JPH05195704A - タービン翼及びガスタービン - Google Patents
タービン翼及びガスタービンInfo
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- JPH05195704A JPH05195704A JP4009191A JP919192A JPH05195704A JP H05195704 A JPH05195704 A JP H05195704A JP 4009191 A JP4009191 A JP 4009191A JP 919192 A JP919192 A JP 919192A JP H05195704 A JPH05195704 A JP H05195704A
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- blade
- passage
- leading edge
- trailing edge
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Abstract
(57)【要約】
【目的】冷却性能を向上できると共に、寿命に悪影響を
与えることがない。 【構成】冷却通路８が取り込んだ冷却空気を翼背側にお
いて前縁部から後縁部に流して翼腹側に導き、かつ翼腹
側において後縁部から前縁部に順次流すように形成した
ので、従来技術に比較すると、冷却空気の量を大量に使
用することが不要になる。また冷却空気を熱負荷の高い
翼背側で流入しかつ熱負荷の低い翼腹側で排出するの
で、翼背側と翼腹側との温度を均一化できる。さらにタ
ービン翼１の前縁部が鈍頭化形状２であるので、翼外面
の熱負荷を下げ、しかも冷却通路８の断面積が拡大する
おそれがないので冷却空気の流速が弱まることがない。
与えることがない。 【構成】冷却通路８が取り込んだ冷却空気を翼背側にお
いて前縁部から後縁部に流して翼腹側に導き、かつ翼腹
側において後縁部から前縁部に順次流すように形成した
ので、従来技術に比較すると、冷却空気の量を大量に使
用することが不要になる。また冷却空気を熱負荷の高い
翼背側で流入しかつ熱負荷の低い翼腹側で排出するの
で、翼背側と翼腹側との温度を均一化できる。さらにタ
ービン翼１の前縁部が鈍頭化形状２であるので、翼外面
の熱負荷を下げ、しかも冷却通路８の断面積が拡大する
おそれがないので冷却空気の流速が弱まることがない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、タービン翼とこれを備
えたガスタービンに係り、特に冷却構造の改良に関する
ものである。
えたガスタービンに係り、特に冷却構造の改良に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンにあっては、タービン入口
温度を上昇させると、一般にタービン効率が向上するこ
とが知られており、そのため、タービン入口温度を上昇
させるための構造が種々とられている。ところが、ター
ビン入口温度を上昇させた場合、それに伴いタービン翼
廻りの温度が上昇するので、タービン翼の材料強度が低
下し、寿命に悪影響を及ぼすおそれがあり、これを防ぐ
ため、タービン翼を冷却空気で積極的に冷却するように
している。その際、タービン翼が冷却空気を大量に使用
すると、ガスタービンの熱効率が低下するので、冷却効
率のより高い冷却方法を活用することが重要である。こ
のような背景から、従来のタービン翼は、最も効果的な
冷却方式であると云われているリターンフロー方式の冷
却構造が採用されている。そのリターンフロー方式を利
用した従来技術としては、例えば特開昭６０−１３５６
０６号公報に示される技術のものがある。この従来技術
は、図６乃至図８に示すように、タービン翼２１の前縁
部に前縁通路２２が形成されると共に、後縁部に後縁通
路２３が形成されている。そして、タービン翼２１の前
縁通路２２と後縁通路２３との間には冷却通路２４が夫
々形成されている。該夫々の冷却通路２４はリターンフ
ロー部を有し、タービン翼２１の翼背側と翼腹側とに夫
々二分され、しかも独自に冷却空気を流通させるように
している。即ち、翼背側の冷却通路２４では図７に示す
ように、翼中央部の空気供給口２５から入り込んだ空気
が、翼前縁方向からリターンフロー部分を経て翼後縁方
向に流れ、翼先端側に形成されたセル２６を通過するこ
とによってフィルム孔２７から外部に流れる経路とな
り、また翼腹側の冷却通路２４では図８に示すように、
翼中央部の供給口２８から入り込んだ空気が、翼後縁方
向から他方のリターンフロー部分を経て翼前縁方向に流
れ、その間に翼腹側に形成されたフィルム孔から外部に
流れる流通経路となっている。翼腹側及び翼背側の何れ
の冷却通路２４にも、熱伝達率を促進させるための突起
であるタービュレンスプロモータ２９が設けられてい
る。
温度を上昇させると、一般にタービン効率が向上するこ
とが知られており、そのため、タービン入口温度を上昇
させるための構造が種々とられている。ところが、ター
ビン入口温度を上昇させた場合、それに伴いタービン翼
廻りの温度が上昇するので、タービン翼の材料強度が低
下し、寿命に悪影響を及ぼすおそれがあり、これを防ぐ
ため、タービン翼を冷却空気で積極的に冷却するように
している。その際、タービン翼が冷却空気を大量に使用
すると、ガスタービンの熱効率が低下するので、冷却効
率のより高い冷却方法を活用することが重要である。こ
のような背景から、従来のタービン翼は、最も効果的な
冷却方式であると云われているリターンフロー方式の冷
却構造が採用されている。そのリターンフロー方式を利
用した従来技術としては、例えば特開昭６０−１３５６
０６号公報に示される技術のものがある。この従来技術
は、図６乃至図８に示すように、タービン翼２１の前縁
部に前縁通路２２が形成されると共に、後縁部に後縁通
路２３が形成されている。そして、タービン翼２１の前
縁通路２２と後縁通路２３との間には冷却通路２４が夫
々形成されている。該夫々の冷却通路２４はリターンフ
ロー部を有し、タービン翼２１の翼背側と翼腹側とに夫
々二分され、しかも独自に冷却空気を流通させるように
している。即ち、翼背側の冷却通路２４では図７に示す
ように、翼中央部の空気供給口２５から入り込んだ空気
が、翼前縁方向からリターンフロー部分を経て翼後縁方
向に流れ、翼先端側に形成されたセル２６を通過するこ
とによってフィルム孔２７から外部に流れる経路とな
り、また翼腹側の冷却通路２４では図８に示すように、
翼中央部の供給口２８から入り込んだ空気が、翼後縁方
向から他方のリターンフロー部分を経て翼前縁方向に流
れ、その間に翼腹側に形成されたフィルム孔から外部に
流れる流通経路となっている。翼腹側及び翼背側の何れ
の冷却通路２４にも、熱伝達率を促進させるための突起
であるタービュレンスプロモータ２９が設けられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、タービン翼に
おいては、翼内部に入り込んだ冷却空気は温度が流れに
沿って徐々に上昇するので、熱負荷の高い翼の前縁側及
び後縁側では１パスの流通経路を短くして冷却強化し、
また、翼中央部では翼外周の熱負荷が低いので、リター
ンフロー部分の如く、流通経路を翼温度が許容する限り
長くすることによって冷却空気を有効に利用し、これに
よりガスタービン効率を高くすることが重要である。こ
こで、翼外周部の熱伝達率分布は図９に示すようになっ
ており、同図から、熱伝達率はタービン翼２１の前縁部
であるＸ域が最も高く、また翼腹側に比べ翼背側の方が
高いことがわかる。ところが、上記に示す従来技術のも
のは、タービン翼２１の前縁通路２２と後縁通路２３と
の間において翼背側と翼腹側とに夫々リターンフロー部
を有する冷却通路２４を形成し、それらの冷却通路２４
が翼背側と翼腹側とに独自に流通経路を形成しているの
で、翼背側と翼腹側との温度が不均一となり、そのた
め、熱応力が大きくなるので、タービン翼の寿命に悪影
響を及ぼす問題がある。また、タービン翼２１のＸ域で
は図９に示すように熱伝達率が最も高くなっており、こ
こでは外面からの入熱が大きく、翼の内部冷却強化が必
要となるが、冷却強化のために冷却空気を大量に使用す
ると、前述の如くガスタービン効率が低下する。このた
め、翼外面の熱負荷を下げる方法として、図１０におい
て、前縁部を形成する半径Ｒの鈍頭化が容易に考えら
れ、そのＲ寸法を拡大する傾向にある。ここで、前縁の
直径Ｄと外表面の熱伝達率αとの関係は、α∝Ｄ−０．
５であり、鈍頭な前縁直径Ｄ＞５ｍｍのものが多い。し
かしこの場合、Ｒ寸法を拡大すると、翼中央部の厚さが
増すことになり、それだけ流通経路の断面積が大きくな
るので、リターンフロー部分の流通経路の拡大につなが
る。流通経路が拡大すると、それだけ冷却空気の流速が
弱まるので、冷却効果を低下させる問題がある。
おいては、翼内部に入り込んだ冷却空気は温度が流れに
沿って徐々に上昇するので、熱負荷の高い翼の前縁側及
び後縁側では１パスの流通経路を短くして冷却強化し、
また、翼中央部では翼外周の熱負荷が低いので、リター
ンフロー部分の如く、流通経路を翼温度が許容する限り
長くすることによって冷却空気を有効に利用し、これに
よりガスタービン効率を高くすることが重要である。こ
こで、翼外周部の熱伝達率分布は図９に示すようになっ
ており、同図から、熱伝達率はタービン翼２１の前縁部
であるＸ域が最も高く、また翼腹側に比べ翼背側の方が
高いことがわかる。ところが、上記に示す従来技術のも
のは、タービン翼２１の前縁通路２２と後縁通路２３と
の間において翼背側と翼腹側とに夫々リターンフロー部
を有する冷却通路２４を形成し、それらの冷却通路２４
が翼背側と翼腹側とに独自に流通経路を形成しているの
で、翼背側と翼腹側との温度が不均一となり、そのた
め、熱応力が大きくなるので、タービン翼の寿命に悪影
響を及ぼす問題がある。また、タービン翼２１のＸ域で
は図９に示すように熱伝達率が最も高くなっており、こ
こでは外面からの入熱が大きく、翼の内部冷却強化が必
要となるが、冷却強化のために冷却空気を大量に使用す
ると、前述の如くガスタービン効率が低下する。このた
め、翼外面の熱負荷を下げる方法として、図１０におい
て、前縁部を形成する半径Ｒの鈍頭化が容易に考えら
れ、そのＲ寸法を拡大する傾向にある。ここで、前縁の
直径Ｄと外表面の熱伝達率αとの関係は、α∝Ｄ−０．
５であり、鈍頭な前縁直径Ｄ＞５ｍｍのものが多い。し
かしこの場合、Ｒ寸法を拡大すると、翼中央部の厚さが
増すことになり、それだけ流通経路の断面積が大きくな
るので、リターンフロー部分の流通経路の拡大につなが
る。流通経路が拡大すると、それだけ冷却空気の流速が
弱まるので、冷却効果を低下させる問題がある。
【０００４】本発明の目的は、上記事情に鑑み、全体を
効果的にかつ均一に冷却して冷却性能を向上させること
ができると共に、寿命に悪影響を与えることがないター
ビン翼を提供することにあり、他の目的は、ガスタービ
ン効率を高め得るガスタービンを提供することにある。
効果的にかつ均一に冷却して冷却性能を向上させること
ができると共に、寿命に悪影響を与えることがないター
ビン翼を提供することにあり、他の目的は、ガスタービ
ン効率を高め得るガスタービンを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のタービン翼にお
いては、タービン翼の前縁部を鈍頭形状に形成する一
方、冷却通路を、タービン翼の前縁通路と後縁通路との
間における翼背側の根元位置から冷却空気を取り込むと
共に、該冷却空気が翼背側からリターンフロー部を経て
翼腹側に順次流通し、かつ翼腹側の先端から外部に排出
するように形成している。また本発明のガスタービンに
おいては、前縁通路を設けた前縁部と、後縁通路を設け
た後縁部と、前縁部の前縁通路と後縁部の後縁通路との
間に設けた冷却通路とを有するタービン翼を備えてい
る。そしてタービン翼は、前縁部を鈍頭形状に形成する
一方、前記冷却通路を、タービン翼の前縁通路と後縁通
路との間における翼背側の根元位置から冷却空気を取り
込むと共に、該冷却空気が翼背側からリターンフロー部
を経て翼腹側に順次流通し、かつ翼腹側の先端から外部
に排出するように形成している。即ち、本発明のガスタ
ービンにおいては上記タービン翼を備えている。
いては、タービン翼の前縁部を鈍頭形状に形成する一
方、冷却通路を、タービン翼の前縁通路と後縁通路との
間における翼背側の根元位置から冷却空気を取り込むと
共に、該冷却空気が翼背側からリターンフロー部を経て
翼腹側に順次流通し、かつ翼腹側の先端から外部に排出
するように形成している。また本発明のガスタービンに
おいては、前縁通路を設けた前縁部と、後縁通路を設け
た後縁部と、前縁部の前縁通路と後縁部の後縁通路との
間に設けた冷却通路とを有するタービン翼を備えてい
る。そしてタービン翼は、前縁部を鈍頭形状に形成する
一方、前記冷却通路を、タービン翼の前縁通路と後縁通
路との間における翼背側の根元位置から冷却空気を取り
込むと共に、該冷却空気が翼背側からリターンフロー部
を経て翼腹側に順次流通し、かつ翼腹側の先端から外部
に排出するように形成している。即ち、本発明のガスタ
ービンにおいては上記タービン翼を備えている。
【０００６】
【作用】本発明のタービン翼では、上述の如く、冷却通
路を、タービン翼の前縁通路と後縁通路との間における
翼背側の根元位置から冷却空気を取り込むと共に、該冷
却空気が翼背側からリターンフロー部を経て翼腹側に順
次流通し、かつ翼腹側の先端から外部に排出するように
形成したので、従来技術のように翼背側と翼腹側とに夫
々別々に冷却空気を通過させるものに比較すると、冷却
空気の量を大量に使用することが不要になる。これによ
り、ガスタービンの効率が低下するのを防止できる。ま
た、冷却空気が熱負荷の高い翼背側から熱負荷の低い翼
腹側へ流れるので、タービン翼全体を効率的に冷却する
ことができるばかりでなく、翼背側と翼腹側との温度を
均一化させることができる。これにより熱応力が大きく
なることがないので、タービン翼の寿命に悪影響を与え
ることがない。さらに、タービン翼の前縁部が鈍頭化形
状に形成されているので、翼外面の熱負荷を下げること
ができる。しかもその場合、鈍頭化形状にしても、リタ
ーンフロー部を経て順次流れるようにしているので、冷
却通路の断面積を拡大化するおそれがなく、従って、冷
却空気の流速が弱まることがない。これにより、冷却空
気の冷却効果が極端に低下すると云うのを防ぎ得る。
路を、タービン翼の前縁通路と後縁通路との間における
翼背側の根元位置から冷却空気を取り込むと共に、該冷
却空気が翼背側からリターンフロー部を経て翼腹側に順
次流通し、かつ翼腹側の先端から外部に排出するように
形成したので、従来技術のように翼背側と翼腹側とに夫
々別々に冷却空気を通過させるものに比較すると、冷却
空気の量を大量に使用することが不要になる。これによ
り、ガスタービンの効率が低下するのを防止できる。ま
た、冷却空気が熱負荷の高い翼背側から熱負荷の低い翼
腹側へ流れるので、タービン翼全体を効率的に冷却する
ことができるばかりでなく、翼背側と翼腹側との温度を
均一化させることができる。これにより熱応力が大きく
なることがないので、タービン翼の寿命に悪影響を与え
ることがない。さらに、タービン翼の前縁部が鈍頭化形
状に形成されているので、翼外面の熱負荷を下げること
ができる。しかもその場合、鈍頭化形状にしても、リタ
ーンフロー部を経て順次流れるようにしているので、冷
却通路の断面積を拡大化するおそれがなく、従って、冷
却空気の流速が弱まることがない。これにより、冷却空
気の冷却効果が極端に低下すると云うのを防ぎ得る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５により
説明する。図１乃至図３は本発明によるタービン翼の第
一の実施例を示している。図１に示す実施例のタービン
翼１は、前縁部が適度の半径寸法で丸みをなすことによ
り鈍頭化形状２に形成され、その鈍頭化形状２の部分か
ら膨出形状をなす翼背側と凹んだ形状をなす翼腹側とを
経て後縁部に連結されている。そして、タービン翼１の
内部においては図１及び図２に示すように、前縁部に前
縁通路３が、後縁部に後縁通路４が夫々形成されてい
る。前縁通路３には熱伝達率を促進させるためのタービ
ュレンスプロモータ５が形成され、冷却空気が供給口３
ａから入り込んで真直に流れ、タービン翼１の先端に形
成された排出口３ｂから外部に排出されるようにいして
いる。後縁通路４には排出口４ｂ側にピンフィン６が複
数突設され、冷却空気が供給口４ａから入り込んでピン
フィン６により対流冷却することにより、排出口４ｂか
ら外部に排出されるようにしている。また、タービン翼
の前縁部と後縁部との間にはリターンフロー部７ａ，７
ｂを有する冷却通路８が形成されている。該冷却通路８
は図１に示すように、タービン翼１の翼厚方向に沿って
翼背側と翼腹側とに二分する第一隔壁９と、翼背側を三
分割する隔壁１０，１１と、翼腹側を二分割する隔壁１
２とによって画成され、しかも図２に示すように、翼背
側と翼腹側とに夫々リターンフロー部７ａ，７ｂを有し
ている。そして図１に示すように、タービン翼１の根元
位置に設けた供給口８ａから冷却空気が入ると、該冷却
空気が翼背側において、図２に示すように先端部に向か
う如くほぼ真直に流れ、先端部でリターンフロー部７ａ
に導かれることによって前縁部から後縁部に順次流れ、
後縁部において先端部に達すると、図３に示すように、
翼背腹連絡通路１３を経て翼腹側に流入し、該冷却空気
が翼腹側において先端部から内側に向かい、かつリター
ンフロー部７ｂに導かれることによって後縁部から前縁
部に順次流れ、タービン翼の先端に形成された排出口８
ｂを経て外部に排出されるようにしている。従って、冷
却通路に入り込んだ冷却空気は、翼背側において前縁部
から後縁部に沿って順次流れ、翼腹側において後縁部か
ら前縁部に沿って順次流れるようにしている。そのた
め、冷却通路８は、タービン翼１の前縁通路３と後縁通
路４との間における翼背側の根元位置に配置された一個
の供給口８ａと、前縁通路３と後縁通路４との間におけ
る翼背側の位置に翼弦方向に沿って配置され、かつ供給
口８ａと接続するリターンフロー部７ａと、前縁通路３
と後縁通路４との間における翼腹側の位置に翼弦方向に
沿って配置されるリターンフロー部７ｂと、リターンフ
ロー部７ａとリターンフロー部７ｂとを連結する翼背腹
側連結通路１３と、前縁通路３と後縁通路４との間にお
ける翼腹側の先端位置に配置され、冷却空気を外部に排
出する一個の排出口８ｂとを有して形成されている。な
お、排出口８ｂと排出口３ｂとは接続されることによっ
て一体的に形成されている。
説明する。図１乃至図３は本発明によるタービン翼の第
一の実施例を示している。図１に示す実施例のタービン
翼１は、前縁部が適度の半径寸法で丸みをなすことによ
り鈍頭化形状２に形成され、その鈍頭化形状２の部分か
ら膨出形状をなす翼背側と凹んだ形状をなす翼腹側とを
経て後縁部に連結されている。そして、タービン翼１の
内部においては図１及び図２に示すように、前縁部に前
縁通路３が、後縁部に後縁通路４が夫々形成されてい
る。前縁通路３には熱伝達率を促進させるためのタービ
ュレンスプロモータ５が形成され、冷却空気が供給口３
ａから入り込んで真直に流れ、タービン翼１の先端に形
成された排出口３ｂから外部に排出されるようにいして
いる。後縁通路４には排出口４ｂ側にピンフィン６が複
数突設され、冷却空気が供給口４ａから入り込んでピン
フィン６により対流冷却することにより、排出口４ｂか
ら外部に排出されるようにしている。また、タービン翼
の前縁部と後縁部との間にはリターンフロー部７ａ，７
ｂを有する冷却通路８が形成されている。該冷却通路８
は図１に示すように、タービン翼１の翼厚方向に沿って
翼背側と翼腹側とに二分する第一隔壁９と、翼背側を三
分割する隔壁１０，１１と、翼腹側を二分割する隔壁１
２とによって画成され、しかも図２に示すように、翼背
側と翼腹側とに夫々リターンフロー部７ａ，７ｂを有し
ている。そして図１に示すように、タービン翼１の根元
位置に設けた供給口８ａから冷却空気が入ると、該冷却
空気が翼背側において、図２に示すように先端部に向か
う如くほぼ真直に流れ、先端部でリターンフロー部７ａ
に導かれることによって前縁部から後縁部に順次流れ、
後縁部において先端部に達すると、図３に示すように、
翼背腹連絡通路１３を経て翼腹側に流入し、該冷却空気
が翼腹側において先端部から内側に向かい、かつリター
ンフロー部７ｂに導かれることによって後縁部から前縁
部に順次流れ、タービン翼の先端に形成された排出口８
ｂを経て外部に排出されるようにしている。従って、冷
却通路に入り込んだ冷却空気は、翼背側において前縁部
から後縁部に沿って順次流れ、翼腹側において後縁部か
ら前縁部に沿って順次流れるようにしている。そのた
め、冷却通路８は、タービン翼１の前縁通路３と後縁通
路４との間における翼背側の根元位置に配置された一個
の供給口８ａと、前縁通路３と後縁通路４との間におけ
る翼背側の位置に翼弦方向に沿って配置され、かつ供給
口８ａと接続するリターンフロー部７ａと、前縁通路３
と後縁通路４との間における翼腹側の位置に翼弦方向に
沿って配置されるリターンフロー部７ｂと、リターンフ
ロー部７ａとリターンフロー部７ｂとを連結する翼背腹
側連結通路１３と、前縁通路３と後縁通路４との間にお
ける翼腹側の先端位置に配置され、冷却空気を外部に排
出する一個の排出口８ｂとを有して形成されている。な
お、排出口８ｂと排出口３ｂとは接続されることによっ
て一体的に形成されている。
【０００８】実施例のタービン翼１は、上記の如く、前
縁通路３と後縁通路４との間に配置された冷却通路８
が、取り込んだ冷却空気を翼背側においてリターンフロ
ー部７ａにより前縁部から後縁部に流して翼腹側に導
き、かつ翼腹側においてリターンフロー部７ｂにより後
縁部から前縁部に順次流すように形成したので、従来技
術のように翼背側と翼腹側とに夫々別々に冷却通路２４
を設けたものに比較すると、冷却空気の量を大量に使用
することが不要になる。その結果、ガスタービンの効率
が低下するのを防止できる。また、冷却空気の下流で温
度が次第に上昇するが、供給口８ａが熱負荷の高い翼背
側に配置されると共に、排出口８ｂが熱負荷の低い翼腹
側に配置され、冷却空気が熱負荷の高い方から熱負荷の
低い方へで流れるので、タービン翼１全体を効率的に冷
却することができるばかりでなく、翼背側と翼腹側との
温度を均一化させることができる。その結果、熱応力が
大きくなることがないので、タービン翼の寿命に悪影響
を与えることがない。さらに、タービン翼１の前縁部が
鈍頭化形状２に形成されているので、翼外面の熱負荷を
下げることができる。しかも鈍頭化形状２にすると、翼
中央部の厚さが増えるが、前述の如く、冷却通路８が翼
腹側と翼背側との二段構造であってかつ翼背側から翼腹
側を順次流れるようにしているので、冷却通路８の断面
積が拡大するおそれがなく、従って、冷却空気の流速が
弱まることがない。その結果、冷却空気の冷却効果が極
端に低下すると云うのを防ぎ得る。またさらに、タービ
ン翼において鈍頭形状２の内部にほぼ直線的な前縁通路
３が形成され、該前縁通路３が極めて短い１パスの通路
となっているので、前縁部を冷却強化することができ、
これに加え後縁部に形成された後縁通路４も１パスの短
い通路となっているので、後縁部も冷却強化することが
できる。なお図示実施例では、タービン翼の中間部に形
成された冷却通路８が翼背側と翼腹側との二段に分割さ
れた例を示したが、それ以上の数に分割し、冷却通路８
の一箇所の供給口８ａから取り込まれた空気が、翼背側
の内部を通過した後、翼腹側を通過して外部に排出させ
るように構成しても同様の効果を得ることができる。
縁通路３と後縁通路４との間に配置された冷却通路８
が、取り込んだ冷却空気を翼背側においてリターンフロ
ー部７ａにより前縁部から後縁部に流して翼腹側に導
き、かつ翼腹側においてリターンフロー部７ｂにより後
縁部から前縁部に順次流すように形成したので、従来技
術のように翼背側と翼腹側とに夫々別々に冷却通路２４
を設けたものに比較すると、冷却空気の量を大量に使用
することが不要になる。その結果、ガスタービンの効率
が低下するのを防止できる。また、冷却空気の下流で温
度が次第に上昇するが、供給口８ａが熱負荷の高い翼背
側に配置されると共に、排出口８ｂが熱負荷の低い翼腹
側に配置され、冷却空気が熱負荷の高い方から熱負荷の
低い方へで流れるので、タービン翼１全体を効率的に冷
却することができるばかりでなく、翼背側と翼腹側との
温度を均一化させることができる。その結果、熱応力が
大きくなることがないので、タービン翼の寿命に悪影響
を与えることがない。さらに、タービン翼１の前縁部が
鈍頭化形状２に形成されているので、翼外面の熱負荷を
下げることができる。しかも鈍頭化形状２にすると、翼
中央部の厚さが増えるが、前述の如く、冷却通路８が翼
腹側と翼背側との二段構造であってかつ翼背側から翼腹
側を順次流れるようにしているので、冷却通路８の断面
積が拡大するおそれがなく、従って、冷却空気の流速が
弱まることがない。その結果、冷却空気の冷却効果が極
端に低下すると云うのを防ぎ得る。またさらに、タービ
ン翼において鈍頭形状２の内部にほぼ直線的な前縁通路
３が形成され、該前縁通路３が極めて短い１パスの通路
となっているので、前縁部を冷却強化することができ、
これに加え後縁部に形成された後縁通路４も１パスの短
い通路となっているので、後縁部も冷却強化することが
できる。なお図示実施例では、タービン翼の中間部に形
成された冷却通路８が翼背側と翼腹側との二段に分割さ
れた例を示したが、それ以上の数に分割し、冷却通路８
の一箇所の供給口８ａから取り込まれた空気が、翼背側
の内部を通過した後、翼腹側を通過して外部に排出させ
るように構成しても同様の効果を得ることができる。
【０００９】図４及び図５は本発明によるタービン翼の
他の実施例を示している。この場合は詳細に図示されて
いないが、タービン翼１の前縁部が鈍頭形状２をなし、
該鈍頭形状２の内部に前縁通路３が形成されると共に、
後縁部に後縁通路４が形成されている。これら前縁通路
３及び後縁通路４は前記第一の実施例と同様の構成であ
るから、ここではその説明を省略する。また、タービン
翼１の根元側にはガスタービンの一部を構成するロータ
（図示せず）と結合するフック１５が設けられている。
他の実施例を示している。この場合は詳細に図示されて
いないが、タービン翼１の前縁部が鈍頭形状２をなし、
該鈍頭形状２の内部に前縁通路３が形成されると共に、
後縁部に後縁通路４が形成されている。これら前縁通路
３及び後縁通路４は前記第一の実施例と同様の構成であ
るから、ここではその説明を省略する。また、タービン
翼１の根元側にはガスタービンの一部を構成するロータ
（図示せず）と結合するフック１５が設けられている。
【００１０】この実施例において前記第一の実施例と異
なるのは、タービン翼１の前縁通路３と後縁通路４との
間に形成される冷却通路８が複数個のもので構成され、
複数の冷却通路が独自に冷却空気を翼背側から取り込ん
で翼腹側から外部に排出させるようにした点にある。冷
却通路８を具体的に述べると、該冷却通路８は図４に示
すように、タービン翼１の翼厚方向に沿って翼背側と翼
腹側との間を三段に仕切る隔壁１５，１６と、翼弦方向
に沿っても三段に仕切らる隔壁１７，１８とで第一〜第
三の通路部８１〜８３を画成している。これら第一〜第
三の通路部８１〜８３は、何れも翼背側に位置する部分
が供給口８１ａ，８２ａ，８３ａをなすと共に、該供給
口と対応する翼腹側の部分が排出口８１ｂ，８２ｂ，８
３ｂをなし、各供給口８１ａ，８２ａ，８３ａから冷却
空気を取り込むと、該冷却空気が隣接するリターンフロ
ー部７ａ〜７ｃを経て排出口８１ｂ，８２ｂ，８３ｂか
ら外部に排出されるようにしている。このため、第一〜
第三の通路部８１〜８３も供給口８１ａ，８２ａ，８３
ａと排出口８１ｂ，８２ｂ，８３ｂとの間にリターンフ
ロー部７ａ〜７ｃが形成され、該リターンフロー部７ａ
〜７ｃの夫々が冷却空気を翼背側から翼腹側に流通させ
るようにしている。従って、第一〜第三の通路部８１〜
８３の各々は、タービン翼１の前縁通路３と後縁通路４
との間における翼背側の根元位置に配置される供給口８
１ａ，８２ａ，８３ａと、タービン翼１の前縁通路３と
後縁通路４との間における翼腹側の先端位置に配置され
る排出口８１ｂ，８２ｂ，８３ｂと、これらの対応する
両者間に配置されるリターンフロー部７ａ〜７ｃとを有
して形成されている。このように、冷却通路８が第一〜
第三の複数の通路部８１〜８３に形成され、第一〜第三
の複数の通路部８１〜８３の各々が冷却空気を翼背側か
ら翼腹側に流通させるように構成したので、翼背側と翼
腹側とに熱負荷の差があっても、冷却空気の下流側が各
通路部を通ることによって温度上昇することから、翼背
側と翼腹側との温度を均一化させることができると共
に、タービン翼全体を効率的に冷却させることができ
る。また、各通路部８１〜８３がタービン翼１の翼弦方
向に沿って互いに仕切られて形成されているので、しか
も翼背側から翼腹側を順次流れるようにしているので、
冷却通路８の断面積が拡大するおそれがなく、冷却空気
の流速が弱まることがない結果、冷却空気の冷却効果が
極端に低下すると云うのを防ぎ得るのは勿論の他、ター
ビン翼１の前縁部に形成された鈍頭形状２をより大型化
することによってタービン翼１の翼厚が増大しても、冷
却空気が翼厚方向に沿って流通することにより、容易に
対処することができる。
なるのは、タービン翼１の前縁通路３と後縁通路４との
間に形成される冷却通路８が複数個のもので構成され、
複数の冷却通路が独自に冷却空気を翼背側から取り込ん
で翼腹側から外部に排出させるようにした点にある。冷
却通路８を具体的に述べると、該冷却通路８は図４に示
すように、タービン翼１の翼厚方向に沿って翼背側と翼
腹側との間を三段に仕切る隔壁１５，１６と、翼弦方向
に沿っても三段に仕切らる隔壁１７，１８とで第一〜第
三の通路部８１〜８３を画成している。これら第一〜第
三の通路部８１〜８３は、何れも翼背側に位置する部分
が供給口８１ａ，８２ａ，８３ａをなすと共に、該供給
口と対応する翼腹側の部分が排出口８１ｂ，８２ｂ，８
３ｂをなし、各供給口８１ａ，８２ａ，８３ａから冷却
空気を取り込むと、該冷却空気が隣接するリターンフロ
ー部７ａ〜７ｃを経て排出口８１ｂ，８２ｂ，８３ｂか
ら外部に排出されるようにしている。このため、第一〜
第三の通路部８１〜８３も供給口８１ａ，８２ａ，８３
ａと排出口８１ｂ，８２ｂ，８３ｂとの間にリターンフ
ロー部７ａ〜７ｃが形成され、該リターンフロー部７ａ
〜７ｃの夫々が冷却空気を翼背側から翼腹側に流通させ
るようにしている。従って、第一〜第三の通路部８１〜
８３の各々は、タービン翼１の前縁通路３と後縁通路４
との間における翼背側の根元位置に配置される供給口８
１ａ，８２ａ，８３ａと、タービン翼１の前縁通路３と
後縁通路４との間における翼腹側の先端位置に配置され
る排出口８１ｂ，８２ｂ，８３ｂと、これらの対応する
両者間に配置されるリターンフロー部７ａ〜７ｃとを有
して形成されている。このように、冷却通路８が第一〜
第三の複数の通路部８１〜８３に形成され、第一〜第三
の複数の通路部８１〜８３の各々が冷却空気を翼背側か
ら翼腹側に流通させるように構成したので、翼背側と翼
腹側とに熱負荷の差があっても、冷却空気の下流側が各
通路部を通ることによって温度上昇することから、翼背
側と翼腹側との温度を均一化させることができると共
に、タービン翼全体を効率的に冷却させることができ
る。また、各通路部８１〜８３がタービン翼１の翼弦方
向に沿って互いに仕切られて形成されているので、しか
も翼背側から翼腹側を順次流れるようにしているので、
冷却通路８の断面積が拡大するおそれがなく、冷却空気
の流速が弱まることがない結果、冷却空気の冷却効果が
極端に低下すると云うのを防ぎ得るのは勿論の他、ター
ビン翼１の前縁部に形成された鈍頭形状２をより大型化
することによってタービン翼１の翼厚が増大しても、冷
却空気が翼厚方向に沿って流通することにより、容易に
対処することができる。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１〜
４によれば、冷却空気を翼背側で取り込んで翼腹側で外
部に排出するように構成したので、冷却空気の量を大量
に使用することが不要になる結果、ガスタービンの効率
が低下するのを防止でき、またタービン全体を効率的に
冷却することができるばかりでなく、翼背側と翼腹側と
の温度を均一化させることができ、熱応力が大きくなる
ことがない結果、タービン翼の寿命に悪影響を与えるこ
とがなく、さらにタービン翼の前縁部が鈍頭化形状にす
ることによって翼外面の熱負荷を下げると共に、冷却通
路の断面積を拡大化するおそれがなく、冷却空気の流速
が弱まることがない結果、冷却空気の冷却効果が極端に
低下すると云うのを防ぎ得、タービン翼の冷却効率の向
上を図ることができる効果がある。特に、請求項３によ
れば、冷却通路が翼厚方向に沿って形成された二段の構
造であってかつ翼背側から翼腹側を順次流れ、冷却通路
の断面積が拡大するおそれがないので、冷却空気の流速
が弱まることがない結果、冷却空気の冷却効果が極端に
低下すると云うのを防ぎ得る効果があり、請求項４によ
れば、各通路部が翼厚方向に沿って流通するので、ター
ビン翼の前縁部に形成された鈍頭形状をより大型化する
ことによってタービン翼の翼厚が増大しても、容易に対
処することができると云う効果もある。また請求項５〜
８によれば、請求項１〜４に対応するタービン翼を備え
ているので、それだけガスタービンとしての冷却効率を
高め得る効果がある。
４によれば、冷却空気を翼背側で取り込んで翼腹側で外
部に排出するように構成したので、冷却空気の量を大量
に使用することが不要になる結果、ガスタービンの効率
が低下するのを防止でき、またタービン全体を効率的に
冷却することができるばかりでなく、翼背側と翼腹側と
の温度を均一化させることができ、熱応力が大きくなる
ことがない結果、タービン翼の寿命に悪影響を与えるこ
とがなく、さらにタービン翼の前縁部が鈍頭化形状にす
ることによって翼外面の熱負荷を下げると共に、冷却通
路の断面積を拡大化するおそれがなく、冷却空気の流速
が弱まることがない結果、冷却空気の冷却効果が極端に
低下すると云うのを防ぎ得、タービン翼の冷却効率の向
上を図ることができる効果がある。特に、請求項３によ
れば、冷却通路が翼厚方向に沿って形成された二段の構
造であってかつ翼背側から翼腹側を順次流れ、冷却通路
の断面積が拡大するおそれがないので、冷却空気の流速
が弱まることがない結果、冷却空気の冷却効果が極端に
低下すると云うのを防ぎ得る効果があり、請求項４によ
れば、各通路部が翼厚方向に沿って流通するので、ター
ビン翼の前縁部に形成された鈍頭形状をより大型化する
ことによってタービン翼の翼厚が増大しても、容易に対
処することができると云う効果もある。また請求項５〜
８によれば、請求項１〜４に対応するタービン翼を備え
ているので、それだけガスタービンとしての冷却効率を
高め得る効果がある。
【図１】本発明によるタービン翼の第一の実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線に沿う断面図であ
る。
る。
【図３】図１のＡ−Ｆ−Ｇ−Ｄ−Ｅ線に沿う断面図であ
る。
る。
【図４】本発明によるタービン翼の他の実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図５】図４のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図６】従来技術のタービン翼の一構成例を示す断面図
である。
である。
【図７】図６のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】図６のＡ−Ｅ−Ｃ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図９】タービン翼の外周部の熱伝達率分布を示す説明
図である。
図である。
【図１０】タービン翼の外周部における各部の説明図で
ある。
ある。
１…タービン翼、２…鈍頭形状、３…前縁通路、４…後
縁通路、７ａ〜７ｃ…リターンフロー部、８…冷却通
路、８１〜８３…第一〜第三の通路部、８ａ，８１ａ，
８２ａ，８３ａ…供給口、８ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３
ｂ…排出口。
縁通路、７ａ〜７ｃ…リターンフロー部、８…冷却通
路、８１〜８３…第一〜第三の通路部、８ａ，８１ａ，
８２ａ，８３ａ…供給口、８ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３
ｂ…排出口。
Claims (8)
- 【請求項１】 前縁部の前縁通路と後縁部の後縁通路と
の間にリターンフロー部を有する冷却通路を設けたター
ビン翼において、該タービン翼の前縁部を鈍頭形状に形
成する一方、前記冷却通路を、タービン翼の前縁通路と
後縁通路との間における翼背側の根元位置から内部に冷
却空気を取り込むと共に、該冷却空気が翼背側からリタ
ーンフロー部を経て翼腹側に順次流通し、かつ翼腹側の
先端から外部に排出するように形成することを特徴とす
るタービン翼。 - 【請求項２】 前縁部の前縁通路と後縁部の後縁通路と
の間にリターンフロー部を有する冷却通路を設けたター
ビン翼において、該タービン翼の前縁部を鈍頭形状に形
成する一方、前記冷却通路を、タービン翼の根元位置か
ら内部に取り込んだ冷却空気が翼背側において翼弦方向
に沿って流通し、かつ翼腹側において翼弦方向に沿って
流通し、タービン翼の先端から外部に排出するように形
成したことを特徴とするタービン翼。 - 【請求項３】 前記冷却通路は、タービン翼の前縁通路
と後縁通路との間における翼背側の根元位置に配置さ
れ、冷却空気を取り込む一個の供給口と、タービン翼の
前縁通路と後縁通路との間における翼背側の位置に翼弦
方向に沿って配置され、かつ供給口と接続する第一のリ
ターンフロー部と、タービン翼の前縁通路と後縁通路と
の間における翼腹側の位置に翼弦方向に沿って配置され
る第二のリターンフロー部と、第一のリターンフロー部
と第二のリターンフロー部とを連結する翼背腹側連結通
路と、タービン翼の前縁通路と後縁通路との間における
翼腹側の先端位置に配置され、冷却空気を外部に排出す
る一個の排出口とを有することを特徴とする請求項２に
記載のタービン翼。 - 【請求項４】 前縁部の前縁通路と後縁部の後縁通路と
の間にリターンフロー部を有する冷却通路を設けたター
ビン翼において、該タービン翼の前縁部を鈍頭形状に形
成する一方、前記冷却通路を、タービン翼の前縁通路と
後縁通路との間に翼弦方向に沿って互いに仕切られた複
数の通路部で形成し、かつ該複数の通路部は各々が、タ
ービン翼の前縁通路と後縁通路との間における翼背側の
根元位置に配置される供給口と、タービン翼の前縁通路
と後縁通路との間における翼腹側の先端位置に配置され
る排出口と、該排出口及び供給口間に配置され、かつ供
給口から取り込まれた冷却空気を翼厚方向に沿って排出
口に導くリターンフロー部とを有することを特徴とする
タービン翼。 - 【請求項５】 前縁通路を設けた前縁部と、後縁通路を
設けた後縁部と、前縁部の前縁通路と後縁部の後縁通路
との間に設けた冷却通路とを有するタービン翼を備え、
かつ該タービン翼の前縁部を鈍頭形状に形成する一方、
前記冷却通路を、タービン翼の前縁通路と後縁通路との
間における翼背側の根元位置から内部に冷却空気を取り
込むと共に、該冷却空気が翼背側からリターンフロー部
を経て翼腹側に順次流通し、かつ翼腹側の先端から外部
に排出するように形成することを特徴とするガスタービ
ン。 - 【請求項６】 前縁通路を設けた前縁部と、後縁通路を
設けた後縁部と、前縁部の前縁通路と後縁部の後縁通路
との間に設けた冷却通路とを有するタービン翼を備え、
かつ該タービン翼の前縁部を鈍頭形状に形成する一方、
前記冷却通路を、タービン翼の根元位置から内部に取り
込んだ冷却空気が翼背側において翼弦方向に沿って流通
し、かつ翼腹側において翼弦方向に沿って流通し、ター
ビン翼の先端から外部に排出するように形成したことを
特徴とするガスタービン。 - 【請求項７】 前記冷却通路は、タービン翼の前縁通路
と後縁通路との間における翼背側の根元位置に配置さ
れ、冷却空気を取り込む一個の供給口と、タービン翼の
前縁通路と後縁通路との間における翼背側の位置に翼弦
方向に沿って配置され、かつ供給口と接続する第一のリ
ターンフロー部と、タービン翼の前縁通路と後縁通路と
の間における翼腹側の位置に翼弦方向に沿って配置され
る第二のリターンフロー部と、第一のリターンフロー部
と第二のリターンフロー部とを連結する翼背腹側連結通
路と、タービン翼の前縁通路と後縁通路との間における
翼腹側の先端位置に配置され、冷却空気を外部に排出す
る一個の排出口とを有することを特徴とする請求項６に
記載のガスタービン。 - 【請求項８】 前縁通路を設けた前縁部と、後縁通路を
設けた後縁部と、前縁部の前縁通路と後縁部の後縁通路
との間に設けた冷却通路とを有するタービン翼を備え、
かつ該タービン翼の前縁部を鈍頭形状に形成する一方、
前記冷却通路を、タービン翼の前縁通路と後縁通路との
間に翼弦方向に沿って互いに仕切られた複数の通路部で
形成し、かつ該複数の通路部は各々が、タービン翼の前
縁通路と後縁通路との間における翼背側の根元位置に配
置される供給口と、タービン翼の前縁通路と後縁通路と
の間における翼腹側の先端位置に配置される排出口と、
該排出口及び供給口間に配置され、かつ供給口から取り
込まれた冷却空気を翼厚方向に沿って排出口に導くリタ
ーンフロー部とを有することを特徴とするガスタービ
