涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法技术

涡轮叶片具备：平台；叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，所述柄部具有如下剖面：与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法
本公开涉及涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法。
技术介绍
燃气轮机、蒸汽轮机等的涡轮的叶片在涡轮的运转中受到由于燃烧气体流动、蒸汽流动的变动、旋转而产生的激振力。由这样的激振力产生的共振现象能够成为涡轮叶片、转子盘等的损伤的原因。因此，为了避免涡轮叶片的共振的产生，提出了对涡轮叶片的固有振动频率进行调整的方案。例如，在专利文献1中公开了由包括芯材、以及设置于该芯材的两侧的表皮材料在内的多层结构的材料构成的涡轮叶片(中空叶片)。在构成该涡轮叶片的芯材设置有多个用于提高涡轮叶片的刚性的凹窝。并且，通过使芯材的凹窝的密度具有分布来调整涡轮叶片的刚性分布，由此调整涡轮叶片的固有振动频率。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-248901号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，涡轮叶片的振动模式存在多种，共振频率针对每个振动模式而不同。因此，希望偏离特定的振动模式的共振频率，并选择性地对在涡轮叶片不产生共振现象的固有振动频率进行调整。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，提供能够偏离特定的振动模式的共振频率并选择性地对固有振动频率进行调节的涡轮叶片、具备该涡轮叶片的涡轮以及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法。用于解决课题的方案(1)本专利技术的至少一实施方式的涡轮叶片具备：平台；叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，所述柄部具有如下剖面：与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜。根据上述(1)的结构，柄部在叶片高度方向上的任一位置处具有如下剖面：与叶片高度方向正交，且将前缘侧的柄部的端部的宽度方向上的中央位置与后缘侧的柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于叶片根部的压力面侧的轮廓与叶片根部的负压面侧的轮廓的中心线(以下，也称为“叶片根部的中心线”)倾斜。即，在该剖面中，柄部在一对对角的位置中的至少一方具有在宽度方向上突出或者凹陷的形状，因此与上述的线段相对于叶片根部的中心线平行的情况相比，该位置处的柄部的刚性增大或者减小。由此，能够选择性地使在该一对对角的位置产生比较大的应力那样的振动模式的固有振动频率增大或者减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，所述柄部具有满足(a)以及(b)中的至少一方的条件的所述剖面，所述(a)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述压力面侧向外侧鼓出的第一凸部，所述(b)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述负压面侧向外侧鼓出的第二凸部。根据上述(2)的结构，在叶片高度方向上的任一位置处的上述的剖面中，在包括压力面侧且后缘侧的区域以及负压面侧且前缘侧的区域在内的一对对角的位置(区域)中的至少一方设置有凸部(第一凸部或者第二凸部)，因此能够使设置有该凸部的位置处的刚性提升。由此，能够选择性地对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式(即，在上述的一对对角的位置处产生比较大的应力的振动模式)的固有振动频率进行调节。(3)在几个实施方式中，在上述(2)的结构的基础上，所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在包括使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的高度方向位置、且包括该高度方向位置的两侧在内的高度方向范围内沿所述柄部的高度方向延伸。根据上述(3)的结构，在包括使压力面侧的第一中央轮廓与负压面侧的第二中央轮廓之间的距离(柄部的厚度)为最小的位置在内的叶片高度方向范围内，具有上述(2)所述的剖面。即，在该剖面中，在包括压力面侧且后缘侧的区域以及负压面侧且前缘侧的区域在内的一对对角的位置(区域)中的至少一方设置有凸部(第一凸部或者第二凸部)，因此能够使设置有凸部的位置处的刚性提升，而选择性地对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够更有效地抑制涡轮叶片的损伤。(4)在几个实施方式中，在上述(3)的结构的基础上，所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在所述柄部的高度方向上在所述平台的下表面与所述承载面的上端之间的整个范围内延伸。根据上述(4)的结构，将第一凸部以及第二凸部中的至少一方设置为在柄部的高度方向上在平台的下表面与承载面的上端之间的整个范围内延伸，因此能够更可靠地在该第一凸部或者第二凸部的位置处提高刚性。由此，能够更有效地对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。(5)在几个实施方式中，在上述(2)至(4)中任一结构的基础上，所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在所述剖面内与所述中心线平行地呈直线状延伸。根据上述(5)的结构，将第一凸部以及第二凸部中的至少一方形成为在上述的剖面内与前述的中心线平行地呈直线状延伸，因此与未设置这些凸部的情况相比，能够不较大地改变柄部的形状而实现上述(2)的结构。(6)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，所述柄部具有满足(c)以及(d)中的至少一方的条件的所述剖面，所述(c)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述压力面侧向内侧凹陷的第一凹部，所述(d)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述负压面侧向内侧凹陷的第二凹部。根据上述(6)的结构，在叶片高度方向上的任一位置处的上述的剖面中，在包括压力面侧且后缘侧的区域以及负压面侧且前缘侧的区域在内的一对对角的位置(区域)中的至少一方设置有凹部(第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮叶片，其中，/n所述涡轮叶片具备：/n平台；/n叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；/n叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及/n柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，/n所述柄部具有如下剖面：/n与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，/n且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180327 JP 2018-0609301.一种涡轮叶片，其中，
所述涡轮叶片具备：
平台；
叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；
叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及
柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，
所述柄部具有如下剖面：
与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，
且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜。


2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部具有满足(a)以及(b)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(a)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述压力面侧向外侧鼓出的第一凸部，
所述(b)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述负压面侧向外侧鼓出的第二凸部。


3.根据权利要求2所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：
第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：
第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在包括使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的叶片高度方向位置、且包括该叶片高度方向位置的两侧在内的叶片高度方向范围内沿所述柄部的高度方向延伸。


4.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其中，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在所述柄部的叶片高度方向上在所述平台的下表面与所述承载面的上端之间的整个范围内延伸。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的涡轮叶片，其中，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在所述剖面内与所述中心线平行地呈直线状延伸。


6.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部具有满足(c)以及(d)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(c)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述压力面侧向内侧凹陷的第一凹部，
所述(d)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述负压面侧向内侧凹陷的第二凹部。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮叶片，其中，
对于所述柄部，在所述剖面中，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓在除了所述后缘侧的区域以外的区域中包括与所述叶片根部的所述中心线平行地呈直线状延伸的第一直线部，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓在除了所述前缘侧的区域以外的区域中包括与所述叶片根部的所述中心线平行地呈直线状延伸的第二直线部。


8.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：
第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：
第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，
所述柄部具有满足(e)以及(f)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(e)为距基准线的距离以所述第一中央轮廓、所述第一前缘侧轮廓、所述第一后缘侧轮廓的顺序变大，其中，所述基准线穿过所述线段的中点且与所述叶片根部的所述中心线平行，
所述(f)为距所述基准线的距离以所述第二中央轮廓、所述第二后缘侧轮廓、所述第二前缘侧轮廓的顺序变大。


9.根据权利要求8所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部在使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的高度方向位置处具有满足所述(e)以及所述(f)中的至少一方的条件的所述剖面。


10.根据权利要求1或6所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部的所述压力面侧的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：福井嘉夫，桑原正光，
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