JPH0463901A

JPH0463901A - ガスタービン冷却翼

Info

Publication number: JPH0463901A
Application number: JP17133190A
Authority: JP
Inventors: Fumio Otomo; 文雄大友; Yoshitaka Fukuyama; 佳孝福山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-30
Filing date: 1990-06-30
Publication date: 1992-02-28
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2818266B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ガスタービン冷却翼に係り、特に効率的に冷
却を行えるようにしたガスタービン冷却翼に関する。

（従来の技術）タービンエンジン等では、一般に燃焼するガスによって
駆動されるタービン自身が燃焼器へ空気を供給する送風
機、または圧縮機を駆動する自刃的駆動方式が採用され
ている。かかるタービンの出力効率を高めるために最も
有効な方法はタービン入口における燃焼ガス温度を高め
ることであるが、この温度はタービンの翼、特に第１段
の静翼、動翼を構成する材料の耐熱応力性あるいは高温
酸化、腐食等に耐える能力により制限される。

そこで従来は、例えば第４図に示すような翼内部を冷却
媒体で強制的に冷却するインサート・インピンジメント
冷却翼が用いられている。この図に示すように、タービ
ンの静翼の翼本体１内に仕切板２を挟んで形成された空
洞３．４には、それぞれ複数のインピンジメント孔５ａ
、５ａを設けた第１と第２のインサート・プレート５．
６が配設されている。

そして、第１と第２のインサート・プレート５゜６内に
供給された冷却媒体が、インピンジメント孔５ａ、６ａ
より矢印方向に噴出して翼本体１の内壁面を対流冷却し
、仕切板２に設けられた通過孔２ａや真本体１の内壁面
と第１．第２のインサート・プレート５．６間に形成さ
れた第１と第２の通路７，８を流れ、最終的に真本体１
内の後縁部側に形成された細孔１ａから翼外部へ排出さ
れる構造になっている。

尚、図では省略したが、翼本体１の上下にはシュラウド
部が設けられており、これにより、ケーシング部に取付
いて環状翼列を形成する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、前記した冷却構造によれば、翼本体１内の前
縁部側をインピンジメントロ却した冷却媒体が、仕切板
２の通過孔２ａを通って翼本体１の内壁面と第２のイン
サート・プレート６間に形成された第２の通路８を、第
２のインサート・プレート６のインピンジメントロａか
ら噴出される冷却媒体と合流して流れるため、これが大
きなりロスフローとなってインピンジメト冷却要素を低
下させていた。

また、前記した冷却構造では、翼本体１内の前縁側（冷
却媒体の流れ方向上流側）で−度インピンジメント冷却
した冷却媒体は翼本体１内の後縁側（冷却媒体の流れ方
向下流側）の冷却には寄与せず、翼本体１内の圧力損失
を増加させる等の問題があった。

本発明は上記した課題を解決する目的でなされ、効率的
な冷却を行うことができるガスタービン冷却翼を提供し
ようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前記した課題を解決するために本発明は、翼本体の内部
に形成された空洞にインサート・プレートを配設して、
前記翼本体の内壁面とインサート・プレート間に形成さ
れる冷却媒体が流れる通路の、前記冷却媒体の流れ方向
上流側に、前記インサートφプレートに設けられた複数
のインピンジメント孔から噴出される冷却媒体によって
冷却を行うインピンジメト冷却要素を構成し、前記冷却
媒体の流れ方向下流側に、前記インピンジメント冷却要
素を通過した冷却媒体によって冷却を行う前記インピン
ジメント冷却要素とは異なる冷却要素を構成したことを
特徴としている。

（作用）本発明の構成によれば、多列のインピンジメントロ却に
よって発生するクロスフローを大幅に低減することがで
き、更に一インビンジメント冷却を終えた冷却媒体は、
冷却媒体の流れ方向下流側に構成したインピンジメト冷
却要素とは異なる冷却要素によって翼本体の冷却を行う
ことにより、冷却効率の向上を図ることができる。

（実施例）以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。尚、従来と同一部分または相当部分には同一符号を付
して説明する。

第１図は、本発明に係るタービン冷却翼をガスタービン
の第１段静翼に適用した例を示す横断面図である。この
図に示すように、翼本体１内には、通過孔２ａを形成し
た仕切板２を挟んで翼本体１のスパン方向に伸びる空洞
３．４が形成され、この空洞３．４内にそれぞれ第１と
第２のインサト・プレート５６が設けられている。

第１のインサート・プレート５は翼本体１内の前縁部側
に、第２のインサート・プレート６は翼本体１内の中央
部から後縁部側にかけて設けられており、第１のインサ
ート・プレート５の周囲（仕切板２と対向する面は除く
）と、第２のインサート・プレート６の仕切板２側の周
囲（仕切板２と対向する面と除く）には、インピンジメ
ントロ（冷却孔）５ａ、６ａが複数形成されている。

また、翼本体１の内壁面と第１．第２のインサート・プ
レート５．６間には、それぞれ冷却媒体が流れる第１と
第２の通路７．８が形成されており、第２の通路８は翼
本体１内の後縁部に形成した冷却媒体を外に排出する細
孔１ａに連通している。

第２の通路８上の第２のインサート・プレート６に形成
したインピンジメント孔６ａの後方側（翼本体］の後縁
部側）に位置する翼本体１の内壁面には、ピンフィン９
が多数配設されており、このピンフィン９は、効率よく
冷却が行えるように径やピッチを最適状態にして配列さ
れている（第２図参照）。

本実施例側に係るガスタービン冷却翼は上記のように構
成されており、冷却媒体供給口（不図示）から第１．第
２のインサート・プレート５，６内に供給された冷却媒
体は、翼本体１のスパン方向に案内されてインピンジメ
ント孔５ａ、５ａから矢印方向に噴出して、翼本体１の
冷却媒体の流れ方向上流側をインビンジメント冷却する
。そして、第２のインサート・プレート６のインピンジ
メント孔６ａから噴出された冷却媒体と、第１のインサ
ート・プレート５のインビンジメント５ａから噴出し、
仕切板２の通過孔２ａを通って来た冷却媒体とが合流し
て第２の通路８を通ってピンフィン８に流れ、翼本体１
の冷却媒体の流れ方向下流側をピンフィン冷却する。ピ
ンフィン８を通過した冷却媒体は、翼本体１の後縁部側
の細孔１ｂから排出される。

このように、翼本体１の冷却媒体の流れ方向上流側は、
インピンジメント冷却要素で構成され、翼本体１の冷却
媒体の流れ方向下流側は、前記インピンジメント冷却要
素とは異なるピンフィン冷却要素で冷却する構成により
、多列のインピンジメント冷却の場合に発生する冷却媒
体のクロスフローを大幅に低減することかでき、また、
インピンジメント冷却を終えた冷却媒体で翼本体１をピ
ンフィン冷却することによって効率のよい冷却を行うこ
とができる。

第３図は、本発明の他の実施例に係るガスタービン冷却
翼を示す縦断面図である。

この実施例では、翼本体１の内壁面と上部、下部シュラ
ウド１０，１１で囲まれた空洞１２に、翼本体１のスパ
ン方向に伸びるインサート・プレート１３が配設されて
おり、インサート・プレート１３の上部シュラウド１０
側（冷却媒体の流れ方向上流側）には、インピンジメン
ト孔（冷却孔）］、　３　ａが複数形成されている。

翼本体１の内壁面とインサート・プレート１３間には、
冷却媒体か流れる通路１４が形成されており、この通路
１４上のインサート１３に形成したインピンジメント孔
１３ａの後方側（冷却媒体の流れ方向下流側）に位置す
る翼本体１の内壁面には、ピンフィン９が多数配設され
ており、このピンフィン９は、前記同様効率よく冷却が
行えるように径やピッチを最、適状態にして配列されて
いる。

本実施例に係るガスタービン冷却翼は上記のように構成
されており、インサート・プレート１３内に上部シュラ
ウド１０から下部シュラウド１１側に供給される冷却媒
体は、インピンジメント孔１３ａから噴出して真本体１
の冷却媒体の流れ方向上流側をインビンジメント冷却す
る。そして、インビンジメント冷却した冷却媒体は通路
１４を通ってピンフィン８に流れ、真本体１の冷却媒体
の流れ方向下流側をピンフィン冷却する。ピンフィン８
を通過した冷却媒体は、下部シュラウド１１とその下部
に設けた蓋１５て形成される空隙１６に導かれて回゛収
される。このように、本実施例においても、前記実施例
同様インピンジメント冷却を終えた冷却媒体によってピ
ンフィン冷却を行うことができるので、冷却効率の向上
を図ることができる。

また、前記した各実施例では、翼本体１の冷却媒体の流
れ方向下流側にインピンジメント冷却要素とは異なる冷
却要素としてピンフィン冷却要素を用いたが、本発明は
これに限定されることなく、例えば翼本体１の冷却媒体
の流れ方向下流側にタービュレンス突起壁やチャネルフ
ロー等の強制対流冷却構造を用いてもよい。

［発明の効果］以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
によれば、多列のインピンジメント冷却の場合に発生す
る冷却媒体のクロスフローを大幅に低減することができ
、また、翼本体の冷却媒体の流れ方向上流側をインピン
ジメント冷却し、翼本体の冷却媒体の流れ方向下流側を
インピンジメント冷却を終えた冷却媒体で強制対流冷却
することによって、−度インビンジメント冷却した冷却
媒体で再度冷却を行うことができるので、冷却効率の向
上を図ることができる。

また、冷却効率が向上することによって少ない冷却流量
で高い冷却性能を得ることができるので、タービン全体
のプラント効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るガスタービン冷却翼を示す横断
面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線切断断面図、第３図は
、本発明の他の実施例に係るガスタービン冷却翼を示す
縦断面図、第４図は、従来のガスタービン冷却翼を示す
横断面図である。１・・・翼本体　３，４・・・空洞５・・・第１のインサート・プレート６・・・第２のインサート・プレート５ａ、６ａ・・・インピンジメント孔７・・・第１の通路　８・・・第２の通路９・・・ピン
フィン　１０・・・上部シュラウド１１・・・下部シュ
ラウド　１２・・・空洞１３・・・インサート・プレー
ト１３ｇ・・・インピンジメント孔

Claims

【特許請求の範囲】

（１）翼本体の内部に形成された空洞にインサート・プ
レートを配設して、前記翼本体の内壁面とインサート・
プレート間に形成される冷却媒体が流れる通路の、前記
冷却媒体の流れ方向上流側に、前記インサート・プレー
トに設けられた複数のインピンジメント孔から噴出され
る冷却媒体によって冷却を行うインピンジメント冷却要
素を構成し、前記冷却媒体の流れ方向下流側に、前記イ
ンピンジメント冷却要素を通過した冷却媒体によって冷
却を行う前記インピンジメント冷却要素とは異なる冷却
要素を構成したことを特徴とするガスタービン冷却翼。
（２）前記翼本体内の冷却媒体の流れ方向下流側に構成
される冷却要素にピンフィン冷却要素を用いたことを特
徴とする請求項１記載のガスタービン冷却翼。