KR20170085062A - 터빈 블레이드 - Google Patents

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KR20170085062A
KR20170085062A KR1020177015348A KR20177015348A KR20170085062A KR 20170085062 A KR20170085062 A KR 20170085062A KR 1020177015348 A KR1020177015348 A KR 1020177015348A KR 20177015348 A KR20177015348 A KR 20177015348A KR 20170085062 A KR20170085062 A KR 20170085062A
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cooling
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axis
cooling holes
discharge section
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KR1020177015348A
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비토리오 오데몬도
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안살도 에너지아 에스.피.에이
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Abstract

터빈 블레이드에는 적어도 하나의 냉각 채널(20)과 복수 개의 냉각 홀들(21)이 제공되고; 각각의 냉각 홀(21)은 주요 축(principal axis; E)을 따라서 긴 모양을 가지는 배출 구간이 제공되며; 메인 축(E)에 평행한 방향을 따라 배출 구간(26)의 최대 치수의 척도로써 의도되는, 배출 구간(26)의 높이(H)는 메인 축(E)에 수직한 방향을 따라서 배출 구간(26)의 최대 치수로써 의도되는, 배출 구간(26)의 적어도 두 배 폭(L)와 같다.

Description

터빈 블레이드{TURBINE BLADE}
특히, 본 발명은 전기 에너지 생산 플랜트(electrical energy production plant) 내의 가스 터빈(gas turbine)의 블레이드(blade)에 관한 것이다.
전기 에너지 생산 플랜트의 가동 동안, 가스 터빈들의 블레이드들은 연소 챔버(combustion chamber) 나오는 고온 가스의 흐름(hot gas flow)에 연속적으로 노출된다.
가스 터빈 내의 고온 가스 흐름의 온도는 플랜트의 성능에 영향을 미친다. 특히, 플랜트의 성능은 터빈 내측에서 흐르는 가스의 증가하는 온도와 함께 증가한다.
그러나, 가스 터빈 내의 가스 흐름의 온도의 증가는 블레이드들을 구성하는(constituting) 재료의 열 저항(thermal resistance)으로 제한된다.
이러한 종류의 한계를 극복하기 위해, 최근에는 복수 개의 홀들(holes)을 포함하는 냉각 시스템(cooling system)이 채택(adopted)되고 있으며, 이는 블레이드를 따라서 분포되며 냉각 공기(cooling air)가 공급된다. 홀들은 블레이드 표면을 따라서 일종의 보호 필름을 생성하도록 형성되고 공급된다. 이러한 기술은 일반적으로 "필름 냉각(film cooling)"으로 불리우며, 터빈 블레이드들의 열 저항의 증가를 결정한다. 즉, 고온 가스의 온도는 냉각 시스템이 없는 블레이드들에 적합한 온도보다 높을 수 있다.
어떠한 경우에도, 알려진 타입의 냉각 시스템은 제한된 온도 증가를 허용한다.
따라서, 가스 터빈 내 가스 흐름의 온도의 더 증가를 허용하고 블레이드들의 열 저항을 개선하는 것이 가능한, 최적화된 냉각 시스템을 가지는 블레이드를 제공하는 것이 본 발명의 목적이고, 그러므로 그 결과 플랜트 성능을 개선한다.
이러한 목적을 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 냉각 채널(cooling channel)과 복수 개의 냉각 홀들을 포함하는 터빈 블레이드에 관한 것이고; 각각의 냉각 홀에는 메인 축(main axis)을 따라서 긴 모양(elongated shape)을 가지는 배출 구간(outlet section)이 제공되며; 메인 축에 평행한 방향을 따라 배출 구간의 최대 치수의 척도로써 의도되는, 배출 구간의 높이는 메인 축에 수직한 방향을 따라서 배출 구간의 최대 치수와 같이 의도되는, 배출 구간의 폭에 적어도 두 배와 같다.
냉각 홀들이 긴 모양을 가지는 배출 구간을 가진다는 사실에 의해, 냉각 유체 필름(cooling fluid film)의 분포는 종래의 블레이드 홀들로 얻어질 수 있는 것보다 넓은 영역에 걸쳐 발생한다.
본 발명의 또 다른 목적은 지금까지 이용되어온 것보다 높은 온도에서의 가스 이용을 허용하는, 고-성능 전기 에너지 생산 플랜트를 제공하는 것이다.
이러한 목적들에 따라서, 본 발명은 청구항 제 1항 내지 제 22항 중 어느 하나에 따른 블레이드를 포함하는 전기 에너지 생산 플랜트에 관한 것이다.
본 명세서에 개시되어 있음.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 그림들 중 도면들을 참고로 하여, 비-제한 예시적인 실시예들의 다름의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 에너지의 생산을 위한 가스 터빈 플랜트의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 블레이드의 일부의, 명확한 설명을 위해 제거되는 부분들과 구간에서의 부분들을 구비하는, 사시도이다.
도 3은 도 2의 블레이드의 제1 상세한 설명의, 명확한 설명을 위해 제거되는 부분들과 구간에서의 부분들을 구비하는, 단면도이다.
도 4는 도 2의 블레이드의 제2 상세한 설명의, 명확한 설명을 위해 제거되는 부분들과 구간에서의 부분들을 구비하는 개략도이다.
도 5는 도 2의 블레이드의 제3 상세한 설명의 명확한 설명을 위해 제거되는 부분들을 구비하는 측면도이다.
도 1은 참조번호 1을 가지는 전기 에너지 생산 플랜트의 일부를 나타낸다.
전기 에너지 생산 플랜트(1)는 알려진 타입이고, 공기 흐름이 흐르는 곳 내에, 컴프레서(compressor; 2), 컴프레서(2)로부터 공기와 연료가 제공되는 연소 챔버(combustion chamber; 3), 연소 챔버(3)로부터 나오는 가스가 내부에 흐르는 가스 터빈(gas turbine; 4), 및 전력 분배 네트워크(electricity distribution network; 7)에 연결되고 컴프레서(2) 및 가스 터빈(4)의 동일 샤프트(same shaft; 6)에 기계적으로 연결되는, 발전기(generator; 5)를 포함한다.
컴프레서(2)와 가스 터빈(4)은 길이방향 축(longitudinal axis; A)를 따라서 연장하고 축 A를 중심으로 회전하는 로터 블레이드들(도 1에서 미 도시된)의 방사방향 배열과 스테이터 블레이드들(도 1에서 미 도시된)의 방사방향 열들을 따르는 연장 채널과 압축 채널을 각각 정의한다.
도 2는 가스 터빈(4)의 팽창 채널을 따라서 배열되는 블레이드(8)를 부분적으로 도시한다.
바람직하게, 블레이드(8)는 로터 블레이드(rotor blade)이다. 본 발명이 또한 스테이터 블레이드들(stator blades)로 공급될 수 있음은 명확하다. 블레이드(8)는 긴 메인 바디(elongate main body; 9; 부분적으로 도 2에서 도시된)를 포함하고, 이는 축(A)에 대해 방사 방향으로 각 연장 축(extension axis; B)을 따라서 연장되며, 제1 앵커링 부분(도 2에서 도시되지 않은; first anchoring portion)이, 이용시에, 냉각 장치(cooling device; 10; 부분적으로 도 2에서 도시된)와, 가스 터빈(4)의 각 로터 디스크에 결합된다.
메인 바디(9)는 바람직하게 속이 비었으며(hollow) 내부면(inner face; 13)과 외부면(outer face; 14)이 제공되는 벽을 포함한다.
벽(12)은, 일반적으로 "리딩 엣지(leading edge)"로 명명되는, 유입 엣지(15), 일반적으로 "트레일링 엣지(trailing edge)"로 명명되는, 배출 엣지(16, 벨리(belly)로 불리우는(일반적으로 "압력측"으로 불리우는) 오목 면(concave face; 17), 및 뒤(back)로 불리우는(일반적으로 "석션측(suction side)"으로 불리우는) 볼록 면(convex face; 18)을 가지는 외부 표면(14)을 따라서 정의되도록 형성된다.
냉각 장치(10)는 복수 개의 냉각 채널들(20, 도 2에서 오직 일부만 볼 수 있는) 및 블레이드(8)의 벽(12) 내에 조성되는 복수 개의 냉각 홀들(21)을 포함한다.
냉각 채널들(20)은 메인 바디(9) 내측으로 연장하고, 냉각 유체(cooling fluid)가 제공된다. 바람직하게 냉각 유체는 컴프레서(2)의 압축 채널로부터 주입(tapped)되는 공기이다.
냉각 홀들(21)은 블레이드(8)의 압축면(17)을 따라 벽(12)에 바람직하게 조성된다.
변형에 따르면, 냉각 홀들(21)은 또한 블레이드(8)의 트레일링 엣지(16)에 가까이에 및/또는 블레이드(8)의 리딩엣지(15)에 가까이에 및/또는 석션측(18)을 따라서 조성된다.
다른 변형에 따르면, 냉각 홀들은 또한 블레이드(8)의 앵커링 부분을 따라서, 바람직하게 긴 메인 바디(9)와 접촉되는 블레이드의 플랫폼(platform)을 따라서 조성된다.
바람직하게 냉각 홀들(21)은 서로 실질적으로 동일하다. 따라서, 심플함의 목적을 위해, 냉각 홀들(21)의 오직 하나 의 모양 및 특징들은 이후에 설명될 것이다.
도 3을 참조하여, 각 냉각 홀(21)은 메인 바디(9)의 벽(12)을 통과하고 유입부(23)와 배출부(24)를 포함한다.
유입부(23)는 각 냉각 채널(20; 도 2)과 연통하고 일정한 구간(constant section)의 도관(conduit)에 의해 정의되어서, 이는 연장 축(extension axis; C)를 따라서 연장한다.
유입부(23)의 구간은 냉각 홀(21)을 통해 공급될 수 있는 냉각 채널(20)로부터 냉각 유체의 유속(flow rate)에 영향을 미친다.
유입부(23)의 구간이 더 커지면, 냉각 홀(21)을 통한 냉각 유체의 유속도 커진다. 유입부(23)의 도관은 연장축(C)에서 가로로 측정되는 최대 치수(D)를 가진다. 여기서 기술되고 도시되는 비-제한 예시들에서, 유입부(23)의 도관은 원형 단면과 도관의 치수와 일치하는 최대 치수(D)를 가진다.
여기서 기술되고 도시되는 비-제한 예시에서, 유입부의 도관의 치수(D)는 0.40mm 및 0.08mm 사이로 구성된다.
도 3과 도 4를 참조로 하여, 유입부(23)는 벽(12)의 내부면(13)에 대하여 제 1각도(α)로 바람직하게 경사진 연장 축(C)를 따라서 연장한다.
각도(α)는 10°와 50° 사이, 예를 들어 30°와 50°사이, 예를 들어 30°와 40°사이로 구성된다.
여기에 기술되고 도시된 비-제한 예시에서, 각도(α)는 36°도이다.
배출부(24)는 유입부(23)에 연결되고 벽(12)의 외부면(14)를 향해서 점진적으로 증가하는 구간을 가지는 도관에 의해 정의된다.
바람직하게, 배출부(24)는 유입부(23)의 동일 경사(same inclination)를 유지하고 도 4에서 도시된 바와 같이 연장 축(C)를 따라서 연장한다.
도시되지 않은 변형에 따르면, 배출부(24)는 0°와 5° 사이로 구성되는 각도로 유입부(23)에 대하여 기울어진다.
도 3을 참조하여, 배출부(24)는 벽(12)의 외부면(14)을 따라서 형성되는 배출 구간(26) 및 유입부(23)와 연통하는 유입 구간(25)을 가진다.
유입 구간(25)은 바람직하게 원형 또는 사각형(quadrilateral shape) 을 가지는 반면, 배출 구간(26)은 바람직하게 사각형이다.
바람직하게, 배출 구간(26)은 연장 축(C) 상에 센터링(centred) 된다.
도 2 및 도 5를 참조로 하여, 배출 구간(26)은 메인 축(main axis; E)을 따르는 긴 모양을 가지고, 메인 축(E)에 평행한 방향을 따라서 배출 구간(26)의 최대 치수의 척도(measure)로써 의도되는, 최대 높이(H), 및 메인 축(E)에 수직인 방향으로 배출 구간(26)의 최대 치수로써 의도되는, 폭(L)을 특징으로 한다.
바함직하게, 높이(H)는 폭(L)의 적어도 두 배와 같다.
변형에 따르면, 높이(H)는 폭(L)의 적어도 세 배와 같다.
다른 변형에 따르면, 높이(H)는 폭(L)의 적어도 네 배와 같다.
여기서 기술되고 도시된 비-제한 예시에서, 높이(H)는 폭(L)의 네 배보다 클 수 있다.
여기서 기술되고 도시된 비-제한 예시에서, 메인 축(E)은 블레이드(8)의 축(B)에 실질적으로 평행하다.
도 3및 도 5를 참조로 하여, 배출부(24)는 두 측 벽들(side walls; 29)에 의해 및 바람직하게 서로 평행한 두 개의 베이스 벽들(base walls 28)에 의해 정의되고, 이는 배출 구간(26)을 향해서 증가하는 구간을 가지는 도관을 정의하도록 배출 구간(26)을 향해서 서로 분기(diverge)한다.
도 5를 참고로 하여, 측벽들(29)은 분기하고 그것들 사이의 각도(β)을 정의한다.
바람직하게, 각도(β)는 35°와 60° 사이, 예를 들어 40°와 60° 사이로 구성될 수 있다.
여기서 기술되고 도시되는 비-제한 예시에서, 각도(β)는 대략 50°이다.
도시되지 않은 변형에 따르면, 각도(β)는 약 40°이다. 바람직하게, 측 벽들(29)은 대칭 축(symmetry axis)에 대해 대칭적이다.
여기서 기술되고 도시된 비-제한 예시에서, 대칭 축은 연장 축(C)과 일치한다.
측벽들(29)은 바람직하게 베이스 벽들(28)에 수직이다.
바람직하게, 측벽들(29)과 베이스 벽들(28) 사이의 엣지들은 구조적인 안정성을 개선하도록 둥글게 처리(rounded)된다.
도시되지 않은 변형에 따르면, 측 벽들(29)은, 예를 들어, 사다리꼴(trapezoidal) 모양의 증가하는 구간을 가지는 도관을 정의하도록 베이스(28)의 벽들에 대해 경사진다.
베이스 벽들(28) 및 측벽들(29)은 유입 구간(25)에서 배출 구간(26)으로 연장한다.
도 2를 참조로 하여, 냉각 홀들(21)은 압력측(18)을 따라서 엇갈려서(staggered) 블레이드(8)가 마주하는 부분의 균등한 냉각을 보장한다.
특히, 냉각 홀들(21)은 정렬된 홀들의 복수 개의 열들(rows; 32)로 분포된다.
열들(32)은 바람직하게 서로 평행하며 메인 축(E)에 평행한 방향을 따라서 배열된다.
여기서 기술되고 도시되는 예시에서, 메인 축(E)은 축(B)에 평행하고, 열(32)은 축(B)에 평행한 각각의 방향들을 따라서 배열된다. 도시되지 않은 변형에 따르면, 메인 축(E)은 축(B)를 가로지르고, 그 결과 열들(32)은 축(B)을 가로지르는 각각의 방향들을 따라서 배열된다.
각 열(32)의 냉각 홀들(21)은 축(B)에 평행한 방향을 따라서 측정된, 서로의 거리(p)에서 배열된다.
열(32)의 냉각 홀들(21) 사이의 거리(p)는 인접한 열(32)의 냉각 홀들(21)의 높이(H)의 축(B)를 따르는 돌출부(projection)와 바람직하게 적어도 동일하다.
열들(32)은 서로의, 바람직하게 유입부(23)의 직경(D)에 10배와 30배의 사이로 구성되는 값을 가지는, 거리(d)로 배열된다.
이미 언급된 바와 같이, 열(32)의 냉각 홀들(21)은 인접한 열(32)의 냉각 홀들(21)에 대하여 엇갈린다. 바람직하게, 홀들 사이의 엇갈림은 열(32)의 적어도 하나의 냉각 홀(21)의 중심이 인접한 열(32)의 대응하는 냉각 홀들(21) 사이의 거리(p)의 실질적으로 절반으로 배열되는 것이다.
즉, 냉각 홀들(21)의 특정 배열은 냉각 유체가 냉각 홀들(21)이 제공되는 블레이드(8)의 압력측(17)의 전체 표면을 실질적으로 감싸는(laps) 것을 보장한다.
본 발명에 따른 블레이드(8)의 냉각 장치(10)의 효율(η)은 알려진 타입의 블레이드 냉각 장치들로 얻어질 수 있는 것보다 크다.
이와 관련하여, 효율(η)은,
η = (Thot gas - Twall)/(Thot gas - Tcooling fl)
을 의미하고,
여기서 :
Thot gas는 가스 터빈(4) 내의 가스 흐름의 온도이고;
Twall은 블레이드(8)의 벽(12)의 온도이며,
Tcooling fl는 블레이드(8) 내측에 감지되는 냉각 유체의 온도이다.
냉각 홀들(21)의 특정 형태와 배열에 의해, 본 발명에 따른 블레이드(8)의 냉각 장치(10)의 효율(η)은 냉각 유체의 동일 흐름을 구비하는 알려진 타입의 블레이드를 위해 얻을 수 있는 것보다 높다.
실제로, 냉각 홀들(21)의 특정 모양과 배열은 표준 모양과 배열을 가지는 냉각 홀들을 구비하여 얻어질 수 있는 것과 관련하여 Twall을 낮춘다. 이는 가스 터빈(4)의 작동 방법(operating regime)이 고온 가스의 온도(Thot gas)로의 상승을 야기할 때 또한 블레이드(8)의 적절한 열 보호를 위해 허용한다.
본 발명에 따른 홀들의 형태 및 배열은, 따라서, 가스 터빈(4) 내를 순환하는 고온 가스의 온도(Thot gas)의 증가 및/또는 컴프레서(2)로부터 일반적으로 얻어지는, 냉각 유체의 필수 유속으로 저감을 허용한다.
가스 터빈(4) 내를 순환하는 고온 가스의 온도(Thot gas)의 증가와 냉각 유체 속도의 감소는 플랜트(1)의 전체 효율에서 증가를 결정한다.
여기에서 기술되고 도시되는 홀들의 특정 비-제한적인 예시에서, 냉각 홀들(21)의 모양과 배열은 효율 값(η)의 명확한 개선과 표준 블레이드들의 홀들에 대하여 소비되는 냉각 유체의 동시 저감을 수반한다.
마지막으로, 본 발명에 따른 블레이드(8)의 냉각 홀들(21)의 특정 배열은 고온 가스 흐름에 노출되는 벽(12)의 표면의 실질적으로 완료 커버리지(substantially complete coverage)를 결정한다. 실제로, 냉각 홀들(21)은 열(32)의 냉각 홀(21)의 밖으로 냉각 공기 흐름의 흐름이 인접한 열(32)의 두 냉각 홀들(21) 사이의 공간을 완전하게 덮도록 배열된다.
또한, 블레이드(8)의 냉각 홀들(21)의 특정 배열은 냉각 홀들(21)이 폭(L)의 적어도 두 배와 같은 높이(H)인 것을 특징으로 한다면 특히 유리할 것이고, 그렇지 않으면, 홀들의 기술된 특정 배열은 홀들의 수의 급격한 증가 및 냉각 홀들 사이 거리의 과도한 감소를 초래하고, 결과적으로 블레이드의 구조적인 특성들의 퇴보(degradation)와 소비되는 냉각 유체의 증가를 초래한다.
최종적으로, 본 발명에 따른 블레이드(8)의 냉각 홀들(21)의 특정 형태 및 배열은 종래 기술에 따른 홀들의 생산을 위해 사용되는 기계 가공에 관하여 특별한 기계 가공을 요구하지 않는다.
마지막으로, 기술된 블레이드와 플랜트가 첨부된 청구범위의 범위로부터 벗어남 없이 변형되고 변경될 수 있음은 명백하다.
1 : 전기 에너지 생산 플랜트
2 : 컴프레서
3 : 연소 챔버
4 : 가스 터빈
5 : 발전기
6 : 샤프트
7 : 전력 분배 네트워크
8 : 블레이드
9 : 메인 바디
10 : 냉각 장치
12 : 벽
13 : 내부면
14 : 외부면
15 : 유입 엣지
16 : 배출 엣지
17 : 오목 면
18 : 볼록 면
20 : 냉각 채널
21 : 냉각 홀
23 : 유입부
24 : 배출부
25 : 유입 구간
26 : 배출 구간
28 : 베이스 벽
29 : 측벽
32 : 열

Claims (23)

  1. 적어도 하나의 냉각 채널(20)과 복수 개의 냉각 홀들(21)을 포함하고; 각각의 냉각 홀(21)에는 메인 축(E)을 따라서 긴 모양을 가지는 배출 구간(26)이 제공되며; 상기 메인 축(E)에 평행한 방향을 따라서 상기 배출 구간(26)의 최대 치수의 척도로써 의도되는, 상기 배출 구간(26)의 높이(H)는, 상기 메인 축(E)에 수직한 방향을 따라서 상기 배출 구간(26)의 최대 치수의 척도로써 의도되는, 배출 구간(26)의 폭(L)의 적어도 두 배와 같은, 터빈 블레이드.
  2. 제 1항에 있어서,
    외부면(14)과 내부면(13)을 가지는 벽이 제공되고 길이방향 축(B)을 따라서 연장하는 속이 빈 메인 바디(9)를 포함하고; 상기 냉각 채널(20)은 상기 메인 바디(9) 내측에서 연장하는, 블레이드.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 냉각 홀들(21)은 상기 벽(12)에 조성되고 냉각 채널(20)과 연통하는, 블레이드.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출 구간(26)은 사각형인, 블레이드.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벽(12)은 리딩 엣지(15), 트레일링 엣지(16), 압력측(17) 및 석션측(18)을 상기 외부면(14)을 따라서 정의하도록 형성되고; 상기 냉각 홀들(21)은 적어도 압력측(17)을 따르는 벽(12)에 조성되는, 블레이드.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 축(E)은 상기 블레이드(8)의 길이방향 축(B)에 평행한, 블레이드.
  7. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 냉각 홀(21)은 각각의 냉각 채널(20)과 연통되는 유입부(23)와 상기 배출 구간(26)을 포함하는 배출부(24)를 포함하는, 블레이드.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 유입부(23)는 연장 축(C)을 따라서 연장하고 일정한 구간을 가지는 도관을 포함하는, 블레이드.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 연장 축(C)은 상기 벽(12)의 상기 내부 면(13)에 대하여 제1 각도(α)로 바람직하게 경사진, 블레이드.
  10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출부(24)는 상기 벽(12)의 상기 외부면(14)을 향해 점진적으로 증가하는 구간을 가지는 도관을 포함하는, 블레이드.
  11. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출부(24)는 0°와 5° 사이로 구성되는 제2 각도로 유입부(23)에 대하여 경사지는, 블레이드.
  12. 제 7항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출부(24)는 서로 평행한 두 베이스 벽들(28) 및 상기 외부면(14) 방향으로 분기하는 두 측벽들(29)을 포함하는, 블레이드.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 측벽들(29)은 제3 각도(β)를 형성하는, 블레이드.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제3 각도(β)는 35°와 60° 사이로 구성되는, 블레이드.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 측벽들(29)은 대칭축에 대하여 대칭인, 블레이드.
  16. 제 2항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 홀들(21)은 복수 개의 열들(32)을 따라서 정렬되는, 블레이드.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 열들(32)은 상기 메인 축(E)에 각각 평행한 방향을 따라서 배열되는, 블레이드.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    각 열(32)의 상기 냉각 홀들(21)은 축(B)에 평행한 방향을 따라서 측정되는 서로의 제1 거리(p)에 배열되는, 블레이드.
  19. 제 18항에 있어서,
    일렬(32)의 상기 냉각 홀들(21) 사이의 상기 제1 거리(p)는 인접한 열(32)의 상기 냉각 홀들(21)의 높이(H)의 길이방향 축(B)을 따르는 돌출부와 동일한, 블레이드.
  20. 제 16항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    열(32)의 상기 냉각 홀들(21)은 인접한 열(32)의 상기 냉각 홀(21)에 대하여 엇갈리는, 블레이드.
  21. 제 20항에 있어서,
    열(32)의 상기 냉각 홀들(21)은 인접한 열(32)의 상기 냉각 홀들(21)에 대하여 엇갈려서 상기 열(32)의 적어도 하나의 냉각 홀(21)의 중심은 인접한 열(32)의 각각의 냉각 홀들(21) 사이의 제1 거리(p)의 실질적으로 중심에 배열되는, 블레이드.
  22. 제 16항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 냉각 홀(21)은 유입부(23)를 포함하고, 이는 각각의 냉각 채널(20)과 연통하며 연장 축(C)을 따라서 연장하고 일정한 구간을 가지는 도관을 포함하며; 열들(32)은 연장 축(C)에 횡방향으로 측정된 유입부(23)의 도관의 최대 치수(D)의 10배 및 30배 사이로 값이 구성되는, 서로의 제2 거리(d)로 배열되는, 블레이드.
  23. 제 1항 내지 제 22항 중 어느 한 항을 따르는 적어도 하나의 터빈 블레이드를 포함하는 전기 에너지의 생산을 위한 파워 플랜트.

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016116222A1 (de) * 2016-08-31 2018-03-01 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbine
US11339667B2 (en) 2020-08-11 2022-05-24 Raytheon Technologies Corporation Cooling arrangement including overlapping diffusers
US11927111B2 (en) * 2022-06-09 2024-03-12 General Electric Company Turbine engine with a blade

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4684323A (en) * 1985-12-23 1987-08-04 United Technologies Corporation Film cooling passages with curved corners
US6287075B1 (en) * 1997-10-22 2001-09-11 General Electric Company Spanwise fan diffusion hole airfoil
US7328580B2 (en) * 2004-06-23 2008-02-12 General Electric Company Chevron film cooled wall
JP4898253B2 (ja) * 2005-03-30 2012-03-14 三菱重工業株式会社 ガスタービン用高温部材
US7563073B1 (en) * 2006-10-10 2009-07-21 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine blade with film cooling slot
CA2849183C (en) * 2013-05-01 2016-12-06 General Electric Company Substrate with shaped cooling holes and methods of manufacture

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