涡轮、燃气轮机以及涡轮动叶制造技术

叶片主体(20)的轮毂侧基端(21)处的流路宽度随着从前缘(25)朝向后缘(26)而减小并在显示出极小值后增大，叶片主体(20)的从轮毂侧基端(21)朝向叶尖(22)侧离开的基准叶片高度方向位置(S)处的流路宽度随着从前缘(25)朝向后缘(26)而逐渐变小，各叶片高度方向位置处的流路宽度的最小值的轴弦长度方向位置随着从叶片主体(20)的轮毂侧基端(21)朝向叶尖(22)侧而向后缘(26)侧迁移，在基准叶片高度方向位置(S)处与后缘(26)一致。

Turbine and gas turbine

The blade body (20) of the hub side base end (21) of the flow path with the width from the leading edge (25) toward the trailing edge (26) decreases and increases in the minimum value after the show, the blade body (20) from the hub side base end (21) towards the tip (22) left side base leaves the height direction of position (S) at the flow path with the width from the leading edge (25) toward the trailing edge (26) decreased and the blade height direction flow path width minimum axial chord length direction from the position with the blade body (20) of the hub side base end (21) towards the tip (22) side to the trailing edge (26) lateral migration, on the base of blade height direction (S) and posterior (26) consistent.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮以及燃气轮机
本专利技术涉及涡轮以及燃气轮机。本申请基于在2015年2月10日申请的日本特愿2015-024441而主张优先权，并将其内容援引于此。
技术介绍
从提高伴随着燃气轮机的高效率化、高温化的、进行旋转的(离心力的作用)涡轮动叶的强度的观点出发，优选增大叶片主体的轮毂侧基端处的流动方向的中央附近的叶片厚度。例如，专利文献1公开了在轮毂侧基端设置有提高叶片主体的强度的凸缘部的叶片结构。在此，在涡轮中，为了使燃烧气体在相邻的动叶的叶片主体彼此的流路中加速，这些叶片主体彼此之间的流路宽度通常随着朝向下游侧而单调减小并在动叶的后缘处成为最小。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-203259号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在如上述那样增大了叶片主体的轮毂侧基端处的流动方向中央附近的叶片厚度的情况下，在轮毂侧基端，流路宽度成为最小的位置位于比后缘靠上游侧。在该情况下，在轮毂侧基端，流路宽度在流动方向中央附近由缩小变为扩大，由此叶片面上的流速分布变差。更具体地说，在叶片背面的中途产生急剧减速，其结果是，导致性能降低。本专利技术是鉴于上述那样的课题而完成的，其目的在于，提供既能够提高强度又能够抑制效率降低的涡轮以及具有该涡轮的燃气轮机。用于解决课题的方案根据本专利技术的第一方案，涡轮具备多个动叶，该多个动叶具备向轴线的径向外侧延伸的叶片主体，且该多个动叶通过沿所述轴线的周向排列而在相邻的所述叶片主体彼此之间形成流路，所述叶片主体的轮毂侧基端处的流路宽度随着从前缘朝向后缘而减小并在显示出极小值之后增大，所述叶片主体的从轮毂侧基端朝向叶尖侧离开的基准叶片高度方向位置处的流路宽度随着从所述前缘朝向所述后缘而逐渐变小，各叶片高度方向位置处的所述流路宽度的最小值的轴弦长度方向位置随着从所述叶片主体的轮毂侧基端朝向叶尖侧而向后缘侧迁移，且在所述基准叶片高度方向位置处与所述后缘一致。根据上述那样的结构，在基准叶片高度方向位置的后缘侧，流路宽度被缩径，在轮毂侧基端的后缘侧，流路宽度被扩大。由此，在后缘侧，以流动被从基准叶片高度方向位置侧朝向轮毂侧基端侧引导的方式进行流量的三维的再分配。这样，通过朝向轮毂侧基端供给流动，能够抑制该轮毂侧基端侧的叶片背面的流速的急剧减速。根据本专利技术的第二方案，在上述第一方案所涉及的涡轮中，也可以是，所述基准叶片高度方向位置位于从轮毂侧基端朝向叶尖侧而为叶片高度的5％以上且25％以下的区域。为了确保动叶的强度，在从轮毂侧基端朝向叶尖侧而小于叶片高度的5％的区域中，轴弦长度的中央附近处的叶片厚度变大。因此，基准叶片高度方向位置成为叶片高度的5％以上的区域。另一方面，基准叶片高度方向位置位于超过叶片高度的25％的区域的话，基准叶片高度方向位置与轮毂侧基端过于分离，因此无法有效地从该基准叶片高度方向位置朝向轮毂侧基端引导流动。然而，根据上述的结构，通过将基准叶片高度方向位置设定在上述范围内，既能够确保动叶的强度又能够有效地进行流动向轮毂侧基端的引导。根据本专利技术的第三方案，在上述第一或者第二方案所涉及的涡轮中，也可以是，将所述叶片主体的所述后缘处的各叶片高度方向位置的所述流路宽度定义为后缘流路宽度，将在所述叶片主体的轮毂侧基端处所述流路宽度显示出最小值的轴弦长度方向位置的轴弦长度方向比例位置处的各叶片高度方向位置的所述流路宽度定义为轮毂喉道位置流路宽度，将各叶片高度方向位置处的所述后缘流路宽度相对于所述轮毂喉道位置流路宽度之比定义为流路宽度比，将随着从轮毂侧朝向叶尖侧而逐渐变小的所述流路宽度比的值成为1的叶片高度方向位置定义为迁移位置，此时，该迁移位置的叶片高度方向位置位于从轮毂侧基端朝向叶尖侧而为叶片高度的10％以内的区域。在流路宽度比的值超出1的叶片高度方向位置处，后缘侧扩大，因此在后缘侧用于维持流速的流量不足。另一方面，在流路宽度比的值低于1的叶片高度方向位置处，后缘侧缩小，因此在后缘侧成为充足的流量。因此，在后缘侧，流路宽度比的值低于1的叶片高度方向位置的流动能够被向流路宽度比的值超出1的叶片高度方向位置引导。而且，通过将流路宽度比的值成为1的迁移位置的叶片高度方向位置设定在叶片高度的10％以内的区域内，能够有效地将流动向后缘侧的流量不足的叶片高度方向位置引导。根据本专利技术的第四方案，在上述第三方案所涉及的涡轮中，也可以是，将从轮毂侧基端朝向叶尖侧而为叶片高度的10％以内的区域中的所述流路宽度比的最大值定义为最大流路宽度比α，将从轮毂侧基端朝向叶尖侧而为叶片高度的20％以内的区域中的所述流路宽度比的最小值定义为最小流路宽度比β，此时，|β-1|＞|α-1|的关系成立。通过使最小流路宽度比β与1的差分的绝对值大于最大流路宽度比α与1的差分的绝对值，能够有效地将流动向后缘侧的流量不足的叶片高度方向位置引导。根据本专利技术的第五方案，在上述第三或者第四方案所涉及的涡轮中，也可以是，将横轴X设为所述流路宽度比，将纵轴Y设为相对于叶片高度的从轮毂侧朝向叶尖侧的叶片高度方向比例位置〔％〕，而作成所述流路宽度比的变化的曲线，此时，在由所述曲线、X＝1以及Y＝0％围出的第一区域的面积A与由所述曲线、X＝1以及Y＝20％围出的第二区域的面积B之间，B＞A的关系成立。通过使上述的关系成立，能够有效地将流动向后缘侧的流量不足的叶片高度方向位置引导。根据本专利技术的第六方案，燃气轮机具备：压缩机，其对空气进行压缩而生成压缩空气；燃烧器，其使所述压缩空气与燃料一起燃烧而生成燃烧气体；以及被所述燃烧气体驱动的上述第一至第五中任一方案所涉及的涡轮。