JPH0814001A - Gas turbine blade - Google Patents

Gas turbine blade

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Publication number
JPH0814001A
JPH0814001A JP14823094A JP14823094A JPH0814001A JP H0814001 A JPH0814001 A JP H0814001A JP 14823094 A JP14823094 A JP 14823094A JP 14823094 A JP14823094 A JP 14823094A JP H0814001 A JPH0814001 A JP H0814001A
Authority
JP
Japan
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cooling air
blade
gas
cooling
temperature
Prior art date
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Application number
JP14823094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Nomoto
秀雄 野本
Shinji Arai
真次 荒井
Masashi Takahashi
雅士 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0814001A publication Critical patent/JPH0814001A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enhance the efficiency of a gas turbine and release the thermal stress of a blade so as to improve its reliability, by uniformalizing the temperature distribution of the blade as much as possible through the processes of providing the optimum cooling flow distribution for the purpose of radial temperature distribution of providing the optimum passing order distribution or providing the optimum passing order of cooling air or providing the optimum thermal barrier coating in order to cool the blade by means of the minimum quantity of the cooling air. CONSTITUTION:A gas-turbine blade has cooling air paths 6a-6d for conventional cooling inside the blade, and cooling air exhaust nozzles 7, 8 connecting the outside of the blade to the cooling air paths. The quantity of cooling air ejected out of the cooling air exhaust nozzles 7, 8 is set in compliance with the temperature distribution 5 of the main flow gas in the gas passage, in such a way that the set value becomes relatively high at a high temperature zone of the main flow gas and relatively low at a low temperature zone thereof.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はガスタービン翼に係り、
特に翼冷却また遮熱手段を改良したガスタービン翼に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine blade,
In particular, it relates to a gas turbine blade having improved blade cooling and heat shield means.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンにおいては一般に、燃焼器
で生成された燃焼ガスが膨張し、出力を発生する部分を
ガス通路と称している。このガス通路にガスタービン
翼、即ち静翼と動翼とが配置される。これらの各翼が配
置された部位を総称して段落と呼んでいる。ガスタービ
ンの熱効率を上昇させるために最も基本的な技術は、燃
焼器での燃焼温度を高くすることである。
2. Description of the Related Art Generally, in a gas turbine, a portion where a combustion gas generated in a combustor expands to generate an output is called a gas passage. Gas turbine blades, that is, stationary blades and moving blades are arranged in this gas passage. The parts where these wings are arranged are collectively called paragraphs. The most basic technique for increasing the thermal efficiency of a gas turbine is to increase the combustion temperature in the combustor.

【0003】しかしながら、ガスタービンの入口温度は
発電用のタービンでは第1段動翼の入口温度で既に13
00℃近くに達している。このような温度では現有の金
属の耐熱限界を超えているため、冷却技術やコーティン
グ技術で翼を保護することが必要になってくる。
However, the inlet temperature of the gas turbine is already 13 times the inlet temperature of the first stage rotor blade in the turbine for power generation.
The temperature has reached nearly 00 ° C. At such temperatures, the heat resistance limit of existing metals is exceeded, so it is necessary to protect the blades with cooling technology and coating technology.

【0004】一般に翼の冷却は圧縮機の途中や出口の空
気を一部抽出し、燃焼器をバイパスして温度が低い状態
で静翼や動翼に送ることが多い。ガス通路内の温度が高
くなるほど多くの冷却空気が必要になるが、冷却空気は
燃焼器とガス通路とをバイパスするため、翼冷却後にガ
ス通路内で混合するまでは出力の発生に寄与しない。し
たがって、この冷却空気の量が多いほどガスタービンの
熱効率は低下し、ガス通路の入口温度の上昇で得られた
高い熱効率を冷却空気の増加で相殺してしまう場合もあ
る。
In general, for cooling the blades, a part of the air in the middle of the compressor or at the outlet is extracted and sent to the stationary blades or moving blades in a low temperature state by bypassing the combustor. The higher the temperature in the gas passage, the more cooling air is required. However, since the cooling air bypasses the combustor and the gas passage, the cooling air does not contribute to the generation of output until mixing in the gas passage after cooling the blades. Therefore, the thermal efficiency of the gas turbine decreases as the amount of the cooling air increases, and the high thermal efficiency obtained by the increase in the inlet temperature of the gas passage may be offset by the increase in the cooling air.

【0005】したがって、ガスタービンの熱効率の上昇
のためには、可能な限り少ない冷却空気で、効率的な翼
冷却を実施することが重要である。
Therefore, in order to increase the thermal efficiency of the gas turbine, it is important to carry out efficient blade cooling with as little cooling air as possible.

【0006】ここで、ガスタービン内部の温度分布の傾
向について観察する。図21は一般的なガスタービンを
示し、圧縮機24、燃焼器25、タービン26等を順に
接続して構成されている。
Here, the tendency of the temperature distribution inside the gas turbine will be observed. FIG. 21 shows a general gas turbine, which is configured by connecting a compressor 24, a combustor 25, a turbine 26, etc. in order.

【0007】図22は燃焼器25およびタービン26の
拡大図である。燃焼器25の内部で圧縮された空気に燃
料が噴射され、燃焼反応が生じることにより温度が上昇
する。この燃焼は一般に、図23に断面を示すフロース
リーブ28と呼ばれる部品の内部で発生する。この時、
燃焼火炎はフロースリーブ28の中心28a付近が高温
となる傾向があるため、内部で温度分布30が形成され
る。
FIG. 22 is an enlarged view of the combustor 25 and the turbine 26. Fuel is injected into the air compressed inside the combustor 25, and a combustion reaction occurs to raise the temperature. This combustion generally occurs inside a component called flow sleeve 28, the cross section of which is shown in FIG. This time,
Since the combustion flame tends to have a high temperature near the center 28a of the flow sleeve 28, a temperature distribution 30 is formed inside.

【0008】また、フロースリーブ28自体も高温の燃
焼ガスから保護するため、フロースリーブ冷却空気29
が必要となる。この冷却空気は外壁から供給されるた
め、これも外側の温度を低くする原因となる。
Further, since the flow sleeve 28 itself is also protected from the hot combustion gas, the flow sleeve cooling air 29
Is required. Since this cooling air is supplied from the outer wall, this also causes the temperature outside to be lowered.

【0009】このようにして形成された燃焼器内温度分
布30は、燃焼ガスが燃焼器25から出た後直ぐには減
衰せず、一般的にはタービン26を通過して膨張した後
にも温度分布が存在することが知られている。したがっ
て、ガスタービンのガス通路内では翼の根元部(ルート
部)や先端部(チップ部)で温度が低く、中央部で温度
が高くなる半径方向の温度分布が形成される。
The temperature distribution 30 in the combustor thus formed is not attenuated immediately after the combustion gas exits from the combustor 25, and is generally the temperature distribution even after expansion through the turbine 26. Is known to exist. Therefore, in the gas passage of the gas turbine, a temperature distribution in the radial direction is formed in which the temperature is low at the root portion (root portion) and the tip portion (tip portion) of the blade and is high at the central portion.

【0010】この半径方向の温度分布は、発電用のガス
タービンにおいてパターンファクタPFと呼ばれる次式
で表わされる。
The temperature distribution in the radial direction is expressed by the following equation called a pattern factor PF in a gas turbine for power generation.

【0011】[0011]

【数1】 PF=(Tm −Tco)/(Ta −Tco) 式(1) ここに、Tmは対象となるガス通路部段落の最高温度、
Tcoは圧縮機の出口温度、Taは平均温度である。最
近の燃焼器では一般的にパターンファクタPFが1.1
5程度の値をとる。仮に、Ta=1300℃,Tco=
430℃とすると、半径方向の最高温度はTm=143
0℃となり、段落の平均温度より130℃も高い温度に
なる。
PF = (Tm-Tco) / (Ta-Tco) Formula (1) where Tm is the maximum temperature of the target gas passage section,
Tco is the compressor outlet temperature, and Ta is the average temperature. Modern combustors typically have a pattern factor PF of 1.1.
Take a value of about 5. Assuming that Ta = 1300 ° C. and Tco =
Assuming 430 ° C., the maximum temperature in the radial direction is Tm = 143
The temperature is 0 ° C., which is 130 ° C. higher than the average temperature in the paragraph.

【0012】ところで、翼の冷却において最も重要な点
は、翼に局所的な高温部を作らないことである。翼表面
の酸化や劣化を防止するためには、いかなる局所温度も
その翼材料の許容温度以下にする必要があり、ガス温度
が高い部位には多くの量の冷却空気を供給する必要があ
る。
By the way, the most important point in cooling the blade is not to create a local high temperature portion in the blade. In order to prevent the oxidation and deterioration of the blade surface, any local temperature needs to be lower than the allowable temperature of the blade material, and a large amount of cooling air needs to be supplied to a portion where the gas temperature is high.

【0013】また、逆の意味では、ガス温度が低い部位
では、冷却空気が比較的少なくても翼の表面温度は十分
低く保つことができる。理想的には、半径方向の温度分
布に対し、翼の冷却効率を最適化し、翼面全面に亘って
可能な限り均一な温度分布であることが望ましい。翼表
面の均一な温度分布が実現できれば、最小の冷却空気で
翼を冷却できることになり、ガスタービンの効率を向上
できるのみならず、翼内部の熱応力も小さくなるので、
翼の信頼性向上にもつながる。
In the opposite sense, in the region where the gas temperature is low, the surface temperature of the blade can be kept sufficiently low even if the cooling air is relatively small. Ideally, the cooling efficiency of the blade is optimized with respect to the temperature distribution in the radial direction, and it is desirable that the temperature distribution be as uniform as possible over the entire blade surface. If a uniform temperature distribution on the blade surface can be achieved, the blade can be cooled with the minimum cooling air, which not only improves the efficiency of the gas turbine but also reduces the thermal stress inside the blade.
It also leads to improved wing reliability.

【0014】また、主流ガスの内部に半径方向の温度分
布があると、この温度分布を緩和するよう熱が主流内部
で高温部から低温部に流れるが、この熱の流れは必然的
にエントロピの増大を招き、損失を発生する。この意味
でも、なるべく早い段階で半径方向温度分布を解消して
おくことが望ましい。
Further, if there is a temperature distribution in the radial direction inside the mainstream gas, heat flows from the high temperature portion to the low temperature portion inside the mainstream so as to relax this temperature distribution, but this heat flow is inevitably entropy. It causes an increase and causes a loss. Also in this sense, it is desirable to eliminate the temperature distribution in the radial direction as early as possible.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】図24を参照して従来
技術についての問題点を説明する。図24(a)は代表
的な動翼の従来の冷却構成を示したものである。冷却空
気は前縁部冷却空気通路6a、軸方向中央部冷却空気通
路6eおよび後縁部冷却空気通路6fに分割されて供給
される。前縁部冷却空気通路6aでは、冷却空気が翼本
体根元部2cから翼本体先端部2aの方向に流れ、前縁
10のシャワーヘッド孔9から外部に噴出される。な
お、前縁10の内部では高い熱伝導率が得られるインピ
ンジメント孔23によるインピンジ(衝突)冷却を行
い、高温の主流ガス4から翼を保護するようになってい
る。
Problems with the prior art will be described with reference to FIG. FIG. 24A shows a conventional cooling configuration of a typical moving blade. The cooling air is divided and supplied to the front edge cooling air passage 6a, the axial center cooling air passage 6e, and the rear edge cooling air passage 6f. In the leading edge cooling air passage 6a, the cooling air flows from the blade body root portion 2c toward the blade body tip portion 2a, and is jetted out from the shower head hole 9 of the leading edge 10 to the outside. Inside the leading edge 10, impingement (impingement) cooling is performed by the impingement holes 23 that provide high thermal conductivity, and the blades are protected from the hot mainstream gas 4.

【0016】次に軸方向中央部冷却空気通路6eでは冷
却空気が翼通路根元部2cから翼通路先端部2aに流
れ、その後再び翼通路根元部2cに流れるというよう
に、いわゆるサーペンタインと呼ばれる蛇行流路に沿っ
て流動した後、フィルム孔7から外部に噴出し、高温の
主流ガス4から翼を保護する。後縁部冷却空気通路6f
でも同様に、蛇行流路に沿って流動した後、後縁吹き出
し孔8から外部に噴出する。
Next, in the axial center cooling air passage 6e, the cooling air flows from the blade passage root 2c to the blade passage tip 2a, and then again to the blade passage root 2c. After flowing along the path, it blows out from the film hole 7 and protects the blade from the hot mainstream gas 4. Trailing edge cooling air passage 6f
However, similarly, after flowing along the meandering flow path, it is ejected to the outside from the trailing edge blowing hole 8.

【0017】ところで従来例のガスタービン翼では、燃
焼器にて発生した前述の主流ガス4の半径方向温度分布
5に対し、必ずしも最適な冷却空気の流通が行われてい
るとはいえない。即ち、半径方向温度分布5は翼通路中
央部2bで最も高いため、この部位に低い温度の冷却空
気を供給することが翼面温度の均一化には大きく寄与す
る。しかしながら、前述した従来のガスタービン翼では
半径方向温度分布5を無視して、冷却空気を単に翼通路
根元部2c側から翼通路先端部2a側に供給しているの
みであるため、この通路部内で冷却空気が対流効果によ
り次第に温度上昇し、翼通路中央部2bに優先的に低い
温度の冷却空気を供給していない。
By the way, in the conventional gas turbine blade, it cannot be said that the cooling air is optimally circulated with respect to the radial temperature distribution 5 of the mainstream gas 4 generated in the combustor. That is, since the radial temperature distribution 5 is highest in the blade passage central portion 2b, supplying cooling air at a low temperature to this portion greatly contributes to equalizing the blade surface temperature. However, in the above-described conventional gas turbine blade, the temperature distribution 5 in the radial direction is ignored, and the cooling air is simply supplied from the blade passage root portion 2c side to the blade passage tip portion 2a side. Therefore, the temperature of the cooling air gradually rises due to the convection effect, and the cooling air having a low temperature is not preferentially supplied to the blade passage central portion 2b.

【0018】また、翼通路先端部2a、翼通路中央部2
bおよび翼通路根元部2cが各々独立した流路を形成し
ていないため、各々の部位の冷却空気の流量を制御する
ことが困難であった。したがって、従来例では主流ガス
4の半径方向温度分布5に対して、必ずしも最適な冷却
空気の通し方を実施してはいなかった。
Further, the blade passage tip portion 2a and the blade passage central portion 2
Since b and the blade passage root portion 2c do not form independent flow passages, it is difficult to control the flow rate of the cooling air in each portion. Therefore, in the conventional example, the optimum way of passing the cooling air is not always carried out for the radial temperature distribution 5 of the mainstream gas 4.

【0019】なお、図24には図示しないが、翼表面に
はサーマルバリアコーティングと呼ばれる遮熱コーティ
ングがプラズマ溶射等の技術により施行される。このコ
ーティングが従来例では翼表面全体に亘って一様な厚さ
に設定されており、半径方向温度分布5に対して最適化
なものではなかった。
Although not shown in FIG. 24, a thermal barrier coating called a thermal barrier coating is applied to the blade surface by a technique such as plasma spraying. In the conventional example, this coating was set to have a uniform thickness over the entire blade surface and was not optimized for the radial temperature distribution 5.

【0020】以上のように、ガスタービンの主流ガスが
通過膨張する通路部は燃焼器にて発生した半径方向の温
度分布が存在する。一方、ガスタービンの効率を上げる
ためには最小限の冷却空気で翼を冷却することが必要で
ある。
As described above, the temperature distribution in the radial direction generated in the combustor exists in the passage portion of the gas turbine through which the mainstream gas passes and expands. On the other hand, in order to improve the efficiency of the gas turbine, it is necessary to cool the blades with a minimum amount of cooling air.

【0021】本発明の目的は、半径方向の温度分布に対
して最適な冷却流量の配分、または最適な冷却空気の通
過順序、もしくは最適なサーマルバリアコーティングに
よって翼の温度分布を極力均一なものにし、最小限の冷
却空気で翼を冷却することによってガスタービンの効率
上昇を図り、かつ熱応力を緩和して翼の信頼性を向上さ
せることにある。
An object of the present invention is to make the temperature distribution of the blade as uniform as possible by optimal distribution of the cooling flow rate with respect to the radial temperature distribution, optimal cooling air passage order, or optimal thermal barrier coating. By cooling the blades with a minimum amount of cooling air, the efficiency of the gas turbine is increased, and the thermal stress is relaxed to improve the reliability of the blades.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
翼内部に対流冷却用の冷却空気通路を有し、かつ翼外面
と前記冷却空気通路とを連通する冷却空気噴出用の孔を
有するガスタービン翼において、ガス通路内の主流ガス
の温度分布に対応して前記冷却空気噴出用の孔から噴出
する冷却空気の量を設定し、その設定値は相対的に、主
流ガスの高温域で多量に、また低温域で少量にしたこと
を特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
In a gas turbine blade having a cooling air passage for convection cooling inside the blade and a hole for jetting cooling air that connects the outer surface of the blade and the cooling air passage, it corresponds to the temperature distribution of the mainstream gas in the gas passage. Then, the amount of cooling air ejected from the cooling air ejection hole is set, and the set value is relatively large in the high temperature region of the mainstream gas and small in the low temperature region.

【0023】請求項2記載の発明は、翼内部に対流冷却
用の冷却空気通路を有し、かつ翼外面と前記冷却空気通
路とを連通する冷却空気噴出用の孔を有するガスタービ
ン翼において、ガス通路内の主流ガスの温度分布に対応
して前記冷却空気噴出用の孔から噴出する冷却空気の温
度を設定し、その設定値は相対的に、主流ガスの高温域
で低温に、また低温域で高温にしたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a gas turbine blade having a cooling air passage for convection cooling inside the blade, and a hole for jetting cooling air for communicating the outer surface of the blade with the cooling air passage. The temperature of the cooling air jetted from the cooling air jetting hole is set corresponding to the temperature distribution of the mainstream gas in the gas passage, and the set value is relatively low in the high temperature region of the mainstream gas and low. It is characterized by being heated to a high temperature in the area.

【0024】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載のガスタービン翼において、冷却空気通路および冷
却空気噴出用の孔を複数の独立した組に区分したことを
特徴とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
The described gas turbine blade is characterized in that the cooling air passage and the holes for jetting the cooling air are divided into a plurality of independent groups.

【0025】請求項4記載の発明は、請求項1または2
記載のガスタービン翼において、冷却空気通路の上流側
をガス通路内の主流ガスの高温域に、また下流側を主流
ガスの低温域にそれぞれ対応させて配置したことを特徴
とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2.
The gas turbine blade described above is characterized in that the upstream side of the cooling air passage is arranged so as to correspond to the high temperature region of the mainstream gas in the gas passage, and the downstream side thereof is arranged so as to correspond to the low temperature region of the mainstream gas.

【0026】請求項5記載の発明は、請求項1から4ま
でに記載のガスタービン翼において、冷却空気噴出用の
孔のピッチをガス通路内の主流ガスの高温域で密に、か
つ低温域で粗に設定し、または前記孔の径を主流ガスの
高温域で大きく、かつ低温域で小さく設定したことを特
徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the gas turbine blade according to the first to fourth aspects, the pitch of the holes for jetting the cooling air is dense in the high temperature region of the mainstream gas in the gas passage and is in the low temperature region. Or the diameter of the hole is set large in the high temperature region of the mainstream gas and small in the low temperature region.

【0027】請求項6記載の発明は、翼外面に遮熱用の
サーマルバリアコーティングを施したガスタービン翼に
おいて、サーマルバリアコーティングの熱抵抗を相対的
にガス通路内の主流ガスの高温域で大きく、また低温域
で小さく設定したことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in a gas turbine blade having a thermal barrier coating for heat shielding on the outer surface of the blade, the thermal resistance of the thermal barrier coating is relatively large in the high temperature region of the mainstream gas in the gas passage. Also, it is characterized by being set small in the low temperature range.

【0028】[0028]

【作用】請求項1〜4記載の発明によれば、冷却空気の
流れを主流ガスの半径方向温度分布に対応して分類する
ことにより、翼通路中央部、前縁等の冷却効率を高くす
る必要がある部位を大量の冷却空気により、または低温
の冷却空気により優先的に、もしくは早目に冷却するこ
とが可能となる。
According to the first to fourth aspects of the present invention, the cooling air flow is classified according to the radial temperature distribution of the mainstream gas, so that the cooling efficiency of the blade passage central portion, the leading edge, etc. is increased. It is possible to preferentially or prematurely cool a necessary portion with a large amount of cooling air or with low temperature cooling air.

【0029】請求項5記載の発明によれば、冷却空気が
翼外面に流出するフィルム冷却孔、シャワーヘッド孔、
後縁吹き出し孔などのピッチ、面積などを翼通路中央
部、翼通路先端部、翼通路根元部で変えることが有効で
ある。これにより、冷却空気流量を半径方向温度分布に
応じて制御し、最適化することが可能となる。
According to the fifth aspect of the invention, a film cooling hole through which cooling air flows out to the outer surface of the blade, a shower head hole,
It is effective to change the pitch, area, etc. of the trailing edge blowing holes in the central portion of the blade passage, the tip portion of the blade passage, and the root portion of the blade passage. This makes it possible to control and optimize the cooling air flow rate according to the temperature distribution in the radial direction.

【0030】請求項6記載の発明によれば、翼外表面に
施工するサーマルバリアコーティングの厚さを翼通路中
央部で厚くするか、熱伝導率を小さくすることにより、
当該部の熱抵抗を大きくし、翼の温度を低くすることが
できる。
According to the invention of claim 6, the thermal barrier coating applied to the outer surface of the blade is made thicker at the central portion of the blade passage, or the thermal conductivity is made smaller,
It is possible to increase the thermal resistance of the portion and reduce the temperature of the blade.

【0031】なお、上述した各手段は、単独もしくは複
合して実施することで、主流ガスの半径方向温度分布が
高い翼通路中央部の冷却効率を高め、または遮熱効果を
高める作用が、ガスタービン翼の種類に応じて一層向上
でき、これにより最小限の冷却空気で翼内部の温度分布
を均一化することが可能となる。
By implementing the above-mentioned means singly or in combination, the action of enhancing the cooling efficiency or the heat shielding effect of the central portion of the blade passage where the temperature distribution of the mainstream gas in the radial direction is high is This can be further improved depending on the type of turbine blade, which makes it possible to make the temperature distribution inside the blade uniform with a minimum of cooling air.

【0032】[0032]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1〜図16は本発明に係るガスタービン翼の第
1実施例を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 16 show a first embodiment of a gas turbine blade according to the present invention.

【0033】この実施例では図1(a)に示すように、
動翼1が、高温の主流ガスと接して回転力を得る翼本体
部2と、ロータディスクに翼本体部2を固定するための
植え込み部3とを有する構成とされている。静翼から出
た主流ガス4には図1(b)に示すように、燃焼器で作
られた半径方向温度分布5が存在し、この温度分布5は
前述したように、燃焼器の特性により相対的に、翼本体
先端部2aと翼本体根元部2cとで低温、翼本体中央部
2bで最も高温の分布となる。
In this embodiment, as shown in FIG.
The moving blade 1 is configured to have a blade main body portion 2 that comes into contact with hot mainstream gas to obtain a rotational force, and an implant portion 3 for fixing the blade main body portion 2 to a rotor disk. As shown in FIG. 1 (b), the mainstream gas 4 emitted from the vanes has a radial temperature distribution 5 created by the combustor. This temperature distribution 5 depends on the characteristics of the combustor as described above. Relatively, the blade body tip portion 2a and the blade body root portion 2c have a low temperature distribution, and the blade body central portion 2b has a highest temperature distribution.

【0034】冷却空気通路6は独立した複数の通路、即
ち前縁部冷却空気6a、翼本体先端部冷却空気通路6
b、翼本体中央部冷却空気通路6cおよび翼本体根元部
冷却空気通路6dに分岐されている。冷却空気は各通路
6a〜6dにそれぞれ個別に接続された供給管を介して
独立に供給される。
The cooling air passages 6 are a plurality of independent passages, that is, the leading edge cooling air 6a and the blade body tip cooling air passages 6.
b, a blade main body cooling air passage 6c and a blade main body cooling air passage 6d. Cooling air is independently supplied to each of the passages 6a to 6d through a supply pipe individually connected to each of the passages 6a to 6d.

【0035】図2は図1(a)のA−A断面を示してい
る。動翼1の前縁10に主流ガス4に対向するようにシ
ャワーヘッド孔9が横方向に複数列をなして穿設されて
いる。背側11および腹側12には、主流ガス4の流れ
方向に沿って冷却空気を噴出させるためのフィルム孔7
が穿設されている。
FIG. 2 shows a cross section taken along the line AA of FIG. Shower head holes 9 are formed in a plurality of rows in the lateral direction at the front edge 10 of the rotor blade 1 so as to face the mainstream gas 4. On the back side 11 and the ventral side 12, film holes 7 for ejecting cooling air along the flow direction of the mainstream gas 4 are formed.
Has been drilled.

【0036】そして、前縁部冷却空気通路6aでは、翼
面圧力がよどみ点になる前縁10に向けて冷却空気が独
立して供給され、多数のシャワーヘッド孔9から主流ガ
ス4に対向する方向に流出する。
In the leading edge cooling air passage 6a, cooling air is independently supplied toward the leading edge 10 where the blade surface pressure becomes a stagnation point, and faces the mainstream gas 4 through a large number of shower head holes 9. Drains in the direction.

【0037】また、翼本体先端部冷却空気6b、翼本体
中央部冷却空気通路6cおよび翼通路根元部冷却空気通
路6dは植え込み部3を経由した後、翼本体部2内で蛇
行流路を形成しており、極力広い範囲に亘って翼内面を
冷却するようになっている。そして、冷却空気の一部は
多数のフィルム孔7から翼外面に噴出し、主流ガス4に
混入してフィルム上に翼外面を覆い、翼を保護するよう
になっている。このようにして、冷却空気は次第に流量
を減じながら、いずれも最終的には後縁吹き出し孔8か
ら外部に流出し、主流ガス4に合流する。
The blade main body cooling air 6b, the blade main body central cooling air passage 6c, and the blade passage root cooling air passage 6d form a meandering passage in the blade main body 2 after passing through the implanting portion 3. Therefore, the inner surface of the blade is cooled over a wide range as much as possible. Then, a part of the cooling air is jetted from the many film holes 7 to the outer surface of the blade, and is mixed with the mainstream gas 4 to cover the outer surface of the blade on the film to protect the blade. In this way, the cooling air gradually decreases in flow rate, and finally, in either case, the cooling air finally flows out from the trailing edge blowing hole 8 and joins with the mainstream gas 4.

【0038】図3(a)は動翼1を腹側(図2の下側)
から見た外形を示し、同図(b),(c)はフィルム孔
7のピッチ関係を示している。これらの図に示したよう
に、フィルム孔7のピッチは翼中央部と翼先端部もしく
は翼根元部で異なったものになっている。即ち、図1
(b)に示した主流ガス4の半径方向温度分布5に対応
して、翼中央部における冷却孔ピッチ14aが、翼先端
部と翼根元部における冷却孔ピッチ14bよりも小さく
設定され、これにより主流ガス4の温度が高い部位に多
くの冷却空気が流れる構造となっている。なお、フィル
ム孔7のみならず、シャワーヘッド孔9、後縁吹き出し
孔8についても同様に翼中央部で密に配備されている。
FIG. 3A shows the rotor blade 1 on the ventral side (lower side in FIG. 2).
The outer shape of the film hole 7 is shown in FIGS. As shown in these figures, the pitch of the film holes 7 is different between the blade central portion and the blade tip portion or blade root portion. That is, FIG.
Corresponding to the radial temperature distribution 5 of the mainstream gas 4 shown in (b), the cooling hole pitch 14a at the blade central portion is set smaller than the cooling hole pitch 14b at the blade tip portion and the blade root portion. It has a structure in which a large amount of cooling air flows in a portion where the temperature of the mainstream gas 4 is high. Not only the film hole 7, but also the shower head hole 9 and the trailing edge blowing hole 8 are similarly densely arranged in the blade central portion.

【0039】図4〜図7はサーマルバリアコーティング
15を説明するための図である。これらの図において
は、サーマルバリアコーティング15を拡大して示して
おり、翼本体部2にプラズマ溶射などの手段により、高
温の翼表面の酸化や劣化の防止および遮熱性を高めるた
めに施される。このサーマルバリアコーティング15の
厚さは、翼断面または主流ガスの温度等に応じて変化す
ることが可能である。図5,図6および図7は図4のE
−E断面で、かつ半径方向の位置を異ならせたものを示
している。即ち、図5は図1におけるB−B断面位置、
即ち先端部サーマルバリアコーティング厚さ15aを表
す図である。同様に、図6は図1におけるA−A断面位
置、即ち中央部サーマルバリアコーティング厚さ15b
を、また図7は図1におけるC−C断面位置、即ち根元
部サーマルバリアコーティング厚さ15cをそれぞれ表
す図である。
FIGS. 4 to 7 are views for explaining the thermal barrier coating 15. In these drawings, the thermal barrier coating 15 is shown in an enlarged manner, and is applied to the blade body 2 by means such as plasma spraying in order to prevent oxidation and deterioration of the blade surface at high temperature and to enhance the heat shield property. . The thickness of the thermal barrier coating 15 can be changed depending on the blade cross section or the temperature of the mainstream gas. 5, 6 and 7 are shown in FIG.
-E cross section and different radial positions are shown. That is, FIG. 5 is a sectional view taken along line BB in FIG.
That is, it is a diagram showing the thermal barrier coating thickness 15a at the tip portion. Similarly, FIG. 6 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1, that is, the central thermal barrier coating thickness 15b.
FIG. 7 is a diagram showing the CC cross-sectional position in FIG. 1, that is, the root thermal barrier coating thickness 15c.

【0040】本実施例では図5,図6および図7に示し
たように、翼の断面位置に応じてサーマルバリアコーテ
ィングの厚さを変え、中央部サーマルバリアコーティン
グ厚さ15bが最も大きく、根元部サーマルバリアコー
ティング厚さ15cおよび先端部サーマルバリアコーテ
ィング厚さ15aが順次に小さくなっている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 5, 6 and 7, the thickness of the thermal barrier coating is changed according to the cross-sectional position of the blade, and the central thermal barrier coating thickness 15b is the largest, The partial thermal barrier coating thickness 15c and the tip thermal barrier coating thickness 15a are successively reduced.

【0041】次に上記構成を有する本実施例の作用につ
いて図8〜図16を用いて説明する。動翼1の前縁10
には上記のように、前縁部冷却空気通路6aが他の部位
の冷却空気通路6b,6c,6dから独立して形成され
ているので、低温の冷却空気を圧力損失を最小にして導
くことが可能である。
Next, the operation of this embodiment having the above structure will be described with reference to FIGS. Leading edge 10 of rotor blade 1
As described above, since the leading edge cooling air passage 6a is formed independently of the cooling air passages 6b, 6c, 6d of the other parts, the low temperature cooling air is guided with a minimum pressure loss. Is possible.

【0042】図8(a),(b)は翼断面および主流ガ
ス4の流れに基づく翼面の圧力分布を示している。動翼
1の前縁10は、よどみ点となるため主流ガス4の動圧
によって翼面圧力は最も高くなる。このため、前縁10
の部位は翼外面の熱伝達率が高く、温度環境が厳しい部
位である。したがって、この部位で、主流ガス4に対向
する方向に沿うシャワーヘッド孔9から冷却空気を噴出
して翼外面を保護することは、きわめて有効な冷却方法
である。しかしながら、ここで注意しなければならない
ことは、図8(b)に示したように、前縁10では翼外
面の圧力が高いため、冷却空気の圧力はそれ以上に高く
設定しないと、高温の主流ガス4が流入して翼の損傷の
原因となり得ることである。本実施例では前述のよう
に、前縁部冷却空気通路6aに他の部位から独立した冷
却空気を供給することにより、低温の冷却空気を圧力損
失を最小にして導くようにしているので、冷却空気と主
流ガスとの適正な差圧を確保する上で非常に有利であ
る。また、この部位の冷却空気が独立して供給されるた
め、他の部位の冷却空気通路の冷却空気と熱交換を行っ
ておらず、したがって他の部位からの影響による冷却空
気の温度上昇が生じていない状態でこの部位を冷却する
ことが可能である。
FIGS. 8A and 8B show the blade cross section and the pressure distribution on the blade surface based on the flow of the mainstream gas 4. Since the leading edge 10 of the moving blade 1 becomes a stagnation point, the blade surface pressure becomes highest due to the dynamic pressure of the mainstream gas 4. Therefore, the leading edge 10
The part of is a part where the heat transfer coefficient of the outer surface of the blade is high and the temperature environment is severe. Therefore, spraying cooling air from the shower head hole 9 along the direction facing the mainstream gas 4 at this portion to protect the outer surface of the blade is a very effective cooling method. However, it should be noted here that, as shown in FIG. 8 (b), since the pressure of the outer surface of the blade is high at the leading edge 10, unless the pressure of the cooling air is set higher than that, the high temperature That is, the mainstream gas 4 may flow in and cause damage to the blade. In the present embodiment, as described above, the cooling air independent of the other parts is supplied to the leading edge cooling air passage 6a to guide the low temperature cooling air with a minimum pressure loss, so that the cooling is performed. It is very advantageous in ensuring a proper pressure difference between the air and the mainstream gas. Further, since the cooling air of this part is supplied independently, heat is not exchanged with the cooling air of the cooling air passages of other parts, and therefore the temperature of the cooling air rises due to the influence from other parts. It is possible to cool this site without it.

【0043】翼本体先端部冷却空気通路6b、翼本体中
央部冷却空気通路6cおよび翼本体根元部冷却空気通路
6dにおいて、冷却空気が各々独立して供給されること
も、大きな利点がある。翼全体を最も効率よく冷却する
ためには、理想的には局所温度が高いいかなる部位も存
在しないことである。
It is also a great advantage that the cooling air is independently supplied to each of the blade body tip cooling air passage 6b, the blade body central portion cooling air passage 6c and the blade body root cooling air passage 6d. For the most efficient cooling of the entire blade, ideally there should be no local hot spots.

【0044】本実施例においては、主流ガス温度4の高
い部位に多量の冷却空気を供給するか、低温の冷却空気
を供給して冷却効率を高め、逆に主流ガス4の温度の低
い部位には少量の冷却空気を供給するか、高温の冷却空
気を供給することで、前記の理想に近付くことができ
る。即ち、各冷却空気通路が独立していれば、冷却空気
の流量を図1(b)に示した主流ガス4の温度の半径方
向温度分布5に応じて調整することが可能である。
In the present embodiment, a large amount of cooling air is supplied to a portion where the mainstream gas temperature 4 is high, or a low temperature cooling air is supplied to enhance cooling efficiency, and conversely, to a portion where the temperature of the mainstream gas 4 is low. Can be approached to the above ideal by supplying either a small amount of cooling air or a high temperature cooling air. That is, if each cooling air passage is independent, the flow rate of the cooling air can be adjusted according to the radial temperature distribution 5 of the temperature of the mainstream gas 4 shown in FIG.

【0045】本実施例の場合、具体的には図3(b),
(c)に示したように、フィルム孔7、後縁吹き出し孔
8、シャワーヘッド孔9等のピッチを半径方向に変化さ
せることで前記の調整が実現可能となる。即ち、半径方
向温度分布5が高い翼本体中央部2bでは、翼中央部に
おける冷却孔ピッチ14aを図3(c)の如く密にし
て、翼本体中央部冷却空気通路6cに使用する空気量を
多くする。
In the case of this embodiment, specifically, FIG.
As shown in (c), the adjustment can be realized by changing the pitches of the film holes 7, the trailing edge blowing holes 8, the shower head holes 9 and the like in the radial direction. That is, in the blade body central portion 2b where the radial temperature distribution 5 is high, the cooling hole pitch 14a in the blade central portion is made dense as shown in FIG. 3C, and the amount of air used for the blade body central portion cooling air passage 6c is set. Do more.

【0046】これに対し、翼本体先端部2aや翼本体根
元部2cでは図1(b)の半径方向温度分布5の如く、
必ずしも主流ガス温度4は高くない。したがって、これ
らの部位では、翼先端側と翼根元側とにおける冷却孔ピ
ッチ14bを図3(b)の如く粗にして、翼本体先端部
冷却空気通路6bや翼本体根元部冷却空気通路6dに供
給する空気量は比較的少ないものとする。
On the other hand, at the blade body tip portion 2a and the blade body root portion 2c, as shown in the radial temperature distribution 5 in FIG. 1 (b),
The mainstream gas temperature 4 is not necessarily high. Therefore, in these portions, the cooling hole pitches 14b on the blade tip side and the blade root side are roughened as shown in FIG. 3 (b) to form the blade body tip cooling air passage 6b and the blade body root cooling air passage 6d. The amount of air supplied is relatively small.

【0047】ここで、冷却空気通路を翼の半径方向位置
毎に独立させる作用について、さらに説明する。図9は
フィルム冷却の概念を示す図、図10はフィルム効率の
一般的傾向を表す図である。図9に示すように、温度が
低い冷却空気17は動翼1に加工されたフィルム孔7か
ら流出し、動翼1の外面に沿って流れ、高温の主流ガス
4から動翼1を保護する。主流ガス4から動翼1への熱
移動については当然このフィルム冷却を考慮する必要が
ある。このフィルム冷却の有効性はフィルム効率ηで表
わされ、一般に次式のように定義される。
Here, the operation of making the cooling air passage independent for each radial position of the blade will be further described. FIG. 9 is a diagram showing a concept of film cooling, and FIG. 10 is a diagram showing a general tendency of film efficiency. As shown in FIG. 9, the cooling air 17 having a low temperature flows out from the film hole 7 formed in the rotor blade 1, flows along the outer surface of the rotor blade 1, and protects the rotor blade 1 from the hot mainstream gas 4. . Regarding the heat transfer from the mainstream gas 4 to the moving blades 1, it is of course necessary to consider this film cooling. The effectiveness of this film cooling is represented by the film efficiency η and is generally defined by the following equation.

【0048】[0048]

【数2】 η=(Tg −Tf )/(Tg −Tc ) 式(2) ここに、Tg;主流ガス温度、Tf;フィルム温度、T
c;冷却空気温度である。
[Equation 2] η = (Tg −Tf) / (Tg −Tc) Formula (2) where Tg: mainstream gas temperature, Tf: film temperature, T
c: Cooling air temperature.

【0049】フィルム効率はフィルム孔7の直後は図1
0に示すように高い値を取るが、その後翼面位置が後流
側になるに従い、次第に低い値になっていく。また、フ
ィルム効率はフィルム孔7の形状、翼面の曲率、表面粗
さ等の種々の因子に支配されるが、このフィルム効率お
よび主流ガス温度Tgが同一の時、フィルム温度Tf
は、式(2)から。
The film efficiency is shown in FIG. 1 immediately after the film hole 7.
Although it takes a high value as shown in 0, it gradually becomes lower as the blade surface position becomes on the wake side. Further, the film efficiency is governed by various factors such as the shape of the film hole 7, the curvature of the blade surface, the surface roughness, etc. When the film efficiency and the mainstream gas temperature Tg are the same, the film temperature Tf
From equation (2).

【0050】[0050]

【数3】Tf =Tg −η(Tg −Tc ) 式(3) であり、当然、冷却空気温度が低いほど低い温度にな
り、大きな冷却効果が得られる。
## EQU3 ## Tf = Tg-.eta. (Tg-Tc) Equation (3), and naturally, the lower the cooling air temperature, the lower the temperature and the greater cooling effect.

【0051】しかしながら、冷却空気は動翼1内の複雑
な冷却空気通路を通過してくるため、従来では大きな冷
却効果を必要とする翼本体中央部2bのフィルム孔7に
到達する前に既に冷却本体内部の対流伝熱により温度上
昇をしていた。
However, since the cooling air passes through the complicated cooling air passage in the moving blade 1, the cooling air is already cooled before reaching the film hole 7 in the central portion 2b of the blade body, which conventionally requires a large cooling effect. The temperature was rising due to convective heat transfer inside the body.

【0052】これに対し、本実施例の場合は翼本体先端
部2a、翼本体中央部2b、翼本体根元部2cのよう
に、主流ガス4の半径方向温度分布5に応じて冷却空気
通路が独立に設定されているため、特に温度が高い翼通
路中央部2bには植え込み部3のみを経由した温度の低
い冷却空気が供給され、フィルム温度を低く保つことが
可能である。
On the other hand, in the case of this embodiment, the cooling air passage is formed in accordance with the radial temperature distribution 5 of the mainstream gas 4 like the blade body tip portion 2a, the blade body central portion 2b, and the blade body root portion 2c. Since they are set independently, cooling air having a low temperature is supplied to only the blade passage central portion 2b having a particularly high temperature, and the cooling air having a low temperature is supplied to the blade passage central portion 2b, so that the film temperature can be kept low.

【0053】次に、フィルム孔7のピッチを半径方向に
最適化する作用に述べる。図11および図12は図2の
D−D矢視拡大図で、フィルム孔7のピッチを比較した
ものであり、図11は図1のA−A断面、即ち、翼中央
部のピッチが密な部分、図12は図1のB−B断面もし
くはC−C断面のピッチが粗な部分を表す。
Next, the operation of optimizing the pitch of the film holes 7 in the radial direction will be described. 11 and 12 are enlarged views taken along the line D-D of FIG. 2, which compare the pitches of the film holes 7, and FIG. 11 shows a cross section taken along the line AA of FIG. 12 shows a portion having a coarse pitch in the BB cross section or the CC cross section in FIG.

【0054】冷却空気17はフィルム孔7から吹き出し
た後、主流ガス4に拡散しながら翼外面に拡がってい
く。この時、冷却空気の合流位置18は、ピッチが密な
図11の場合はピッチが粗な図12に比べて、よりフィ
ルム孔7に近くなる。したがって、隣接するフィルム孔
7からの冷却空気同士が早く混合して翼外面を広い範囲
で覆うことになり、図11の方が冷却効率が高くなる。
After the cooling air 17 is blown from the film hole 7, it spreads to the outer surface of the blade while diffusing into the mainstream gas 4. At this time, the merging position 18 of the cooling air is closer to the film hole 7 in FIG. 11 where the pitch is denser than in FIG. 12 where the pitch is coarse. Therefore, the cooling air from the adjacent film holes 7 mixes quickly to cover the outer surface of the blade over a wide range, and the cooling efficiency is higher in FIG. 11.

【0055】次に、図13および図14によって、冷却
空気流量が半径方向で高温部ほど多いことが、次段落以
降に与える作用について説明する。これらの図13およ
び図14は、動翼1に入る前の主流ガス4の半径方向温
度分布5(図の左側)と、冷却空気混合後の半径方向温
度分布5a(図の右側)とを示している。図13は、冷
却空気流量分布19が半径方向に一定とされている従来
例の場合を比較例として示し、図14は、冷却空気の通
路を半径方向で独立させ、フィルム孔7やシャワーヘッ
ド孔9、後縁吹き出し孔8のピッチを半径方向で変化さ
せた本実施例の場合を示している。
Next, with reference to FIG. 13 and FIG. 14, description will be given of the effect that the cooling air flow rate increases in the radial direction toward the high temperature portion in the following paragraphs. 13 and 14 show a radial temperature distribution 5 of the mainstream gas 4 before entering the moving blade 1 (left side of the drawing) and a radial temperature distribution 5a after cooling air mixing (right side of the drawing). ing. FIG. 13 shows a conventional example in which the cooling air flow rate distribution 19 is constant in the radial direction as a comparative example, and FIG. 14 shows that the cooling air passages are independent in the radial direction and the film holes 7 and the shower head holes are provided. 9 shows the case of this embodiment in which the pitch of the trailing edge blowing holes 8 is changed in the radial direction.

【0056】主流ガスの半径方向温度分布が最も高い翼
本体中央部に多量の冷却空気を流す本実施例による図1
4の場合には、動翼1を出た後の冷却空気混合後の半径
方向温度分布5aが、従来例を示す図13の場合に比べ
て、より均一な温度分布になっている。
FIG. 1 according to this embodiment, in which a large amount of cooling air is caused to flow through the central portion of the blade body where the temperature distribution of the mainstream gas in the radial direction is highest.
In the case of No. 4, the radial direction temperature distribution 5a after cooling air mixing after leaving the moving blade 1 has a more uniform temperature distribution as compared with the case of FIG. 13 showing the conventional example.

【0057】なお、主流ガス温度分布が不均一である場
合、主流内の熱拡散により均一温度分布に向うが、この
時エントロピの増大により段落効率は低下する。したが
って、次段落以降の温度分布を極力均一にすることは、
段落効率を向上させ、かつ次段落以降の冷却設計を容易
にする作用がある。
When the temperature distribution of the mainstream gas is non-uniform, thermal diffusion in the mainstream leads to a uniform temperature distribution, but at this time the entropy increases, and the paragraph efficiency decreases. Therefore, to make the temperature distribution after the next paragraph as uniform as possible,
It has the effect of improving the efficiency of the paragraph and facilitating the cooling design of the subsequent paragraphs.

【0058】なお、このような作用は、冷却空気流量分
布19によってのみならず、図15に示すように、冷却
空気温度20が翼本体中央部で低い場合も同様である。
翼本体中央部に低温の冷却空気を優先的に流す場合は、
冷却孔から噴出する冷却空気の温度が同図の冷却空気温
度分布20のように中央が低い形状になり、動翼1を出
た後の冷却空気混合後の半径方向温度分布5aを図13
に比べて、より均一な温度分布にすることができる。
The above-mentioned effect is obtained not only by the cooling air flow rate distribution 19 but also when the cooling air temperature 20 is low in the central portion of the blade body as shown in FIG.
When preferentially flowing low-temperature cooling air to the center of the blade body,
The temperature of the cooling air ejected from the cooling holes has a low central shape like the cooling air temperature distribution 20 in the figure, and the radial temperature distribution 5a after mixing the cooling air after exiting the moving blade 1 is shown in FIG.
A more uniform temperature distribution can be obtained as compared with the above.

【0059】以上の冷却作用の他、サーマルバリアコー
ティング15の厚さを半径方向に変えることも、主流ガ
ス4の半径方向温度分布5に対して最適な冷却効果を与
える。この作用を図16によって説明する。
In addition to the above cooling action, changing the thickness of the thermal barrier coating 15 in the radial direction also gives an optimum cooling effect to the radial temperature distribution 5 of the mainstream gas 4. This action will be described with reference to FIG.

【0060】図16は図5〜図7に示したサーマルバリ
アコーティング部分の向きを縦方向に変えて示すととも
に、厚さ方向温度分布21を追加したもので、サーマル
バリアコーティング15を介した熱の流れを模式的に示
している。なお、説明簡単化のため、無限平板を仮定す
る。この場合、単位面積当りの熱流束qは
FIG. 16 shows the thermal barrier coating part shown in FIGS. 5 to 7 with the orientation thereof changed to the vertical direction, and a temperature distribution 21 in the thickness direction is added. The flow is shown schematically. An infinite flat plate is assumed for simplification of description. In this case, the heat flux q per unit area is

【数4】q=K(Tf −Tc ) 式(4) である。Kは熱貫流率で、## EQU4 ## q = K (Tf-Tc) Equation (4) is obtained. K is the heat transmission coefficient,

【数5】 と表わすことができる。ここに、Tf;フィルム温度2
1a、T1;コーティング外面温度21b、T2;翼外
面温度21c、T3;翼内面温度21d、Tc;冷却空
気温度21eである。さらに、δt;サーマルバリアコ
ーティング厚さ15d、δ;翼厚さ22、αo;翼外表
面の熱伝達率、αi;翼内表面の熱伝達率、λt;サー
マルバリアコーティングの熱伝導率、λ;翼の熱伝導率
である。
(Equation 5) Can be expressed as Here, Tf; film temperature 2
1a, T1; coating outer surface temperature 21b, T2; blade outer surface temperature 21c, T3; blade inner surface temperature 21d, Tc; cooling air temperature 21e. Further, δt: thermal barrier coating thickness 15d, δ: blade thickness 22, αo: heat transfer coefficient of outer surface of blade, αi: heat transfer coefficient of inner surface of blade, λt: heat conductivity of thermal barrier coating, λ; The thermal conductivity of the blade.

【0061】熱流束qは連続の条件から、From the continuous condition, the heat flux q is

【数6】 この時、T2;翼外面温度21cとT3;翼内面温度2
1dは、
(Equation 6) At this time, T2; blade outer surface temperature 21c and T3; blade inner surface temperature 2
1d is

【数7】 と表される。これらの式から明らかにサーマルバリアコ
ーティング厚さ(δt)15dが厚くなければ翼外面温
度(T2)21cと翼内面温度(T3)21dが低く保
たれることがわかる。サーマルバリアコーティング15
は厚くなるほど施工時間も施工の難度も増すことから、
翼通路中央部2bのように半径方向温度分布5が高く、
他の部位に比べてより大きな遮熱効果を必要とする部分
のみを厚く施工することも、翼温度分布の均一化に寄与
する。なお、このコーティング厚さを一部で厚くするこ
とは、基本的には熱抵抗を大きくする効果を得るためで
あり、同様な効果は、セラミックコーティング材の気孔
率または添加成分を制御することによっても得ることが
できる。
(Equation 7) It is expressed as From these equations, it is apparent that unless the thermal barrier coating thickness (δt) 15d is thick, the blade outer surface temperature (T2) 21c and the blade inner surface temperature (T3) 21d are kept low. Thermal barrier coating 15
Is thicker, the more time and difficulty of construction increases,
The radial temperature distribution 5 is high like the blade passage central portion 2b,
The thickening of only the part that requires a larger heat shield effect than other parts also contributes to uniform blade temperature distribution. It should be noted that a part of the thickness of the coating is basically to obtain an effect of increasing the thermal resistance, and a similar effect is obtained by controlling the porosity of the ceramic coating material or the additive component. You can also get

【0062】以上の本実施例の構成および作用に基づ
き、以下の効果が奏される。まず、翼中央部で最も温度
が高くなる主流ガス4の半径方向温度分布に対し、翼中
央部と翼先端部および翼根元部に供給する冷却空気の通
路6a〜6dを、予め独立に分岐して形成することによ
り、最も高い冷却効果を得たい翼中央部に低い温度の冷
却空気を供給することができる。
Based on the structure and operation of this embodiment described above, the following effects are obtained. First, with respect to the radial temperature distribution of the mainstream gas 4 having the highest temperature in the blade central portion, the air passages 6a to 6d for the cooling air supplied to the blade central portion, the blade tip portion, and the blade root portion are branched beforehand independently. The cooling air having a low temperature can be supplied to the blade central portion where the highest cooling effect is desired.

【0063】また、翼中央部のシャワーヘッド孔9、フ
ィルム孔7、後縁吹き出し孔8等のピッチを翼中央部で
小さくすることにより、他の部位に比べて多量の冷却空
気を流すことが可能となり、冷却効果をこの部位で高い
ものにすることができる。
Further, by making the pitches of the shower head holes 9, the film holes 7, the trailing edge blowing holes 8 and the like in the central portion of the blade smaller in the central portion of the blade, a larger amount of cooling air can be made to flow than in other portions. It becomes possible and the cooling effect can be enhanced at this portion.

【0064】また、ピッチが小さいことにより、隣接す
るフィルム孔7からの冷却空気同士がより早く混合し、
翼外面を広い範囲で覆い、当該部では他の部位に比較し
て高い冷却効率が得られる。
Further, since the pitch is small, the cooling air from the adjacent film holes 7 mixes more quickly,
By covering the outer surface of the blade over a wide range, a higher cooling efficiency can be obtained in this part compared to other parts.

【0065】このように、半径方向の主流温度分布に応
じて冷却空気の通路を独立、分離させ、かつ、その流量
を冷却孔のピッチで適正化することは、翼全体としては
少ない冷却空気で翼面の温度分布を均一化することにな
るため、ガスタービンの効率を高めることに大きく寄与
する。
In this way, the cooling air passages are independent and separated according to the mainstream temperature distribution in the radial direction, and the flow rate thereof is optimized by the pitch of the cooling holes. Since the temperature distribution on the blade surface is made uniform, it greatly contributes to improving the efficiency of the gas turbine.

【0066】さらに、翼面の温度分布を均一化すれば、
熱応力も小さく保つことができ、信頼性の向上にも寄与
する。さらにまた、主流ガスの温度が高い翼中央部に冷
却空気を多く流せば、次の段落では半径方向温度分布が
緩和され、次段落以降の効率が上昇し、しかも次段落以
降の冷却設計を容易にする効果もある。
Further, if the temperature distribution on the blade surface is made uniform,
The thermal stress can be kept small, which also contributes to the improvement of reliability. Furthermore, if a large amount of cooling air is made to flow in the central part of the blade where the temperature of the mainstream gas is high, the temperature distribution in the radial direction will be relaxed in the next paragraph, the efficiency in the next paragraph will increase, and the cooling design in the next paragraph will be easier. It also has the effect of

【0067】なお、以上のように、主流の半径方向温度
分布に対して最適な冷却方法を提供することは、翼外面
に施工されるサーマルバリアコーティング15でも実現
可能である。即ち、翼中央部におけるサーマルバリアコ
ーティング15を厚く施工するかコーティング材の気孔
率または添加成分を制御すれば、この部位における熱抵
抗を大きくし、翼外面および翼内面の温度を低くする効
果が奏され、前述の冷却空気の通し方の最適化と併せる
とその効果がさらに大きくなる。
As described above, providing the optimum cooling method for the temperature distribution in the radial direction of the main flow can also be realized by the thermal barrier coating 15 applied to the outer surface of the blade. That is, if the thermal barrier coating 15 at the blade central portion is thickly applied or the porosity of the coating material or the additive component is controlled, the thermal resistance at this portion is increased and the temperature of the blade outer surface and the blade inner surface is lowered. When combined with the above-described optimization of the cooling air passage, the effect is further enhanced.

【0068】図17は本発明の第2実施例を示してる。
この実施例では、冷却空気通路6が植え込み部3から前
縁10に伸び、シャワーヘッド孔9から冷却空気の一部
を翼外面に流出するようになっている。また、この冷却
空気通路6は後縁13側へと蛇行している。
FIG. 17 shows a second embodiment of the present invention.
In this embodiment, the cooling air passage 6 extends from the implanting portion 3 to the front edge 10 so that a part of the cooling air flows out from the shower head hole 9 to the outer surface of the blade. The cooling air passage 6 meanders toward the trailing edge 13 side.

【0069】冷却空気通路6は分離独立していないが、
冷却空気の流れる順番が、より高い冷却効果を必要とす
る順番に配置されている。即ち、まず最も優先度が高い
前縁10に流れ、その後順次、翼本体中央部2bから翼
本体根元部2c、もしくは翼通路先端部2aに流れてい
く。したがって、前縁10を通過した冷却空気通路6は
次に主流ガス4の温度が高い翼本体中央部2bに供給さ
れるため、この部分のフィルム温度を他の部位に比較し
て低い温度に保つことができ、冷却効率を高めることが
できる。
Although the cooling air passage 6 is not independent,
The order in which the cooling air flows is arranged in the order that requires a higher cooling effect. That is, first, it flows to the leading edge 10 having the highest priority, and then sequentially flows from the blade body central portion 2b to the blade body root portion 2c or the blade passage tip portion 2a. Therefore, the cooling air passage 6 passing through the leading edge 10 is supplied to the blade main body central portion 2b in which the temperature of the mainstream gas 4 is next higher, so that the film temperature of this portion is kept lower than that of other portions. The cooling efficiency can be improved.

【0070】また、翼本体中央部2bにおけるフィルム
孔7、後縁吹き出し孔8、シャワーヘッド孔9等の冷却
孔のピッチを小さくして、この部位に多くの冷却空気を
供給し、なおかつサーマルバリアコーティングの熱抵抗
を大きくして遮熱効果も高くし、翼全体の温度の均一化
を図ることができる点は前の実施例と同様である。
Further, the pitch of the cooling holes such as the film holes 7, the trailing edge blowing holes 8 and the shower head holes 9 in the central portion 2b of the blade main body is made small so that a large amount of cooling air is supplied to this portion and the thermal barrier is provided. Similar to the previous embodiment, the thermal resistance of the coating is increased to enhance the heat shielding effect and the temperature of the entire blade can be made uniform.

【0071】図18は第3実施例示している。この実施
例では、前縁10を冷却するための前縁部冷却空気通路
6aを独立させたもので、当該部の冷却には衝突流(イ
ンピンジメント流)を前縁10の翼内面に当てるように
なっている。そして、内面の熱伝達率を上げるインピン
ジメント孔23を具備することによって冷却効果を高め
るようになっている。その他の冷却空気通路6は、冷却
の優先度の高い順に翼本体中央部2bから翼本体根元部
2cもしくは翼本体先端部2aに伸びている。この点は
図17の実施例と略同様である。
FIG. 18 illustrates the third embodiment. In this embodiment, the leading edge cooling air passage 6a for cooling the leading edge 10 is made independent, and a collision flow (impingement flow) is applied to the inner surface of the blade of the leading edge 10 for cooling the portion. It has become. The cooling effect is enhanced by providing the impingement holes 23 that increase the heat transfer coefficient of the inner surface. The other cooling air passages 6 extend from the blade body central portion 2b to the blade body root portion 2c or the blade body tip portion 2a in descending order of priority of cooling. This point is almost the same as the embodiment of FIG.

【0072】なお、本実施例においても、フィルム孔
7、後縁吹き出し孔8、シャワーヘッド孔9、インピン
ジメント孔23等の冷却孔のピッチを小さくして、この
部位に多くの冷却空気を供給し、さらにサーマルバリア
コーティングの熱抵抗を大きくして遮熱効果も高くし、
翼全体の温度の均一化を図ることができる点は前記各実
施例と同じである。
Also in this embodiment, the cooling holes such as the film holes 7, the trailing edge blowing holes 8, the shower head holes 9 and the impingement holes 23 are made small in pitch, and a large amount of cooling air is supplied to these parts. In addition, the thermal resistance of the thermal barrier coating is increased to increase the heat shield effect,
The point that the temperature of the entire blade can be made uniform is the same as in each of the above embodiments.

【0073】図19は第4実施例を示している。この実
施例では、前縁部冷却空気通路6aと翼本体中央部冷却
空気通路6cとが、その他の冷却空気6通路から独立し
ている。前縁10の冷却構造については図18の実施例
と略同様である。
FIG. 19 shows a fourth embodiment. In this embodiment, the leading edge cooling air passage 6a and the blade body central portion cooling air passage 6c are independent of the other cooling air 6 passages. The cooling structure of the front edge 10 is substantially the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0074】本実施例では、翼本体中央部冷却空気通路
6cを通る冷却空気通路6が、中央部のフィルム孔7か
らのみ流出し、完全に独立しているため、当該部の冷却
空気の温度および流量の設定が容易となる利点がある。
In this embodiment, the cooling air passage 6 passing through the cooling air passage 6c in the central portion of the blade body flows out only from the film hole 7 in the central portion and is completely independent. Also, there is an advantage that the flow rate can be easily set.

【0075】また、冷却空気全体の流れは全ての通路に
亘って翼根元方向から先端方向に向っており、翼に加わ
る遠心力の方向に流れていく。したがって、流れの場が
簡素化され、管路損失が少なくなって、流れの反転など
の局所的な熱伝達率の不均一が少なくなる等の効果があ
る。
Further, the entire flow of the cooling air is directed from the blade root direction to the blade tip direction over all the passages, and flows in the direction of the centrifugal force applied to the blade. Therefore, the flow field is simplified, the conduit loss is reduced, and the local nonuniform heat transfer coefficient such as flow reversal is reduced.

【0076】本実施例においても、フィルム孔7、後縁
吹き出し孔8、シャワーヘッド孔9、インピンジメント
孔23等の冷却孔のピッチを小さくして、この部位に多
くの冷却空気を供給し、なおかつサーマルバリアコーテ
ィングの熱抵抗を大きくして遮熱効果も高くし、翼全体
の温度の均一化を図ることができる点は前記各実施例と
同様である。
Also in this embodiment, the pitch of the cooling holes such as the film holes 7, the trailing edge blowing holes 8, the shower head holes 9 and the impingement holes 23 is made small, and a large amount of cooling air is supplied to this portion. Further, the thermal resistance of the thermal barrier coating is increased to enhance the heat shielding effect, and the temperature of the entire blade can be made uniform, which is the same as in each of the above embodiments.

【0077】図20は第5実施例を示している。この実
施例では、翼の各部位に供給する冷却空気の量を冷却孔
のピッチではなく、冷却孔の面積で最適化しようとする
実施例である。即ち、図20(b),(c)に示すよう
に、本実施例では翼本体中央部2bにおけるフィルム孔
7、シャワーヘッド孔9等の冷却孔が翼本体先端部2a
や翼本体根元部2cの冷却孔よりも大きな面積を有して
いる。このような構成により半径方向の温度分布に応じ
た翼温度の最適化が図られる。
FIG. 20 shows the fifth embodiment. In this embodiment, the amount of cooling air supplied to each part of the blade is optimized not by the pitch of the cooling holes but by the area of the cooling holes. That is, as shown in FIGS. 20B and 20C, in this embodiment, the cooling holes such as the film hole 7 and the shower head hole 9 in the blade body central portion 2b are the blade body tip portions 2a.
And has a larger area than the cooling holes of the blade body root portion 2c. With such a configuration, the blade temperature can be optimized according to the temperature distribution in the radial direction.

【0078】なお、本発明は以上に述べた動翼の他、静
翼またはノズル等についても適宜実施できるものであ
る。
In addition to the moving blades described above, the present invention can be appropriately applied to stationary blades, nozzles and the like.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、ガスタービンへの冷却空気の供給を主流ガスの温度
分布に応じて分離独立させること、もしくは優先度の順
に供給することで、翼面温度の均一化に非常に大きな効
果がある。特に、前縁部、翼中央部、翼先端部および翼
根元部の冷却空気通路を各々独立させ、もしくは冷却の
優先度が高い前縁から翼中央部の順で冷却空気を供給す
るようにし、また冷却孔のピッチもしくは面積を各々の
部位で謹啓方向温度分布が最も高い翼中央部に最も多量
の冷却空気が流れるようにし、さらにサーマルバリアコ
ーティングも翼中央部で最も厚くするか、気孔率や添加
成分を制御して遮熱効果を当該部位で高くすることによ
り、主流ガスの半径方向温度分布に対して最適化した冷
却方法を実現することができる。
As described in detail above, according to the present invention, the supply of the cooling air to the gas turbine can be made independent according to the temperature distribution of the mainstream gas, or can be supplied in order of priority. It has a very great effect on the uniformization of the blade surface temperature. In particular, the cooling air passages of the leading edge portion, the blade central portion, the blade tip portion and the blade root portion are independent of each other, or the cooling air is supplied in order from the leading edge having a high priority of cooling to the blade central portion, In addition, the pitch or area of the cooling holes is set so that the largest amount of cooling air flows in the central part of the blade where the temperature distribution is highest in each direction, and the thermal barrier coating is also thickest in the central part of the blade, or the porosity and By controlling the additive components to increase the heat shielding effect at the relevant portion, a cooling method optimized for the radial temperature distribution of the mainstream gas can be realized.

【0080】したがって、ガスタービンの効率低下の大
きな原因となる冷却空気の増加を最小限に止め、もって
高効率のガスタービンを提供する効果がある。また、翼
面温度分布を均一化することにより、翼内部の熱応力の
緩和に寄与することができ、翼の信頼性も向上する。
Therefore, there is an effect that an increase in cooling air, which causes a large decrease in the efficiency of the gas turbine, is suppressed to a minimum and a highly efficient gas turbine is provided. Further, by making the blade surface temperature distribution uniform, it is possible to contribute to the relaxation of thermal stress inside the blade, and the reliability of the blade is also improved.

【0081】さらに、冷却空気野流れを翼の回転中に作
用する遠心力の方向のみに流す構成の場合には、冷却空
気の反転部が存在しないため、冷却空気通路部内の流れ
場を簡素化でき、しかも翼内部の熱伝達率の均一化によ
り温度分布の均一化が図れる等の効果も奏される。
Further, in the case of the configuration in which the cooling air field flow is caused to flow only in the direction of the centrifugal force acting during the rotation of the blade, there is no inversion part for the cooling air, so that the flow field in the cooling air passage part is simplified. In addition, the heat transfer coefficient inside the blade can be made uniform, and the temperature distribution can be made uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明の第1実施例を示す翼の断面
図、(b)は温度分布を示す図。
1A is a cross-sectional view of a blade showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a view showing a temperature distribution.

【図2】図1(a)のA−A断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】(a)は図1(a)に示す翼の外形図、
(b),(c)は冷却孔のピッチを示す図。
3 (a) is an outline view of the blade shown in FIG. 1 (a),
(B), (c) is a figure which shows the pitch of a cooling hole.

【図4】前記実施例におけるサーマルバリアコーティン
グを示す図。
FIG. 4 is a view showing a thermal barrier coating in the above embodiment.

【図5】前記実施例におけるチップ付近のサーマルバリ
アコーティング厚さを示す拡大図(図1(a)のB−B
断面位置に相当)。
FIG. 5 is an enlarged view (BB in FIG. 1A) showing the thickness of the thermal barrier coating in the vicinity of the chip in the example.
Equivalent to the cross-sectional position).

【図6】前記実施例におけるPCD付近のサーマルバリ
アコーティング厚さを示す拡大図(図1(a)のA−A
断面位置に相当)。
FIG. 6 is an enlarged view (AA in FIG. 1A) showing the thickness of the thermal barrier coating in the vicinity of PCD in the example.
Equivalent to the cross-sectional position).

【図7】前記実施例におけるルート付近のサーマルバリ
アコーティング厚さを示す拡大図(図1(a)のC−C
断面位置に相当)。
FIG. 7 is an enlarged view showing the thickness of the thermal barrier coating near the route in the above example (CC in FIG. 1A).
Equivalent to the cross-sectional position).

【図8】前記実施例における翼面圧力分布を説明するも
ので、(a)は翼断面図、(b)は分布図。
8A and 8B are views for explaining the blade surface pressure distribution in the above-described embodiment, where FIG. 8A is a blade sectional view and FIG. 8B is a distribution diagram.

【図9】前記実施例におけるフィルム冷却の流れの状態
を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a state of film cooling flow in the embodiment.

【図10】前記実施例におけるフィルム効率を示すグラ
フ。
FIG. 10 is a graph showing film efficiency in the above example.

【図11】前記実施例におけるピッチが小さい冷却孔の
フィルム冷却状態を示す図(図2のD−D矢視図)。
FIG. 11 is a view showing a film cooling state of cooling holes having a small pitch in the above-described embodiment (a view taken along the line D-D in FIG. 2).

【図12】前記実施例におけるピッチが大きい冷却孔の
フィルム冷却状態を示す図(図2のC−C矢視図)。
FIG. 12 is a view showing a film cooling state of cooling holes having a large pitch in the above-described embodiment (a view taken along the line CC in FIG. 2).

【図13】前記実施例における比較例を示すもので、半
径方向温度分布の推移を示す図。
FIG. 13 is a view showing a comparative example of the above-mentioned embodiment and showing a transition of the temperature distribution in the radial direction.

【図14】前記実施例における半径方向温度分布の推移
を示す図(不等ピッチの効果を示す図)。
FIG. 14 is a diagram showing the transition of the temperature distribution in the radial direction in the above embodiment (a diagram showing the effect of unequal pitch).

【図15】前記実施例における半径方向温度分布の推移
を示す図(供給空気温度の効果を示す図)。
FIG. 15 is a diagram showing the transition of the temperature distribution in the radial direction in the above embodiment (a diagram showing the effect of the supply air temperature).

【図16】前記実施例におけるサーマルバリアコーティ
ング厚さの効果を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing the effect of the thickness of the thermal barrier coating in the above example.

【図17】本発明の第2実施例を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第3実施例を示す図。FIG. 18 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第4実施例を示す図。FIG. 19 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第5実施例を示す図。FIG. 20 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図21】ガスタービン全体を示す断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view showing the entire gas turbine.

【図22】図21の一部を拡大して示す図。FIG. 22 is an enlarged view showing a part of FIG. 21;

【図23】燃焼器のライナーを示す図。FIG. 23 shows a combustor liner.

【図24】(a)は従来のガスタービン翼を示す図、
(b)は温度分布を示す図。
FIG. 24 (a) is a diagram showing a conventional gas turbine blade;
(B) is a figure which shows temperature distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 動翼 2 翼通路部 22a 翼本体先端部 2b 翼本体中央部 2c 翼本体根元部 3 植え込み部 4 主流ガス 5 半径方向温度分布 5a 冷却空気混合後の半径方向温度分布 6 冷却空気通路 6a 前縁部冷却空気通路 6b 翼本体先端部冷却空気通路 6c 翼本体中央部冷却空気通路 6d 翼本体根元部冷却空気通路 6e 軸方向中央部冷却空気通路 6f 後縁部冷却空気通路 7 フィルム孔 8 後縁吹き出し孔 9 シャワーヘッド孔 10 前縁 11 背側 12 腹側 13 後縁 14a 翼中央部における冷却孔ピッチ 14b 翼先端と根元における冷却孔ピッチ 15 サーマルバリアコーティング 15a 先端部サーマルバリアコーティング厚さ 15b 中央部サーマルバリアコーティング厚さ 15c 根元部サーマルバリアコーティング厚さ 15d サーマルバリアコーティング厚さ 16 前縁部翼面圧力 16a 背側翼面圧力 16b 腹側翼面圧力 17 冷却空気 18 冷却空気合流位置 19 冷却空気流量分布 20 冷却空気温度分布 21 厚さ方向温度分布 21a フィルム温度 21b コーティング外面温度 21c 翼外面温度 21d 翼内面温度 21e 冷却空気温度 22 翼厚さ 23 インピンジメント孔 24 圧縮機 25 燃焼器 26 タービン 27 静翼 28 フロースリーブ 28a フロースリーブ中心 29 フロースリーブ冷却空気 30 燃焼器内温度分布 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 rotor blade 2 blade passage portion 22a blade body tip portion 2b blade body central portion 2c blade body root portion 3 implantation portion 4 mainstream gas 5 radial temperature distribution 5a radial temperature distribution after cooling air mixing 6 cooling air passage 6a leading edge Part cooling air passage 6b Blade body tip cooling air passage 6c Blade body central cooling air passage 6d Blade body root cooling air passage 6e Axial central cooling air passage 6f Trailing edge cooling air passage 7 Film hole 8 Trailing edge blowing Hole 9 Shower head hole 10 Leading edge 11 Dorsal side 12 Ventral side 13 Trailing edge 14a Cooling hole pitch at the blade central portion 14b Cooling hole pitch at the blade tip and root 15 Thermal barrier coating 15a Thermal barrier coating thickness 15b Thermal central portion Barrier coating thickness 15c Root thermal barrier coating thickness 15d Marubarrier coating thickness 16 Leading edge blade surface pressure 16a Dorsal blade surface pressure 16b Ventral blade surface pressure 17 Cooling air 18 Cooling air confluence position 19 Cooling air flow rate distribution 20 Cooling air temperature distribution 21 Thickness direction temperature distribution 21a Film temperature 21b Coating outer surface temperature 21c Blade outer surface temperature 21d Blade inner surface temperature 21e Cooling air temperature 22 Blade thickness 23 Impingement hole 24 Compressor 25 Combustor 26 Turbine 27 Stator blade 28 Flow sleeve 28a Flow sleeve center 29 Flow sleeve cooling air 30 Combustor inside Temperature distribution

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 翼内部に対流冷却用の冷却空気通路を有
し、かつ翼外面と前記冷却空気通路とを連通する冷却空
気噴出用の孔を有するガスタービン翼において、ガス通
路内の主流ガスの温度分布に対応して前記冷却空気噴出
用の孔から噴出する冷却空気の量を設定し、その設定値
は相対的に、主流ガスの高温域で多量に、また低温域で
少量にしたことを特徴とするガスタービン翼。
1. A gas turbine blade having a cooling air passage for convection cooling inside the blade, and a hole for jetting cooling air communicating between the outer surface of the blade and the cooling air passage, wherein a mainstream gas in the gas passage is provided. The amount of cooling air jetted from the cooling air jetting hole is set in accordance with the temperature distribution of, and the set value is relatively large in the high temperature region of the mainstream gas and small in the low temperature region. A gas turbine blade characterized by.
【請求項2】 翼内部に対流冷却用の冷却空気通路を有
し、かつ翼外面と前記冷却空気通路とを連通する冷却空
気噴出用の孔を有するガスタービン翼において、ガス通
路内の主流ガスの温度分布に対応して前記冷却空気噴出
用の孔から噴出する冷却空気の温度を設定し、その設定
値は相対的に、主流ガスの高温域で低温に、また低温域
で高温にしたことを特徴とするガスタービン翼。
2. A gas turbine blade having a cooling air passage for convection cooling inside the blade, and a hole for jetting cooling air communicating the outer surface of the blade with the cooling air passage. The temperature of the cooling air ejected from the holes for ejecting the cooling air is set according to the temperature distribution of, and the set values are relatively low in the high temperature region of the mainstream gas and high in the low temperature region. A gas turbine blade characterized by.
【請求項3】 請求項1または2記載のガスタービン翼
において、冷却空気通路および冷却空気噴出用の孔を複
数の独立した組に区分したことを特徴とするガスタービ
ン翼。
3. The gas turbine blade according to claim 1, wherein the cooling air passage and the holes for jetting the cooling air are divided into a plurality of independent groups.
【請求項4】 請求項1または2記載のガスタービン翼
において、冷却空気通路の上流側をガス通路内の主流ガ
スの高温域に、また下流側を主流ガスの低温域にそれぞ
れ対応させて配置したことを特徴とするガスタービン
翼。
4. The gas turbine blade according to claim 1, wherein the cooling air passage is arranged such that an upstream side thereof corresponds to a high temperature region of the mainstream gas in the gas passage and a downstream side thereof corresponds to a low temperature region of the mainstream gas. A gas turbine blade characterized by the above.
【請求項5】 請求項1から4までに記載のガスタービ
ン翼において、冷却空気噴出用の孔のピッチをガス通路
内の主流ガスの高温域で密に、かつ低温域で粗に設定
し、または前記孔の径を主流ガスの高温域で大きく、か
つ低温域で小さく設定したことを特徴とするガスタービ
ン翼。
5. The gas turbine blade according to any one of claims 1 to 4, wherein the pitch of the holes for jetting cooling air is set densely in the high temperature region of the mainstream gas in the gas passage and coarsely in the low temperature region, Alternatively, the diameter of the hole is set to be large in a high temperature region of the mainstream gas and small in a low temperature region thereof.
【請求項6】 翼外面に遮熱用のサーマルバリアコーテ
ィングを施したガスタービン翼において、サーマルバリ
アコーティングの熱抵抗を相対的にガス通路内の主流ガ
スの高温域で大きく、また低温域で小さく設定したこと
を特徴とするガスタービン翼。
6. A gas turbine blade having a thermal barrier coating for heat shielding on the outer surface of the blade, wherein the thermal resistance of the thermal barrier coating is relatively large in the high temperature region of the mainstream gas in the gas passage and small in the low temperature region. A gas turbine blade characterized by being set.
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