轴流式涡轮机械以及其叶片制造技术

本发明专利技术提供一种轴流式涡轮机械的叶片和轴流式涡轮机械，其均衡地使空力性能与叶片可靠性并存。在具备叶片轮廓部(4)、设置于叶片轮廓部中的至少枢毂侧且具有划定工作流体的环状流路的一部分的流路壁面(3a)的端壁(3)以及设置于叶片轮廓部与流路壁面的边界部的圆角(5)的轴流式涡轮机械的叶片中，在与流路壁面和叶片轮廓部的叶片面正交的剖面上观察，圆角的外形是半径R的圆弧状曲面，从叶片轮廓部相对于流路壁面的投影的边缘至流路壁面的外缘的距离d比圆角的半径R的最大值小的狭小部(3b)存在于流路壁面，在狭小部中，与狭小部以外的区域相比降低圆角的上端部，圆弧状曲面的下端部在叶片轮廓部的整周上与流路壁面一致。

Axial flow turbomachinery and its blades

【技术实现步骤摘要】
轴流式涡轮机械以及其叶片
本专利技术涉及轴流式涡轮机械以及其叶片。
技术介绍
作为构成轴流式涡轮机械的叶片，例如已知专利文献1所公开的内容。现有技术文献专利文献1：日本特开2010-156338号公报在轴流式涡轮机械中，例如以相对于转子的动叶片的离心应力的强度提高为目的在叶片轮廓部的根部(台架等的与端壁的连接部分)等上设置圆角。可是，从叶片轮廓部的外周面至端壁的缘的距离d短，存在圆角的半径R无法收纳于距离d的情况。一般来说，圆角的半径R在整周上被统一，圆角中的叶片轮廓部的缘部(圆角与叶片轮廓部的边界)在叶片轮廓部的整周上设定为距端壁恒定的高度。因此，在上述距离比半径R短的区域中，圆角为从中间切断的形状，相对于端壁的表面成为台阶。由于端壁的表面构成工作流体的流路壁面，因此若由圆角产生的台阶大就会引起空力性能的降低。如果将圆角的半径R设定为上述距离d的最小值，则凸凹能被抑制，但这种情况下圆角会小于所需要的值，由于离心应力的集中而会担忧叶片的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种均衡地兼具空力性能与叶片可靠性的轴流式涡轮机械以及其叶片。为了实现上述目的，本专利技术在具备叶片轮廓部、设于上述叶片轮廓部的尖端侧以及枢毂侧的至少枢毂侧且具有划定工作流体的环状流路的一部分的流路壁面的端壁、及在上述叶片轮廓部的整周设置于上述叶片轮廓部与上述流路壁面的边界部的圆角的轴流式涡轮机械的叶片中，在与上述流路壁面和上述叶片轮廓部的叶片面正交的剖面中观察，上述圆角的外形为半径R的圆弧状曲面，从上述叶片轮廓部相对于上述流路壁面的投影的外缘至上述流路壁面的外缘的距离d比上述圆角的半径R的最大值小的狭小部存在于上述流路壁面，在从上述流路壁面沿叶片长度方向取高度的情况下，使上述狭小部中的上述圆角的圆弧状曲面的上端部比其他部位的上述圆角的圆弧状曲面的上端部低，上述圆弧状曲面的下端部包括上述狭小部地在上述叶片轮廓部的整周上与上述流路壁面一致。本专利技术的效果如下。根据本专利技术，能够均衡地使空力性能与叶片可靠性并存。附图说明图1是作为本专利技术的涡轮机械一例的燃气轮机的局部剖视图。图2是将本专利技术的第一实施方式的叶片的主要部分抽出表示的立体图。图3是从工作流体的上游侧观察本专利技术的第一实施方式的叶片的图。图4是图3中的IV-IV线的叶片的剖视图。图5是本专利技术的第一实施方式的叶片的形状的说明图。图6是从工作流体的上游侧观察本专利技术的第二实施方式的叶片的图。图7是从工作流体的上游侧观察本专利技术的第三实施方式的叶片的图。图8是图7中的VIII-VIII线的叶片的剖视图。图9是本专利技术的第四实施方式的叶片的剖视图。图10是将现有技术的叶片的主要部分抽出表示的立体图。图11是从工作流体的上游侧观察现有技术的叶片的图。图中：1—叶片，3—端壁，3a—流路壁面，3b—狭小部，4—叶片轮廓部，5—圆角，12—动叶片(叶片)，14—静叶片(叶片)，32—动叶片(叶片)，35—静叶片(叶片)，d—距离，h1、h2—高度，R—半径。具体实施方式以下，使用附图说明本专利技术的实施方式。(第一实施方式)-涡轮机械-图1是作为本专利技术的涡轮机械的一例的燃气轮机的局部剖视图。该图所示的燃气轮机具备吸入大气A1并压缩的压缩机10、与燃料F一起燃烧来自压缩机10的压缩空气A2的燃烧器20以及被来自燃烧器20的燃烧气体G1驱动的涡轮30。压缩机10的转子11与涡轮30的转子31连结在同轴上。另外，在转子11或转子31上作为负载设备例如连结发电机。由此，发电机与涡轮30的转子31一起旋转，转子31的旋转能量转换为电能。对转子31给予了轴动力的燃烧气体G2从燃气轮机排出，例如被导入净化装置等之后排出。作为负载设备连结泵，也存在燃气轮机作为泵的发动机而使用的情况。压缩机10的转子11能旋转地被收纳于形成燃气轮机的外廓的机壳9的内部。转子11在轴向上交替地层叠多个盘13而构成，盘13在外周部上沿圆周方向设有多个动叶片12。另外，在机壳9的内侧以在各级上与动叶片12的下游侧对置的方式固定静叶片14的环状叶片列。即，由动叶片12的一个环状列和与其下游侧对置的静叶片14的一个环状列形成一个级部。在燃烧器20上除了形成将燃料F与压缩空气A2燃烧的燃烧室的燃烧器衬套21、在涡轮30上连接燃烧器衬套21的尾筒22以外，还具备未图示的包围燃烧器衬套21、尾筒22的外壳、燃烧嘴等。在燃烧器衬套21以及尾筒22与外壳之间形成圆筒状的空气流路。涡轮30的转子31旋转自如地被收纳于机壳9的内部。转子31轴向上交替地层叠多层盘33和垫片34而构成，盘33在外周部上沿圆周方向设置有多个动叶片32。另外，在机壳9的内侧以在各级上与动叶片32的上游侧对置的方式固定静叶片35的环状叶片列。即，由动叶片32的一个环状列和与其上游侧对置的静叶片35的一个环状列形成一个级部。在图1的燃气轮机中，压缩机10的动叶片12以及静叶片14、及涡轮30的动叶片32以及静叶片35相当于本专利技术的叶片。另外，在本例中举例说明燃气轮机，但本专利技术也可适用于蒸汽轮机的动叶片以及静叶片。另外，在图1中举例说明单轴的燃气轮机，但本专利技术也可适用于双轴式燃气轮机。以下，作为本专利技术的叶片的结构代表例，关于压缩机10的动叶片12说明详细内容。-叶片-图2是将本专利技术的第一实施方式的叶片的主要部分抽出进行表示的立体图，图3是从工作流体的上游侧观察图2所示的叶片的图(在箭头III方向上观察图2的图)，图4是图3中的IV-IV线的叶片的剖视图，图5是第一实施方式的叶片的形状的说明图。这些图中所示的叶片1如上述是压缩机10的动叶片12，具备叶片根部2、端壁3、叶片轮廓部4以及圆角5。本实施方式的情况下，叶片根部2、端壁3、叶片轮廓部4以及圆角5一体地形成(例如，叶片1由原材料一体地切削而形成)。叶片根部2是用于在压缩机10的盘13(图1)的外周部上安装叶片1的部位。端壁3也被称为台架或燕尾槽，朝向其压缩机径向外侧的面为划定供工作流体流动的环状流路(图1的空气A1被吸入并流通的流路)的一部分的流路壁面3a。在本实施方式的压缩机10的情况下，流路壁面3a向工作流体的流动方向的下游侧而朝向压缩机径向的外侧倾斜(图2)。叶片轮廓部4在端壁3的流路壁面3a上支撑端部(在图2的示例中为根侧的端部)。叶片轮廓部4具有凹形状的腹侧面(压力面)4a和凸形状的背侧面(负压面)4b。若将通过在叶片长度方向的任意位置上切断的正交剖面(也参照图4)的腹侧面4a与背侧面4b的中间点的曲面作为叶片中心面4c，则叶片轮廓部4沿叶片中心面4c从前缘4f向叶片中心增加厚度，从叶片中心向后缘4r变薄。并且，在本实施方式中，仅在叶片轮廓部4的尖端侧(图2中的上侧)以及枢毂侧(图2中的下侧)中的枢毂侧设置端壁3。可是，除了叶片轮廓部4的枢毂侧，也存在在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴流式涡轮机械的叶片，其具备：/n叶片轮廓部；/n设于上述叶片轮廓部的尖端侧以及枢毂侧中的至少枢毂侧且具有划定工作流体的环状流路的一部分的流路壁面的端壁；以及/n在上述叶片轮廓部的整周上设置于上述叶片轮廓部与上述流路壁面的边界部的圆角，/n该涡轮机械的叶片的特征在于，/n在与上述流路壁面和上述叶片轮廓部的叶片面正交的剖面中观察，上述圆角的外形是半径R的圆弧状曲面，/n从上述叶片轮廓部相对于上述流路壁面的投影的外缘至上述流路壁面的外缘的距离d比上述圆角的半径R的最大值小的狭小部存在于上述流路壁面上，/n在从上述流路壁面沿叶片长度方向取高度的情况下，使上述狭小部中的上述圆角的圆弧状曲面的上端部比上述狭小部以外的区域中的上述圆角的圆弧状曲面的上端部低，上述圆弧状曲面的下端部包括上述狭小部地在上述叶片轮廓部的整周上与上述流路壁面一致。/n

【技术特征摘要】
20181207 JP 2018-2302971.一种轴流式涡轮机械的叶片，其具备：
叶片轮廓部；
设于上述叶片轮廓部的尖端侧以及枢毂侧中的至少枢毂侧且具有划定工作流体的环状流路的一部分的流路壁面的端壁；以及
在上述叶片轮廓部的整周上设置于上述叶片轮廓部与上述流路壁面的边界部的圆角，
该涡轮机械的叶片的特征在于，
在与上述流路壁面和上述叶片轮廓部的叶片面正交的剖面中观察，上述圆角的外形是半径R的圆弧状曲面，
从上述叶片轮廓部相对于上述流路壁面的投影的外缘至上述流路壁面的外缘的距离d比上述圆角的半径R的最大值小的狭小部存在于上述流路壁面上，
在从上述流路壁面沿叶片长度方向取高度的情况下，使上述狭小部中的上述圆角的圆弧状曲面的上端部比上述狭小部以外的区域中的上述圆角的圆弧状曲面的上端部低，上述圆弧状曲面的下端部包括上述狭小部地在上述叶片轮廓部的整周上与上述流路壁面一致。
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【专利技术属性】
技术研发人员：武田洋树，明连千寻，村形直，
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