JP6824623B2 - フレア状先端を有するロータブレード - Google Patents

フレア状先端を有するロータブレード Download PDF

Info

Publication number
JP6824623B2
JP6824623B2 JP2016084882A JP2016084882A JP6824623B2 JP 6824623 B2 JP6824623 B2 JP 6824623B2 JP 2016084882 A JP2016084882 A JP 2016084882A JP 2016084882 A JP2016084882 A JP 2016084882A JP 6824623 B2 JP6824623 B2 JP 6824623B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure side
side wall
tip
rotor blade
airfoil
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.)
Active
Application number
JP2016084882A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016211545A (ja
Inventor
ジェフリー・クラレンス・ジョーンズ
シウチャン・ジェームズ・チャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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 General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2016211545A publication Critical patent/JP2016211545A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6824623B2 publication Critical patent/JP6824623B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • 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
    • F01D5/20Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • 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
    • F01D5/188Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • F01D5/189Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape
    • 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
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/30Arrangement of components
    • F05D2250/31Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation
    • F05D2250/314Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation the axes being inclined in relation to each other
    • 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
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/30Arrangement of components
    • F05D2250/32Arrangement of components according to their shape
    • F05D2250/324Arrangement of components according to their shape divergent
    • 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
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/70Shape
    • F05D2250/71Shape curved
    • F05D2250/713Shape curved inflexed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

本発明は、全体的に、タービンのロータブレードに関する。より詳細には、本発明は、ロータブレードの後縁部分を冷却するよう構成されたフレア状(広がり)先端を有するロータブレードに関する。
空気吸込み式のターボ機械(例えば、ガスタービン)において、空気は、圧縮機によって加圧され、次いで燃料と混合されて燃焼器の環状アレイ内で点火され、燃焼ガスを発生する。高温ガスは、ライナを通過し、ターボ機械のタービンセクション内に定められる高温ガス経路内に送られる。ロータシャフトに接続されたタービンロータブレードの1又はそれ以上の列を介して、燃焼ガスから運動エネルギーが取り出される。取り出された運動エネルギーにより、ロータシャフトの回転が生じ、従って、仕事が生成される。
1又は複数のタービンロータブレードは、一般に、極めて高温の環境で動作する。十分な耐用期間を達成するために、ブレードは通常、様々な内部冷却通路又はキャビティを含む。ガスタービンの作動中、圧縮空気などの冷却媒体が内部冷却通路を通って送られる。冷却媒体の一部は、ブレード表面に沿って定められた種々の冷却孔を通じて内部冷却通路から流出し、これにより高い表面温度を低下させることができる。一般に、冷却媒体を介して効果的に冷却するのが困難な領域は、タービンロータブレードのブレード先端部分、より詳細にはブレード先端の後縁領域である。
ブレード先端は一般に、タービンロータブレードの半径方向末端に定められ、ブレードの列を囲むタービンシュラウドから半径方向内向きに位置付けられる。タービンシュラウドは、高温ガス経路の半径方向外向き境界を定める。ブレード先端がタービンシュラウドに近接していることにより、ブレード先端を冷却することが困難になる。シュラウドとブレード先端が近接していることにより、先端を通過する高温作動流体の漏洩が最小限となり、これに応じてタービン効率が改善される。
特定のブレード設計において、凹状の先端キャップ並びに正圧側壁及び負圧側壁によって形成される先端キャビティは、最小の先端クリアランスを得ると同時にブレード先端の十分な冷却を確保する手段を提供する。正圧側壁及び負圧側壁は、先端キャップから半径方向外向きに延びる。正圧側壁及び負圧側壁の少なくとも一方の少なくとも一部は、フレア状にされ、すなわち、ブレードの半径方向中心線に対して外向きに傾斜している。正圧側壁は、ブレードの前縁部分にて負圧側壁と交差する。しかしながら、正圧側壁は、後縁では負圧側壁と交差せず、従って、これらの間に開口を形成する。この構成は一般に、後縁に沿ったブレードの適切な壁厚さが無いことに起因している。
作動時には、冷却媒体は、内部通路から先端キャップの孔を通って先端キャビティに排出され、このようにして正圧及び負圧側壁並びに先端キャップ表面を効果的に冷却する。しかしながら、翼形部の前縁及び後縁を効果的に冷却することもまた、望ましい場合がある。従って、ブレード先端の後縁冷却が改善されたブレード先端設計に対する要求がある。
米国特許第8,632,311号明細書
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、又は本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
本発明の1つの実施形態は、ロータブレードである。ロータブレードは翼形部を含み、該翼形部は、翼形部の前縁及び後縁にて接続された正圧側壁及び負圧側壁を有する。ブレード先端は、翼形部の半径方向外表面を定める。ロータブレードはまた、冷却媒体を受けるための内側キャビティを含む。内側キャビティと流体連通した先端キャビティが、先端キャップによって少なくとも部分的に定められる。先端キャビティは、半径方向外表面から半径方向内向きに凹状にされ、正圧側壁及び負圧側壁によって囲まれる。先端キャビティを定める負圧側壁又は正圧側壁の少なくとも一方の一部は、先端キャビティから外向きに傾斜して延びる。負圧側壁又は正圧側壁の少なくとも一方において翼形部の後縁に近接した半径方向外表面に沿って複数のスロットが定められる。
本発明の別の実施形態は、ガスタービンである。ガスタービンは、直列流れ順序で、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションと、を含む。タービンセクションは、ロータシャフトと該ロータシャフトに結合された複数のロータブレードとを有する。各ロータブレードは、その前縁及び後縁にて接続された正圧側壁及び負圧側壁を有する翼形部を含む。ブレード先端は、翼形部の半径方向外表面を定める。ロータブレードはまた、冷却媒体を受けるための内側キャビティを含む。内側キャビティと流体連通した先端キャビティが、先端キャップによって少なくとも部分的に定められる。先端キャビティは、半径方向外表面から半径方向内向きに凹状にされ、正圧及び負圧側壁によって囲まれる。先端キャビティを定める負圧側壁又は正圧側壁の少なくとも一方の一部が、先端キャビティから外向きに傾斜して延びる。負圧側壁又は正圧側壁の少なくとも一方において翼形部の後縁に近接した半径方向外表面に沿って複数のスロットが定められる。
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示を説明する。
