JPH11229808A - ガスタービン動翼 - Google Patents

ガスタービン動翼

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JPH11229808A
JPH11229808A JP3287598A JP3287598A JPH11229808A JP H11229808 A JPH11229808 A JP H11229808A JP 3287598 A JP3287598 A JP 3287598A JP 3287598 A JP3287598 A JP 3287598A JP H11229808 A JPH11229808 A JP H11229808A
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JP
Japan
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shroud
blade
cooling
cooling air
holes
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JP3287598A
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English (en)
Inventor
Ichiro Fukue
一郎 福江
Eiji Akita
栄司 秋田
Kiyoshi Suenaga
潔 末永
Yasuoki Tomita
康意 富田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to EP09178798.6A priority patent/EP2157280B1/en
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Priority to CA002261107A priority patent/CA2261107C/en
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    • 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
    • F01D5/22Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン動翼に関し、翼内部の冷却効果
を高めると共に、シュラウド全面を均一に冷却する。 【解決手段】 動翼1には先端にシュラウド2が設けら
れ、翼内部は先端側がマルチホール4からなり、基部側
が空洞9、ピンフィン5、リブ6からなり、ピンフィン
5側を全長Lに対して1/2以下としたので、冷却空気
40は基部より流入し、空洞9内のピンフィン5で対流
が促進され、基部側を効果的に冷却し、シュラウド2へ
流入する。シュラウド2では各マルチホール4に一対一
に連通する冷却穴を設け、しかも冷却穴は交互に対向す
る側面に冷却空気を流出するように配置しているので、
翼内の熱伝達を向上させると共に、シュラウド全面を均
一に冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は火力発電などに使用
されるガスタービン動翼に関し、特にシュラウドの冷却
構造を簡素化し、冷却性能を向上させるものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の代表的なガスタービン動翼
を示し、(a)は動翼の縦断面図、(b)はそのD−D
断面図である。図において、21は動翼であり、22は
その先端のシュラウド、23はシュラウド22に設けら
れたフィンである。24は動翼22内に穿設されたマル
チホール、25は動翼21内壁に設けられたピンフィ
ン、26はリブであり空洞29を支持するものである。
27はハブ部、28は翼根部であり、29は前述の空洞
である。
【0003】図6は図5におけるE−E断面図、図7は
図6におけるF−F断面図であり、両図において、シュ
ラウド22内部には2つのキャビティ30,31が独立
に形成されており、キャビティ30,31にはそれぞれ
プラグ32,33が上面より挿入されて内部を密閉し、
動翼21のマルチホール24がキャビティ30,31に
それぞれ連通し、冷却空気を供給している。キャビティ
30,31にはそれぞれ両側に向かって複数の冷却穴3
4が連通し、冷却穴34はそれぞれ両端面で開口し、冷
却空気を流出する構成である。
【0004】上記構成の動翼においては、冷却空気40
は矢印で図示するように翼根部28より空洞29に流入
し、ピンフィン25により熱伝達率を向上させて基部を
冷却してマルチホール24を流れて先端部へ導かれる。
先端部からはシュラウド22のキャビティ30,31に
流入し、キャビティ30,31から各冷却穴34を通
り、互に対向するシュラウド22の両端面へ流出し、シ
ュラウド全面を冷却している。
【0005】上記に説明の動翼においては、前述のよう
に、動翼21の先端にはインテグラル状をなすシュラウ
ド22が動翼21と一体に形成されている。シュラウド
22は動翼21の先端から漏洩するガスを減少させると
ともに、シュラウド22の端面を隣接するシュラウド2
2の端面に圧接させて一連のグループ翼を形成させるこ
とにより動翼21の耐振動強度を向上させている。動翼
21には回転軸方向と円周方向との2方向の振動が発生
するが、シュラウド22の端面を斜めに形成することに
より両方向の振動が抑制される。また、シュラウド22
には動翼21の先端部から漏洩するガスを減少させるた
めとケーシング側との接触を防止するため、フィン23
が削り出して設けられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
ガスタービン動翼においては、シュラウド22の対向す
る両側の冷却穴34より冷却空気が流出し、シュラウド
22全体を冷却して温度を低下させるが、冷却空気の消
費の面からは、冷却空気が動翼21のマルチホール24
からキャビティ30,31に合流し、キャビティ30,
31から両側に分かれ互に対向する冷却穴34に流れ、
それぞれ両側に流れる。従って、各キャビティから両側
へ複数の冷却穴34が配置されており、各冷却穴34の
抵抗のちがいにより、各冷却穴によって流量が異なり、
冷却空気が均等に流れず、均等な冷却空気の分配調整が
むずかし状況にある。
【0007】そこで本発明はガスタービンの動翼におい
て、翼内部の対流による冷却効果を向上させると共に、
シュラウドに流入する冷却空気の送気量の調整を容易と
し、シュラウドが均一に冷却できるようにすることを課
題としてなされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の(1),(2)の手段を提供する。
【0009】(1)翼先端にシュラウドを有し、同翼内
部に基部から先端に向けて冷却通路を設けて冷却空気を
流して前記シュラウド内に導き、同シュラウドの周囲よ
り流出させるガスタービン動翼において、前記冷却通路
は基部側が一体の空洞と同空洞に設けた多数のピンフィ
ン、先端側が先端に向かう多数の細穴からなり、同先端
側の細穴の長さは翼の全長に対して1/2以下としたこ
とを特徴とするガスタービン動翼。
【0010】(2)上記(1)の発明において、前記シ
ュラウド内には前記各細穴にそれぞれ連通する多数の冷
却穴を設け、同冷却穴は対向する背側と腹側に向かって
交互に冷却空気を流すように配列していることを特徴と
するガスタービン動翼。
【0011】本発明の(1)においては、翼内部は基部
側が一体と空洞と空洞に設けたピンフィンから構成され
ており、かつこの基部側の空洞は翼全長に対して1/2
以上で構成されているので冷却空気はこの空洞内でピン
フィンにより対流が促進され、熱伝達率を向上し、翼の
主要部を効果的に冷却して先端側の細穴へ流れる。
【0012】本発明の(2)では、動翼の先端側は細穴
を通る冷却空気により冷却され、冷却空気はシュラウド
へ流入する。各細穴からはそれぞれ一対一にシュラウド
の冷却穴へ連通しており、しかも冷却穴は対向する背側
と腹側に対して交互に冷却空気を流出するので、シュラ
ウドの背側と腹側に均等に冷却空気を流すことができ
る。従って、シュラウドの全面も均一に冷却することが
できる。又、細穴と冷却穴とが一対一に対応しているの
で冷却空気流量の調整が容易となり、空気量の調整によ
りシュラウドの冷却も均一にすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン動翼の縦断面図である。
図2は図1におけるA−A断面図である。両図におい
て、1は動翼、2は動翼1先端のシュラウド、3はシュ
ラウド2のフィンである。4は翼先端に向かうマルチホ
ール、即ち細穴であり、後述するようにこのマルチホー
ル4は従来よりは先端部のみに設けた構成としている。
【0014】5はピンフィンで空洞9内に図2で示すよ
うに両壁面に支持されて多数設けられている。6はリブ
であり、空洞9を支持するもので、主に製造時に空洞9
を形成するために設けられ、本発明では、特に必要とし
ないものである。7はハブ部、8は翼根部であり、翼根
部8の基部からは冷却空気40が翼内へ流入する。
【0015】上記に説明の動翼において、マルチホール
の長さL’は翼の全長Lに対して1/2以下とし、本発
明では空洞9を全長の半分以上とし、空洞9内にはすべ
てピンフィン5を多数配列し、翼の主要部を空洞9とピ
ンフィン5により形成し、翼主要部を冷却空気で満たす
ようにして冷却効果を増し、マルチホール4の長さを少
くして加工を容易にしている。
【0016】図3は図1におけるB−B矢視図、図4は
図3におけるC−C断面図である。両図において、シュ
ラウド2には動翼1の多数のマルチホール4に一対一に
連通する二段穴13が設けられ、二段穴13の上部には
それぞれプラグ6が装着され、二段穴13を密閉してい
る。
【0017】各二段穴13にはそれぞれ対向する向きの
冷却穴10,11が各マルチホール4に一対一に対応し
て連通している。これら冷却穴は図3に示すように10
a,10b,10c,10d,10e,10fが一方の
側、11a,11b,11c,11d,11eが他方の
側にそれぞれ配置されており、10aと11a、10b
と11b、〜10eと11eのようにそれぞれ交互に反
対方向に配列され、冷却空気を流出し、シュラウド2の
全面を均一に冷却するようにしている。
【0018】シュラウド2に冷却穴10,11を穿設す
る場合は、動翼1のマルチホール4の出口のシュラウド
2に予め二段穴13を刻設しておき、シュラウド2中に
各冷却穴10,11を二段穴13に向けて穿設した後
に、二段穴13の上穴をプラグ12で塞ぐ。
【0019】このプラグ12は二段穴13の上段にシュ
ラウド2の冷却穴10,11を塞止しない程度の深さで
嵌め込まれ、周囲を溶接などにより塞がれて固定されて
いる。
【0020】上記構成のガスタービン動翼において、冷
却空気40は動翼1の翼根部8基部より翼内部に流入
し、空洞9内のピンフィン5により熱伝達が向上し、翼
の主要部を効果的に冷却し、先端部の多数のマルチホー
ル4に流入する。
【0021】マルチホール4に流入し冷却空気は翼の先
端部を冷却し、シュラウド2内に入り、各二段穴13か
ら一対一に連通する冷却穴10,11にそれぞれ流入
し、シュラウド2の全面を冷却し、端部より流出する。
【0022】このように多数のマルチホール4とシュラ
ウド2の冷却穴10,11とはそれぞれ一対一で連通
し、かつ、その流れ方向が交互に逆となるように配列さ
れているので冷却空気がシュラウド2の面に均一に配分
され、シュラウド2への冷却空気の流量が適正となるよ
うに調整しやすくなり、冷却空気を有効に消費するよう
になる。又、二段穴13が刻設されているのでシュラウ
ド2に冷却穴10,11が加工し易くなる。
【0023】以上説明の実施の形態によれば、動翼1内
部の基部側を空洞9とピンフィン5から構成し、先端側
をマルチホール4とし、かつ基部側の空洞9とピンフィ
ン5の部分を少なくとも1/2としたことにより、冷却
空気の対流による翼内部の冷却効果が向上する。
【0024】更に、上記の効果に加えて、シュラウド2
の長さ方向に穿設された冷却穴10,11をマルチホー
ル4に一対一に連通し、これらを交互に逆方向に冷却空
気を流出させるようにしたので、冷却空気量の調整が容
易となり、冷却空気をシュラウド2の面に均等に配分す
ることができ、シュラウド2の均等な冷却がなされる。
【0025】
【発明の効果】本発明の(1)のガスタービン動翼は、
翼先端にシュラウドを有し、同翼内部に基部から先端に
向けて冷却通路を設けて冷却空気を流して前記シュラウ
ド内に導き、同シュラウドの周囲より流出させるガスタ
ービン動翼において、前記冷却通路は基部側が一体の空
洞と同空洞に設けた多数のピンフィン、先端側が先端に
向かう多数の細穴からなり、同先端側の細穴の長さは翼
の全長に対して1/2以下としたことを特徴としてい
る。このような構成により、空洞とピンフィンとにより
翼の主要部の熱伝達率を向上せしめ、冷却効果を高める
ことができ、かつ、細穴を有する先端部を従来よりも細
くしたので翼の加工も容易になる。
【0026】本発明の(2)は、上記(1)の発明にお
いて、前記シュラウド内には前記各細穴にそれぞれ連通
する多数の冷却穴を設け、同冷却穴は対向する背側と腹
側に向かって交互に冷却空気を流すように配列したの
で、シュラウド全面に冷却空気を均等に流し、冷却も均
等にすることができる。更に細穴と冷却穴とが一対一に
対応しているので冷却空気の流量調整が容易となり、冷
却空気量の調整によってもシュラウド全面を均一に冷却
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係るガスタービン動翼
の縦断面図である。
【図2】図1におけるA−A断面図である。
【図3】図1におけるB−B矢視図である。
【図4】図3におけるC−C断面図である。
【図5】従来のガスタービン動翼を示し、(a)は縦断
面図、(b)は(a)におけるD−D断面図である。
【図6】図5におけるE−E断面図である。
【図7】図6におけるF−F断面図である。
【符号の説明】
1 動翼 2 シュラウド 3 フィン 4 マルチホール 5 ピンフィン 6 リブ 7 ハブ部 8 翼根部 9 空洞 10,11 冷却穴 12 プラグ 13 二段穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 康意 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 翼先端にシュラウドを有し、同翼内部に
    基部から先端に向けて冷却通路を設けて冷却空気を流し
    て前記シュラウド内に導き、同シュラウドの周囲より流
    出させるガスタービン動翼において、前記冷却通路は基
    部側が一体の空洞と同空洞に設けた多数のピンフィン、
    先端側が先端に向かう多数の細穴からなり、同先端側の
    細穴の長さは翼の全長に対して1/2以下としたことを
    特徴とするガスタービン動翼。
  2. 【請求項2】 前記シュラウド内には前記各細穴にそれ
    ぞれ連通する多数の冷却穴を設け、同冷却穴は対向する
    背側と腹側に向かって交互に冷却空気を流すように配列
    していることを特徴とする請求項1記載のガスタービン
    動翼。
JP3287598A 1998-02-04 1998-02-16 ガスタービン動翼 Pending JPH11229808A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3287598A JPH11229808A (ja) 1998-02-16 1998-02-16 ガスタービン動翼
DE69931088T DE69931088T2 (de) 1998-02-04 1999-02-01 Gasturbinenlaufschaufel
EP03025023.7A EP1391581B1 (en) 1998-02-04 1999-02-01 Gas turbine moving blade
EP09178798.6A EP2157280B1 (en) 1998-02-04 1999-02-01 Gas turbine rotor blade
EP99102032A EP0935052B1 (en) 1998-02-04 1999-02-01 Gas turbine rotor blade
CA002261107A CA2261107C (en) 1998-02-04 1999-02-03 Gas turbine moving blade
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Effective date: 20030924