JPS58202303A - ガスタ−ビンの翼 - Google Patents

ガスタ−ビンの翼

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Publication number
JPS58202303A
JPS58202303A JP8500382A JP8500382A JPS58202303A JP S58202303 A JPS58202303 A JP S58202303A JP 8500382 A JP8500382 A JP 8500382A JP 8500382 A JP8500382 A JP 8500382A JP S58202303 A JPS58202303 A JP S58202303A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling fluid
cooling
blade
main body
cavity
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
JP8500382A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Otomo
文雄 大友
Yasuo Okamoto
岡本 安夫
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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 Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP8500382A priority Critical patent/JPS58202303A/ja
Publication of JPS58202303A publication Critical patent/JPS58202303A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2212Improvement of heat transfer by creating turbulence

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンのXK係シ、特に、冷却構造を
改良・し九減に関する。
〔%明の背量技術〕
一般的に,ガスタービンは往復機関に比較して小型縦置
で大馬力が得られるなどの多くの利点を有している。こ
のようなガスタービンは、通常、1つの軸に圧縮機と/
譬ワータービンとを連結し、圧縮機で圧縮され九高圧空
気で燃焼器内の圧力を高め、この状態で燃焼器内に燃料
をところで、上記のようなガスタービン&cおいて、出
力効率を高めるKは、/タワータービンの入口における
燃焼ガス温度番高めることが蝦も有効であると云われて
いる。しかし、パワータービンの入口ガス温度を高めて
いくと、燃焼ガス力高速でノズル翼やロータ翼の(ロ)
シを冗れるため諷温度が上昇することになる。翼を構成
する現用の耐熱金属では900℃を越えると長時間運転
が不能となる。したがって、誠の運転寿命を長くするに
は、何らかの手にで萬温度を低下させるより外ない。
一&4薯11術−011龜J−a− 上述した理由から、従来、冷却手段を翔し九タービン諷
が撞々提案されている。タービン翼、たとえばロータ興
を例にとると、一般に、第1図に示すように翼本体1と
、この翼本体1を支持する支持部2とから構成されてい
るが、温度二i、、このような点を考厘にいれて、精密
鋳造法で・、1 1−作されるものKあっては、従来、第2図およ区画3
図に示す冷却構造を採用しているものが多い、すなわち
、支持部2および翼本体1の中央部内に翼本体1の高さ
方向に延び、かつ仕切Mkllによって分離された第1
.第2の冷却流体通路1jl、1Bを設けている。上記
第1、第2の冷却流体通路1;1.11は支持部2内に
おいて共通に接続されておシ、この共通接続部14が図
示し々い軸に設けられた冷却流体供給路に41絖される
ようになっている。
第1の冷却流体通路12の内面には、この内面を突出さ
せて形成されたタービ、レンスプロモータ16が設けて
あplまた、この第1の冷却流体通路12を構成する負
圧−および正圧仙の壁には第1の冷却流体通路12に導
かれた冷却流体の一部を直接、無外面に導く吹出孔16
が複数形成されている。さらに1第1の冷却流体通路1
2と翼本体1の前縁1sAの外面との間複数形成されて
いる。まえ、前記壁19には上記細孔2oから噴射され
た後の冷却流体を翼本体1の前縁部ムの外面から吹出す
吹出孔21が複数形成されている・ 一方、第2の冷却流体通路13は、その内面に前述した
第1の冷却流体通路12と同様にターピュレンスグロモ
ータ22を複数有しておp、仕切業j J 、 74に
よって、翼本体IF)根本部−から供給された冷却流体
を図中実線矢印で示すように一旦、翼本体1の光漏部側
へ導いた後、襖本体1の根本部側へ導電、根本部に設け
られた吹田部26から翼本体1の後縁部内に設けられた
冷却面拡大部26へ案内するように構成されでいる。
上記冷却面拡大部26は、翼本体1の後縁部Bを諷コー
ド方向と直交する方向に、いわゆる2つ割り圧するとと
もに、この2つ割シによっしたがって、上記のように構
成された翼にあ= Aては、第1の冷却流体通路12内を図中夷線冷却流体
が細孔20から壁19の内面に向けて噴射されて上記壁
1#から熱を奪った後、吹出孔21から吹出すことにな
る。このため、翼本体1の前縁部Aおよび中間部が冷却
される・また、第2の冷却流体通路13を通流する冷却
流体が、翼本体1内をリターンフローする闇vc g本
体1の中間部から熱を奪うた後、握拳体1の稜縁部B内
に設けられた冷却面拡大部j6に接触して翼外へと流れ
出るととkなる。このため。
翼本体1の中間部および4Ik縁部Bが冷却され、結局
、第1、第2の冷却流体通路12.IJに供給された冷
却流体によりて前縁部A、中間部および後縁部Bが冷却
される。
〔背景技術の問題点〕
1・ 上記のように構成されたタービンの翼にあつち、前轍部
側にあっては、空洞11を設叶、この空$IJ1の存在
によって形成された壁19の内聞に向けて冷却流体を噴
射させるインピンジ冷却構造を採用しているが、噴流と
の熱交換面積が少なすぎ、この結果、前縁部側の熱を良
好rc 4にえない間亀があった・また、機縁部B個に
あっても、第2の冷却流体通路13の吹出部2jから吹
出す冷却流体は、大きな翼コード方向の速度成分を持っ
ているため、冷却面拡大部26内に均−Kfiれず、こ
の結果、翼本体1の高さ方向の温度分布が不均一になる
問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、このような事情に−みてなされたもので、そ
の目的とするところは、インピンジ冷却構造およびリタ
ーンフロー冷却構造をイ並用したものKあって、8特に
翼本体の前轍部および4Ik縁部を歳好に冷却でき、ガ
スタービンの効率向上化に寄与できるガスタービンの翼
を提供することKある・ 〔発明の概要〕 て冷却面拡大部内へ案内する案内壁を設けたことを特徴
としている。
〔発明の効果〕
上記のように空洞の内面に複数の突壁を設けているので
、単に空洞の内面を、いわゆる平坦にした従来のものと
は違ってインピンジ冷却に供される噴流とO熱交換面積
を大幅に拡大化させることができる。したがって、前縁
部側における冷却効率を向上させることができ、冷却流
体の流量を等しくした場合、従来のものに較べて前轍部
側を良好に冷却することができる。tた、リターンフロ
ーして吹出された冷却流体の興コード方向の速度成分を
なくして上記冷却流体を冷却面拡大部へ導く案内壁を設
けているので、上記冷却流体を冷却内拡大部全体へほぼ
一#+に接触させることができる・したが9て、後例を
第2図に対応させて示す断面図でToル、また第5図は
同じく第3図に対応゛させて示す断面図fある・そして
、第1図および第2図と同一部分は1・・ニー符号で示
しである。し九がって、重複する部分の説明は省略する
。9 この実施例においては、空洞11の内面に内−へ突出す
る突周*:Xを翼本体1の高さ方向に亘って複数設ける
とともに吹出部26の外側で一本体lの根本部に、この
根本部匈から先端部−へかけて中途位−まで延びる案内
壁32を設けたものとなっている。
このような構成であると、細孔20から冷却流体が噴射
されると、この噴射された冷却流体は壁19の内面に接
触して上記壁19から直接熱を奪うとともに突周壁J1
の外面に接触して上記突周壁J1を介して壁19から熱
を奪うととKなる。したがって、広い熱交換面から熱を
奪うことKなるので、結局、従来のものを′c収べて挑
本体1の前縁部を良好に冷却することかで第6図は減本
伴1の後縁部BKおける根本部から先端部にかけての冷
却流体のin分布を示すもので、図中実線曲線Xが従来
のものを示し、図中破線曲線Yが実施例の場合を示して
いる。
実施例の4のでは案内壁32の存在によりて冷却面拡大
部26の全体に亘ってほぼ同一流量の冷却流体が通流し
ている。これに、@して%来のものは、吹出部25の近
傍に多ぐあ冷却流体が流れ、他の位置では少ない。この
図からも判るように、本発明の諷では、後縁部Bの冷却
面拡大部26内に冷却流体を一様に通流させることがで
きるので、結局、後縁部Bt−喪好にかつ高さ方向へ均
一に冷却することができる―また、第7図は前轍部外面
の温度分布を示すもので、図中実線曲線Xが従来のもの
を示し、図中破線曲線Yが実施例の4のを示している。
G1のように、良好に冷却することができるので、冷却
流体流量を勢しくした場合には従来のものよシガス温度
を高くでき、また、ガス温度を等しくした場合には冷却
流体流量を少なくでき空力損失を減少させることができ
る。
なお、空洞xrtv内面に突周壁を設けるには、中子を
セラtyクスで形成し、この中子を薬品で溶かすことに
よって除去する方式を採用すれば簡単に設ける仁とがで
きる。tた、突周壁に限らず、いわゆる突璧であればよ
い。また、実施例は本発明をp−夕gK適用した例であ
るが、ノズル萬にも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は冷却手段を施し九fスタービンのロータ翼の斜
視図、第2図は第1図におけるP−P線に沿って切断し
矢印方向にみた断面図、第3図は第1図におけるQ−Q
線に沿って切断し矢印方向にみた断面図、第4図は本発
明の一実一一髪第6図および第7図は本発明に係る諷と
従来の楓との特性を比軟してそれぞれ示す図であるO I・・・輿本体、2・・・支持部、12・・・第1の冷
却か1体通路、13・・・第2の冷却流体通路、1r・
・・室側、18.19・・・壁、20・・・細孔、21
・・・吹出孔、25・・・吹出部、26・・・冷却(8
)拡大部、31・・・突周壁、s2・・・案内壁会出 
願 人  工業技術院長 石 坂 誠 −第11!Q 12!Q 第3図 第4t!!Q 第5図 s6因 第71I fS雉舒潴I

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ガスタービンの翼本体と、この開本体内に上記無本体の
    高さ方向に設けられ上記翼不体の也本部餞から導かれた
    冷却流体を先端部側へ導くMlの冷却流体通路と、ヒの
    第1の冷却流体通路と前記無本体の前縁部外面との間に
    上記無本体の高さ方向に設けられた空洞と、この空洞と
    前記第1の冷却流体通路と・の間に存在する壁に前記翼
    本体の高さ方向に亘って複数設けられ上記第1の冷却流
    体通路に導かれた冷却流体を上記空洞と上記無本体の前
    轍部外−との間に存在する壁の内面に向けて噴射させる
    細孔と、前記に亘って複数突設された突壁と、前記興本
    体内に上記無本体の高さ方向に設けられ上記翼本体O根
    本部から導かれた冷却流体を上記翼本体の先端部−へ尋
    いた後再び根本部側へ向けてリターンフローさせる第2
    の冷却流体通路と、前記鷺本体の後縁部内に上記無本体
    の高さ方向および蘂コード方向に設けられ前記第2の冷
    却流体通路を通りた冷却流体に接触する冷却面拡大部と
    、前記第2の冷却流体通路を通った冷却流体を興コード
    方向の速度成分をなくして前記冷却l拡大部へ案内する
    案内壁とを具備してなることを%似とするガスタービン
    の翼0
JP8500382A 1982-05-21 1982-05-21 ガスタ−ビンの翼 Pending JPS58202303A (ja)

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JP8500382A JPS58202303A (ja) 1982-05-21 1982-05-21 ガスタ−ビンの翼

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JPS58202303A true JPS58202303A (ja) 1983-11-25

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ID=13846511

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JP (1) JPS58202303A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4992026A (en) * 1986-03-31 1991-02-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Gas turbine blade
US5269653A (en) * 1991-08-24 1993-12-14 Rolls-Royce Plc Aerofoil cooling
US7198468B2 (en) * 2004-07-15 2007-04-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Internally cooled turbine blade
US7442008B2 (en) * 2004-08-25 2008-10-28 Rolls-Royce Plc Cooled gas turbine aerofoil

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4992026A (en) * 1986-03-31 1991-02-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Gas turbine blade
US5269653A (en) * 1991-08-24 1993-12-14 Rolls-Royce Plc Aerofoil cooling
US7198468B2 (en) * 2004-07-15 2007-04-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Internally cooled turbine blade
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