JPH08135401A - ガスタービン空冷翼とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効果的にフィルム冷却を行うことができるガ
スタービン空冷翼とその製造方法を提供する。 【構成】 翼材１の内面側に溝２を設け、溝２より主流
ガスの流れ方向Ｆの下流の翼材１の外表面に下流に向っ
て下った段差部４を設け、段差部４から翼材１の外表面
と平行に近い角度を有して溝２に連通する複数のフィル
ム冷却穴３を穿設した。また、表面に溝２の雄型となる
突起５を有するセラミックコア６を用いて翼材１を鋳造
してその内面側に溝２を成型し、次いで溝２より主流ガ
スの流れ方向Ｆの下流の翼材１の外表面から溝２に連通
する複数のフィルム冷却穴３を穿設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、効果的なフィルム冷却
を行うことができるガスタービン空冷翼とその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンの空冷動静翼にあっては、
インピンジメント冷却、フィルム冷却、シャワーヘッド
冷却など種々の冷却技術が導入されている。その中でフ
ィルム冷却は、高温ガスタービンの空冷翼においては欠
かせない技術となっており、図３に示すように、翼１０
の外表面に主流ガスの流れ方向に向けて穿設された穴１
１から矢印に示すように冷却空気を吹き出して翼面を覆
うことにより冷却効率を向上させている。

【０００３】この冷却方式では、翼の表面の圧力の高い
領域への吹き出しは、圧力の低い冷却空気では不可能で
あるため、適度に高い圧力で吹き出すことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来のガスター
ビン空冷翼のフィルム冷却においては、冷却空気を強く
吹き出しすぎると冷却空気が主流ガスと混合してしまい
フィルム冷却の本来の効果を発揮し得ない。つまりフィ
ルム冷却では、いかなる強さで冷却空気を吹き出して翼
面をしっかりと覆うかの最適化が問題となる。

【０００５】本発明はこの問題点を解決するためになさ
れたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明のガスタービン空冷翼は、翼材の内面側に
溝を設け、同溝より主流ガスの流れ方向の下流に位置し
翼材外表面の下流に向って下がった段差部から翼材の外
表面と平行に近い角度を有して前記溝に連通する複数の
フィルム冷却穴を穿設したことを特徴とする。 （２）本発明のガスタービン空冷翼の製造方法は、表面
に溝の雄型となる突起を有するセラミックコアを用いて
翼材を鋳造し翼材の内面側に溝を成型する第１の工程
と、前記溝より主流ガスの流れ方向の下流の翼材の外表
面から前記内面側の溝に連通する複数のフィルム冷却穴
を穿設する第２の工程よりなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明のガスタービン空冷翼では、翼材の外表
面と冷却空気の吹出し口であるフィルム冷却穴が平行に
近い角度を有しているので、主流ガスとほぼ平行に主流
ガスの流れ方向の下流へ向ってフィルム空気を吹き出
す。従って冷却空気の吹き出し強さを加減し最適点を模
索する必要がなく、かつ、吹き出されたフィルム空気は
翼材外表面を這うように主流ガスとほぼ平行に流れて翼
を冷却膜で覆い、効果的な翼の冷却を行うことができ
る。

【０００８】また本発明のガスタービン空冷翼の冷却方
法によれば、翼材の内面側はセラミックコアを使っての
鋳造成型が行われ、翼材の外表面には放電などの機械加
工による複数のフィルム冷却穴の穿設が行われており、
製造上の困難を伴なわない。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を、図１及び図２によって
説明する。

【００１０】ガスタービン空冷翼の翼材１の内面側に
は、主流ガスの流れ方向Ｆに直交する溝２が設けられ、
翼材１の外表面の溝２より主流ガスの流れ方向Ｆの下流
側には主流ガスの流れ方向に直交しかつほゞ直角をなし
て下流に向って下った段差部４が設けられている。前記
段差部４から翼材１の外表面と平行に近い角度を以て溝
２に連通する複数のフィルム冷却穴３が翼材１に穿設さ
れている。

【００１１】前記の溝２と複数のフィルム冷却穴３によ
って、冷却空気は、翼内から溝２に入り複数のフィルム
冷却穴３を通って矢印Ａに示すように主流ガスの流れ方
向Ｆとほぼ平行に下流へ向ってフィルム空気が吹き出さ
れる。このように、フィルム空気は、翼材１の外表面の
段差部４において複数のフィルム冷却穴３より主流ガス
の流れ方向Ｆとほぼ平行に下流へ向って吹き出されるの
で、吹き出し強さの如何を問わずフィルム空気を最適に
吹き出すことができる。また、吹き出されたフィルム空
気は、図２に示すように、翼材１の外表面を這うように
主流ガスとほぼ平行に流れて翼を冷却膜で覆い、効果的
な翼の冷却を行うことができる。

【００１２】前記のガスタービン空冷翼の製造に当って
は、図１（ａ）に示すように、表面に溝２の雄型となる
突起５を有するセラミックコア（中子）６を用いて段差
部４をもつ外表面を備えた翼材１を鋳造し、このときに
同時に前記段差部４より主流ガスの流れ方向の上流に溝
２を成型する。セラミックコア５の材料としては通常セ
ラミックを用いることができる。その上で、翼材１の外
面側から溝２に連通する複数のフィルム冷却穴３を放電
などの機械加工により穴明けする。

【００１３】以上の通り、本ガスタービンの空冷翼の翼
材１は内面側にセラミックコア６を使って鋳造され、そ
の上で翼材１に複数のフィルム冷却穴を穿設しているの
で、その製造が極めて容易である。

【００１４】

【発明の効果】特許請求の範囲の請求項１に記載された
本発明のガスタービン空冷翼は、翼の冷却用のフィルム
空気の吹き出し強さの最適化が不要となり設計が容易と
なるとともに、高いフィルム冷却効率が得られその信頼
性が向上する。

【００１５】また、特許請求の範囲の請求項２に記載さ
れた本発明のガスタービン空冷翼の製造方法は、前記本
発明のガスタービン空冷翼を容易に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、図１（ａ）は同実施
例の製造工程の説明図、図１（ｂ）は同実施例の斜視図
である。

【図２】同実施例のフィルム冷却の状況の説明図であ
る。

【図３】従来のフィルム冷却方式のガスタービン空冷翼
の断面図である。

【符号の説明】

１ 翼材 ２ 溝 ３ フィルム冷却穴 ４ 段差部 ５ セラミックコアの突起 ６ セラミックコア Ａ フィルム空気の流れ方向 Ｆ 主流ガスの流れ方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 翼材の内面側に溝を設け、同溝より主流
   ガスの流れ方向の下流に位置し翼材外表面の下流に向っ
   て下がった段差部から翼材の外表面と平行に近い角度を
   有して前記溝に連通する複数のフィルム冷却穴を穿設し
   たことを特徴とするガスタービン空冷翼。
2. 【請求項２】 表面に溝の雄型となる突起を有するセラ
   ミックコアを用いて翼材を鋳造し翼材の内面側に溝を成
   型する第１の工程と、前記溝より主流ガスの流れ方向の
   下流の翼材の外表面から前記内面側の溝に連通する複数
   のフィルム冷却穴を穿設する第２の工程よりなることを
   特徴とするガスタービン空冷翼の製造方法。