TWI649493B - 嵌件套組、葉片、燃氣渦輪機、以及葉片的製造方法 - Google Patents

嵌件套組、葉片、燃氣渦輪機、以及葉片的製造方法 Download PDF

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TWI649493B
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羽田哲
越敬三
岡嶋芳史
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Abstract

嵌件套組(79),係具備:嵌件(80)、補強構件(85)、保持構件(90)。嵌件(80),係被固定在葉片本體(51)之徑方向之一方的端部。補強構件(85),係鄰接配置在嵌件(80)之徑方向之另一方的端部,而提高嵌件(80)的剛性。保持構件(90),係被固定在葉片本體(51)之徑方向之另一方的端部,而進行嵌件(80)對葉片本體(51)之與徑方向正交之方向的定位。

Description

嵌件套組、葉片、燃氣渦輪機、以及葉片的製造方法
本發明,係關於嵌件套組、葉片、燃氣渦輪機、及葉片的製造方法。
本案係依據2016年2月22日在日本申請的特願2016-031195號來主張優先權,並將其內容援用於此。
燃氣渦輪機,係例如在定子葉片等之葉片的內部流動冷卻用空氣的情況較多。該種葉片,係在葉片的內部具備用來流通冷卻用空氣的葉片空氣通路。於該葉片空氣通路,配置有具有多數個孔的嵌件等之筒狀體,以冷卻空氣來衝擊冷卻葉片壁。衝擊冷卻後的冷卻空氣,在從設在葉片壁的複數個冷卻孔排出至燃燒氣體中之際,係對葉片壁進行薄膜冷卻。
該種的筒狀體,會與葉片本體之間產生熱膨脹差。因此,在該情況,筒狀體,係將該2個端部之中的第一端部以密封溶接或焊接來固定於葉片本體,使第二端部相對於 筒狀體之長度方向的延伸成為自由。筒狀體,係藉由上述方式,而保持與葉片本體之間的密封性,且吸收熱膨脹差。
專利文獻1,係記載有吸收嵌件之熱膨脹差的構造。該專利文獻1,係藉由保持構件來保持嵌件的自由端部,而使冷卻用空氣不會從自由端部的間隙漏出。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-246785號公報
但是,專利文獻1的構造,並無法稱之為充分確保嵌件的密封性能。
本發明,係以提供可得到穩定之嵌件之密封性能的嵌件套組、葉片、燃氣渦輪機、及葉片的製造方法為目的。
根據本發明的第一態樣,嵌件套組,係配置在由葉片本體、外側護罩及內側護罩所成的渦輪機葉片。外側護罩與內側護罩,係分別形成在葉片本體之徑方向的兩端。嵌件套組,係設置在對葉片本體內供給冷卻空氣的葉片空氣通路內。嵌件套組,係含有:嵌件、補強構件、 保持構件。嵌件,係形成為具有複數個冷卻孔的筒狀體。嵌件,係固定在前述葉片本體之徑方向之一方的端部。補強構件,係形成板狀,且設在嵌件。補強構件,係在與徑方向正交的方向延伸存在且其兩端固定在前述筒狀體的內周面。嵌件,係進一步與前述筒狀體之前述徑方向之另一方的端部鄰接來配置。保持構件,係固定在前述葉片本體之前述徑方向之另一方的端部。保持構件,係形成環狀。保持構件,係形成有與前述嵌件的端部接觸且可使前述嵌件於徑方向滑動的密封面。該保持構件,係進行前述嵌件對前述葉片本體之與徑方向正交之方向的定位。
只要具備上述般的嵌件套組,由於在前述嵌件之徑方向之另一方的端部附近具備補強板,故嵌件的剛性提升。因此,抑制嵌件之端部之外徑的擴張,可防止在嵌件與保持構件之間的密封面形成間隙,故能抑制來自密封面之冷卻空氣的洩漏。其結果,因洩漏空氣的減少,可得到穩定的冷卻性能。
根據本發明的第二態樣,關於第一態樣的嵌件套組,亦可使前述密封面形成在前述嵌件之端部的內周面。
根據本發明的第三態樣,關於第一態樣的嵌件套組,亦可使前述密封面形成在前述嵌件之端部的外周面。
根據本發明的第四態樣,關於第一至第三態樣之任一態樣的嵌件套組,亦可具備朝向前述葉片本體之 徑方向之前述一方端部而前端較細之L字狀的剖面形狀。嵌件套組,亦可含有定位部、定位凸部、凸緣部來形成。定位部,係形成在徑方向之前述一方之端部側的前端且形成環狀。定位凸部,係與前述定位部鄰接且在徑方向之前述另一方的端部側形成為比前述定位部還粗徑。凸緣部,係固定於前述葉片本體。凸緣部,係與前述定位凸部鄰接且配置在徑方向之前述另一方的端部側,形成為比前述定位凸部還粗徑。
只要具備上述般的嵌件套組,使嵌件對葉片空氣通路的定位變得容易。
根據本發明的第五態樣,關於第四態樣的嵌件套組,亦可在前述嵌件之前述另一方的端部具備有在徑方向嵌合的定位部。
藉由該構造,透過定位部使嵌件對保持構件的定位變得容易。
根據本發明的第六態樣,關於第四態樣的嵌件套組,亦可具備定位凸部,其側面嵌合於前述葉片空氣通路之前述另一方之端部側的開口。
藉由該構造,嵌件套組,係透過定位凸部使保持構件對葉片空氣通路的定位變得容易,故嵌件對葉片空氣通路的定位亦變得容易。
根據本發明的態樣,嵌件套組,亦可具備補強構件,其包覆以嵌件所包圍之內部腔室之通路剖面的全面。
根據本發明的第七態樣,關於第一態樣的嵌件套組,亦可具備至少具有一個貫通孔的補強構件。
根據該構造,補強構件,係具有至少一個貫通孔(排出孔),故透過貫通孔使內部腔室的塵埃移動至垃圾收容空間,可去除內部腔室的塵埃。可利用來作為流量調整板,來調整供給至內部腔室之冷卻空氣的流量。
根據本發明的第八態樣,關於第一態樣的嵌件零件,亦可具備蓋板,其塞住設在前述葉片本體之前述另一方之端部的開口。
藉由該構造,來將蓋板固定於葉片本體,而可防止葉片本體內的冷卻空氣漏出。
根據本發明的第九態樣,關於第八態樣的嵌件套組,亦可具備補強構件,其具有用來將前述嵌件之內部空間所堆積的垃圾予以去除的排出孔亦即貫通孔。前述嵌件,係具有藉由前述補強構件與前述蓋板所包圍的垃圾收容空間,前述保持構件,係透過前述密封面,形成為可與前述嵌件嵌合亦可。
藉由該構造,形成有補強構件與蓋板之間的垃圾收容空間,可藉由排出孔使塵埃從嵌件的內部空間移動至垃圾收容空間。因此,可於垃圾收容空間收容塵埃,故可防止塵埃堵塞嵌件的冷卻孔等。
根據本發明的第十態樣,關於第九態樣的嵌件套組,亦可具備:固定有前述蓋板而一體化的保持構件。
藉由該構造,使零件數量減少,讓維護作業變得容易。
根據本發明的第十一態樣,關於第九態樣的蓋板,亦可被固定於前述保持構件。前述蓋板,亦可與前述保持構件一體化。
根據本發明的第十二態樣,葉片係具備關於第一態樣的嵌件套組。
根據本發明的第十三態樣,燃氣渦輪機係具備第十二態樣所述的葉片。
根據本發明的第十四態樣,葉片的製造方法,係含有:形成嵌件的步驟,該嵌件係可插通至從葉片的外側護罩貫通至內側護罩來形成的葉片空氣通路。葉片的製造方法,係進一步含有:將補強構件固定於前述嵌件的內周面,來作為具備補強構件的嵌件而一體化的步驟。葉片的製造方法,係進一步含有:形成保持構件的步驟,該保持構件可將前述嵌件的第一端部對前述葉片空氣通路定位。葉片的製造方法,係進一步含有:在前述葉片空氣通路之第一開口部的周緣固定前述保持構件之凸緣部的步驟。葉片的製造方法,係進一步含有:從與安裝有前述保持構件的第一開口部為相反側的第二開口部將嵌件***前述葉片空氣通路,並將前述嵌件的第一端部以前述保持構件來定位的步驟。葉片的製造方法,係進一步含有:將前述嵌件的第二端部固定於前述葉片空氣通路之第二開口部之周緣的步驟。
藉由該構造,可將嵌件對葉片空氣通路以簡單的手續配置在正確的位置。其結果,葉片的組裝不需熟練,可減輕組裝作業者的負擔。
根據上述嵌件套組、葉片、燃氣渦輪機、及葉片的製造方法,嵌件套組可保持穩定良好的密封性能,可抑制燃氣渦輪機之熱效率的降低。且,可容易進行嵌件套組的組裝作業,且可得到葉片之穩定的冷卻性能。
10‧‧‧燃氣渦輪機
11‧‧‧燃氣渦輪機轉子
15‧‧‧燃氣渦輪機機殼
20‧‧‧壓縮機
21‧‧‧壓縮機轉子
22‧‧‧轉子軸
23‧‧‧轉子葉片段
23a‧‧‧複數個轉子葉片
25‧‧‧壓縮機機殼
26‧‧‧定子葉片段
26a‧‧‧定子葉片
30‧‧‧燃燒器
40‧‧‧渦輪機
41‧‧‧渦輪機轉子
42‧‧‧轉子軸
42p‧‧‧冷卻空氣通路
43‧‧‧轉子葉片段
43a‧‧‧轉子葉片
45‧‧‧渦輪機機殼
45a‧‧‧外側機殼
45b‧‧‧內側機殼
45c‧‧‧分割環
45p‧‧‧冷卻空氣通路
46‧‧‧定子葉片段
46a‧‧‧定子葉片
49‧‧‧燃燒氣體流路
51‧‧‧葉片本體
52‧‧‧前緣部
53‧‧‧後緣部
54‧‧‧背側面
55‧‧‧腹側面
60i‧‧‧內側護罩
60o‧‧‧外側護罩
64‧‧‧氣體通路面
65‧‧‧周壁
66‧‧‧凹部
71‧‧‧葉片空氣通路
71a‧‧‧內周面(內壁面)
71b、71c‧‧‧開口
72‧‧‧葉片面噴出通路
79‧‧‧嵌件套組
80‧‧‧嵌件
80a‧‧‧外周面
80b‧‧‧內部腔室
80c‧‧‧內周面
81‧‧‧嵌件腔室
82‧‧‧衝擊孔(冷卻孔)
83‧‧‧密封堰
84、88‧‧‧端部
84a‧‧‧內周面
84b‧‧‧外周面
85、86‧‧‧補強構件
85a‧‧‧本體部
85b‧‧‧安裝部
87‧‧‧排出孔(貫通孔)
90、110‧‧‧保持構件
91、111‧‧‧定位部
91a、111a‧‧‧內周面
91b、111b‧‧‧外周面
92、112‧‧‧凸緣部
92a‧‧‧側面
93、113‧‧‧定位凸部
93a、113a‧‧‧側面
94‧‧‧蓋板
100‧‧‧收容空間
A‧‧‧空氣
Ac‧‧‧冷卻空氣
Ar‧‧‧軸線
Da‧‧‧軸方向
Dad‧‧‧下游側
Dau‧‧‧上游側
Dc‧‧‧周方向
Dr‧‧‧徑方向
Dri‧‧‧徑方向內側
Dro‧‧‧徑方向外側
Dir‧‧‧嵌件徑方向
G‧‧‧燃燒氣體
GEN‧‧‧發電機
w1‧‧‧溶接部
w2‧‧‧溶接部
圖1為本發明之第一實施形態之燃氣渦輪機的示意剖面圖。
圖2為本發明之第一實施形態之燃氣渦輪機的重要部剖面圖。
圖3為本發明之第一實施形態之定子葉片的立體圖。
圖4為本發明之第一實施形態之葉片空氣通路的俯視剖面圖。
圖5為本發明之第一實施形態之葉片空氣通路之開口周緣的剖面圖。
圖6為本發明之第一實施形態之葉片的製造方法的流程圖。
圖7為本發明之第二實施形態之葉片空氣通路之開口 周緣的剖面圖。
圖8為本發明之第三實施形態之葉片空氣通路之開口周緣的剖面圖。
圖9為本發明之第三實施形態之葉片空氣通路之開口周緣之變形例的剖面圖。
[第一實施形態]
以下,根據圖式來說明關於本發明之第一實施形態的嵌件套組、葉片、燃氣渦輪機、及葉片的製造方法。
(燃氣渦輪機的實施形態)
圖1為本發明之第一實施形態之燃氣渦輪機的示意剖面圖。圖2為本發明之第一實施形態之燃氣渦輪機的重要部剖面圖。
如圖1所示般,該實施形態的燃氣渦輪機10,係具備:壓縮機20、燃燒器30、渦輪機40。壓縮機20,係壓縮空氣A。燃燒器30,係在以壓縮機20所壓縮的空氣A中使燃料燃燒而產生燃燒氣體。渦輪機40,係藉由燃燒氣體來驅動。
壓縮機20,係具有:壓縮機轉子21、壓縮機機殼25、定子葉片段26。壓縮機轉子21,係以軸線Ar為中心來旋轉。壓縮機機殼25,係覆蓋壓縮機轉子21。 定子葉片段26,係複數設置。
渦輪機40,係具備:渦輪機轉子41、渦輪機機殼45、定子葉片段46。渦輪機轉子41,係以軸線Ar為中心來旋轉。渦輪機機殼45,係覆蓋渦輪機轉子41。定子葉片段46,係複數設置。
壓縮機轉子21與渦輪機轉子41,係位在軸線Ar上。壓縮機轉子21與渦輪機轉子41,係互相連接藉此構成燃氣渦輪機轉子11。該燃氣渦輪機轉子11,係例如連接於發電機GEN的轉子。
壓縮機機殼25與渦輪機機殼45,係互相連接藉此構成燃氣渦輪機機殼15。
以下之第一實施形態的說明中,以軸線Ar延伸的方向設為軸方向Da,以該軸線Ar為中心的周方向設為周方向Dc,以相對於軸線Ar垂直的方向設為徑方向Dr。在軸方向Da以渦輪機40為基準將壓縮機20側設為上游側Dau,將其相反側設為下游側Dad。在徑方向Dr將靠近軸線Ar之側設為徑方向內側Dri,將其相反側設為徑方向外側Dro。
壓縮機轉子21,係具備:轉子軸22、複數個轉子葉片段23。轉子軸22,係以軸線Ar為中心往軸方向Da延伸。複數個轉子葉片段23,係在軸方向Da並排且分別安裝於轉子軸22。轉子葉片段23,均具備複數個轉子葉片23a。轉子葉片段23,係使該等複數個轉子葉片23a於周方向Dc並排。在複數個轉子葉片段23的下游側 Dad,分別配置有定子葉片段26。該等定子葉片段26,係設在壓縮機機殼25的內側。定子葉片段26,均具備複數個定子葉片26a。定子葉片段26,係使該等複數個定子葉片26a於周方向Dc並排。
如圖2所示般,渦輪機轉子41,係具備轉子軸42、複數個轉子葉片段43。轉子軸42,係以軸線Ar為中心往軸方向Da延伸。複數個轉子葉片段43,係安裝於該轉子軸42。
