KR20000070801A - 가스 터빈 에어포일을 냉각하는 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

가스 터빈 에어포일을 냉각하는 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20000070801A
KR20000070801A KR1019997007063A KR19997007063A KR20000070801A KR 20000070801 A KR20000070801 A KR 20000070801A KR 1019997007063 A KR1019997007063 A KR 1019997007063A KR 19997007063 A KR19997007063 A KR 19997007063A KR 20000070801 A KR20000070801 A KR 20000070801A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
passages
airfoil
trailing edge
passage
radial direction
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.)
Withdrawn
Application number
KR1019997007063A
Other languages
English (en)
Inventor
케네디마크티.
Original Assignee
랭크 크리스토퍼 제이
지멘스 웨스팅하우스 파워 코포레이션
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 랭크 크리스토퍼 제이, 지멘스 웨스팅하우스 파워 코포레이션 filed Critical 랭크 크리스토퍼 제이
Publication of KR20000070801A publication Critical patent/KR20000070801A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2212Improvement of heat transfer by creating turbulence

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

본 발명은 가스 터빈에 있는 고정 베인과 같은 터보머신에서 사용되는 에어포일(2)에 관한 것이다. 에어포일(2)은 에어포일 공동(14)에서 에어포일 후미 엣지(6)로 뻗은 제 1 냉각 유체 통로(32)를 형성하는 복수의 길이 방향으로 뻗은 리브(34)를 후미 엣지(6) 구역에 가지고 있다. 제 1 냉각 유체 통로들은 테이퍼 가공되어 있어 이 통로들이 후미 엣지(6)를 향해 뻗음에 따라 이 통로의 높이와 폭이 줄어든다. 열전달을 증대시키기 위하여 각각의 통로(32)의 길이를 따라 난류휜(30)들이 이격되어 있다. 이 리브는 상호연결된 길이 방향 통로(32) 및 방사상 통로(36) 배열을 형성하기 위하여 리브의 길이를 따라 이격된 복수의 방사상으로 뻗은 통로(36)를 갖추고 있다. 에어포일(2)은 에어포일(2)의 길이 방향 통로(32) 및 방사상 통로(36)와 상응하는 길이 방향 및 방사상 핑거를 갖는 코어를 사용하는 주조 공정에 의해 형성된다.

