JPS61210203A - ガスタービン羽根 - Google Patents
ガスタービン羽根Info
- Publication number
- JPS61210203A JPS61210203A JP61053839A JP5383986A JPS61210203A JP S61210203 A JPS61210203 A JP S61210203A JP 61053839 A JP61053839 A JP 61053839A JP 5383986 A JP5383986 A JP 5383986A JP S61210203 A JPS61210203 A JP S61210203A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- airfoil
- root
- tip
- turbine blade
- gas turbine
- 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
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
- F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
先賢へ１１
本発明は、ガスタービン用タービン羽根の技術に関する
ものである。
ものである。
発電所用又は同種の用途に用いられる多くの典型的なガ
スタービンは、４列までの回転タービン羽根を備えてい
る。普通のタービン入口温度レベルでは、第１列及び第
２列の羽根のみが冷却を必要としている。この冷却は、
本出願人により製作されたものでは、羽根の付根及び翼
形を通り翼長方向に開口を形成することによって行なわ
れている。開口の付根部分は、該付根部分が開口の翼形
部分への通路への冷却材供給機能を果していることから
、通常、翼形部分よりも大径になっている。
スタービンは、４列までの回転タービン羽根を備えてい
る。普通のタービン入口温度レベルでは、第１列及び第
２列の羽根のみが冷却を必要としている。この冷却は、
本出願人により製作されたものでは、羽根の付根及び翼
形を通り翼長方向に開口を形成することによって行なわ
れている。開口の付根部分は、該付根部分が開口の翼形
部分への通路への冷却材供給機能を果していることから
、通常、翼形部分よりも大径になっている。
この供給機能は、可及的に少ない圧力損失で行なわれる
ことが望ましい。冷却材の開口を形成する１つの方法は
、羽根の内側の鋸歯状部分からハブの方に穿設される開
口の付根部分と交わるように先端からハブに向かって開
口の翼形部分を穿孔することにある。羽根が鋳造された
ものであれば、別の形成方法として、中子を使用して開
口をそのまま鋳造し、中子を後に除去することができる
。
ことが望ましい。冷却材の開口を形成する１つの方法は
、羽根の内側の鋸歯状部分からハブの方に穿設される開
口の付根部分と交わるように先端からハブに向かって開
口の翼形部分を穿孔することにある。羽根が鋳造された
ものであれば、別の形成方法として、中子を使用して開
口をそのまま鋳造し、中子を後に除去することができる
。
このどちらの製造方法によった場合にも、直線状でない
開口を翼形に形成することは非常に困難である。現用の
機器においては、直線状の開口を必要とする設計上の制
限は問題を生じていない。
開口を翼形に形成することは非常に困難である。現用の
機器においては、直線状の開口を必要とする設計上の制
限は問題を生じていない。
第１列の回転羽根の翼形の形状は、羽根を通る直線状の
翼形冷却開口を容易に組み込むことを可能とする形状で
あった。第２列の羽根についての翼形の形状は、前縁付
近に、時には後縁付近に、直線状の開口を形成すること
を可能としない形状であった。しかし、この第２列の場
合には、十分な低温により、羽根の前縁及び後縁におい
て冷却はほぼ不要となるガス環境が存在し、羽根の前縁
及び後縁に非常に近接した個所に開口を形成する必要は
ない。
翼形冷却開口を容易に組み込むことを可能とする形状で
あった。第２列の羽根についての翼形の形状は、前縁付
近に、時には後縁付近に、直線状の開口を形成すること
を可能としない形状であった。しかし、この第２列の場
合には、十分な低温により、羽根の前縁及び後縁におい
て冷却はほぼ不要となるガス環境が存在し、羽根の前縁
及び後縁に非常に近接した個所に開口を形成する必要は
ない。
しかし、将来のガスタービンの場合には、タービンの入
口温度の上昇に伴なって、第２列の先端により多くの冷
却を必要とし、第３列の羽根も、時には第４列の羽根も
冷却を必要とするようになることが考えられる。特に第
３、第４列の羽根の場合、直線状の開口によって空気流
を冷却するためには、相当な空力的折衷が必要になる。
口温度の上昇に伴なって、第２列の先端により多くの冷
却を必要とし、第３列の羽根も、時には第４列の羽根も
冷却を必要とするようになることが考えられる。特に第
３、第４列の羽根の場合、直線状の開口によって空気流
を冷却するためには、相当な空力的折衷が必要になる。
これ等の羽根は、空力的損失を最小とするために、ハブ
から先端にかけて実質的に捩られ、テーパー状になって
いると共に、翼長方向の湾曲を通常備えている。
から先端にかけて実質的に捩られ、テーパー状になって
いると共に、翼長方向の湾曲を通常備えている。
本発明の目的は、翼長方向に指向していて必ずしも直線
状ではないことにより空力的設計の折衷による空力的損
失の増大をさけるようにした、複雑な翼形形状のタービ
ン羽根のための冷却通路の構造を提供することにある。
状ではないことにより空力的設計の折衷による空力的損
失の増大をさけるようにした、複雑な翼形形状のタービ
ン羽根のための冷却通路の構造を提供することにある。
光ｊＩｌＩＩ一
本発明によれば、タービン羽根は、２ピース構造を有し
、各々のピースは、翼形側部分と付根側部分とを含み、
これ等の翼形側部分及び付根側部分の対向・分離面は、
好ましくは、翼形全体に亙ってカンバ線に倣っており、
翼形側部分に隣接した付根側部分の対向・分離面は、付
根及び翼形の接合部における翼形のカンバ線に倣ってお
り、２ピース構造の少なくとも一方のピースは、翼形側
部分及び付根側部分を通って翼長方向に延長する複数の
溝を有し、羽根の２つのピースは、クラムシェル状に一
緒に接合され、仕上げされた羽根の溝は、翼長方向に指
向する内部冷却通路を形成する。
、各々のピースは、翼形側部分と付根側部分とを含み、
これ等の翼形側部分及び付根側部分の対向・分離面は、
好ましくは、翼形全体に亙ってカンバ線に倣っており、
翼形側部分に隣接した付根側部分の対向・分離面は、付
根及び翼形の接合部における翼形のカンバ線に倣ってお
り、２ピース構造の少なくとも一方のピースは、翼形側
部分及び付根側部分を通って翼長方向に延長する複数の
溝を有し、羽根の２つのピースは、クラムシェル状に一
緒に接合され、仕上げされた羽根の溝は、翼長方向に指
向する内部冷却通路を形成する。
この構成によって、翼長方向に向けられた直線状の冷却
通路を排除する輪郭を備えた翼形の部分に冷却通路が形
成される。
通路を排除する輪郭を備えた翼形の部分に冷却通路が形
成される。
ｔ の看口
以下に説明の目的のために例示された特別の羽根は、本
出願人の大形ガスタービンＷ５０１型に現用されている
第３列の羽根である。図には只１つの羽根しか示されて
いないが、当業者には容易に理解されるように、これ等
の一連の個別の羽根をタービンのローターディスクの外
周に付根に慣用の態様で固着することが可能である。
出願人の大形ガスタービンＷ５０１型に現用されている
第３列の羽根である。図には只１つの羽根しか示されて
いないが、当業者には容易に理解されるように、これ等
の一連の個別の羽根をタービンのローターディスクの外
周に付根に慣用の態様で固着することが可能である。
第１図において付根部ないし付根１０は、頂板即ち径方
向外方に指向するプラットホーム１２を有し、タービン
羽根の翼形部ないしは翼形１４は、この付根１０に合体
して径方向外方又は上方に延長し、羽根の上部縁１６で
終端している。
向外方に指向するプラットホーム１２を有し、タービン
羽根の翼形部ないしは翼形１４は、この付根１０に合体
して径方向外方又は上方に延長し、羽根の上部縁１６で
終端している。
プラットホーム１２における翼形１４の基部ないしはハ
ブは、翼形１４のハブ部分の反対側の縁線２２．２２ａ
によって示すように、前縁１８から後縁２０にかけての
その全長に互って、比較的大きな厚さを有する。ハブの
反りは、ハブのカンバ線２４によって示すように、比較
的深くする。
ブは、翼形１４のハブ部分の反対側の縁線２２．２２ａ
によって示すように、前縁１８から後縁２０にかけての
その全長に互って、比較的大きな厚さを有する。ハブの
反りは、ハブのカンバ線２４によって示すように、比較
的深くする。
翼形１４の先端１６は、ハブとは異なって、反対側の表
面の線３０．３０ａによって示すように、先端の前縁か
ら後縁２８に向かって、長さ全体に亙り、厚さが比較的
小さく、先端の反りは、カンバ線３２によって示すよう
に、比較的浅くなっている。そのためハブから先端に向
かって翼形のテーパーが大きくなっている。最後に、翼
形は、ハブの翼弦線３６に対する先端の翼弦線３４の角
度的な変位によって理解されるように、比較的強く捩ら
れた輪郭を備えている。
面の線３０．３０ａによって示すように、先端の前縁か
ら後縁２８に向かって、長さ全体に亙り、厚さが比較的
小さく、先端の反りは、カンバ線３２によって示すよう
に、比較的浅くなっている。そのためハブから先端に向
かって翼形のテーパーが大きくなっている。最後に、翼
形は、ハブの翼弦線３６に対する先端の翼弦線３４の角
度的な変位によって理解されるように、比較的強く捩ら
れた輪郭を備えている。
羽根の翼形の大部分に亙って翼長方向の直線通路を排除
するのは、この捩られたテーパー状の外形と、ハブ及び
先端の反りの差異とである。本発明の目的は、前記のよ
うに従来の方式によってはなされないとしても、翼形及
び付根を通る翼長方向の内部通路が冷却用空気のために
形成されるようにした羽根の構成を提供することにある
。
するのは、この捩られたテーパー状の外形と、ハブ及び
先端の反りの差異とである。本発明の目的は、前記のよ
うに従来の方式によってはなされないとしても、翼形及
び付根を通る翼長方向の内部通路が冷却用空気のために
形成されるようにした羽根の構成を提供することにある
。
そのため羽根は、最初は別々になっている２つのピース
から成り、少なくとも一方のピースの対向面に溝を形成
し、次に各ピースをクラムシェル状に一緒に配置し、拡
散接着のような適宜の手段によって接合する。第１図に
示すように、翼形の先端の分離面はカンバ線３２に倣い
、翼形のハブ及び付根１０のプラットホーム１２での分
離線は、カンバ線２４に倣う。
から成り、少なくとも一方のピースの対向面に溝を形成
し、次に各ピースをクラムシェル状に一緒に配置し、拡
散接着のような適宜の手段によって接合する。第１図に
示すように、翼形の先端の分離面はカンバ線３２に倣い
、翼形のハブ及び付根１０のプラットホーム１２での分
離線は、カンバ線２４に倣う。
第２図では、２ピースから成る羽根構造物の一方のピー
スの一部分は切欠かれており、翼長方向に指向した複数
の溝３８は、羽根の２っのピースが一緒にして組み立て
られ接着される前に、羽根の一方のピースの対向面に形
成される。羽根の２つのピースが組み立てられ接着され
る時に、これ等の溝３８は、言うまでもなく、羽根の内
部冷却通路を形成する。
スの一部分は切欠かれており、翼長方向に指向した複数
の溝３８は、羽根の２っのピースが一緒にして組み立て
られ接着される前に、羽根の一方のピースの対向面に形
成される。羽根の２つのピースが組み立てられ接着され
る時に、これ等の溝３８は、言うまでもなく、羽根の内
部冷却通路を形成する。
付根１０は、第３図に示すように、タービンローターに
付根１０を固着するための慣用型のクリスマスツリーを
逆さにした形状又は設計のものとしてよい、付根１０の
基部はプラットホーム１２の幅よりも著しく狭い上に、
カンバ線２４の反りが比較的深く、一方の分離面の溝が
プラットホーム１２の幅の実質的な部分に亙って相互に
隔てられているため、付根１０の成る数の溝３８ａは、
付根１０の基部の、付根１０の中心線に移行するように
、図示のように成る角度に延長している。付根１０の１
３８ａが種々の個所でこのように角度的に配置されてい
ることは、第４図〜第７図にも見られる。
付根１０を固着するための慣用型のクリスマスツリーを
逆さにした形状又は設計のものとしてよい、付根１０の
基部はプラットホーム１２の幅よりも著しく狭い上に、
カンバ線２４の反りが比較的深く、一方の分離面の溝が
プラットホーム１２の幅の実質的な部分に亙って相互に
隔てられているため、付根１０の成る数の溝３８ａは、
付根１０の基部の、付根１０の中心線に移行するように
、図示のように成る角度に延長している。付根１０の１
３８ａが種々の個所でこのように角度的に配置されてい
ることは、第４図〜第７図にも見られる。
羽根の一方のピースの一方の対向面のみに溝３８が形成
されているものとして以上に説明したが、明らかなよう
に、本発明の原理に従って、両方のピースの両方の対向
面に溝を形成し、半円形の代わりに円形又は他の任意の
形状の通路が形成されるようにしてもよい、更に付根１
０の通路中の空気抵抗を少なくする目的のために、付根
１０の溝断面を翼形１４の溝断面よりも大多くシてもよ
い。溝及び通路は、羽根が鍛造されたか鋳造されたかに
よって機械加工又は鋳造中の成型によって形成すること
ができる。更に、羽根の通路は、羽根の全部又は一部に
亙りテーパー状としても、本出願人の係属中の米国特許
願連番第 号（出願人事件番号ＷＥ５００７８号
）に示された原理に従って、翼長に沿った種々の個所に
おいて異なった断面積を有していてもよい。
されているものとして以上に説明したが、明らかなよう
に、本発明の原理に従って、両方のピースの両方の対向
面に溝を形成し、半円形の代わりに円形又は他の任意の
形状の通路が形成されるようにしてもよい、更に付根１
０の通路中の空気抵抗を少なくする目的のために、付根
１０の溝断面を翼形１４の溝断面よりも大多くシてもよ
い。溝及び通路は、羽根が鍛造されたか鋳造されたかに
よって機械加工又は鋳造中の成型によって形成すること
ができる。更に、羽根の通路は、羽根の全部又は一部に
亙りテーパー状としても、本出願人の係属中の米国特許
願連番第 号（出願人事件番号ＷＥ５００７８号
）に示された原理に従って、翼長に沿った種々の個所に
おいて異なった断面積を有していてもよい。
前述した実施例では、翼形全体を通じてカンバ線に従っ
た対向・分離面を有する羽根の手部分が用いられている
が、明らかなように、カンバ線以外の分離面を用いても
差支えない。
た対向・分離面を有する羽根の手部分が用いられている
が、明らかなように、カンバ線以外の分離面を用いても
差支えない。
第１図は、羽根の翼形の先端を視者に近い位置として本
発明によるタービン羽根を示した平面図、第２図は、第
１図のタービン羽根の部分的な一部切欠き斜視図、第３
図は、タービン羽根の付根の一側を上流側から見た部分
的な斜視図、第４図〜第７図は、それぞれ第１図のＩＶ
−ＩＶ線、Ｖ−Ｖ線、ＶＩ−ＶＩ線及び■−■線に沿っ
て、タービン羽根の前縁から後縁にかけての次々の個所
においての付根部の通路の角度が順に変化する状態を示
す部分的な断面図である。 １０・・・付根（付根部）１４・・・翼形（翼形部）１
６・・・翼形部の先端 ２４．３２・・・カンバ線３４
．３６・・・翼弦線 ３８．３８ａ・・・溝ＦＩＧ、
２ ＦＩＧ、 ４ ＦＩＧ、 ６ ＦＩＧ、 ５ ＦＩＧ、 ７
発明によるタービン羽根を示した平面図、第２図は、第
１図のタービン羽根の部分的な一部切欠き斜視図、第３
図は、タービン羽根の付根の一側を上流側から見た部分
的な斜視図、第４図〜第７図は、それぞれ第１図のＩＶ
−ＩＶ線、Ｖ−Ｖ線、ＶＩ−ＶＩ線及び■−■線に沿っ
て、タービン羽根の前縁から後縁にかけての次々の個所
においての付根部の通路の角度が順に変化する状態を示
す部分的な断面図である。 １０・・・付根（付根部）１４・・・翼形（翼形部）１
６・・・翼形部の先端 ２４．３２・・・カンバ線３４
．３６・・・翼弦線 ３８．３８ａ・・・溝ＦＩＧ、
２ ＦＩＧ、 ４ ＦＩＧ、 ６ ＦＩＧ、 ５ ＦＩＧ、 ７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ガスタービン羽根であつて、 付根部と翼形部とを備え、該翼形部は、前記付根部の近
くの深い反りから該翼形部の先端の比較的浅い反りまで
変化する複数の反りを有し、前記翼形部は、前記付根部
と前記翼形部先端との間において漸進的に捩られ且つテ
ーパー状となつており、 前記翼形部は、該翼形部の先端に、前記付根部に隣接し
た該翼形部の翼弦線に対して角度的に変位した翼弦線を
有し、 前記ガスタービン羽根は、前記翼形部に、カンバ線に沿
つて対向・分離面を備えた２ピース構造を有し、該２ピ
ース構造の少なくとも１つのピースは、前記付根部を通
つて延びる複数の対応する溝に対し開口した、翼長方向
に延びる複数の溝を有し、前記付根部は、そこの翼形部
のカンバ線に沿つて該翼形部に隣接して対向・分離面を
有し、該２ピース構造の２つのピースは、クラムシェル
状に一緒に接合され、 変化するカンバ線及び翼弦線と捩られテーパー状となつ
た形状とによつて、前記翼形部の輪郭形状が、冷却用空
気の流路を必要とする前記翼形部の少なくとも一部分に
亙つて、翼長方向に向けられた直線状の内部通路を排除
するようになつている、 ガスタービン羽根。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US71143285A | 1985-03-13 | 1985-03-13 | |
| US711432 | 1985-03-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210203A true JPS61210203A (ja) | 1986-09-18 |
Family
ID=24858069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61053839A Pending JPS61210203A (ja) | 1985-03-13 | 1986-03-13 | ガスタービン羽根 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0194883A3 (ja) |
| JP (1) | JPS61210203A (ja) |
| KR (1) | KR860007453A (ja) |
| CN (1) | CN86101602A (ja) |
| AU (1) | AU5445586A (ja) |
| CA (1) | CA1235072A (ja) |
| MX (1) | MX161567A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2006266112A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービン動翼 |
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| CN1062339C (zh) * | 1994-11-08 | 2001-02-21 | 冯庆辉 | 旋转叶片 |
| US8506251B2 (en) | 2010-03-03 | 2013-08-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine blade, manufacturing method therefor, and gas turbine using turbine blade |
| WO2011108164A1 (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-09 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンの動翼およびその製造方法ならびに動翼を用いたガスタービン |
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-
1986
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