複數個轉子葉片段43,係於軸方向Da並排。複數個轉子葉片段43,均由複數個轉子葉片43a所構成。複數個轉子葉片43a,係於周方向Dc並排。於複數個轉子葉片段43的各上游側Dau,配置有定子葉片段46。該等定子葉片段46,係設在渦輪機機殼45的內側。定子葉片段46,均具備複數個定子葉片46a。複數個定子葉片46a,係於周方向Dc並排。
渦輪機機殼45,係具備:外側機殼45a、內側機殼45b、複數個分割環45c。外側機殼45a,係形成筒狀。內側機殼45b,係固定於外側機殼45a的內側。複數個分割環45c,係固定於內側機殼45b的內側。複數個分割環45c,均設在複數個定子葉片段46之彼此之間的位置。於該等分割環45c的徑方向內側Dri,分別配置有轉子葉片段43。
轉子軸42與渦輪機機殼45之間的空間,係成為供來自燃燒器30之燃燒氣體G流動的燃燒氣體流路 49。於該燃燒氣體流路49,配置有定子葉片46a及轉子葉片43a。該燃燒氣體流路49,係在以軸線Ar為中心的軸方向Da形成長環狀。
渦輪機機殼45的內側機殼45b,係具備從徑方向外側Dro貫通至徑方向內側Dri的冷卻空氣通路45p。通過該冷卻空氣通路45p的冷卻空氣,係被導入定子葉片46a內及分割環45c內,而利用於定子葉片46a及分割環45c的冷卻。複數個定子葉片段46之中,於一部分的定子葉片段46,亦有著不經過機殼的冷卻空氣通路便使燃氣渦輪機機殼15內的空氣作為冷卻空氣供給至定子葉片46a的情況。
(葉片的實施形態)
接著,根據圖式來說明本發明之第一實施形態的葉片。本實施形態的葉片,係燃氣渦輪機的定子葉片。
圖3為本發明之第一實施形態之定子葉片的立體圖。
如圖3所示般,定子葉片46a,係具備:葉片本體51、內側護罩60i、外側護罩60o。葉片本體51,係於徑方向Dr延伸。
內側護罩60i,係形成在葉片本體51的徑方向內側Dri。外側護罩60o,係形成在葉片本體51的徑方向外側Dro。
葉片本體51,係配置在燃燒氣體流路49(參照圖2)內。燃燒氣體G,係通過該燃燒氣體流路49。
葉片本體51,其上游側Dau的端部係構成前緣部52。葉片本體51,其下游側Dad的端部係構成後緣部53。葉片本體51,其面向周方向Dc之表面(外面)的一方為凸狀面,另一方為凹狀面。凸狀面,係構成背側面54(=負壓面),凹狀面,係構成腹側面55(=正壓面)。
以下的說明中,為了說明的方便,在周方向Dc將葉片本體51的腹側(=正壓面側)設為周方向腹側Dcp,將葉片本體51的背側(=負壓面側)設為周方向背側Dcn。
外側護罩60o,係具有:外側護罩本體61、周壁65。外側護罩本體61,係形成為往軸方向Da及周方向Dc擴張的板狀。周壁65,係沿著外側護罩本體61的外周緣從外側護罩本體61往徑方向外側Dro突出。
外側護罩本體61,係具備:前端面62f、後端面62b、腹側端面63p、背側端面63n、氣體通路面64。前端面62f,係上游側Dau的端面。後端面62b,係下游側Dad的端面。腹側端面63p,係周方向腹側Dcp的端面。背側端面63n,係周方向背側Dcn的端面。氣體通路面64,係朝向徑方向內側Dri。
於外側護罩60o,形成有朝向徑方向內側Dri凹陷的凹部66。凹部66,係由外側護罩本體61與周壁65所形成。
在此,上述的外側護罩60o與內側護罩60i,基本上為相同構造。因此,省略內側護罩60i的詳細說明。
於葉片本體51、外側護罩60o、及內側護罩60i,形成有於徑方向Dr延伸的複數個葉片空氣通路71(空洞部)。該等葉片空氣通路71,均形成為從外側護罩60o經過葉片本體51連通至內側護罩60i。複數個葉片空氣通路71,係沿著葉片本體51的葉弦而並排。複數個葉片空氣通路71之中,一部分之鄰接的葉片空氣通路71彼此,係以徑方向外側Dro的部分、或徑方向內側Dri的部分互相連通,而形成蛇形流路。
複數個葉片空氣通路71之中,任一個葉片空氣通路71,係在外側護罩60o的凹部66開口。複數個葉片空氣通路71之中,任一個葉片空氣通路71,係進一步在內側護罩60i的凹部開口。換言之,複數個葉片空氣通路71之中,一部分的葉片空氣通路71,係形成為從外側護罩60o貫通至內側護罩60i。被供給至定子葉片46a之徑方向外側Dro或徑方向內側Dri之冷卻空氣Ac的一部分,係從該葉片空氣通路71的開口(內側護罩60i側的開口71b、外側護罩60o側的開口71c)流入葉片空氣通路71內。
於葉片本體51的前緣部52及後緣部53,形成有從葉片空氣通路71往燃燒氣體流路49貫通的複數個葉片面噴出通路72。葉片本體51,係藉由將冷卻空氣Ac流通於葉片空氣通路71內的過程來冷卻。流入葉片空氣通路71的冷卻空氣Ac,係從該葉片面噴出通路72流出至燃燒氣體流路49內。因此,葉片本體51的前緣部52 及後緣部53,係藉由使冷卻空氣Ac從葉片面噴出通路72流出的過程來冷卻。從葉片面噴出通路72流出至燃燒氣體流路49之冷卻空氣Ac的一部分,係部分覆蓋葉片本體51的表面來發揮空氣膜薄的效果。
圖4為第一實施形態之葉片空氣通路之在與徑方向正交的面切開的俯視剖面圖。圖5為第一實施形態之葉片空氣通路之開口周緣的剖面圖。
於葉片空氣通路71,係配置有嵌件套組79,其含有:嵌件80、補強構件85、保持構件90。嵌件80,係為了衝擊冷卻葉片本體51的內周面71a而設置。補強構件85,係提高嵌件80的剛性。保持構件90,係將嵌件80保持於葉片本體51。將與徑方向Dr正交且橫切葉片空氣通路71之通路剖面的方向設為嵌件徑方向Dir。
嵌件80,係由薄板所形成的筒狀體。嵌件80,係相對於葉片空氣通路71的內周面(內壁面)71a,在其全周以相同距離分離來配置。藉此,在葉片本體51的內周面71a與嵌件80的外周面80a之間,形成有環狀的空間亦即嵌件腔室81。
於葉片空氣通路71的內周面71a,形成有於徑方向Dr延伸的2個密封堰83。該等之密封堰83,係在徑方向Dr形成為與嵌件80幾乎相同長度。上述的嵌件腔室81,係在嵌件80的周方向上,藉由密封堰83而被區分成二個空間。該等之二個空間,係透過形成於葉片本體51的葉片面噴出通路72而連通於燃燒氣體流路49。因 此,該等之二個空間,係因燃燒氣體流路49側的壓力影響,而使彼此之空間的壓力不同。
於嵌件80,形成有複數個衝擊孔82,而連通其內部空間(內部腔室80b)與外部空間(嵌件腔室81)。於嵌件80之徑方向外側Dro的端部88(圖3:第二端部、一方的端部),雖未圖示,但形成有外側凸緣,該外側凸緣係以溶接等來固定於葉片本體51的端緣。