Description

가스 터빈 에어포일을 냉각하는 장치 및 그 제조 방법{APPARATUS FOR COOLING A GAS TURBINE AIRFOIL AND METHOD OF MAKING SAME}
가스 터빈은 터빈 부분에 원주방향으로 배열된 복수의 고정 베인을 여러 열로 채용하고 있다. 이러한 베인들이 연소 부분에서 배출되는 고온 가스에 노출되기 때문에, 이러한 베인을 냉각시키는 것은 매우 중요하다. 통상적으로, 냉각은 베인 에어포일 내부에 형성된 하나 이상의 공동을 통하여 냉각 공기를 유동시킴으로써 성취된다.
한 방법에 의하면, 베인 에어포일의 냉각은 한 개 이상의 관형 삽입물을 각각의 에어포일 공동 내에 포함시켜 삽입물을 에워싸고 있는 통로들이 에어포일의 벽과 삽입물 사이에 형성되게 함으로써 성취된다. 삽입물은 삽입물 둘레 주위에 분포되어 이들 통로 주위로 냉각 공기를 분배시키는 다수의 구멍을 가지고 있다.
또 다른 방법에 의하면, 각각의 에어포일 공동은 방사상으로 뻗은 다수의 즉, 통상적으로 3개 또는 그 이상의 통로를 포함하여 굽은 배열을 형성한다. 베인의 외면에 공급되는 냉각 공기는 제 1 통로로 들어가 베인의 내면에 도달할 때까지 방사상 안쪽으로 유동한다. 냉각 공기의 제 1 부분은 내면을 통해 베인을 빠져나가서 인접한 로터 디스크들의 열 사이에 위치한 공동으로 들어간다. 공동내의 냉각 공기는 디스크 면을 냉각하는 작용을 한다. 냉각 공기의 제 2 부분은 방향을 역전하여 외면에 도달할 때까지 제 2 통로를 통하여 방사상 바깥쪽으로 유동을 하는데, 여기서 다시 방향을 바꾸어 방사상 안쪽으로 제 3 통로를 통하여 유동하며, 최종적으로 에어포일의 후미 엣지에 있는 길이 방향으로 뻗은 구멍들을 통하여 제 3 통로로부터 블래이드를 빠져나간다. 굽은 통로를 통과하는 냉각 공기의 효과를 증대시키기 위하여 여러 가지 방법이 시도되어 왔다. 이러한 방법 중 하나는 통로를 형성하고 있는 벽에서 뻗은 휜(fin)을 수반한다. 유동의 방향과 수직으로 뻗은 휜과 유동의 방향과 각을 이루는 휜 양자를 사용하는 방법이 시도되어 왔다.
베인 후미 엣지 부분의 냉각은 후미 엣지 부분의 얇은 두께와 더불어 후미 엣지에 공기가 도달하는 시간까지 냉각 공기가 종종 상당히 가열된다는 사실 때문에 특히 까다롭다. 통상적으로, 냉각 공기는 에어포일의 후미 엣지에 있는 길이방향으로 맞추어진 통로에 의해 베인의 내부 공동에서 고온 가스 유동 경로 내로 배출된다. 연전달의 효율을 높이기 위하여, 후미 엣지 통로에 핀 모양 휜들의 배열이 포함되었다. 폐 루프 냉각 시스템에서의 사용을 위하여 제안된 다른 방법에서는 냉각 공기가 내부 표면과 외부 표면 사이에서 뻗은 스팬형 방사상 구멍을 통하여 유도된다.
베인 에어포일의 후미 엣지 부위를 냉각하는 문제에 대한 가능성 있는 해결책 하나는, 에어포일에 공급되는 냉각 공기를 극도로 증가시켜, 이에 의해 통로를 통하여 유동하는 냉각 공기의 유량을 높이는 것이다. 하지만, 냉각 공기 유동에 있어서의 이러한 큰 증가는 바람직하지 않다. 이러한 냉각 공기가 결국 터빈 부분을 통과하는 고온 가스에 들어가지만, 연소 부분에서 냉각 공기가 가열을 받지 않기 때문에 냉각 공기로부터 적은 양의 유효한 일(work)이 얻어진다. 따라서, 고효율을 얻기 위해서는 냉각 공기의 사용을 최소로 하는 것이 매우 중요하다.
에어포일의 후미 엣지부를 냉각시키는 문제에 대한 또 하나의 가능성 있는 방법은, 후미 엣지 냉각 공기 통로에 보다 복잡한 기하학적 형상을 사용하는 것이다. 하지만, 이러한 복잡한 기하학적 형상은 통상적으로 주물인 베인 에어포일의 제작을 더욱 까다롭게 한다.
그러므로, 가스 터빈에 있는 에어포일을 통하여 유동하는 냉각 공기의 냉각 효율을 두드러지게 높이는 냉각 체계를 제공하고, 그리고 이러한 에어포일을 제작하는 방법을 제공하는 것은 바람직하다.
본 발명은 가스 터빈의 고정 베인에서 사용되는 것과 같이 에어포일에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 에어포일을 냉각하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 에어포일을 갖추고 있는 가스 터빈 베인의 입면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 II-II선을 따라 취한 단면도로서, 명료하게 하기 위해 선(II-II)이 또한 도 4에서 도시되어 있는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 III-III선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 IV-IV선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각 공기 통로들 중 하나를 통하여 길이 방향 단면의 일부분에 대한 사시도이다.
도 6은 도 1 내지 도 4에 도시된 에어포일을 만드는데 사용되는 주조 코어를 통하여 취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 변경 실시예를 도시하는 도 3의 유사도이다.
도 8은 도 7에 도시된 VIII-VIII선을 따라 취한 단면도이다.
따라서, 본 발명의 주 목적은 가스 터빈에 있는 에어포일을 통하여 유동하는 냉각 공기의 냉각 효율을 두드러지게 높이는 냉각 체계를 제공하고, 그리고 이러한 에어포일을 제작하는 방법을 제공하는데 있다.
간단히 말하면, 이러한 목적 뿐만 아니라 본 발명의 다른 목적은, (i) 선두 및 후미 엣지를 형성하는 제 1 및 제 2 측벽, (ii) 후미 엣지에 인접하는 에어포일의 구역에 있는 제 1 측벽과 제 2 측벽 사이에 뻗어 있는 복수의 리브로 구성되어 있고, 여기에서 각각의 상기 리브는 방사상 방향으로 떨어져 이격되어 복수의 제 1 냉각 유체 통로를 형성하고, 각각의 제 1 통로는 하나의 리브에 의해 분리되어 있고 각각의 리브는 복수의 제 2 통로를 안에 형성하고 있고, 각각의 제 2 통로는 인접한 두 개의 제 1 통로를 유동 연통상태로 위치 결정하고 있고, 리브가 상호연결된 제 1 및 제 2 냉각 유체 통로의 배열을 형성하고 있는 터보머신용 에어포일에서 성취된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 통로는 에어포일의 후미 엣지를 향하여 길이 방향으로 뻗음에 따라 높이와 폭에 있어서 테이퍼 가공 되어 있고, 길이를 따라 복수의 난류휜을 가지고 있다.
또한 본 발명은, (i) 적어도 일부분이 서로 수직인 제 1,제 2 방향으로 뻗은 상호 연결된 핑거들로 이루어진 격자 구조를 형성하는 코어를 형성하는 단계, (ii) 코어 주위에 용융 재료를 넣어 핑거들이 제 1 및 제 2 방향으로 뻗은 상호 연결된 통로의 배열을 형성하게 하는 단계를 포함하는 터보머신용 에어포일을 만드는 방법을 포함하고 있다.
도면을 참조하면, 가스 터빈의 터빈 부분에서 사용되는 것과 같은 고정 베인이 도 1에서 도시되어 있다. 종래와 같이 베인(1)은 내면(8)과 외면(10)을 끝에 형성하여 갖춘 에어포일(2)로 이루어져 있다. 도 2에 도시된 에어포일(2)의 측벽(18, 19)은 선두 엣지(4)와 후미 엣지(6) 각각을 형성하고 있다.
측벽(18,19)은 도 2에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 에어포일(2)의 중앙 부분에 공동(14)을 형성하고 있다. 삽입물(12)이 공동(14)에 배치되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적으로 가스 터빈의 압축기 부분에서 유출되는 냉각 공기(20)는 삽입물(12)에 있는 통로(15)를 통하여 유도된다. 통로(15)는 냉각 공기(20)의 제 1 부분을 베인(1)을 통하여 방사상으로 유도함으로써 이 공기가 내면(8)에 형성된 개구(16)를 통하여 빠져나가게 한다. 당해 분야에서 잘 공지되어 있는 기술을 사용하여, 삽입물(12)에 복수의 구멍(도시되지 않음)이 형성되어, 냉각 공기(20)의 제 2 부분(22)을 측벽(18,19)과 삽입물 사이에 형성된 통로를 통하여 분배하는 작용을 하여서 이에 의해, 선두 엣지에 인접한 측벽의 부분과 더불어 측벽의 중앙 부분을 냉각한다.
본 발명에 따라, 냉각 공기(22)는 공동(14)을 빠져나간 후에 후미 엣지(6)에 인접한 측벽(18,19)의 부분들 사이를 유동함으로써 에어포일(2)의 해당 부위을 냉각한다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 평행한 다수의 리브(34)들은 측벽들(18,19) 사이에 횡단 방향으로 뻗어 있고, 공동(14)에서 후미 엣지(6)까지 길이 방향으로 뻗어 있다(여기서 사용된 용어 "길이 방향"은 선두 엣지에서 후미 엣지까지의 에어포일 곡률을 전체적으로 따르는 방향을 언급한다. 용어 "횡단 방향"은 에어포일의 측벽과 전체적으로 수직인 방향을 언급한다.) 리브(34)는 측벽들(18,19)사이에서 평행하게 길이 방향으로 뻗은 통로(32)들의 배열을 형성하고 있어 공동(14)에서 후미 엣지(6)까지 뻗고 있으며 각각의 통로 입구(11)가 공동에서 위치되어 있고 출구(13)가 후미 엣지에 위치되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발명의 바람직한 실시예에서 각각의 통로(32)는 단면에 있어서 대략적으로 장방형이고 방사상 방향으로 높이(H)와 횡단 방향으로 폭(W)을 갖는다(여기서 사용된 용어 "방사상"은 길이 방향과 전체적으로 수직이고 가스 터빈에 에어포일이 설치될 때, 대체로 로터의 축선으로부터 바깥쪽으로 방사되는 방향을 말한다.) 하지만, 어떤 실시예에는 통로(32)가 전장에 걸쳐 원형의 단면을 가질 수도 있고 또는 초기에는 이 통로가 장방형이 될 수 있으나 후미 엣지 출구(13)에 도달함에 따라 원형으로 변형될 수도 있다.
통로(32)는 바람직하게 비교적 길고 가늘다. 본 발명의 일 실시예에서는 통로들의 길이가 4.5 cm(1.75 in)를 넘지만 대다수의 통로의 최대 높이와 폭이 0.25 cm(0.1 in)를 초과하지 않는다. 하기되는 바와 같이, 본 발명은 이렇게 길고 가는 냉각 공기 통로(32)를 제작하는 신규의 방법을 포함하고 있다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 중요한 태양에 따라, 통로(32)는 후미 엣지(6)를 향하여 길이 방향으로 뻗으면서 가로 방향으로 테이퍼 가공되어 있다. 따라서, 각각의 통로(32)의 폭(W)은 입구(11)에서 출구(13)로 뻗으면서 점진적으로 줄어든다. 본 발명의 일 실시예에서, 통로(32)의 폭(W)은 입구(11)에서부터 출구(13)까지 최소한 약 50% 감소된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 내,외면(8,10)에 바로 인접한 통로들을 제외한 각각의 통로(32)는 후미 엣지(6)을 향하여 길이 방향으로 뻗음에 따라 방사상 방향으로 또한 테이퍼 가공되어 있어 이의 높이(H)가 입구(11)에서 출구(13)까지 뻗으면서 점진적으로 줄어든다. 본 발명의 어떤 실시예에서, 이러한 통로(32)의 높이(H)가 적어도 약 10% 감소되고 입구(11)에서 출구(13)까지 30% 또는 그 이상 감소할 수도 있다.
본 발명의 다른 하나의 중요한 태양에 따라, 통로(32)의 길이를 따라 다수의 난류휜(30)들이 이격된다. 도 4 및 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 난류휜(30)은 C 자 형상이며 통로 측벽들 중 하나로부터 통로(32) 내로 돌출한다. 도 2 및 도 5에서 도시된 바와 같이, 난류휜(30)들이 어긋나게 배치되어 있어, 냉각 공기(22)가 통로(32)의 길이를 따라 유동함에 따라 공기가 만나게 되는 각각의 연속적인 난류휜이 이전의 난류휜으로부터 반대 쪽 측벽상에 형성되어 있게 된다. 본 발명의 일 실시예에서, 난류휜(30)들은 통로(32) 내로 약 0.025 cm(0.01 in) 돌출하고 있고 길이 방향으로 약 0.25 cm(0.10 in) 떨어져 이격되어 있다.
본 발명의 다른 하나의 중요한 태양에 따라, 방사상으로 뻗은 다수의 통로(36)는 하기될 바와 같이, 각각의 리브(34)의 길이를 따라 이격되어 있어 에어포일(2)의 제작을 용이하게 한다. 바람직하게, 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 방사상 통로(36)는 리브(34)를 따라 배치되어 있어 인접한 리브에 있는 방사상 통로들에 대하여 어긋나 있다. 따라서, 인접한 리브(34)에 있는 방사상 통로(36)는 방사상으로 맞추어지지 않을 것이다.
도 3에서 또한 가장 잘 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 그리고 방사상으로 뻗은 통로(32,36) 각각은 서로 수직 방향으로 뻗은 상호 연결된 통로의 배열을 형성한다.
작동에 있어서, 공동(14)으로부터의 냉각 공기(22)는 각각의 통로(32)의 입구(11)에 분배된다. 그 후, 냉각 공기(22)는 출구(13)를 향하여 각각의 통로(32)의 길이를 따라 유동한다. 난류휜(30)은 냉각 공기(22)와 통로(32)의 벽 간의 열전달을 증대시키는 난류 유동을 일으킨다. 통로(32)를 테이퍼 가공 하는 것은 유동의 가속을 보장하므로 양호한 열전달을 또한 보장한다. 따라서, 냉각 공기(22)는 후미 엣지(6)에 인접한 에어포일(2)의 부분을 효과적으로 냉각할 수 있어서, 이에 의해 사용되는 냉각 공기의 양이 최소로 유지되게 하여 가스 터빈의 성능을 최대로 한다. 통로(32)를 통해 유동을 한 후, 냉각 공기(24)의 기류는 후미 엣지(6)에서 형성된 통로 출구(13)를 통하여 베인(1)에서 배출된다.
리브에 있는 방사상 통로(36)는 냉각 공기(22)가 인접한 통로(32)들 사이에서 통하도록 한다. 하지만, 어떠한 설계에서 이러한 유동 연통상태가 바람직하지 않을 수도 있으므로, 하기된 바와 같이, 통로(36)의 직경은 주조 시 충분한 코어의 강도를 제공하여 이러한 유동 연통상태를 최소화 하는데 필요한 만큼 최소의 크기로 되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 에어포일(2)은 주조 방법으로 만들어진다. 당해 분야에서 잘 공지된 바와 같이, 이러한 주조 방법은 측벽(18,19)의 전체 형상을 갖는 다이나 몰드를 형성하는 것에 의해 수행될 수 있다. 도 6에 일부 도시된 코어(39)가 궁극적으로 에어포일의 후미 엣지 부분을 형성할 다이 부분 내에 삽입된다. 그 후, 통상적으로 금속성인 용융 재료가 다이 내로 그리고 코어(39)의 주위로 넣어져 에어포일 기하형상을 형성한다.
코어(39)는 바람직하게 세라믹 재료로부터 형성된다. 코어(39)는 후미 엣지(6)에 인접한 구역에서 에어포일(2)의 내부 구조의 역이다. 따라서, 코어(39)에는 길이 방향 통로(32)의 크기, 모양, 위치를 갖는 길이 방향 핑거(40)들이 형성된다. 또한, 방사상 통로(36)의 크기, 모양, 위치를 갖는 방사상 핑거(44)들이 형성된다. 유사하게, 코어(39) 내에는 리브(34)와 난류휜(30)의 크기, 모양, 위치를 갖는 통로(42)가 형성된다. 따라서, 코어(39)는 길이 방향으로 그리고 방사상으로 뻗은 상호 연결된 통로(32,36) 각각의 배열에 상응하는 길이 방향으로 그리고 방사상으로 뻗은 상호 연결된 핑거(40,44)들 각각의 격자 구조 일 체계를 형성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 내면(8)과 외면(10)에 바로 인접하는 길이 방향 통로(32)는 입구(11)에서 다른 통로들보다 더 넓고 상기된 바와 같이, 이들의 높이에 대해서는 태이퍼 가공되지 않는다. 결과적으로, 코어(39)의 맨 윗쪽 그리고 맨 안쪽에 있는 길이 방향 핑거(40)들은 중간에 있는 길이 방향 핑거들보다 두껍다. 이것은 코어(39)에 추가적인 강도와 경도를 준다.
본 발명의 중요한 태양에 따라, 방사상 통로(36)를 형성하고 있으며, 본 목적에 더욱 중요하게, 길이 방향으로 뻗은 핑거(40)를 상호 연결해주는 방사상으로 뻗은 핑거(44)의 존재는 코어(39)에 충분한 경도와 강도를 제공하여 길고 가늘며 기하학적으로 복잡한 통로(32)의 주조를 허용한다. 결과적으로, 특정한 설계에 따라, 방사상 핑거(44)의 크기는 코어(39)에 대한 최소 강도 조건을 근거로 하여 최소화 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 방사상 핑거(44)는 약 0.1 cm(0.05 in)의 직경을 갖는다.
도 7 및 도 8은 도 8에 도시된 바와 같이, 난류휜(30)이 길이 방향 통로(32)의 상부 및 하부 벽에서 돌출하고 있으며 도 7에 도시된 바와 같은 방식으로 엇갈려 있는 본 발명의 변경 실시예를 도시하고 있다.
본 발명이 가스 터빈의 고정 베인의 에어포일에 있는 냉각 공기 통로를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 스팀 터빈과 같은 다른 종류의 터보머신에 사용되거나 또는 냉각 이외의 목적으로서 작용하는 내부 통로를 갖는 에어포일 뿐만 아니라 회전 블레이드에 사용되는 것과 같은 다른 종류의 에어포일에 또한 적용 가능하다. 결과적으로, 본 발명은 본 발명의 기본적인 속성 또는 정신에서 벗어나지 않으면서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있고, 이에 따라, 본 발명의 범주를 보여주고 있는 상기 상세한 설명이 아닌, 첨부된 청구범위 참조가 만들어져야 한다.

Claims (20)

  1. 터보머신에 사용되는 에어포일에 있어서,
    a) 선두 및 후미 엣지를 형성하고 있는 제 1 및 제 2 측벽;
    b) 상기 후미 엣지에 인접하는 상기 에어포일의 구역에서 상기 제 1 측벽과 제 2 측벽 사이에 뻗어 있는 복수의 리브로 구성되어 있고,
    여기에서 각각의 상기 리브는 방사상 방향으로 이격되어 복수의 제 1 냉각 유체 통로를 형성하고, 각각의 상기 제 1 통로는 하나의 상기 리브에 의해 분리되어 있고 각각의 상기 리브는 복수의 제 2 통로를 안에 형성하여 가지고 있고, 각각의 상기 제 2 통로는 인접한 두 개의 제 1 통로를 유동 연통상태로 위치 결정시키고 있고, 이에 의해 상기 리브는 상호 연결된 제 1 및 제 2 냉각 유체 통로의 배열을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측벽들 사이에 형성된 냉각 유체의 유동을 유도하는 공동을 더 포함하고 있으며, 여기에서 각각의 상기 제 1 통로는 상기 공동에서 상기 후미 엣지로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 통로들 내로 돌출하고 있는 복수의 휜을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 통로들이 테이퍼 가공되어 있어, 상기 제 1 통로가 뻗어 있는 방향으로 각각이 수직인 서로 직교하는 두 개의 방향으로 상기 통로의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 통로가 방사상 방향으로의 높이와 그리고 방사상 방향과 수직 방향으로의 폭을 가지며, 상기 통로들에 대한 상기 테이퍼 가공이 상기 통로들의 상기 높이와 상기 폭 양자에 있어서의 감소를 초래하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 통로들이 인접한 리브들 사이에 엇갈려 있고, 이에 의해 상기 제 2 통로들이 인접한 리브들에 대하여 방사상으로 맞추어지지 않은 것을 특징으로 하는 에어포일.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 냉각 유체 통로의 상기 배열의 형상을 갖는 형상으로서 형성하도록 상호 연결된 부재들로 이루어진 코어의 주위에 금속성 용융 재료를 주조함으로써 상기 에어포일이 만들어지는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  8. 터보머신에 사용되는 에어포일에 있어서,
    a) 선두 및 후미 엣지를 형성하고 있는 제 1 및 제 2 측벽;
    b) 상기 측벽들 사이에 형성되어 방사상 방향으로 뻗어 있는 제 1 유체 냉각 통로;
    c) 상기 측벽들 사이에 형성되어 상기 후미 엣지를 향하여 뻗어 있고, 각각이 상기 후미 엣지를 향하여 뻗음에 따라 테이퍼 가공되어 단면 면적을 감소시키고 상기 제 1 통로와 유동 연통상태로 되어 있어서 상기 제 1 통로에 의해 냉각 유체의 유동을 공급 받는 복수의 제 2 냉각 유체 통로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각각의 상기 제 2 통로는 방사상 방향과 수직 방향으로 폭을 가지며, 상기 제 2 통로에 대한 상기 테이퍼 가공은 상기 통로들이 상기 후미 엣지를 향하여 뻗음에 따라 상기 통로의 상기 폭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  10. 제 8 항에 있어서,
    각각의 상기 제 2 통로는 방사상 방향으로 높이를 가지며, 상기 제 2 통로의 테이퍼 가공은 상기 통로들이 상기 후미 엣지를 향하여 뻗음에 따라 상기 통로의 높이를 감소시키는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  11. 제 8 항에 있어서,
    각각의 상기 제 2 통로는 방사상 방향으로의 높이와 그리고 방사상 방향과 수직 방향으로의 폭을 가지며, 상기 제 2 통로에 대한 상기 테이퍼 가공은 상기 통로들이 상기 후미 엣지를 향하여 뻗음에 따라 상기 제 2 통로의 상기 높이와 상기 폭 양자를 감소시키는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  12. 제 8 항에 있어서,
    각각의 상기 제 2 통로는 상기 후미 엣지를 향하여 뻗어 있는 길이를 갖고, 각각의 상기 제 2 통로의 상기 길이를 따라 복수의 휜이 이격되어 있고, 각각의 상기 휜이 이들 각각의 통로 내로 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  13. 제 12 항에 있어서,
    각각의 상기 휜이 방사상 방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  14. 제 12 항에 있어서,
    각각의 상기 휜이 C 자 형상인 것을 특징으로 하는 에어포일.
  15. 제 12 항에 있어서,
    각각의 상기 제 2 통로는 마주하여 있는 제 1 및 제 2의 벽을 가지며, 상기 휜의 제 1 부분은 상기 제 1 벽으로부터 돌출하고 상기 휜의 제 2 부분은 제 2 벽으로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 휜이 엇갈려 있어, 각각의 연속되는 휜이 상기 제 1 및 제 2 벽들 중 하나로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  17. 제 8 항에 있어서,
    각각의 상기 제 2 통로는 하나의 상기 리브에 의해 분리되어 있고, 각각의 상기 리브는 복수의 개구를 안에 형성하여 가지고 있는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 리브에 있는 각각의 상기 개구가 상기 리브에 의해 분리된 상기 제 2 통로들을 유동 연통상태로 위치 결정시키는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 에어포일이 주조 공정으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에어포일.
  20. 터보머신에 사용되는 에어포일을 만드는 방법에 있어서,
    a) 적어도 일부분이 서로 수직인 제 1 및 제 2 방향으로 뻗은 상호 연결된 핑거들로 이루어진 격자 구조를 형성하는 코어를 형성하는 단계; 그리고
    b) 코어 주위에 용융 재료를 넣어, 상기 핑거들이 상기 제 1 및 제 2 방향으로 뻗어 상호 연결된 통로의 배열을 형성하게 하는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
KR1019997007063A 1997-02-10 1998-02-02 가스 터빈 에어포일을 냉각하는 장치 및 그 제조 방법 Withdrawn KR20000070801A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8/803,299 1997-02-10
US08/803,299 US5752801A (en) 1997-02-20 1997-02-20 Apparatus for cooling a gas turbine airfoil and method of making same
PCT/US1998/001934 WO1998035137A1 (en) 1997-02-10 1998-02-02 Apparatus for cooling a gas turbine airfoil and method of making same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20000070801A true KR20000070801A (ko) 2000-11-25

Family

ID=25186168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019997007063A Withdrawn KR20000070801A (ko) 1997-02-10 1998-02-02 가스 터빈 에어포일을 냉각하는 장치 및 그 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5752801A (ko)
EP (1) EP1068428B1 (ko)
JP (1) JP3053174B2 (ko)
KR (1) KR20000070801A (ko)
DE (1) DE69823236T2 (ko)
WO (1) WO1998035137A1 (ko)

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPP518498A0 (en) * 1998-08-10 1998-09-03 Aristocrat Leisure Industries Pty Ltd Gaming machine with transparent sprites
DE19846332A1 (de) * 1998-10-08 2000-04-13 Asea Brown Boveri Kühlkanal eines thermisch hochbelasteten Bauteils
US6174134B1 (en) * 1999-03-05 2001-01-16 General Electric Company Multiple impingement airfoil cooling
EP1173657B1 (de) 1999-03-09 2003-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel und verfahren zur herstellung einer turbinenschaufel
US6190120B1 (en) * 1999-05-14 2001-02-20 General Electric Co. Partially turbulated trailing edge cooling passages for gas turbine nozzles
US6234753B1 (en) * 1999-05-24 2001-05-22 General Electric Company Turbine airfoil with internal cooling
US6254347B1 (en) * 1999-11-03 2001-07-03 General Electric Company Striated cooling hole
DE10001109B4 (de) * 2000-01-13 2012-01-19 Alstom Technology Ltd. Gekühlte Schaufel für eine Gasturbine
EP1180578A1 (de) * 2000-08-16 2002-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung von Turbinenschaufeln
US6607356B2 (en) * 2002-01-11 2003-08-19 General Electric Company Crossover cooled airfoil trailing edge
GB2391046B (en) * 2002-07-18 2007-02-14 Rolls Royce Plc Aerofoil
US20040115059A1 (en) * 2002-12-12 2004-06-17 Kehl Richard Eugene Cored steam turbine bucket
DE10346366A1 (de) * 2003-09-29 2005-04-28 Rolls Royce Deutschland Turbinenschaufel für ein Flugzeugtriebwerk und Gießform zu deren Herstellung
US6997679B2 (en) * 2003-12-12 2006-02-14 General Electric Company Airfoil cooling holes
US7232290B2 (en) * 2004-06-17 2007-06-19 United Technologies Corporation Drillable super blades
US7438527B2 (en) * 2005-04-22 2008-10-21 United Technologies Corporation Airfoil trailing edge cooling
JP4931157B2 (ja) * 2006-02-14 2012-05-16 株式会社Ihi 冷却構造
US7753650B1 (en) 2006-12-20 2010-07-13 Florida Turbine Technologies, Inc. Thin turbine rotor blade with sinusoidal flow cooling channels
GB0700499D0 (en) * 2007-01-11 2007-02-21 Rolls Royce Plc Aerofoil configuration
JP5474279B2 (ja) * 2007-03-06 2014-04-16 株式会社Ihi 冷却タービン翼
US7967567B2 (en) * 2007-03-27 2011-06-28 Siemens Energy, Inc. Multi-pass cooling for turbine airfoils
US7785070B2 (en) * 2007-03-27 2010-08-31 Siemens Energy, Inc. Wavy flow cooling concept for turbine airfoils
US7722327B1 (en) * 2007-04-03 2010-05-25 Florida Turbine Technologies, Inc. Multiple vortex cooling circuit for a thin airfoil
US8070441B1 (en) 2007-07-20 2011-12-06 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine airfoil with trailing edge cooling channels
US8096770B2 (en) * 2008-09-25 2012-01-17 Siemens Energy, Inc. Trailing edge cooling for turbine blade airfoil
US8182203B2 (en) * 2009-03-26 2012-05-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine blade and gas turbine
JP2011085084A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Ihi Corp タービン翼
JP5709879B2 (ja) * 2009-10-20 2015-04-30 シーメンス エナジー インコーポレイテッド ガスタービンエンジン
US8894363B2 (en) 2011-02-09 2014-11-25 Siemens Energy, Inc. Cooling module design and method for cooling components of a gas turbine system
US8342802B1 (en) * 2010-04-23 2013-01-01 Florida Turbine Technologies, Inc. Thin turbine blade with near wall cooling
EP2426317A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-07 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel für eine Gasturbine
US8961133B2 (en) 2010-12-28 2015-02-24 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Gas turbine engine and cooled airfoil
US8764394B2 (en) * 2011-01-06 2014-07-01 Siemens Energy, Inc. Component cooling channel
US8882448B2 (en) * 2011-09-09 2014-11-11 Siemens Aktiengesellshaft Cooling system in a turbine airfoil assembly including zigzag cooling passages interconnected with radial passageways
US8840363B2 (en) * 2011-09-09 2014-09-23 Siemens Energy, Inc. Trailing edge cooling system in a turbine airfoil assembly
EP2584145A1 (en) 2011-10-20 2013-04-24 Siemens Aktiengesellschaft A cooled turbine guide vane or blade for a turbomachine
CN103946483A (zh) * 2011-11-25 2014-07-23 西门子公司 具有冷却通路的翼
US9470095B2 (en) 2012-04-24 2016-10-18 United Technologies Corporation Airfoil having internal lattice network
JP2014005812A (ja) * 2012-06-27 2014-01-16 Hitachi Ltd ガスタービン翼
US8951004B2 (en) 2012-10-23 2015-02-10 Siemens Aktiengesellschaft Cooling arrangement for a gas turbine component
US8936067B2 (en) 2012-10-23 2015-01-20 Siemens Aktiengesellschaft Casting core for a cooling arrangement for a gas turbine component
US9995150B2 (en) 2012-10-23 2018-06-12 Siemens Aktiengesellschaft Cooling configuration for a gas turbine engine airfoil
US10156359B2 (en) 2012-12-28 2018-12-18 United Technologies Corporation Gas turbine engine component having vascular engineered lattice structure
US10018052B2 (en) 2012-12-28 2018-07-10 United Technologies Corporation Gas turbine engine component having engineered vascular structure
JP6120995B2 (ja) * 2013-02-06 2017-04-26 シーメンス エナジー インコーポレイテッド 砂時計型断面を備えた冷却チャネルを有する構成要素および対応するタービンエアフォイル構成要素
US8985949B2 (en) 2013-04-29 2015-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Cooling system including wavy cooling chamber in a trailing edge portion of an airfoil assembly
WO2015023338A2 (en) 2013-05-24 2015-02-19 United Technologies Corporation Gas turbine engine component having trip strips
JP5545401B2 (ja) * 2013-08-05 2014-07-09 株式会社Ihi タービン翼
KR102138327B1 (ko) 2013-11-15 2020-07-27 한화에어로스페이스 주식회사 터빈
US9657733B2 (en) * 2013-12-16 2017-05-23 Wabco Compressor Manufacturing Co. Compressor for a vehicle air supply system
US20150184518A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 Ching-Pang Lee Turbine airfoil cooling system with nonlinear trailing edge exit slots
EP2907974B1 (en) 2014-02-12 2020-10-07 United Technologies Corporation Component and corresponding gas turbine engine
US10094287B2 (en) 2015-02-10 2018-10-09 United Technologies Corporation Gas turbine engine component with vascular cooling scheme
US10077664B2 (en) 2015-12-07 2018-09-18 United Technologies Corporation Gas turbine engine component having engineered vascular structure
US10221694B2 (en) 2016-02-17 2019-03-05 United Technologies Corporation Gas turbine engine component having vascular engineered lattice structure
US10309254B2 (en) * 2016-02-26 2019-06-04 General Electric Company Nozzle segment for a gas turbine engine with ribs defining radially spaced internal cooling channels
CN108779678B (zh) * 2016-03-22 2021-05-28 西门子股份公司 具有后缘框架特征的涡轮翼型件
FR3049644B1 (fr) * 2016-04-01 2018-04-13 Safran Aircraft Engines Aube directrice de sortie pour turbomachine d'aeronef, presentant une fonction amelioree de refroidissement de lubrifiant a l'aide d'une matrice de conduction thermique logee dans un passage interieur de l'aube
US10738700B2 (en) 2016-11-16 2020-08-11 General Electric Company Turbine assembly
EP3645838B1 (en) * 2017-06-30 2022-06-01 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbine airfoil with trailing edge features and casting core
US10774653B2 (en) 2018-12-11 2020-09-15 Raytheon Technologies Corporation Composite gas turbine engine component with lattice structure
CN112177682B (zh) * 2020-09-29 2021-08-10 大连理工大学 一种采用波浪式隔肋的涡轮叶片尾缘劈缝冷却结构
FR3124822B1 (fr) * 2021-07-02 2023-06-02 Safran Aube de turbomachine equipee d’un circuit de refroidissement et procede de fabrication a cire perdue d’une telle aube

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE755567A (fr) * 1969-12-01 1971-02-15 Gen Electric Structure d'aube fixe, pour moteur a turbines a gaz et arrangement de reglage de temperature associe
US3834831A (en) * 1973-01-23 1974-09-10 Westinghouse Electric Corp Blade shank cooling arrangement
US4073599A (en) * 1976-08-26 1978-02-14 Westinghouse Electric Corporation Hollow turbine blade tip closure
US4292008A (en) * 1977-09-09 1981-09-29 International Harvester Company Gas turbine cooling systems
FR2468727A1 (fr) * 1979-10-26 1981-05-08 Snecma Perfectionnement aux aubes de turbine refroidies
GB2163218B (en) * 1981-07-07 1986-07-16 Rolls Royce Cooled vane or blade for a gas turbine engine
US4474532A (en) * 1981-12-28 1984-10-02 United Technologies Corporation Coolable airfoil for a rotary machine
US4962640A (en) * 1989-02-06 1990-10-16 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for cooling a gas turbine vane
US4930980A (en) * 1989-02-15 1990-06-05 Westinghouse Electric Corp. Cooled turbine vane
US5117626A (en) * 1990-09-04 1992-06-02 Westinghouse Electric Corp. Apparatus for cooling rotating blades in a gas turbine
US5145315A (en) * 1991-09-27 1992-09-08 Westinghouse Electric Corp. Gas turbine vane cooling air insert
US5288207A (en) * 1992-11-24 1994-02-22 United Technologies Corporation Internally cooled turbine airfoil
US5337805A (en) * 1992-11-24 1994-08-16 United Technologies Corporation Airfoil core trailing edge region
US5387085A (en) 1994-01-07 1995-02-07 General Electric Company Turbine blade composite cooling circuit
US5472316A (en) * 1994-09-19 1995-12-05 General Electric Company Enhanced cooling apparatus for gas turbine engine airfoils
US5599166A (en) * 1994-11-01 1997-02-04 United Technologies Corporation Core for fabrication of gas turbine engine airfoils
US5511946A (en) 1994-12-08 1996-04-30 General Electric Company Cooled airfoil tip corner
US5601399A (en) * 1996-05-08 1997-02-11 Alliedsignal Inc. Internally cooled gas turbine vane

Also Published As

Publication number Publication date
DE69823236T2 (de) 2005-04-28
EP1068428B1 (en) 2004-04-14
JP3053174B2 (ja) 2000-06-19
WO1998035137A1 (en) 1998-08-13
DE69823236D1 (de) 2004-05-19
US5752801A (en) 1998-05-19
EP1068428A1 (en) 2001-01-17
JPH10311203A (ja) 1998-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20000070801A (ko) 가스 터빈 에어포일을 냉각하는 장치 및 그 제조 방법
US5975850A (en) Turbulated cooling passages for turbine blades
JP5709879B2 (ja) ガスタービンエンジン
CN101550843B (zh) 燃气轮机翼型
US8231329B2 (en) Turbine blade cooling with a hollow airfoil configured to minimize a distance between a pin array section and the trailing edge of the air foil
CA2415542C (en) Crossover cooled airfoil trailing edge
KR100534813B1 (ko) 터빈 베인 세그먼트 및 스테이터 베인 세그먼트
CN1987055B (zh) 平衡冷却的涡轮机喷嘴
US20190186278A1 (en) Chevron trip strip
EP1052372B1 (en) Trailing edge cooling passages for gas turbine nozzles with turbulators
JPH021963B2 (ko)
JP2005147130A (ja) メッシュ及び渦流式冷却を備えた高温ガス通路構成部品
JP2004308658A (ja) エーロフォイルの冷却方法とその装置
US7967568B2 (en) Gas turbine component with reduced cooling air requirement
KR20030030849A (ko) 증대된 열 전달을 갖는 터빈 에어포일
JP2006077767A (ja) オフセットされたコリオリタービュレータブレード
US7311498B2 (en) Microcircuit cooling for blades
CN102089498A (zh) 用于燃气涡轮机的涡轮机叶片和用于制造这样的涡轮机叶片的型芯
US5813827A (en) Apparatus for cooling a gas turbine airfoil
US20050265836A1 (en) Cooled rotor blade and method for cooling a rotor blade
EP0927814A1 (en) Tip shroud for cooled blade of gas turbine
US20050265842A1 (en) Cooled rotor blade
CN110809665A (zh) 具有后缘特征部的涡轮翼型件和铸芯
JPH11193701A (ja) タービン翼
KR102376052B1 (ko) 터빈 조립체용 냉각 조립체

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 19990805

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid