燃气涡轮机动叶片及燃气涡轮机制造技术

本发明专利技术提供一种燃气涡轮机动叶片的冷却结构，不在热应力较大的叶片面或平台的外表面上进行孔加工，不将对圆角部进行对流冷却之后的冷却空气从圆角部附近的冷却孔向燃烧气体中排出，可作为叶片体内的冷却空气而有效利用。燃气涡轮机动叶片由以下形成：平台；叶片体，具备包含曲折的蛇形冷却流路的冷却流路；圆角部，配置于上述叶片体和上述平台的连接面上；及基部，具备与上述蛇形冷却流路连通的冷却流路，上述冷却流路具备旁通流路，该旁通流路从上述冷却流路的高压部形成分支，接近并通过上述圆角部的内侧，并与上述冷却流路的低压部连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适用于燃气涡轮机的燃气涡轮机动叶片及燃气涡轮机。
技术介绍
燃气涡轮机是将高温的燃烧气体所具有的热能转化为旋转动能而作为电力取出的装置，组装于燃气涡轮机的燃气涡轮机动叶片始终是在高温的燃烧气体中进行使用的。因此，燃气涡轮机动叶片在内部具备蛇形流路等冷却流路，从外部接收冷却空气而将叶片体冷却。特别是，叶片体和平台的连接面即圆角部是壁变厚而难以冷却的部位，因此壁温相对升高，从热负荷及叶片结构的方面来看容易产生热应力。为了应对这种情况，作为使燃气涡轮机动叶片的圆角部冷却的方法，提出了各种通过冷却空气对圆角部进行对流冷却的方法。专利文献I中公开了如下方法将冷却空气从基部(叶片根部)侧通过冷却流路而导入至设于圆角部附近的叶片体内的腔室，从内侧对圆角部进行对流冷却，再将冷却空气从设于腔室的薄膜孔向燃烧气体中排出。另一方面，专利文献2中公开了如下方法将冷却空气的支管从设于基部内的冷却空气供给路中拉出，贯通圆角部并使薄膜冷却孔打开，将冷却空气从薄膜冷却孔中吹出而使圆角部冷却。专利文献1:日本特开2006-112429号公报专利文献2 :日本特开2006-170198号公报
技术实现思路
但是，一般而言，由于热负荷较大的圆角部附近及平台的外表面的热应力较大，因此存在因孔周围的应力集中而容易产生疲劳破坏而难以进行孔加工的问题。本专利技术鉴于上述问题而作出，其目的在于提供一种燃气涡轮机动叶片的冷却结构，不在热应力较大的叶片面及平台的外表面进行孔加工，不将对圆角部进行对流冷却之后的冷却空气从圆角部附近的冷却孔向燃烧气体中排出，能够对叶片体内的冷却空气进行有效利用。本专利技术中，为了解决上述问题而采用了以下方法。本专利技术的第一方式所涉及的燃气涡轮机动叶片由如下构成平台；叶片体，具备包含曲折的蛇形冷却流路的冷却流路；圆角部，配置于上述叶片体和上述平台的连接面；及基部，具备与上述蛇形冷却流路连通的冷却流路，上述燃气涡轮机动叶片的特征在于，上述冷却流路具备旁通流路，该旁通流路从上述冷却流路的高压部形成分支，沿着上述圆角部配置于上述圆角部的内侧，并与上述冷却流路的低压部连接。根据上述第一方式，将旁通流路从冷却空气的压力较高的冷却流路的高压部引出，沿着圆角部配置于圆角部的内侧，并与压力低的冷却流路的低压部连接，因此能够利用高压部和低压部的冷却空气的压力差使冷却空气的一部分在旁通流路内流动。由此，通过旁通流路内的冷却空气从内测对圆角部进行对流冷却，另一方面，不需要在圆角部附近或平台面设置冷却孔。因此，能够避免伴随冷却孔周围的应力集中而产生的叶片的疲劳破坏等问题，从而提高叶片的可靠性。而且，在旁通流路中流动的冷却空气返回到冷却流路的低压部并在流动于冷却流路内而向燃烧气体中排出的过程中，从内部对叶片体进行对流冷却，因此能够进行冷却空气的循环使用而降低冷却空气量。优选为，上述第一方式所涉及的冷却流路具备入口侧配置于上述高压部的圆角部、且出口侧配置于上述低压部的圆角部的旁通流路。优选为，上述第一方式所涉及的上述冷却流路位于入口侧配置得比上述高压部的上述圆角部靠径向内侧、且出口侧配置得比上述低压部的上述圆角部靠径向外侧的冷却流路。优选为，上述第一方式所涉及的上述冷却流路位于入口侧配置得比上述高压部的上述圆角部靠径向外侧、且出口侧配置得比上述低压部的上述圆角部靠径向内侧的冷却流路。优选为，上述第一方式所涉及的冷却流路由多个系统的冷却流路构成，且配置有上述高压部的冷却流路和配置有上述低压部的冷却流路为不同系统的冷却流路。优选为，上述第一方式所涉及的冷却流路由多个系统的冷却流路构成，且配置有上述高压部的冷却流路和配置有上述低压部的冷却流路为同一系统的冷却流路。优选为，上述第一方式所涉及的冷却流路至少设于上述叶片体的压力面和负压面中的任一面上。优选为，上述第一方式所涉及的冷却流路中，上述叶片体的冷却流路由三个系统的冷却流路构成，第一系统的冷却流路由最接近前缘的第一冷却流路构成，第二系统的冷却流路由蛇形冷却流路构成，是按照接近上述第一冷却流路的第二冷却流路、第三冷却流路及第四冷却流路的顺序从前缘朝向后缘配置的冷却流路，第三系统的冷却流路由蛇形冷却流路构成，是按照接近上述第四冷却流路的第五冷却流路、第六冷却流路及第七冷却流路的顺序从前缘朝向后缘配置的冷却流路，上述高压部位于上述第一冷却流路，上述低压部位于上述第二冷却流路。本专利技术的第二方式优选为，是具备上述燃气涡轮机动叶片的燃气涡轮机。专利技术效果根据本专利技术，燃气涡轮机动叶片具备旁通流路，该旁通流路从冷却流路的高压部形成分支，沿着圆角部配置于圆角部的内侧，并返回到冷却流路的低压部，因此能够从内侧对圆角部进行对流冷却。因此，无需对热应力较大的圆角部附近的外表面或平台的外表面实施冷却孔等的孔加工，即可对圆角部进行冷却，因此能够避免叶片的疲劳破坏等问题，提高叶片的可靠性。附图说明图1表示燃气涡轮机的整体构成图的一个示例。图2表示燃气涡轮机动叶片的立体图。图3A表示第一实施例所涉及的燃气涡轮机动叶片的纵向剖视图。图3B表示从燃气涡轮机动叶片的前缘向后缘观察时的纵向局部剖视图(图3A的首Ij 面 A-A )。图3C表示燃气涡轮机动叶片的横向剖视图(图3A的剖面B-B)。图3D表示旁通流路的第一变形例。图4A表示旁通流路的第二变形例。图4B表示旁通流路的第三变形例。图4C表示旁通流路的第四变形例。图5A表示第二实施例所涉及的燃气涡轮机动叶片的纵向剖视图。图5B表示燃气涡轮机动叶片的横向剖视图(图5A的剖面C_C)。图5C表示旁通流路的第五变形例。图6A表示第三实施例所涉及的燃气涡轮机动叶片的纵向剖视图。图6B表示燃气涡轮机动叶片的横向剖视图(图6A的剖面D_D)。图6C表示旁通流路的第六变形例。具体实施例方式对于本专利技术所涉及的燃气涡轮机动叶片及燃气涡轮机，以下基于图1 图6对其实施方式进行说明。(第一实施例)以下，基于图1至图3对第一实施例进行说明。图1表示燃气涡轮机的整体构成图。燃气涡轮机I由以下部分构成压缩机2，压缩燃烧用空气；燃烧器3，向从压缩机2送来的压缩空气中喷射燃料，使燃料燃烧而产生燃烧气体；涡轮部4，设于燃烧器3的燃烧气体的流动方向的下游侧，由从燃烧器3送出的燃烧气体驱动；及转子5，将压缩机2、涡轮部4及发电机(未图示)一体连接。 涡轮部4将产生于燃烧器3的燃烧气体供给至涡轮机静叶片6及涡轮机动叶片7，使涡轮机动叶片7绕着转子5旋转，从而将旋转动能转化为电力。涡轮机静叶片6及涡轮机动叶片7从燃烧气体的流动方向的上游侧朝向下游侧交替配置。而且，多个涡轮机动叶片7沿转子5的圆周方向配置，与转子5 —体地进行旋转。图2表示燃气涡轮机动叶片的外观。燃气涡轮机动叶片7由以下构成叶片体11，沿径向延伸并在内部具备曲折的冷却流路；平台12，设成与叶片体11正交；及基部13，将上述叶片体11和平台12固定在转子5上。通过铸造而一体地制作上述叶片体11、上述平台12及上述基部13。平台12和叶片体11的连接面的圆角部14形成于叶片体的全周，为了避免应力集中而形成为具有一定的R (曲率半径)的平滑曲面。基于图3A、图3B及图3C对燃气涡轮机动叶片的剖面结构的一个示例进行说明。图3A表示燃气涡轮机动叶片的纵向剖视图，图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.11 JP 2011-0537791.一种燃气涡轮机动叶片，由以下部分形成平台；叶片体，具备包含曲折的蛇形冷却流路的冷却流路；圆角部，配置于所述叶片体和所述平台的连接面上；及基部，具备与所述叶片体的冷却流路连通的冷却流路；所述燃气涡轮机动叶片的特征在于，所述冷却流路具备旁通流路，所述旁通流路从所述冷却流路的高压部形成分支，沿着所述圆角部配置于所述圆角部的内侧，并与所述冷却流路的低压部连接。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机动叶片，其中，所述冷却流路具备入口侧配置于所述高压部的圆角部、且出口侧配置于所述低压部的圆角部的旁通流路。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮机动叶片，其中，所述冷却流路位于入口侧配置得比所述高压部的所述圆角部靠径向内侧、且出口侧配置得比所述低压部的所述圆角部靠径向外侧的冷却流路。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮机动叶片，其中，所述冷却流路位于入口侧配置得比所述高压部的所述圆角部靠径向外侧、且出口侧配置得比所述低压部的所述圆角部靠径向内侧的冷却流路。5.根据权利要求1 4中任一项所述的燃气涡轮机动叶片，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：羽田哲，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：
国别省市：