葉片部件及旋轉機械的製作方法
2023-04-29 12:19:36
葉片部件及旋轉機械的製作方法
【專利摘要】本發明的葉片部件具備：葉片主體；端壁，設於葉片主體的葉片寬度方向上的端部，並以與葉片寬度方向交叉的方式延伸；圓角部，將葉片主體的端部與端壁平滑地連接；及冷卻流路，使冷卻介質在葉片主體和端壁的內部流通，並且沿著葉片寬度方向延伸的兩條主流路由形成於端壁側的折回流路以折彎的方式連接。上述折回流路以在葉片主體的與翼型中心線交叉的截面上沿著上述圓角部的方式形成，並且上述折回流路的葉片厚度方向的寬度大於上述主流路的葉片厚度方向的流路寬度。
【專利說明】葉片部件及旋轉機械
【技術領域】
[0001]本發明涉及葉片部件及旋轉機械。
【背景技術】
[0002]眾所周知，葉片部件是旋轉機械中最重要的要素之一。例如，設於定子側的葉片部件作為對工作流體進行整流的靜葉片而發揮功能。而且，設於轉子側的葉片部件作為從工作流體回收能量或向工作流體提供能量的動葉片而發揮功能。
[0003]當在高溫環境下使用這種葉片部件時，為了抑制在葉片部件產生的氧化減薄、疲勞，需要對葉片部件進行冷卻。
[0004]例如，下述專利文獻I所記載的靜葉片具備:沿著渦輪半徑方向延伸的葉片主體；和形成於該葉片主體的前端部並以與渦輪半徑方向交叉的方式延伸的端壁，在葉片主體的內部形成有蛇形流路，該蛇形流路將分別沿著渦輪半徑方向延伸的多個冷卻流路連接成曲折狀。並且，通過使冷卻空氣在該蛇形流路中流通，而實現葉片部件的冷卻。
[0005]下述專利文獻2中的動葉片採用了同樣的冷卻流路。
[0006]專利文獻1:日本特開平10-299409號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2006-170198號公報
【發明內容】
[0008]然而，在上述的葉片部件中，如圖13及圖14所示，在蛇形流路74中流動的冷卻空氣c從內側對葉片主體70進行冷卻。
[0009]但是，在上述的葉片部件中，通常形成有圓角部73，該圓角部73將葉片主體70的端部71 (基部)與端壁72 (平臺)平滑地連接。因此，如圖14所示，在圓角部73的周邊產生從蛇形流路74的折回部75到圓角部73的外表面的葉片壁的壁厚大的部位。由此，在該葉片壁壁厚大的部位，有可能無法通過冷卻空氣c來充分冷卻。
[0010]本發明考慮到這種情況而作出，課題在於充分地進行圓角部的冷卻。
[0011]本發明的葉片部件具備:葉片主體；端壁，設於上述葉片主體的葉片寬度方向上的端部，並以與上述葉片寬度方向交叉的方式延伸；圓角部，將上述葉片主體的端部與上述端壁平滑地連接；及冷卻流路，使冷卻介質在上述葉片主體和上述端壁的內部流通，並且沿著上述葉片寬度方向延伸的兩條主流路由形成於上述端壁側的折回流路以彎折的方式連接，上述葉片部件中，上述折回流路以在上述葉片主體的與翼型中心線交叉的截面上沿著上述圓角部的方式形成，並且上述折回流路的葉片厚度方向上的寬度形成得比上述主流路的葉片厚度方向上的流路寬度大。
[0012]這樣一來，折回流路以在與翼型中心線交叉的截面上沿著圓角部的方式形成，因此從折回流路到圓角部的外表面的壁厚大致均勻。由此，能夠抑制產生葉片壁的壁厚增大部位這一情況，從而可均勻且充分地對圓角部進行冷卻。
[0013]而且，上述折回流路可以在其內表面具有沿著上述圓角部的外表面形成的冷卻面。
[0014]這樣一來，由於具有冷卻面，因此能夠更充分地對背對該冷卻面的圓角部進行冷卻。
[0015]而且，上述折回流路可以具有突出部，該突出部形成於上述葉片主體的葉片厚度方向的中央側，並將上述冷卻介質的流動方向弓I導至上述葉片厚度方向兩側。
[0016]這樣一來，由於具有突出部，因此冷卻介質被引導至葉片厚度方向兩側。由此，能夠充分地對位於折回流路的葉片厚度方向兩側的圓角部進行冷卻。
[0017]而且，上述折回流路可以在其與上述主流路中的上遊側流路之間的分隔壁上具備冷卻孔，其中上述主流路中的上遊側流路位於上述折回流路的上遊側。
[0018]這樣一來，在折回流路的冷卻面附近流動的壓縮空氣被更新，冷卻面的冷卻性能
進一步提聞。
[0019]而且，上述冷卻面距上述圓角部的外表面的距離可以形成為與從上述葉片主體的外表面到上述主流路的內表面的距離大致相同。
[0020]這樣一來，由於距冷卻面的圓角部的外表面的距離形成為與從葉片主體的外表面到主流路的內表面的距離大致相同，因此能夠在葉片主體與圓角部之間均勻地進行冷卻。
[0021]而且，上述冷卻面可以沿著上述翼型中心線延伸。
[0022]這樣一來，由於冷卻面沿著翼型中心線延伸，因此能夠在沿著翼型中心線的大範圍內均勻且充分地對圓角部進行冷卻。
[0023]而且，本發明的旋轉機械具備上述的葉片部件。
[0024]這樣一來，由於具備上述的葉片部件，因此能夠提高葉片部件的冷卻效果，提供一種可靠性高的旋轉機械。
[0025]發明效果
[0026]根據本發明的葉片部件，能夠在圓角部均勻且充分地進行冷卻。
[0027]而且，根據本發明的旋轉機械，能夠提高可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是表示本發明的第一實施方式的燃氣輪機GT的概略結構的半剖視圖。
[0029]圖2是本發明的第一實施方式的渦輪T的要部放大剖視圖，是圖1的要部I的放大圖。
[0030]圖3是本發明的第一實施方式的渦輪動葉片3的沿著翼型中心線Q剖切而形成的剖視圖，是圖4中的I1-1I線剖視圖。
[0031]圖4是本發明的第一實施方式的渦輪動葉片3的與葉片寬度方向交叉的翼型剖視圖，是圖3中的II1-1II線剖視圖。
[0032]圖5是本發明的第一實施方式的動葉片3的要部放大剖視圖，是圖3的要部IV的放大圖。
[0033]圖6是本發明的第一實施方式的冷卻流路50的與翼型中心線Q交叉的剖視圖，是圖5的V-V線剖視圖。
[0034]圖7是本發明的第一實施方式的冷卻流路50的與翼型中心線Q交叉的剖視圖，是圖5的V1-VI線剖視圖。[0035]圖8是本發明的第二實施方式的渦輪靜葉片2的沿著翼型中心線剖切而形成的剖視圖。
[0036]圖9表示本發明的第三實施方式的渦輪動葉片3的沿著翼型中心線Q剖切而形成的剖視圖。
[0037]圖10是圖9的要部放大圖(圖9的要部VII的放大圖)。
[0038]圖11是本發明的第三實施方式的冷卻流路的剖視圖，是圖10的VIII — VIII線剖視圖。
[0039]圖12是本發明的第三實施方式的冷卻流路的剖視圖，是圖11的IX — IX線剖視圖。
[0040]圖13是現有渦輪動葉片的縱向剖視圖。
[0041]圖14是圖13中的X-X線剖視圖。
【具體實施方式】
[0042]以下，參照附圖，說明本發明的實施方式。
[0043](第一實施方式)
[0044]圖1是表示本發明的第一實施方式的燃氣輪機(旋轉機械)GT的概略結構的半剖視圖。如圖1所示，燃氣輪機GT具備:壓縮機C，生成壓縮空氣(冷卻介質)c ;多個燃燒器B,向從壓縮機C供給的壓縮空氣c供給燃料而生成燃燒氣體g ;及渦輪(旋轉機械)T，通過從燃燒器B供給的燃燒氣體g而獲得旋轉動力。
[0045]在燃氣輪機GT中，壓縮機C的轉子R。與渦輪T的轉子Rt在各自的軸端連接而在渦輪軸P上延伸。
[0046]另外，在以下的說明中，將轉子Rt的延伸方向稱為渦輪軸向，將轉子Rt的圓周方向稱為渦輪周向，將轉子Rt的半徑方向稱為渦輪徑向。
[0047]圖2是渦輪T的要部放大剖視圖，是圖1的要部I的放大圖。
[0048]如圖2所示，渦輪T具備在渦輪殼體I內沿著渦輪軸向交替地配設有四級的渦輪靜葉片2及渦輪動葉片(葉片部件)3。各級的渦輪靜葉片2沿著渦輪周向隔開間隔而構成環狀的靜葉片列，分別固定在渦輪殼體I側，並朝向轉子Rt側延伸。
