CN105275503B - 动叶片以及具备该动叶片的燃气轮机 - Google Patents
动叶片以及具备该动叶片的燃气轮机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种动叶片以及具备该动叶片的燃气轮机。在动叶片(50)中形成有在动叶片(50)的叶片体(51)以及平台(61)内相连的叶片空气通路(71)。在平台(61)上形成有从叶片空气流路(71)朝向周向腹侧延伸且在腹侧端面(64)开口并在轴向(Da)上排列的多个腹侧通路(72)。并且,在平台(61)上形成有供冷却空气流入的背侧母通路(73)、与背侧母通路(73)连通且从背侧母通路(73)沿着背侧端面(65)延伸的背侧通路(74)。
Description
技术领域
本发明涉及动叶片以及具备该动叶片的燃气轮机。本申请以2014年6月27日在日本申请的日本特愿2014-132866号为基础要求优先权,并将其内容援引于本发明中。
背景技术
燃气轮机的转子具有转子轴、安装在该转子轴上的多个动叶片。动叶片具有:在相对于转子轴的径向上延伸的叶片体;形成在叶片体的径向内侧而划分出供燃烧气体流动的燃烧气体流路的一部分的平台;形成在平台的径向内侧且安装在转子轴上的叶片根。
动叶片暴露在高温的燃烧气体中,因此,例如,如以下的专利文献1中记载的那样,通过冷却空气进行冷却。
具体而言,在叶片体、平台以及叶片根上形成有多个叶片空气通路,所述多个叶片空气通路在相对于转子轴的径向上延伸且在叶片体、平台中相连,而供冷却空气流动。多个叶片空气通路沿着叶片体的叶片弦排列。需要说明的是,为了便于以下的说明,将转子轴的延伸方向设为轴向,将相对于转子轴的径向设为径向,将相对于转子轴的周向设为周向。另外,在轴向上将燃烧气体流向的一侧设为下游侧,将相反侧设为上游侧。并且,在周向上将叶片体的背侧(=负压面侧)设为周向背侧,在该周向上将叶片体的腹侧(=正压面侧)设为周向腹侧。
在作为专利文献1的一个例子的平台上,形成有从多个叶片空气通路朝向周向腹侧延伸且在轴向上排列的多个通路。多个通路均在平台的周向腹侧的端面开口。并且,在该平台上形成有从多个叶片空气通路朝向周向背侧延伸且在轴向上排列的多个通路。多个通路均在平台的周向背侧的端面开口。
另外,作为专利文献1的其他的例子的平台上形成有如下的通路,该通路在从多个叶片空气通路中最靠上游侧的第一叶片空气通路朝向周向腹侧延伸后,沿着平台的周向腹侧的端面朝向轴向下游侧延伸。该通路在平台的轴向下游侧的端面开口。并且,在该平台上形成有如下的通路,该通路在从第一叶片空气通路朝向周向背侧延伸后,沿着平台的周向背侧的端面朝向轴向下游侧延伸。该通路在平台的轴向下游侧的端面开口。
专利文献1:日本特开平11-247609号公报
对于动叶片,期望有效地对该动叶片进行冷却从而提高动叶片的耐久性并且尽可能地减少用于冷却该动叶片的空气的使用量。
发明内容
发明要解决的课题
因此,本发明的目的在于提供一种能够实现耐久性的提高并且抑制冷却用的空气的使用量的动叶片以及具备该动叶片的燃气轮机。
用于解决课题的方案
作为用于实现所述目的的发明所涉及的一方式的动叶片安装在转子轴的外周侧,所述动叶片具有:叶片体,其在相对于所述转子轴的径向上延伸;以及平台,其形成在所述叶片体的径向内侧,并划分出供燃烧气体流动的燃烧气体流路的径向内侧,在所述叶片体以及所述平台上形成有叶片空气通路,所述叶片空气通路在所述径向上延伸且在所述叶片体中以及所述平台中相连并供冷却空气流动,在所述平台上形成有:作为所述转子轴延伸的轴向中的所述燃烧气体流向的轴向下游侧的端面的后端面、作为与所述轴向下游侧相反一侧的轴向上游侧的端面的前端面、作为相对于所述转子轴的周向中的所述叶片体的腹侧即周向腹侧的端面的腹侧端面、作为与所述周向腹侧相反一侧即周向背侧的端面的背侧端面,并且在所述平台上形成有:从所述叶片空气通路朝向所述周向腹侧延伸且在所述腹侧端面开口并在所述轴向上排列的多个腹侧通路、供冷却空气流入且端部位于比所述叶片体靠所述周向背侧的作为母通路的背侧母通路、与所述背侧母通路连通且从所述背侧母通路沿着所述背侧端面在具有所述轴向成分的方向上延伸的背侧通路。
在该动叶片中,在平台中,在周向腹侧的部分形成多个腹侧通路,增加对该部分进行冷却的冷却空气的流量,从而抑制该部分的热应力。另一方面,在平台中,在周向背侧的部分形成背侧母通路、与该背侧母通路连通的背侧通路,从而虽然对该部分进行冷却但减少了冷却该部分的冷却空气的流量。
这里,在所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,多个所述腹侧通路的各剖面积均小于所述背侧通路的剖面积,多个所述腹侧通路的各剖面积的合计面积大于所述背侧通路的剖面积。
在该动叶片中,增加对平台中的周向腹侧的部分进行冷却的冷却空气的流量,并且使多个腹侧通路的各剖面积小于背侧通路的剖面积,从而提高在多个腹侧通路中流动的空气的流速,提高周向腹侧的部分的冷却效率。需要说明的是,这里的通路的剖面积是指与通路的长度方向垂直的面内的剖面积。
另外,在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述腹侧端面的所述轴向上游侧至所述轴向下游侧,隔开间隔而形成有多个所述腹侧通路的开口,在所述腹侧端而的所述轴向上游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
在该动叶片中,与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分。
在所述腹侧端面的所述轴向上游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔较窄的所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述腹侧端面的所述轴向上游侧的部分相邻的所述腹侧通路的开口的所述径向上的位置彼此不同。
在该动叶片中,能够扩大在腹侧端面的轴向上游侧的部分相邻的腹侧通路的开口彼此的间隔。
另外,在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述腹侧端面的所述轴向上游侧至所述轴向下游侧,隔开间隔而形成有多个所述腹侧通路的开口,在所述腹侧端面的所述轴向下游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
在该动叶片中,与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向下游侧的部分。
另外,在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述叶片体以及所述平台上,沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路,在所述平台上形成有:从多个所述叶片空气通路中的最靠所述轴向上游侧的第一叶片空气通路朝向所述周向腹侧并且朝向所述轴向上游侧延伸的作为母通路的前侧母通路、从所述前侧母通路朝向所述周向腹侧延伸且在所述腹侧端面开口的一个以上的腹前侧通路、从所述前侧母通路朝向所述轴向上游侧延伸且在所述前端面开口的一个以上的前腹侧通路。
