CN103052765A

CN103052765A - 燃气涡轮机动叶片及燃气涡轮机

Info

Publication number: CN103052765A
Application number: CN2011800388651A
Authority: CN
Inventors: 羽田哲
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: KR101452652B1; EP2924239B1; EP2685048A1; EP2924239A1; WO2012124215A1; EP2685048A4; JPWO2012124215A1; KR20140052076A; US9121291B2; JP2014098392A; EP2685048B1; KR101552450B1; US20120230838A1; JP5743118B2; JP5558627B2; KR20130045903A; CN103052765B

Abstract

本发明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。

Description

燃气涡轮机动叶片及燃气涡轮机

技术领域

本发明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。

背景技术

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1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

发明内容

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。

本发明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。

本发明中，为了解决上述问题而采用了以下方法。

本发明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。

本发明的第二方式优选为，是具备上述燃气涡轮机动叶片的燃气涡轮机。

发明效果

根据本发明，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的剖面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。

具体实施方式

对于本发明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1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5一体地进行旋转。

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3B为从前缘17朝向后缘18的方向观察叶片体11的纵向局部剖视图，表示图3A的剖面A-A。而且，图3C为叶片体11的横向剖视图，表示图3A的剖面B-B。如图3A所示，在叶片体11内利用冷却空气CA对叶片体11进行冷却，因此配置有多个系统的冷却流路22、23、24。而且，叶片体11的冷却流路与配置于基部13的冷却流路连通，在各个冷却流路中流动的冷却空气CA从与基部13连接的转子5侧的冷却流路（未图示）进行供给。

本实施例所示的叶片体11的冷却流路22、23、24由三个系统的流路构成，分别与配置在和平台12连接的基部13内的相互独立的三个供给流路33、34、35连通。

配置于上述叶片体11的三个系统的冷却流路从前缘17朝向后缘18按照最接近前缘17的第一系统流路22、第二系统流路23及第三系统流路24的顺序配置。各个系统的冷却流路分别与设于基部13的相互独立的冷却流路即第一供给流路33、第二供给流路34及第三供给流路35连通。

第一系统流路22最接近前缘17，仅形成沿径向从基部13侧朝向叶片顶部16的单一的第一冷却流路25，从基部13延伸至叶片顶部16。而且，在与第一冷却流路25相连的叶片体11的壁面的负压面21（背侧）及加压面20（腹侧）上，设置有使燃烧气体侧和叶片体11内部的冷却流路侧连通的多个薄膜孔（未图示）。

第二系统流路23设于前缘17和后缘18的中间部的叶片体11内，第二冷却流路26、第三冷却流路27及第四冷却流路28各流路以折回结构（返回部）连接，形成为一条曲折的蛇形冷却流路。第二系统流路23从前缘17朝向后缘18按照最接近第一冷却流路25地设置的第二冷却流路26、第三冷却流路27及第四冷却流路28的顺序配置。从转子5侧供给的冷却空气CA通过第二供给流路34流入至第四冷却流路28，在返回部32折回并以第三冷却流路27、第二冷却流路26的顺序在流路内流动。

即，第四冷却流路28从基部13侧朝向叶片顶部16沿径向延伸，在设于叶片顶部16附近的返回部32旋转180°而与第三冷却流路27连通。第三冷却流路27也从叶片顶部16朝向基部13侧沿半径方向延伸，在返回部32旋转180°而与第二冷却流路26连通。而且，第二冷却流路26也从基部13侧朝向叶片顶部16沿径向延伸，与第二冷却流路26的设于叶片顶部16的冷却孔（未图示）连通。而且，第二冷却流路26在与第三冷却流路27及第四冷却流路28相连的叶片体11的壁面的负压面21（背侧）及加压面20（腹侧）上，与第一冷却流路同样地设置有使燃烧气体侧和各冷却流路侧连通的多个薄膜孔（未图示）。

第三系统冷却流路24设于从前缘17和后缘18的中间部至后缘18侧，第五冷却流路29、第六冷却流路30及第七冷却流路31以折回结构（返回部）连接，形成为一条曲折的蛇形冷却流路。第三系统流路24从前缘17朝向后缘18按照接近第四冷却流路28地设置的第五冷却流路29、第六冷却流路30及第七冷却流路31的顺序配置，从第七冷却流路31送出的冷却空气CA从设于叶片顶部16的冷却孔（未图示）向燃烧气体中排出，并且，冷却空气的一部分从后缘端部19向燃烧气体中排出。从转子5侧供给的冷却空气CA与第二系统流路同样地，通过第三供给流路35流入至第五冷却流路29，在返回部32折回并以第六冷却流路30、第七冷却流路31的顺序在通路内流动。

