JP7733247B2 - Gas turbine vane and gas turbine - Google Patents
Gas turbine vane and gas turbineInfo
- Publication number
- JP7733247B2 JP7733247B2 JP2024544074A JP2024544074A JP7733247B2 JP 7733247 B2 JP7733247 B2 JP 7733247B2 JP 2024544074 A JP2024544074 A JP 2024544074A JP 2024544074 A JP2024544074 A JP 2024544074A JP 7733247 B2 JP7733247 B2 JP 7733247B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film cooling
- cooling hole
- height direction
- blade height
- hole
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
- F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
本開示は、ガスタービン静翼及びガスタービンに関する。
本願は、2022年9月1日に日本国特許庁に出願された特願2022-138919号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present disclosure relates to a gas turbine vane and a gas turbine.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-138919, filed with the Japan Patent Office on September 1, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference.
ガスタービン静翼の前縁部は高温の燃焼ガスの流れに晒される。特許文献1には、ガスタービン静翼のメタル温度を翼材料の許容温度以下に保つために、ガスタービン静翼の前縁部に複数のフィルム冷却孔を設けて、複数のフィルム冷却孔から流出した冷却空気でガスタービン静翼の表面(翼表面)のフィルム冷却を行うことが開示されている。The leading edge of a gas turbine stator vane is exposed to the flow of high-temperature combustion gas. Patent Document 1 discloses that, in order to maintain the metal temperature of the gas turbine stator vane below the allowable temperature of the blade material, multiple film cooling holes are provided in the leading edge of the gas turbine stator vane, and the cooling air flowing out from the multiple film cooling holes performs film cooling on the surface (blade surface) of the gas turbine stator vane.
特許文献1に記載のガスタービン静翼には、より少ない冷却空気量でガスタービン静翼の表面面のフィルム冷却を効果的に行う観点において改善の余地がある。 The gas turbine vane described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of effectively film cooling the surface of the gas turbine vane with a smaller amount of cooling air.
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼及びこれを備えるガスタービンを提供することを目的とする。 In consideration of the above circumstances, at least one embodiment of the present disclosure aims to provide a gas turbine vane and a gas turbine equipped therewith that can suppress a decrease in film efficiency of film cooling on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン静翼は、
ガスタービン静翼であって、
内部に空洞が形成された翼形部を備え、
前記翼形部の前縁部には、
翼高さ方向に沿って配列された複数の第1フィルム冷却孔を含む第1フィルム冷却孔列と、
前記翼高さ方向に沿って配列された複数の第2フィルム冷却孔を含む第2フィルム冷却孔列と、
前記翼高さ方向に沿って配列された複数の第3フィルム冷却孔を含む第3フィルム冷却孔列と、
が形成され、
前記第2フィルム冷却孔列は、前記第1フィルム冷却孔列と前記第3フィルム冷却孔列の間に配置され、
前記第1フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第1フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第1平面と定義すると、前記第1フィルム冷却孔の出口の中心は、前記第1平面と前記前縁部の外面とが交わる位置よりも、前記前縁部に沿った燃焼ガスの流れの下流側に位置し、
前記第2フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第2フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第2平面と定義すると、前記第2フィルム冷却孔の出口は、前記第2平面と前記前縁部の外面とが交わる位置に位置し、
前記第3フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第3フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第3平面と定義すると、前記第3フィルム冷却孔の出口の中心は、前記第3平面と前記前縁部の外面とが交わる位置よりも、前記前縁部に沿った燃焼ガスの流れの下流側に位置する。
In order to achieve the above object, a gas turbine stator vane according to at least one embodiment of the present disclosure comprises:
A gas turbine stator vane,
an airfoil portion having a cavity formed therein;
The leading edge of the airfoil has:
a first film cooling hole row including a plurality of first film cooling holes arranged along the blade height direction;
a second film cooling hole row including a plurality of second film cooling holes arranged along the blade height direction;
a third film cooling hole row including a plurality of third film cooling holes arranged along the blade height direction;
is formed,
the second row of film cooling holes is disposed between the first row of film cooling holes and the third row of film cooling holes;
the first film cooling hole extends in a direction inclined with respect to a thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of the inlet of the first film cooling hole is defined as a first plane, the center of the outlet of the first film cooling hole is located downstream of a position where the first plane intersects with an outer surface of the leading edge portion in a flow of combustion gas along the leading edge portion,
the second film cooling hole extends in a direction inclined with respect to a thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of an inlet of the second film cooling hole is defined as a second plane, an outlet of the second film cooling hole is located at a position where the second plane intersects with an outer surface of the leading edge portion,
The third film cooling hole extends in a direction inclined with respect to the thickness direction of the leading edge portion, and if a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of the inlet of the third film cooling hole is defined as a third plane, the center of the outlet of the third film cooling hole is located downstream of the position where the third plane intersects with the outer surface of the leading edge portion in the flow of combustion gas along the leading edge portion.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼及びこれを備えるガスタービンが提供される。 At least one embodiment of the present disclosure provides a gas turbine vane and a gas turbine equipped therewith that can suppress a decrease in film efficiency of film cooling on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, several embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as embodiments or shown in the drawings are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the invention.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangement such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial" not only express such an arrangement exactly, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions such as "identical,""equal," and "homogeneous" that indicate that something is in an equal state not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions representing shapes such as a square shape or a cylindrical shape not only represent shapes such as a square shape or a cylindrical shape in the strict geometric sense, but also represent shapes including uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect can be obtained.
On the other hand, the expressions "comprise,""include,""have,""includes," or "have" of one element are not exclusive expressions that exclude the presence of other elements.
図1は、一実施形態に係るガスタービン2の概略構成を示す図である。
図1に示すように、ガスタービン2は、圧縮機4と、圧縮機4で生成された圧縮空気を燃料と混合して燃焼するための燃焼器6と、燃焼器6で生成された燃焼ガスから動力を得るためのタービン8と、を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a gas turbine 2 according to one embodiment.
As shown in FIG. 1 , the gas turbine 2 includes a compressor 4, a combustor 6 for mixing compressed air generated by the compressor 4 with fuel and burning the mixture, and a turbine 8 for obtaining power from the combustion gas generated by the combustor 6.
図1に示すように、タービン8は、ロータ9(タービンロータ)と、ロータ9を収容するタービンケーシング10と、タービンケーシング10の内面に固定された複数のタービン静翼12(ガスタービン静翼)と、タービン静翼12に対して軸方向に交互に配列されるようにロータ9に植設された複数のタービン動翼16とを含む。以下、「周方向」とは、特記しない限りガスタービン2の周方向すなわちロータ9の周方向を意味し、「軸方向」とは、特記しない限りガスタービン2の軸方向すなわちロータ9の軸方向を意味し、「径方向」とは、特記しない限りガスタービン2の径方向すなわちロータ9の径方向を意味する。1, the turbine 8 includes a rotor 9 (turbine rotor), a turbine casing 10 that houses the rotor 9, a plurality of turbine stator vanes 12 (gas turbine stator vanes) fixed to the inner surface of the turbine casing 10, and a plurality of turbine blades 16 that are implanted in the rotor 9 so as to be arranged alternately in the axial direction relative to the turbine stator vanes 12. Hereinafter, unless otherwise specified, "circumferential direction" means the circumferential direction of the gas turbine 2, i.e., the circumferential direction of the rotor 9, "axial direction" means the axial direction of the gas turbine 2, i.e., the axial direction of the rotor 9, unless otherwise specified, and "radial direction" means the radial direction of the gas turbine 2, i.e., the radial direction of the rotor 9, unless otherwise specified.
図2は、タービン静翼12における翼高さ方向に沿った断面の一例を示す図である。
図2に示すようにタービン静翼12は、翼形部20、外側シュラウド22及び内側シュラウド24を含む。以下、「翼高さ方向」とは、タービン静翼12の翼高さ方向すなわち翼形部20の翼高さ方向を意味し、ガスタービン2の径方向すなわちロータ9の径方向に相当する。また、「翼高さ方向における外側」とは、ガスタービン2の径方向における外側すなわちロータ9の径方向における外側を意味し、「翼高さ方向における内側」とは、ガスタービン2の径方向における内側すなわちロータ9の径方向における内側を意味する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross section of the turbine stator blade 12 along the blade height direction.
2 , the turbine stator vane 12 includes an airfoil portion 20, an outer shroud 22, and an inner shroud 24. Hereinafter, the term "blade height direction" refers to the blade height direction of the turbine stator vane 12, i.e., the blade height direction of the airfoil portion 20, and corresponds to the radial direction of the gas turbine 2, i.e., the radial direction of the rotor 9. Furthermore, the term "outside in the blade height direction" refers to the outside in the radial direction of the gas turbine 2, i.e., the outside in the radial direction of the rotor 9, and the term "inside in the blade height direction" refers to the inside in the radial direction of the gas turbine 2, i.e., the inside in the radial direction of the rotor 9.
翼形部20は、圧力面と負圧面とによって画定される翼形の断面形状を有しており、翼形部20の内部には、翼高さ方向における外側シュラウド22の外側に形成される外側キャビティ32と翼高さ方向における内側シュラウド24の内側に形成される内側キャビティ34とを連通する後述の翼内キャビティが形成されている。外側キャビティ32は、外側シュラウド22とタービンケーシング10(図1参照)との間に形成される空間であり、内側キャビティ34は、内側シュラウド24と不図示の内周側ダイアフラムとの間に形成される空間である。The airfoil section 20 has an airfoil-shaped cross-sectional shape defined by a pressure surface and a suction surface. Inside the airfoil section 20, an intra-blade cavity (described below) is formed, which connects an outer cavity 32 formed outside the outer shroud 22 in the blade height direction with an inner cavity 34 formed inside the inner shroud 24 in the blade height direction. The outer cavity 32 is the space formed between the outer shroud 22 and the turbine casing 10 (see Figure 1), and the inner cavity 34 is the space formed between the inner shroud 24 and an inner diaphragm (not shown).
図2に示すように、翼形部20の前縁部21には、第1フィルム冷却孔列R71、第2フィルム冷却孔列R72及び第3フィルム冷却孔列R73が形成されている。なお、本明細書において「前縁部」とは、例えば図3に示すように、翼形部20のうち、軸方向における翼形部20の最上流位置E2を含む部分を意味し、例えば前縁部隔壁48を挟んで翼形部20の後縁TEと反対側の部分を意味する。As shown in Figure 2, the leading edge 21 of the airfoil 20 is formed with a first row of film cooling holes R71, a second row of film cooling holes R72, and a third row of film cooling holes R73. In this specification, the term "leading edge" refers to the portion of the airfoil 20 that includes the most upstream position E2 of the airfoil 20 in the axial direction, as shown in Figure 3, for example, the portion opposite the trailing edge TE of the airfoil 20 across the leading edge bulkhead 48.
第1フィルム冷却孔列R71は、翼高さ方向に沿って配列された複数の第1フィルム冷却孔71を含む。第2フィルム冷却孔列R72は、翼高さ方向に沿って配列された複数の第2フィルム冷却孔72を含む。第3フィルム冷却孔列R73は、翼高さ方向に沿って配列された複数の第3フィルム冷却孔73を含む。第2フィルム冷却孔列R72は、第1フィルム冷却孔列R71と第3フィルム冷却孔列R73の間に配置されている。 The first film cooling hole row R71 includes a plurality of first film cooling holes 71 arranged along the blade height direction. The second film cooling hole row R72 includes a plurality of second film cooling holes 72 arranged along the blade height direction. The third film cooling hole row R73 includes a plurality of third film cooling holes 73 arranged along the blade height direction. The second film cooling hole row R72 is arranged between the first film cooling hole row R71 and the third film cooling hole row R73.
外側シュラウド22は、翼高さ方向における翼形部20の外側端20aに接続し、翼高さ方向と交差する面に沿って略板状に形成されている。外側シュラウド22は、タービン8における燃焼ガスの流路31(タービン8における燃焼ガスの主流の流路)の外周壁33を形成する。なお、本明細書において、「軸方向における上流側」とは、軸方向におけるタービン8の燃焼ガスの主流(流路31を流れる燃焼ガスの流れ)の上流側を意味し、「軸方向における下流側」とは、軸方向におけるタービン8の燃焼ガスの主流の下流側を意味する。The outer shroud 22 is connected to the outer end 20a of the airfoil portion 20 in the blade height direction and is formed in a generally plate-like shape along a plane intersecting the blade height direction. The outer shroud 22 forms the outer peripheral wall 33 of the combustion gas flow path 31 (the flow path of the main combustion gas in the turbine 8) in the turbine 8. In this specification, "upstream side in the axial direction" means the upstream side of the main combustion gas flow in the turbine 8 in the axial direction (the flow of combustion gas flowing through the flow path 31), and "downstream side in the axial direction" means the downstream side of the main combustion gas flow in the turbine 8 in the axial direction.
内側シュラウド24は、翼高さ方向において翼形部20の内側端20bに接続し、翼高さ方向と交差する面に沿って略板状に形成されている。内側シュラウド24は、タービン8における燃焼ガスの流路31(タービン8における燃焼ガスの主流の流路)の内周壁35を形成する。The inner shroud 24 connects to the inner end 20b of the airfoil section 20 in the blade height direction and is formed in a generally plate-like shape along a plane intersecting the blade height direction. The inner shroud 24 forms the inner circumferential wall 35 of the combustion gas flow path 31 in the turbine 8 (the flow path of the main combustion gas in the turbine 8).
図3は、図2に示したタービン静翼12の翼高さ方向に直交する断面の一例を示す図である。以下で説明するタービン静翼12は、例えばタービン8における最も高温の条件下で使用される第1段のタービン静翼12であってもよい。 Figure 3 is a diagram showing an example of a cross section perpendicular to the blade height direction of the turbine stator vane 12 shown in Figure 2. The turbine stator vane 12 described below may be, for example, a first-stage turbine stator vane 12 used under the highest temperature conditions in the turbine 8.
図3に示すように、タービン静翼12の翼形部20は、負圧面36を形成する負圧面形成壁38と、圧力面40を形成するとともに負圧面形成壁38との間に翼内キャビティ42を形成する圧力面形成壁44とを含む。As shown in FIG. 3, the airfoil portion 20 of the turbine vane 12 includes a suction surface forming wall 38 that forms the suction surface 36, and a pressure surface forming wall 44 that forms the pressure surface 40 and forms an intra-blade cavity 42 between the suction surface forming wall 38.
負圧面形成壁38及び圧力面形成壁44の各々は、略一定の厚さを有する湾曲した板形状を有していてもよい。翼内キャビティ42は、翼高さ方向に沿って翼形部20の一端部から他端部まで翼形部20の内部に形成されている。Each of the suction surface forming wall 38 and the pressure surface forming wall 44 may have a curved plate shape with a substantially constant thickness. The intra-blade cavity 42 is formed inside the airfoil portion 20 along the blade height direction from one end of the airfoil portion 20 to the other end.
図3に示す例示的形態では、翼形部20の翼内キャビティ42には、前縁部隔壁48が設けられている。前縁部隔壁48は、翼形部20と例えば鋳造により一体に形成されており、負圧面形成壁38の内面39から圧力面形成壁44の内面45まで延在して翼内キャビティ42を前縁側キャビティ46と後縁側キャビティ49とに分割するように構成されている。前縁部隔壁48は、略一定の厚さを有する板形状を有していてもよい。3, the intra-blade cavity 42 of the airfoil 20 is provided with a leading edge partition wall 48. The leading edge partition wall 48 is integrally formed with the airfoil 20, for example by casting, and is configured to extend from the inner surface 39 of the suction surface forming wall 38 to the inner surface 45 of the pressure surface forming wall 44, dividing the intra-blade cavity 42 into a leading edge cavity 46 and a trailing edge cavity 49. The leading edge partition wall 48 may have a plate shape with a substantially constant thickness.
図3に示す例示的形態では、翼形部20の前縁側キャビティ46には、インサート50が設けられている。インサート50は、翼高さ方向に沿って翼形部20の一端部から他端部まで延在するように例えば板金でチューブ状に形成されており、前縁側キャビティ46に挿入されている。インサート50の内部空間51は、外側キャビティ32(図2参照)に連通しており、圧縮機4から外側キャビティ32に供給された圧縮空気が外側キャビティ32からインサート50の内部空間51に冷却空気として供給される。インサート50には、翼形部20における前縁側キャビティ46を形成する壁面(負圧面形成壁38の内面39及び圧力面形成壁44の内面45)をインピンジメント冷却するための複数のインピンジメント冷却孔52が形成されている。図示する例では、複数のインピンジメント冷却孔52は、インサート50における負圧面形成壁38に対向する部分と、インサート50における圧力面形成壁44に対向する部分とに形成されている。In the exemplary embodiment shown in FIG. 3 , an insert 50 is provided in the leading edge cavity 46 of the airfoil 20. The insert 50 is formed, for example, from sheet metal in a tubular shape so as to extend from one end of the airfoil 20 to the other end along the blade height direction, and is inserted into the leading edge cavity 46. The internal space 51 of the insert 50 is connected to the outer cavity 32 (see FIG. 2 ), and compressed air supplied from the compressor 4 to the outer cavity 32 is supplied from the outer cavity 32 to the internal space 51 of the insert 50 as cooling air. The insert 50 is formed with a plurality of impingement cooling holes 52 for impingement cooling the wall surfaces (the inner surface 39 of the suction surface forming wall 38 and the inner surface 45 of the pressure surface forming wall 44) that form the leading edge cavity 46 of the airfoil 20. In the illustrated example, a plurality of impingement cooling holes 52 are formed in a portion of the insert 50 facing the suction surface forming wall 38 and a portion of the insert 50 facing the pressure surface forming wall 44 .
図3に示すように、翼形部20の前縁部21には、上述の第1フィルム冷却孔列R71、第2フィルム冷却孔列R72及び第3フィルム冷却孔列R73が形成されている。上述のように、第1フィルム冷却孔列R71は、翼高さ方向に沿って配列された複数の第1フィルム冷却孔71を含み、第2フィルム冷却孔列R72は、翼高さ方向に沿って配列された複数の第2フィルム冷却孔72を含み、第3フィルム冷却孔列R73は、翼高さ方向に沿って配列された複数の第3フィルム冷却孔73を含む。また、第2フィルム冷却孔列R72は、第1フィルム冷却孔列R71と第3フィルム冷却孔列R73の間に配置されている。As shown in FIG. 3 , the leading edge 21 of the airfoil 20 is formed with the first film cooling hole row R71, second film cooling hole row R72, and third film cooling hole row R73. As described above, the first film cooling hole row R71 includes a plurality of first film cooling holes 71 arranged along the blade height direction, the second film cooling hole row R72 includes a plurality of second film cooling holes 72 arranged along the blade height direction, and the third film cooling hole row R73 includes a plurality of third film cooling holes 73 arranged along the blade height direction. Furthermore, the second film cooling hole row R72 is disposed between the first film cooling hole row R71 and the third film cooling hole row R73.
図3に示すように、第1フィルム冷却孔71、第2フィルム冷却孔72及び第3フィルム冷却孔73の各々は、翼形部20における翼高さ方向に直交する断面において、キャンバーラインCLよりも圧力面40側に位置する。すなわち、第1フィルム冷却孔列R71、第2フィルム冷却孔列R72及び第3フィルム冷却孔列R73の各々は、圧力面形成壁44に形成されている。 As shown in FIG. 3 , each of the first film cooling hole 71, the second film cooling hole 72, and the third film cooling hole 73 is located closer to the pressure surface 40 than the camber line CL in a cross section perpendicular to the blade height direction of the airfoil section 20. That is, each of the first film cooling hole row R71, the second film cooling hole row R72, and the third film cooling hole row R73 is formed in the pressure surface forming wall 44.
上記タービン静翼12では、タービン静翼12の外部(例えば上記圧縮機4)からタービン静翼12の翼内キャビティ42に供給された冷却空気の少なくとも一部は、第1フィルム冷却孔71、第2フィルム冷却孔72及び第3フィルム冷却孔73の何れかを通って翼形部20の外側に流出し、翼形部20の表面に沿って流れて翼形部20の表面のフィルム冷却を行う。 In the above-mentioned turbine vane 12, at least a portion of the cooling air supplied to the blade cavity 42 of the turbine vane 12 from outside the turbine vane 12 (e.g., the compressor 4) flows out to the outside of the airfoil portion 20 through either the first film cooling hole 71, the second film cooling hole 72, or the third film cooling hole 73, and flows along the surface of the airfoil portion 20 to perform film cooling on the surface of the airfoil portion 20.
図3に示す例示的形態では、タービン静翼12の外部(例えば上記圧縮機4)からインサート50の内部空間51に供給された冷却空気の一部は、インサート50の複数のインピンジメント冷却孔52から噴出して翼形部20における前縁側キャビティ46を形成する壁面をインピンジメント冷却する。インサート50の複数のインピンジメント冷却孔52から噴出して圧力面形成壁44のインピンジメント冷却を行った冷却空気は、第1フィルム冷却孔71、第2フィルム冷却孔72又は第3フィルム冷却孔73を通って翼形部20の前縁部21の外側に流出し、翼形部20の表面に沿って流れて翼形部20の表面のフィルム冷却を行う。3, a portion of the cooling air supplied to the internal space 51 of the insert 50 from outside the turbine vane 12 (e.g., the compressor 4) is ejected from the multiple impingement cooling holes 52 of the insert 50 to impingement cool the wall surface forming the leading edge cavity 46 of the airfoil 20. The cooling air that has been ejected from the multiple impingement cooling holes 52 of the insert 50 and performed impingement cooling of the pressure surface forming wall 44 passes through the first film cooling hole 71, the second film cooling hole 72, or the third film cooling hole 73 and flows outside the leading edge 21 of the airfoil 20, and flows along the surface of the airfoil 20 to perform film cooling of the surface of the airfoil 20.
図4は、図3に示す前縁部21を拡大した断面図である。
図4に示すように、第1フィルム冷却孔71の各々は、前縁部21を貫通する貫通孔として形成されており、第1フィルム冷却孔71の入口71aから出口71bまで前縁部21の肉厚方向(前縁部21の外面25及び内面26の各々に直交する方向)に対して傾斜した方向に沿って延在する。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the leading edge portion 21 shown in FIG.
As shown in Figure 4, each of the first film cooling holes 71 is formed as a through hole that penetrates the leading edge portion 21 and extends from the inlet 71a to the outlet 71b of the first film cooling hole 71 along a direction inclined with respect to the thickness direction of the leading edge portion 21 (a direction perpendicular to each of the outer surface 25 and inner surface 26 of the leading edge portion 21).
図4に示す例示的形態では、第1フィルム冷却孔71の各々は、第1フィルム冷却孔71の入口71aから出口71bまで、翼高さ方向に直交する平面(図4に示す翼形部20の断面)に対して傾斜した方向に沿って延在する。 In the exemplary configuration shown in Figure 4, each of the first film cooling holes 71 extends from the inlet 71a to the outlet 71b of the first film cooling hole 71 along a direction inclined with respect to a plane perpendicular to the blade height direction (the cross section of the airfoil portion 20 shown in Figure 4).
また、図4に示すように、第1フィルム冷却孔71の入口71aの中心C1aにおける前縁部21の肉厚方向と翼高さ方向とを含む平面を第1平面H1と定義すると、第1フィルム冷却孔71の各々は、第1フィルム冷却孔71の入口71aから出口71bまで、第1平面H1に対して傾斜した方向に沿って延在する。また、第1フィルム冷却孔71の出口71bの中心C1bは、第1平面H1と前縁部21の外面25とが交わる位置P1よりも、前縁部21に沿った燃焼ガスの流れF(上記流路31を流れる燃焼ガスの主流)の下流側に位置する。4, if a plane including the thickness direction and blade height direction of the leading edge portion 21 at the center C1a of the inlet 71a of each first film cooling hole 71 is defined as a first plane H1, each first film cooling hole 71 extends from the inlet 71a to the outlet 71b of the first film cooling hole 71 in a direction inclined with respect to the first plane H1. Furthermore, the center C1b of the outlet 71b of each first film cooling hole 71 is located downstream of the flow F of combustion gas along the leading edge portion 21 (the main stream of combustion gas flowing through the flow passage 31) relative to the position P1 where the first plane H1 intersects with the outer surface 25 of the leading edge portion 21.
図4に示すように、第2フィルム冷却孔72の各々は、前縁部21を貫通する貫通孔として形成されており、第2フィルム冷却孔72の入口72aから出口72bまで前縁部21の肉厚方向に対して傾斜した方向に沿って延在する。 As shown in Figure 4, each of the second film cooling holes 72 is formed as a through hole that penetrates the leading edge portion 21 and extends in a direction inclined relative to the thickness direction of the leading edge portion 21 from the inlet 72a to the outlet 72b of the second film cooling hole 72.
図4に示す例示的形態では、第2フィルム冷却孔72の各々は、第2フィルム冷却孔72の入口72aから出口72bまで、翼高さ方向に直交する平面に対して傾斜した方向に沿って延在する。 In the exemplary configuration shown in Figure 4, each of the second film cooling holes 72 extends from the inlet 72a to the outlet 72b of the second film cooling hole 72 along a direction inclined with respect to a plane perpendicular to the blade height direction.
また、図4に示すように、第2フィルム冷却孔72の入口72aの中心C2aにおける前縁部21の肉厚方向と翼高さ方向とを含む平面を第2平面H2と定義すると、第2フィルム冷却孔72の出口72bは、第2平面H2と前縁部21の外面25とが交わる位置P2に位置する。 Furthermore, as shown in Figure 4, if the plane including the thickness direction and blade height direction of the leading edge portion 21 at the center C2a of the inlet 72a of the second film cooling hole 72 is defined as the second plane H2, the outlet 72b of the second film cooling hole 72 is located at position P2 where the second plane H2 intersects with the outer surface 25 of the leading edge portion 21.
図4に示すように、第3フィルム冷却孔73の各々は、前縁部21を貫通する貫通孔として形成されており、第3フィルム冷却孔73の入口73aから出口73bまで前縁部21の肉厚方向に対して傾斜した方向に沿って延在する。 As shown in Figure 4, each of the third film cooling holes 73 is formed as a through hole that penetrates the leading edge portion 21 and extends in a direction inclined relative to the thickness direction of the leading edge portion 21 from the inlet 73a to the outlet 73b of the third film cooling hole 73.
図4に示す例示的形態では、第3フィルム冷却孔73の各々は、第3フィルム冷却孔73の入口73aから出口73bまで、翼高さ方向に直交する平面に対して傾斜した方向に沿って延在する。 In the exemplary configuration shown in Figure 4, each of the third film cooling holes 73 extends from the inlet 73a to the outlet 73b of the third film cooling hole 73 along a direction inclined with respect to a plane perpendicular to the blade height direction.
また、図4に示すように、第3フィルム冷却孔73の入口73aの中心C3aにおける前縁部21の肉厚方向と翼高さ方向とを含む平面を第3平面H3と定義すると、第3フィルム冷却孔73の出口73bの中心C3bは、第3平面H3と前縁部21の外面25とが交わる位置P3よりも、前縁部21に沿った燃焼ガスの流れFの下流側に位置する。 Also, as shown in Figure 4, if the plane including the thickness direction and blade height direction of the leading edge portion 21 at the center C3a of the inlet 73a of the third film cooling hole 73 is defined as the third plane H3, the center C3b of the outlet 73b of the third film cooling hole 73 is located downstream of the flow F of combustion gas along the leading edge portion 21 from the position P3 where the third plane H3 intersects with the outer surface 25 of the leading edge portion 21.
図4に示すように、翼形部20における翼高さ方向に直交する断面において、キャンバーラインCLと前縁部21の外面25との交点をE1、ガスタービン2の軸方向における翼形部20の最上流位置をE2とすると、第1フィルム冷却孔71の出口71bの中心C1bは、翼形部20の外面25における交点E1と最上流位置E2との間に位置し、第2フィルム冷却孔72の出口72bの中心C2bは、翼形部20の外面25における最上流位置E2を挟んで交点E1と反対側(前縁部隔壁48側)に位置し、第3フィルム冷却孔73の出口73bの中心C3bは、翼形部20の外面25における最上流位置E2を挟んで交点E1と反対側に位置する。 As shown in Figure 4, in a cross section perpendicular to the blade height direction of the airfoil section 20, if the intersection point between the camber line CL and the outer surface 25 of the leading edge 21 is E1 and the most upstream position of the airfoil section 20 in the axial direction of the gas turbine 2 is E2, the center C1b of the outlet 71b of the first film cooling hole 71 is located between the intersection point E1 and the most upstream position E2 on the outer surface 25 of the airfoil section 20, the center C2b of the outlet 72b of the second film cooling hole 72 is located on the opposite side of the intersection point E1 (towards the leading edge bulkhead 48) across the most upstream position E2 on the outer surface 25 of the airfoil section 20, and the center C3b of the outlet 73b of the third film cooling hole 73 is located on the opposite side of the intersection point E1 across the most upstream position E2 on the outer surface 25 of the airfoil section 20.
図4に示すように、翼形部20における翼高さ方向に直交する断面において、第1フィルム冷却孔71、第2フィルム冷却孔72及び第3フィルム冷却孔73の各々は、軸方向において、圧力面形成壁44と前縁部隔壁48とが接続する位置Gよりも上流側に位置する。 As shown in Figure 4, in a cross section perpendicular to the blade height direction of the airfoil section 20, each of the first film cooling hole 71, the second film cooling hole 72, and the third film cooling hole 73 is located upstream of the position G in the axial direction where the pressure surface forming wall 44 and the leading edge partition wall 48 connect.
図5は、翼形部20の前縁部21の外面25を外面25に直交する方向から視た図である。図6は、翼形部20の前縁部21における第1フィルム冷却孔列R71の位置での翼高さ方向に沿った断面の一例を示す図である。図7Aは、図6における外側シュラウド22の近傍の第1フィルム冷却孔71である外側第1フィルム冷却孔711を拡大した断面図である。図7Bは、図6における内側シュラウド24の近傍の第1フィルム冷却孔71である内側第1フィルム冷却孔712を拡大した断面図である。図8Aは、図7AにおけるQG‐QG断面を示す図である。図8Bは、図7BにおけるQH‐QH断面を示す図である。 Figure 5 is a view of the outer surface 25 of the leading edge 21 of the airfoil 20 as viewed from a direction perpendicular to the outer surface 25. Figure 6 is a diagram showing an example of a cross section along the blade height direction at the position of the first film cooling hole row R71 in the leading edge 21 of the airfoil 20. Figure 7A is an enlarged cross section of an outer first film cooling hole 711, which is a first film cooling hole 71 near the outer shroud 22 in Figure 6. Figure 7B is an enlarged cross section of an inner first film cooling hole 712, which is a first film cooling hole 71 near the inner shroud 24 in Figure 6. Figure 8A is a diagram showing the QG-QG cross section in Figure 7A. Figure 8B is a diagram showing the QH-QH cross section in Figure 7B.
図9は、翼形部20の前縁部21における第2フィルム冷却孔列R72の位置での翼高さ方向に沿った断面の一例を示す図である。図10Aは、図9における外側シュラウド22の近傍の第2フィルム冷却孔72である外側第2フィルム冷却孔721を拡大した断面図である。図10Bは、図9における内側シュラウド24の近傍の第2フィルム冷却孔72である内側第2フィルム冷却孔722を拡大した断面図である。図11Aは、図10AにおけるQJ‐QJ断面を示す図である。図11Bは、図10BにおけるQK‐QK断面を示す図である。 Figure 9 is a diagram showing an example of a cross section along the blade height direction at the position of the second film cooling hole row R72 in the leading edge portion 21 of the airfoil 20. Figure 10A is an enlarged cross section of an outer second film cooling hole 721, which is a second film cooling hole 72 near the outer shroud 22 in Figure 9. Figure 10B is an enlarged cross section of an inner second film cooling hole 722, which is a second film cooling hole 72 near the inner shroud 24 in Figure 9. Figure 11A is a diagram showing the QJ-QJ cross section in Figure 10A. Figure 11B is a diagram showing the QK-QK cross section in Figure 10B.
図12は、翼形部20の前縁部21における第3フィルム冷却孔列R73の位置での翼高さ方向に沿った断面の一例を示す図である。図13Aは、図12における外側シュラウド22の近傍の第3フィルム冷却孔73である外側第3フィルム冷却孔731を拡大した断面図である。図13Bは、図12における内側シュラウド24の近傍の第3フィルム冷却孔73である内側第3フィルム冷却孔732を拡大した断面図である。図14Aは、図13AにおけるQL‐QL断面を示す図である。図14Bは、図13BにおけるQM‐QM断面を示す図である。 Figure 12 is a diagram showing an example of a cross section along the blade height direction at the position of the third film cooling hole row R73 in the leading edge portion 21 of the airfoil 20. Figure 13A is an enlarged cross-sectional view of an outer third film cooling hole 731, which is the third film cooling hole 73 near the outer shroud 22 in Figure 12. Figure 13B is an enlarged cross-sectional view of an inner third film cooling hole 732, which is the third film cooling hole 73 near the inner shroud 24 in Figure 12. Figure 14A is a diagram showing the QL-QL cross section in Figure 13A. Figure 14B is a diagram showing the QM-QM cross section in Figure 13B.
例えば図5及び図6に示すように、第1フィルム冷却孔列R71に属する複数の第1フィルム冷却孔71は、翼高さ方向における第1位置K1より外側に位置する複数の外側第1フィルム冷却孔711と、翼高さ方向における第1位置K1より内側に位置する複数の内側第1フィルム冷却孔712とを含む。なお、図示する例では、第1位置K1は、翼高さ方向における翼形部20の中央よりも内側シュラウド24寄りの位置である。5 and 6, the first film cooling holes 71 belonging to the first film cooling hole row R71 include a plurality of outer first film cooling holes 711 located outside a first position K1 in the blade height direction, and a plurality of inner first film cooling holes 712 located inside the first position K1 in the blade height direction. In the illustrated example, the first position K1 is located closer to the inner shroud 24 than the center of the airfoil 20 in the blade height direction.
例えば図7Aに示すように、外側第1フィルム冷却孔711は、外側第1フィルム冷却孔711の入口71aから外側第1フィルム冷却孔711の出口71bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している。 For example, as shown in FIG. 7A, the outer first film cooling hole 711 extends inward in the blade height direction from the inlet 71a of the outer first film cooling hole 711 to the outlet 71b of the outer first film cooling hole 711.
例えば図7Bに示すように、内側第1フィルム冷却孔712は、内側第1フィルム冷却孔712の入口71aから内側第1フィルム冷却孔712の出口71bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している。 For example, as shown in FIG. 7B, the inner first film cooling hole 712 extends outward in the blade height direction from the inlet 71a of the inner first film cooling hole 712 to the outlet 71b of the inner first film cooling hole 712.
例えば図5及び図9に示すように、第2フィルム冷却孔列R72に属する複数の第2フィルム冷却孔72は、翼高さ方向における第1位置K1より外側に位置する複数の外側第2フィルム冷却孔721と、翼高さ方向における第1位置K1より内側に位置する複数の内側第2フィルム冷却孔722とを含む。 For example, as shown in Figures 5 and 9, the multiple second film cooling holes 72 belonging to the second film cooling hole row R72 include multiple outer second film cooling holes 721 located outside the first position K1 in the blade height direction, and multiple inner second film cooling holes 722 located inside the first position K1 in the blade height direction.
例えば図10Aに示すように、外側第2フィルム冷却孔721は、外側第2フィルム冷却孔721の入口72aから外側第2フィルム冷却孔721の出口72bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している。 For example, as shown in FIG. 10A, the outer second film cooling hole 721 extends inward in the blade height direction from the inlet 72a of the outer second film cooling hole 721 to the outlet 72b of the outer second film cooling hole 721.
例えば図10Bに示すように、内側第2フィルム冷却孔722は、内側第2フィルム冷却孔722の入口72aから内側第2フィルム冷却孔722の出口72bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している。 For example, as shown in FIG. 10B, the inner second film cooling hole 722 extends outward in the blade height direction from the inlet 72a of the inner second film cooling hole 722 to the outlet 72b of the inner second film cooling hole 722.
例えば図5及び図12に示すように、第3フィルム冷却孔列R73に属する複数の第3フィルム冷却孔73は、翼高さ方向における第1位置K1より外側に位置する複数の外側第3フィルム冷却孔731と、翼高さ方向における第1位置K1より内側に位置する複数の内側第3フィルム冷却孔732とを含む。 For example, as shown in Figures 5 and 12, the multiple third film cooling holes 73 belonging to the third film cooling hole row R73 include multiple outer third film cooling holes 731 located outside the first position K1 in the blade height direction, and multiple inner third film cooling holes 732 located inside the first position K1 in the blade height direction.
例えば図13Aに示すように、外側第3フィルム冷却孔731は、外側第3フィルム冷却孔731の入口73aから外側第3フィルム冷却孔731の出口73bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している。 For example, as shown in FIG. 13A, the outer third film cooling hole 731 extends inward in the blade height direction from the inlet 73a of the outer third film cooling hole 731 to the outlet 73b of the outer third film cooling hole 731.
例えば図13Bに示すように、内側第3フィルム冷却孔732は、内側第3フィルム冷却孔732の入口73aから内側第3フィルム冷却孔732の出口73bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している。 For example, as shown in FIG. 13B, the inner third film cooling hole 732 extends outward in the blade height direction from the inlet 73a of the inner third film cooling hole 732 to the outlet 73b of the inner third film cooling hole 732.
例えば図5、図7A及び図8Aに示すように、外側第1フィルム冷却孔711は、円形孔部74及びシェイプト孔部75を含む。円形孔部74は、外側第1フィルム冷却孔711の入口71a側の部分であり、円形の断面形状を有する。円形孔部74の断面積は、円形孔部74の軸線L74の方向の位置によらず一定である。シェイプト孔部75は、外側第1フィルム冷却孔711の出口71b側の部分であり、円形孔部74に接続する。シェイプト孔部75の断面積は、外側第1フィルム冷却孔711の出口71b(シェイプト孔部75の出口)に向かうにつれて大きくなる。シェイプト孔部75は、円形孔部74の軸線L74方向視において、円形孔部74に対して翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張されており、円形孔部74に対して翼高さ方向の外側には断面積を拡張されていない。また、シェイプト孔部75は、円形孔部74の軸線L74方向視において、翼高さ方向と直交する方向には円形孔部74に対して断面積を拡張されていない。 As shown in Figures 5, 7A, and 8A, for example, the outer first film cooling hole 711 includes a circular hole portion 74 and a shaped hole portion 75. The circular hole portion 74 is the portion on the inlet 71a side of the outer first film cooling hole 711 and has a circular cross-sectional shape. The cross-sectional area of the circular hole portion 74 is constant regardless of the position in the direction of the axis L74 of the circular hole portion 74. The shaped hole portion 75 is the portion on the outlet 71b side of the outer first film cooling hole 711 and connects to the circular hole portion 74. The cross-sectional area of the shaped hole portion 75 increases toward the outlet 71b of the outer first film cooling hole 711 (the outlet of the shaped hole portion 75). When viewed in the direction of the axis L74 of the circular hole portion 74, the cross-sectional area of the shaped hole portion 75 expands only inward in the blade height direction relative to the circular hole portion 74, and does not expand outward in the blade height direction relative to the circular hole portion 74. Furthermore, when viewed from the direction of the axis L74 of the circular hole 74, the cross-sectional area of the shaped hole 75 is not expanded in comparison with the circular hole 74 in a direction perpendicular to the blade height direction.
例えば図7Aに示すように、外側第1フィルム冷却孔711の出口71bの中心C1bは、外側第1フィルム冷却孔711の円形孔部74の軸線L74の延長線よりも翼高さ方向における内側に位置する。より詳細には、外側第1フィルム冷却孔711の出口71bの中心C1bは、外側第1フィルム冷却孔711の円形孔部74の軸線L74の延長線と外側第1フィルム冷却孔711の出口71bとの交点S11よりも、翼高さ方向における内側に位置する。7A, for example, the center C1b of the outlet 71b of the outer first film cooling hole 711 is located inward in the blade height direction from an extension of the axis L74 of the circular hole portion 74 of the outer first film cooling hole 711. More specifically, the center C1b of the outlet 71b of the outer first film cooling hole 711 is located inward in the blade height direction from an intersection S11 between the extension of the axis L74 of the circular hole portion 74 of the outer first film cooling hole 711 and the outlet 71b of the outer first film cooling hole 711.
例えば図5、図7B及び図8Bに示すように、内側第1フィルム冷却孔712は、円形孔部76及びシェイプト孔部77を含む。円形孔部76は、内側第1フィルム冷却孔712の入口71a側の部分であり、円形の断面形状を有する。円形孔部76の断面積は、円形孔部76の軸線L76の方向の位置によらず一定である。シェイプト孔部77は、内側第1フィルム冷却孔712の出口71b側の部分であり、円形孔部76に接続する。シェイプト孔部77の断面積は、内側第1フィルム冷却孔712の出口71b(シェイプト孔部77の出口)に向かうにつれて大きくなる。シェイプト孔部77は、円形孔部76の軸線L76方向視において、円形孔部76に対して翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されており、円形孔部76に対して翼高さ方向の内側には断面積を拡張されていない。また、シェイプト孔部77は、円形孔部76の軸線L76方向視において、翼高さ方向と直交する方向には円形孔部76に対して断面積を拡張されていない。 For example, as shown in Figures 5, 7B, and 8B, the inner first film cooling hole 712 includes a circular hole portion 76 and a shaped hole portion 77. The circular hole portion 76 is the portion on the inlet 71a side of the inner first film cooling hole 712 and has a circular cross-sectional shape. The cross-sectional area of the circular hole portion 76 is constant regardless of the position in the direction of the axis L76 of the circular hole portion 76. The shaped hole portion 77 is the portion on the outlet 71b side of the inner first film cooling hole 712 and connects to the circular hole portion 76. The cross-sectional area of the shaped hole portion 77 increases toward the outlet 71b of the inner first film cooling hole 712 (the outlet of the shaped hole portion 77). When viewed in the direction of the axis L76 of the circular hole portion 76, the cross-sectional area of the shaped hole portion 77 expands only outward in the blade height direction relative to the circular hole portion 76, and does not expand inward in the blade height direction relative to the circular hole portion 76. Furthermore, when viewed from the direction of the axis L76 of the circular hole 76, the cross-sectional area of the shaped hole 77 is not expanded in comparison with the circular hole 76 in a direction perpendicular to the blade height direction.
例えば図7Bに示すように、内側第1フィルム冷却孔712の出口71bの中心C1bは、内側第1フィルム冷却孔712の円形孔部76の軸線L76の延長線よりも翼高さ方向における外側に位置する。より詳細には、内側第1フィルム冷却孔712の出口71bの中心C1bは、内側第1フィルム冷却孔712の円形孔部76の軸線L76の延長線と内側第1フィルム冷却孔712の出口71bとの交点S12よりも、翼高さ方向における外側に位置する。7B, for example, the center C1b of the outlet 71b of the inner first film cooling hole 712 is located outward in the blade height direction from an extension of the axis L76 of the circular hole portion 76 of the inner first film cooling hole 712. More specifically, the center C1b of the outlet 71b of the inner first film cooling hole 712 is located outward in the blade height direction from an intersection S12 between the extension of the axis L76 of the circular hole portion 76 of the inner first film cooling hole 712 and the outlet 71b of the inner first film cooling hole 712.
例えば図5、図10A及び図11Aに示すように、外側第2フィルム冷却孔721は、円形孔部78及びシェイプト孔部79を含む。円形孔部78は、外側第2フィルム冷却孔721の入口72a側の部分であり、円形の断面形状を有する。円形孔部78の断面積は、円形孔部78の軸線L78の方向の位置によらず一定である。シェイプト孔部79は、外側第2フィルム冷却孔721の出口72b側の部分であり、円形孔部78に接続する。シェイプト孔部79の断面積は、外側第2フィルム冷却孔721の出口72b(シェイプト孔部79の出口)に向かうにつれて大きくなる。シェイプト孔部79は、円形孔部78の軸線L78方向視において、円形孔部78に対して翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張されており、円形孔部78に対して翼高さ方向の外側には断面積を拡張されていない。また、シェイプト孔部79は、円形孔部78の軸線L78方向視において、翼高さ方向と直交する方向には円形孔部78に対して断面積を拡張されていない。5, 10A, and 11A, the outer second film cooling hole 721 includes a circular hole portion 78 and a shaped hole portion 79. The circular hole portion 78 is the portion on the inlet 72a side of the outer second film cooling hole 721 and has a circular cross-sectional shape. The cross-sectional area of the circular hole portion 78 is constant regardless of the position in the direction of the axis L78 of the circular hole portion 78. The shaped hole portion 79 is the portion on the outlet 72b side of the outer second film cooling hole 721 and connects to the circular hole portion 78. The cross-sectional area of the shaped hole portion 79 increases toward the outlet 72b of the outer second film cooling hole 721 (the outlet of the shaped hole portion 79). When viewed in the direction of the axis L78 of the circular hole portion 78, the cross-sectional area of the shaped hole portion 79 expands only inward in the blade height direction relative to the circular hole portion 78, and does not expand outward in the blade height direction relative to the circular hole portion 78. Furthermore, when viewed from the direction of the axis L78 of the circular hole 78, the cross-sectional area of the shaped hole 79 is not expanded in comparison with the circular hole 78 in a direction perpendicular to the blade height direction.
例えば図10Aに示すように、外側第2フィルム冷却孔721の出口72bの中心C2bは、外側第2フィルム冷却孔721の円形孔部78の軸線L78の延長線よりも翼高さ方向における内側に位置する。より詳細には、外側第2フィルム冷却孔721の出口72bの中心C2bは、外側第2フィルム冷却孔721の円形孔部78の軸線L78の延長線と外側第2フィルム冷却孔721の出口72bとの交点S21よりも、翼高さ方向における内側に位置する。10A, for example, the center C2b of the outlet 72b of the outer second film cooling hole 721 is located inward in the blade height direction from an extension of the axis L78 of the circular hole portion 78 of the outer second film cooling hole 721. More specifically, the center C2b of the outlet 72b of the outer second film cooling hole 721 is located inward in the blade height direction from an intersection S21 between the extension of the axis L78 of the circular hole portion 78 of the outer second film cooling hole 721 and the outlet 72b of the outer second film cooling hole 721.
例えば図5、図10B及び図11Bに示すように、内側第2フィルム冷却孔722は、円形孔部80及びシェイプト孔部81を含む。円形孔部80は、内側第2フィルム冷却孔722の入口72a側の部分であり、円形の断面形状を有する。円形孔部80の断面積は、円形孔部80の軸線L80の方向の位置によらず一定である。シェイプト孔部81は、内側第2フィルム冷却孔722の出口72b側の部分であり、円形孔部80に接続する。シェイプト孔部81の断面積は、内側第2フィルム冷却孔722の出口72b(シェイプト孔部81の出口)に向かうにつれて大きくなる。シェイプト孔部81は、円形孔部80の軸線L80方向視において、円形孔部80に対して翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されており、円形孔部80に対して翼高さ方向の内側には断面積を拡張されていない。また、シェイプト孔部81は、円形孔部80の軸線L80方向視において、翼高さ方向と直交する方向には円形孔部80に対して断面積を拡張されていない。5, 10B, and 11B, the inner second film cooling hole 722 includes a circular hole portion 80 and a shaped hole portion 81. The circular hole portion 80 is the portion on the inlet 72a side of the inner second film cooling hole 722 and has a circular cross-sectional shape. The cross-sectional area of the circular hole portion 80 is constant regardless of the position in the direction of the axis L80 of the circular hole portion 80. The shaped hole portion 81 is the portion on the outlet 72b side of the inner second film cooling hole 722 and connects to the circular hole portion 80. The cross-sectional area of the shaped hole portion 81 increases toward the outlet 72b of the inner second film cooling hole 722 (the outlet of the shaped hole portion 81). When viewed in the direction of the axis L80 of the circular hole portion 80, the cross-sectional area of the shaped hole portion 81 expands only outward in the blade height direction relative to the circular hole portion 80, and does not expand inward in the blade height direction relative to the circular hole portion 80. Furthermore, when viewed from the direction of the axis L80 of the circular hole 80, the cross-sectional area of the shaped hole 81 is not expanded relative to the circular hole 80 in a direction perpendicular to the blade height direction.
例えば図10Bに示すように、内側第2フィルム冷却孔722の出口72bの中心C2bは、内側第2フィルム冷却孔722の円形孔部80の軸線L80の延長線よりも翼高さ方向における外側に位置する。より詳細には、内側第2フィルム冷却孔722の出口72bの中心C2bは、内側第2フィルム冷却孔722の円形孔部80の軸線L80の延長線と内側第2フィルム冷却孔722の出口72bとの交点S22よりも、翼高さ方向における外側に位置する。10B, for example, the center C2b of the outlet 72b of the inner second film cooling hole 722 is located outward in the blade height direction from an extension of the axis L80 of the circular hole portion 80 of the inner second film cooling hole 722. More specifically, the center C2b of the outlet 72b of the inner second film cooling hole 722 is located outward in the blade height direction from an intersection S22 between the extension of the axis L80 of the circular hole portion 80 of the inner second film cooling hole 722 and the outlet 72b of the inner second film cooling hole 722.
例えば図5、図13A及び図14Aに示すように、外側第3フィルム冷却孔731は、円形孔部82及びシェイプト孔部83を含む。円形孔部82は、外側第3フィルム冷却孔731の入口73a側の部分であり、円形の断面形状を有する。円形孔部82の断面積は、円形孔部82の軸線L82の方向の位置によらず一定である。シェイプト孔部83は、外側第3フィルム冷却孔731の出口73b側の部分であり、円形孔部82に接続する。シェイプト孔部83の断面積は、外側第3フィルム冷却孔731の出口73b(シェイプト孔部83の出口)に向かうにつれて大きくなる。シェイプト孔部83は、円形孔部82の軸線L82方向視において、円形孔部82に対して翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張されており、円形孔部82に対して翼高さ方向の外側には断面積を拡張されていない。また、シェイプト孔部83は、円形孔部82の軸線L82方向視において、翼高さ方向と直交する方向には円形孔部82に対して断面積を拡張されていない。5, 13A, and 14A, the outer third film cooling hole 731 includes a circular hole portion 82 and a shaped hole portion 83. The circular hole portion 82 is the portion on the inlet 73a side of the outer third film cooling hole 731 and has a circular cross-sectional shape. The cross-sectional area of the circular hole portion 82 is constant regardless of the position of the circular hole portion 82 in the direction of the axis L82. The shaped hole portion 83 is the portion on the outlet 73b side of the outer third film cooling hole 731 and connects to the circular hole portion 82. The cross-sectional area of the shaped hole portion 83 increases toward the outlet 73b of the outer third film cooling hole 731 (the outlet of the shaped hole portion 83). When viewed in the direction of the axis L82 of the circular hole portion 82, the cross-sectional area of the shaped hole portion 83 expands only inward in the blade height direction relative to the circular hole portion 82, and does not expand outward in the blade height direction relative to the circular hole portion 82. Furthermore, when viewed from the direction of the axis L82 of the circular hole 82, the cross-sectional area of the shaped hole 83 is not expanded in comparison with the circular hole 82 in a direction perpendicular to the blade height direction.
例えば図13Aに示すように、外側第3フィルム冷却孔731の出口73bの中心C3bは、外側第3フィルム冷却孔731の円形孔部82の軸線L82の延長線よりも翼高さ方向における内側に位置する。より詳細には、外側第3フィルム冷却孔731の出口73bの中心C3bは、外側第3フィルム冷却孔731の円形孔部82の軸線L82の延長線と外側第3フィルム冷却孔731の出口73bとの交点S31よりも、翼高さ方向における内側に位置する。13A, for example, the center C3b of the outlet 73b of the outer third film cooling hole 731 is located inward in the blade height direction from an extension of the axis L82 of the circular hole portion 82 of the outer third film cooling hole 731. More specifically, the center C3b of the outlet 73b of the outer third film cooling hole 731 is located inward in the blade height direction from an intersection S31 between the extension of the axis L82 of the circular hole portion 82 of the outer third film cooling hole 731 and the outlet 73b of the outer third film cooling hole 731.
例えば図5、図13B及び図14Bに示すように、内側第3フィルム冷却孔732は、円形孔部84及びシェイプト孔部85を含む。円形孔部84は、内側第3フィルム冷却孔732の入口73a側の部分であり、円形の断面形状を有する。円形孔部84の断面積は、円形孔部84の軸線L84の方向の位置によらず一定である。シェイプト孔部85は、内側第3フィルム冷却孔732の出口73b側の部分であり、円形孔部84に接続する。シェイプト孔部85の断面積は、内側第3フィルム冷却孔732の出口73b(シェイプト孔部83の出口)に向かうにつれて大きくなる。シェイプト孔部85は、円形孔部84の軸線L84方向視において、円形孔部84に対して翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されており、円形孔部84に対して翼高さ方向の内側には断面積を拡張されていない。また、シェイプト孔部85は、円形孔部84の軸線L84方向視において、翼高さ方向と直交する方向には円形孔部84に対して断面積を拡張されていない。5, 13B, and 14B, the inner third film cooling hole 732 includes a circular hole portion 84 and a shaped hole portion 85. The circular hole portion 84 is the portion on the inlet 73a side of the inner third film cooling hole 732 and has a circular cross-sectional shape. The cross-sectional area of the circular hole portion 84 is constant regardless of the position in the direction of the axis L84 of the circular hole portion 84. The shaped hole portion 85 is the portion on the outlet 73b side of the inner third film cooling hole 732 and connects to the circular hole portion 84. The cross-sectional area of the shaped hole portion 85 increases toward the outlet 73b of the inner third film cooling hole 732 (the outlet of the shaped hole portion 83). When viewed in the direction of the axis L84 of the circular hole portion 84, the cross-sectional area of the shaped hole portion 85 is expanded only outward in the blade height direction relative to the circular hole portion 84, and is not expanded inward in the blade height direction relative to the circular hole portion 84. Furthermore, when viewed from the direction of the axis L84 of the circular hole 84, the cross-sectional area of the shaped hole 85 is not expanded in comparison with the circular hole 84 in the direction perpendicular to the blade height direction.
例えば図13Bに示すように、内側第3フィルム冷却孔732の出口73bの中心C3bは、内側第3フィルム冷却孔732の円形孔部84の軸線L84の延長線よりも翼高さ方向における外側に位置する。より詳細には、内側第3フィルム冷却孔732の出口73bの中心C3bは、内側第3フィルム冷却孔732の円形孔部84の軸線L84の延長線と内側第3フィルム冷却孔732の出口73bとの交点S32よりも、翼高さ方向における外側に位置する。13B, for example, the center C3b of the outlet 73b of the inner third film cooling hole 732 is located outward in the blade height direction from an extension of the axis L84 of the circular hole portion 84 of the inner third film cooling hole 732. More specifically, the center C3b of the outlet 73b of the inner third film cooling hole 732 is located outward in the blade height direction from an intersection S32 between the extension of the axis L84 of the circular hole portion 84 of the inner third film cooling hole 732 and the outlet 73b of the inner third film cooling hole 732.
例えば図12に示すように、第3フィルム冷却孔73の軸線(図13における外側第3フィルム冷却孔731の円形孔部82の軸線L82、図13Bにおける内側第3フィルム冷却孔732の円形孔部84の軸線L84及びそれらの延長線)と翼高さ方向とを含む断面において、外側シュラウド22及び内側シュラウド24のうち、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への突出量が大きい方を大シュラウド90と定義し、外側シュラウド22と内側シュラウド24のうち大シュラウド90ではない方を小シュラウド91と定義すると、翼高さ方向における第1位置K1と大シュラウド90との距離V90は、翼高さ方向における第1位置K1と小シュラウド91との距離V91よりも大きい。図12に示す例では、第3フィルム冷却孔73の軸線と翼高さ方向とを含む断面において、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への外側シュラウド22の突出量をA3、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への内側シュラウド24の突出量をB3とすると、A3>B3であるため、外側シュラウド22が大シュラウド90であり、内側シュラウド24が小シュラウド91である。 For example, as shown in Figure 12, in a cross section including the axis of the third film cooling hole 73 (axis L82 of the circular hole portion 82 of the outer third film cooling hole 731 in Figure 13, axis L84 of the circular hole portion 84 of the inner third film cooling hole 732 in Figure 13B and their extensions) and the blade height direction, if the outer shroud 22 or the inner shroud 24 which protrudes the greater amount from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as the large shroud 90, and the outer shroud 22 or the inner shroud 24 which is not the large shroud 90 is defined as the small shroud 91, the distance V90 between the first position K1 and the large shroud 90 in the blade height direction is greater than the distance V91 between the first position K1 and the small shroud 91 in the blade height direction. In the example shown in Figure 12, in a cross section including the axis of the third film cooling hole 73 and the blade height direction, if the amount of protrusion of the outer shroud 22 from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is A3 and the amount of protrusion of the inner shroud 24 from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is B3, A3 > B3, so the outer shroud 22 is the large shroud 90 and the inner shroud 24 is the small shroud 91.
例えば図6に示すように、第1フィルム冷却孔71の軸線(図7Aにおける外側第1フィルム冷却孔711の円形孔部74の軸線L74、図7Bにおける内側第1フィルム冷却孔712の円形孔部76の軸線L76及びそれらの延長線)と翼高さ方向とを含む断面において、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への外側シュラウド22の突出量をA1、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への内側シュラウド24の突出量をB1とする。また、例えば図9に示すように、第2フィルム冷却孔72の軸線(図10Aにおける外側第2フィルム冷却孔721の円形孔部78の軸線L78、図10Bにおける内側第2フィルム冷却孔722の円形孔部80の軸線L80及びそれらの延長線)と翼高さ方向とを含む断面において、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への外側シュラウド22の突出量をA2、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への内側シュラウド24の突出量をB2とする。また、例えば図12に示すように、第3フィルム冷却孔73の軸線(図13Aにおける外側第3フィルム冷却孔731の円形孔部82の軸線L82、図13Bにおける内側第3フィルム冷却孔732の円形孔部84の軸線L84及びそれらの延長線)を含み翼高さ方向に沿った断面において、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への外側シュラウド22の突出量をA3、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への内側シュラウド24の突出量をB3とする。 For example, as shown in Figure 6, in a cross section including the axis of the first film cooling hole 71 (axis L74 of the circular hole portion 74 of the outer first film cooling hole 711 in Figure 7A, axis L76 of the circular hole portion 76 of the inner first film cooling hole 712 in Figure 7B and their extensions) and the blade height direction, the amount of protrusion of the outer shroud 22 from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is A1, and the amount of protrusion of the inner shroud 24 from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is B1. 9, for example, in a cross section including the axis of the second film cooling hole 72 (the axis L78 of the circular hole portion 78 of the outer second film cooling hole 721 in FIG. 10A, the axis L80 of the circular hole portion 80 of the inner second film cooling hole 722 in FIG. 10B and their extensions) and the blade height direction, the amount of protrusion of the outer shroud 22 from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is denoted as A2, and the amount of protrusion of the inner shroud 24 from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is denoted as B2. 12, for example, in a cross section along the blade height direction that includes the axis of the third film cooling hole 73 (the axis L82 of the circular hole portion 82 of the outer third film cooling hole 731 in FIG. 13A, the axis L84 of the circular hole portion 84 of the inner third film cooling hole 732 in FIG. 13B and their extensions), the amount of protrusion of the outer shroud 22 from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is denoted as A3, and the amount of protrusion of the inner shroud 24 from the leading edge portion 21 in a direction perpendicular to the blade height direction is denoted as B3.
ここで、外側シュラウド22及び内側シュラウド24のうち、突出量A1,A2,A3,B1,B2,B3の中で最も大きな突出量を有する方を大シュラウド92と定義し、外側シュラウド22と内側シュラウド24のうち大シュラウド92ではない方を小シュラウド93と定義すると、翼高さ方向における第1位置K1と大シュラウド92との距離V92は、翼高さ方向における第1位置K1と小シュラウド93との距離V93よりも大きい。図6、図9及び図12に示す例では、突出量A1,A2,A3,B1,B2,B3の中で最も大きな突出量はA3であるため、外側シュラウド22が大シュラウド92であり、内側シュラウド24が小シュラウド93である。 Here, the outer shroud 22 or the inner shroud 24 having the largest protrusion amount among protrusion amounts A1, A2, A3, B1, B2, and B3 is defined as the large shroud 92, and the outer shroud 22 or the inner shroud 24 that is not the large shroud 92 is defined as the small shroud 93. The distance V92 between the first position K1 in the blade height direction and the large shroud 92 is greater than the distance V93 between the first position K1 in the blade height direction and the small shroud 93. In the example shown in Figures 6, 9, and 12, the largest protrusion amount among protrusion amounts A1, A2, A3, B1, B2, and B3 is A3, so the outer shroud 22 is the large shroud 92 and the inner shroud 24 is the small shroud 93.
以下、上記タービン静翼12が奏する効果について説明する。
例えば図4に示したように、第1フィルム冷却孔71、第2フィルム冷却孔72及び第3フィルム冷却孔73の各々は、前縁部21の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、第1フィルム冷却孔71の出口71bの中心C1bは、上記第1平面H1と前縁部21の外面25とが交わる位置P1よりも前縁部21に沿った燃焼ガスの流れFの下流側に位置し、第2フィルム冷却孔72の出口72bは、上記第2平面H2と前縁部21の外面25とが交わる位置P2に位置し、第3フィルム冷却孔73の出口73bの中心C3bは、上記第3平面H3と前縁部21の外面25とが交わる位置P3よりも、前縁部21に沿った燃焼ガスの流れFの下流側に位置する。
The effects achieved by the turbine vane 12 will be described below.
For example, as shown in FIG. 4 , each of the first film cooling hole 71, the second film cooling hole 72, and the third film cooling hole 73 extends in a direction inclined with respect to the thickness direction of the leading edge portion 21, and the center C1b of the outlet 71b of the first film cooling hole 71 is located downstream of the flow F of combustion gas along the leading edge portion 21 from the position P1 where the first plane H1 intersects with the outer surface 25 of the leading edge portion 21, the outlet 72b of the second film cooling hole 72 is located at the position P2 where the second plane H2 intersects with the outer surface 25 of the leading edge portion 21, and the center C3b of the outlet 73b of the third film cooling hole 73 is located downstream of the flow F of combustion gas along the leading edge portion 21 from the position P3 where the third plane H3 intersects with the outer surface 25 of the leading edge portion 21.
このため、前縁部21の外面25における燃焼ガスの流れのよどみ点の位置P0(図4参照)又はその近傍に第2フィルム冷却孔72が位置するように第2フィルム冷却孔列R72を配置することにより、前縁部21の外面25における燃焼ガスの流れのよどみ点の位置P0を境界とした両側において、第1フィルム冷却孔71と第3フィルム冷却孔73から燃焼ガスの流れの下流側に向けてフィルム冷却のための冷却空気を前縁部21の外面25に沿って流出させることができる。したがって、前縁部21の外面25のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できる。Therefore, by arranging the second film cooling hole row R72 so that the second film cooling holes 72 are located at or near the stagnation point P0 (see FIG. 4 ) of the flow of combustion gas on the outer surface 25 of the leading edge portion 21, cooling air for film cooling can be discharged from the first film cooling hole 71 and the third film cooling hole 73 along the outer surface 25 of the leading edge portion 21 toward the downstream side of the flow of combustion gas on both sides of the boundary of the stagnation point P0 of the flow of combustion gas on the outer surface 25 of the leading edge portion 21. Therefore, film cooling of the outer surface 25 of the leading edge portion 21 can be effectively performed with a small amount of cooling air, and a decrease in the film efficiency of film cooling of the blade surface can be suppressed while reducing the amount of cooling air.
また、図5、図6及び図7Aに示すように、翼高さ方向における外側シュラウド22側に位置する外側第1フィルム冷却孔711が外側第1フィルム冷却孔711の入口71aから出口71bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在しているため、外側第1フィルム冷却孔711が外側第1フィルム冷却孔711の入口71aから出口71bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部20の外面25側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって外側第1フィルム冷却孔711を形成する場合に、治具と外側シュラウド22との干渉を抑制することができる。 Furthermore, as shown in Figures 5, 6 and 7A, the outer first film cooling hole 711 located on the outer shroud 22 side in the blade height direction extends inward in the blade height direction as it moves from the inlet 71a to the outlet 71b of the outer first film cooling hole 711. Therefore, when the outer first film cooling hole 711 is formed from the outer surface 25 side of the airfoil section 20 using a jig, for example by laser processing, interference between the jig and the outer shroud 22 can be suppressed, compared to a case where the outer first film cooling hole 711 extends outward in the blade height direction as it moves from the inlet 71a to the outlet 71b of the outer first film cooling hole 711.
また、図5,図6及び図7Bに示すように、翼高さ方向における内側シュラウド24側に位置する内側第1フィルム冷却孔712が内側第1フィルム冷却孔712の入口71aから出口71bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在しているため、内側第1フィルム冷却孔712が内側第1フィルム冷却孔712の入口71aから出口71bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部20の外面25側から治具を用いて内側第1フィルム冷却孔712を形成する場合に、治具と内側シュラウド24との干渉を抑制することができる。 Furthermore, as shown in Figures 5, 6 and 7B, the inner first film cooling hole 712 located on the inner shroud 24 side in the blade height direction extends outward in the blade height direction as it moves from the inlet 71a to the outlet 71b of the inner first film cooling hole 712. Therefore, when forming the inner first film cooling hole 712 using a jig from the outer surface 25 side of the airfoil portion 20, interference between the jig and the inner shroud 24 can be suppressed, compared to when the inner first film cooling hole 712 extends inward in the blade height direction as it moves from the inlet 71a to the outlet 71b of the inner first film cooling hole 712.
また、図5、図9及び図10Aに示すように、翼高さ方向における外側シュラウド22側に位置する外側第2フィルム冷却孔721が外側第2フィルム冷却孔721の入口72aから出口72bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在しているため、外側第2フィルム冷却孔721が外側第2フィルム冷却孔721の入口72aから出口72bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部20の外面25側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって外側第2フィルム冷却孔721を形成する場合に、治具と外側シュラウド22との干渉を抑制することができる。 Furthermore, as shown in Figures 5, 9 and 10A, the outer second film cooling hole 721 located on the outer shroud 22 side in the blade height direction extends inward in the blade height direction from the inlet 72a to the outlet 72b of the outer second film cooling hole 721. Therefore, when the outer second film cooling hole 721 is formed from the outer surface 25 side of the airfoil portion 20 using a jig, for example by laser processing, interference between the jig and the outer shroud 22 can be suppressed, compared to a case where the outer second film cooling hole 721 extends outward in the blade height direction from the inlet 72a to the outlet 72b of the outer second film cooling hole 721.
また、図5,図9及び図10Bに示すように、翼高さ方向における内側シュラウド24側に位置する内側第2フィルム冷却孔722が内側第2フィルム冷却孔722の入口72aから出口72bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在しているため、内側第2フィルム冷却孔722が内側第2フィルム冷却孔722の入口72aから出口72bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部20の外面25側から治具を用いて内側第2フィルム冷却孔722を形成する場合に、治具と内側シュラウド24との干渉を抑制することができる。 Furthermore, as shown in Figures 5, 9 and 10B, the inner second film cooling hole 722 located on the inner shroud 24 side in the blade height direction extends outward in the blade height direction from the inlet 72a to the outlet 72b of the inner second film cooling hole 722. Therefore, when forming the inner second film cooling hole 722 using a jig from the outer surface 25 side of the airfoil 20, interference between the jig and the inner shroud 24 can be suppressed, compared to when the inner second film cooling hole 722 extends inward in the blade height direction from the inlet 72a to the outlet 72b of the inner second film cooling hole 722.
また、図5、図12及び図13Aに示すように、翼高さ方向における外側シュラウド22側に位置する外側第3フィルム冷却孔731が外側第3フィルム冷却孔731の入口73aから出口73bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在しているため、外側第3フィルム冷却孔731が外側第3フィルム冷却孔731の入口73aから出口73bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部20の外面25側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって外側第3フィルム冷却孔731を形成する場合に、治具と外側シュラウド22との干渉を抑制することができる。 Furthermore, as shown in Figures 5, 12, and 13A, the outer third film cooling hole 731 located on the outer shroud 22 side in the blade height direction extends inward in the blade height direction from the inlet 73a to the outlet 73b of the outer third film cooling hole 731. Therefore, when the outer third film cooling hole 731 is formed from the outer surface 25 side of the airfoil section 20 using a jig, for example, by laser processing, interference between the jig and the outer shroud 22 can be suppressed, compared to a case where the outer third film cooling hole 731 extends outward in the blade height direction from the inlet 73a to the outlet 73b of the outer third film cooling hole 731.
また、図5,図12及び図13Bに示すように、翼高さ方向における内側シュラウド24側に位置する内側第3フィルム冷却孔732が内側第3フィルム冷却孔732の入口73aから出口73bに向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在しているため、内側第3フィルム冷却孔732が内側第3フィルム冷却孔732の入口73aから出口73bに向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部20の外面25側から治具を用いて内側第3フィルム冷却孔732を形成する場合に、治具と内側シュラウド24との干渉を抑制することができる。 Furthermore, as shown in Figures 5, 12, and 13B, the inner third film cooling hole 732 located on the inner shroud 24 side in the blade height direction extends outward in the blade height direction from the inlet 73a to the outlet 73b of the inner third film cooling hole 732. Therefore, when forming the inner third film cooling hole 732 using a jig from the outer surface 25 side of the airfoil 20, interference between the jig and the inner shroud 24 can be suppressed, compared to when the inner third film cooling hole 732 extends inward in the blade height direction from the inlet 73a to the outlet 73b of the inner third film cooling hole 732.
また、図12に示した構成に関して、翼形部20の外面25側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって外側第3フィルム冷却孔731及び内側第3フィルム冷却孔732の各々を形成する場合に、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への突出量が大きい外側シュラウド22の方が、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への突出量が小さい内側シュラウド24よりも治具への干渉の問題を生じやすい。このため、図12等に示したように、翼高さ方向における外側第3フィルム冷却孔731が形成される範囲と内側第3フィルム冷却孔732が形成される範囲との境界である第1位置K1と外側シュラウド22との距離V90を、翼高さ方向における第1位置K1と内側シュラウド24との距離V91よりも大きくすることにより、治具と外側シュラウド22及び内側シュラウド24の各々との干渉を抑制しつつ、外側第3フィルム冷却孔731及び内側第3フィルム冷却孔732の各々を形成することができる。12 , when forming the outer third film cooling holes 731 and the inner third film cooling holes 732 from the outer surface 25 of the airfoil 20 using a jig by, for example, laser machining, the outer shroud 22, which protrudes more from the leading edge 21 in the direction perpendicular to the blade height direction, is more likely to interfere with the jig than the inner shroud 24, which protrudes less from the leading edge 21 in the direction perpendicular to the blade height direction. Therefore, as shown in FIG. 12 , the distance V90 between the outer shroud 22 and the first position K1, which is the boundary between the range in the blade height direction where the outer third film cooling holes 731 and the range in the blade height direction where the inner third film cooling holes 732 are formed, is set to be greater than the distance V91 between the first position K1 and the inner shroud 24 in the blade height direction. This makes it possible to form the outer third film cooling holes 731 and the inner third film cooling holes 732 while suppressing interference between the jig and the outer shroud 22 and the inner shroud 24.
また、翼形部20の外面25側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって第1フィルム冷却孔71~第3フィルム冷却孔73の各々を形成する場合に、前縁部21から翼高さ方向と直交する方向への最も大きな突出量A3を有する大シュラウド92の方が、小シュラウド93よりも治具への干渉の問題を生じやすい。このため、翼高さ方向における第1位置K1と大シュラウド92との距離V92を、翼高さ方向における第1位置K1と小シュラウド93との距離V93よりも大きくすることにより、治具と外側シュラウド22及び内側シュラウド24の各々との干渉を抑制しつつ、第1フィルム冷却孔71~第3フィルム冷却孔73の各々を形成することができる。Furthermore, when forming each of the first through third film cooling holes 71 through 73 from the outer surface 25 of the airfoil 20 using a jig, for example, by laser processing, the large shroud 92, which has the greatest protrusion amount A3 from the leading edge 21 in a direction perpendicular to the blade height direction, is more likely to cause interference with the jig than the small shroud 93. Therefore, by making the distance V92 between the first position K1 in the blade height direction and the large shroud 92 greater than the distance V93 between the first position K1 in the blade height direction and the small shroud 93, each of the first through third film cooling holes 71 through 73 can be formed while suppressing interference between the jig and each of the outer shroud 22 and the inner shroud 24.
また、図5、図6、図9及び図12等を用いて説明したように、第1フィルム冷却孔71、第2フィルム冷却孔及び第3フィルム冷却孔73の各々は、翼高さ方向に直交する平面に対して傾斜した方向に沿って延在する。このため、第1フィルム冷却孔71、第2フィルム冷却孔72及び第3フィルム冷却孔73の各々が前縁部21の肉厚方向に沿って延在する場合と比較して、前縁部21の外面25のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できる。 Furthermore, as explained using Figures 5, 6, 9, 12, etc., the first film cooling hole 71, the second film cooling hole 72, and the third film cooling hole 73 each extend in a direction inclined with respect to a plane perpendicular to the blade height direction. Therefore, compared to when the first film cooling hole 71, the second film cooling hole 72, and the third film cooling hole 73 each extend in the thickness direction of the leading edge portion 21, film cooling of the outer surface 25 of the leading edge portion 21 can be effectively performed with a smaller amount of cooling air, and a decrease in the film efficiency of film cooling of the blade surface can be suppressed while reducing the amount of cooling air.
また、図7A、図10A及び図13A等を用いて説明したように、外側第1フィルム冷却孔711、外側第2フィルム冷却孔721及び外側第3フィルム冷却孔731の各々のシェイプト孔部75,79,83をそれぞれ円形孔部74,78,82に対して翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張することにより、外側第1フィルム冷却孔711、外側第2フィルム冷却孔721及び外側第3フィルム冷却孔731の各々をレーザ加工等によって容易に形成することができる。また内側第1フィルム冷却孔712、内側第2フィルム冷却孔722及び内側第3フィルム冷却孔732の各々のシェイプト孔部77,81,85をそれぞれ円形孔部76,80,84に対して翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張することにより、内側第1フィルム冷却孔712、内側第2フィルム冷却孔722及び内側第3フィルム冷却孔732の各々をレーザ加工等によって容易に形成することができる。7A , 10A , 13A , etc., by expanding the cross-sectional area of the shaped hole portions 75, 79, 83 of each of the outer first film cooling hole 711, the outer second film cooling hole 721, and the outer third film cooling hole 731 only inward in the blade height direction relative to the circular hole portions 74, 78, 82, respectively, each of the outer first film cooling hole 711, the outer second film cooling hole 721, and the outer third film cooling hole 731 can be easily formed by laser processing, etc. Furthermore, by expanding the cross-sectional area of the shaped hole portions 77, 81, 85 of each of the inner first film cooling hole 712, the inner second film cooling hole 722, and the inner third film cooling hole 732 only outward in the blade height direction relative to the circular hole portions 76, 80, 84, respectively, each of the inner first film cooling hole 712, the inner second film cooling hole 722, and the inner third film cooling hole 732 can be easily formed by laser processing, etc.
図15は、第1比較形態に係るタービン静翼012の翼高さ方向に直交する断面を示す図である。図16は、上記実施形態に係るタービン静翼12における第2フィルム冷却孔列R72からの距離と翼スパン方向の平均フィルム効率との関係と、第1比較形態に係るタービン静翼012における3列目のフィルム冷却孔列07(第2フィルム冷却孔列R72に対応する位置のフィルム冷却孔列)からの距離と翼スパン方向の平均フィルム効率との関係を示す図である。 Figure 15 is a diagram showing a cross section perpendicular to the blade height direction of a turbine stator vane 012 according to the first comparative embodiment. Figure 16 is a diagram showing the relationship between the distance from the second film cooling hole row R72 and the average film efficiency in the blade span direction in a turbine stator vane 12 according to the above embodiment, and the relationship between the distance from the third film cooling hole row 07 (the film cooling hole row at a position corresponding to the second film cooling hole row R72) in a turbine stator vane 012 according to the first comparative embodiment and the average film efficiency in the blade span direction.
図15に示す第1比較形態では、タービン静翼012の前縁部021に5列のフィルム冷却孔列07が形成されており、フィルム冷却孔列07の各々は、翼高さ方向に沿って配列された複数のフィルム冷却孔007を含む。また、フィルム冷却孔列07の各々では、フィルム冷却孔007は円形の断面形状を有しており、フィルム冷却孔007の入口の中心における前縁部021の肉厚方向と翼高さ方向とを含む平面を垂直平面と定義すると、フィルム冷却孔007の出口は、垂直平面と前縁部021の外面025とが交わる位置に位置する。15, five film cooling hole rows 07 are formed in the leading edge portion 021 of the turbine stator vane 012, and each of the film cooling hole rows 07 includes a plurality of film cooling holes 007 arranged along the blade height direction. Furthermore, in each of the film cooling hole rows 07, the film cooling holes 007 have a circular cross-sectional shape. If a plane including the thickness direction of the leading edge portion 021 and the blade height direction at the center of the inlet of the film cooling hole 007 is defined as a vertical plane, the outlet of the film cooling hole 007 is located at the position where the vertical plane intersects with the outer surface 025 of the leading edge portion 021.
図16において、実線は、上記実施形態に係るタービン静翼12における第2フィルム冷却孔列R72からの距離と翼スパン方向の平均フィルム効率との関係を示しており、破線は、第1比較形態に係るタービン静翼012における3列目のフィルム冷却孔列07からの距離と翼スパン方向の平均フィルム効率との関係を示しており、一点鎖線は、第1比較形態の構成からフィルム冷却孔列を2列減らして3列とした第2比較形態についてタービン静翼012における中央のフィルム冷却孔列07からの距離と翼スパン方向の平均フィルム効率との関係を示している。 In Figure 16, the solid line shows the relationship between the distance from the second film cooling hole row R72 in the turbine vane 12 according to the above embodiment and the average film efficiency in the blade span direction, the dashed line shows the relationship between the distance from the third film cooling hole row 07 in the turbine vane 012 according to the first comparative embodiment and the average film efficiency in the blade span direction, and the dotted line shows the relationship between the distance from the central film cooling hole row 07 in the turbine vane 012 according to the second comparative embodiment, which has two fewer film cooling hole rows than the configuration of the first comparative embodiment, for a total of three rows.
図16に示すように、第2比較形態では、第1比較形態と比較してフィルム冷却孔列07の数が5列から3列に減少しているため、フィルム効率が低下している。これに対して、上記実施形態では、第1比較形態と比較して、フィルム冷却孔列の数が5列から3列に減少しているにも関わらず、第3フィルム冷却孔列R73が上記シェイプト孔部83,85を含むため、前縁部21に沿った燃焼ガスの流れ方向における第3フィルム冷却孔列R73の下流側において、フィルム効率が向上していることがわかる。このように、上記タービン静翼12では、前縁部21の外面25のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できる。 As shown in FIG. 16 , in the second comparative embodiment, the number of film cooling hole rows 07 is reduced from five to three compared to the first comparative embodiment, resulting in a decrease in film efficiency. In contrast, in the above embodiment, despite the number of film cooling hole rows being reduced from five to three compared to the first comparative embodiment, the third film cooling hole row R73 includes the shaped hole portions 83, 85, thereby improving film efficiency downstream of the third film cooling hole row R73 in the flow direction of the combustion gas along the leading edge portion 21. In this way, in the above turbine vane 12, film cooling of the outer surface 25 of the leading edge portion 21 can be effectively performed with a small amount of cooling air, and a decrease in film efficiency of film cooling on the blade surface can be suppressed while reducing the amount of cooling air.
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, but also includes variations on the above-described embodiments and appropriate combinations of these embodiments.
例えば、シェイプト孔部75は、円形孔部74の軸線L74方向視において、円形孔部74に対して翼高さ方向の内側だけでなく外側にも断面積を拡張されていてもよく、また、翼高さ方向と直交する方向に断面積を拡張されていてもよい。また、シェイプト孔部77は、円形孔部76の軸線L76方向視において、円形孔部76に対して翼高さ方向の外側だけでなく内側にも断面積を拡張されていてもよく、また、翼高さ方向と直交する方向に断面積を拡張されていてもよい。For example, when viewed in the direction of axis L74 of circular hole 74, shaped hole 75 may have a cross-sectional area expanded not only inward in the blade height direction but also outward relative to circular hole 74, and may also have a cross-sectional area expanded in a direction perpendicular to the blade height direction. Furthermore, when viewed in the direction of axis L76 of circular hole 76, shaped hole 77 may have a cross-sectional area expanded not only outward in the blade height direction but also inward relative to circular hole 76, and may also have a cross-sectional area expanded in a direction perpendicular to the blade height direction.
また、シェイプト孔部79は、円形孔部78の軸線L78方向視において、円形孔部78に対して翼高さ方向の内側だけでなく外側にも断面積を拡張されていてもよく、また、翼高さ方向と直交する方向に断面積を拡張されていてもよい。また、シェイプト孔部81は、円形孔部80の軸線L80方向視において、円形孔部80に対して翼高さ方向の外側だけでなく内側にも断面積を拡張されていてもよく、また、翼高さ方向と直交する方向に断面積を拡張されていてもよい。 Furthermore, when viewed in the direction of axis L78 of circular hole 78, shaped hole 79 may have a cross-sectional area expanded not only inward in the blade height direction but also outward relative to circular hole 78, and may also have a cross-sectional area expanded in a direction perpendicular to the blade height direction. Furthermore, when viewed in the direction of axis L80 of circular hole 80, shaped hole 81 may have a cross-sectional area expanded not only outward in the blade height direction but also inward relative to circular hole 80, and may also have a cross-sectional area expanded in a direction perpendicular to the blade height direction.
また、シェイプト孔部83は、円形孔部82の軸線L82方向視において、円形孔部82に対して翼高さ方向の内側だけでなく外側にも断面積を拡張されていてもよく、また、翼高さ方向と直交する方向に断面積を拡張されていてもよい。また、シェイプト孔部85は、円形孔部84の軸線L84方向視において、円形孔部84に対して翼高さ方向の外側だけでなく内側にも断面積を拡張されていてもよく、また、翼高さ方向と直交する方向に断面積を拡張されていてもよい。 Furthermore, when viewed in the direction of axis L82 of circular hole 82, shaped hole 83 may have a cross-sectional area expanded not only inward in the wing height direction but also outward relative to circular hole 82, and may also have a cross-sectional area expanded in a direction perpendicular to the wing height direction. Furthermore, when viewed in the direction of axis L84 of circular hole 84, shaped hole 85 may have a cross-sectional area expanded not only outward in the wing height direction but also inward relative to circular hole 84, and may also have a cross-sectional area expanded in a direction perpendicular to the wing height direction.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows.
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン静翼は、
ガスタービン静翼(例えば上述のタービン静翼12)であって、
内部に空洞(例えば上述の翼内キャビティ42)が形成された翼形部(例えば上述の翼形部20)を備え、
前記翼形部の前縁部(例えば上述の前縁部21)には、
翼高さ方向に沿って配列された複数の第1フィルム冷却孔(例えば上述の複数の第1フィルム冷却孔71)を含む第1フィルム冷却孔列(例えば上述の第1フィルム冷却孔列R71)と、
前記翼高さ方向に沿って配列された複数の第2フィルム冷却孔(例えば上述の複数の第2フィルム冷却孔72)を含む第2フィルム冷却孔列(例えば上述の第2フィルム冷却孔列R72)と、
前記翼高さ方向に沿って配列された複数の第3フィルム冷却孔(例えば上述の第3フィルム冷却孔73)を含む第3フィルム冷却孔列(例えば上述の第3フィルム冷却孔列R73)と、
が形成され、
前記第2フィルム冷却孔列は、前記第1フィルム冷却孔列と前記第3フィルム冷却孔列の間に配置され、
前記第1フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第1フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口71a)の中心(例えば上述の中心C1a)における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第1平面(例えば上述の第1平面H1)と定義すると、前記第1フィルム冷却孔の出口(例えば上述の出口71b)の中心(例えば上述の中心C1b)は、前記第1平面と前記前縁部の外面(例えば上述の外面25)とが交わる位置(例えば上述の位置P1)よりも、前記前縁部に沿った燃焼ガスの流れ(例えば上述の流れF)の下流側に位置し、
前記第2フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第2フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口72a)の中心(例えば上述の中心C2a)における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第2平面(例えば上述の第2平面H2)と定義すると、前記第2フィルム冷却孔の出口(例えば上述の出口72b)は、前記第2平面と前記前縁部の外面とが交わる位置(例えば上述の位置P2)に位置し、
前記第3フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第3フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口73a)の中心(例えば上述の中心C3a)における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第3平面(例えば上述の第3平面H3)と定義すると、前記第3フィルム冷却孔の出口(例えば上述の出口73b)の中心(例えば上述の中心C3b)は、前記第3平面と前記前縁部の外面とが交わる位置(例えば上述の位置P3)よりも、前記前縁部に沿った燃焼ガスの流れ(例えば上述の流れF)の下流側に位置する。
(1) A gas turbine vane according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
1. A gas turbine vane (e.g., turbine vane 12 described above), comprising:
an airfoil (e.g., the airfoil 20 described above) having a cavity (e.g., the intra-airfoil cavity 42 described above) formed therein;
The leading edge of the airfoil (e.g., leading edge 21 described above) has:
a first film cooling hole row (e.g., the above-described first film cooling hole row R71) including a plurality of first film cooling holes (e.g., the above-described plurality of first film cooling holes 71) arranged along the blade height direction;
a second film cooling hole row (e.g., the above-described second film cooling hole row R72) including a plurality of second film cooling holes (e.g., the above-described plurality of second film cooling holes 72) arranged along the blade height direction;
a third film cooling hole row (e.g., the above-described third film cooling hole row R73) including a plurality of third film cooling holes (e.g., the above-described third film cooling holes 73) arranged along the blade height direction;
is formed,
the second row of film cooling holes is disposed between the first row of film cooling holes and the third row of film cooling holes;
the first film cooling hole extends in a direction inclined with respect to the thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at a center (e.g., the above-mentioned center C1a) of an inlet (e.g., the above-mentioned inlet 71a) of the first film cooling hole is defined as a first plane (e.g., the above-mentioned first plane H1), the center (e.g., the above-mentioned center C1b) of an outlet (e.g., the above-mentioned outlet 71b) of the first film cooling hole is located downstream of a position (e.g., the above-mentioned position P1) where the first plane intersects with an outer surface of the leading edge portion (e.g., the above-mentioned outer surface 25), in a flow of combustion gas (e.g., the above-mentioned flow F), along the leading edge portion,
the second film cooling hole extends in a direction inclined with respect to the thickness direction of the leading edge portion, and a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center (e.g., the above-mentioned center C2a) of the inlet (e.g., the above-mentioned inlet 72a) of the second film cooling hole is defined as a second plane (e.g., the above-mentioned second plane H2), the outlet (e.g., the above-mentioned outlet 72b) of the second film cooling hole is located at a position (e.g., the above-mentioned position P2) where the second plane intersects with the outer surface of the leading edge portion,
The third film cooling hole extends in a direction inclined with respect to the thickness direction of the leading edge portion, and if a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center (e.g., the above-mentioned center C3a) of the inlet (e.g., the above-mentioned inlet 73a) of the third film cooling hole is defined as a third plane (e.g., the above-mentioned third plane H3), the center (e.g., the above-mentioned center C3b) of the outlet (e.g., the above-mentioned outlet 73b) of the third film cooling hole is located downstream of the flow of combustion gas (e.g., the above-mentioned flow F) along the leading edge portion relative to the position where the third plane intersects with the outer surface of the leading edge portion (e.g., the above-mentioned position P3).
上記(1)に記載のガスタービン静翼によれば、高温の燃焼ガスの流れに晒される前縁部に各々が翼高さ方向に沿って配列された第1フィルム冷却孔列、第2フィルム冷却孔列および第3フィルム冷却孔列が形成される。ここで、第1フィルム冷却孔71、第2フィルム冷却孔72及び第3フィルム冷却孔73の各々は、前縁部21の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、第1フィルム冷却孔の出口の中心は、上記第1平面と前縁部の外面とが交わる位置よりも前縁部に沿った燃焼ガスの流れの下流側に位置し、第2フィルム冷却孔の出口は、上記第2平面と前縁部の外面とが交わる位置に位置し、第3フィルム冷却孔の出口の中心は、上記第3平面と前縁部の外面とが交わる位置よりも、前縁部に沿った燃焼ガスの流れの下流側に位置する。このため、翼形部の前縁部の外面における燃焼ガスの流れのよどみ点の位置又はその近傍に第2フィルム冷却孔が位置するように第2フィルム冷却孔列を配置することにより、翼形部の前縁部の外面における燃焼ガスの流れのよどみ点の位置を境界とした両側において、第1フィルム冷却孔と第3フィルム冷却孔から燃焼ガスの流れの下流側に向けてフィルム冷却のための冷却空気を流出させることができる。したがって、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。According to the gas turbine vane described in (1) above, a first row of film cooling holes, a second row of film cooling holes, and a third row of film cooling holes are formed in the leading edge portion exposed to the flow of high-temperature combustion gas, and each row is arranged along the blade height direction. Here, each of the first, second, and third film cooling holes 71, 72, and 73 extends in a direction oblique to the thickness direction of the leading edge portion 21, the center of the outlet of the first film cooling hole is located downstream of the intersection of the first plane and the outer surface of the leading edge portion in the flow of combustion gas along the leading edge portion, the center of the outlet of the second film cooling hole is located at the intersection of the second plane and the outer surface of the leading edge portion, and the center of the outlet of the third film cooling hole is located downstream of the intersection of the third plane and the outer surface of the leading edge portion in the flow of combustion gas along the leading edge portion. Therefore, by arranging the second film cooling hole row so that the second film cooling holes are located at or near the stagnation point of the flow of combustion gas on the outer surface of the leading edge of the airfoil, cooling air for film cooling can be discharged from the first and third film cooling holes toward the downstream side of the flow of combustion gas on both sides of the boundary of the stagnation point of the flow of combustion gas on the outer surface of the leading edge of the airfoil. Therefore, it is possible to provide a gas turbine vane that can effectively perform film cooling on the outer surface of the leading edge with a small amount of cooling air and that can suppress a decrease in film efficiency of film cooling on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のガスタービン静翼において、
前記第1フィルム冷却孔、前記第2フィルム冷却孔及び前記第3フィルム冷却孔の各々は、前記翼形部における前記翼高さ方向に直交する断面において、キャンバーライン(例えば上述のキャンバーラインCL)よりも圧力面(例えば上述の圧力面40)側に位置する。
(2) In some embodiments, in the gas turbine stator vane described in (1),
Each of the first film cooling hole, the second film cooling hole, and the third film cooling hole is located closer to the pressure surface (e.g., the pressure surface 40) than the camber line (e.g., the camber line CL mentioned above) in a cross section of the airfoil section perpendicular to the blade height direction.
翼形部の前縁部の外面における燃焼ガスの流れのよどみ点は、キャンバーラインよりも圧力面側に生じるため、上記(2)に記載のガスタービン静翼によれば、翼形部の前縁部の外面における燃焼ガスの流れのよどみ点の位置又はその近傍に第2フィルム冷却孔が位置するように第2フィルム冷却孔列を配置することにより、翼形部の前縁部の外面における燃焼ガスの流れのよどみ点の位置を境界とした両側において、第1フィルム冷却孔と第3フィルム冷却孔から燃焼ガスの流れの下流側に向けてフィルム冷却のための冷却空気を流出させることができる。これにより、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。 Since the stagnation point of the combustion gas flow on the outer surface of the leading edge of the airfoil occurs closer to the pressure surface than the camber line, according to the gas turbine vane described in (2) above, by arranging the second film cooling hole row so that the second film cooling hole is located at or near the stagnation point of the combustion gas flow on the outer surface of the leading edge of the airfoil, cooling air for film cooling can be discharged from the first film cooling hole and the third film cooling hole toward the downstream side of the combustion gas flow on both sides of the boundary of the stagnation point of the combustion gas flow on the outer surface of the leading edge of the airfoil. This allows film cooling of the outer surface of the leading edge to be effectively performed with a small amount of cooling air, making it possible to provide a gas turbine vane that can suppress a decrease in film cooling efficiency on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載のガスタービン静翼において、
前記翼形部における前記翼高さ方向に直交する断面において、前記キャンバーラインと前記前縁部の外面との交点をE1、ガスタービンの軸方向における前記翼形部の最上流位置をE2とすると、前記第1フィルム冷却孔の出口は、前記翼形部の外面における前記交点E1と前記最上流位置E2との間に位置し、前記第3フィルム冷却孔の出口は、前記翼形部の外面における前記最上流位置E2を挟んで前記交点E1と反対側に位置する。
(3) In some embodiments, in the gas turbine vane described in (1) or (2),
In a cross section of the airfoil portion perpendicular to the blade height direction, if the intersection point between the camber line and the outer surface of the leading edge portion is E1 and the most upstream position of the airfoil portion in the axial direction of the gas turbine is E2, the outlet of the first film cooling hole is located between the intersection point E1 and the most upstream position E2 on the outer surface of the airfoil portion, and the outlet of the third film cooling hole is located on the opposite side of the intersection point E1 across the most upstream position E2 on the outer surface of the airfoil portion.
上記(3)に記載のガスタービン静翼によれば、最上流位置E2を挟んで両側において第1フィルム冷却孔と第3フィルム冷却孔から燃焼ガスの流れの下流側に向けてフィルム冷却のための冷却空気を流出させることができるため、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。 According to the gas turbine vane described in (3) above, cooling air for film cooling can be discharged from the first film cooling hole and the third film cooling hole on both sides of the most upstream position E2 toward the downstream side of the combustion gas flow, so that film cooling of the outer surface of the leading edge can be effectively performed with a small amount of cooling air, and a gas turbine vane can be provided that can suppress a decrease in the film efficiency of film cooling on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)に記載のガスタービン静翼において、
前記翼形部における前記翼高さ方向に直交する断面において、前記第2フィルム冷却孔の出口は、前記翼形部の外面における前記最上流位置E2を挟んで前記交点E1と反対側に位置する。
(4) In some embodiments, in the gas turbine stator vane described in (3),
In a cross section of the airfoil portion perpendicular to the blade height direction, the outlet of the second film cooling hole is located on the opposite side of the intersection point E1 across the most upstream position E2 on the outer surface of the airfoil portion.
上記(4)に記載のガスタービン静翼によれば、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。 The gas turbine vane described in (4) above can provide a gas turbine vane that can reduce the amount of cooling air while suppressing a decrease in the film efficiency of film cooling on the blade surface.
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかに記載のガスタービン静翼において、
前記翼形部は、
圧力面(例えば上述の圧力面40)を形成する圧力面形成壁(例えば上述の圧力面形成壁44)と、
負圧面(例えば上述の負圧面36)を形成する負圧面形成壁(例えば上述の負圧面形成壁38)と、
前記翼形部の内部の前記空洞を分割するように前記負圧面形成壁の内面から圧力面形成壁の内面まで延在する前縁部隔壁(例えば上述の前縁部隔壁48)と
を含み、
前記翼形部における前記翼高さ方向に直交する断面において、前記第1フィルム冷却孔、前記第2フィルム冷却孔及び前記第3フィルム冷却孔の各々は、ガスタービンの軸方向において、前記圧力面形成壁と前記前縁部隔壁とが接続する位置(例えば上述の位置G)よりも上流側に位置する。
(5) In some embodiments, in the gas turbine stator vane according to any one of (1) to (4),
The airfoil portion is
a pressure surface forming wall (e.g., the above-mentioned pressure surface forming wall 44) that forms a pressure surface (e.g., the above-mentioned pressure surface 40);
a negative pressure surface forming wall (e.g., the above-mentioned negative pressure surface forming wall 38) that forms a negative pressure surface (e.g., the above-mentioned negative pressure surface 36);
a leading edge partition (e.g., the leading edge partition 48 described above) extending from the inner surface of the suction surface defining wall to the inner surface of the pressure surface defining wall so as to divide the cavity within the airfoil;
In a cross section of the airfoil portion perpendicular to the blade height direction, each of the first film cooling hole, the second film cooling hole, and the third film cooling hole is located upstream of the position where the pressure surface forming wall and the leading edge partition connect (for example, the above-mentioned position G) in the axial direction of the gas turbine.
翼形部の前縁部の外面における燃焼ガスの流れのよどみ点は、圧力面形成壁と前縁部隔壁とが接続する位置よりも上流側に生じるため、上記(5)に記載のガスタービン静翼によれば、翼形部の前縁部の外面における燃焼ガスの流れのよどみ点の位置又はその近傍に第2フィルム冷却孔が位置するように第2フィルム冷却孔列を配置することにより、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。 The stagnation point of the combustion gas flow on the outer surface of the leading edge of the airfoil occurs upstream of the position where the pressure surface forming wall and the leading edge bulkhead connect. Therefore, according to the gas turbine vane described in (5) above, by arranging the second film cooling hole row so that the second film cooling hole is located at or near the position of the stagnation point of the combustion gas flow on the outer surface of the leading edge of the airfoil, film cooling of the outer surface of the leading edge can be effectively performed with a small amount of cooling air, and a gas turbine vane can be provided that can suppress a decrease in the film efficiency of film cooling on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかに記載のガスタービン静翼において、
前記第1フィルム冷却孔、前記第2フィルム冷却孔及び前記第3フィルム冷却孔の各々は、前記翼高さ方向に直交する平面に対して傾斜した方向に沿って延在する。
(6) In some embodiments, in the gas turbine vane according to any one of (1) to (5),
Each of the first, second and third film cooling holes extends along a direction inclined with respect to a plane perpendicular to the blade height direction.
上記(6)に記載のガスタービン静翼によれば、第1フィルム冷却孔、前記第2フィルム冷却孔及び前記第3フィルム冷却孔の各々が前縁部の肉厚方向に沿って延在する場合と比較して、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。 According to the gas turbine vane described in (6) above, film cooling of the outer surface of the leading edge portion can be effectively performed with a smaller amount of cooling air compared to when each of the first film cooling hole, the second film cooling hole, and the third film cooling hole extends along the thickness direction of the leading edge portion, and a gas turbine vane can be provided that can suppress a decrease in the film efficiency of film cooling on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかに記載のガスタービン静翼において、
前記複数の第3フィルム冷却孔は、前記翼高さ方向における第1位置(例えば上述の第1位置K1)より外側に位置する複数の外側第3フィルム冷却孔(例えば上述の複数の外側第3フィルム冷却孔731)と、前記翼高さ方向における前記第1位置より内側に位置する複数の内側第3フィルム冷却孔(例えば上述の複数の内側第3フィルム冷却孔732)とを含み、
前記外側第3フィルム冷却孔は、前記外側第3フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口73a)から出口(例えば上述の出口73b)に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、
前記内側第3フィルム冷却孔は、前記内側第3フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口73a)から出口(例えば上述の出口73b)に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在している。
(7) In some embodiments, in the gas turbine stator vane according to any one of (1) to (6),
the plurality of third film cooling holes include a plurality of outer third film cooling holes (e.g., the above-mentioned plurality of outer third film cooling holes 731) located outside a first position (e.g., the above-mentioned first position K1) in the blade height direction, and a plurality of inner third film cooling holes (e.g., the above-mentioned plurality of inner third film cooling holes 732) located inside the first position in the blade height direction,
the outer third film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet (e.g., the inlet 73 a) to an outlet (e.g., the outlet 73 b) of the outer third film cooling hole,
The inner third film cooling hole extends outward in the blade height direction from the inlet (e.g., the inlet 73a mentioned above) to the outlet (e.g., the outlet 73b mentioned above) of the inner third film cooling hole.
上記(7)に記載のガスタービン静翼によれば、外側第3フィルム冷却孔及び内側第3フィルム冷却孔の各々が前縁部の肉厚方向に沿って延在する場合と比較して、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができる。また、外側第3フィルム冷却孔が外側第3フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在しているため、外側第3フィルム冷却孔が外側第3フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部の外面側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって外側第3フィルム冷却孔を形成する場合に、治具と外側シュラウド及び内側シュラウドの各々との干渉を抑制することができる。また、内側第3フィルム冷却孔が内側第3フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在しているため、内側第3フィルム冷却孔が内側第3フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部の外面側から治具を用いてレーザ加工等によって内側第3フィルム冷却孔を形成する場合に、治具と外側シュラウド及び内側シュラウドの各々との干渉を抑制することができる。 The gas turbine vane described in (7) above allows for more effective film cooling of the outer surface of the leading edge portion with a smaller amount of cooling air, compared to when the outer third film cooling holes and the inner third film cooling holes each extend along the thickness direction of the leading edge portion. Furthermore, because the outer third film cooling holes extend inward in the blade height direction from their inlets to their outlets, when the outer third film cooling holes are formed from the outer surface of the airfoil portion using a jig by, for example, laser processing, interference between the jig and the outer shroud and the inner shroud can be reduced, compared to when the outer third film cooling holes extend outward in the blade height direction from their inlets to their outlets. Furthermore, since the inner third film cooling hole extends outward in the blade height direction as it moves from the inlet to the outlet of the inner third film cooling hole, when the inner third film cooling hole is formed from the outer surface side of the airfoil portion by laser processing or the like using a jig, interference between the jig and each of the outer shroud and the inner shroud can be suppressed, compared to when the inner third film cooling hole extends inward in the blade height direction as it moves from the inlet to the outlet of the inner third film cooling hole.
(8)幾つかの実施形態では、上記(7)に記載のガスタービン静翼において、
前記ガスタービン静翼は、
前記翼形部における前記翼高さ方向の外側端に接続する外側シュラウド(例えば上述の外側シュラウド22)と、
前記翼形部における前記翼高さ方向の内側端に接続する内側シュラウド(例えば上述の内側シュラウド24)と、
を含み、
前記第3フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面(例えば図12に示す断面)において、前記外側シュラウド及び前記内側シュラウドのうち、前記前縁部から前記翼高さ方向と直交する方向への突出量が大きい方を大シュラウド(例えば上述の大シュラウド90)と定義し、前記外側シュラウドと前記内側シュラウドのうち前記大シュラウドではない方を小シュラウド(例えば上述の小シュラウド91)と定義すると、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記大シュラウドとの距離(例えば上述の距離V90)は、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記小シュラウドとの距離(例えば上述の距離V91)よりも大きい。
(8) In some embodiments, in the gas turbine stator vane described in (7),
The gas turbine stator blade comprises:
an outer shroud (e.g., the outer shroud 22 described above) connected to an outer end of the airfoil in the blade height direction;
an inner shroud (e.g., the inner shroud 24 described above) connected to an inner end of the airfoil portion in the blade height direction;
Including,
In a cross section including the axis of the third film cooling hole and the blade height direction (for example, the cross section shown in Figure 12), if the outer shroud or the inner shroud that protrudes more from the leading edge in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as a large shroud (for example, the above-mentioned large shroud 90), and the outer shroud or the inner shroud that is not the large shroud is defined as a small shroud (for example, the above-mentioned small shroud 91), the distance between the first position in the blade height direction and the large shroud (for example, the above-mentioned distance V90) is greater than the distance between the first position in the blade height direction and the small shroud (for example, the above-mentioned distance V91).
翼形部の外面側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって外側第3フィルム冷却孔及び内側第3フィルム冷却孔の各々を形成する場合に、前縁部から翼高さ方向と直交する方向への突出量が大きい大シュラウドの方が、小シュラウドよりも治具への干渉の問題が生じやすい。このため、上記(8)に記載のように、翼高さ方向における第1位置と大シュラウドとの距離を、翼高さ方向における第1位置と小シュラウドとの距離よりも大きくすることにより、治具と外側シュラウド及び内側シュラウドの各々との干渉を抑制しつつ、外側第3フィルム冷却孔及び内側第3フィルム冷却孔の各々を形成することができる。When forming the outer third film cooling holes and the inner third film cooling holes from the outer surface of the airfoil using a jig, for example, by laser processing, the large shroud, which protrudes more from the leading edge in a direction perpendicular to the blade height direction, is more likely to interfere with the jig than the small shroud. Therefore, as described in (8) above, by making the distance between the first position in the blade height direction and the large shroud greater than the distance between the first position in the blade height direction and the small shroud, the outer third film cooling holes and the inner third film cooling holes can be formed while suppressing interference between the jig and the outer shroud and the inner shroud.
(9)幾つかの実施形態では、上記(7)又は(8)に記載のガスタービン静翼において、
前記複数の第1フィルム冷却孔は、前記翼高さ方向における前記第1位置より外側に位置する複数の外側第1フィルム冷却孔(例えば上述の複数の外側第1フィルム冷却孔711)と、前記翼高さ方向における前記第1位置より内側に位置する複数の内側第1フィルム冷却孔(例えば上述の複数の内側第1フィルム冷却孔712)とを含み、
前記外側第1フィルム冷却孔は、前記外側第1フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口71a)から出口(例えば上述の出口71b)に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、
前記内側第1フィルム冷却孔は、前記内側第1フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口71a)から出口(例えば上述の出口71b)に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在しており、
前記複数の第2フィルム冷却孔は、前記翼高さ方向における前記第1位置より外側に位置する複数の外側第2フィルム冷却孔(例えば上述の複数の外側第2フィルム冷却孔721)と、前記翼高さ方向における前記第1位置より内側に位置する複数の内側第2フィルム冷却孔(例えば上述の複数の内側第2フィルム冷却孔722)とを含み、
前記外側第2フィルム冷却孔は、前記外側第2フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口72a)から出口(例えば上述の出口72b)に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、
前記内側第2フィルム冷却孔は、前記内側第2フィルム冷却孔の入口(例えば上述の入口72a)から出口(例えば上述の出口72b)に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在している。
(9) In some embodiments, in the gas turbine vane according to (7) or (8),
the plurality of first film cooling holes include a plurality of outer first film cooling holes (e.g., the above-described plurality of outer first film cooling holes 711) located outside the first position in the blade height direction, and a plurality of inner first film cooling holes (e.g., the above-described plurality of inner first film cooling holes 712) located inside the first position in the blade height direction,
the outer first film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet (e.g., the inlet 71 a) to an outlet (e.g., the outlet 71 b) of the outer first film cooling hole,
the inner first film cooling hole extends outward in the blade height direction from an inlet (e.g., the inlet 71 a) to an outlet (e.g., the outlet 71 b) of the inner first film cooling hole,
the plurality of second film cooling holes include a plurality of outer second film cooling holes (e.g., the above-described plurality of outer second film cooling holes 721) located outside the first position in the blade height direction, and a plurality of inner second film cooling holes (e.g., the above-described plurality of inner second film cooling holes 722) located inside the first position in the blade height direction,
the outer second film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet (e.g., the inlet 72 a) to an outlet (e.g., the outlet 72 b) of the outer second film cooling hole,
The inner second film cooling hole extends outward in the blade height direction from the inlet (e.g., the inlet 72a described above) to the outlet (e.g., the outlet 72b described above) of the inner second film cooling hole.
上記(9)に記載のガスタービン静翼によれば、外側第1フィルム冷却孔及び内側第1フィルム冷却孔の各々が前縁部の肉厚方向に沿って延在する場合と比較して、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができる。また、外側第1フィルム冷却孔が外側第1フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在しているため、外側第1フィルム冷却孔が外側第1フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部の外面側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって外側第1フィルム冷却孔を形成する場合に、治具と外側シュラウド及び内側シュラウドの各々との干渉を抑制することができる。また、内側第1フィルム冷却孔が内側第1フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在しているため、内側第1フィルム冷却孔が内側第1フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部の外面側から治具を用いてレーザ加工等によって内側第1フィルム冷却孔を形成する場合に、治具と外側シュラウド及び内側シュラウドの各々との干渉を抑制することができる。また、外側第2フィルム冷却孔及び内側第2フィルム冷却孔の各々が前縁部の肉厚方向に沿って延在する場合と比較して、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができる。また、外側第2フィルム冷却孔が外側第2フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在しているため、外側第2フィルム冷却孔が外側第2フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部の外面側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって外側第2フィルム冷却孔を形成する場合に、治具と外側シュラウド及び内側シュラウドの各々との干渉を抑制することができる。また、内側第2フィルム冷却孔が内側第2フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における外側に向かうように延在しているため、内側第2フィルム冷却孔が内側第2フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて翼高さ方向における内側に向かうように延在している場合と比較して、翼形部の外面側から治具を用いて内側第2フィルム冷却孔を形成する場合に、治具と外側シュラウド及び内側シュラウドの各々との干渉を抑制することができる。 The gas turbine vane described in (9) above allows for effective film cooling of the outer surface of the leading edge portion with a smaller amount of cooling air, compared to when the outer first film cooling holes and the inner first film cooling holes each extend along the thickness direction of the leading edge portion. Furthermore, because the outer first film cooling holes extend inward in the blade height direction from their inlets to their outlets, when the outer first film cooling holes are formed from the outer surface of the airfoil portion using a jig by, for example, laser processing, interference between the jig and the outer shroud and the inner shroud can be reduced, compared to when the outer first film cooling holes extend outward in the blade height direction from their inlets to their outlets. In addition, since the inner first film cooling holes extend outward in the blade height direction from their inlets to their outlets, when the inner first film cooling holes are formed from the outer surface of the airfoil by laser processing or the like using a jig, interference between the jig and each of the outer shroud and the inner shroud can be suppressed, compared to when the inner first film cooling holes extend inward in the blade height direction from their inlets to their outlets. Furthermore, compared to when the outer second film cooling holes and the inner second film cooling holes extend along the thickness direction of the leading edge portion, film cooling of the outer surface of the leading edge portion can be effectively performed with a smaller amount of cooling air. [0013] Furthermore, because the outer second film cooling holes extend inward in the blade height direction from their inlets to their outlets, when the outer second film cooling holes are formed using a jig from the outer surface side of the airfoil by, for example, laser machining, interference between the jig and each of the outer shroud and the inner shroud can be reduced, compared to when the outer second film cooling holes extend outward in the blade height direction from their inlets to their outlets. Furthermore, because the inner second film cooling holes extend outward in the blade height direction from their inlets to their outlets, when the inner second film cooling holes are formed using a jig from the outer surface side of the airfoil, interference between the jig and each of the outer shroud and the inner shroud can be reduced, compared to when the inner second film cooling holes extend inward in the blade height direction from their inlets to their outlets.
(10)幾つかの実施形態では、上記(9)の何れかに記載のガスタービン静翼において、
前記ガスタービン静翼は、
前記翼形部における前記翼高さ方向の外側端に接続する外側シュラウド(例えば上述の外側シュラウド22)と、
前記翼形部における前記翼高さ方向の内側端に接続する内側シュラウド(例えば上述の内側シュラウド24)と、
を含み、
前記第1フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面(例えば図6に示す断面)において、前記前縁部から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA1、前記前縁部から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB1とし、
前記第2フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面(例えば図9に示す断面)において、前記前縁部から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA2、前記前縁部から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB2とし、
前記第3フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面(例えば図12に示す断面)において、前記前縁部から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA3、前記前縁部から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB3とすると、
前記外側シュラウド及び前記内側シュラウドのうち、前記突出量A1,A2,A3,B1,B2,B3の中で最も大きな突出量を有する方を大シュラウド(例えば上述の大シュラウド90)と定義し、前記外側シュラウドと前記内側シュラウドのうち前記大シュラウドではない方を小シュラウド(例えば上述の小シュラウド91)と定義すると、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記大シュラウドとの距離(例えば上述の距離V90)は、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記小シュラウドとの距離(例えば上述の距離V91)よりも大きい。
(10) In some embodiments, in the gas turbine vane according to any one of (9) above,
The gas turbine stator blade comprises:
an outer shroud (e.g., the outer shroud 22 described above) connected to an outer end of the airfoil in the blade height direction;
an inner shroud (e.g., the inner shroud 24 described above) connected to an inner end of the airfoil portion in the blade height direction;
Including,
In a cross section (e.g., the cross section shown in FIG. 6 ) including the axis of the first film cooling hole and the blade height direction, a protrusion amount of the outer shroud from the leading edge portion in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as A1, and a protrusion amount of the inner shroud from the leading edge portion in the direction perpendicular to the blade height direction is defined as B1,
In a cross section including the axis of the second film cooling hole and the blade height direction (for example, the cross section shown in FIG. 9 ), a protrusion amount of the outer shroud from the leading edge portion in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as A2, and a protrusion amount of the inner shroud from the leading edge portion in the direction perpendicular to the blade height direction is defined as B2,
In a cross section including the axis of the third film cooling hole and the blade height direction (for example, the cross section shown in FIG. 12 ), when the amount of protrusion of the outer shroud from the leading edge portion in the direction perpendicular to the blade height direction is A3 and the amount of protrusion of the inner shroud from the leading edge portion in the direction perpendicular to the blade height direction is B3,
If one of the outer shroud and the inner shroud that has the largest protrusion amount among the protrusion amounts A1, A2, A3, B1, B2, and B3 is defined as a large shroud (for example, the above-mentioned large shroud 90), and the other of the outer shroud and the inner shroud that is not the large shroud is defined as a small shroud (for example, the above-mentioned small shroud 91), the distance between the first position in the blade height direction and the large shroud (for example, the above-mentioned distance V90) is greater than the distance between the first position in the blade height direction and the small shroud (for example, the above-mentioned distance V91).
翼形部の外面側から治具を用いて例えばレーザ加工等によって第1~第3フィルム冷却孔の各々を形成する場合に、前縁部から翼高さ方向と直交する方向への最も突出量を有する大シュラウドの方が、小シュラウドよりも治具への干渉の問題が生じやすい。このため、上記(10)に記載のように、翼高さ方向における第1位置と大シュラウドとの距離を、翼高さ方向における第1位置と小シュラウドとの距離よりも大きくすることにより、治具と外側シュラウド及び内側シュラウドの各々との干渉を抑制しつつ、第1~第3フィルム冷却孔の各々を形成することができる。When forming each of the first through third film cooling holes from the outer surface of the airfoil using a jig, for example, by laser processing, the large shroud, which protrudes the most from the leading edge in a direction perpendicular to the blade height direction, is more likely to interfere with the jig than the small shroud. Therefore, as described in (10) above, by making the distance between the first position in the blade height direction and the large shroud greater than the distance between the first position in the blade height direction and the small shroud, each of the first through third film cooling holes can be formed while suppressing interference between the jig and the outer shroud and the inner shroud.
(11)幾つかの実施形態では、上記(7)乃至(10)の何れかに記載のガスタービン静翼において、
前記外側第3フィルム冷却孔は、
前記外側第3フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部(例えば上述の円形孔部82)と、
前記外側第3フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記円形孔部に接続し、前記外側第3フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部(例えば上述のシェイプト孔部83)と、
を含み、
前記内側第3フィルム冷却孔は、
前記内側第3フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部(例えば上述の円形孔部84)と、
前記内側第3フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記円形孔部に接続し、前記内側第3フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部(例えば上述のシェイプト孔部85)と、
を含み、
前記外側第3フィルム冷却孔の前記出口の中心(例えば図13Aの中心C3b)は、前記外側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線(例えば上述の軸線L82)の延長線と前記外側第3フィルム冷却孔の前記出口との交点(例えば上述の交点S31)よりも、前記翼高さ方向における内側に位置し、
前記内側第3フィルム冷却孔の前記出口の中心(例えば図13Bの中心C3b)は、前記内側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線(例えば上述の軸線L84)の延長線と前記内側第3フィルム冷却孔の前記出口との交点(例えば上述の交点S32)よりも、前記翼高さ方向における外側に位置する。
(11) In some embodiments, in the gas turbine vane according to any one of (7) to (10),
The outer third film cooling hole is
a circular hole portion (e.g., the circular hole portion 82 described above) having a circular cross-sectional shape in the inlet side portion of the outer third film cooling hole;
a shaped hole portion (e.g., the above-described shaped hole portion 83) that is connected to the circular hole portion and that is located on the outlet side of the outer third film cooling hole and has a cross-sectional area that increases toward the outlet of the outer third film cooling hole;
Including,
The inner third film cooling hole is
a circular hole portion (e.g., the circular hole portion 84 described above) having a circular cross-sectional shape in the inlet side portion of the inner third film cooling hole;
a shaped hole portion (e.g., the above-described shaped hole portion 85) that is connected to the circular hole portion and that is located on the outlet side of the inner third film cooling hole and has a cross-sectional area that increases toward the outlet of the inner third film cooling hole;
Including,
a center of the outlet of the outer third film cooling hole (e.g., center C3b in FIG. 13A ) is located inside, in the blade height direction, a point of intersection (e.g., the above-mentioned point of intersection S31) between an extension line of an axis of the circular hole portion of the outer third film cooling hole (e.g., the above-mentioned axis L82) and the outlet of the outer third film cooling hole,
The center of the outlet of the inner third film cooling hole (e.g., center C3b in Figure 13B) is located outside in the blade height direction of the intersection (e.g., the above-mentioned intersection S32) between an extension of the axis of the circular hole portion of the inner third film cooling hole (e.g., the above-mentioned axis L84) and the outlet of the inner third film cooling hole.
上記(11)に記載のガスタービン静翼によれば、外側第3フィルム冷却孔の出口の中心及び内側第3フィルム冷却孔の出口の中心が外側第3フィルム冷却孔の円形孔部の軸線の延長線上及び内側第3フィルム冷却孔の円形孔部の軸線の延長線上にそれぞれ位置する場合と比較して、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。 According to the gas turbine vane described in (11) above, film cooling of the outer surface of the leading edge portion can be effectively performed with a smaller amount of cooling air compared to when the center of the outlet of the outer third film cooling hole and the center of the outlet of the inner third film cooling hole are located on the extension of the axis of the circular hole portion of the outer third film cooling hole and the extension of the axis of the circular hole portion of the inner third film cooling hole, respectively, and a gas turbine vane can be provided that can suppress a decrease in the film efficiency of film cooling on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
(12)幾つかの実施形態では、上記(9)乃至(11)の何れかに記載のガスタービン静翼において、
前記外側第1フィルム冷却孔は、
前記外側第1フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部(例えば上述の円形孔部74)と、
前記外側第1フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記円形孔部に接続し、前記外側第1フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部(例えば上述のシェイプト孔部75)と、
を含み、
前記内側第1フィルム冷却孔は、
前記内側第1フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部(例えば上述の円形孔部76)と、
前記内側第1フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記内側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部に接続し、前記内側第1フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部(例えば上述のシェイプト孔部77)と、
を含み、
前記外側第1フィルム冷却孔の前記出口の中心(例えば図7Aの中心C1b)は、前記外側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線(例えば上述の軸線L74)の延長線と前記外側第1フィルム冷却孔の前記出口との交点(例えば上述の交点S11)よりも、前記翼高さ方向における内側に位置し、
前記内側第1フィルム冷却孔の前記出口の中心(例えば図7Bの中心C1b)は、前記内側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線(例えば上述の軸線L76)の延長線と前記内側第1フィルム冷却孔の前記出口との交点(例えば上述の交点S12)よりも、前記翼高さ方向における外側に位置し、
前記外側第2フィルム冷却孔は、
前記外側第2フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部(例えば上述の円形孔部78)と、
前記外側第2フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記外側フィルム冷却孔の前記円形孔部に接続し、前記外側第2フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部(例えば上述のシェイプト孔部79)と、
を含み、
前記内側第2フィルム冷却孔は、
前記内側第2フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部(例えば上述の円形孔部80)と、
前記内側第2フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記内側フィルム第2冷却孔の前記円形孔部に接続し、前記内側第2フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部(例えば上述のシェイプト孔部81)と、
を含み、
前記外側第2フィルム冷却孔の前記出口の中心(例えば図10Aの中心C2b)は、前記外側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線(例えば上述の軸線L78)の延長線と前記外側第2フィルム冷却孔の前記出口との交点(例えば上述の交点S21)よりも、前記翼高さ方向における内側に位置し、
前記内側第2フィルム冷却孔の前記出口の中心(例えば図10Bの中心C2b)は、前記内側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線(例えば上述の軸線L80)の延長線と前記内側第2フィルム冷却孔の前記出口との交点(例えば上述の交点S22)よりも、前記翼高さ方向における外側に位置する。
(12) In some embodiments, in the gas turbine stator vane according to any one of (9) to (11),
The outer first film cooling hole is
a circular hole portion (e.g., the circular hole portion 74 described above) having a circular cross-sectional shape in the inlet side portion of the outer first film cooling hole;
a shaped hole portion (e.g., the above-described shaped hole portion 75) that is connected to the circular hole portion and that is located on the outlet side of the outer first film cooling hole and has a cross-sectional area that increases toward the outlet of the outer first film cooling hole;
Including,
The inner first film cooling hole is
a circular hole portion (e.g., the circular hole portion 76 described above) having a circular cross-sectional shape in the inlet side portion of the inner first film cooling hole;
a shaped hole portion (e.g., the above-described shaped hole portion 77) that is located at the outlet side of the inner first film cooling hole and connects to the circular hole portion of the inner first film cooling hole and has a cross-sectional area that increases toward the outlet of the inner first film cooling hole;
Including,
a center of the outlet of the outer first film cooling hole (e.g., center C1b in FIG. 7A ) is located inside, in the blade height direction, of an intersection (e.g., the above-mentioned intersection S11) between an extension line of an axis of the circular hole portion of the outer first film cooling hole (e.g., the above-mentioned axis L74) and the outlet of the outer first film cooling hole,
a center of the outlet of the inner first film cooling hole (e.g., a center C1b in FIG. 7B ) is located outward in the blade height direction from an intersection (e.g., the above-mentioned intersection S12) between an extension line of an axis of the circular hole portion of the inner first film cooling hole (e.g., the above-mentioned axis L76) and the outlet of the inner first film cooling hole,
The outer second film cooling hole is
a circular hole portion (e.g., the circular hole portion 78 described above) having a circular cross-sectional shape in the inlet side portion of the outer second film cooling hole;
a shaped hole portion (e.g., the above-described shaped hole portion 79) that is located at the outlet side of the outer second film cooling hole and that is connected to the circular hole portion of the outer second film cooling hole and has a cross-sectional area that increases toward the outlet of the outer second film cooling hole;
Including,
The inner second film cooling hole is
a circular hole portion (e.g., the circular hole portion 80 described above) having a circular cross-sectional shape in the inlet side portion of the inner second film cooling hole;
a shaped hole portion (e.g., the above-described shaped hole portion 81) that is located at the outlet side of the inner second film cooling hole and is connected to the circular hole portion of the inner second film cooling hole and whose cross-sectional area increases toward the outlet of the inner second film cooling hole;
Including,
a center of the outlet of the outer second film cooling hole (e.g., center C2b in FIG. 10A ) is located inside, in the blade height direction, of an intersection (e.g., the above-mentioned intersection S21) between an extension line of an axis of the circular hole portion of the outer second film cooling hole (e.g., the above-mentioned axis L78) and the outlet of the outer second film cooling hole,
The center of the outlet of the inner second film cooling hole (e.g., center C2b in Figure 10B) is located outward in the blade height direction from the intersection (e.g., the above-mentioned intersection S22) between an extension of the axis of the circular hole portion of the inner second film cooling hole (e.g., the above-mentioned axis L80) and the outlet of the inner second film cooling hole.
上記(12)に記載のガスタービン静翼によれば、外側第1フィルム冷却孔の出口の中心及び内側第1フィルム冷却孔の出口の中心が外側第1フィルム冷却孔の円形孔部の軸線の延長線上及び内側第1フィルム冷却孔の円形孔部の軸線の延長線上にそれぞれ位置する場合と比較して、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。また、外側第2フィルム冷却孔の出口の中心及び内側第2フィルム冷却孔の出口の中心が外側第2フィルム冷却孔の円形孔部の軸線の延長線上及び内側第2フィルム冷却孔の円形孔部の軸線の延長線上にそれぞれ位置する場合と比較して、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。 According to the gas turbine stator vane described in (12) above, compared to when the outlet centers of the outer first film cooling holes and the inner first film cooling holes are located on the extensions of the axes of the circular holes of the outer first film cooling holes and the inner first film cooling holes, respectively, a gas turbine stator vane can be provided that can effectively perform film cooling of the outer surface of the leading edge portion with a smaller amount of cooling air, thereby suppressing a decrease in film efficiency of film cooling of the blade surface while reducing the amount of cooling air. Furthermore, compared to when the outlet centers of the outer second film cooling holes and the inner second film cooling holes are located on the extensions of the axes of the circular holes of the outer second film cooling holes and the inner second film cooling holes, respectively, a gas turbine stator vane can be provided that can effectively perform film cooling of the outer surface of the leading edge portion with a smaller amount of cooling air, thereby suppressing a decrease in film efficiency of film cooling of the blade surface while reducing the amount of cooling air.
(13)幾つかの実施形態では、上記(12)に記載のガスタービン静翼において、
前記外側第1フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記外側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記外側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張されており、
前記内側第1フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記内側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記内側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されており、
前記外側第2フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記外側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記外側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して前記翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張されており、
前記内側第2フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記内側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記内側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して前記翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されており、
前記外側第3フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記外側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記外側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して前記翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張されており、
前記内側第3フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記内側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記内側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して前記翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されている。
(13) In some embodiments, in the gas turbine stator vane described in (12),
a first film cooling hole having a cross-sectional area enlarged only inward in a blade height direction relative to the circular hole portion of the first film cooling hole when viewed in an axial direction of the circular hole portion of the first film cooling hole,
a first film cooling hole having a cross-sectional area enlarged only outward in a blade height direction relative to the circular hole portion of the first film cooling hole when viewed in an axial direction of the circular hole portion of the first film cooling hole,
a cross-sectional area of the shaped hole portion of the outer second film cooling hole is expanded only inward in the blade height direction relative to the circular hole portion of the outer second film cooling hole when viewed in the axial direction of the circular hole portion of the outer second film cooling hole,
a second cooling film hole having a cross-sectional area expanded only outward in the blade height direction relative to the circular hole portion of the second cooling film hole when viewed in the axial direction of the circular hole portion of the second cooling film hole,
a cross-sectional area of the shaped hole portion of the outer third film cooling hole is expanded only inward in the blade height direction relative to the circular hole portion of the outer third film cooling hole when viewed in the axial direction of the circular hole portion of the outer third film cooling hole,
The shaped hole portion of the inner third film cooling hole has a cross-sectional area expanded only outward in the blade height direction relative to the circular hole portion of the inner third film cooling hole when viewed in the axial direction of the circular hole portion of the inner third film cooling hole.
上記(13)に記載のガスタービン静翼によれば、外側第1フィルム冷却孔、外側第2フィルム冷却孔及び外側第3フィルム冷却孔の各々のシェイプト孔部を円形孔部に対して翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張することにより、外側第1フィルム冷却孔、外側第2フィルム冷却孔及び外側第3フィルム冷却孔の各々をレーザ加工等によって容易に形成することができる。また内側第1フィルム冷却孔、内側第2フィルム冷却孔及び内側第3フィルム冷却孔の各々のシェイプト孔部を円形孔部に対して翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張することにより、内側第1フィルム冷却孔、内側第2フィルム冷却孔及び内側第3フィルム冷却孔の各々をレーザ加工等によって容易に形成することができる。このため、ガスタービン静翼の製造が容易となる。 According to the gas turbine vane described in (13) above, by expanding the cross-sectional area of the shaped hole portion of each of the outer first film cooling hole, outer second film cooling hole, and outer third film cooling hole only inward in the blade height direction relative to the circular hole portion, each of the outer first film cooling hole, outer second film cooling hole, and outer third film cooling hole can be easily formed by laser processing, etc. Furthermore, by expanding the cross-sectional area of the shaped hole portion of each of the inner first film cooling hole, inner second film cooling hole, and inner third film cooling hole only outward in the blade height direction relative to the circular hole portion, each of the inner first film cooling hole, inner second film cooling hole, and inner third film cooling hole can be easily formed by laser processing, etc. This facilitates the manufacture of the gas turbine vane.
(14)本開示の少なくとも一実施形態にかかるガスタービンは、
圧縮機(例えば上述の圧縮機4)、燃焼器(例えば上述の燃焼器6)及びタービン(例えば上述のタービン8)を備え、
前記タービンは、上記(1)乃至(13)の何れかに記載のガスタービン静翼を含む。
(14) A gas turbine according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
a compressor (e.g., the compressor 4 described above), a combustor (e.g., the combustor 6 described above), and a turbine (e.g., the turbine 8 described above);
The turbine includes the gas turbine vane according to any one of (1) to (13) above.
上記(14)に記載のガスタービン静翼によれば、上記(1)乃至(13)の何れかに記載のガスタービン静翼を備えるため、前縁部の外面のフィルム冷却を少ない冷却空気量で効果的に行うことができ、冷却空気量を削減しつつ翼表面のフィルム冷却のフィルム効率の低下を抑制できるガスタービン静翼を提供することができる。 According to the gas turbine stator vane described in (14) above, since it is equipped with a gas turbine stator vane described in any of (1) to (13) above, film cooling of the outer surface of the leading edge can be effectively performed with a small amount of cooling air, and a gas turbine stator vane can be provided that can suppress a decrease in the film efficiency of film cooling on the blade surface while reducing the amount of cooling air.
2 ガスタービン
4 圧縮機
6 燃焼器
8 タービン
9 ロータ
10 タービンケーシング
12 タービン静翼
16 タービン動翼
20 翼形部
20a 外側端
20b 内側端
21 前縁部
22 外側シュラウド
24 内側シュラウド
25 外面
26,39,45 内面
31 流路
32 外側キャビティ
33 外周壁
34 内側キャビティ
35 内周壁
36 負圧面
38 負圧面形成壁
40 圧力面
42 翼内キャビティ
44 圧力面形成壁
46 前縁側キャビティ
48 前縁部隔壁
49 後縁側キャビティ
50 インサート
51 内部空間
52 インピンジメント冷却孔
71 第1フィルム冷却孔
711 外側第1フィルム冷却孔
712 内側第1フィルム冷却孔
72 第2フィルム冷却孔
721 外側第2フィルム冷却孔
722 内側第2フィルム冷却孔
71a,72a,73a 入口
71b,72b,73b 出口
73 第3フィルム冷却孔
731 外側第3フィルム冷却孔
732 内側第3フィルム冷却孔
74,76,78,80,82,84 円形孔部
75,77,79,81,83,85 シェイプト孔部
90,92 大シュラウド
91,93 小シュラウド
2 Gas turbine 4 Compressor 6 Combustor 8 Turbine 9 Rotor 10 Turbine casing 12 Turbine stator vane 16 Turbine rotor blade 20 Airfoil section 20a Outer end 20b Inner end 21 Leading edge section 22 Outer shroud 24 Inner shroud 25 Outer surface 26, 39, 45 Inner surface 31 Flow passage 32 Outer cavity 33 Outer peripheral wall 34 Inner cavity 35 Inner peripheral wall 36 Suction surface 38 Suction surface forming wall 40 Pressure surface 42 Inner blade cavity 44 Pressure surface forming wall 46 Leading edge side cavity 48 Leading edge partition wall 49 Trailing edge side cavity 50 Insert 51 Internal space 52 Impingement cooling hole 71 First film cooling hole 711 Outer first film cooling hole 712 Inner first film cooling hole 72 Second film cooling hole 721 Outer second film cooling hole 722 Inner second film cooling holes 71a, 72a, 73a Inlets 71b, 72b, 73b Outlets 73 Third film cooling hole 731 Outer third film cooling hole 732 Inner third film cooling holes 74, 76, 78, 80, 82, 84 Circular hole sections 75, 77, 79, 81, 83, 85 Shaped hole sections 90, 92 Large shrouds 91, 93 Small shrouds
Claims (13)
内部に空洞が形成された翼形部を備え、
前記翼形部の前縁部には、
翼高さ方向に沿って配列された複数の第1フィルム冷却孔を含む第1フィルム冷却孔列と、
前記翼高さ方向に沿って配列された複数の第2フィルム冷却孔を含む第2フィルム冷却孔列と、
前記翼高さ方向に沿って配列された複数の第3フィルム冷却孔を含む第3フィルム冷却孔列と、
が形成され、
前記第2フィルム冷却孔列は、前記第1フィルム冷却孔列と前記第3フィルム冷却孔列の間に配置され、
前記第1フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第1フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第1平面と定義すると、前記第1フィルム冷却孔の出口の中心は、前記第1平面と前記前縁部の外面とが交わる位置よりも、前記前縁部に沿った燃焼ガスの流れの下流側に位置し、
前記第2フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第2フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第2平面と定義すると、前記第2フィルム冷却孔の出口は、前記第2平面と前記前縁部の外面とが交わる位置に位置し、
前記第3フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第3フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第3平面と定義すると、前記第3フィルム冷却孔の出口の中心は、前記第3平面と前記前縁部の外面とが交わる位置よりも、前記前縁部に沿った燃焼ガスの流れの下流側に位置し、
前記複数の第3フィルム冷却孔は、前記翼高さ方向における第1位置より外側に位置する複数の外側第3フィルム冷却孔と、前記翼高さ方向における前記第1位置より内側に位置する複数の内側第3フィルム冷却孔とを含み、
前記外側第3フィルム冷却孔は、前記外側第3フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、
前記内側第3フィルム冷却孔は、前記内側第3フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在しており、
前記ガスタービン静翼は、
前記翼形部における前記翼高さ方向の外側端に接続する外側シュラウドと、
前記翼形部における前記翼高さ方向の内側端に接続する内側シュラウドと、
を含み、
前記第3フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面において、前記外側シュラウド及び前記内側シュラウドのうち、前記翼形部における前記第3フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への突出量が大きい方を大シュラウドと定義し、前記外側シュラウドと前記内側シュラウドのうち前記大シュラウドではない方を小シュラウドと定義すると、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記大シュラウドとの距離は、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記小シュラウドとの距離よりも大きい、ガスタービン静翼。 A gas turbine stator vane,
an airfoil portion having a cavity formed therein;
The leading edge of the airfoil has:
a first film cooling hole row including a plurality of first film cooling holes arranged along the blade height direction;
a second film cooling hole row including a plurality of second film cooling holes arranged along the blade height direction;
a third film cooling hole row including a plurality of third film cooling holes arranged along the blade height direction;
is formed,
the second row of film cooling holes is disposed between the first row of film cooling holes and the third row of film cooling holes;
the first film cooling hole extends in a direction inclined with respect to a thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of the inlet of the first film cooling hole is defined as a first plane, the center of the outlet of the first film cooling hole is located downstream of a position where the first plane intersects with an outer surface of the leading edge portion in a flow of combustion gas along the leading edge portion,
the second film cooling hole extends in a direction inclined with respect to a thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of an inlet of the second film cooling hole is defined as a second plane, an outlet of the second film cooling hole is located at a position where the second plane intersects with an outer surface of the leading edge portion,
the third film cooling hole extends in a direction inclined with respect to a thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of the inlet of the third film cooling hole is defined as a third plane, the center of the outlet of the third film cooling hole is located downstream of a position where the third plane intersects with an outer surface of the leading edge portion in a flow of combustion gas along the leading edge portion,
the plurality of third film cooling holes include a plurality of outer third film cooling holes located outward from a first position in the blade height direction, and a plurality of inner third film cooling holes located inward from the first position in the blade height direction,
the outer third film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the outer third film cooling hole,
the inner third film cooling hole extends outward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the inner third film cooling hole,
The gas turbine stator blade comprises:
an outer shroud connected to an outer end of the airfoil portion in the blade height direction;
an inner shroud connected to an inner end of the airfoil portion in the blade height direction;
Including,
a gas turbine stator vane, wherein, in a cross section including an axis of the third film cooling hole and the blade height direction, one of the outer shroud and the inner shroud that protrudes a greater amount from a portion of the airfoil where the third film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as a large shroud, and the other of the outer shroud and the inner shroud that is not the large shroud is defined as a small shroud, the distance between the first position in the blade height direction and the large shroud is greater than the distance between the first position in the blade height direction and the small shroud .
圧力面を形成する圧力面形成壁と、
負圧面を形成する負圧面形成壁と、
前記翼形部の内部の前記空洞を分割するように前記負圧面形成壁の内面から圧力面形成壁の内面まで延在する前縁部隔壁と
を含み、
前記翼形部における前記翼高さ方向に直交する断面において、前記第1フィルム冷却孔、前記第2フィルム冷却孔及び前記第3フィルム冷却孔の各々は、ガスタービンの軸方向において、前記圧力面形成壁と前記前縁部隔壁とが接続する位置よりも上流側に位置する、請求項1に記載のガスタービン静翼。 The airfoil portion is
a pressure surface forming wall that forms a pressure surface;
a negative pressure surface forming wall that forms a negative pressure surface;
a leading edge partition extending from the inner surface of the suction surface wall to the inner surface of the pressure surface wall so as to divide the cavity within the airfoil,
2. The gas turbine vane according to claim 1, wherein, in a cross section of the airfoil portion perpendicular to the blade height direction, each of the first film cooling hole, the second film cooling hole, and the third film cooling hole is located upstream of a position where the pressure surface forming wall and the leading edge partition are connected in an axial direction of the gas turbine.
前記外側第1フィルム冷却孔は、前記外側第1フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、
前記内側第1フィルム冷却孔は、前記内側第1フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在しており、
前記複数の第2フィルム冷却孔は、前記翼高さ方向における前記第1位置より外側に位置する複数の外側第2フィルム冷却孔と、前記翼高さ方向における前記第1位置より内側に位置する複数の内側第2フィルム冷却孔とを含み、
前記外側第2フィルム冷却孔は、前記外側第2フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、
前記内側第2フィルム冷却孔は、前記内側第2フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在している、請求項1に記載のガスタービン静翼。 the plurality of first film cooling holes include a plurality of outer first film cooling holes located outward from the first position in the blade height direction, and a plurality of inner first film cooling holes located inward from the first position in the blade height direction,
the outer first film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the outer first film cooling hole,
the inner first film cooling hole extends outward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the inner first film cooling hole,
the plurality of second film cooling holes include a plurality of outer second film cooling holes located outward from the first position in the blade height direction, and a plurality of inner second film cooling holes located inward from the first position in the blade height direction,
the outer second film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the outer second film cooling hole,
The gas turbine vane according to claim 1 , wherein the inner second film cooling hole extends outward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the inner second film cooling hole.
前記翼形部における前記翼高さ方向の外側端に接続する外側シュラウドと、
前記翼形部における前記翼高さ方向の内側端に接続する内側シュラウドと、
を含み、
前記第1フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面において、前記翼形部における前記第1フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA1、前記翼形部における前記第1フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB1とし、
前記第2フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面において、前記翼形部における前記第2フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA2、前記翼形部における前記第2フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB2とし、
前記第3フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面において、前記翼形部における前記第3フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA3、前記翼形部における前記第3フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB3とすると、
前記外側シュラウド及び前記内側シュラウドのうち、前記突出量A1,A2,A3,B1,B2,B3の中で最も大きな突出量を有する方を大シュラウドと定義し、前記外側シュラウドと前記内側シュラウドのうち前記大シュラウドではない方を小シュラウドと定義すると、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記大シュラウドとの距離は、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記小シュラウドとの距離よりも大きい、請求項7に記載のガスタービン静翼。 The gas turbine stator blade comprises:
an outer shroud connected to an outer end of the airfoil portion in the blade height direction;
an inner shroud connected to an inner end of the airfoil portion in the blade height direction;
Including,
In a cross section including the axis of the first film cooling hole and the blade height direction, a protrusion amount of the outer shroud from a portion of the airfoil where the first film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as A1, and a protrusion amount of the inner shroud from a portion of the airfoil where the first film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as B1,
In a cross section including the axis of the second film cooling hole and the blade height direction, a protrusion amount of the outer shroud from a portion of the airfoil where the second film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as A2, and a protrusion amount of the inner shroud from a portion of the airfoil where the second film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as B2,
In a cross section including the axis of the third film cooling hole and the blade height direction, when the amount of protrusion of the outer shroud from the portion of the airfoil where the third film cooling hole row is formed in the direction perpendicular to the blade height direction is defined as A3 and the amount of protrusion of the inner shroud from the portion of the airfoil where the third film cooling hole row is formed in the direction perpendicular to the blade height direction is defined as B3,
8. The gas turbine vane according to claim 7, wherein, when one of the outer shroud and the inner shroud having the largest protrusion amount among the protrusion amounts A1, A2, A3, B1, B2, and B3 is defined as a large shroud, and the other of the outer shroud and the inner shroud that is not the large shroud is defined as a small shroud, a distance between the first position in the blade height direction and the large shroud is larger than a distance between the first position in the blade height direction and the small shroud.
前記外側第3フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部と、
前記外側第3フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記円形孔部に接続し、前記外側第3フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部と、
を含み、
前記内側第3フィルム冷却孔は、
前記内側第3フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部と、
前記内側第3フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記円形孔部に接続し、前記内側第3フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部と、
を含み、
前記外側第3フィルム冷却孔の前記出口の中心は、前記外側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線の延長線と前記外側第3フィルム冷却孔の前記出口との交点よりも、前記翼高さ方向における内側に位置し、
前記内側第3フィルム冷却孔の前記出口の中心は、前記内側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線の延長線と前記内側第3フィルム冷却孔の前記出口との交点よりも、前記翼高さ方向における外側に位置する、請求項1に記載のガスタービン静翼。 The outer third film cooling hole is
a circular hole portion having a circular cross-sectional shape, the circular hole portion being an inlet side portion of the outer third film cooling hole;
a shaped hole portion, the shaped hole portion being connected to the circular hole portion and having a cross-sectional area increasing toward the outlet of the outer third film cooling hole;
Including,
The inner third film cooling hole is
a circular hole portion having a circular cross-sectional shape, the circular hole portion being an inlet side portion of the inner third film cooling hole;
a shaped hole portion, which is an outlet side portion of the inner third film cooling hole and is connected to the circular hole portion, and whose cross-sectional area increases toward the outlet of the inner third film cooling hole;
Including,
a center of the outlet of the outer third film cooling hole is located inward in the blade height direction with respect to an intersection between an extension of an axis of the circular hole portion of the outer third film cooling hole and the outlet of the outer third film cooling hole,
2. The gas turbine vane according to claim 1, wherein a center of the outlet of the inner third film cooling hole is located outward in the blade height direction from an intersection between an extension of an axis of the circular hole portion of the inner third film cooling hole and the outlet of the inner third film cooling hole.
前記外側第1フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部と、
前記外側第1フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記円形孔部に接続し、前記外側第1フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部と、
を含み、
前記内側第1フィルム冷却孔は、
前記内側第1フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部と、
前記内側第1フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記内側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部に接続し、前記内側第1フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部と、
を含み、
前記外側第1フィルム冷却孔の前記出口の中心は、前記外側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線の延長線と前記外側第1フィルム冷却孔の前記出口との交点よりも、前記翼高さ方向における内側に位置し、
前記内側第1フィルム冷却孔の前記出口の中心は、前記内側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線の延長線と前記内側第1フィルム冷却孔の前記出口との交点よりも、前記翼高さ方向における外側に位置し、
前記外側第2フィルム冷却孔は、
前記外側第2フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部と、
前記外側第2フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記外側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部に接続し、前記外側第2フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部と、
を含み、
前記内側第2フィルム冷却孔は、
前記内側第2フィルム冷却孔の前記入口側の部分であって、円形の断面形状を有する円形孔部と、
前記内側第2フィルム冷却孔の前記出口側の部分であって、前記内側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部に接続し、前記内側第2フィルム冷却孔の前記出口に向かうにつれて断面積が大きくなるシェイプト孔部と、
を含み、
前記外側第2フィルム冷却孔の前記出口の中心は、前記外側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線の延長線と前記外側第2フィルム冷却孔の前記出口との交点よりも、前記翼高さ方向における内側に位置し、
前記内側第2フィルム冷却孔の前記出口の中心は、前記内側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線の延長線と前記内側第2フィルム冷却孔の前記出口との交点よりも、前記翼高さ方向における外側に位置する、請求項7に記載のガスタービン静翼。 The outer first film cooling hole is
a circular hole portion having a circular cross-sectional shape, the circular hole portion being an inlet side portion of the outer first film cooling hole;
a shaped hole portion, the shaped hole portion being connected to the circular hole portion and having a cross-sectional area that increases toward the outlet of the outer first film cooling hole;
Including,
The inner first film cooling hole is
a circular hole portion having a circular cross-sectional shape, the circular hole portion being an inlet side portion of the inner first film cooling hole;
a first cooling film hole having a cross-sectional area that increases toward the outlet of the first cooling film hole;
Including,
a center of the outlet of the outer first film cooling hole is located inward in the blade height direction with respect to an intersection between an extension of an axis of the circular hole portion of the outer first film cooling hole and the outlet of the outer first film cooling hole,
a center of the outlet of the inner first film cooling hole is located outside, in the blade height direction, of an intersection between an extension of an axis of the circular hole portion of the inner first film cooling hole and the outlet of the inner first film cooling hole,
The outer second film cooling hole is
a circular hole portion having a circular cross-sectional shape, the circular hole portion being an inlet side portion of the outer second film cooling hole;
a shaped hole portion, the shaped hole portion being connected to the circular hole portion of the outer second film cooling hole at the outlet side of the outer second film cooling hole and having a cross-sectional area that increases toward the outlet of the outer second film cooling hole;
Including,
The inner second film cooling hole is
a circular hole portion having a circular cross-sectional shape, the circular hole portion being an inlet side portion of the inner second film cooling hole;
a shaped hole portion, the shaped hole portion being connected to the circular hole portion of the inner second film cooling hole at the outlet side of the inner second film cooling hole and having a cross-sectional area that increases toward the outlet of the inner second film cooling hole;
Including,
a center of the outlet of the outer second film cooling hole is located inward in the blade height direction with respect to an intersection between an extension of an axis of the circular hole portion of the outer second film cooling hole and the outlet of the outer second film cooling hole,
8. The gas turbine vane according to claim 7, wherein a center of the outlet of the inner second film cooling hole is located outward in the blade height direction from an intersection between an extension of an axis of the circular hole portion of the inner second film cooling hole and the outlet of the inner second film cooling hole.
前記内側第1フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記内側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記内側第1フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されており、
前記外側第2フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記外側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記外側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して前記翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張されており、
前記内側第2フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記内側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記内側第2フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して前記翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されており、
前記外側第3フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記外側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記外側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して前記翼高さ方向の内側にのみ断面積を拡張されており、
前記内側第3フィルム冷却孔の前記シェイプト孔部は、前記内側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部の軸線方向視において、前記内側第3フィルム冷却孔の前記円形孔部に対して前記翼高さ方向の外側にのみ断面積を拡張されている、請求項10に記載のガスタービン静翼。 a first film cooling hole having a cross-sectional area enlarged only inward in a blade height direction relative to the circular hole portion of the first film cooling hole when viewed in an axial direction of the circular hole portion of the first film cooling hole,
a first film cooling hole having a cross-sectional area enlarged only outward in a blade height direction relative to the circular hole portion of the first film cooling hole when viewed in an axial direction of the circular hole portion of the first film cooling hole,
a cross-sectional area of the shaped hole portion of the outer second film cooling hole is expanded only inward in the blade height direction relative to the circular hole portion of the outer second film cooling hole when viewed in the axial direction of the circular hole portion of the outer second film cooling hole,
a second cooling film hole having a cross-sectional area expanded only outward in the blade height direction relative to the circular hole portion of the second cooling film hole when viewed in the axial direction of the circular hole portion of the second cooling film hole,
a cross-sectional area of the shaped hole portion of the outer third film cooling hole is expanded only inward in the blade height direction relative to the circular hole portion of the outer third film cooling hole when viewed in the axial direction of the circular hole portion of the outer third film cooling hole,
11. The gas turbine vane according to claim 10, wherein a cross-sectional area of the shaped hole portion of the inner third film cooling hole is expanded only outward in the blade height direction relative to the circular hole portion of the inner third film cooling hole when viewed in the axial direction of the circular hole portion of the inner third film cooling hole.
内部に空洞が形成された翼形部を備え、an airfoil portion having a cavity formed therein;
前記翼形部の前縁部には、The leading edge of the airfoil has:
翼高さ方向に沿って配列された複数の第1フィルム冷却孔を含む第1フィルム冷却孔列と、a first film cooling hole row including a plurality of first film cooling holes arranged along the blade height direction;
前記翼高さ方向に沿って配列された複数の第2フィルム冷却孔を含む第2フィルム冷却孔列と、a second film cooling hole row including a plurality of second film cooling holes arranged along the blade height direction;
前記翼高さ方向に沿って配列された複数の第3フィルム冷却孔を含む第3フィルム冷却孔列と、a third film cooling hole row including a plurality of third film cooling holes arranged along the blade height direction;
が形成され、is formed,
前記第2フィルム冷却孔列は、前記第1フィルム冷却孔列と前記第3フィルム冷却孔列の間に配置され、the second row of film cooling holes is disposed between the first row of film cooling holes and the third row of film cooling holes;
前記第1フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第1フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第1平面と定義すると、前記第1フィルム冷却孔の出口の中心は、前記第1平面と前記前縁部の外面とが交わる位置よりも、前記前縁部に沿った燃焼ガスの流れの下流側に位置し、the first film cooling hole extends in a direction inclined with respect to a thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of the inlet of the first film cooling hole is defined as a first plane, the center of the outlet of the first film cooling hole is located downstream of a position where the first plane intersects with an outer surface of the leading edge portion in a flow of combustion gas along the leading edge portion,
前記第2フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第2フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第2平面と定義すると、前記第2フィルム冷却孔の出口は、前記第2平面と前記前縁部の外面とが交わる位置に位置し、the second film cooling hole extends in a direction inclined with respect to a thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of an inlet of the second film cooling hole is defined as a second plane, an outlet of the second film cooling hole is located at a position where the second plane intersects with an outer surface of the leading edge portion,
前記第3フィルム冷却孔は、前記前縁部の肉厚方向に対して傾斜した方向に延在しており、前記第3フィルム冷却孔の入口の中心における前記前縁部の肉厚方向と前記翼高さ方向とを含む平面を第3平面と定義すると、前記第3フィルム冷却孔の出口の中心は、前記第3平面と前記前縁部の外面とが交わる位置よりも、前記前縁部に沿った燃焼ガスの流れの下流側に位置し、the third film cooling hole extends in a direction inclined with respect to a thickness direction of the leading edge portion, and when a plane including the thickness direction of the leading edge portion and the blade height direction at the center of the inlet of the third film cooling hole is defined as a third plane, the center of the outlet of the third film cooling hole is located downstream of a position where the third plane intersects with an outer surface of the leading edge portion in a flow of combustion gas along the leading edge portion,
前記複数の第3フィルム冷却孔は、前記翼高さ方向における第1位置より外側に位置する複数の外側第3フィルム冷却孔と、前記翼高さ方向における前記第1位置より内側に位置する複数の内側第3フィルム冷却孔とを含み、the plurality of third film cooling holes include a plurality of outer third film cooling holes located outward from a first position in the blade height direction, and a plurality of inner third film cooling holes located inward from the first position in the blade height direction,
前記外側第3フィルム冷却孔は、前記外側第3フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、the outer third film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the outer third film cooling hole,
前記内側第3フィルム冷却孔は、前記内側第3フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在しており、the inner third film cooling hole extends outward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the inner third film cooling hole,
前記複数の第1フィルム冷却孔は、前記翼高さ方向における前記第1位置より外側に位置する複数の外側第1フィルム冷却孔と、前記翼高さ方向における前記第1位置より内側に位置する複数の内側第1フィルム冷却孔とを含み、the plurality of first film cooling holes include a plurality of outer first film cooling holes located outward from the first position in the blade height direction, and a plurality of inner first film cooling holes located inward from the first position in the blade height direction,
前記外側第1フィルム冷却孔は、前記外側第1フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、the outer first film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the outer first film cooling hole,
前記内側第1フィルム冷却孔は、前記内側第1フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在しており、the inner first film cooling hole extends outward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the inner first film cooling hole,
前記複数の第2フィルム冷却孔は、前記翼高さ方向における前記第1位置より外側に位置する複数の外側第2フィルム冷却孔と、前記翼高さ方向における前記第1位置より内側に位置する複数の内側第2フィルム冷却孔とを含み、the plurality of second film cooling holes include a plurality of outer second film cooling holes located outward from the first position in the blade height direction, and a plurality of inner second film cooling holes located inward from the first position in the blade height direction,
前記外側第2フィルム冷却孔は、前記外側第2フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における内側に向かうように延在しており、the outer second film cooling hole extends inward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the outer second film cooling hole,
前記内側第2フィルム冷却孔は、前記内側第2フィルム冷却孔の入口から出口に向かうにつれて前記翼高さ方向における外側に向かうように延在しており、the inner second film cooling hole extends outward in the blade height direction from an inlet to an outlet of the inner second film cooling hole,
前記ガスタービン静翼は、The gas turbine stator blade comprises:
前記翼形部における前記翼高さ方向の外側端に接続する外側シュラウドと、an outer shroud connected to an outer end of the airfoil portion in the blade height direction;
前記翼形部における前記翼高さ方向の内側端に接続する内側シュラウドと、an inner shroud connected to an inner end of the airfoil portion in the blade height direction;
を含み、Including,
前記第1フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面において、前記翼形部における前記第1フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA1、前記翼形部における前記第1フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB1とし、In a cross section including the axis of the first film cooling hole and the blade height direction, a protrusion amount of the outer shroud from a portion of the airfoil where the first film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as A1, and a protrusion amount of the inner shroud from a portion of the airfoil where the first film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as B1,
前記第2フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面において、前記翼形部における前記第2フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA2、前記翼形部における前記第2フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB2とし、In a cross section including the axis of the second film cooling hole and the blade height direction, a protrusion amount of the outer shroud from a portion of the airfoil where the second film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as A2, and a protrusion amount of the inner shroud from a portion of the airfoil where the second film cooling hole row is formed in a direction perpendicular to the blade height direction is defined as B2,
前記第3フィルム冷却孔の軸線と前記翼高さ方向とを含む断面において、前記翼形部における前記第3フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記外側シュラウドの突出量をA3、前記翼形部における前記第3フィルム冷却孔列が形成された部分から前記翼高さ方向と直交する方向への前記内側シュラウドの突出量をB3とすると、In a cross section including the axis of the third film cooling hole and the blade height direction, when the amount of protrusion of the outer shroud from the portion of the airfoil where the third film cooling hole row is formed in the direction perpendicular to the blade height direction is defined as A3 and the amount of protrusion of the inner shroud from the portion of the airfoil where the third film cooling hole row is formed in the direction perpendicular to the blade height direction is defined as B3,
前記外側シュラウド及び前記内側シュラウドのうち、前記突出量A1,A2,A3,B1,B2,B3の中で最も大きな突出量を有する方を大シュラウドと定義し、前記外側シュラウドと前記内側シュラウドのうち前記大シュラウドではない方を小シュラウドと定義すると、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記大シュラウドとの距離は、前記翼高さ方向における前記第1位置と前記小シュラウドとの距離よりも大きい、ガスタービン静翼。a gas turbine stator vane, wherein, of the outer shroud and the inner shroud, one having the largest protrusion amount among the protrusion amounts A1, A2, A3, B1, B2, B3 is defined as a large shroud, and the other of the outer shroud and the inner shroud that is not the large shroud is defined as a small shroud, a distance between the first position in the blade height direction and the large shroud is greater than a distance between the first position in the blade height direction and the small shroud.
前記タービンは、請求項1乃至12の何れか1項に記載のガスタービン静翼を含む、ガスタービン。 a compressor, a combustor, and a turbine;
A gas turbine, the turbine comprising a gas turbine vane according to any one of claims 1 to 12 .
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022138919 | 2022-09-01 | ||
| JP2022138919 | 2022-09-01 | ||
| PCT/JP2023/028722 WO2024048211A1 (en) | 2022-09-01 | 2023-08-07 | Gas turbine stationary blade and gas turbine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2024048211A1 JPWO2024048211A1 (en) | 2024-03-07 |
| JPWO2024048211A5 JPWO2024048211A5 (en) | 2025-04-17 |
| JP7733247B2 true JP7733247B2 (en) | 2025-09-02 |
Family
ID=90099308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024544074A Active JP7733247B2 (en) | 2022-09-01 | 2023-08-07 | Gas turbine vane and gas turbine |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7733247B2 (en) |
| CN (1) | CN119790220A (en) |
| WO (1) | WO2024048211A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000230402A (en) | 1999-02-08 | 2000-08-22 | Toshiba Corp | Fluid device having temperature control structure, gas turbine to which the device is applied, combustor for gas turbine, and refrigeration cycle device |
| JP2001507773A (en) | 1996-10-31 | 2001-06-12 | プラット アント ホイットニー カナダ インコーポレイテッド | Cooling passage for airfoil leading edge |
| US20140093379A1 (en) | 2012-10-03 | 2014-04-03 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine component |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2953842B2 (en) * | 1991-12-16 | 1999-09-27 | 東北電力株式会社 | Turbine vane |
| EP1898051B8 (en) * | 2006-08-25 | 2017-08-02 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Gas turbine airfoil with leading edge cooling |
| US8281604B2 (en) * | 2007-12-17 | 2012-10-09 | General Electric Company | Divergent turbine nozzle |
-
2023
- 2023-08-07 CN CN202380061149.8A patent/CN119790220A/en active Pending
- 2023-08-07 WO PCT/JP2023/028722 patent/WO2024048211A1/en not_active Ceased
- 2023-08-07 JP JP2024544074A patent/JP7733247B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001507773A (en) | 1996-10-31 | 2001-06-12 | プラット アント ホイットニー カナダ インコーポレイテッド | Cooling passage for airfoil leading edge |
| JP2000230402A (en) | 1999-02-08 | 2000-08-22 | Toshiba Corp | Fluid device having temperature control structure, gas turbine to which the device is applied, combustor for gas turbine, and refrigeration cycle device |
| US20140093379A1 (en) | 2012-10-03 | 2014-04-03 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2024048211A1 (en) | 2024-03-07 |
| WO2024048211A1 (en) | 2024-03-07 |
| CN119790220A (en) | 2025-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8596961B2 (en) | Aerofoil and method for making an aerofoil | |
| US8961134B2 (en) | Turbine blade or vane with separate endwall | |
| US11732593B2 (en) | Flared central cavity aft of airfoil leading edge | |
| US20120207591A1 (en) | Cooling system having reduced mass pin fins for components in a gas turbine engine | |
| US10119406B2 (en) | Blade with stress-reducing bulbous projection at turn opening of coolant passages | |
| US10066488B2 (en) | Turbomachine blade with generally radial cooling conduit to wheel space | |
| US10605090B2 (en) | Intermediate central passage spanning outer walls aft of airfoil leading edge passage | |
| JP7130855B2 (en) | Turbine stator blades and gas turbines | |
| CN114761667B (en) | Turbine blade and method for manufacturing the same | |
| JP7733247B2 (en) | Gas turbine vane and gas turbine | |
| EP4006303B1 (en) | Fin for internal cooling of vane wall | |
| US10053990B2 (en) | Internal rib with defined concave surface curvature for airfoil | |
| US12270317B2 (en) | Airfoils for gas turbine engines | |
| CN111608736A (en) | Blade and machine provided with same | |
| EP3889392A1 (en) | Turbomachine rotor blade with a cooling circuit having an offset rib | |
| JP7316447B2 (en) | turbine blade | |
| US20260092528A1 (en) | Turbine stator vane and gas turbine | |
| WO2026042628A1 (en) | Turbine stationary blade and gas turbine | |
| JPWO2024048211A5 (en) | ||
| JP7763867B2 (en) | Turbine blades | |
| JP7260845B2 (en) | turbine rotor blade | |
| WO2020129390A1 (en) | Turbine blade and steam turbine provided with same | |
| JP7825693B1 (en) | Axial flow compressor | |
| US20250297549A1 (en) | Turbine blade under-platform structure and pocket | |
| EP3677750B1 (en) | Gas turbine engine component with a trailing edge discharge slot |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250122 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250122 |
|
| 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: 20250805 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250821 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7733247 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |