JPH08158802A - ガスタービン冷却翼 - Google Patents
ガスタービン冷却翼Info
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- JPH08158802A JPH08158802A JP29752694A JP29752694A JPH08158802A JP H08158802 A JPH08158802 A JP H08158802A JP 29752694 A JP29752694 A JP 29752694A JP 29752694 A JP29752694 A JP 29752694A JP H08158802 A JPH08158802 A JP H08158802A
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- cooling
- pipe line
- gas turbine
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Abstract
(57)【要約】
【目的】メタル温度の最適化を図るとともに、冷却空気
量を低減させることで、ガスタービンの熱効率の向上を
図ること。 【構成】冷却翼本体２０に冷却媒体流通用の冷却通路を
設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して冷却翼本体２
０を冷却するガスタービン冷却翼において、上記冷却通
路は翼有効部２３において翼先端部管路２６、翼中心部
近傍管路２５および翼根元部管路２４から構成され、翼
先端部管路２６および翼根元部管路２４を翼中心部近傍
管路２５より燃焼ガスの流れる方向に対し下流側に設け
た。
量を低減させることで、ガスタービンの熱効率の向上を
図ること。 【構成】冷却翼本体２０に冷却媒体流通用の冷却通路を
設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して冷却翼本体２
０を冷却するガスタービン冷却翼において、上記冷却通
路は翼有効部２３において翼先端部管路２６、翼中心部
近傍管路２５および翼根元部管路２４から構成され、翼
先端部管路２６および翼根元部管路２４を翼中心部近傍
管路２５より燃焼ガスの流れる方向に対し下流側に設け
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発電プラントなどに適用
されるガスタービンの冷却翼に係り、特に高温タービン
の冷却翼において最適な冷却構造を有するガスタービン
冷却翼に関する。
されるガスタービンの冷却翼に係り、特に高温タービン
の冷却翼において最適な冷却構造を有するガスタービン
冷却翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、発電プラントなどに利用される
ガスタービンは、例えば図５に示すように、ガスタービ
ン１と同軸に設けられた圧縮機２の駆動によって圧縮さ
れた圧縮空気が燃焼器３に供給され、この燃焼器３のラ
イナ部分３ａで燃料を燃焼させ、その燃焼による高温の
燃焼ガスをトランジションピース４およびガスタービン
１の静翼５を経て動翼６に案内し、この動翼６を回転駆
動させてガスタービン１の仕事をさせるように構成され
ている。
ガスタービンは、例えば図５に示すように、ガスタービ
ン１と同軸に設けられた圧縮機２の駆動によって圧縮さ
れた圧縮空気が燃焼器３に供給され、この燃焼器３のラ
イナ部分３ａで燃料を燃焼させ、その燃焼による高温の
燃焼ガスをトランジションピース４およびガスタービン
１の静翼５を経て動翼６に案内し、この動翼６を回転駆
動させてガスタービン１の仕事をさせるように構成され
ている。
【０００３】そして、ガスタービン１の仕事を向上させ
るためには、周知のようにタービン入口温度を高温にす
ることが望ましく、実際、そのためにタービン入口温度
を上昇させている。この入口温度の上昇に伴い、ガスタ
ービン１の燃焼器３や静翼５、動翼６にも高温に耐え得
る材料を使用する必要性が高まっており、ガスタービン
部品として耐熱性超合金材料が用いられるようになって
いる。
るためには、周知のようにタービン入口温度を高温にす
ることが望ましく、実際、そのためにタービン入口温度
を上昇させている。この入口温度の上昇に伴い、ガスタ
ービン１の燃焼器３や静翼５、動翼６にも高温に耐え得
る材料を使用する必要性が高まっており、ガスタービン
部品として耐熱性超合金材料が用いられるようになって
いる。
【０００４】ところが、現在高温部材としてタービンに
使用されている耐熱性超合金材料の限界温度は８００〜
９００℃であって、タービン入口温度は約１３００℃程
度に達し、その限界温度を大幅に超えている。したがっ
て、ガスタービンの信頼性を維持するためには、翼を上
記限界温度まで冷却した冷却構造を採用した冷却翼を使
用することが必須となっている。
使用されている耐熱性超合金材料の限界温度は８００〜
９００℃であって、タービン入口温度は約１３００℃程
度に達し、その限界温度を大幅に超えている。したがっ
て、ガスタービンの信頼性を維持するためには、翼を上
記限界温度まで冷却した冷却構造を採用した冷却翼を使
用することが必須となっている。
【０００５】現状では、図６（Ａ），（Ｂ）に示すよう
な動翼（空冷翼）６がタービン入口温度１３００℃級の
ガスタービンに採用されている。図６（Ａ），（Ｂ）に
おいて、主に圧縮機吐出側から抽気された冷却空気は、
動翼６の管路入口７ａ，７ｂからそれぞれ翼内部の管路
８に流入して対流冷却するとともに、リターン部９でリ
ターンフローを繰り返した後、その冷却空気はそれぞれ
管路出口１０ａ，１０ｂから放出される。また、翼前縁
部は管路８に穿設されたシャワーヘッド冷却空気吹出し
孔１１から吹出された冷却空気により冷却される一方、
翼表面はフィルム冷却空気吹出し孔１２から吹出された
冷却空気により冷却される。さらに、管路８を通過した
冷却空気はピンフィン１３により翼後縁を冷却した後、
翼後縁に設けた冷却空気吹出し孔１５から放出される。
な動翼（空冷翼）６がタービン入口温度１３００℃級の
ガスタービンに採用されている。図６（Ａ），（Ｂ）に
おいて、主に圧縮機吐出側から抽気された冷却空気は、
動翼６の管路入口７ａ，７ｂからそれぞれ翼内部の管路
８に流入して対流冷却するとともに、リターン部９でリ
ターンフローを繰り返した後、その冷却空気はそれぞれ
管路出口１０ａ，１０ｂから放出される。また、翼前縁
部は管路８に穿設されたシャワーヘッド冷却空気吹出し
孔１１から吹出された冷却空気により冷却される一方、
翼表面はフィルム冷却空気吹出し孔１２から吹出された
冷却空気により冷却される。さらに、管路８を通過した
冷却空気はピンフィン１３により翼後縁を冷却した後、
翼後縁に設けた冷却空気吹出し孔１５から放出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、動翼６
の入口では、図７に示すようにパターンファクター（半
径方向の温度分布不均一）を有し、動翼中心線（以下、
ＰＣＤと略す。）近傍６ａが最も高温になるにも拘ら
ず、現在の冷却翼の冷却構造では、翼有効部全体（ルー
ト部、ＰＣＤ部およびチップ部）で同様な冷却空気流路
構造を採用している。
の入口では、図７に示すようにパターンファクター（半
径方向の温度分布不均一）を有し、動翼中心線（以下、
ＰＣＤと略す。）近傍６ａが最も高温になるにも拘ら
ず、現在の冷却翼の冷却構造では、翼有効部全体（ルー
ト部、ＰＣＤ部およびチップ部）で同様な冷却空気流路
構造を採用している。
【０００７】そのため、ＰＣＤ近傍６ａに比較してさほ
ど冷却を行う必要のないルート部（翼根元部）６ｂ、チ
ップ部（翼先端部）６ｃでも必要以上の熱交換が行わ
れ、冷却空気の温度が高くなり、ＰＣＤ近傍における冷
却効果が減少してしまうことになる。したがって、ＰＣ
Ｄ近傍のメタル温度を必要温度に保つためには、一段と
多くの冷却空気量が必要となる。この冷却空気量の増大
は、ガスタービンの熱効率を低下させ、ひいてはこのガ
スタービンを用いた発電プラントの熱効率の低下をも招
く問題点がある。
ど冷却を行う必要のないルート部（翼根元部）６ｂ、チ
ップ部（翼先端部）６ｃでも必要以上の熱交換が行わ
れ、冷却空気の温度が高くなり、ＰＣＤ近傍における冷
却効果が減少してしまうことになる。したがって、ＰＣ
Ｄ近傍のメタル温度を必要温度に保つためには、一段と
多くの冷却空気量が必要となる。この冷却空気量の増大
は、ガスタービンの熱効率を低下させ、ひいてはこのガ
スタービンを用いた発電プラントの熱効率の低下をも招
く問題点がある。
【０００８】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、メタル温度の最適化を図るとともに、冷却空気
量を低減させることで、ガスタービンの熱効率の向上を
図ったガスタービン冷却翼を提供することを目的とす
る。
もので、メタル温度の最適化を図るとともに、冷却空気
量を低減させることで、ガスタービンの熱効率の向上を
図ったガスタービン冷却翼を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１は、冷却翼本体に冷却媒体流
通用の冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給
して上記冷却翼本体を冷却するガスタービン冷却翼にお
いて、上記冷却通路は翼有効部において翼先端部管路、
翼中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、上
記翼先端部管路および翼根元部管路を上記翼中心部近傍
管路より燃焼ガスの流れる方向に対し下流側に設けたこ
とを特徴とする。
ために、本発明の請求項１は、冷却翼本体に冷却媒体流
通用の冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給
して上記冷却翼本体を冷却するガスタービン冷却翼にお
いて、上記冷却通路は翼有効部において翼先端部管路、
翼中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、上
記翼先端部管路および翼根元部管路を上記翼中心部近傍
