JP5022097B2 - タービン用翼 - Google Patents
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Description
また、インサートの内部に導入された冷却空気は、インサートに形成された複数個のインピンジメント孔を通って翼本体の内壁をインピンジメント冷却した後、翼本体に形成された複数個のフィルム冷却孔から吹き出されるようになっている。すなわち、インサートの内部に導入された冷却空気はすべて、インピンジメント冷却を1回だけ行ってフィルム冷却孔から翼本体の外部に流出するようになっている。そのため、温度の低い冷却空気がフィルム冷却孔から吹き出され、ガスタービンのガス温度を下げ、ガスタービンの熱効率を低下させてしまうおそれもあった。
本発明に係るタービン用翼は、複数個のフィルム冷却孔が設けられ、かつ、立設方向軸線に対して略直交する断面における前縁と後縁とを結ぶ中心線に対して略直交して設けられた少なくとも1つの板状のリブによって、内部に少なくとも2つのキャビティが形成された翼本体と、前記各キャビティ内に、自身の外周面と前記翼本体の内周面との間に冷却空間を形成するように配置され、かつ、複数個のインピンジメント冷却孔が設けられた中空のインサートとを具備したタービン用翼であって、前記翼本体の腹側に位置する内周面をインピンジ冷却した冷却媒体の一部が、前記翼本体の背側に位置する内周面をさらにインピンジ冷却した後、前記翼本体の背側に位置するフィルム冷却孔から吹き出されるように構成されている。
また、インサートの内部に導入された冷却空気の一部が、インサートの内部に導入されて、翼本体の背側の内壁面をインピンジメント冷却するとともに、翼本体の背側の外壁面(外周面)をフィルム冷却するのに利用されることとなる。
これにより、インサートの内部に導入される冷却空気量を低減させる、あるいは極少量とすることができ、全体の冷却空気量をさらに(従来よりも、10%程度)低減させることができるとともに、温度の低い冷却空気がフィルム冷却孔から吹き出されるのを防止することができる。
また、インサートの内部に導入された冷却空気の一部が、インサートの内部に導入されて、翼本体の背側の内壁面をインピンジメント冷却するとともに、翼本体の背側の外壁面(外周面)をフィルム冷却するのに利用されることとなる。
これにより、インサートの内部に導入される冷却空気量を低減させる、あるいは極少量とすることができ、全体の冷却空気量をさらに(従来よりも、10%程度)低減させることができるとともに、温度の低い冷却空気がフィルム冷却孔から吹き出されるのを防止することができる。
また、インサートの内部に導入された冷却空気の一部が、インピンジメント板に形成されたインピンジメント孔から冷却空間内に吹き出して、翼本体の背側の内壁面をインピンジメント冷却するとともに、翼本体の背側の外壁面(外周面)をフィルム冷却するのに利用されることとなるので、温度の低い冷却空気がフィルム冷却孔から吹き出されるのを防止することができる。
図1は本発明に係るタービン用翼10を具備したガスタービン1を示す図であって、車室上半部を取り外した状態を示す概略斜視図、図2は本実施形態に係るタービン用翼10の略中央部を、その立設方向軸線に対して略直交する面で切った要部断面図である。
翼本体11には、複数個のフィルム冷却孔13と、翼本体11の立設方向軸線に対して略直交する断面における前縁L.E.と後縁(図示せず)とを結ぶ中心線(図示せず)に対して略直交して設けられ、翼本体11の内部を複数個のキャビティC1,C2,・・・に区画する板状のリブ14と、最も後縁側に位置するキャビティ内の冷却空気(冷却媒体)を翼本体11の外部に導くとともに複数のピンフィン(図示せず)を有する空気孔(図示せず)とが設けられている。
インサート12aはキャビティC1内の腹側に配置され、インサート12bはキャビティC1内の背側に配置されており、インサート12a,12bの外周面16と翼本体11の内壁面(内周面)17との間、インサート12a,12bの外周面16とリブ14の壁面18との間、およびインサート12aの外周面16とインサート12bの外周面16との間にはそれぞれ、冷却空間、すなわち、冷却空気の通路が形成されている。
一方、その他のキャビティC2内に配置されたインサート12cの外周面16と翼本体11の内壁面17との間、およびインサート12cの外周面16とリブ14の壁面18との間にもそれぞれ、冷却空間、すなわち、冷却空気の通路が形成されている。
また、翼本体11の内壁面17をインピンジメント冷却した冷却空気は、翼本体11の複数個のフィルム冷却孔13から吹き出して、翼本体11のまわりに冷却空気によるフィルム層を形成し、翼本体11がフィルム冷却されるようになっている。
さらに、翼本体11の後縁からは、空気孔(図示せず)を通って冷却空気が噴出され、この際にピンフィン(図示せず)を冷却して翼本体11の後縁近傍が冷却されるようになっている。
