CN107923250A - 动叶、具备该动叶的燃气涡轮以及动叶的制造方法 - Google Patents
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Abstract
动叶(50)具有沿叶片高度方向(Dwh)延伸的叶片通路(71)、形成于平台(60)的平台通路(81)、以及从轴安装部(90)的外表面(93)经由平台通路(81)而与叶片通路(71)相连的连通路(75)。划定平台通路(81)的流入通路部(82)的内表面包括面向气体通道侧的轴侧内表面(88)。轴侧内表面(88)在叶片厚度方向(Dwt)分量多于叶片高度方向(Dwh)分量的方向上扩展。划定连通路(75)的内表面与轴侧内表面(88)相连。
Description
技术领域
本发明涉及动叶、具备该动叶的燃气涡轮以及动叶的制造方法。
本申请基于2015年9月15日在日本申请的日本特愿2015-181691号而主张优先权,在此援引其内容。
背景技术
燃气涡轮具备以轴线为中心而旋转的转子和覆盖该转子的机室。转子具有转子轴和安装于该转子轴的多个动叶。动叶具有:形成叶片形状的叶片体;从叶片体的叶片高度方向的端部向与叶片高度方向大致垂直的方向扩展的平台;以及从平台向与叶片体相反的一侧延伸的轴安装部。
燃气涡轮的动叶暴露在高温的燃烧气体中。因此,通常利用空气等对动叶进行冷却。
例如,在以下的专利文献1所记载的动叶中形成有供冷却空气通过的各种冷却通路。具体而言,在叶片体、平台及轴安装部形成有在内部沿叶片高度方向延伸且供冷却空气流动的叶片通路。在平台形成有面向叶片高度方向而与燃烧气体接触的气体通道面、以及与气体通道面处于背靠背的关系的轴侧面。此外,在该平台形成有在气体通道面与轴侧面之间沿叶片厚度方向延伸且供冷却空气流动的平台通路、以及从平台通路的叶片通路侧的端部向远离气体通道面的一侧延伸的折回延长部。在平台及轴安装部,形成有从平台的轴侧面与轴安装部的外表面的角部处的外表面经由折回延长部而与叶片通路相连的连通路。该连通路中的所述角部的外表面上的开口被塞子等堵塞。
该动叶基本上通过铸造而制造。叶片通路、平台通路及折回延长部在铸造过程中使用与各自的形状匹配的外形形状的型芯而形成。在通过铸造而形成的动叶的中间品中,虽然平台通路与折回延长部相连,但折回延长部与叶片通路未相连。连通路在形成该中间品之后形成。具体而言,通过机械加工而形成从中间品的所述角度的外表面经由折回延长部而穿通至叶片通路的贯通孔。该贯通孔、即连通路将折回延长部分为气体通道面侧和轴侧面两部分。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-132438号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1所记载的动叶中,叶片通路内的冷却空气经由连通路向折回延长部及平台通路流入。在该动叶中存在如下问题点:冷却空气在折回延长部流动的过程中,冷却空气的叶片厚度方向的速度分量变小,因此,在折回延长部流动的冷却空气所带来的对流冷却效果变小。因此,在该动叶中,叶片体附近的气体通道面的冷却效果降低。此外,在该动叶中还存在如下问题点:在平台内除了形成有平台通路之外还形成有折回延长部,因此动叶的强度降低。
对此,本发明的目的在于,提供一种能够抑制强度及冷却效果的降低的动叶、具备该动叶的燃气涡轮以及动叶的制造方法。
用于解决课题的方案
作为用于实现所述目的的发明的一方案的动叶具有:叶片体,其配置在供燃烧气体流动的燃烧气体流路内,且形成叶片形状;平台,其从所述叶片体的叶片高度方向的端部向具有与所述叶片高度方向垂直的分量的方向扩展;以及轴安装部,其从所述平台向与所述叶片体相反的一侧延伸,在所述叶片体、所述平台及所述轴安装部形成有叶片通路,该叶片通路在所述叶片体、所述平台及所述轴安装部的内部沿所述叶片高度方向延伸,且供冷却空气流动,在所述平台形成有面向所述叶片高度方向而与所述燃烧气体接触的气体通道面、处于与所述气体通道面背靠背的关系的轴侧面、以及形成在所述气体通道面与所述轴侧面之间且供冷却空气流动的平台通路,在所述动叶形成有连通路,该连通路从所述平台的所述轴侧面与所述轴安装部的外表面中的至少一方的面经由所述平台通路而与所述叶片通路相连,所述连通路中的所述至少一方的面处的开口被密封构件堵塞,所述平台通路具有流入通路部,该流入通路部从所述叶片通路附近的位置向具有该位置处的叶片厚度方向分量的方向延伸,划定所述流入通路部的内表面包括:面向所述轴侧面的一侧的气体通道侧内表面;以及与所述气体通道侧内表面对置的面中的仅在所述叶片厚度方向分量多于所述叶片高度方向分量的方向上扩展的轴侧内表面,划定所述连通路的内表面与所述流入通路部的所述轴侧内表面以交叉的方式相连。
在该动叶中,连通路的内表面与平台通路中的流入通路部的内表面的一部分即轴侧内表面以交叉的方式相连。因此,即便不像背景技术中说明的动叶那样形成折回延长部,也能够使叶片通路与平台通路连通。因此,在该动叶中,不存在折回延长部。因此,在该动叶中,能够避免因形成折回延长部而引起的动叶强度的降低。
另外,在该动叶中未形成折回延长部,因此,与背景技术中说明的动叶相比,作为从叶片通路到达平台通路的冷却空气的路径,而形成朝向平台通路的直线的路径。因此,在该动叶中,能够减小叶片通路内的冷却空气向平台通路流入的过程中的冷却空气的压力损失。此外,在该动叶中,由于未形成折回延长部,因此,在冷却空气从连通路向平台通路的流入通路部内流入的过程中,流入通路部延伸的叶片厚度方向的速度分量实质上不会减小。因此,在该动叶中,能够抑制叶片体附近的气体通道面的冷却效果的降低。
在此,所述动叶也可以为,所述流入通路部的所述内表面包括端部内表面,该端部内表面从所述轴侧内表面的所述叶片通路侧的端部向具有所述叶片高度方向分量的方向扩展,且与所述气体通道侧内表面的所述叶片通路侧的端部相连,所述连通路的所述内表面与所述流入通路部的所述端部内表面以交叉的方式相连。
在该动叶中,连通路不仅与流入通路部的轴侧内表面相连,还与和叶片通路的内表面对置的端部内表面相连,因此,作为从叶片通路到达平台通路的冷却空气的路径,形成朝向平台通路的更加直的路径。因此,在该动叶中,能够进一步减小冷却空气的压力损失,而且能够进一步抑制叶片体附近的气体通道面的冷却效果的降低。
另外,以上任一所述动叶也可以是,所述连通路的所述内表面与所述流入通路部的所述气体通道侧内表面以交叉的方式相连。
另外,以上任一所述动叶也可以是,在所述叶片通路形成有在所述叶片厚度方向上朝靠近所述流入通路部的一侧鼓起的鼓起部,所述连通路与所述叶片通路的所述鼓起部以交叉的方式相连。
在该动叶中,通过在叶片通路形成鼓起部,能够缩短叶片通路与流入通路部之间的叶片厚度方向上的距离。因此,在该动叶中,能够进一步抑制叶片通路内的冷却空气向平台通路流入的过程中的冷却空气的压力损失。
另外,以上任一所述动叶也可以是,所述平台通路具有在所述平台内蜿蜒的蜿蜒通路部。
在该动叶中,由于具有蜿蜒通路部,因此,能够利用流入到平台通路的冷却空气在平台内的宽范围内进行冷却。
另外,以上任一所述动叶也可以是,在所述平台形成有侧端面,该侧端面在具有与宽度方向垂直的分量的方向上扩展,且与所述气体通道面相连,该宽度方向具有与所述叶片体的叶弦方向及所述叶片高度方向垂直的分量,所述平台通路具有沿着所述侧端面在包含所述叶弦方向分量的方向上延伸的侧端通路部。
在该动叶中,能够对平台中的侧端面附近进行冷却。
作为用于实现所述目的的发明的一方案的燃气涡轮具备:以上任一方案的多个所述动叶;转子轴,其供多个所述动叶安装;机室,其覆盖多个所述动叶及所述转子轴;以及燃烧器,其向所述机室内配置有多个所述动叶的区域输送燃烧气体。
作为用于实现所述目的的发明的一方案的动叶的制造方法执行如下工序:中间品形成工序,在该中间品形成工序中,形成动叶的中间品,该动叶具有配置在供燃烧气体流动的燃烧气体流路内且形成叶片形状的叶片体、从所述叶片体的叶片高度方向的端部向具有与所述叶片高度方向垂直的分量的方向扩展的平台、以及从所述平台向与所述叶片体相反的一侧延伸的轴安装部;连通路形成工序,在该连通路形成工序中,形成从所述中间品的外表面向所述中间品的内部延伸的连通路;密封工序,在该密封工序中,将所述连通路中的所述中间品的外表面上的开口堵塞,在所述中间品形成工序中,形成在所述叶片体、所述平台及所述轴安装部的内部沿所述叶片高度方向延伸、且供冷却空气流动的叶片通路,在所述平台形成面向所述叶片高度方向而与所述燃烧气体接触的气体通道面、处于与所述气体通道面背靠背的关系的轴侧面、以及形成在所述气体通道面与所述轴侧面之间且供冷却空气流动的平台通路,作为所述平台通路的一部分而形成流入通路部,该流入通路部从所述叶片通路附近的位置向具有该位置处的叶片厚度方向分量的方向延伸,
在形成所述流入通路部时,作为划定所述流入通路部的内表面的一部分,形成面向所述轴侧面的一侧的气体通道侧内表面、以及与所述气体通道侧内表面对置的面中的仅在所述叶片厚度方向分量多于所述叶片高度方向分量的方向上扩展的轴侧内表面,在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成从所述平台的所述轴侧面与所述轴安装部的外表面中的至少一方的面经由所述流入通路部的所述轴侧内表面而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
在该制造方法中,作为连通路,形成经由平台通路中的流入通路部的内表面的一部分即轴侧内表面而贯穿至叶片通路的贯通孔。因此,在该制造方法中,即便不像背景技术中说明的动叶那样形成折回延长部,也能够使叶片通路与平台通路连通。因此,在通过该制造方法制造出的动叶中,不存在折回延长部。因此,在该动叶中,能够避免因形成折回延长部而引起的动叶强度的降低。
另外,在通过该制造方法制造出的动叶中,由于未形成折回延长部,因此,与背景技术中说明的动叶相比,作为从叶片通路到达平台通路的冷却空气的路径,而形成朝向平台通路的直线的路径。因此,在通过该制造方法形成的动叶中,能够减小叶片通路内的冷却空气向平台通路流入的过程中的冷却空气的压力损失。此外,在通过该制造方法制造出的动叶中,由于未形成折回延长部,因此,在冷却空气从连通路向平台通路的流入通路部内流入的过程中,流入通路部延伸的叶片厚度方向的速度分量实质上不会减小。因此,在通过该制造方法形成的动叶中,能够抑制叶片体附近的气体通道面的冷却效果的降低。
在此,所述制造方法也可以是,在所述中间品形成工序中,作为划定所述流入通路部的内表面的一部分而形成端部内表面,该端部内表面从所述轴侧内表面的所述叶片通路侧的端部向具有所述叶片高度方向分量的方向扩展,且与所述气体通道侧内表面的所述叶片通路侧的端部相连,在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成经由所述流入通路部的所述端部内表面而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
另外,以上任一所述制造方法也可以是,在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成经由所述流入通路部的所述轴侧内表面与所述端部内表面之间的角部而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
另外,以上任一所述制造方法也可以是,在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成经由所述流入通路部的所述气体通道侧内表面而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
另外,以上任一所述制造方法也可以是,在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成经由所述流入通路部的所述气体通道侧内表面与所述端部内表面之间的角部而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
另外,以上任一所述制造方法也可以是,所述中间品形成工序包括如下工序:铸型形成工序,在该铸型形成工序中,形成铸型,该铸型形成有与所述动叶的外形形状匹配的内部空间;型芯形成工序,在该型芯形成工序中,形成与所述叶片通路的形状匹配的外形形状的叶片通路型芯、以及与所述平台通路的形状匹配的外形形状的平台通路型芯;浇铸工序,在该浇铸工序中,将所述叶片通路型芯以及所述平台通路型芯配置于所述铸型内,向所述铸型内流入熔融金属;以及型芯熔解工序,在该型芯熔解工序中,在所述熔融金属固化之后,使所述叶片通路型芯及所述平台通路型芯熔解。
另外,以上任一所述制造方法也可以是,在所述中间品形成工序中,形成下孔,该下孔从所述平台的所述轴侧面与所述轴安装部的外表面中的至少一方的面朝向所述流入通路部的所述轴侧内表面凹陷,在所述连通路形成工序中,形成从在所述中间品形成工序中形成的所述中间品的所述下孔的底面经由所述流入通路部的所述轴侧内表面而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
在该制造方法中,能够减少连通路形成工序中的、针对用于形成贯通孔的中间品的加工量。另外,在该制造方法中,能够将在中间品形成工序中形成的下孔作为引导部而形成贯通孔,因此,能够提高连通孔的贯通方向的准确性。
在所述中间品形成工序中形成所述下孔的所述制造方法也可以是,在所述型芯形成工序中,形成与所述下孔的形状匹配的外形形状的下孔型芯,在所述浇铸工序中,将所述下孔型芯片配置于所述铸型内,向所述铸型内流入熔融金属,在所述型芯熔解工序中,在所述熔融金属固化之后,使所述下孔型芯熔解。
另外,以上任一所述制造方法也可以是,在所述连通路形成工序中,通过放电加工或电解加工而形成所述贯通孔。
发明效果
根据本发明的一方式,能够抑制动叶的强度及冷却效果的降低。
附图说明
图1是本发明的一实施方式中的燃气涡轮的示意性剖视图。
图2是本发明的一实施方式中的动叶的立体图。
图3是示出本发明的一实施方式中的动叶的用沿着弧线的面剖切的剖面的剖视图。
图4是示出本发明的一实施方式中的平台的用与叶片高度方向垂直的面剖切的剖面的剖视图。
图5是示出本发明的一实施方式中的动叶的用沿叶片厚度方向展开的面剖切的剖面的主要部分剖视图。
图6是示出本发明的一实施方式中的动叶的制造步骤的流程图。
图7是示出本发明的一实施方式中的动叶中间品的用沿叶片厚度方向展开的面剖切的剖面的主要部分剖视图。
图8是示出比较例中的动叶的用沿叶片厚度方向展开的面剖切的剖面的主要部分剖视图。
图9是示出本发明的第一变形例中的动叶的用沿叶片厚度方向展开的面剖切的剖面的主要部分剖视图。
图10是示出本发明的第二变形例中的动叶的用沿叶片厚度方向展开的面剖切的剖面的主要部分剖视图。
图11是示出本发明的第三变形例中的动叶的用沿叶片厚度方向展开的面剖切的剖面的主要部分剖视图。
图12是示出本发明的第四变形例中的动叶的用沿叶片厚度方向展开的面剖切的剖面的主要部分剖视图。
图13是本发明的一变形例中的在动叶的制造过程中制造的动叶中间品的主要部分剖视图。
图14是示出本发明的一变形例中的在动叶的制造过程中使用的各种型芯的说明图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式及各种变形例详细进行说明。
“实施方式”
如图1所示,作为本发明的一实施方式的燃气涡轮10具备对空气A进行压缩的压缩机20、使燃料F在由压缩机20压缩后的空气A中燃烧而生成燃烧气体G的燃烧器30、以及由燃烧气体G驱动的涡轮40。
压缩机20具备以轴线Ar为中心而旋转的压缩机转子21、覆盖压缩机转子21的压缩机机室25、以及多个静叶栅26。涡轮40具有以轴线Ar为中心而旋转的涡轮转子41、覆盖涡轮转子41的涡轮机室45、以及多个静叶栅46。
压缩机转子21与涡轮转子41位于同一轴线Ar上,相互连接而形成燃气涡轮转子11。在该燃气涡轮转子11例如连接有发电机GEN的转子。燃气涡轮10还具备配置在压缩机机室25与涡轮机室45之间的中间机室14。燃烧器30安装于该中间机室14。压缩机机室25、中间机室14以及涡轮机室45相互连接而形成燃气涡轮机室15。需要说明的是,以下,将轴线Ar延伸的方向设为轴向Da,将以该轴线Ar为中心的周向仅设为周向Dc,将与轴线Ar垂直的方向设为径向Dr。另外,在轴向Da上,以涡轮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。另外,在径向Dr上,将接近轴线Ar的一侧设为径向内侧Dri,将其相反侧设为径向外侧Dro。
涡轮转子41具有以轴线Ar为中心沿轴向Da延伸的转子轴42、以及安装于该转子轴42的多个动叶栅43。多个动叶栅43沿轴向Da排列。各动叶栅43均由沿周向Dc排列的多个动叶50构成。在多个动叶栅43的各上游侧Dau配置有静叶栅46。各静叶栅46设置在涡轮机室45的内侧。各静叶栅46均由沿周向Dc排列的多个静叶46a构成。
转子轴42的外周侧与涡轮机室45的内周侧之间且在轴向Da上配置有静叶46a及动叶50的环状的空间形成供来自燃烧器30的燃烧气体G流动的燃烧气体流路49。该燃烧气体流路49以轴线Ar为中心而形成环状,且在轴向Da上较长。
如图2所示,动叶50具有形成叶片形状的叶片体51、设置于叶片体51的叶片高度方向Dwh的端部的平台60、以及从平台60向与叶片体51相反的一侧延伸的轴安装部90。需要说明的是,以下,在叶片高度方向Dwh上,以平台60为基准,将叶片体51存在的一侧设为前端侧Dwht,将叶片安装部90存在的一侧设为基端侧Dwhs。在该动叶50安装于转子轴42的状态下,叶片高度方向Dwh实质上成为与径向Dr相同的方向。因此,在该状态下,前端侧Dwht成为径向外侧Dro,基端侧Dwhs成为径向内侧Dri。另外,在该状态下,以平台60为基准,叶片体51存在于径向外侧Dro,轴安装部90存在于径向内侧Dri。
叶片体51配置在燃烧气体流路49内。在该叶片体51形成有凸状的面即背侧面(负压面)54和凹状的面即腹侧面(正压面)55。背侧面54与腹侧面55在叶片体51的前缘52和后缘53相连。在动叶50安装于转子轴42的状态下,前缘52相对于后缘53位于轴向Da的上游侧Dau。另外,在该状态下,背侧面54及腹侧面55均朝向具有周向Dc的分量的方向。
平台60是从叶片体51的叶片高度方向Dwh的端部向具有与叶片高度方向Dwh垂直的分量的方向扩展的板状构件。在该平台60形成有气体通道面61、轴侧面62、一对侧端面63以及一对前后端面64。气体通道面61朝向叶片高度方向Dwh的前端侧Dwht而与燃烧气体G接触。轴侧面62处于与气体通道面61背靠背的关系且朝向基端侧Dwhs。一对侧端面63在具有与叶片高度方向Dwh及叶弦方向Dwc垂直的分量的宽度方向Dwp上朝向彼此相反的一侧。一对前后端面64在叶弦方向Dwc上朝向彼此相反的一侧。需要说明的是,叶弦方向Dwc是与叶弦Lco平行的方向。在动叶50安装于转子轴42的状态下,包含轴向Da的分量的方向成为叶弦方向Dwc,包含周向Dc的分量的方向成为宽度方向Dwp。
平台60的气体通道面61是在具有与叶片高度方向Dwh垂直的分量的方向上扩展的面。一对侧端面63均在具有与宽度方向Dwp垂直的分量的方向上扩展,且与气体通道面61相连。另外,一对前后端面64均在具有与叶弦方向Dwc垂直的分量的方向上扩展,且与气体通道面61相连。一对侧端面63中的一方的侧端面63形成背侧端面63n,另一方的侧端面63形成腹侧端面63p。另外,一对前后端面64中的一方的前后端面64形成前端面64f,另一方的前后端面64形成后端面64b。
背侧端面63n与腹侧端面63p平行。另外,前端面64f与后端面64b平行。因此,在从叶片高度方向Dwh观察平台60时,平台60呈平行四边形。在动叶50安装于转子轴42的状态下,前端面64f及后端面64b成为与轴向Da垂直的面。另外,在该状态下,前端面64f相对于后端面64b位于轴向Da的上游侧Dau。需要说明的是,以下,将在叶弦方向Dwc上相对于后端面64b的前端面64f的一侧设为叶弦前侧Dwcf,将与叶弦前侧Dwcf相反的一侧设为叶弦后侧Dwcb。另外,将在宽度方向Dwp上相对于腹侧端面63p的背侧端面63n的一侧仅设为背侧Dpn,将与该背侧Dpn相反的一侧仅设为腹侧Dpp。
轴安装部90具有从平台60向在叶片高度方向Dwh上与叶片体51相反的一侧延伸的柄部91、以及从柄部91向在叶片高度方向Dwh上与叶片体51相反的一侧延伸的叶片根部92。叶片根部92的与叶弦Lco垂直的剖面形状呈圣诞树形状。该叶片根部92被嵌入到转子轴42(参照图1)的叶片根部槽(未图示)。
如图2~图4所示,在动叶50形成有沿叶片高度方向Dwh延伸的多个叶片通路71。各叶片通路71均一直到叶片体51、平台60以及轴安装部90相连地形成。多个叶片通路71沿着叶片体51的弧线Lca(参照图4)排列。相邻的叶片通路71在叶片高度方向Dwh的端部的部分彼此连通。另外,多个叶片通路71中的至少一个叶片通路71在叶片根部92的叶片高度方向Dwh的端部开口。从该开口向该叶片通路71流入来自形成于转子轴42的冷却空气通路的冷却空气Ac。
本实施方式的动叶50例如形成有三个叶片通路71。将这三个叶片通路71中的最靠叶弦前侧Dwcf的叶片通路71设为第一叶片通路71a,将与该第一叶片通路71a的叶弦后侧Dwcb相邻的叶片通路71设为第二叶片通路71b,将与该第二叶片通路71b的叶弦后侧Dwcb相邻的叶片通路71设为第三叶片通路71c。第三叶片通路71c在叶片根部92的叶片高度方向Dwh的端部开口。第三叶片通路71c与第二叶片通路71b在叶片高度方向Dwh的前端侧Dwht的部分连通。另外,第二叶片通路71b与第一叶片通路71a在叶片高度方向Dwh的基端侧Dwhs的部分连通。在叶片通路71形成有在叶片体51的外表面开口的多个叶面喷出通路72。例如,在第三叶片通路71c,形成有从该第三叶片通路71c向叶弦后侧Dwcb延伸且在叶片体51的外表面开口的多个叶面喷出通路72。另外,在第一叶片通路71a,形成有从该第一叶片通路71a向叶弦前侧Dwcf延伸且在叶片体51的外表面开口的多个叶面喷出通路72。
叶片体51在冷却空气Ac在叶片通路71内流动的过程中被对流冷却。另外,流入到叶片通路71的冷却空气Ac向叶面喷出通路72流入,并从该叶面喷出通路72向燃烧气体流路49内流出。因此,叶片体51的前缘52及后缘53等在冷却空气Ac在叶面喷出通路72流动的过程中被冷却。此外,从叶面喷出通路72流出到燃烧气体流路49的冷却空气Ac的一部分局部地覆盖叶片体51的表面,还起到作为膜空气的作用。
在平台60形成有在沿着气体通道面61的方向上在该平台60内延伸的平台通路81。作为平台通路81,如图4所示,具有以叶片体51为基准形成于背侧Dpn的背侧平台通路81n、以及以叶片体51为基准形成于腹侧Dpp的腹侧平台通路81p。
背侧平台通路81n具有在具有叶片厚度方向Dwt分量的方向上延伸的流入通路部82n、以及沿着平台60的背侧端面63n延伸的侧端通路部83n。流入通路部82n从第一叶片通路71a的内表面中的背侧Dpn的内表面的附近位置向具有该位置处的叶片厚度方向Dwt分量的方向延伸至背侧端面63n的附近位置。侧端通路部83n从流入通路部82n的背侧Dpn的端部沿着背侧端面63n向叶弦后侧Dwcb延伸,且在平台60的后端面64b开口。需要说明的是,叶片厚度方向Dwt有时指与叶片高度方向Dwh垂直且与叶弦方向Dwc垂直的方向,但在此,是与叶片高度方向Dwh垂直且与弧线Lca垂直的方向。该弧线Lca通常是弯曲的曲线。因此,叶片厚度方向Dwt与弧线Lca上的位置相应地变化。
腹侧平台通路81p具有在具有叶片厚度方向Dwt分量的方向上延伸的流入通路部82p、以及在平台60内蜿蜒的蜿蜒通路部83p。流入通路部82p从第一叶片通路71a的内表面中的腹侧Dpp的内表面的附近位置向具有该位置处的叶片厚度方向Dwt分量的方向延伸至腹侧端面63p的附近位置。蜿蜒通路部83p从流入通路部82p的腹侧Dpp的端部沿宽度方向Dwp蜿蜒且向叶弦后侧Dwcb延伸,在平台60的后端面64b开口。
在动叶50还形成有使叶片通路71与平台通路81连通的连通路75。作为连通路75,具有使第一叶片通路71a与背侧平台通路81n连通的背侧连通路75n、以及使第一叶片通路71a与腹侧平台通路81p连通的腹侧连通路75p。
如图5所示,背侧连通路75n从形成平台60的轴侧面62与轴安装部90的外表面93之间的角部的面经由背侧平台通路81n的流入通路部82n而与第一叶片通路71a相连。背侧连通路75n从形成所述角部的面向叶片高度方向Dwh延伸且在叶片厚度方向Dwt上向靠近第一叶片通路71a的一侧直线地延伸。形成所述角部的面上的背侧连通路75n的开口被密封构件76堵塞。
形成背侧平台通路81n的内表面包括:在叶片厚度方向Dwt分量多于叶片高度方向Dwh分量的方向上扩展且面向轴侧面62的一侧的气体通道侧内表面87;以及在叶片厚度方向Dwt分量多于叶片高度方向Dwh分量的方向上扩展且至少一部分与气体通道侧内表面87对置的轴侧内表面88。形成背侧平台通路81n的流入通路部82n的内表面除了包括以上说明的气体通道侧内表面87及轴侧内表面88之外,还包括端部内表面89,该端部内表面89从轴侧内表面88的第一叶片通路71a侧的端部向具有叶片高度方向Dwh分量的方向扩展,且与气体通道侧内表面87的第一叶片通路71a侧的端部相连。
背侧连通路75n由经由流入通路部82n的轴侧内表面88与端部内表面89之间的角部而贯穿至第一叶片通路71a的贯通孔形成。因此,该背侧连通路75n的内表面78与流入通路部82n的轴侧内表面88及端部内表面89以交叉的方式相连。
腹侧连通路75p从形成平台60的轴侧面62与轴安装部90的外表面93之间的角部的面经由腹侧平台通路81p的流入通路部82p而与第一叶片通路71a相连。腹侧连通路75p从形成所述角部的面向叶片高度方向Dwh上延伸且在叶片厚度方向Dwt上向靠近第一叶片通路71a的一侧直线地延伸。形成所述角部的面上的腹侧连通路75p的开口被密封构件76堵塞。
形成腹侧平台通路81p的内表面也包括:在叶片厚度方向Dwt分量多于叶片高度方向Dwh分量的方向上扩展且面向轴侧面62的一侧的气体通道侧内表面87;以及在叶片厚度方向Dwt分量多于叶片高度方向Dwh分量的方向上扩展且至少一部分与气体通道侧内表面87对置的轴侧内表面88。形成腹侧平台通路81p的流入通路部82p的内表面也除了包括以上说明的气体通道侧内表面87及轴侧内表面88之外,还包括端部内表面89,该端部内表面89从轴侧内表面88上的第一叶片通路71a侧的端部向具有叶片高度方向Dwh分量的方向扩展,且与气体通道侧内表面87上的第一叶片通路71a侧的端部相连。
腹侧连通路75p由经由流入通路部82p的轴侧内表面88与端部内表面89之间的角部而贯穿至第一叶片通路71a的贯通孔形成。因此,该腹侧连通路75p的内表面78与流入通路部82p的轴侧内表面88及端部内表面89以交叉的方式相连。如以上那样,背侧连通路75n的结构与腹侧连通路75p的结构基本上相同。
在第一叶片通路71a流动的冷却空气Ac的一部分经由背侧连通路75n向背侧平台通路81n的流入通路部82n内流入。冷却空气Ac在该流入通路部82n流动的过程中,对该流入通路部82n附近的平台60进行对流冷却。因此,该流入通路部82n附近的气体通道面61被冷却。冷却空气Ac从流入通路部82n向侧端通路部83n内流入。冷却空气Ac在该侧端通路部83n流动的过程中,对该侧端通路部83n附近的平台60进行对流冷却。因此,该侧端通路部83n附近的气体通道面61及背侧端面63n被冷却。冷却空气Ac从形成于平台60的后端面64b的侧端通路部83n的开口向外部喷出。因此,平台60的后端面64b被该冷却空气Ac冷却。
在第一叶片通路71a流动的冷却空气Ac的另一部分经由腹侧连通路75p向腹侧平台通路81p的流入通路部82p内流入。冷却空气Ac在该流入通路部82p流动的过程中,对该流入通路部82p附近的平台60进行对流冷却。冷却空气Ac从流入通路部82p向蜿蜒通路部83p内流入。冷却空气Ac在该蜿蜒通路部83p流动的过程中,对该蜿蜒通路部83p附近的平台60进行对流冷却。冷却空气Ac从形成于平台60的后端面64b的蜿蜒通路部83p的开口向外部喷出。因此,平台60的后端面64b被该冷却空气Ac冷却。
接着,按照图6所示的流程图对以上说明的动叶50的制造方法进行说明。
首先,通过铸造而形成动叶50的中间品(S1:中间品形成工序)。在该中间品形成工序(S1)中,执行铸型形成工序(S2)、型芯形成工序(S3)、浇铸工序(S4)以及型芯熔解工序(S5)。
在铸型形成工序(S2)中形成铸型,该铸型形成有与动叶50的外形形状匹配的内部空间。在该铸型形成工序(S2)中,例如通过失蜡法形成铸型。在失蜡法中,首先,形成使动叶50的外形形状再现的蜡模型。接着,将蜡模型放入包含耐火粉末等的料浆中,之后使该料浆干燥。然后,从干燥后的料浆中去除蜡模型,将此作为铸型。
在型芯形成工序(S3)中,形成与叶片通路71的形状匹配的外形形状的叶片通路型芯以及与平台通路81的形状匹配的外形形状的平台通路型芯。
叶片通路型芯及平台通路型芯均由氧化铝等陶瓷形成。该型芯形成工序(S3)可以与铸型形成工序(S2)同时执行,也可以在铸型形成工序(S2)的前后执行。另外,可以同时执行叶片通路型芯的形成和平台通路型芯的形成,也可以在不同的时机执行。
在浇铸工序(S4)中,在铸型内配置叶片通路型芯及平台通路型芯,向铸型内流入熔融金属。熔融金属例如是耐热性高的镍基合金等熔融物。
当流入到铸型内的熔融金属固化时,执行型芯熔解工序(S5)。在该型芯熔解工序(S5)中,利用碱性水溶液将陶瓷制的叶片通路型芯及平台通路型芯熔解。
以上,中间品形成工序(S1)结束,得到动叶50的中间品。如图7所示,该中间品50x具有叶片体51、平台60以及轴安装部90。在该中间品50x形成有叶片通路71及平台通路81。但是,在该中间品50x未形成连通路75。
接着,形成从中间品50x的外表面延伸至中间品50x内的叶片通路71的连通路75(S6:连通路形成工序)。在该连通路形成工序(S6)中,如图7所示,通过电解加工或放电加工等,在中间品50x形成作为连通路75的贯通孔。该贯通孔是从形成平台60的轴侧面62与轴安装部90的外表面93之间的角部的面经由平台通路81的流入通路部82而穿通至第一叶片通路71a的直线的孔。因此,如前所述,该连通路75的内表面78与流入通路部82的轴侧内表面88及端部内表面89以交叉的方式相连。需要说明的是,在连通路形成工序(S6)中,首先,形成从形成平台60的轴侧面62与轴安装部90的外表面93之间的角部的面贯穿至平台通路81的流入通路部82的轴侧内表面88的贯通孔。然后,形成从形成流入通路部82的内表面贯穿至第一叶片通路71a的贯通孔,由此形成作为连通路75的贯通孔。
顺便说一下,能够通过铸造将形成有叶片通路71、平台通路81及连通路75的中间品形成。在该情况下,准备将叶片通路型芯、平台通路型芯及连通路型芯形成为一体的型芯,将该型芯配置到铸型内,从而形成中间品。叶片通路71是沿着在叶片高度方向Dwh上扩展的平面形成的通路。另外,平台通路81是沿着在与叶片高度方向Dwh垂直的方向上扩展的平面形成的通路。因此,叶片通路型芯形成为沿着在叶片高度方向Dwh上扩展的平面的形状,平台通路型芯形成为沿着在与叶片高度方向Dwh垂直的方向上扩展的平面的形状。因此,假设在形成了前述的一体型芯的情况下,若不小心地处理该一体型芯,则形成使叶片通路71与平台通路81连通的连通路75的连通路型芯发生破损的可能性极高。
因此,在本实施方式中,在将形成有叶片通路71及平台通路81的中间品50x形成之后,通过机械加工等在该中间品50x形成连通路75。
接着,利用密封构件76,将形成平台60的轴侧面62与轴安装部90的外表面93之间的角部的面上的连通路75的开口堵塞(S7:密封工序)。在该密封工序(S7)中,从连通路75的开口向连通路75内放入密封构件76,将该密封构件76从中间品的外表面焊接于中间品。
接着,相对于形成有连通路75的中间品实施精加工处理,完成动叶50(S8:精加工工序)。在精加工工序(S8)中,例如对中间品的外表面进行研磨。另外,根据需要而在中间品的外表面施加耐热涂层。
接着,对本实施方式的动叶50的效果进行说明。首先,对比较例的动叶50z进行说明。
如图8所示,比较例的动叶50z也具有叶片体51、平台60以及轴安装部90。在叶片体51、平台60及轴安装部90形成有在内部沿叶片高度方向Dwh延伸且供冷却空气Ac流动的叶片通路71。在平台60形成有面向叶片高度方向Dwh而与燃烧气体接触的气体通道面61、以及处于与气体通道面61背靠背的关系的轴侧面62。此外,在该平台60,形成有在气体通道面61与轴侧面62之间沿叶片厚度方向Dwt延伸且供冷却空气Ac流动的平台通路81z、以及从平台通路81z的叶片通路71侧的端部向远离气体通道面61的一侧延伸的折回延长部89z。在平台60及轴安装部90,形成有从平台60的轴侧面62与轴安装部90的外表面93之间的角部处的外表面经由折回延长部89z而与叶片通路71相连的连通路75z。该连通路75z中的所述角部的外表面上的开口被塞子76z等堵塞。
该比较例的动叶50z基本上也通过铸造而制造。叶片通路71、平台通路81z及折回延长部89z在铸造过程中使用与各自的形状匹配的外形形状的型芯而形成。在通过铸造而形成的动叶50z的中间品中,尽管平台通路81z与折回延长部89z相连,但折回延长部89z与叶片通路71未相连。连通路75z在形成该中间品之后被形成。具体而言,通过机械加工,形成从中间品的所述角度的外表面经由折回延长部89z而穿通至叶片通路71的贯通孔。该贯通孔从形成所述角部的面向叶片高度方向Dwh延伸且在叶片厚度方向Dwt上向靠近叶片通路71的一侧直线地延伸。即,该贯通孔是相对于叶片高度方向Dwh及叶片厚度方向Dwt倾斜的孔。该贯通孔、即连通路75z将折回延长部89z分为气体通道面61侧与轴侧面62两部分。另外,该贯通孔贯穿形成折回延长部89z的内表面中的、在叶片高度方向Dwh方向上扩展且在叶片厚度方向Dwt上相互对置的一对内表面。
在该比较例的动叶50z中,为了使叶片通路71与平台通路81z连通,除了连通路75z之外还形成有折回延长部89z。因此,在比较例的动叶50z中,由于折回延长部89z的存在,轴安装部90与平台60的接缝附近的强度降低。
在该比较例的动叶50z中,在叶片通路71内从基端侧Dwhs向前端侧Dwht流动的冷却空气Ac流入到连通路75z内之际,改变为从前端侧Dwht朝向基端侧Dwhs的流动。当冷却空气Ac从连通路75z向折回延长部89z内流入时,在该折回延长部89z内从基端侧Dwhs向前端侧Dwht流动。当冷却空气Ac从折回延长部89z向平台通路81z内流入时,在该平台通路81z内沿叶片厚度方向Dwt流动。因此,在该比较例的动叶50z中,在叶片通路71内的冷却空气Ac向平台通路81z流入的过程中,该冷却空气Ac沿叶片高度方向Dwh蜿蜒地流动。因此,在该比较例的动叶50z中,叶片通路71内的冷却空气Ac向平台通路81z流入的过程中的冷却空气Ac的压力损失变大。
另外,在该比较例的动叶50z中,在冷却空气Ac从折回延长部89z向平台通路81z流入的过程中,冷却空气Ac的叶片厚度方向Dwt的速度分量减小,因此,在靠折回延长部89z的平台通路81z流动的冷却空气Ac所带来的对流冷却效果变小。因此,在比较例的动叶50z中,折回延长部89z附近的气体通道面61、即叶片体51附近的气体通道面61的冷却效果降低。
另一方面,在本实施方式的动叶50中,如图5所示,通过将连通路75的内表面78与平台通路81的内表面的一部分即轴侧内表面88相连,从而即便不像比较例那样形成折回延长部89z,也能够使叶片通路71与平台通路81连通。因此,在本实施方式的动叶50中,不存在折回延长部89z。因此,在本实施方式的动叶50中,能够避免因形成折回延长部89z而引起的动叶强度的降低。
另外,在本实施方式的动叶50中,由于未形成折回延长部89z,因此,与比较例的动叶50z相比,作为从叶片通路71到达平台通路81的冷却空气Ac的路径,形成朝向平台通路81的直线的路径。因此,在本实施方式的动叶50中,能够减小叶片通路71内的冷却空气Ac向平台通路81流入的过程中的冷却空气Ac的压力损失。
此外,在本实施方式的动叶50中,由于未形成折回延长部89z,因此,来自连通路75的冷却空气Ac能够在平台通路81延伸的叶片厚度方向Dwt的速度分量不变小的状态下在该平台通路81内流动。因此,在本实施方式的动叶50中,能够抑制叶片体51附近的气体通道面61的冷却效果的降低。
尤其是,在本实施方式中,形成连通路75的贯通孔不仅贯穿平台通路81中的流入通路部82的轴侧内表面88,还贯穿与叶片通路71的内表面对置的端部内表面89,因此,作为从叶片通路71到达平台通路81的冷却空气Ac的路径,形成朝向平台通路81的更加直的路径。因此,在本实施方式中,能够进一步减小冷却空气Ac的压力损失,而且能够进一步抑制叶片体51附近的气体通道面61的冷却效果的降低。此外,在本实施方式中,由于形成更加直的路径,因此,使用了管道镜等检查设备的平台通路内的检查变得容易。
需要说明的是,本实施方式的连通路75使第一叶片通路71a与平台通路81连通。然而,连通路75也可以使除了第一叶片通路71a之外的其他叶片通路71与平台通路81连通。例如,连通路75也可以使第二叶片通路71b或第三叶片通路71c与平台通路81连通。
另外,使一个平台通路81与叶片通路71连通的连通路的个数不局限于一个,也可以是多个。在该情况下,例如,在本实施方式的背侧连通路75n的基础上,还可以设置使平台通路81的一部分即侧端通路部83n与第三叶片通路71c连通的背侧连通路。另外,平台通路81中的与叶片通路71连通的连通位置能够根据设计条件等而适当选择。例如,也可以在蜿蜒通路部83p的中途设置连通位置。
“动叶的第一变形例”
参照图9对上述实施方式中的动叶的第一变形例进行说明。
在本变形例的动叶50b中,与上述实施方式同样地,使形成连通路75b的贯通孔贯穿平台通路81中的流入通路部82的轴侧内表面88以及与叶片通路71的内表面对置的端部内表面89。因此,本变形例的连通路75b的内表面78也与以上的各实施方式的连通路同样地,与流入通路部82的轴侧内表面88及端部内表面89以交叉的方式相连。但是,本变形例的贯通孔与以上的实施方式的贯通孔不同,未贯穿流入通路部82的轴侧内表面88与端部内表面89之间的角部。此外,本实施方式的贯通孔也未贯穿流入通路部82的气体通道侧内表面87与端部内表面89之间的角部。
这样,若贯通孔贯穿流入通路部82的轴侧内表面88,则也可以不贯穿轴侧内表面88与端部内表面89之间的角部、以及气体通道侧内表面87与端部内表面89之间的角部。
另外,形成本变形例的连通路75b的贯通孔仅从平台60的轴侧面62贯穿至叶片通路71。因此,本变形例的贯通孔与上述实施方式的贯通孔不同,未跨越该轴侧面62及轴安装部90的外表面93而贯穿至叶片通路71。这样,贯通孔也可以仅从平台60的轴侧面62贯穿至叶片通路71。另外,贯通孔也可以仅从轴安装部90的外表面93贯穿至叶片通路71。
“动叶的第二变形例”
参照图10对上述实施方式中的动叶的第二变形例进行说明。
在本变形例的动叶50c中,与上述实施方式同样地,形成连通路75c的贯通孔贯穿平台通路81中的流入通路部82的轴侧内表面88以及与叶片通路71的内表面对置的端部内表面89。因此,本变形例的连通路75c的内表面78也与以上的各实施方式的连通路同样地,与流入通路部82的轴侧内表面88及端部内表面89以交叉的方式相连。但是,本变形例的贯通孔与以上的实施方式的贯通孔不同,不但贯穿流入通路部82的轴侧内表面88与端部内表面89之间的角部,还贯穿流入通路部82的气体通道侧内表面87与端部内表面89之间的角部。因此,本变形例的连通路75c的内表面78也与流入通路部82的气体通道侧内表面87以交叉的方式相连。
因此,在本变形例中,叶片通路71内的冷却空气Ac向平台通路81流入的通路变得更加直,而且该通路的截面积变大。因此,在本变形例的动叶50c中,能够进一步抑制叶片通路71内的冷却空气Ac向平台通路81流入的过程中的冷却空气Ac的压力损失。
“动叶的第三变形例”
参照图11对上述实施方式中的动叶的第三变形例进行说明。
在本变形例的动叶50d中,与上述实施方式同样地,形成连通路75d的贯通孔贯穿平台通路81中的流入通路部82的轴侧内表面88以及与叶片通路71的内表面对置的端部内表面89。因此,本变形例的连通路75d的内表面78也与以上的各实施方式的连通路同样地,与流入通路部82的轴侧内表面88及端部内表面89以交叉的方式相连。但是,本变形例的贯通孔与上述实施方式的贯通孔不同,不贯穿流入通路部82的轴侧内表面88与端部内表面89之间的角部,而贯穿流入通路部82的气体通道侧内表面87与端部内表面89之间的角部。因此,本变形例的连通路75d的内表面78也与流入通路部82的气体通道侧内表面87以交叉的方式相连。
这样,形成连通路75d的贯通孔也可以贯穿流入通路部82的气体通道侧内表面87。
“动叶的第四变形例”
参照图12对上述实施方式中的动叶的第四变形例进行说明。
本变形例的动叶50e中的形成连通路75e的贯通孔与上述实施方式同样。即,贯通孔从平台60的轴侧面62与轴安装部90的外表面93之间的角部经由流入通路部82的轴侧内表面88与端部内表面89之间的角部而贯穿至叶片通路71。但是,在本变形例中,在平台60内的叶片通路71,形成有在叶片厚度方向Dwt上朝靠近流入通路部82的一侧鼓起的鼓起部77。本变形例的贯通孔贯穿包含该鼓起部77的区域。
这样,通过在叶片通路71形成鼓起部77,能够缩短叶片通路71与流入通路部82之间的叶片厚度方向Dwt上的距离。因此,能够进一步抑制叶片通路71内的冷却空气Ac向平台通路81流入的过程中的冷却空气Ac的压力损失。
需要说明的是,本变形例是上述实施方式中的动叶的变形例,但也可以将第一变形例~第三变形例的动叶与本变形例同样地变形。
“动叶的制造方法的变形例”
参照图13及图14对上述实施方式中的动叶的制造方法的变形例进行说明。
在本变形例中,在图6所示的中间品形成工序(S1)中形成连通孔75的一部分。具体而言,如图13所示,在中间品形成工序(S1)中形成下孔79,该下孔79从形成平台60的轴侧面62与轴安装部90的外表面93之间的角部的面朝向平台通路81的流入通路部82与第一叶片通路71a凹陷。
在中间品形成工序(S1)中,由于形成该下孔79,因此,在中间品形成工序(S1)中的型芯形成工序(S3)中,如图14所示,形成与下孔79的形状匹配的外形形状的下孔型芯103。该下孔型芯103与叶片通路型芯101及平台通路型芯102同样地由氧化铝等陶瓷形成。接着,在中间品形成工序(S1)中的浇铸工序(S4)中,在铸型100内配置叶片通路型芯101及平台通路型芯102,并且配置下孔型芯103,向该铸型100内流入熔融金属。当流入到铸型100内的熔融金属固化时,在型芯熔解工序(S5)中,利用碱性水溶液将陶瓷制的叶片通路型芯101、平台通路型芯102及下孔型芯103熔解。
