CN107109952B - 涡轮叶片、涡轮以及涡轮叶片的制造方法 - Google Patents

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Abstract

沿着涡轮的径向设置的涡轮叶片具备：翼型部，其位于所述涡轮的流体流路内；以及护罩部，其位于所述径向上的所述翼型部的内侧或外侧，且具有供所述翼型部的端部嵌合的开口，在所述护罩部的形成所述开口的壁面与所述翼型部的所述端部的外周面之间形成有间隙，所述护罩部的所述壁面与所述翼型部的所述外周面在隔着所述间隙而与所述流体流路相反的一侧借助焊接部相互接合，在所述护罩部及所述翼型部中的至少一方设置有冷却孔，该冷却孔构成为朝所述间隙开口且向所述间隙供给冷却流体。

Description

涡轮叶片、涡轮以及涡轮叶片的制造方法
技术领域
本发明涉及涡轮叶片、涡轮以及涡轮叶片的制造方法。
背景技术
作为用于涡轮的涡轮叶片，已知有通过焊接将经由铸造制作出的部件接合而得到的涡轮叶片。
例如，专利文献1公开了通过焊接将铸造出的叶片部以及护罩部接合而得到的涡轮静叶片。在该涡轮静叶片中，为了缓和护罩的热变形的约束，将叶片部与护罩部从护罩的冷却面侧沿护罩的厚度方向进行局部焊接，从而成为在叶片部与护罩之间的护罩的高温流体面附近残留有间隙(未熔敷部)的结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开昭60-57705
发明内容
发明要解决的课题
在如专利文献1所记载的涡轮静叶片那样，叶片部与护罩部在护罩的厚度方向上被局部焊接而形成有间隙的情况下，在向涡轮叶片施加有外力、热时，利用所述间隙，能允许叶片部以及护罩部的稍许变形，因此与不残留所述间隙而在整体上进行焊接的情况相比，能减少应力。另一方面，当通过将叶片部与护罩部局部焊接而形成的间隙存在于燃烧气体的流路与焊接部之间时，高温的燃烧气体侵入到间隙而使焊接部的温度上升，产生焊接部因热而损伤的风险，存在涡轮叶片的寿命缩短的可能性。
因此，期望抑制涡轮叶片中的焊接部的温度上升。
鉴于上述情况，本发明的至少一方案的目的在于，提供一种能够抑制焊接部的温度上升的涡轮叶片。
用于解决课题的方案
(1)本发明的至少一方案的涡轮叶片是沿着涡轮的径向设置的涡轮叶片，
所述涡轮叶片具备：
翼型部，其位于所述涡轮的流体流路内；以及
护罩部，其位于所述径向上的所述翼型部的内侧或外侧，并且具有供所述翼型部的端部嵌合的开口，
在所述护罩部的形成所述开口的壁面与所述翼型部的所述端部的外周面之间形成有间隙，
所述护罩部的所述壁面与所述翼型部的所述外周面在隔着所述间隙而与所述流体流路相反的一侧借助焊接部相互接合，
在所述护罩部及所述翼型部中的至少一方设置有冷却孔，该冷却孔构成为朝所述间隙开口且向所述间隙供给冷却流体。
根据上述(1)的构成，利用形成于护罩部与翼型部之间的间隙，能够允许翼型部以及护罩部的稍许变形，因此，能够抑制涡轮运转中的应力向焊接部的集中。另外，从设置在护罩部及翼型部中的至少一方的冷却孔向形成于护罩部与翼型部之间的间隙供给冷却流体，因此，能够防止在流体流路中流动的高温流体侵入到间隙。由此，能够抑制位于隔着间隙而与流体流路相反的一侧的焊接部的温度上升，能够提高涡轮叶片的寿命。
(2)若干实施方式在上述(1)的构成的基础上，
所述护罩部包括内侧护罩以及外侧护罩，该内侧护罩以及外侧护罩在所述径向上分别设置于所述翼型部的内侧以及外侧，并且分别具有所述开口，
在所述内侧护罩以及所述外侧护罩的各自的所述壁面与所述翼型部的各个端部的所述外周面之间形成有所述间隙，
所述内侧护罩以及所述外侧护罩的各自的所述壁面与所述翼型部的各个端部的所述外周面在隔着所述间隙而与所述流体流路相反的一侧借助所述焊接部相互接合。
在上述(2)的构成中，从冷却孔向分别在内侧护罩与翼型部之间以及外侧护罩与翼型部之间形成的间隙供给冷却流体，因此，能够更加有效地防止高温流体侵入到间隙。由此，能够抑制位于隔着各个间隙而与流体流路侧相反的一侧的各个焊接部的温度上升，能够进一步提高涡轮叶片的寿命。
(3)若干实施方式在上述(1)或(2)的构成的基础上，
所述翼型部具有构成为供所述冷却流体流动的中空部，
