JPS60192802A - ガスタ−ビン翼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は冷却構造を備えたガスタービン翼に係り、とり
わけ異前縁の内面などに高速の空気噴流を吹き付けて冷
却効果を上げる衝突冷却方式を採用したガスタービン翼
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 ガスタービン翼の冷却方法として、圧縮機の出口空気に
よる冷却方式が採用されているが、この冷却方式として
、無内部に挿入体を挿入し、挿入体先端部から翼前縁の
内面に向けて高速の空気噴流を吹き付け、内面熱伝達率
を高くすることにより冷却効果を上げる、いわゆる衝突
冷却方式が知られている（例えば、特開昭５１−６９７
０８号公報）。

この衝突冷却方式を採用したガスタービン翼は、内壁面
に冷気ダクトを形成する複数のリブ状突出部（以下「リ
ゾ」と称する）が翼弦方向に形成されている中空翼形の
外被と、この外被内にリブに接合して挿着された中空状
の挿入体の組合せからなり、外被の前縁内面と挿入体の
先端部との間忙乱流室が形成されるとともに、挿入体の
先端部に乱流室に向けて冷却空気噴出用の空気孔が穿設
されている。

挿入体の内部に送られた圧縮機の出口空気は、先端部の
空気孔から乱流室内に噴き出され、外被前縁内表面への
衝突により真前縁内部を強力に冷却し、さらに外被内表
面と挿入体との間に形成された冷気ダクトを通って、外
被内表面全体を冷却しつつ後縁から流出する。

このような冷却構造を備えた・従来のガスタービン翼に
おいては、翼の温度を許容値以下に保つためには多くの
冷却空気を必要としていた。冷却空気の流量が多いと、
翼の温度を低下させる能力は向上するが、反面、ガスタ
ービン翼に作用するガスの温度が低下し、タービンの出
力効率を低下させてしまう。そのため、少ない冷却空気
により翼を良好に冷却することのできるものが望まれて
いる。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
翼の外側の温度が高い場合でも、少量の冷却空気で、翼
のすべての範囲において均等かつ十分な冷却を達成する
ことのできるガスタービン翼を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

本発明は、内壁面に冷気ダクトを形成する複数のリゾが
形成されている中空翼形の外被と、外被内Ｋ　ＩＪゾに
接合して挿着され、先端部に、外被との間に形成された
乱流室に連通ずる空気孔が穿設されている中空状の挿入
体とからなるガスタービン翼であって、挿入体の側壁に
冷気ダクトに連通ずる空気孔が穿設されていることを特
徴としている。

また本発明は、冷気ダクト内に流量調整部を設けたこと
を特徴としている。

さらに本発明は、外被の側壁部表面に、冷気ダクトと連
通ずる層状冷却用空気孔が穿設されていることを特徴と
している。

本発明によれば、挿入体の側壁に空気孔を穿設したこと
により、との空気孔から冷却空気が噴出して外被の内壁
面に衝突し、衝突冷却を行うとともに、先端部に形成さ
れた乱流室から冷気ダクトを通って流れる冷却空気の対
流冷却作用が組合わされる。これにより、外被の内壁面
において、少量の冷却空気により十分な冷却を行うこと
が可能となる。

また、冷気ダクトの内部に流量調整部を設けたことによ
り、翼外表面の温度の高いところには多くの冷却空気を
送り、温度の低いところには少量の冷却空気を送るとい
う流量の調整を行うことができ、少量の冷却空気を効率
良く用いて翼のすべての範囲において十分な冷却を行う
ことができる。

さらｋ、外被の側壁部表面に層状冷却用空気孔が穿設さ
れているので、外被の外表面を層状冷却しつつ、内表面
を衝突冷却および対流冷却することができ、少量の冷却
空気を効率良く用いることができる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明によるガスタービン翼の一実施例を示す
横断面図である。図において符号１１は、タービン翼と
して要求される形状と強度とを有する中空翼形の外被で
ある。外被１１の内部には、同様の翼形をした中空状の
挿入体１２が、外被１１の内壁面と所定の隙間を有して
挿着されている。外被１１の内壁面には、外被の異形に
沿って延びる複数のリゾ１３が形成されている。挿入体
１２は、外被１１の外方から半径方向にこのリゾ１３に
接合する状態で挿入され、下方端部が翼カッ々−（図示
せず）に固着されている。相隣れるリゾ１３、外被１１
および挿入体１２゛とにより、外被１１の内壁面全体に
わたって冷気ダクト１４が形成され、外被１１の後縁部
１１ｂにおいて合流し、後縁部１１ｂに設けられた空気
排出孔１６に接続されている。外被１１の前縁部１１ａ
の内側には、挿入体１２の先端部１２ａとリブ１３とを
離間させて乱流室１８が形成されている。この乱流室１
８は冷気ダクト１４に連通接続されている。

挿入体１２の先端部１２ａには、乱流室１８に連通ずる
空気孔１９が穿設され、挿入体１２の内部に送られた冷
却空気を乱流室１８内に噴き出し得るようになっている
。また、挿入体１２の側壁部１２ｃには、外被１１の側
壁部１１ｃの表面温度の高いと考えられる位置に対応さ
せて、冷気ダクト１４に連通ずる空気孔２１が穿設され
ている。空気孔２１は外被１１の内側壁部１１ｃに向け
て穿設され、冷却空気が挿入体１２内から空気孔２１を
通って外被１１の内側壁部１１ｃに噴き出し衝突し得る
ようになっている。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。

圧縮機側から挿入体１２の内部に送られた冷却空気は、
第１図に矢印で示すように、空気孔１９から乱流室１８
内に噴出され、いわゆる衝突冷却により翼の前縁部を内
側から強力に冷却する。乱流室１８内の冷却空気は、さ
らに冷気ダクト１４を通って流れ、外被１１の側壁部１
１ｃを内面側から対流冷却により冷却する。さらに外被
１１の内側壁部１１ｃには、挿入体１２の側壁部１２ｃ
に穿設された空気孔２１から冷却空気が噴き付けられ、
衝突冷却により冷却される。したがって外被１１の内側
壁部１１ｃは、冷気ダクト１４を流れる対流冷却と、空
気孔２１から噴き出される衝突冷却との両冷却作用によ
り強力に冷却される。冷却後の冷却空気は、後縁部１１
ｂの空気排出孔１６から排出される。

このように、本実施例忙よれば、翼の側壁部の温度が高
いと考えられる位置を、対流冷却と衝突冷却の組合せに
より強力に冷却することができ、少量の冷却空気で十分
な冷却が可能となる。

次に第２図を参照して本発明の他の実施例について説明
する。なお、第１図に示した実施例と同一の部分につい
ては、同一の符号を用いて示しである。

本実施例によるタービン翼も、内壁面に複数のリゾ１３
が翼弦方向に延びるよう形成されている中空翼形の外被
１１と、外被１１内にリゾ１３に接合して挿着された中
空状の挿入体１２とからなり、挿入体１２の先端部１２
ａに、外被１１と挿入体１２との間に形成された乱流室
１８に連通ずる空気孔１９が穿設され、また、挿入体１
２の側壁部１２ｃに、冷気ダクト１４に連通ずる空気孔
２１が穿設されている。

本実施例においては、さらに冷気ダクト１４内に流量調
整部３１が設けられている。この流量調整部３１は、翼
外表面の温度の高いところには多くの冷却空気を流し、
温度の低いところには少量の冷却空気を流すように空気
流量を調整するためのものであり、冷気ダクト１４内の
流れの断面積を減少させる絞り構造をしている。

流量調整部３１は、第２図および第３図に示すよ５Ｋ、
冷気ダクト１４を部分的にしゃ断する壁部に、オリフィ
ス３１ａを穿設することにより構成されている。

本実施例によれば、外被１１の内側壁部１１ｃが、空気
孔２１から噴き出される冷却空気により衝突冷却される
とともに、乱流室１８から冷気ダクト１４を通って流れ
る冷却空気が、外表面温度の高い部分には多く、温度の
低い部分には少量流れるよう分配調整されるので、少量
の冷却空気を効率良く利用することができ、翼のすべて
の範囲建ついて十分な冷却が可能となる。

第４図は本発明の他の実施例であり、以下これについて
説明する。第４図に示した実施例においては、第２図に
示したガスタービン翼の冷却構造に対して、部分的にい
わゆる層状冷却（フィルム冷却）方式を追加したもので
ある。第２図に示した実施例と同一の部分については、
同一の符号を用いて示す。

本実施例によるタービン翼は、内壁面に複数のリゾ１３
が形成されている中空翼形の外被１１と、外被１１内に
リブ１３に接合して挿着された中空状の挿入体１２とか
らなり一挿人体比の先端部１２ａに、外被１１と挿入体
１２との間に形成された乱流室１８に連通する空気孔１
９が穿設され、挿入体１２の側壁部１２ｃに、冷気ダク
ト１４に連通ずる空気孔２１が穿設されているとともに
、冷気ダクト１４内に流量調整部３１が設けられている
点で、上記した第２図に示す実施例と同様である。

本実施例においては、さらに、外被１１の側壁部１１　
ｃの表面に冷気ダクト１４と連通ずる層状冷却（フィル
ム冷却）用空気孔おが穿設されている。

この層状冷却用空気孔おは、流量調整部３１のすぐ前方
の位置に設けることが望ましい。

本実施例によれば、挿入体１２の先端部１２ａの空気孔
１９から噴き出される冷却空気により、翼の前縁部が内
部から強力に冷却され、さらに、冷気ダクト１４に流量
を分配調整されて導かれた冷却空気の一部を、層状冷却
用空気孔おから外被１１の側壁部１１ｃの外表面に流出
させて、いわゆる層状冷却を行うことができる。また、
冷気ダクト１４内には、挿入体１２の側壁部１２ｃの空
気孔２１から冷却空気が噴き出され、外被１１の側壁部
１１ｃの内面を、対流冷却と衝突冷却により強力に冷却
することができる。

したがって本実施例によれば、少量の冷却空気な、翼の
各位置に対し、その温度に応じて最適な流量だけ分配す
ることができ、きわめて効率良く利用することができる
。

第５図は本発明の他の実施例を示す部分断面図である。

この実施例においては、外被１１の前縁部１１　ａ内側
にリブ１３が設けられておらず、より広い乱流室１８が
形成されている。これにより、外被１１の前縁部１１ａ
の内面には、空気孔１９からの冷却空気が直接衝突し、
より効率良く冷却を行うことができる。

第６図は本発明の他の実施例を示す部分断面図である。

この実施例においては、外被１１の後縁部１１　ｂの内
側にビンフィン蕊が設けられ、冷気ダクト１４からの冷
却空気が、このピンフィン関の設けられている箇所を通
過して空気排出孔工６から排出される。ピンフィンあを
設けたことにより、冷却空気の流れに乱れが発生し、外
被１１の後縁部１１ｂをより効果的に冷却することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、外被の側壁部を
少量の冷却空気で効率良く冷却することができる。した
がって、翼の外側Ω温度が高い場合でも、少量の冷却空
気で翼のすべての範囲について十分な冷却を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガスタービン興の第一の実施例を
示す横断面図、第２図は本発明の第二の実施例を示す横
断面図、第３図は第２図■−■線断面図、第４図は本発
明の第三の実施例を示す横断面図、第５図および第６図
は本発明の他の実施例を示す部分断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内壁面に翼弦方向に延びる核数の突出部が形成され
   ている中空翼形の外被と、前記外被内に、前記突出部に
   接合して挿着され、先端部に、前記外被との間に形成さ
   れた乱流室に向けて冷却流体噴出用孔が穿設されている
   中空状の挿入体とからなり、前記突出部、外被および挿
   入体とにより、前記乱流室カニら連続する冷気ダクトの
   形成されているガスタービン翼において、前記挿入体の
   側壁部には、前記冷気ダクトに連通ずる空気孔が穿設さ
   れていることを特徴とするガスタービン翼。 ２、挿入体の側壁部に穿設された空気孔は、外被の内壁
   面に向けて穿設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のガスタービン翼。 ３、内壁面に翼弦方向に延びる複数の突出部が形成され
   ている中空翼形の外被と、前記外被内に前記突出部に接
   合して挿着され、先端部に、前記外被との間に形成され
   た乱流室に向けて冷却流体噴出用孔が穿設されている中
   空状の挿入体とからなり、前記突出部、外被および挿入
   体とにより、前記乱流室から連続する冷気ダクトの形成
   されているガスタービン翼において、前記挿入体の側壁
   部には冷気ダクトに連通ずる空気孔が穿設され、前記冷
   気ダクト内には流量調整部が設けられていることを特徴
   とするガスタービン翼。 ４、流量調整部は冷気ダクト内の流れの断面積を減少さ
   せる絞り構造をしていることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載のガスタービン翼。 ５、流量―監部はオリアイス絞りであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載のガスタービン翼。 ６、内壁面に翼弦方向に延びる複数の突出部が形成され
   ている中空翼形の外被と、前記外被内に前記突出部に接
   合して挿着され、先端部に、前記外被との間に形成され
   た乱流室に向けて冷却流体噴出用孔が穿設されている中
   空状の挿入体とからなり、前記突出部、外被および挿入
   体とＫより、前記乱流室から連続する冷気ダクトの形成
   されているガスタービン翼において、前記挿入体の側壁
   部には冷気ダクトに連通ずる空気孔が穿設され、前記冷
   気ダクト内には流量調整部が設けられているとともに、
   前記外被の側壁部表面に前記冷気ダクトと連通ずる層状
   冷却用空気孔が穿設されていることを特徴とするガスタ
   ービン翼。 ７、層状冷却用空気孔は、流量調整部の前方位置に穿設
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
   のガスタービン翼。