JP2021071085A - Turbine blade and gas turbine equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、タービン翼及びこれを備えたガスタービンに関する。 The present disclosure relates to turbine blades and gas turbines equipped thereto.
ガスタービン等のタービン翼において、タービン翼の内部に形成された冷却通路に冷却流体を流すことにより、高温のガス流れに曝されるタービン翼を冷却することが知られている。 It is known that in a turbine blade such as a gas turbine, the turbine blade exposed to a high temperature gas flow is cooled by flowing a cooling fluid through a cooling passage formed inside the turbine blade.
例えば、特許文献1には、翼高さ方向に沿って延びる複数のキャビティ(冷却通路)が設けられたタービン翼が開示されている。このタービン翼の後縁部には、上述のキャビティに接続されるとともに後縁に開口する後縁通路が設けられており、タービン翼の後縁部は、後縁通路を流れる冷却流体によって冷却されるようになっている。 For example, Patent Document 1 discloses a turbine blade provided with a plurality of cavities (cooling passages) extending along the blade height direction. The trailing edge of the turbine blade is provided with a trailing edge passage that is connected to the above-mentioned cavity and opens to the trailing edge, and the trailing edge of the turbine blade is cooled by a cooling fluid flowing through the trailing edge passage. It has become so.
ところで、タービン翼には、タービン翼の材料に応じた許容メタル温度が存在し、タービン翼の圧力面側及び負圧面側の両方について許容メタル温度以下となるように冷却する必要がある。 By the way, the turbine blade has an allowable metal temperature according to the material of the turbine blade, and it is necessary to cool both the pressure surface side and the negative pressure surface side of the turbine blade so as to be equal to or lower than the allowable metal temperature.
ここで、タービン翼の圧力面側(腹側)と負圧面側(背側)とでは、翼面近傍を流れる高温ガスの温度や流速等を含む翼壁の加熱条件が異なる場合がある。このように、タービン翼の圧力面側と負圧面側とで翼壁の加熱条件が異なる場合において、後縁部における圧力面側の翼壁厚さと負圧面側の翼壁厚さが同じであると、圧力面側と負圧面側のうち、上述の加熱条件が厳しい一方において、翼面におけるメタル温度(以下、表面メタル温度ともいう。)が他方に比べて高くなる。 Here, the heating conditions of the blade wall including the temperature and flow velocity of the high-temperature gas flowing near the blade surface may differ between the pressure surface side (ventral side) and the negative pressure surface side (dorsal side) of the turbine blade. In this way, when the heating conditions of the blade wall differ between the pressure surface side and the negative pressure surface side of the turbine blade, the blade wall thickness on the pressure surface side and the blade wall thickness on the negative pressure surface side at the trailing edge are the same. The metal temperature on the blade surface (hereinafter, also referred to as the surface metal temperature) is higher on one of the pressure surface side and the negative pressure surface side, where the above-mentioned heating conditions are severe, as compared with the other.
一方、圧力面側の翼壁及び負圧面側の翼壁の両方を許容温度以下とするためには、表面メタル温度が高い方の翼壁の表面メタル温度が許容メタル温度以下となるのに必要な量の冷却流体をタービン翼の後縁通路に供給する必要がある。しかし、このような量の冷却流体が後縁通路に供給されると、表面メタル温度が低い方の翼壁は必要以上に(すなわち許容メタル温度よりも低温となるまで)冷却される。この場合、表面メタル温度が低い方の翼壁にとっては過剰な量の冷却流体が供給されることになる。そこで、タービン翼をより効率的に冷却して、タービンシステム全体の効率を向上させることが望まれる。 On the other hand, in order to keep both the blade wall on the pressure surface side and the blade wall on the negative pressure surface side below the permissible temperature, it is necessary for the surface metal temperature of the blade wall having the higher surface metal temperature to be below the permissible metal temperature. It is necessary to supply a large amount of cooling fluid to the trailing edge passage of the turbine blade. However, when such an amount of cooling fluid is supplied to the trailing edge passage, the blade wall having the lower surface metal temperature is cooled more than necessary (that is, until it becomes lower than the allowable metal temperature). In this case, an excessive amount of cooling fluid is supplied to the blade wall having a lower surface metal temperature. Therefore, it is desired to cool the turbine blades more efficiently to improve the efficiency of the entire turbine system.
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、タービン翼の効率的な冷却が可能なタービン翼及びこれを備えたガスタービンを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide a turbine blade capable of efficiently cooling a turbine blade and a gas turbine including the turbine blade.
本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン翼は、
前縁と後縁との間に延在する圧力面及び負圧面と、
前記後縁及び前記後縁に開口する後縁通路を含む後縁部と、
を含む翼形部を備えるタービン翼であって、
前記後縁部は、
前記圧力面の後縁側領域を形成する外表面を有する圧力面側壁と、
前記後縁通路を挟んで前記圧力面側壁と対向するように配置され、前記負圧面の後縁側領域を形成する外表面を有する負圧面側壁と、を含み、
前記後縁部は、前記圧力面側壁又は前記負圧面側壁の一方である第1壁の厚さ、及び、前記圧力面側壁又は前記負圧面側壁の他方である第2壁の厚さが後縁に向かって漸減する壁厚減少部を有し、
前記壁厚減少部では、前記翼形部のキャンバラインに沿った座標軸における任意の位置において、前記第1壁の厚さが前記第2壁の厚さよりも小さい。
The turbine blade according to at least one embodiment of the present invention is
A pressure surface and a negative pressure surface extending between the front edge and the trailing edge,
A trailing edge including the trailing edge and a trailing edge passage that opens into the trailing edge, and
A turbine blade with an airfoil that includes
The trailing edge
A pressure surface side wall having an outer surface forming a trailing edge side region of the pressure surface,
Includes a negative pressure surface side wall that is arranged to face the pressure surface side wall across the trailing edge passage and has an outer surface that forms a trailing edge side region of the negative pressure surface.
The trailing edge is the thickness of the first wall which is one of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall, and the thickness of the second wall which is the other of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall. It has a wall thickness reduction part that gradually decreases toward
In the wall thickness reducing portion, the thickness of the first wall is smaller than the thickness of the second wall at an arbitrary position on the coordinate axis along the camber line of the airfoil portion.
また、本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
上述したタービン翼と、
前記タービン翼が設けられる燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
を備える。
Further, the gas turbine according to at least one embodiment of the present invention is
With the turbine blades mentioned above,
A combustor for generating combustion gas flowing through a combustion gas flow path provided with the turbine blades, and a combustor.
To be equipped.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、タービン翼の効率的な冷却が可能なタービン翼及びこれを備えたガスタービンが提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there is provided a turbine blade capable of efficiently cooling a turbine blade and a gas turbine including the turbine blade.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. Absent.
(ガスタービンの構成)
まず、幾つかの実施形態に係るタービン翼が適用されるガスタービンについて説明する。
図1は、一実施形態に係るタービン翼が適用されるガスタービンの概略構成図である。図1に示すように、ガスタービン1は、圧縮空気を生成するための圧縮機2と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器4と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン6と、を備える。発電用のガスタービン1の場合、タービン6には不図示の発電機が連結される。
(Composition of gas turbine)
First, a gas turbine to which the turbine blades according to some embodiments are applied will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine to which a turbine blade according to an embodiment is applied. As shown in FIG. 1, the gas turbine 1 is rotationally driven by a
圧縮機2は、圧縮機車室10側に固定された複数の静翼16と、静翼16に対して交互に配列されるようにロータ8に植設された複数の動翼18と、を含む。圧縮機2には、空気取入口12から取り込まれた空気が送られるようになっており、この空気は、複数の静翼16及び複数の動翼18を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。
The
燃焼器4には、燃料と、圧縮機2で生成された圧縮空気とが供給されるようになっており、該燃焼器4において燃料と圧縮空気が混合され、燃焼され、タービン6の作動流体である燃焼ガスが生成される。図1に示すように、ケーシング20内にロータを中心として周方向に沿って複数の燃焼器4が配置されていてもよい。
Fuel and compressed air generated by the
タービン6は、タービン車室22内に形成される燃焼ガス流路28を有し、該燃焼ガス流路28に設けられる複数の静翼24及び動翼26を含む。静翼24はタービン車室22側に固定されており、ロータ8の周方向に沿って配列される複数の静翼24が静翼列を構成している。また、動翼26はロータ8に植設されており、ロータ8の周方向に沿って配列される複数の動翼26が動翼列を構成している。静翼列と動翼列とは、ロータ8の軸方向において交互に配列されている。
The
タービン6では、燃焼ガス流路28に流れ込んだ燃焼器4からの燃焼ガスが複数の静翼24及び複数の動翼26を通過することでロータ8が回転駆動され、これにより、ロータ8に連結された発電機が駆動されて電力が生成されるようになっている。タービン6を駆動した後の燃焼ガスは、排気室29を介して外部へ排出される。
In the
幾つかの実施形態において、タービン6の動翼26又は静翼24の少なくとも一方は、以下に説明するタービン翼30である。
In some embodiments, at least one of the
(タービン翼の構成)
以下、幾つかの実施形態に係るタービン翼30についてより詳細に説明する。図2及び図9は、それぞれ、一実施形態に係るタービン翼30を、圧力面から負圧面に向かう方向(ロータ周方向に沿った方向)に見た概略図である。このうち図2は、タービン翼30としての動翼26を示す図であり、図9は、タービン翼30としての静翼24を示す図である。図3及び図4は、それぞれ、一実施形態に係るタービン翼30の翼高さ方向に直交する概略断面図であり、図2のA−A矢視断面図に相当する。図5は、図3に示すタービン翼30の後縁部近傍を示す拡大断面図である。図6は、一実施形態に係るタービン翼30の翼高さ方向に直交する概略断面図であり、タービン翼の後縁部近傍を示す拡大断面図である。図7は、図4に示すタービン翼30の後縁部近傍を示す拡大断面図である。
(Construction of turbine blades)
Hereinafter, the turbine blades 30 according to some embodiments will be described in more detail. 2 and 9 are schematic views of the
図2に示すように、一実施形態に係るタービン翼30(動翼26)は、プラットフォーム32と、プラットフォーム32に接続される翼形部34及び翼根部36と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the turbine blade 30 (moving blade 26) according to the embodiment includes a
翼形部34は、翼高さ方向(スパン方向)に延在しており、翼高さ方向における両端である基端38及び先端40を有し、基端38側にてプラットフォーム32に接続されている。また、翼形部34は、翼高さ方向に沿って延びる前縁42及び後縁44を有するとともに、前縁42と後縁44との間において延在する圧力面46及び負圧面48を有する。
The
翼根部36は、翼高さ方向においてプラットフォーム32を挟んで翼形部34とは反対側に位置している。翼根部36は、凹凸形状を有する係合部37を含み、該係合部37がロータ8とともに回転するロータディスク(不図示)に設けられた翼溝に係合されることにより、タービン翼30がタービン6のロータ8に取り付けられる。
The
図9に示すように、一実施形態に係るタービン翼30(静翼24)は、翼形部34と、翼形部34に対して径方向内側に位置する内側シュラウド84と、翼形部34に対して径方向外側に位置する外側シュラウド86と、を備えている。外側シュラウド86はタービン車室22(図1参照)に支持され、静翼24は外側シュラウド86を介してタービン車室22に支持される。
As shown in FIG. 9, the turbine blade 30 (static blade 24) according to the embodiment has an
翼形部34は、翼高さ方向(スパン方向)に延在し、翼高さ方向における両端である内側端80及び外側端82を有し、内側端80側にて内側シュラウド84に接続されるとともに、外側端82側にて外側シュラウド86に接続されている。また、翼形部34は、翼高さ方向に沿って延びる前縁42及び後縁44を有するとともに、前縁42と後縁44との間において延在する圧力面46及び負圧面48を有する。
The
なお、タービン翼30(動翼26)がロータ8に取り付けられた状態、又は、タービン翼30(静翼24)がタービン車室22に支持された状態では、翼高さ方向は、タービン6の径方向に沿った方向となる。すなわち、タービン翼30の翼高さ方向とタービン6の径方向とが略一致する。
When the turbine blade 30 (moving blade 26) is attached to the
以下においては、動翼26の図を参照しながらタービン翼30について説明するが、タービン翼30としての静翼24についても、基本的には同様の説明が適用できる。
In the following, the
図3及び図4に示すように、タービン翼30は、少なくとも翼形部34の内部において翼高さ方向に沿ってそれぞれ延在する複数のキャビティ60a,60b,60c(以下、まとめてキャビティ60ともいう。)を備えている。図3及び図4に示す例示的な実施形態では、隣り合うキャビティ60の間に、翼高さ方向に沿って延びて翼形部34の内部空間を仕切るリブ58が設けられており、翼形部34の内壁面と、リブ58とによって、複数のキャビティ60が形成されている。複数のキャビティ60は、互いに連通して蛇行流路(サーペンタイン流路)を形成していてもよい。
なお、図3及び図4に示す例示的な実施形態では、翼形部34の内部に3本のキャビティ60が設けられているが、翼形部34に設けられるキャビティの本数は限定されない。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 4, three cavities 60 are provided inside the
キャビティ60には冷却流体(例えば空気又は蒸気等)が供給されるようになっており、キャビティ60を流れる冷却流体によって、タービン翼30が冷却されるようになっている。
A cooling fluid (for example, air or steam) is supplied to the cavity 60, and the
幾つかの実施形態では、翼形部34には、キャビティ60に接続されるとともに、圧力面46又は負圧面48に開口するフィルム孔62,64が設けられている。キャビティ60を流れる冷却流体の一部は、フィルム孔62,64を介してタービン翼30の外壁面(圧力面46又は負圧面48)に導かれ、該壁面を覆う冷却流体のフィルム境界層を形成する。これにより、タービン翼30の外壁面(圧力面46又は負圧面48)が冷却されるようになっている。
In some embodiments, the
図3に示す例示的な実施形態では、翼形部34には、キャビティ60に接続されるとともに、負圧面48に開口するフィルム孔62が設けられている。また、図4に示す例示的な実施形態では、翼形部34には、キャビティ60に接続されるとともに、圧力面46に開口するフィルム孔64が設けられている。
In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the
翼形部34は、後縁44と、後縁44に開口する後縁通路52と、を含む後縁部50を有する。後縁通路52は、翼形部34のコード方向にてキャビティ60より前縁側に位置し、翼形部34の内部において、キャビティ60(図示する例ではキャビティ60c)に接続されている。
The
後縁部50は、圧力面側壁54と、負圧面側壁56と、を有している。図5〜図7に示すように、圧力面側壁54は、圧力面46の後縁側領域を形成する外表面54bを有する。また、負圧面側壁56は、負圧面48の後縁側領域を形成する外表面56bを有する。圧力面側壁54と負圧面側壁56とは、後縁通路52を挟んで互いに対向するように設けられる。すなわち、後縁通路52は、圧力面側壁54の内表面54aと、負圧面側壁56の内表面56aとによって、少なくとも部分的に形成されている。
The trailing
また、後縁部50は、圧力面側壁54及び負圧面側壁56の厚さが、コード方向において後縁に向かうにつれて漸減する壁厚減少部104を有する。ここで、本明細書において、圧力面側壁54や負圧面側壁56等の翼壁の厚さは、翼形部34のキャンバラインLcに直交する方向における厚さである。
Further, the trailing
そして、壁厚減少部104では、翼形部34のキャンバラインLcに沿った座標軸における任意の位置において、圧力面側壁54又は負圧面側壁56の一方である第1壁101の厚さが、圧力面側壁54又は負圧面側壁56の他方である第2壁102の厚さよりも小さい。すなわち、壁厚減少部104では、キャンバラインLc上の任意の位置において該キャンバラインLcに直交する直線LP(図5〜図7参照)に沿った第1壁101の厚さt1が、同一の直線LPに沿った第2壁102の厚さt2よりも小さい(図5〜図7参照)。
Then, in the wall
例えば、図3、図5及び図6に示す例示的な実施形態では、壁厚減少部104において、第1壁101としての圧力面側壁54の厚さt1が、第2壁102としての負圧面側壁56の厚さt2よりも小さい。また、図4及び図7に示す例示的な実施形態では、壁厚減少部104において、第1壁101としての負圧面側壁56の厚さt1が、第2壁102としての圧力面側壁54の厚さt2よりも小さい。
For example, in the exemplary embodiment shown in FIGS. 3, 5 and 6, in the wall
ここで、図8は、ガスタービン1に設置されたタービン翼30の後縁部50の断面(キャンバラインLcに直交する断面)と、この断面内における温度分布とを重ねて示す模式図である。図8に示すように、ガスタービン1において燃焼ガス流路28に配置されるタービン翼30は、圧力面46が燃焼ガス流路28のうち圧力面側領域28Pに面しているとともに、負圧面48が燃焼ガス流路28のうち負圧面側領域28Sに面している。
なお、図8において、圧力面側壁54と負圧面側壁56との厚さを同じであると仮定した場合の負圧面側壁56の外表面を破線及び符号56b’で示す。また図中の鎖線で示される温度TAは、タービン翼30の許容メタル温度である。
Here, FIG. 8 is a schematic view showing the cross section of the trailing
In FIG. 8, the outer surface of the negative pressure
なお、以下において、図8を参照して、圧力面46側に比べて負圧面48側において翼壁の加熱条件がより厳しい場合の説明をするが、負圧面48側に比べて圧力面46側の加熱条件がより厳しい場合についても、以下の説明において、圧力面46と負圧面48とを適宜入れ替えることで、同様に説明できる。
In the following, a case where the heating conditions of the blade wall are stricter on the
タービン翼30の圧力面46側と負圧面48側とでは、翼面近傍を流れる高温ガスの温度や流速等を含む翼壁の加熱条件が異なる場合がある。図8に示す例では、負圧面48が面する燃焼ガス流路28の負圧面側領域28Sにおけるガス温度TSは、圧力面46が面する燃焼ガス流路28の圧力面側領域28Pにおけるガス温度TPよりも高く、すなわち、負圧面48側にてタービン翼30の加熱条件がより厳しい。なお、圧力面側領域28P又は負圧面側領域28Sにおける高温ガスの流速が早いほど、熱伝達率が増大するため、加熱条件がより厳しくなる。
The heating conditions of the blade wall including the temperature and flow velocity of the high-temperature gas flowing in the vicinity of the blade surface may differ between the
上述の条件下で、仮に圧力面側壁54と負圧面側壁56との厚さが同じである場合(この場合の負圧面側壁56の外表面56b’)、圧力面側壁54のメタル温度を許容温度TAまで下げるために(即ち、圧力面側壁54の最高メタル温度である外表面54bのメタル温度を許容温度TAまで下げるために)、後縁通路52に供給する必要がある温度TCの冷却流体の供給量はV0であるとする。
Under the above conditions, if the thickness of the pressure
このとき、翼壁(圧力面側壁54及び負圧面側壁56)外表面側の流体である高温ガスの温度(TP又はTS)と内表面側の流体である冷却流体の温度TCの差ΔTは、圧力面側壁54においては(TP−TC)であり、負圧面側壁56においては(TS−TC)であるから、負圧面側壁56の方が大きい。よって、翼壁における温度勾配は負圧面側壁56の方が圧力面側壁54に比べて大きくなる。そうすると、負圧面側壁56の最高メタル温度である外表面56b’のメタル温度(表面メタル温度)は、許容温度TAよりも高い温度TQとなってしまう。
In this case, the difference between the temperature T C of the blade wall (the pressure face
ここで、温度Tcの冷却流体を用いて負圧面側壁56の表面メタル温度を許容温度TA以下にするためには、後縁通路52への冷却流体の供給量を上述のV0よりも増加させる必要がある。しかしながら、このように、冷却流体の供給量を増大させると、加熱条件が比較的緩やかな圧力面側壁54もさらに冷却されて温度が低下し、外表面54bのメタル温度(表面メタル温度)は、許容温度TAよりも低くなる。この場合、圧力面側壁54にとっては過剰な量の冷却流体が供給されることになる。
Increase In order to make the surface metal temperature of the
この点、上述の実施形態によれば、後縁部50の壁厚減少部104において、圧力面側壁54又は負圧面側壁56の一方(図8では負圧面側壁56)である第1壁101の厚さt1を、圧力面側壁54又は負圧面側壁56の他方(図8では圧力面側壁54)である第2壁102の厚さt2よりも小さくしたので、より薄い第1壁101において、後縁通路52を流れる冷却流体による翼壁冷却効果を相対的に高めることができる。例えば、図8に示すように、第1壁101(負圧面側壁56)の厚さt1を適切に調節することで、後縁通路52への冷却流体の供給量を上述のV0としたままで(即ち、冷却流体の供給量を増加させずに)、外表面56bにおけるメタル温度(表面メタル温度)を許容温度TAまで低下させることができる。あるいは、第1壁101(負圧面側壁56)と第2壁102(圧力面側壁54)との表面メタル温度(最高メタル温度)の差を小さくすることができる。
In this regard, according to the above-described embodiment, in the wall
このように、圧力面46側と負圧面48側とで翼壁の加熱条件(翼面近傍を流れる高温ガスの温度や流速等)に差がある場合であっても、上述の加熱条件が厳しい一方の翼壁(第1壁101)の厚さを他方の翼壁(第2壁102)の厚さに比べて薄くすることで、冷却流体により冷却される第1壁101と第2壁102の表面メタル温度(即ち最高メタル温度)の差を小さくすることができる。よって、タービン翼30への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部50を適切に冷却することができる。このため、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
As described above, even if there is a difference in the heating conditions of the blade wall (temperature, flow velocity, etc. of the high temperature gas flowing near the blade surface) between the
幾つかの実施形態では、例えば図4及び図7に示すように、後縁部50は、第1壁101としての負圧面側壁56を有し、第2壁102としての圧力面側壁54を有する。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 4 and 7, the trailing
タービン翼30の高温ガスによる加熱条件は、タービン翼30の外表面の冷却(例えば、フィルム孔からの冷却流体によるフィルム冷却等)を考慮しない場合、通常、圧力面46側よりも負圧面48側においてより厳しい。この点、上述の実施形態によれば、加熱条件がより厳しい負圧面48側の翼壁である負圧面側壁56(第1壁101)を、圧力面側壁54(第2壁102)よりも薄くしたので、冷却流体により冷却される負圧面側壁56(第1壁101)と圧力面側壁54(第2壁102)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼30への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部50を適切に冷却することができ、このため、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
The heating condition of the
図4及び図7に示す例示的な実施形態では、翼形部34には、キャビティ60(キャビティ60a,60b,60c)に接続され、負圧面48に開口するフィルム孔が設けられていない。
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 4 and 7, the
タービン翼30の翼面に開口するフィルム孔を設置することにより、フィルム孔から流出する冷却流体によってフィルム孔よりも下流側(即ちコード方向における後縁44側)の翼面の温度が低下する。すなわち、後縁部50よりも前方にフィルム孔を設置することにより、後縁部50におけるタービン翼30の加熱条件が緩和される。
この点、上述の実施形態では、後縁通路52よりも前方に位置するキャビティ60に接続されるとともに負圧面48に開口するフィルム孔が設けられていない。このため、通常、タービン翼30の加熱条件がより厳しい負圧面48側において、このようなフィルム孔の設置による加熱条件の緩和効果は得られない。このような状況下において、上述の実施形態では、既に述べたように、負圧面48側の翼壁である負圧面側壁56(第1壁101)を、圧力面側壁54(第2壁102)よりも薄くしたので、冷却流体により冷却される負圧面側壁56(第1壁101)と圧力面側壁54(第2壁102)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼30への冷却流体の供給量を効果的に抑制しながら後縁部50を適切に冷却することができ、このため、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
By installing a film hole that opens in the blade surface of the
In this respect, in the above-described embodiment, the film hole connected to the cavity 60 located in front of the trailing
なお、本明細書において、前方とは、翼形部34のコード方向において後縁44から前縁42に向かう方向であり、後方とは、翼形部34のコード方向において前縁42から後縁44に向かう方向である。
In the present specification, the front is the direction from the trailing
図4及び図7に示す例示的な実施形態では、翼形部34には、キャビティ60(図示する例ではキャビティ60b及び60c)に接続され、圧力面46に開口するフィルム孔64が設けられている。
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 4 and 7, the
上述の実施形態では、後縁通路52よりも前方に位置するキャビティ60に接続されるとともに圧力面46に開口するフィルム孔64が設けられている。したがって、通常、タービン翼30の加熱条件がより緩やかな圧力面46側において、フィルム孔64の設置により加熱条件が緩和されるため、負圧面48側においては、加熱条件が相対的により厳しくなる。
この点、上述の実施形態では、既に述べたように、負圧面48側の翼壁である負圧面側壁56(第1壁101)を、圧力面側壁54(第2壁102)よりも薄くしたので、冷却流体により冷却される負圧面側壁56(第1壁101)と圧力面側壁54(第2壁102)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼30への冷却流体の供給量を効果的に抑制しながら後縁部50を適切に冷却することができ、このため、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
In the above-described embodiment, a
In this respect, in the above-described embodiment, as described above, the negative pressure surface side wall 56 (first wall 101), which is the blade wall on the
幾つかの実施形態では、例えば図3、図5及び図6に示すように、後縁部50は、第1壁101としての圧力面側壁54を有し、第2壁102としての負圧面側壁56を有する。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 3, 5 and 6, the trailing
図3及び図5に示す例示的な実施形態では、翼形部34には、キャビティ60(図示する例ではキャビティ60b)に接続され、負圧面48に開口するフィルム孔62が設けられている。
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 5, the
上述の実施形態では、後縁通路52よりも前方に位置するキャビティ60に接続されるとともに負圧面48に開口するフィルム孔62が設けられている。したがって、通常、タービン翼30の加熱条件がより厳しい負圧面48側において、フィルム孔62の設置により加熱条件が緩和されるが、このため、圧力面46側においては、加熱条件が相対的により厳しくなる。
この点、上述の実施形態では、圧力面46側の翼壁である圧力面側壁54(第1壁101)を、負圧面側壁56(第2壁102)よりも薄くしたので、冷却流体により冷却される圧力面側壁54(第1壁101)と負圧面側壁56(第2壁102)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼30への冷却流体の供給量を効果的に抑制しながら後縁部50を適切に冷却することができ、このため、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
In the above-described embodiment, a
In this respect, in the above-described embodiment, the pressure surface side wall 54 (first wall 101), which is the blade wall on the
図3及び図5に示す例示的な実施形態では、翼形部34には、キャビティ60(キャビティ60a,60b,60c)に接続され、圧力面46に開口するフィルム孔が設けられていない。
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 5, the
上述の実施形態では、後縁通路52よりも前方に位置するキャビティ60に接続されるとともに圧力面46に開口するフィルム孔が設けられていない。このため、圧力面46側においてはフィルム孔の設置による加熱条件の緩和効果は得られない。
このような状況下において、上述の実施形態では、圧力面46側の翼壁である圧力面側壁54(第1壁101)を、負圧面側壁56(第2壁102)よりも薄くしたので、例えば負圧面48側にフィルム孔が設けられている等の理由で、後縁部50における負圧面48側の加熱条件が相対的に緩やかになっている場合において、冷却流体により冷却される圧力面側壁54(第1壁101)と負圧面側壁56(第2壁102)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼30への冷却流体の供給量を効果的に抑制しながら後縁部50を適切に冷却することができ、このため、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
In the above-described embodiment, the film hole connected to the cavity 60 located in front of the trailing
Under such circumstances, in the above-described embodiment, the pressure surface side wall 54 (first wall 101), which is the blade wall on the
幾つかの実施形態では、例えば図3〜図7に示すように、後縁部50は、複数の接続部72が設けられる接続領域70を含む。複数の接続部72の各々は、後縁通路52に延びるとともに、一端側にて圧力面側壁54に接続され他端側にて負圧面側壁56に接続されている。そして、壁厚減少部104は、少なくとも部分的に接続領域70内に存在する。
なお、図5〜図7において、接続領域70は、キャンバラインLcに沿った方向において、複数の接続部72のうち最も前縁42側に位置する接続部72の位置を示す直線L1と、最も後縁44側に位置する接続部72の位置を示す直線L2との間に延在する。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 3-7, the trailing
In FIGS. 5 to 7, the
上述の実施形態によれば、壁厚が比較的薄く強度が比較的低い壁厚減少部104を、少なくとも部分的に接続領域70内に設けたので、圧力面側壁54及び負圧面側壁56に接続される接続部72によって、壁厚減少部104におけるタービン翼30の強度を補うことができる。よって、タービン翼30の強度を確保しながら、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
According to the above-described embodiment, since the wall
幾つかの実施形態では、例えば図6に示すように、接続部72は、後縁通路52の内部において、圧力面側壁54と負圧面側壁56との間に設けられる中州部73を介して、圧力面側壁54及び負圧面側壁56に接続されていてもよい。この接続部72は、一端側にて圧力面側壁54に接続されるとともに他端側にて中州部73に接続される圧力面側部分72aと、一端側にて負圧面側壁56に接続されるとともに他端側にて中州部73に接続される負圧面側部分72bとを含んでいてもよい。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 6, the connecting
幾つかの実施形態では、接続部72は、後縁通路52の内部に延びるピンフィンであってもよい。後縁通路52にピンフィンを設けることにより、後縁通路52における熱伝達率を向上させることができ、これにより、後縁部50をより効果的に冷却することができる。
In some embodiments, the
幾つかの実施形態では、接続領域70の全体(すなわち、図5〜図7においてキャンバラインLc方向における直線L1と直線L2の間の領域の全体)は、壁厚減少部104に含まれていてもよい。
In some embodiments, the entire connection region 70 (ie, the entire region between straight lines L1 and L2 in the camber line Lc direction in FIGS. 5-7) is included in the wall
幾つかの実施形態では、後縁部50は、接続領域70よりも後方の後方領域78を含む。なお、図5〜図7において、後方領域78は、キャンバラインLcに沿った方向において直線L2よりも後縁側の領域である。そして、第1壁101のうち、後方領域78内に位置する部分の厚さt1Bは、第2壁102のうち、後方領域78内に位置する部分の厚さt2Bよりも小さい(図5〜図7参照)。
In some embodiments, the trailing
上述の実施形態によれば、接続領域70内に存在する壁厚減少部104においてのみならず、接続領域70よりも後方に位置する後方領域78においても、第1壁101の厚さt1は第2壁102の厚さt2よりも小さい。よって、後方領域78においても、冷却流体により冷却される第1壁101と第2壁102の表面メタル温度の差を小さくするとの効果を得ることができる。よって、タービン翼30への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部50をより効果的に冷却することができ、タービン翼30をより効率的に冷却することができる。
According to the above-described embodiment, the thickness t1 of the
幾つかの実施形態では、壁厚減少部104において、後縁通路52は、キャンバラインLcの直交方向の幅wが後縁44に向かって漸減するとともに、翼高さ方向に直交する断面内にて湾曲した形状を有する。
In some embodiments, in the wall
上述の実施形態によれば、壁厚減少部104において、後縁通路52の幅wが後縁44に向かって漸減するとともに、後縁通路52が翼高さ方向に直交する断面内にて湾曲した形状を有するので、後縁通路52における冷却流体の流速を効果的に上昇させることができる。これにより、後縁通路52における熱伝達率を上げて、タービン翼の後縁部をより効果的に冷却することができる。
According to the above-described embodiment, in the wall
幾つかの実施形態では、壁厚減少部104において、第1壁101の厚さt1と第2壁102の厚さt2との比t1/t2は、0.5以上1未満である。
In some embodiments, in the wall
上述の実施形態によれば、第1壁101の厚さt1と第2壁102の厚さt2との比t1/t2を0.5以上としたので、翼壁の厚さが比較的薄い後縁部50において、厚さがより薄い第1壁101が過度に薄くならず、タービン翼30の強度を確保することができる。また、また、上述の比t1/t2を1未満としたので、第1壁101の厚さを第2壁102の厚さに比べて十分薄くすることができ、これにより、冷却流体により冷却される第1壁101と第2壁102の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼30の強度を適度に確保しながら、タービン翼を効率的に冷却することができる。
According to the above-described embodiment, since the ratio t1 / t2 of the thickness t1 of the
幾つかの実施形態では、壁厚減少部104において、第2壁102のキャンバラインLcに沿った位置変化に対する壁厚減少率は、第1壁101の壁厚減少率よりも大きい。
In some embodiments, in the wall
上述の実施形態によれば、比較的厚い第2壁102のキャンバラインLcに沿った位置変化に対する壁厚減少率が、比較的薄い第1壁101の壁厚減少率よりも大きくなるようにしたので、壁厚減少部104において、比較的薄い第1壁101の厚さを適度に確保しやすい。よって、タービン翼30の強度を適度に確保しながら、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
According to the above-described embodiment, the wall thickness reduction rate with respect to the position change along the camber line Lc of the relatively thick
図3及び図4に示すタービン翼30は、圧力面側壁54に接続される圧力面側キャビティ壁74と、負圧面側壁56に接続される負圧面側キャビティ壁76と、を備えている。圧力面側壁54に接続される圧力面側キャビティ壁74は、圧力面46を形成する外表面74bと、後縁通路52に接続されるキャビティ60cを形成する内表面74aとを有する。負圧面側壁56に接続される負圧面側キャビティ壁76は、負圧面48を形成する外表面76bと、後縁通路52に接続されるキャビティ60cを形成する内表面76aとを有する。
The
幾つかの実施形態では、圧力面側キャビティ壁74及び負圧面側キャビティ壁76のうち、第1壁101に接続される一方の厚さは、圧力面側キャビティ壁74及び負圧面側キャビティ壁76のうち第2壁102に接続される一方の厚さよりも小さい。
例えば、図3に示す例示的な実施形態では、第1壁101である圧力面側壁54に接続される圧力面側キャビティ壁74の厚さt1Aは、第2壁102である負圧面側壁56に接続される負圧面側キャビティ壁76の厚さt2Aよりも小さい(図5及び図6参照)。
In some embodiments, the thickness of one of the pressure surface
For example, in the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the thickness t 1A of the pressure surface
後縁部50よりも前方のキャビティ部では、強度向上の観点から、圧力面側キャビティ壁74又は負圧面側キャビティ壁76の一方を厚く形成することがある。図3に示す例示的な実施形態では、負圧面側キャビティ壁76が比較的厚く形成されている。この点、上述の実施形態によれば、圧力面側キャビティ壁74又は負圧面側キャビティ壁76のうち、比較的薄い一方(図3の例では圧力面側キャビティ壁74)が後縁部50の比較的薄い第1壁101に接続され、比較的厚い一方(図3の例では負圧面側キャビティ壁76)が後縁部50の比較的厚い第2壁102に接続される。このように、圧力面46側と負圧面48側との翼壁の厚さの大小関係を、キャビティ部と後縁部50の壁厚減少部104とで同じにしたので、タービン翼30の製造が比較的容易である。
In the cavity portion in front of the trailing
幾つかの実施形態では、圧力面側キャビティ壁74及び負圧面側キャビティ壁76のうち、第1壁101に接続される一方の厚さは、圧力面側キャビティ壁74及び負圧面側キャビティ壁76のうち第2壁102に接続される一方の厚さよりも大きい。
例えば、図4に示す例示的な実施形態では、第1壁101である負圧面側壁56に接続される負圧面側キャビティ壁76の厚さt1Aは、第2壁102である圧力面側壁54に接続される圧力面側キャビティ壁74の厚さt2Aよりも大きい(図7参照)。
In some embodiments, the thickness of one of the pressure surface
For example, in the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the thickness t 1A of the negative pressure surface
後縁部50よりも前方のキャビティ部では、強度向上の観点から、圧力面側キャビティ壁74又は負圧面側キャビティ壁76の一方を厚く形成することがある。図4に示す例示的な実施形態では、負圧面側キャビティ壁76が比較的厚く形成されている。この点、上述の実施形態によれば、圧力面側キャビティ壁74又は負圧面側キャビティ壁76のうち、比較的薄い一方(図4の例では圧力面側キャビティ壁74)が後縁部50の比較的厚い第1壁101に接続され、比較的厚い一方(図4の例では負圧面側キャビティ壁76)が後縁部50の比較的薄い第2壁102に接続される。このように、圧力面46側と負圧面48側との翼壁の厚さの大小関係を、キャビティ部と後縁部50の壁厚減少部104とで逆転させた場合においても、上述の壁厚減少部104を設けたことにより、冷却流体により冷却される第1壁101と第2壁102の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼30への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部50を適切に冷却することができる。このため、タービン翼30を効率的に冷却することができる。
In the cavity portion in front of the trailing
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are grasped as follows, for example.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン翼(30)は、
前縁(42)と後縁(44)との間に延在する圧力面(46)及び負圧面(48)と、
前記後縁及び前記後縁に開口する後縁通路(52)を含む後縁部(50)と、
を含む翼形部(34)を備えるタービン翼であって、
前記後縁部は、
前記圧力面の後縁側領域を形成する外表面(54b)を有する圧力面側壁(54)と、
前記後縁通路を挟んで前記圧力面側壁と対向するように配置され、前記負圧面の後縁側領域を形成する外表面(56b)を有する負圧面側壁(56)と、を含み、
前記後縁部は、前記圧力面側壁又は前記負圧面側壁の一方である第1壁(101)の厚さ(t1)、及び、前記圧力面側壁又は前記負圧面側壁の他方である第2壁(102)の厚さ(t2)が後縁に向かって漸減する壁厚減少部(104)を有し、
前記壁厚減少部では、前記翼形部のキャンバライン(Lc)に沿った座標軸における任意の位置において、前記第1壁の厚さが前記第2壁の厚さよりも小さい。
(1) The turbine blade (30) according to at least one embodiment of the present invention is
A pressure surface (46) and a negative pressure surface (48) extending between the front edge (42) and the trailing edge (44),
A trailing edge portion (50) including the trailing edge and a trailing edge passage (52) that opens into the trailing edge.
A turbine blade having an airfoil portion (34) including.
The trailing edge
A pressure surface side wall (54) having an outer surface (54b) forming a trailing edge side region of the pressure surface,
A negative pressure surface side wall (56), which is arranged so as to face the pressure surface side wall across the trailing edge passage and has an outer surface (56b) forming a trailing edge side region of the negative pressure surface, is included.
The trailing edge portion has a thickness (t1) of a first wall (101) which is one of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall, and a second wall which is the other of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall. It has a wall thickness reduction portion (104) in which the thickness (t2) of (102) gradually decreases toward the trailing edge.
In the wall thickness reducing portion, the thickness of the first wall is smaller than the thickness of the second wall at an arbitrary position on the coordinate axis along the camber line (Lc) of the airfoil portion.
上記(1)の構成によれば、後縁部の壁厚減少部において、圧力面側壁又は負圧面側壁の一方である第1壁の厚さを、圧力面側壁又は負圧面側壁の他方である第2壁の厚さよりも小さくしたので、より薄い第1壁において、後縁通路を流れる冷却流体による翼壁冷却効果を相対的に高めることができる。よって、圧力面側と負圧面側とで翼壁の加熱条件(翼面近傍を流れる高温ガスの温度や流速等)に差がある場合であっても、上述の加熱条件が厳しい一方の翼壁(第1壁)の厚さを他方の翼壁(第2壁)の厚さに比べて薄くすることで、冷却流体により冷却される第1壁と第2壁の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部を適切に冷却することができる。このため、タービン翼を効率的に冷却することができる。 According to the configuration of (1) above, in the wall thickness reduction portion of the trailing edge portion, the thickness of the first wall which is one of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall is set to the other of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall. Since it is made smaller than the thickness of the second wall, the wing wall cooling effect by the cooling fluid flowing through the trailing edge passage can be relatively enhanced in the thinner first wall. Therefore, even if there is a difference in the heating conditions of the blade wall (temperature, flow velocity, etc. of the high-temperature gas flowing near the blade surface) between the pressure surface side and the negative pressure surface side, one of the blade walls where the above heating conditions are severe is severe. By making the thickness of (first wall) thinner than the thickness of the other blade wall (second wall), the difference in surface metal temperature between the first wall and the second wall cooled by the cooling fluid is reduced. can do. Therefore, the trailing edge portion can be appropriately cooled while suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades. Therefore, the turbine blades can be cooled efficiently.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記第1壁は前記負圧面側壁である。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The first wall is the side wall of the negative pressure surface.
タービン翼の高温ガスによる加熱条件は、通常、圧力面側よりも負圧面側においてより厳しい。この点、上記(2)の構成によれば、加熱条件がより厳しい負圧面側の翼壁である負圧面側壁(第1壁)を、圧力面側壁(第2壁)よりも薄くしたので、冷却流体により冷却される負圧面側壁(第1壁)と圧力面側壁(第2壁)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部を適切に冷却することができ、このため、タービン翼を効率的に冷却することができる。 The heating conditions of the turbine blades by the high temperature gas are usually stricter on the negative pressure surface side than on the pressure surface side. In this respect, according to the configuration of (2) above, the negative pressure surface side wall (first wall), which is the blade wall on the negative pressure surface side where the heating conditions are stricter, is made thinner than the pressure surface side wall (second wall). The difference in surface metal temperature between the negative pressure surface side wall (first wall) and the pressure surface side wall (second wall) cooled by the cooling fluid can be reduced. Therefore, the trailing edge portion can be appropriately cooled while suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades, and therefore the turbine blades can be efficiently cooled.
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の構成において、
前記翼形部の内部において、前記後縁通路よりも前方にて翼高さ方向に沿って延在するキャビティ(60a,60b,60c)を備え、
前記翼形部には、前記キャビティに接続され、前記負圧面に開口するフィルム孔が設けられていない。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
Inside the airfoil, a cavity (60a, 60b, 60c) extending along the blade height direction in front of the trailing edge passage is provided.
The airfoil portion is not provided with a film hole that is connected to the cavity and opens to the negative pressure surface.
タービン翼の翼面に開口するフィルム孔を設置することにより、フィルム孔から流出する冷却流体によってフィルム孔よりも下流側(即ち後縁側)の翼面の温度が低下する。すなわち、後縁部よりも前方にフィルム孔を設置することにより、後縁部におけるタービン翼の加熱条件が緩和される。
この点、上記(3)の構成では、後縁通路よりも前方に位置するキャビティに接続されるとともに負圧面に開口するフィルム孔が設けられていない。このため、通常、タービン翼の加熱条件がより厳しい負圧面側において、このようなフィルム孔の設置による加熱条件の緩和効果は得られない。このような状況下において、上記(3)の構成では、上記(2)で述べたように、負圧面側の翼壁である負圧面側壁(第1壁)を、圧力面側壁(第2壁)よりも薄くしたので、冷却流体により冷却される負圧面側壁(第1壁)と圧力面側壁(第2壁)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を効果的に抑制しながら後縁部を適切に冷却することができ、このため、タービン翼を効率的に冷却することができる。
By installing a film hole that opens in the blade surface of the turbine blade, the temperature of the blade surface on the downstream side (that is, the trailing edge side) of the film hole is lowered by the cooling fluid flowing out from the film hole. That is, by installing the film holes in front of the trailing edge portion, the heating conditions of the turbine blades at the trailing edge portion are relaxed.
In this respect, in the configuration of (3) above, the film hole connected to the cavity located in front of the trailing edge passage and opened in the negative pressure surface is not provided. Therefore, usually, on the negative pressure surface side where the heating conditions of the turbine blades are stricter, the effect of relaxing the heating conditions by installing such film holes cannot be obtained. Under such circumstances, in the configuration of (3) above, as described in (2) above, the negative pressure surface side wall (first wall), which is the blade wall on the negative pressure surface side, is replaced with the pressure surface side wall (second wall). ), The difference in surface metal temperature between the negative pressure surface side wall (first wall) and the pressure surface side wall (second wall) cooled by the cooling fluid can be reduced. Therefore, the trailing edge portion can be appropriately cooled while effectively suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades, and therefore the turbine blades can be efficiently cooled.
(4)幾つかの実施形態では、上記(2)又は(3)の構成において、
前記翼形部の内部において、前記後縁通路よりも前方にて翼高さ方向に沿って延在するキャビティ(60a,60b,60c)を備え、
前記翼形部には、前記キャビティに接続され、前記圧力面に開口するフィルム孔(64)が設けられている。
(4) In some embodiments, in the configuration of (2) or (3) above,
Inside the airfoil, a cavity (60a, 60b, 60c) extending along the blade height direction in front of the trailing edge passage is provided.
The airfoil portion is provided with a film hole (64) connected to the cavity and opened to the pressure surface.
上記(4)の構成では、後縁通路よりも前方に位置するキャビティに接続されるとともに圧力面に開口するフィルム孔が設けられている。したがって、通常、タービン翼の加熱条件がより緩やかな圧力面側において、フィルム孔の設置により加熱条件が緩和されるため、負圧面側においては、加熱条件が相対的により厳しくなる。
この点、上記(4)の構成では、上記(2)で述べたように、負圧面側の翼壁である負圧面側壁(第1壁)を、圧力面側壁(第2壁)よりも薄くしたので、冷却流体により冷却される負圧面側壁(第1壁)と圧力面側壁(第2壁)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を効果的に抑制しながら後縁部を適切に冷却することができ、このため、タービン翼を効率的に冷却することができる。
In the configuration of (4) above, a film hole is provided which is connected to the cavity located in front of the trailing edge passage and opens in the pressure surface. Therefore, usually, on the pressure surface side where the heating conditions of the turbine blades are more lenient, the heating conditions are relaxed by installing the film holes, so that the heating conditions are relatively stricter on the negative pressure surface side.
In this regard, in the configuration of (4) above, as described in (2) above, the negative pressure surface side wall (first wall), which is the blade wall on the negative pressure surface side, is thinner than the pressure surface side wall (second wall). Therefore, the difference in surface metal temperature between the negative pressure surface side wall (first wall) and the pressure surface side wall (second wall) cooled by the cooling fluid can be reduced. Therefore, the trailing edge portion can be appropriately cooled while effectively suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades, and therefore the turbine blades can be efficiently cooled.
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記第1壁は前記圧力面側壁であり、
前記翼形部の内部において、前記後縁通路よりも前方にて翼高さ方向に沿って延在するキャビティ(60a,60b,60c)を備え、
前記翼形部には、前記キャビティに接続され、前記負圧面に開口するフィルム孔(62)が設けられている。
(5) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The first wall is the side wall of the pressure surface and
Inside the airfoil, a cavity (60a, 60b, 60c) extending along the blade height direction in front of the trailing edge passage is provided.
The airfoil portion is provided with a film hole (62) connected to the cavity and opened to the negative pressure surface.
上記(5)の構成では、後縁通路よりも前方に位置するキャビティに接続されるとともに負圧面に開口するフィルム孔が設けられている。したがって、通常、タービン翼の加熱条件がより厳しい負圧面側において、フィルム孔の設置により加熱条件が緩和されるが、このため、圧力面側においては、加熱条件が相対的により厳しくなる。
この点、上記(5)の構成では、圧力面側の翼壁である圧力面側壁(第1壁)を、負圧面側壁(第2壁)よりも薄くしたので、冷却流体により冷却される圧力面側壁(第1壁)と負圧面側壁(第2壁)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を効果的に抑制しながら後縁部を適切に冷却することができ、このため、タービン翼を効率的に冷却することができる。
In the configuration of (5) above, a film hole is provided which is connected to the cavity located in front of the trailing edge passage and opens on the negative pressure surface. Therefore, usually, the heating condition is relaxed by installing the film holes on the negative pressure surface side where the heating condition of the turbine blade is stricter, but for this reason, the heating condition becomes relatively stricter on the pressure surface side.
In this regard, in the configuration of (5) above, the pressure surface side wall (first wall), which is the blade wall on the pressure surface side, is made thinner than the negative pressure surface side wall (second wall), so that the pressure cooled by the cooling fluid is obtained. The difference in surface metal temperature between the surface side wall (first wall) and the negative pressure surface side wall (second wall) can be reduced. Therefore, the trailing edge portion can be appropriately cooled while effectively suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades, and therefore the turbine blades can be efficiently cooled.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(5)の構成において、
前記第1壁は前記圧力面側壁であり、
前記翼形部の内部において、前記後縁通路よりも前方にて翼高さ方向に沿って延在するキャビティ(60a,60b,60c)を備え、
前記翼形部には、前記キャビティに接続され、前記圧力面に開口するフィルム孔が設けられていない。
(6) In some embodiments, in the configuration of (1) or (5) above,
The first wall is the side wall of the pressure surface and
Inside the airfoil, a cavity (60a, 60b, 60c) extending along the blade height direction in front of the trailing edge passage is provided.
The airfoil portion is not provided with a film hole that is connected to the cavity and opens to the pressure surface.
上記(6)の構成では、後縁通路よりも前方に位置するキャビティに接続されるとともに圧力面に開口するフィルム孔が設けられていない。このため、圧力面側においてはフィルム孔の設置による加熱条件の緩和効果は得られない。
このような状況下において、上記(6)の構成では、圧力面側の翼壁である圧力面側壁(第1壁)を、負圧面側壁(第2壁)よりも薄くしたので、例えば負圧面側にフィルム孔が設けられている等の理由で、後縁部における負圧面側の加熱条件が相対的に緩やかになっている場合において、冷却流体により冷却される圧力面側壁(第1壁)と負圧面側壁(第2壁)の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を効果的に抑制しながら後縁部を適切に冷却することができ、このため、タービン翼を効率的に冷却することができる。
In the configuration of (6) above, the film hole connected to the cavity located in front of the trailing edge passage and opened in the pressure surface is not provided. Therefore, on the pressure surface side, the effect of relaxing the heating conditions by installing the film holes cannot be obtained.
Under such a situation, in the configuration (6) above, the pressure surface side wall (first wall), which is the blade wall on the pressure surface side, is made thinner than the negative pressure surface side wall (second wall). Pressure surface side wall (first wall) cooled by the cooling fluid when the heating conditions on the negative pressure surface side at the trailing edge are relatively gentle due to the provision of film holes on the side, etc. The difference between the surface metal temperature of the negative pressure surface side wall (second wall) and the surface metal temperature of the negative pressure surface side wall (second wall) can be reduced. Therefore, the trailing edge portion can be appropriately cooled while effectively suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades, and therefore the turbine blades can be efficiently cooled.
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかの構成において、
前記後縁部は、前記後縁通路内にそれぞれ延びるとともに、一端側にて前記圧力面側壁に接続され他端側にて前記負圧面側壁にそれぞれ接続される複数の接続部(72)が設けられる接続領域(70)を含み、
前記壁厚減少部は、少なくとも部分的に前記接続領域内に存在する。
(7) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (6) above,
The trailing edge portion extends into the trailing edge passage, and is provided with a plurality of connecting portions (72) connected to the pressure surface side wall on one end side and connected to the negative pressure surface side wall on the other end side. Containing the connection area (70) to be
The wall thickness reduction portion is at least partially present in the continental zone.
上記(7)の構成によれば、壁厚が比較的薄く強度が比較的低い壁厚減少部を、少なくとも部分的に接続領域内に設けたので、圧力面側壁及び負圧面側壁に接続される接続部によって、壁厚減少部におけるタービン翼の強度を補うことができる。よって、タービン翼の強度を確保しながら、タービン翼を効率的に冷却することができる。 According to the configuration of (7) above, since the wall thickness reducing portion having a relatively thin wall thickness and a relatively low strength is provided at least partially in the connection region, it is connected to the pressure surface side wall and the negative pressure surface side wall. The connection can supplement the strength of the turbine blades at the wall thickness reduction. Therefore, the turbine blades can be efficiently cooled while ensuring the strength of the turbine blades.
(8)幾つかの実施形態では、上記(7)の構成において、
前記後縁部は、前記接続領域よりも後方の後方領域(78)を含み、
前記第1壁のうち、前記後方領域内に位置する部分の厚さ(t1B)は、前記第2壁のうち、前記後方領域内に位置する部分の厚さ(t2B)よりも小さい。
(8) In some embodiments, in the configuration of (7) above,
The trailing edge includes a posterior region (78) posterior to the contiguous zone.
The thickness (t 1B ) of the portion of the first wall located in the rear region is smaller than the thickness (t 2B ) of the portion of the second wall located in the rear region.
上記(8)の構成によれば、少なくとも部分的に接続領域内に存在する壁厚減少部においてのみならず、接続領域よりも後方に位置する後方領域においても、第1壁の厚さは第2壁の厚さよりも小さい。よって、後方領域においても、冷却流体により冷却される第1壁と第2壁の表面メタル温度の差を小さくするとの効果を得ることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部をより効果的に冷却することができ、タービン翼をより効率的に冷却することができる。 According to the configuration of (8) above, the thickness of the first wall is the first not only in the wall thickness reducing portion existing in the connection region at least partially, but also in the rear region located behind the connection region. 2 Less than the wall thickness. Therefore, even in the rear region, the effect of reducing the difference in surface metal temperature between the first wall and the second wall cooled by the cooling fluid can be obtained. Therefore, the trailing edge portion can be cooled more effectively while suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades, and the turbine blades can be cooled more efficiently.
(9)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(8)の何れかの構成において、
前記壁厚減少部において、前記後縁通路は、キャンバライン直交方向の幅が前記後縁に向かって漸減するとともに、翼高さ方向に直交する断面内にて湾曲した形状を有する。
(9) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (8) above,
In the wall thickness reducing portion, the trailing edge passage has a shape curved in a cross section orthogonal to the blade height direction while the width in the direction orthogonal to the camber line gradually decreases toward the trailing edge.
上記(9)の構成によれば、壁厚減少部において、後縁通路の幅が後縁に向かって漸減するとともに、後縁通路が翼高さ方向に直交する断面内にて湾曲した形状を有するので、後縁通路における冷却流体の流速を効果的に上昇させることができる。これにより、後縁通路における熱伝達率を上げて、タービン翼の後縁部をより効果的に冷却することができる。 According to the configuration of (9) above, in the wall thickness reduction portion, the width of the trailing edge passage gradually decreases toward the trailing edge, and the trailing edge passage is curved in a cross section orthogonal to the blade height direction. Therefore, the flow velocity of the cooling fluid in the trailing edge passage can be effectively increased. As a result, the heat transfer coefficient in the trailing edge passage can be increased, and the trailing edge portion of the turbine blade can be cooled more effectively.
(10)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(9)の何れかの構成において、
前記壁厚減少部において、前記第1壁の厚さt1と前記第2壁の厚さt2との比t1/t2は、0.5以上1未満である。
(10) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (9) above,
In the wall thickness reducing portion, the ratio t1 / t2 of the thickness t1 of the first wall and the thickness t2 of the second wall is 0.5 or more and less than 1.
上記(10)の構成によれば、第1壁の厚さt1と前記第2壁の厚さt2との比t1/t2を0.5以上としたので、翼壁の厚さが比較的薄い後縁部において、厚さがより薄い第1壁が過度に薄くならず、タービン翼の強度を確保することができる。また、また、上述の比t1/t2を1未満としたので、第1壁の厚さを第2壁の厚さに比べて十分薄くすることができ、上記(1)で述べたように、冷却流体により冷却される第1壁と第2壁の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼の強度を適度に確保しながら、タービン翼を効率的に冷却することができる。 According to the configuration of (10) above, the ratio t1 / t2 of the thickness t1 of the first wall to the thickness t2 of the second wall is set to 0.5 or more, so that the thickness of the blade wall is relatively thin. At the trailing edge, the thinner first wall is not excessively thinned, and the strength of the turbine blade can be ensured. Further, since the above-mentioned ratio t1 / t2 is set to less than 1, the thickness of the first wall can be made sufficiently thinner than the thickness of the second wall, and as described in the above (1), The difference in surface metal temperature between the first wall and the second wall cooled by the cooling fluid can be reduced. Therefore, the turbine blades can be efficiently cooled while ensuring the appropriate strength of the turbine blades.
(11)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(10)の何れかの構成において、
前記壁厚減少部において、前記第2壁のキャンバラインに沿った位置変化に対する壁厚減少率は、前記第1壁の前記壁厚減少率よりも大きい。
(11) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (10) above,
In the wall thickness reduction portion, the wall thickness reduction rate with respect to the position change along the camber line of the second wall is larger than the wall thickness reduction rate of the first wall.
上記(11)の構成によれば、比較的厚い第2壁のキャンバラインに沿った位置変化に対する壁厚減少率が、比較的薄い第1壁の前記壁厚減少率よりも大きくなるようにしたので、壁厚減少部において、比較的薄い第1壁の厚さを適度に確保しやすい。よって、タービン翼の強度を適度に確保しながら、タービン翼を効率的に冷却することができる。 According to the configuration of (11) above, the wall thickness reduction rate with respect to the position change along the camber line of the relatively thick second wall is made larger than the wall thickness reduction rate of the relatively thin first wall. Therefore, it is easy to appropriately secure a relatively thin thickness of the first wall in the wall thickness reducing portion. Therefore, the turbine blades can be efficiently cooled while ensuring the appropriate strength of the turbine blades.
(12)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(11)の何れかの構成において、
前記翼形部の内部において、前記翼形部のコード方向にて前記後縁通路よりも前記前縁側にて翼高さ方向に沿って延在し、前記後縁通路に接続されるキャビティ(60c)と、
前記圧力面側壁に接続されるとともに、前記圧力面を形成する外表面(74b)、及び、前記キャビティを形成する内表面(74a)を有する圧力面側キャビティ壁(74)と、
前記負圧面側壁に接続されるとともに、前記負圧面を形成する外表面(76b)、及び、前記キャビティを形成する内表面(76a)を有する負圧面側キャビティ壁(76)と、を備え、
前記圧力面側キャビティ壁及び前記負圧面側キャビティ壁のうち、前記第1壁に接続される一方の厚さ(t1A)は、前記圧力面側キャビティ壁及び前記負圧面側キャビティ壁のうち前記第2壁に接続される一方の厚さ(t2A)よりも小さい。
(12) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (11) above,
Inside the airfoil portion, a cavity (60c) extending along the blade height direction on the front edge side of the trailing edge passage in the cord direction of the airfoil portion and connected to the trailing edge passage. )When,
A pressure surface side cavity wall (74) connected to the pressure surface side wall and having an outer surface (74b) forming the pressure surface and an inner surface (74a) forming the cavity.
A negative pressure surface side cavity wall (76) connected to the negative pressure surface side wall and having an outer surface (76b) forming the negative pressure surface and an inner surface (76a) forming the cavity is provided.
The thickness (t 1A ) of one of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall connected to the first wall is the thickness (t 1A) of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall. It is smaller than the thickness (t 2A ) of one connected to the second wall.
後縁部よりも前方のキャビティ部では、強度向上の観点から、圧力面側キャビティ壁又は負圧面側キャビティ壁の一方を厚く形成することがある。上記(12)の構成によれば、圧力面側キャビティ壁又は負圧面側キャビティ壁のうち、比較的薄い一方が後縁部の比較的薄い第1壁に接続され、比較的厚い一方が後縁部の比較的厚い第2壁に接続される。このように、圧力面側と負圧面側との翼壁の厚さの大小関係を、キャビティ部と後縁部の壁厚減少部とで同じにしたので、タービン翼の製造が比較的容易である。 In the cavity portion in front of the trailing edge portion, one of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall may be formed thick from the viewpoint of improving the strength. According to the configuration of (12) above, of the pressure surface side cavity wall or the negative pressure surface side cavity wall, one relatively thin is connected to the relatively thin first wall at the trailing edge, and the relatively thick one is connected to the trailing edge. It is connected to the relatively thick second wall of the part. In this way, the magnitude relationship between the thickness of the blade wall on the pressure surface side and the negative pressure surface side is the same for the cavity portion and the wall thickness reduction portion at the trailing edge, so it is relatively easy to manufacture turbine blades. is there.
(13)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(11)の何れかの構成において、
前記翼形部の内部において、前記翼形部のコード方向にて前記後縁通路よりも前記前縁側にて翼高さ方向に沿って延在し、前記後縁通路に接続されるキャビティ(60c)と、
前記圧力面側壁に接続されるとともに、前記圧力面を形成する外表面(74b)、及び、前記キャビティを形成する内表面(74a)を有する圧力面側キャビティ壁(74)と、
前記負圧面側壁に接続されるとともに、前記負圧面を形成する外表面(76b)、及び、前記キャビティを形成する内表面(76a)を有する負圧面側キャビティ壁(76)と、を備え、
前記圧力面側キャビティ壁及び前記負圧面側キャビティ壁のうち、前記第1壁に接続される一方の厚さ(t1A)は、前記圧力面側キャビティ壁及び前記負圧面側キャビティ壁のうち前記第2壁に接続される一方の厚さ(t2A)よりも大きい。
(13) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (11) above,
Inside the airfoil portion, a cavity (60c) extending along the blade height direction on the front edge side of the trailing edge passage in the cord direction of the airfoil portion and connected to the trailing edge passage. )When,
A pressure surface side cavity wall (74) connected to the pressure surface side wall and having an outer surface (74b) forming the pressure surface and an inner surface (74a) forming the cavity.
A negative pressure surface side cavity wall (76) connected to the negative pressure surface side wall and having an outer surface (76b) forming the negative pressure surface and an inner surface (76a) forming the cavity is provided.
The thickness (t 1A ) of one of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall connected to the first wall is the thickness (t 1A) of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall. It is larger than the thickness (t 2A ) of one connected to the second wall.
後縁部よりも前方のキャビティ部では、強度向上の観点から、圧力面側キャビティ壁又は負圧面側キャビティ壁の一方を厚く形成することがある。上記(13)の構成によれば、圧力面側キャビティ壁又は負圧面側キャビティ壁のうち、比較的薄い一方が後縁部の比較的厚い第1壁に接続され、比較的厚い一方が後縁部の比較的薄い第2壁に接続される。このように、圧力面側と負圧面側との翼壁の厚さの大小関係を、キャビティ部と後縁部の壁厚減少部とで逆転させた場合においても、上記(1)で述べたように、冷却流体により冷却される第1壁と第2壁の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部を適切に冷却することができる。このため、タービン翼を効率的に冷却することができる。 In the cavity portion in front of the trailing edge portion, one of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall may be formed thick from the viewpoint of improving the strength. According to the configuration of (13) above, one of the relatively thin cavity wall on the pressure surface side or the cavity wall on the negative pressure surface side is connected to the relatively thick first wall at the trailing edge, and the relatively thick one is connected to the trailing edge. It is connected to the relatively thin second wall of the part. As described above, even when the magnitude relationship of the thickness of the blade wall between the pressure surface side and the negative pressure surface side is reversed between the cavity portion and the wall thickness reduction portion of the trailing edge portion, it is described in (1) above. As described above, the difference in surface metal temperature between the first wall and the second wall cooled by the cooling fluid can be reduced. Therefore, the trailing edge portion can be appropriately cooled while suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades. Therefore, the turbine blades can be cooled efficiently.
(14)本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン(1)は、
上記(1)乃至(13)の何れか一項に記載のタービン翼(30)と、
前記タービン翼が設けられる燃焼ガス流路(28)を流れる燃焼ガスを生成するための燃焼器(4)と、
を備える。
(14) The gas turbine (1) according to at least one embodiment of the present invention is
The turbine blade (30) according to any one of (1) to (13) above, and
A combustor (4) for generating combustion gas flowing through a combustion gas flow path (28) provided with the turbine blades, and a combustor (4).
To be equipped.
上記(14)の構成によれば、後縁部の壁厚減少部において、圧力面側壁又は負圧面側壁の一方である第1壁の厚さを、圧力面側壁又は負圧面側壁の他方である第2壁の厚さよりも小さくしたので、より薄い第1壁において、後縁通路を流れる冷却流体による翼壁冷却効果を相対的に高めることができる。よって、圧力面側と負圧面側とで翼壁の加熱条件(翼面近傍を流れる高温ガスの温度や流速等)に差がある場合であっても、上述の加熱条件が厳しい一方の翼壁(第1壁)の厚さを他方の翼壁(第2壁)の厚さに比べて薄くすることで、冷却流体により冷却される第1壁と第2壁の表面メタル温度の差を小さくすることができる。よって、タービン翼への冷却流体の供給量を抑制しながら後縁部を適切に冷却することができる。このため、タービン翼を効率的に冷却することができる。 According to the configuration of (14) above, in the wall thickness reduction portion of the trailing edge portion, the thickness of the first wall, which is one of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall, is set to the other of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall. Since it is made smaller than the thickness of the second wall, the wing wall cooling effect by the cooling fluid flowing through the trailing edge passage can be relatively enhanced in the thinner first wall. Therefore, even if there is a difference in the heating conditions of the blade wall (temperature, flow velocity, etc. of the high-temperature gas flowing near the blade surface) between the pressure surface side and the negative pressure surface side, one of the blade walls where the above heating conditions are severe is severe. By making the thickness of (first wall) thinner than the thickness of the other blade wall (second wall), the difference in surface metal temperature between the first wall and the second wall cooled by the cooling fluid is reduced. can do. Therefore, the trailing edge portion can be appropriately cooled while suppressing the supply amount of the cooling fluid to the turbine blades. Therefore, the turbine blades can be cooled efficiently.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes a modified form of the above-described embodiments and a combination of these embodiments as appropriate.
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In the present specification, expressions representing relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial". Strictly represents not only such an arrangement, but also a tolerance or a state of relative displacement at an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
Further, in the present specification, the expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also within a range in which the same effect can be obtained. , The shape including the uneven portion, the chamfered portion, etc. shall also be represented.
Further, in the present specification, the expression "comprising", "including", or "having" one component is not an exclusive expression excluding the existence of another component.
1 ガスタービン
2 圧縮機
4 燃焼器
6 タービン
8 ロータ
10 圧縮機車室
12 空気取入口
16 静翼
18 動翼
20 ケーシング
22 タービン車室
24 静翼
26 動翼
28 燃焼ガス流路
28P 圧力面側領域
28S 負圧面側領域
29 排気室
30 タービン翼
32 プラットフォーム
34 翼形部
36 翼根部
37 係合部
38 基端
40 先端
42 前縁
44 後縁
46 圧力面
48 負圧面
50 後縁部
52 後縁通路
54 圧力面側壁
54a 内表面
54b 外表面
56 負圧面側壁
56a 内表面
56b,56b’ 外表面
58 リブ
60,60a〜60c キャビティ
62 フィルム孔
64 フィルム孔
70 接続領域
72 接続部
72a 圧力面側部分
72b 負圧面側部分
73 中州部
74 圧力面側キャビティ壁
74a 内表面
74b 外表面
76 負圧面側キャビティ壁
76a 内表面
76b 外表面
78 後方領域
80 内側端
82 外側端
84 内側シュラウド
86 外側シュラウド
101 第1壁
102 第2壁
104 壁厚減少部
Lc キャンバライン
1
本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン翼は、
前縁と後縁との間に延在する圧力面及び負圧面と、
前記後縁及び前記後縁に開口する後縁通路を含む後縁部と、
を含む翼形部を備えるタービン翼であって、
前記後縁部は、
前記圧力面の後縁側領域を形成する外表面を有する圧力面側壁と、
前記後縁通路を挟んで前記圧力面側壁と対向するように配置され、前記負圧面の後縁側領域を形成する外表面を有する負圧面側壁と、を含み、
前記後縁部は、前記圧力面側壁又は前記負圧面側壁の一方である第1壁の厚さ、及び、前記圧力面側壁又は前記負圧面側壁の他方である第2壁の厚さが後縁に向かって漸減する壁厚減少部を有し、
前記壁厚減少部では、前記翼形部のキャンバラインに沿った座標軸における任意の位置において、前記第1壁の厚さが前記第2壁の厚さよりも小さく、
前記後縁部は、
前記後縁通路内にそれぞれ延びるとともに、一端側にて前記圧力面側壁に接続され他端側にて前記負圧面側壁にそれぞれ接続される複数の接続部が設けられる接続領域と、
前記接続領域よりも後方の後方領域と、を含み、
前記壁厚減少部は、少なくとも部分的に前記接続領域内に存在し、
前記第1壁のうち、前記後方領域内に位置する部分の厚さは、前記第2壁のうち、前記後方領域内に位置する部分の厚さよりも小さい。
The turbine blade according to at least one embodiment of the present invention is
A pressure surface and a negative pressure surface extending between the front edge and the trailing edge,
A trailing edge including the trailing edge and a trailing edge passage that opens into the trailing edge, and
A turbine blade with an airfoil that includes
The trailing edge
A pressure surface side wall having an outer surface forming a trailing edge side region of the pressure surface,
Includes a negative pressure surface side wall that is arranged to face the pressure surface side wall across the trailing edge passage and has an outer surface that forms a trailing edge side region of the negative pressure surface.
The trailing edge is the thickness of the first wall which is one of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall, and the thickness of the second wall which is the other of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall. It has a wall thickness reduction part that gradually decreases toward
Wherein the wall thickness reduction portion, wherein at any position in the coordinate axis along the camber line of the airfoil, the thickness of the first wall rather smaller than the thickness of said second wall,
The trailing edge
A connection region that extends into the trailing edge passage and is provided with a plurality of connecting portions that are connected to the pressure surface side wall on one end side and connected to the negative pressure surface side wall on the other end side.
Includes a rear area behind the connection area
The wall thickness reduction portion is at least partially present in the continental zone.
The thickness of the portion of the first wall located in the rear region is smaller than the thickness of the portion of the second wall located in the rear region .
Claims (14)
前記後縁及び前記後縁に開口する後縁通路を含む後縁部と、
を含む翼形部を備えるタービン翼であって、
前記後縁部は、
前記圧力面の後縁側領域を形成する外表面を有する圧力面側壁と、
前記後縁通路を挟んで前記圧力面側壁と対向するように配置され、前記負圧面の後縁側領域を形成する外表面を有する負圧面側壁と、を含み、
前記後縁部は、前記圧力面側壁又は前記負圧面側壁の一方である第1壁の厚さ、及び、前記圧力面側壁又は前記負圧面側壁の他方である第2壁の厚さが後縁に向かって漸減する壁厚減少部を有し、
前記壁厚減少部では、前記翼形部のキャンバラインに沿った座標軸における任意の位置において、前記第1壁の厚さが前記第2壁の厚さよりも小さい
タービン翼。 A pressure surface and a negative pressure surface extending between the front edge and the trailing edge,
A trailing edge including the trailing edge and a trailing edge passage that opens into the trailing edge, and
A turbine blade with an airfoil that includes
The trailing edge
A pressure surface side wall having an outer surface forming a trailing edge side region of the pressure surface,
Includes a negative pressure surface side wall that is arranged to face the pressure surface side wall across the trailing edge passage and has an outer surface that forms a trailing edge side region of the negative pressure surface.
The trailing edge is the thickness of the first wall which is one of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall, and the thickness of the second wall which is the other of the pressure surface side wall or the negative pressure surface side wall. It has a wall thickness reduction part that gradually decreases toward
In the wall thickness reducing portion, a turbine blade in which the thickness of the first wall is smaller than the thickness of the second wall at an arbitrary position on the coordinate axis along the camber line of the airfoil portion.
請求項1に記載のタービン翼。 The turbine blade according to claim 1, wherein the first wall is a side wall of a negative pressure surface.
前記翼形部には、前記キャビティに接続され、前記負圧面に開口するフィルム孔が設けられていない
請求項2に記載のタービン翼。 Inside the airfoil, a cavity extending along the blade height direction in front of the trailing edge passage is provided.
The turbine blade according to claim 2, wherein the airfoil portion is not provided with a film hole connected to the cavity and opened in the negative pressure surface.
前記翼形部には、前記キャビティに接続され、前記圧力面に開口するフィルム孔が設けられている
請求項2又は3に記載のタービン翼。 Inside the airfoil, a cavity extending along the blade height direction in front of the trailing edge passage is provided.
The turbine blade according to claim 2 or 3, wherein the airfoil portion is provided with a film hole connected to the cavity and opened in the pressure surface.
前記翼形部の内部において、前記後縁通路よりも前方にて翼高さ方向に沿って延在するキャビティを備え、
前記翼形部には、前記キャビティに接続され、前記負圧面に開口するフィルム孔が設けられている
請求項1に記載のタービン翼。 The first wall is the side wall of the pressure surface and
Inside the airfoil, a cavity extending along the blade height direction in front of the trailing edge passage is provided.
The turbine blade according to claim 1, wherein the airfoil portion is provided with a film hole connected to the cavity and opened in the negative pressure surface.
前記翼形部の内部において、前記後縁通路よりも前方にて翼高さ方向に沿って延在するキャビティを備え、
前記翼形部には、前記キャビティに接続され、前記圧力面に開口するフィルム孔が設けられていない
請求項1又は5に記載のタービン翼。 The first wall is the side wall of the pressure surface and
Inside the airfoil, a cavity extending along the blade height direction in front of the trailing edge passage is provided.
The turbine blade according to claim 1 or 5, wherein the airfoil portion is not provided with a film hole connected to the cavity and opened in the pressure surface.
前記壁厚減少部は、少なくとも部分的に前記接続領域内に存在する
請求項1乃至6の何れか一項に記載のタービン翼。 The trailing edge portion extends into the trailing edge passage, and is provided with a plurality of connecting portions connected to the pressure surface side wall on one end side and connected to the negative pressure surface side wall on the other end side. Including
The turbine blade according to any one of claims 1 to 6, wherein the wall thickness reducing portion is present at least partially in the connection region.
前記第1壁のうち、前記後方領域内に位置する部分の厚さは、前記第2壁のうち、前記後方領域内に位置する部分の厚さよりも小さい
請求項7に記載のタービン翼。 The trailing edge includes a posterior region posterior to the connection region.
The turbine blade according to claim 7, wherein the thickness of the portion of the first wall located in the rear region is smaller than the thickness of the portion of the second wall located in the rear region.
請求項1乃至8の何れか一項に記載のタービン翼。 In the wall thickness reducing portion, the trailing edge passage has a shape that is curved in a cross section orthogonal to the blade height direction while the width in the direction orthogonal to the camber line gradually decreases toward the trailing edge. 8. The turbine blade according to any one of 8.
請求項1乃至9の何れか一項に記載のタービン翼。 Any one of claims 1 to 9 in which the ratio t1 / t2 of the thickness t1 of the first wall to the thickness t2 of the second wall is 0.5 or more and less than 1 in the wall thickness reducing portion. Turbine blades described in.
請求項1乃至10の何れか一項に記載のタービン翼。 In any one of claims 1 to 10, the wall thickness reduction rate with respect to the position change along the camber line of the second wall in the wall thickness reduction portion is larger than the wall thickness reduction rate of the first wall. Described turbine blades.
前記圧力面側壁に接続されるとともに、前記圧力面を形成する外表面、及び、前記キャビティを形成する内表面を有する圧力面側キャビティ壁と、
前記負圧面側壁に接続されるとともに、前記負圧面を形成する外表面、及び、前記キャビティを形成する内表面を有する負圧面側キャビティ壁と、を備え、
前記圧力面側キャビティ壁及び前記負圧面側キャビティ壁のうち、前記第1壁に接続される一方の厚さは、前記圧力面側キャビティ壁及び前記負圧面側キャビティ壁のうち前記第2壁に接続される一方の厚さよりも小さい
請求項1乃至11の何れか一項に記載のタービン翼。 Inside the airfoil portion, a cavity extending along the blade height direction on the front edge side of the trailing edge passage in the cord direction of the airfoil portion and connected to the trailing edge passage.
A pressure surface side cavity wall connected to the pressure surface side wall and having an outer surface forming the pressure surface and an inner surface forming the cavity.
A negative pressure surface side cavity wall connected to the negative pressure surface side wall and having an outer surface forming the negative pressure surface and an inner surface forming the cavity is provided.
The thickness of one of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall connected to the first wall is the thickness of the second wall of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall. The turbine blade according to any one of claims 1 to 11, which is smaller than the thickness of one of the connected blades.
前記圧力面側壁に接続されるとともに、前記圧力面を形成する外表面、及び、前記キャビティを形成する内表面を有する圧力面側キャビティ壁と、
前記負圧面側壁に接続されるとともに、前記負圧面を形成する外表面、及び、前記キャビティを形成する内表面を有する負圧面側キャビティ壁と、を備え、
前記圧力面側キャビティ壁及び前記負圧面側キャビティ壁のうち、前記第1壁に接続される一方の厚さは、前記圧力面側キャビティ壁及び前記負圧面側キャビティ壁のうち前記第2壁に接続される一方の厚さよりも大きい
請求項1乃至11の何れか一項に記載のタービン翼。 Inside the airfoil portion, a cavity extending along the blade height direction on the front edge side of the trailing edge passage in the cord direction of the airfoil portion and connected to the trailing edge passage.
A pressure surface side cavity wall connected to the pressure surface side wall and having an outer surface forming the pressure surface and an inner surface forming the cavity.
A negative pressure surface side cavity wall connected to the negative pressure surface side wall and having an outer surface forming the negative pressure surface and an inner surface forming the cavity is provided.
The thickness of one of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall connected to the first wall is the thickness of the second wall of the pressure surface side cavity wall and the negative pressure surface side cavity wall. The turbine blade according to any one of claims 1 to 11, which is larger than the thickness of one of the connected blades.
前記タービン翼が設けられる燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
を備えるガスタービン。 The turbine blade according to any one of claims 1 to 13.
A combustor for generating combustion gas flowing through a combustion gas flow path provided with the turbine blades, and a combustor.
A gas turbine equipped with.
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