根据本专利技术的第七方案，涡轮动叶通过沿转子的周向排列多个而在相邻的所述涡轮动叶彼此之间形成流路，所述涡轮动叶的轮毂侧基端处的流路宽度随着从前缘朝向后缘而减小并在显示出极小值后增大，所述涡轮动叶的从轮毂侧基端朝向叶尖侧离开的基准叶片高度方向位置处的流路宽度随着从所述前缘朝向所述后缘而逐渐变小，各叶片高度方向位置处的所述流路宽度的最小值的轴弦长度方向位置随着从所述涡轮动叶的轮毂侧基端朝向叶尖侧而向后缘侧迁移，在所述基准叶片高度方向位置处与所述后缘一致。根据上述那样的结构，在基准叶片高度方向位置的后缘侧，流路宽度被缩径，在轮毂侧基端的后缘侧，流路宽度被扩大。由此，在后缘侧，以流动被从基准叶片高度方向位置侧朝向轮毂侧基端侧引导的方式，进行流量的三维的再分配。这样，通过朝向轮毂侧基端供给流动，能够抑制该轮毂侧基端侧的叶片背面的流速的急剧减速。专利技术效果根据上述的结构，通过抑制轮毂侧端面中的背面的急剧减速，能够抑制效率降低。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的燃气轮机的整体示意图。图2是本专利技术的第一实施方式所涉及的涡轮的动叶的叶片主体的示意性的侧视图。图3是示出本专利技术的第一实施方式所涉及的涡轮中的相邻的动叶彼此之间的流路的、与叶片高度方向正交的剖视图。图4是示出本专利技术的第一实施方式所涉及的涡轮中的叶片高度方向比例位置0％处的、轴弦长度方向比例位置与流路宽度之间的关系的曲线图。图5是示出本专利技术的第一实施方式所涉及的涡轮中的叶片高度方向比例位置25％(基准叶片高度方向位置)处的、轴弦长度方向比例位置与流路宽度之间的关系的曲线图。图6是示出本专利技术的第一实施方式所涉及的涡轮的动叶的背本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮，其中，所述涡轮具备多个动叶，该多个动叶具备向轴线的径向外侧延伸的叶片主体，且该多个动叶通过沿所述轴线的周向排列而在相邻的所述叶片主体彼此之间形成流路，所述叶片主体的轮毂侧基端处的流路宽度随着从前缘朝向后缘而减小并在显示出极小值之后增大，所述叶片主体的从轮毂侧基端朝向叶尖侧离开的基准叶片高度方向位置处的流路宽度随着从所述前缘朝向所述后缘而逐渐变小，各叶片高度方向位置处的所述流路宽度的最小值的轴弦长度方向位置随着从所述叶片主体的轮毂侧基端朝向叶尖侧而向后缘侧迁移，且在所述基准叶片高度方向位置处与所述后缘一致。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.10 JP 2015-0244411.一种涡轮，其中，所述涡轮具备多个动叶，该多个动叶具备向轴线的径向外侧延伸的叶片主体，且该多个动叶通过沿所述轴线的周向排列而在相邻的所述叶片主体彼此之间形成流路，所述叶片主体的轮毂侧基端处的流路宽度随着从前缘朝向后缘而减小并在显示出极小值之后增大，所述叶片主体的从轮毂侧基端朝向叶尖侧离开的基准叶片高度方向位置处的流路宽度随着从所述前缘朝向所述后缘而逐渐变小，各叶片高度方向位置处的所述流路宽度的最小值的轴弦长度方向位置随着从所述叶片主体的轮毂侧基端朝向叶尖侧而向后缘侧迁移，且在所述基准叶片高度方向位置处与所述后缘一致。2.根据权利要求1所述的涡轮，其中，所述基准叶片高度方向位置位于从轮毂侧基端朝向叶尖侧而为叶片高度的5％以上且25％以下的区域。3.根据权利要求1或2所述的涡轮，其中，将所述叶片主体的所述后缘处的各叶片高度方向位置的所述流路宽度定义为后缘流路宽度，将在所述叶片主体的轮毂侧基端处所述流路宽度显示出最小值的轴弦长度方向比例位置处的各叶片高度方向位置的所述流路宽度定义为轮毂喉道位置流路宽度，将各叶片高度方向位置处的所述后缘流路宽度相对于所述轮毂喉道位置流路宽度之比定义为流路宽度比，将随着从轮毂侧朝向叶尖侧而逐渐变小的所述流路宽度比的值成为1的叶片高度方向位置定义为迁移位置，此时，该迁移位置的叶片高度方向位置位于从轮毂侧基端朝向叶尖侧而为叶片高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭田耕一郎，平田宪史，
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