JPH10252405A - 冷却動翼 - Google Patents
冷却動翼Info
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- JPH10252405A JPH10252405A JP5906497A JP5906497A JPH10252405A JP H10252405 A JPH10252405 A JP H10252405A JP 5906497 A JP5906497 A JP 5906497A JP 5906497 A JP5906497 A JP 5906497A JP H10252405 A JPH10252405 A JP H10252405A
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- cooling
- blade
- passage
- cooling air
- flow guide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反転部における空気流と冷却面との間の熱伝
達率を向上するとともに、空気流の圧力損失を低減して
上記反転部及び冷却通路全体における冷却効果を向上せ
しめるとともに反転部における案内部材の取付け位置や
形状の選定が冷却通路における冷却効果に及ぼす影響を
少なくして冷却効果の低下を防止した冷却動翼を得る。 【解決手段】 翼の内部に、その長手方向に沿って複数
の冷却通路を設け、翼根部から上記冷却通路に冷却空気
を導入し、同冷却通路を流す途中の反転部にて流れ方向
を反転させて次の冷却通路に導入するように構成された
冷却動翼において、上記反転部に複数本のフローガイド
ピンを一定間隔をおいて所定の形状に列をなして設けて
冷却空気の案内部を構成し、冷却面の熱伝達率を向上す
るとともに圧力損失を低減する。
達率を向上するとともに、空気流の圧力損失を低減して
上記反転部及び冷却通路全体における冷却効果を向上せ
しめるとともに反転部における案内部材の取付け位置や
形状の選定が冷却通路における冷却効果に及ぼす影響を
少なくして冷却効果の低下を防止した冷却動翼を得る。 【解決手段】 翼の内部に、その長手方向に沿って複数
の冷却通路を設け、翼根部から上記冷却通路に冷却空気
を導入し、同冷却通路を流す途中の反転部にて流れ方向
を反転させて次の冷却通路に導入するように構成された
冷却動翼において、上記反転部に複数本のフローガイド
ピンを一定間隔をおいて所定の形状に列をなして設けて
冷却空気の案内部を構成し、冷却面の熱伝達率を向上す
るとともに圧力損失を低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は翼の内部を空気によ
り冷却する、ガスタービン等に使用される冷却動翼に関
する。
り冷却する、ガスタービン等に使用される冷却動翼に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンにおいては、動翼の内部に
冷却空気を通流させてこれを冷却する冷却動翼が使用さ
れている。図４には、サーペンタイン方式による冷却動
翼の縦断面図、図５には冷却空気通路の断面図が夫々示
されている。
冷却空気を通流させてこれを冷却する冷却動翼が使用さ
れている。図４には、サーペンタイン方式による冷却動
翼の縦断面図、図５には冷却空気通路の断面図が夫々示
されている。
【０００３】図４において、１は冷却動翼（以下翼と略
称する）であり、翼長方向内部に２系統で４個の冷却通
路が形成されている。上記冷却通路のうち前縁部冷却通
路５２Ａは翼１の前縁外面に近接して設けられており、
翼根部５３の前縁側に設けられた冷却空気導入穴５４及
び翼端部６０の冷却空気出口６１に連通されている。
称する）であり、翼長方向内部に２系統で４個の冷却通
路が形成されている。上記冷却通路のうち前縁部冷却通
路５２Ａは翼１の前縁外面に近接して設けられており、
翼根部５３の前縁側に設けられた冷却空気導入穴５４及
び翼端部６０の冷却空気出口６１に連通されている。
【０００４】５２Ｂ，５２Ｃは中央部冷却通路であり、
同冷却通路５２Ｂの入口側は翼根部５３の中央部に設け
られた冷却空気導入穴５５に連通されている。そして上
記中央部冷却通路５２Ｂは上記前縁部冷却通路５２Ａと
仕切６３を隔てて翼端部６０方向へ延びて形成され、反
転部３にて翼根部５３方向へ反転して上記中央部冷却通
路５２Ｃに連通されている。同中央部冷却通路５２Ｃ
は、上記反転部５３から上記中央部冷却通路５２Ｂと仕
切５を隔ててかつ後述する後縁部冷却通路５２Ｄと仕切
６４を隔てて翼根部５３の方向に延びて形成されてい
る。
同冷却通路５２Ｂの入口側は翼根部５３の中央部に設け
られた冷却空気導入穴５５に連通されている。そして上
記中央部冷却通路５２Ｂは上記前縁部冷却通路５２Ａと
仕切６３を隔てて翼端部６０方向へ延びて形成され、反
転部３にて翼根部５３方向へ反転して上記中央部冷却通
路５２Ｃに連通されている。同中央部冷却通路５２Ｃ
は、上記反転部５３から上記中央部冷却通路５２Ｂと仕
切５を隔ててかつ後述する後縁部冷却通路５２Ｄと仕切
６４を隔てて翼根部５３の方向に延びて形成されてい
る。
【０００５】５２Ｄは後縁部冷却通路であり、上記翼１
の後縁外面に近接して翼長方向に延設され、翼根の入口
側が上記中央部冷却通路５２Ｃと翼根側反転部６５にて
連通されるとともに、翼端部６０に冷却空気出口６２が
開口されている。５６は翼根部５３に形成された肉抜き
用の穴、５７はこの穴５６を塞ぐためのプラグである。
の後縁外面に近接して翼長方向に延設され、翼根の入口
側が上記中央部冷却通路５２Ｃと翼根側反転部６５にて
連通されるとともに、翼端部６０に冷却空気出口６２が
開口されている。５６は翼根部５３に形成された肉抜き
用の穴、５７はこの穴５６を塞ぐためのプラグである。
【０００６】上記前縁部、中央部、後縁部の各冷却通路
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄには、図５に断面形状
を示されるように、通路の両壁面に多数のタービュレー
タ（冷却フィン）５８が所定のピッチで以って形成さ
れ、伝熱面積を増大するとともに、冷却空気を乱流化し
て熱伝達率を上昇させるようになっている。
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄには、図５に断面形状
を示されるように、通路の両壁面に多数のタービュレー
タ（冷却フィン）５８が所定のピッチで以って形成さ
れ、伝熱面積を増大するとともに、冷却空気を乱流化し
て熱伝達率を上昇させるようになっている。
【０００７】上記タービュレータ５８は、この例では図
４に示されるように、前縁部冷却通路５２Ａでは流路に
直角方向に延び、中央部冷却通路５２Ｂでは左上がりの
斜め方向に延び、中央部冷却通路５２Ｃでは右上がりの
斜め上方に延び、中央部の両通路５２Ｂ，５２Ｃを接続
する反転部では放射状に延び、さらに後縁部冷却通路５
２Ｄでは左上がりの斜め上方に延びるように形成されて
いる。
４に示されるように、前縁部冷却通路５２Ａでは流路に
直角方向に延び、中央部冷却通路５２Ｂでは左上がりの
斜め方向に延び、中央部冷却通路５２Ｃでは右上がりの
斜め上方に延び、中央部の両通路５２Ｂ，５２Ｃを接続
する反転部では放射状に延び、さらに後縁部冷却通路５
２Ｄでは左上がりの斜め上方に延びるように形成されて
いる。
【０００８】図６には上記中央部冷却通路５２Ｂと５２
Ｃとを接続する反転部３の従来の１例が示されている。
図６において、５９はターニングベーンであり、両端が
反転部３の通路壁２ａ，２ｂ（図５参照）に固定され、
反転部３の入口側に１個、出口側に２個、出口側通路が
拡開された半円ディフューザベーン形状に配置されてい
る。
Ｃとを接続する反転部３の従来の１例が示されている。
図６において、５９はターニングベーンであり、両端が
反転部３の通路壁２ａ，２ｂ（図５参照）に固定され、
反転部３の入口側に１個、出口側に２個、出口側通路が
拡開された半円ディフューザベーン形状に配置されてい
る。
【０００９】上記冷却動翼を備えたガスタービンの運転
時において、第１系統の冷却空気は図４のＺ１矢印のよ
うに翼根部５３の冷却空気導入穴５４から翼内に導入さ
れ、前縁部冷却通路５２Ａを翼端部６０方向へ流れて翼
１の前縁部を冷却し、翼端部６０の冷却空気出口６１か
らＺ２矢印のように流出して主ガスに混流される。
時において、第１系統の冷却空気は図４のＺ１矢印のよ
うに翼根部５３の冷却空気導入穴５４から翼内に導入さ
れ、前縁部冷却通路５２Ａを翼端部６０方向へ流れて翼
１の前縁部を冷却し、翼端部６０の冷却空気出口６１か
らＺ２矢印のように流出して主ガスに混流される。
【００１０】この際において、前縁部冷却通路５２Ａを
流れる冷却空気は通路翼２ａ，２ｂ（図５参照）に突設
されたタービュレータ５８によって乱流化されることに
より熱伝達率が上昇しさらに同タービュレータ５８の形
成により伝達面積が増大することにより冷却能力が増大
される。
流れる冷却空気は通路翼２ａ，２ｂ（図５参照）に突設
されたタービュレータ５８によって乱流化されることに
より熱伝達率が上昇しさらに同タービュレータ５８の形
成により伝達面積が増大することにより冷却能力が増大
される。
【００１１】また、第２系統の冷却空気は図４のＺ３矢
印にて示されるように、翼根部５３の中央部に形成され
た冷却空気導入穴５５から翼内に導入され、中央部冷却
通路５２Ｂを翼端部６０の方向に流れて中央部の前縁寄
りの側を冷却し、翼端部側の反転部３に入る。
印にて示されるように、翼根部５３の中央部に形成され
た冷却空気導入穴５５から翼内に導入され、中央部冷却
通路５２Ｂを翼端部６０の方向に流れて中央部の前縁寄
りの側を冷却し、翼端部側の反転部３に入る。
【００１２】上記反転部３に入った冷却空気はターニン
グベーン５９に案内され下方（翼根部の方向）に向きを
変え、他方の中央部冷却通路５３Ｃに入り、中央部の後
縁寄りの部位を冷却しつつ翼根部５３の方向へと流れ、
翼根側反転部６５にて上方に向きを変え後縁部冷却通路
５２Ｄ内に入る。
グベーン５９に案内され下方（翼根部の方向）に向きを
変え、他方の中央部冷却通路５３Ｃに入り、中央部の後
縁寄りの部位を冷却しつつ翼根部５３の方向へと流れ、
翼根側反転部６５にて上方に向きを変え後縁部冷却通路
５２Ｄ内に入る。
【００１３】後縁部冷却通路５２Ｄに入った冷却空気
は、同冷却通路５２Ｄ内を流れながら、上記タービュレ
ータ５８による熱伝達率の上昇作用を受けつつ、翼１の
後縁部を冷却し、冷却空気出口６２から主ガス流に合流
する。
は、同冷却通路５２Ｄ内を流れながら、上記タービュレ
ータ５８による熱伝達率の上昇作用を受けつつ、翼１の
後縁部を冷却し、冷却空気出口６２から主ガス流に合流
する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービンの冷却動
翼に、同４〜同５に示されるようなサーペンタイン方式
の冷却方式を採用する場合、冷却通路の反転部３での流
れの制御による冷却の効果の向上が課題となる。例えば
図６に示されるようなターニングベーン５９を備えてい
ない場合には、反転部３の隅部に渦循環流れが発生し、
また、一時的な低速流れの発生により冷却性能を低下さ
せる。
翼に、同４〜同５に示されるようなサーペンタイン方式
の冷却方式を採用する場合、冷却通路の反転部３での流
れの制御による冷却の効果の向上が課題となる。例えば
図６に示されるようなターニングベーン５９を備えてい
ない場合には、反転部３の隅部に渦循環流れが発生し、
また、一時的な低速流れの発生により冷却性能を低下さ
せる。
【００１５】また、図６のもののようにターニングベー
ン５９を備えたものにおいては、ターニングベーン５９
と空気流との摩擦による圧力損失が飛躍的に増加して、
翼１の冷却に必要な量の冷却空気を流すのが不可能とな
る。さらには、上記ターニングベーン５９の設計された
取付け位置及びベーン形状によって、反転部３における
空気流れが最適の冷却効果を得るように制御できなかっ
た場合には、ターニングベーン５９に空気流を調整する
ための自由度が無いため、冷却効果の低下が避けられな
くなるという問題点も抱えている。
ン５９を備えたものにおいては、ターニングベーン５９
と空気流との摩擦による圧力損失が飛躍的に増加して、
翼１の冷却に必要な量の冷却空気を流すのが不可能とな
る。さらには、上記ターニングベーン５９の設計された
取付け位置及びベーン形状によって、反転部３における
空気流れが最適の冷却効果を得るように制御できなかっ
た場合には、ターニングベーン５９に空気流を調整する
ための自由度が無いため、冷却効果の低下が避けられな
くなるという問題点も抱えている。
【００１６】従って、本発明の第１の目的は、反転部に
おける空気流と冷却面との間の熱伝達率を向上するとと
もに、空気流の圧力損失を低減して上記反転部及び冷却
通路全体における冷却効果を向上せしめ得る冷却動翼を
得ることにある。また第２の目的は、上記反転部におけ
る案内部材の取付け位置や形状の選定が冷却通路におけ
る冷却効果に及ぼす影響を少なくして冷却効果の低下を
防止した冷却動翼を得ることにある。
おける空気流と冷却面との間の熱伝達率を向上するとと
もに、空気流の圧力損失を低減して上記反転部及び冷却
通路全体における冷却効果を向上せしめ得る冷却動翼を
得ることにある。また第２の目的は、上記反転部におけ
る案内部材の取付け位置や形状の選定が冷却通路におけ
る冷却効果に及ぼす影響を少なくして冷却効果の低下を
防止した冷却動翼を得ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するもので、その要旨とする手段は、翼の内
部に、その長手方向に沿って複数の冷却通路を設け、翼
根部から上記冷却通路に冷却空気を導入し、同冷却通路
を流す途中の反転部にて流れ方向を反転させて次の冷却
通路に導入するように構成された冷却動翼において、上
記反転部に複数本のフローガイドピンを一定間隔をおい
て所定の形状に列をなして設けて冷却空気の案内部を構
成したことにある。
題点を解決するもので、その要旨とする手段は、翼の内
部に、その長手方向に沿って複数の冷却通路を設け、翼
根部から上記冷却通路に冷却空気を導入し、同冷却通路
を流す途中の反転部にて流れ方向を反転させて次の冷却
通路に導入するように構成された冷却動翼において、上
記反転部に複数本のフローガイドピンを一定間隔をおい
て所定の形状に列をなして設けて冷却空気の案内部を構
成したことにある。
【００１８】また上記手段において、上記フローガイド
ピンは翼端部側の反転部に設けられるのが最適である。
ピンは翼端部側の反転部に設けられるのが最適である。
【００１９】さらに、上記複数個のフローガイドピン
は、上記反転部に所要の形状に複数列並設されるのが好
ましい形態である。
は、上記反転部に所要の形状に複数列並設されるのが好
ましい形態である。
【００２０】上記手段によれば、翼の冷却通路における
冷却空気の流動時において、冷却空気流はフローガイド
ピンの列に案内されて翼根部の方向に滑らかに向きを変
えて流動せしめられる。
冷却空気の流動時において、冷却空気流はフローガイド
ピンの列に案内されて翼根部の方向に滑らかに向きを変
えて流動せしめられる。
【００２１】かかる流動時において、冷却空気はフロー
ガイドピンを通過する際に、同ピンに衝突することによ
って乱流化が促進され、これによって翼の冷却面におけ
る熱伝達率が上昇し、上記反転部において空気流が低速
となっても高い伝熱性能を維持できることとなり、上記
タービュレータによる熱伝達率の上昇作用と相乗して冷
却効果の向上が実現できる。これにより、冷却空気量の
低減も可能となり、その分ガスタービン性能が向上す
る。
ガイドピンを通過する際に、同ピンに衝突することによ
って乱流化が促進され、これによって翼の冷却面におけ
る熱伝達率が上昇し、上記反転部において空気流が低速
となっても高い伝熱性能を維持できることとなり、上記
タービュレータによる熱伝達率の上昇作用と相乗して冷
却効果の向上が実現できる。これにより、冷却空気量の
低減も可能となり、その分ガスタービン性能が向上す
る。
【００２２】また、上記手段によれば、従来のターニン
グベーンと異なり、複数のフローガイドピンの間に隙間
が存在するので、空気流の抵抗が減少し、圧力損失が少
なくなり、冷却空気流量の増大が可能となる。
グベーンと異なり、複数のフローガイドピンの間に隙間
が存在するので、空気流の抵抗が減少し、圧力損失が少
なくなり、冷却空気流量の増大が可能となる。
【００２３】さらに、上記反転部における空気流がフロ
ーガイドピンの列の設計された形状に沿うように制御さ
れなかった場合においても、空気流がフローガイドピン
の間から自由に出入りできるので、冷却性能の低下や圧
力損失の増大は発生しない。
ーガイドピンの列の設計された形状に沿うように制御さ
れなかった場合においても、空気流がフローガイドピン
の間から自由に出入りできるので、冷却性能の低下や圧
力損失の増大は発生しない。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下図１〜図３及び図４〜図５を
参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。図４
には本発明が適用されるガスタービン用冷却動翼の縦断
面図（翼長方向の断面図）、図５には冷却空気通路の断
面図が示されている。また図１，図２，及び図３には本
発明の実施の第１，第２及び第３形態に係る冷却動翼の
反転部近傍の縦断面図が夫々に示されている。
参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。図４
には本発明が適用されるガスタービン用冷却動翼の縦断
面図（翼長方向の断面図）、図５には冷却空気通路の断
面図が示されている。また図１，図２，及び図３には本
発明の実施の第１，第２及び第３形態に係る冷却動翼の
反転部近傍の縦断面図が夫々に示されている。
【００２５】図４において１は冷却動翼（以下翼と略称
する）であり、翼長方向内部に２系統で４個の冷却通路
が形成されている。上記冷却通路のうち前縁部冷却通路
５２Ａは翼１の前縁外面に近接して設けられており、翼
根部５３の前縁側に設けられた冷却空気導入穴５４及び
翼端部６０の冷却空気出口６１に連通されている。
する）であり、翼長方向内部に２系統で４個の冷却通路
が形成されている。上記冷却通路のうち前縁部冷却通路
５２Ａは翼１の前縁外面に近接して設けられており、翼
根部５３の前縁側に設けられた冷却空気導入穴５４及び
翼端部６０の冷却空気出口６１に連通されている。
【００２６】５２Ｂ，５２Ｃは中央部冷却通路であり、
同冷却通路５２Ｂの入口側は翼根部５３の中央部に設け
られた冷却空気導入穴５５に連通されている。そして上
記中央部冷却通路５２Ｂは上記前縁部冷却通路５２Ａと
仕切６３を隔てて翼端部６０方向へ延びて形成され、反
転部３にて翼根部５３方向へ反転して上記中央部冷却通
路５２Ｃに連通されている。同中央部冷却通路５２Ｃ
は、上記反転部５３から上記中央部冷却通路５２Ｂと仕
切５を隔ててかつ後述する後縁部冷却通路５２Ｄと仕切
６４を隔てて翼根部５３の方向に延びて形成されてい
る。
同冷却通路５２Ｂの入口側は翼根部５３の中央部に設け
られた冷却空気導入穴５５に連通されている。そして上
記中央部冷却通路５２Ｂは上記前縁部冷却通路５２Ａと
仕切６３を隔てて翼端部６０方向へ延びて形成され、反
転部３にて翼根部５３方向へ反転して上記中央部冷却通
路５２Ｃに連通されている。同中央部冷却通路５２Ｃ
は、上記反転部５３から上記中央部冷却通路５２Ｂと仕
切５を隔ててかつ後述する後縁部冷却通路５２Ｄと仕切
６４を隔てて翼根部５３の方向に延びて形成されてい
る。
【００２７】５２Ｄは後縁部冷却通路であり、上記翼１
の後縁外面に近接して翼長方向に延設され、翼根の入口
側が上記中央部冷却通路５２Ｃと翼根側反転部６５にて
連通されるとともに、翼端部６０に冷却空気出口６２が
開口されている。５６は翼根部５３に形成された肉抜き
用の穴、５７はこの穴５６を塞ぐためのプラグである。
の後縁外面に近接して翼長方向に延設され、翼根の入口
側が上記中央部冷却通路５２Ｃと翼根側反転部６５にて
連通されるとともに、翼端部６０に冷却空気出口６２が
開口されている。５６は翼根部５３に形成された肉抜き
用の穴、５７はこの穴５６を塞ぐためのプラグである。
【００２８】上記前縁部、中央部、後縁部の各冷却通路
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄには、図５に示される
ように、通路の両壁面に多数のタービュレータ５８が所
定のピッチで以って形成され、伝熱面積を増大するとと
もに、冷却空気を乱流化して熱伝達率を上昇させるよう
になっている。以上の基本構成は従来のものと同様であ
る。
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄには、図５に示される
ように、通路の両壁面に多数のタービュレータ５８が所
定のピッチで以って形成され、伝熱面積を増大するとと
もに、冷却空気を乱流化して熱伝達率を上昇させるよう
になっている。以上の基本構成は従来のものと同様であ
る。
【００２９】本発明の実施形態においては、反転部３に
従来のターニングベーンに代えてフローガイドピンを設
けている。即ち図１，図２，図３に示される本発明の実
施の第１，第２，第３形態において、４はフローガイド
ピンであり、両端が反転部３の通路壁２ａ，２ｂ、つま
り図５に示されるタービュレータ５８が設けられる通路
壁に固定され、所定数並べて設けられている。
従来のターニングベーンに代えてフローガイドピンを設
けている。即ち図１，図２，図３に示される本発明の実
施の第１，第２，第３形態において、４はフローガイド
ピンであり、両端が反転部３の通路壁２ａ，２ｂ、つま
り図５に示されるタービュレータ５８が設けられる通路
壁に固定され、所定数並べて設けられている。
【００３０】図１に示される第１形態においては、上記
フローガイドピン４は反転部３の入口側に１列、出口側
に２列、出口側の通路が拡開された半円ディフューザベ
ーン形状に列設されている。
フローガイドピン４は反転部３の入口側に１列、出口側
に２列、出口側の通路が拡開された半円ディフューザベ
ーン形状に列設されている。
【００３１】図２に示される第２形態においては、フロ
ーガイドピン４は、入口側に１列、出口側に略並行に２
列、ピン列間の通路面積が略均一になるような、いわば
「柳状」にピン間隔をあけて配置されている。
ーガイドピン４は、入口側に１列、出口側に略並行に２
列、ピン列間の通路面積が略均一になるような、いわば
「柳状」にピン間隔をあけて配置されている。
【００３２】図３に示される第３形態においては、フロ
ーガイドピン４は、反転部３の内側寄り（仕切５寄り）
に１列、その外側に直列に２列、ピン列間の通路面積が
略均一な全体として仕切５をまたいで円弧状に配置され
ている。
ーガイドピン４は、反転部３の内側寄り（仕切５寄り）
に１列、その外側に直列に２列、ピン列間の通路面積が
略均一な全体として仕切５をまたいで円弧状に配置され
ている。
【００３３】尚、中央部冷却通路５２Ｂ，５２Ｃ及び反
転部３には図４に示されるように多数のタービュレータ
５８が設けられているが、図１〜図３にはかかるタービ
ュレータの図示は省略されている。
転部３には図４に示されるように多数のタービュレータ
５８が設けられているが、図１〜図３にはかかるタービ
ュレータの図示は省略されている。
【００３４】上記のように構成された冷却動翼が装着さ
れたガスタービンの運転時において、第１系統の冷却空
気は図４のＺ１矢印のように翼根部５３の冷却空気導入
穴５４から翼内に導入され、前縁部冷却通路５２Ａを翼
端部６０方向へ流れて翼１の前縁部を冷却し、翼端部６
０の冷却空気出口６１からＺ２矢印のように流出して主
ガスに混入される。
れたガスタービンの運転時において、第１系統の冷却空
気は図４のＺ１矢印のように翼根部５３の冷却空気導入
穴５４から翼内に導入され、前縁部冷却通路５２Ａを翼
端部６０方向へ流れて翼１の前縁部を冷却し、翼端部６
０の冷却空気出口６１からＺ２矢印のように流出して主
ガスに混入される。
【００３５】この際において、前縁部冷却通路５２Ａを
流れる冷却空気は通路翼２ａ，２ｂ（図５参照）に突設
されたタービュレータ５８によって乱流化されることに
より熱伝達率が上昇しさらに同タービュレータ５８の形
成により伝達面積が増大することにより冷却能力が増大
される。
流れる冷却空気は通路翼２ａ，２ｂ（図５参照）に突設
されたタービュレータ５８によって乱流化されることに
より熱伝達率が上昇しさらに同タービュレータ５８の形
成により伝達面積が増大することにより冷却能力が増大
される。
【００３６】また、第２系統の冷却空気は図４のＺ３矢
印にて示されるように、翼根部５３の中央部に形成され
た冷却空気導入穴５５から翼内に導入され、中央部冷却
通路５２Ｂを翼端部６０の方向に流れて中央部の前縁寄
りの側を冷却し、翼端部側の反転部３に入る。
印にて示されるように、翼根部５３の中央部に形成され
た冷却空気導入穴５５から翼内に導入され、中央部冷却
通路５２Ｂを翼端部６０の方向に流れて中央部の前縁寄
りの側を冷却し、翼端部側の反転部３に入る。
【００３７】上記反転部３に入った冷却空気は、各列の
上記フローガイドピン４に案内されて下方（翼根部５３
に向かう方向）に向きを変え、他方の中央部冷却通路５
２Ｃに入り、翼１の中央部の後縁寄りの部位を冷却しつ
つ翼根部５３の方向へと流れ、翼根側反転部６５にて上
方に向きを変え後縁部冷却通路５２Ｄに入る。
上記フローガイドピン４に案内されて下方（翼根部５３
に向かう方向）に向きを変え、他方の中央部冷却通路５
２Ｃに入り、翼１の中央部の後縁寄りの部位を冷却しつ
つ翼根部５３の方向へと流れ、翼根側反転部６５にて上
方に向きを変え後縁部冷却通路５２Ｄに入る。
【００３８】かかる冷却空気の流動時において、反転部
３ではフローガイドピン４が流路に沿って複数本１組と
して、図１に示されるような「ディフューザベーン形
状」、図２に示されるような「柳状」、図３に示される
ような「円弧状」等、所要の形状に配列されているの
で、冷却空気流はこのフローガイドピン４の列に案内さ
れて翼根部５３の方向に滑らかに向きを変えて流動せし
められる。
３ではフローガイドピン４が流路に沿って複数本１組と
して、図１に示されるような「ディフューザベーン形
状」、図２に示されるような「柳状」、図３に示される
ような「円弧状」等、所要の形状に配列されているの
で、冷却空気流はこのフローガイドピン４の列に案内さ
れて翼根部５３の方向に滑らかに向きを変えて流動せし
められる。
【００３９】また、上記冷却空気はフローガイドピン４
を通過する際に同ピン４に衝突することによって乱流化
が促進されこれによって翼の冷却面（通路壁２ａ，２ｂ
等）における熱伝達率が上昇し、従って、反転部３にお
いて空気流が低速となっても、高い伝熱性能を維持でき
ることとなり、上記タービュレータ５８による熱伝達率
の上昇作用と相乗して冷却効果の向上がなされる。これ
により、冷却空気量の低減が可能となり、その分ガスタ
ービン性能が向上する。
を通過する際に同ピン４に衝突することによって乱流化
が促進されこれによって翼の冷却面（通路壁２ａ，２ｂ
等）における熱伝達率が上昇し、従って、反転部３にお
いて空気流が低速となっても、高い伝熱性能を維持でき
ることとなり、上記タービュレータ５８による熱伝達率
の上昇作用と相乗して冷却効果の向上がなされる。これ
により、冷却空気量の低減が可能となり、その分ガスタ
ービン性能が向上する。
【００４０】また、上記第１〜第３形態に係る翼におい
ては、従来のターニングベーン５９と異なり、複数のフ
ローガイドピン４の間に隙間が存在するため、上記従来
のターニングベーン５９を備えた翼に較べて圧力損失が
少なくなる。
ては、従来のターニングベーン５９と異なり、複数のフ
ローガイドピン４の間に隙間が存在するため、上記従来
のターニングベーン５９を備えた翼に較べて圧力損失が
少なくなる。
【００４１】さらに、反転部３における空気流がフロー
ガイドピン４の列の設計された形状に沿うように制御さ
れなかった場合においても、空気流がフローガイドピン
４の間から自由に出入りできるので、空気流の冷却機能
の低下や圧力損失の増大は発生しない。
ガイドピン４の列の設計された形状に沿うように制御さ
れなかった場合においても、空気流がフローガイドピン
４の間から自由に出入りできるので、空気流の冷却機能
の低下や圧力損失の増大は発生しない。
【００４２】上記翼根側反転部６５にて上方に向きを変
え、後縁部冷却通路５２Ｄに入った冷却空気は、同冷却
通路５２Ｄ内を流れながら、上記タービュレータ５８に
よる熱伝達率の上昇作用を受けつつ、翼１の後縁部を冷
却し、冷却空気出口６２から主ガス流に合流する。
え、後縁部冷却通路５２Ｄに入った冷却空気は、同冷却
通路５２Ｄ内を流れながら、上記タービュレータ５８に
よる熱伝達率の上昇作用を受けつつ、翼１の後縁部を冷
却し、冷却空気出口６２から主ガス流に合流する。
【００４３】尚、上記フローガイドピン４は図１〜図３
と同様な配列形態で以って翼根側反転部６５に設けても
よい。
と同様な配列形態で以って翼根側反転部６５に設けても
よい。
【００４４】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
請求項１ないし３の発明によれば冷却空気の反転部での
流動時において、冷却空気はフローガイドピンを通過す
る際に、同ピンに衝突することによって乱流化が促進さ
れ、これによって翼の冷却面における熱伝達率が上昇
し、上記反転部において空気流が低速となっても高い伝
熱性能を維持できることとなり、上記タービュレータに
よる熱伝達率の上昇作用と相乗して冷却効果の向上が実
現できる。これにより、冷却空気量の低減も可能とな
り、その分ガスタービン性能が向上する。
請求項１ないし３の発明によれば冷却空気の反転部での
流動時において、冷却空気はフローガイドピンを通過す
る際に、同ピンに衝突することによって乱流化が促進さ
れ、これによって翼の冷却面における熱伝達率が上昇
し、上記反転部において空気流が低速となっても高い伝
熱性能を維持できることとなり、上記タービュレータに
よる熱伝達率の上昇作用と相乗して冷却効果の向上が実
現できる。これにより、冷却空気量の低減も可能とな
り、その分ガスタービン性能が向上する。
【００４５】また、上記手段によれば、従来のターニン
グベーンと異なり、複数のフローガイドピンの間に隙間
が存在するので、空気流の抵抗が減少し、圧力損失が少
なくなり、冷却空気流量の増大が可能となり、この面か
らも冷却効果の向上が得られる。
グベーンと異なり、複数のフローガイドピンの間に隙間
が存在するので、空気流の抵抗が減少し、圧力損失が少
なくなり、冷却空気流量の増大が可能となり、この面か
らも冷却効果の向上が得られる。
【００４６】さらに、上記反転部における空気流がフロ
ーガイドピンの列の設計された形状に沿うように制御さ
れなかった場合においても、空気流がフローガイドピン
の間から自由に出入りできるので、冷却性能の低下や圧
力損失の増大は発生せず、高い冷却性能が維持できる。
ーガイドピンの列の設計された形状に沿うように制御さ
れなかった場合においても、空気流がフローガイドピン
の間から自由に出入りできるので、冷却性能の低下や圧
力損失の増大は発生せず、高い冷却性能が維持できる。
【図１】本発明の実施の第１形態に係る冷却動翼の反転
部近傍の縦断面図。
部近傍の縦断面図。
【図２】本発明の実施の第２形態を示す図１応当図。
【図３】本発明の実施の第３形態を示す図１応当図。
【図４】ガスタービン用冷却動翼の縦断面図。
【図５】上記冷却動翼における冷却空気通路の断面図。
【図６】従来の冷却動翼を示す図１応当図。
１ 冷却動翼 ２ａ，２ｂ 通路壁 ３ 反転部 ４ フローガイドピン ５，６３，６４ 仕切 ５２Ａ 前縁部冷却通路 ５２Ｂ，５２Ｃ 中央部冷却通路 ５２Ｄ 後縁部冷却通路 ５３ 翼根部 ５４，５５ 冷却空気導入穴 ５８ タービュレータ ６０ 翼端部 ６１，６２ 冷却空気出口
Claims (3)
- 【請求項１】 翼の内部に、その長手方向に沿って複数
の冷却通路を設け、翼根部から上記冷却通路に冷却空気
を導入し、同冷却通路を流す途中の反転部にて流れ方向
を反転させて次の冷却通路に導入するように構成された
冷却動翼において、上記反転部に複数本のフローガイド
ピンを一定間隔をおいて所定の形状に列をなして設けて
冷却空気の案内部を構成したことを特徴とする冷却動
翼。 - 【請求項２】 上記フローガイドピンを翼端部側の反転
部に設けてなる請求項１に記載の冷却動翼。 - 【請求項３】 上記複数個のフローガイドピンは、上記
反転部に所要の形状に複数列並設されてなる請求項１又
は２の何れかに記載の冷却動翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5906497A JPH10252405A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 冷却動翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5906497A JPH10252405A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 冷却動翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10252405A true JPH10252405A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=13102552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5906497A Withdrawn JPH10252405A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 冷却動翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10252405A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084260A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社 日立製作所 | タービン動翼 |
| KR20160124594A (ko) * | 2015-04-20 | 2016-10-28 | 연세대학교 산학협력단 | 가스터빈 블레이드 내부 곡관부 이후의 냉각 성능 국소 조절을 위한 가이드 베인 구조 |
| CN106481366A (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 冷却叶片和燃气涡轮 |
| WO2019093075A1 (ja) * | 2017-11-09 | 2019-05-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン翼及びガスタービン |
| JP2020501066A (ja) * | 2016-11-29 | 2020-01-16 | サフラン・エアクラフト・エンジンズ | 改良設計の屈曲潤滑剤通路を包含する航空機ターボマシン出口ガイドベーン |
| KR20200102844A (ko) * | 2019-02-22 | 2020-09-01 | 두산중공업 주식회사 | 터빈용 에어포일, 이를 포함하는 터빈 |
| US11933192B2 (en) | 2021-10-27 | 2024-03-19 | Doosan Enerbility Co., Ltd. | Turbine vane, and turbine and gas turbine including same |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP5906497A patent/JPH10252405A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084260A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社 日立製作所 | タービン動翼 |
| JPWO2013084260A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2015-04-27 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン動翼 |
| US9765628B2 (en) | 2011-12-07 | 2017-09-19 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Turbine rotor blade |
| KR20160124594A (ko) * | 2015-04-20 | 2016-10-28 | 연세대학교 산학협력단 | 가스터빈 블레이드 내부 곡관부 이후의 냉각 성능 국소 조절을 위한 가이드 베인 구조 |
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| WO2019093075A1 (ja) * | 2017-11-09 | 2019-05-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン翼及びガスタービン |
| US11643935B2 (en) | 2017-11-09 | 2023-05-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine blade and gas turbine |
| KR20200102844A (ko) * | 2019-02-22 | 2020-09-01 | 두산중공업 주식회사 | 터빈용 에어포일, 이를 포함하는 터빈 |
| US11136917B2 (en) | 2019-02-22 | 2021-10-05 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Airfoil for turbines, and turbine and gas turbine including the same |
| US11933192B2 (en) | 2021-10-27 | 2024-03-19 | Doosan Enerbility Co., Ltd. | Turbine vane, and turbine and gas turbine including same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |