CN101779002A - 涡轮叶片 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮叶片，在沿着连接前缘和后缘的中心线的叶片大致中央部，设置有分隔为叶片腹侧和叶片背侧的板状肋，且设置有背侧和腹侧的腔未连通的至少两个以上的腔，利用压力损失部件，与叶片腹侧相比，减小流入叶片背侧的的冷却空气量，其中冷却空气通过该压力损失部件流入叶片背侧的腔。

Description

涡轮叶片
技术领域
本发明涉及燃气轮机，更详细地说涉及燃气轮机的涡轮叶片(动叶片、静叶片)。
背景技术
作为燃气轮机的涡轮部中的涡轮叶片(静叶片)，例如已知有在专利文献1中公开的叶片。
专利文献1：(日本)特开2001-254605号公报
另外，在专利文献2中也公开了，在燃气轮机用叶片，具有叶片腹侧的专用于薄膜冷却的流体通路。
专利文献2：(日本)特公昭62-24606
而且，在专利文献3中也公开了适于燃气轮机的叶片面中的热负荷的详细的冷却结构。
专利文献3：(日本)特开2002-242607
但是，在上述专利文献1公开的涡轮叶片中，由于涡轮叶片在运转时的环境处于叶片本体的背侧(凸部侧)表面的环境气体压力低于叶片腹侧(凹部侧)表面的压力的状况下，因此，导入到嵌装件(インサ一ト)内的冷却空气大部分流入压力低的背侧。因此，为了确保用于冷却叶片腹侧的冷却空气的所需最低流量，需要增大投入的冷却空气流量。于是，所需量以上的冷却空气向叶片本体的背侧流动，多余的冷却空气与燃烧气体混合，使涡轮旋转的气体的温度下降，因此，存在降低涡轮效率的问题。
另外，也考虑到若缩小叶片本体的背侧内部的冲击板(インピンジメント板)的孔径或者薄膜冷却(フイルム冷却)孔的孔径，则多余的空气会减少，但是存在难以加工的问题，还存在因杂物而堵塞孔的问题。而且，也考虑到使背侧的冲击板的孔径与腹侧的孔径相同并减少孔数量，但是存在难以均匀冷却的问题。
另外，在公开于专利文献2的结构中，不能应对涡轮叶片的薄化，反而降低了冷却效果。
而且，在公开于专利文献3的结构中，叶片的结构复杂而成为涡轮价格上涨的原因。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种涡轮叶片，能够实现没有多余的冷却空气流入叶片本体的背侧(凸部侧)，并减少使用的冷却空气(冷却介质)量，而且，能够有效地应对叶片的薄化，经济上也有益，特别是能够适用于1500℃以上的高温燃烧涡轮。
本发明为了解决上述课题采取了以下手段。
本发明的涡轮叶片，采用通过叶片本体和第一冲击板和/或屏蔽板内部的第二冲击板使流入/流出叶片背侧的腔的冷却空气压力低于叶片腹侧的冷却空气压力的方法，减少流入叶片本体背侧(凸部侧)的多余的冷却空气，并减少作为整体而使用的冷却空气(冷却介质)量，将减少的空气量用于以进一步增加输出为目的的燃料气体的燃烧，其中，在叶片本体中设有多个薄膜冷却孔，并且，沿着连接前缘和后缘的中心线分隔为叶片腹侧和背侧的板状肋被设置在前缘和后缘之间，并设有背侧的腔和腹侧的腔未连通的至少两个以上的腔；第一冲击板和/或屏蔽板内部的第二冲击板以在自身的外周面和所述叶片本体内周面之间形成冷却空间的方式配置于所述腔内，并且设置有具有作为压力调整部件的功能的多个冲击冷却孔。
根据本发明的涡轮叶片，利用具有作为压力调整部件的功能的第一冲击板和第二冲击板，在腔内的空间欲从叶片本体的腹侧(凹部侧)向背侧(凸部侧)流动的冷却空气的流路阻力增加，向背侧流动的冷却空气(冷却介质)减少，从而减少使用的冷却空气量。
另外，根据本发明的涡轮叶片，压力低且流速慢的冷却空气，例如从形成在位于中央部的腔的背侧的薄膜冷却孔喷出，并沿着叶片本体背侧的外壁面均匀地形成由高持续性的冷却空气产生的膜。
由此，进一步减少从燃烧气体(高温气体)向叶片本体表面(更具体为叶片本体背侧的外壁面)的热传递，从而提高薄膜冷却效率。
由于在上述涡轮叶片上设置有沿着所述中心线将所述腔内的空间分隔为腹侧和背侧的板状第二肋，并且使腹侧和背侧未连通，因此，运转中的腹侧的腔内压力变动不影响背侧的腔内压力，故效果好。而且，第二肋具有如下效果，即能够补偿因以叶片的轻量化和提高冷却效果为目的的薄化而导致的强度降低。
根据这种涡轮叶片，在腔内的空间欲从叶片本体腹侧的腔向背侧的腔流动的冷却空气不存在，向叶片背侧流动的冷却空气达到最佳量，其结果是，减少涡轮运转所使用的冷却空气量。
在上述涡轮叶片中，优选构成为具有第二冲击板，通过形成于所述第二冲击板的冲击冷却孔的冷却介质，导入到位于所述第二肋背侧的空间内，该第二冲击板具有多个冲击冷却孔，并且被配置在位于所述第二肋背侧的空间的上游侧。
根据这种涡轮叶片，向第二冲击板供给(喷出)的冷却空气在冲击冷却第二冲击板之后，通过形成于第二冲击板的冲击冷却孔，通过例如如图2和图3所示的形成于第二冲击板的内壁面和内侧屏蔽板表面之间以及第二冲击板的内壁面和外侧屏蔽板表面之间的冷却空间内，流入位于中央部的腔的背侧且由第一肋的壁面、第二肋的壁面以及第一冲击板的内壁面形成的空间内。然后，流入到在腔的背侧且由第一肋的壁面、第二肋的壁面以及第一冲击板的内壁面形成的空间内的冷却空气，从设置于腔的背侧且朝向叶片本体背侧的内壁面开口的冲击冷却孔，向由第一冲击板的外壁面、第一肋的壁面及叶片本体背侧的内壁面形成的冷却空间内喷出并冲击冷却叶片本体背侧的内壁面之后，从薄膜冷却孔喷出。
即，冲击冷却第二冲击板的冷却空气被用于如下情况，即不仅冲击冷却叶片本体背侧的内壁面，而且薄膜冷却叶片本体背侧的外壁面(外周面)而不影响叶片腹侧的冷却。
由此，能够减少例如流入位于中央部的腔的背侧且由第一肋的壁面、第二肋的壁面及第一冲击板的内壁面形成的空间内的冷却空气量，能够减少总的冷却空气量(冷却空气的消耗量)，并且，能够防止未对叶片的冷却起作用的低温冷却空气从薄膜冷却孔喷出。
另外，本发明的其他实施方式的涡轮叶片具有叶片本体和第一冲击板，其中，在叶片本体设有多个薄膜冷却孔，并且通过至少一个板状的第一肋在内部至少形成有两个腔，该板状第一肋相对于连接处于如下截面中的前缘和后缘的中心线大致正交而设置，该截面为相对于立设方向轴线大致正交的截面；第一冲击板以在自身的外周面和所述叶片本体的内周面之间形成冷却空间的方式配置于所述腔内，并且设置有多个冲击冷却孔。
根据本发明的涡轮叶片，利用第一冲击板，在腔内的空间欲从叶片本体的腹侧(凹部侧)向背侧(凸部侧)流动的冷却空气的流路阻力增加，向背侧流动的冷却空气(冷却介质)减少，从而减少使用的冷却空气量。
另外，根据本发明的涡轮叶片，压力低且流速慢的冷却空气例如从形成在位于中央部的腔背侧的薄膜冷却孔喷出，并沿着叶片本体背侧的外壁面均匀地形成由高持续性的冷却空气产生的膜。
由此，进一步减少从燃烧气体(高温气体)向叶片本体表面(更具体为叶片本体的背侧外壁面)的热传递，从而提高薄膜冷却效率。
上述涡轮叶片进而优选构成为设有板状的第二肋，该板状的第二肋沿着所述中心线将所述腔内的空间分隔为腹侧和背侧。
根据这种涡轮叶片，在腔内的空间欲从叶片本体的腹侧向背侧流动的冷却空气的流路阻力进一步增大，向背侧流动的冷却空气进一步减少，使用的冷却空气量进一步减少。
上述涡轮叶片进而优选构成为具有第二冲击板，通过形成于所述第二冲击板的冲击冷却孔的冷却介质导入位于所述第二肋背侧的空间内，该第二冲击板具有多个冲击冷却孔并且被配置在位于所述第二肋背侧的空间的上游侧。
根据这种涡轮叶片，向第二冲击板供给(喷出)的冷却空气在冲击冷却第二冲击板之后，通过形成于第二冲击板的冲击冷却孔，通过例如如图2和图3所示的形成于第二冲击板的内壁面和内侧屏蔽板表面之间以及第二冲击板的内壁面和外侧屏蔽板表面之间的冷却空间内，流入位于中央部的腔的背侧且由第一肋的壁面、第二肋的壁面及第一冲击板的内壁面形成的空间内。然后，流入到在腔的背侧且由第一肋的壁面、第二肋的壁面及第一冲击板的内壁面形成的空间内的冷却空气，从设置在腔的背侧且朝向叶片本体背侧的内壁面开口的冲击冷却孔，向由第一冲击板的外壁面、第一肋的壁面及叶片本体背侧的内壁面形成的冷却空间内喷出并冲击冷却叶片本体背侧的内壁面之后，从薄膜冷却孔喷出。
即，冲击冷却第二冲击板的冷却空气被用于如下情况，即不仅冲击冷却叶片本体背侧的内壁面，而且薄膜冷却叶片本体背侧的外壁面(外周面)。
由此，能够减少例如流入在位于中央部的腔的背侧且由第一肋的壁面、第二肋的壁面及第一冲击板的内壁面形成的空间内的冷却空气量，能够减少总的冷却空气量(冷却空气的消耗量)，而且，能够防止低温冷却空气从薄膜冷却孔喷出。
本发明的燃气轮机具有能够减少总的冷却空气量且能够防止多余的低温冷却空气从薄膜冷却孔喷出的涡轮叶片。
根据本发明的燃气轮机，由于总的冷却空气量减少，因此来自涡轮前段的压缩机的抽气量减少，能够向燃烧器供给更多的燃烧用空气，故能够增加燃气轮机的燃烧气体量，能够提高性能(输出)，并且，由于防止来自薄膜冷却孔的低温冷却空气的不必要的喷出，因此，能够提高燃气轮机的热效率。
根据本发明能够得到如下效果，即减少流入叶片本体背侧(凸部侧)的多余的冷却空气，并减少使用的冷却空气(冷却介质)量。
附图说明
图1是表示具有本发明的涡轮叶片的燃气轮机的图，是表示拆下外壳后的状态的简略立体图；
图2是由相对于连接本发明第一实施方式的涡轮叶片的前缘和后缘的中心线大致正交的面切开该涡轮叶片的主要部分立体图；
图3是由相对于连接本发明第一实施方式的涡轮叶片的前缘和后缘的中心线大致正交的面切开该涡轮叶片的主要部分剖面图；
图4是由相对于本发明第一实施方式的涡轮叶片的立设方向轴线大致正交的面切开该涡轮叶片的大致中央部的主要部分剖面图；
图5是从外侧看到的本发明第一实施方式的涡轮叶片的外侧屏蔽板的立体图；
图6是由相对于本发明第二实施方式的涡轮叶片的立设方向轴线大致正交的面切开该涡轮叶片的大致中央部的主要部分剖面图；
图7是由相对于连接本发明第三实施方式的涡轮叶片的前缘和后缘的中心线大致正交的面切开该涡轮叶片的主要部分剖面图。
附图标记说明
1燃气轮机
10涡轮叶片
11叶片本体
14薄膜冷却孔
15肋(第一肋)
16肋(第二肋)
24内壁面(内周面)
30冲击板(第一冲击板)
33外壁面(外周面)
36冲击板(第二冲击板)
50涡轮叶片
60涡轮叶片
C1腔
C2腔
C3腔
C4腔
C5腔
L.E.前缘
T.E.后缘
具体实施方式
下面，参照图1至图5说明本发明涡轮叶片的第一实施方式。
图1是表示具有本发明的涡轮叶片的燃气轮机的图，是表示拆下外壳上半部后的状态的简略立体图；图2是由相对于连接本实施方式的涡轮叶片的前缘和后缘的中心线大致正交的面切开该涡轮叶片的主要部分立体图；图3是由相对于连接本实施方式的涡轮叶片的前缘和后缘的中心线大致正交的面切开该涡轮叶片的主要部分剖面图；图4是由相对于本实施方式的涡轮叶片的立设方向轴线大致正交的面切开该涡轮叶片的大致中央部的主要部分剖面图；图5是从外侧(外周侧)看到的本实施方式的涡轮叶片的外侧屏蔽板的立体图。
如图1所示，燃气轮机1作为其主要要素而具有：压缩燃烧用空气的压缩部2、向从该压缩部2输送来的高压空气中喷射燃料并使其燃烧而产生高温燃烧气体的燃烧部3以及位于该燃烧部3的下游侧且利用流出燃烧部3的燃烧气体而被驱动的涡轮部4。
本实施方式的涡轮叶片10例如是能够适用于涡轮部4中的第一级静叶片的叶片，如图2和图3所示，具有叶片本体11、内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13。
如图4所示，在叶片本体11设有多个薄膜冷却孔14、板状肋(第一肋)15、板状肋(第二肋)16及空气孔17，其中，板状肋(第一肋)15相对于连接处于如下截面中的前缘L.E.和后缘T.E.的中心线(未图示)大致正交而设置，并且将叶片本体11内部分隔为多个(在本实施方式中四个)腔C1，C2，C3，C4，该截面为相对于叶片本体11的立设方向轴线大致正交的截面；板状肋(第二肋)16将位于中央部的腔(除位于最靠前缘侧的腔C1和位于最靠后缘侧的腔C4以外的腔)C2，C3分隔(大致二等分)为腹侧和背侧；空气孔17将位于最靠后缘侧的腔C4内的冷却空气(冷却介质)导入叶片本体11外部，并且具有多个针翅片(ピンフイン)(未图示)。
另外，由于板状肋16在叶片内部阻止冷却用空气从腹侧移动到背侧，因此，板状肋16具有能够使叶片背侧的腔内压力和叶片腹侧的腔内压力不一样的效果。
另外，在位于最靠前缘侧的腔C1内收纳(收容)有嵌装件18和冲击板19，在位于最靠后缘侧的腔C4内收纳(收容)有嵌装件20。
嵌装件18，20分别是设有多个冲击冷却孔(未图示)的中空状部件，冲击板19是设有多个冲击冷却孔(未图示)的板状部件。
嵌装件18配置在腔C1内的腹侧，冲击板19配置为其内壁面(内周面)21与位于嵌装件18背侧的外壁面(外周面)22相对，并且，外壁面(外周面)23与位于叶片本体11背侧的内壁面24相对。
另外，在嵌装件18的外壁面22和位于叶片本体11腹侧的内壁面24之间、在嵌装件18的外壁面22和肋15的壁面25之间、在嵌装件18的外壁面22和冲击板19的内壁面21之间、以及在冲击板19的外壁面23和位于叶片本体11背侧的内壁面24及肋15的壁面25之间分别形成有冷却空间，即冷却空气的通路。
嵌装件20配置在腔C4内，在嵌装件20的外壁面(外周面)26和叶片本体11的内壁面24之间、以及在嵌装件20的外壁面26和肋15的壁面25之间分别形成有冷却空间，即冷却空气的通路。
另外，冷却空气由未图示的机构导入嵌装件18，20内部，通过多个冲击冷却孔，向冷却空间内喷出，叶片本体11的内壁面24被冲击冷却(インピンジメント冷却)。
另外，冲击冷却叶片本体11的内壁面24的冷却空气，从叶片本体11的多个薄膜冷却孔喷出，在叶片本体11的周围形成由冷却空气产生的薄膜层，并薄膜冷却叶片本体11。
而且，冷却空气从叶片本体11的后缘通过空气孔17喷出，此时，冷却空气冷却针翅片，叶片本体11的后缘附近被冷却。
并且，导入嵌装件18内部且从朝叶片本体11腹侧的内壁面24开口的冲击冷却孔向冷却空间内喷出，以冲击冷却叶片本体11腹侧的内壁面24的一部分冷却空气，流过形成于嵌装件18的外壁面22和叶片本体11的内壁面24之间的冷却空间以及形成于嵌装件18的外壁面22和肋15的壁面25之间的冷却空间，流入形成于嵌装件18的外壁面22和冲击板19的内壁面21之间的冷却空间。然后，流入形成于嵌装件18的外壁面22和冲击板19的内壁面21之间的冷却空间的冷却空气，从朝叶片本体11背侧的内壁面24开口的冲击冷却孔向冷却空间内喷出，在冲击冷却叶片本体11背侧的内壁面24之后，从薄膜冷却孔14喷出。
另一方面，在位于中央部的腔C2，C3中分别收纳(收容)有冲击板30。
冲击板30是分别设有多个冲击冷却孔(未图示)的板状部件，配置为其内壁面(内周面)31与肋16的壁面32相对，并且，其外壁面(外周面)33与叶片本体11的内壁面24相对。
另外，在冲击板30的外壁面33和叶片本体11的内壁面24及肋15的壁面25之间分别形成有冷却空间，即冷却空气的通路。
如图2和图3所示，内侧屏蔽板12设置在叶片本体11的内侧(内周侧)，外侧屏蔽板13设置在叶片本体11的外侧(外周侧)。
在内侧屏蔽板12表面(图2和图3中的下侧面)34以及外侧屏蔽板13表面(图2和图3中的上侧面)35分别设有冲击板36。
冲击板36是分别设有多个冲击冷却孔(未图示)的板状部件，配置为其覆盖位于中央部的腔C2，C3的、相比肋16的壁面32而形成于背侧的空间(即，由肋15的壁面25、肋16的壁面32及叶片本体11的内壁面24包围的空间)的上方或者下方。
另外，在冲击板36的内壁面37和内侧屏蔽板12的表面34之间、以及冲击板36的内壁面37和外侧屏蔽板13的表面35之间分别形成有冷却空间，即冷却空气的通路，该冷却空气的通路将通过形成于冲击板36的冲击冷却孔的冷却空气，导入位于中央部的腔C2，C3的、相比肋16的壁面32而形成于背侧的空间内。
另外，在位于中央部的腔C2，C3的、相比肋16的壁面32而形成于背侧的空间内，仅能够供给通过形成于冲击板36的冲击冷却孔的冷却空气。
另外，对冲击板36进行冲击冷却的冷却空气，流入位于中央部的腔C2，C3的、相比肋16的壁面32而形成在背侧的空间内，从朝向叶片本体11背侧的内壁面24开口的冲击冷却孔向冷却空间内喷出，在冲击冷却叶片本体11背侧的内壁面24之后，从薄膜冷却孔14喷出。
另外，如图3所示，冲击承受板38沿着叶片本体11的背侧和腹侧的内壁面24，分别固定在位于中央部的腔C2(C3)的、相比肋16的壁面32而形成于背侧的空间(即，形成于肋16的壁面32和冲击板30的内壁面31之间的空间)的内侧屏蔽板12侧的入口部分。另外，为了吸收冲击板30的叶片立设方向的热胀差(
Figure G2008800256468D00091
伸び差)的同时密封冷却空气，冲击板30的一端部(图3中的下侧端部)具有插入设置于冲击承受板38的槽38a内的结构，通过使冲击板30的一端部在槽38a内滑动，冲击板30能够在叶片立设方向上伸缩。
而且，如图5所示，冲击板40分别设置在内侧屏蔽板12的表面34(参照图2和图3)以及外侧屏蔽板13的表面35(参照图2和图3)。
冲击板40是分别设有多个冲击冷却孔41的板状部件，配置为其覆盖叶片本体11的腹侧上游侧和前缘上游侧的上方或者下方。
另外，在冲击板40的内壁面(未图示)和内侧屏蔽板12的表面34之间以及冲击板40的内壁面(未图示)和外侧屏蔽板13的表面35之间分别形成有冷却空间，即冷却空气的通路，该冷却空气的通路将通过形成于冲击板40的冲击冷却孔41的冷却空气，导入侧部流路42的前缘侧开口端43。
侧部流路42是从内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13的前缘侧到后缘侧在其两侧部形成的冷却空气的通路，其后缘侧开口端44分别与在内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13的整个宽度方向上形成于其后缘部的头部(ヘツダ)45的对应的端部连接。另外，在侧部流路42的内壁面设有未图示的多个板状突起(紊流产生装置(タ一ビユレ一タ))。
头部45是将从侧部流路42的前缘侧开口端43流入到侧部流路42内的冷却空气，导入形成于内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13的后缘部的后缘流路46的冷却空气的通路。
另外，流过形成于冲击板40的冲击冷却孔41的冷却空气，从侧部流路42的前缘侧开口端43流入侧部流路42内，并通过侧部流路42、头部45和后缘流路46之后，从内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13的后缘排出。此时，内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13的前缘部、两侧部和后缘部被冷却空气冷却。
在这样构成的涡轮叶片10中，向冲击板36供给(喷出)的冷却空气在冲击冷却冲击板36之后，流过形成于冲击板36的冲击冷却孔，并通过形成于冲击板36的内壁面37和内侧屏蔽板12的表面34之间以及冲击板36的内壁面37和外侧屏蔽板13的表面35之间的冷却空间内，流入位于中央部的腔C2，C3的背侧且由肋15的壁面25、肋16的壁面32及冲击板30的内壁面31形成的空间内。然后，流入到在腔C2，C3的背侧且由肋15的壁面25、肋16的壁面32及冲击板30的内壁面31形成的空间内的冷却空气，从设置于腔C2，C3的背侧且朝向叶片本体11背侧的内壁面24开口的冲击冷却孔，向由冲击板30的外壁面33、肋15的壁面25及叶片本体11背侧的内壁面24形成的冷却空间内喷出，并冲击冷却叶片本体11背侧的内壁面24之后，从薄膜冷却孔14喷出。
另一方面，在位于中央部的腔C2，C3的腹侧且由肋15的壁面25、肋16的壁面32及冲击板30的内壁面31形成的空间内，冷却空气由未图示的机构直接导入(供给)。然后，流入到在腔C2，C3的腹侧且由肋15的壁面25、肋16的壁面32及冲击板30的内壁面31形成的空间内的冷却空气，从设置于腔C2，C3的腹侧且朝向叶片本体11腹侧的内壁面24开口的冲击冷却孔，向由冲击板30的外壁面33、肋15的壁面25及叶片本体11背侧的内壁面24形成的冷却空间内喷出，并冲击冷却叶片本体11腹侧的内壁面24之后，从薄膜冷却孔14喷出。
另外，由未图示的机构导入到嵌装件18，20内部的冷却空气，通过多个冲击孔向冷却空间内喷出，叶片本体11的内壁面24被冲击冷却。
另外，冲击冷却叶片本体11的内壁面24的冷却空气，从叶片本体11的多个薄膜冷却孔14喷出，在叶片本体11的周围形成由冷却空气产生的薄膜层，叶片本体11被薄膜冷却。
而且，在本实施方式的涡轮叶片10中，导入嵌装件18的内部且从朝向叶片本体11腹侧的内壁面24开口的冲击冷却孔，向冷却空间内喷出并冲击冷却叶片本体11腹侧的内壁面24的一部分冷却空气，通过形成于嵌装件18的外壁面22和叶片本体11的内壁面24之间的冷却空间以及形成于嵌装件18的外壁面22和肋15的壁面25之间的冷却空间，流入形成于嵌装件18的外壁面22和冲击板19的内壁面21之间的冷却空间。然后，流入形成于嵌装件18的外壁面22和冲击板19的内壁面21之间的冷却空间的冷却空气，从朝向叶片本体11背侧的内壁面21开口的冲击孔向冷却空间内喷出，并冲击冷却叶片本体11背侧的内壁面24之后，从薄膜冷却孔14喷出。
而且，导入嵌装件20的内部且从朝向叶片本体11的内壁面24开口的冲击冷却孔，向冷却空间内喷出并冲击冷却叶片本体11的内壁面24的一部分冷却空气，通过形成于嵌装件20的外壁面26和叶片本体11的内壁面24之间的冷却空间、及空气孔17并冷却针翅片之后，从叶片本体11的后缘喷出。
并且，在本实施方式的涡轮叶片10中，通过形成于冲击板40的冲击冷却孔41的冷却空气，朝向侧部流路42的前缘侧开口端43均匀地流动，从侧部流路42的前缘侧开口端43流入侧部流路42内的冷却空气，在通过具有直线状流路的侧部流路42和头部45之后，通过后缘流路46从内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13的后缘排出。
根据本实施方式的涡轮叶片10，冲击冷却冲击板36的冷却空气被用于如下情况，即不仅冲击冷却叶片本体11背侧的内壁面24，而且薄膜冷却叶片本体11背侧的外壁面(外周面)。
由此，能够减少流入位于中央部的腔C2，C3的背侧且由肋15的壁面25、肋16的壁面32和冲击板30的内壁面31形成的空间内的冷却空气量，能够减少总的冷却空气量(冷却空气的消耗量)，并且，能够防止未充分使用冷却能力的低温冷却空气从薄膜冷却孔14喷出。
另外，根据本实施方式的涡轮叶片10，压力低且流速慢的冷却空气，从在位于中央部的腔C2，C3的背侧形成的薄膜冷却孔14喷出，并沿着叶片本体11背侧的外壁面均匀地形成由高持续性的冷却空气产生的膜。
由此，能够进一步减少从燃烧气体(高温气体)向叶片本体11表面(更具体为叶片本体11背侧的外壁面)的热传递，从而能够提高薄膜冷却效率。
而且，根据本实施方式的涡轮叶片10，将从侧部流路42的前缘侧开口端43流入的冷却空气，导入内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13的后缘(即，后缘流路46的下游侧开口端)的流路的弯曲部，仅形成为侧部流路42的后缘侧开口端44和头部45的端部的接合(连通)部以及头部45的中央部和后缘流路46的上游侧开口端的接合(连通)部这两个接合部，因此，能够减少流路的弯曲部中的压力损失(流路阻力)，能够增加冷却空气的流速，从而能够有效地冷却内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13，并且，能够减少流入形成于冲击板40的内壁面和内侧屏蔽板12的表面34之间以及冲击板40的内壁面和外侧屏蔽板13的表面35之间的冷却空间内的冷却空气量，能够进一步减少总的冷却空气量(冷却空气的消耗量)。
根据具有本实施方式的涡轮叶片10的燃气轮机1，由于未对燃气轮机的冷却起作用的不必要的冷却空气与燃烧气体混合且未使燃烧气体温度下降，因此能够提高燃气轮机的性能，并且，若减少由压缩部抽出的冷却空气量，则能够将该减少的全部压缩空气量作为气体燃烧用空气使用，因此，能够增加完全燃烧的燃料气体投入量。于是，由于燃烧气体总量增加，因此，无需使压缩机部分大型化即可提高涡轮输出，并实现涡轮的小型化且提高输出，其结果是具有提高性能的优点。另外，具有如下优点，即由于肋16有助于提高叶片强度，因此能够谋求叶片的薄化。而且，还具有能够以简单的结构分别独立地控制冷却空气量在叶片背侧和腹侧的最优化的优点。
下面，参照图6说明本发明的涡轮叶片的第二实施方式。图6是由相对于本实施方式的涡轮叶片的立设方向轴线大致正交的面切开该涡轮叶片的大致中央部的主要部分剖面图。
如图6所示，本实施方式的涡轮叶片50在替代位于腹侧中央部的两个腔(除最靠前缘侧的腔C1和最靠后缘侧的腔C4以外的腔)C2，C3而具有一个腔C5这一点上，与上述实施方式不同。由于其他结构要素与上述实施方式的结构要素相同，因此，在此省略它们的说明。
在本实施方式中形成有板状肋15和板状肋16，并且肋15和肋16以T形交叉(即，肋15和肋16的截面视图形状形成为大致T形)，其中，板状肋15将位于背侧中央部的腔C2，C3分隔为前缘侧和后缘侧，板状肋16将位于背侧中央部的腔C2，C3和位于腹侧中央部的腔C5分隔为腹侧和背侧(大致二等分)。
根据本实施方式的涡轮叶片50，由于位于背侧中央部的腔C2，C3被肋15分隔为前缘侧和后缘侧，因此能够提高相对于背侧的膨胀应力(バルジング応力)的强度。
另外，根据本实施方式的涡轮叶片50，由于不需要将位于腹侧中央部的腔分隔为前缘侧和后缘侧的肋15，因此，能够简化位于腹侧中央部的腔C5的结构，由此，制造时的铸造工序简单，并能够降低制造成本。
而且，根据本实施方式的涡轮叶片50，由于减少难以冷却的肋15的数量，因此，能够提高位于腹侧中央部的腔C5的冷却效率。
由于其他作用效果与上述实施方式相同，因此，在此省略其说明。
下面，参照图7说明本发明的涡轮叶片的第三实施方式。图7是由相对于连接本实施方式的涡轮叶片的前缘和后缘的中心线大致正交的面切开该涡轮叶片的主要部分剖面图。
如图7所示，本实施方式的涡轮叶片60在替代冲击承受板38而设有分隔板39这一点上与上述实施方式不同，其中上述实施方式的冲击承受板38设置在位于中央部的腔C2(C3)的、相比肋16的壁面32而形成于背侧的空间侧。由于其他结构要素与上述实施方式的结构要素相同，因此，在此省略它们的说明。
即，如图2和图3所示，在上述实施方式中采用“两侧供给方式”，所谓两侧供给方式是指，冲击冷却分别设置在内侧屏蔽板12和外侧屏蔽板13的冲击板36的冷却空气，流入位于中央部的腔C2(C3)中的、相比肋16的壁面32而形成于背侧的空间内。
与之相对，如图7所示，在本实施方式中采用“单侧供给方式”，所谓单侧供给方式是指，位于中央部的腔C2(C3)中的、相比肋16的壁面32而形成于背侧的空间且接近前缘侧的空间，其一侧(图7中的上方)与外侧屏蔽板13连通，而另一侧(图7中的下方)被固定在冲击板30一端部(图7中的下侧端部)的分隔板39堵塞。同时，接近后缘侧的空间的另一侧与内侧屏蔽板12连通，而该空间的一侧被固定在冲击板30另一端部(图7中的上侧端部)的分隔板39(未图示)堵塞。即，向接近前缘侧的空间供给的冷却空气不会自内侧屏蔽板12侧供给，而是仅供给在外侧屏蔽板13的冲击板36进行冲击冷却的冷却空气。另一方面，向接近后缘侧的空间供给的冷却空气不会自外侧屏蔽板13侧供给，而是仅供给在内侧屏蔽板12的冲击板36进行冲击冷却的冷却空气。
另外，也可以构成为，本实施方式中接近前缘侧的空间，其另一侧与内侧屏蔽板12连通，该空间的一侧被固定在冲击板30另一端部的分隔板39堵塞，并且，接近后缘侧的空间，其一侧与外侧屏蔽板13连通，而另一侧被固定在冲击板30一端部的分隔板39(未图示)堵塞。
根据本实施方式的涡轮叶片60，由于分隔板39紧贴固定于冲击板30，以确保分隔板39和冲击板30的接合部的密封性，因此，能够可靠地防止冷却空气从该接合部泄漏。
另外，在上述实施方式中，由于冲击板30的一端部具有插入冲击承受板38的结构，因此，有时导致冷却空气从冲击板30的一端部和冲击承受板38的槽38a之间泄漏。
由于其他作用效果与上述实施方式相同，因此在此省略其说明。
另外，本发明不仅能够适用于第一级静叶片，还能够适用于其他段的静叶片或者动叶片。
另外，在上述实施方式中说明了如下的一个具体例子，即在位于中央部的腔C2，C3内的腹侧和背侧分别具有冲击板30，并具有沿着中心线将这些腔C2，C3内的空间分隔为腹侧和背侧的肋16，并且，在位于肋16背侧的空间的上游侧具有冲击板36，但是，本发明并不限于此。因此，例如可以是仅在位于中央部的腔C2，C3内的背侧具有冲击板30的结构(即，不具有肋16、腹侧的冲击板30和上游侧的冲击板36的结构)，也可以是仅具有肋16以及配置在位于中央部的腔C2，C3内的背侧的冲击板30的结构(即，不具有腹侧的冲击板30以及上游侧的冲击板36的结构)，又可以是仅具有肋16、配置在位于中央部的腔C2，C3内的背侧的冲击板30、冲击板36的结构(即，不具有腹侧的冲击板30的结构)，还可以添加在各级的静叶片之间通过背侧和腹侧的冲击板的开口面积大小来微调流量的结构。
而且，本发明不仅仅在位于中央部的腔(除位于最靠前缘侧的腔C1和位于最靠后缘侧的腔C4以外的腔)C2，C3内能够适用，还能够适用于位于最靠前缘侧的腔C1和/或位于最靠后缘侧的腔C4。

Claims (6)

1.一种涡轮叶片，沿着连接前缘和后缘的中心线分隔为叶片腹侧和叶片背侧的板状肋，设置在前缘和后缘之间，并且设置有背侧的腔和腹侧的腔未连通的至少两个以上的腔，该涡轮叶片的特征在于，
具有流入/流出叶片背侧的腔的冷却空气的压力损失部件，与叶片腹侧相比，从叶片背侧流出的冷却空气量少。
2.如权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述压力损失部件是位于向腔内流入的冷却空气上游的冲击板。
3.如权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述压力损失部件是位于自腔流出的冷却空气下游的冲击板。
4.如权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，所述压力损失部件是位于自腔流出的冷却空气的上游和下游的两张冲击板。
5.一种燃气轮机，其特征在于，具有权利要求1至4中的任一项所述的涡轮叶片。
6.如权利要求5所述的燃气轮机，其特征在于，各段的冲击孔的孔径不同。
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