所述冷却孔包括第一冷却孔，该第一冷却孔构成为使所述翼型部的所述中空部与所述间隙连通。
根据上述(3)的构成，能够经由构成为使翼型部的中空部与间隙连通的第一冷却孔，将在中空部中流动的冷却流体向间隙供给，能够防止高温的流体侵入到间隙。
(4)若干实施方式在上述(1)～(3)中任一构成的基础上，
所述涡轮叶片还具备遮蔽板，该遮蔽板设置于所述护罩部内，且与所述护罩部的内壁面一起形成冷却通路，该冷却通路构成为供所述冷却流体流动，
所述冷却孔包括第二冷却孔，该第二冷却孔构成为使所述护罩部内的所述冷却通路与所述间隙连通。
根据上述(4)的构成，能够经由构成为使由护罩部的内壁面与遮蔽板形成的冷却通路与间隙连通的第二冷却孔，将在冷却通路中流动的冷却流体向间隙供给，能够防止高温流体侵入到间隙。
(5)若干实施方式在上述(1)～(4)中任一构成的基础上，所述焊接部包括沿着所述间隙的延伸方向的第一焊接部。
(6)另外，若干实施方式在上述(1)～(5)中任一构成的基础上，所述焊接部包括沿着所述间隙的宽度方向的第二焊接部。
根据上述(5)或(6)的构成，能够利用第一焊接部及/或第二焊接部来牢固地接合翼型部与护罩部。
(7)若干实施方式在上述(1)～(6)中任一构成的基础上，
在所述护罩部形成有喷射孔，该喷射孔以朝所述流体流路开口的方式设置于所述间隙的周围，并且构成为喷出所述冷却流体，
所述喷射孔以随着朝向所述流体流路侧而接近所述翼型部的方式相对于所述径向倾斜。
根据上述(7)的构成，从在间隙的周围设置于护罩部的喷射孔朝向翼型部喷射冷却流体，因此，能够抑制流体流路内的高温流体向间隙的侵入。因而，能够阻碍高温流体向间隙的流入，抑制焊接部的温度上升，并且能够抑制翼型部的温度上升。由此，能够进一步提高涡轮叶片的寿命。
(8)若干实施方式在上述(1)～(7)中任一构成的基础上，所述护罩部中的与所述流体流路面对的所述开口的缘部的、沿着所述翼型部的延伸方向的剖面形状为弯曲形状。
根据上述(8)的构成，在组装涡轮叶片时将翼型部的端部向护罩部的开口嵌入之际，即便护罩部的开口的缘部与翼型部接触，由于护罩部的开口的缘部具有弯曲状的平滑的剖面形状，因此，也不易在翼型部的表面产生损伤。由此，能够进一步提高涡轮叶片的寿命。
(9)本发明的至少一实施方式的涡轮具备转子，该转子包括具有上述(1)～(8)中任一构成的涡轮叶片。
根据上述(9)的构成，利用形成于护罩部与翼型部之间的间隙，能够允许翼型部以及护罩部的稍许变形，因此，能够抑制涡轮运转中的应力向焊接部的集中。另外，从设置在护罩部及翼型部中的至少一方的冷却孔向形成于护罩部与翼型部之间的间隙供给冷却流体，因此，能够防止在流体流路中流动的高温流体侵入到间隙。由此，能够抑制位于隔着间隙而与流体流路相反的一侧的焊接部的温度上升，能够提高涡轮叶片的寿命。
(10)本发明的至少一实施方式的涡轮叶片的制造方法是包括翼型部和护罩部的涡轮叶片的制造方法，该翼型部设置在涡轮的流体流路内，该护罩部具有供所述翼型部的端部嵌合的开口，
所述涡轮叶片的制造方法具备如下步骤：
以在所述护罩部及所述翼型部中的至少一方形成的冷却孔朝在所述护罩部的形成所述开口的壁面与所述翼型部的所述端部的外周面之间形成的间隙开口的方式，向所述护罩部的所述开口嵌入所述翼型部的所述端部；
在隔着所述冷却孔而与所述流体流路相反的一侧，对所述护罩部的所述壁面与所述翼型部的所述外周面进行焊接，
在所述焊接的步骤中，以至少在所述冷却孔的开口位置和比该开口位置靠所述流体流路侧的位置残留有所述间隙的方式，仅在从所述冷却孔观察位于与所述流体流路相反的一侧的所述间隙形成焊接部。
根据通过上述(10)的方法得到的涡轮叶片，利用形成于护罩部与翼型部之间的间隙，能够允许翼型部以及护罩部的稍许变形，因此，能够抑制涡轮运转中的应力向焊接部的集中。另外，从设置在护罩部及翼型部中的至少一方的冷却孔向形成于护罩部与翼型部之间的间隙供给冷却流体，因此，能够防止在燃烧气体流路中流动的高温流体侵入到间隙。由此，能够抑制位于隔着间隙而与流体流路相反的一侧的焊接部的温度上升，能够提高涡轮叶片的寿命。
(11)若干实施方式在上述(10)的构成的基础上，还具备铸造步骤，在该铸造步骤中，分别铸造所述翼型部以及所述护罩部。
根据上述(11)的方法，通过铸造分别制作翼型部以及护罩部，因此，与一体地铸造翼型部以及护罩部的情况相比，铸造件的结构变得比较简单。因此，能够减少铸造时的缺陷，提高成品率。
(12)若干实施方式在上述(10)或(11)的构成的基础上，
所述护罩部包括内侧护罩以及外侧护罩，该内侧护罩以及外侧护罩分别设置于所述翼型部的一端侧以及另一端侧，并且分别具有所述开口，
在所述嵌入的步骤中，以所述冷却孔朝在所述内侧护罩以及所述外侧护罩的各自的形成所述开口的所述壁面与所述翼型部的各个端部的所述外周面之间形成的所述间隙开口的方式，向所述内侧护罩以及所述外侧护罩的各自的所述开口嵌入所述翼型部的各个端部，
在所述焊接的步骤中，在隔着所述冷却孔而与所述流体流路相反的一侧，对所述内侧护罩以及所述外侧护罩的所述壁面与所述翼型部的各个端部的所述外周面进行焊接。
根据通过上述(12)的方法得到的涡轮叶片，从冷却孔向分别在内侧护罩与翼型部之间以及外侧护罩与翼型部之间形成的间隙供给冷却流体，因此，能够更加有效地防止高温流体侵入到间隙。由此，能够抑制位于隔着各个间隙而与流体流路侧相反的一侧的各个焊接部的温度上升，能够进一步提高涡轮叶片的寿命。
发明效果
根据本发明的至少一方案，提供能够抑制焊接部的温度上升的涡轮叶片。
附图说明
图1是表示具备一实施方式的涡轮的燃气涡轮的概要结构图。
图2是表示包括一实施方式的涡轮叶片的静叶片的立体图。
图3是表示一实施方式的涡轮叶片的立体图。
图4是图3所示的C-C向视剖视图。
图5是表示一实施方式的涡轮叶片的图，是与图4所示的A部相应的局部放大剖视图。
图6是表示一实施方式的涡轮叶片的图，是与图4所示的A部相应的局部放大剖视图。
图7是表示一实施方式的涡轮叶片的图，是与图4所示的A部相应的局部放大剖视图。
图8是表示一实施方式的涡轮叶片的图，是与图4所示的A部相应的局部放大剖视图。
图9是表示一实施方式的涡轮叶片的图，是与图4所示的A部相应的局部放大剖视图。
图10是表示一实施方式的涡轮叶片的图，是与图4所示的A部相应的局部放大剖视图。
图11是表示一实施方式的涡轮叶片的图，是与图4所示的A部以及B部相应的局部放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的若干实施方式进行说明。其中，作为实施方式记载的或者附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等并非意在将本发明的范围限定于此，只不过是单纯的说明例。
首先，参照图1来说明作为本实施方式的涡轮叶片以及涡轮的应用对象的一例的燃气涡轮。图1是表示具备一实施方式的涡轮的燃气涡轮的概要结构图。
如图1所示，一实施方式的燃气涡轮1具备：用于生成压缩空气的压缩机2；用于使用压缩空气以及燃料而产生燃烧气体的燃烧器4；以及构成为由燃烧气体驱动而旋转的涡轮6。在为发电用的燃气涡轮1的情况下，在涡轮6连结有未图示的发电机，利用涡轮6的旋转能量来进行发电。
对燃气涡轮1中的各部位的具体的构成例进行说明。
压缩机2具备：压缩机机室10；设置于压缩机机室10的入口侧且用于获取空气的空气取入口12；设置为将压缩机机室10和后述的涡轮机室22均贯穿的转子8；以及配置在压缩机机室10内的各种叶片。各种叶片包括：设置于空气取入口12侧的入口引导叶片14；固定于压缩机机室10侧的多个静叶片16；以及以相对于静叶片16交替排列的方式植设于转子8的多个动叶片18。需要说明的是，压缩机2也可以具备未图示的抽气室等其他的构成要素。在这样的压缩机2中，从空气取入口12获取到的空气通过多个静叶片16以及多个动叶片18被压缩而成为高温高压的压缩空气。然后，将高温高压的压缩空气从压缩机2送至后级的燃烧器4。
燃烧器4配置在壳体20内。如图1所示，燃烧器4也可以在壳体20内以转子8为中心呈环状地配置有多个。燃烧器4被供给燃料和由压缩机2生成的压缩空气，通过使燃料燃烧，而产生涡轮6的工作流体即燃烧气体。然后，燃烧气体被从燃烧器4送至后级的涡轮6。
涡轮6具备涡轮机室22和配置在涡轮机室22内的各种叶片。各种叶片包括：固定于涡轮机室22侧的多个静叶片24；以及以相对于静叶片24交替排列的方式植设于转子8的多个动叶片26。多个静叶片24或多个动叶片26包括以下详细说明的涡轮叶片100。各级的静叶片5具备涡轮静叶片主体(翼型部30)，该涡轮静叶片主体沿转子8的周向呈环状地隔开相等的间隔排列，且分别固定于涡轮机室22侧，并且朝向转子8侧呈放射状地延伸设置有多个。另外，各级的动叶片26具备涡轮动叶片主体(翼型部30)，该涡轮动叶片主体沿转子8的周向呈环状地隔开相等的间隔排列，且固定于转子8侧，并且朝向涡轮机室22侧呈放射状地延伸设置。
另外，在涡轮6设置有使压缩机2内部的空气从压缩机2绕过(旁通)燃烧器4而供给的未图示的旁通流路。通过该旁通流路供给至涡轮6的空气作为冷却流体G2(参照图3)在涡轮静叶片主体以及涡轮动叶片主体各自的内部流通。
需要说明的是，涡轮6也可以具备出口引导叶片等其他的构成要素。在涡轮6中，燃烧气体G1(参照图3)通过多个静叶片24以及多个动叶片26而驱动转子8进行旋转。由此，与转子8连结的发电机被驱动。
在涡轮机室22的下游侧，经由排气机室28连结有排气室29。驱动涡轮6后的燃烧气体经由排气机室28以及排气室29向外部排出。
接下来，作为一实施方式的涡轮叶片100，对应用于静叶片24的涡轮叶片的结构进行说明。图2是表示包括一实施方式的涡轮叶片的静叶片的立体图。图3是一实施方式的涡轮叶片的立体图。图4是图3所示的C-C向视剖视图。需要说明的是，在其他的实施方式中，涡轮叶片100也可以应用于动叶片26。
如图2以及图3所示，涡轮叶片100沿着涡轮6的径向设置，在涡轮6中具备：位于供来自燃烧器4的燃烧气体G1流动的流体流路72内的翼型部30；以及相对于翼型部30在涡轮6的径向上位于外侧或内侧的护罩部40。护罩部40包括：在涡轮6的径向上设置于翼型部30的外侧的外侧护罩40A和设置于翼型部30的内侧的内侧护罩40B。
如图2所示，也可以是，由一个翼型部30和相对于该翼型部30设置的一对外侧护罩(40A、40B)构成的涡轮叶片100的单位结构U在涡轮6的周向上连结多个而构成一级的静叶片24。
各单位结构U的各护罩部40(40A、40B)也可以具有连结部40a，在该连结部40a处，能够经由相邻的单位结构U的连结部40a而连结。
供燃烧气体G1流动的流体流路72将外侧护罩40A及内侧护罩40B作为隔壁而形成在排列有翼型部30的范围内。
如图3以及图4所示，护罩部40(40A、40B)具有开口42(42A、42B)，该开口42(42A、42B)嵌合有翼型部30的端部32(32A、32B)。而且，翼型部30与护罩部40(40A、40B)借助焊接部51A相互接合。
另外，翼型部30具有以沿着涡轮6的径向贯穿的方式设置的中空部74。来自压缩机2的冷却流体G2在该中空部74流动，通过利用冷却流体G2来冷却翼型部30，从而保护翼型部30免受因在流体流路72中流动的高温流体(燃烧气体G1)的热带来的损伤。也可以在翼型部30设置多个将中空部74与流体流路72连通的未图示的孔，来自中空部74的冷却流体G2通过该孔而更加有效地将翼型部30冷却。
需要说明的是，在若干实施方式中，涡轮叶片100也可以仅具备包括上述结构的外侧护罩40A和内侧护罩40B中的一方。
图5～图11是表示一实施方式的涡轮叶片的图，图5～图10是与图4所示的A部相应的局部放大剖视图，图11是与图4所示的A部以及B部相应的局部放大剖视图。需要说明的是，图4的A部示出翼型部30和外侧护罩40A被接合的焊接部51A附近，但翼型部30和内侧护罩40B被接合的焊接部51B附近的部分即B部也可以具有与图5～图10所示的A部的结构同样的结构。需要说明的是，在以下的说明中，将“外侧护罩40A”作为“护罩部40”进行说明，并且在附图标记中省略记载了表示外侧护罩侧的要素的“A”。
如图5～图11所示，在涡轮叶片100中，在护罩部40的形成开口42的壁面43与翼型部30的端部32的外周面33之间形成有间隙50。而且，护罩部40的壁面43与翼型部30的端部32的外周面33在隔着间隙50与流体流路72相反的一侧借助焊接部51而被接合。
利用形成于护罩部40与翼型部30之间的间隙50，能够允许翼型部30以及护罩部40的稍许变形，因此，能够抑制涡轮6的运转中的应力向焊接部51的集中。
在图5～图8以及图10所示的实施方式的涡轮叶片100中，焊接部51包括沿着间隙50的延伸方向(图5～图8中的翼型部30的延伸方向)的第一焊接部52。
另外，在图9～图11所示的实施方式的涡轮叶片100中，焊接部51包括沿着间隙50的宽度方向的第二焊接部54(54a～54c)。
这样，涡轮叶片100能够利用第一焊接部52或第二焊接部54(54a～54c)牢固地接合翼型部30与护罩部40。另外，如图10所示，通过设置沿着间隙50的延伸方向的第一焊接部52以及沿着间隙50的宽度方向的第二焊接部54(54a～54c)这两方，能够更加牢固地接合翼型部30与护罩部40。
在涡轮叶片100中，在护罩部40及翼型部30中的至少一方设置有冷却孔(34、44)，该冷却孔(34、44)构成为朝间隙50开口且向间隙50供给冷却流体G2。
从该冷却孔(34、44)向形成于护罩部40与翼型部30之间的间隙50供给冷却流体G2，因此能够防止在流体流路72中流动的高温流体(燃烧气体G1)侵入到间隙50。由此，能够抑制位于隔着间隙50与流体流路72相反的一侧的焊接部51(52、54)的温度上升，能够提高涡轮叶片100的寿命。
在图5～图11所示的涡轮叶片100中，冷却孔包括设置于翼型部30的第一冷却孔34。第一冷却孔34设置为使翼型部30的中空部74与间隙50连通。经由这样构成的第一冷却孔34，能够将在中空部74中流动的冷却流体G2向间隙50供给，因此，能够防止在流体流路72中流动的高温流体(燃烧气体G1)侵入到间隙50。
这样的第一冷却孔34在翼型部30可以呈周状地设置有多个，也可以在涡轮6的径向上设置有多个。通过设置多个第一冷却孔34，能够更加有效地防止在流体流路72中流动的高温流体(燃烧气体G1)侵入到间隙50。
另外，在图6所示的涡轮叶片100中，冷却孔包括设置于护罩部40的第二冷却孔44。该涡轮叶片100具备设置于护罩部40内的遮蔽板48，在护罩部40的内壁面45与遮蔽板48之间形成有构成为供来自压缩机2的冷却流体G2流动的冷却通路49。而且，第二冷却孔44设置为使护罩部40内的冷却通路49与间隙50连通。经由这样构成的第二冷却孔44，能够将在冷却通路49中流动的冷却流体向间隙50供给，能够防止在流体流路72中流动的高温流体(燃烧气体G1)侵入到间隙50。
这样的第二冷却孔44在护罩部40可以呈周状地设置有多个，也可以在涡轮6的径向上设置有多个。通过设置多个第二冷却孔44，能够更加有效地防止在流体流路72中流动的高温流体(燃烧气体G1)侵入到间隙50。
在图5～图11所示的实施方式中，在涡轮叶片100分别设置有第一冷却孔34，但在其他实施方式中，也可以不设置第一冷却孔34而仅设置第二冷却孔44。另外，如图6所示，也可以在涡轮叶片100设置第一冷却孔34以及第二冷却孔44这两方。
在涡轮叶片100中，也可以在护罩部40设置与冷却孔(第二冷却孔44)不同的喷射孔46。在图7所示的实施方式中，在护罩部40的间隙50的周围，以朝流体流路72开口的方式设置有喷射孔46。另外，该涡轮叶片100与图6所示的实施方式同样地具备设置于护罩部40内的遮蔽板48，在护罩部40的内壁面45与遮蔽板48之间形成有构成为供来自压缩机2的冷却流体G2流动的冷却通路49。而且，喷射孔46以随着从冷却通路49朝向流体流路72侧而接近翼型部30的方式相对于涡轮6的径向倾斜地形成，且构成为将在护罩部40内的冷却通路49流动的冷却流体喷出。
在该涡轮叶片100中，从设置于护罩部40的喷射孔46朝向翼型部30喷射冷却流体，因此，能够进一步抑制流体流路72内的高温流体向间隙50的侵入。
另外，如图8所示，在涡轮叶片100中，护罩部40中的与流体流路72面对的开口42的缘部41的沿着翼型部30的延伸方向的剖面形状也可以为弯曲形状。
通过使护罩部40的缘部41为上述那样的弯曲形状，在组装涡轮叶片100时将翼型部30的端部32向护罩部40的开口42嵌入之际，即便护罩部40的开口42的缘部41与翼型部30接触，也不容易在翼型部30的表面产生损伤。由此，能够进一步提高涡轮叶片100的寿命。
接下来，对以上使用图2～图11说明的涡轮叶片100的制造方法进行说明。
