涡轮动叶以及燃气轮机制造技术

在轮机中使用的涡轮动叶(26)具备：具有由腹面(31)以及背面(32)形成的翼型的翼型部(30)；在所述涡轮动叶的前端面(35)中从前缘侧(33)朝向后缘侧(34)延伸的一根以上的凸肋(40、42、44)，所述凸肋中的至少一根(42)具有在所述凸肋的延伸方向上相连的棱线(43)，与所述前端面对置的涡轮的外壳内壁面(23)和所述前端面之间的间隙(100)在所述棱线上具有极小值，在所述凸肋的宽度方向上的所述棱线的两侧中，所述间隙比所述极小值大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮动叶以及燃气轮机
本公开涉及涡轮动叶以及燃气轮机。
技术介绍
通常，燃气轮机具备压缩机、燃烧器以及涡轮，使燃料和由压缩机压缩后的空气在燃烧器中燃烧，利用该高温高压的燃烧气体驱动涡轮而获得动力。涡轮在外壳内具有多个涡轮静叶以及涡轮动叶交替配设而成的叶片列。而且，利用被导入外壳内的燃烧气体来驱动涡轮动叶旋转，从而使与该涡轮动叶连结的转子旋转。在上述那样的涡轮中，通常，在外壳与涡轮动叶的末端之间设有余隙，以免因外壳与涡轮动叶的热延伸差等而产生摩擦。然而，在燃气轮机运转时，因涡轮动叶的腹侧与背侧的压力差而使燃烧气体的主流的一部分穿过该余隙并从腹侧向背侧不做功地漏出。余隙中的漏流不仅是没有对涡轮的叶片列做功，还在余隙的出口侧上翻而形成纵向涡流，因此因与主流之间的混合而成为压力损失的产生原因。由余隙的漏流引起的损失成为涡轮效率降低的主要因素。对此，以减少由余隙的漏流引起的损失为目的，例如，如专利文献1以及专利文献2所示，已知在涡轮动叶的末端设有凸肋(squealerrib)的结构。凸肋是沿着涡轮动叶的末端面的外周设置的栅栏状的突起，也被称作叶顶(squealer)。通过在涡轮动叶的末端设置凸肋，余隙的流路阻力增大，借助缩流效果而能够减少余隙的漏流量。另外，专利文献1以及2还公开有使凸肋的侧面倾斜的结构。在先技术文献专利文献专利文献1：美国专利第8684691号说明书专利文献2：日本特开2011-163123号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在专利文献1以及专利文献2中，通过设置凸肋而获得一定程度的缩流效果，但在沿着凸肋侧面的倾斜面的流体的流通过外壳的内壁面与凸肋的端面之间的间隙时，该流体的流的一部分附着于凸肋的端面并沿着端面流动，因此不一定可以有效地获得缩流效果。鉴于上述情况，本专利技术的至少一实施方式的目的在于，提供能够减少在涡轮动叶与外壳之间的余隙漏出的漏流量、有效地抑制由漏流引起的损失的涡轮动叶以及燃气轮机。用于解决课题的手段(1)本专利技术的至少一实施方式所涉及的涡轮动叶应用于轮机，其特征在于，所述涡轮动叶具备：翼型部，其具有由腹面以及背面形成的翼型；以及一根以上的凸肋，其在所述涡轮动叶的前端面中从前缘侧朝向后缘侧延伸，所述凸肋中的至少一根具有在所述凸肋的延伸方向上相连的棱线，与所述前端面对置的涡轮的外壳内壁面和所述前端面之间的间隙在所述棱线上具有极小值，在所述凸肋的宽度方向上的所述棱线的两侧，所述间隙比所述极小值大。根据上述(1)的结构，凸肋构成为，涡轮的外壳内壁面与涡轮动叶的前端面之间的间隙在沿凸肋的延伸方向相连的棱线上具有极小值。由此，在流体通过凸肋的棱线与外壳内壁面之间的间隙时，因缩流效果而使实际有效的流路面积缩小，漏流量以及由漏流引起的压力损失减少。因而，能够减少由漏流引起的损失(余隙损失)。此外，凸肋构成为在棱线的两侧外壳内壁面与涡轮动叶的前端面之间的间隙比极小值大。即，凸肋在凸肋的棱线的两侧不具有形成涡轮动叶的前端面与外壳内壁面之间的极小的间隙的平面。因此，即便在通过凸肋的棱线时从凸肋剥离的流体的流想要在凸肋的棱线的后流侧再次附着于凸肋，由于在凸肋的棱线的后流侧不存在形成极小的间隙的平面，因此能够抑制流体的流向凸肋的再次附着。由此，能够抑制由流的再次附着引起的凸肋的缩流效果的降低，能够进一步减少由漏流引起的损失(余隙损失)。(2)在一些实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，所述凸肋中的至少一根在腹面侧的腹侧边缘与位于比所述腹侧边缘靠背面侧的所述棱线之间，具有从所述腹侧边缘朝向所述棱线而使所述间隙单调减小的节流面。这样，通过设置从腹侧边缘朝向棱线而使所述间隙单调减小的节流面，能够沿着节流面而形成朝向半径方向外侧的流体的流，从而能够提高缩流效果。需要说明的是，半径方向外侧是指，在涡轮的半径方向上从内侧朝向外侧的方向。(3)在一些实施方式中，在上述(1)或者(2)的结构的基础上，所述凸肋中的至少一根在背面侧的背侧边缘与位于比所述背侧边缘靠腹面侧的所述棱线之间，具有从所述棱线朝向所述背侧边缘而使所述间隙单调增大的后退面。在该情况下，涡轮动叶的前端面与外壳内壁面之间的间隙朝向背侧边缘而单调增大的后退面从棱线遍及背侧边缘进行延伸，更难以引起在棱线处剥离的流体的流向凸肋(后退面)的再次附着。因而，能够有效地抑制由流的再次附着引起的凸肋的缩流效果的降低。(4)在一些实施方式中，在上述(1)至(3)中的任一结构的基础上，所述一根以上的凸肋包括：第一凸肋，其设于腹面侧；以及第二凸肋，其与所述第一凸肋隔开间隔而设于背面侧，所述第一凸肋或者所述第二凸肋中的至少一方具有所述间隙成为极小值的所述棱线。这样，通过在腹面侧以及背面侧分别设置凸肋(第一凸肋以及第二凸肋)，漏流量的减少效果提高。在此基础上，至少一方的凸肋包括上述(1)至(3)中任一项所记载的棱线，因此根据上述(1)所述的理由，也能够享受优异的漏流量的减少效果。(5)在一实施方式中，在上述(4)的结构的基础上，所述第一凸肋以及所述第二凸肋分别在腹面侧的腹侧边缘与位于比所述腹侧边缘靠背面侧的所述棱线之间，具有从所述腹侧边缘朝向所述棱线而使所述间隙单调减小的节流面。在上述实施方式中，在第一凸肋处获得第一缩流效果。沿着第一凸肋的节流面的第一缩流在第一凸肋的棱线的后流侧扩散，但该扩散后的流的至少一部分被第二凸肋的节流面捕捉，从而获得基于第二凸肋的节流面的第二缩流效果。这样一来，能够利用第一凸肋以及第二凸肋有效地减少漏流量。(6)在一实施方式中，在上述(5)的结构的基础上，与所述第一凸肋的所述节流面相比，所述第二凸肋的所述节流面在所述涡轮动叶的叶片高度方向上设于大范围内。由此，能够在第二凸肋的节流面中以更大的范围捕捉在第一凸肋的棱线的后流侧扩散的流，从而能够提高基于第二凸肋的缩流效果。(7)在一实施方式中，在上述(6)的结构的基础上，所述第一凸肋的所述节流面以及所述第二凸肋的所述节流面分别相对于所述外壳内壁面倾斜，与所述第一凸肋的所述节流面相比，所述第二凸肋的所述节流面相对于所述外壳内壁面的倾斜角大。为了扩大在第一凸肋的棱线的后流侧扩散后的流在叶片高度方向上的捕捉范围，考虑在如下两方面下功夫：在凸肋的宽度方向上扩大第二凸肋的节流面、或者增大第二凸肋的节流面相对于外壳内壁面的倾斜角。在后者的情况下，与前者的情况相比，利用第二凸肋的节流面来改变由第二凸肋的节流面捕捉到的流的朝向，能够增强朝向半径方向外侧的速度成分。关于该点，在上述(7)的结构中，使第二凸肋的节流面相对于外壳内壁面的倾斜角大于第一凸肋的节流面相对于外壳内壁面的倾斜角。因而，与第一凸肋的节流面和第二凸肋的节流面以相同的角度相对于外壳内壁面倾斜的情况相比，沿着第二凸肋的节流面流动的流体朝向半径方向外侧的速度成分变强，能够提高基于第二凸肋的缩流效果。(8)在另一实施方式中，在上述(5)的结构的基础上，所述第一凸肋的所述节流面以及所述第二凸肋的所述节流面分别相对于所述外壳内壁面倾斜，所述第二凸肋的所述节流面存在于与所述第一凸肋的所述节流面相同的平面上。由此，能够将由第一凸肋的节流面增强向半径方向外侧的速度成分后的流输送至存在于与第一凸肋的节流面相同的平面上的第二凸肋的节流面，从而能够提高第二凸肋中的缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮动叶，其应用于轮机，其特征在于，所述涡轮动叶具备：翼型部，其具有由腹面以及背面形成的翼型；以及一根以上的凸肋，其在所述涡轮动叶的前端面中从前缘侧朝向后缘侧延伸，所述凸肋中的至少一根具有在所述凸肋的延伸方向上相连的棱线，与所述前端面对置的涡轮的外壳内壁面和所述前端面之间的间隙在所述棱线上具有极小值，在所述凸肋的宽度方向上的所述棱线的两侧，所述间隙比所述极小值大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.20 JP 2014-2354221.一种涡轮动叶，其应用于轮机，其特征在于，所述涡轮动叶具备：翼型部，其具有由腹面以及背面形成的翼型；以及一根以上的凸肋，其在所述涡轮动叶的前端面中从前缘侧朝向后缘侧延伸，所述凸肋中的至少一根具有在所述凸肋的延伸方向上相连的棱线，与所述前端面对置的涡轮的外壳内壁面和所述前端面之间的间隙在所述棱线上具有极小值，在所述凸肋的宽度方向上的所述棱线的两侧，所述间隙比所述极小值大。2.根据权利要求1所述的涡轮动叶，其特征在于，所述凸肋中的至少一根在腹面侧的腹侧边缘与位于比所述腹侧边缘靠背面侧的所述棱线之间，具有从所述腹侧边缘朝向所述棱线而使所述间隙单调减小的节流面。3.根据权利要求1或2所述的涡轮动叶，其特征在于，所述凸肋中的至少一根在背面侧的背侧边缘与位于比所述背侧边缘靠腹面侧的所述棱线之间，具有从所述棱线朝向所述背侧边缘而使所述间隙单调增大的后退面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮动叶，其特征在于，所述一根以上的凸肋包括：第一凸肋，其设于腹面侧；以及第二凸肋，其与所述第一凸肋隔开间隔而设于背面侧，所述第一凸肋或者所述第二凸肋中的至少一方具有所述间隙成为极小值的所述棱线。5.根据权利要求4所述的涡轮动叶，其特征在于，所述第一凸肋以及所述第二凸肋分别在腹面侧的腹侧边缘与位于比所述腹侧边缘靠背面侧的所述棱线之间，具有从所述腹侧边缘朝向所述棱线而使所述间隙单调减小的节流面。6.根据权利要求5所述的涡轮动叶，其特征在于，与所述第一凸肋的所述节流面相比，所述第二凸肋的所述节流面在所述涡轮动叶的叶片高度方向上设于大范围内。7.根据权利要求6所述的涡轮动叶，其特征在于，所述第一凸肋的所述节流面以及所述第二凸肋的所述节流面分别相对于所述外壳内壁面倾斜，与所述第一凸肋的所述节流面相比，所述第二凸肋的所述节流面相对于所述外壳内壁面的倾斜角大。8.根据权利要求5所述的涡轮动叶，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村和也，藤村大悟，伊藤荣作，石坂浩一，
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