ン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009191A JPH05195704A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | タービン翼及びガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009191A JPH05195704A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | タービン翼及びガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195704A true JPH05195704A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11713636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4009191A Pending JPH05195704A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | タービン翼及びガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195704A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000213304A (ja) * | 1998-12-09 | 2000-08-02 | General Electric Co <Ge> | 側壁インピンジメント冷却チャンバ―を備えた後方流動蛇行エ―ロフォイル冷却回路 |
| US6283708B1 (en) * | 1999-12-03 | 2001-09-04 | United Technologies Corporation | Coolable vane or blade for a turbomachine |
| JP2005299637A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | General Electric Co <Ge> | タービンブレード温度を低下させる方法及び装置 |
| JP2007146842A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Snecma | ターボ機械の移動ブレードのための中央冷却回路 |
| JP2007154892A (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-21 | General Electric Co <Ge> | 平行蛇行冷却式ブレード |
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| WO2012112318A1 (en) * | 2011-02-15 | 2012-08-23 | Siemens Energy, Inc. | Integrated axial and tangential serpentine cooling circuit in a turbine airfoil |
| JP2015127533A (ja) * | 2013-12-30 | 2015-07-09 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | タービンブレード内の構造構成および冷却回路 |
| JP6025941B1 (ja) * | 2015-08-25 | 2016-11-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン動翼、及び、ガスタービン |
| JP6025940B1 (ja) * | 2015-08-25 | 2016-11-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン動翼、及び、ガスタービン |
| WO2023127211A1 (ja) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 三菱パワー株式会社 | 動翼、及びこれを備えているガスタービン |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP4009191A patent/JPH05195704A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000213304A (ja) * | 1998-12-09 | 2000-08-02 | General Electric Co <Ge> | 側壁インピンジメント冷却チャンバ―を備えた後方流動蛇行エ―ロフォイル冷却回路 |
| JP4509263B2 (ja) * | 1998-12-09 | 2010-07-21 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 側壁インピンジメント冷却チャンバーを備えた後方流動蛇行エーロフォイル冷却回路 |
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| JP6025941B1 (ja) * | 2015-08-25 | 2016-11-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン動翼、及び、ガスタービン |
| JP6025940B1 (ja) * | 2015-08-25 | 2016-11-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン動翼、及び、ガスタービン |
| JP2017044092A (ja) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン動翼、及び、ガスタービン |
| US10890073B2 (en) | 2015-08-25 | 2021-01-12 | Mitsubishi Power, Ltd. | Turbine blade and gas turbine |
| WO2023127211A1 (ja) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 三菱パワー株式会社 | 動翼、及びこれを備えているガスタービン |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |