JP2733280B2 - 空冷タービンブレードの製造方法 - Google Patents
空冷タービンブレードの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空冷タービンブレードの製造方法に関し、
特にフィルム冷却のための冷却空気用スロットの製造方
法に関する。
特にフィルム冷却のための冷却空気用スロットの製造方
法に関する。
［従来の技術］ ガスタービンでは、タービンの入口温度を高くするほ
ど、圧縮機圧力比が高くでき、これに伴ってガスタービ
ンエンジンの熱効率を向上する。そこで、高温ガスに耐
え得る耐熱特性に優れたタービンブレードの発達、改良
に加え、タービンブレードの内部に冷却空気を導入して
冷やすようにした空冷タービンブレード技術が広く用い
られるようになった。
ど、圧縮機圧力比が高くでき、これに伴ってガスタービ
ンエンジンの熱効率を向上する。そこで、高温ガスに耐
え得る耐熱特性に優れたタービンブレードの発達、改良
に加え、タービンブレードの内部に冷却空気を導入して
冷やすようにした空冷タービンブレード技術が広く用い
られるようになった。
このような空冷タービンブレードは、その内部空間や
ブレード表面に形成した複数の小さな空気吹出通路を通
過する冷却空気を導入することにより、翼表面を冷却す
るものである。これらの空気通路から吹き出される冷却
空気は、ガスタービンエンジンの主流路が流れる高温高
圧ガスと翼表面との間に存在する冷却空気の保護薄膜を
形成するが、冷却効率を考慮すると、空気通路の下流に
向かって出来るだけ長い距離に渡って翼表面を覆うこと
が望ましい。フィルム冷却に使用する冷却空気流量を多
くし過ぎると、主流路を流れる高温ガス流に対するブレ
ードの保護は確実に為されるが、高温ガスの温度低下を
来し、エンジン効率を却って低下してしまうことにな
る。そこで、冷却空気流量は、出来る限り少なくして効
率的に冷却することが望まれる。このために、タービン
ブレードの設計者は、制限された空気流量で最大限の冷
却効率を得るように努力している。
ブレード表面に形成した複数の小さな空気吹出通路を通
過する冷却空気を導入することにより、翼表面を冷却す
るものである。これらの空気通路から吹き出される冷却
空気は、ガスタービンエンジンの主流路が流れる高温高
圧ガスと翼表面との間に存在する冷却空気の保護薄膜を
形成するが、冷却効率を考慮すると、空気通路の下流に
向かって出来るだけ長い距離に渡って翼表面を覆うこと
が望ましい。フィルム冷却に使用する冷却空気流量を多
くし過ぎると、主流路を流れる高温ガス流に対するブレ
ードの保護は確実に為されるが、高温ガスの温度低下を
来し、エンジン効率を却って低下してしまうことにな
る。そこで、冷却空気流量は、出来る限り少なくして効
率的に冷却することが望まれる。このために、タービン
ブレードの設計者は、制限された空気流量で最大限の冷
却効率を得るように努力している。
この冷却空気の適切な流量及び流速は、通常、各空気
通路の小さい入口空気流調整孔によって調整されるが、
実際、冷却空気流は小孔の寸法により決定される。この
空気流調整小孔の配置による冷却空気流の調整により、
様々な翼型ブレードの各冷却スロットに対する適切な空
気流配分が為される。
通路の小さい入口空気流調整孔によって調整されるが、
実際、冷却空気流は小孔の寸法により決定される。この
空気流調整小孔の配置による冷却空気流の調整により、
様々な翼型ブレードの各冷却スロットに対する適切な空
気流配分が為される。
冷却効率に関しては、流路を流れる冷却空気流が翼表
面と為す角度や冷却空気流の高温ガス流に対する方向も
重要な要素となる。一般に、冷却空気が翼表面により近
接して流れるに従って冷却効率がよりよくなることが知
られている。
面と為す角度や冷却空気流の高温ガス流に対する方向も
重要な要素となる。一般に、冷却空気が翼表面により近
接して流れるに従って冷却効率がよりよくなることが知
られている。
米国特許第4,672,727号においては、翼型ブレードに
対して略垂直に形成され、且つ各小孔が拡散式スロット
である複数の空気流量調整小孔が開示されている。この
拡散式スロットは、翼表面に対してなす角度が30°以下
であり、連続的な吹き出し領域を形成するために、各々
近接して形成されている。
対して略垂直に形成され、且つ各小孔が拡散式スロット
である複数の空気流量調整小孔が開示されている。この
拡散式スロットは、翼表面に対してなす角度が30°以下
であり、連続的な吹き出し領域を形成するために、各々
近接して形成されている。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、冷却効率を考慮した場合、翼表面に対
するスロットのなす角度は、比較的小さな角度が望まれ
るが、この角度はスロットの機械加工性やその配置の困
難性から制限される。
するスロットのなす角度は、比較的小さな角度が望まれ
るが、この角度はスロットの機械加工性やその配置の困
難性から制限される。
そこで、本発明の空冷タービンブレードの製造方法に
おいては、翼型ブレードの長手方向に翼表面に対して垂
直に正確に配列すると共に、翼表面に対してなす角度が
比較的小さなスロットを有した空冷タービンブレードの
製造方法を提供することを目的とする。
おいては、翼型ブレードの長手方向に翼表面に対して垂
直に正確に配列すると共に、翼表面に対してなす角度が
比較的小さなスロットを有した空冷タービンブレードの
製造方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の空冷タービンブ
レードの製造方法の第一の構成においては、長手方向に
延びる翼型空冷タービンブレードの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外
側面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程
と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と、翼外側面に対して
20°以下の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって
形成した第二溝表面と、から成る長手方向に傾斜して延
びた複数のＶ溝を翼外側面に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面にお
いて翼外方に向かって延びた複数の凹部を形成する工程
と、 第二溝表面と略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差
する深さまで延び、かつ、第一溝表面の幅よりも狭いス
ロットをそれぞれ形成する工程と、から構成した空冷タ
ービンブレードの製造方法を提供するものである。さら
に、本発明の第一の構成では、第二溝表面とブレード翼
外側面の交差する縁部を丸く形成する工程を有していて
も良い。また、本発明の第一の構成では、第二溝表面と
ブレード翼外側面との交差する縁部を25mils（0.635m
m）以上の半径で丸く形成する工程を有することもでき
る。
レードの製造方法の第一の構成においては、長手方向に
延びる翼型空冷タービンブレードの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外
側面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程
と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と、翼外側面に対して
20°以下の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって
形成した第二溝表面と、から成る長手方向に傾斜して延
びた複数のＶ溝を翼外側面に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面にお
いて翼外方に向かって延びた複数の凹部を形成する工程
と、 第二溝表面と略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差
する深さまで延び、かつ、第一溝表面の幅よりも狭いス
ロットをそれぞれ形成する工程と、から構成した空冷タ
ービンブレードの製造方法を提供するものである。さら
に、本発明の第一の構成では、第二溝表面とブレード翼
外側面の交差する縁部を丸く形成する工程を有していて
も良い。また、本発明の第一の構成では、第二溝表面と
ブレード翼外側面との交差する縁部を25mils（0.635m
m）以上の半径で丸く形成する工程を有することもでき
る。
さらに、本発明の第一の構成では、Ｖ溝を翼外側面に
形成する工程が、半完成品の鋳造時に溝が形成される工
程を有していても良い。また、本発明の第一の構成で
は、ブレードの外方に延びる複数の凹部を形成する工程
は、半完成品の鋳造時に凹部が鋳造されていても良い。
さらに、本発明の第一の構成では、スロットを形成する
工程は、ブレード材料のランドで隔離された複数のセグ
メントに、長手方向にスロットを機械加工する工程から
成ることを特徴とすることもできる。また、本発明の第
一の構成では、スロットを形成する工程は、第一溝表面
の深さ方向において、翼外側面に対して3mils（76.2μ
ｍ）以内で、残されたブレード材料の肉厚が、3mils（7
6.2μｍ）以下となるようにしてスロットを機械加工す
る工程を有していても良い。また、本発明の第一の構成
では、各溝位置において、鋳造時に翼外側面上流から下
流側に向かう延長線上から下流側の翼外側面が内側に段
差（オフセット）がつくようにブレードの半完成品を形
成する工程を有していても良い。さらに、本発明の構成
では、この段差が、２〜10mols（50.8μｍ〜254μｍ）
となるように半完成品を形成する工程を有していても良
い。また、また、本発明の第一の構成では、スロット形
成工程は、スロットの機械加工工程でなされていてもよ
い。
形成する工程が、半完成品の鋳造時に溝が形成される工
程を有していても良い。また、本発明の第一の構成で
は、ブレードの外方に延びる複数の凹部を形成する工程
は、半完成品の鋳造時に凹部が鋳造されていても良い。
さらに、本発明の第一の構成では、スロットを形成する
工程は、ブレード材料のランドで隔離された複数のセグ
メントに、長手方向にスロットを機械加工する工程から
成ることを特徴とすることもできる。また、本発明の第
一の構成では、スロットを形成する工程は、第一溝表面
の深さ方向において、翼外側面に対して3mils（76.2μ
ｍ）以内で、残されたブレード材料の肉厚が、3mils（7
6.2μｍ）以下となるようにしてスロットを機械加工す
る工程を有していても良い。また、本発明の第一の構成
では、各溝位置において、鋳造時に翼外側面上流から下
流側に向かう延長線上から下流側の翼外側面が内側に段
差（オフセット）がつくようにブレードの半完成品を形
成する工程を有していても良い。さらに、本発明の構成
では、この段差が、２〜10mols（50.8μｍ〜254μｍ）
となるように半完成品を形成する工程を有していても良
い。また、また、本発明の第一の構成では、スロット形
成工程は、スロットの機械加工工程でなされていてもよ
い。
また、本発明の第二の構成では、長手方向に延びる翼
型空冷タービンブレードの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外
側面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程
と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と翼外側面に対して20
°以下の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって形
成した第二溝表面とから成る長手方向に傾斜して延びた
複数のＶ溝を翼外側面に鋳造時に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面にて
翼外方に延びた複数の凹部を鋳造時に形成する工程と、 ブレード材料のランドで隔離された複数のセグメント
内に、長手方向に延び、第一溝面よりも狭く、かつ、第
二溝表面と略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する
深さまで延びたスロットをそれぞれ形成する工程と、か
ら構成した空冷タービンブレードの製造方法を提供する
ことができる。
型空冷タービンブレードの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外
側面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程
と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と翼外側面に対して20
°以下の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって形
成した第二溝表面とから成る長手方向に傾斜して延びた
複数のＶ溝を翼外側面に鋳造時に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面にて
翼外方に延びた複数の凹部を鋳造時に形成する工程と、 ブレード材料のランドで隔離された複数のセグメント
内に、長手方向に延び、第一溝面よりも狭く、かつ、第
二溝表面と略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する
深さまで延びたスロットをそれぞれ形成する工程と、か
ら構成した空冷タービンブレードの製造方法を提供する
ことができる。
本発明の第三の構成では、長手方向に延びる翼型空冷
タービンブレードの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外
側面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程
と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と、段差のつけられた
下流側翼外側面に対して20°以下の角度をなし第一溝表
面から翼後縁に向かって形成した第二溝表面と、から成
る長手方向に傾斜して延びた複数のＶ溝を有する翼外側
面を鋳造時に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面に翼
外方に延びた複数の凹部を形成する工程と、 ブレード材料のランドによって隔離された複数のセグ
メント内に、第一溝表面の幅よりも幅が狭く、かつ、第
二溝表面と略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する
深さまで延びたスロットをそれぞれ形成する工程と、か
ら構成した空冷タービンブレードの製造方法が提供でき
る。
タービンブレードの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外
側面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程
と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と、段差のつけられた
下流側翼外側面に対して20°以下の角度をなし第一溝表
面から翼後縁に向かって形成した第二溝表面と、から成
る長手方向に傾斜して延びた複数のＶ溝を有する翼外側
面を鋳造時に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面に翼
外方に延びた複数の凹部を形成する工程と、 ブレード材料のランドによって隔離された複数のセグ
メント内に、第一溝表面の幅よりも幅が狭く、かつ、第
二溝表面と略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する
深さまで延びたスロットをそれぞれ形成する工程と、か
ら構成した空冷タービンブレードの製造方法が提供でき
る。
［作用］ 上記のように構成された空冷タービンブレードの製造
方法によると、冷却空気の充満した空間を画成する翼内
側面及び翼外側面を有し、第一溝表面と第二溝表面とか
ら成るＶ溝を有し、且つ翼内側面の複数の凹部を有する
翼型ブレードの半完成品を鋳造の手法により形成した
後、この半完成品のＶ溝部に対して、第一溝表面及び第
二溝表面を機械加工の案内面として用い、第二溝表面と
略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する深さまで延
ばされたスロットを形成することができる。
方法によると、冷却空気の充満した空間を画成する翼内
側面及び翼外側面を有し、第一溝表面と第二溝表面とか
ら成るＶ溝を有し、且つ翼内側面の複数の凹部を有する
翼型ブレードの半完成品を鋳造の手法により形成した
後、この半完成品のＶ溝部に対して、第一溝表面及び第
二溝表面を機械加工の案内面として用い、第二溝表面と
略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する深さまで延
ばされたスロットを形成することができる。
［実施例］ 以下に、本発明を実施例をもって説明する。
本発明の空冷タービンブレードの製造方法は、冷却空
気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外側面を有
する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程と、翼外側
面に略垂直な第一溝表面と、翼外側面に対して20°以下
の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって形成した
第二溝表面と、から成る長手方向に傾斜して延びた複数
のＶ溝を翼外側面に形成する工程と、Ｖ溝の第一溝表面
に近接するブレードの翼内側面において翼外方に向かっ
て延びた複数の凹部を形成する工程と、第二溝表面と略
平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する深さまで延
び、かつ、第一溝面の幅よりも狭いスロットをそれぞれ
形成する工程と、同時に形成しても良く、また、連続し
てそれぞれ別々の方法によって施すことによって実施す
ることも可能である。
気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外側面を有
する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程と、翼外側
面に略垂直な第一溝表面と、翼外側面に対して20°以下
の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって形成した
第二溝表面と、から成る長手方向に傾斜して延びた複数
のＶ溝を翼外側面に形成する工程と、Ｖ溝の第一溝表面
に近接するブレードの翼内側面において翼外方に向かっ
て延びた複数の凹部を形成する工程と、第二溝表面と略
平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する深さまで延
び、かつ、第一溝面の幅よりも狭いスロットをそれぞれ
形成する工程と、同時に形成しても良く、また、連続し
てそれぞれ別々の方法によって施すことによって実施す
ることも可能である。
同様に、本発明の方法を実施するに当たっては、冷却
空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外側面を
有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程と、翼外
側面に略垂直な第一溝表面と翼外側面に対して20°以下
の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって形成した
第二溝表面とから成る長手方向に傾斜して延びた複数の
Ｖ溝を翼外側面に鋳造時に形成する工程と、Ｖ溝の第一
溝表面に近接するブレードの翼内側面にて翼外方に延び
た複数の凹部を鋳造時に形成する工程と、ブレード材料
のランドで隔離された複数のセグメント内に、長手方向
に延び、第一溝面よりも狭く、かつ、第二溝表面と略平
行で第二溝表面に沿って凹部と交差する深さまで延びた
スロットをそれぞれ形成する工程によって実施しても良
い。
空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外側面を
有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程と、翼外
側面に略垂直な第一溝表面と翼外側面に対して20°以下
の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって形成した
第二溝表面とから成る長手方向に傾斜して延びた複数の
Ｖ溝を翼外側面に鋳造時に形成する工程と、Ｖ溝の第一
溝表面に近接するブレードの翼内側面にて翼外方に延び
た複数の凹部を鋳造時に形成する工程と、ブレード材料
のランドで隔離された複数のセグメント内に、長手方向
に延び、第一溝面よりも狭く、かつ、第二溝表面と略平
行で第二溝表面に沿って凹部と交差する深さまで延びた
スロットをそれぞれ形成する工程によって実施しても良
い。
さらに、本発明においては、冷却空気の充満した空間
を画成する翼内側面及び翼外側面を有する翼型ブレード
の半完成品を鋳造する工程と、翼外側面に略垂直な第一
溝表面と、翼外側面に略垂直な第一溝表面と、段差のつ
けられた下流側翼外側面に対して20°以下の角度をな
し、第一溝表面から翼後縁に向かって形成した第二溝表
面と、から成る長手方向に傾斜して延びた複数のＶ溝を
有する翼外側面を鋳造時に形成する工程と、Ｖ溝の第一
溝表面に近接するブレードの翼内側面に翼外方に延びた
複数の凹部を形成する工程と、ブレード材料のランドに
よって隔離された複数のセグメント内に、第一溝表面の
幅よりも幅が狭く、かつ、第二溝表面と略平行で第二溝
表面に沿って凹部と交差する深さまで延びたスロットを
それぞれ形成する工程を用いて実施することができる。
以下に、上記半完成品を鋳造により同時形成する具体的
に実施例について説明する。
を画成する翼内側面及び翼外側面を有する翼型ブレード
の半完成品を鋳造する工程と、翼外側面に略垂直な第一
溝表面と、翼外側面に略垂直な第一溝表面と、段差のつ
けられた下流側翼外側面に対して20°以下の角度をな
し、第一溝表面から翼後縁に向かって形成した第二溝表
面と、から成る長手方向に傾斜して延びた複数のＶ溝を
有する翼外側面を鋳造時に形成する工程と、Ｖ溝の第一
溝表面に近接するブレードの翼内側面に翼外方に延びた
複数の凹部を形成する工程と、ブレード材料のランドに
よって隔離された複数のセグメント内に、第一溝表面の
幅よりも幅が狭く、かつ、第二溝表面と略平行で第二溝
表面に沿って凹部と交差する深さまで延びたスロットを
それぞれ形成する工程を用いて実施することができる。
以下に、上記半完成品を鋳造により同時形成する具体的
に実施例について説明する。
第１図に示す翼型ブレードの半完成品10には、翼表面
16に対して略垂直な第一溝表面14と、下流方向の翼表面
に対して比較的小さな角度をなして形成された第二溝表
面18と、を有するブレードの長手方向に延びる複数のＶ
型の溝12が形成されている。この第二溝表面18は、フィ
ルム冷却での冷却効果を高めるために、下流方向での翼
表面20となす角度が出来るだけ小さな角度22、例えば20
°以下の角度であるのが好ましい。
16に対して略垂直な第一溝表面14と、下流方向の翼表面
に対して比較的小さな角度をなして形成された第二溝表
面18と、を有するブレードの長手方向に延びる複数のＶ
型の溝12が形成されている。この第二溝表面18は、フィ
ルム冷却での冷却効果を高めるために、下流方向での翼
表面20となす角度が出来るだけ小さな角度22、例えば20
°以下の角度であるのが好ましい。
ブレードの半完成品10は、冷却空気通路のために、複
数の内部空間24を有するが、その内壁面には、約50mils
（約1.27mm）の間隔で不連続的に形成された複数の小孔
26が鋳造成形されている。これらの小孔は、円形、楕円
形、又はその他の形状からなるが、第２図に示すよう
に、ブレードの半完成品10を機械加工することにより形
成した翼型ブレードの完成品31のスロット30への空気流
量調整通路としての役割を果たす。
数の内部空間24を有するが、その内壁面には、約50mils
（約1.27mm）の間隔で不連続的に形成された複数の小孔
26が鋳造成形されている。これらの小孔は、円形、楕円
形、又はその他の形状からなるが、第２図に示すよう
に、ブレードの半完成品10を機械加工することにより形
成した翼型ブレードの完成品31のスロット30への空気流
量調整通路としての役割を果たす。
個々に分離して形成される各スロット30は、ブレード
の半完成品10を電気機械加工することにより形成され
る。これらのスロット30は、長さ170mils（約4.318mm）
で、各々近接するスロット間には、第４図に示すように
幅30mils（0.762mm）のランド32が設けられている。こ
のランド32は、空気の流れを調整するように機能すると
共に、翼型ブレードの片持ち部34を支持する機能を果し
ている。
の半完成品10を電気機械加工することにより形成され
る。これらのスロット30は、長さ170mils（約4.318mm）
で、各々近接するスロット間には、第４図に示すように
幅30mils（0.762mm）のランド32が設けられている。こ
のランド32は、空気の流れを調整するように機能すると
共に、翼型ブレードの片持ち部34を支持する機能を果し
ている。
第４図から明らかなように、スロット30の翼内側面36
は、滑らかな空気流路を画成するために、第二溝表面18
と同面上に延長形成されている。実際の機械加工におい
ては、中間面に段差を残すようにせず、第二溝表面18を
削り取るなどして同面上となるように形成するものとす
る。
は、滑らかな空気流路を画成するために、第二溝表面18
と同面上に延長形成されている。実際の機械加工におい
ては、中間面に段差を残すようにせず、第二溝表面18を
削り取るなどして同面上となるように形成するものとす
る。
空気流量調整機能等を十分満足するために、スロット
30の流路面積は、小孔26の流路面積の略４倍であるのが
好ましい。本実施例においては、小孔26の直径を14mils
（約355.6μｍ）としたとき、スロットは長さ170mils
（4.318mm）、幅8mils（約203.2μｍ）とした。小孔に
対するスロットの相対流路面積が上記した流路面積より
も大きくなり過ぎると、冷却空気の吹出速度が減少する
と共に、小孔26を通りスロット30に沿って流れる冷却空
気の適切な空気流の分配を図ることができない。逆に、
小孔26に対するスロット30の流路面積比を極めて小さく
すると、小孔26による空気流量調整効果を図ることがで
きない。
30の流路面積は、小孔26の流路面積の略４倍であるのが
好ましい。本実施例においては、小孔26の直径を14mils
（約355.6μｍ）としたとき、スロットは長さ170mils
（4.318mm）、幅8mils（約203.2μｍ）とした。小孔に
対するスロットの相対流路面積が上記した流路面積より
も大きくなり過ぎると、冷却空気の吹出速度が減少する
と共に、小孔26を通りスロット30に沿って流れる冷却空
気の適切な空気流の分配を図ることができない。逆に、
小孔26に対するスロット30の流路面積比を極めて小さく
すると、小孔26による空気流量調整効果を図ることがで
きない。
また、第４図に示す片持ち部34の後縁38の厚さが増加
すると、下流翼表面におけるフィルム冷却効果を減少す
る乱流が発生することが知られている。このためこの厚
さを出来るだけ薄く形成するものとする。そこで、仮に
10mils（約254μｍ）の第一溝表面14の場合、スロット
の寸法が8mils（約203.2μｍ）では2mils（約50.8μ
ｍ）の比較的薄い後縁38にすることができる。この後縁
38は、3mils（約76.2μｍ）以下に設計するのが好まし
い。
すると、下流翼表面におけるフィルム冷却効果を減少す
る乱流が発生することが知られている。このためこの厚
さを出来るだけ薄く形成するものとする。そこで、仮に
10mils（約254μｍ）の第一溝表面14の場合、スロット
の寸法が8mils（約203.2μｍ）では2mils（約50.8μ
ｍ）の比較的薄い後縁38にすることができる。この後縁
38は、3mils（約76.2μｍ）以下に設計するのが好まし
い。
第５図に示す実施例は、翼表面16から下流に向って連
続的に上流側翼表面16を延長したものとした仮想延長面
42から3mils（約76.2μｍ）だけ下流側の翼表面44が内
側にオフセットされて形成された翼型ブレードを示す。
このオフセット量は、フィルム冷却用冷却空気薄膜の厚
さに関係するが、２〜10mils（約50.8μｍ〜約254μ
ｍ）であるのが好ましい。
続的に上流側翼表面16を延長したものとした仮想延長面
42から3mils（約76.2μｍ）だけ下流側の翼表面44が内
側にオフセットされて形成された翼型ブレードを示す。
このオフセット量は、フィルム冷却用冷却空気薄膜の厚
さに関係するが、２〜10mils（約50.8μｍ〜約254μ
ｍ）であるのが好ましい。
角のない丸い半径30mils（約0.750mm）の縁部48は、
第二溝表面18と下流翼表面44とを滑らかな曲線でつなぐ
役割を果たす。丸い縁部48の半径は25mils（約0.635m
m）以上とされているのが好ましく、Ｖ溝12と同時に容
易に鋳造成形することができる。この縁部48により、フ
ィルム冷却効率に影響を及ぼす下流翼表面44を覆う空気
薄膜の淀みのない滑らかな冷却通路を実現することがで
きる。また、上流翼表面16と下流翼表面44のオフセット
により、冷却空気が充満した空気流の薄膜を効果的に形
成するギャップを提供することができる。この段差変化
は、溝の鋳造成形の際に容易に形成することができる。
第二溝表面18と下流翼表面44とを滑らかな曲線でつなぐ
役割を果たす。丸い縁部48の半径は25mils（約0.635m
m）以上とされているのが好ましく、Ｖ溝12と同時に容
易に鋳造成形することができる。この縁部48により、フ
ィルム冷却効率に影響を及ぼす下流翼表面44を覆う空気
薄膜の淀みのない滑らかな冷却通路を実現することがで
きる。また、上流翼表面16と下流翼表面44のオフセット
により、冷却空気が充満した空気流の薄膜を効果的に形
成するギャップを提供することができる。この段差変化
は、溝の鋳造成形の際に容易に形成することができる。
また、第６図に示すように、第４図と同様な方法によ
って、第５図に示したブレードの半完成品からスロット
30を各々の隣接するランド32間に機械加工にて形成し、
空冷タービンブレードの完成品とすることができる。
って、第５図に示したブレードの半完成品からスロット
30を各々の隣接するランド32間に機械加工にて形成し、
空冷タービンブレードの完成品とすることができる。
［発明の効果］ 本発明は、上述の通り構成されているので、次に記載
する効果を奏する。
する効果を奏する。
予め冷却空気を充満する空洞部や翼外側面のＶ溝や翼
内側面の凹部を有するタービンブレードの半完成品を鋳
造等の手法により形成した後、この半完成品の翼外側面
のＶ溝を形成している二つの平面をスロットの機械加工
案内面として、高い機械加工精度にてスロットを形成で
きる。
内側面の凹部を有するタービンブレードの半完成品を鋳
造等の手法により形成した後、この半完成品の翼外側面
のＶ溝を形成している二つの平面をスロットの機械加工
案内面として、高い機械加工精度にてスロットを形成で
きる。
フィルム冷却性能の向上を来すように、スロットの長
手方向と翼外側面とのなす角度を比較的小さい角度、例
えば20°以下に設定したり、ブレードの長手方向に対し
てスロットを正確に配列することができ、ブレード下流
面全体を効率的に覆う薄膜を形成することができる。ま
た、Ｖ溝の第一溝表面にスロットを形成する場合、翼外
側面の片持ち部の翼後縁の厚さを比較的薄い3mils（約7
6.2μｍ）以下に仕上げることができ、翼下流における
フィルム冷却効果を減少する乱流の発生を防止すること
ができる。
手方向と翼外側面とのなす角度を比較的小さい角度、例
えば20°以下に設定したり、ブレードの長手方向に対し
てスロットを正確に配列することができ、ブレード下流
面全体を効率的に覆う薄膜を形成することができる。ま
た、Ｖ溝の第一溝表面にスロットを形成する場合、翼外
側面の片持ち部の翼後縁の厚さを比較的薄い3mils（約7
6.2μｍ）以下に仕上げることができ、翼下流における
フィルム冷却効果を減少する乱流の発生を防止すること
ができる。
更に、Ｖ溝上流での翼表面のＶ溝を介して下流方向に
延びる仮想延長面とＶ溝下流での翼表面との間に、仮想
延長面から２〜10mils（約50.8μｍ〜約254μｍ）だけ
オフセットを設けるように、ブレードの半完成品を形成
することにより、フィルム冷却に必要な適当な冷却空気
薄膜を提供することができる。この上流翼外側面と下流
翼外側面との段差は、翼型ブレードの半完成品の鋳造の
際、容易に形成することができる。
延びる仮想延長面とＶ溝下流での翼表面との間に、仮想
延長面から２〜10mils（約50.8μｍ〜約254μｍ）だけ
オフセットを設けるように、ブレードの半完成品を形成
することにより、フィルム冷却に必要な適当な冷却空気
薄膜を提供することができる。この上流翼外側面と下流
翼外側面との段差は、翼型ブレードの半完成品の鋳造の
際、容易に形成することができる。
また、Ｖ溝の第二溝表面と下流翼表面との交差する縁
部を角のないように半径25mils（約0.635mm）以上とな
るように丸く形成し、二つの面を滑らかな曲線でつなぐ
ことにより、フィルム冷却効率に影響を及ぼす下流翼表
面を覆う空気薄膜の淀みのない滑らかな冷却通路を実現
することができる。
部を角のないように半径25mils（約0.635mm）以上とな
るように丸く形成し、二つの面を滑らかな曲線でつなぐ
ことにより、フィルム冷却効率に影響を及ぼす下流翼表
面を覆う空気薄膜の淀みのない滑らかな冷却通路を実現
することができる。
第１図は翼型空冷タービンブレードの半完成鋳造品の断
面図であり、第２図は第１図の半完成品を機械加工によ
り最終仕上げした機械加工した空冷タービンブレードの
断面図であり、第３図は第１図に示した半完成品のＶ溝
及び小孔の詳細断面図であり、第４図は第２図に示した
半完成品に最終仕上げを施した空冷タービンブレードの
詳細断面図であり、第５図はオフセットした翼表面を有
する半完成品の空冷タービンブレードの詳細断面図であ
り、第６図は第５図に示したオフセットした翼表面を有
する半完成品に最終仕上げを施した空冷タービンブレー
ドの詳細断面図である。 （参照符号の簡単な説明） 10…ブレードの半完成品、12…Ｖ溝、14…第一溝表面、
16…上流翼表面、18…第二溝表面、24…内部空間、26…
小孔、30…スロット、31…ブレードの完成品、32…ラン
ド、34…片持ち部、42…仮想延長面、44…下流翼表面。
面図であり、第２図は第１図の半完成品を機械加工によ
り最終仕上げした機械加工した空冷タービンブレードの
断面図であり、第３図は第１図に示した半完成品のＶ溝
及び小孔の詳細断面図であり、第４図は第２図に示した
半完成品に最終仕上げを施した空冷タービンブレードの
詳細断面図であり、第５図はオフセットした翼表面を有
する半完成品の空冷タービンブレードの詳細断面図であ
り、第６図は第５図に示したオフセットした翼表面を有
する半完成品に最終仕上げを施した空冷タービンブレー
ドの詳細断面図である。 （参照符号の簡単な説明） 10…ブレードの半完成品、12…Ｖ溝、14…第一溝表面、
16…上流翼表面、18…第二溝表面、24…内部空間、26…
小孔、30…スロット、31…ブレードの完成品、32…ラン
ド、34…片持ち部、42…仮想延長面、44…下流翼表面。
Claims (12)
- 【請求項１】長手方向に延びる翼型空冷タービンブレー
ドの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外側
面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する行程と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と、翼外側面に対して20
°以下の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって形
成した第二溝表面と、から成る長手方向に傾斜して延び
た複数のＶ溝を翼外側面に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面におい
て翼外方に向かって延びた複数の凹部を形成する工程
と、 第二溝表面と略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差す
る深さまで延び、かつ、第一溝面の幅よりも狭いスロッ
トをそれぞれ形成する工程と、から構成した空冷タービ
ンブレードの製造方法。 - 【請求項２】第二溝表面とブレード翼外側面の交差する
縁部を丸く形成する工程を有する請求項１記載の空冷タ
ービンブレードの製造方法。 - 【請求項３】第二溝表面とブレード翼外側面との交差す
る縁部を25mils（0.635mm）以上の半径で丸く形成する
工程を有する請求項２記載の空冷タービンブレードの製
造方法。 - 【請求項４】Ｖ溝を翼外側面に形成する工程は、鋳造の
際に半完成品に溝を形成する工程から成る請求項１記載
の空冷タービンブレードの製造方法。 - 【請求項５】ブレードの外方に延びる複数の凹部を形成
する工程は、鋳造の際に半完成品に凹部を形成する工程
から成る請求項１記載の空冷タービンブレードの製造方
法。 - 【請求項６】スロットを形成する工程は、ブレード材料
のランドで隔離された複数のセグメントに、長手方向の
スロットを機械加工する工程から成る請求項１記載の空
冷タービンブレードの製造方法。 - 【請求項７】スロットを形成する工程は、第一溝表面の
深さ方向において、翼外側面に対して3mils（76.2μ
ｍ）以内とし、残されたブレード材料の肉厚が、3mils
（76.2μｍ）以下となるようにしてスロットを機械加工
する工程から成る請求項１記載の空冷タービンブレード
の製造方法。 - 【請求項８】各溝位置において、鋳造の際に翼外側面上
流から下流側に向かう延長線上から下流側の翼外側面が
内側へと段差がつくようにブレードの半完成品を形成す
る工程を有する請求項１記載の空冷タービンブレードの
製造方法。 - 【請求項９】前記段差は、２〜10mils（50.8μｍ〜254
μｍ）となるように半完成品を形成する工程を有する請
求項８記載の空冷タービンブレードの製造方法。 - 【請求項１０】スロットを形成する工程は、スロットの
機械加工工程から成る請求項１記載の空冷タービンブレ
ードの製造方法。 - 【請求項１１】長手方向に延びる翼型空冷タービンブレ
ードの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外側
面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と、翼外側面に対して20
°以下の角度をなし第一溝表面から翼後縁に向かって形
成した第二溝表面と、から成る長手方向に傾斜して延び
た複数のＶ溝を翼外側面に鋳造時に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面に翼外
方に延びた複数の凹部を鋳造時に形成する工程と、 ブレード材料のランドで隔離された複数のセグメント内
に、長手方向に延び、第一溝面よりも狭く、かつ、第二
溝表面と略平行で第二溝表面に沿って凹部と交差する深
さまで延びたスロットをそれぞれ形成する工程と、から
構成した空冷タービンブレードの製造方法。 - 【請求項１２】長手方向に延びる翼型空冷タービンブレ
ードの製造方法において、 冷却空気の充満した空間を画成する翼内側面及び翼外側
面を有する翼型ブレードの半完成品を鋳造する工程と、 翼外側面に略垂直な第一溝表面と、段差のつけられた下
流側翼外側面に対して20°以下の角度をなし、かつ、第
一溝表面から翼後縁に向かって形成した第二溝表面と、
から成る長手方向に傾斜して延びた複数のＶ溝を有する
翼外側面を鋳造時に形成する工程と、 Ｖ溝の第一溝表面に近接するブレードの翼内側面に翼外
方に延びた複数の凹部を形成する工程と、 ブレード材料のランドによって隔離された複数のセグメ
ント内に、第一溝表面の幅よりも幅が狭く、かつ、第二
溝表面と略平行で第二溝表面の延長上に凹部と交差する
深さまで延びたスロットをそれぞれ形成する工程と、 から構成した空冷タービンブレードの製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/147,464 US4827587A (en) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | Method of fabricating an air cooled turbine blade |
| US147,464 | 1988-01-25 | ||
| EP89121515A EP0428772A1 (en) | 1988-01-25 | 1989-11-21 | Treatment of colic and teething |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01232101A JPH01232101A (ja) | 1989-09-18 |
| JP2733280B2 true JP2733280B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=40044085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1016059A Expired - Fee Related JP2733280B2 (ja) | 1988-01-25 | 1989-01-25 | 空冷タービンブレードの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4827587A (ja) |
| EP (2) | EP0326508B1 (ja) |
| JP (1) | JP2733280B2 (ja) |
| DE (1) | DE68900653D1 (ja) |
| IL (1) | IL89041A (ja) |
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-
1988
- 1988-01-25 US US07/147,464 patent/US4827587A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-01-23 IL IL89041A patent/IL89041A/xx not_active IP Right Cessation
- 1989-01-24 EP EP89630017A patent/EP0326508B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-24 DE DE8989630017T patent/DE68900653D1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1989-11-21 EP EP89121515A patent/EP0428772A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4229140A (en) | 1972-11-28 | 1980-10-21 | Rolls-Royce (1971) Ltd. | Turbine blade |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0428772A1 (en) | 1991-05-29 |
| IL89041A (en) | 1992-08-18 |
| US4827587A (en) | 1989-05-09 |
| EP0326508B1 (en) | 1992-01-08 |
| EP0326508A1 (en) | 1989-08-02 |
| JPH01232101A (ja) | 1989-09-18 |
| IL89041A0 (en) | 1989-08-15 |
| DE68900653D1 (de) | 1992-02-20 |
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