CN107614835A - 涡轮动叶以及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

涡轮动叶(43a)具备叶片主体(51)和尖端护罩(52)。叶片主体(51)具备前缘侧冷却通路(64)、后缘侧冷却通路(67)以及中间冷却通路(65)。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)。第一排出通路(72)供在前缘侧冷却通路(64)流动的冷却介质排出。第二排出通路(73)供在后缘侧冷却通路(67)流动的冷却介质排出。第三排出通路(74)供在中间冷却通路(65)流动的冷却介质排出。

Description

涡轮动叶以及燃气轮机

技术领域

本发明涉及一种涡轮动叶以及燃气轮机。

本申请基于2015年8月25日向日本提出的日本专利申请2015-165540号主张优先权，并在此处引用其内容。

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构造。具体而言，例如在内部具有流路作为冷却构造，使从压缩机抽气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，因此冷却条件不同。因此，在前段侧和后段侧，涡轮动叶内部的冷却流路的构造也不同。

在专利文献1中，公开了后段侧冷却构造的一个例子。具体而言，对于专利文献1所述的涡轮动叶，在轮毂部以及叶片根部的内部设有使消散热片从内壁突起的空洞，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，所述多孔连通空洞与设于叶片端部的开口，使冷却空气从空洞通向开口。

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

一般来说，对于冷却空气，越提高其流速，热传导率变得越高。换言之，冷却空气的流速越高，就越能够提高冷却能力。为了提高该冷却空气的流速，需要供给高压的冷却空气。但是，当供给高压的冷却空气时，叶片根部侧处的泄漏流变多，因此冷却空气的供给量增大。如上所述，燃气涡轮动叶中，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，而不用于使涡轮旋转的工作。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的涡轮动叶以及燃气轮机。

用于解决问题的方案

根据本发明的第一方案，涡轮动叶具备叶片主体和尖端护罩。叶片主体具有前缘和后缘，在这些前缘与后缘之间具有正压面以及负压面。尖端护罩设于所述叶片主体的叶片端。所述叶片主体具备前缘侧冷却通路、后缘侧冷却通路以及中间冷却通路。前缘侧冷却通路与所述前缘靠近设置，供冷却介质流动。后缘侧冷却通路与所述后缘靠近设置，供冷却介质流动。中间冷却通路设于所述前缘侧冷却通路与所述后缘侧冷却通路之间，供冷却介质流动。所述尖端护罩具备第一排出通路、第二排出通路以及第三排出通路。第一排出通路供在所述前缘侧冷却通路流动的冷却介质排出。第二排出通路供在所述后缘侧冷却通路流动的冷却介质排出。第三排出通路供在所述中间冷却通路流动的冷却介质排出。

通过这样地构成，能够经由尖端护罩的第一排出通路向外部排出从叶片主体的基部朝向叶片端在前缘侧通路流动的冷却介质。而且，能够经由尖端护罩的第二排出通路向外部排出从叶片主体的基部朝向叶片端在后缘侧冷却通路流动的冷却介质。除此以外，还能够经由第三排出通路向外部排出从叶片主体的基部朝向叶片端在中间冷却通路流动的冷却介质。因此，能够提高在前缘侧通路、后缘侧冷却通路流动的冷却介质的流速，并重点冷却相对高温的前缘以及后缘。而且，关于前缘与后缘之间相对低温的部分，能够使在中间冷却通路流动的冷却介质的流速降低，并抑制过量的冷却介质的供给。其结果是，能够将冷却介质的供给量抑制在最小限度，并且有效地冷却叶片主体。

根据本发明的第二方案，第一方案的涡轮动叶的第一排出通路也可以在叶片高度方向贯通所述尖端护罩。

通过这样地构成，能够更短地形成第一排出通路。因此，能够抑制在前缘侧通路流动的冷却介质的压力损失增大，并抑制冷却介质的流速降低。其结果是，能够高效地冷却叶片主体的前缘。

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排出通路也可以在叶片高度方向贯通所述尖端护罩。

通过这样地构成，能够更短地形成第二排出通路。因此，能够抑制在后缘侧冷却通路流动的冷却介质的压力损失增大，并抑制冷却介质的流速降低。其结果是，能够高效地冷却叶片主体的后缘。

根据本发明的第四方案，第一至第三方案中的任一方案的涡轮动叶的第三排出通路也可以具备在与叶片高度方向交叉的方向延伸的通路主体部。所述通路主体部也可以在所述尖端护罩的侧面开口。

通过这样地构成，能够在通过第三排出通路向外部排出在中间冷却通路流动的冷却介质的中途，通过在第三排出通路流动的冷却介质冷却尖端护罩。

而且，由于能够使第三排出通路比第一排出通路、第二排出通路长，因此能够增大压力损失，并使在中间冷却通路流动的冷却介质的流速降低。因此，能够抑制在前缘以及后缘与前缘以及后缘之间所产生的温度差，并降低热翘曲等。

根据本发明的第五方案，第四方案的涡轮动叶的第三排出通路也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。所述通路主体部也可以从所述腔部在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。

通过这样地构成，能够易于在尖端护罩形成第三排出通路。

根据本发明的第六方案，燃气轮机具备第一至第五方案中的任一方案的涡轮动叶。

通过这样地构成，能够降低用于冷却涡轮动叶的冷却空气量，能够提高效率。

发明效果

根据所述涡轮动叶及燃气轮机，能够抑制冷却空气量的增大并且高效地冷却。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的燃气轮机的示意性的剖面图。

图2是本发明的第一实施方式的燃气轮机的主要部分剖面图。

图3是本发明的第一实施方式的沿着图2的III-III线的剖面图。

图4是本发明的第一实施方式的沿着动叶的弧线的剖面。

图5是表示本发明的第一实施方式的柱状消散热片的局部剖面图。

图6是本发明的第一实施方式的放大图3的动叶的叶片端附近的放大图。

图7是本发明的第一实施方式的尖端护罩的俯视图。

图8是本发明的第二实施方式的相当于图6的放大图。

图9是本发明的第一实施方式的改进例的相当于图5的局部剖面图。

具体实施方式

(第一实施方式)

接着，基于附图说明本发明的第一实施方式的涡轮叶片以及燃气轮机。

图1是本发明的第一实施方式的燃气轮机的示意性的剖面图。

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为中心的周向仅设为周向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，并供给至燃烧器30。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延伸。动叶列23配设于轴向Da。这些动叶列23在周向Dc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使燃料在由压缩机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生成的燃烧气体来驱动。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为中心旋转。该涡轮转子41与所述压缩机转子21位于同一轴线Ar上，相互连接。通过所述涡轮转子41与压缩机转子21构成燃气轮机转子11。燃气轮机转子11例如与发电机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。由所述涡轮机室45与压缩机机室25构成燃气轮机机室15。

图2是本发明的第一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延伸。

多列动叶列43配设于轴向Da。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分别具备排列于周向Dc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。这些多列静叶列46在周向Dc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形成为构成涡轮机室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，配设于轴向Da相邻的静叶列46彼此之间。换言之，动叶列43配设于分割环45c的径向内侧Dri。

在转子轴42与涡轮机室45之间，形成配置静叶46a以及动叶43a的环状的空间。该环状的空间成为供从燃烧器30供给的燃烧气体G流动的燃烧气体流路49。

转子轴42形成有用于供冷却空气流动的冷却空气通路42p。从该冷却空气通路42p穿过的冷却空气被导入动叶43a的内部，用于冷却该动叶43a。

同样地，内侧机室45b形成有用于供冷却空气流动的冷却空气通路45p。该冷却空气通路45p从径向外侧Dro向径向内侧Dri贯通内侧机室45b。从该冷却空气通路45p穿过的冷却空气被导入静叶46a的内部以及分割环45c的内部，用于冷却这些静叶46a以及分割环45c。

在此，对通过冷却空气通路45p向静叶46a的内部导入冷却空气的情况进行了说明。但是，根据静叶列46的不同，有时燃气轮机机室15内的空气作为冷却空气被供给至构成静叶列46的静叶46a，而不从机室的冷却空气通路45p经过。

图3是本发明的第一实施方式的沿着图2的III-III线的剖面图。图4是本发明的第一实施方式的沿着动叶的弧线的剖面。

图3所示的动叶43a例如是所设有的四列动叶列43中从上游侧观察构成第三列的动叶列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(Chipshroud)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是在作为翼型中心线的弧线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成为使负压面53与正压面54经由前缘55以及后缘56连续而成的翼型剖面。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。而且，叶片主体51形成为宽度从叶片根50朝向叶片端57逐渐变小的锥形。

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在作为与上述翼型剖面交叉的方向的叶片高度方向(径向Dr)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)至叶片端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以及第二冷却通路部59。流入该第一冷却通路部58以及第二冷却通路部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形成为横跨负压面53与正压面54之间。与叶片主体51同样地，该第一实施方式的柱部60形成为随着接近叶片端57而宽度逐渐变小的锥形。在此，对于所述柱部60，将沿着弧线C的方向称为宽度方向。

第一冷却通路部58由多个冷却通路63构成。这些多个冷却通路63设于柱部60与前缘55之间，并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。在该第一实施方式中，第一冷却通路部58具备两个冷却通路63。以下，将两个冷却通路63中靠近前缘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(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方向的宽度充分小于所述柱部60的宽度。

与第一冷却通路部58同样地，第二冷却通路部59由多个冷却通路63构成。这些多个冷却通路63设于柱部60与后缘56之间，并在叶片高度方向延伸。构成这些第二冷却通路部59的冷却通路63沿着弧线C设置。在该第一实施方式中，第二冷却通路部59具备两个冷却通路63。以下，将该两个冷却通路63中靠近后缘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(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方向的宽度充分小于所述柱部60的宽度，并与第一冷却通路部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的配置根据在前缘55以及后缘56与弧线C方向上的叶片主体51的中间部M之间能够产生的温度差进行设定。

例如，在假设前缘55以及后缘56与中间部M之间能够产生的温度差变大的情况下，扩大弧线C方向上的柱部60的宽度，由此能够抑制所述温度差。这是由于配置有柱部60的部位的冷却受到阻碍，会抑制温度降低。

在假定在前缘55以及后缘56与中间部M之间能够产生的温度差大的情况下，也可以以弧线C方向上的中间部M的特别低温的部位为中心来配置柱部60。通过这样地设置，能够高效地抑制容易产生温度降低的部位的温度降低。

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。分别对前缘侧冷却通路64和柱侧冷却通路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流动的冷却空气的流速大于在柱侧冷却通路65流动的冷却空气的流速。换言之，在第一冷却通路部58中，在前缘侧冷却通路64流动的冷却空气的热传导率高于在柱侧冷却通路65流动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。分别对缘侧冷却通路67和柱侧冷却通路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流动的冷却空气的流速大于在柱侧冷却通路66流动的冷却空气的流速。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是表示本发明的第一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以及第二冷却通路部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形成为横跨负压面53的内表面和正压面54的内表面的柱状。在此，在图4中举例示出柱状消散热片82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，既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，也可以在弧线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以及后缘侧冷却通路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是本发明的实施方式的放大图3的动叶的叶片端附近的放大图。图7是本发明的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与叶片主体51的叶片端57设为一体。在周向上配置有多个动叶43a，由此尖端护罩52在周向Dc相连而形成圆环状。

对于该尖端护罩52，在其外周面的轴向Da的中心位置等设有散热片F(参照图7)。该散热片F朝向径向外侧Dro突出。因此，散热片F与分割环45c之间形成稍许间隙，能够减少燃烧气体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，最先与分割环45c接触。如此一来，散热片F最先与分割环45c接触，由此能够减轻分割环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将在所述的叶片主体51的内部流动的冷却空气分别向叶片主体51的外部排出。

