向冷却通
路の少なくとも１つまで延在させ、冷却流体の流れを部
分的に妨害する。
【００１０】第２の交差穴をブレード先端から横断方向
チャンネルまで穿孔し、パンチを交差穴に押し下げてピ
ンを僅かに変形し、ピンを所定の位置に係留する。この
ようにして、先端空気計量方法を、有意な製造工程を追
加することなく、妥当なコストで実現する。
【００１１】
【具体的な構成】つぎに、この発明の実施例を図面を参
照しながら説明する。
【００１２】図１に示す工業用ガスタービンエンジンに
用いるバケット１０は、回転するハブ（図示せず）に連
結するための基部またはルート１２およびブレード部分
１４を含む。ブレードは代表的にはエアーホイル形状で
、前縁１６と後縁１８とを有する。ブレード部分１４に
は、図１の部分的に破断した部分に示すように、内部キ
ャビティ（空所）２０を形成する内部冷却流体通路の回
路を任意の数設けることができる。好適な実施例では、
冷却流体として空気を使用する。空所２０を形成する内
部冷却空気通路の回路は、図１および図３に示すように
、ブレード部分１４の先端２２に複数の先端出口穴２４
を通して連結されている。好適な実施例では、５つの出
口穴２４を設け、この発明の計量方法および装置を後縁
の先端出口穴２４ａに適用する。
【００１３】図２および図３に示すように、後縁１８か
ら横方向にチャンネル２６を穿孔し、後縁の先端出口穴
２４ａと交差させる。チャンネル２６を出口穴２４ａに
交差方向または直角方向に向けるのが好ましい。細長い
ピン２８をチャンネル２６に挿入し、後縁の先端出口穴
２４ａまで延在させる。ブレード１０の曲率および所望
の冷却量に応じて、チャンネル２６をさらに他の先端出
口穴２４まで延ばすことができ、この発明は、後縁の先
端出口穴２４ａのみとの交差に限定されない。ピン２８
の長さ、したがってチャンネル２６内でのピン２８の位
置を変えて、後縁の先端出口穴２４ａから流れ出る空気
の量を計量制御することができる。
【００１４】好適な実施例では、ピン２８をチャンネル
２６内に固定するために、半径方向の穴３０をブレード
部分１４の先端２２から半径方向下向きに穿孔し、図２
および図３に示すように、この穴３０を後縁の先端出口
穴２４ａと後縁１８との中間点でチャンネル２６と交差
させる。所望の量の空気を計量流通するようにピン２８
をチャンネル２６内に正しく配置したら、パンチを交差
穴３０に押し下げてピン２８を僅かに変形し、ピン２８
がチャンネル２６内で長さ方向に動くのを防止し、こう
してピン２８を所定の位置に係止する。好適な実施例で
は、ピン２８を延性耐酸化性材料から直径約０．０４５
インチに形成する。他の適当な材料を用いてもよい。
【００１５】以上、この発明を現在のところ最も実用的
な好適な実施例と考えられるものについて説明したが、
この発明は開示した実施例だけに限定されない。種々の
変形例や均等な構成もこの発明の要旨の範囲内に包含さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の個別のエアーホイル形状のタービン
ブレードの平面図である。
【図２】図１のこの発明のタービンブレードの後縁の拡
大頂面図である。
【図３】図１のこの発明のタービンブレードの先端を一
部破断して示す拡大平面図である。
【符号の説明】
１０　　　　バケット １４　　　　ブレード部分 １８　　　　後縁 ２０　　　　空所 ２２　　　　先端 ２４　　　　出口穴 ２６　　　　チャンネル ２８　　　　ピン ３０　　　　交差穴

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ブレード部分と、このブレード部分の内部
    に設けた内部冷却流体空所と、この内部冷却流体空所を
    外部に流体連通する手段と、この流体連通手段を少なく
    とも部分的に妨害する手段とを備えるターボ機関バケッ
    ト。
  2. 【請求項２】上記流体連通手段が上記ブレード部分の外
    側先端に配置した１つ以上の半径方向通路を含む請求項
    １に記載のターボ機関バケット。
  3. 【請求項３】上記妨害手段が上記ブレード部分の内部に
    設けた細長いチャンネルを含み、このチャンネルが上記
    半径方向通路の少なくとも１つを上記ブレード部分の後
    縁に連結し、上記妨害手段が上記チャンネル内に固定さ
    れ、上記少なくとも１つの半径方向通路まで延在して、
    その半径方向通路を通る冷却流体の流れを少なくとも部
    分的に妨害する請求項２に記載のターボ機関バケット。
  4. 【請求項４】上記チャンネルが上記少なくとも１つの半
    径方向通路にほぼ直交する請求項３に記載のターボ機関
    バケット。
  5. 【請求項５】上記妨害手段が上記チャンネル内に固定さ
    れた細長いピンを含む請求項３に記載のターボ機関バケ
    ット。
  6. 【請求項６】さらに、上記少なくとも１つの半径方向通
    路と上記ブレード部分の後縁との間のブレード部分先端
    に、上記チャンネルと交差するアクセス穴を設けた請求
    項５に記載のターボ機関バケット。
  7. 【請求項７】上記ピンをアクセス穴とチャンネルとの交
    差点で曲げた請求項６に記載のターボ機関バケット。
  8. 【請求項８】ターボ機関ブレード内に形成された中空な
    内部空所を外部に連結する１つ以上の半径方向冷却通路
    を有するターボ機関ブレードに流れる冷却流体の流れを
    変えるにあたり、（ａ）上記半径方向冷却通路の少なく
    とも１つを上記ブレードの後縁に連結する細長いチャン
    ネルを形成し、（ｂ）細長いピンを上記チャンネルに十
    分に挿入して上記冷却通路の少なくとも１つに突出させ
    、これにより冷却流体の流れを少なくとも部分的に妨害
    する工程を含むターボ機関ブレードに流れる冷却流体の
    流れを変える方法。
  9. 【請求項９】上記挿入工程（ｂ）が、上記ブレードに、
    上記細長いチャンネルをブレードの先端につなげるアク
    セス穴を形成し、上記アクセス穴と細長いチャンネルと
    の交差点で上記ピンを変形してピンを細長いチャンネル
    内に係止する工程を含む請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】ピンを延性耐酸化性材料から形成する請
    求項８に記載の方法。
JP3098006A 1990-04-13 1991-04-04 ガスタービンバケット後縁先端での冷却空気流の制御方法および装置 Withdrawn JPH04252805A (ja)

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US521,891 1990-04-13
US07/521,891 US5125798A (en) 1990-04-13 1990-04-13 Method and apparatus for cooling air flow at gas turbine bucket trailing edge tip

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JPH04252805A true JPH04252805A (ja) 1992-09-08

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EP (1) EP0452109A1 (ja)
JP (1) JPH04252805A (ja)
KR (1) KR940001324B1 (ja)
CN (1) CN1055574A (ja)
NO (1) NO911450L (ja)

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