JPH09512874A - 冷却されたガスタービンブレード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 空冷型中空翼型ブレード（１０）は、シングルプルコアを用いて鋳造でき、かつ、翼前縁において内側にトリップストリップ（２８）を有している。平行な複数のリブ（１６，１８）は、上記ブレードの正圧側（１２）から負圧側（１４）にまで延びている。パーティングライン（３２）は、上記翼型の最前端（３４）を通って延びていているとともに、これは、翼前縁（３６）の負圧側に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】 冷却されたガスタービンブレード 技術分野 本発明は、ガスタービン用の空冷されたブレードに関し、より詳細には、翼前 縁の回りに延びた内側トリップストリップを有するブレードに関する。また、本 発明のブレードは、シングルプルコアで鋳造可能である。 発明の背景 ガスタービンエンジンは、高温においてその最大性能を引き出してやらなけれ ばならない。従って上記タービンのブレードは、その許容可能の最大温度付近で 運転されることになる。このためには、上記ブレードは、冷却してやる必要があ る。その翼前縁は、特に加熱されるため、上記ブレードのこの部分には特に注意 を払わなければならない。 ガスタービンの空冷したブレードには、冷却空気が通る内側流路が形成されて いる。空気流を最低限としつつ、最大限に冷却することが重要である。トリップ ストリップは、熱移動速度を増大させるため上記ブレードの内側面に配置される 場合が多い。これらは、通常では上記流れの方向に対して約４５°の角度となる ように位置決めされる。上記翼前縁におけるこれらのトリップストリップは、高 い熱移動速度を与えるばかりではなく、上記冷却空気流に曝される 金属の面積に比較した場合に、上記気体に曝される熱吸収面積を大きくするよう になっているので好ましいものである。 上記ブレードの鋳造は、セラミックコアを使用して行い、ブレードは、それを 取り囲むようにして鋳造される。上記セラミックコアは、その後空気流路と内側 面形状とを残すようにして溶解される。 上記セラミックコアそれ自体は、スラリをダイにより形成した型に注ぐことで 形成される。上記ダイをその後に開けて上記セラミックコアが得られる。複雑な 形状を有する特定の形状のためには、マルチプルプルダイ(pull die)が必要とな る。シングルプルコアを有する２つのダイのみを使用して、上記コアを取り出す ことが好ましい。 発明の開示 上記した中空の空冷タービンブレードは、シングルプルコアにより鋳造するこ とができるとともに、その翼前縁には、トリップストリップを有している。上記 翼型は、正圧面と負圧面とを有しており、複数の平行なリブが上記正圧面と上記 負圧面との間に延びている。パーティングライン(parting line)、すなわち、セ ラミックコアを形成する際のダイパーティングラインは、上記複数のリブを通り 、またこれらのリブに対して垂直な方向に上記翼型最前部を通っている。上記翼 型の空力的翼前縁は、正圧面側の壁に配設されており、また、上記パーティング ラインが翼前縁の最前部を通っている。上記正圧面側のトリップストリップは、 上記翼前縁を取り囲むように延びているが、上記パーティングラインまでは届い ていない。上記 負圧面側の上記トリップストリップは、また、上記パーティングラインまでは届 いていない。上記正圧面側における上記パーティングラインと複数の上記トリッ プストリップとの距離は、上記負圧面側におけるこのパーティングラインと、複 数の上記トリップストリップの間の距離よりも大きくなっている。 図面の詳細な説明 図１は、ブレードの断面図であり、図２は、上記ブレードの前部端の断面図で ある。 好適な態様の説明 図１は、中空のタービンブレード１０を示す。この翼型は、正圧面１２と負圧 面１４とを有している。複数の平行なリブ１６，１８は、それぞれ上記正圧面側 から上記負圧面側へと延びている。空気流路２０は、種々のセクションを有する ブレードを通じて延びており、これらの通路は、曲がりくねるようにして連結さ れていて、上記ブレードを通して空気流を流すことができるようになっている。 空気排出口２２は、上記空気流の一部を排出しているが、上記空気流の残りの部 分は、上記ブレードの各冷却ホール（図示せず）を通るようにされている。これ らの通路を通っている上記流れは、実質的にロータに対して径方向に流れて行く が、その方向は、図１の紙面に対して垂直方向となっている。 トリップストリップ２４は、上記ブレードの内側に形成されていて、空気流の 流れる方向に対して約４５°の角度で配置されている。 このようにすることで、上記ブレード面に沿って乱流が発生して、熱移動が向上 するとともに上記空気冷却効果が向上するからである。複数のトリップストリッ プ２６は、上記ブレードの負圧面側に配置されており、また、複数のトリップス トリップ２８は、上記ブレードの正圧面側に配置されている。これらは、それぞ れ互い違いに配列されている。 上記ブレードを鋳造するに際しては、上記ブレード内に空間２０の形状と容積 とを有するように、まずセラミックコアを最初に製造する。上記ブレードは、こ のコアの周りで鋳造されて、その後、このセラミックコアが溶解除去される。こ のセラミックコアは、隣接する空気通路を連結した空気流通路を有している。ま た、このセラミックコアは、その表面上に適切な刻み目が付けられていて、それ ぞれの上記トリップストリップ２８と２６とを形成するようになっている。 部品設計と、製造と、を容易にするため、上記コアは、シングルプルダイを用 いて製造することが好ましい。上記ダイの２つの半型を製造すれば、これらは再 利用できることになる。スラリを上記それぞれのダイの間に注ぎ、固化させる。 これらのダイをその後開くが、この際リブ１６，１８に平行な方向に引き離しを 行う。これらのダイを互いに引き離した際には、形成される上記コアの僅かな部 分も上記それぞれのダイのいずれか一つにも残らないようにすることが好ましい 。上記内側トリップストリップを有するこれまでのブレード設計では、上記トリ ップストリップは、上記ブレード軸に対して約４５°の角度で通されていた。上 記それぞれのトリップスト リップが翼前縁回りを通過する付近では、それらトリップストリップは、上記抜 き取り方向に対して４５°の角度の方向を向くことになる。このため上記ダイは 、上記コアに固着することになり、従って、これらのトリップストリップを、多 くの部分をもつプルダイ、すなわちマルチプルプルダイを用いずに形成すること は不可能であった。 図１は、パーティングライン３２が、上記ブレードの長手方向に通っているの が示されている。点３４は、上記複数のリブの中心線３５に対して垂直な方向に 関しての上記翼の最前端部となる点である。上記パーティングライン３２は、こ の点を通過している。この点（上記コア上の）で上記複数のダイがそれぞれ互い に直接引き離された傾けられている上記トリップストリップは、その点には配置 されないようになっている。翼前縁３６の回りを通っているトリップストリップ ２８は、上記パーティングラインから距離３８だけ短くされている。負圧面側１ ４のトリップストリップ２６は、上記パーティングラインから距離４０だけ短い 。上記パーティングラインに対しての垂直線に関して上記ブレード面の方向は、 上記負圧面側において比較的急に変化しており、従って必要とされる切り欠き量 が比較的小さくなっている。一方、上記正圧面側での上記パーティングラインに 対して垂直線に関して上記内側面の方向の変化はそれほど急ではなく、さらに大 きな切り欠き量とすることができる。上記翼前端の上記負圧面側上に配置される 上記リブに垂直なラインからみて上記前部端を、このように配置することによっ て、上記それぞれのトリップストリップを、高温の翼前縁に配置させつつ、シン グルプルコアを用いることで形成することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． シングルプルコアにより鋳造可能で、かつ、翼前縁にトリップストリップ を有している中空の空冷型タービンブレードにおいて、このタービンブレードは 、 正圧面と負圧面とを有する翼型と、 前記正圧面から前記負圧面にまで延びた複数の互いに平行なリブと、 セラミックコアを形成するためのダイパーティングラインに対応し、前記リブ に対して垂直な方向に関して前記翼型の最前端となる点を通り、かつ、前記リブ まで通っているパーティングラインと、 最小半径を有して前記最前端から前記正圧側の壁上に配置された空力的翼前縁 と、 前記正圧側において前記翼前縁回りに延び、かつ、前記パーティングラインま では延びていないトリップストリップと、を有することを特徴とする空冷型中空 タービンブレード。 ２． 負圧面側に設けられ、前記パーティングラインまで届いていないトリップ ストリップを有し、かつ、このトリップストリップから前記パーティングライン までの距離は、前記正圧面側における前記トリップストッリップから前記パーテ ィングラインまでの距離よりも小さくされていることを特徴とする請求項１に記 載の空冷型中空タービンブレード。 ３． 前記翼型は、先端部から根本部にまで延びた径方向を有し、 前記スリップストリップは、前記径方向に対して約４５°の角度で配置された 請求項１に記載の空冷型中空タービンブレード。 ４． 前記翼型は、先端部から根本部にまで延びた径方向を有し、 前記スリップストリップは、前記径方向に対して約４５°の角度で配置された 請求項２に記載の空冷型中空タービンブレード。