JP7436725B1 - 動翼、及びこれを備えているガスタービン - Google Patents
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Abstract
Description
ガスタービンが備える動翼において、断面が翼形を成し、前記断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向に延びる翼体と、前記翼高さ方向におけるチップ側とハブ側とのうち、前記翼体の前記ハブ側の端に設けられているプラットフォームと、前記プラットフォームの前記ハブ側に設けられている翼根と、前記翼根、前記プラットフォーム及び前記翼体にかけて形成され、冷却空気が流通可能な前冷却空気通路、中間冷却空気通路、及び後冷却空気通路と、を備え、前記翼体は、前記翼高さ方向に対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面と、前記翼高さ方向における前記チップ側を向くチップ面と、を有し、前記翼面は、前記翼高さ方向に延びる前縁及び後縁と、前記前縁から前記後縁にまで広がっている正圧面及び負圧面と、を有し、前記前冷却空気通路は、前記翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な前入口を有し、前記前入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている前導入通路と、前記前導入通路と連通し、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる1つの前翼内通路と、前記翼面中で、前記前縁を含み且つ前記後縁に対して前記前縁の側である前側を向く部分である前縁周り部から、前記前翼内通路内の冷却空気を噴出可能な複数の前噴出孔と、を有し、前記中間冷却空気通路は、前記翼根の表面中で前記前入口より前記前縁に対して前記後縁の側である後側の位置で開口して冷却空気が流入可能な中間入口を有し、前記中間入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている中間導入通路と、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延び、前記翼体のキャンバーラインに沿って、前記中間導入通路から前記前側に並ぶ3つの中間翼内通路と、前記正圧面と前記負圧面とのうち少なくとも一方に沿って、3つの前記中間翼内通路のうちでいずれか一の前記中間翼内通路内の冷却空気を外部に噴出可能な複数のフィルム孔と、を有し、3つの前記中間翼内通路は、前記翼高さ方向に通路がうねっている1つのサーペンタイン通路を構成するよう、3つの前記中間翼内通路のうちで互いに隣り合う前記中間翼内通路は、前記ハブ側の端と前記チップ側の端とのうち、一方の端で互いに連通するとともに、それぞれ前記翼体内で前記翼高さ方向にのみ延びており、前記中間導入通路は、1つのみ設けられ、前記翼高さ方向に延びて3つの前記中間翼内通路のうち最も前記後側の前記中間翼内通路に連通し、前記中間導入通路及び3つの前記中間翼内通路は、前記翼高さ方向に沿う1つの方向にのみ冷却空気を流通させる1本の流路をなし、3つの前記中間翼内通路の流路断面は、前記前側の前記中間翼内通路ほど小さく、前記後冷却空気通路は、前記翼根の表面中で前記中間入口よりも前記後側の位置で開口して冷却空気が流入可能な後入口を有し、前記後入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている後導入通路と、前記後導入通路と連通し、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる1つの後翼内通路と、前記後縁で開口し、前記後翼内通路内の冷却空気を噴出可能な複数の後噴出孔と、を有し、前記後冷却空気通路は、前記正圧面と前記負圧面とのうち少なくとも一方に沿って前記後翼内通路内の冷却空気を外部に噴出可能なフィルム孔を有していない。
前記第一態様における動翼を複数備えると共に、軸線を中心として回転可能で、複数の前記動翼が前記軸線に対する周方向に並んで取り付けられているロータ軸と、複数の前記動翼及び前記ロータ軸の外周側を覆うタービンケーシングと、を備え、前記動翼は、前記翼高さ方向が、前記軸線に対する径方向になり、前記チップ側が前記軸線に対する径方向における径方向内側と径方向外側とのうちの前記径方向外側になり、前記前側が、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうちの前記軸線上流側になるよう、前記ロータ軸に取り付けられている。
ガスタービンの実施形態について、図1を参照して説明する。
動翼の実施形態について、図2から図6を参照して説明する。
なお、上記実施形態では、複数のフィルム孔76が、正圧面54pと負圧面54nの両方の翼面52に設けられている場合について説明したが、これに限られない。例えば複数のフィルム孔76は、正圧面54pにのみ設けられていてもよく、負圧面54nにのみ設けられていてもよい。
以上の実施形態及び変形例における動翼50は、例えば、以下のように把握される。
ガスタービン10が備える動翼50において、断面が翼形を成し、前記断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向Dhに延びる翼体51と、前記翼高さ方向Dhにおけるチップ側Dhtとハブ側Dhhとのうち、前記翼体51の前記ハブ側Dhhの端に設けられているプラットフォーム58と、前記プラットフォーム58の前記ハブ側Dhhに設けられている翼根59と、前記翼根59、前記プラットフォーム58及び前記翼体51にかけて形成され、冷却空気Acが流通可能な前冷却空気通路60、中間冷却空気通路70、及び後冷却空気通路80と、を備え、前記翼体51は、前記翼高さ方向Dhに対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面52と、前記翼高さ方向Dhにおける前記チップ側Dhtを向くチップ面55と、を有し、前記翼面52は、前記翼高さ方向Dhに延びる前縁53f及び後縁53bと、前記前縁53fから前記後縁53bにまで広がっている正圧面54p及び負圧面54nと、を有し、前記前冷却空気通路60は、前記翼根59の表面で開口して冷却空気Acが流入可能な前入口63を有し、前記前入口63から前記プラットフォーム58と前記翼体51との境まで延びている前導入通路62と、前記前導入通路62と連通し、前記翼体51内で、前記翼高さ方向Dhに延びる1つの前翼内通路64と、前記翼面52中で、前記前縁53fを含み且つ前記後縁53bに対して前記前縁53fの側である前側Dfを向く部分である前縁周り部56から、前記前翼内通路64内の冷却空気Acを噴出可能な複数の前噴出孔66と、を有し、前記中間冷却空気通路70は、前記翼根59の表面中で前記前入口63より前記前縁53fに対して前記後縁53bの側である後側Dbの位置で開口して冷却空気Acが流入可能な中間入口73を有し、前記中間入口73から前記プラットフォーム58と前記翼体51との境まで延びている中間導入通路72と、前記翼体51内で、前記翼高さ方向Dhに延び、前記翼体51のキャンバーラインCLに沿って、前記中間導入通路72から前記前側Dfに並ぶ3つの中間翼内通路74と、前記正圧面54pと前記負圧面54nとのうち少なくとも一方に沿って、3つの前記中間翼内通路74のうちでいずれか一の前記中間翼内通路74内の冷却空気Acを外部に噴出可能な複数のフィルム孔76と、を有し、3つの前記中間翼内通路74は、前記翼高さ方向Dhに通路がうねっている1つのサーペンタイン通路78を構成するよう、3つの前記中間翼内通路74のうちで互いに隣り合う前記中間翼内通路74は、前記ハブ側Dhhの端と前記チップ側Dhtの端とのうち、一方の端で互いに連通し、前記後冷却空気通路80は、前記翼根59の表面中で前記中間入口73よりも前記後側Dbの位置で開口して冷却空気Acが流入可能な後入口83を有し、前記後入口83から前記プラットフォーム58と前記翼体51との境まで延びている後導入通路82と、前記後導入通路82と連通し、前記翼体51内で、前記翼高さ方向Dhに延びる1つの後翼内通路84と、前記後縁53bで開口し、前記後翼内通路84内の冷却空気Acを噴出可能な複数の後噴出孔86と、を有し、前記後冷却空気通路80は、前記正圧面54pと前記負圧面54nとのうち少なくとも一方に沿って前記後翼内通路84内の冷却空気Acを外部に噴出可能なフィルム孔76を有していない。
(2)第二態様における動翼50は、
前記第一態様における動翼50において、前記複数のフィルム孔76は、3つの前記中間翼内通路74のうちで最も前記前側Dfの前記中間翼内通路74である第一中間翼内通路74aにのみ連通し、前記第一中間翼内通路74a内の冷却空気Acを外部に噴出可能である。
前記第二態様の動翼50において、前記複数のフィルム孔76は、前記第一中間翼内通路74a内の冷却空気Acを前記正圧面54pに沿って外部に噴出可能な複数の正圧側フィルム孔76pと、前記第一中間翼内通路74a内の冷却空気Acを前記負圧面54nに沿って外部に噴出可能な複数の負圧側フィルム孔76nと、を有する。
前記第三態様の動翼50において、前記複数の正圧側フィルム孔76pは、前記正圧面54p中で、前記翼高さ方向Dhにおける中間位置よりも前記ハブ側Dhhの領域のみで開口している。
前記第三態様又は前記第四態様の動翼50において、前記複数の負圧側フィルム孔76nは、前記負圧面54n中で、前記翼高さ方向Dhにおける全領域にわたって点在して開口している。
(6)第六態様におけるガスタービン10は、
前記第一態様から前記第五態様のうちのいずれか一態様における動翼50を複数備えると共に、軸線Arを中心として回転可能で、複数の前記動翼50が前記軸線Arに対する周方向Dcに並んで取り付けられているロータ軸42と、複数の前記動翼50及び前記ロータ軸42の外周側を覆うタービンケーシング45と、を備え、前記動翼50は、前記翼高さ方向Dhが、前記軸線Arに対する径方向Drになり、前記チップ側Dhtが前記軸線Arに対する径方向Drにおける径方向内側Driと径方向外側Droとのうちの前記径方向外側Droになり、前記前側Dfが、前記軸線Arが延びる軸線方向Daにおける軸線上流側Dauと軸線下流側Dadとのうちの前記軸線上流側Dauになるよう、前記ロータ軸42に取り付けられている。
11:ガスタービンロータ
14:中間ケーシング
15:ガスタービンケーシング
20:圧縮機
21:圧縮機ロータ
22:ロータ軸
23:動翼列
25:圧縮機ケーシング
26:静翼列
30:燃焼器
40:タービン
41:タービンロータ
42:ロータ軸
43:動翼列
45:タービンケーシング
46:静翼列
49:燃焼ガス流路
50:動翼
51:翼体
52:翼面
53f:前縁
53b:後縁
54n:負圧面
54p:正圧面
55:チップ面
56:前縁周り部
58:プラットフォーム
59:翼根
59b:底面
59c:側面
60:前冷却空気通路
61:前主通路
62:前導入通路
63:前入口
64:前翼内通路
65:前チップ抜き孔
66:前噴出孔
67:前噴出口
70:中間冷却空気通路
71:中間主通路
72:中間導入通路
73:中間入口
74:中間翼内通路
74a:第一中間翼内通路
74b:第二中間翼内通路
74c:第三中間翼内通路
75:中間チップ抜き孔
76:フィルム孔
76n:負圧側フィルム孔
76p:正圧側フィルム孔
77:翼面噴出口
77n:負圧側翼面噴出口
77p:正圧側翼面噴出口
78:サーペンタイン通路
80:後冷却空気通路
81:後主通路
82:後導入通路
83:後入口
84:後翼内通路
80:後冷却空気通路
81:後主通路
82:後導入通路
83:後入口
84:後翼内通路
85:後チップ抜き孔
86:後噴出孔
87:後噴出口
A:空気
Ac:冷却空気
F:燃料
G:燃焼ガス
Ar:軸線
CL:キャンバーライン
Da:軸線方向
Dau:軸線上流側
Dad:軸線下流側
Dc:周方向
Dr:径方向
Dri:径方向内側
Dro:径方向外側
Dh:翼高さ方向
Dhh:ハブ側
Dht:チップ側
Df:前側
Db:後側
Claims (6)
- ガスタービンが備える動翼において、
断面が翼形を成し、前記断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向に延びる翼体と、
前記翼高さ方向におけるチップ側とハブ側とのうち、前記翼体の前記ハブ側の端に設けられているプラットフォームと、
前記プラットフォームの前記ハブ側に設けられている翼根と、
前記翼根、前記プラットフォーム及び前記翼体にかけて形成され、冷却空気が流通可能な前冷却空気通路、中間冷却空気通路、及び後冷却空気通路と、
を備え、
前記翼体は、前記翼高さ方向に対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面と、前記翼高さ方向における前記チップ側を向くチップ面と、を有し、
前記翼面は、前記翼高さ方向に延びる前縁及び後縁と、前記前縁から前記後縁にまで広がっている正圧面及び負圧面と、を有し、
前記前冷却空気通路は、
前記翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な前入口を有し、前記前入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている前導入通路と、
前記前導入通路と連通し、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる1つの前翼内通路と、
前記翼面中で、前記前縁を含み且つ前記後縁に対して前記前縁の側である前側を向く部分である前縁周り部から、前記前翼内通路内の冷却空気を噴出可能な複数の前噴出孔と、
を有し、
前記中間冷却空気通路は、
前記翼根の表面中で前記前入口より前記前縁に対して前記後縁の側である後側の位置で開口して冷却空気が流入可能な中間入口を有し、前記中間入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている中間導入通路と、
前記翼体内で、前記翼高さ方向に延び、前記翼体のキャンバーラインに沿って、前記中間導入通路から前記前側に並ぶ3つの中間翼内通路と、
前記正圧面と前記負圧面とのうち少なくとも一方に沿って、3つの前記中間翼内通路のうちでいずれか一の前記中間翼内通路内の冷却空気を外部に噴出可能な複数のフィルム孔と、
を有し、
3つの前記中間翼内通路は、前記翼高さ方向に通路がうねっている1つのサーペンタイン通路を構成するよう、3つの前記中間翼内通路のうちで互いに隣り合う前記中間翼内通路は、前記ハブ側の端と前記チップ側の端とのうち、一方の端で互いに連通するとともに、それぞれ前記翼体内で前記翼高さ方向にのみ延びており、
前記中間導入通路は、1つのみ設けられ、前記翼高さ方向に延びて3つの前記中間翼内通路のうち最も前記後側の前記中間翼内通路に連通し、
前記中間導入通路及び3つの前記中間翼内通路は、前記翼高さ方向に沿う1つの方向にのみ冷却空気を流通させる1本の流路をなし、
3つの前記中間翼内通路の流路断面は、前記前側の前記中間翼内通路ほど小さく、
前記後冷却空気通路は、
前記翼根の表面中で前記中間入口よりも前記後側の位置で開口して冷却空気が流入可能な後入口を有し、前記後入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている後導入通路と、
前記後導入通路と連通し、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる1つの後翼内通路と、
前記後縁で開口し、前記後翼内通路内の冷却空気を噴出可能な複数の後噴出孔と、
を有し、
前記後冷却空気通路は、前記正圧面と前記負圧面とのうち少なくとも一方に沿って前記後翼内通路内の冷却空気を外部に噴出可能なフィルム孔を有していない、
動翼。 - 請求項1に記載の動翼において、
前記複数のフィルム孔は、3つの前記中間翼内通路のうちで最も前記前側の前記中間翼内通路である第一中間翼内通路にのみ連通し、前記第一中間翼内通路内の冷却空気を外部に噴出可能である、
動翼。 - 請求項2に記載の動翼において、
前記複数のフィルム孔は、前記第一中間翼内通路内の冷却空気を前記正圧面に沿って外部に噴出可能な複数の正圧側フィルム孔と、前記第一中間翼内通路内の冷却空気を前記負圧面に沿って外部に噴出可能な複数の負圧側フィルム孔と、を有する、
動翼。 - 請求項3に記載の動翼において、
前記複数の正圧側フィルム孔は、前記正圧面中で、前記翼高さ方向における中間位置よりも前記ハブ側の領域のみで開口している、
動翼。 - 請求項3又は4に記載の動翼において、
前記複数の負圧側フィルム孔は、前記負圧面中で、前記翼高さ方向における全領域にわたって点在して開口している、
動翼。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の動翼を複数備えると共に、
軸線を中心として回転可能で、複数の前記動翼が前記軸線に対する周方向に並んで取り付けられているロータ軸と、
複数の前記動翼及び前記ロータ軸の外周側を覆うタービンケーシングと、
を備え、
前記動翼は、前記翼高さ方向が、前記軸線に対する径方向になり、前記チップ側が前記軸線に対する径方向における径方向内側と径方向外側とのうちの前記径方向外側になり、前記前側が、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうちの前記軸線上流側になるよう、前記ロータ軸に取り付けられている、
ガスタービン。
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