JPH10306701A - タービン動翼およびその製造方法 - Google Patents
タービン動翼およびその製造方法Info
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- JPH10306701A JPH10306701A JP11825997A JP11825997A JPH10306701A JP H10306701 A JPH10306701 A JP H10306701A JP 11825997 A JP11825997 A JP 11825997A JP 11825997 A JP11825997 A JP 11825997A JP H10306701 A JPH10306701 A JP H10306701A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】中空状の翼内部を冷却する冷却媒体の圧力損失
を低くしたタービン動翼と、同翼内部の冷却往路通路と
冷却後の冷却媒体を翼植込部に案内する復路通路とを立
体交差させる動翼及びその製造方法を提供する。 【解決手段】タービン動翼は、冷却媒体を前縁5側及び
後縁6側の夫々に案内する前縁側に冷却往路通路10,
11及び後縁側冷却往路通路17〜20と、翼内中間部
分に設け、翼冷却後の冷却媒体を前縁側冷却往路通路1
2及び後縁側冷却往路通路21と立体交差させて翼植込
部4に戻す冷却媒体復路通路とを備えた。動翼の製造方
法は、開口した翼有効部2の冷却媒体復路通路と翼植込
部の冷却媒体復路との中間部分を閉鎖部を残して金型で
作製し、閉鎖部の一側面から機械加工で孔を形成し、こ
の孔から機械加工で翼有効部の冷却媒体復路通路と翼植
込部の冷却媒体復路通路とを連通させた後、孔に蓋を装
着して閉鎖部を塞ぐ方法である。
を低くしたタービン動翼と、同翼内部の冷却往路通路と
冷却後の冷却媒体を翼植込部に案内する復路通路とを立
体交差させる動翼及びその製造方法を提供する。 【解決手段】タービン動翼は、冷却媒体を前縁5側及び
後縁6側の夫々に案内する前縁側に冷却往路通路10,
11及び後縁側冷却往路通路17〜20と、翼内中間部
分に設け、翼冷却後の冷却媒体を前縁側冷却往路通路1
2及び後縁側冷却往路通路21と立体交差させて翼植込
部4に戻す冷却媒体復路通路とを備えた。動翼の製造方
法は、開口した翼有効部2の冷却媒体復路通路と翼植込
部の冷却媒体復路との中間部分を閉鎖部を残して金型で
作製し、閉鎖部の一側面から機械加工で孔を形成し、こ
の孔から機械加工で翼有効部の冷却媒体復路通路と翼植
込部の冷却媒体復路通路とを連通させた後、孔に蓋を装
着して閉鎖部を塞ぐ方法である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、翼内部の冷却通路
構造を閉ループに形成したタービン動翼およびその製造
方法に関する。
構造を閉ループに形成したタービン動翼およびその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近のガスタービンの高温化技術は、目
覚しく、ひところの1100℃から1300℃を経て1
500℃あるいは1700℃に及ぼうとしている。この
ように、高温化が進展する中で、タービン動翼は、従
来、翼材として耐熱性超合金鋼を使用してきたが、その
許容材力が800℃〜900℃であってみれば、遥かに
限界を超えており、このため耐熱性超合金鋼の材力維持
手段として空気による翼内冷却を採用するようになって
きた。
覚しく、ひところの1100℃から1300℃を経て1
500℃あるいは1700℃に及ぼうとしている。この
ように、高温化が進展する中で、タービン動翼は、従
来、翼材として耐熱性超合金鋼を使用してきたが、その
許容材力が800℃〜900℃であってみれば、遥かに
限界を超えており、このため耐熱性超合金鋼の材力維持
手段として空気による翼内冷却を採用するようになって
きた。
【0003】この翼内冷却に使用する空気は、空気圧縮
機から生成された高圧空気の一部を、ガスタービン燃焼
器をバイパスさせて直接、タービン動翼に案内するもの
であり、効果的な冷却ができて高温化対策として適切な
ものであった。
機から生成された高圧空気の一部を、ガスタービン燃焼
器をバイパスさせて直接、タービン動翼に案内するもの
であり、効果的な冷却ができて高温化対策として適切な
ものであった。
【0004】しかし、空気圧縮機から生成される高圧空
気は、本来、ガスタービンの駆動ガスの生成としてガス
タービン燃焼器に供給するものであり、上述のようにガ
スタービンが高温化したからといってタービン動翼に冷
却用として分配してしまうと、その分だけガスタービン
が行う仕事が減り、結局、ヒートバンスから考察する
と、プラント熱効率が設計値より低くなる問題点があっ
た。
気は、本来、ガスタービンの駆動ガスの生成としてガス
タービン燃焼器に供給するものであり、上述のようにガ
スタービンが高温化したからといってタービン動翼に冷
却用として分配してしまうと、その分だけガスタービン
が行う仕事が減り、結局、ヒートバンスから考察する
と、プラント熱効率が設計値より低くなる問題点があっ
た。
【0005】最近、ガスタービンの高温化に充分に対処
でき、しかもプラント熱効率も向上させる翼内冷却技術
として比熱の高い水蒸気または蒸気の性質を利用する、
いわゆる蒸気冷却が、例えば特開平8−319803号
公報として公表され、その商業ベースへの適用の成果が
高い期待をもって見守られている。
でき、しかもプラント熱効率も向上させる翼内冷却技術
として比熱の高い水蒸気または蒸気の性質を利用する、
いわゆる蒸気冷却が、例えば特開平8−319803号
公報として公表され、その商業ベースへの適用の成果が
高い期待をもって見守られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に、翼内を冷却す
る場合の冷却方式には、冷却媒体が空気であれ、あるい
は水蒸気等であれ、翼内冷却後の冷却媒体をタービン駆
動ガスに合流させる、いわゆる開放式冷却と、翼内冷却
後の冷却媒体を回収させる、いわゆる回収式冷却とがあ
る。
る場合の冷却方式には、冷却媒体が空気であれ、あるい
は水蒸気等であれ、翼内冷却後の冷却媒体をタービン駆
動ガスに合流させる、いわゆる開放式冷却と、翼内冷却
後の冷却媒体を回収させる、いわゆる回収式冷却とがあ
る。
【0007】開放式冷却は、翼内冷却後の冷却媒体をタ
ービン駆動ガスに合流させるので冷却しにくい部分、例
えば翼前縁や翼後縁に適用すると有利となるが、タービ
ン駆動ガスの流れを乱すので、翼効率、ひいてはプラン
ト熱効率を低下させる不具合がある。
ービン駆動ガスに合流させるので冷却しにくい部分、例
えば翼前縁や翼後縁に適用すると有利となるが、タービ
ン駆動ガスの流れを乱すので、翼効率、ひいてはプラン
ト熱効率を低下させる不具合がある。
【0008】また、回収式冷却は、翼内冷却後の冷却媒
体の熱エネルギが高くなるので回収後の熱エネルギが有
効に活用でき、プラント熱効率の向上に有利になる反
面、冷却媒体の圧力損失が高くなる不具合がある。
体の熱エネルギが高くなるので回収後の熱エネルギが有
効に活用でき、プラント熱効率の向上に有利になる反
面、冷却媒体の圧力損失が高くなる不具合がある。
【0009】このように、開放式冷却と回収式冷却と
で、ともに一長一短があることを前提に、特開平8−3
19803号公報が回収式冷却を採用するのは、冷却媒
体の圧力損失が高くなることを犠牲にしてでも、プラン
ト熱効率を向上させることにより消費燃料を少なくさせ
ることを優先させたと考えられる。
で、ともに一長一短があることを前提に、特開平8−3
19803号公報が回収式冷却を採用するのは、冷却媒
体の圧力損失が高くなることを犠牲にしてでも、プラン
ト熱効率を向上させることにより消費燃料を少なくさせ
ることを優先させたと考えられる。
【0010】しかし、特開平8−319803号公報に
開示された冷却技術は、冷却媒体である水蒸気を翼植込
部から翼後縁に案内し、ここから半径方向(翼高方向)
に向わせて翼後縁を冷却し、冷却後翼植込部側に反転さ
せる蛇行を数回繰り返し、最終、翼前縁から翼植込部に
戻す、いわゆる単一蛇行冷却通路になっているが、単一
蛇行冷却通路であるが故に冷却媒体の圧力損失がますま
す増加し、設計通りのプラント熱効率が向上するかの一
抹の不安がある。
開示された冷却技術は、冷却媒体である水蒸気を翼植込
部から翼後縁に案内し、ここから半径方向(翼高方向)
に向わせて翼後縁を冷却し、冷却後翼植込部側に反転さ
せる蛇行を数回繰り返し、最終、翼前縁から翼植込部に
戻す、いわゆる単一蛇行冷却通路になっているが、単一
蛇行冷却通路であるが故に冷却媒体の圧力損失がますま
す増加し、設計通りのプラント熱効率が向上するかの一
抹の不安がある。
【0011】また、特開平8−319803号公報で
は、最終の冷却部分が翼前縁になっているが、タービン
駆動ガスの最も高い熱負荷を受ける翼前縁部を、最終の
冷却部分に置くこと自体、蛇行中に圧力損失を増した冷
却媒体で対処できるかの不安がある。
は、最終の冷却部分が翼前縁になっているが、タービン
駆動ガスの最も高い熱負荷を受ける翼前縁部を、最終の
冷却部分に置くこと自体、蛇行中に圧力損失を増した冷
却媒体で対処できるかの不安がある。
【0012】本発明はこのような点を考察してなされた
もので、翼内を冷却する際、冷却媒体を翼前縁および翼
後縁のそれぞれに同時に案内し、翼内冷却後の冷却媒体
を翼内中間部から回収させることにより冷却媒体の圧力
損失の増加を抑制すると共に、翼前縁の高熱負荷にも充
分に対処させるタービン動翼を提供することを目的とす
る。
もので、翼内を冷却する際、冷却媒体を翼前縁および翼
後縁のそれぞれに同時に案内し、翼内冷却後の冷却媒体
を翼内中間部から回収させることにより冷却媒体の圧力
損失の増加を抑制すると共に、翼前縁の高熱負荷にも充
分に対処させるタービン動翼を提供することを目的とす
る。
【0013】また、本発明の他の目的は、翼内を冷却す
る際、冷却媒体を翼前縁および翼後縁のそれぞれを同時
に案内する冷却往路通路と、翼内冷却後の冷却媒体を翼
内中間部から回収させる冷却復路通路とを容易に作製す
ることのできるタービン動翼の製造方法を提供すること
にある。
る際、冷却媒体を翼前縁および翼後縁のそれぞれを同時
に案内する冷却往路通路と、翼内冷却後の冷却媒体を翼
内中間部から回収させる冷却復路通路とを容易に作製す
ることのできるタービン動翼の製造方法を提供すること
にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明のタービン動翼
は、上記目的を達成するために、請求項1に記載したよ
うに、翼内部を中空にして翼冷却通路を形成し、翼植込
部から供給された冷却媒体で翼内部を冷却するタービン
動翼において、上記翼植込部から供給された冷却媒体
を、前縁側および後縁側のそれぞれに案内する前縁側冷
却往路通路および後縁側冷却往路通路と、翼内中間部分
に設けられ、翼冷却後の冷却媒体を上記前縁側冷却往路
通路および後縁側冷却往路通路と立体交差させて上記翼
植込部に戻す冷却媒体復路通路とを備えたものである。
は、上記目的を達成するために、請求項1に記載したよ
うに、翼内部を中空にして翼冷却通路を形成し、翼植込
部から供給された冷却媒体で翼内部を冷却するタービン
動翼において、上記翼植込部から供給された冷却媒体
を、前縁側および後縁側のそれぞれに案内する前縁側冷
却往路通路および後縁側冷却往路通路と、翼内中間部分
に設けられ、翼冷却後の冷却媒体を上記前縁側冷却往路
通路および後縁側冷却往路通路と立体交差させて上記翼
植込部に戻す冷却媒体復路通路とを備えたものである。
【0015】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項2に記載したように、前縁側冷却往
路通路は、前縁冷却往路通路と前縁側翼中間冷却往路通
路とに別個独立区分けして構成したものである。
するために、請求項2に記載したように、前縁側冷却往
路通路は、前縁冷却往路通路と前縁側翼中間冷却往路通
路とに別個独立区分けして構成したものである。
【0016】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項3に記載したように、前縁冷却往路
通路と前縁側翼中間冷却往路通路とは、翼ルート部から
翼チップ部に延び、かつ翼チップ側で円弧状に折り曲げ
られた仕切り壁で区分けされ、上記前縁冷却往路通路を
翼中間部に形成する前縁側翼中間冷却復路通路に連通さ
せる一方、上記前縁側翼中間冷却往路通路を上記翼ルー
ト部および翼チップ部間を蛇行させながら上記前縁側翼
中間冷却復路通路に連通させる構成にしたものである。
するために、請求項3に記載したように、前縁冷却往路
通路と前縁側翼中間冷却往路通路とは、翼ルート部から
翼チップ部に延び、かつ翼チップ側で円弧状に折り曲げ
られた仕切り壁で区分けされ、上記前縁冷却往路通路を
翼中間部に形成する前縁側翼中間冷却復路通路に連通さ
せる一方、上記前縁側翼中間冷却往路通路を上記翼ルー
ト部および翼チップ部間を蛇行させながら上記前縁側翼
中間冷却復路通路に連通させる構成にしたものである。
【0017】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項4に記載したように、前縁冷却往路
通路、前縁側翼中間冷却往路通路および前縁側翼中間冷
却復路通路は、翼ルート部から翼チップ部に向って階層
的に乱流促進体を備えたものである。
するために、請求項4に記載したように、前縁冷却往路
通路、前縁側翼中間冷却往路通路および前縁側翼中間冷
却復路通路は、翼ルート部から翼チップ部に向って階層
的に乱流促進体を備えたものである。
【0018】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項5に記載したように、乱流促進体
は、突形状およびピンフィンのいずれかを選択したこと
を特徴とするものである。
するために、請求項5に記載したように、乱流促進体
は、突形状およびピンフィンのいずれかを選択したこと
を特徴とするものである。
【0019】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項6に記載したように、前縁側の翼チ
ップ部と円弧状に折り曲げられた仕切壁との間には、乱
流促進体を備えたものである。
するために、請求項6に記載したように、前縁側の翼チ
ップ部と円弧状に折り曲げられた仕切壁との間には、乱
流促進体を備えたものである。
【0020】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項7に記載したように、後縁側冷却往
路通路は、後縁冷却往路通路と、後縁側翼中間第1冷却
往路通路と、後縁側翼中間第2冷却往路通路と、後縁側
翼中間第3冷却往路通路とに別個に区分けして構成した
ものである。
するために、請求項7に記載したように、後縁側冷却往
路通路は、後縁冷却往路通路と、後縁側翼中間第1冷却
往路通路と、後縁側翼中間第2冷却往路通路と、後縁側
翼中間第3冷却往路通路とに別個に区分けして構成した
ものである。
【0021】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項8に記載したように、後縁冷却往路
通路、後縁側翼中間第1冷却往路通路、後縁側翼中間第
2冷却往路通路、後縁側翼中間第3冷却往路通路は、後
縁および後縁側翼中間を冷却する冷却媒体を、翼ルート
部から翼チップ部に向って流れるように単一冷却往路通
路に形成する一方、上記各冷却往路通路を通過した冷却
媒体を上記翼チップ部側で合流させて翼植込部に設けた
冷却媒体復路通路に案内する後縁側翼中間冷却復路通路
を備えたものである。
するために、請求項8に記載したように、後縁冷却往路
通路、後縁側翼中間第1冷却往路通路、後縁側翼中間第
2冷却往路通路、後縁側翼中間第3冷却往路通路は、後
縁および後縁側翼中間を冷却する冷却媒体を、翼ルート
部から翼チップ部に向って流れるように単一冷却往路通
路に形成する一方、上記各冷却往路通路を通過した冷却
媒体を上記翼チップ部側で合流させて翼植込部に設けた
冷却媒体復路通路に案内する後縁側翼中間冷却復路通路
を備えたものである。
【0022】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項9に記載したように、後縁冷却往路
通路は、翼ルート部から翼チップ部に向って平坦状に形
成したものである。
するために、請求項9に記載したように、後縁冷却往路
通路は、翼ルート部から翼チップ部に向って平坦状に形
成したものである。
【0023】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項10に記載したように、後縁側翼中
間第1冷却往路通路、後縁側翼中間第2冷却往路通路、
後縁側翼中間第3冷却往路通路、後縁側翼中間冷却復路
通路は、翼ルート部から翼チップ部に向って階層的に乱
流促進体を備えたものである。
するために、請求項10に記載したように、後縁側翼中
間第1冷却往路通路、後縁側翼中間第2冷却往路通路、
後縁側翼中間第3冷却往路通路、後縁側翼中間冷却復路
通路は、翼ルート部から翼チップ部に向って階層的に乱
流促進体を備えたものである。
【0024】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項11に記載したように、後縁冷却往
路通路、後縁側翼中間第1冷却往路通路、後縁側翼中間
第2冷却往路通路を区分けする仕切壁は、翼ルート部か
ら翼チップ部に向う途中に開口部を形成したものであ
る。
するために、請求項11に記載したように、後縁冷却往
路通路、後縁側翼中間第1冷却往路通路、後縁側翼中間
第2冷却往路通路を区分けする仕切壁は、翼ルート部か
ら翼チップ部に向う途中に開口部を形成したものであ
る。
【0025】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項12に記載したように、後縁冷却往
路通路と後縁側翼中間第1冷却往路通路とを区分けする
仕切壁の開口部の開口面積は、後縁冷却往路通路の全通
路面積の5倍以下に設定したことを特徴とするものであ
る。
するために、請求項12に記載したように、後縁冷却往
路通路と後縁側翼中間第1冷却往路通路とを区分けする
仕切壁の開口部の開口面積は、後縁冷却往路通路の全通
路面積の5倍以下に設定したことを特徴とするものであ
る。
【0026】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項13に記載したように、後縁冷却往
路通路、後縁側翼中間第1冷却往路通路、後縁側翼中間
第2冷却往路通路、後縁側翼中間第3冷却往路通路のそ
れぞれを通過した冷却媒体を合流させて後縁側翼中間冷
却復路通路に案内させる仕切壁は絞り開口部を形成した
ものである。
するために、請求項13に記載したように、後縁冷却往
路通路、後縁側翼中間第1冷却往路通路、後縁側翼中間
第2冷却往路通路、後縁側翼中間第3冷却往路通路のそ
れぞれを通過した冷却媒体を合流させて後縁側翼中間冷
却復路通路に案内させる仕切壁は絞り開口部を形成した
ものである。
【0027】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項14に記載したように、仕切壁と後
縁側の翼チップ部との間には、案内ガイドを備えたもの
である。
するために、請求項14に記載したように、仕切壁と後
縁側の翼チップ部との間には、案内ガイドを備えたもの
である。
【0028】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項15に記載したように、仕切壁と後
縁側の翼チップ部との間には、翼ルート部側に向って乱
流促進体を備えるとともに、後縁側の腹側および背側に
も乱流促進体を備え、上記翼チップ部の乱流促進体の高
さをH2 とし、上記腹側および背側の乱流促進体の高さ
をH2 とするとき、2H1 >H2 の関係を満すことを特
徴とするものである。
するために、請求項15に記載したように、仕切壁と後
縁側の翼チップ部との間には、翼ルート部側に向って乱
流促進体を備えるとともに、後縁側の腹側および背側に
も乱流促進体を備え、上記翼チップ部の乱流促進体の高
さをH2 とし、上記腹側および背側の乱流促進体の高さ
をH2 とするとき、2H1 >H2 の関係を満すことを特
徴とするものである。
【0029】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項16に記載したように、円弧状に折
り曲げられた仕切壁と前縁側の翼チップ部との間に設け
た乱流促進体は、前縁側翼中間冷却復路通路側に向わせ
る方向に傾斜させるとともに、仕切壁と後縁側の翼チッ
プ部との間に設けた乱流促進体は、後縁側翼中間冷却復
路通路側に向わせる方向に傾斜させたものである。
するために、請求項16に記載したように、円弧状に折
り曲げられた仕切壁と前縁側の翼チップ部との間に設け
た乱流促進体は、前縁側翼中間冷却復路通路側に向わせ
る方向に傾斜させるとともに、仕切壁と後縁側の翼チッ
プ部との間に設けた乱流促進体は、後縁側翼中間冷却復
路通路側に向わせる方向に傾斜させたものである。
【0030】本発明のタービン動翼は、上記目的を達成
するために、請求項17に記載したように、仕切壁に臨
む後縁側の翼チップ部は、吹出口を備えたものである。
するために、請求項17に記載したように、仕切壁に臨
む後縁側の翼チップ部は、吹出口を備えたものである。
【0031】本発明のタービン動翼の製造方法は、上記
目的を達成するために、請求項18に記載したように、
二手に分けられた前縁側および後縁側の冷却往路通路
と、翼中間部で二手に分けられた前縁側および後縁側の
冷却復路通路を1つにまとめた冷却媒体復路通路とをシ
ャンク部で立体交差させて作製するにあたり、開口させ
ておいた翼有効部の冷却媒体復路通路と翼植込部の冷却
媒体復路との中間部分を閉鎖部を残して金型で作製し、
続いて閉鎖部の一側面から機械加工で孔を形成し、この
孔から機械加工で上記翼有効部の冷却媒体復路通路と上
記翼植込部の冷却媒体復路通路とを連通させた後、上記
孔に蓋を装着して上記閉鎖部を塞ぐ方法である。
目的を達成するために、請求項18に記載したように、
二手に分けられた前縁側および後縁側の冷却往路通路
と、翼中間部で二手に分けられた前縁側および後縁側の
冷却復路通路を1つにまとめた冷却媒体復路通路とをシ
ャンク部で立体交差させて作製するにあたり、開口させ
ておいた翼有効部の冷却媒体復路通路と翼植込部の冷却
媒体復路との中間部分を閉鎖部を残して金型で作製し、
続いて閉鎖部の一側面から機械加工で孔を形成し、この
孔から機械加工で上記翼有効部の冷却媒体復路通路と上
記翼植込部の冷却媒体復路通路とを連通させた後、上記
孔に蓋を装着して上記閉鎖部を塞ぐ方法である。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るタービン動翼
およびその製造方法の一実施の形態を添付図面を参照し
て説明する。
およびその製造方法の一実施の形態を添付図面を参照し
て説明する。
【0033】図1は、本発明に係るタービン動翼の一実
施の形態を示す一部断面概略図である。
施の形態を示す一部断面概略図である。
【0034】タービン動翼1は翼有効部2、シャンク部
3、翼植込部4を連続一体に備えた構成になっている。
3、翼植込部4を連続一体に備えた構成になっている。
【0035】タービン動翼1は、その内部を中空状に形
成し、冷却媒体CSが翼植込部4から案内され、シャン
ク部3を通過する際、二手に分れ、一方を翼有効部2の
前縁5に、残りを翼有効部2の後縁6にそれぞれ分流さ
せるようになっている。
成し、冷却媒体CSが翼植込部4から案内され、シャン
ク部3を通過する際、二手に分れ、一方を翼有効部2の
前縁5に、残りを翼有効部2の後縁6にそれぞれ分流さ
せるようになっている。
【0036】翼有効部2の前縁5は、翼ルート部7から
翼チップ部8に向って半径方向(翼高方向)に延びる前
縁冷却往路10と前縁側翼中間冷却往路通路11とに区
分けする仕切壁(リブ)9を備えている。
翼チップ部8に向って半径方向(翼高方向)に延びる前
縁冷却往路10と前縁側翼中間冷却往路通路11とに区
分けする仕切壁(リブ)9を備えている。
【0037】この仕切壁9は、翼チップ部8の近辺で円
弧状に折り曲げられ、前縁側翼中間冷却復路通路12ま
で延長させる一方、図2に示すように腹側13から背側
14に向って延びている。
弧状に折り曲げられ、前縁側翼中間冷却復路通路12ま
で延長させる一方、図2に示すように腹側13から背側
14に向って延びている。
【0038】一方、仕切壁9により区分けされた前縁冷
却往路通路10には、図1に示すように、ルート部7か
ら前縁側翼中間冷却復路通路12に亘って冷却媒体CS
の流れに沿って突状の乱流促進体15aが設けられてお
り、突状の乱流促進体15aにより冷却媒体CSの流れ
に強制的に乱れを与え、その熱伝達係数を高めてタービ
ン駆動ガスGの熱負荷に充分に対処できるよう図られて
いる。
却往路通路10には、図1に示すように、ルート部7か
ら前縁側翼中間冷却復路通路12に亘って冷却媒体CS
の流れに沿って突状の乱流促進体15aが設けられてお
り、突状の乱流促進体15aにより冷却媒体CSの流れ
に強制的に乱れを与え、その熱伝達係数を高めてタービ
ン駆動ガスGの熱負荷に充分に対処できるよう図られて
いる。
【0039】また、前縁側翼中間冷却往路通路11は、
翼チップ部8の近辺で向きを180°反転して翼ルート
部7に向って延び、さらに翼ルート部7から再び向きを
180°反転し半径方向に延びて蛇行状に形成し、前縁
側翼中間冷却往路通路12に連通する構成になってい
る。
翼チップ部8の近辺で向きを180°反転して翼ルート
部7に向って延び、さらに翼ルート部7から再び向きを
180°反転し半径方向に延びて蛇行状に形成し、前縁
側翼中間冷却往路通路12に連通する構成になってい
る。
【0040】また、前縁側翼中間冷却往路通路11およ
び前縁側翼中間冷却復路通路12は、その横断方向に沿
い、かつ半径方向に向って階層的に突状の乱流促進体1
5bを設け、乱流促進体15bを、図2に示すように、
各冷却通路11の全周壁に沿って形成している。
び前縁側翼中間冷却復路通路12は、その横断方向に沿
い、かつ半径方向に向って階層的に突状の乱流促進体1
5bを設け、乱流促進体15bを、図2に示すように、
各冷却通路11の全周壁に沿って形成している。
【0041】他方、翼有効部2の後縁6は、翼ルート部
7から翼チップ部8の半径方向に向って延びる複数の仕
切壁16により区分けされた後縁冷却往路通路17、後
縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側翼中間第2冷
却往路通路19、後縁側翼中間第3冷却往路通路20、
後縁側翼中間冷却復路通路21をそれぞれ備える構成に
なっている。
7から翼チップ部8の半径方向に向って延びる複数の仕
切壁16により区分けされた後縁冷却往路通路17、後
縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側翼中間第2冷
却往路通路19、後縁側翼中間第3冷却往路通路20、
後縁側翼中間冷却復路通路21をそれぞれ備える構成に
なっている。
【0042】後縁冷却往路通路17は、平坦状に形成す
る一方、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側翼
中間第2冷却往路通路19、後縁側翼中間第3冷却往路
通路20および後縁側翼中間冷却復路通路21のそれぞ
れは、その横断方向に沿い、かつ半径方向に向って階層
的に突状の乱流促進体22を備え、特に、後縁側翼中間
第2冷却往路通路19および後縁側翼中間第3冷却往路
通路20に備えた乱流促進体22を、図2に示すよう
に、全周壁に沿って形成している。
る一方、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側翼
中間第2冷却往路通路19、後縁側翼中間第3冷却往路
通路20および後縁側翼中間冷却復路通路21のそれぞ
れは、その横断方向に沿い、かつ半径方向に向って階層
的に突状の乱流促進体22を備え、特に、後縁側翼中間
第2冷却往路通路19および後縁側翼中間第3冷却往路
通路20に備えた乱流促進体22を、図2に示すよう
に、全周壁に沿って形成している。
【0043】また、各冷却往復路通路17〜21のそれ
ぞれを区分けする仕切壁16は、図2に示すように、腹
側13から背側14まで延びるように形成するととも
に、各冷却往復路通路17〜21のうち、後縁冷却往路
通路17、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側
翼中間第2冷却往路通路19を区分けする仕切壁16
は、図1に示すように、半径方向に向って複数の開口部
23を形成し、冷却媒体CSの一方の冷却往路通路から
隣りの他方の冷却往路通路へ流すことにより互いの圧力
損失の均衡を図っている。特に、後縁冷却往路通路17
と後縁側翼中間第1冷却往路通路18とを区分けする仕
切壁16の開口部23の開口面積は、大きくすると、後
縁側翼中間第1冷却往路通路18の流れの遅い冷却媒体
CSの影響を受けて圧力損失が増加するので、後縁冷却
往路通路の全通路面積の5倍以下に設定されている。
ぞれを区分けする仕切壁16は、図2に示すように、腹
側13から背側14まで延びるように形成するととも
に、各冷却往復路通路17〜21のうち、後縁冷却往路
通路17、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側
翼中間第2冷却往路通路19を区分けする仕切壁16
は、図1に示すように、半径方向に向って複数の開口部
23を形成し、冷却媒体CSの一方の冷却往路通路から
隣りの他方の冷却往路通路へ流すことにより互いの圧力
損失の均衡を図っている。特に、後縁冷却往路通路17
と後縁側翼中間第1冷却往路通路18とを区分けする仕
切壁16の開口部23の開口面積は、大きくすると、後
縁側翼中間第1冷却往路通路18の流れの遅い冷却媒体
CSの影響を受けて圧力損失が増加するので、後縁冷却
往路通路の全通路面積の5倍以下に設定されている。
【0044】また、後縁冷却往路通路17と後縁側翼中
間第1冷却往路通路18とを区分けする仕切壁16の翼
チップ部側は、図3に示すように、円弧状に折り曲げて
後縁側翼中間第3冷却往路通路20の出口まで延ばすと
ともに、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側翼
中間第2冷却往路通路19および後縁側翼中間第3冷却
往路通路20からの冷却媒体CSを一個所に集めて後縁
側翼中間冷却復路通路21に案内する絞り開口部24を
備えている。この絞り開口部24は、後縁冷却往路通路
17を流れる冷却媒体CSの圧力損失が高く、このため
後縁側翼中間各冷却往路通路18〜20を流れる冷却媒
体CSの流れが悪くなると、後縁冷却往路通路17の冷
却媒体CSの流れも悪くなるので、後縁側翼中間各冷却
往路通路18〜20の冷却媒体CSに増速流を与えて、
後縁冷却往路通路17の冷却媒体CSを誘引させるよう
になっている。
間第1冷却往路通路18とを区分けする仕切壁16の翼
チップ部側は、図3に示すように、円弧状に折り曲げて
後縁側翼中間第3冷却往路通路20の出口まで延ばすと
ともに、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側翼
中間第2冷却往路通路19および後縁側翼中間第3冷却
往路通路20からの冷却媒体CSを一個所に集めて後縁
側翼中間冷却復路通路21に案内する絞り開口部24を
備えている。この絞り開口部24は、後縁冷却往路通路
17を流れる冷却媒体CSの圧力損失が高く、このため
後縁側翼中間各冷却往路通路18〜20を流れる冷却媒
体CSの流れが悪くなると、後縁冷却往路通路17の冷
却媒体CSの流れも悪くなるので、後縁側翼中間各冷却
往路通路18〜20の冷却媒体CSに増速流を与えて、
後縁冷却往路通路17の冷却媒体CSを誘引させるよう
になっている。
【0045】また、各冷却往路通路17〜20をそれぞ
れ区分けする仕切壁16と翼チップ部8との間には、図
3に示すように、各冷却往路通路17〜20からの冷却
媒体CSを後縁側翼中間冷却復路通路21に良好に案内
する案内ガイド26と、後縁冷却往路通路17の冷却媒
体CSの流れが万一悪くなったとき、あるいはその冷却
媒体CSに塵埃を含んでいるとき、その流れを良好に
し、かつその塵埃を翼外に流出させる吹出口27と、冷
却媒体CSの流れに乱れを強制的に与えて熱伝達係数を
高める複数の突状の乱流促進体25とが設けられてい
る。なお、複数の突状の乱流促進体25は、ピンフィン
であってもよい。
れ区分けする仕切壁16と翼チップ部8との間には、図
3に示すように、各冷却往路通路17〜20からの冷却
媒体CSを後縁側翼中間冷却復路通路21に良好に案内
する案内ガイド26と、後縁冷却往路通路17の冷却媒
体CSの流れが万一悪くなったとき、あるいはその冷却
媒体CSに塵埃を含んでいるとき、その流れを良好に
し、かつその塵埃を翼外に流出させる吹出口27と、冷
却媒体CSの流れに乱れを強制的に与えて熱伝達係数を
高める複数の突状の乱流促進体25とが設けられてい
る。なお、複数の突状の乱流促進体25は、ピンフィン
であってもよい。
【0046】複数の突状の乱流促進体25は、仕切壁1
6および案内ガイド26に向って直ぐ延び、かつ図2に
示すように、腹側13および背側14の周壁の半径方向
に沿って設けている。翼チップ部8と仕切壁16等との
間に設けた乱流促進体25aと、腹側13および背側1
4の周壁に設けた乱流促進体25bとは、図4に示すよ
うに、乱流促進体25aの高さをH1 とし、乱流促進体
25bの高さをH2 とするとき、その関係を2H1 >H
2 に設定している。この関係は、翼チップ部8側の乱流
促進体25aがそのピッチを大きくして冷却媒体CSの
塵埃を集まりにくくしており、また腹側13および背側
14側の乱流促進体25bがそのピッチを相対的に小さ
くして冷却媒体CSの圧力損失を低く抑えることに基づ
く。
6および案内ガイド26に向って直ぐ延び、かつ図2に
示すように、腹側13および背側14の周壁の半径方向
に沿って設けている。翼チップ部8と仕切壁16等との
間に設けた乱流促進体25aと、腹側13および背側1
4の周壁に設けた乱流促進体25bとは、図4に示すよ
うに、乱流促進体25aの高さをH1 とし、乱流促進体
25bの高さをH2 とするとき、その関係を2H1 >H
2 に設定している。この関係は、翼チップ部8側の乱流
促進体25aがそのピッチを大きくして冷却媒体CSの
塵埃を集まりにくくしており、また腹側13および背側
14側の乱流促進体25bがそのピッチを相対的に小さ
くして冷却媒体CSの圧力損失を低く抑えることに基づ
く。
【0047】図5は、前縁5側の翼チップ部8に設けた
乱流促進体15aと後縁6側の翼チップ部8に設けた乱
流促進体25とをそれぞれ示す変形例である。
乱流促進体15aと後縁6側の翼チップ部8に設けた乱
流促進体25とをそれぞれ示す変形例である。
【0048】この変形例は、前縁5側の乱流促進体15
aを前縁側翼中間冷却復路通路12側に向って傾斜させ
るとともに、後縁6側の乱流促進体25を後縁側翼中間
冷却復路通路21側に向って傾斜させたものである。
aを前縁側翼中間冷却復路通路12側に向って傾斜させ
るとともに、後縁6側の乱流促進体25を後縁側翼中間
冷却復路通路21側に向って傾斜させたものである。
【0049】前縁冷却往路通路10から翼チップ部8に
案内された冷却媒体CSおよび後縁冷却往路通路17か
ら翼チップ部8に案内された冷却媒体CSのそれぞれ
は、一部が前縁5側の乱流促進体15aおよび後縁6側
の乱流促進体25のそれぞれに沿って流れ、図4に示す
ように一対の対称渦が生成される。また、前縁5側の翼
チップ部8および後縁6側の翼チップ部8のそれぞれに
沿って流れる冷却媒体CSは、ともに遠心場で浮力が発
生し、その浮力により翼チップ部8から遠ざかる方向に
ベクトルが発生する。このため、上述の対称渦に、浮力
によるベクトルが加わって、冷却媒体CSは翼チップ部
8の遠心場で強い渦(二次流れ)が発生し、この渦の擾
乱により熱伝達係数が著しく増す。
案内された冷却媒体CSおよび後縁冷却往路通路17か
ら翼チップ部8に案内された冷却媒体CSのそれぞれ
は、一部が前縁5側の乱流促進体15aおよび後縁6側
の乱流促進体25のそれぞれに沿って流れ、図4に示す
ように一対の対称渦が生成される。また、前縁5側の翼
チップ部8および後縁6側の翼チップ部8のそれぞれに
沿って流れる冷却媒体CSは、ともに遠心場で浮力が発
生し、その浮力により翼チップ部8から遠ざかる方向に
ベクトルが発生する。このため、上述の対称渦に、浮力
によるベクトルが加わって、冷却媒体CSは翼チップ部
8の遠心場で強い渦(二次流れ)が発生し、この渦の擾
乱により熱伝達係数が著しく増す。
【0050】したがって、本実施形態では、強い渦の発
生により翼チップ部8をより一層高く冷却させることが
できる。
生により翼チップ部8をより一層高く冷却させることが
できる。
【0051】ところで、本実施形態に係るタービン動翼
1は、図6に示すように、翼植込部4からの冷却媒体C
Sをシャンク部3で前縁側冷却媒体案内往路通路28と
後縁側冷却媒体案内往路通路29との二手に形成し、前
縁側冷却媒体案内往路通路28および後縁側冷却媒体案
内往路通路29のそれぞれから、前縁冷却往路通路1
0、前側翼中間冷却往路通路11、後縁冷却往路通路1
7、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側翼中間
第2冷却往路通路19、後縁側翼中間第3冷却往路通路
20のそれぞれに案内された冷却媒体CSで翼内を冷却
し、冷却後、前縁側翼中間冷却復路通路12および後縁
側翼中間冷却復路通路21からの冷却媒体CSを合流さ
せ、合流後の冷却媒体CSを冷却媒体復路通路30を介
して他の構成機器に供給しているが、前縁側冷却媒体案
内往路通路28および後縁側冷却媒体往路通路29と冷
却媒体復路通路30とを立体交差させるにあたり、次の
工程を経て作製されている。
1は、図6に示すように、翼植込部4からの冷却媒体C
Sをシャンク部3で前縁側冷却媒体案内往路通路28と
後縁側冷却媒体案内往路通路29との二手に形成し、前
縁側冷却媒体案内往路通路28および後縁側冷却媒体案
内往路通路29のそれぞれから、前縁冷却往路通路1
0、前側翼中間冷却往路通路11、後縁冷却往路通路1
7、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側翼中間
第2冷却往路通路19、後縁側翼中間第3冷却往路通路
20のそれぞれに案内された冷却媒体CSで翼内を冷却
し、冷却後、前縁側翼中間冷却復路通路12および後縁
側翼中間冷却復路通路21からの冷却媒体CSを合流さ
せ、合流後の冷却媒体CSを冷却媒体復路通路30を介
して他の構成機器に供給しているが、前縁側冷却媒体案
内往路通路28および後縁側冷却媒体往路通路29と冷
却媒体復路通路30とを立体交差させるにあたり、次の
工程を経て作製されている。
【0052】前縁側冷却媒体案内往路通路28および後
縁側冷却媒体案内往路通路29と冷却媒体復路通路30
とを立体交差させて鋳造法により作製する場合、各通路
28,29,30はセラミックコアで形成されるが、冷
却媒体復路通路30が半径方向(翼高方向)に長く延び
ているため、半割れ状の金型を互いに突き合せて溶湯を
注入することができない。このため、本実施形態では、
図7に示すように、翼有効部2の冷却媒体復路通路30
と翼植込部4の冷却媒体復路通路30との中間部分に、
図示の破線で示すように、閉鎖部31を残して金型で作
製する。この閉鎖部31には、続いて図8に示すよう
に、その側面から孔32を穿設する機械加工が行われ、
翼有効部2の冷却媒体復路通路30と翼植込部4の冷却
媒体復路通路30とを互いに連通させ、最後に残った孔
32に蓋33を装着して閉鎖部31を塞ぎ、一条の連続
した冷却媒体復路通路30を形成する。
縁側冷却媒体案内往路通路29と冷却媒体復路通路30
とを立体交差させて鋳造法により作製する場合、各通路
28,29,30はセラミックコアで形成されるが、冷
却媒体復路通路30が半径方向(翼高方向)に長く延び
ているため、半割れ状の金型を互いに突き合せて溶湯を
注入することができない。このため、本実施形態では、
図7に示すように、翼有効部2の冷却媒体復路通路30
と翼植込部4の冷却媒体復路通路30との中間部分に、
図示の破線で示すように、閉鎖部31を残して金型で作
製する。この閉鎖部31には、続いて図8に示すよう
に、その側面から孔32を穿設する機械加工が行われ、
翼有効部2の冷却媒体復路通路30と翼植込部4の冷却
媒体復路通路30とを互いに連通させ、最後に残った孔
32に蓋33を装着して閉鎖部31を塞ぎ、一条の連続
した冷却媒体復路通路30を形成する。
【0053】次に、本実施形態に係るタービン動翼1の
運転時の作用を説明する。
運転時の作用を説明する。
【0054】タービン動翼1は、運転時、翼植込部4か
ら案内される冷却媒体CS、例えば水蒸気により冷却さ
れる。翼植込部4に案内された冷却媒体CSは、図6に
示すようにシャンク部3で二手に分かれ、一方を前縁側
冷却媒体案内往路通路28を介して前縁冷却往路通路1
0および前縁側翼中間冷却往路通路11に、また他方を
後縁側冷却媒体案内往路通路29を介して後縁冷却往路
通路17、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側
翼中間第2冷却往路通路19、後縁側翼中間第3冷却往
路通路20のそれぞれに供給される。
ら案内される冷却媒体CS、例えば水蒸気により冷却さ
れる。翼植込部4に案内された冷却媒体CSは、図6に
示すようにシャンク部3で二手に分かれ、一方を前縁側
冷却媒体案内往路通路28を介して前縁冷却往路通路1
0および前縁側翼中間冷却往路通路11に、また他方を
後縁側冷却媒体案内往路通路29を介して後縁冷却往路
通路17、後縁側翼中間第1冷却往路通路18、後縁側
翼中間第2冷却往路通路19、後縁側翼中間第3冷却往
路通路20のそれぞれに供給される。
【0055】前縁冷却往路通路10に供給された冷却媒
体CSは、図1に示すように、その流速を速くし、かつ
乱流促進体15aによりその流れを乱しながら前縁5を
対流冷却した後、仕切壁9によりその流れが折り曲げら
れ、翼チップ部8でも乱流促進体15aにより流れが乱
されて翼チップ部8を冷却し、図2に示すように、最短
距離の下で前縁側翼中間冷却復路通路12に案内され
る。
体CSは、図1に示すように、その流速を速くし、かつ
乱流促進体15aによりその流れを乱しながら前縁5を
対流冷却した後、仕切壁9によりその流れが折り曲げら
れ、翼チップ部8でも乱流促進体15aにより流れが乱
されて翼チップ部8を冷却し、図2に示すように、最短
距離の下で前縁側翼中間冷却復路通路12に案内され
る。
【0056】また、前縁側翼中間冷却往路通路11に供
給された冷却媒体CSは、乱流促進体15bにより流れ
が乱されて翼中間部の対流冷却を行い、翼チップ部8で
180°反転して翼ルート部7に向い、ここでも翼中間
部の対流冷却を行い、さらに蛇行を繰り返しながら最終
的に前縁側翼中間冷却復路通路12に案内される。
給された冷却媒体CSは、乱流促進体15bにより流れ
が乱されて翼中間部の対流冷却を行い、翼チップ部8で
180°反転して翼ルート部7に向い、ここでも翼中間
部の対流冷却を行い、さらに蛇行を繰り返しながら最終
的に前縁側翼中間冷却復路通路12に案内される。
【0057】前縁冷却往路通路10および前縁側翼中間
冷却往路通路11のそれぞれから供給され、前縁側翼中
間冷却往路通路12で合流した冷却媒体CSは、いずれ
か一方の高温化した冷却媒体が残りの低い温度の冷却媒
体により低い温度で下げられて冷却能力を回復し、さら
に乱流促進体15bにより流れを乱されて熱伝達係数を
高め、翼中間部の対流冷却を行った後、翼植込部4の冷
却媒体復路通路30に戻される。
冷却往路通路11のそれぞれから供給され、前縁側翼中
間冷却往路通路12で合流した冷却媒体CSは、いずれ
か一方の高温化した冷却媒体が残りの低い温度の冷却媒
体により低い温度で下げられて冷却能力を回復し、さら
に乱流促進体15bにより流れを乱されて熱伝達係数を
高め、翼中間部の対流冷却を行った後、翼植込部4の冷
却媒体復路通路30に戻される。
【0058】このように、本実施形態では、前縁冷却往
路通路10と前縁側翼中間冷却往路通路11とを別個独
立に設けて前縁5と前縁側翼中間部とを別々に対流冷却
を行なわせているので、特開平8−319803号公報
で公表された単一蛇行冷却通路に較べ冷却媒体CSの圧
力損失を低く抑制することができる。特に、本実施形態
では、冷却媒体の圧力損失が高くなる前縁冷却往路通路
10から前縁側翼中間冷却復路通路12までの延べ長さ
を短くしているので、従来に較べ冷却媒体CSの圧力損
失を大幅に低くすることができる。
路通路10と前縁側翼中間冷却往路通路11とを別個独
立に設けて前縁5と前縁側翼中間部とを別々に対流冷却
を行なわせているので、特開平8−319803号公報
で公表された単一蛇行冷却通路に較べ冷却媒体CSの圧
力損失を低く抑制することができる。特に、本実施形態
では、冷却媒体の圧力損失が高くなる前縁冷却往路通路
10から前縁側翼中間冷却復路通路12までの延べ長さ
を短くしているので、従来に較べ冷却媒体CSの圧力損
失を大幅に低くすることができる。
【0059】一方、後縁冷却往路通路17、後縁側翼中
間第1冷却往路通路18、後縁側翼中間第2冷却往路通
路29、後縁側翼中間第3冷却往路通路20のそれぞれ
に供給された冷却媒体CSは、図1に示すように、後縁
冷却往路通路17を通過する際、平坦状の狭い通路にな
っているので、多量に、かつ高速流で流れる。
間第1冷却往路通路18、後縁側翼中間第2冷却往路通
路29、後縁側翼中間第3冷却往路通路20のそれぞれ
に供給された冷却媒体CSは、図1に示すように、後縁
冷却往路通路17を通過する際、平坦状の狭い通路にな
っているので、多量に、かつ高速流で流れる。
【0060】したがって、本実施形態では、翼外面の熱
伝達率が比較的高い割合には翼の厚みが薄いために大き
な冷却通路面積を確保できない後縁6であっても、冷却
媒体CSの温度を上昇させることなく、容易かつ充分に
冷却することができる。
伝達率が比較的高い割合には翼の厚みが薄いために大き
な冷却通路面積を確保できない後縁6であっても、冷却
媒体CSの温度を上昇させることなく、容易かつ充分に
冷却することができる。
【0061】後縁6を冷却した冷却媒体CSは、案内ガ
イド26を経て翼チップ部8に供給され、ここで乱流促
進体25により流れを乱されて熱伝達係数を高め、翼チ
ップ部8を冷却した後、図2に示すように、後縁側翼中
間冷却復路通路21に案内される。
イド26を経て翼チップ部8に供給され、ここで乱流促
進体25により流れを乱されて熱伝達係数を高め、翼チ
ップ部8を冷却した後、図2に示すように、後縁側翼中
間冷却復路通路21に案内される。
【0062】また、後縁側翼中間第1冷却往路通路1
8、後縁側翼中間第2冷却往路通路29、後縁側翼中間
第3冷却往路通路20のそれぞれに供給された冷却媒体
CSは、図1に示すように、乱流促進体22により流れ
を乱され、その乱れを一方の冷却通路の開口部23から
隣りの他方の冷却通路に自由に移動させてより一層の熱
伝達係数を高くして後縁側翼中間部を対流冷却させた
後、翼チップ部8側の絞り開口部24で増速流にさせ、
その増速流により上述後縁6を冷却した冷却媒体CSを
誘引し、案内ガイド26を介して図2に示すように合流
させ、後縁側翼中間冷却復路通路21に案内される。
8、後縁側翼中間第2冷却往路通路29、後縁側翼中間
第3冷却往路通路20のそれぞれに供給された冷却媒体
CSは、図1に示すように、乱流促進体22により流れ
を乱され、その乱れを一方の冷却通路の開口部23から
隣りの他方の冷却通路に自由に移動させてより一層の熱
伝達係数を高くして後縁側翼中間部を対流冷却させた
後、翼チップ部8側の絞り開口部24で増速流にさせ、
その増速流により上述後縁6を冷却した冷却媒体CSを
誘引し、案内ガイド26を介して図2に示すように合流
させ、後縁側翼中間冷却復路通路21に案内される。
【0063】後縁側翼中間冷却復路通路21に案内され
た合流冷却媒体CSは、図1に示すように、乱流促進体
22により流れを乱され、熱伝達係数を高めて後縁翼中
間部を対流冷却した後、図6に示す冷却媒体復路通路3
0を経て翼外の他の構成機器に供給される。
た合流冷却媒体CSは、図1に示すように、乱流促進体
22により流れを乱され、熱伝達係数を高めて後縁翼中
間部を対流冷却した後、図6に示す冷却媒体復路通路3
0を経て翼外の他の構成機器に供給される。
【0064】このように、本実施形態では、単一の冷却
通路17〜20をそれぞれ設けて後縁6および後縁側翼
中間部のそれぞれを冷却し、冷却後の冷却媒体CSを後
縁側翼中間冷却復路通路21で合流させ、その合流冷却
媒体CSを翼植込部4から流出させるので、比較的冷却
通路面積の確保しにくい後縁6であっても良好な冷却を
行うことができる。特に、後縁6の後縁冷却往路通路1
7は、他の後縁側翼中間冷却往路通路18〜20よりも
冷却面積が少なくなっていても、平坦化し、後縁側翼中
間冷却復路通路21までの延べ長さを最短長さにしてい
るので、冷却媒体CSの圧力損失を従来よりも大幅に低
く抑制することができる。
通路17〜20をそれぞれ設けて後縁6および後縁側翼
中間部のそれぞれを冷却し、冷却後の冷却媒体CSを後
縁側翼中間冷却復路通路21で合流させ、その合流冷却
媒体CSを翼植込部4から流出させるので、比較的冷却
通路面積の確保しにくい後縁6であっても良好な冷却を
行うことができる。特に、後縁6の後縁冷却往路通路1
7は、他の後縁側翼中間冷却往路通路18〜20よりも
冷却面積が少なくなっていても、平坦化し、後縁側翼中
間冷却復路通路21までの延べ長さを最短長さにしてい
るので、冷却媒体CSの圧力損失を従来よりも大幅に低
く抑制することができる。
【0065】
【発明の効果】以上の説明の通り、本発明に係るタービ
ン動翼は、冷却往路通路を前縁側と後縁側の二手に分
け、さらに前縁側の冷却往路通路を前縁と前縁側翼中間
部との二手に分ける一方、後縁側の冷却往路通路も後縁
と後縁側翼中間部との二手に分けて細分化した冷却往路
通路で翼内を冷却するので、冷却媒体の圧力損失を従来
に較べより低く維持することができる。
ン動翼は、冷却往路通路を前縁側と後縁側の二手に分
け、さらに前縁側の冷却往路通路を前縁と前縁側翼中間
部との二手に分ける一方、後縁側の冷却往路通路も後縁
と後縁側翼中間部との二手に分けて細分化した冷却往路
通路で翼内を冷却するので、冷却媒体の圧力損失を従来
に較べより低く維持することができる。
【0066】また、本発明に係るタービン動翼は、前縁
側および後縁側のそれぞれの翼チップ部に乱流促進体を
設けて冷却媒体の熱伝達係数を高めたので、従来、冷却
効果の比較的低い翼チップ部でも大幅な冷却能力を向上
させることができる。
側および後縁側のそれぞれの翼チップ部に乱流促進体を
設けて冷却媒体の熱伝達係数を高めたので、従来、冷却
効果の比較的低い翼チップ部でも大幅な冷却能力を向上
させることができる。
【0067】また、本発明に係るタービン動翼の製造方
法は、二手に分けられた前縁側および後縁側のそれぞれ
の冷却往路通路と、翼中間部で二手に分けられた前縁側
および後縁側のそれぞれの冷却復路通路を1つにまとめ
た冷却媒体復路通路とをシャンク部で立体交差させて作
製するにあたり、開口させておいた翼有効部の冷却媒体
復路通路と翼植込部の冷却媒体復路通路との中間部分を
閉鎖部を残して金型で作製し、閉鎖部の一側面に機械加
工で翼有効部の冷却媒体復路通路と翼植込部の冷却媒体
復路通路とを連通させた後、閉鎖部に蓋を装着して冷却
媒体復路通路を一条の通路にするので、冷却媒体復路通
路の翼中間部への位置設定を容易に実現することができ
る。
法は、二手に分けられた前縁側および後縁側のそれぞれ
の冷却往路通路と、翼中間部で二手に分けられた前縁側
および後縁側のそれぞれの冷却復路通路を1つにまとめ
た冷却媒体復路通路とをシャンク部で立体交差させて作
製するにあたり、開口させておいた翼有効部の冷却媒体
復路通路と翼植込部の冷却媒体復路通路との中間部分を
閉鎖部を残して金型で作製し、閉鎖部の一側面に機械加
工で翼有効部の冷却媒体復路通路と翼植込部の冷却媒体
復路通路とを連通させた後、閉鎖部に蓋を装着して冷却
媒体復路通路を一条の通路にするので、冷却媒体復路通
路の翼中間部への位置設定を容易に実現することができ
る。
【図1】本発明に係るタービン動翼の実施形態を示し、
翼有効部を縦断面で示した概略斜視図。
翼有効部を縦断面で示した概略斜視図。
【図2】図1のA−A矢視切断断面図。
【図3】図1の後縁の翼チップ部を示す部分拡大断面
図。
図。
【図4】図3のB−B矢視切断断面図。
【図5】本発明に係るタービン動翼の翼チップ部の変形
例を示す部分拡大断面図。
例を示す部分拡大断面図。
【図6】本発明に係るタービン動翼の冷却往路通路と冷
却復路通路との立体交差を説明する図。
却復路通路との立体交差を説明する図。
【図7】図6のC−C矢視方向切断断面図。
【図8】本発明に係るタービン動翼の製造方法におい
て、冷却復路通路の工程手順を説明する図。
て、冷却復路通路の工程手順を説明する図。
1 タービン動翼 2 翼有効部 3 シャンク部 4 翼植込部 5 前縁 6 後縁 7 翼ルート部 8 翼チップ部 9 仕切壁 10 前縁冷却往路通路 11 前縁側翼中間冷却往路通路 12 前縁側翼中間冷却復路通路 13 腹側 14 背側 15a,15b 乱流促進体 16 仕切壁 17 後縁冷却往路通路 18 後縁側中間第1冷却往路通路 19 後縁側中間第2冷却往路通路 20 後縁側中間第3冷却往路通路 21 後縁側中間冷却復路通路 22 乱流促進体 23 開口部 24 絞り開口部 25 乱流促進体 26 案内ガイド 27 吹出口 28 前縁側冷却媒体案内往路通路 29 後縁側冷却媒体案内往路通路 30 冷却媒体復路通路 31 閉鎖部 32 孔 33 蓋
Claims (18)
- 【請求項1】 翼内部を中空にして翼冷却通路を形成
し、翼植込部から供給された冷却媒体で翼内部を冷却す
るタービン動翼において、上記翼植込部から供給された
冷却媒体を、前縁側および後縁側のそれぞれに案内する
前縁側冷却往路通路および後縁側冷却往路通路と、翼内
中間部分に設けられ、翼冷却後の冷却媒体を上記前縁側
冷却往路通路および後縁側冷却往路通路と立体交差させ
て上記翼植込部に戻す冷却媒体復路通路とを備えたこと
を特徴とするタービン動翼。 - 【請求項2】 前縁側冷却往路通路は、前縁冷却往路通
路と前縁側翼中間冷却往路通路とに別個独立区分けして
構成したことを特徴とする請求項1記載のタービン動
翼。 - 【請求項3】 前縁冷却往路通路と前縁側翼中間冷却往
路通路とは、翼ルート部から翼チップ部に延び、かつ翼
チップ側で円弧状に折り曲げられた仕切り壁で区分けさ
れ、上記前縁冷却往路通路を翼中間部に形成する前縁側
翼中間冷却復路通路に連通させる一方、上記前縁側翼中
間冷却往路通路を上記翼ルート部および翼チップ部間を
蛇行させながら上記前縁側翼中間冷却復路通路に連通さ
せる構成にしたことを特徴とする請求項1記載のタービ
ン動翼。 - 【請求項4】 前縁冷却往路通路、前縁側翼中間冷却往
路通路および前縁側翼中間冷却復路通路は、翼ルート部
から翼チップ部に向って階層的に乱流促進体を備えたこ
とを特徴とする請求項3記載のタービン動翼。 - 【請求項5】 乱流促進体は、突形状およびピンフィン
のいずれかを選択したことを特徴とする請求項4記載の
タービン動翼。 - 【請求項6】 前縁側の翼チップ部と円弧状に折り曲げ
られた仕切壁との間には、乱流促進体を備えたことを特
徴とする請求項3記載のタービン動翼。 - 【請求項7】 後縁側冷却往路通路は、後縁冷却往路通
路と、後縁側翼中間第1冷却往路通路と、後縁側翼中間
第2冷却往路通路と、後縁側翼中間第3冷却往路通路と
に別個に区分けして構成したことを特徴とする請求項1
記載のタービン動翼。 - 【請求項8】 後縁冷却往路通路、後縁側翼中間第1冷
却往路通路、後縁側翼中間第2冷却往路通路、後縁側翼
中間第3冷却往路通路は、後縁および後縁側翼中間を冷
却する冷却媒体を、翼ルート部から翼チップ部に向って
流れるように単一冷却往路通路に形成する一方、上記各
冷却往路通路を通過した冷却媒体を上記翼チップ部側で
合流させて翼植込部に設けた冷却媒体復路通路に案内す
る後縁側翼中間冷却復路通路を備えたことを特徴とする
請求項7記載のタービン動翼。 - 【請求項9】 後縁冷却往路通路は、翼ルート部から翼
チップ部に向って平坦状に形成したことを特徴とする請
求項8記載のタービン動翼。 - 【請求項10】 後縁側翼中間第1冷却往路通路、後縁
側翼中間第2冷却往路通路、後縁側翼中間第3冷却往路
通路、後縁側翼中間冷却復路通路は、翼ルート部から翼
チップ部に向って階層的に乱流促進体を備えたことを特
徴とする請求項8記載のタービン動翼。 - 【請求項11】 後縁冷却往路通路、後縁側翼中間第1
冷却往路通路、後縁側翼中間第2冷却往路通路を区分け
する仕切壁は、翼ルート部から翼チップ部に向う途中に
開口部を形成したことを特徴とする請求項7記載のター
ビン動翼。 - 【請求項12】 後縁冷却往路通路と後縁側翼中間第1
冷却往路通路とを区分けする仕切壁の開口部の開口面積
は、後縁冷却往路通路の全通路面積の5倍以下に設定し
たことを特徴とする請求項11記載のタービン動翼。 - 【請求項13】 後縁冷却往路通路、後縁側翼中間第1
冷却往路通路、後縁側翼中間第2冷却往路通路、後縁側
翼中間第3冷却往路通路のそれぞれを通過した冷却媒体
を合流させて後縁側翼中間冷却復路通路に案内させる仕
切壁は絞り開口部を形成したことを特徴とする請求項1
1記載のタービン動翼。 - 【請求項14】 仕切壁と後縁側の翼チップ部との間に
は、案内ガイドを備えたことを特徴とする請求項13記
載のタービン動翼。 - 【請求項15】 仕切壁と後縁側の翼チップ部との間に
は、翼ルート部側に向って乱流促進体を備えるととも
に、後縁側の腹側および背側にも乱流促進体を備え、上
記翼チップ部の乱流促進体の高さをH2 とし、上記腹側
および背側の乱流促進体の高さをH2 とするとき、2H
1 >H2 の関係を満すことを特徴とする請求項13記載
のタービン動翼。 - 【請求項16】 円弧状に折り曲げられた仕切壁と前縁
側の翼チップ部との間に設けた乱流促進体は、前縁側翼
中間冷却復路通路側に向わせる方向に傾斜させるととも
に、仕切壁と後縁側の翼チップ部との間に設けた乱流促
進体は、後縁側翼中間冷却復路通路側に向わせる方向に
傾斜させたことを特徴とする請求項6および15記載の
タービン動翼。 - 【請求項17】 仕切壁に臨む後縁側の翼チップ部は、
吹出口を備えたことを特徴とする請求項13記載のター
ビン動翼。 - 【請求項18】 二手に分けられた前縁側および後縁側
の冷却往路通路と、翼中間部で二手に分けられた前縁側
および後縁側の冷却復路通路を1つにまとめた冷却媒体
復路通路とをシャンク部で立体交差させて作製するにあ
たり、開口させておいた翼有効部の冷却媒体復路通路と
翼植込部の冷却媒体復路との中間部分を閉鎖部を残して
金型で作製し、続いて閉鎖部の一側面から機械加工で孔
を形成し、この孔から機械加工で上記翼有効部の冷却媒
体復路通路と上記翼植込部の冷却媒体復路通路とを連通
させた後、上記孔に蓋を装着して上記閉鎖部を塞ぐこと
を特徴とするタービン動翼の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11825997A JPH10306701A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | タービン動翼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11825997A JPH10306701A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | タービン動翼およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10306701A true JPH10306701A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14732203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11825997A Pending JPH10306701A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | タービン動翼およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10306701A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001234702A (ja) * | 1999-12-18 | 2001-08-31 | General Electric Co <Ge> | コリオリ・タービュレータ動翼 |
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JP2014114814A (ja) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | General Electric Co <Ge> | タービンから熱を除去するためのシステムおよび方法 |
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JP2017219044A (ja) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | タービン構成要素ならびにタービン構成要素を作製および冷却する方法 |
-
1997
- 1997-05-08 JP JP11825997A patent/JPH10306701A/ja active Pending
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US9856738B2 (en) | 2012-02-14 | 2018-01-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine guide vane with a throttle element |
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