[0049]同樣地，各級的渦輪動葉片3沿著渦輪周向隔開間隔而構成環狀的動葉片列，固定在轉子Rt的轉子盤4A?4D，並朝向渦輪殼體I側延伸。
[0050]如圖2所示，轉子Rt具備沿著渦輪軸向重合而從整體觀察為軸狀的轉子盤4A?4D。這些轉子盤4A?4D將第一級?第四級的渦輪動葉片3A?3D固定在各自的外周。另夕卜，在以下的說明中，關於附圖標記3A?3D、4A?4D、7A?7D，在單獨地指代特定部件時，在附圖標記之後標註大寫字母，在指代非特定部件時，省略大寫字母。
[0051]在這些轉子盤4A?4D中的沿著渦輪軸向相鄰的兩個轉子盤之間形成有沿著渦輪周向延伸的歧管5。另外，在第一級的轉子盤4A的上遊側，中心軸朝向渦輪軸向的密封盤6與轉子盤4A連接，在該密封盤6與轉子盤4A之間形成有歧管5。
[0052]這些歧管5經由在轉子盤4A?4C及密封盤6分別穿孔的連接孔5a而連續地連接，從壓縮機C抽出的壓縮空氣c從密封盤6側向各歧管5依次流入。
[0053]而且，在轉子盤4A?4D形成有徑向孔7A?7D，這些徑向孔7A?7D將壓縮空氣C從各自的上遊側的歧管5引導至形成於各渦輪動葉片3A?3D的內部的冷卻流路50 (參照圖3)。這些徑向孔7A?7D分別在轉子盤4A?4D上沿著渦輪周向隔開間隔地形成有多個。
[0054]圖3是渦輪動葉片3的沿著翼型中心線Q剖切而形成的剖視圖(圖4中的I1-1I線剖視圖)，圖4是渦輪動葉片3的與葉片寬度方向交叉的翼型剖視圖(圖3中的II1-1II線首1J視圖)。
[0055]如圖3所示，渦輪動葉片3中，葉片主體10、平臺(端壁)20、葉片根部30從葉片主體10的葉片寬度方向的另一側向一側按照上述的順序連續地構成。
[0056]葉片主體10如圖3所示，使葉片寬度方向朝向渦輪徑向，並如圖2所示，從形成於轉子盤4 (4A?4D)側的基端(端部)14 (圖3所示)延伸至位於渦輪殼體I側的前端15。
[0057]而且，葉片主體10如圖4所示，使葉片厚度方向朝向渦輪周向，在與葉片寬度方向交叉的翼型截面上，前緣11形成為帶有圓角，後緣12形成為尖銳狀。而且，如圖4所示，在葉片主體10上，背面13a呈凸狀地形成於葉片表面13的渦輪周向的一側，腹面13b呈凹狀地形成於渦輪周向的另一側。
[0058]如圖3所示，平臺20相對於葉片主體10的基端14而在渦輪軸向一側連續地形成，並以與葉片寬度方向交叉的方式延伸。
[0059]該平臺20和葉片主體10的基端14由圓角部40平滑地連接。該圓角部40沿著基端14的翼型截面輪廓形成為圓周狀，沿著葉片寬度方向剖切而形成的截面輪廓為四分之一圓弧狀(參照圖6及圖7)。
[0060]如圖3所示，葉片根部30相對於平臺20而在渦輪徑向一側(渦輪軸P側)連續地形成，形成為例如聖誕樹形狀、三角形形狀。該葉片根部30與形成於轉子盤4的外周的未圖示的葉片根槽嵌合，而被限制在轉子盤4的外周部(參照圖2)。
[0061]在由上述結構所構成的渦輪動葉片3的內部形成有冷卻流路50。
[0062]如圖3及圖4所示，冷卻流路50具備從前緣11朝向後緣12依次配置的前緣側流路51、蛇形流路52、53。
[0063]前緣側流路51在比蛇形流路52、53靠前緣11的一側從葉片根部30沿著葉片寬度方向延伸至葉片主體10的前端15。該前緣側流路51的上遊端連接在與徑向孔7 (參照圖2)連通的導入流路51i。而且，前緣側流路51與分別貫通前緣11的葉片表面13和前緣側流路51的流路壁面的多個冷卻孔51h連通。
[0064]前緣側流路51通過從徑向孔7流動至葉片主體10的前端15的壓縮空氣c而對前緣11進行冷卻，使壓縮空氣C從冷卻孔5Ih流出而對前緣11進行氣膜(showerhead film)冷卻。
[0065]蛇形流路52如圖3及圖4所示，以位於翼型中心線Q上的方式在前緣側流路51與蛇形流路53之間形成為曲折狀(參照圖3)，分別沿著葉片寬度方向延伸的三條主流路52a?52c由形成為U字形的折回流路52d、52e連接。
[0066]三條主流路52a?52c分別從葉片主體10的前端15延伸至葉片主體10的基端14，並按照上述的順序從後緣12側朝向前緣11側並排設置。並且，主流路52a的外周端與主流路52b的外周端由折回流路52d連接，主流路52b的內周端與主流路52c的內周端由折回流路52e連接。而且，主流路52a的上遊端連接在與徑向孔7 (參照圖2)連通的導入流路52i。而且，主流路52c與分別貫通葉片表面13和主流路52c的流路內壁的多個冷卻孔52h連通。
[0067]在蛇形流路52中，壓縮空氣c在從導入流路52i向主流路52a流入之後，通過該主流路52a，在折回流路52d旋轉180°而向主流路52b流入，通過主流路52b，在折回流路52e旋轉180°而向主流路52c流入。在該過程中，在主流路52c內流動的壓縮空氣c的一部分如圖4所示，從冷卻孔52h傾斜地流出，對葉片表面13進行氣膜冷卻。
[0068]蛇形流路53如圖3及圖4所示，以位於翼型中心線Q上的方式在後緣12側形成為曲折狀(參照圖3)，分別沿著葉片寬度方向延伸的三條主流路53a?53c由形成為U字形的折回流路53d、53e連接。
[0069]三條主流路53a?53c分別從葉片主體10的前端15延伸至葉片主體10的基端14，按照上述的順序從前緣11側朝向後緣12側並排設置。並且，主流路53a的外周端與主流路53b的外周端由折回流路53d連接，主流路53b的內周端與主流路53c的內周端由折回流路53e連接。而且，主流路53a的上遊端連接在與徑向孔7連通的導入流路531、53j。而且，主流路53c如圖4所示，與分別貫通葉片表面13和主流路53c的多個冷卻孔53h連通。
[0070]在蛇形流路53中，壓縮空氣c從導入流路531、53j向主流路53a流入之後，通過該主流路53a，在折回流路53d旋轉180°而向主流路53b流入，通過主流路53b，在折回流路53e旋轉180°而向主流路53c流入。在該過程中，在主流路53c內流動的壓縮空氣c的一部分從冷卻孔53h向表面流出而進行氣膜冷卻，其餘的壓縮空氣c在從後緣12流出時進行後緣端部的擾流柱(Pin-fin)冷卻。
[0071]另外，壓縮空氣c在蛇形流路53中從導入流路531、53j經過主流路53a、53b、53c、折回流路53d、53e最終排出到燃燒氣體中，但在流路內在折回流路53d、53e處折回流動的過程中，由於壓力損失而使壓力逐漸下降。
[0072]如上所述概略構成的渦輪動葉片3中，上述的折回流路52e、53e在渦輪徑向上跨及葉片主體10的基端14、圓角部40、平臺20而形成。該折回流路52e、53e在與翼型中心線Q交叉的截面上沿著圓角部40形成。
[0073]另外，折回流路52e、53e為同樣的結構，因此在以下的說明中，對摺回流路53e進行說明，而省略折回流路52e的說明。
[0074]圖5是圖3的要部放大圖(圖3的要部IV的放大圖)，圖6是圖5的V-V線剖視圖，圖7是圖5的V1-VI線剖視圖。
[0075]如圖6及圖7所示，折回流路53e在與翼型中心線Q正交的截面(以下，簡稱為翼型中心線Q的交叉截面)上，與主流路53b及主流路53c相比，葉片厚度方向尺寸L形成得較大(L1I2)15而且，折回流路53e如圖6所示形成為，在翼型中心線Q的交叉截面上其葉片寬度方向尺寸比葉片厚度方向尺寸LI短的扁平狀。
[0076]如圖5所示，在折回流路53e的流路內壁面(內表面)的葉片厚度方向兩側形成有沿著圓角部40的外表面40a形成的冷卻面55。
[0077]冷卻面55沿著翼型中心線Q延伸，並且如圖6及圖7所示，在交叉截面上沿著形成為四分之一圓弧狀的圓角部40的外表面40a而形成為圓弧狀。更具體而言，冷卻面55如圖7所示，在翼型中心線Q的交叉截面上，在將主流路53b與主流路53c分隔的分隔壁54的前後的位置，沿著圓角部40具有四分之一圓弧狀的截面輪廓，且在包含分隔壁54的位置(中間部53el)，如圖6所示,沿著圓角部40具有小圓弧狀的截面輪廓。
[0078]如圖6及圖7所示，優選使形成折回流路53e的流路寬度(L1)的流路內壁60擴寬至大致圓角部40的外緣40b附近。以翼型中心線Q為中心而使流路寬度(L1)朝向葉片厚度方向的兩側擴寬至圓角部40的外緣40b附近，由此使冷卻面55沿著圓角部40在葉片厚度方向上擴張。另外，圓角部40的外緣40b是指圓角部40與平臺20的表面之間的邊界線。
[0079]而且，在將渦輪動葉片3的外表面的法線方向上的、該渦輪動葉片3的外表面與冷卻流路50的流路內壁面的距離定義為葉片壁壁厚d時，冷卻面55與圓角部40之間的葉片壁壁厚Cl1在各部位大致均勻地形成。
[0080]而且，冷卻面55與圓角部40之間的葉片壁壁厚Cl1形成為與主流路53b及主流路53c的葉片壁壁厚d2大致相同。
[0081]而且，在折回流路53e的流路內壁面的葉片根部30側形成有突出部56，該突出部56在葉片厚度方向中央側向流路內壁面的法線方向突出。如圖6所示，突出部56在翼型中心線Q的各交叉截面上為梯形形狀。如圖5所示，該突出部56在折回流路53e中，在突出量隨著從主流路53b側向中間部53el靠近而遞增之後，突出量隨著從中間部53el向主流路53c靠近而遞減。
[0082]該突出部56除了具有以下說明的壓縮空氣c的引導功能之外，還具有折回流路53e的流路截面的調整功能。在本實施方式中，通過如上述那樣使折回流路53e的流路寬度(L1)沿著葉片厚度方向擴寬，壓縮空氣c在折回流路53e的中央流動，中間部53el的流路內壁60附近是為了避免產生流動的停滯以確保流路截面的均勻流動而設置的。
[0083]接下來，說明由上述結構的燃氣輪機GT中的渦輪動葉片3的作用。
[0084]如上述那樣，當壓縮空氣c經由導入流路531、53j而向蛇形流路53流入時，通過主流路53a，在折回流路53d旋轉180°而向主流路53b流入，通過主流路53b，在折回流路53e旋轉180°而向主流路53c流入。
[0085]在通過折回流路53e的壓縮空氣c中，由於在冷卻面55上葉片壁壁厚(I1大致均勻地形成，因此在圓角部40的各部位均勻地吸收熱量。
[0086]S卩，如圖5所示，在翼型中心線Q的延伸方向上均勻地對圓角部40的各部位進行冷卻。而且，在翼型中心線Q的各交叉截面上(參照圖6及圖7)，由於使流路寬度(L1)擴寬至圓角部40的外緣附近，因此可在圓角部40的整個葉片寬度方向及葉片厚度方向上均勻地對各部位進行冷卻。
[0087]而且，由於突出部56越靠近中間部53el則突出量越大，因此在折回流路53e中已到達突出部56的上遊端的壓縮空氣c立即被引導至葉片厚度方向的兩側。在折回流路53e中，被引導至葉片厚度方向的兩側的壓縮空氣c主要經由冷卻面55從圓角部40吸收熱量而進行冷卻。
[0088]而且，通過調整突出部56的突出量，能夠改善折回流路53e的流路截面的壓縮空氣c的不均勻流動。
[0089]如以上說明那樣，根據燃氣輪機GT中的渦輪動葉片3，折回流路53e在翼型中心線Q的交叉截面上沿著圓角部40形成，因此從折回流路53e到圓角部40的外表面40a的葉片壁壁厚d變得均勻。由此，能夠抑制產生葉片壁壁厚d增大的部位這一情況，從而可均勻且充分地對圓角部40進行冷卻。因此，能夠抑制在渦輪動葉片3產生的氧化減薄、疲勞。另外，也能夠在折回流路52e中獲得同樣的效果。
[0090]而且，由於具有冷卻面55，因此能夠更充分地對與該冷卻面55背向的圓角部40進行冷卻。
[0091]而且，由於具有突出部56，因此壓縮空氣c被引導至葉片厚度方向兩側。由此，能夠充分地對位於折回流路53e的葉片厚度方向兩側的圓角部40進行冷卻。
[0092]而且，冷卻面55距圓角部40的外表面40a的距離形成為與從主流路53b、53c的流路內壁面到葉片主體10的外表面的距離大致相同，因此能夠在葉片主體10與圓角部40之間均勻地進行冷卻。
[0093]而且，由於冷卻面55沿著翼型中心線Q延伸，因此能夠在沿著翼型中心線Q而形成的大範圍內均勻且充分地對圓角部40進行冷卻。
[0094]而且，由於具備上述的渦輪動葉片3，因此能夠提高渦輪動葉片3的冷卻效果，並提聞可罪性。
[0095](第二實施方式)
[0096]以下，使用附圖，說明本發明的第二實施方式。另外，在以下的說明及該說明所使用的附圖中，對與已說明的結構要素同樣的結構要素，標註同一附圖標記，省略重複的說明。
[0097]圖8是本實施方式的渦輪靜葉片2的沿著翼型中心線剖切而形成的剖視圖。
[0098]上述的第一實施方式中，本發明適用於渦輪動葉片3，相對於此，在本實施方式中，本發明適用於渦輪T的渦輪靜葉片2 (參照圖2)。
[0099]如圖8所示，渦輪靜葉片2在葉片主體2a的基端(渦輪徑向外側、端部)58接合有夕卜側罩(端壁)2b，在葉片主體2a的前端(渦輪徑向內側、端部)59接合有內側罩(端壁)2c。
[0100]葉片主體2a的基端58與外側罩2b由圓角部41平滑地連接，葉片主體2a的前端59與內側罩2c由圓角部42平滑地連接。
[0101]在該渦輪靜葉片2的內部形成有蛇形流路(冷卻流路)57。
[0102]蛇形流路57以位於圖4所示的翼型中心線Q上的方式，如圖8所示在前緣11與後緣12之間形成為曲折狀，分別沿著葉片寬度方向延伸的五條主流路57a?57c、57f、57g由形成為U字形的折回流路57d (57dA、57dB)、57e (57eA、57eB)連接。
[0103]五條主流路57a?57c、57f、57g分別從葉片主體2a的基端58側延伸至葉片主體2a的前端59側，並按照上述的順序從前緣11側朝向後緣12側並排設置。並且，主流路57a的內周端與主流路57b的內周端由折回流路57eA連接，主流路57b的外周端與主流路57c的外周端由折回流路57dA連接。而且，主流路57c的內周端與主流路57f的內周端由折回流路57eB連接，主流路57f的外周端與主流路57g的外周端由折回流路57dB連接。
[0104]而且，主流路57a的上遊端與供給壓縮空氣c的葉片環輸送孔70連通，主流路57g與後緣12的冷卻孔53m連通，在對後緣端部進行了對流冷卻之後，將壓縮空氣c排出到燃燒氣體中。
[0105]上述的折回流路57d (57dA、57dB)、57e (57eA、57eB)以在與葉片主體2a的翼型中心線交叉的截面上沿著圓角部41、42的方式形成。[0106]更具體而言，在各自的折回流路57d (57dA、57dB)、57e (57eA、57eB)中，沿著圓角部41、42的外表面形成有冷卻面55。而且，在折回流路57d中形成有突出部57dl，該突出部57dl在葉片厚度方向中央側向流路內壁面的法線方向突出，在折回流路57e中形成有突出部57el，該突出部57el在葉片厚度方向中央側向流路內壁面的法線方向突出。
[0107]根據本實施方式，除了能夠獲得上述第一實施方式的主要效果之外，還能夠充分地對渦輪靜葉片2的圓角部41、42進行冷卻。
[0108]另外，在上述的實施方式中示出的動作步驟或各結構部件的各形狀、組合等是一例，能夠在不脫離本發明主旨的範圍內基於設計要求等進行各種變更。
[0109]例如，在上述的第一實施方式中，在翼型中心線Q的交叉截面上將冷卻面55形成為圓弧狀的截面輪廓而沿著圓角部40的外表面，但也可以形成為沿著圓角部40的外表面的切線方向傾斜地延伸的直線狀的截面輪廓而沿著圓角部40的外表面。在第二實施方式中也同樣。
[0110]而且，在上述的第一實施方式中，本發明適用於折回流路52e、53e，但本發明也可以僅適用於任一方。而且，也可以形成多個與折回流路52e、53e同樣的折回流路，並將本發明適用於其中的至少一個。在第二實施方式中也同樣。
[0111](第三實施方式)
[0112]以下，使用附圖，說明本發明的第三實施方式。另外，在以下的說明及該說明所使用的附圖中，對與已說明的結構要素同樣的結構要素，標註同一附圖標記，省略重複的說明。
[0113]本實施方式是在上述的蛇形流路的折回部設置冷卻孔的實施例，能夠適用於第一及第二實施方式雙方。圖9是在與第一實施方式的圖3同樣的渦輪動葉片的葉片剖視圖中示出了在各個折回部入口的壓縮空氣c的流動方向的上遊側的分隔壁設有冷卻孔的例子的圖。圖10是圖9的要部放大圖(圖9的要部VII的放大圖)。圖11是表示在圖10的折回流路53e周圍的前緣方向上觀察到的截面VIII — VIII的圖，圖12是表示圖11的折回流路53e周圍的截面IX — IX的圖。以下，通過圖9至圖12，以蛇形流路53的折回流路53e為例，說明本實施方式。
[0114]圖9及圖10示出了如下例子:在蛇形流路53的基端14附近，在對主流路53a與53b之間進行分隔的分隔壁54設置冷卻孔53k，該冷卻孔53k朝向折回流路53e的底面傾斜地配置。
[0115]而且，如圖11所示，由折回流路53e的葉片厚度方向的兩側的流路內壁60形成的流路截面，在葉片寬度方向的剖視圖中，流路寬度(LI)擴寬至圓角部40的外緣40b附近，為了朝擴寬的兩側的流路內壁60吹出壓縮空氣C，而在主流路53b的背側及腹側附近配置有兩個冷卻孔53k。一個冷卻孔53k與蛇形流路53的上遊側的主流路53a的上遊側流路連通，另一個冷卻孔53k向下遊側的主流路53b開口。
[0116]如圖12所示，折回流路53e的流路為具備擴張部61的形狀，該擴張部61從主流路53b及53c的流路向葉片厚度方向的背側及腹側膨脹。在各自的背側及腹側所設置的冷卻孔53k相對於翼型中心線Q保持傾斜，而使壓縮空氣c朝向吹向流路內壁60的方向。
[0117]如上述那樣，由於在蛇形流路中流動的壓縮空氣c在流路內流動的過程中產生的壓力損失，因此壓縮空氣c的壓力下降。若以蛇形流路53為例進行說明，則從導入流路531、53 j向主流路53流入的低溫的壓縮空氣c從基端側14朝向前端15流動，在折回部53d旋轉180°而折回，進而朝向基端14流下而到達折回部53e，在此期間由於流路內的壓力損失而壓力下降。即，在主流路53a的上遊側基端14和主流路53b的下遊側的折回流路53e的入口附近，由於壓力損失而產生一定的壓力差，因此由於冷卻孔53k的入口側與出口側的壓力差，在主流路53a中流動的壓縮空氣c的一部分流過冷卻孔53k而向折回流路53e吹出。
[0118]根據本實施方式，壓縮空氣c可能停滯於在折回流路53e的流路截面上向葉片厚度方向膨脹的擴張部61，但通過設置本實施方式的冷卻孔53k，壓縮空氣c的一部分朝向折回流路53e的流路內壁60而向斜下方向(徑向的內側方向)吹出，因此滯留於擴張部61的停滯了的壓縮空氣向下遊側被清除，在折回流路53e的冷卻面55附近流動的壓縮空氣流被更新，冷卻面55的冷卻性能提高。
[0119]同樣地，也可以在蛇形流路52的折回流路52e中，在主流路52a與52b之間的分隔壁54設置冷卻孔52k，適用與折回流路53e同樣的結構。
[0120]而且，本發 明適用於上述的渦輪T的渦輪動葉片3及渦輪T的渦輪靜葉片2，但也可以將本發明適用於各種旋轉機械的動葉片及靜葉片(例如壓縮機C的動葉片及靜葉片(參照圖1))。
[0121]工業實用性
[0122]本發明涉及一種葉片部件，具備:葉片主體；端壁,設於上述葉片主體的葉片寬度方向上的端部，並以與上述葉片寬度方向交叉的方式延伸；圓角部，將上述葉片主體的端部與上述端壁平滑地連接；及冷卻流路，使冷卻介質在上述葉片主體和上述端壁的內部流通，並且沿著上述葉片寬度方向延伸的兩條主流路由形成於上述端壁側的折回流路以彎折的方式連接，上述葉片部件中，上述折回流路以在上述葉片主體的與翼型中心線交叉的截面上沿著上述圓角部的方式形成，並且上述折回流路的葉片厚度方向的寬度形成得比上述主流路的葉片厚度方向的流路寬度大。根據本發明，能夠在圓角部均勻且充分地進行冷卻。
[0123]附圖標記說明
[0124]2…渦輪靜葉片(葉片部件)
[0125]2a…葉片主體
[0126]2b...外側罩(端壁)
[0127]2c…內側罩(端壁)
[0128]3 (3A-3D)…渦輪動葉片(葉片部件)
[0129]10…葉片主體
[0130]14…基端(端部)
[0131]20…平臺(端壁)
[0132]40…圓角部
[0133]41…圓角部
[0134]42…圓角部
[0135]40a…外表面
[0136]50…冷卻流路
[0137]52b、52c …主流路[0138]52e…折回流路
[0139]52k、53k 冷卻孔
[0140]53b、53c …主流路
[0141]53e…折回流路
[0142]55…冷卻面
[0143]56…突出部
[0144]57…蛇形流路(冷卻流路)
[0145]57a -57c、57f、57g…主流路
[0146]57d (57dA、57dB)、57e (57eA、57eB)…折回流路
[0147]58…基端(端部)
[0148]59…前端(端部)
[0149]60流路內壁
[0150]61擴張部
[0151]0..壓縮機(旋轉 機械)
[0152]GT…燃氣輪機(旋轉機械)
[0153]Q…翼型中心線
[0154]T…渦輪(旋轉機械)
[0155]c…壓縮空氣(冷卻介質)
【權利要求】
1.一種葉片部件，具備: 葉片主體； 端壁，設於所述葉片主體的葉片寬度方向上的端部，並以與所述葉片寬度方向交叉的方式延伸； 圓角部，將所述葉片主體的端部與所述端壁平滑地連接； 冷卻流路，使冷卻介質在所述葉片主體和所述端壁的內部流通，並且，沿著所述葉片寬度方向延伸的兩條主流路由形成於所述端壁側的折回流路以彎折的方式連接， 所述折回流路以在所述葉片主體的與翼型中心線交叉的截面上沿著所述圓角部的方式形成，並且所述折回流路的葉片厚度方向的寬度形成得比所述主流路的葉片厚度方向的流路寬度大。
2.根據權利要求1所述的葉片部件，其中， 所述折回流路在其內表面具有沿著所述圓角部的外表面形成的冷卻面。
3.根據權利要求1所述的葉片部件，其中， 所述折回流路具有突出部，所述突出部形成於所述葉片主體的葉片厚度方向的中央偵牝並將所述冷卻介質的流動方向引導至所述葉片厚度方向兩側。
4.根據權利要求1所述的葉片部件,其中， 所述折回流路在其與所述主流路中的上遊側流路之間的分隔壁上具備冷卻孔，其中所述主流路中的上遊側流路位於所述折回流路的上遊側。
5.根據權利要求2所述的葉片部件，其中， 所述冷卻面的距所述圓角部的外表面的距離形成為與從所述葉片主體的外表面到所述主流路的內表面的距離大致相同。
6.根據權利要求2所述的葉片部件，其中， 所述冷卻面沿著所述翼型中心線延伸。
7.一種旋轉機械，具備權利要求1所述的葉片部件。
【文檔編號】F01D5/18GK103459776SQ201280014878
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年1月26日 優先權日:2011年4月22日
【發明者】桑原正光 申請人:三菱重工業株式會社