在该动叶片中,即使增加在平台的腹侧端面中的轴向上游侧开口的通路以及在平台的前端面中的周向腹侧开口的通路的数量,也能够扩大这些通路的冷却空气供给侧彼此的间隔。因此,在该动叶片中,能够在维持加工性的状态下,增加这些通路的数量,从而强化平台的冷却。
在形成有前侧母通路的所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述平台上形成有在所述轴向上排列的多个所述腹前侧通路,在所述腹侧端面相邻的所述腹前侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
在该动叶片中,与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分。
另外,在形成有前侧母通路的以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述平台上形成有在所述周向上排列的多个所述前腹侧通路,在所述前端面相邻的所述前腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
在该动叶片中,与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠轴向上游侧的部分。
另外,在形成有前侧母通路的以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述平台上形成有从所述第一叶片空气通路朝向所述轴向上游侧延伸且在所述前端面开口的多个前侧通路,在所述前端面相邻的所述前侧通路的所述开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
在该动叶片中,与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠轴向上游侧的部分。
在所述腹侧端面的所述轴向上游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔较窄、或在所述腹侧端面相邻的所述腹前侧通路的开口彼此的间隔较窄的以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,所述叶片体的前缘部与所述腹侧端面之间的最短距离比所述叶片体的背侧的部分与所述背侧端面之间的最短距离短。
在该动叶片的情况下,在平台中,在比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分容易产生较大的热应力。因此,在这样的情况下,通过采用与比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分的结构,能够抑制比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分的热应力。
在所述前端面相邻的所述前腹侧通路的开口彼此的间隔较窄、或在所述前端而相邻的所述前侧通路的开口彼此的间隔较窄的以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,所述叶片体的前缘部与所述前端面之间的最短距离比所述叶片体的背侧的部分与所述背侧端面之间的最短距离短。
在该动叶片的情况下,在平台中,叶片体的轴向上游侧的部分容易成为高温。因此,在这样的情况下,通过采用与比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却叶片体的轴向上游侧的部分的结构,能够使叶片体的轴向上游侧的部分的温度降低,从而能够抑制该部分的高温氧化。
在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,所述背侧母通路的剖面积比所述背侧通路的剖面积大。
在该动叶片中,能够减小经由背侧母通路流入背侧通路的冷却空气的压力损失。并且,在该动叶片中,由于通过背侧通路的冷却空气的流速提高,因此能够提高该背侧通路的热传递率。因此,根据该动叶片,能够高效地冷却平台的背侧部分。
在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述叶片体以及所述平台上,沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路,所述背侧母通路从多个所述叶片空气通路中的最靠所述轴向上游侧的第一叶片空气通路朝向所述周向背侧延伸。
另外,在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述平台的所述径向内侧,在所述轴向上游侧且比所述叶片体靠所述周向背侧的位置,形成有朝向径向外侧凹陷而供冷却空气流入的凹部,所述背侧母通路从所述凹部朝向所述周向背侧延伸。
另外,在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述叶片体以及所述平台上,沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路,所述背侧母通路从多个所述叶片空气通路中的自所述轴向上游侧起第二个的第二叶片空气通路朝向所述周向背侧延伸。
在背侧母通路从凹部或第二冷却通路延伸的以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述叶片体以及所述平台上,沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路,在所述平台上,除形成有作为所述背侧母通路的第一背侧母通路以及作为所述背侧通路的第一背侧通路以外,还形成有:从多个所述叶片空气通路中的最靠所述轴向上游侧的第一叶片空气通路朝向所述周向背侧延伸的作为母通路的第二背侧母通路、从所述第二背侧母通路朝向所述背侧端面延伸且在所述背侧端面开口的多个第二背侧通路。
另外,在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,所述母通路在所述平台的端面开口,所述开口被盖堵塞,所述盖与所述开口的边缘接合,在所述盖上形成有从所述母通路内向所述平台外贯通的贯通孔。
在该动叶片中,能够冷却在平台的端面中的母通路的开口周围。并且,在该动叶片中,由于还对开口的边缘与盖的接合部分进行冷却,因此能够提高接合部分的接合可靠性。
另外,在以上的任一所述动叶片中,可以采取如下的方式,即,在所述平台上,除形成有作为所述腹侧通路的第一腹侧通路以外,还形成有第二腹侧通路,该第二腹侧通路从所述叶片空气通路朝向所述周向腹侧延伸且在所述平台中在与所述燃烧气体接触的燃气通过面开口。
在该动叶片中,能够对平台的燃气通过面中的比叶片体靠周向腹侧的部分进行膜冷却。
作为用于实现所述目的的发明所涉及的一方式的燃气轮机具备:以上的任意的多个动叶片;所述转子轴,其安装有多个所述动叶片;涡轮外壳,其将构成为具有多个所述动叶片以及所述转子轴的涡轮转子覆盖为能够旋转;以及燃烧器,其使燃料燃烧而生成所述燃烧气体。
发明效果
根据本发明的一方式,能够实现动叶片的耐久性的提高并且抑制冷却用的空气的使用量,从而能够提高燃气轮机的性能。
附图说明
图1为本发明所涉及的一实施方式中的燃气轮机的主要部分剖视整体侧视图。
图2为本发明所涉及的一实施方式中的燃气轮机的主要部分剖视图。
图3为本发明所涉及的一实施方式中的动叶片级的展开图。
图4为本发明所涉及的一实施方式中的动叶片的立体图。
图5为图4中的V-V线剖视图。
图6为本发明所涉及的一实施方式中的动叶片的俯视图。
图7为图6中的VII-VII线剖视图。
图8为图6中的VIII-VIII线剖视图。
图9为本发明所涉及的一实施方式的第一变形例中的动叶片的俯视图。
图10为图9的X向视图。
图11为本发明所涉及的一实施方式的第二变形例中的动叶片的俯视图。
图12为本发明所涉及的一实施方式的第三变形例中的动叶片的俯视图。
图13为本发明所涉及的一实施方式的第三变形例中的动叶片的主要部分剖视图。
图14为本发明所涉及的一实施方式的第四变形例中的动叶片的俯视图。
图15为本发明所涉及的一实施方式的第五变形例中的动叶片的俯视图。
图16为本发明所涉及的一实施方式的第六变形例中的动叶片的俯视图。
图17为图16的XVII-XVII线剖视图。
图18为本发明所涉及的一实施方式的第七变形例中的动叶片的俯视图。
图19为本发明所涉及的一实施方式的第八变形例中的动叶片的俯视图。
图20为图19的XX-XX射线剖视图。
图21为本发明所涉及的一实施方式的第九变形例中的动叶片的俯视图。
图22为本发明所涉及的一实施方式的第十变形例中的动叶片的俯视图。
附图标记说明
10:燃气轮机,11:燃气轮机转子,15:燃气轮机壳体,20:压缩机,21:压缩机转子,25:压缩机壳体,30:燃烧器,40:涡轮,41:涡轮转子,42:转子轴,42p:冷却空气通路,43:动叶片级,45:涡轮壳体,46:静叶片级,46a:静叶片,50、50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g、50h:动叶片,51:叶片体,52:前缘部,53:后缘部,54:腹侧面,55:背侧面,58:柄,59:叶片根,61、61a、61b、61c、61d、61e、61f、61g、61h:平台,62:前端面,63:后端面,64:腹侧端面,65:背侧端面,66:燃气通过面,67:内侧面,71:叶片空气通路,71a:第一叶片空气通路,71b:第七叶片空气通路,71c:第二叶片空气通路,72:腹侧通路(第一腹侧通路),73、73a、73b、73c、73d:背侧母通路(第一背侧母通路),74:背侧通路(第一背侧通路),75:前侧母通路,76:腹前侧通路,77:前腹侧通路,78:背侧分支通路,79:前侧通路,81:第二背侧母通路,82:第二背侧通路,83:第二腹侧通路,85、86、87、88、89:盖,86a、89a:贯通孔
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一实施方式及其变形例进行详细说明。
[燃气轮机的实施方式]
参照图1以及图2对燃气轮机的实施方式进行说明。
本实施方式的燃气轮机10具备:压缩空气的压缩机20、使燃料在被压缩机20压缩了的空气中燃烧而生成燃烧气体的燃烧器30、通过燃烧气体驱动的涡轮40。
压缩机20具有以轴线Ar为中心而旋转的压缩机转子21、将压缩机转子21覆盖为能够旋转的压缩机壳体25、多个静叶片级26。涡轮40具有以轴线Ar为中心而旋转的涡轮转子41、将涡轮转子41覆盖为能够旋转的涡轮壳体45、多个静叶片级46。
压缩机转子21与涡轮转子41位于同一轴线Ar上,且相互连接而形成燃气轮机转子11。在该燃气轮机转子11上例如连接有未图示的发电机的转子。另外,压缩机壳体25与涡轮壳体45相互连接而形成燃气轮机壳体15。需要说明的是,以下,将轴线Ar延伸的方向设为轴向Da,将以该轴线Ar为中心的周向设为周向Dc,将与轴线Ar垂直的方向设为径向Dr。另外,在轴向Da上以涡轮40为基准将压缩机20侧作为上游侧,将相反侧作为下游侧。
压缩机转子21具有:沿着轴线Ar在轴向Da上延伸的转子轴22、安装在该转子轴22上的多个动叶片级23。多个动叶片级23在轴向Da上排列。各动叶片级23均由在周向Dc上排列的多个动叶片23a构成。在多个动叶片级23的各下游侧配置有静叶片级26。各静叶片级26设置在压缩机壳体25的内侧。各静叶片级26均由在周向Dc上排列的多个静叶片26a构成。
如图2所示,涡轮转子41具有:沿着轴线Ar在轴线方向Da上延伸的转子轴42、安装在该转子轴42上的多个动叶片级43。多个动叶片级43在轴向Da上排列。各动叶片级43均由在周向Dc上排列的多个动叶片50构成。在多个动叶片级43的各上游侧配置有静叶片级46。各静叶片级46设置在涡轮壳体45的内侧。各静叶片级46均由在周向Dc上排列的多个静叶片46a构成。涡轮壳体45具有:构成其外壳的筒状的涡轮壳体主体45a、固定在其内侧的多个分割环45b。多个分割环45b均设置在多个静叶片级46相互之间的位置。因此,在各分割环45b的径向内侧配置有动叶片级43。转子轴42的外周侧与涡轮壳体45的内周侧之间且在轴向Da上配置有静叶片46a以及动叶片50的区域的环状的空间形成供来自燃烧器30的燃烧气体G流动的燃烧气体流路49。在转子轴42上形成有供冷却空气通过的冷却空气通路42p。通过了该冷却空气通路42p的冷却空气被导入动叶片50内,而用于该动叶片50的冷却。
如图3以及图4所示,动叶片50具有:在径向Dr上延伸的叶片体51、形成在叶片体51的径向内侧的平台61、形成在平台61的径向内侧的柄58、设置在柄58的径向内侧的叶片根59。与平台61相比靠径向外侧即存在有叶片体51的区域形成供来自燃烧器30的燃烧气体G通过的燃烧气体流路。
就叶片体51而言,轴向上游侧的端部形成前缘部52,轴向下游侧的端部形成后缘部53。该叶片体51朝向周向Dc的一侧平滑地形成凸状。在该叶片体51的表面,在朝向周向Dc的面中,凸状的面形成背侧面(=负压面)55,凹状的面形成腹侧面(=正压面)54。需要说明的是,为了便于以下的说明,在周向Dc上,将叶片体51的腹侧(=正压面侧)设为周向腹侧,将叶片体51的背侧(=负压面侧)设为周向背侧。另外,有时将轴向Da的上游侧称为前侧,将轴向Da的下游侧称为后侧。
叶片根59的与叶片体51的叶片弦垂直的剖面形状形成随着朝向径向内侧宽度增大部与宽度缩小部交替重复的圣诞树形状。在上述的转子轴42上形成有供该叶片根59嵌入的叶片根槽。
平台61形成有:作为轴向上游侧的端面的前端面62、作为轴向下游侧的端面的后端面63、作为周向腹侧的端面的腹侧端面64、作为周向背侧的端面的背侧端面65。前端面62与后端面63大致平行。另外,腹侧端面64与背侧端面65大致平行。因此,平台61在从径向Dc观察时,如图3所示,形成平行四边形状。就周向Dc上相邻的动叶片50的平台61而言,一方的平台61的腹侧端面64与另一方的平台61的背侧端面65对置。另外,在平台61上形成有作为径向外侧的面的燃气通过面66、作为径向内侧的面的内侧面67。燃气通过面66形成划分燃烧气体流路的面的径向内侧的一部分,且与燃烧气体接触。
如图5所示,在动叶片50上形成有在径向Dc上延伸的多个叶片空气通路71。具体而言,在本实施方式的动叶片50上形成有七个叶片空气通路71。需要说明的是,作为叶片空气通路71的数量,示出了七个的例子,然而本发明不限定于此。各叶片空气通路71均在叶片体51、平台61、柄58、叶片根59中的至少叶片体51至平台61的范围内相连地形成。多个叶片空气通路71沿着叶片体51的叶片弦排列。相邻的叶片空气通路71的一部分在叶片体51内的径向外侧的部分、或平台61的径向内侧的部分相互连通。另外,多个叶片空气通路71中的某个叶片空气通路71在叶片体51、平台61、柄58、叶片根59的范围内相连地形成,且在叶片根59的径向内侧的端部开口。通过了转子轴42的冷却空气通路42p的冷却空气从该开口流入该叶片空气通路71。
在叶片体51上形成有叶片前端通路56,该叶片前端通路56从多个叶片空气通路71中的最靠上游侧的第一叶片空气通路71a向上游侧延伸且在叶片体51的前缘部52开口。
如图6~图8所示,在平台61上形成有:从多个叶片空气通路71分别朝向周向Dc腹侧延伸的多个腹侧通路72、从第一叶片空气通路71a向前侧延伸的多个前侧通路79、从第一叶片空气通路71a朝向周向背侧延伸的背侧母通路73、从背侧母通路73沿着背侧端面65向下游侧在具有轴向成分的方向上延伸的背侧通路74。
多个腹侧通路72在轴向Da上排列。各腹侧通路72在平台61的腹侧端面64开口。多个前侧通路79均在平台61的前端面62开口。背侧母通路73在平台61的背侧端面65开口。该开口被盖85堵塞,盖85与开口的边缘接合。从形成有多个叶片空气通路71的动叶片50的中间铸件的背侧端面65通过机械加工、放电加工等而形成该背侧母通路73。之后,该背侧母通路73的背侧端面65的开口通过盖85封闭,盖85与开口的边缘通过钎焊等接合。背侧通路74在平台61的后端面63开口。
在本实施方式中,背侧母通路73的剖面积a2与背侧通路74的剖面积a3实质上相同。另外,多个腹侧通路72的各剖面积a1均小于背侧母通路73的剖面积a2以及背侧通路74的剖面积a3。然而,多个腹侧通路72的各剖面积a1的合计面积大于背侧母通路73的剖面积a2以及背侧通路74的剖面积a3。需要说明的是,各通路的剖面积均为与通路的长度方向垂直的面内的剖面积。
通过了转子轴42的冷却空气通路42p的冷却空气流入形成于动叶片50的多个叶片空气通路71中的在叶片根59的径向内侧的端部开口的叶片空气通路71。流入该叶片空气通路71的冷却空气根据情况流入与该叶片空气通路71相邻的叶片冷却流路。冷却空气在通过多个叶片空气通路71的过程中,与叶片体51等进行热交换而冷却叶片体51等。
流入叶片空气通路71中的最上游侧的第一叶片空气通路71a中的冷却空气的一部分从叶片体51的多个叶片前端通路56向燃烧气体流路流出。另外,从叶片空气通路71中的最下游侧的第七叶片空气通路71b向燃烧气体流路流出。因此,叶片体51的前缘部52以及后缘部53被这些冷却空气冷却。
流入第一叶片空气通路71a中的冷却空气的一部分通过与该第一叶片空气通路71a连通的平台61的前侧通路79,从形成在平台61的前端面62的前侧通路79的开口向平台61外流出。因此,在平台61的燃气通过面66中,位于前侧通路79的径向外侧的部分被通过该前侧通路79的冷却空气冷却。并且,在平台61的前端面62中,前侧通路79的开口周围的部分被从该开口流出的冷却空气冷却。
流入第一叶片空气通路71a中的冷却空气的另一部分通过平台61的腹侧通路72,从形成在平台61的腹侧端面64的腹侧通路72的开口向平台61外流出。同样,流入其他的叶片空气通路71中的冷却空气的一部分通过与该叶片空气通路71连通的平台61的腹侧通路72,而从形成在平台61的腹侧端面64的腹侧通路72的开口向平台61外流出。因此,在平台61的燃气通过面66中,位于腹侧通路72的径向外侧的部分被通过该腹侧通路72的冷却空气冷却。并且,在平台61的腹侧端面64中,腹侧通路72的开口周围的部分被从该开口流出的冷却空气冷却。
流入第一叶片空气通路71a中的冷却空气的又一部分通过平台61的背侧母通路73以及背侧通路74,从形成在平台61的后端面63的背侧通路74的开口向平台61外流出。因此,在平台61的燃气通过面66中,位于背侧母通路73的径向外侧的部分以及位于背侧通路74的径向外侧的部分被通过这些背侧母通路73以及背侧通路74的冷却空气冷却。并且,在平台61的后端面63中,背侧通路74的开口周围的部分被从该开口流出的冷却空气冷却。
然而,平台61在被燃烧气体加热时欲向各个方向进行热膨胀。在平台61中,以叶片体51为基准,周向腹侧的部分被朝向周向背侧凹陷的叶片体51的腹侧面54包围,因此该周向腹侧的部分的热膨胀被叶片体51一定程度地约束。另一方面,在平台61中,以叶片体51为基准,周向背侧的部分未被叶片体51包围,因此该周向背侧的部分的热膨胀不被叶片体51约束。
因此,在平台61中,以叶片体51为基准,在周向腹侧的部分产生的热应力比在周向背侧的部分产生的热应力大。
因此,在本实施方式中,在平台61中,在周向腹侧的部分形成多个腹侧通路72而增加对该部分进行冷却的冷却空气的流量,从而抑制该部分的热应力。另一方面,在平台61中,在周向背侧的部分形成一个背侧母通路73、与该背侧母通路73连通的一个背侧通路74,而仅对温度容易上升的平台61的背侧端面65的附近进行冷却,由此减少冷却空气的流量。
另外,在本实施方式中,如上述那样,增加对平台61中的周向腹侧的部分进行冷却的冷却空气的流量,并且使多个腹侧通路72的各剖面积a1小于背侧母通路73的剖面积a2以及背侧通路74的剖面积a3,从而提高在多个腹侧通路72中流动的空气的流速,提高周向腹侧的部分的冷却效率。
因此,在本实施方式中,能够实现动叶片50的耐久性的提高并且抑制冷却用的空气的使用量。
[动叶片的第一变形例]
利用图9以及图10对本发明所涉及的动叶片的第一变形例进行说明。
在本变形例的动叶片50a中,增加了上述实施方式的动叶片50的与第一叶片空气通路71a连通的腹侧通路72以及前侧通路79的数量,其他的结构与上述实施方式的动叶片50相同。
在本变形例的平台61a中,也与上述实施方式同样地形成有从第一叶片空气通路71a朝向周向腹侧延伸且在平台61a的腹侧端面64开口的多个腹侧通路72。多个腹侧通路72在轴向Da上排列。如上所述,从第一叶片空气通路71a朝向周向腹侧延伸的腹侧通路72的数量比在上述实施方式中从第一叶片空气通路71a朝向周向腹侧延伸的腹侧通路72的数量多。
另外,在本变形例的平台61a中,也与上述实施方式同样地形成有从第一叶片空气通路71a朝向前侧延伸且在平台61a的前端面62开口的多个前侧通路79。多个前侧通路79在周向Dc上排列。如上所述,从第一叶片空气通路71a向前侧延伸的前侧通路79的数量比在上述实施方式中从第一叶片空气通路71a朝向前侧延伸的前侧通路79的数量多。
因此,在本变形例中,在平台61a的腹侧端面64中的前侧部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔比在该腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔窄。另外,在本变形例中,在平台61a的前端面62相邻的前侧通路79的开口彼此的间隔比在平台61a的腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔窄。
对叶片体51的前缘部52与平台61a的腹侧端面64之间的最短距离L1比叶片体51的背侧面55与平台61a的背侧端面65之间的最短距离L3短的情况进行研究。
在平台61a中的与叶片体51的前缘部52接近的区域,边界层较薄因此热传递率较高。因此,在平台61a中,以叶片体51为基准,周向腹侧且前侧的部分因较高的热传递率而成为高温,而欲大幅度地进行热膨胀。另一方面,由于叶片体51的前缘部52与平台61a的腹侧端面64的间隔比叶片体51的中间部与平台61a的腹侧端面64的间隔窄,因此平台61a的周向腹侧且前侧的部分的热膨胀被叶片体51强有力地约束。因此,周向腹侧且前侧的部分的随着燃气轮机的起动·停止而产产生的热应力增大,因低循环疲劳而造成寿命缩短。
因此,在本变形例中,为了应对这样的情况,使前侧的腹侧通路72的数量多于上述实施方式的前侧的腹侧通路72的数量,与上述实施方式相比进一步对该部分进行冷却,从而抑制该部分的热应力。
接着,对叶片体51的前缘部52与平台61a的前端面62之间的最短距离L2比叶片体51的背侧面55与平台61a的背侧端面65之间的最短距离L3短的情况进行研究。
在该情况下,在平台61a中,以叶片体51为基准,前侧且周向腹侧的部分靠近叶片体51中成为高温的前缘部52,因此温度容易升高,由此造成的高温氧化变薄导致寿命缩短。
因此,在本变形例中,也为了应对这样的情况,使腹侧的前侧通路79的数量多于上述实施方式的腹侧的前侧通路79的数量,与上述实施方式相比进一步对该部分进行冷却,从而抑制该部分的高温氧化变薄。
如上述那样,在增加前侧的腹侧通路72的数量的情况下,在轴向Da上相邻的腹侧通路72的轴向Da上的间隔变窄。若相邻的腹侧通路72彼此的间隔变窄,则存在多个腹侧通路72周围的强度比目标强度低的可能性。
因此,在这样的情况下,如图10所示,可以在多个前侧的腹侧通路72中,使轴向Da上相邻的腹侧通路72的开口的位置在径向Dr上彼此不同。若像这样使轴向Da上相邻的两个腹侧通路72的开口的位置在径向Dr上彼此不同,则能够使两个腹侧通路72的实际的彼此的间隔大于轴向Da上的彼此的间隔。因此,在增加前侧的腹侧通路72的数量的情况下,通过使轴向Da上相邻的腹侧通路72的开口的位置在径向Dr彼此不同,由此能够抑制多个腹侧通路72周围的强度降低。
需要说明的是,这里对在增加腹侧通路72的数量的情况下防止多个前侧通路79周围的强度降低的方法进行了说明,然而在增加前侧通路79的数量的情况下,也同样可以在多个前侧通路79中使周向Dc上相邻的前侧通路79的开口的位置在径向Dr上彼此不同。
[动叶片的第二变形例]
利用图11对本发明所涉及的动叶片的第二变形例进行说明。
在本变形例的动叶片50b中,增加了与上述实施方式的动叶片50的第七叶片空气通路71b连通的腹侧通路72的数量,其他的结构与上述实施方式的动叶片50相同。
在本变形例的平台61b中,与上述实施方式同样地形成有从第七叶片空气通路71b朝向周向Dc腹侧延伸且在平台61b的腹侧端面64开口的多个腹侧通路72。多个腹侧通路72在轴向Da上排列。
因此,在本变形例中,在平台61b的腹侧端面64中的轴向下游侧部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔比在该腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔窄。
在平台61b中,在叶片体51的后缘部53附近,燃烧气体的流动通过叶片体51而加速。因此,平台61b中的叶片体51的后缘部53附近的部分与平台61b中的叶片体51的中间部附近的部分相比热传递率较高。另外,叶片体51的后缘部53与平台61b的腹侧端面64的间隔比叶片体51的中间部与平台61b的腹侧端面64的间隔窄。因此,就平台61b中的周向腹侧且后侧的部分而言,该部分的热膨胀在叶片体51的后缘部53被强有力地约束。因此,平台61b中的周向腹侧且后侧的部分随着燃气轮机的起动以及停止而产生的热应力提高,因低循环疲劳而造成寿命缩短。
因此,在本变形例中,为了应对这样的情况,使后侧的腹侧通路72的数量多于上述实施方式的后侧的腹侧通路72的数量,与上述实施方式相比进一步对该部分进行冷却,从而抑制该部分的热应力。
需要说明的是,如上述那样,在增加后侧的腹侧通路72的数量的情况下,与利用图10而在上文中说明的情况相同,也可以在多个腹侧通路72中,使轴向Da上相邻的腹侧通路72的开口的位置在径向Dr上彼此不同。
[动叶片的第三变形例]
利用图12以及图13对本发明所涉及的动叶片的第三变形例进行说明。
本变形例的动叶片50c为第一变形例的动叶片50a的变形例。在第一变形例的动叶片50a中,在平台61a的腹侧端面64的前侧部分开口的全部通路均为从第一叶片空气通路71a向径向腹侧延伸的腹侧通路72。另外,在第一变形例的动叶片50a中,在平台61a的前端面62开口的全部通路均为从第一叶片空气通路71a向径向Dr上游侧延伸的前侧通路79。
在本变形例的平台61c中形成有:从第一叶片空气通路71a朝向周向腹侧且朝向前侧延伸的前侧母通路75、从前侧母通路75朝向周向腹侧延伸且在腹侧端面64开口的多个腹前侧通路76、从前侧母通路75朝向前侧延伸且在前端面62开口的多个前腹侧通路77。并且,在本变形例的平台61c中,与上述实施方式、第一以及第二变形例同样地形成有从第一叶片空气通路71a朝向周向腹侧延伸的多个腹侧通路72、从第一叶片空气通路71a向轴向Da上游侧延伸的多个前侧通路79。即,在本变形例中,作为在平台61c的腹侧端面64开口的通路,具有多个腹侧通路72与多个腹前侧通路76。另外,在本变形例中,作为在平台61c的前端面62开口的通路,具有多个前侧通路79与多个前腹侧通路77。
在本变形例中,在平台61c的腹侧端面64中的前侧部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔也比在该腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔窄。另外,在本变形例中,在平台61c的前端面62相邻的前侧通路79的开口彼此的间隔比在平台61c的腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔窄。并且,在本变形例中,在平台61c的腹侧端面64中的前侧部分相邻的腹前侧通路76的开口彼此的间隔比在该腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔窄。另外,在本变形例中,在平台61c的前端面62相邻的前腹侧通路77的开口彼此的间隔比在平台61c的腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的腹侧通路72的开口彼此的间隔窄。另外,在本变形例中,前侧母通路75的剖面积比多个腹前侧通路76与前腹侧通路77的各剖面积的合计面积大。
若像第一变形例的动叶片50a那样增加从第一叶片空气通路71a延伸的腹侧通路72的数量以及从第一叶片空气通路71a延伸的前侧通路79的数,则这些通路的与第一叶片空气通路71a的连接位置彼此的间隔变窄。特别是,在第一叶片空气通路71a的外周面上曲率半径变小的部分,具体而言,第一叶片空气通路71a的外周面上靠前侧的部分,与其连接的多个通路的与第一叶片空气通路71a的连接位置彼此的间隔变窄。在该情况下,还要考虑由于这些通路的加工精度等造成这些通路的与第一叶片空气通路71a的连接位置相互重复的情况。
若这些通路的与第一叶片空气通路71a的连接位置彼此的间隔变窄,则存在这些通路的第一叶片空气通路71a侧的部分周围的强度低于目标强度的可能性。并且,存在在各个前侧通路79中未流动有所需流量的冷却空气的可能性。
因此,在本变形例中,为了扩大能够供这些通路连接的区域的面积,从而扩大这些通路的第一叶片空气通路71a的冷却空气供给侧的彼此的间隔,而设置与第一叶片空气通路71a连通的前侧母通路75,且在该前侧母通路75上设置多个腹前侧通路76以及多个前腹侧通路77。
以上,在本变形例中,与第一变形例相同,使在平台61c的腹侧端面64的前侧开口的通路的数量以及在平台61c的前端面62的腹侧开口的通路的数量多于在平台61c的腹侧端面64的轴向Da中间部分开口的通路的数量。并且,通过使前侧母通路75的剖面积大于多个腹前侧通路76与前腹侧通路77的各剖面积的合计面积,从而能够以较少的压力损失向腹前侧通路76与前腹侧通路77引导冷却空气。另外,由此能够提高腹前侧通路76与前腹侧通路77中的冷却空气的流速,从而能够提高冷却效率。因此,在本变形例中,能够抑制在平台61c的前侧且腹侧的部分的热应力。
另外,在本变形例中,使在平台61c的腹侧端面64开口的腹前侧通路76以及在平台61c的前端面62开口的前腹侧通路77经由前侧母通路75而与第一叶片空气通路71a连通。因此,在本变形例中,在平台61c的腹侧端面64以及前端面62开口的通路的冷却空气供给侧的彼此的间隔扩大,从而能够抑制该通路的冷却空气供给侧的部分的强度降低。
从第一叶片空气通路71a朝向周向Dc腹侧且朝向轴向Da上游侧延伸的前侧母通路75在平台61c的腹侧端面64开口。该开口被盖86堵塞,盖86与开口的边缘通过钎焊等接合。例如如图13所示,可以在该盖86上形成从前侧母通路75内向平台61c外贯通的贯通孔86a。这样,若在盖86上形成贯通孔86a,则平台61c的腹侧端面64的前侧部分被进一步冷却,能够抑制平台61c的腹侧且前侧的部分的热应力。并且,前侧母通路75的开口的边缘与盖86的钎焊等接合部分被冷却,从而能够提高该部分的接合可靠性。需要说明的是,这里为在堵塞前侧母通路75的开口的盖86上形成贯通孔的示例,然而在上述实施方式以及以上的各变形例中的堵塞母通路的开口的盖上也同样可以形成贯通孔。
[动叶片的第四变形例]
利用图14对本发明的动叶片的第四变形例进行说明。
在本变形例的动叶片50d中,使上述实施方式的动叶片50的背侧母通路73的剖面积a2大于背侧通路74的剖面积a3,其他的结构与上述实施方式的动叶片50相同。
本变形例的背侧通路74的剖面积a3与上述实施方式以及以上的各变形例相同,比腹侧通路72的剖面积a1大。另外,本变形例的背侧母通路73的剖面积a2比背侧通路74的剖面积a3大。并且,多个腹侧通路72的各剖面积的合计面积比背侧通路74的剖面积大。
以上,在本变形中,由于使背侧母通路73的剖面积a2大于背侧通路74的剖面积a3,因此能够减少从第一叶片空气通路71a经由背侧母通路73而流入背侧通路74的冷却空气的压力损失。并且,在本变形例中,由于通过背侧通路74的冷却空气的流速提高,因此能够提高该背侧通路74的热传递率。因此,根据本变形例,能够高效地冷却平台61d的背侧部分。
需要说明的是,本变形例为上述实施方式的变形例,然而无需言及的是,只要形成有背侧母通路73与背侧通路74,便能够应用于任意的结构。
[动叶片的第五变形例]
利用图15对本发明所涉及的动叶片的第五变形例进行说明。
上述实施方式的背侧通路74在平台61的后端面63开口。在本变形例的动叶片50e中,通过盖87堵塞该背侧通路74的开口,另一方面,形成有从该背侧通路74朝向背侧端面65延伸且在平台61e的背侧端面65开口的多个背侧分支通路78,其他的结构与上述实施方式的动叶片50相同。
多个背侧分支通路78的各剖面积均比背侧通路74的剖面积小,多个背侧分支通路78的各剖面积的合计面积在背侧通路74的剖面积以上。
以上,在本变形例中,由于设置有在背侧端面65开口的多个背侧分支通路78,因此能够冷却背侧端面65,并且也能够冷却在周向Dc上相邻的其他的平台61e的腹侧端面64。
需要说明的是,在本变形例中,也可以如利用图13所说明的那样,在堵塞背侧母通路73的开口的盖85以及堵塞形成背侧分支通路78的母通路的背侧通路74的开口的盖85上形成贯通孔。
[动叶片的第六变形例]
利用图16以及图17对本发明所涉及的动叶片的第六变形例进行说明。
在上述实施方式的动叶片50中,背侧母通路73从第一叶片空气通路71a接收冷却空气,然而在本变形例的动叶片50f中,为背侧母通路73b接收来自其他的位置的冷却空气的结构,其他的结构与上述实施方式的动叶片50相同。
在本变形例的平台61f中,在前侧且与叶片体51相比靠背侧的位置,形成有从平台61f的内侧面67朝向径向外侧凹陷而供冷却空气流入的凹部69。本变形例的背侧母通路73b与该凹部69连通,而接收来自该凹部69的冷却空气。背侧母通路73b在平台61f的背侧端面65开口。该开口被盖88堵塞,盖88与开口的边缘通过钎焊等接合。
如上所述,本变形例相对于上述实施方式变更了背侧母通路73b的冷却空气的接收位置,而其他的结构相同,因此与上述实施方式相同,能够实现动叶片50f的耐久性的提高,并且能够抑制冷却用的空气的使用量。
另外,在本变形例中,背侧母通路73b不从第一叶片空气通路71a接收冷却空气,因此能够将在第一叶片空气通路71a中流动的冷却空气用于其他的用途。
