JPS62282102A - ガスタ−ビン動翼の冷却構造 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はガスタービン動翼の冷Ｊ４１構造に係り、特に
ｖＪ翼の外面を効率良く、かつ、均一に冷却でさ′るよ
うにしたガスタービン動すｑの冷却構造に関する。

（従来の技術） 一般に、圧縮様と燃焼器とタービンとで構成されたガス
タービンにおいて、燃焼ガスのタービン入口４度を高温
にしてガスタービンの熱効率を向」二ざぜるようにした
ものは知られている。

航空懇用のガスタービンエンジンでは離陸時にタービン
入口温度が１４００℃程度に遠し、産業用のガスタービ
ンでも駆動中に１２００’Ｃ程度に達づる。熱効率を向
上さぼるため設計上の困難をともなう部品はガスタービ
ン動翼であり、このガスタービン動翼１よ駆動中に遠心
応力、振動応力、熱応力および高温腐食など強度的、化
学的に厳しい作用を受りる。

そのため、従来の高温の燃焼ガスにざらされる初段や第
２段のガスクーごン勅＋尺には、？−１の内部に冷２１
１］媒体が通る冷却流路を形成し、タービン動翼を駆ｎ
ｊ中に冷ＪＪする構造が採用されている（特間昭５９−
２３１１０８号公報、特開昭６０−１９８３０５号公報
）。

第７図および第８図はこの種の従来のガスタービン動翼
の冷却構造を示し、前者は翼根元部２１および翼有効部
２２の内部を貫通ずる冷却流路２３が翼有効部２２の先
端を突き抜（）て形成され、後者は賢有効部２２内の冷
ＩＩ流路２３がリターン流路式に形成されている。なお
、符号り、Ｅはそれぞれｄ−ｄｐ；ｌ、ｅ−ｅ線での動
Ａの横断面形状を示している。

第７図中、冷却媒体は冷却流路２３内を通りここで熱交
換したのら先端から外部に抜りてゆき、第８図中、冷却
媒体はリターン流路式の冷却流路２３内を通り、ここで
熱交換したのちＨ有効部２２の後縁に穿設された複数の
吹出し孔２５゜２５・・・２５を通って扱けてゆくよう
になっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、一般にタービン動翼の翼形状に起因して、翼
有効部２２の背側２２ａと腹側２２ｂとでは主流ガスの
温度および熱伝達率がＷＮなることが知られている。

しかしながら、上述した従来のガスタービン動翼の冷却
構造では薗有効部２２の背側２２ａと腹側２２ｂとで冷
却効率がほぼ同等であり、背側２２ａと腹側２２ｂとで
ｒＡＵの湿度が不均一になるという問題があった。

ちなみに、）温度が不均一になると各部の熱膨張量が不
均一となり翼材に熱応力がかかり、熱疲労によりタービ
ン動翼の寿命が短くなるという問題につながる。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が右する
問題点を解消し、タービン勉翼の翼材各部に温度の不均
一が生じることのないように効率よく冷ＩＪｌ　１’き
るようにしたガスタービン動翼の冷ＷＷ４造を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、？！？数の筒状
の冷却媒体導通管を連接して中空状の翼有効部を形成し
、前記冷却媒体導通管を菌根元部に形成された冷ｆＪ］
媒体の入口流路にオリフィスプレートを介して連通させ
たことを特徴とするものである。

（作　用〉 上記構成に基づいて本発明の詳細な説明すると、入口流
路から流入Ｊる冷却媒体は冷ｒＪ］媒体尋通管内を流れ
、ここで熱交換して翼有効部を冷」」する。

この際、それぞれの冷却媒体導通管内の流速ｉよオリフ
ィスプレートを介して制御され大きな’ｔＭ、度上昇が
予熱される冷却媒体導通管内には大流刊が送られる。。

したがって、翼有効部の全域にわたって温度が均一化さ
れ冷却効率が向上づ゛る。

（実施例） 以下、本発明によるガスタービン動画の冷却構造の一実
施例を第１図乃至第２図を参照して説明する。

第１図において、符号１はタービン動翼の翼根元部を示
し、この翼根元部１に（よ興有効部２が固着されている
。図中符号Ａはａ−ａ線でのタービン動翼の横断面形状
を示し翼有効部２は複数の筒状の冷ＩｉＩ媒体導通管３
を熱伝導性の良い接着剤５で接合して中空状に形成され
ている。

各冷ｕ１媒体導通管３の一端は翼有効部２の先端で外部
に連通し、他端は翼有効部２の基端で翼根元部１に形成
されたマニホルド７に連通している。

このマニホルド７は翼根元部１に形成された入口流路８
に連通し、この入口流路８は図示を省略した。冷ｒＪ］
媒体源に接続されている。

また、冷ｕ１媒体導通管３の基端には第２図に示される
ようにオリフィスプレート９が固着され、この詞リフイ
スプレート９には孔１０が１段されている。孔１０は適
宜その大きさが決定され大きな温度上昇が予想される冷
！ＪＩ媒体導通管３のオリフィスプレート９には大きな
孔１０がｇ設されている。

このように構成されたものにおいて、冷Ｈ１媒体は入口
流路８から流入しマニホルド７内を満だツ。

そののち、各冷却媒体導通管３内を通して翼有効部２の
先端から外部へ（友ける。この際、冷却媒体は各冷却媒
体導通管３で熱交換を行うわけであるが、上述したよう
に各オリフィスプレート９の孔１０はそれぞれ大きさが
異なるため、大きな温度上昇が予想される翼材の冷却効
率が向上し、翼有効部２全体の温度が均一になるように
冷却することができる。

一方、第３図および第４図は本発明の他の実施例を示し
、この実施例によれば、上記冷却媒体導通管３の外側の
壁面に複数のフィルム冷却孔１２がその長手方向の全域
にわたって穿設されている。

このように構成すれば、フィルム冷却孔１２から流出す
る冷却媒体が翼有効部２の外形面に沿って流れることに
なり、翼有効部２のまわりは低温の冷却媒体による膜で
覆われる。これによって、翼材の冷却効率を一層向上さ
けることができる。

また、第５図および第６図は本発明の他の実施例を示し
ている。この実施例によれば、各冷却媒体導通管３の先
端が閉塞され、相隣り合う冷却媒体導通管３，３はリタ
ーン流路１３で連結されている。、なお、このリターン
流路１３はすべての冷却媒体導通管３を連結するもので
はなく、大きな湿度上昇が予想される部位とそうでない
部位とのいくつかのブロックに分かれて各冷却媒体導通
管３は連結されている。また、入口流路８に連通ずる冷
ＩＪｌ媒体導通管３の基端には上述したように孔１０を
有するオリフィスプレー１−〇が固着され、さらに、各
ブロックの最終流路を形成り°る冷却媒体導通管３には
複数の放出孔１５．１５・・・１５が穿設されている。

このように構成すれば、冷ＴＡ媒体が翼有効部２内を通
る時間が長くなり冷Ｎｌ効果を向上さぜることができる
とともに、放出孔１５．１５・・・１５から流出される
冷却媒体が上述したように膜を形成するから冷却効率を
一層向上させることができる。

（発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明１こよれば、複
数の筒状の冷ＦＡ９Ｘ体導通管を連接して中空状の翼有
効部を形成し、前記冷却媒体導通管を翼根元部に形成さ
れた冷却媒体の入口流路にオリフィスプレートを介して
連通させたから、オリフィスプレートを介して冷却媒体
導通管内の流速を調節することにより、翼有効部の全域
にわたって湿度を均一化させることができ効率よく翼有
効部を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガスタービン動翼の冷却病造の一
実施例を示ず説明図、第２図は翼有効部の横断面の一部
を示す部分断面図、第３図および第４図は同曲の実施例
を示す説明図、第５図および第６図は同地の実施例を示
１説明図、第７図よｊよび第８図はそれぞれ従来のガス
タービン動翼の冷ＩＡ　Ｎｉ造を示す説明図である。 １・・・舅根元部、２・・・翼有効部、３・・・冷却媒
体導通管、５・・・接着剤、７・・・マニホルド、８・
・・入口流路、９・・・オリフィスプレート、１０・・
・孔、１２・・・フィルム冷却孔、１３・・・リターン
流路。 出願人代理人　　佐　　膝　　−雄 第１目 第２図 第３目 第丑目 第５目 第６回 第２目 第υ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の筒状の冷却媒体導通管を連接して中空状の翼
   有効部を形成し、前記冷却媒体導通管を翼根元部に形成
   された冷却媒体の入口流路にオリフィスプレートを介し
   て連通させたことを特徴とするガスタービン動翼の冷却
   構造。 ２、前記冷却媒体導通管の外側の壁面に複数のフィルム
   冷却孔を穿設したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のガスタービン動翼の冷却構造。