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从前缘55侧朝向后缘56侧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流动的冷却空气。第一排出通路72形成为在前缘侧冷却通路64的延伸方向(叶片高度方向)贯通尖端护罩52。换言之，第一排出通路72以使前缘侧冷却通路64向径向外侧Dro延长的方式延伸，并朝向径向外侧Dro开口。该第一实施方式的第一排出通路72形成为与前缘侧冷却通路64相同的流路剖面形状。就是说，在前缘侧冷却通路64流动的冷却空气从动叶43a的叶片根50朝叶片端57向径向外侧Dro流动，朝向尖端护罩52的径向外侧Dro排出而保持流向不变。如此一来，由于冷却空气从尖端护罩52吹过，因此前缘侧冷却通路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流动的冷却空气。第二排出通路73形成为在后缘侧冷却通路67的延伸方向(叶片高度方向)贯通尖端护罩52。换言之，与第一排出通路72同样地，第二排出通路73以使后缘侧冷却通路67向径向外侧Dro延长的方式延伸，并朝向径向外侧Dro开口。该第一实施方式的第二排出通路73成为与后缘侧冷却通路67相同的流路剖面形状。就是说，在后缘侧冷却通路67流动的冷却空气从动叶43a的叶片根50朝向叶片端57向径向外侧Dro流动，朝向尖端护罩52的径向外侧Dro排出而保持流向不变。如此一来，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流动的冷却空气向动叶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。该第一实施方式的腔部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，并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，并与第二冷却通路部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，并分别在尖端护罩52的侧面开口。该第一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分别在叶片主体51的负压面53所朝向的方向和正压面54所朝向的方向延伸。在该第一实施方式中，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在靠近前缘55侧的一侧的腔部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在靠近前缘55侧的一侧的腔部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之间形成有多个通路主体部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之间形成有多个通路主体部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之间形成有多个通路主体部76。

在该第一实施方式中，举例示出通路主体部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，也可以将通路主体部76设为包含圆弧状、S形等曲线的形状。而且，举例示出在相同的侧面77开口的通路主体部76彼此平行配置的情况，但是并不限于平行。也可以配置为随着靠近侧面77而相互分离。

根据所述第一实施方式，在内壁面58a形成有突出部83的第一冷却通路部58流动冷却空气，由此能够高效地冷却叶片主体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流动冷却空气，因此能够冷却叶片主体51的后缘56侧。特别是，通过第一冷却通路部58以及第二冷却通路部59能够有效地冷却容易成为高温的前缘55侧以及后缘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，能够减小整个冷却通路的截面积。

然后，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，在叶片主体51的叶片根50与叶片端57之间连续形成，因此在柱部60的形成部位未流过冷却空气。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的温度降低。就是说，能够抑制在前缘55以及后缘56与第一冷却通路部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动的冷却空气的升温。而且，设置柱部60，由此能够提高动叶43a的强度。其结果是，能够抑制热翘曲并且确保充分的强度。

此外，对于本实施方式的涡轮动叶，设为在第一冷却通路部58以及第二冷却通路部59具备柱状消散热片82的构造，由此与以往的多孔相比，能够确保固定的截面积并且获得冷却效果，由此能够使冷却空气在冷却通路流动时的压力损失达到最小限度，能够抑制冷却空气的供给压。因此，能够使为了冷却动叶43a所需的冷却空气的供给量达到最小限度。

而且，根据所述第一实施方式，对于第一冷却通路部58，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，并成为低压力损失的流路。与此相对，柱侧冷却通路65通过阻碍冷却空气流动的机构(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流动的冷却空气的流速，能够使冷却性能越靠近前缘55越高。其结果是，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侧所需的冷却空气的供给量达到最小限度。

同样地，对于第二冷却通路部59，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，并成为低压力损失的流路。与此相对，柱侧冷却通路66通过阻碍冷却空气流动的机构(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流动的冷却空气的流速，能够使冷却性能越靠近后缘56越高。其结果是，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侧所需的冷却空气的供给量达到最小限度。

而且，根据所述第一实施方式，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以及后缘侧冷却通路67流动的冷却空气的压力损失。另一方面，与前缘侧冷却通路64以及后缘侧冷却通路67相比，能够增大在柱侧冷却通路65、66流动的冷却空气的压力损失。由此，相对于在前缘侧冷却通路64以及后缘侧冷却通路67流动的冷却空气的流速，能够降低在柱侧冷却通路65流动的冷却空气的流速。其结果是，能够有效地冷却前缘55侧以及后缘56侧，并且能够降低在柱侧冷却通路65、66流动的冷却空气的量，由此能够整体上抑制冷却空气的供给量。而且，即使在前缘55以及后缘56与这些前缘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，也能够更进一步抑制前缘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的能够经由尖端护罩52的第一排出通路72向外部排出从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57并在前缘侧冷却通路64流动的冷却空气。而且，能够经由尖端护罩52的第二排出通路73向外部排出从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57在后缘侧冷却通路67流动的冷却空气。除此以外，还能够经由尖端护罩52的第三排出通路74向外部排出从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57在柱侧冷却通路65、66流动的冷却空气。其结果是，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流动的冷却空气单独地向动叶43a的外部排出。而且，仅改变第一排出通路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流动的各冷却空气的流速不同。

而且，对于本实施方式的涡轮动叶，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，由此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以及后缘侧冷却通路67流动的冷却空气的压力损失增大，并抑制冷却空气的流速降低。其结果是，能够高效地冷却叶片主体51的前缘55以及后缘56。

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

而且，对于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，能够减少在柱侧冷却通路65、66流通的冷却空气的量，能够整体上抑制冷却空气的供给量。

而且，在尖端护罩52形成有截面积大的腔部75，由此例如在想要朝向腔部75从侧面77加工通路主体部76的情况下，允许稍微的位置偏移。因此，能够容易形成第三排出通路74。此外，由于尖端护罩52变轻，因此能够降低离心载荷。

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

(第二实施方式)

接着，基于附图说明本发明的第二实施方式。该第二实施方式与所述第一实施方式相比，仅是形成于叶片主体的内部的冷却通路的构造不同。因此，对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记进行说明，并且省略重复的说明。

图8是本发明的第二实施方式的相当于图6的放大图。

如图8所示，该第二实施方式的涡轮叶片的动叶43a的叶片主体51具备被称为所谓的“多孔”的多个冷却孔90。

冷却孔90是冷却空气的流路，在与动叶43a的叶片形剖面交叉的叶片高度H方向延伸。这些冷却孔90从叶片根50向叶片端57贯通。而且，这些冷却孔90从前缘55朝向后缘56排列成一列。本实施方式的冷却孔90的各自的中心配设于弧线C上。

动叶43a与所述第一实施方式相同，具备尖端护罩52。

该尖端护罩52分别具备第一排出通路72、第二排出通路73以及第三排出通路74。

冷却孔90中，配置于最前缘侧的前缘侧冷却孔(前缘侧冷却通路)91与第一排出通路72连通。冷却孔90中，配置于最后缘侧的后缘侧冷却孔(后缘侧冷却通路)92与第二排出通路73连通。除了前缘侧冷却孔91和后缘侧冷却孔92以外的中间冷却孔(中间冷却通路)93与第三排出通路74的腔部75连通。与第一实施方式同样地，第三排出通路74具备腔部75和通路主体部76。相对于一个腔部75连通多个中间冷却孔93。即，在中间冷却孔93流动的冷却空气在腔部75合流之后，分别分流至与腔部75连通的多个通路主体部76。在此，在如第二实施方式这样具备多孔的叶片主体51的情况下，冷却孔90不具备第一实施方式的柱状消散热片82。

根据所述第二实施方式，即使在具备多孔的叶片主体51的情况下，也能够与第一实施方式等同样地经由尖端护罩52的第一排出通路72向外部排出从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57在前缘侧冷却孔91流动的冷却空气。而且，能够经由尖端护罩52的第二排出通路73向外部排出从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57在后缘侧冷却孔92流动的冷却空气。除此以外，还能够经由第三排出通路74向外部排出从叶片主体51的叶片根50朝向叶片端57在中间冷却孔93流动的冷却空气。因此，能够提高在前缘侧冷却孔91、后缘侧冷却孔92流动的冷却空气的流速，并重点冷却相对成为高温的前缘55以及后缘56。而且，关于前缘55与后缘56之间的相对成为低温的部分，能够使在中间冷却孔93流动的冷却空气的流速降低，并抑制过量的冷却空气的供给。其结果是，能够抑制冷却空气量的增大，并且高效地冷却叶片主体51。

本发明并不限于所述各实施方式，在不超出本发明的要旨的范围内，还包含对所述各实施方式进行各种变更的实施方式。即，各实施方式例举的具体形状、构成等仅为一个例子，能够适当变更。

图9是本发明的第一实施方式的改进例的相当于图5的局部剖面图。

例如，在所述第一实施方式中，将形成有柱状消散热片82的情况作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9所示的改进例，也可以设置单侧消散热片71来代替柱状消散热片82。单侧消散热片71是从第一冷却通路部58以及第二冷却通路部59的内壁面58a、59a朝向内侧突出的突起部(突出部)T，也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的各自的内壁面58a、59a。与所述柱状消散热片82同样地，该单侧消散热片71也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，例如也可以将第一突起部设于柱侧冷却通路65、66的内壁面58a、59a，并将第二突起部设于前缘侧冷却通路64以及后缘侧冷却通路67的内壁面58a、59a。在该情况下，第二突起部也可以形成为相对小于第一突起部。例如，第二突起部也可以形成为其表面积小于第一突起部。

而且，在所述第一实施方式中，将叶片主体51具备柱部60的情况作为一个例子进行了说明。但是，也可以省略柱部60。就是说，也可以用作为中间冷却通路的一个冷却通路63置换两个柱侧冷却通路65。

而且，在第一实施方式中，将第二突出部83b小于第一突出部83a的情况作为一个例子进行了说明。但是，并不限于该构成。例如，也可以以相同的大小形成第一突出部83a和第二突出部83b，并且使每单位面积的第二突出部83b的数量小于每单位面积的第一突出部83a的数量。而且，也可以以相同构成，即相同大小、相同数量形成第一突出部83a和第二突出部83b。

而且，在所述各实施方式中，将冷却介质为空气的情况作为一个例子进行了说明，但是冷却介质并不限于空气。

而且，在所述各实施方式中，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，在所述实施方式中，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，并不限于该构成。通路主体部76例如也可以在侧面77附近的尖端护罩52上开口。

而且，在所述实施方式中，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，能够形成为比第三排出通路74短即可。

而且，在所述各实施方式中，将第三列的动叶列43的动叶43a作为一个例子进行了说明。但是，动叶43a是具备尖端护罩52的动叶即可，也可以是第三列以外的动叶列43的动叶43a。

工业上的可利用性

本发明能够应用于涡轮动叶以及燃气轮机，能够抑制冷却空气量的增大，并且高效地冷却。

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

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

90冷却孔

91前缘侧冷却孔

92后缘侧冷却孔

93中间冷却孔

83a第一突出部

83b第二突出部

T突起部

F散热片

M中间部

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.[修改后]

一种涡轮动叶，具备叶片主体，

所述叶片主体具有前缘和后缘，在所述前缘与后缘之间具有正压面以及负压面，

所述叶片主体具备供冷却介质流动的冷却通路，所述冷却通路由沿着所述叶片主体的所述正压面和负压面延伸的内周壁划分而成，

所述冷却通路具备：

前缘侧冷却通路，与所述前缘靠近设置；

后缘侧冷却通路，与所述后缘靠近设置；以及

中间冷却通路，设于所述前缘侧冷却通路与所述后缘侧冷却通路之间，分别通过分隔壁与这些前缘侧冷却通路以及后缘侧冷却通路划分而成，

设有阻碍在所述中间冷却通路流动的冷却介质的流动的机构，以便在所述前缘侧冷却通路以及所述后缘侧冷却通路流动的冷却介质的流速大于在所述中间冷却通路流动的冷却介质的流速，

所述前缘侧冷却通路以及所述后缘侧冷却通路的流路截面积小于所述中间冷却通路的流路截面积。

2.[修改后]

根据权利要求1所述的涡轮动叶，其中，

具备设于所述叶片主体的叶片端的尖端护罩，

所述尖端护罩具备：

第一排出通路，供在所述前缘侧冷却通路流动的冷却介质排出；

第二排出通路，供在所述后缘侧冷却通路流动的冷却介质排出；以及

第三排出通路，供在所述中间冷却通路流动的冷却介质排出，

所述第三排出通路的通路长度大于所述第一排出通路以及所述第二排出通路的通路长度。

3.[修改后]

根据权利要求2所述的涡轮动叶，其中，

所述第一排出通路在叶片高度方向贯通所述尖端护罩，并且以使所述前缘侧冷却通路在叶片高度方向延长的方式延伸。

4.[修改后]

根据权利要求2或3所述的涡轮动叶，其中，

所述第二排出通路在叶片高度方向贯通所述尖端护罩，并且以使所述后缘侧冷却通路在叶片高度方向延长的方式延伸。

5.[修改后]

根据权利要求2至4中任一项所述的涡轮动叶，其中，

所述第三排出通路具备在与叶片高度方向交叉的方向延伸的通路主体部，

所述通路主体部在所述尖端护罩的侧面开口。

6.[修改后]

根据权利要求5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在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。

7.[追加]

一种燃气轮机，具有所述权利要求1至6中任一项所述的涡轮动叶。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

本申请的修改后的权利要求1基于修改前的权利要求1的记载、初始申请说明书的第0035、0037、0040、0041、0054、0055段的记载以及图3。本申请的修改后的权利要求2基于修改前的权利要求1的记载和初始申请说明书的第0060、0061段的记载。本申请的修改后的权利要求3基于本申请修改前的权利要求2的记载和初始申请说明书的第0047段的记载。本申请的修改后的权利要求4基于本申请修改前的权利要求3的记载和初始申请说明书的第0048段的记载。本申请的修改后的权利要求5至7是重新考虑修改前的权利要求4至6的从属关系之后记载的内容。因此，该修改不是新内容的追加。

Claims (6)

1.一种涡轮动叶，具备：

叶片主体，具有前缘和后缘，在所述前缘与后缘之间具有正压面和负压面；以及

尖端护罩，设于所述叶片主体的叶片端，

所述叶片主体具备：

前缘侧冷却通路，与所述前缘靠近设置，供冷却介质流动；

后缘侧冷却通路，与所述后缘靠近设置，供冷却介质流动；以及

中间冷却通路，设于所述前缘侧冷却通路与所述后缘侧冷却通路之间，供冷却介质流动，

所述尖端护罩具备：

第一排出通路，供在所述前缘侧冷却通路流动的冷却介质排出；

第二排出通路，供在所述后缘侧冷却通路流动的冷却介质排出；以及

第三排出通路，供在所述中间冷却通路流动的冷却介质排出。

2.根据权利要求1所述的涡轮动叶，其中，

所述第一排出通路在叶片高度方向贯通所述尖端护罩。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮动叶，其中，

所述第二排出通路在叶片高度方向贯通所述尖端护罩。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮动叶，其中，

所述第三排出通路具备在与叶片高度方向交叉的方向延伸的通路主体部，

所述通路主体部在所述尖端护罩的侧面开口。

5.根据权利要求4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在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。

6.一种燃气轮机，具备所述权利要求1至5中任一项所述的涡轮动叶。