KR20140014252A

KR20140014252A - 터빈 동익

Info

Publication number: KR20140014252A
Application number: KR1020137030827A
Authority: KR
Inventors: 다케시 우메하라; 오사무 우에다; 고지 와타나베
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2014-02-05
Also published as: JP5716189B2; KR101538258B1; US20120315150A1; CN103502575B; JPWO2012169092A1; WO2012169092A1; EP2719863A4; CN103502575A; EP2719863B1; EP2719863A1; US8967968B2

Abstract

플랫폼(16)의 후연측의 단면(18)에는, 로터 둘레 방향을 따른 오목부(리세스부)(20)가 형성되어 있다. 이 오목부(리세스부)의 로터 직경 방향 외측에 위치하는 후연측의 단면(18)의 외측 영역(22)에 냉각 유로(14)의 개구(15)가 형성되어 있다. 냉각 유로의 개구 근방의 외측 영역의 로터 직경 방향에 있어서의 두께(L1)는, 플랫폼에 접속되는 익형부(12)의 허브(13)의 후연측 단부에 대응하는 외측 영역의 로터의 직경 방향에 있어서의 두께(L2)보다 커지고 있다.

Description

터빈 동익{TURBINE BLADE}

본 발명은 냉각 유로가 형성된 플랫폼을 구비하는 터빈 동익에 관한 것이다.

가스 터빈 내를 흐르는 고온 연소 가스에 의해서 터빈 동익의 익형부(翼形部) 및 플랫폼이 고온으로 되면, 로터 직경 방향 외측을 향하여 열 신장이 발생한다. 이 때, 익형부 및 플랫폼은 각각 열 신장량이 상이하기 때문에, 익형부의 허브와 해당 허브가 접속되어 있는 플랫폼 사이에 열응력이 발생한다. 열응력이 발생하면, 특히 허브의 후연측 단부에 집중하여 작용하기 때문에, 이 후연측 단부에 크랙이 생기기 쉽다. 그 때문에, 익형부 및 플랫폼의 온도 상승을 억제하는 동시에, 이 열응력을 저감할 필요가 있다.

그래서, 특허문헌 1에는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 익형부(12) 내 및 플랫폼(60) 내에 각각 냉각 유로(61 내지 64)를 마련하는 동시에, 로터 둘레 방향(도 10의 지면을 관통하는 방향)을 따라서 플랫폼(60)의 후연측의 단면(18)에 오목부(20)를 마련하는 방법이 개시되어 있다. 익형부(12) 내에는, 복수의 냉각 유로(61 내지 63)가 로터 직경 방향을 따라서 기단부(2)로부터 익형부(12)까지 형성되어 있다. 또한, 플랫폼(60) 내에는, 냉각 유로(64)가 로터 축 방향을 따라서 플랫폼(60)의 후연측의 단면(18)으로부터 전연측 단부까지 형성되어 있다. 그리고, 익형부(12) 내 및 플랫폼(60) 내에 냉각 공기를 흐르게 하는 것에 의해 냉각을 실행하여, 익형부(12) 및 플랫폼(60)의 온도 상승을 억제하고 있다.

또한, 익형부(12)가 로터 직경 방향 외측으로 열 신장하면, 그 열 신장에 추종하여, 플랫폼(60)에 형성된 상기 오목부(20)의 로터 직경 방향 외측에 위치하는 후연측의 단면(18)의 외측 영역(22)이 로터 직경 방향 외측으로 변형함으로써, 열응력이 허브(13)의 후연측 단부에 집중하는 것을 억제하고 있다.

일본 특허 공개 제 2001-271603 호 공보

상술한 특허문헌 1에 기재의 방법에서는, 플랫폼(60)의 냉각 효과를 높이기 위해서, 플랫폼(60)의 로터 축 방향으로 대경의 냉각 유로를 형성하려고 하면, 오목부(20)의 로터 직경 방향 외측에 위치하는 후연측의 단면(18)의 외측 영역(22)을 두껍게 해야 한다. 그렇지만, 해당 외측 영역(22)을 두껍게 하면 플랫폼(60)의 후연측 단부가 변형하기 어려워지기 때문에, 열응력의 저감 효과가 충분히 얻어지지 않게 된다. 그래서, 해당 외측 영역(22)을 두껍게 하는 일이 없이, 냉각 유로의 직경을 크게 하면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 후연측 단부에는 냉각 유로(65)의 상반 부분(66)만이 형성되며, 냉각 유로(65)의 하반분은 해방된 상태가 된다. 후연측 단부 부근에 도달한 냉각 공기는 개구(67)로부터 주위에 확산하기 때문에, 후연측 단부를 냉각하는 기능이 현저하게 저하되어 버린다.

그래서, 본 발명에서는, 허브와 플랫폼 사이에 작용하는 열응력을 저감 가능하며, 또한 효율적으로 냉각 가능한 플랫폼을 구비한 터빈 동익을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상술한 과제를 해결하는 본 발명에 따른 터빈 동익은,

로터에 고정되는 기단부와,

상기 로터의 직경 방향으로 연장하여, 전연과 후연 사이에 있어서의 날개 형상을 형성하는 복측(腹側) 및 배측(背側)의 익면을 갖는 익형부와,

상기 기단부와 상기 익형부 사이에 마련되며, 상기 로터의 둘레 방향을 따른 오목부가 상기 후연측의 단면에 형성되며, 해당 오목부의 상기 로터의 직경 방향 외측에 위치하는 상기 단면의 외측 영역으로 개구하는 냉각 유로가 내부에 형성된 플랫폼을 구비하는 터빈 동익에 있어서,

상기 단면의 상기 외측 영역으로 개구하는 상기 냉각 유로의 상기 외측 영역의 로터 직경 방향에 있어서의 두께는, 상기 플랫폼에 접속되는 상기 익형부의 허브의 후연측 단부에 대응하는 상기 외측 영역의 상기 로터의 직경 방향에 있어서의 두께보다 커지는 것을 특징으로 한다.

상기 터빈 동익에 의하면, 익형부의 허브의 후연측 단부에 대응하는 외측 영역의 로터 직경 방향에 있어서의 두께를, 외측 영역의 다른 부분보다 작게 할 수 있으므로, 허브의 후연측 단부가 접속되어 있는 플랫폼의 후연측 단부 부근이 익형부의 열 신장에 따라 변형하기 쉬워져, 후연측 단부 부근에 발생하는 열응력을 억제할 수 있다.

또한, 구경이 큰 냉각 유로의 형성이 가능해져, 플랫폼의 냉각 능력이 향상하기 때문에, 고온으로 이용되는 터빈에 적용하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 플랫폼의 후연측의 상기 단면에 있어서, 상기 외측 영역의 로터 직경 방향에 있어서의 두께는 상기 익형부의 배측으로부터 상기 허브의 상기 후연측 단부를 향하여 서서히 작게 하여도 좋다.

이와 같이, 플랫폼의 후연측의 단면에 있어서, 외측 영역의 로터 직경 방향에 있어서의 두께는, 익형부의 배측으로부터 허브의 상기 후연측 단부를 향하여 서서히 작게 하고, 플랫폼의 배측의 두께를 가장 크게 했기 때문에, 배측의 로터 축 방향의 단면을 따라서 냉각 유로의 배치가 가능해져, 배측의 플랫폼의 냉각 능력이 향상한다.

또한, 상기 냉각 유로는 상기 로터의 축 방향을 따라서 상기 플랫폼 내에 복수 형성되며,

서로 인접하는 상기 냉각 유로 중 상기 익형부의 복측에 배치된 상기 냉각 유로의 직경은 상기 익형부의 배측에 배치된 상기 냉각 유로의 직경보다 작은 것으로 하여도 좋다.

이와 같이, 서로 인접하는 냉각 유로 중 익형부의 복측에 배치된 냉각 유로의 직경을 익형부의 배측에 배치된 냉각 유로의 직경보다 작게 함으로써, 복수의 냉각 유로를 플랫폼 내에 형성할 수 있다.

그리고, 복수의 냉각 유로가 플랫폼 내에 형성됨으로써, 플랫폼의 냉각 효과를 대폭 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 플랫폼의 후연측의 상기 단면에 있어서, 상기 외측 영역의 상기 로터의 직경 방향에 있어서의 두께는 상기 익형부의 배측으로부터 상기 허브의 후연측 단부를 향하여 서서히 작아지고, 상기 익형부의 복측으로부터 상기 허브의 후연측 단부를 향하여 서서히 작아지는 것으로 하여도 좋다.

이와 같이, 외측 영역의 로터 직경 방향에 있어서의 두께를 상기 익형부의 배측으로부터 상기 허브의 후연측 단부를 향하여 서서히 작게 하고, 상기 익형부의 복측으로부터 상기 허브의 후연측 단부를 향하여 서서히 작게 하기 때문에, 허브의 후연측 단부를 사이에 두고 로터의 둘레 방향 양측에 각각 대경의 냉각 유로를 형성할 수 있다. 이것에 의해서, 플랫폼의 냉각 기능이 대폭 향상한다.

서로 인접하는 상기 냉각 유로 중 상기 허브의 후연 단부에 가까운 쪽의 상기 냉각 유로의 직경은 상기 허브의 후연 단부로부터 먼 쪽의 상기 냉각 유로의 직경보다 작아져도 좋다.

이와 같이, 서로 인접하는 냉각 유로 중 허브의 후연 단부에 가까운 쪽의 냉각 유로의 직경을 허브의 후연 단부로부터 먼 쪽의 냉각 유로의 직경보다 작게 함으로써, 복수의 냉각 유로를 플랫폼 내에 형성할 수 있다.

또한, 상기 냉각 유로는 상기 배측의 익면의 후연측 형상을 따라서 상기 플랫폼의 후연측 단부에 형성되어도 좋다.

이와 같이, 냉각 유로가 배측의 익면의 후연측 형상을 따라서 플랫폼의 후연측 단부에 형성됨으로써, 플랫폼의 후연측 단부를 확실히 냉각할 수 있다.

　본 발명에 의하면, 플랫폼을 효율적으로 냉각할 수 있으며, 또한 허브와 플랫폼 사이에 작용하는 응력을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 터빈 동익을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A 화살표에서 본 도면이며, 플랫폼의 후연측 단부 부근을 확대한 도면이다.
도 3은 도 1의 B-B 단면도이다.
도 4는 터빈 동익 부근의 냉각 공기의 흐름을 나타내는 가스 터빈의 단면도이다.
도 5는 플랫폼 내에 형성되는 냉각 유로의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 6은 플랫폼 내에 형성되는 냉각 유로의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 터빈 동익을 후연측으로부터 화살표에서 본 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 플랫폼을 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 터빈 동익을 후연측으로부터 화살표에서 본 도면이다.
도 10은 종래의 터빈 동익의 연직 단면도이다.
도 11은 플랫폼의 후연측 단부를 확대하여 도시하는 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 터빈 동익의 실시형태에 대해 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 터빈 동익을 가스 터빈에 적용했을 경우에 대해 설명하지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 증기 터빈에도 적용할 수 있다. 또한, 이하의 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명 예에 지나지 않는다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 터빈 동익을 도시하는 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1의 A 화살표에서 본 도면이며, 플랫폼의 후연측 단부 부근을 확대한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태는, 익형부(12)의 배측의 플랫폼(16)의 열응력을 저감하기 위해, 배측의 플랫폼(16)에 냉각 유로(14)를 마련한 예이다.

가스 터빈의 터빈 동익(1)은, 로터에 고정되는 기단부(2)와, 로터의 직경 방향으로 연장되어, 전연(4)과 후연(6) 사이에 있어서의 날개 형상을 형성하는 복측 및 배측의 익면(8, 10)을 갖는 익형부(12)와, 냉각 공기를 흐르게 하기 위한 냉각 유로(14)가 내부에 형성된 플랫폼(16)을 구비하고 있다.

플랫폼(16)의 후연측의 단면(18)에는, 로터 둘레 방향을 따른 오목부(20), 소위 리세스부가 형성되어 있다. 이 리세스부의 로터 직경 방향 외측에 위치하는 후연측의 단면(18)의 외측 영역(22)에 냉각 유로(14)의 개구(15)가 형성되어 있다.