管路より燃焼ガスの流れる方向に対し下流側に設けたこ
とを特徴とする。
【００１０】請求項２は、冷却翼本体に冷却媒体流通用
の冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して
上記冷却翼本体を冷却するガスタービン冷却翼におい
て、上記冷却通路は翼有効部において翼先端部管路、翼
中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、上記
翼中心部近傍管路の流路面積を上記翼先端部管路および
翼根元部管路より小さくしたことを特徴とする。
の冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して
上記冷却翼本体を冷却するガスタービン冷却翼におい
て、上記冷却通路は翼有効部において翼先端部管路、翼
中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、上記
翼中心部近傍管路の流路面積を上記翼先端部管路および
翼根元部管路より小さくしたことを特徴とする。
【００１１】請求項３は、冷却翼本体に冷却媒体流通用
の冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して
上記冷却翼本体を冷却するガスタービン冷却翼におい
て、上記冷却通路は翼有効部において翼先端部管路、翼
中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、上記
翼中心部近傍管路に上記冷却媒体の流れる方向に沿って
仕切板を複数取り付け、これらの仕切板にて上記翼中心
部近傍管路を複数の流路に分岐形成したことを特徴とす
る。
の冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して
上記冷却翼本体を冷却するガスタービン冷却翼におい
て、上記冷却通路は翼有効部において翼先端部管路、翼
中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、上記
翼中心部近傍管路に上記冷却媒体の流れる方向に沿って
仕切板を複数取り付け、これらの仕切板にて上記翼中心
部近傍管路を複数の流路に分岐形成したことを特徴とす
る。
【００１２】請求項４は、冷却翼本体に冷却媒体流通用
の冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して
上記冷却翼本体を冷却するガスタービン冷却翼におい
て、上記冷却通路は翼有効部において翼先端部管路、翼
中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、上記
翼中心部近傍管路の壁面を波形に形成したことを特徴と
する。
の冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して
上記冷却翼本体を冷却するガスタービン冷却翼におい
て、上記冷却通路は翼有効部において翼先端部管路、翼
中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、上記
翼中心部近傍管路の壁面を波形に形成したことを特徴と
する。
【００１３】
【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１において
は、冷却通路が翼有効部において翼先端部管路、翼中心
部近傍管路および翼根元部管路から構成され、翼先端部
管路および翼根元部管路を翼中心部近傍管路より燃焼ガ
スの流れる方向に対し下流側に設けたことにより、冷却
通路を流れる冷却媒体が翼先端部管路および翼根元部管
路で必要以上の熱交換が行われることを回避でき、必要
以上の冷却媒体温度の上昇がないため、翼中心部近傍で
最適な冷却効果が得られる。
は、冷却通路が翼有効部において翼先端部管路、翼中心
部近傍管路および翼根元部管路から構成され、翼先端部
管路および翼根元部管路を翼中心部近傍管路より燃焼ガ
スの流れる方向に対し下流側に設けたことにより、冷却
通路を流れる冷却媒体が翼先端部管路および翼根元部管
路で必要以上の熱交換が行われることを回避でき、必要
以上の冷却媒体温度の上昇がないため、翼中心部近傍で
最適な冷却効果が得られる。
【００１４】請求項２においては、翼中心部近傍管路の
流路面積を翼先端部管路および翼根元部管路より小さく
したことにより、冷却媒体の流速が増大し、翼中心部近
傍で熱伝達率を高くすることができる。
流路面積を翼先端部管路および翼根元部管路より小さく
したことにより、冷却媒体の流速が増大し、翼中心部近
傍で熱伝達率を高くすることができる。
【００１５】請求項３においては、翼中心部近傍管路に
冷却媒体の流れる方向に沿って仕切板を複数取り付け、
これらの仕切板にて上記翼中心部近傍管路を複数の流路
に分岐形成したことにより、冷却媒体のぬれぶち面積を
大きくとるとともに、冷却媒体の流速を増大させ、翼中
心部近傍で熱伝達率を高くすることができる。
冷却媒体の流れる方向に沿って仕切板を複数取り付け、
これらの仕切板にて上記翼中心部近傍管路を複数の流路
に分岐形成したことにより、冷却媒体のぬれぶち面積を
大きくとるとともに、冷却媒体の流速を増大させ、翼中
心部近傍で熱伝達率を高くすることができる。
【００１６】請求項４においては、翼中心部近傍管路の
壁面を波形に形成したことにより、冷却媒体のぬれぶち
面積を大きくとるとともに、冷却媒体の流速を増大さ
せ、翼中心部近傍で熱伝達率を高くすることができる。
壁面を波形に形成したことにより、冷却媒体のぬれぶち
面積を大きくとるとともに、冷却媒体の流速を増大さ
せ、翼中心部近傍で熱伝達率を高くすることができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１８】図１（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るガスタ
ービン冷却翼の第１実施例の縦断面を示す構成図，横断
面を示す構成図である。図１（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、冷却翼本体としての動翼２０の翼植込み部２１に
は、圧縮機吐出側から抽気された冷却媒体としての冷却
空気が流入する管路入口２２ａ，２２ｂが設けられ、こ
の管路入口２２ａ，２２ｂから流入した冷却空気は翼有
効部２３内に供給される。この翼有効部２３内ではルー
ト部管路（翼根元部管路）２４、ＰＣＤ部近傍管路（翼
中心部近傍管路）２５およびチップ部管路（翼先端部管
路）２６が連通して冷却通路を形成し、ルート部管路２
４およびチップ部管路２６の近傍には冷却空気のリター
ンフローを繰り返すリターン部２７が設けられている。
ービン冷却翼の第１実施例の縦断面を示す構成図，横断
面を示す構成図である。図１（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、冷却翼本体としての動翼２０の翼植込み部２１に
は、圧縮機吐出側から抽気された冷却媒体としての冷却
空気が流入する管路入口２２ａ，２２ｂが設けられ、こ
の管路入口２２ａ，２２ｂから流入した冷却空気は翼有
効部２３内に供給される。この翼有効部２３内ではルー
ト部管路（翼根元部管路）２４、ＰＣＤ部近傍管路（翼
中心部近傍管路）２５およびチップ部管路（翼先端部管
路）２６が連通して冷却通路を形成し、ルート部管路２
４およびチップ部管路２６の近傍には冷却空気のリター
ンフローを繰り返すリターン部２７が設けられている。
【００１９】ルート部管路２４およびチップ部管路２６
は、翼ＰＣＤ近傍のガス温度に比べてさほど高くないた
め、この部位で必要以上の熱交換が行われないように、
前縁より後縁側（燃焼ガスの流れる方向に対し下流側）
に設けられている。一方、ＰＣＤ近傍管路２５は、翼ル
ート部近傍および翼チップ部近傍のガス温度に比べ著し
く高温であり、この部位での対流冷却による冷却効果を
高めるため、前縁（燃焼ガスの流れる方向に対し上流
側）に近い位置に配置されている。そして、翼前縁にお
けるＰＣＤ部近傍管路２５には、シャワーヘッド冷却空
気吹出し孔２８が多数穿設され、翼前縁のシャワーヘッ
ドによる冷却を行って、さらに冷却効率を高めている。
は、翼ＰＣＤ近傍のガス温度に比べてさほど高くないた
め、この部位で必要以上の熱交換が行われないように、
前縁より後縁側（燃焼ガスの流れる方向に対し下流側）
に設けられている。一方、ＰＣＤ近傍管路２５は、翼ル
ート部近傍および翼チップ部近傍のガス温度に比べ著し
く高温であり、この部位での対流冷却による冷却効果を
高めるため、前縁（燃焼ガスの流れる方向に対し上流
側）に近い位置に配置されている。そして、翼前縁にお
けるＰＣＤ部近傍管路２５には、シャワーヘッド冷却空
気吹出し孔２８が多数穿設され、翼前縁のシャワーヘッ
ドによる冷却を行って、さらに冷却効率を高めている。
【００２０】また、翼前縁には、図１（Ｂ）に示すよう
にフィルム冷却空気吹出し孔２９が穿設され、このフィ
ルム冷却空気吹出し孔２９から吹出された冷却空気によ
り翼表面が冷却される。さらに、翼後縁にはピンフィン
３０が多数設けられ、このピンフィン３０を介して翼後
縁が冷却される。この翼後縁を冷却した冷却空気は、翼
後縁に穿設された冷却空気吹出し孔３１から放出され
る。
にフィルム冷却空気吹出し孔２９が穿設され、このフィ
ルム冷却空気吹出し孔２９から吹出された冷却空気によ
り翼表面が冷却される。さらに、翼後縁にはピンフィン
３０が多数設けられ、このピンフィン３０を介して翼後
縁が冷却される。この翼後縁を冷却した冷却空気は、翼
後縁に穿設された冷却空気吹出し孔３１から放出され
る。
【００２１】そして、管路入口２２ａまたは２２ｂから
翼内部に流入した冷却空気は、それぞれルート部管路２
４、ＰＣＤ部近傍管路２５およびチップ部管路２６を経
て対流冷却による熱交換が繰り返され、それぞれ管路出
口３２ａまたは３２ｂから放出される。
翼内部に流入した冷却空気は、それぞれルート部管路２
４、ＰＣＤ部近傍管路２５およびチップ部管路２６を経
て対流冷却による熱交換が繰り返され、それぞれ管路出
口３２ａまたは３２ｂから放出される。
【００２２】次に、本実施例の作用について説明する。
【００２３】圧縮機吐出側から抽気された冷却空気が翼
植込み部２１に設けられた管路入口２２ａ，２２ｂを通
してそれぞれ翼内部に流入し、翼有効部２３内に供給さ
れる。ここで、翼ルート近傍におけるガス温度は、翼Ｐ
ＣＤ近傍のガス温度に比べてさほど高くないため、ルー
ト部管路２３を前縁より後縁側（燃焼ガスの流れる方向
に対し下流側）に設けることで、この部位で必要以上の
熱交換が行われないようにしている。この結果、ルート
部管路２３における対流冷却による熱交換が少なく、冷
却空気の温度はさほど高くならない。
植込み部２１に設けられた管路入口２２ａ，２２ｂを通
してそれぞれ翼内部に流入し、翼有効部２３内に供給さ
れる。ここで、翼ルート近傍におけるガス温度は、翼Ｐ
ＣＤ近傍のガス温度に比べてさほど高くないため、ルー
ト部管路２３を前縁より後縁側（燃焼ガスの流れる方向
に対し下流側）に設けることで、この部位で必要以上の
熱交換が行われないようにしている。この結果、ルート
部管路２３における対流冷却による熱交換が少なく、冷
却空気の温度はさほど高くならない。
【００２４】逆に、翼ＰＣＤ近傍におけるガス温度は、
翼ルート近傍のガス温度に比べ著しく高温のため、ＰＣ
Ｄ部近傍管路２５を前縁（燃焼ガスの流れる方向に対し
上流側）に近い位置に配置することで、この部位での対
流冷却による冷却効果を高めるようにしている。そし
て、ＰＣＤ部近傍管路２５にはシャワーヘッド冷却空気
吹出し孔２８が穿設されており、翼前縁のシャワーヘッ
ドによる冷却を行って、さらに冷却効率を高めている。
また、翼ルート部同様、翼チップ部近傍におけるガス温
度も翼ＰＣＤ近傍に比べさほど高くないため、チップ部
管路２６も前縁より後縁側（燃焼ガスの流れる方向に対
し下流側）に設けることで、この部位で必要以上の熱交
換が行われないようにしている。その結果、チップ部管
路２６における対流冷却による熱交換は少なく、冷却空
気の温度はさほど上昇しない。
翼ルート近傍のガス温度に比べ著しく高温のため、ＰＣ
Ｄ部近傍管路２５を前縁（燃焼ガスの流れる方向に対し
上流側）に近い位置に配置することで、この部位での対
流冷却による冷却効果を高めるようにしている。そし
て、ＰＣＤ部近傍管路２５にはシャワーヘッド冷却空気
吹出し孔２８が穿設されており、翼前縁のシャワーヘッ
ドによる冷却を行って、さらに冷却効率を高めている。
また、翼ルート部同様、翼チップ部近傍におけるガス温
度も翼ＰＣＤ近傍に比べさほど高くないため、チップ部
管路２６も前縁より後縁側（燃焼ガスの流れる方向に対
し下流側）に設けることで、この部位で必要以上の熱交
換が行われないようにしている。その結果、チップ部管
路２６における対流冷却による熱交換は少なく、冷却空
気の温度はさほど上昇しない。
【００２５】そして、リターン部２７でリターンした空
気は、フィルム冷却空気吹出し孔２９から吹出されてフ
ィルム冷却が行われると同時に、上述した対流冷却によ
る熱交換が同様に繰り返され、管路出口３２ａからから
放出される。
気は、フィルム冷却空気吹出し孔２９から吹出されてフ
ィルム冷却が行われると同時に、上述した対流冷却によ
る熱交換が同様に繰り返され、管路出口３２ａからから
放出される。
【００２６】また、管路入口２２ｂから翼内部に流入し
た冷却空気は、管路入口２２ａから流入した冷却空気同
様、対流冷却による熱交換が繰り返され、管路出口３２
ｂから放出される。そして、この冷却空気の一部はリタ
ーン部２７を介して翼後縁に設けられたピンフィン３０
で翼後縁部の冷却が行われた後、翼後縁の冷却空気吹出
し孔３１から放出される。
た冷却空気は、管路入口２２ａから流入した冷却空気同
様、対流冷却による熱交換が繰り返され、管路出口３２
ｂから放出される。そして、この冷却空気の一部はリタ
ーン部２７を介して翼後縁に設けられたピンフィン３０
で翼後縁部の冷却が行われた後、翼後縁の冷却空気吹出
し孔３１から放出される。
【００２７】このように本実施例によれば、ルート部管
路２４およびチップ部管路２６を前縁より後縁に設ける
ことで、翼ＰＣＤ近傍に比べ、ガス温度がさほど高くな
い翼ルート部および翼チップ部で必要以上の熱交換が行
われて冷却空気の温度が必要以上に高くならないように
し、ＰＣＤ部近傍管路２５での熱交換を効果的なものと
することができる。
路２４およびチップ部管路２６を前縁より後縁に設ける
ことで、翼ＰＣＤ近傍に比べ、ガス温度がさほど高くな
い翼ルート部および翼チップ部で必要以上の熱交換が行
われて冷却空気の温度が必要以上に高くならないように
し、ＰＣＤ部近傍管路２５での熱交換を効果的なものと
することができる。
【００２８】図２は本発明に係るガスタービン冷却翼の
第２実施例の縦断面を示す構成図である。なお、前記第
１実施例と同一または対応する部分には図１と同一の符
号を用いて説明する。以下の各実施例についても同様で
ある。本実施例では、動翼２０ａにおけるＰＣＤ部近傍
管路２５をルート部管路２４およびチップ部管路２６よ
りも狭い構造としている。すなわち、ＰＣＤ部近傍管路
２５の流路面積がルート部管路２４およびチップ部管路
２６よりも小さく設定されている。
第２実施例の縦断面を示す構成図である。なお、前記第
１実施例と同一または対応する部分には図１と同一の符
号を用いて説明する。以下の各実施例についても同様で
ある。本実施例では、動翼２０ａにおけるＰＣＤ部近傍
管路２５をルート部管路２４およびチップ部管路２６よ
りも狭い構造としている。すなわち、ＰＣＤ部近傍管路
２５の流路面積がルート部管路２４およびチップ部管路
２６よりも小さく設定されている。
【００２９】また、冷却構造は前記第１実施例と同様
に、翼植込み部２１に設けられた管路入口２２ａから冷
却空気が翼内部に流入して翼有効部２３内に供給され、
ルート部管路２４、ＰＣＤ部近傍管路２５およびチップ
部管路２６において対流冷却による熱交換が行われ、シ
ャワーヘッド冷却空気吹出し孔２８からのシャワーヘッ
ドによる冷却が行われ、リターン部２７でリターンした
冷却空気は、さらに対流冷却やフィルム冷却が行われた
後、管路出口３２ａから放出される。
に、翼植込み部２１に設けられた管路入口２２ａから冷
却空気が翼内部に流入して翼有効部２３内に供給され、
ルート部管路２４、ＰＣＤ部近傍管路２５およびチップ
部管路２６において対流冷却による熱交換が行われ、シ
ャワーヘッド冷却空気吹出し孔２８からのシャワーヘッ
ドによる冷却が行われ、リターン部２７でリターンした
冷却空気は、さらに対流冷却やフィルム冷却が行われた
後、管路出口３２ａから放出される。
【００３０】この冷却構造は図１と同様であるが、本実
施例では上記のようにガス温度が著しく高い翼ＰＣＤ近
傍の冷却効率を高めるため、ＰＣＤ部近傍管路２５をル
ート部管路２４およびチップ部管路２６よりも狭い構造
とする。
施例では上記のようにガス温度が著しく高い翼ＰＣＤ近
傍の冷却効率を高めるため、ＰＣＤ部近傍管路２５をル
ート部管路２４およびチップ部管路２６よりも狭い構造
とする。
【００３１】これにより、ＰＣＤ部近傍管路２５を流れ
る冷却空気の流速は増大し、熱伝達率を高くすることが
でき、翼ルート部および翼チップ部よりも冷却効率を高
くすることが可能となる。その他の構成および作用は前
記第１実施例と同様であるのでその説明を省略する。
る冷却空気の流速は増大し、熱伝達率を高くすることが
でき、翼ルート部および翼チップ部よりも冷却効率を高
くすることが可能となる。その他の構成および作用は前
記第１実施例と同様であるのでその説明を省略する。
【００３２】図３（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るガスタ
ービン冷却翼の第３実施例の縦断面を示す構成図，横断
面を示す構成図である。本実施例では動翼２０ｂの冷却
構造が図２に示す第２実施例と同様であるが、ガス温度
が著しく高い翼ＰＣＤ近傍の冷却効率を高めるための構
造が異なる。すなわち、図３（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、ＰＣＤ部近傍管路２５には冷却空気が流れる方向に
沿って仕切板３３が複数取り付けられ、これらの仕切板
３３によりＰＣＤ部近傍管路２５を複数の流路に分岐形
成している。
ービン冷却翼の第３実施例の縦断面を示す構成図，横断
面を示す構成図である。本実施例では動翼２０ｂの冷却
構造が図２に示す第２実施例と同様であるが、ガス温度
が著しく高い翼ＰＣＤ近傍の冷却効率を高めるための構
造が異なる。すなわち、図３（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、ＰＣＤ部近傍管路２５には冷却空気が流れる方向に
沿って仕切板３３が複数取り付けられ、これらの仕切板
３３によりＰＣＤ部近傍管路２５を複数の流路に分岐形
成している。
【００３３】したがって、本実施例ではＰＣＤ部近傍管
路２５を仕切板３３でさらに複数の流路に分岐形成する
ことで、冷却空気のぬれぶち面積を大きく設定するとと
もに、冷却空気の流速を増大させ、熱伝達率を高くする
ことができる。その他の構成および作用は前記第１実施
例と同様であるのでその説明を省略する。
路２５を仕切板３３でさらに複数の流路に分岐形成する
ことで、冷却空気のぬれぶち面積を大きく設定するとと
もに、冷却空気の流速を増大させ、熱伝達率を高くする
ことができる。その他の構成および作用は前記第１実施
例と同様であるのでその説明を省略する。
【００３４】図４は本発明に係るガスタービン冷却翼の
第４実施例の横断面を示す拡大図である。本実施例で
は、動翼２０ｃ内においてＰＣＤ部近傍管路２５の壁面
に波形部３４を形成するとともに、この波形部３４にタ
ービュレンスプロモータ（乱流促進部）３５が設けられ
ている。
第４実施例の横断面を示す拡大図である。本実施例で
は、動翼２０ｃ内においてＰＣＤ部近傍管路２５の壁面
に波形部３４を形成するとともに、この波形部３４にタ
ービュレンスプロモータ（乱流促進部）３５が設けられ
ている。
【００３５】このように本実施例によれば、ＰＣＤ部近
傍管路２５の壁面に波形部３３を形成することで、伝熱
面積が増大し、冷却空気のぬれぶち面積が大きく設定さ
れる。また、タービュレンスプロモータ（乱流促進部）
３４を設けることで、冷却空気の流速を増大させ、熱伝
達率を高くすることができる。その他の構成および作用
は前記第１実施例と同様であるのでその説明を省略す
る。
傍管路２５の壁面に波形部３３を形成することで、伝熱
面積が増大し、冷却空気のぬれぶち面積が大きく設定さ
れる。また、タービュレンスプロモータ（乱流促進部）
３４を設けることで、冷却空気の流速を増大させ、熱伝
達率を高くすることができる。その他の構成および作用
は前記第１実施例と同様であるのでその説明を省略す
る。
【００３６】なお、本発明は、上記各実施例に限定され
ることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記各
実施例では冷却翼として動翼に適用した例を示したが、
本発明では静翼にも適用可能である。
ることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記各
実施例では冷却翼として動翼に適用した例を示したが、
本発明では静翼にも適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、冷却通路が翼有効部において翼先端部管路、
翼中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、翼
先端部管路および翼根元部管路を翼中心部近傍管路より
燃焼ガスの流れる方向に対し下流側に設けたことによ
り、最適なメタル温度が得られるような冷却翼を提供す
ることができ、且つ冷却媒体の流量を最小限に抑えるこ
とができる。これにより、高温で作動する高効率のガス
タービンを提供でき、このガスタービンを用いた発電プ
ラントの熱効率を向上させることができる。
によれば、冷却通路が翼有効部において翼先端部管路、
翼中心部近傍管路および翼根元部管路から構成され、翼
先端部管路および翼根元部管路を翼中心部近傍管路より
燃焼ガスの流れる方向に対し下流側に設けたことによ
り、最適なメタル温度が得られるような冷却翼を提供す
ることができ、且つ冷却媒体の流量を最小限に抑えるこ
とができる。これにより、高温で作動する高効率のガス
タービンを提供でき、このガスタービンを用いた発電プ
ラントの熱効率を向上させることができる。
【００３８】請求項２によれば、翼中心部近傍管路の流
路面積を翼先端部管路および翼根元部管路より小さくし
たことにより、冷却媒体の流速が増大し、翼中心部近傍
で熱伝達率を高くすることができる。
路面積を翼先端部管路および翼根元部管路より小さくし
たことにより、冷却媒体の流速が増大し、翼中心部近傍
で熱伝達率を高くすることができる。
【００３９】請求項３によれば、翼中心部近傍管路に冷
却媒体の流れる方向に沿って仕切板を複数取り付け、こ
れらの仕切板にて上記翼中心部近傍管路を複数の流路に
分岐形成したことにより、冷却媒体のぬれぶち面積を大
きくとるとともに、冷却媒体の流速を増大させ、翼中心
部近傍で熱伝達率を高くすることができる。
却媒体の流れる方向に沿って仕切板を複数取り付け、こ
れらの仕切板にて上記翼中心部近傍管路を複数の流路に
分岐形成したことにより、冷却媒体のぬれぶち面積を大
きくとるとともに、冷却媒体の流速を増大させ、翼中心
部近傍で熱伝達率を高くすることができる。
【００４０】請求項４によれば、翼中心部近傍管路の壁
面を波形に形成したことにより、冷却媒体のぬれぶち面
積を大きくとるとともに、冷却媒体の流速を増大させ、
翼中心部近傍で熱伝達率を高くすることができる。
面を波形に形成したことにより、冷却媒体のぬれぶち面
積を大きくとるとともに、冷却媒体の流速を増大させ、
翼中心部近傍で熱伝達率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るガスタービン冷
却翼の第１実施例の縦断面を示す構成図，横断面を示す
構成図。
却翼の第１実施例の縦断面を示す構成図，横断面を示す
構成図。
【図２】本発明に係るガスタービン冷却翼の第２実施例
の縦断面を示す構成図。
の縦断面を示す構成図。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るガスタービン冷
却翼の第３実施例の縦断面を示す構成図，横断面を示す
構成図。
却翼の第３実施例の縦断面を示す構成図，横断面を示す
構成図。
【図４】本発明に係るガスタービン冷却翼の第４実施例
の横断面を示す拡大図。
の横断面を示す拡大図。
【図５】一般のガスタービンを示す概略構成図。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は従来のガスタービン冷却翼の
縦断面を示す構成図，横断面を示す構成図。
縦断面を示す構成図，横断面を示す構成図。
【図７】冷却翼の温度分布図。
２０ 動翼（冷却翼本体） ２１ 翼植込み部 ２２ａ，２２ｂ 管路入口 ２３ 翼有効部 ２４ ルート部管路（翼根元部管路） ２５ ＰＣＤ部近傍管路（翼中心部近傍管路） ２６ チップ部管路（翼先端部管路） ２７ リターン部 ２８ シャワーヘッド冷却空気吹出し孔 ２９ フィルム冷却空気吹出し孔 ３０ ピンフィン ３１ 冷却空気吹出し孔 ３２ａ，３２ｂ 管路出口 ３３ 仕切板 ３４ 波形部
Claims (4)
- 【請求項１】 冷却翼本体に冷却媒体流通用の冷却通路
を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して上記冷却翼
本体を冷却するガスタービン冷却翼において、上記冷却
通路は翼有効部において翼先端部管路、翼中心部近傍管
路および翼根元部管路から構成され、上記翼先端部管路
および翼根元部管路を上記翼中心部近傍管路より燃焼ガ
スの流れる方向に対し下流側に設けたことを特徴とする
ガスタービン冷却翼。 - 【請求項２】 冷却翼本体に冷却媒体流通用の冷却通路
を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して上記冷却翼
本体を冷却するガスタービン冷却翼において、上記冷却
通路は翼有効部において翼先端部管路、翼中心部近傍管
路および翼根元部管路から構成され、上記翼中心部近傍
管路の流路面積を上記翼先端部管路および翼根元部管路
より小さくしたことを特徴とするガスタービン冷却翼。 - 【請求項３】 冷却翼本体に冷却媒体流通用の冷却通路
を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して上記冷却翼
本体を冷却するガスタービン冷却翼において、上記冷却
通路は翼有効部において翼先端部管路、翼中心部近傍管
路および翼根元部管路から構成され、上記翼中心部近傍
管路に上記冷却媒体の流れる方向に沿って仕切板を複数
取り付け、これらの仕切板にて上記翼中心部近傍管路を
複数の流路に分岐形成したことを特徴とするガスタービ
ン冷却翼。 - 【請求項４】 冷却翼本体に冷却媒体流通用の冷却通路
を設け、この冷却通路に冷却媒体を供給して上記冷却翼
本体を冷却するガスタービン冷却翼において、上記冷却
通路は翼有効部において翼先端部管路、翼中心部近傍管
路および翼根元部管路から構成され、上記翼中心部近傍
管路の壁面を波形に形成したことを特徴とするガスター
ビン冷却翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29752694A JPH08158802A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | ガスタービン冷却翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29752694A JPH08158802A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | ガスタービン冷却翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08158802A true JPH08158802A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=17847675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29752694A Pending JPH08158802A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | ガスタービン冷却翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08158802A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015127532A (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 |
| JP2018524517A (ja) * | 2015-07-13 | 2018-08-30 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 流体動力機械用翼およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP29752694A patent/JPH08158802A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015127532A (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 |
| JP2018524517A (ja) * | 2015-07-13 | 2018-08-30 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 流体動力機械用翼およびその製造方法 |
| US10550701B2 (en) | 2015-07-13 | 2020-02-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Blade for a turbo engine |
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