JPH07166801A - ガスタービン・エンジンおよびその冷却装置の製造方法 - Google Patents
ガスタービン・エンジンおよびその冷却装置の製造方法Info
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- JPH07166801A JPH07166801A JP6262138A JP26213894A JPH07166801A JP H07166801 A JPH07166801 A JP H07166801A JP 6262138 A JP6262138 A JP 6262138A JP 26213894 A JP26213894 A JP 26213894A JP H07166801 A JPH07166801 A JP H07166801A
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- turbine
- disk
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- 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
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/4932—Turbomachine making
- Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/49336—Blade making
- Y10T29/49339—Hollow blade
- Y10T29/49341—Hollow blade with cooling passage
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービン・エンジンのタービン・ブレー
ドの高い冷却効率を維持しつつ、ブレード組立体の組
立、分解を容易としかつコストを低減する。 【構成】 ガスタービン・エンジンのタービン・ブレー
ド１６の根元部１８に一体的に鋳造された垂下部材４２
を軸方向に延出し、かつロータ・ディスク１４の外周部
の凹部内に保持せしめて、冷却空気の計量板４０を構成
する。
ドの高い冷却効率を維持しつつ、ブレード組立体の組
立、分解を容易としかつコストを低減する。 【構成】 ガスタービン・エンジンのタービン・ブレー
ド１６の根元部１８に一体的に鋳造された垂下部材４２
を軸方向に延出し、かつロータ・ディスク１４の外周部
の凹部内に保持せしめて、冷却空気の計量板４０を構成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスタービン・エン
ジンの改良、特にガスタービン・エンジンのタービン・
ブレードの冷却装置及びその製造方法に関する。
ジンの改良、特にガスタービン・エンジンのタービン・
ブレードの冷却装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン・エンジン技術において公
知のごとく、タービン・ブレード特に第一段タービンの
冷却は、ブレード構造を元の状態に維持するためだけで
なくタービンを最適温度レベルで運転して高エンジン性
能を得るためにも非常に重要なことである。このような
環境においては、必要以上の空気を使うことを避けて冷
却空気を最大限に活用することがとても重要であり、そ
れによりエンジン空気を推力または馬力を発生する以外
の目的に用いることに伴う全ての不利益を減じることに
なる。ガスタービン・エンジンは第一段タービンを高温
で運転することによって高効率で作動し、かつ将来のエ
ンジンの傾向はタービン入口温度を上げてエンジン効率
を向上させて燃費を減らすことにあるので、エンジン設
計者はタービン入口温度を上げかつ同時に冷却空気の量
を減らしまたは少なくとも最適化しなければならないと
云う問題に直面している。
知のごとく、タービン・ブレード特に第一段タービンの
冷却は、ブレード構造を元の状態に維持するためだけで
なくタービンを最適温度レベルで運転して高エンジン性
能を得るためにも非常に重要なことである。このような
環境においては、必要以上の空気を使うことを避けて冷
却空気を最大限に活用することがとても重要であり、そ
れによりエンジン空気を推力または馬力を発生する以外
の目的に用いることに伴う全ての不利益を減じることに
なる。ガスタービン・エンジンは第一段タービンを高温
で運転することによって高効率で作動し、かつ将来のエ
ンジンの傾向はタービン入口温度を上げてエンジン効率
を向上させて燃費を減らすことにあるので、エンジン設
計者はタービン入口温度を上げかつ同時に冷却空気の量
を減らしまたは少なくとも最適化しなければならないと
云う問題に直面している。
【０００３】周知のごとく、冷却空気の使用を最適化す
る一つの方法は、各タービン・ブレードの根元に入る気
流を制限するために計量装置を用いることである。一般
にこれらの流量制限または計量装置は、ブレードの底部
に溶接またはロウ付けされた別体の板金部品より成るも
のである。計量装置の一例はステータ・ブレードの根元
にボルト止めされたもので、「Transpiration Cooled T
urbine Blade with Metered Coolant Flow」と云う名称
の１９７２年１２月１９日付でMoskowitz等に付与され
た米国特許第３，７０６，５０８号に例示されている。
る一つの方法は、各タービン・ブレードの根元に入る気
流を制限するために計量装置を用いることである。一般
にこれらの流量制限または計量装置は、ブレードの底部
に溶接またはロウ付けされた別体の板金部品より成るも
のである。計量装置の一例はステータ・ブレードの根元
にボルト止めされたもので、「Transpiration Cooled T
urbine Blade with Metered Coolant Flow」と云う名称
の１９７２年１２月１９日付でMoskowitz等に付与され
た米国特許第３，７０６，５０８号に例示されている。
【０００４】「Turbine Cooling Arrangement」と云う
名称の１９９０年５月２３日付でUlrich Radonsのため
に公開された英国特許出願第２２２５０６３Ａ号には、
冷媒をロータ・ブレードの中に流すためのブレード基部
へ取り付けられた挿入部材を開示している。他の特許で
必ずしも計量手段を教示していないがタービン・ブレー
ドへ冷媒を供給する手段に係るものとしては、ベーンの
内部にバッフル・ブレードを用いる「Cooled Vane」と
云う名称の１９７４年２月１２日付でGodfrey等に付与
された米国特許第４，７６７，２６１号，ブレードの根
元に冷媒を導くディフューザを画定する，分岐した壁部
を含む「Cooling of Turbine Blades」と云う名称の１
９７４年２月１２日付でJenkinsonに付与された米国特
許第３，７９１，７５８号、冷媒をロータ・ブレードに
導くバッフルを提供する「Seal Meansfor a Blade Atta
chmemt Slot of a Rotor Assembly」と云う名称の１９
８６年１２月２日付でHsing等に付与された米国特許第
４，６２６，１６９号がある。
名称の１９９０年５月２３日付でUlrich Radonsのため
に公開された英国特許出願第２２２５０６３Ａ号には、
冷媒をロータ・ブレードの中に流すためのブレード基部
へ取り付けられた挿入部材を開示している。他の特許で
必ずしも計量手段を教示していないがタービン・ブレー
ドへ冷媒を供給する手段に係るものとしては、ベーンの
内部にバッフル・ブレードを用いる「Cooled Vane」と
云う名称の１９７４年２月１２日付でGodfrey等に付与
された米国特許第４，７６７，２６１号，ブレードの根
元に冷媒を導くディフューザを画定する，分岐した壁部
を含む「Cooling of Turbine Blades」と云う名称の１
９７４年２月１２日付でJenkinsonに付与された米国特
許第３，７９１，７５８号、冷媒をロータ・ブレードに
導くバッフルを提供する「Seal Meansfor a Blade Atta
chmemt Slot of a Rotor Assembly」と云う名称の１９
８６年１２月２日付でHsing等に付与された米国特許第
４，６２６，１６９号がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のガスタービン用計量装置はロウ付け、溶接
等により固定されたものであり、もってコストを増大さ
せかつガスタービンのブレード組立体の組立、分解性を
悪化させるものであった。
ような従来のガスタービン用計量装置はロウ付け、溶接
等により固定されたものであり、もってコストを増大さ
せかつガスタービンのブレード組立体の組立、分解性を
悪化させるものであった。
【０００６】この発明はこのような従来の技術に着目し
てなされたものであり、高い冷却効率を維持しつつ、ブ
レード組立体の組立，分解性を改良しかつコストを低減
することを目的とする。
てなされたものであり、高い冷却効率を維持しつつ、ブ
レード組立体の組立，分解性を改良しかつコストを低減
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題に
鑑みてなされたもので、請求項１記載の発明は、一端に
根元部を有する空冷タービン・ブレードと、該タービン
・ブレードの内周側に有するタービン・ロータとを備え
たガスタービン・エンジンにおいて、前記タービン・ブ
レードは、前記根元部から軸方向に延びかつ前記タービ
ン・ロータのディスクの外周部に形成された凹部内に保
持された突起部を一体に有すると共に、前記凹部を介し
て前記タービン・ブレードに形成した内部冷却通路に冷
却空気を導く冷却空気導入手段とを備え、前記突起部は
前記ディスク内に延びて前記凹部から前記内部冷却通路
への冷却空気の流れを規制する計量板を構成し、突起部
の長さによって前記計量板により計量される冷却空気量
を選択的に変更可能に形成したことを特徴としている。
鑑みてなされたもので、請求項１記載の発明は、一端に
根元部を有する空冷タービン・ブレードと、該タービン
・ブレードの内周側に有するタービン・ロータとを備え
たガスタービン・エンジンにおいて、前記タービン・ブ
レードは、前記根元部から軸方向に延びかつ前記タービ
ン・ロータのディスクの外周部に形成された凹部内に保
持された突起部を一体に有すると共に、前記凹部を介し
て前記タービン・ブレードに形成した内部冷却通路に冷
却空気を導く冷却空気導入手段とを備え、前記突起部は
前記ディスク内に延びて前記凹部から前記内部冷却通路
への冷却空気の流れを規制する計量板を構成し、突起部
の長さによって前記計量板により計量される冷却空気量
を選択的に変更可能に形成したことを特徴としている。
【０００８】請求項２の発明は、前記ディスクは一対の
対向する側壁および前記凹部を画定する底壁を有する一
方、前記突起部は前記底壁よりも少し短めにかつ該一対
の側壁に向かって延出していることを特徴としている。
対向する側壁および前記凹部を画定する底壁を有する一
方、前記突起部は前記底壁よりも少し短めにかつ該一対
の側壁に向かって延出していることを特徴としている。
【０００９】請求項３の発明は、前記凹部がモミの木形
状に形成されたことを特徴としている。
状に形成されたことを特徴としている。
【００１０】請求項４の発明は、前記冷却空気導入手段
を、冷却空気を前記凹部に導く接線型インジェクタで構
成したことを特徴としている。
を、冷却空気を前記凹部に導く接線型インジェクタで構
成したことを特徴としている。
【００１１】請求項５の発明は、周方向に間隔を置いて
並べられている複数の空冷タービン・ブレードを有し、
該各タービン・ブレードは根元部を有すると共に該根元
部から延びかつ前記ディスクの外周部に形成された凹部
内に保持された突起部一体に有し、かつ前記凹部の各々
の間の空間は前記凹部の該側壁及び底壁を画定し、前記
空冷タービン・ブレードの各々の前記突起部は前記凹部
の各々の該底壁から離隔して前記凹部に延出していると
共に、前記ブレードの各々の前記突起部の巾は前記凹部
の各々の該対向する壁の巾と同じ広がりを有し、前記突
起部は冷却空気を受け入れる囲まれた室を画定している
と共に、前記突起部の各々は前記ディスクの底壁ととも
に前記空冷タービン・ブレードの各々の前記冷却通路へ
の前記室の各々中の流れを計量する為の計量板を画定し
ていることを特徴としている。
並べられている複数の空冷タービン・ブレードを有し、
該各タービン・ブレードは根元部を有すると共に該根元
部から延びかつ前記ディスクの外周部に形成された凹部
内に保持された突起部一体に有し、かつ前記凹部の各々
の間の空間は前記凹部の該側壁及び底壁を画定し、前記
空冷タービン・ブレードの各々の前記突起部は前記凹部
の各々の該底壁から離隔して前記凹部に延出していると
共に、前記ブレードの各々の前記突起部の巾は前記凹部
の各々の該対向する壁の巾と同じ広がりを有し、前記突
起部は冷却空気を受け入れる囲まれた室を画定している
と共に、前記突起部の各々は前記ディスクの底壁ととも
に前記空冷タービン・ブレードの各々の前記冷却通路へ
の前記室の各々中の流れを計量する為の計量板を画定し
ていることを特徴としている。
【００１２】請求項６の発明は、前記冷却通路と計量板
を画定するための前記ディスクの凹部に嵌合して広がっ
た突起部を有するタービン・ブレードを鋳造する工程
と、該タービン・ブレードを前記タービン・ロータ・デ
ィスクの該凹部に組み込む工程と、前記計量板の計量開
口を介して前記凹部内に冷却空気を流す工程と、前記ブ
レードを前記凹部から取り外して前記計量板を調節すべ
く前記突起部を機械加工する工程とを備えたことを特徴
としている。
を画定するための前記ディスクの凹部に嵌合して広がっ
た突起部を有するタービン・ブレードを鋳造する工程
と、該タービン・ブレードを前記タービン・ロータ・デ
ィスクの該凹部に組み込む工程と、前記計量板の計量開
口を介して前記凹部内に冷却空気を流す工程と、前記ブ
レードを前記凹部から取り外して前記計量板を調節すべ
く前記突起部を機械加工する工程とを備えたことを特徴
としている。
【００１３】
【作用】この発明によれば、タービン・ブレードの根元
部に一体形成され軸方向に延びかつロータ・ディスクの
外周部に形成された凹部内に保持された突起部が、冷却
空気の計量板を構成し、もって高い冷却効率を維持しつ
つ、タービン・ブレード組立体の組立，分解性を改良し
かつコストを低減する。
部に一体形成され軸方向に延びかつロータ・ディスクの
外周部に形成された凹部内に保持された突起部が、冷却
空気の計量板を構成し、もって高い冷却効率を維持しつ
つ、タービン・ブレード組立体の組立，分解性を改良し
かつコストを低減する。
【００１４】また、冷却空気の一層の有効化を計り冷媒
を計量するために従来必要だった別体の部品を不要とす
ることができる。しかも、これはタービン・ブレードの
鋳造性における重要な改良、ロウ付けまたは溶接作業を
省くことによる形および組立の容易性、および部品の管
理が容易になる。さらに、これはコストを低減すると云
う点も有するが、若干重量を増加させる欠点をも有す
る。
を計量するために従来必要だった別体の部品を不要とす
ることができる。しかも、これはタービン・ブレードの
鋳造性における重要な改良、ロウ付けまたは溶接作業を
省くことによる形および組立の容易性、および部品の管
理が容易になる。さらに、これはコストを低減すると云
う点も有するが、若干重量を増加させる欠点をも有す
る。
【００１５】しかしながら、本発明は鋳物膜（cast fil
m）冷却、高効率タービン・ブレード構造に用いること
により、明らかな利点を示す。
m）冷却、高効率タービン・ブレード構造に用いること
により、明らかな利点を示す。
【００１６】回転機械の冷却空気をタービン・ブレード
の根元に送る接線型インジェクタ（tangential onboard
injectors）（ＴＯＢＩとして公知）の圧力は、ブレー
ドの要求流出量とエアフォイル根元部の前縁岐点圧によ
り決定される。これは、一般に、ブレードの残りの部分
に必要より高い圧力の空気を供給する。それ故、本体膜
冷却（main body film cooling）および後縁流量制限構
造（例えば、クロスオーバおよび膜穴）の許容できる流
量レベルを保つためには、これらの穴を比較的小さい寸
法にしなければならない。計量弁（metering valve）を
用いてこれらの場所のこの圧力を低減することにより、
この流量制限構造は流量を増加することなしに大きくで
きる。穴の寸法を増大することが可能となる利点はター
ビン・ブレードの鋳造性と膜有効性を大きくすることに
なる。
の根元に送る接線型インジェクタ（tangential onboard
injectors）（ＴＯＢＩとして公知）の圧力は、ブレー
ドの要求流出量とエアフォイル根元部の前縁岐点圧によ
り決定される。これは、一般に、ブレードの残りの部分
に必要より高い圧力の空気を供給する。それ故、本体膜
冷却（main body film cooling）および後縁流量制限構
造（例えば、クロスオーバおよび膜穴）の許容できる流
量レベルを保つためには、これらの穴を比較的小さい寸
法にしなければならない。計量弁（metering valve）を
用いてこれらの場所のこの圧力を低減することにより、
この流量制限構造は流量を増加することなしに大きくで
きる。穴の寸法を増大することが可能となる利点はター
ビン・ブレードの鋳造性と膜有効性を大きくすることに
なる。
【００１７】本発明を用いたブレードの実際の試験にお
いては、本発明の計量板が後縁クロスオーバ穴の寸法を
公知の構造より約３０％増加させた。さらに、この構造
は追加の膜冷却穴を加えることを可能にした。試験に供
されたこの構造においては、膜冷却穴の各列に３個の別
の膜冷却穴が加えられた。
いては、本発明の計量板が後縁クロスオーバ穴の寸法を
公知の構造より約３０％増加させた。さらに、この構造
は追加の膜冷却穴を加えることを可能にした。試験に供
されたこの構造においては、膜冷却穴の各列に３個の別
の膜冷却穴が加えられた。
【００１８】
【実施例】以下本発明に係るガスタービンの好適な一実
施例を図１〜図３を参照して詳述する。
施例を図１〜図３を参照して詳述する。
【００１９】本発明はその好適な一実施例がガスタービ
ンの第一段タービンに用いられるように記載されている
が、本発明が他の種々のロータに用いられ得ることは当
業者にとって周知のところである。しかしながら、本発
明は計量板（meter plate）とタービン・ブレードの組
み合わせであり、ディスクのライブ・リム域（ｌiveｒi
m area）とともに計量域（metering area）を画定す
る。ここで、計量板はブレードの鋳物と一体的に鋳造さ
れている。
ンの第一段タービンに用いられるように記載されている
が、本発明が他の種々のロータに用いられ得ることは当
業者にとって周知のところである。しかしながら、本発
明は計量板（meter plate）とタービン・ブレードの組
み合わせであり、ディスクのライブ・リム域（ｌiveｒi
m area）とともに計量域（metering area）を画定す
る。ここで、計量板はブレードの鋳物と一体的に鋳造さ
れている。
【００２０】本発明については、この発明をガスタービ
ン・エンジン（部分のみ図示）の第一段タービン部に適
用したものを示す図１を参照して最も良く理解できるで
あろう。
ン・エンジン（部分のみ図示）の第一段タービン部に適
用したものを示す図１を参照して最も良く理解できるで
あろう。
【００２１】該ガスタービン・エンジンの詳細は、本発
明の理解に必要ないので、便宜と簡易を優先して本発明
を説明するのに必要なエンジンの部分のみを記載する。
またガスタービン・エンジンのさらに細部に関しては、
「Clearance Control for Gas Tarbine Engine」と云う
名称の１９７８年１月２４日付でRedinger, Jr.,等に付
与された米国特許第４，０６９，６６２号、または本願
の譲受人でもあるPratt & Whitney Division of United
Technologies Corporationによって製造されたＦ１０
０，ＪＴ９Ｄ，ＰＷ２０００およびＰＷ４０００に開示
されている。
明の理解に必要ないので、便宜と簡易を優先して本発明
を説明するのに必要なエンジンの部分のみを記載する。
またガスタービン・エンジンのさらに細部に関しては、
「Clearance Control for Gas Tarbine Engine」と云う
名称の１９７８年１月２４日付でRedinger, Jr.,等に付
与された米国特許第４，０６９，６６２号、または本願
の譲受人でもあるPratt & Whitney Division of United
Technologies Corporationによって製造されたＦ１０
０，ＪＴ９Ｄ，ＰＷ２０００およびＰＷ４０００に開示
されている。
【００２２】空気の一部はコンプレッサ部（図示せず）
から流出し、最終的に図１の矢印Ａで示されたごとく接
線型インジェクタ（Tangential Onboard Injectors）１
２を介して番号１０で示されたタービン・ロータに送ら
れる。
から流出し、最終的に図１の矢印Ａで示されたごとく接
線型インジェクタ（Tangential Onboard Injectors）１
２を介して番号１０で示されたタービン・ロータに送ら
れる。
【００２３】タービン・ロータ１０は、図１及び図２に
示すように円周方向に間隔をおいて並べた多数のタービ
ン・ブレード１６を適切に支持するディスク１４を有す
る。各タービン・ブレード１６の根元部１８は、ディス
ク１４の外周部またはライブ・リム域３８に形成された
凹部またはブローチに取り付けられている。この設計に
おいては、該ブローチはモミの木形状によって形成され
ている。この形状は、複数のタービン・ブレード１６を
ディスク１４に支持させるのに公知のものである。
示すように円周方向に間隔をおいて並べた多数のタービ
ン・ブレード１６を適切に支持するディスク１４を有す
る。各タービン・ブレード１６の根元部１８は、ディス
ク１４の外周部またはライブ・リム域３８に形成された
凹部またはブローチに取り付けられている。この設計に
おいては、該ブローチはモミの木形状によって形成され
ている。この形状は、複数のタービン・ブレード１６を
ディスク１４に支持させるのに公知のものである。
【００２４】タービン・ロータ１０は、エンジン・シャ
フトに回転自在に支持されており、図中２２によって示
された燃焼器に支持された第一ステータ部２０に隣接し
て設けられている。公知のごとく、燃焼器２２から排出
される燃焼空気は、ステータ部２０のベーンを介しかつ
タービン・ブレード１６を介して流れる。ここで、仕事
が引き出されてコンプレッサを作動させる。前述から明
らかなように、タービン・ブレード１６を介して流れる
燃料ガスは非常に高温であるため、タービン・ロータ１
０の冷却を要する。
フトに回転自在に支持されており、図中２２によって示
された燃焼器に支持された第一ステータ部２０に隣接し
て設けられている。公知のごとく、燃焼器２２から排出
される燃焼空気は、ステータ部２０のベーンを介しかつ
タービン・ブレード１６を介して流れる。ここで、仕事
が引き出されてコンプレッサを作動させる。前述から明
らかなように、タービン・ブレード１６を介して流れる
燃料ガスは非常に高温であるため、タービン・ロータ１
０の冷却を要する。
【００２５】図２に示されたように、タービン・ブレー
ド１６は、根元部１８と先端部２８とを有するエアフォ
イル部２６と、前縁部３０、後縁部３２、加圧側３４お
よび減圧側（図示せず）より構成されている。該減圧側
は、前縁３０と後縁３２の間に延びる圧力面の裏側に位
置している。冷媒はディスク１４の外周部のライブ・リ
ム域３８および根元部１８に導入され、ブレード内部を
適切な方法で流れて、複数のフィルム・クーリング（fi
lm cooling）穴３６またはシャワー・へッド（shower h
ead）穴３７を介してタービン・ブレード１６内部から
排出される。タービン・ブレード１４の冷却部は公知で
あり、例えば１９８９年４月１１日付でKenneth B.Hall
に付与された米国特許第４，８２０，１２３号に記載さ
れている。
ド１６は、根元部１８と先端部２８とを有するエアフォ
イル部２６と、前縁部３０、後縁部３２、加圧側３４お
よび減圧側（図示せず）より構成されている。該減圧側
は、前縁３０と後縁３２の間に延びる圧力面の裏側に位
置している。冷媒はディスク１４の外周部のライブ・リ
ム域３８および根元部１８に導入され、ブレード内部を
適切な方法で流れて、複数のフィルム・クーリング（fi
lm cooling）穴３６またはシャワー・へッド（shower h
ead）穴３７を介してタービン・ブレード１６内部から
排出される。タービン・ブレード１４の冷却部は公知で
あり、例えば１９８９年４月１１日付でKenneth B.Hall
に付与された米国特許第４，８２０，１２３号に記載さ
れている。
【００２６】また図１および２で示したように、計量板
４０は、ブレード１６の根元部１８に一体的に鋳造され
た垂下部材（突起部）４２で構成され、かつディスク１
４の上面４４へ向かってライブ・リム域３８の中へ延び
ている。該垂下部材４２の底部縁４６は、上面４４から
少し離れた状態に延びて、両者により計量（metering）
域４８を画定する。図３において示したように、垂下部
材４２は、ディスク１４に形成されたブローチを画定す
る壁５０と５２の間に延びている。
４０は、ブレード１６の根元部１８に一体的に鋳造され
た垂下部材（突起部）４２で構成され、かつディスク１
４の上面４４へ向かってライブ・リム域３８の中へ延び
ている。該垂下部材４２の底部縁４６は、上面４４から
少し離れた状態に延びて、両者により計量（metering）
域４８を画定する。図３において示したように、垂下部
材４２は、ディスク１４に形成されたブローチを画定す
る壁５０と５２の間に延びている。
【００２７】垂下部材４２の鋳造後に、その寸法を最終
的に調整し得ることは、前述より明らかである。よっ
て、垂下部材４２は大きめに鋳造され、タービン・ブレ
ード１６の仕上げ機械加工の際に所望の寸法に機械加工
される。これにより、計量寸法を所望の面積に調整し、
各タービン・ブレード１６のための冷媒の所望の圧力お
よび流れが確保される。上述のごとく、寸法の調整を可
能とすることにより、所望の冷却を行うに必要な冷媒の
必要量のみが用いられることは明らかである。それ故各
タービン・ブレード１６は、不必要な冷媒が用いられな
いように、同様に調整される。
的に調整し得ることは、前述より明らかである。よっ
て、垂下部材４２は大きめに鋳造され、タービン・ブレ
ード１６の仕上げ機械加工の際に所望の寸法に機械加工
される。これにより、計量寸法を所望の面積に調整し、
各タービン・ブレード１６のための冷媒の所望の圧力お
よび流れが確保される。上述のごとく、寸法の調整を可
能とすることにより、所望の冷却を行うに必要な冷媒の
必要量のみが用いられることは明らかである。それ故各
タービン・ブレード１６は、不必要な冷媒が用いられな
いように、同様に調整される。
【００２８】タービン・ブレード１６の内部冷却通路へ
の冷却空気の所望量を計量するための計量板４０（mete
ring plate）を調節する方法は、大きめの突起部を有す
るブレードを組み立てて、組立体の流れ試験を行うこと
である。タービン・ブレード１６を外して、所望量の冷
却空気を計量する所望の計量域を得るように該大きめの
突起部を機械加工する。修正量が所望の値に調整される
までこの操作が繰り返される。
の冷却空気の所望量を計量するための計量板４０（mete
ring plate）を調節する方法は、大きめの突起部を有す
るブレードを組み立てて、組立体の流れ試験を行うこと
である。タービン・ブレード１６を外して、所望量の冷
却空気を計量する所望の計量域を得るように該大きめの
突起部を機械加工する。修正量が所望の値に調整される
までこの操作が繰り返される。
【００２９】該計量板４０のこの一体型構成のもう１つ
の利点は、タービン・ブレード１６全体の鋳造費用を増
大することがないことである。それ故、本発明は低価格
であるばかりでなく、タービン・ブレードと一体化して
いない従来の計量板が有していたすべての問題を解決す
ることができる。
の利点は、タービン・ブレード１６全体の鋳造費用を増
大することがないことである。それ故、本発明は低価格
であるばかりでなく、タービン・ブレードと一体化して
いない従来の計量板が有していたすべての問題を解決す
ることができる。
【００３０】この発明はその詳細な実施例に関して図示
しかつ記載されているが、請求範囲に記載された発明の
主旨から逸脱することなく、形状および詳細における種
々の変更が行われ得ることは当業者にとって認識かつ理
解できるであろう。
しかつ記載されているが、請求範囲に記載された発明の
主旨から逸脱することなく、形状および詳細における種
々の変更が行われ得ることは当業者にとって認識かつ理
解できるであろう。
【００３１】
【発明の効果】この発明によれば、タービン・ブレード
の根元部に一体に形成されて軸方向に延びかつロータ・
ディスクの外周部に有する凹部内に保持された突起部が
冷却空気の計量板を構成したので、高い冷却効率を維持
しつつタービン・ブレード組立体の組立，分解性を改良
しかつコストを低減できる。
の根元部に一体に形成されて軸方向に延びかつロータ・
ディスクの外周部に有する凹部内に保持された突起部が
冷却空気の計量板を構成したので、高い冷却効率を維持
しつつタービン・ブレード組立体の組立，分解性を改良
しかつコストを低減できる。
【図１】本発明を用いたガスタービンのタービン部の部
分断面図である。
分断面図である。
【図２】本発明の詳細を示すタービン・ブレードの拡大
正面図である。
正面図である。
【図３】図２の線３−３に沿った部分断面図である。
１０…タービン・ロータ １２…接線型インジェクタ １４…ディスク １６…タービン・ブレード １８…根元部 ２０…第一ステータ部 ２２…燃焼器 ４０…計量板 ４２…垂下部材 ４８…計量域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェスリー ディー．ブラウン アメリカ合衆国，フロリダ，ジュピター, セット−エヌ−サン プレイス 5757
Claims (6)
- 【請求項１】 一端に根元部を有する空冷タービン・ブ
レードと、該タービン・ブレードの内周側に有するター
ビン・ロータとを備えたガスタービン・エンジンにおい
て、 前記タービン・ブレードは、前記根元部から軸方向に延
びかつ前記タービン・ロータのディスクの外周部に形成
された凹部内に保持された突起部を一体に有すると共
に、前記凹部を介して前記タービン・ブレード内の冷却
通路に冷却空気を導く冷却空気導入手段とを備え、 前記突起部は前記ディスク内に延びて前記凹部から前記
内部冷却通路への冷却空気の流れを規制する計量板を構
成し、突起部の長さによって前記計量板により計量され
る冷却空気量を選択的に変更可能に形成したことを特徴
とするガスタービン・エンジン。 - 【請求項２】 前記ディスクは一対の対向する側壁およ
び前記凹部を画定する底壁を有する一方、前記突起部は
前記底壁よりも少し短めにかつ該一対の側壁に向かって
延出していることを特徴とする請求項１記載のガスター
ビン・エンジン。 - 【請求項３】 前記凹部はモミの木形状に形成されたこ
とを特徴とする請求項１記載のガスタービン・エンジ
ン。 - 【請求項４】 前記冷却空気導入手段を、は冷却空気を
前記凹部に導く接線型インジェクタによって構成したこ
とを特徴とする請求項１記載のガスタービン・エンジ
ン。 - 【請求項５】 周方向に間隔を置いて並べられている複
数の空冷タービン・ブレードを有し、該各タービン・ブ
レードは根元部を有すると共に該根元部から延びかつ前
記ディスクの外周部に形成された凹部内に保持された突
起部一体に有し、かつ前記凹部の各々の間の空間は前記
凹部の該側壁及び底壁を画定し、前記空冷タービン・ブ
レードの各々の前記突起部は前記凹部の各々の該底壁か
ら離隔して前記凹部に延出していると共に、前記ブレー
ドの各々の前記突起部の巾は前記凹部の各々の該対向す
る壁の巾と同じ広がりを有し、前記突起部は冷却空気を
受け入れる囲まれた室を画定していると共に、前記突起
部の各々は前記ディスクの底壁とともに前記空冷タービ
ン・ブレードの各々の前記内部冷却通路への前記室の各
々中の流れを計量する為の計量板を画定していることを
特徴とする請求項４記載のガスタービン・エンジン。 - 【請求項６】 前記冷却通路と計量板を画定するための
前記ディスクの凹部に嵌合して広がった突起部を有する
タービン・ブレードを鋳造する工程と、 該タービン・ブレードを前記ディスクの該凹部に組み込
む工程と、 前記計量板の計量開口を介して前記凹部内に冷却空気を
流す工程と、 前記タービン・ブレードを前記凹部から取り外して前記
計量板を調節すべく前記突起部を機械加工する工程と、
から構成したことを特徴とするガスタービン・エンジン
の冷却装置の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/143,681 US5403156A (en) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | Integral meter plate for turbine blade and method |
| US143,681 | 1993-10-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07166801A true JPH07166801A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3671063B2 JP3671063B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=22505128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26213894A Expired - Fee Related JP3671063B2 (ja) | 1993-10-26 | 1994-10-26 | ガスタービン・エンジンおよびその冷却装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5403156A (ja) |
| EP (1) | EP0649975B1 (ja) |
| JP (1) | JP3671063B2 (ja) |
| DE (1) | DE69407727T2 (ja) |
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