외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께(L)는 익형부(12)의 배측으로부터 허브(13)의 후연측 단부를 향하여 서서히 작아지고 있다. 즉, 외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께(L)는, 로터 축 방향을 따라서 형성된 냉각 유로(14)의 개구(15) 근방의 외측 영역(22(L1))으로부터, 허브(13)의 후연측 단부 바로 아래의 외측 영역(22(L2))까지의 사이는 서서히 작아지고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 익형부(12)의 복측의 플랫폼(16)에는, 로터 축 방향을 따른 냉각 유로를 마련하지 않고 있다. 따라서, 허브(13)의 후연측 단부 바로 아래의 외측 영역(22)으로부터 익형부(12)의 복측의 단면까지의 사이의 외측 영역(22)의 로터 직경 방향의 두께(L)는 복측의 단면을 향하여 서서히 작게 하여도 좋고, 동일한 두께로 하여도 좋다.

로터 둘레 방향에 있어서의 허브(13)의 후연측 단부의 접속 위치 바로 아래의 외측 영역(22)의 두께(L2)는 익형부(12)의 열 신장에 추종하여 변형 가능한 두께이며, 배경 기술의 란에서 설명한 특허문헌 1에 기재된 플랫폼(60)의 외측 영역(22)의 두께(L3)(도 10 참조)도 거의 동일하다. 따라서, 로터 축 방향에 따른 냉각 유로(14)의 개구(15) 위치의 외측 영역(22)의 두께(L1)는 특허문헌 1에 기재한 플랫폼(60)의 외측 영역(22)의 두께(L3)보다 크게 형성되어 있다. 이것에 의해, 종래의 플랫폼(60)에 형성되는 냉각 유로(64)의 직경보다 대경의 냉각 유로(14)를 형성할 수 있다.

도 3은 도 1의 B-B 단면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 냉각 유로(14)의 일단은, 터빈 동익(1)의 기단부(2)로부터 익형부(12)까지 연통하는 전연측의 냉각 유로(24)에 연통하고 있다. 또한, 냉각 유로(14)는 냉각 유로(24)로부터 플랫폼(16)의 전연 하측 단부(도 3의 좌측 하단)를 향하여 연장되며, 해당 전방 하측 단부 부근에서 후연측으로 굴곡하며, 후연측을 향하여 로터 축 방향을 따라서 형성되어 있다.

그리고, 냉각 유로(14)에는, 냉각 유로(24) 내를 흐르는 냉각 공기의 일부가 유입한다. 냉각 유로(14)에 유입한 냉각 공기는 냉각 유로(14) 내를 통과하여, 후연측의 개구(15)로부터 배출된다.

허브(13)와 후연측의 단면(18)의 외측 영역(22)이 가장 접근하는 위치는, 강성이 높은 플랫폼측으로부터의 구속력이 크고, 후연에 가까운 익형부(12)나 허브(13)에 가해지는 열응력이 커지기 쉽다. 그 때문에, 전술과 같이, 이러한 열응력을 억제하기 위해, 후연측의 단면(18)에 오목부(20)(소위, 리세스부)를 마련하고 있다. 즉, 허브(13)와 후연측의 단면(18)이 가장 접근하는 위치는 허브(13)의 후연측 단부의 접속 위치 바로 아래이며, 이 근방에서의 플랫폼(16)으로부터의 구속을 해방할 필요가 있다. 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 후연(6)으로부터 로터 축 방향으로 평행선을 긋고, 외측 영역(22)과의 교점을 A점이라고 하면, A점 근방의 외측 영역(22)이 허브측에 가장 접근하는 위치이다. 즉, 배측 및 복측의 플랫폼(16)의 후연측의 단면(18)의 외측 영역(22)이 로터 축 방향을 따른 냉각 유로(14)의 개구(15)를 구비하는 경우, 높은 리세스 효과를 얻기 위해서는, A점 근방에서의 외측 영역(22)의 로터 직경 방향의 두께(L)를 가장 얇게 할 필요가 있다.

도 4는 터빈 동익(1) 부근의 냉각 공기의 흐름을 나타내는 가스 터빈의 단면도이다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 차실로부터 송급된 냉각 공기는 로터(30) 내의 디스크 캐비티(31)에 유입하고, 로터 디스크(32)에 마련된 래디얼 홀(33)을 통과하여 기단부(2) 내의 냉각 유로(24)에 인도된다. 그리고, 익형부(12)를 향하여 흐르는 도중에, 냉각 공기의 일부가 플랫폼(16)의 냉각 유로(14)에 유입한다.

또한, 냉각 유로(14)로의 냉각 공기의 공급 계통은 이것에 한정되는 것이 아니며, 다른 계통을 이용하여도 좋다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 터빈 동익(1)에 의하면, 플랫폼(16)의 후연측의 단면(18) 중 외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께(L)는, 익형부(12)의 허브(13)의 후연측 단부 바로 아래에 대응하는 위치(도 3 중의 A점 근방 참조)의 외측 영역(22(L2))보다도 냉각 유로(14)의 개구(15) 위치의 외측 영역(22(L1))이 크기 때문에, 플랫폼(16)의 냉각 능력이 향상한다.

한편, 허브(13)의 후연측 단부 바로 아래에 대응하는 외측 영역(22)의 두께(L2)는 냉각 유로(14)의 개구(15) 위치의 외측 영역(22)의 두께(L1)보다 작기 때문에, 허브(13)의 후연측 단부가 접속되어 있는 외측 영역(22)의 주위가 익형부(12)의 열 신장에 따라 변형하기 쉬워져, 후연측 단부 부근에 발생하는 열응력을 억제할 수 있다.

또한, 익형부(12)의 배측의 플랫폼(16) 내에 구경이 큰 냉각 유로(14)의 형성이 가능해져, 플랫폼(16)의 냉각 능력이 향상하기 때문에, 고온으로 이용되는 터빈에 적용하는 것이 가능해진다.

또한, 외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께(L)는 익형부(12)의 배측으로부터 허브(13)의 후연측 단부를 향하여 서서히 작아지고 있기 때문에, 열부하가 높은 익형부(12)의 배측의 플랫폼(16)의 냉각 능력이 향상한다. 그리고, 외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께(L)를 익형부(12)의 배측으로부터 허브(13)의 후연측 단부를 향하여 서서히 작아지도록 형성하는 가공은 용이하며, 수고 및 비용이 증가하는 일은 없다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 익형부(12)의 배측에 1개의 냉각 유로(14)를 마련했을 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 플랫폼면의 열부하 및 발생하는 열응력의 크기에 의해, 냉각 유로(14)의 필요 여부, 유로 구경은 임의로 선정할 수 있다. 예를 들면, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 허브(13)의 후연측 단부 바로 아래의 외측 영역(22)으로부터 익형부(12)의 복측의 단면까지의 사이의 외측 영역(22)의 로터 직경 방향의 두께(L)를 동일한 두께로 하여, 익형부(12)의 배측에 복수의 냉각 유로(14, 26)를 마련하는 동시에, 복측에도 냉각 유로(28)를 마련하여도 좋다. 이러한 경우에는, 각 냉각 유로(14, 26, 28)의 유로 구경의 크기는 익형부(12)의 배측으로부터 복측을 향하여 서서히 작아지고 있다.

이와 같이, 냉각 유로(26, 28)의 직경을 냉각 유로(14)의 직경보다 작게 함으로써, 외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께(L)가 작은 개소에도 냉각 유로(26, 28)를 형성할 수 있다.

그리고, 복수의 냉각 유로(14, 26, 28)가 플랫폼(16) 내에 형성됨으로써, 플랫폼(16)의 냉각 효과를 대폭 증대시킬 수 있다.

다음에, 터빈 동익(1)의 다른 실시형태에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기의 실시형태에 대응하는 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고 설명을 생략하며, 주로 차이점에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 터빈 동익(41)을 후연측으로부터 화살표에서 본 도면이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태는, 배측 및 복측의 양측의 플랫폼의 열응력을 저감하기 위해, 배측 및 복측의 쌍방의 플랫폼(42)에 냉각 유로(14, 26, 44)를 마련하여, 이들 냉각 유로(14, 26, 44)의 배치에 맞추어 오목부(리세스부)(20)의 형상을 바꾼 예이다.

터빈 동익(41)의 플랫폼(42)에, 복수의 냉각 유로(14, 26, 44)가 형성되어 있다. 그리고, 각 냉각 유로(14, 26, 44)에 대응한 개구(15, 27, 45)가 후연측의 단면(18)의 외측 영역(22)에 형성되어 있다. 구체적으로는, 냉각 유로(14, 26)에 대응한 개구(15, 27)는 외측 영역(22)의 배측 단부에 각각 형성되어 있다. 또한, 냉각 유로(44)에 대응한 개구(45)는 외측 영역(22)의 복측 단부에 형성되어 있다.

상술의 냉각 유로(14, 26, 44)의 배치에 대하여 형성되는 오목부(리세스부)의 형상의 일 예를 도 7에 도시하고 있다. 허브(13)의 후연측 단부의 접속 위치 바로 아래의 위치를 점(A)으로 하고, 그 위치에서의 후연측 단부의 하단의 위치를 점(D)으로 하면, 오목부(20)의 형상은 선 BCDEF로 나타내는 형상이 된다. 즉, 점(D)을 중간에 로터 직경 방향의 길이(L0)가 일정 폭의 직선부 CDE를 천정으로 하고, 배측 및 복측의 단면을 향하여 완만한 경사면을 형성하여, 전체적으로 D점을 정점으로 한 산형상으로 형성되어 있다.

이와 같은 오목부(20)의 형상으로 했을 경우, 외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께(L)는, 허브(13)의 후연측 단부의 접속 위치 바로 아래의 외측 영역(22)의 두께(L0)(점 A로부터 점 D까지)가 가장 작아지고 있다. 즉, 로터 축 방향을 따라서 형성된 냉각 유로(14, 26, 44)의 개구(15, 27, 45)의 위치의 외측 영역(22)의 두께(L4, L5, L6)가 로터 둘레 방향에 있어서의 허브(13)의 후연측 단부의 접속 위치 바로 아래의 외측 영역(22)의 두께(L0)보다 커지고 있다.

본 실시형태에서는, 허브(13)의 후연측 단부의 접속 위치 바로 아래에 있어서의 외측 영역(22)의 두께(L0)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 배경 기술의 란에서 설명한 특허문헌 1에 기재된 플랫폼(60)의 외측 영역(22)의 두께(L3)와 거의 동일하다. 따라서, 로터 둘레 방향에 있어서의 냉각 유로(14, 26, 44)의 개구(15, 27, 45) 위치의 외측 영역(22)의 두께(L4, L5, L6)는 특허문헌 1에 기재한 플랫폼(60)의 외측 영역(22)의 두께(L3)보다 크게 형성되어 있기 때문에, 종래의 플랫폼(60)에 형성되는 냉각 유로의 직경보다 대경의 냉각 유로(14, 26, 44)를 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 터빈 동익(41)에 의하면, 제 1 실시형태에 따른 효과에 부가하여, 종래의 플랫폼(60)에 형성되는 냉각 유로(64)보다 대경의 냉각 유로(14, 26, 44)를 구비하고 있으므로, 플랫폼(16)의 냉각 능력을 대폭 향상시킬 수 있다.

다음에, 터빈 동익의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 제 3 실시형태는, 제 1 실시형태의 플랫폼(16) 내에, 익형부(12)의 배측의 익면(8) 형상에 따른 냉각 유로(54)를 추가로 마련한 것이다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 플랫폼(16)을 도시하는 단면도이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 냉각 유로(54)는, 익면(10)의 후연측의 형상에 따라서, 익형부(12)의 배측의 플랫폼(16) 내에 형성되어 있다.

냉각 유로(54)의 일단측은 플랫폼(16)의 후연측의 단면(18)에 있어서의 외측 영역(22)으로 개구(55)되어 있다. 냉각 유로(54)의 직경은 냉각 유로(14)의 직경보다 작게 형성되어 있다. 또한, 냉각 유로(54)의 타단측은 플랫폼(16)의 기단부(2)측의 표면으로 개구(56)되어 있다.

다음에, 로터(30) 내로부터 냉각 유로(54)까지의 냉각 공기의 흐름에 대하여 설명한다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 냉각 공기는, 로터(30) 내의 시일 디스크(34) 및 디스크 캐비티(35)를 통해서, 플랫폼 캐비티(36)에 유입하며, 플랫폼(16)의 기단부(2)측의 표면에 형성되어 있는 개구(56)로부터 냉각 유로(54)에 유입한다. 냉각 유로(54)에 유입한 냉각 공기는 플랫폼(16)을 냉각하고, 후연측의 개구(55)로부터 배출된다.

또한, 냉각 공기의 공급 계통은 이것에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 제 1 실시형태에서 설명한 익형부(12)에 연통하는 냉각 유로(24)에 냉각 유로(54)의 타단을 접속하고, 냉각 유로(24)로부터 분기하는 것으로 하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 냉각 유로(54)를 제 1 실시형태의 플랫폼(16)에 적용했을 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 제 2 실시형태의 플랫폼(42)에도 적용 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 터빈 동익(51)에 의하면, 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 효과에 부가하여, 냉각 유로(54)를 구비하고 있으므로, 플랫폼(16)의 후연측 단부의 냉각 능력을 대폭 향상시킬 수 있다.

다음에, 터빈 동익의 제 4 실시형태에 대해 도 9에 기초하여 설명한다. 본 발명의 제 4 실시형태는, 플랫폼(16)의 후연측의 단면(18)에 있어서의 외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께를 바꾼 것을 제외하고, 다른 부분은 제 1 실시형태와 동일하다.

즉, 도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 플랫폼(16)의 후연측의 단면(18)에 있어서의 외측 영역(22)의 로터 직경 방향에 있어서의 두께를, 플랫폼(16)의 배측의 로터 축 방향으로 배치된 냉각 유로(14)의 개구(15) 근방에서는, 개구(15)가 배치될 수 있는 두께(L1)로 하고, 거기로부터 후연측 단부 바로 아래를 지나 복측 단부까지의 사이의 외측 영역은 두께(L1)보다 얇은 동일한 두께(L2)로 형성하여도 좋다. 본 실시형태의 경우도, 제 1 실시형태와 동일한 작용, 효과를 얻을 수 있다.

Claims

로터에 고정되는 기단부와,
상기 로터의 직경 방향으로 연장되며, 전연과 후연 사이에 있어서의 날개 형상을 형성하는 복측(腹側) 및 배측(背側)의 익면을 갖는 익형부(翼形部)와,
상기 기단부와 상기 익형부 사이에 마련되며, 상기 로터의 둘레 방향을 따른 오목부가 상기 후연측의 단면에 형성되며, 상기 오목부의 상기 로터의 직경 방향 외측에 위치하는 상기 단면의 외측 영역으로 개구하는 냉각 유로가 내부에 형성된 플랫폼을 구비하는 터빈 동익에 있어서,
상기 단면의 상기 외측 영역으로 개구하는 상기 냉각 유로의 상기 외측 영역의 로터 직경 방향에 있어서의 두께는, 상기 플랫폼에 접속되는 상기 익형부의 허브의 후연측 단부에 대응하는 상기 외측 영역의 상기 로터의 직경 방향에 있어서의 두께보다 커지는 것을 특징으로 하는
터빈 동익.
제 1 항에 있어서,
상기 플랫폼의 후연측의 상기 단면에 있어서, 상기 외측 영역의 상기 로터의 직경 방향에 있어서의 두께는, 상기 익형부의 배측으로부터 상기 허브의 상기 후연측 단부를 향하여 서서히 작아지는 것을 특징으로 하는
터빈 동익.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 냉각 유로는 상기 로터의 축 방향을 따라서 상기 플랫폼 내에 복수 형성되며,
서로 인접하는 상기 냉각 유로 중 상기 익형부의 복측에 배치된 상기 냉각 유로의 직경은 상기 익형부의 배측에 배치된 상기 냉각 유로의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는
터빈 동익.
제 1 항에 있어서,
상기 플랫폼의 후연측의 상기 단면에 있어서, 상기 외측 영역의 상기 로터의 직경 방향에 있어서의 두께는, 상기 익형부의 배측으로부터 상기 허브의 후연측 단부를 향하여 서서히 작아지고, 상기 익형부의 복측으로부터 상기 허브의 후연측 단부를 향하여 서서히 작아지는 것을 특징으로 하는
터빈 동익.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 냉각 유로는 상기 로터의 축 방향을 따라서 상기 플랫폼 내에 복수 형성되며,
서로 인접하는 상기 냉각 유로 중 상기 허브의 후연 단부에 가까운 쪽의 상기 냉각 유로의 직경은 상기 허브의 후연 단부로부터 먼 쪽의 상기 냉각 유로의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는
터빈 동익.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 유로는 상기 배측의 익면의 후연측 형상을 따라서 상기 플랫폼의 후연측 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는
터빈 동익.