本発明の少なくとも1つの実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの機能ブロック図。 図1に示されたガスタービンに組み込むことができ且つ本開示の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なロータブレードの斜視図。 本発明の少なくとも1つの実施形態による例示的な翼形部の一部の斜視図。 本発明の少なくとも1つの実施形態による、図3に示す切断線4−4に沿った翼形部の一部の上方断面図。 本発明の少なくとも1つの実施形態による、図3に示す切断線5−5に沿った翼形部の一部の側方断面図。 本発明の少なくとも1つの実施形態による、例示的な翼形部の一部の斜視図。 本発明の少なくとも1つの実施形態による、図6に示す切断線C−Cに沿った翼形部の一部の側方断面図。
ここで、その1つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書で使用される用語「第1」、「第2」、及び「第3」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な及び/又は同軸に整列された相対方向を指す。
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、1つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態で使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形形態を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本明細書では産業用又は地上設置型のガスタービンが図示され説明されたが、本明細書で図示され説明される本発明は、請求項において特に指定のない限り、産業用及び/又は地上設置型のガスタービンに限定されない。例えば、本明細書で記載される本発明は、限定ではないが、蒸気タービン又は船舶用ガスタービンを含むあらゆるタイプのタービンで用いることができる。
ここで図面を参照すると、図1は、ガスタービン10の1つの実施形態の概略図を示す。ガスタービン10は一般に、入口セクション12、該入口セクション12の下流側に配置された圧縮機セクション14、圧縮機セクション14の下流側に配置された燃焼器セクション16内にある複数の燃焼器(図示せず)、燃焼器セクション16の下流側に配置されたタービンセクション18、及びタービンセクション18の下流側に配置された排気セクション20を含む。加えて、ガスタービン10は、圧縮機セクション14とタービンセクション18との間に結合される1又はそれ以上のシャフト22を含むことができる。
タービンセクション18は一般に、複数のロータディスク26(その1つが図示されている)を有するロータシャフト24と、ロータディスク26から半径方向外向きに延び且つ相互接続された複数のロータブレード28と、を含むことができる。次いで、各ロータディスク26は、タービンセクション18を通って延びるロータシャフト24の一部に結合することができる。タービンセクション18は更に、ロータシャフト24及びロータブレード28を円周方向に囲む外側ケーシング30を含み、これによりタービンセクション18を通る高温ガス経路32を少なくとも部分的に定める。
作動中、空気などの作動流体が入口セクション12を通って圧縮機セクション14に流入し、ここで空気が漸次的に圧縮されて、燃焼セクション16の燃焼器に加圧空気が提供される。加圧空気は、燃料と混合されて各燃焼器内で燃焼し、燃焼ガス34を生成する。燃焼ガス34は、燃焼器セクション16から高温ガス経路32を通ってタービンセクション18に流入し、ここで燃焼ガス34からロータブレード28にエネルギー(運動及び/又は熱)が伝達され、その結果、ロータシャフト24が回転するようになる。次いで、機械的回転エネルギーを用いて圧縮機セクション14に動力を供給し、及び/又は電力を発生させることができる。次に、タービンセクション18から流出する燃焼ガス34は、排気セクション20を介してガスタービン10から排出することができる。
図2は、本発明の1又はそれ以上の実施形態を組み込むことができ、また、図1に示すロータブレード28の代わりにガスタービン10のタービンセクション18に組み込むことができる例示的なロータブレード100の斜視図である。図2に示すように、ロータブレード100は一般に、装着本体104を有する装着部又はシャンク部102と、ロータブレード100のプラットフォーム部110から半径方向108で外向きスパンで延びる翼形部106とを含む。プラットフォーム110は一般に、タービンセクション18(図1)の高温ガス経路32を流れる燃焼ガスに対する半径方向内向きの流れ境界として機能する。図2に示すように、装着部又はシャンク部102の装着本体104は、プラットフォーム110から半径方向内向きに延びることができ、ロータブレード100をロータディスク26(図1)に相互接続又は固定するよう構成された根元構造体(ダブテールのような)を含むことができる。
翼形部106は、該翼形部106を囲む外表面112を含む。外表面112は、正圧側壁114及び対向する負圧側壁116によって少なくとも部分的に定められる。正圧側壁114及び負圧側壁116は、翼形部106の根元118からブレード先端又は翼形部106の先端120までスパン方向で、プラットフォーム110から実質的に半径方向外向きに延びる。翼形部106の根元118は、翼形部106とプラットフォーム110との間の交差部にて定めることができる。ブレード先端120は、根元118の半径方向反対側に配置される。従って、ブレード先端120の半径方向外表面122は、一般に、ロータブレード100の半径方向最外部分を定めることができる。
正圧側壁114及び負圧側壁116は、燃焼ガス34の流れに向けられた翼形部106の前縁124において共に接合又は相互接続される。正圧側壁114及び負圧側壁116はまた、前縁124から下流側に離間して配置された翼形部106の後縁126において共に接合又は相互接続される。正圧側壁114及び負圧側壁116は、後縁126の周りで連続している。正圧側壁114はほぼ凹面状であり、負圧側壁116はほぼ凸面状である。翼形部106の翼弦は、前縁114と後縁116を接続する直線の長さであり、前縁114から後縁116までの方向は通常、翼弦方向として記述される。正圧側壁114及び負圧側壁116を二分する翼弦線は、通常、翼形部106の翼形中心線又はキャンバー線128と呼ばれる。
タービンロータブレードの内部冷却は周知であり、通常は、ガスタービンエンジン10の圧縮機セクション14(図1)から抽気される比較的低温の圧縮空気のような冷却媒体(実線及び破線の矢印で示される)を利用し、該媒体は、ロータブレード100の装着部又はシャンク部102を通って内側キャビティ又は通路132に好適に送られ、内側キャビティ又は通路132は、正圧側壁114と負圧側壁116との間の翼形部106内に少なくとも部分的に定められる。
内側キャビティ132は、従来の何れかの形態をとることができ、通常は蛇行通路の形態である。冷却媒体130は、装着部又はシャンク部102から内側キャビティ132に流入して内側キャビティ132を通過し、外表面112にわたって流れる燃焼ガス34の加熱効果により翼形部106を好適に冷却するようにする。フィルム冷却孔(図示せず)は、正圧側壁114及び/又は負圧側壁116上に配置されて、翼形部106の外表面112を従来の方式でフィルム冷却することができる。
種々の実施形態において、先端キャビティ又はプレナム134は、ブレード先端120にて又はその内部に形成される。先端キャビティ134は、先端キャップ136によって少なくとも部分的に形成される。図2に示されるように、先端キャップ136は、ブレード先端120及び/又は該ブレード先端120の外表面122から半径方向内向きに凹状にされて、先端キャビティ134のフロア部分を形成する。先端キャップ136は、正圧側壁114及び負圧側壁116によって連続的に囲まれる。
先端キャップ136は、翼形部106の前縁及び後縁124,126間で先端キャップ136の外周142に沿って正圧側壁114の内表面又は側部138及び負圧側壁116の内表面又は側部140に接したシールに接続され及び/又はシールを形成する。先端キャップ136は更に、先端キャップ136の上面又は側部146を通って延びて、内側キャビティ132と先端キャビティ134との間の流体連通を提供する複数の孔又はアパーチャ144を含む。
図3は、本発明の少なくとも1つの実施形態によるブレード先端120を含む翼形部106の一部の斜視図を示す。図4は、本発明の少なくとも1つの実施形態による、図3に示す切断線4−4に沿った翼形部106の一部の上方断面図を示す。図5は、本発明の少なくとも1つの実施形態による、図3に示す切断線5−5に沿った翼形部106の一部の側方断面図を示す。
特定の実施形態において、図3に示すように、先端キャビティ134を定める負圧側壁116又は正圧側壁114のうちの少なくとも一方の一部は、半径方向108に対して及び/又は翼形部106の外表面112に対して先端キャビティ134及び/又は先端キャップ136の上面146から外向きに傾斜して延びる。半径方向108は、先端キャップ136の上面146に実質的に垂直とすることができる。
特定の実施形態において、図3に示すように、先端キャビティ134を定める負圧側壁116の一部、及び先端キャビティ134を定める正圧側壁114の一部は、半径方向108に対して及び/又は翼形部106の外表面112に対して先端キャビティ134から外向きに傾斜して延びる。特定の実施形態において、先端キャビティ134を定める負圧側壁116の一部は、半径方向108に対して及び/又は翼形部106の外表面112に対して先端キャビティ134から外向きに傾斜して延びる。特定の実施形態において、先端キャビティ134を定める正圧側壁114の一部は、半径方向108に対して及び/又は翼形部106の外表面112に対して先端キャビティ134から外向きに傾斜して延びる。
先端キャビティ134を定める負圧側壁116の内表面又は側部140の一部は、半径方向108に対して先端キャビティ134から外向きに傾斜して延びて、従って、先端キャビティ134の全体体積を増大させることができる。これに加えて又は代替として、図3に示すように、先端キャビティ134を定める正圧側壁114の内表面又は側部138の一部は、半径方向108に対して先端キャビティ134から外向きに傾斜して延びて、従って、先端キャビティ134の全体体積を増大させることができる。
種々の実施形態において、図3〜5に全体的に示されるように、翼形部106は、半径方向外表面122に沿って負圧側壁116又は正圧側壁114の少なくとも一方により又はその内部に定められ且つ翼形部106の後縁126に近接して位置付けられた複数のスロット148を含む。図3及び4に示されるように、正圧側壁114及び負圧側壁116は、後縁126にわたって連続性を維持している。図3及び4では、複数のスロット148が正圧及び負圧側壁114,116の両方で存在するように示されているが、複数のスロット148は、負圧側壁116に沿ってのみ存在するか、又は正圧側壁114に沿ってのみ存在することができ、或いは、図示のように正圧及び負圧側壁114,116の両方に沿って存在してもよいものとする。
例えば、1つの実施形態において、複数のスロット148は、負圧側壁116に沿ってのみ存在している。別の実施形態において、複数のスロット148は、正圧側壁114に沿ってのみ存在する。1つの実施形態において、図4に示すように、複数のスロット148は、正圧側壁114に定められる第1のスロット150と、翼形部106の後縁126に近接した半径方向外表面に沿って負圧側壁内に定められる第2のスロット152と、を含む。特定の実施形態において、複数のスロット148は、正圧及び負圧側壁114,116の両方で均等に又は非均等に分散して配置される。
種々の実施形態において、図3及び5に示すように、複数のスロット148のうちの1又はそれ以上のスロット148は、翼形部106の半径方向外表面122から先端キャップ136の上面146に向かって延びる。特定の実施形態において、図4に示すように、スロット148の1又はそれ以上は、正圧側壁114の内表面138又は負圧側壁116の内表面140及び翼形部106の外表面112を通って延びるときに、後縁126に向かって角度を付けることができる。特定の実施形態において、図5に示すように、複数のスロット148のうちの1又はそれ以上のスロット148は、先端キャップ136の上面146内に及び/又は少なくとも部分的に上面146を通って半径方向に延びる。
図6は、本発明の少なくとも1つの実施形態によるブレード先端120を含む翼形部106の一部の斜視図を示す。図7は、本発明の少なくとも1つの実施形態による、図7に示される切断線7−7に沿った翼形部106の一部の側断面図を示す。1つの実施形態において、図6及び7に示すように、後縁126に近接した先端キャップ136の上面146の一部154は、半径方向内向きに段付きになっている。段付き部154は、冷却効果を促進又は高めるためにキャンバーライン128(図2)に沿って傾斜され、或いは起伏を付けることができる。
種々の実施形態において、複数のスロット148のうちの1又はそれ以上のスロット148は、後縁126に隣接した先端キャビティ134からの冷却媒体の流れを可能にするようテーパ付き及び/又は非直線形にすることができる。例えば、図7に示すように、複数のスロット148のうちの少なくとも1つのスロット148は、ブレード先端120の外側半径方向表面122から先端キャップ136の上面146に向かって内向きにテーパを付けることができる。これに加えて又は代替として、図4に示すように、複数のスロット148のうちの少なくとも1つのスロット148は、内表面138,140に沿った湾曲又は拡大された入口156を含むことができる。図6に示すように、少なくとも1つのスロット148はまた、外表面112に沿った拡大又は拡散出口158を含むことができる。図4に示すように、少なくとも1つのスロットは、入口156と出口158との間に定められた狭窄領域160を含むことができる。
図4〜7に示すように、複数のアパーチャ144のうちの少なくとも1つのアパーチャ144は、後縁126に近接して位置付けられる。1つの実施形態において、図5に示すように、複数のアパーチャ144のうちの少なくとも1つのアパーチャ144は、半径方向108に対して翼形部106の後縁126に向かって後方に角度が付けられる。特定の実施形態において、図4及び7に示すように、複数のアパーチャ144のうちの少なくとも1つのアパーチャ144は、複数のスロット148のうちの隣接するスロット148間に定められる。1つの実施形態において、少なくとも1つのアパーチャ144は、少なくとも1つのスロット148の上流側に配置することができる。
特定の実施形態において、図3及び5に示すように、1又はそれ以上の孔162が、先端キャップ136の下方で半径方向に翼形部106の後縁126に沿って定められる。1又はそれ以上の孔162は、内側キャビティ132と流体連通し、従って、翼形部106の後縁126に沿って追加の冷却を提供することができる。
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
10 ガスタービン
12 入口セクション
14 圧縮機セクション
16 燃焼器セクション
18 タービンセクション
20 排気セクション
22 シャフト
24 ロータシャフト
26 ロータディスク
28 ロータブレード
30 外側ケーシング
32 高温ガス経路
34 高温ガス
100 ロータブレード
102 装着/シャンク部
104 装着本体
106 翼形部
108 半径方向
110 プラットフォーム
112 外表面
114 正圧側壁
116 負圧側壁
118 根元
120 先端
122 半径方向外表面
124 前縁
126 後縁
128 翼形中心線又はキャンバー線
130 冷却媒体
132 内側キャビティ
134 先端キャビティ
136 先端キャップ
138 内表面−正圧側面の
140 内表面−負圧側壁の
142 外周
144 孔/アパーチャ
146 上面
148 スロット
150 第1のスロット
152 第2のスロット
154 上面の一部
156 入口
158 出口
160 狭窄領域
162 孔

Claims (11)

  1. ロータブレード(100)であって、当該ロータブレード(100)が、
    翼形部(106)であって、その前縁(124)及び後縁(126接続された正圧側壁(114)及び負圧側壁(116)と、半径方向外表面(122)を定めるブレード先端(120)と、冷却媒体(130)を受け取るための内側キャビティ(132)とを有する翼形部(106)と、
    前記内側キャビティと流体連通した先端キャビティ(134)であって、前記半径方向外表面から半径方向内向きに陥凹し且つ圧側壁(114)及び負圧側壁(116)によって囲まれた先端キャップ(136)によって少なくとも部分的に定められる先端キャビティ(134)
    を備えており
    前記先端キャビティを定める圧側壁又は正圧側壁の少なくとも一方の一部が、前記先端キャビティから外向きに傾斜して延びており翼形部の後縁に近接した前記半径方向外表面に沿って負圧側壁又は正圧側壁の少なくとも一方複数のスロット(148)が定めらており、該複数のスロット(148)の各々が、翼形部の外表面(112)及び前記先端キャビティを定める負圧側壁又は正圧側壁の少なくとも一方の内表面(138,140)を通って延びるように、翼形部の外表面(112)の出口(158)と負圧側壁又は正圧側壁の少なくとも一方の内表面(138,140)の入口(156)とを備えており、前記複数のスロット(148)が、前記半径方向外表面(122)から前記先端キャップの上面(146)に向かって半径方向に延びており、前記複数のスロット(148)のうちの1以上が、後縁(126)に隣接した先端キャビティ(134)から冷却媒体を流すことができるようにテーパ付き及び/又は非直線形である、ロータブレード(100)。
  2. 前記複数のスロットのうちの少なくとも1つのスロットが、前記先端キャップの上面(146)に半径方向に延びる、請求項1に記載のロータブレード(100)。
  3. 前記複数のスロットのうちの少なくとも1つのスロットが、側壁又は負圧側壁の内表面(138,140)に沿って定められる拡大入口(156)、側壁又は負圧側壁の外表面(112)に沿って定められる拡大出口(158)、又は前記入口と出口の間に定められる狭窄領域(160)のうちの少なくとも1つを含む、請求項1又は請求項2に記載のロータブレード(100)。
  4. 前記複数のスロットが、圧側壁に定められた第1のスロット(150)と、形部の後縁に近接した半径方向該表面に沿った圧側壁内に定められる第2のスロット(152)とを含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のロータブレード(100)。
  5. 前記先端キャップの上面(146)が、前記後縁に近接して半径方向内向きに段付きにされる、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のロータブレード(100)。
  6. 前記先端キャップを通って延びる複数のアパーチャ(144)を更に備え、前記複数のアパーチャが、前記内側キャビティと前記先端キャビティとの間に流体連通を提供し、前記複数のアパーチャのうちの少なくとも1つのアパーチャが、前記複数のスロットのうちの少なくとも1つのスロットから上流側に定められる、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のロータブレード(100)。
  7. 前記複数のスロットのうちの少なくとも1つのスロットが、形部のキャンバー線に対して前記後縁に向かって角度が付けられる、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のロータブレード(100)。
  8. 形部の後縁に沿って定められ且つ前記先端キャップの下方で半径方向に位置付けられる孔(144)を更に備え、前記孔が、前記内側キャビティと流体連通している、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のロータブレード(100)。
  9. 前記先端キャビティを定める圧側壁の一部が、前記先端キャビティから半径方向に対して外向きに傾斜して延びる、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のロータブレード(100)。
  10. 前記先端キャビティを定める圧側壁の一部が、前記先端キャビティから半径方向に対して外向きに傾斜して延びる、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のロータブレード(100)。
  11. ガスタービン(10)であって、当該ガスタービン(10)が、
    圧縮機セクション(14)と、
    燃焼セクション(16)と、
    ロータシャフト(24)と該ロータシャフトに結合された複数のロータブレード(28)とを有するタービンセクション(18)
    を備えており、前記複数のロータブレード各々が請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のロータブレードである、ガスタービン(10)。
JP2016084882A 2015-04-29 2016-04-21 フレア状先端を有するロータブレード Active JP6824623B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/699,308 US20160319672A1 (en) 2015-04-29 2015-04-29 Rotor blade having a flared tip
US14/699,308 2015-04-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016211545A JP2016211545A (ja) 2016-12-15
JP6824623B2 true JP6824623B2 (ja) 2021-02-03

Family

ID=55808495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016084882A Active JP6824623B2 (ja) 2015-04-29 2016-04-21 フレア状先端を有するロータブレード

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160319672A1 (ja)
EP (1) EP3088674B1 (ja)
JP (1) JP6824623B2 (ja)
CN (1) CN106089313B (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170058680A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-02 General Electric Company Configurations for turbine rotor blade tips
US10677066B2 (en) 2015-11-23 2020-06-09 United Technologies Corporation Turbine blade with airfoil tip vortex control
US20170145827A1 (en) * 2015-11-23 2017-05-25 United Technologies Corporation Turbine blade with airfoil tip vortex control
EP3954882B1 (en) * 2016-03-30 2023-05-03 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Variable geometry turbocharger
US10443405B2 (en) * 2017-05-10 2019-10-15 General Electric Company Rotor blade tip
CN107559048B (zh) * 2017-09-22 2024-01-30 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种用于中低热值重型燃气轮机发动机的转子叶片
KR102021139B1 (ko) * 2018-04-04 2019-10-18 두산중공업 주식회사 스퀼러 팁을 구비한 터빈 블레이드
US10787932B2 (en) * 2018-07-13 2020-09-29 Honeywell International Inc. Turbine blade with dust tolerant cooling system
CN110863862B (zh) * 2019-12-05 2022-12-06 中国航发四川燃气涡轮研究院 叶尖结构和涡轮
US11225874B2 (en) * 2019-12-20 2022-01-18 Raytheon Technologies Corporation Turbine engine rotor blade with castellated tip surface

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4761116A (en) * 1987-05-11 1988-08-02 General Electric Company Turbine blade with tip vent
US6179556B1 (en) * 1999-06-01 2001-01-30 General Electric Company Turbine blade tip with offset squealer
US6494678B1 (en) * 2001-05-31 2002-12-17 General Electric Company Film cooled blade tip
US6971851B2 (en) * 2003-03-12 2005-12-06 Florida Turbine Technologies, Inc. Multi-metered film cooled blade tip
GB0813556D0 (en) * 2008-07-24 2008-09-03 Rolls Royce Plc A blade for a rotor
GB201006449D0 (en) * 2010-04-19 2010-06-02 Rolls Royce Plc Blades
GB201100957D0 (en) * 2011-01-20 2011-03-02 Rolls Royce Plc Rotor blade
US20120237358A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-20 Campbell Christian X Turbine blade tip
US8801377B1 (en) * 2011-08-25 2014-08-12 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine blade with tip cooling and sealing
US9273561B2 (en) * 2012-08-03 2016-03-01 General Electric Company Cooling structures for turbine rotor blade tips
US10408066B2 (en) * 2012-08-15 2019-09-10 United Technologies Corporation Suction side turbine blade tip cooling
US9334742B2 (en) * 2012-10-05 2016-05-10 General Electric Company Rotor blade and method for cooling the rotor blade
EP3167161A1 (en) * 2014-07-07 2017-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine blade squealer tip, corresponding manufacturing and cooling methods and gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP3088674B1 (en) 2024-05-29
CN106089313A (zh) 2016-11-09
US20160319672A1 (en) 2016-11-03
JP2016211545A (ja) 2016-12-15
CN106089313B (zh) 2020-12-01
EP3088674A1 (en) 2016-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6824623B2 (ja) フレア状先端を有するロータブレード
JP6885677B2 (ja) フレア状先端を有するロータブレード
US10113433B2 (en) Gas turbine engine components with lateral and forward sweep film cooling holes
JP6824611B2 (ja) タービンロータブレード
CN110030045B (zh) 具有环形腔的涡轮发动机
JP7051289B2 (ja) 後縁冷却回路を有するタービン翼形部
JP2012102726A (ja) タービンロータブレードのプラットフォーム領域を冷却するための装置、システム、及び方法
JP7463051B2 (ja) ターボ機械のブレードの冷却構造および関連する方法
JP2015092076A (ja) タービンアセンブリに冷却を提供するための方法およびシステム
JP2015224634A (ja) ロータブレードクーラント流
EP3203024B1 (en) Rotor blade and corresponding gas turbine
JP2012132438A (ja) タービンロータブレードのプラットフォーム領域を冷却するための装置及び方法
JP6775987B2 (ja) タービン翼形部
KR102373728B1 (ko) 가스 터빈 시스템 로터 블레이드를 위한 냉각 통로
JP7042559B2 (ja) ガスタービンエンジン用ノズル冷却システム
TW202136636A (zh) 用於渦輪機器組件的冷卻迴路
JP2021071085A (ja) タービン翼及びこれを備えたガスタービン
TW202138672A (zh) 具有具備偏移凸條之冷卻迴路之渦輪機轉子葉片
JP2015514920A (ja) 耐久性があるタービンベーン
US20180216474A1 (en) Turbomachine Blade Cooling Cavity
EP3279432A1 (en) Aerofoil with one or more pedestals having dimpled surface for cooling

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190311

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190521

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200214

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200512

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200712

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200812

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6824623

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250