一实施方式的涡轮叶片100的制造方法具备以下说明的嵌入步骤以及焊接步骤。
首先，向护罩部40的开口42嵌入翼型部30的端部32。此时，在护罩部40的形成开口42的壁面43与翼型部30的端部32的外周面33之间形成有间隙50，并且，形成于护罩部40及翼型部30中的至少一方的冷却孔(第一冷却孔34或第二冷却孔44)朝间隙50开口(嵌入步骤)。
接下来，在隔着冷却孔(第一冷却孔34或第二冷却孔44)而与流体流路72相反的一侧，对护罩部40的壁面43与翼型部30的外周面33进行焊接(焊接步骤)。在焊接步骤中，以在冷却孔(第一冷却孔34或第二冷却孔44)的开口位置和比该开口位置靠流体流路72侧的位置残留间隙50的方式，仅在从冷却孔(第一冷却孔34或第二冷却孔44)观察位于与流体流路72相反的一侧的间隙50形成焊接部51。
图5～图8以及图10所示的沿着间隙50的延伸方向的第一焊接部52通过如下方式形成：将护罩部40的形成有凸缘47的开口42的壁面43与翼型部30的端部32的外周面33设为使两者对接的I形的坡口形状，从与流体流路72相反的一侧进行焊接。而且在焊接时，不采用贯通焊接而采用不完全熔透焊接，由此在护罩部40的开口42的壁面43与翼型部30的端部32的外周面33之间形成狭缝(间隙50)。
作为焊接方法，例如能够使用激光焊接、电子束焊接、等离子体焊接、TIG焊接等各种焊接方法。
需要说明的是，所形成的狭缝的深度(间隙50的延伸方向上的长度)由焊接时的熔深来决定，但焊接时的熔深能够通过焊接条件进行控制。
另外，通过调节在焊接时形成的狭缝(间隙50)的宽度，能够调节冷却气体的流量。即，以不使燃烧气体G1潜入到间隙50的程度的压力使冷却流体G2向冷却孔(第一冷却孔34或第二冷却孔44)流动，能够防止燃烧气体G1进入到间隙50。这样，通过适当地调节在冷却孔(第一冷却孔34或第二冷却孔44)流动中的冷却流体G2的流量，能够适当地维持涡轮6的效率。
图9～图11所示的沿着间隙50的宽度方向的第二焊接部54(54a～54c)通过如下方式形成：在将护罩部40的开口42的壁面43与翼型部30的端部32的外周面33这两者对接的状态下从侧方进行贯通焊接。焊接能够从护罩部40的壁面中的、与形成间隙50的壁面43相反的一侧的壁面76侧进行，或者从翼型部30的内周侧进行。
在这样地从侧方进行焊接的情况下，能够通过增加焊接的层而增加熔深，因此，比较容易成为所希望的熔深。因而，比较容易在护罩部40的开口42的壁面43与翼型部30的端部32的外周面33之间形成狭缝(间隙50)。需要说明的是，在图9～图11中，第二焊接部54由54a～54c所示的三个层形成。
作为焊接方法，例如能够使用激光焊接、电子束焊接等各种焊接方法。
另外，图11所示的涡轮叶片100在翼型部30的两端部(32A、32B)，在翼型部30或护罩部40中的一方具有凸缘，另一方具有与凸缘抵接的抵接面。在图11所示的例子中，在翼型部30的端部中的外侧护罩40A侧的端部32A，翼型部30具有凸缘101，外侧护罩40A具有与凸缘101抵接的抵接面84。另一方面，在翼型部30的端部中的内侧护罩40B侧的端部32B，内侧护罩40B具有凸缘102，翼型部30具有与凸缘102抵接的抵接面86。
这样，通过使翼型部30或护罩部40中的一方的凸缘(101、102)与另一方的抵接面(84、86)匹配，在焊接时容易进行涡轮6的径向上的对位。
在该情况下，首先，以对翼型部30或者护罩部40中的一方的凸缘(101、102)与另一方的抵接面(84、86)的匹配面进行接合的方式进行焊接，由此形成第二焊接部(54a、54d)，接着，以使焊接部成为所希望的深度的方式形成焊接的层(第二焊接部(54b、54c、54e、54f))，由此能够容易形成所希望的长度的第二焊接部54，能够获得所希望的长度的狭缝(间隙50)。
需要说明的是，在将护罩部40的开口42的壁面43与翼型部30的端部32的外周面33这两者对接的状态下从侧方进行贯通焊接而形成第二焊接部54的情况下，根据焊接条件的不同，有时会在焊接后残留有护罩部40或翼型部30的一部分。在图9中，将翼型部30以及护罩部中的这种残留的部分作为残留部(30’、40’)示出。当残留有这样的残留部(30’、40’)时，隔着由焊接部51接合的部分而在两侧形成狭缝(间隙)，导致焊接部51的强度降低。对此，在由于焊接而形成有残留部(30’、40’)时，也可以通过切削等去除该残留部(30’、40’)来防止强度的降低。
若干实施方式中的涡轮叶片100的制造方法还具备分别对翼型部30以及护罩部40(外侧护罩40A及/或内侧护罩40B)进行铸造的铸造步骤。然后，使用在铸造步骤中铸造出的翼型部30以及护罩部40来实施上述的嵌入步骤以及焊接步骤，从而制造涡轮叶片100。
这样，通过铸造分别制作翼型部30以及护罩部40，由此与一体地铸造翼型部30以及护罩部40的情况相比，铸造件的结构比较简单。因此，能够减少铸造时的缺陷，能够提高成品率。
作为铸造方法，没有特别限定，能够采用各种铸造法，但也可以采用适于制作精密铸造件的精密铸造法，例如，能够通过失蜡法来制作具有复杂结构的翼型部30以及护罩部40。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不局限于上述的实施方式，也包括对上述实施方式加以变形的方式、适当组合这些方式而得到的方式。
另外，在本说明书中，表示“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等相对或绝对的配置的表现不仅表示严格意义上的这种配置，也表示具有公差或获得相同功能的程度的角度、距离而相对地位移的状态。
例如，表示“同一”、“相等”以及“均质”等事物相等的状态的表现不仅表示严格意义上的相等状态，也表示存在公差或获得相同功能的程度的差的状态。
例如，表示四边形状、圆筒形状等形状的表现不仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在获得相同效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面，“具备”、“包括”或“具有”一构成要素这样的表现并非排除其他构成要素的存在的排他性表现。
附图标记说明
1 燃气涡轮；
2 压缩机；
4 燃烧器；
5 静叶片；
6 涡轮；
8 转子；
10 压缩机机室；
12 空气取入口；
14 入口引导叶片；
16 静叶片；
18 动叶片；
20 壳体；
22 涡轮机室；
24 静叶片；
26 动叶片；
28 排气机室；
29 排气室；
30 翼型部；
32 端部；
33 外周面；
34 第一冷却孔；
40 护罩部；
40A 外侧护罩；
40B 内侧护罩；
40a 连结部；
41 缘部；
42 开口；
43 壁面；
44 第二冷却孔；
45 内壁面；
46 喷射孔；
47 凸缘；
48 遮蔽板；
49 冷却通路；
50 间隙；
51 焊接部；
52 第一焊接部；
54 第二焊接部；
72 流体流路；
74 中空部；
76 壁面；
84 抵接面；
86 抵接面；
100 涡轮叶片；
101 凸缘；
102 凸缘；
U 单位结构。

Claims (12)

1.一种涡轮叶片，其沿着涡轮的径向设置，所述涡轮叶片的特征在于，
所述涡轮叶片具备：
翼型部，其位于所述涡轮的流体流路内；以及
护罩部，其位于所述径向上的所述翼型部的内侧或外侧，并且具有供所述翼型部的端部嵌合的开口，
在所述护罩部的形成所述开口的壁面与所述翼型部的所述端部的外周面之间形成有间隙，
所述护罩部的所述壁面与所述翼型部的所述外周面在隔着所述间隙而与所述流体流路相反的一侧借助焊接部相互接合，
在所述护罩部及所述翼型部中的至少一方设置有冷却孔，该冷却孔构成为朝所述间隙开口且向所述间隙供给冷却流体，
所述冷却孔包括第一冷却孔和第二冷却孔中的至少一方，所述第一冷却孔使所述翼型部的供所述冷却流体流动的中空部与在所述流体流路和所述焊接部之间相邻于所述焊接部的所述间隙连通，所述第二冷却孔使通过设置于所述护罩部内的遮蔽板及所述护罩部的内壁面形成的供所述冷却流体流动的冷却通路与在所述流体流路和所述焊接部之间相邻于所述焊接部的所述间隙连通。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，
所述护罩部包括内侧护罩以及外侧护罩，该内侧护罩以及外侧护罩在所述径向上分别设置于所述翼型部的内侧以及外侧，并且分别具有所述开口，
在所述内侧护罩以及所述外侧护罩的各自的所述壁面与所述翼型部的各个端部的所述外周面之间形成有所述间隙，
所述内侧护罩以及所述外侧护罩的各自的所述壁面与所述翼型部的各个端部的所述外周面在隔着所述间隙而与所述流体流路相反的一侧借助所述焊接部相互接合。
3.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，
所述焊接部包括沿着所述间隙的延伸方向的第一焊接部。
4.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，
所述焊接部包括沿着所述间隙的宽度方向的第二焊接部。
5.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，
在所述护罩部形成有喷射孔，该喷射孔以朝所述流体流路开口的方式设置于所述间隙的周围，并且构成为喷出所述冷却流体，
所述喷射孔以随着朝向所述流体流路侧而接近所述翼型部的方式相对于所述径向倾斜。
6.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，
所述护罩部中的与所述流体流路面对的所述开口的缘部的、沿着所述翼型部的延伸方向的剖面形状为弯曲形状。
7.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于，
所述冷却孔朝以由所述焊接部与所述流体流路夹着的方式形成在所述护罩部的所述壁面与所述翼型部的所述外周面之间而用于允许所述护罩部以及所述翼型部的变形的所述间隙开口。
8.一种涡轮，其特征在于，
所述涡轮具备转子，该转子包括权利要求1至7中任一项所述的涡轮叶片。
9.一种涡轮叶片的制造方法，该涡轮叶片包括：设置在涡轮的流体流路内的翼型部；以及具有供所述翼型部的端部嵌合的开口的护罩部，
所述涡轮叶片的制造方法的特征在于，具备如下步骤：
以在所述护罩部及所述翼型部中的至少一方形成的冷却孔朝在所述护罩部的形成所述开口的壁面与所述翼型部的所述端部的外周面之间形成的间隙开口的方式，向所述护罩部的所述开口嵌入所述翼型部的所述端部；
在隔着所述冷却孔而与所述流体流路相反的一侧，对所述护罩部的所述壁面与所述翼型部的所述外周面进行焊接，
在所述焊接的步骤中，以至少在所述冷却孔的开口位置和比该开口位置靠所述流体流路侧的位置残留有所述间隙的方式，仅在从所述冷却孔观察位于与所述流体流路相反的一侧的所述间隙形成焊接部，
所述冷却孔包括第一冷却孔和第二冷却孔中的至少一方，所述第一冷却孔使所述翼型部的供冷却流体流动的中空部与在所述流体流路和所述焊接部之间相邻于所述焊接部的所述间隙连通，所述第二冷却孔使通过设置于所述护罩部内的遮蔽板及所述护罩部的内壁面形成的供所述冷却流体流动的冷却通路与在所述流体流路和所述焊接部之间相邻于所述焊接部的所述间隙连通。
10.根据权利要求9所述的涡轮叶片的制造方法，其特征在于，
所述涡轮叶片的制造方法还具备铸造步骤，在该铸造步骤中，分别铸造所述翼型部以及所述护罩部。
11.根据权利要求9或10所述的涡轮叶片的制造方法，其特征在于，
所述护罩部包括内侧护罩以及外侧护罩，该内侧护罩以及外侧护罩分别设置于所述翼型部的一端侧以及另一端侧，并且分别具有所述开口，
在所述嵌入的步骤中，以所述冷却孔朝在所述内侧护罩以及所述外侧护罩的各自的形成所述开口的所述壁面与所述翼型部的各个端部的所述外周面之间形成的所述间隙开口的方式，向所述内侧护罩以及所述外侧护罩的各自的所述开口嵌入所述翼型部的各个端部，
在所述焊接的步骤中，在隔着所述冷却孔而与所述流体流路相反的一侧，对所述内侧护罩以及所述外侧护罩的所述壁面与所述翼型部的各个端部的所述外周面进行焊接。
12.根据权利要求9或10所述的涡轮叶片的制造方法，其特征在于，
所述冷却孔朝以由所述焊接部与所述流体流路夹着的方式形成在所述护罩部的所述壁面与所述翼型部的所述外周面之间而用于允许所述护罩部以及所述翼型部的变形的所述间隙开口。
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