JP4837090B2 - タービンにおけるタービン翼 - Google Patents

Description

本発明は、翼壁と、タービン翼に第１媒体を導入するための第１通路と、タービン翼に第１媒体と別々に第２媒体を導入するための第２通路とを備え、タービン翼が、別々に導入される第１、第２の両媒体を混合気の形に混合するために、内部にあるいは翼壁内に配置された少なくとも１つの混合室を有し、この混合室が、前記第１、第２の両通路にそれぞれ接続路を介して接続されている、タービンにおけるタービン翼に関する。

かかるタービン翼は例えば国際公開第２００５／３５１７号パンフレットで知られている。その翼形部を形成する翼壁は冷却空気が貫流する空洞を取り囲んでいる。またタービン翼の翼壁に、第２媒体つまり燃料を案内するための通路が設けられている。タービン翼の内部を流れる冷却空気が、タービン翼の翼壁を貫通して延びる複数の貫通孔を通して外向きに燃焼ガス通路に流出する。また翼壁内で可燃性混合気を形成するために、その貫通孔に燃料案内通路を接続する接続路が翼壁に設けられている。これによって、燃料が冷却空気と貫通孔の内部で混合し、可燃性混合気として、タービン翼を洗流する燃焼ガスの中に流入する。かかるタービン翼によれば、タービンを貫流する燃焼ガス並びにタービン翼から流出する冷却空気が、混合気の燃焼によって再熱（再加熱）され、これは、一般に、ガスタービンの出力増大のために、有害物質発生の減少のために、およびガスタービンの効率向上のために実施され、カルノーの定理利用（Carnotisierung）として知られている。タービンにおける燃焼ガスの追加的エネルギ豊富化のこの様式は、「局所（ｉｎ−ｓｉｔｕ）翼再熱」として知られている。

また、国際公開第９９／４６５４０号パンフレットにおいて、複数の多孔性遮熱シールド要素を備えた燃焼器が知られている。その遮熱シールド要素を通して、可燃性混合気を追加的に、即ち、ガスタービンのバーナの外で、ガスタービンの燃焼室に入れることができる。

従来公知のタービン翼の欠点は、タービン翼およびその空洞が鋳造法で製造される限りにおいて、通路、室および排出路の製造にある。その空洞は、一般に複雑な中子によって比較的高い経費をかけて製造されねばならない。そのために、所望の空洞構造に相応した複雑に構造化された中子および／又は鋳型シェルが必要であり、しかも、それらは高価であり、手間をかけねば確実且つ正確に鋳造装置内に置くことができず、このために、そのような複雑な組織を備えたタービン翼を鋳造する際、通常、高い不良率が生ずる。

これに対して、翼壁に設けられた空洞が種々の被覆によって製造されるとき、そのために必要な未被覆素材部品のマスキングが、特に手間のかかる作業工程となり、これは製造を遅らせ高価にさせる。

本発明の課題は、特に簡単に且つ安価に製造できる、冒頭に述べた形式のタービン翼を提供することにある。

本発明によって提案された解決策は、混合室および／又は排出路が、翼壁内に置かれたインサート（組込み物）によって少なくとも部分的に境界づけられ、ないし形成されていることにある。

本発明は、タービン翼の内部あるいは翼壁内における両媒体の導入および混合のために必要な空洞が、翼壁と同時に製造されず、１回あるいは並行して実施される数回の作業工程で製造されることによって、タービン翼ができるだけ簡単に製造できる、という考えから出発している。そこで、タービン翼が翼本体および少なくとも１個のインサートで構成され、その翼本体が、インサートがはめ込まれるタービン翼壁を有していることを提案する。そのインサートは両媒体が互いに混合される混合室を少なくとも部分的に境界づけ、および／又は、流出路がインサートを通って延びている。これによって、インサートに対して用意された空所を備えた簡単に構造化された翼本体並びに複雑な中空組織を備えたインサートを、通常の製造工具でそれぞれ安価に作ることが可能である。

その結果、本発明によれば、特に簡単で安価なタービン翼が得られ、これにより、製造時に生ずる不良率が低下される。これによって特に、主に鋳造翼本体の不良率が低減される。また、同一翼本体における種々のインサートの利用によって、その表面が異なって作用するタービン翼を、多様な様式で、安価に製造することができる。

タービン翼の別個に製造された構成要素の他の利点は高められた製造精度にある。翼本体並びにインサートの公差は、不良率を高めることなしに、より狭く選定できる。例えば複雑に組織化されたインサートがその寸法について構造的指定を満たさないとき、インサート自体だけが不良として使用できず、部品全体は使用できる。

従属請求項に、本発明の有利な実施態様が記載されている。

本発明の第１実施態様において、翼壁が、その燃焼ガス通路の側の表面に、矩形の輪郭あるいは特に円形の輪郭の空所を有し、この空所の中に、その空所輪郭に対応したインサートがはめ込まれている。特に円形空所は、翼壁に例えば切削加工によって簡単に安価に製造できる。インサートが例えば中実の金属円筒体から製造され、そこに後から精密形状の排出路が加工されることも有利である。ほぼ矩形輪郭の空所は、翼壁の表面に例えばフライス加工で製造できる。

ドリルやフライスで製造される空所の代わりに、翼壁ないし翼本体が鋳造で製造される限りにおいて、インサートを収容する空所が、その鋳造時に直接、相応して形成された鋳型シェルや中子によって製造することができる。また、インサートを鋳造装置において中子の一部として利用することも考えられるが、その場合、中子が製造すべきタービン翼と共に鋳込まれ、中子の一部の除去後に、中子の残部がインサートとしてタービン翼内に残存する。

第２の有利な実施態様において、タービン翼の内部あるいは翼壁内に、それぞれ少なくとも１つの排出路が付設された複数の混合室が設けられている。これによって、タービン翼が１つの排出路だけでなく、複数の排出路を有することができ、それらの排出路を通して、混合気を燃焼ガス通路に吹き込むことができる。その結果、燃焼ガス通路への混合気の平面的注入が可能となる。

他の実施態様によれば、排出路に、混合室内で合流された両媒体の特に一層効果的な混合を生じさせるうず発生要素が設けられている。これは特に、両媒体の一方が燃料であり、他方が燃料に対する酸化剤であるときに有利である。その酸化剤は、好適には、タービン翼の冷却ないし燃焼ガス通路を境界づける翼壁の冷却に利用される冷却空気である。この場合、両媒体の特に効果的で従って均質な混合によって、燃焼ガス通路への混合気の流入後、そこで生ずる温度に基づいて混合気の自己発火が生じ、その混合気は有害物質発生の少ない燃焼をして、タービンを貫流する燃焼ガスを再熱するためにないし冷却空気を再熱するために利用される。混合気はその自己発火後、予混合火炎を発生した状態で有害物質低発生燃焼し、その熱の発生により、燃焼ガスのエネルギ含有量を高め、これは、タービン翼が装備されたタービンの有効出力を増大させる。

他の異なった実施態様において、各混合室およびそれぞれそれらに付設された１つの排出路が、別個のインサートによって形成されることが考えられる。これは、流出する混合気における局所的要件ないし燃焼ガス通路内で生ずる周辺条件に応じて、種々のインサートの利用を可能とする。

一群の混合室およびそれらの混合室に接続された複数の排出路が、唯一の別個のインサートによって形成されると有利である。かかる実施態様は、少数のインサートを備えたタービン翼を生じさせる。

また、各インサートが共通の混合室を燃焼ガス通路に接続する複数の排出路を有することを提案する。これは特に簡単に形成されたインサートを生じさせる。

また本発明によって、インサートが多分割構造に形成されていることを提案する。例えば排出路の内面に反応パートナーの混合を一層向上するための乱流発生体あるいはうず発生要素が設けられるとき、排出路が幾分複雑な内面を有していなければならない限りにおいて、多分割構造のインサートによりその排出路の特に安価で簡単な製造が可能となる。そのインサートは例えば、互いに接して重ね合わされて混合室および／又は排出路を形成する複数の重ね要素で形成されている。例えば１つのインサートを複数の要素から構成することもでき、そのうちの燃焼ガス通路の側の最内側要素は、多孔性材料あるいは発泡金属で形成される。しかしインサート全体を多孔性材料あるいは発泡材で形成することもできる。多孔性材料および発泡金属は、その燃焼ガスの側の表面における混合気の一様な噴出を平面的な噴出冷却形式で実施するために特に適している。特に混合気がタービンを貫流する燃焼ガスを再熱するための可燃性混合気として適用されるとき、発生するミクロ拡散火炎により、混合気の特に有害物質低発生燃焼が達成される。

また、排出路が燃焼ガス内に生ずる衝撃波が衝突する翼壁の部位に開口していることを提案する。燃焼ガス内に生ずる衝撃波は、混合室で（予）混合される両媒体の混合を一層向上させ、これはさらに、混合気の自己発火燃焼に有利に作用する。

タービン翼が背側翼壁と腹側翼壁を有する翼形部を備え、その両翼壁が弦に沿って前縁から後縁まで延び、排出路が（翼形部を洗流する燃焼ガスの流れ方向に見て）弦長の後方３分の１において背側翼壁の表面に開口していることによって、主にその領域において衝撃波がタービン翼の翼形部に衝突するので、燃焼ガス内で生ずるうずにより支援された特に効果的な混合が生ずる。

タービン翼の翼壁は、好適には、鋳造翼本体によって形成されている。この場合、翼壁の空所にはめ込まれたインサートは、翼壁におけるインサートの特に確実な座りを保証するために、鋳造翼本体に溶接あるいはろう付けされている。また、インサートの翼本体との結合輪郭に沿った無端溶接は、インサートによって少なくとも部分的に境界づけられた混合室の気密閉鎖を生じさせる。

提案されたタービン翼は、ガスタービンあるいは蒸気タービンとは無関係に、燃料や冷却空気とは異なる他の流体をタービンの内部に供給する場合にも勿論使用できる。

両媒体の吹き出しは全体として、燃焼ガス通路における最短距離後および最短時間後の急速な混合を生じさせるように行われる。これによって、燃焼ガス通路内において両媒体から成る非常に均質な混合気が、タービンを貫流する燃焼ガスを再熱するために、燃焼ガスにおける温度によって自己発火することが保証される。これは、最初の混合過程で形成された可燃性混合気の予混合火炎による特に有害物質低発生燃焼を可能とする。

さらに、短い反応距離内および反応時間内における混合によって、混合気が環状の燃焼ガス通路から去る前でも燃焼することが達成される。燃焼ガスないし冷却空気の再熱によって生ずる燃焼ガスのエネルギ増大は、再熱済み燃焼ガスないし再熱済み冷却空気が流れエネルギを機械エネルギに転換するためになおまだタービンの動翼を洗流するときにのみ、タービンの出力増大および効率向上に貢献する。

有利な実施態様は従属請求項に記載され、他の利点を挙げて本発明を一層詳述するために使われる。

図１はガスタービン１を縦断面図で示している。ガスタービン１は内部に回転軸線２を中心として回転可能に支持されタービンロータとも呼ばれるロータ３を有している。このロータ３に沿って順々に、吸込み室４、圧縮機５、複数のバーナ７が回転対称に配置されたトーラス状環状燃焼器６、タービン装置８および排気室９が続いている。環状燃焼器６は環状の燃焼ガス通路１８に連通する燃焼室１７を形成している。燃焼ガス通路１８で直列接続された４つのタービン段１０がタービン装置８を形成している。各タービン段１０は２つの翼列（翼輪）で形成されている。燃焼器６で発生された燃焼ガス１１の流れ方向に見て、燃焼ガス通路１８内において各静翼列１３に、多数の動翼１５から成る翼列１４が続いている。静翼１２はステータ（車室）に固定され、これに対して、翼列１４の動翼１５はタービン円板によってロータ３に設けられている。ロータ３に発電機や作業機械（図示せず）が連結されている。

タービン装置８の領域において燃焼ガス通路１８を貫流する燃焼ガス１１を、局所（ｉｎ−ｓｉｔｕ）翼再熱法に応じて再熱するために、燃焼ガス通路１８を境界づける壁および／又は燃焼ガス通路１８内に配置されたタービン翼２０の翼形部（羽根部）が、そのために適した様式で部品２２として形成されている。このために図２は、動翼１５あるいは静翼１２として形成される鋳造タービン翼２０の翼形部（羽根部）２４を示している。この翼形部２４は、燃焼ガス１１の流れ方向に見て、弦に沿って前縁（入口縁）２６から後縁（出口縁）２８まで延びている。その翼形部２４はそれぞれ前縁２６を後縁２８に結合する背側翼壁（翼の背壁）３０と腹側翼壁（翼の腹壁）３２を有している。これらの翼壁３０、３２で取り囲まれた空洞３４は、翼形部２４の全高さＨにわたって延び、第１媒体Ｍ１例えば冷却空気が貫流する第１通路３６を形成している。その冷却空気は、開放冷却方式を利用して、翼壁３０、３２を形成する材料を、燃焼ガス１１の有害作用特にその高温から持続的に防護する。

横断面で見て、腹側翼壁３２の部位３７は腹側翼壁３２の残り部位より幾分厚く形成され、これにより、その厚肉部位３７に壁内を延びる２つの第２通路３８が形成できる。これらの第２通路３８はほぼ翼形部２４の高さＨにわたって延び、その高さＨの方向はガスタービン１のロータ３の半径方向と一致している。

各第２通路３８に第２媒体Ｍ２が導入され、この第２媒体Ｍ２は、翼形部２４を洗流する燃焼ガス１１の中に吹き込む直前ではじめて第１媒体Ｍ１と混合されねばならない。そのために混合室４０が設けられ、タービン翼２０に別々に導入される２つの媒体Ｍ１、Ｍ２がその混合室４０において初めて一緒にされる。

第１媒体Ｍ１を混合室４０に導入するために、第１通路３６と混合室４０との間を第１接続路４２が延びている。この第１接続路４２は、腹側翼壁３２の厚肉部位３７を貫通する孔として形成されている。ここで提案された実施態様において、その第１接続路４２は半径方向に延びる２つの第２通路３８間に設けられている。

第２媒体Ｍ２例えば燃料の混合室４０への導入は、第２通路３８と混合室４０との間を延びる第２接続路４４を通して行われる。混合室４０で生ずる混合気は、排出路４６を介してタービン翼２０から出て、燃焼ガス通路１８に流入し、そこで燃焼して、タービン装置８の効率をカルノーの定理利用（Carnotisierung）によって高める。

上述した翼形部２４を特に簡単に安価に製造するために、図示された通路系４５の構造は、第１通路３６、第２通路３８、第１接続路４２、第２接続路４４、混合室４０および排出路４６からモジュール形式で形成されている。そのために本発明は、翼本体ないし翼壁３０、３２に、混合室４０を少なくとも部分的に境界づけ且つ排出路４６を形成しているインサート（組込み物）５０が設けられることを提案する。翼形部２４の空力学的湾曲表面ないし翼本体に、部品２２ないしタービン翼２０の強度に不利な影響を与えないインサート５０用の空所が存在している。これは特に、空所が腹側翼壁３２の横断面厚肉部位３７に設けられているときに当てはまる。別個にはめ込むインサート５０によって、燃焼ガス通路１８への混合気の注入に対する高い柔軟性と精度が、部品２２の良好な製造性と共に得られる。

図２に示されたタービン翼２０において、腹側翼壁３２の厚肉部位３７に設けられた円形輪郭の複数のインサート５０が、混合室４０を少なくとも部分的に境界づけ且つ排出路４６を有するそれに対応した空所にはめ込まれている。その各空所の深さは対応したインサート５０の厚さに相当するように選定され、これによって、空力学的理由から腹側翼壁３２から突出する段部が回避される。インサート５０が腹側翼壁３２に密に置かれるようにするために、インサート５０はその円形輪郭あるいは他の任意の輪郭に沿って、無端の環状溶接継ぎ目やろう付けによって腹側翼壁３２に結合される。

腹側翼壁３２にはめ込まれた金属試験片状インサート５０は、図３に斜視図で示され、図４に断面図で示されている。インサート５０は本質的に、排出路４６を形成するために同心的な中央孔５２が設けられた円筒体あるいは金属試験片状の構造体から成っている。その中央孔５２に対して垂直に延びる両側の孔５４が中央孔５２に開口し、これによって、第２接続路４４を形成している。従って、タービン翼２０内を流れる２つの媒体Ｍ１、Ｍ２が初めて混合される混合室４０は、インサート５０の内部に設けられ、従って、インサート５０によって完全に境界づけられている。その結果、接続路４２、４４も混合室４０に段差なしに移行している。

その場合、整列された排出路４６は、翼形部２４の半径方向に沿って延びる高さＨにわたって一様に分布され、これによって、その列に対して垂直に流れる燃焼ガス１１は、翼形部２４の全高さＨにわたって一様に混合気と出会うことができる。

翼形部２４と複数のインサート５０を備えたかかるタービン翼２０によれば、翼本体ないし翼壁３０、３２の鋳造製造を不必要に難しくすることなく、タービン翼２０において流体の付加および混合を比較的簡単に行うことができる。

インサート５０は、図６に応じて、燃焼ガス１１の衝撃波がタービン翼２０に衝突するタービン翼２０の部位に設けられる。これは、混合気が、衝撃波によって一層混合され、冷却空気ないし燃焼ガス１１の再熱のために燃焼ガス１１における温度による自然発火によって燃焼される可燃性混合気であるときに特に有利である。その混合気の特に良好な混合は、特に有害物質低発生燃焼を生じさせ、従って、これにより燃焼ガス１１に後から、即ち、燃焼器の外で供給されたエネルギが、特に有害物質低発生で発生される。その供給されたエネルギは、それに応じて、ガスタービンの出力を増大させ、効率を向上させる。

図５は、タービン翼２０の弦長に沿った燃焼ガス１１における圧力経過を示している。そこで符号ＰＳが付された特性曲線は、腹側翼壁３２に沿って生ずる燃焼ガス１１における圧力を表し、符号ＳＳが付された特性曲線は、背側翼壁３０に沿った燃焼ガス１１の流れの圧力経過を表している。インサート５０の設置従って燃焼ガス１１への混合気の注入は、図６に示された適切な箇所で行われる。例えばインサート５０は、翼形部２４の前縁２６と後縁２８との間の距離で測定して、背側翼壁３０の後方３分の１に、および／又は、腹側翼壁３２の前方３分の１に設けられている。これは、それらの部位において燃焼ガス１１内にもともと存在するうず（渦）例えば衝撃波や伴流が翼壁３０、３２に衝突するからである。そのいずれの場合も、混合気と燃焼ガス１１との混合挙動が、翼形部２４を洗流する燃焼ガス１１の流域によっておよび圧力域によって、混合気の吹込み箇所の位置付けに応じて大きく影響させられる。

図７はインサート５０の異なった実施例を断面図で示し、図８は図７のインサート５０を分解斜視図で示している。図７のインサート５０は、混合室４０と排出路４６を備えた特に通路系全体を特に簡単に安価に製造するために、重ね合わせて配置された３個の円筒状重ね要素６０、６２、６４を有している。これら３個の円筒状重ね要素６０、６２、６４は異なって形成された空所を有しているが、それらの空所は、３個の円筒状重ね要素６０、６２、６４が互いに直に接している限りにおいて互いに連通し、図７に示された流れ経路ないし通路系を形成している。インサート５０は例えばタービン翼２０の翼壁３２あるいは翼台座にはめ込まれる。そのために重ね要素６４は３つの開口６６、６８、７０を有し、組立状態において、その１つの開口６６に第１媒体Ｍ１が導入され、残りの開口６８、７０に第２媒体Ｍ２が導入される。インサート５０に流入する両媒体Ｍ１、Ｍ２は、圧力勾配に基づいて、それらが混合する領域に流入する。その領域は、この場合には、重ね要素６４並びに重ね要素６２によって境界づけられた混合室４０である。混合気はそこから、両重ね要素６０、６２で境界づけられた蛇行状通路に沿ってさらに流れる。その蛇行状通路は排出路４６となり、重ね要素６０の表面５１に設けられた開口４９に開口している。組立状態において、重ね要素６０の表面５１は燃焼ガス１１で曝され、これにより、混合室４０内に形成された混合気は、排出路４６からの流出後に燃焼ガス１１の中に流入する。重ね要素６０、６２は、排出路４６の蛇行形状を形成するために、突出歯の形態で異なって形成された混合要素７４あるいはうず発生要素を有している。排出路４６を通って流れる混合気の特に均質な混合は、蛇行形状によっておよび比較的長い混合距離、即ち、排出路４６によって達成され、これは、翼形部２４の通常の鋳造製造の枠内ではほとんどできない。混合気が可燃性ガスである場合、その可燃性ガスは続いて燃焼ガス通路８において燃焼ガス１１を再熱するために有害物質低発生燃焼する。

図９は本発明の異なった形態を示し、その場合、タービン翼２０の背側翼壁３０に断面がほぼ矩形の複数の空所が存在し、これらの空所の中にそれらに対応したインサート５０がそれぞれはめ込まれている。その各インサート５０にそれぞれ複数の孔７８が設けられ、これらの孔７８は入口側が、壁にはめ込まれたパイプ８０で形成された第２通路３８に接続され、出口側が、燃焼ガス通路１８に開口している。孔８２を備えたパイプ８０は、翼形部２４の鋳造後に翼形部２４内に残存する中子部分である。第１通路３６に導入された第１媒体Ｍ１は、第１接続路４２を介して、インサート５０内に配置された混合室４０に流入する。第２通路３８から孔８２を通して流出する第２媒体Ｍ２は、第２接続路４４を介して混合室４０に流入し、そこで第１媒体Ｍ１と混合して混合気を発生し、この混合気は続いて排出路４６を通って燃焼ガス通路１８に流入する。

図１０は、タービン翼２０の前縁２６に単一インサート５０がはめ込まれた本発明の異なった形態を示している。そのインサート５０に設けられた混合室４０で第１、第２の両媒体Ｍ１、Ｍ２が混合され、これらの媒体Ｍ１、Ｍ２は、図２に示された様式で、混合室４０に導入され、そこから排出される。

燃焼ガス１１を再熱するために混合気がタービン翼の前縁２６で流出する限りにおいて、その混合気は後置された下流側翼列に到達するまでに遅くとも燃焼されるので、最大の反応領域が得られる。

図１１は、３個の重ね要素６０、６２、６４で構成されたインサート５０の異なった実施例を分解斜視図で示している。種々の空所が設けられた重ね要素６４によって、第１媒体Ｍ１と第２媒体Ｍ２を別々に混合室４０に導入することができ、これらの両媒体Ｍ１、Ｍ２は混合室４０で混合され、排出路４６を通して燃焼ガス１１の中に吹き出される。図１２に応じて、相互に接する３個の重ね要素６０、６２、６４で形成されたインサート５０が、タービン翼２０の前縁２６に設けられるように設計されている。

タービン翼２０に最初にはめ込むべき重ね要素６４は、それぞれ穿孔加工された複数の第１接続路４２と第２接続路４４を有している。これらの両接続路４２、４４は、鋳造法に比べて高い精度で確実に製造でき、これにより、それらを通して流出する媒体Ｍ１、Ｍ２は必要に合わせて注入することができる。それに接する重ね要素は、それぞれの第１接続路４２と第２接続路４４と一直線に並ぶ複数の矩形空所を備え、これらの空所はそれぞれ混合室４０を部分的に境界づけている。タービン翼２０において外側に、即ち、燃焼ガス側に配置された重ね要素６０に、排出路４６として孔が設けられ、それらの孔を境界づける内壁にも、混合要素あるいはうず発生要素が設けられる。

かかるインサート５０を収容するためおよび混合気をタービン翼２０の前縁２６と異なった箇所に吹き出すために、翼形部２４の他の部位も適用できる。また図１２は、翼壁３０、３２の燃焼ガス１１に曝される表面に斜めに開口する列を成して位置する開口９０によって、第１通路３６に接続することを示している。これらの開口９０を通して流出する媒体Ｍ１例えば冷却空気は、開口９０の構造化されたディフューザ形状に基づいて、翼表面ないし翼壁３０、３２を燃焼ガス１１特にその高温から防護する平面状の空気膜を形成する。

図１３は、タービン翼２０の翼壁３０、３２における互いに離隔された２個の重ね要素６０、６２から成るモジュール式インサート５０を示している。その混合室４０を境界づける内側重ね要素６２は多孔性材料から成り、燃焼ガス１１に曝される重ね要素６０は板状要素として形成され、混合室４０内で形成された混合気を流出する開口を有している。

本発明は図示された実施例に勿論限定されない。即ち、部品２２を、タービン翼の翼台座として、燃焼器金属遮熱シールドとして、あるいは動翼の先端に対向して位置する案内輪のセグメントとして形成することも考えられる。

ガスタービンの縦断面図。 本発明に基づく部品としてのタービン翼の翼形部の斜視図。 タービン翼の翼形部における円筒状インサートの斜視図。 図３のインサートの断面図。 タービン翼の翼形部における背側翼壁と腹側翼壁に沿った圧力経過線図。 タービン翼の翼形部の概略横断面図。 重ね合わされた重ね要素で構成されたインサートの断面図。 図７に示されたインサートの分解斜視図。 タービン翼の翼形部における前縁の部分断面斜視図。 タービン翼の前縁の部分断面斜視図。 図１２におけるインサートの分解斜視図。 矩形輪郭のインサートを備えたタービン翼の前縁の部分断面斜視図。 インサートとして多孔性重ね要素を備えた翼壁の横断面図。

符号の説明

１１ 燃焼ガス
１８ 燃焼ガス通路
２０ タービン翼
２４ 翼形部（羽根部）
２６ 前縁（入口縁）
２８ 後縁（出口縁）
３０ 背側翼壁
３２ 腹側翼壁
３６ 第１通路
３８ 第２通路
４０ 混合室
４６ 排出路
５０ インサート（組込み物）
５１ 表面
６０ 重ね要素
６２ 重ね要素
６４ 重ね要素
Ｍ１ 第１媒体（冷却空気）
Ｍ２ 第２媒体（燃料）

Claims (15)

1. 翼壁（３０、３２）と、タービン翼（２０）に第１媒体（Ｍ１）を導入するための第１通路（３６）と、タービン翼（２０）に第１媒体（Ｍ１）と別々に第２媒体（Ｍ２）を導入するための第２通路（３８）とを備え、タービン翼（２０）が、別々に導入される第１、第２の両媒体（Ｍ１、Ｍ２）を混合気の形に混合するために、内部にあるいは翼壁（３０、３２）内に配置された少なくとも１つの混合室（４０）を有し、該混合室（４０）が、前記第１、第２の両通路（３６、３８）にそれぞれ接続路（４２、４４）を介して接続され、前記混合室（４０）から混合気を排出するために、混合室（４０）に接続された少なくとも１つの排出路（４６）が燃焼ガス通路（１８）に開口している、タービンにおけるタービン翼（２０）であって、
   混合室（４０）又は排出路（４６）が、翼壁（３０、３２）内に置かれたインサート（５０）によって少なくとも部分的に境界づけられ、ないし形成されていることを特徴とするタービンにおけるタービン翼。
2. 翼壁（３０、３２）がその燃焼ガス通路（１８）の側の表面（５１）に、特に矩形輪郭あるいは円形輪郭の空所を有し、該空所の中に、空所輪郭に対応したインサートがはめ込まれていることを特徴とする請求項１に記載のタービン翼。。
3. それぞれ少なくとも１つの排出路（４６）が付設された複数の混合室（４０）を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン翼。
4. 排出路（４６）にうず発生要素が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のタービン翼。
5. 各混合室（４０）およびそれぞれ混合室（４０）に接続された１つの排出路（４６）が、別個のインサート（５０）によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のタービン翼。
6. 一群の混合室（４０）およびそれらの混合室（４０）に接続された複数の排出路（４６）が、別個のインサート（５０）によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のタービン翼。
7. 各インサート（５０）が複数の排出路（４６）を有していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のタービン翼。
8. インサート（５０）が多分割構造に形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のタービン翼。
9. インサート（５０）が重ね合わされた複数の重ね要素（６０、６２、６４）で形成されていることを特徴とする請求項８に記載のタービン翼。
10. インサート（５０）が燃焼ガスの側に多孔性材料あるいは発泡材を有していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のタービン翼。
11. 排出路（４６）が、燃焼ガス（１１）内に生ずる衝撃波が衝突する翼壁（３０、３２）の部位において開口していることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のタービン翼。
12. 背側翼壁（３０）と腹側翼壁（３２）を有する翼形部（２４）を備え、その翼壁（３０、３２）が弦に沿って前縁（２６）から後縁（２８）まで延び、排出路（４６）が（翼形部（２４）を洗流する燃焼ガス（１１）の流れ方向に見て）弦長の後方３分の１において背側翼壁（３０）の表面（５１）に開口していることを特徴とする請求項１１に記載のタービン翼。
13. 翼壁（３０、３２）を形成する翼本体が鋳造されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のタービン翼。
14. インサート（５０）が翼本体に溶接あるいはろう付けされていることを特徴とする請求項１３に記載のタービン翼。
15. 請求項１ないし１４のいずれか１つに記載のタービン翼（２０）を備えていることを特徴とするガスタービン。

Images