嵌件80之徑方向內側Dri的端部84(第一端部、另一方的端部),係一邊接觸保持構件90一邊滑動。於保持構件90與嵌件80的端部84之間形成有密封面(詳細構造如後述)。所謂的第二端部,係指於葉片本體51固定有嵌件80的端部,所謂的第一端部,係指使嵌件80相對於保持構件90滑動之嵌件80的端部。
如圖5所示般,嵌件80,係進一步具備補強構件85。補強構件85,係形成在鄰接於徑方向內側Dri的端部84且從端部84往徑方向外側Dro分離的位置。該補強構件85,係形成為將從徑方向Dr觀看嵌件80時之通路剖面的全面予以封閉的板狀。於補強構件85的端緣,係形成有相對於補強構件85的本體部85a往徑方向內側Dri的方向彎成直角的安裝部85b。安裝部85b,係以溶接等固定於嵌件80的內周面80c。
本實施形態中,於補強構件85的本體部85a,至少形成有一個貫通孔亦即排出孔87。本實施形態中,進一步以本體部85a為邊界在徑方向內側Dri配置有 垃圾收容空間100。垃圾收容空間100,係透過排出孔87而與內部腔室80b連通。排出孔87,係形成為可僅使冷卻空氣Ac所含的塵埃通過之最底限的大小。冷卻空氣Ac所含的塵埃,係透過排出孔87從內部腔室80b移動至垃圾收容空間100,而堆積在垃圾收容空間100。堆積在垃圾收容空間100的塵埃,係例如在維護時,從垃圾收容空間100被取出。
如圖5所示般,構成嵌件套組79之一部分的保持構件90,係形成環狀。保持構件90,係進一步使從嵌件徑方向Dir觀看時的剖面形成L字狀。保持構件90,係具有定位部91(第一定位部)。定位部91,係形成於保持構件90之徑方向外側Dro的前端部。定位部91,係形成環狀的薄板狀。
保持構件90,係在徑方向內側Dri的端部,具備板狀的凸緣部92。凸緣部92,係使該嵌件徑方向Dir的側面92a,配置在比葉片空氣通路71的內周面71a還靠嵌件徑方向Dir的外側。換言之,凸緣部92,係形成為比葉片空氣通路71的內周面71a還粗徑。
在定位部91與凸緣部92之間,配置有定位凸部93(第二定位部)。定位凸部93,係比嵌件80的外周面80a還往嵌件徑方向Dir的外側突出。亦即,定位凸部93,係形成為比外周面80a還粗徑。定位凸部93,係進一步使嵌件徑方向Dir的徑形成為比葉片空氣通路71的內周面71a還小。
保持構件90,係藉由定位部91與定位凸部93與凸緣部92,成為形成一體的環狀構件。該保持構件90,係嵌入至葉片空氣通路71之徑方向內側Dri的開口(第一開口部)71b。在此,所謂嵌件徑方向Dir的外側,係指從嵌件80之於徑方向Dr延伸的中心線往嵌件徑方向Dir且朝向葉片空氣通路71之內周面71a的方向。
定位部91,係使嵌件80的端部84相對於葉片空氣通路71的內周面(內壁面)71a進行嵌件徑方向Dir的定位。該定位部91,係進一步在葉片本體51的嵌件徑方向Dir,限制嵌件80之端部84的移動。該實施形態的定位部91,係形成為其外周面91b比端部84的內周面84a還稍微粗徑。定位部91,係形成為與嵌件80之端部84的內周面84a側接觸而可嵌合的筒狀。亦即,嵌件80的端部84,其內周面84a係不需以溶接等來固定便可透過定位部91的外周面91b而與保持構件90接觸。藉此,在保持構件90的外周面91b與端部84的內周面84a之間形成有密封面。
在此,詳細如後述,但保持構件90之定位凸部93之嵌件徑方向Dir的外周面93a,係與葉片本體51之開口71b的內周面71a接觸。藉此,保持構件90的外周面93a,係相對於葉片本體51進行嵌件徑方向Dir的定位。
嵌件80的定位部91,係相對於端部84可於徑方向Dr滑動。因此,即使在嵌件80與葉片本體51之間產生有熱膨脹差,亦不會於嵌件80產生熱應力。
在補強構件85之安裝部85b之徑方向內側Dri的端部與定位部91的前端部之間,空出既定的間隙亦可。藉由空出上述般的間隙,嵌件80,不會因其徑方向Dr的熱膨脹而與定位部91之朝向徑方向外側Dro的前端部干涉。此情況,安裝部85b,係與端部84鄰接,且從定位部91保持既定的間隙來固定於端部84的內周面84a即可。上述之既定的間隙,只要可吸收嵌件80之徑方向Dr之熱膨脹差之程度的話便足夠。在此,嵌件80的外徑,係指例如圖4所示之嵌件80的剖面中最大的寬度尺寸h。
凸緣部92,係在葉片空氣通路71的開口71b周緣,透過例如藉由角焊縫等所形成的溶接部來固定。本實施形態的凸緣部92,係在其側面92a與葉片本體51的端緣之間的角部透過藉由角焊縫所形成的溶接部w1而固定於開口71b的周緣。該溶接部w1,係形成在凸緣部92的全周。藉此,冷卻空氣Ac不會從凸緣部92與葉片本體51之間的間隙漏出。
定位凸部93,係相對於葉片本體51進行保持構件90之嵌件徑方向Dir的定位。該定位凸部93,係在葉片空氣通路71的開口71b,藉由間隙嵌入等來嵌合。藉由該嵌合構造,使保持構件90在嵌件徑方向Dir相對於葉片本體51的葉片空氣通路71被定位。因此,在嵌件徑方向Dir,葉片空氣通路71的內周面71a與定位凸部93的外周面93b之間為全周接觸。其結果,藉由定位部 91來定位之嵌件80的外周面80a與葉片空氣通路71的內周面71a之間的距離亦在全周被保持成等距離。
嵌件80之徑方向內側Dri的端部84,係如上述般,嵌入至保持構件90之定位部91的外周面91b,使端部84的內周面84a與定位部91的外周面91b彼此接觸,而在該接觸面形成密封面。
與在嵌件80之徑方向內側Dri之端部84的附近沒有補強構件85的構造相比較之下,說明本實施形態之構造的有用性。一般來說,嵌件80的端部84與定位部91接觸而形成密封面的情況,在不具備補強構件85的構造中,作為對密封面產生之影響間隙的原因,可舉出2個項目。
第1原因,係嵌件80受到冷卻空氣Ac的差壓,而往嵌件徑方向Dir的外側膨張,而有變形的情況。亦即,嵌件80,係因為內部腔室80b與嵌件腔室81之間的壓力差,而使外周面80a往嵌件徑方向Dir的外側變形。藉此,在端部84的內周面84a與定位部91的外周面91b之間的密封面容易產生間隙。
在從外側護罩60o供給有冷卻空氣Ac的內部腔室80b,係壓力最高。透過衝擊孔82而連通於內部腔室80b之下游側之嵌件腔室81的壓力,係比內部腔室80b的壓力還低。因此,受到內部腔室80b與嵌件腔室81之間的差壓,嵌件80係往嵌件徑方向Dir的外側變形。藉此,嵌件80之嵌件徑方向Dir的寬度尺寸(例如寬度尺寸h) 會擴大。因此,在嵌件80之端部84的內周面84a與保持構件90之定位部91的外周面91b之間的密封面容易產生間隙。藉由該間隙,係從內部腔室80b側往嵌件腔室81側,透過密封面讓冷卻空氣Ac的漏出量增加,會招致冷卻空氣Ac的損失。
上述的例,係密封面形成在端部84的內周面84a與定位部91的外周面91b之間的情況。但是,在端部84的外周面84b與定位部91的內周面91a之間形成有密封面的情況,與上述的例之在密封面產生間隙的狀況相異。如上述般使密封面形成在端部84的外周面84b與定位部91的內周面91a之間之構造的情況,端部84的外周面84b係被按壓於定位部91的內周面91a。這是因為,嵌件80受到內部腔室80b與嵌件腔室81之間的差壓,密封面的間隙反而會往減少的方向動作。
亦即,第1原因之差壓的影響,係藉由密封面的位置,而成為往擴大間隙的方向動作,或是往減少間隙的方向動作。
接著,第2原因,係嵌件80與保持構件90之間之嵌件徑方向Dir的熱膨脹差,對密封面的間隙造成影響的情況。亦即,葉片本體51之葉片空氣通路71的內周面71a,係受到來自燃燒氣體G的熱而往嵌件徑方向Dir的外側擴張。藉此,葉片空氣通路71之通路剖面的寬度尺寸會擴大。在此,保持構件90,係固定於葉片本體51。因此,保持構件90,係追隨葉片本體51的動作,而 與葉片本體51同樣地,往嵌件徑方向Dir的外側擴張,而顯示出其內徑變大的傾向。
嵌件80,係與內部腔室80b內的冷卻空氣Ac直接接觸,故不會像保持構件90那樣高溫。亦即,在端部84的內周面84a與定位部91的外周面91b之間形成有密封的情況,定位部91的外周面91b,係往嵌件徑方向Dir的外側擴大。
嵌件80的端部84,係比保持構件90還相對低溫。因此,嵌件80的端部84,其往嵌件徑方向Dir之外側的擴大程度較小。特別是,該傾向,係比起固定在葉片本體51之嵌件80的端部88,在相對於葉片本體51被保持成自由的端部84那邊較為顯著。
因此,密封面中,與端部84的內周面84a相較之下,定位部91之外周面91b之往嵌件徑方向Dir外側的變位較大。其結果,從外周面91b往內周面84a之嵌件徑方向Dir的按壓力變強,使密封面的間隙減少。
但是,在端部84的外周面84b與定位部91的內周面91a之間形成有密封面的情況,與上述的例之在密封面產生間隙的狀況相異。為上述構造的情況,往嵌件徑方向Dir之外側之定位部91之內周面91a的變位,會超過往嵌件徑方向Dir之外側之端部84之外周面84b的變位。因此,該情況,容易在密封面產生間隙。
但是,上述的2個原因之中,對密封面之間隙的產生所造成的影響,係第1原因較大。亦即,第1原 因之伴隨著內部腔室80b與嵌件腔室81之間所產生的壓力差而使嵌件80變形所致之間隙的大小,係比第2原因之伴隨著嵌件80與保持構件90之間所產生的熱膨脹差之密封面變位所致之間隙的大小還要大。
補強構件85的有用性,係因密封面位在端部84的內周面84a側或是外周面84b側而有差異。各實施形態的密封面中,間隙發生原因與補強構件85的有用性之間的關係,係以各自的實施形態來說明。
本實施形態的情況,端部84的內周面84a與定位部91的外周面91b接觸,而在其之間形成密封面。
上述構造中,如上述般,藉由內部腔室80b與嵌件腔室81之間的壓力差,密封面係往間隙擴張的方向。上述構造中,進一步藉由嵌件80與保持構件90之間的熱膨脹差,密封面係往間隙減少的方向。但是,如上述般,伴隨著壓力差之間隙的擴大,係超越熱膨脹差所致之間隙的減少,故整體來說,密封面係往間隙擴張的傾向。
在此,本實施形態中,係採用在嵌件80之端部84的附近,例如與端部84鄰接,且在徑方向外側Dro設置補強構件85的構造。藉由該構造,來提高嵌件80之徑方向內側Dri之端部84附近的剛性,來抑制嵌件80的變形。
亦即,補強構件85,係安裝在與嵌件80的端部84鄰接,且從端部84往徑方向外側分離的位置,藉此防止嵌件80往嵌件徑方向Dir之外側的擴張,而抑制密封面之間隙的發生,有著抑制冷卻空氣Ac之損失的效果。
於葉片空氣通路71之徑方向內側Dri的開口71b,配置有用來塞住葉片空氣通路71之通路剖面之全面的蓋板94。蓋板94,係以溶接等將其全周固定於保持構件90的凸緣部92。蓋板94,亦可以溶接等固定於葉片本體51之徑方向內側Dri的端部。本實施形態中,供給至葉片空氣通路71的冷卻空氣Ac,係適用僅從葉片空氣通路71的開口71c(外側護罩60o側)供給至內部腔室80b的單側供給方式。因此,設有用來塞住葉片本體51之開口71b的蓋板94。作為其他實施形態之冷卻空氣Ac之兩側供給方式的例子,係如後述。
以溶接等將蓋板94固定於凸緣部92,藉此可提高保持構件90的剛性。藉由設置該蓋板94,冷卻空氣Ac不會從葉片空氣通路71的開口71b流入葉片空氣通路71。藉由設置該蓋板94,進一步使內部腔室80b內的冷卻空氣Ac不會從葉片本體51漏出至外部。嵌件80的端部84與保持構件90的定位部91,係互相接觸,而使嵌件80的端部84於徑方向Dr滑動,故為可吸收嵌件80之嵌件之徑方向Dr之熱膨脹的構造。
接著,說明冷卻空氣Ac的流動。從冷卻空氣通路45p等供給至外側護罩60o的冷卻空氣Ac,係從葉片空氣通路71之徑方向外側Dro的開口(第二開口部)71c流入嵌件80的內部腔室80b。供給至內部腔室80b的冷卻空氣Ac,係從形成在嵌件80之壁面的多數個衝擊孔82往嵌件腔室81噴出。從該衝擊孔82噴出至嵌件腔室 81的冷卻空氣Ac,係對葉片本體51的內周面71a進行衝擊冷卻,並從葉片面噴出通路72排出至燃燒氣體流路49。在該冷卻空氣Ac從葉片面噴出通路72排出的過程中,葉片面係被薄膜冷卻。冷卻空氣Ac的一部分,係透過配置在嵌件80之徑方向內側Dri之補強構件85的排出孔87而流入垃圾收容空間100。
流入垃圾收容空間100之冷卻空氣Ac的一部分,係進一步從嵌件80的端部84與保持構件90的定位部91之間所形成的密封面(接觸面)往嵌件腔室81側漏出少量的冷卻空氣Ac。該漏出的冷卻空氣Ac,最終會排出至燃燒氣體流路49。
因此,冷卻空氣Ac的壓力,係在內部腔室80b內最高。垃圾收容空間100的壓力,係比內部腔室80b的壓力還低。嵌件腔室81的壓力,係比垃圾收容空間100的壓力更低。
亦即,內部腔室80b之冷卻空氣Ac的一部分,係從內部腔室80b流入垃圾收容空間100。垃圾收容空間100內的冷卻空氣Ac,係從端部84的內周面84a與保持構件90之定位部91的外周面91b之間的密封面漏出至嵌件腔室81側。亦即,產生有從內部腔室80b漏出至嵌件腔室81側之冷卻空氣Ac的流動。其結果,內部腔室80b之排出孔87附近的塵埃,係透過排出孔87而緩緩移動至垃圾收容空間100,而堆積在垃圾收容空間100的底部。從端部84的內周面84a與保持構件90之定位部91的外周面 91b之間的密封面漏出至嵌件腔室81側的冷卻空氣Ac,係只有些許的量,故垃圾收容空間100的塵埃,不會從垃圾收容空間100進一步被排出至嵌件腔室81側。
上述的構造,係從外側護罩60o側之葉片空氣通路71的開口71c供給冷卻空氣Ac的構造。但是,亦可為從內側護罩60i之葉片空氣通路71的開口71b供給冷卻空氣Ac的構造。此情況,保持構件90與蓋板94與補強構件85及垃圾收容空間100,係配置在葉片空氣通路71之徑方向外側Dro之端部88的開口71c附近。作為葉片本體51之徑方向的端部名稱,亦有將在葉片本體51的端緣固定有嵌件80那側稱為第二端部,將徑方向之相反側的端部稱為第一端部的情況。葉片空氣通路71及嵌件之徑方向的端部名稱,亦有依據葉片本體來稱呼的情況。
(葉片的製造方法)
該實施形態的保持構件、嵌件套組、葉片、及燃氣渦輪機,係具備上述構造。接著依據圖式來說明本實施形態之葉片的製造方法。
圖6為本發明之一實施形態之葉片製造方法的流程圖。
首先,形成嵌件80(階段S01),其可插通至從葉片本體51的外側護罩60o貫通至內側護罩60i來形成的葉片空氣通路71(空洞部)。
接著,將補強構件85之本體部85a的端緣往徑方向內側Dri方向彎成直角,而形成安裝部85b。
接著,在嵌件80之兩側的內周面84a,固定補強構件85的安裝部85b。具體來說,係以溶接等來固定補強構件85的安裝部85b。此時,安裝部85b,係在與嵌件80之端部84鄰接之徑方向外側Dro之位置的內周面84a且在嵌件徑方向Dir固定在對向之嵌件80之兩側的內周面84a。如此來固定安裝部85b,藉此作為具備補強構件85的嵌件80而一體化(階段S02)。
同樣地,形成保持構件90(階段S03),其可將嵌件80的端部84對葉片空氣通路71定位。
形成嵌件80的步驟與形成保持構件90的步驟其進行的順序為一例,並不限於上述的順序。
接著,將保持構件90的定位凸部93嵌合於葉片空氣通路71的開口71b,並藉由溶接等將保持構件90的凸緣部92固定於葉片空氣通路71之開口71b的周緣(階段S04)。
之後,從與安裝有保持構件90的開口71b相反側之葉片空氣通路71之徑方向外側Dro的開口71c將嵌件80***葉片空氣通路71。進一步,將嵌件80的端部84嵌合於保持構件90的定位部91,來定位嵌件80的端部84(階段S05)。
接著,將嵌件80之徑方向外側Dro的端部88藉由溶接等固定於葉片空氣通路71之開口的周緣(階段 S06)。
根據上述實施形態的嵌件套組79,可藉由補強構件85提高嵌件80之端部84附近之嵌件80的剛性。藉此,可抑制從構成嵌件套組79之嵌件80的端部84與保持構件90之間的密封面往嵌件腔室81之冷卻空氣Ac的洩漏。因此,可使燃氣渦輪機的冷卻性能提升及抑制熱效率的降低。
根據上述嵌件套組、葉片、燃氣渦輪機的構造,可抑制冷卻空氣從嵌件套組漏出,可防止燃氣渦輪機之熱效率的降低。
此外,根據上述實施形態的嵌件套組,可在補強構件85與蓋板94(保持構件90)之間形成垃圾收容空間100。進一步,藉由形成在補強構件85的排出孔87,可使塵埃從嵌件80的內部腔室80b移動至垃圾收容空間100。其結果,可在垃圾收容空間100收容塵埃,可抑制塵埃塞住嵌件80之衝擊孔82的情況而提升可靠性。
本實施形態中,係在補強構件85設置排出孔87,在補強構件85的徑方向內側Dri配置垃圾收容空間100,而具備去除冷卻空氣Ac中之塵埃的功能。但是,在補強構件85不設置排出孔亦可。亦即,補強構件85,亦可為僅以提高嵌件80之剛性為目的的構件。
[第二實施形態]
一邊參照圖7,一邊說明第二實施形態的構造。
本實施形態,在使第一實施形態的保持構件90與蓋板94一體化成為一個保持構件110這點來看與第一實施形態不同。亦即,本實施形態的嵌件套組79,係由嵌件80、保持構件110所形成。本第二實施形態中,係以從外側護罩60o之葉片空氣通路71的開口71c供給冷卻空氣Ac之單側供給方式的構造為一例來說明。
將葉片空氣通路71的開口71b予以塞住之板狀的凸緣部112,係配置在葉片本體51之徑方向內側Dri的端部。於保持構件110,形成有從凸緣部112往徑方向外側Dro的前端部突出之環狀且薄板狀的定位部111。於定位部111的內周面111a,形成有與嵌件80之端部84的外周面84b接觸的密封面。
在上述之第一實施形態的情況,係成為將定位部91的外周面91b嵌合於嵌件80之端部84之內周面84a之內側的構造,嵌件80的端部84與定位部91接觸的密封面,係形成在定位部91的外周面91b側。
但是,本第二實施形態的情況,係將保持構件110之定位部111的內周面111a嵌合於嵌件80之端部84之外周面84b之外側的構造。亦即,第二實施形態的情況,嵌件80的端部84與定位部111接觸的密封面,就形成在定位部111之內周面111a側的這點來看,與第一實施形態的密封面不同。該第二實施形態中,嵌件80與葉片本體51之間之徑方向Dr的熱膨脹差,係使嵌件80的端部84相對於保持構件110在密封面於徑方向Dr滑動來吸收。
在凸緣部112與定位部111之間,形成有定位凸部113。定位凸部113,係具有往嵌件徑方向Dir突出的側面113a。定位凸部113的側面113a,係形成為直徑在嵌件徑方向Dir係比定位部111的外周面111b還大,且直徑比葉片空氣通路71的內周面71a還小。定位凸部113的側面113a,在將保持構件110嵌入葉片空氣通路71的開口71b之際,係發揮保持構件110對葉片本體51之嵌件徑方向Dir之定位的功能。凸緣部112,在對葉片本體51進行嵌件徑方向Dir的定位之後,藉由溶接等來固定於葉片本體51。
含有嵌件80的其他構造,係與第一實施形態相同,與第一實施形態相同的構造,係附上相同名稱、相同符號,並省略詳細說明。即使是將本實施形態適用於從內側護罩60i之葉片空氣通路71的開口71b供給冷卻空氣Ac之單側供給方式之構造的情況,亦與上述外側護罩60o的情況相同,保持構件110與補強構件85及垃圾收容空間100,只要配置在葉片空氣通路71之徑方向外側Dro之端部88的開口71c附近即可。葉片的製造方法亦與第一實施形態相同,省略詳細說明。
本實施形態,係使嵌件80之端部84的外周面84b與保持構件110之定位部111的內周面111a接觸的構造。因此,本實施形態的情況,伴隨著內部腔室80b與嵌件腔室81之間的壓力差,在端部84的外周面84b與定位部111的內周面111a之間所形成之密封面的間隙係 往減少的方向。伴隨著嵌件80與保持構件110之間的熱膨脹差,在端部84的外周面84b與定位部111的內周面111a之間所形成之密封面的間隙,係往擴大的方向。
但是,如上述般,比起熱膨脹差的原因,壓力差的原因對密封面之間隙的發生所賦予的影響較大,故整體來說密封面的間隙係往減少的方向。
但是,本第二實施形態之構造的情況,若沒有將補強構件85設在端部84附近,有可能無法充分確保密封面的密封性。亦即,沒有設置補強構件85的情況,嵌件80,係藉由壓力差而往嵌件徑方向Dir之外側擴張的方向變形。但是,嵌件80的端部84附近,係藉由定位部111的內周面111a來限制嵌件徑方向Dir的擴張。換言之,比定位部111之徑方向Dr的前端部還往徑方向外側Dro延伸之嵌件80的部分,係不受定位部111的限制而往嵌件徑方向Dir的外側擴張。
因此,嵌件80的端部84,係以定位部111之內周面111a之徑方向外側Dro的端緣作為接觸點,比接觸點還靠徑方向外側Dro的部分係往嵌件徑方向Dir的外側變形。比接觸點還靠徑方向內側Dri的嵌件80,係往嵌件徑方向Dir的內側變形。
因此,端部84的外周面84b與定位部111的內周面111a之間的密封面,不會成為面接觸。定位部111之內周面111a之徑方向外側Dro的端緣與端部84的外周面84b,係以線接觸的形態來接觸。線接觸的狀態,並無法 充分確保密封性,故在端部84的附近設置補強構件85來提高嵌件80之端部84附近的剛性,有著確保密封性的用意。本實施形態中也是,如上述般,就防止嵌件之端部84附近的變形來說,補強構件為有效。
第一實施形態中,亦可適用於將密封面的位置形成於端部84之外周面84b的構造。但是,在該情況亦與本第二實施形態同樣地,將補強構件85設在端部84的附近為有效。
本第二實施形態的補強構件,亦可不在補強構件85設置排出孔,為僅以提高嵌件80之剛性為目的的構件。
[第三實施形態]
一邊參照圖8,一邊說明第三實施形態的構造。
本第三實施形態,係與第一實施形態及第二實施形態不同,沒有在葉片空氣通路71的開口設置蓋板,係適用於從葉片空氣通路71之兩側的開口導入冷卻空氣Ac之兩側供給方式之葉片構造的情況。亦即,本第三實施形態的嵌件套組79,係由嵌件80、補強構件85、保持構件90所形成。第一實施形態及第二實施形態的情況,冷卻空氣Ac,係僅從外側護罩60o之葉片空氣通路71的開口71c供給至內部腔室80b,但本第三實施形態的情況,係可從葉片空氣通路71之外側護罩60o側及內側護罩60i側之兩側的開口71b、71c對內部腔室80b供給冷卻空氣Ac的構造。本第三實施形態中也是,在嵌件80之徑方向內側 Dri的端部84附近,例如於徑方向外側Dro鄰接來設置補強構件85這點來看,與其他實施形態相同。但是,補強構件85,就發揮調整冷卻空氣Ac流量之流量調整板的功能這點來看,為與其他實施形態不同的構造。於補強構件85的本體部85a,形成有多數個排出孔87(貫通孔)。補強構件85,係藉由改變形成在多孔板狀之本體部85a之排出孔87的數量或孔徑,而可調整透過排出孔87流入之冷卻空氣Ac的流量。
如圖8所示般,保持構件90的形狀及構造,係與第一實施形態幾乎相同。保持構件90之定位部91之徑方向外側Dro的前端部,係嵌入嵌件80之端部84的內周面84a。藉此,嵌件80之端部84的內周面84a與定位部91的外周面91b會接觸,成為形成有密封面的構造。該構造亦與第一實施形態相同。本第三實施形態的情況,雖未圖示,但與第一實施形態同樣地,於嵌件80之徑方向外側Dro的端部88,形成有外側凸緣。該外側凸緣,係以溶接等固定於葉片本體51的端緣。因此,嵌件80,係藉由熱膨張而往徑方向內側Dri延伸,在密封面於徑方向Dr滑動,而吸收嵌件80的熱膨脹。該構造亦與第一實施形態相同。本第三實施形態中,亦可與第二實施形態同樣地,為使嵌件80之端部84的外周面84b與定位部91的內周面91a接觸,來形成密封面的構造。
除了補強構件85為具有多數個排出孔87的流量調整板這點及不在葉片空氣通路71之徑方向內側Dri 的開口71b設置蓋板94這點之外,其他的構造係與第一實施形態相同。與第一實施形態相同的構造,係附上相同名稱、相同符號,並省略詳細說明。
在葉片本體51之徑方向內側Dri的端部84附近,以調整流量為目的來設置補強構件85。藉此,可調整從衝擊孔82排出的冷卻空氣量,還可提高嵌件80之徑方向內側Dri的剛性。因此,本第三實施形態中也是,補強構件85,有防止端部84的內周面84a與定位部91的外周面91b之間所形成之密封面的間隙擴張的效果。亦即,有防止內部腔室80b與嵌件腔室81之間的壓力差及嵌件80與保持構件90之間的熱膨脹差之影響所致之密封面之間隙擴張的效果。
具體來說,使補強構件85鄰接於端部84,且配置在徑方向外側Dro附近,藉此防止嵌件80藉由膨張往嵌件徑方向Dir之外側擴張的情況。藉此,有抑制冷卻空氣Ac從保持構件90的定位部91與嵌件80的端部84之間的密封面往嵌件腔室81側漏出導致冷卻空氣Ac之損失增加之情況的效果。
本第三實施形態中也是,雖未圖示,但亦可在葉片空氣通路71之徑方向外側Dro的開口71c(外側護罩60o側)設置具備流量調整板之以調整流量為目的的補強構件85。
[變形例]
針對第三實施形態之嵌件的變形例,參照圖9進行說明。
從第一實施形態到第三實施形態的嵌件80,係在嵌件80之徑方向內側Dri的端部84附近,例如鄰接於端部84而在徑方向外側Dro設置補強構件85。補強構件85,係配置成覆蓋嵌件80之內部腔室80b之通路剖面的全面。本變形例的嵌件80,就將補強構件86設在嵌件80之徑方向內側Dri的端部84附近這點來看,係與其他實施形態為相同的構造。但是,就補強構件86僅設在內部腔室80b之通路剖面的一部分,且並未覆蓋通路剖面之全面的構造這點來看,與其他實施形態為不同構造。
如圖9所示般,補強構件86,係配置在嵌件80之在嵌件徑方向Dir對向之嵌件80的二個內周面80c之間。補強構件86之長度方向的端緣,係與其他實施形態同樣地,於徑方向內側Dri彎成直角來形成安裝部86b。安裝部86b,係以溶接等固定於嵌件80的內周面80c。但是,於本變形例之補強構件86的本體部86a並未形成有排出孔。
本變形例中,嵌件80之外側護罩60o側的端部88,係以溶接等固定於葉片本體51之徑方向外側Dro的端緣。保持構件90,係以溶接等固定於葉片本體51之內側護罩60i側的端緣。在嵌件80的端部84與保持構件90之間,形成有密封面。嵌件80,係在密封面往徑方向Dr滑動,而吸收嵌件80之徑方向Dr之熱膨脹差的構 造。但是,亦可為將嵌件80之端部的固定位置設在葉片本體51之內側護罩60i側的構造。該構造中,保持構件90,係配置在外側護罩60o側。該構造中,進一步地,嵌件80與保持構件90接觸的密封面,係配置在葉片空氣通路71之徑方向外側Dro的開口71c附近。
其他構造,係與第三實施形態相同,相同構造,係附上相同名稱、相同符號,並省略詳細說明。從本變形例之嵌件80之徑方向內側Dri的嵌件徑方向Dir觀看的剖面,係可將補強構件86取代成補強構件85,沿用圖8所示之第三實施形態的剖面圖(圖8)。
根據本變形例所示的構造,係在嵌件80之徑方向內側Dri的端部84附近,例如鄰接於端部84而在徑方向外側Dro設置補強構件86。藉此,嵌件80之徑方向內側Dri之端部84附近的剛性提高。其結果,可抑制供給至葉片空氣通路71之冷卻空氣Ac的一部分,從嵌件80的端部84與保持構件90的定位部91之間的密封面洩漏至嵌件腔室81側導致冷卻空氣Ac之損失量增加的情況。
本變形例所示的嵌件80,亦可適用於第一實施形態及第二實施形態。該情況,比補強構件86還靠徑方向內側Dri的空間亦成為內部腔室80b的一部分,而沒有形成垃圾收容空間100。將本變形例所示的補強構件86適用於第一實施形態及第二實施形態,藉此可使嵌件80之端部84附近的剛性變大。因此,可抑制內部腔室80b 之冷卻空氣Ac的一部分,從嵌件80的端部84與保持構件90、110之間的密封面洩漏至嵌件腔室81側的情況。
根據上述之各實施形態及變形例的葉片,藉由具備上述的嵌件套組,可藉由補強構件85、86來提高嵌件80之端部84附近之嵌件80的剛性。此外,可抑制從構成嵌件套組79之嵌件80的端部84與保持構件90、110之間的密封面往嵌件腔室81側之冷卻空氣Ac的洩漏。且,可提升葉片的冷卻性能。
根據上述之實施形態的燃氣渦輪機,藉由具備上述的葉片,可提升葉片的冷卻性能,故可提升燃氣渦輪機的商品性。
根據各實施形態及變形例之葉片的製造方法,可將嵌件80對葉片空氣通路71以簡單的手續配置在正確的位置。因此,葉片的組裝不需熟練,可減輕組裝作業者的負擔。
本發明,並不限定於上述的各實施形態,只要在不超脫本發明之主旨的範圍,亦包含對上述的各實施形態施加各種變更者。亦即,以實施形態所舉出之具體的形狀或構造等僅為一例,可適當變更。
[產業上的可利用性]
本發明的嵌件套組,可保持穩定良好的密封性能,可抑制燃氣渦輪機之熱效率的降低。本發明的嵌件套組,進一步可容易進行嵌件套組的組裝作業,且可得到 葉片之穩定的冷卻性能。

Claims (14)

  1. 一種嵌件套組,係配置在:由葉片本體、以及形成在前述葉片本體之徑方向之兩端的外側護罩及內側護罩所成的渦輪機葉片,且設置在對前述葉片本體內供給冷卻空氣的葉片空氣通路內,該嵌件套組具備:嵌件,係形成為具有複數個冷卻孔的筒狀體,且被固定在前述葉片本體之徑方向之一方的端部;板狀的補強構件,係設在前述嵌件,在與徑方向正交的方向延伸存在且其兩端被固定在前述筒狀體的內周面而連接配置在前述筒狀體之前述徑方向之另一方的端部,保持構件,係被固定在前述葉片本體之前述徑方向之另一方的端部,形成有與前述嵌件的端部接觸且可使前述嵌件於徑方向滑動的密封面,其形成環狀而進行前述嵌件對前述葉片本體之與徑方向正交之方向的定位。
  2. 如請求項1所述之嵌件套組,其中,前述密封面形成在前述嵌件之端部的內周面。
  3. 如請求項1所述之嵌件套組,其中,前述密封面形成在前述嵌件之端部的外周面。
  4. 如請求項1~3中任一項所述之嵌件套組,其中,前述保持構件,係具備朝向徑方向之前述一方端部而前端較細之L字狀的剖面形狀,且含有以下部位而形成:環狀的定位部,係形成在徑方向之前述一方之端部側的前端;定位凸部,係與前述定位部鄰接而設在徑方向之前述另一方的端部側且形成為比前述定位部還粗徑:凸緣部,係與前述定位凸部鄰接而設在徑方向之前述另一方的端部側且形成為比前述定位凸部還粗徑,並固定於前述葉片本體。
  5. 如請求項4所述之嵌件套組,其中,前述定位部,係在前述嵌件的端部於徑方向嵌合。
  6. 如請求項4所述之嵌件套組,其中,前述定位凸部,係使前述定位凸部的側面嵌合於前述葉片空氣通路之前述一方之端部側的開口。
  7. 如請求項1所述之嵌件套組,其中,前述補強構件,係形成為覆蓋以前述嵌件所包圍之內部腔室之通路剖面的全面。
  8. 如請求項1所述之嵌件套組,其中,前述補強構件,係具有至少一個貫通孔。
  9. 如請求項8所述之嵌件套組,其中,前述嵌件套組,係進一步含有:將設在前述葉片本體之前述另一方之端部的開口予以塞住的蓋板。
  10. 如請求項9所述之嵌件套組,其中,形成於前述補強構件的貫通孔,係將堆積於前述嵌件之內部空間的垃圾予以去除的排出孔,前述嵌件,係具有藉由前述補強構件與前述蓋板所包圍的垃圾收容空間,前述保持構件,係形成為可透過前述密封面來嵌合於前述嵌件。
  11. 如請求項9所述之嵌件套組,其中,前述蓋板,係被固定於前述保持構件而與前述保持構件一體化。
  12. 一種葉片,係具備請求項1所述之前述嵌件套組。
  13. 一種燃氣渦輪機,係具備請求項12所述之葉片。
  14. 一種葉片的製造方法,係含有以下步驟:形成嵌件的步驟,該嵌件係可插通至從葉片的外側護罩貫通至內側護罩來形成的葉片空氣通路;將補強構件固定於前述嵌件的內周面,來作為具備補強構件的嵌件而一體化的步驟;形成保持構件的步驟,該保持構件可將前述嵌件的第一端部對前述葉片空氣通路定位;在前述葉片空氣通路之第一開口部的周緣固定前述保持構件之凸緣部的步驟;從與安裝有前述保持構件的第一開口部為相反側的第二開口部將嵌件***前述葉片空氣通路,並將前述嵌件的第一端部以前述保持構件來定位的步驟;將前述嵌件的第二端部固定於前述葉片空氣通路之第二開口部之周緣的步驟。
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