即，第五冷却流路29从基部13朝向叶片顶部16沿径向延伸，在设于叶片顶部16附近的返回部32旋转180°而与第六冷却流路30连通。第六冷却流路30同样地从叶片顶部16朝向基部13侧沿半径方向延伸，在返回部32旋转180°而与第七冷却流路31连通。而且，第七冷却流路31为从基部13侧朝向叶片顶部16沿径向延伸的流路，与设于叶片顶部16的冷却孔（未图示）及后缘端部19连通。而且，在与第五冷却流路29、第六冷却流路30及第七冷却流路31相连的叶片体11的壁面的负压面21（背侧）及加压面20（腹侧）上，与其他系统的冷却流路同样地设置有使燃烧气体侧和各冷却流路侧连通的多个薄膜孔（未图示）。

而且，为了促进叶片体的对流冷却，也可以在各冷却流路的内壁设置湍流器（tabulator）（未图示）。

根据上述冷却流路的结构，将从转子5侧供给到设于基部13的与各系统连通的冷却流路（第一供给流路33、第二供给流路34、第三供给流路35）的冷却空气CA供给至第一系统流路22（第一冷却流路25）、第二系统流路23（第四冷却流路28、第三冷却流路27及第二冷却流路26）及第三系统流路24（第五冷却流路29、第六冷却流路30及第七冷却流路31）。供给至第一系统流路22的冷却空气CA对前缘17侧的叶片体11的负压面21侧及加压面20侧的内壁面进行对流冷却，并在将冷却空气CA从设于前缘17侧的叶片面的薄膜冷却孔向燃烧气体中吹出时对叶片面进行薄膜冷却。第二系统流路23对叶片体11的中间部的负压面21及加压面20的内壁面进行对流冷却，并在将冷却空气CA从设于叶片体11的叶片面的冷却孔向燃烧气体中排出时对叶片面进行薄膜冷却。而且，第三系统流路24也同样地，从叶片体11的中间部直至后缘18侧，对叶片体11的负压面21（背侧）及加压面20（腹侧）的内壁面进行对流冷却，在将冷却空气CA从设于叶片面的冷却孔向燃烧气体中排出时对叶片面进行薄膜冷却。而且，在第七冷却流路31中流动的冷却空气CA的一部分在从后缘端部19向燃烧气体中排出的过程中对后缘端部19进行对流冷却。

接着，对圆角部的冷却结构进行说明。在图3A、图3B、图3C中表示有将第一冷却流路25和第二冷却流路26连接的旁通流路41。旁通流路41形成于叶片体11的壁体内，旁通流路41的入口41a侧与第一冷却流路25连通，出口41b侧与第二冷却流路26连通。即，在如图3A所示的叶片体11的纵向剖视图中，旁通流路41与旁通流路41的入口41a及出口41b一同配置在形成有圆角部14的范围内。

此处，对圆角部的范围进行说明。如图3B的局部剖视图所示，为了降低叶片体11和平台12的连接部的热应力，圆角部14形成为由具备一定曲率半径的曲面R和叶片体11及平台12包围而成的区域，并配置于叶片体的全周上。即，在图3B的局部剖视图中，若将沿叶片体11的径向延伸的直线状的外壁面11a和形成圆角部41的外表面的曲面R平滑地相交的点设为X，并将平台12的呈直线状扩展的平台外表面12a和曲面R平滑地相交的点设为Y点，则通过绕着叶片体11描画点X及点Y，在圆角部41和叶片体的外壁面11a之间形成圆角上端线14a，在圆角部14和平台外表面12a的边界形成圆角下端线14b。

由该圆角上端线14a、圆角下端线14b包围的区域（图3B的剖面线所表示的部分）形成圆角部14的范围。

如图3B的局部剖视图所示，在叶片的从前缘向后缘观察的剖视图中，旁通流路41配置于由圆角上端线14a、圆角下端线14b包围的圆角部14。即，在叶片的从前缘观察后缘的剖视图中，旁通流路41的入口41a配置于圆角部14内，形成于第一冷却流路25的内壁面。旁通流路41从入口41a沿大致水平方向（转子轴向）朝向曲面R延伸，如图3A及图3C所示，沿着圆角部14配置于圆角部14的曲面R的内侧（蛇形流路侧），进而与第二冷却流路出口41b连接。另外，在本实施例中，旁通流路41的全部都配置于由圆角上端线14a、圆角下端线14b包围的圆角部14内。另外，能够在一体铸造涡轮机动叶片的过程中同时制作旁通流路41。

接着，对旁通流路的技术含义进行说明。

一般而言，蛇形流路具备细长的曲折的距离较长的流路，且在流路中途具备折回结构（返回部）或湍流器等的内部结构，因此在冷却空气在流路内流动的过程中，由于压力损失而导致压力降低。另外，从转子5侧接收冷却空气CA的设于基部13内的第一供给流路33、第二供给流路34及第三供给流路35内的冷却空气CA的压力为大致相同的压力。

如图3A、图3C所示，第一系统流路22的冷却流路（第一冷却流路25）最接近前缘17，是从基部13侧延伸至叶片顶部16的单一流路。第一冷却流路25中，从转子5侧接收冷却空气CA的基部13侧的流路内的压力最高，包含隔着圆角部14的径向内侧及外侧的流路在内的圆角部14附近的流路内形成高压部36。

另一方面，第二系统流路23经由折回结构（返回部）与第二冷却流路26、第三冷却流路27及第四冷却流路28连接，形成曲折的较长的蛇形冷却流路。冷却空气CA的压力在从转子5侧接收冷却空气CA的第四冷却流路28的上游侧最高。在冷却流路及返回部流动的期间，冷却空气压力因压力损失而逐渐降低，在刚从第二冷却流路26的叶片体的冷却孔（未图示）排出后，就变为与燃烧气体压大致相同的压力。即，冷却空气CA按照第四冷却流路28、第三冷却流路27及第二冷却流路26的顺序在流路内部流动而使冷却空气压力降低，因此第二冷却流路26的下游端（叶片顶部16）压力变为最低。从第四冷却流路28的基部13侧进入叶片体11的冷却流路中，包含隔着圆角部14的径向内侧及外侧的流路在内的圆角部14附近形成高压部36，第二冷却流路26的圆角部14附近形成低压部37。

由此，利用旁通流路的入口41a侧的高压部36和出口41b侧的低压部37的冷却空气的压力差，能够使冷却空气的一部分形成分支而流经旁通流路41，通过旁通流路内的冷却空气CA，能够从叶片体11的内侧对圆角部14进行对流冷却。

而且，旁通流路可以设于叶片体11的负压面21（背侧）和加压面20（腹侧）中的一个面上，也可以设于两个面上。优选根据叶片结构或叶片面的热负荷的施加方式来选择任意一个。图3C所示的第一实施例是仅在叶片体11的前缘17侧的加压面20设置旁通流路41的示例，但也可以根据热应力的状态而仅在负压面21设置。而且，图3D所示的第一变形例是表示在加压面20和负压面21这两个面上设有旁通流路41的示例。

根据第一实施例所示的结构，由于接近圆角部设置旁通流路，因此能够从圆角部的内侧进行对流冷却。因此，无需在热应力大的圆角部附近的叶片面或平台面进行设置冷却孔等的孔加工，可避免叶片的疲劳破坏等，提高叶片的可靠性。

而且，由于在圆角附近冷却空气不是从冷却孔向燃烧气体中排出而是返回蛇形流路，因此返回到第二冷却流路26内的冷却空气进一步在第二冷却流路26中流动的期间对叶片体11进行对流冷却。而且，冷却空气由于从薄膜孔吹出而对叶片面进行薄膜冷却，因此进行冷却空气的循环使用而降低冷却空气量。因此，提高燃气涡轮机整体的热效率和燃气涡轮机的可靠性。

在图4A、图4B及图4C表示旁通流路所涉及的第一实施例的变形例。在图4A所示的第二变形例中，是如下的示例：将高压部36设置得比第一冷却流路25内的圆角部14靠径向内侧，将低压部37配置得比第二冷却流路26的圆角部14靠径向外侧，将旁通流路42的入口42a配置于高压部36，将出口42b配置于低压部37。旁通流路42配置成，在纵向剖视图中将旁通流路41的入口42a、出口42b呈大致直线状连接，使中间部沿着圆角部14的内侧（蛇形流路侧）。

图4B所示的第三变形例是如下的示例：将高压部36设置得比第一冷却流路25内的圆角部14靠径向外侧，将低压部37配置得比第二冷却流路26的圆角部14靠径向内侧，将旁通流路43的入口43a配置于高压部36，将出口43b配置于低压部37。而且，与第二变形例同样地，旁通流路43配置成，在纵向剖视图中将旁通流路43的入口43a、出口43b呈大致直线状连接，使中间部沿着圆角部14的内侧。

图4C所示的第四变形例中，高压部36的选定与第一实施例相同，但在将低压部37设于第三冷却流路27的圆角部14附近这一点上与第一实施例不同。若设于第三冷却流路27的圆角部14附近，则能够利用第四冷却流路28的圆角部14附近和第三冷却流路27的圆角部14附近之间的压力差，因此能够使冷却空气在旁通流路44内流动。而且，若在第三冷却流路27的下游侧的圆角部14设置旁通流路44的出口44b、且沿着圆角部14的内侧配置中间的旁通流路44，则与上述第一变形例相比使得旁通流路长度延长，因此能够进一步扩展圆角部14的冷却长度。

（第二实施例）

接着，以下基于图5A、图5B及图5C对第二实施例进行说明。第一实施例为涉及第一系统流路22和第二系统流路23之间的不同系统间的旁通流路的示例，但本实施例中，在第二系统流路23内的旁通流路45这一点上与第一实施例不同。即，在本实施例中，将高压部36设于第四冷却流路28的上游侧的圆角部14，将低压部37设于第二冷却流路26的上游侧的圆角部14。根据本实施例的结构，能够得到与上述第一实施例同样的效果。

另外，与第一实施例同样地，本实施例的旁通流路45可以设于叶片体11的负压面21（背侧）和加压面20（腹侧）中的一个面上，也可以设于两个面上。优选根据叶片结构或叶片面的热负荷的施加方式来选择任意一个。图5B所示的示例为仅在叶片体11的加压面20上设置旁通流路45的示例，但也可以根据热应力的状态而仅在负压面21上设置。图5C所示的示例为在加压面20和负压面21这两个面上设置旁通流路45的示例。而且，圆角部14的考虑方式及圆角部和旁通流路之间的关系能够适用与第一实施例相同的考虑方式。而且，图4A、图4B所示的旁通流路的变形例的考虑方式也能够适用于本实施例。

（第三实施例）

接着，以下基于图6A、图6B及图6C对第三实施例进行说明。本实施例中，在第三系统流路24内的旁通流路46这一点上与第一实施例及第二实施例不同。即，第三系统流路24经由折回结构（返回部）从前缘17直至后缘18按照接近第四冷却流路28的第五冷却流路29、第六冷却流路30及第七冷却流路31的顺序进行连接，形成曲折的较长的蛇形冷却流路。冷却空气CA的压力在从转子5侧接收冷却空气的第五冷却流路29的入口处最高。但是，与第二系统流路同样地，当冷却空气CA在冷却流路内流动的期间因压力损失而使冷却空气的压力逐渐降低，从第七冷却流路31向后缘18侧流动且刚从后缘端部19向燃烧气体中排出之后的冷却空气变为与燃烧气体压力基本相同的压力。即，冷却空气CA按照第五冷却流路29、第六冷却流路30及第七冷却流路31的顺序在流路内流动的过程中，冷却气体压力逐渐降低。从第五冷却流路29的基部13侧进入叶片体11的冷却空气CA的圆角部14附近的流路内形成压力较高的高压部36，第七冷却流路31的上游侧内的圆角部14附近形成压力较低的低压部37。因此，利用第五冷却流路29和第七冷却流路31之间的压力差，可以在它们之间配置旁通流路46，旁通流路46形成沿着圆角部14配置的结构。根据本实施例的结构，能够得到与第一实施例同样的效果。

另外，在本实施例中，也与第一实施例同样地，根据叶片结构或叶片面的热负荷的施加方式来选择将旁通流路46设于叶片体11的负压面21或加压面20上或者设于两个面上。图6B所示的示例为仅在叶片体11的负压面21上设置旁通流路46的示例，但也可以根据热应力的状态而仅在加压面20上设置。图6C所示的示例为在加压面和负压面这两个面上设置旁通流路46的示例。而且，圆角部14的考虑方式及圆角部和旁通流路之间的关系能够适用与第一实施例相同的考虑方式。而且，与第一实施例同样地，图4A、图4B所示的旁通流路的变形例的考虑方式也能够适用于本实施例。

另外，从上述第一实施例至第三实施例所示的结构中，根据叶片结构和对叶片面的热负荷施加方式，有时能够对应各实施例而单独适用，有时也能够适用于组合多个实施例而成的结构。而且，组合多个实施例而成的结构的效果与第一实施例相同。

而且，第一实施例具备三个系统的蛇形流路，最接近前缘17的第一系统流路22由单一的冷却流路构成，第二系统流路23及第三系统流路24分别由将三条冷却流路在从前缘17直至后缘18地串联结合而成的蛇形冷却流路构成，其他冷却流路的结构也能够适用同样的考虑方式。

第一实施例的冷却流路中，第一系统流路由单一流路构成，第二系统流路和第三系统流路分别由三条蛇形冷却流路构成，整体上由七条冷却流路构成（将该构成称为1-3U-3D系统）。此处，“1-3U-3D系统”是指，由三个系统的流路构成，且第二系统流路及第三系统分别由三条流路构成。而且，冷却空气CA的流向区别如下：在从前缘17朝向后缘18的流路中标以“D”，在相反的流向中标以“U”。

若以其他流路结构为例进行列举，则与第一实施例同样地，在整体上由七条流路构成这一点上是相同的，但第一系统流路由单一流路构成，第二系统流路由五条蛇形流路构成，第三系统流路由单一流路的冷却流路构成，从而成为第二系统流路形成从前缘17朝向后缘18的冷却空气的流动方向的结构（1-5D-1系统）。在这种情况下，与第一实施例同样地，若考虑从前缘17直至后缘18地按顺序标以流路编号，则可实现如下的结构：在第一冷却流路和第三冷却流路之间、第一冷却流路和第四冷却流路之间或第一冷却流路和第五冷却流路之间设置旁通流路，使旁通流路沿着圆角部14的内侧配置。

在叶片的冷却设计的考虑方式中，燃气涡轮机动叶片的冷却流路的结构涉及多种，在一个系统的冷却流路中，将压力最高的流路设为高压部，在同一系统或不同系统的流路中，将压力最低的流路设为低压部，通过在靠近圆角部的高压部和低压部之间设置旁通流路，能够实现满足本发明的技术思想的结构。在将高压部和低压部选定为离开圆角部的位置时，设置旁通流路在制作方面变得困难，因此并不适宜。另外，上述说明中，以压力最高的高压部、压力最低的低压部为例进行了说明，但即使是中间压力，若能够确保使冷却空气流动于高压部和低压部之间的压力差，也能够设置旁通流路。

上述各实施例为反映出本发明的技术思想的代表例，但只要满足本发明的技术思想，则其他实施例及变形例也包含在本发明的技术思想范围内。

附图标记说明

1 燃气涡轮机

2 压缩机

3 燃烧器

4 涡轮部

5 转子

6 涡轮机静叶片

7 涡轮机动叶片

11 叶片体

11a 叶片体外壁面

12 平台

12a 平台外表面

13 基部

14 圆角部

14a 圆角上端线

14b 圆角下端线

16 叶片顶部

17 前缘

18 后缘

19 后缘端部

20 加压面（腹侧）

21 负压面（背侧）

22 第一系统流路

23 第二系统流路

24 第三系统流路

25 第一冷却流路

26 第二冷却流路

27 第三冷却流路

28 第四冷却流路

29 第五冷却流路

30 第六冷却流路

31 第七冷却流路

32 返回部

33 第一供给流路

34 第二供给流路

35 第三供给流路

36 高压部

37 低压部

41、42、43、44、45、46 旁通流路

41a、42a、43a、44a、45a、46a 入口

41b、42b、43b、44b、45b、46b 出口

CA 冷却空气

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种燃气涡轮机动叶片，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，

所述冷却流路具备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旁通流路。

4.根据权利要求1所述的燃气涡轮机动叶片，其中，

所述冷却流路具备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旁通流路。

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，

所述冷却流路由多个系统的冷却流路构成，且配置有所述高压部的冷却流路和配置有所述低压部的冷却流路为不同系统的冷却流路。

6.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，

所述冷却流路由多个系统的冷却流路构成，且配置有所述高压部的冷却流路和配置有所述低压部的冷却流路为同一系统的冷却流路。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的燃气涡轮机动叶片，其中，

所述冷却流路具备至少设于所述叶片体的压力面和负压面中的任一面上的旁通流路。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的燃气涡轮机动叶片，其中，

所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，是按照接近所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，是按照接近所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，

所述高压部位于所述第一冷却流路，所述低压部位于所述第二冷却流路。

9.一种燃气涡轮机，其特征在于，具备权利要求1至8中的任一项所述的燃气涡轮机动叶片。

Claims

1.一种燃气涡轮机动叶片，由以下部分形成：

平台；