[发明专利]涡轮叶片的冷却构造

说明书

在用于从内部冷却涡轮叶片(1)的结构中，在所述涡轮叶片(1)内设置冷却介质通路(5)，使该冷却介质通路(5)具有相互平行延伸的多个大致圆筒状的空间(S1、S2)的一部分相互重合的形状，将向所述冷却介质通路供给冷却介质(CL)的冷却介质供给通路(9)，在相对于所述冷却介质通路的长度方向成为锐角的方向上，与包含所述冷却介质通路的周壁(15)的部分相连接。

关联申请

本申请要求申请日为2013年5月20日的日本专利申请2013-105818的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种用于从内部对燃气涡轮发动机的涡轮的涡轮叶片进行冷却的构造。

背景技术

构成燃气涡轮发动机的涡轮被配置在燃烧器的下游，由于供给有通过燃烧器燃烧的高温气体，从而在燃气涡轮发动机工作中曝露于高温。因此，需要对涡轮叶片，即涡轮的固定叶片及转子叶片进行冷却。已知作为冷却这种涡轮叶片的构造，是将通过压缩机压缩的空气的一部分导入叶片内形成的冷却通路，从而将压缩空气作为冷却介质来冷却涡轮叶片。作为这种冷却构造的例子，提出了如下方案：在涡轮叶片内由圆管形成冷却通路，从其一端供给冷却用空气，产生转向流(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5603606号说明书

发明内容

(一)要解决的技术问题

在将压缩空气的一部分用于冷却涡轮叶片的情况下，无需从外部导入冷却介质，具有能够使冷却构造简单的优点，另一方面，由于若将通过压缩机压缩的空气大量用于冷却，则导致发动机效率的低下，因此需要以最少限度的空气量来有效进行冷却。但是，如上所述，仅在单一的圆筒状空间中流过空气，由于在冷却通路内使作为冷却介质的空气仅向一个方向转向，从而使冷却介质中的温度分布不均匀，无法获得充分的冷却效果。

由此，本发明的目的在于解决上述课题，提供以一种使通过谋求涡轮叶片内的冷却通路的冷却介质的温度分布均匀化，能够高效冷却涡轮叶片的冷却构造。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明的涡轮叶片的冷却构造是用于从内部冷却涡轮叶片的构造，设置在所述涡轮叶片内的冷却介质通路具有相互平行延伸的多个大致圆筒状的空间的一部分相互重合的形状，向所述冷却介质通路供给冷却介质的冷却介质供给通路，在相对于所述冷却介质通路的长度方向成为锐角的方向上，与包含所述冷却介质通路的周壁的部分连接。

根据该结构，从包含冷却介质通路的周壁的部分供给至冷却介质通路的冷却介质，分开流入多个圆筒形状空间，在各圆筒形状空间内分别形成转向流。进而，经由两个空间的重合区域，两个圆筒形状空间内的各转向流的一部分流入其它圆筒形状空间。这样，由于在相邻的圆筒形状空间内形成的冷却介质的各转向流在向其他圆筒形状空间流入汇合时，会促进冷却介质的混合，使冷却介质内的温度分布均匀化，因此能够获得高的冷却效率。进而，各转向流在流入其它圆筒形状空间时，会碰撞在圆筒形状空间之间所形成的区划边界，由此获得因冲击效果所造成的高冷却效果。

在本发明的一个实施方式中，优选地，将所述相邻的两个圆筒形状空间重合，使沿着连接相邻两个所述圆筒形状空间的两截面圆中心之间的直线的重合的长度W，相对于一个圆筒形状空间的截面直径D1及另一个圆筒形状空间的截面直径D2，成为0.05≦W/((D1+D2)/2)≦0.35的关系。通过这样设定两圆筒形状空间的重合程度，能够使两圆筒形状空间内产生分别分开的转向流，并且能够切实产生转向流相互流入并汇合于相邻的圆筒形状空间内。