涡轮动叶列、涡轮级以及轴流涡轮制造技术

在具备沿着叶毂的周向排列的多个涡轮动叶的涡轮动叶列中，叶片间流路在叶毂的径向上的第一位置处具有与径向垂直的第一剖面形状，并且在叶毂的径向上的比第一位置远离叶毂的第二位置处具有与径向垂直的第二剖面形状，第一剖面形状在叶毂的轴线方向上的叶片间流路的入口与出口之间具有狭窄部，当将叶片间流路的出口处的第一剖面形状的流路宽度设为A1、将狭窄部处的第一剖面形状的流路宽度设为B1、将叶片间流路的出口处的第二剖面形状的流路宽度设为A2、而且将叶毂的轴线方向上的与狭窄部处于相同位置的第二剖面形状的流路宽度设为B2时，A1/B1＞A2/B2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涡轮动叶列、涡轮级以及轴流涡轮。
技术介绍
在蒸汽涡轮、燃气涡轮等涡轮中设置有多个涡轮动叶，该多个涡轮动叶在彼此之间形成有叶片间流路的状态下沿着叶毂(hub)的周向排列。关于通过该叶片间流路的流体，在涡轮动叶的中央(中间)附近，其速度能量所引起的离心力与涡轮动叶的腹面侧和背面侧之间的压力差平衡。与此相对地，在叶毂附近流动的边界层处，由于流速慢，因此离心力变小。因此，有时发生流体从压力高的腹面侧朝向压力低的背面侧的二次流动(横流)的情况。在现有的涡轮动叶中，因该二次流动而引起的损失(二次流动损失)成为动力损失大的原因。在专利文献1中，记载有以减少二次流动损失为目的的轴流涡轮叶片。该轴流涡轮叶片形成为，通过扩大或缩小从叶片根部至叶片前端部的叶片剖面，使喷嘴叶片的后缘端和邻接于该喷嘴叶片的喷嘴叶片的背面之间的最短距离s与环状间距t之比s/t在叶片高度方向上发生变化。另外，在专利文献1中，记载有能够将该轴流涡轮叶片应用于涡轮动叶的内容。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-20904号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题现有的涡轮动叶构成为，从叶片间流路的入口朝向出口而流路宽度逐渐地变窄。专利文献1所记载的轴流涡轮叶片也同样，该轴流涡轮叶片只不过是对叶片间流路的出口处的流路宽度在叶片高度方向上给予了分布。这样，在从叶片间流路的入口朝向出口而流路宽度逐渐地变窄的结构中，能够在某种程度上抑制流动的剥离，但需要说明的是，仍然存在流动在叶片间流路的上游侧容易剥离、二次流动容易产生并成长这样的问题。鉴于上述的情况，本专利技术的至少一实施方式的目的在于，提供能够通过抑制二次流动损失而提高涡轮动叶列的性能的涡轮动叶列、涡轮级以及轴流涡轮。解决方案(1)本专利技术的至少一实施方式所涉及的涡轮动叶列具备多个涡轮动叶，该多个涡轮动叶在彼此之间形成有叶片间流路的状态下沿着叶毂的周向排列，所述叶片间流路在所述叶毂的径向上的第一位置处具有与所述径向垂直的第一剖面形状，并且在所述叶毂的径向上比所述第一位置远离所述叶毂的第二位置处，具有与所述径向垂直的第二剖面形状，所述第一剖面形状在所述叶毂的轴线方向上的所述叶片间流路的入口与出口之间具有狭窄(throat)部，当将所述叶片间流路的出口处的所述第一剖面形状的流路宽度设为A1、将所述狭窄部处的所述第一剖面形状的流路宽度设为B1、将所述叶片间流路的出口处的所述第二剖面形状的流路宽度设为A2、而且将所述叶毂的轴线方向上的与所述狭窄部处于相同位置的所述第二剖面形状的流路宽度设为B2时，A1/B1＞A2/B2。根据上述(1)所记载的涡轮动叶列，第一剖面形状在叶毂的轴线方向上的叶片间流路的入口与出口之间具有狭窄部，因此，比狭窄部靠入口侧的流动被加速，能够抑制在比狭窄部靠入口侧的位置处的剥离发生。