JPH0660562B2 - ガスタ−ビン空冷翼 - Google Patents
ガスタ−ビン空冷翼Info
- Publication number
- JPH0660562B2 JPH0660562B2 JP58091557A JP9155783A JPH0660562B2 JP H0660562 B2 JPH0660562 B2 JP H0660562B2 JP 58091557 A JP58091557 A JP 58091557A JP 9155783 A JP9155783 A JP 9155783A JP H0660562 B2 JPH0660562 B2 JP H0660562B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- film cooling
- cooling
- air
- gas turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/186—Film cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、ガスタービン空冷翼に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ ガスタービンにおいては、燃焼ガスによって駆動される
タービンが、バーナに燃焼用空気を供給するための圧縮
機を駆動する。かかるタービンは、比較的高温にて運転
されるが、その熱効率を向上させるため、そのタービン
入口温度を高温化する等の手段がとられる。
タービンが、バーナに燃焼用空気を供給するための圧縮
機を駆動する。かかるタービンは、比較的高温にて運転
されるが、その熱効率を向上させるため、そのタービン
入口温度を高温化する等の手段がとられる。
しかし、特にタービン入口温度が1000゜Ｃを越すように
なると、タービン翼に使用される耐熱金属の使用限界温
度を上まわるため、冷却用空気を流すための中空構造を
持つ空冷翼が使用される。
なると、タービン翼に使用される耐熱金属の使用限界温
度を上まわるため、冷却用空気を流すための中空構造を
持つ空冷翼が使用される。
このような中空構造の空冷翼は、一般に複雑な内部流路
を有している。第１図は従来使用されているガスタービ
ン空冷翼のキャンバ線における断面を模式的に示す図、
第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。図示されるよう
に、翼根部１から翼高さ方向流路２内に導入された冷却
用空気（図中矢印で示す）は、翼有効部３の前縁部４お
よび後縁部５に翼高さ方向にそって各々形成されたフィ
ルム冷却孔列６における複数のフィルム冷却孔６a を通
して翼外に吹出し、そのほとんどが翼外表面を冷却す
る。翼有効部３の中間部７（外表面）もこれによって冷
却される。
を有している。第１図は従来使用されているガスタービ
ン空冷翼のキャンバ線における断面を模式的に示す図、
第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。図示されるよう
に、翼根部１から翼高さ方向流路２内に導入された冷却
用空気（図中矢印で示す）は、翼有効部３の前縁部４お
よび後縁部５に翼高さ方向にそって各々形成されたフィ
ルム冷却孔列６における複数のフィルム冷却孔６a を通
して翼外に吹出し、そのほとんどが翼外表面を冷却す
る。翼有効部３の中間部７（外表面）もこれによって冷
却される。
このような構造の空冷翼では、フィルム冷却孔６a を通
して冷却用空気が翼外に吹き出して、翼高さ方向流路２
内を冷却用空気が流通することにより、翼全体がその内
部から対流冷却される。さらに、、タービン入口温度が
より高い場合には、翼有効部３の背側８および腹側９
に、その高さ方向にそってフィルム冷却孔列１０を各々
形成し、各列１０における複数のフィルム冷却孔１０a
に基づくフィルム冷却を併用することによって、空冷翼
の冷却能を一段と向上させている。
して冷却用空気が翼外に吹き出して、翼高さ方向流路２
内を冷却用空気が流通することにより、翼全体がその内
部から対流冷却される。さらに、、タービン入口温度が
より高い場合には、翼有効部３の背側８および腹側９
に、その高さ方向にそってフィルム冷却孔列１０を各々
形成し、各列１０における複数のフィルム冷却孔１０a
に基づくフィルム冷却を併用することによって、空冷翼
の冷却能を一段と向上させている。
しかしながら、このように翼高さ方向に冷却用空気の流
路を持つ従来の冷却翼においては、以下のような問題が
あった。すなわち、翼根部１から翼高さ方向流路２内に
導入された冷却用空気は、翼高さ方向流路２内を高さ方
向にそって流動する間に、翼根部１に近い方のフィルム
冷却孔６a 、１０a から徐々に翼外に排出される。その
ため、翼高さ方向流路２内の冷却用空気量は、翼先端部
１１付近に至ると非常に少なくなる。その結果、対流冷
却の結果を定める、翼内部の熱伝達率αＣは、第３図の
点線１２に示すように、翼先端付近では、ほとんど０に
近くなってしまう（ただし第３図中、横軸は、第１図に
示すように翼有効部３の下端部１３から翼先端部１１に
向って、翼高さ方向にそってとった座標h であり、翼有
効部３における翼高さ方向流路２の長さをＨとしてい
る）。したがって、翼先端部１１付近が翼の中で最も温
度の高い部分となる傾向があり、そのため、この部分の
温度が空冷翼に使用される耐熱金属の使用限界温度を越
えてしまうおそれがあるので、タービン入口温度を上げ
ることが困難であった。
路を持つ従来の冷却翼においては、以下のような問題が
あった。すなわち、翼根部１から翼高さ方向流路２内に
導入された冷却用空気は、翼高さ方向流路２内を高さ方
向にそって流動する間に、翼根部１に近い方のフィルム
冷却孔６a 、１０a から徐々に翼外に排出される。その
ため、翼高さ方向流路２内の冷却用空気量は、翼先端部
１１付近に至ると非常に少なくなる。その結果、対流冷
却の結果を定める、翼内部の熱伝達率αＣは、第３図の
点線１２に示すように、翼先端付近では、ほとんど０に
近くなってしまう（ただし第３図中、横軸は、第１図に
示すように翼有効部３の下端部１３から翼先端部１１に
向って、翼高さ方向にそってとった座標h であり、翼有
効部３における翼高さ方向流路２の長さをＨとしてい
る）。したがって、翼先端部１１付近が翼の中で最も温
度の高い部分となる傾向があり、そのため、この部分の
温度が空冷翼に使用される耐熱金属の使用限界温度を越
えてしまうおそれがあるので、タービン入口温度を上げ
ることが困難であった。
［発明の目的］ 本発明は、翼高さ方向流路を有するガスタービン空冷翼
における以上のような問題を解消すべくなされたもの
で、翼先端部付近の冷却能を向上させたカスタービン空
冷翼を提供することを目的としている。
における以上のような問題を解消すべくなされたもの
で、翼先端部付近の冷却能を向上させたカスタービン空
冷翼を提供することを目的としている。
［発明の概要］ 本発明は、翼有効部に、翼表面に貫通するようにして形
成した複数のフィルム冷却孔からなる複数のフィルム冷
却孔列を有し、前記フィルム冷却孔列における前記複数
のフィルム冷却孔が、翼有効部の高さ方向にそってその
全体にわたってほぼ均等に配されているガスタービン空
冷翼において、前記翼有効部の先端部に、補助フィルム
冷却孔からなる少なくとも１つの補助フィルム冷却孔列
を前記フィルム冷却孔列よりも密度を高くして形成した
ことを特徴とするガスタービン空冷翼である。
成した複数のフィルム冷却孔からなる複数のフィルム冷
却孔列を有し、前記フィルム冷却孔列における前記複数
のフィルム冷却孔が、翼有効部の高さ方向にそってその
全体にわたってほぼ均等に配されているガスタービン空
冷翼において、前記翼有効部の先端部に、補助フィルム
冷却孔からなる少なくとも１つの補助フィルム冷却孔列
を前記フィルム冷却孔列よりも密度を高くして形成した
ことを特徴とするガスタービン空冷翼である。
［発明の実施例］ 第４図は本発明にかかるガスタービン空冷翼のキャンバ
線における断面を模式的に示す図、第５図は第４図のＢ
−Ｂ断面図である。図中第１図および第２図と同一部分
は同一符号で示す。図示されるように、空冷翼は、高さ
方向に長い中空の３つの翼高さ方向流路２を有してい
る。翼有効部３の前縁部４および後縁部５には、複数の
フィルム冷却孔６a からなるフィルム冷却孔列６が１列
ずつ、背側８および腹側９には、複数のフィルム冷却孔
１０a からなるフィルム冷却孔列１０が各々１列ずつ形
成されている。各列における複数のフィルム冷却孔６a
、１０a は、翼有効部３の高さ方向にそってその全体
にわたって配置されている。
線における断面を模式的に示す図、第５図は第４図のＢ
−Ｂ断面図である。図中第１図および第２図と同一部分
は同一符号で示す。図示されるように、空冷翼は、高さ
方向に長い中空の３つの翼高さ方向流路２を有してい
る。翼有効部３の前縁部４および後縁部５には、複数の
フィルム冷却孔６a からなるフィルム冷却孔列６が１列
ずつ、背側８および腹側９には、複数のフィルム冷却孔
１０a からなるフィルム冷却孔列１０が各々１列ずつ形
成されている。各列における複数のフィルム冷却孔６a
、１０a は、翼有効部３の高さ方向にそってその全体
にわたって配置されている。
翼有効部３の先端部には、各々複数の補助フィルム冷却
孔１４a からなる４列の補助フィルム冷却孔列１４が形
成されている。各列の複数の補助フィルム冷却孔１４a
は、翼有効部３の高さ方向にそって配されている。ま
た、補助フィルム冷却孔列１４は、翼有効部３の背側８
であって後縁部５寄りに１列、そして腹側９であって前
縁部４寄り、中間部および後縁部５寄りに各々１列形成
されている。
孔１４a からなる４列の補助フィルム冷却孔列１４が形
成されている。各列の複数の補助フィルム冷却孔１４a
は、翼有効部３の高さ方向にそって配されている。ま
た、補助フィルム冷却孔列１４は、翼有効部３の背側８
であって後縁部５寄りに１列、そして腹側９であって前
縁部４寄り、中間部および後縁部５寄りに各々１列形成
されている。
したがって、以上のような構成によって翼根部１から各
翼高さ方向流路２内に導入された冷却用空気は、翼有効
部３の先端部付近で翼外に比較的多く吹き出される。す
なわち、翼有効部３の先端部には、フィルム冷却孔６a
、１０a の他に、補助フィルム冷却孔１４a があるの
で、そこからも冷却用空気が翼外に吹き出されるからで
ある。その結果、翼内部の熱伝達率αＣは、第３図の実
線１５に示すように、翼先端部付近でも低下しない。し
たがってその高さ方向に比較的均一に空冷翼全体が冷却
される。なお、翼金属は、補助フィルム冷却孔１４a 内
の冷却用空気の対流冷却によっても冷却される。
翼高さ方向流路２内に導入された冷却用空気は、翼有効
部３の先端部付近で翼外に比較的多く吹き出される。す
なわち、翼有効部３の先端部には、フィルム冷却孔６a
、１０a の他に、補助フィルム冷却孔１４a があるの
で、そこからも冷却用空気が翼外に吹き出されるからで
ある。その結果、翼内部の熱伝達率αＣは、第３図の実
線１５に示すように、翼先端部付近でも低下しない。し
たがってその高さ方向に比較的均一に空冷翼全体が冷却
される。なお、翼金属は、補助フィルム冷却孔１４a 内
の冷却用空気の対流冷却によっても冷却される。
さらに、第４図、第５図に示す構造の空冷翼において、
相対的に前縁部４に近い側の翼有効部３の先端部に、複
数の補助フィルム冷却孔を付加することによってフィル
ム冷却が翼先端部に限って強化される。そのため、空冷
翼の冷却能が一層均一化、強化される。
相対的に前縁部４に近い側の翼有効部３の先端部に、複
数の補助フィルム冷却孔を付加することによってフィル
ム冷却が翼先端部に限って強化される。そのため、空冷
翼の冷却能が一層均一化、強化される。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、翼先端部の冷却
能を向上させることができ、その結果、一段とタービン
入口温度を上げてガスタービンの熱効率を向上させるこ
とができる。
能を向上させることができ、その結果、一段とタービン
入口温度を上げてガスタービンの熱効率を向上させるこ
とができる。
第１図は従来使用されているガスタービン空冷翼のキャ
ンバ線における断面を模式的に示す図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面図、第３図は翼高さ方向流路内部の熱伝達
率αＣの翼高さ方向における分布を示す図、第４図は本
発明にかかるガスタービン空冷翼のキャンバ線における
断面を模式的に示す図、第５図は第４図のＢ−Ｂ断面図
である。 ３……翼有効部、６、１０……フィルム冷却孔列、６a
、１０a ……フィルム冷却孔、１４……補助フィルム
冷却孔列、１４a ……補助フィルム冷却孔
ンバ線における断面を模式的に示す図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面図、第３図は翼高さ方向流路内部の熱伝達
率αＣの翼高さ方向における分布を示す図、第４図は本
発明にかかるガスタービン空冷翼のキャンバ線における
断面を模式的に示す図、第５図は第４図のＢ−Ｂ断面図
である。 ３……翼有効部、６、１０……フィルム冷却孔列、６a
、１０a ……フィルム冷却孔、１４……補助フィルム
冷却孔列、１４a ……補助フィルム冷却孔
Claims (1)
- 【請求項１】翼有効部に、翼表面に貫通するようにして
形成した複数のフィルム冷却孔からなる複数のフィルム
冷却孔列を有し、前記フィルム冷却孔列における前記複
数のフィルム冷却孔が、翼有効部の高さ方向にそってそ
の全体にわたってほぼ均等に配されているガスタービン
空冷翼において、前記翼有効部の先端部に、補助フィル
ム冷却孔からなる少なくとも１つの補助フィルム冷却孔
列を前記フィルム冷却孔列よりも密度を高くして形成し
たことを特徴とするガスタービン空冷翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58091557A JPH0660562B2 (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | ガスタ−ビン空冷翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58091557A JPH0660562B2 (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | ガスタ−ビン空冷翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59218302A JPS59218302A (ja) | 1984-12-08 |
| JPH0660562B2 true JPH0660562B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=14029806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58091557A Expired - Lifetime JPH0660562B2 (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | ガスタ−ビン空冷翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660562B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2615823B2 (ja) * | 1988-04-28 | 1997-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 羽根車の翼型ブレードの製造方法 |
| DE102006042647A1 (de) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Mtu Aero Engines Gmbh | Turbine einer Gasturbine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2851216A (en) | 1954-01-13 | 1958-09-09 | Schwarzkopf Dev Co | Device adapted for respiration cooling and process of making same |
-
1983
- 1983-05-26 JP JP58091557A patent/JPH0660562B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2851216A (en) | 1954-01-13 | 1958-09-09 | Schwarzkopf Dev Co | Device adapted for respiration cooling and process of making same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59218302A (ja) | 1984-12-08 |
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