JPS60192803A - ガスタ−ビン翼 - Google Patents

ガスタ−ビン翼

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JPS60192803A
JPS60192803A JP4754584A JP4754584A JPS60192803A JP S60192803 A JPS60192803 A JP S60192803A JP 4754584 A JP4754584 A JP 4754584A JP 4754584 A JP4754584 A JP 4754584A JP S60192803 A JPS60192803 A JP S60192803A
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JP
Japan
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air duct
cooling
insert
gas turbine
turbine blade
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JP4754584A
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Inventor
Yuji Nakada
裕二 中田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F01D5/188Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • F01D5/189Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape

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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〕 本発明は冷却栴造を備えたガスタービン翼に係り、とり
わけ翼を内部から冷却する対流冷却方式を採用したガス
タービン翼に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ガスタービン翼の冷却方法として、従来より翼の内部に
冷却流体を流通させて冷却する対流冷却方式が知られて
いる。しかしながら、従来の対流冷却方式においては、
タービン翼の温度を許容値以内に保つためには多くの冷
却流体を必要とし、翼の空力損失の増大およびタービン
出力効率の低下という問題があった。そのため、少ない
冷却流体で翼を良好に冷却し得るものが望まれている。
また、不純物が混在する租借燃料を使用した場合にも、
目詰まりせず良好な冷却性能を保持することができるよ
う、翼表面、と9わけ無前縁部にいわゆるフィルム冷却
(膜冷却)用孔を設けない、対流冷却方式を主とした高
い冷却性能を備えたタービン翼の開発が望まれている。
〔発明の目的〕
本発明はこのような点を考慮してなさtたものであシ、
比較的単純な構造で、かつ少ない冷却流体で良好な冷却
効果を得ることのできるガスタービン翼を提供すること
を目的とする。
〔発明の橡、要〕
本発明は、内壁面に翼弦方向に延びる複数の突出部が形
成さtている中空翼形の外被と、この外被内に突出部に
接合して挿着された挿入体とからなシ、突出部、外被お
よび挿入体との間に冷気ダクトが形成されているガスタ
ービン翼でおって。
冷気ダクトが、挿入体の内部から外被の後縁部内に流出
した冷却流体が外被の前縁方向に流量、前縁内壁部で反
シして凋び外被の後縁部方向に流n、外被の後縁部から
翼列に排出されるよう形成さ扛ていることを特徴として
いる。
本発明によれば、挿入体の内部から供給される冷却流体
のtlとんど全流量が、翼外被の内面に形成された冷タ
ダクトの全箇所を通過するため、最初に前縁部に冷却流
体を吹き付け、24内部の背側および腹側の冷気ダクト
に分流するものと比べ、平均的に約2倍の流量による冷
却が可能となシ、きわめて高い冷却性能を得ることがで
きる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
第1図は本発明によるガスタービン翼の一実施例を示す
Di鵬面図である。図において勾号//は、タービン翼
として要求さnる形状と強度とを有する中空翼形の外被
でめる。外被l/の内部には、同様の翼形をした中空状
の挿入体lユが、外被//の内壁面と所定の隙間を有し
て挿着されている。外被//の内壁面には、外被iiの
翼形に沿って延びる複数のリブ状突出部(以下「リプ」
と称する)/Jが形成さ扛ている。挿入体7.2は、こ
のリプ13に接合する状態で外被ll内に挿入固定され
、相隣れるリブ13、外被//および挿入体12とによ
り、第2図に示すように、外被//の内壁面の背側およ
び腹側の全体にわたって冷気ダクト/I/が形成されて
いる。
外被l/の後縁部//1)の内(Illには、図に示す
ようにフィン状のリブ13と一体的に冷気ダクト/弘の
うち腹側の冷気ダクトをしゃ断するしゃ新壁15が設け
られ、このしゃ新壁15に対し、挿入体/2の後端部/
2bが取付は固定さねている。
この挿入体12の後端部/2bのしゃ新壁15への取付
けは、第3図に示すように、しゃ新壁15に挿入体/−
の後端部/、2bが挿入支持される支持溝/Aを設け・
この支持溝16に対し挿入体12の後端部/、2bを挿
入固定することにより行われている。第≠A図乃至第弘
C図は、挿入体12の後端部/、2bを、しゃ断jjl
F/Sに取付は固定する種々の方法を示している。
第≠A図は第1図に示した実施例の部分拡大断面図であ
り、一体成形により作られた挿入体12の後端部/2b
が、しゃ新壁15に設けらn、た支持溝/6に挿入固着
されている。また、第VB図に示す例においては、挿入
体/、2が板部制の折り曲げ成形により形成され、重ね
合せ接合さnた後端部lコbが、しゃ新壁15に設けら
れた支持溝l乙に挿入固着さnている。この実施例によ
れば、挿入体lコの形成を板部拐の折り曲は成形により
行うことができ、一体成形したものと比べ製作コストを
安くすることができる。また、第弘C図に示す例におい
ては、第弘B図に示した例と同様に、挿入体12か板部
材を折り曲は成形することにより形成され、亀ね合せ折
υ曲は接合された後端部/2′bが、しゃ新壁15に設
けられた大きな曲率半径を吻する支持溝/6aに当接さ
れている。この実施例によれば、支持溝/6aの加工が
容易であるとともに、挿入体後端部/、?bのを付けが
簡単である。
挿入体/、2の後端部/2b付近には、腹側の冷気ダク
)/弘に連通ずる空気孔17が穿設されている。この空
気孔17は、しゃ新壁15に取付けらjている挿入体の
後端部/Jbよりわずかに翼前縁側に設けられ、これに
よシ挿入体12の内部から外被//の後縁部//’b内
に冷却流体が噴き出さ肛る。したがって冷却流体の流れ
る冷気ダクト/弘は、空気孔17から外被後縁部//1
)内に噴き出された冷却流体が、腹側の冷気ダク)/4
’を通って外被//の前縁方向に流れ、外被前縁//a
の内壁部で反転して、再び背側の冷気ダクトll/を辿
って外被の後縁部方向に流れ、外被後縁部//bに設け
られた排り9孔18から翼列に排出されるよう形成さ詐
る。
しかして本実施例によれば、挿入体12の内部から冷気
ダクトIQ内に流出した冷却流体(通常は空気)は、矢
印で示すように分岐されることなく冷気ダクトIQ−内
の全箇所を流れて外被/lを内部から冷却するので、少
ない流量の冷却流体であっても、高い冷却性能を発揮す
ることができる・第5図は本発明の仙の実施例を示す横
断面図である。
この実施例においても、タービン翼は、内壁面に翼弦方
向に延びる複数のりブJが形成さ扛ている中空具形の外
被2/と、この外被2/内にリプ力と接合して挿着され
ている挿入体Uとからなジ、リブJ、外被2/および挿
入体Uとの間に冷気ダクトJが形成されている。
外被2/の後縁部、2/1)の内部には、第を図に詳細
に示すように、背側の冷気ダクトJをしゃ断するしゃ新
壁jが設けら扛、このしゃ新壁Jに対し、挿入体nO後
端部u、1)が取付は固定されている。
また、挿入体nの後端部ubの付近には、背側の冷気ダ
クトJと連通して空気孔27が穿設され、この空気孔2
7から外被後縁部内に流出した冷却流体は、背伸の冷気
ダクトJを通って前縁部J/aの方向へ流れ、前縁部コ
/aの内壁面を冷却した後、再び反転し、腹側の冷気ダ
クトJを通って後縁部2/bの方向へ流れ、排出孔2ざ
から排出される流路が形成されている。
この実施例においては、さらにフィルム冷却方式が兼用
されておシ、外被2/の前縁部コ/aおよび後縁部21
bの腹側に、フィルム冷却用孔29a。
29bが穿設されている。また、挿入体nの前端部Ua
には、フィルム冷却用孔29hより下流側の位置に、冷
気ダクl’に連通して補助空気孔J?aが穿設さnてい
る。
また、外被2/の後縁部sibの内部には、ビンフィン
31が設けられ、排出孔2gに向けて流通する冷却流体
の流れに乱れを生じさせ、外被2/の後縁部、2/1)
をより効果的に冷却し得るようになっている。
しかして本実施例によ詐ば、空気孔27を通って挿入体
n内から外被後縁部J/1)の冷気ダクト2II内に流
出した冷却流体は、第5図に矢印で示すよりに背伸の冷
気ダクトJを通って前縁部2/a方向へ流れ、ここで反
転して再び腹側の冷気ダクトJを通って後縁部21b方
向へ流れる。この際、冷却流体の一部は、前縁部2/a
に設けられたフィルム冷却用゛孔コqaから流出し、外
被2./の外側表面をフィルム冷却する。また、挿入体
nの前端部Uaに設けられfc袖助空気孔27aからも
冷却流体が流出し、フィルム冷却用孔2ttsから流出
した冷却流体の流量を補いつつ後縁部コlbの方向へ流
れる。後縁部J/l)の方向へ流れた冷却流体は、一部
がフィルム冷却用孔u?′bから流出し、外被2/の外
側表置をフィルム冷却するとともに、残りが排出孔2g
から排出される。
この実施例によれば、第7図に示しfc実施例による対
流冷却方式に加え、フィルム冷i+方式によっても冷却
され、きわめて高い冷却性能を得ることができる。
〔発明の効尿〕
以上説明したように、不発、明によfLば、簡単な構造
で、かつ少ない冷却流体により、翼の全範囲にわたって
良好な冷却効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は不発、ツ」によるガスタービン翼の一実施例を
示す横断面図、第2図は第7図u−n線断面図、第3図
は第1図1−1糾断佃図、第≠A区1゜第≠B図および
第≠C図はしやiをに挿入体の後端部を取付ける柚々の
例を示す部分拡大断面図、#j図は本発明の他の実施例
を示す横11i’1面図、第を図は第5図に示した実雄
例における挿入体の後端部付近の部分拡大断面図でおる
。 −// 、 2/・・・外被、lコ、n・・・挿入
体、/3 、 力・・・突出部(リブ)、/!、J’・
・・冷気ダクト、is、ts・・・しゃ新壁、/7 、
27・・・空気孔。 出願人代理人 猪 股 清

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内壁面に翼弦方向に延びる複数の突出部が形成され
    ている中空翼形の外被と、前記外被内に前記突出部に接
    合して挿着された挿入体とからなシ、前記突出部、外被
    および挿入体との間に冷気ダクトが形成されているガス
    タービン翼において、前記冷気ダクトは、前記挿入体の
    内部から前記外被の後縁部内に流出した冷却流体が、外
    被の前縁方向に流れ、前縁内壁部で反転して再び外被の
    後縁部方向に流れ、外被の後縁部から翼外に排出される
    よう形成されていることを特徴とするガスタービン翼。 シ外被後縁部内には、外被と挿入体との間に形成されて
    いる背側あるいは腹側の冷気ダクトのいずれか一方をし
    ゃ断するしゃ断壁が設けられてい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翼。 3、シゃ断壁には、挿入体の後端部が取付は固定されて
    いることを特徴とする特許請求の岬5囲第λ項記載のガ
    スタービン翼。 佐挿入体の後端部付近には、しゃ断壁が設けられている
    伸の冷気ダクトに連通する空気孔が穿設されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項記載のガスタービン
    翼。
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