另外，在设有这样的狭窄部的情况下，若不进行任何设计，则狭窄部的出口侧会成为减速流路，难以抑制二次流动损失，但根据上述(1)所记载的涡轮动叶列，通过进一步满足A1/B1＞A2/B2，能够在叶片间流路的入口与出口之间形成抑制二次流动从叶毂的表面向叶毂的径向外侧浮起这样的叶毂的径向的压力梯度。由此，能够有效地减少二次流动损失，能够提高涡轮动叶列的性能。(2)在若干实施方式中，在上述(1)所记载的涡轮动叶列的基础上，所述第二剖面形状的流路宽度从所述叶片间流路的入口到出口而单调减小。根据上述(2)所记载的涡轮动叶列，能够在叶片间流路的入口与出口之间容易地形成抑制二次流动从叶毂的表面向叶毂的径向外侧浮起这样的叶毂的径向的压力梯度。由此，能够有效地减少二次流动损失，并提高涡轮动叶列的性能。(3)在若干实施方式中，在上述(1)所记载的涡轮动叶列的基础上，所述第二剖面形状在所述叶片间流路的入口与出口之间具有狭窄部。根据上述(3)所记载的涡轮动叶列，即便在第一剖面形状以及第二剖面形状分别具有狭窄部的情况下，通过满足上述条件(A1/B1＞A2/B2)，也能够抑制二次流动从叶毂的表面沿径向朝外侧浮起。(4)在若干实施方式中，在上述(3)所记载的涡轮动叶列的基础上，所述第二剖面形状的所述狭窄部位于在所述叶毂的轴线方向上比所述第一剖面形状的所述狭窄部靠所述叶片间流路的出口侧的位置。根据上述(4)所记载的涡轮动叶列，即便在第一剖面形状以及第二剖面形状分别具有狭窄部的情况下，也能够在叶片间流路的入口与出口之间容易地形成抑制二次流动从叶毂的表面向叶毂的径向外侧浮起这样的叶毂的径向的压力梯度。由此，能够有效地减少二次流动损失，且提高涡轮动叶列的性能。(5)在若干实施方式中，在上述(1)所记载的涡轮动叶列的基础上，所述第二剖面形状的流路宽度在随着从所述叶片间流路的入口朝向出口而单调减小之后，维持为恒定。在上述(5)所记载的涡轮动叶列中，也通过满足上述条件(A1/B1＞A2/B2)，来抑制二次流动从叶毂的表面沿径向朝外侧浮起。(6)在若干实施方式中，在上述(1)～(5)所记载的涡轮动叶列的基础上，在所述多个涡轮动叶各自之中，与叶片高度方向垂直的剖面形状从叶片根部到叶片前端部为恒定。即便如上述(6)所记载的涡轮动叶列那样多个涡轮动叶分别为平行叶片，由于第一剖面形状与第二剖面形状的叶毂的径向上的位置彼此不同，因此，能够利用周长差，以满足上述条件的方式构成涡轮动叶列。因此，通过多个涡轮动叶分别采用平行叶片，能够实现涡轮动叶的加工性(制造性)提高、性能提高、制造成本降低。(7)在若干实施方式中，在上述(1)～(6)所记载的涡轮动叶列的基础上，在所述叶毂的轴线方向上的至少一部分的区域内，所述第一剖面形状的流路宽度由通过焊接形成于所述涡轮动叶和所述叶毂中的至少一方的加厚部规定。根据上述(7)所记载的涡轮动叶列，能够提高涡轮动叶列的性能，并且能够提高涡轮动叶的翼型的设计自由度。(8)在若干实施方式中，在上述(7)所记载的涡轮动叶列的基础上，所述第一剖面形状中的所述狭窄部设于所述至少一部分的区域内。根据上述(8)所记载的涡轮动叶列，能够容易地提高涡轮动叶列的性能，并且提高涡轮动叶的翼型的设计自由度。(9)在若干实施方式中，在上述(1)～(8)所记载的涡轮动叶列的基础上，在所述涡轮动叶各自之中，当将所述叶毂的轴线方向的叶片宽度设为W、将所述叶毂的径向的叶片高度设为H时，H/W小于1.0。根据上述(9)所记载的涡轮动叶列，在涡轮动叶的长宽比为较低的情况(H/W小于1.0的情况)下，若不对叶片间流路的形状进行任何设计，则来自叶毂侧的二次流动与来自前端(叶片前端)侧的二次流动之间容易发生干涉。与此相对地，通过形成叶片间流路以便满足上述条件(A1/B1＞A2/B2)，也能够抑制这样的二次流动的干涉。由此，能够有效地提高涡轮动叶列的性能。(10)在若干实施方式中，在上述(1)～(9)所记载的涡轮动叶列的基础上，当将所述叶毂的径向上的距所述叶毂的周面的距离除以所述叶毂的径向上的所述涡轮动叶的叶片高度而得到的值设为叶片高度比r时，所述第一位置的叶片高度比r1和所述第二位置的叶片高度比r2分别满足0＜r1＜0.3以及0.3＜r2＜0.7。根据上述(10)所记载的涡轮动叶列，能够有效地抑制二次流动从叶毂的表面沿径向朝外侧浮起。(11)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮动叶列，其特征在于，所述涡轮动叶列具备多个涡轮动叶，该多个涡轮动叶在彼此之间形成有叶片间流路的状态下沿着叶毂的周向排列，所述叶片间流路在所述叶毂的径向上的第一位置处具有与所述径向垂直的第一剖面形状，并且在所述叶毂的径向上比所述第一位置远离所述叶毂的第二位置处具有与所述径向垂直的第二剖面形状，所述第一剖面形状在所述叶毂的轴线方向上的所述叶片间流路的入口与出口之间具有狭窄部，当将所述叶片间流路的出口处的所述第一剖面形状的流路宽度设为A1、将所述狭窄部处的所述第一剖面形状的流路宽度设为B1、将所述叶片间流路的出口处的所述第二剖面形状的流路宽度设为A2、而且将所述叶毂的轴线方向上的与所述狭窄部处于相同位置的所述第二剖面形状的流路宽度设为B2时，A1/B1＞A2/B2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.26 JP 2014-1314421.一种涡轮动叶列，其特征在于，所述涡轮动叶列具备多个涡轮动叶，该多个涡轮动叶在彼此之间形成有叶片间流路的状态下沿着叶毂的周向排列，所述叶片间流路在所述叶毂的径向上的第一位置处具有与所述径向垂直的第一剖面形状，并且在所述叶毂的径向上比所述第一位置远离所述叶毂的第二位置处具有与所述径向垂直的第二剖面形状，所述第一剖面形状在所述叶毂的轴线方向上的所述叶片间流路的入口与出口之间具有狭窄部，当将所述叶片间流路的出口处的所述第一剖面形状的流路宽度设为A1、将所述狭窄部处的所述第一剖面形状的流路宽度设为B1、将所述叶片间流路的出口处的所述第二剖面形状的流路宽度设为A2、而且将所述叶毂的轴线方向上的与所述狭窄部处于相同位置的所述第二剖面形状的流路宽度设为B2时，A1/B1＞A2/B2。2.根据权利要求1所述的涡轮动叶列，其特征在于，所述第二剖面形状的流路宽度从所述叶片间流路的入口到出口而单调减小。3.根据权利要求1所述的涡轮动叶列，其特征在于，所述第二剖面形状在所述叶片间流路的入口与出口之间具有狭窄部。4.根据权利要求3所述的涡轮动叶列，其特征在于，所述第二剖面形状的所述狭窄部位于在所述叶毂的轴线方向上比所述第一剖面形状的所述狭窄部靠所述叶片间流路的出口侧的位置。5.根据权利要求1所述的涡轮动叶列，其特征在于，所述第二剖面形状的流路宽度在随着从所述叶片间流路的入口朝向出口而单调减小之后，维持为恒定。6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮动叶列，其特征在于，在所述多个涡轮动叶各自之中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田亮，目黑圭一，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP