JPS58202304A - ガスタ−ビンの翼 - Google Patents

ガスタ−ビンの翼

Info

Publication number
JPS58202304A
JPS58202304A JP8500482A JP8500482A JPS58202304A JP S58202304 A JPS58202304 A JP S58202304A JP 8500482 A JP8500482 A JP 8500482A JP 8500482 A JP8500482 A JP 8500482A JP S58202304 A JPS58202304 A JP S58202304A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling fluid
blade
flow
temperature
blade body
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
JP8500482A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuji Iwamoto
勝治 岩本
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 JP8500482A priority Critical patent/JPS58202304A/ja
Publication of JPS58202304A publication Critical patent/JPS58202304A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ガスタービンの翼に係り、特に1冷却流体の
流路構造を改良した翼に関する。
〔発明の背景技術〕
一般的に、ガスタービンは往復機関に比較して小型軽量
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つの軸に圧縮機とノ
譬ワータービンとを連結し、圧縮機で圧縮された高圧空
気で燃焼器内の圧力全高め、この状態で燃焼器内に燃料
を噴射して燃焼させ、この燃焼によって生じた高温、高
圧のガスをパワータービンに導いて膨張させることによ
り回転動力を得るように構成されている。圧縮機は、通
常、案内翼と回転翼とを軸方向に配列した軸流型に構成
され、また、・ぐワータービンもロータ翼とノズル翼と
を軸方向に交互に配列して構成されている。
ところで、上記のようなガスタービンにおいて、出力効
率を高めるには、ノ!ワータービンの入口における燃焼
ガス温度を高めることが最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、燃焼ガスが誦速でノズル翼やロータ翼の回#)ヲ流
れるため真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、翼の運転寿命を長くするには、
何らかの手段で真温度を低下させるより外ない。
〔背景技術の問題点〕
上述した理由から、従来、冷却手段を施したタービン翼
が種々提案されている。これらは、通常、翼本体の内部
に冷却流本体通路を設け、この通路に導かれた冷却流体
、たとえば高圧空気を、翼本体の前縁部、中間部および
後縁部から翼外へ吹出させることによって翼構成金ki
4’e冷却するようにしている。
ところで、このように翼本体内に冷却流体通路を備えた
ガスタービンの翼にあって、上記冷却流体通路を流れる
冷却流体の・流量は、冷却流体通路の入口圧力と温度、
吹出口圧力と温度および冷却流体通路断面積とによって
決まる。したがって、冷却流体通路の入口圧と温度とを
一定に保ってもガスタービンの運転条件の変化によって
吹出口の圧力と温度とが変化すると冷却流体の流量が変
化することKなる。一般的には、吹出口の圧力と温度と
が上ると冷却流体の流量が減少し、また、逆に吹出口の
圧力と温度とが下体と冷却流体の流量が増加する。すな
わち、翼本体を積極的に冷却しなければならないときに
冷却流体の流量が自然減少し、また、冷却流体をそれ1
1ど必要としないときに増加する。したがって、吹出口
の圧力と温度とを上げた場合には、冷却不足で翼を損傷
させる虞れがあり、また吹出口の圧力と温度とを下げた
場合には冷却流体の流量が必要以上に多くなって空力損
失が増加することになる。
そこで、このような不具合を解消するために、冷却流体
供給源側においてガスタービンの運転条件に合わせて冷
