燃气轮机叶片制造技术

本发明专利技术提供一种端壁部的冷却性能以及燃气轮机的热效率优异的燃气轮机叶片。该燃气轮机叶片具备在内部具有冷却流路(320)的叶片部(310)，在该叶片部(310)的气轮机径向的内周侧的端部具备了端壁(100)的燃气轮机叶片(300)中，在端壁(100)的叶片前缘侧的钩部(110)设置冷却孔(130)，将多个冷却孔(130)沿燃气轮机的周向以不同的间隔配置，从而使流经冷却流路(320)而来的冷却空气(700)从冷却孔(130)向前缘(101)侧流通。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机叶片
本专利技术涉及使用于燃气轮机的燃气轮机叶片。
技术介绍
燃气轮机叶片的表面暴露于高温的燃烧气体中，因此为了抑制叶片材料的高温腐蚀、构造强度的下降以确保健全性，而需要强制地进行冷却。近年来，为了提高燃气轮机的热效率，而使燃烧温度上升，因此以往不进行冷却的第二级静叶的内周侧端壁也需要强制的冷却。作为本
所涉及的文献，存在日本特开平5-10102号公报(专利文献1)。在该公报中记载有“对叶片母体(20a)进行了冷却的冷却介质当然释放至主流气体中，但重要的是将冷却空气的排出口(25)设置于内周侧的端壁(20b)的叶片前缘侧的位置。”。另外，记载有“该排出口(25)设置于向主静叶(20)的与处于上游侧的动叶(1)之间的空腔(28)排出的位置。”。另外，在日本特开平10-184312号公报(专利文献2)记载有“内径侧端壁(4b)沿周向具备与静叶(2b)的内部冷却流路(7)连通的空气通路(8)，其喷出口(9)相对于密封翅片(16a)的前端部位于主流侧且呈狭缝状开口。”。而且，记载有“冷却空气的一部分通过设置于内径侧端壁(4b)的空气通路(8)，从狭缝状的喷出口(9)沿周向连续地朝向第二级动叶体(11b)的密封翅片(16a)喷出。被喷出的冷却空气喷出至在内径侧端壁(4b)与密封翅片(16a)的前端协同动作的密封装置。此时，通过对泄漏至级间隙(25)的主流气体进行稀释，而带来密封装置附近的温度下降。”。此外，上述的括弧内所示的附图标记表示各文献内的参照附图标记，与后述的本专利技术的参照附图标记无关。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-10102号公报专利文献2：日本特开平10-184312号公报
技术实现思路
在燃气轮机中，通过与气轮机处于同一轴上的压缩机吸入大气，并将已压缩的空气输送至燃烧器而使其与燃料混合来使燃料燃烧。另一方面，气轮机叶片的冷却空气使用从压缩机抽取的一部分压缩空气。因此，气轮机叶片的冷却空气在维持冷却性能的前提下尽可能地少，提高燃气轮机的热效率需要压缩空气用于燃烧。关于该点，在日本特开平5-10102号公报中，关于从端壁的冷却的观点来看应该如何将配置于内周侧的端壁的叶片前缘侧的冷却空气的排出口沿气轮机周向配置未做任何提及。另一方面，日本特开平10-184312号公报的设置于内径侧端壁的空气通路是为了冷却配置于级间隙的密封装置附近而设置的，与之前的文献相同地，关于从端壁的冷却的观点来看应该如何沿气轮机周向配置未做任何提及。本专利技术的目的在于提供一种端壁部的冷却性能以及燃气轮机的热效率优异的燃气轮机叶片。本申请包含多个解决上述课题的机构，若列举其一个例子，则一种燃气轮机叶片，其特征在于，具备：叶片部，其在内部具有冷却流路；端壁部，其位于该叶片部的气轮机径向的一侧端部；前缘侧钩部，其是用于使该端壁部与和该端壁部相邻的隔板卡合的钩部，并位于所述叶片部的前缘侧；以及多个冷却孔，其设置于该前缘侧钩部并与所述冷却流路连通，所述多个冷却孔沿着气轮机周向排列，并且该多个冷却孔中存在在气轮机周向上相邻的冷却孔彼此之间的间隔不同的冷却孔。根据本专利技术，能够以与端壁的每个部分的强化冷却的必要性对应的方式沿气轮机周向适当地分配冷却空气，因此能够抑制冷却空气的使用量，从而能够提高燃气轮机的热效率。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的燃气轮机叶片300的内周侧端壁部100的一个例子的俯视图。图2是以图1中的A-A’面对图1所示的燃气轮机叶片进行剖切的剖视图。图3是图1所示的燃气轮机叶片300的侧视图。图4是表示使密封空气在燃气轮机叶片的内周侧端壁部的外周面流动的状态的图。图5是本专利技术的第二实施方式的燃气轮机叶片300的内周侧端壁部100的一个例子的俯视图。图6是以图5中的B-B’面对图5所示的燃气轮机叶片300进行剖切的剖视图。图7是本专利技术的第三实施方式的燃气轮机叶片300的内周侧端壁部100的一个例子的俯视图。图8是以图7中的C-C’面对图7所示的燃气轮机叶片300进行剖切的剖视图。图中：100—内周侧端壁部，101—端壁部100的前缘，102—端壁部100的后缘，110—上游侧钩部(前缘侧钩部)，120—下游侧钩部(后缘侧钩)，130—冷却孔，130a—入口部，130b—出口部，130c—中间部，131—冷却孔，131a—入口部，131b—出口部，131c—中间部，135—槽，140—开口部，200—外周侧端壁部，210—上游侧钩部(前缘侧钩部)，220—下游侧钩部(后缘侧钩)，230—冲击板，300—第二级静叶，400—隔板，410—钩，500—第一级动叶，600—第二级动叶，700—冷却空气，710—密封空气，720—暴露于高温的燃烧气体的区域，800—燃烧气体。具体实施方式首先，在对本专利技术的各实施方式进行说明前，对本专利技术的各实施方式的燃气轮机叶片所包含的主要特征进行说明。(1)在后述的本专利技术的实施方式的燃气轮机叶片中，具备：叶片部，其在内部具有冷却流路；端壁部，其位于该叶片部的气轮机径向的一侧端部；前缘侧钩部(上游侧钩部)，其是用于使该端壁部与和该端壁部相邻的隔板卡合的钩部，并位于所述叶片部的前缘侧；以及多个冷却孔，其设置于该前缘侧钩部并与所述冷却流路连通，所述多个冷却孔沿着气轮机周向排列，并且该多个冷却孔中存在在气轮机周向上相邻的冷却孔彼此之间的间隔不同的冷却孔。在采用上述的冷却孔的配置方法的情况下，例如，若在端壁部的气轮机周向中，在与其他的部分相比温度相对较高的部分使冷却孔集中，则通过利用冷却空气通过该冷却孔的对流冷却、利用从该冷却孔释放的冷却空气的密封空气的流量增加以及温度降低，能够优先冷却密集地配置了冷却孔的部分，从而与沿气轮机周向均匀地配置冷却孔的情况进行比较能够减少从各冷却孔释放的冷却空气量。换句话说，与沿气轮机周向均匀地配置冷却孔的情况相比能够减少从冷却孔释放的冷却空气量的总和，能够减少压缩空气的抽气量，因此能够抑制燃气轮机效率的降低。(2)另外，端壁部的气轮机周向的温度分布取决于从在气轮机轴向上相邻的动叶与静叶的间隙(gap)流出的密封空气，亦即之后沿着该静叶的端壁部的气体通路侧的表面流动的密封空气的流量。因此，位于在上述端壁部的表面中的、上述叶片部侧的表面(气体通路侧的表面)流动的密封空气的流量相对地较少的区域(例如后述图4的区域720)中的上述多个冷却孔的排列间隔优选比位于该流量相对地较多的区域(例如后述图4的区域710)中的冷却孔的排列间隔窄。若如上配置冷却孔，则能够优先冷却密封空气的流量相对较少的高温部的区域，结果能够抑制燃气轮机效率的降低。(3)此外，在上述(2)中，所谓“在端壁部中密封空气流量相对较少的区域”为上述端壁部的上述叶片部的前缘附近的部分以及从该部分至上述叶片部的腹部侧附近的部分的区域(例如，也可以是之后的图1的从P1至Pm的区域，在该区域进一步添加从P1至Pb的区域)。因此，将位于该区域的上述多个冷却孔的排列间隔与其他的区域(例如，上述叶片部的背侧附近的区域)相比更密集地配置，从而能够有效地抑制燃气轮机效率的降低。(4)作为多个冷却孔的形状，能够利用各种形状，但例如存在如下冷却孔。首先，在经由上述前缘钩部将上述端壁部固定于上述隔板部的状态下，冷却孔具备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机叶片，其特征在于，具备：叶片部，其在内部具有冷却流路；端壁部，其位于该叶片部的气轮机径向的一侧端部；前缘侧钩部，其是用于使该端壁部与和该端壁部相邻的隔板卡合的钩部，并位于所述叶片部的前缘侧；以及多个冷却孔，其设置于该前缘侧钩部并与所述冷却流路连通，所述多个冷却孔沿着气轮机周向排列，并且该多个冷却孔中存在在气轮机周向上相邻的冷却孔彼此之间的间隔不同的冷却孔。

【技术特征摘要】
2013.11.06 JP 2013-2302011.一种燃气轮机叶片，其特征在于，具备：叶片部，其在内部具有冷却流路；端壁部，其位于该叶片部的气轮机径向的一侧端部；前缘侧钩部，其是用于使该端壁部与和该端壁部相邻的隔板卡合的钩部，并位于所述叶片部的前缘侧；以及多个冷却孔，其设置于该前缘侧钩部并与所述冷却流路连通，所述多个冷却孔沿着气轮机周向排列，并且该多个冷却孔中存在在气轮机周向上相邻的冷却孔彼此之间的间隔不同的冷却孔，仅流入上述叶片部内部的冷却空气的一部分通过设置于上述前缘侧钩部的上述冷却孔释放，与在所述端壁部的表面中的所述叶片部一侧的表面流动的密封空气的流量相对较少的区域对应的所述多个冷却孔的排列间隔，比与该流量相对较多的区域对应的冷却孔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田川久人，堀内康广，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP