JPS59231102A - ガスタ−ビンの翼 - Google Patents

ガスタ−ビンの翼

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JPS59231102A
JPS59231102A JP10593283A JP10593283A JPS59231102A JP S59231102 A JPS59231102 A JP S59231102A JP 10593283 A JP10593283 A JP 10593283A JP 10593283 A JP10593283 A JP 10593283A JP S59231102 A JPS59231102 A JP S59231102A
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JP
Japan
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blade
passage
blade body
cavity
cooling fluid
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Katsuyasu Ito
勝康 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • 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

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  • 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、冷却構造を改良したガスタービンの翼に関す
る。
〔発明の背景技術とその問題点〕
ガスタービンは、通常、1つの軸に圧縮機とタービンと
を連結し、圧縮機で圧縮された高圧空気で燃焼器内の圧
力を高め、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
軸方向に交互に配列して構成され、また、タービンも動
翼と静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
率を高めるにはタービンの入口における燃焼ガスの温度
を高めることが最も有効であると云われている。しかし
、タービンの入口ガス温度は、タービンの翼を構成する
材料の耐熱応力性あるいは高温酸化腐食特性等により制
限される。そこで、従来、翼本体の耐熱特性を向上させ
るために翼本体を冷却流体によって強制冷却するように
した翼が用いられている。すなわち、翼根部および翼本
体内に冷却流体の通路を形成し、この通路内に翼根部側
から冷却流体を導いて翼本体を内側から対流冷却すると
ともに上記通路を通過した冷却流体を翼本体の前縁部、
後縁部および側縁部から翼本体外へ流出させることによ
って翼本体の外面をフィルム冷却するようにした翼が用
いられている。
しかしながら、上記のように、冷却流体を使って翼本体
を内外から冷却するようにした翼にあっても次のような
問題があった。すなわち、翼根部から導かれた冷却流体
を翼本体内において分岐させ、翼本体の前縁部、後縁部
および側縁部から翼本体外へ流出させるようにしている
ので必然的に翼本体の先端部を冷却する冷却流体の量が
少なくなり、この結果、他の部分に較べて翼本体の先端
部の温度上昇が大きく、この温度上昇に基いてガス温度
が制限される問題があった。
〔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、翼本体を全体に亘って良好に冷
却でき、もってガス温度の高温化、すなわち出力効率の
向上化に寄与できるガスタービンの翼ヲ提供することに
ある。
〔発明の概要〕
本発明は、翼本体内に冷却流体の通路を設け、この通路
に冷却流体を導いて翼本体を内部から冷却するとともに
上記通路を通過した冷却流体を真本体外へ流出させて上
記翼本体を外部からも冷却できるようにしたガスタービ
ンの翼において、翼本体の先端壁内にキャパ線に沿って
延びる空洞を設け、この空洞内に上記通路に導かれた冷
却流体の一部を導いてキ憚ンパ線に沿った方向へ通流さ
せた後、翼本体外へ流出させるようにしたこと’に%徴
としている。
〔発明の効果〕
上記のように翼本体の先端壁内に空洞を設け、この空洞
内にも冷却流体を通流させるようにしているので、翼本
体の先端部の冷却不足を解消することができる。この場
合、空洞への冷却流体の入口および出口の径を所望に設
定することによって空洞内での流速を十分高めることが
でき、この結果、先端部全良好に冷却することが、可能
となる。したがって翼本体を内、外から冷却したことと
相俟って翼本体全体を良好に冷却でき、ガス温度の高温
化に寄与できるものが得られる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図は、本発明を適用した動翼をキャンバ線に沿って
切断して示す図である。すなわち、この動翼は、大きく
分けて翼本体1と、この翼本体1を支持する翼根部2お
よびプラットホーム部3とで構成されている。翼本体1
、翼根部−5= 2およびプラットホーム部3は、翼本体1の先端壁4を
除いて精密鋳造によって一体的に形成されたもので、鋳
造後に、同じく精密鋳造等によって形成された上記先端
壁4を溶接あるいは拡散接合等によって接合したものと
なっている。
しかして、上記翼本体1および翼根部2の内部には冷却
流体の通路11が形成されており、また、先端壁4の内
部には通路11から分岐した冷却流体の一部全通流させ
る通路12が形成されている。
上記通路11は、翼根部2から翼本体1の先端壁4まで
高さ方向に延びた第1の通路13と、この通路13と翼
本体11の前縁部外面との間に上記第1の通路13と平
行に高さ方向方に延びた第2の通路14と、上記第1の
通路13と翼本体11の後縁部外面との間に上記第1の
通路13と平行に高さ方向に延びた第3の通路れた小孔
17と、翼本体1の前縁部外面と第26− の通路14との間に存在する壁18VCQさ方向に複数
設けられた小孔19と、前記第1の通路13と第3の通
路15との間に存在する仕切壁20に高さ方向に複数設
けられた小孔21と、翼本体1の後縁部外面と第3の通
路15との間に存在する壁22に高さ方向に複数設けら
れた小孔23とで構成されている。
一方、通路12は、先端壁4の内部にキャンバ線方向に
処ひる関係に形成された空洞25と、前記第2の通路1
4と上記空洞25内の前線部側とを連通させる導入口2
6と、空洞25の後縁部側を翼本体外へ通じさせる排出
口27とで構成されている。
このような構成であると、通路11の第1の通路13に
、図中実線矢印で示すように冷却流体を導入すると、こ
の冷却流体は、第1の通路13内を翼本体1の先端方向
へと流れ、この間に翼本体1の中央部分を対流冷却によ
って内側から冷却する。そして、第1の通路13内の冷
却流体は、第2図にも示すように、次に2つの流れに分
岐され、一方においては小孔17から壁18の内面に向
けて噴射され、壁18をインピンジ冷却した後、一部が
小孔19から噴出して翼本体1の周面に冷却流体の膜を
形成するフィルム冷却に供され、また残9が導入口26
を介して空洞25内に流れ込む。また、他方においては
小孔2ノから壁22の内面に向けて噴射され、壁22を
インピンジ冷却し、続いて小孔23から噴出し、小孔2
3内を通る間に壁22を対流冷却する。そして、前記空
洞25内に流れ込んだ冷却流体は、空洞25内を前縁側
から後縁側へと流れ、その間に対流冷却によって先端壁
4を冷却した後、排出口27を介して翼本体外へと流出
する。したがって、翼本体1は、その中央部、前縁部、
後縁部および先端壁4の全てが、冷却流体による対流冷
却、インピンジ冷却あるいはフィルム冷却によって冷却
されることになり、従来の翼のように局部的に非常に高
温になるところがないので、結局、前述した効果が得ら
れる。
ここで、対流による熱伝達を表わすマルセルト数Nuは
、一般に、 Nu oCRemPr” の形で表現される。但し、Reはレイノルズ数、Prは
プラントル数を示し、m、nは定数を示している。レイ
ノルズ数Reは流体の流速が速い程大きい。したがって
、導入口26および排出口27の径を選択すれば、空洞
25内の冷却流体の流速を速めることができ、これによ
って先端壁4を良好に冷却できる。このことは、第2の
通路14の先端側位置(流量の少ない位置)から空洞2
5内に冷却流体を送り込むようにしても空洞25内の流
速制御によって良好に冷却できること全意味している。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。たとえば、第3図(、) (b)に示すように空洞
25の内面にキャンバ線と交差するように凸部31を設
け、この凸部31で通流する冷却流体を積極的に攪拌さ
せることによって対流冷却効果を向上させるようにして
もよい。ま9− た、第4図(、) (b)に示すように、第1の通路1
3および第3の通路15からも孔32.33を介して空
洞25内に冷却流体を送り込むよう圧し。
でもよい。この場合、孔32.33の径および配設ピッ
チの選択によって孔32.33から噴出する冷却流体で
キャンバ線に沿った所望のインピンジ冷却特性全発揮さ
せることができる。
また、第1の通路13の存在によって翼本体1の腹側に
形成された壁にフィルム冷却用の小孔を設けるようにし
てもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一゛実施例に係る翼をキャンバ線に沿
って切断した縦断面図、第2図は量減を第1図における
A−A線に沿って切断し矢印方向にみた図、第3図(、
)は本発明の別の実施例に係る翼を局部的に取り出して
示す縦断面図、同図(b)は量減e (a)におけるB
−B線に沿って切断し矢印方向にみた図、第4図(−)
は本発明のさらに別の実施例に係る翼を局部的に取り出
して示す縦断面図、同図(b)は量減を(、)における
C−−10= C線に沿って切断し矢印方向にみた図である。 1翼本体、2・・・翼根部、4・・・先端壁、1ノ・・
・通路、25・・・空洞、26・・・導入口、27・・
・排出口。 代理人弁理士゛則近憲佑(ほか1名) 11− ―の り。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  翼本体内に冷却流体の通路を有し、この通路
    に導かれた冷却流体で翼本体を内部から冷却するととも
    に上記通路を通過した冷却流体を翼本体外へ流出させて
    上記翼本体を外部からも冷却できるようにしたガスター
    ビンの翼において、前記翼本体の先端壁内に上記翼本体
    のキャンバ線に沿って形成された空洞と、前記通路内に
    導かれた冷却流体の一部を上記空洞内に導き、上記空洞
    内をキャンバ線に沿って通流させた後、翼本体外へ流出
    させる手段とを具備してなることを特徴とするガスター
    ビンの翼。
  2. (2)前記空洞は、内面に凸部が形成されたものである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガスター
    ビンの翼0
JP10593283A 1983-06-15 1983-06-15 ガスタ−ビンの翼 Granted JPS59231102A (ja)

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JPH0421042B2 JPH0421042B2 (ja) 1992-04-08

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