却流体の流t’を制御することが考えられている。
しかし、このような手段を採用したものにあっても、吹
出口のいわゆる目詰りに対しては無力で、このように目
詰りした場合には依然として翼本体を焼損させてしまう
虞れがあった。
〔発明の目的〕
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、ガスタービンの運転条件の変イ
ヒや吹出口の目詰シ等に自動対応して冷却流体の流量を
最適値に制御する機能を有し、翼構成材料の損傷を自身
で防衛できるとともに空力損失を最小に抑え得る機能を
有したガスタービンの翼を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明に係るガスタービンの翼は、翼本体内に設けられ
た冷却流体通路に上記翼本体内の温度に応じて上記冷却
流体通路を流れる冷却流体の流量を制御するバイメタル
式流量制御器を介在させたことを特徴としている。
〔発明の効果〕
上記のような構成であると、前記バイメタル式流量制御
器として翼本体内の温度が上昇したときその開度が自動
的に大きくなるものを用いれば、常に最適な冷却流体流
量で翼本体を冷却することができる。すなわち、ガスタ
ービンの運転条件によって冷却流体通路の吹出口の圧力
と温度とが上がると、これに伴なって翼本体内も温度上
昇しようとする。このときバイメタル式流量制御器は、
その温度に感応して開度を増す方向に動作し、この結果
、冷却流体通路の流動抵抗が減少して冷却流体の流量が
増加する。
このため、翼本体から冷却流体に奪われる熱量が増加し
、これに伴なって翼本体の温度が低下し、結局、翼本体
の温度はバイメタル式流量制御器の開度が安定したとき
の温度に抑えられる。
したがって、バイメタル式流量制御器の動作特性を選択
することによって翼本体の温度をこの翼本体が損傷を受
けない温度に冷却することができる。また、吹出口の圧
力と温度とが下がると、冷却流体の流量が増加しようと
し、この結果、翼本体の温度が低下する。このため、バ
イメタル式流量制御器の開度が減少し、冷却流体の流量
が減少し、結局、翼本体の温度はバイメタル式流1制御
器の開度が安定したときの温度に抑えられる。したがっ
て、必要以上に冷却流体が流れないことになるので、こ
の場合には冷却流体の過剰によって起こる空力損失の増
加を抑えることができる。また、吹出口の一部が目詰シ
した場合には、その部分が加熱されるので翼本体内も温
度上昇しようとする。この場合には、前述した吹出口の
圧力と温度とが上昇した場合と同様にバイメタル式流量
制御器が冷却流体の流量を増加させるように動作する。
したがって、目詰りした吹出口の近傍に位置する吹出口
の流量が増加し、これによって目詰りした吹出口部が冷
却されることに表るので、結局、このような場合におい
ても翼本体の損傷を防止することができる。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明會ガスタービンのロータ翼に適用した一
実施例の外観を示すものである。すなわち、このロータ
翼は、大きく分けて、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。
上記翼本体1と支持部2とは、真本体1の先端壁X(第
2図参照)だけを残して精密鋳造によって一体的に形成
されたもので、上記先端壁Xは溶接あるいは拡散接合に
よって接合されている。
しかして、翼本体1内と支持部2内とには、第2図およ
び第3図に示すように翼本体1の高さ方向に延びる3つ
の冷却流体通路11 、12゜13が仕切壁14.15
によって形成されておシ、これら冷却流体通路11,1
2.13の支持部2内に位置する端部は、図示しない回
転軸に設けられた冷却流体供給路に接続されている。
上記仕切壁14は、翼本体1の根本部近傍において2つ
の分岐壁74 a e 14 b ’に分岐し、これら
分岐壁J4a、J4bは前述した先端壁Xの内面近くま
で延びている。そして、分岐壁14m、14b間には、
この分岐壁74a*14b間にU字形の流路16t−構
成する壁17が設けられている。仕切壁15も同様に1
翼本体1の根本部近傍において2つの分岐壁15a。
15bに分岐し、これら分岐壁15*、15bも先端壁
Xの内面近くまで延びておシ、また、これら分岐壁15
m、15b間には、これら両壁間にU字形の流路18を
構成する壁19が設けられている。
しかして、前記冷却流体通路1.1に第2図中実線矢印
で示すように導かれた冷却流体は、上記通路11と翼本
体1の箭縁部外面との間に存在する壁20に複数設けら
れた吹出孔21から翼外へと吹出され、これによって前
縁部の冷却に供されるようKなっている。また、冷却流
体通路12に第2図中実線矢印で示すように導かれた冷
却流体は、分岐壁14b、15b間を翼本体1内の先端
部側へと流れた後、分岐壁14bと先端壁Xとの間に設
けられたバイメタル式流量制御器221に通って流路1
6内へ流れ込み、その後、上記流路16を構成する正圧
側壁および負圧側壁に設けられた吹出孔23から翼外へ
と吹出され、これによって中間部の冷却に供される。一
方、前記冷却流体通路13に第2図中実線矢印で示すよ
うに導かれた冷却流体は、上記通路13内を翼本体1内
の先端部側へと流れる間にその一部が上記通路13と翼
本体・1の後縁端との間に存在する壁24に複数設けら
れた吹出孔25から翼外へと吹出され、これによって後
縁部の冷却に供され、また、残シは分岐壁15bと先端
壁Xとの間に設けられたノ9イメタル式流量制御器26
を通って流路18内へと流れ込み、その後、上記流路1
8を構成する正圧側壁および負圧側壁に複数設けられた
吹出孔27から翼外へと吹出され、これによって中間部
の冷却に供される。
しかして、前記バイメタル式流量制御器22゜26は、
はぼ同様に構成されたもので、具体的には第4図に示す
ように構成されている。すなわち、先端壁Xの内面に異
種の2金属板を接合して7?eるバイメタル片31の一
端を固定するとともにこのバイメタル片31の他端側を
分岐壁14b、()5b)の先端部近傍まで延出させ、
さらに上記バイメタル片31にオリラス32t−設けた
ものとなっている。
このような構成であると、翼本体1の温度が上昇すると
バイメタル式流量制御器22.26のバイメタル片3ノ
は第4図中゛破線で示すように湾曲し、この結果、冷却
流体通路12.Isの流動抵抗が実線位置の場合に較べ
て減少することになる。したがって、この場合には、流
路16.1Bを流れる冷却流体の流量が増加するととK
なシ、この増加によって翼本体1が急速に冷却されるこ
とになる。したがって、矛め、翼本体1の耐熱温度を考
朦にいれてバイメタル片31の特性を選択しておI適え
すれば、ガスタービンの運転条件が変った場合でも常に
、翼本体1を焼損させないだけの必要最小限の冷却流体
を自動供給できることになる。そして、この場合には、
翼本体1内に形成された冷却流体通路にバイメタル式流
量制御器22.26を介在させているので、吹出口の一
部に目詰りが生じた場合であっても、これに対応させて
速やかに冷却流体の流量を増加させることができ、この
ような場合にも翼本体1の焼損を確実に防止できる。
なお、上述した実施例においては翼本体1内に3つの冷
却流体通路を設けているが、これ以上設けた場合でも、
また少ない場合でも本発明を適用できることは勿論であ
る。さらに、実施例は、本発明を動翼に適用した例であ
るが、静翼にも適用できることは勿論である。さらに、
バイメタル式流量制御器の構成も実施例のものに限定さ
れない。要はバイメタル片の機械的変位によって冷却流
体の流量を制御できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る真の外観図、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図は同実施例におけるバ
イメタル式流量制御器の部分だけを取り出して示す断面
図である。 1・・・翼本体、2・・・支持部、11,12.13・
・・冷却流体通路、16.18・・・流路、22゜26
・・・バイメタル式流量制御器。 出願人 工業技術院長石板誠− 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 翼本体内に冷却流体通路を備えたガスタービンの翼にお
    いて、前記冷却流体通路に、前記翼本体内の温度に応じ
    て上記冷却流体通路を流れる冷却流体の流量を制御する
    バイメタル弐tLjt制御器を介在させてなることを特
    徴とするガスタービンの翼。
JP8500482A 1982-05-21 1982-05-21 ガスタ−ビンの翼 Pending JPS58202304A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8500482A JPS58202304A (ja) 1982-05-21 1982-05-21 ガスタ−ビンの翼

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8500482A JPS58202304A (ja) 1982-05-21 1982-05-21 ガスタ−ビンの翼

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58202304A true JPS58202304A (ja) 1983-11-25

Family

ID=13846556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8500482A Pending JPS58202304A (ja) 1982-05-21 1982-05-21 ガスタ−ビンの翼

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58202304A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4753575A (en) * 1987-08-06 1988-06-28 United Technologies Corporation Airfoil with nested cooling channels
US4767268A (en) * 1987-08-06 1988-08-30 United Technologies Corporation Triple pass cooled airfoil
US4940388A (en) * 1988-12-07 1990-07-10 Rolls-Royce Plc Cooling of turbine blades
US4992026A (en) * 1986-03-31 1991-02-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Gas turbine blade
US5253976A (en) * 1991-11-19 1993-10-19 General Electric Company Integrated steam and air cooling for combined cycle gas turbines
US5320483A (en) * 1992-12-30 1994-06-14 General Electric Company Steam and air cooling for stator stage of a turbine

Cited By (10)

* 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
US4753575A (en) * 1987-08-06 1988-06-28 United Technologies Corporation Airfoil with nested cooling channels
US4767268A (en) * 1987-08-06 1988-08-30 United Technologies Corporation Triple pass cooled airfoil
WO1989001564A1 (en) * 1987-08-06 1989-02-23 United Technologies Corporation Airfoil with nested cooling channels
JPH01134003A (ja) * 1987-08-06 1989-05-26 United Technol Corp <Utc> タービンブレード
EP0325654A1 (en) * 1987-08-06 1989-08-02 United Technologies Corporation Airfoil with nested cooling channels
EP0325654B1 (en) * 1987-08-06 1992-06-03 United Technologies Corporation Airfoil with nested cooling channels
US4940388A (en) * 1988-12-07 1990-07-10 Rolls-Royce Plc Cooling of turbine blades
US5253976A (en) * 1991-11-19 1993-10-19 General Electric Company Integrated steam and air cooling for combined cycle gas turbines
US5320483A (en) * 1992-12-30 1994-06-14 General Electric Company Steam and air cooling for stator stage of a turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7255536B2 (en) Turbine airfoil platform cooling circuit
JP4785507B2 (ja) ブルノーズ段部付きタービンノズル
US7427188B2 (en) Turbomachine blade with fluidically cooled shroud
US4604031A (en) Hollow fluid cooled turbine blades
US6264428B1 (en) Cooled aerofoil for a gas turbine engine
US5927946A (en) Turbine blade having recuperative trailing edge tip cooling
US4948338A (en) Turbine blade with cooled shroud abutment surface
JP4311919B2 (ja) ガスタービンエンジン用のタービン翼形部
US20100054915A1 (en) Airfoil insert
JP5367592B2 (ja) 軸受けオイルの廃熱を利用したコンプレッサクリアランス制御システム
JP2007218262A (ja) ガスタービンロータブレード及びロータアセンブリ
US7090461B2 (en) Gas turbine vane with integral cooling flow control system
US9249686B2 (en) Housing and turbomachine
US9840932B2 (en) System and method for blade tip clearance control
JP5890003B2 (ja) タービン段を冷却する方法、及び、冷却された当該タービン段を有しているガスタービン
US20160169052A1 (en) Rotating gas turbine blade and gas turbine with such a blade
JP2017141829A (ja) タービンエンジン構成部品用のインピンジメント孔
EP1101898B1 (en) Gas turbine blade
JP2015075106A (ja) ガスタービンエンジンにおける受動的クリアランス制御の方法およびシステム
JPS58202304A (ja) ガスタ−ビンの翼
EP3816408B1 (en) Negative thermal expansion compressor case for improved tip clearance
JPS59231102A (ja) ガスタ−ビンの翼
JP2003254091A (ja) 圧縮機のチップクリアランス制御装置及び制御方法
US11788417B2 (en) Turbine blade and gas turbine
US20130236329A1 (en) Rotor blade with one or more side wall cooling circuits