JPS587801B2 - High temperature turbine cooling blade - Google Patents
High temperature turbine cooling bladeInfo
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- JPS587801B2 JPS587801B2 JP1197179A JP1197179A JPS587801B2 JP S587801 B2 JPS587801 B2 JP S587801B2 JP 1197179 A JP1197179 A JP 1197179A JP 1197179 A JP1197179 A JP 1197179A JP S587801 B2 JPS587801 B2 JP S587801B2
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- cooling
- plate
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ジェットエンジン及びガスタービンにおける
高温タービン部の動翼及び静翼に用いる高温タービン冷
却翼に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to high-temperature turbine cooling blades used for moving blades and stationary blades of high-temperature turbine sections in jet engines and gas turbines.
ガスタービンエンジンは、一般にタービン入口温度の上
昇により燃料消費率を下げ、高出力化を図ることができ
る。In general, gas turbine engines can reduce fuel consumption and increase output by increasing the turbine inlet temperature.
しかし金属の耐熱温度は900℃前後に限られており、
従ってこれ以上のガス温度の場合には冷却翼付高温ター
ビンが用いられている。However, the heat resistance temperature of metal is limited to around 900℃,
Therefore, when the gas temperature is higher than this, a high temperature turbine with cooling blades is used.
このような高温ガスタービンの冷却翼として、近年、冷
却空気の対流による冷却、インピンジメント冷却及び膜
冷却を巧みに組合せることにより冷却効果(できるだけ
少ない空気量で翼を冷却する)の向上を図ることが種々
考えられている。In recent years, for the cooling blades of such high-temperature gas turbines, efforts have been made to improve the cooling effect (cooling the blades with as little air as possible) by skillfully combining cooling by convection of cooling air, impingement cooling, and film cooling. Various things are being considered.
第1図及び第2図は従来実施されている高温タービン冷
却翼の一例を示すもので、高温ガスaにさらされるター
ビン冷却翼は、中空部bから供給される冷却空気により
冷却されるようになっており、しかも一般に内部構造と
して熱伝達率を高め、伝熱面積を増すと同時に翼面へ吹
出す空気量制御を行う工夫がなされている。Figures 1 and 2 show an example of a conventional high-temperature turbine cooling blade, in which the turbine cooling blade exposed to high-temperature gas a is cooled by cooling air supplied from a hollow part b. Moreover, the internal structure is generally designed to increase the heat transfer coefficient, increase the heat transfer area, and at the same time control the amount of air blown to the wing surface.
しかし斯る従来方式の高温タービン冷却翼においては、
翼内板Cの中空部b側において伝熱面積を増す工夫が未
だ充分なされておらず、従って翼外板dから仕切板eを
経て翼内板Cに伝えられた熱を充分に対流冷却すること
ができない欠点がある。However, in such conventional high temperature turbine cooling blades,
Efforts have not yet been made to increase the heat transfer area on the side of the hollow part b of the inner wing plate C, and therefore the heat transferred from the outer wing plate d to the inner wing plate C via the partition plate e must be sufficiently cooled by convection. There is a drawback that it cannot be done.
また翼外板dの外周翼面へ吹き出す空気量制御を安定さ
せるために空洞部fを大きくとるようにしているため、
翼外板dの内面と翼内板Cの外面との間隔gが大きくな
り、従って通気口hから空洞部f内に吹き込まれる空気
によるインピンジメント冷却(空気が翼外板dの内面に
衝突することにより行われる冷却)が充分に行われない
という欠点がある。In addition, the cavity f is made large in order to stabilize the control of the amount of air blown out to the outer peripheral blade surface of the wing skin d.
The distance g between the inner surface of the wing outer plate d and the outer surface of the wing inner plate C increases, and therefore impingement cooling (air collides with the inner surface of the wing outer plate d) by air blown into the cavity f from the vent h The disadvantage is that the cooling provided by the process is not sufficient.
本発明は、上記従来方式のもつ欠点を解決すべくなした
もので、吹出し孔を有する翼外板と通気孔を有する翼内
板との間に仕切板を介して空洞部を形成し、上記翼内板
の外側面における空洞部への通気孔の開口部周辺に山部
をまた吹出し孔に対向する位置に谷部を夫々形成し、更
に前記翼内板の内面にフィンを突出して設けていること
を特徴とする高温タービン冷却翼に係るものである。The present invention was made in order to solve the drawbacks of the above-mentioned conventional system, and a cavity is formed between a wing outer plate having a blowout hole and a wing inner plate having a ventilation hole through a partition plate. A mountain portion is formed around the opening of the ventilation hole into the cavity on the outer surface of the blade inner plate, and a trough portion is formed at a position facing the blowout hole, and further, a fin is provided to protrude from the inner surface of the blade inner plate. The present invention relates to a high-temperature turbine cooling blade characterized by:
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第3図乃至第7図はガスタービン静翼に適用した本発明
の冷却翼の一例を示すもので、第3図及び第4図に示す
如く、冷却翼は、主に翼外板1と翼内板2から構成され
て翼取付部3に一体に固定されるようになっており、上
部翼内板2は内側に冷却空気4を導入する中空部5を形
成している。3 to 7 show an example of the cooling blade of the present invention applied to a gas turbine stator blade. As shown in FIGS. 3 and 4, the cooling blade mainly consists of the blade outer plate 1 and the blade. It is composed of an inner plate 2 and is integrally fixed to a wing attachment part 3, and the upper wing inner plate 2 forms a hollow part 5 into which cooling air 4 is introduced.
更に本発明の主要部が詳細に示されている第5図乃至第
7図について説明すると、翼外板1にはその内面から外
面に向って高温ガス6の流れに沿って冷却空気4を吹出
すための吹出し孔7が所定の間隔で多数備えられており
、更に上記翼外板1の内面には上記吹出し孔7を区分け
するようにしたフィン状仕切板8が設けられており、該
フィン状仕切板8により前記翼外板1と翼内板2との間
に空洞部9が形成されている。Further, referring to FIGS. 5 to 7, which show the main parts of the present invention in detail, cooling air 4 is blown onto the blade skin 1 from the inner surface to the outer surface along the flow of high-temperature gas 6. A large number of air outlet holes 7 are provided at predetermined intervals for air discharge, and a fin-shaped partition plate 8 is provided on the inner surface of the blade outer plate 1 to separate the air outlet holes 7. A cavity 9 is formed between the wing outer plate 1 and the wing inner plate 2 by the shaped partition plate 8 .
また前記フィン状仕切板8は、翼外板1からの伝熱を良
好にするために、翼外板1側部分が厚く、内側に向って
徐々に薄くなるように形成されている。Further, the fin-shaped partition plate 8 is formed so that the portion on the side of the blade outer plate 1 is thick and gradually becomes thinner toward the inside in order to improve heat transfer from the blade outer plate 1.
更に翼内板2の内面には、前記フィン状仕切板8の先細
り形状が延長されたような形状を有して中空部5内に突
出するようにフイン10が形成されている。Furthermore, fins 10 are formed on the inner surface of the inner blade plate 2 so as to protrude into the hollow portion 5 and have a shape that is an extension of the tapered shape of the fin-shaped partition plate 8 .
翼内板2には、前記空洞部9に連通して前記吹出し孔7
に冷却空気4を送る通気孔11が設けられている。The air outlet hole 7 is provided in the inner blade plate 2 in communication with the cavity portion 9.
A ventilation hole 11 is provided to send cooling air 4 to the air conditioner.
またこの通気孔11は、前記吹出し孔7との位置が重な
らないようにずらして配設されている。Further, the ventilation hole 11 is arranged at a shifted position from the blow-off hole 7 so as not to overlap.
また前記翼内板2の外面における前記通気孔11が設け
られている部分には、翼外板1の内面との間隔が小さく
なるように山部12が形成され、また前記吹出し孔7と
対向する位置には谷部13が形成されている。Further, a mountain portion 12 is formed on the outer surface of the blade inner plate 2 at a portion where the ventilation hole 11 is provided so as to reduce the distance from the inner surface of the blade outer plate 1. A trough portion 13 is formed at the position.
前記した翼外板1と翼内板2は、精密鋳造又は鍛造によ
り別々に製造して拡散接合するか、或いは一体鋳造によ
り成形するようにし、また冷却翼と翼取付部3について
も溶接或いは一体鋳造にて形成する。The above-mentioned blade outer plate 1 and blade inner plate 2 are manufactured separately by precision casting or forging and then diffusion bonded, or integrally formed by integral casting, and the cooling blade and the blade attachment part 3 are also welded or integrally formed. Formed by casting.
また前記吹出し孔7及び通気孔11は鋳造或いは電気化
学的方法により形成する。Further, the blowout hole 7 and the ventilation hole 11 are formed by casting or an electrochemical method.
上述した構成を有するタービン冷却翼によれば翼内板2
の中空部5内に導入された冷却空気4によりフイン10
が対流冷却され、該フイン10が設けられている翼内板
20対流冷却効果が著しく向上する。According to the turbine cooling blade having the above-described configuration, the blade inner plate 2
The cooling air 4 introduced into the hollow part 5 causes the fins 10 to
are convection cooled, and the convection cooling effect of the blade inner plate 20 on which the fins 10 are provided is significantly improved.
またこの翼内板2が冷却されることにより、フィン状仕
切板8を介して翼外板1が伝導冷却されることになる。Furthermore, by cooling the blade inner plate 2, the blade outer plate 1 is conductively cooled via the fin-shaped partition plate 8.
更に、上記冷却空気4は通気孔11を通って空洞部9に
導入されるが、この際、通気孔11が開口する翼内板2
の外面に山部12が形成されていることにより通気孔1
1の開口部と翼外板1の内面との間隔が狭くなり、従っ
て翼外板1のインピンジメント冷却が効果的に行われる
ことになる。Further, the cooling air 4 is introduced into the cavity 9 through the ventilation holes 11, but at this time, the airfoil inner plate 2, which the ventilation holes 11 are open to, is introduced into the cavity 9.
By forming the peak part 12 on the outer surface of the vent hole 1
1 and the inner surface of the blade skin 1 becomes narrower, so that impingement cooling of the blade skin 1 is effectively performed.
インピンジメント冷却を行つた後の冷却空気4は、空洞
部9内を吹出し孔7方向に向って進む。The cooling air 4 that has been subjected to impingement cooling advances within the cavity 9 toward the blowout hole 7 .
この際吹出し孔7付近には谷部13が形成されているた
めに空洞部9が広くなっており、従って静圧が充分回復
し吹出し孔7から吹出す冷却空気4の量を充分に安定さ
せることができる。At this time, since the trough 13 is formed near the blow-off hole 7, the cavity 9 is widened, so that the static pressure is sufficiently recovered and the amount of cooling air 4 blown out from the blow-off hole 7 is sufficiently stabilized. be able to.
上記吹出し口7から外部に吹き出された冷却空気4は、
翼外板10表面に沿って空気膜Sを形成し、翼外板1が
高温ガス6に直接さらされないように膜冷却を行って高
温ガス6から翼外板1への熱遮断を行なっている。The cooling air 4 blown out from the air outlet 7 is
An air film S is formed along the surface of the blade skin 10, and film cooling is performed so that the blade skin 1 is not directly exposed to the high temperature gas 6, thereby blocking heat from the high temperature gas 6 to the blade skin 1. .
従って前記したように、対流による冷却と、インピンジ
メントによる冷却と、膜冷却の夫々が有効に組合されて
冷却効果が著しく向上し、高温ガス条件下で作動するタ
ービン翼の温度を材料の使用限度以下に保持させること
ができる。Therefore, as mentioned above, cooling by convection, cooling by impingement, and film cooling are effectively combined to significantly improve the cooling effect, and the temperature of turbine blades operating under high-temperature gas conditions can be lowered to the limit of material use. It can be held as below.
伺、前記実施例におけるフイン10は、図示の配置に対
して直角の方向或いは傾斜した方向に形成するようにし
てもよく、またフィン10自体も波形状等のように種々
変更することができる。However, the fins 10 in the above embodiments may be formed in a direction perpendicular to or inclined to the illustrated arrangement, and the fins 10 themselves may also be modified in various ways, such as having a wave shape.
更にフィン状仕切板8、山部12、谷部13などの形状
も本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を
加えることができ、また本発明は種々のタービン翼の冷
却翼として適用することができるものである。Furthermore, the shapes of the fin-like partition plate 8, the peaks 12, the valleys 13, etc. can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention, and the present invention can be applied as cooling blades for various turbine blades. It is something that can be done.
上述した本発明の高温タービン冷却翼によれば、(i)
翼内板の内面にフィンを設けていることにより、伝熱面
積が増大し、対流冷却効果の向上が図れる。According to the high temperature turbine cooling blade of the present invention described above, (i)
By providing fins on the inner surface of the blade inner plate, the heat transfer area increases and the convection cooling effect can be improved.
(11)翼内板の外側面における通気孔の開口部周辺に
山部を形成していることにより、翼外板の内面と開口と
の間隔を狭くすることができ、よって翼外板内面に対す
るインピンジメント冷却を効果的に行わせることができ
る。(11) By forming a peak around the opening of the vent on the outer surface of the wing inner plate, the distance between the inner surface of the wing outer plate and the opening can be narrowed, and therefore the inner surface of the wing outer plate Impingement cooling can be performed effectively.
また翼外板の吹出し孔が設けられている位置に対向する
翼内板の外側面には、谷部を形成して広い空洞部空間を
保持するようにしているので、冷却空気の静圧を回復し
て安定した空気量を吹出し孔から翼外へ吹き出させるこ
とができる。In addition, a valley is formed on the outer surface of the wing inner plate opposite to the position where the air outlet hole is provided in the wing outer plate to maintain a wide cavity space, thereby reducing the static pressure of the cooling air. It is possible to recover and blow out a stable amount of air from the blow-off holes to the outside of the blade.
(m)対流冷却とインピンジメント冷却が同時に効果的
に行われることにより、膜冷却を含めた全体の冷却効果
が著しく向上する。(m) By effectively performing convection cooling and impingement cooling at the same time, the overall cooling effect including film cooling is significantly improved.
等、種々の優れた効果を発揮する。etc., exhibits various excellent effects.
第1図は従来の高温タービン冷却翼の一例を示す切断側
面図、第2図は第1図のA部拡大図、第3図はガスター
ビン静翼に適用した本発明の冷却翼の一例を表わす斜視
図、第4図は第3図をIV一■方向から見た拡大矢視図
、第5図は第4図の一部拡大説明図、第6図は第5図を
VI−VI方向から見て一部を除去して示した説明図、
第7図は第6図の■一■矢視図である。
1は翼外板、2は翼内板、5は中空部、7は吹出し孔、
8はフィン状仕切板、9は空洞部、10はフィン、11
は通気孔、12は山部、13は谷部を示す。Fig. 1 is a cutaway side view showing an example of a conventional high-temperature turbine cooling blade, Fig. 2 is an enlarged view of section A in Fig. 1, and Fig. 3 is an example of the cooling blade of the present invention applied to a gas turbine stationary blade. FIG. 4 is an enlarged view of FIG. 3 viewed from the IV-II direction, FIG. 5 is a partially enlarged explanatory view of FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged view of FIG. An explanatory diagram showing a part removed when viewed from
FIG. 7 is a view taken along arrows 1 and 2 in FIG. 6. 1 is a wing outer plate, 2 is a wing inner plate, 5 is a hollow part, 7 is a blowout hole,
8 is a fin-shaped partition plate, 9 is a cavity, 10 is a fin, 11
12 indicates a vent, 12 indicates a peak, and 13 indicates a trough.
Claims (1)
の間に仕切板を介して空洞部を形成し、上記翼内板の外
側面における空洞部への通気孔の開口部周辺に山部をま
た吹出し孔に対向する位置に谷部を夫々形成し、更に前
記翼内板の内面にフィンを突出して設けていることを特
徴とする高温タービン冷却翼。1 A cavity is formed via a partition plate between a wing outer panel having a blowout hole and a wing inner panel having a ventilation hole, and a cavity is formed around the opening of the vent to the cavity on the outer surface of the wing inner panel. A high-temperature turbine cooling blade characterized in that a peak part and a trough part are formed at a position facing the blowout hole, and further, fins are provided protruding from the inner surface of the blade inner plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1197179A JPS587801B2 (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | High temperature turbine cooling blade |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1197179A JPS587801B2 (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | High temperature turbine cooling blade |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55104507A JPS55104507A (en) | 1980-08-11 |
JPS587801B2 true JPS587801B2 (en) | 1983-02-12 |
Family
ID=11792492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1197179A Expired JPS587801B2 (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | High temperature turbine cooling blade |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS587801B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5929725U (en) * | 1982-08-20 | 1984-02-24 | 東芝熱器具株式会社 | Liquid level display device |
US5271715A (en) * | 1992-12-21 | 1993-12-21 | United Technologies Corporation | Cooled turbine blade |
DE19612840A1 (en) * | 1996-03-30 | 1997-10-02 | Abb Research Ltd | Device and method for cooling a wall surrounded by hot gas on one side |
US6000908A (en) * | 1996-11-05 | 1999-12-14 | General Electric Company | Cooling for double-wall structures |
CN107636254A (en) * | 2015-05-07 | 2018-01-26 | 西门子公司 | Turbine airfoil with internal cooling channel |
US10494948B2 (en) * | 2017-05-09 | 2019-12-03 | General Electric Company | Impingement insert |
-
1979
- 1979-02-05 JP JP1197179A patent/JPS587801B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS55104507A (en) | 1980-08-11 |
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