CN107532477B - 涡轮动叶及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

燃气轮机的叶片主体(51)具备：第一冷却通路部(58)、第二冷却通路部(59)、柱部(60)以及多个突出部。第一冷却通路部(58)设于靠近前缘(55)一侧。第二冷却通路部(59)设于靠近所述后缘(56)一侧。柱部(60)设于所述第一冷却通路部(58)与所述第二冷却通路部(59)之间，连续形成于所述叶片主体(51)的基部与端部之间。多个突出部从所述第一冷却通路部(58)的内壁面和所述第二冷却通路部(59)的内壁面突出。

Description

涡轮动叶及燃气轮机

技术领域

本发明涉及一种涡轮动叶及燃气轮机。

本申请依据2015年8月25日向日本提出的日本专利申请2015-165539号主张优先权，并在此处援用其内容。

背景技术

燃气轮机的涡轮动叶暴露于高温/高压的工作流体中，因此在内部具有冷却结构。具体而言，例如在内部具有流路作为冷却结构，使从压缩机抽气而得到的压缩空气作为冷却空气在该流路中流通，由此从内部对涡轮动叶进行冷却。在燃气轮机的前段侧的涡轮动叶和后段侧的涡轮动叶，周围流动的工作流体的温度、涡轮动叶本身的长度等不同，从而冷却条件不同。因此，在前段侧和后段侧，涡轮动叶内部的冷却流路的结构也不同。

在专利文献1中，公开了后段侧冷却结构的一个例子。具体而言，对于专利文献1所记载的涡轮动叶，在轮毂部和叶片根部的内部设有由内壁突起消散热片的空洞，并且在比轮毂部靠近叶片端侧的叶片内部贯穿设置有多孔，连通空洞与在叶片端部设置的开口，使冷却空气从空洞向开口通过。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-53407号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所记载的涡轮动叶，冷却空气为了冷却叶片端侧而在多孔的内部流通。多孔为了确保所需的热传导率，而需要使在其内部流通的作为冷却介质的冷却空气的流速提高，其结果导致压力损失增大。因此，需要以作为上游侧的叶片根部侧处形成高供给压的方式供给冷却空气。当供给高供给压的冷却空气时，叶片根部侧处的泄漏流增多，因此导致冷却空气的供给量增大。如上所述，燃气轮机动叶中作为冷却介质的冷却空气例如是从压缩机抽气而生成的。像这样从压缩机抽气而得到的空气用于涡轮叶片等的冷却，并不会用于使涡轮机旋转的工作。即，为了提高燃气轮机的性能，需要将用于涡轮叶片的冷却介质的量抑制在最小限度。

本发明的目的在于，提供一种涡轮动叶及燃气轮机，该涡轮动叶能够将冷却介质的供给量抑制在最小限度并且有效地进行冷却。

技术方案

根据本发明的第一方案，涡轮动叶具有前缘和后缘。在这些前缘与后缘之间具备具有正压面和负压面的叶片主体。所述叶片主体包括：第一冷却通路部、第二冷却通路部、柱部以及多个突出部。第一冷却通路部与所述前缘靠近设置，供冷却介质流过。第二冷却通路部与所述后缘靠近设置，供冷却介质流过。柱部设于所述第一冷却通路部与所述第二冷却通路部之间，在所述叶片主体的基部与端部之间连续形成。多个突出部从所述第一冷却通路部的内壁面和所述第二冷却通路部的内壁面突出。

通过在内壁面形成有突出部的第一冷却通路部流过冷却介质，能够有效地冷却靠近叶片主体的前缘一侧。同样地，通过在内壁面形成有突出部的第二冷却通路部流过冷却介质，能够冷却靠近叶片主体的后缘一侧。这样，能够通过第一冷却通路部和第二冷却通路部有效地冷却尤其容易成为高温的前缘侧和后缘侧，并且通过在相对难以达到高温的前缘侧与后缘侧之间设置柱部，能够减小冷却通路整体的截面积。通过使冷却通路本身也成为如上所述具备突出部的结构，因此与多孔相比，能够确保一定的截面积并且获得冷却效果，由此能够使在冷却通路流通时的压力损失达到最小限度，能够抑制供给压。因此，能够使冷却涡轮叶片所需的冷却介质的供给量达到最小限度。

根据本发明的第二方案，第一方案的涡轮动叶的第一冷却通路部可以在所述柱部与所述前缘之间具备多条冷却通路。多条冷却通路可以包括前缘侧冷却通路和第一中间冷却通路。前缘侧冷却通路在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线配设，且最靠近所述前缘地配设。第一中间冷却通路配设于比所述前缘侧冷却通路靠近所述柱部一侧，具有大于所述前缘侧冷却通路的流路截面积。

通过这样构成，在向前缘侧冷却通路和第一中间冷却通路分别供给冷却介质的情况下，能够相对提高在前缘侧冷却通路流过的冷却介质的流速。由此，能够越接近前缘冷却性能越高。其结果，能够有效地冷却设有比设有第一中间冷却通路的部分相对容易成为高温的前缘侧冷却通路的前缘侧。

根据本发明的第三方案，第一或者第二方案的涡轮动叶的第二冷却通路部可以在所述柱部与所述后缘之间具备多条冷却通路。多条冷却通路可以包括后缘侧冷却通路和第二中间冷却通路。后缘侧冷却通路在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线配设，并最靠近所述后缘地配设。第二中间冷却通路配设于比所述后缘侧冷却通路靠近所述柱部一侧，具有大于所述后缘侧冷却通路的流路截面积。

通过这样构成，在向后缘侧冷却通路和第二中间冷却通路分别供给冷却介质的情况下，能够相对提高在后缘侧冷却通路流过的冷却介质的流速。由此，能够越接近后缘冷却性能越高。其结果，能够有效地冷却设有比设有第二中间冷却通路的部分相对容易成为高温的后缘侧冷却通路的后缘侧。

根据本发明的第四方案，第二或者第三方案的涡轮动叶的突出部可以具有第一突出部和小于所述第一突出部的第二突出部。所述第一突出部可以设于所述第一中间冷却通路和所述第二中间冷却通路的至少一方。所述第二突出部可以设于所述前缘侧冷却通路和所述后缘侧冷却通路的至少一方。

通过这样构成，与第一中间冷却通路和所述第二中间冷却通路相比，能够抑制在前缘侧冷却通路和后缘侧冷却通路流过的冷却介质的压力损失。由此，相对于在前缘侧冷却通路和后缘侧冷却通路流过的冷却介质的流速，能够降低在第一中间冷却通路和所述第二中间冷却通路流过的冷却介质的流速。其结果，能够有效地冷却前缘侧和后缘侧，并且减少在第一中间冷却通路和所述第二中间冷却通路流通的冷却介质的量，由此作为整体能够抑制冷却介质的供给量。

根据本发明的第五方案，第一方案的涡轮动叶可以具备设于所述叶片主体的叶片端的尖端护罩。所述第一冷却通路部可以在所述柱部与所述前缘之间具备在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线排列的多条冷却通路。所述第二冷却通路部可以在所述柱部与所述后缘之间具备在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线排列的多条冷却通路。所述尖端护罩可以具备：第一排出通路、第二排出通路以及第三排出通路。第一排出通路将在所述第一冷却通路部的多条冷却通路中最靠近所述前缘地配设的前缘侧冷却通路流过的冷却介质排出。第二排出通路将在所述第二冷却通路部的多条冷却通路中最靠近所述后缘地配设的后缘侧冷却通路流过的冷却介质排出。第三排出通路将在所述前缘侧冷却通路与所述后缘侧冷却通路之间设置的中间冷却通路流过的冷却介质排出。

通过这样构成，在具有尖端护罩的情况下，能够将从叶片主体的基部朝向叶片端在前缘侧冷却通路流过的冷却介质经由尖端护罩的第一排出通路向外部排出。而且，能够将从叶片主体的基部朝向叶片端在后缘侧冷却通路流过的冷却介质经由尖端护罩的第二排出通路向外部排出。并且，能够将从叶片主体的基部朝向叶片端在中间冷却通路流过的冷却介质经由尖端护罩的第三排出通路向外部排出。

根据本发明的第六方案，第五方案的涡轮动叶的第一排出通路可以在所述前缘侧冷却通路的延伸方向贯通所述尖端护罩。

通过这样构成，能够将第一排出通路形成得更短。因此，能够抑制在前缘侧冷却通路流过的冷却介质的压力损失增大，抑制冷却介质的流速下降。其结果，能够有效地冷却叶片主体的前缘。

根据本发明的第七方案，第五或者第六方案的涡轮动叶的第二排出通路可以在所述后缘侧冷却通路的延伸方向贯通所述尖端护罩。

通过这样的构成，能够将第二排出通路形成得更短。因此，能够抑制在后缘侧冷却通路流过的冷却介质的压力损失增大，抑制冷却介质的流速下降。其结果，能够有效地冷却叶片主体的后缘。

根据本发明的第八方案，第五至第七方案的任一种方案的涡轮动叶的第三排出通路可以具备在与所述前缘侧冷却通路的延伸方向交叉的方向延伸的通路主体部。所述通路主体部可以在所述尖端护罩的侧面开口。

通过这样的构成，在中间冷却通路流过的冷却介质通过第三排出通路向外部排出的中途，能够利用在第三排出通路流过的冷却介质冷却尖端护罩。而且，能够使第三排出通路长于第一排出通路、第二排出通路。因此，与前缘侧冷却通路、后缘侧冷却通路相比，能够使在中间冷却通路流通的冷却介质的量减少，作为整体能够抑制冷却介质的供给量。

根据本发明的第九方案，第八方案的涡轮动叶的第三排出通路可以具备与所述中间冷却通路连通并且流路截面积大于所述中间冷却通路的腔部。所述通路主体部可以从所述腔部朝向与所述叶片高度方向交叉的方向延伸，并在所述尖端护罩的侧面开口。

通过这样的构成，能够在尖端护罩容易形成第三排出通路。

根据本发明的第十方案，燃气轮机具备第一至第九方案中任一方案所述的涡轮动叶。

通过这样的构成，能够减少用于冷却涡轮动叶的冷却介质的量，因此能够提高效率。

发明效果

根据上述涡轮动叶及燃气轮机，能够将冷却介质的供给量抑制在最小限度并且有效地进行冷却。

附图说明

图1是本发明实施方式的燃气轮机的示意性剖面图。

图2是本发明实施方式的燃气轮机的主要部分剖面图。

图3是本发明实施方式的沿着图2的III-III线的剖面图。

图4是本发明实施方式的沿着动叶的弧线的截面。

图5是表示本发明实施方式的柱状消散热片的局部剖面图。

图6是本发明实施方式的放大图3动叶的叶片端附近的放大图。

图7是本发明实施方式的尖端护罩的俯视图。

图8是本发明实施方式的变形例的相当于图5的局部剖面图。

具体实施方式

接着，基于附图对本发明实施方式的涡轮叶片及燃气轮机进行说明。

图1是本发明实施方式的燃气轮机的示意性剖面图。

如图1所示，本实施方式的燃气轮机10具备：压缩机20、燃烧器30以及涡轮机40。

在以下说明中，将轴线Ar延伸的方向设为轴向Da。而且，将以该轴线Ar为中心的周向简称为周向Dc。而且，将相对于轴线Ar垂直的方向设为径向Dr。而且，在轴向Da上以涡轮机40为基准，将压缩机20侧设为上游侧Dau，将其相反侧设为下游侧Dad。而且，在径向Dr上将靠近轴线Ar侧设为径向内侧Dri，将其相反侧设为径向外侧Dro。

压缩机20对空气A进行压缩，并向燃烧器30供给。该压缩机20具备：压缩机转子21、压缩机机室25、多列动叶列23、多列静叶列26以及IGV(inlet guide vane：进口导叶)27。

压缩机转子21以轴线Ar为中心进行旋转。该压缩机转子21具备转子轴22和多列动叶列23。转子轴22以轴线Ar为中心在轴向Da上延伸。动叶列23配设在轴向Da上。这些动叶列23在周向Dc上分别具备多个动叶23a。这些多个动叶23a装配于转子轴22。

压缩机机室25覆盖压缩机转子21。

多列静叶列26分别配设于动叶列23的下游侧Dad。这些静叶列26配置于压缩机机室25与压缩机转子21之间，在周向Dc上分别具备多个静叶26a。

IGV27设于压缩机机室25的吸入口。该IGV27调节吸入至压缩机机室25内的空气A的流量。IGV27具备多个导叶28和驱动这些多个导叶28的驱动器29。

燃烧器30使燃料在通过压缩机20压缩的空气中燃烧，生成高温/高压的燃烧气体。该燃烧气体被供给至涡轮机40。

涡轮机40使用由燃烧器30生成的燃烧气体进行驱动。该涡轮机40具备：涡轮转子41、涡轮机室45、多列动叶列43以及多列静叶列46。

涡轮转子41以轴线Ar为中心进行旋转。该涡轮转子41与上述压缩机转子21位于同一轴线Ar上，相互连接。由所述涡轮转子41与压缩机转子21构成燃气轮机转子11。燃气轮机转子11与例如发电机GEN的转子等连接。

涡轮机室45覆盖涡轮转子41。该涡轮机室45与压缩机机室25相互连接。由这些涡轮机室45与压缩机机室25构成燃气轮机机室15。

图2是本发明实施方式的燃气轮机的主要部分剖面图。

如图2所示，涡轮转子41具备转子轴42和多列动叶列43。

转子轴42以轴线Ar为中心在轴向Da上延伸。

多列动叶列43配设在轴向Da上。本实施方式的涡轮转子41具备四列动叶列43。这些动叶列43分别具备在周向Dc上排列的多个动叶(涡轮动叶)43a。这些多个动叶43a装配于转子轴42。

多列静叶列46分别配设于动叶列43的上游侧Dau。这些多列的静叶列46在周向Dc上分别具备多个静叶46a。

涡轮机室45具备：外侧机室45a、内侧机室45b以及多个分割环45c。

外侧机室45a形成构成为涡轮机室45的外壳的筒状。

内侧机室45b位于外侧机室45a的内侧，由多个圆环形成为筒状。内侧机室45b固定于外侧机室45a。

分割环45c位于内侧机室45b的内侧，配设于在轴向Da上相邻的静叶列46彼此之间。换言之，在分割环45c的径向内侧Dri配设有动叶列43。

在转子轴42与涡轮机室45之间，形成配置静叶46a和动叶43a的环状空间。该环状空间形成供从燃烧器30供给的燃烧气体G流过的燃烧气体流路49。

转子轴42形成有用于冷却空气流过的冷却空气通路42p。通过了该冷却空气通路42p的冷却空气被导入动叶43a的内部，利用于冷却该动叶43a。

同样地，内侧机室45b形成有用于冷却空气流过的冷却空气通路45p。该冷却空气通路45p从径向外侧Dro朝径向内侧Dri贯通内侧机室45b。通过了该冷却空气通路45p的冷却空气被导入静叶46a的内部和分割环45c的内部，利用于冷却所述静叶46a和分割环45c。

图3是本发明实施方式的沿着图2的III-III线的剖面图。图4是本发明实施方式的沿着动叶的弧线的截面。

图3所示的动叶43a是例如构成上述设置有四列的动叶列43中从上游侧观察的第三列的动叶列43的动叶43a。如图4所示，动叶43a具备：叶片根50、叶片主体51以及尖端护罩(Chip shroud)52。

如图3所示，叶片主体51具备：凸面状的负压面53、凹面状的正压面54、前缘55以及后缘56。前缘55是在作为叶型中心线的弧线C的延伸方向上最靠近上游侧Dau的端部。后缘是在弧线C的延伸方向上最靠近下游侧Dad的端部。叶片主体51形成使负压面53与正压面54经由前缘55和后缘56续接而成的翼型截面。该第三列的动叶列43具备的动叶43a的叶片主体51与第一列、第二列的动叶列43的动叶43a的叶片主体51相比，叶片高度H(参照图2)大。并且，叶片主体51形成宽度从叶片根50朝向叶片端57逐渐减小的锥形。

动叶43a在其内部具备第一冷却通路部58、第二冷却通路部59以及柱部60。第一冷却通路部58与前缘55靠近设置。第二冷却通路部59与后缘56靠近设置。如图4所示，这些第一冷却通路部58和第二冷却通路部59在作为与上述翼型截面交叉的方向的叶片高度方向(径向Dr)上延伸。而且，第一冷却通路部58和第二冷却通路部59以从动叶43a的叶片根50(基部)到达叶片端57(端部)的方式贯通。

第一冷却通路部58的内部和第二冷却通路部59的内部在叶片根50侧与冷却空气通路42p连通。由此，冷却空气通路42p的冷却空气从动叶43a的叶片根50侧流入第一冷却通路部58和第二冷却通路部59。流入该第一冷却通路部58和第二冷却通路部59的冷却空气从叶片根50流向叶片端57，对从动叶43a的叶片根50至叶片端57的叶片高度方向的整个区域进行冷却。

柱部60设置于第一冷却通路部58与第二冷却通路部59之间。该柱部60形成为在叶片主体51的叶片根50与叶片端57之间连续。柱部60形成为跨于负压面53与正压面54之间。与叶片主体51同样地，本实施方式的柱部60形成随着靠近叶片端57宽度逐渐减小的锥形。在此，在上述柱部60中，将沿着弧线C的方向称为宽度方向。

第一冷却通路部58包括多条冷却通路63。这些多条冷却通路63设于柱部60与前缘55之间，在叶片高度方向延伸。构成这些第一冷却通路部58的冷却通路63沿着弧线C设置。在本实施方式中，第一冷却通路部58具备两条冷却通路63。以下，在两条冷却通路63中，将靠近前缘55的冷却通路63称为前缘侧冷却通路64，将靠近柱部60的冷却通路63称为柱侧冷却通路65(第一中间冷却通路)。

在第一冷却通路部58的前缘侧冷却通路64与柱侧冷却通路65之间，形成有分隔壁70。该分隔壁70形成为在弧线C方向上的宽度充分小于上述柱部60的宽度。

与第一冷却通路部58同样地，第二冷却通路部59由多条冷却通路63构成。这些多条冷却通路63设置于柱部60与后缘56之间，在叶片高度方向延伸。构成所述第二冷却通路部59的冷却通路63沿着弧线C设置。在本实施方式中，第二冷却通路部59具备两条冷却通路63。以下，在两条冷却通路63中，将靠近后缘56的冷却通路63称为后缘侧冷却通路67，将靠近柱部60的冷却通路63称为柱侧冷却通路66(第二中间冷却通路)。

与第一冷却通路部58同样地，在第二冷却通路部59的后缘侧冷却通路67与柱侧冷却通路66之间，形成有分隔壁70。该分隔壁70形成为在弧线C方向上的宽度充分小于上述柱部60的宽度，与第一冷却通路部58的分隔壁70的宽度相等。

在此，柱部60的宽度、弧线C方向上的柱部60的配置根据前缘55以及后缘56与弧线C方向上的叶片主体51的中间部M之间可产生的温度差进行设定。

例如，能够在假设前缘55以及后缘56与中间部M之间可产生的温度差变大的情况下，通过扩大弧线C方向上的柱部60的宽度，能够抑制上述温度差。这是由于柱部60所配置的部位的冷却受到阻碍，而温度下降得到抑制的原因。

在假设前缘55以及后缘56与中间部M之间可产生的温度差变大的情况下，可以以弧线C方向上的中间部M中的尤其呈低温的部位为中心来配置柱部60。通过这样设置，能够有效地抑制容易产生温度下降的部位的温度下降。

在第一冷却通路部58中，前缘侧冷却通路64的流路截面积小于柱侧冷却通路65的流路截面积。分别向前缘侧冷却通路64与柱侧冷却通路65供给冷却空气。柱侧冷却通路65在叶片根50侧或者叶片端57侧具有阻碍冷却空气的流动的机构。例如，作为该机构，存在设于叶片根50侧的节流孔(orifice)、设于叶片端57的尖端护罩52的腔部。因此，在前缘侧冷却通路64流过的冷却空气的流速大于在柱侧冷却通路65流过的冷却空气的流速。换言之，在第一冷却通路部58中，在前缘侧冷却通路64流过的冷却空气的热传导率变得高于在柱侧冷却通路65流过的冷却空气的热传导率，因此前缘侧冷却通路64的冷却能力高于柱侧冷却通路65。

与第一冷却通路部58同样地，第二冷却通路部59的后缘侧冷却通路67的流路截面积小于第二冷却通路部59的柱侧冷却通路66的流路截面积。分别向后缘侧冷却通路67与柱侧冷却通路66供给冷却空气。与柱侧冷却通路66同样地，柱侧冷却通路66具有阻碍冷却空气的流动的机构。因此，在后缘侧冷却通路67流过的冷却空气的流速大于在柱侧冷却通路66流过的冷却空气的流速。也就是说，后缘侧冷却通路67的冷却能力高于柱侧冷却通路66。

图5是表示本发明实施方式的柱状消散热片的局部剖面图。

如图4、图5所示，在第一冷却通路部58和第二冷却通路部59设有柱状消散热片82。柱状消散热片82具备多个突出部83。这些突出部83形成跨于负压面53的内表面与正压面54的内表面的柱状。在此，在图4中举例示出了柱状消散热片82设置于前缘侧冷却通路64、后缘侧冷却通路67以及柱侧冷却通路65、66的各内壁面58a、59a的整个面的情况。但是，设置柱状消散热片82的范围并不限于整个面。例如，可以在叶片高度方向上设置在内壁面58a、59a的局部未形成有柱状消散热片82的区域，可以在弧线C的延伸方向上设置在内壁面58a、59a的局部未形成有柱状消散热片82的区域。在此，在图3中省略了柱状消散热片82的图示。

如图4所示，柱状消散热片82作为突出部83存在大小分别不同的第一突出部83a和第二突出部83b。第一突出部83a设于柱侧冷却通路65、66的内壁面58a、59a。第二突出部83b设于前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67的各内壁面58a、59a。该第二突出部83b形成为相对小于第一突出部83a。例如，第二突出部83b形成为其表面积小于第一突出部83a。

图6是本发明实施方式的放大图3的动叶的叶片端附近的放大图。

图7是本发明实施方式的尖端护罩的俯视图。

如图6、图7所示，尖端护罩52一体设于叶片主体51的叶片端57。通过在周向上配置多个动叶43a，尖端护罩52在周向Dc相连而形成圆环状。

该尖端护罩52在其外周面的轴向Da的中心位置等处设有散热片F(参照图7)。该散热片F朝径向外侧Dro突出。因此，散热片F与分割环45c之间形成间隙，能够减小燃烧气体G的泄漏量。该散热片F在动叶43a与分割环45c的间隙由于某种原因而减少的情况下，首先与分割环45c接触。通过像这样散热片F首先与分割环45c接触，能够减轻分割环45c、动叶43a的损伤。

尖端护罩52具备：第一排出通路72、第二排出通路73以及第三排出通路74。这些第一排出通路72、第二排出通路73以及第三排出通路74将在上述叶片主体51的内部流过的冷却空气分别排出至叶片主体51的外部。

如图6所示，第一排出通路72、第三排出通路74以及第二排出通路73以从前缘55侧向后缘56侧的方式按照该顺序形成于尖端护罩52。

第一排出通路72排出在前缘侧冷却通路64流过的冷却空气。第一排出通路72在前缘侧冷却通路64的延伸方向(叶片高度方向)上以贯通尖端护罩52的方式形成。换言之，第一排出通路72以将前缘侧冷却通路64向径向外侧Dro延长的方式延伸，朝径向外侧Dro开口。本实施方式中的第一排出通路72形成为与前缘侧冷却通路64相同的流路截面形状。也就是说，在前缘侧冷却通路64流过的冷却空气从动叶43a的叶片根50朝叶片端57流向径向外侧Dro，保持流向不变，向尖端护罩52的径向外侧Dro排出。这样，由于冷却空气从尖端护罩52吹过，因此使前缘侧冷却通路64成为低压力损失的流路，能够提高冷却空气的流速。

第二排出通路73排出在后缘侧冷却通路67流过的冷却空气。第二排出通路73以在后缘侧冷却通路67的延伸方向贯通尖端护罩52的方式形成。换言之，与第一排出通路72同样地，第二排出通路73以将后缘侧冷却通路67向径向外侧Dro延长的方式延伸，朝径向外侧Dro开口。本实施方式的第二排出通路73形成为与后缘侧冷却通路67相同的流路截面形状。也就是说，在后缘侧冷却通路67流过的冷却空气从动叶43a的叶片根50朝叶片端57流向径向外侧Dro，保持流向不变，向尖端护罩52的径向外侧Dro排出。这样，由于冷却空气从尖端护罩52吹过，因此使后缘侧冷却通路67成为低压力损失的流路，能够提高冷却空气的流速。

第三排出通路74将在柱侧冷却通路65、66流过的冷却空气向动叶43a的外部排出。第三排出通路74具备腔部75和通路主体部76。该实施方式的腔部75设有两个。这些腔部75设于第一冷却通路部58的柱侧冷却通路65的径向外侧Dro，设于第二冷却通路部59的柱侧冷却通路66的径向外侧Dro。这些腔部75与第一冷却通路部58的柱侧冷却通路65连通，与第二冷却通路部59的柱侧冷却通路66连通。换言之，腔部75与前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67并未连通。

如图7所示，通路主体部76沿着尖端护罩52延伸。换言之，通路主体部76在与柱侧冷却通路65、66的延伸方向(叶片高度方向)交叉的方向延伸。通路主体部76设有多个，分别在尖端护罩52的侧面开口。本实施方式的通路主体部76从腔部75沿着尖端护罩52延伸并在尖端护罩52的侧面77开口。这些通路主体部76分别向叶片主体51的负压面53的朝向方向与正压面54的朝向方向延伸。在该实施方式中，多个通路主体部76分别从腔部75朝向最接近的尖端护罩52的侧面77延伸。

更具体而言，第三排出通路74在前缘55侧的腔部75的靠近正压面54的内侧面78与朝向上游侧Dau的尖端护罩52的侧面77a之间形成有多个通路主体部76。同样地，第三排出通路74在前缘55侧的腔部75的靠近负压面53的内侧面79与朝向周向Dc的尖端护罩52的侧面77b之间，形成多个通路主体部76。

而且，第三排出通路74在后缘56侧的腔部75的靠近正压面54的内侧面80与朝向周向Dc的尖端护罩52的侧面77c之间形成多个通路主体部76。同样地，第三排出通路74在后缘56侧的腔部75的靠近负压面53的内侧面81与朝向下游侧Dad的尖端护罩52的侧面77d之间形成多个通路主体部76。

在该实施方式中，举例示出了通路主体部76形成为直线状的情况。但是，通路主体部76并不限于直线状。例如，也可以使通路主体部76形成为包含圆弧状、S形等曲线的形状。并且，举例示出了在相同侧面77开口的通路主体部76彼此平行配置的情况，但并不限于平行。也可以配置为随着靠近侧面77而相互分离。

根据上述实施方式，由于在内壁面58a形成有突出部83的第一冷却通路部58流过冷却空气，因此能够有效地冷却叶片主体51的前缘55侧。

同样地，由于在内壁面59a形成有突出部83的第二冷却通路部59流过冷却空气，因此能够冷却叶片主体51的后缘56侧。尤其，通过第一冷却通路部58和第二冷却通路部59能够有效地冷却容易成为高温的前缘55侧和后缘56侧，并且通过在相对难以成为高温的前缘55与后缘56之间的部分设置柱部60，能够减小冷却通路整体的截面积。

并且，该柱部60位于第一冷却通路部58与第二冷却通路部59之间，连续形成于叶片主体51的叶片根50与叶片端57之间，从而在柱部60的形成部位处并未流过冷却空气。因此，本实施方式的涡轮动叶能够抑制第一冷却通路部58与第二冷却通路部59之间的中间部M的温度下降。也就是说，能够抑制在前缘55以及后缘56与位于第一冷却通路部58和第二冷却通路部59之间的中间部M产生温度差，并且能够抑制在冷却通路流过的冷却空气的升温。而且，通过设置柱部60，能够提高动叶43a的强度。其结果，能够抑制热变形并且确保充分的强度。

此外，在本实施方式的涡轮动叶，通过构成为在第一冷却通路部58和第二冷却通路部59中具备柱状消散热片82的构造，与以往的多孔相比能够确保一定的截面积并且获得冷却效果，由此能够使冷却空气流过冷却通路时的压力损失成为最小限度，能够抑制冷却空气的供给压。因此，能够使为了冷却动叶43a而所需的冷却空气的供给量能够成为最小限度。

而且，根据上述实施方式，在第一冷却通路部58中前缘侧冷却通路64具有小于柱侧冷却通路65的流路截面积的流路截面积，成为低压力损失的流路。相对于此，柱侧冷却通路65通过阻碍冷却空气的流动的机构(例如，设于叶片根50侧的节流孔、尖端护罩52的腔部75)，成为高压力损失的流路。因此，本实施方式的涡轮动叶能够提高在前缘侧冷却通路64流过的冷却空气的流速，能够使冷却性能越靠近前缘55越高。其结果，能够有效地冷却与设有柱侧冷却通路65的部分相比相对容易成为高温的设有前缘侧冷却通路64的前缘55侧，能够进一步抑制在前缘55与柱部60之间产生温度差，并且能够使为了冷却动叶43a的前缘55侧而所需的冷却空气的供给量成为最小限度。

同样地，在第二冷却通路部59中后缘侧冷却通路67具有小于柱侧冷却通路66的流路截面积的流路截面积，成为低压力损失的流路。相对于此，柱侧冷却通路66通过阻碍冷却空气的流动的机构(例如，设于叶片根50侧的节流孔、腔部75)，成为高压力损失的流路。因此，本实施方式的涡轮动叶能够提高在后缘侧冷却通路67流过的冷却空气的流速，能够使冷却性能越靠近后缘56越高。其结果，能够有效地冷却与设有柱侧冷却通路66的部分相比相对容易成为高温的设有后缘侧冷却通路67的后缘56侧，能够进一步抑制在后缘56与柱部60之间产生温度差，并且能够使为了冷却动叶43a的后缘56侧而所需的冷却空气的供给量成为最小限度。

而且，根据上述实施方式，第一突出部83a形成为小于第二突出部83b。因此，本实施方式的涡轮动叶能够抑制在前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67流过的冷却空气的压力损失。另一方面，与前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67相比，能够增大在柱侧冷却通路65、66流过的冷却空气的压力损失。由此，相对于在前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67流过的冷却空气的流速，能够降低在柱侧冷却通路65、66流过的冷却空气的流速。其结果，能够有效地冷却前缘55侧和后缘56侧，并且能够降低在柱侧冷却通路65、66流通的冷却空气的量，作为整体能够抑制冷却空气的供给量。而且，即使在前缘55以及后缘56与所述前缘55以及后缘56之间的中间部M的温度差容易变大的环境下，也能够进一步抑制在前缘55以及后缘56与中间部M产生温度差。

而且，在动叶43a具有尖端护罩52的情况下，本实施方式的涡轮动叶能够将从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57在前缘侧冷却通路64流过的冷却空气经由尖端护罩52的第一排出通路72向外部排出。而且，能够将从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57在后缘侧冷却通路67流过的冷却空气经由尖端护罩52的第二排出通路73向外部排出。并且，能够将从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57在柱侧冷却通路65、66流过的冷却空气经由尖端护罩52的第三排出通路74向外部排出。其结果，能够将在前缘侧冷却通路64、后缘侧冷却通路67以及柱侧冷却通路65、66流过的冷却空气独立地向动叶43a的外部排出。而且，仅通过改变第一排出通路72、第二排出通路73以及第三排出通路74各自的流路截面积，就能够容易地使在前缘侧冷却通路64、后缘侧冷却通路67以及柱侧冷却通路65、66流过的各冷却空气的流速相异。

而且，对于本实施方式的涡轮动叶，通过使第一排出通路72与第二排出通路73分别在叶片高度方向贯通尖端护罩52，能够更短地形成第一排出通路72和第二排出通路73。因此，能够抑制在前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67流过的冷却空气的压力损失增大，抑制冷却空气的流速降低。其结果，能够有效地冷却叶片主体51的前缘55和后缘56。

而且，对于本实施方式的涡轮动叶，通过使第三排出通路74的通路主体部76沿着尖端护罩52形成，在柱侧冷却通路65、66流过的冷却空气在通过第三排出通路74向外部排出的中途能够冷却尖端护罩52。

而且，在本实施方式的涡轮动叶，能够使第三排出通路74的通路长度大于第一排出通路72、第二排出通路73。因此，与前缘侧冷却通路64、后缘侧冷却通路67相比，能够降低在柱侧冷却通路65、66流通的冷却空气的量，作为整体能够抑制冷却空气的供给量。

而且，通过在尖端护罩52形成截面积大的腔部75，例如，在欲朝向腔部75从侧面77加工通路主体部76的情况下，允许些许位置偏移。因此，能够容易形成第三排出通路74。此外，由于尖端护罩52较轻，因此能够降低离心负荷。

而且，由于能够降低用于冷却动叶23a的冷却空气量，因此能够提高燃气轮机10的效率。

本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，也包括对上述实施方式施加各种变更的方式。即，在实施方式中列举的具体形状、结构等仅为一例，可以适当变更。

图8是本发明实施方式的变形例的相当于图5的局部剖面图。

例如，在上述实施方式中，以形成有柱状消散热片82的情况为一个例子进行了说明。但是，并不限于柱状消散热片82。例如，如图8所示的变形例，也可以设置单侧消散热片71代替柱状消散热片82。单侧消散热片71是从第一冷却通路部58和第二冷却通路部59的内壁面58a、59a朝向内侧突出的突起部(突出部)T，可以设于前缘侧冷却通路64、后缘侧冷却通路67以及柱侧冷却通路65、66各自的内壁面58a、59a。与上述柱状消散热片82同样地，该单侧消散热片71可以具备大小相互不同的第一突起部(第一突出部：未图示)和第二突起部(第二突出部：未图示)。而且，例如可以将第一突起部设于柱侧冷却通路65、66的内壁面58a、59a，将第二突起部设于前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67的内壁面58a、59a。在该情况下，第二突起部可以形成为相对小于第一突起部。例如，第二突起部的表面积可以形成为小于第一突起部。

而且，在上述实施方式中，对叶片主体51具备前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67两方的情况进行了说明。但是，并不限于该结构。例如，叶片主体也可以仅具备前缘侧冷却通路64和后缘侧冷却通路67的任一方。

同样地，在上述实施方式中，对第一冷却通路部58具备两条冷却通路63(前缘侧冷却通路64、柱侧冷却通路65)，第二冷却通路部59具备两条冷却通路63(后缘侧冷却通路67、柱侧冷却通路66)的情况进行了说明。但是，第一冷却通路部58也可以由一条冷却通路63形成，同样地第二冷却通路部59也可以由一条冷却通路63形成。

而且，在实施方式中，以第二突出部83b小于第一突出部83a的情况为一个例子进行了说明。但是，并不限于该结构。例如，也可以使第一突出部83a和第二突出部83b形成相同为大小，并且使每单位面积的第二突出部83b的数量设为小于每单位面积的第一突出部83a的数量。而且，也可以使第一突出部83a和第二突出部83b形成为相同结构，即形成为相同大小、相同数量。

而且，在上述实施方式中，以冷却介质为空气的情况为一个例子进行了说明，但冷却介质并不限于空气。

而且，在上述实施方式中，对第三排出通路74具有腔部75的情况进行了说明。但是，也可以省略腔部75。

而且，在上述实施方式中，对第三排出通路74的通路主体部76沿着尖端护罩52形成，并在侧面77开口的情况进行了说明。但是，并不限于该结构。通路主体部76也可以例如在侧面77附近的尖端护罩52上开口。

而且，在上述实施方式中，对第一排出通路72和第二排出通路73分别在叶片高度方向贯通尖端护罩52的情况进行了说明。但是，第一排出通路72和第二排出通路73的贯通方向并不限于叶片高度方向，只要能够形成得比第三排出通路74短即可。

而且，在上述实施方式中，以第三列的动叶列43的动叶43a为一个例子进行了说明。但是，动叶43a只要是具备尖端护罩52的动叶，也可以是第三列以外的动叶列43的动叶43a。

符号说明

10 燃气轮机

11 燃气轮机转子

15 燃气轮机机室

20 压缩机

21 压缩机转子

22 转子轴

23 动叶列

25 压缩机机室

26 静叶列

26a 静叶

30 燃烧器

40 涡轮机

41 涡轮转子

42 转子轴

42p 冷却空气通路

43 动叶列

43a 动叶

45 涡轮机室

45a 外侧机室

45b 内侧机室

45c 分割环

45p 冷却空气通路

46 静叶列

46a 静叶

49 燃烧气体流路

50 叶片根

51 叶片主体

52 尖端护罩

53 负压面

54 正压面

55 前缘

56 后缘

57 叶片端

58 第一冷却通路部

58a 内壁面

59 第二冷却通路部

59a 内壁面

60 柱部

62 第一端部

63 冷却通路

64 前缘侧冷却通路

65 柱侧冷却通路

66 柱侧冷却通路

67 后缘侧冷却通路

70 分隔壁

71 单侧消散热片

72 第一排出通路

73 第二排出通路

74 第三排出通路

75 腔部

76 通路主体部

77 侧面

77a 侧面

77b 侧面

77c 侧面

77d 侧面

78 内侧面

79 内侧面

80 内侧面

81 内侧面

82 柱状消散热片

83 突出部

83a 第一突出部

83b 第二突出部

T 突起部

F 散热片

M 中间部

Claims (9)

1.一种涡轮动叶，具有前缘和后缘，在所述前缘与所述后缘之间具备具有正压面和负压面的叶片主体，

所述叶片主体具备：

第一冷却通路部，与所述前缘靠近设置，供冷却介质流过；

第二冷却通路部，与所述后缘靠近设置，供冷却介质流过；

柱部，设于所述第一冷却通路部与所述第二冷却通路部之间，在所述叶片主体的基部与端部之间连续形成；以及

尖端护罩，设于所述叶片主体的叶片端，

所述第一冷却通路部在所述柱部与所述前缘之间具备多条冷却通路，所述多条冷却通路以在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线排列的方式，通过在所述叶片主体的基部与端部之间连续形成的分隔壁被划分，

所述第二冷却通路部在所述柱部与所述后缘之间具备多条冷却通路，所述多条冷却通路以在叶片高度方向延伸并且沿着所述翼型中心线排列的方式，通过分隔壁被划分，

所述柱部在所述翼型中心线的延伸方向上的厚度大于各所述分隔壁在所述翼型中心线的延伸方向上的厚度，

所述尖端护罩具备：

第一排出通路，将在所述第一冷却通路部的多条冷却通路中最靠近所述前缘地配设的前缘侧冷却通路流过的冷却介质排出；

第二排出通路，将在所述第二冷却通路部的多条冷却通路中最靠近所述后缘地配设的后缘侧冷却通路流过的冷却介质排出；

第三排出通路，将在所述前缘侧冷却通路与所述后缘侧冷却通路之间设置的中间冷却通路流过的冷却介质排出，

所述第一排出通路在所述前缘侧冷却通路的延伸方向贯通所述尖端护罩，

所述第二排出通路在所述后缘侧冷却通路的延伸方向贯通所述尖端护罩。

2.一种涡轮动叶，具有前缘和后缘，在所述前缘与所述后缘之间具备具有正压面和负压面的叶片主体，

所述叶片主体具备：

第一冷却通路部，与所述前缘靠近设置，供冷却介质沿流向流过；

第二冷却通路部，与所述后缘靠近设置，供冷却介质流过；

柱部，设于所述第一冷却通路部与所述第二冷却通路部之间，在所述叶片主体的基部与端部之间连续形成；以及

尖端护罩，设于所述叶片主体的叶片端，

所述第一冷却通路部在所述柱部与所述前缘之间具备多条冷却通路，所述多条冷却通路以在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线排列的方式，通过分隔壁被划分，所述冷却介质从所述叶片主体的基部朝向端部，不改变流向地流过，

所述第二冷却通路部在所述柱部与所述后缘之间具备多条冷却通路，所述多条冷却通路以在叶片高度方向延伸并且沿着所述翼型中心线排列的方式，通过分隔壁被划分，所述冷却介质从所述叶片主体的基部朝向端部，不改变流向地流过，

所述柱部在所述翼型中心线的延伸方向上的厚度大于各所述分隔壁在所述翼型中心线的延伸方向上的厚度，

所述尖端护罩具备：

第一排出通路，将在所述第一冷却通路部的多条冷却通路中最靠近所述前缘地配设的前缘侧冷却通路流过的冷却介质排出；

第二排出通路，将在所述第二冷却通路部的多条冷却通路中最靠近所述后缘地配设的后缘侧冷却通路流过的冷却介质排出；

第三排出通路，将在所述前缘侧冷却通路与所述后缘侧冷却通路之间设置的中间冷却通路流过的冷却介质排出，

所述第一排出通路在所述前缘侧冷却通路的延伸方向贯通所述尖端护罩，

所述第二排出通路在所述后缘侧冷却通路的延伸方向贯通所述尖端护罩。

3.一种涡轮动叶，具有前缘和后缘，在所述前缘与所述后缘之间具备具有正压面和负压面的叶片主体，

所述叶片主体具备：

第一冷却通路部，与所述前缘靠近设置，供冷却介质流过；

第二冷却通路部，与所述后缘靠近设置，供冷却介质流过；

柱部，设于所述第一冷却通路部与所述第二冷却通路部之间，在所述叶片主体的基部与端部之间连续形成；以及，

尖端护罩，设于所述叶片主体的叶片端，

所述第一冷却通路部在所述柱部与所述前缘之间具备多条冷却通路，所述多条冷却通路以在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线排列的方式，通过分隔壁被划分，

所述第二冷却通路部在所述柱部与所述后缘之间具备多条冷却通路，所述多条冷却通路以在叶片高度方向延伸并且沿着所述翼型中心线排列的方式，通过分隔壁被划分，

所述柱部在所述翼型中心线的延伸方向上的厚度大于各所述分隔壁在所述翼型中心线的延伸方向上的厚度，

所述尖端护罩具备：

第一排出通路，将在所述第一冷却通路部的多条冷却通路中最靠近所述前缘地配设的前缘侧冷却通路流过的冷却介质排出；

第二排出通路，将在所述第二冷却通路部的多条冷却通路中最靠近所述后缘地配设的后缘侧冷却通路流过的冷却介质排出；

第三排出通路，将在所述前缘侧冷却通路与所述后缘侧冷却通路之间设置的中间冷却通路流过的冷却介质排出，

所述第一排出通路在所述前缘侧冷却通路的延伸方向贯通所述尖端护罩，

所述第二排出通路在所述后缘侧冷却通路的延伸方向贯通所述尖端护罩，

在所述柱部未形成有供所述冷却介质流过的冷却通路。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮动叶，其中，

所述第一冷却通路部的所述多条冷却通路在所述柱部与所述前缘之间包括：前缘侧冷却通路，在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线配设，并最靠近所述前缘地配设；以及第一中间冷却通路，配设于比所述前缘侧冷却通路靠近所述柱部一侧，具有大于所述前缘侧冷却通路的流路截面积，

所述第二冷却通路部的所述多条冷却通路在所述柱部与所述后缘之间包括：后缘侧冷却通路，在叶片高度方向延伸并且沿着翼型中心线配设，并最靠近所述后缘地配设；以及第二中间冷却通路，配设于比所述后缘侧冷却通路靠近所述柱部一侧，具有大于所述后缘侧冷却通路的流路截面积。

5.根据权利要求4所述的涡轮动叶，其中，

所述涡轮动叶具备从所述第一冷却通路部的内壁面和所述第二冷却通路部的内壁面突出的多个突出部。

6.根据权利要求5所述的涡轮动叶，其中，

所述突出部具有：第一突出部和小于所述第一突出部的第二突出部，

所述第一突出部设于所述第一中间冷却通路和所述第二中间冷却通路的至少一方，

所述第二突出部设于所述前缘侧冷却通路和所述后缘侧冷却通路的至少一方。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮动叶，其中，

所述第三排出通路具备沿着所述尖端护罩延伸的通路主体部，

所述通路主体部在所述尖端护罩的侧面开口。

8.根据权利要求7所述的涡轮动叶，其中，

所述第三排出通路具备与所述中间冷却通路连通并且流路截面积大于所述中间冷却通路的腔部，

所述通路主体部从所述腔部向与所述叶片高度方向交叉的方向延伸，并在所述尖端护罩的侧面开口。

9.一种燃气轮机，具备权利要求1至8中任一项所述的涡轮动叶。

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