需要说明的是,在本变形例中,使凹部69与背侧母通路73b连通,然而也可以使多个叶片空气通路71中的从轴向上游侧起第二个的第二叶片空气通路71c与背侧母通路73b连通。
[动叶片的第七变形例]
利用图18对本发明的动叶片的第七变形例进行说明。
本变形例的动叶片50g为第六变形例的动叶片50f的变形例。
在本变形例的动叶片50g中,在第六变形例的动叶片50f中追加了从第一叶片空气通路71a朝向周向背侧延伸的母通路81、从母通路81朝向背侧端面65延伸且在背侧端面65开口的多个通路82,其他的结构与第六变形例基本相同。
这里,将从凹部69朝向周向Dc背侧延伸的背侧母通路73c设为第一背侧母通路73c,将从该第一背侧母通路73c朝向后侧延伸的背侧通路74设为第一背侧通路74。另外,将从第一叶片空气通路71a朝向周向背侧延伸的母通路81设为第二背侧母通路81,将从该第二背侧母通路81朝向背侧端面65延伸的多个通路82设为第二背侧通路82。
第二背侧母通路81在平台61g的背侧端面65开口。该开口被盖89堵塞,盖89与开口的边缘通过钎焊等接合。也可以如利用图13而在上文中所说明的那样,在该盖89上也形成有从第二背侧母通路81内向平台61g外贯通的贯通孔89a。
第一背侧通路74的剖面积a3与上述实施方式以及以上的各变形例相同,比腹侧通路72的剖面积a1大。另外,第一背侧母通路73c的剖面积a2可以与第四变形例相同,大于第一背侧通路74的剖面积a3。第二背侧母通路81的剖面积d4比腹侧通路72的剖面积a1大,而与第一背侧通路74的剖面积a3大致相同。
在本变形例中,来自第一叶片空气通路71a的冷却空气从第二背侧母通路81以及多个第二背侧通路82自平台61g的背侧端面65流出。因此,在本变形例中,与第六变形例相比能够进一步冷却平台61g的背侧端面65的前侧。
需要说明的是,在本变形例中,形成有从第二背侧母通路81朝向背侧端面65延伸的通路,然而也可以与该通路一起、或不形成该通路而形成从第二背侧母通路81朝向前端面62延伸且在前端面62开口的通路。
另外,这里,使第一背侧母通路73c与凹部69连通,然而也可以如上文所说明的那样,使第一背侧母通路73c与第二叶片空气通路71c连通。
[动叶片的第八变形例]
利用图19以及图20对本发明所涉及的动叶片的第八变形例进行说明。
在本变形例的动叶片50h中,将上述实施方式的动叶片50中的多个腹侧通路72的一部分变更为在平台61h的燃气通过面66开口的第二腹侧通路83,其他的结构与上述实施方式相同。需要说明的是,以下,如上述实施方式所述,将在平台61h的腹侧端面64开口的腹侧通路72设为第一腹侧通路72。
第二腹侧通路83与叶片空气通路71连通。该第二腹侧通路83沿随着朝向腹侧而渐渐接近燃气通过面66的方向,相对于燃气通过面66倾斜。从叶片空气通路71经由第二腹侧通路83向平台61h外流出的冷却空气沿着燃气通过面66流动。因此,在本变形例中,通过从该第二腹侧通路83流出的冷却空气对燃气通过面66进行膜冷却。
[变形例的组合例]
第一变形例采用在平台61a的腹侧端面64中的前侧部分相邻的开口彼此的间隔比在该腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的开口彼此的间隔窄的结构(以下,设为特征结构1a)。另外,第一变形例采用在平台61a的前端面62相邻的开口彼此的间隔比在平台61a的腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的开口彼此的间隔窄的结构(以下,设为特征结构1b)。对于第二变形例以后的变形例以及将它们组合而成的结构,也可以采用上述特征结构1a与上述特征结构1b中的至少一方的结构。
第二变形例采用在平台61b的腹侧端面64中的后侧部分相邻的开口彼此的间隔比在该腹侧端面64中的轴向Da的中间部分相邻的开口彼此的间隔窄的结构(以下,设为特征结构2)。对于除该第二变形例以外的变形例以及将它们组合而成的结构,也可以采用该特征结构2。
第三变形例采用设置与第一叶片空气通路71a连通的前侧母通路75、与该前侧母通路75连通的多个腹前侧通路76、与前侧母通路75连通的多个前腹侧通路77的结构(以下,设为特征结构3)。对于除该第三变形例以外的变形例以及将它们组合而成的结构,也可以采用该特征结构3。
另外,在以上的变形例以及将它们组合而成的结构中,从某个通路分支出多个其它的通路且通过盖堵塞作为母通路的某个通路的开口的情况下,可以如利用图13所说明的那样,采用在堵塞通路的开口的盖上形成贯通孔的结构(以下,设为特征结构3a)。
第四变形例采用背侧母通路73的剖面积a2比背侧通路74的剖面积a3大的结构(以下,设为特征结构4)。对于除该第四变形例以及第七变形例以外的变形例以及将它们组合而成的结构,也可以采用该特征结构4。
第五变形例采用从背侧通路74分支出多个背侧分支通路78的结构(以下,设为特征结构5)。对于除该第五变形例以外的变形例以及将它们组合而成的结构,也可以采用该特征结构5。
第六变形例采用使平台61f的凹部69与背侧母通路73b连通的结构(以下,设为特征结构6)。对于除该第六变形例以及第七变形例以外的变形例以及将它们组合而成的结构,也可以采用该特征结构6。
第七变形例采用在具有上述特征结构6的变形例中设置第二背侧母通路81以及第二背侧通路82的结构(特征结构7)。因此,也可以在通过组合除第七变形例以外的多个变形例的特征结构而具有特征结构6的变形例中采用该特征结构7。
第八变形例采用设置第二腹侧通路83的结构(以下,设为特征结构8)。对于除该第八变形例以外的变形例以及将它们组合而成的结构,也可以采用该特征结构8。
如上述那样,也可以适当组合多个变形例的特征结构。例如,可以如图21所示的第九变形例那样,在上述实施方式中采用第二变形例的特征结构2、第三变形例的特征结构3以及特征结构3a。在该情况下,也可以不采用特征结构2、特征结构3a。另外,也可以取替特征结构3,而采用特征结构1。另外,在该情况下,还可以采用第四变形例的特征结构4、第五变形例的特征结构5、第六变形例的特征结构6、第七变形例的特征结构7、第八变形例的特征结构8等。
另外,例如,也可以如图22所示的第十变形例那样,在上述实施方式中采用第一变形例的特征结构1、第二变形例的特征结构2、第六变形例的特征结构6、第七变形例的特征结构7、第八变形例的特征结构8。在该情况下,也可以不采用特征结构2、特征结构7、特征结构8。另外,也可以取替特征结构1而采用特征结构3。另外,在该情况下,也可以适当采用第五变形例的特征结构5等。需要说明的是,在图22所示的第十变形例中,作为特征结构6,而采用了使第二叶片空气通路71c与第一背侧母通路73d连通的结构。另外,在该第十变形例中,使第一背侧母通路73d的剖面积与第一背侧通路74的剖面积相同,然而也可以像第四变形例的特征结构4那样,使第一背侧母通路73d的剖面积大于第一背侧通路74的剖面积。
工业实用性
在本发明的一方式中,能够实现动叶片的耐久性的提高并且抑制冷却用的空气的使用量。
Claims (18)
1.一种动叶片,其安装在转子轴的外周侧,所述动叶片具有:
叶片体,其在相对于所述转子轴的径向上延伸;以及
平台,其形成在所述叶片体的径向内侧,并划分出供燃烧气体流动的燃烧气体流路的径向内侧;以及
柄,其形成在所述平台的所述径向内侧,
在所述叶片体以及所述平台上形成有叶片空气通路,所述叶片空气通路在所述径向上延伸且在所述叶片体中以及所述平台中相连并供冷却空气流动,
在所述平台上形成有:
作为所述转子轴延伸的轴向中的所述燃烧气体流向的轴向下游侧的端面的后端面、作为与所述轴向下游侧相反一侧的轴向上游侧的端面的前端面、作为相对于所述转子轴的周向中的所述叶片体的腹侧即周向腹侧的端面的腹侧端面、作为与所述周向腹侧相反一侧即周向背侧的端面的背侧端面,
并且在所述平台上形成有:
从所述叶片空气通路朝向所述周向腹侧延伸且在所述腹侧端面开口并在所述轴向上排列的多个腹侧通路、供冷却空气流入且端部位于比所述叶片体靠所述周向背侧的作为母通路的背侧母通路、与所述背侧母通路连通且从所述背侧母通路沿着所述背侧端面在具有所述轴向成分的方向上延伸的背侧通路,
在所述叶片体以及所述平台上,沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路,
在所述平台上形成有:从多个所述叶片空气通路中的最靠所述轴向上游侧的第一叶片空气通路朝向所述周向腹侧并且朝向所述轴向上游侧延伸的作为母通路的前侧母通路、从所述前侧母通路朝向所述周向腹侧延伸且在所述腹侧端面开口的一个以上的腹前侧通路、从所述前侧母通路朝向所述轴向上游侧延伸且在所述前端面开口的一个以上的前腹侧通路。
2.根据权利要求1所述的动叶片,其中,
多个所述腹侧通路的各剖面积均小于所述背侧通路的剖面积,多个所述腹侧通路的各剖面积的合计面积大于所述背侧通路的剖面积。
3.根据权利要求1所述的动叶片,其中,
在所述腹侧端面的所述轴向上游侧至所述轴向下游侧,隔开间隔而形成有多个所述腹侧通路的开口,
在所述腹侧端面的所述轴向上游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
4.根据权利要求3所述的动叶片,其中,
在所述腹侧端面的所述轴向上游侧的部分相邻的所述腹侧通路的开口的所述径向上的位置彼此不同。
5.根据权利要求1所述的动叶片,其中,
在所述腹侧端面的所述轴向上游侧至所述轴向下游侧,隔开间隔而形成有多个所述腹侧通路的开口,
在所述腹侧端面的所述轴向下游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
6.根据权利要求1所述的动叶片,其中,
在所述平台上形成有在所述轴向上排列的多个所述腹前侧通路,
在所述腹侧端面相邻的所述腹前侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
7.根据权利要求1所述的动叶片,其中,
在所述平台上形成有在所述周向上排列的多个所述前腹侧通路,
在所述前端面相邻的所述前腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
8.根据权利要求1所述的动叶片,其中,
在所述平台上形成有从所述第一叶片空气通路朝向所述轴向上游侧延伸且在所述前端面开口的多个前侧通路,
在所述前端面相邻的所述前侧通路的所述开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
9.根据权利要求3所述的动叶片,其中,
所述叶片体的前缘部与所述腹侧端面之间的最短距离比所述叶片体的背侧的部分与所述背侧端面之间的最短距离短。
10.根据权利要求7所述的动叶片,其中,
所述叶片体的前缘部与所述前端面之间的最短距离比所述叶片体的背侧的部分与所述背侧端面之间的最短距离短。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的动叶片,其中,
所述背侧母通路的剖面积比所述背侧通路的剖面积大。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的动叶片,其中,
所述背侧母通路从多个所述叶片空气通路中的最靠所述轴向上游侧的第一叶片空气通路朝向所述周向背侧延伸。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的动叶片,其中,
在所述平台的所述径向内侧,在所述轴向上游侧且比所述叶片体靠所述周向背侧的位置,形成有朝向径向外侧凹陷而供冷却空气流入的凹部,
所述背侧母通路从所述凹部朝向所述周向背侧延伸。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的动叶片,其中,
所述背侧母通路从多个所述叶片空气通路中的自所述轴向上游侧起第二个的第二叶片空气通路朝向所述周向背侧延伸。
15.根据权利要求13所述的动叶片,其中,
在所述平台上,除形成有作为所述背侧母通路的第一背侧母通路以及作为所述背侧通路的第一背侧通路以外,还形成有:从多个所述叶片空气通路中的最靠所述轴向上游侧的第一叶片空气通路朝向所述周向背侧延伸的作为母通路的第二背侧母通路、从所述第二背侧母通路朝向所述背侧端面延伸且在所述背侧端面开口的多个第二背侧通路。
16.根据权利要求1至10中任一项所述的动叶片,其中,
所述背侧母通路和所述前侧母通路中的至少一方的母通路在所述平台的端面开口,所述开口被盖堵塞,所述盖与所述开口的边缘接合,
在所述盖上形成有从所述至少一方的母通路内向所述平台外贯通的贯通孔。
17.根据权利要求1至10中任一项所述的动叶片,其中,
在所述平台上,除形成有作为所述腹侧通路的第一腹侧通路以外,还形成有第二腹侧通路,该第二腹侧通路从所述叶片空气通路朝向所述周向腹侧延伸且在所述平台中在与所述燃烧气体接触的燃气通过面开口。
18.一种燃气轮机,其具备多个权利要求1至17中任一项所述的动叶片,并具备:
所述转子轴,其安装有多个所述动叶片;
涡轮外壳,其将构成为具有多个所述动叶片以及所述转子轴的涡轮转子覆盖为能够旋转;以及
燃烧器,其使燃料燃烧而生成所述燃烧气体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Kanagawa Prefecture, Japan Patentee after: Mitsubishi Power Co., Ltd Address before: Kanagawa Prefecture, Japan Patentee before: MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, Ltd. |
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CP01 | Change in the name or title of a patent holder |