これにより、インサート12bの内部に導入される冷却空気量を低減させる、あるいは極少量とすることができ、全体の冷却空気量をさらに(従来よりも、10%程度)低減させることができるとともに、温度の低い冷却空気がフィルム冷却孔13から吹き出されるのを防止することができる。
図3は本実施形態に係るタービン用翼20の略中央部を、その立設方向軸線に対して略直交する面で切った要部断面図である。
本実施形態に係るタービン用翼20は、インサート12aの代わりにインサート21が設けられ、インサート12bの代わりにインピンジメント板22が設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
インピンジメント板22は、その内壁面(内周面)23がインサート21の背側に位置する外壁面(外周面)24と対向し、かつ、その外壁面(外周面)25が翼本体11の背側に位置する内壁面17と対向するように配置されている。
そして、インサート21の外壁面24と翼本体11の腹側に位置する内壁面17との間、インサート21の外壁面24とリブ14の壁面18との間、インサート21の外壁面24とインピンジメント板22の内壁面23との間、およびインピンジメント板22の外壁面25と翼本体11の背側に位置する内周面17との間にはそれぞれ、冷却空間、すなわち、冷却空気の通路が形成されている。
また、翼本体11の内壁面17をインピンジメント冷却した冷却空気は、翼本体11の複数個のフィルム冷却孔13から吹き出して、翼本体11のまわりに冷却空気によるフィルム層を形成し、翼本体11がフィルム冷却されるようになっている。
さらに、翼本体11の後縁からは、空気孔(図示せず)を通って冷却空気が噴出され、この際にピンフィン(図示せず)を冷却して翼本体11の後縁近傍が冷却されるようになっている。
10 タービン用翼
11 翼本体
12a インサート
12b インサート
12c インサート
13 フィルム冷却孔
14 リブ
15 インピンジメント冷却孔
16 外壁面(外周面)
17 内壁面(内周面)
20 タービン用翼
21 インサート
22 インピンジメント板
24 外壁面(外周面)
C1 キャビティ
C2 キャビティ
L.E.前縁
Claims (4)
- 複数個のフィルム冷却孔が設けられ、かつ、立設方向軸線に対して略直交する断面における前縁と後縁とを結ぶ中心線に対して略直交して設けられた少なくとも1つの板状のリブによって、内部に少なくとも2つのキャビティが形成された翼本体と、
前記各キャビティ内に、自身の外周面と前記翼本体の内周面との間に冷却空間を形成するように配置され、かつ、複数個のインピンジメント冷却孔が設けられた中空のインサートとを具備したタービン用翼であって、
前記翼本体の腹側に位置する内周面をインピンジ冷却した冷却媒体の一部が、前記翼本体の背側に位置する内周面をさらにインピンジ冷却した後、前記翼本体の背側に位置するフィルム冷却孔から吹き出されるように構成されていることを特徴とするタービン用翼。 - 複数個のフィルム冷却孔が設けられ、かつ、立設方向軸線に対して略直交する断面における前縁と後縁とを結ぶ中心線に対して略直交して設けられた少なくとも1つの板状のリブによって、内部に少なくとも2つのキャビティが形成された翼本体と、
前記各キャビティ内に、自身の外周面と前記翼本体の内周面との間に冷却空間を形成するように配置され、かつ、複数個のインピンジメント冷却孔が設けられた中空のインサートとを具備したタービン用翼であって、
前記インサートが、前記キャビティの腹側および背側にそれぞれ一つずつ配置されており、腹側に配置されたインサートのインピンジメント冷却孔から前記翼本体の腹側に位置する内周面に向かって吹き出された冷却媒体の一部が、前記冷却空間を通って背側に配置されたインサートの内部に一旦導入された後、背側に配置されたインサートのインピンジメント冷却孔から前記翼本体の背側に位置する内周面に向かって吹き出されるように構成されていることを特徴とするタービン用翼。 - 複数個のフィルム冷却孔が設けられ、かつ、立設方向軸線に対して略直交する断面における前縁と後縁とを結ぶ中心線に対して略直交して設けられた少なくとも1つの板状のリブによって、内部に少なくとも2つのキャビティが形成された翼本体と、
前記各キャビティ内に、自身の外周面と前記翼本体の内周面との間に冷却空間を形成するように配置され、かつ、複数個のインピンジメント冷却孔が設けられた中空のインサートとを具備したタービン用翼であって、
前記キャビティの背側に、前記インサートの背側に位置する外周面と前記翼本体の背側に位置する内周面との間に形成された冷却空間を、前記インサートの背側に位置する外周面および前記翼本体の背側に位置する内周面に沿って二分するとともに、複数個のインピンジメント冷却孔が設けられたインピンジメント板が設けられていることを特徴とするタービン用翼。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のタービン用翼を備えてなることを特徴とするガスタービン。
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