JPH11257005A - ガスタービン動翼のフィルム冷却穴構造 - Google Patents

ガスタービン動翼のフィルム冷却穴構造

Info

Publication number
JPH11257005A
JPH11257005A JP6552298A JP6552298A JPH11257005A JP H11257005 A JPH11257005 A JP H11257005A JP 6552298 A JP6552298 A JP 6552298A JP 6552298 A JP6552298 A JP 6552298A JP H11257005 A JPH11257005 A JP H11257005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
blade
film
hole
turbulators
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6552298A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Yuri
雅則 由里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP6552298A priority Critical patent/JPH11257005A/ja
Priority to US09/807,748 priority patent/US6474947B1/en
Publication of JPH11257005A publication Critical patent/JPH11257005A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン動翼のフィルム冷却穴の配置に
関し、フィルム冷却穴の位置を最適化して冷却通路内の
冷却効率を高める。 【解決手段】 冷却通路内壁50内にはタービュレータ
28が多段に設けられ、冷却空気41が流れて翼内部を
冷却すると共に、フィルム冷却穴11からも翼表面に噴
出し、翼表面をフィルム冷却する。フィルム冷却穴11
は位置寸法d、タービュレータ28の幅をeとして、従
来は10<d/e<20であったが、本発明では0<d
/e<2とする。これによりフィルム冷却穴11はター
ビュレータ28間で流れの後方のタービュレータ28に
接するか、もしくは近接しているので、従来の剥離領域
52の位置となり、この部分に空気の流れが生じ、冷却
効果を増加させる。従って冷却通路内の冷却が均一とな
り、冷却効果が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン動翼の
フィルム冷却穴構造に関し、フィルム冷却穴の配置を最
適化し、動翼の冷却効果を高めるようにしたものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現状のガスタービン動翼では翼を効果的
に冷却するために、内部にサーペンタイン冷却通路を設
け、冷却空気を流して対流冷却すると共に、フィルム冷
却穴から冷却空気を翼表面に噴出させてフィルム冷却を
行っている。
【0003】図4は動翼の冷却の代表的な一例を示す図
で、(a)は動翼内部の冷却通路全体を示す図、(b)
はそのB−B断面図である。図において、30は動翼で
あり、内部に前縁側の冷却通路31、後縁側の冷却通路
35、中央部分にそれぞれリブ36,37,38,39
で区分し、連通するサーペンタイン冷却通路32,3
3,34が設けられている。各冷却通路には冷却空気の
伝熱効果を高めるためにタービュレータ48を設け、内
部を流れる冷却空気の流れを乱して対流を促進してい
る。
【0004】これら各冷却通路には冷却空気40が翼基
部から流入し、前縁の冷却通路31に流れて前縁部を冷
却すると共に、前縁部の穴より40aとして流出し、又
サーペンタイン冷却通路32,33,34を流れて翼中
央部を冷却すると共に、翼表面のフィルム冷却穴より4
0bとして流出し、翼面をフィルム冷却している。更
に、後縁の冷却通路35を流れて後縁を冷却すると共
に、先端のチップ部より40cとして流出し、又後縁の
多数の冷却穴より40dとして流出している。
【0005】図3は動翼の他の冷却例を示し、(a)は
翼内部の冷却通路を、(b)はそのA−A断面図をそれ
ぞれ示している。図において、20は動翼であり、内部
に前縁側の冷却通路21、それぞれ連通するサーペンタ
イン冷却通路22,23,24が、又それらの後側でそ
れぞれ連通するサーペンタイン冷却通路25,26,2
7がそれぞれ設けられている。この例においても図3に
示す動翼と同様に各冷却通路には伝熱効果を高めるよう
にタービュレータ28が設けられている。
【0006】これら冷却通路には冷却空気41が翼基部
から流入するが、通路(A)からは前縁の冷却通路21
へ流入し、前縁の穴より41aとして流出し、通路
(B)からは冷却通路22へ流入して冷却通路23,2
4と流れ、先端部のフィルム冷却穴より41bとして流
出し、(C)及び(D)からは冷却通路25へ流入し、
26,27と流れ、後縁の多数の冷却穴より41dとし
て流出する。このようにして動翼全体を効果的に冷却し
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来のガ
スタービンの動翼においては、翼内部に前縁側、後縁側
の冷却通路、翼中央部分にサーペンタイン冷却通路を設
け、各冷却通路にはタービュレータを配置して翼内部に
冷却空気を流して冷却し、又翼表面にはフィルム冷却穴
より冷却空気を噴出させてフィルム冷却を行っている
が、このフィルム冷却穴の位置が必ずしも最適化されて
なく、冷却通路内のタービュレータ直後に冷却空気流れ
の剥離領域が生じ、この領域が低熱伝達領域となって翼
内の冷却を不均一とし、冷却効率低下の原因の一つとな
っている。
【0008】そこで本発明はガスタービン動翼の冷却通
路内に設けられたフィルム冷却穴の配置に工夫をしてタ
ービュレータ間での冷却空気の剥離現象をなくするよう
な配置とし、冷却通路内で冷却を均一化し、低熱伝達領
域をなくして冷却効率を高めるようにすることを課題と
してなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
【0010】翼内部をリブで区分して互に連通するサー
ペンタイン冷却通路を形成し、同冷却通路の内壁周囲に
は冷却空気流れ方向と交差するようにタービュレータを
多段に配設し、冷却空気を流してタービュレータ間に設
けられたフィルム冷却穴より翼外部へ流出させて翼を冷
却するガスタービン動翼において、前記タービュレータ
間のフィルム冷却穴の位置は、冷却空気の流れ方向後側
のタービュレータから流れ方向に向うフィルム冷却穴中
心までの距離をd、前記タービュレータの幅をeとし
て、0<d/e<2としたことを特徴とするガスタービ
ン動翼のフィルム冷却穴構造。
【0011】本発明ではタービュレータ間の位置を、0
<d/e<2の範囲に配置したのでフィルム冷却穴は冷
却空気の流れの後側のタービュレータに近接するか、あ
るいは接して設けられており、後側タービュレータ付近
に生ずる冷却空気を反対側に巻込むことによる壁面から
の剥離現象を消滅させることができる。即ち、冷却空気
穴が後側タービュレータ近辺に生ずる空気流れの剥離に
よる剥離領域(低熱伝達領域)に配置されるので、この
領域に冷却空気が流れ、フィルム冷却穴より翼外部へ流
出して冷却空気の対流を促進させ、剥離領域の熱伝達率
を高め、冷却通路内を均一に冷却するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン動翼のフィルム冷却穴構
造を示す図で、(a)が本発明のフィルム冷却穴の配置
を示す平面図、(b)が対比のために示した従来例のフ
ィルム冷却穴の配置を示す平面図である。図では説明の
都合上図3に示す動翼に適用した例で説明するが、もち
ろん図4に示す動翼に適用しても良いものである。
【0013】図1(b)は従来のフィルム冷却穴の配置
を示し、冷却通路内壁50にはタービュレータ28が多
段に複数設けられており、タービュレータ28の間には
フィルム冷却穴51が翼表面に貫通して設けられてい
る。現状のフィルム冷却穴の位置の寸法dとタービュレ
ータ28の厚さeとの関係は特定の決まりはなく、d/
eは10〜20の範囲、即ち中央部近辺に設けているの
が一般的である。
【0014】このような冷却通路において冷却空気41
が通路内を流れ、タービュレータ28でその流れが乱さ
れて対流による伝熱効果を高めて通路内を冷却すると共
に、フィルム冷却穴51より翼表面に噴出し、翼表面を
フィルム冷却している。この場合には図2で後述するよ
うに流れ方向の後側のタービュレータ28の近辺で流れ
の剥離現象を起こし、剥離領域52が生ずる。この剥離
領域52には低熱伝達領域となり冷却通路内の冷却を不
均一にして効果的な冷却がなされていない。
【0015】これに対して本発明の実施の形態では、図
1(a)に示すようにフィルム冷却穴の位置を0<d/
e<2の範囲とし、これによりタービュレータ28に接
するか、もしくは接近させるようなフィルム冷却穴11
としている。その他の構成は図1(b)の従来の構成と
同じである。
【0016】一般に、流れの剥離領域は、d/e=5位
から始まり、この領域では流れの剥離により壁面は低熱
伝達領域となっており、低熱伝達領域はこの領域の中心
部分からタービュレータに接近する領域、即ちd/e≒
2位の位置にフィルム冷却穴11を設け、このフィルム
冷却穴11に冷却空気を流すようにすればこの領域の対
流を促進し、剥離現象を効果的に消滅させることができ
る。
【0017】次に、上記構成のフィルム冷却穴構造の作
用について図2に基づいて説明する。図2(b)は図1
(b)に示す従来のフィルム冷却穴構造の作用を示し、
冷却通路内壁50にはタービュレータ28が設けられて
おり、冷却空気41は内壁50に衝突しながら41fで
示すように次の空間に流れてゆく。
【0018】この過程において、流れ方向前側のタービ
ュレータ28は41gのように流れ、下流側と合流する
が、後側のタービュレータ28近辺では流れ41hで示
すように流れが反転し、流れの剥離領域52が生じ、こ
の剥離領域52は低熱伝達領域となって冷却を不均一と
して翼全体の冷却性能を低下させる原因となっている。
【0019】これに対して本発明の実施の形態では図2
(a)に示すように、タービュレータ28間の後側のタ
ービュレータ28近辺にフィルム冷却穴11を設けたの
で剥離領域52にフィルム冷却穴11が位置する。その
ために後側で剥離しようとする流れは41eで示すよう
にフィルム冷却穴11より翼表面に流出し、この剥離領
域52に冷却空気の流れを生じさせ、この部分の冷却効
果を高めることになる。
【0020】本発明の実施の形態では上記のように冷却
空気41が流れの前側に41fのように流れて冷却通路
内を冷却すると共に、その後側のタービュレータ28近
辺に図1(a)に示すように近接してフィルム冷却穴1
1を配置したので、従来生じていた剥離領域52の冷却
空気の対流を良好にし、この部分の冷却効果を高め、冷
却通路内を均一に冷却し、翼全体の冷却効果を高めるも
のである。
【0021】
【発明の効果】本発明のガスタービン動翼のフィルム冷
却穴構造は、翼内部をリブで区分して互に連通するサー
ペンタイン冷却通路を形成し、同冷却通路の内壁周囲に
は冷却空気流れ方向と交差するようにタービュレータを
多段に配設し、冷却空気を流してタービュレータ間に設
けられたフィルム冷却穴より翼外部へ流出させて翼を冷
却するガスタービン動翼において、前記タービュレータ
間のフィルム冷却穴の位置は、冷却空気の流れ方向後側
のタービュレータから流れ方向に向うフィルム冷却穴中
心までの距離をd、前記タービュレータの幅をeとし
て、0<d/e<2としたことを特徴としている。この
ような構成により、タービュレータ直後に生ずる剥離領
域にフィルム冷却穴が配置されるので、この領域に冷却
空気の流れが生じ、剥離領域を消滅させて冷却通路内を
均一に冷却し、冷却効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガスタービン動翼のフィルム冷却穴構造を示
し、(a)は本発明、(b)は従来のフィルム冷却穴の
配置を示す平面図である。
【図2】ガスタービン動翼の冷却通路内の冷却空気流れ
を示し、(a)は本発明、(b)は従来の冷却空気流れ
の説明図である。
【図3】従来のガスタービン動翼を示し、(a)は翼内
部の冷却通路全体を示す断面図、(b)は(a)におけ
るA−A断面図である。
【図4】従来のガスタービン動翼の冷却通路内の冷却空
気流れの他の例を示し、(a)は翼内部の冷却通路全体
の断面図、(b)は(a)におけるB−B断面図であ
る。
【符号の説明】
11 フィルム冷却穴 28 タービュレータ 41,41a,41e 冷却空気 50 冷却通路内壁 52 剥離領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 翼内部をリブで区分して互に連通するサ
    ーペンタイン冷却通路を形成し、同冷却通路の内壁周囲
    には冷却空気流れ方向と交差するようにタービュレータ
    を多段に配設し、冷却空気を流してタービュレータ間に
    設けられたフィルム冷却穴より翼外部へ流出させて翼を
    冷却するガスタービン動翼において、前記タービュレー
    タ間のフィルム冷却穴の位置は、冷却空気の流れ方向後
    側のタービュレータから流れ方向に向うフィルム冷却穴
    中心までの距離をd、前記タービュレータの幅をeとし
    て、0<d/e<2としたことを特徴とするガスタービ
    ン動翼のフィルム冷却穴構造。
JP6552298A 1998-03-13 1998-03-16 ガスタービン動翼のフィルム冷却穴構造 Pending JPH11257005A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6552298A JPH11257005A (ja) 1998-03-16 1998-03-16 ガスタービン動翼のフィルム冷却穴構造
US09/807,748 US6474947B1 (en) 1998-03-13 1999-09-16 Film cooling hole construction in gas turbine moving-vanes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6552298A JPH11257005A (ja) 1998-03-16 1998-03-16 ガスタービン動翼のフィルム冷却穴構造

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11257005A true JPH11257005A (ja) 1999-09-21

Family

ID=13289449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6552298A Pending JPH11257005A (ja) 1998-03-13 1998-03-16 ガスタービン動翼のフィルム冷却穴構造

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11257005A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001020133A1 (fr) * 1999-09-16 2001-03-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Configuration a trous de refroidissement pour pellicule d'air dans les aubes mobiles d'une turbine a gaz
US6474947B1 (en) 1998-03-13 2002-11-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Film cooling hole construction in gas turbine moving-vanes
EP3470629A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-17 United Technologies Corporation Film cooling hole arrangement for gas turbine engine component

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6474947B1 (en) 1998-03-13 2002-11-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Film cooling hole construction in gas turbine moving-vanes
WO2001020133A1 (fr) * 1999-09-16 2001-03-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Configuration a trous de refroidissement pour pellicule d'air dans les aubes mobiles d'une turbine a gaz
EP3470629A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-17 United Technologies Corporation Film cooling hole arrangement for gas turbine engine component
US11408302B2 (en) 2017-10-13 2022-08-09 Raytheon Technologies Corporation Film cooling hole arrangement for gas turbine engine component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7311498B2 (en) Microcircuit cooling for blades
US8297926B2 (en) Turbine blade
AU2003204539B2 (en) Linked, manufacturable, non-plugging microcircuits
EP0416542B1 (en) Turbine blade
US9151173B2 (en) Use of multi-faceted impingement openings for increasing heat transfer characteristics on gas turbine components
US7121787B2 (en) Turbine nozzle trailing edge cooling configuration
KR20060051506A (ko) 큰 필렛을 가진 에어포일 및 마이크로회로 냉각
JP2004308658A (ja) エーロフォイルの冷却方法とその装置
US6474947B1 (en) Film cooling hole construction in gas turbine moving-vanes
JP2008121561A (ja) フィルム冷却構造
JP2006112430A (ja) ガスタービンエンジン部品
JPH11247607A (ja) タ―ビン翼
JP2005337260A (ja) ロータブレードおよびロータブレードの冷却方法
JP2005337259A (ja) ロータブレード
WO1998044241A1 (fr) Generateur de turbulences pour ailettes radiateurs de turbines a gaz
JP3124109B2 (ja) ガスタービンの静翼
JP2000186505A (ja) エアロフォイル
JP2004132218A (ja) ガスタービン翼体およびガスタービン
JP4302066B2 (ja) フィルム冷却翼
JPH11257005A (ja) ガスタービン動翼のフィルム冷却穴構造
JPS59113204A (ja) 冷却翼
JP3095633B2 (ja) ガスタービンの高温部の冷却装置
JPH11173105A (ja) ガスタービン動翼
JP3035187B2 (ja) ガスタービン中空冷却動翼
JPH11223101A (ja) ガスタービン動翼