通过以上方式,本变形例的中间品形成工序(S1)结束,得到图13所示的中间品50y。该中间品50y具有叶片体51、平台60以及轴安装部90。在该中间品50y形成有成为叶片通路71、平台通路81及连通孔75的一部分的下孔79。
在本变形例的连通路形成工序(S6)中,通过电解加工或放电加工等,形成从下孔79的底面80经由流入通路部82的轴侧内表面88而贯穿至叶片通路71的贯通孔。在本变形例中,利用在中间品形成工序(S1)中形成的下孔79和在连通路形成工序中通过电解加工或放电加工等形成的贯通孔而形成图5所示的连通孔75。
当连通路形成工序(S6)结束时,与上述实施方式同样地,经由密封工序(S7)及精加工工序(S8)而完成动叶。
在本变形例中,能够减少连通路形成工序(S6)中的、用于形成贯通孔的电解加工或放电加工等所产生的加工量。另外,在本变形例中,能够将在中间品形成工序(S1)中形成的下孔79作为引导件来进行电解加工或放电加工,因此,能够提高连通孔75的贯通方向的准确性。
需要说明的是,本变形例是上述实施方式中的动叶的制造方法的变形例,但也可以与本变形例同样地制造第一变形例~第四变形例的动叶。
“其他的变形例”
在上述实施方式及各变形例中,未针对形成流入通路部82及连通路75的贯通孔的剖面形状特别记载,但该剖面形状未特别限定,例如也可以是圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、长圆形、半长圆形、四边形等多边形、或者将这些形状中的两个以上的形状组合而成的形状。
上述实施方式及各变形例中的连通路均为直线。然而,连通路也可以稍微弯曲。
上述实施方式及各变形例中的平台通路的流入通路部沿叶片厚度方向延伸。因此,上述实施方式及各变形例中的流入通路部的气体通道侧内表面及轴侧内表面均沿叶面厚度方向扩展。然而,流入通路在叶片厚度分量多于叶片高度方向分量的方向上延伸即可。因此,流入通路部的气体通道侧内表面及轴侧内表面在叶片厚度分量多于叶片高度方向分量的方向上扩展即可。
工业实用性
根据本发明的一方式,能够抑制动叶的强度及冷却效果的降低。
附图标记说明
10:燃气涡轮;
11:燃气涡轮转子;
15:燃气涡轮机室;
20:压缩机;
21:压缩机转子;
25:压缩机机室;
30:燃烧器;
40:涡轮;
41:涡轮转子;
42:转子轴;
43:动叶栅;
45:涡轮机室;
46:静叶栅;
46a:静叶;
49:燃烧气体流路;
50、50a、50b、50c、50d、50e、50z:动叶;
50x:中间品;
51、51a:叶片体;
52:前缘;
53:后缘;
54:背侧面;
55:腹侧面;
60、60a:平台;
61:气体通道面;
62:轴侧面;
63:侧端面;
63n:背侧端面;
63p:腹侧端面;
64:前后端面;
64f:前端面;
64b:后端面;
71:叶片通路;
71a:第一叶片通路;
71b:第二叶片通路;
71c:第三叶片通路;
75、75a、75b、75c、75d、75e、75z:连通路;
75n:背侧连通路;
75p:腹侧连通路;
76:密封构件;
77:鼓起部
78:(连通路的)内表面;
79:下孔;
81、81a、81z:平台通路;
82、82n、82p:流入通路;
83n:侧端通路部;
83p:蜿蜒通路部;
88:轴侧内表面;
90、90a:轴安装部;
91:柄部;
92:叶片根部;
100:铸型;
101:叶片通路型芯;
102:平台通路型芯;
103:下孔型芯;
Ac:冷却空气;
G:燃烧气体;
Da:轴向;
Dau:上游侧;
Dad:下游侧;
Dc:周向;
Dr:径向;
Dri:径向内侧;
Dro:径向外侧;
Dwc:叶弦方向;
Dwf:叶弦前侧;
Dwb:叶弦后侧;
Dwh:叶片高度方向;
Dwhs:基端侧;
Dwht:前端侧;
Dwp:宽度方向;
Dpn:背侧;
Dpp:腹侧;
Dwt:叶片厚度方向;
Lca:弧线;
Lco:叶弦。
Claims (16)
1.一种动叶,其具有:
叶片体,其配置在供燃烧气体流动的燃烧气体流路内,且形成叶片形状;
平台,其从所述叶片体的叶片高度方向的端部向具有与所述叶片高度方向垂直的分量的方向扩展;以及
轴安装部,其从所述平台向与所述叶片体相反的一侧延伸,
在所述叶片体、所述平台及所述轴安装部形成有叶片通路,该叶片通路在所述叶片体、所述平台及所述轴安装部的内部沿所述叶片高度方向延伸,供冷却空气流动,
在所述平台形成有面向所述叶片高度方向而与所述燃烧气体接触的气体通道面、处于与所述气体通道面背靠背的关系的轴侧面、以及形成在所述气体通道面与所述轴侧面之间且供冷却空气流动的平台通路,
在所述动叶形成有连通路,该连通路从所述平台的所述轴侧面与所述轴安装部的外表面中的至少一方的面经由所述平台通路而与所述叶片通路相连,
所述连通路中的所述至少一方的面处的开口被密封构件堵塞,
所述平台通路具有流入通路部,该流入通路部从所述叶片通路附近的位置向具有该位置处的叶片厚度方向分量的方向延伸,
划定所述流入通路部的内表面包括:面向所述轴侧面的一侧的气体通道侧内表面;以及与所述气体通道侧内表面对置的面中的仅在所述叶片厚度方向分量多于所述叶片高度方向分量的方向上扩展的轴侧内表面,
划定所述连通路的内表面与所述流入通路部的所述轴侧内表面以交叉的方式相连。
2.根据权利要求1所述的动叶,其中,
所述流入通路部的所述内表面包括端部内表面,该端部内表面从所述轴侧内表面的所述叶片通路侧的端部向具有所述叶片高度方向分量的方向扩展,且与所述气体通道侧内表面的所述叶片通路侧的端部相连,
所述连通路的所述内表面与所述流入通路部的所述端部内表面以交叉的方式相连。
3.根据权利要求1或2所述的动叶,其中,
所述连通路的所述内表面与所述流入通路部的所述气体通道侧内表面以交叉的方式相连。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的动叶,其中,
在所述叶片通路形成有在所述叶片厚度方向上朝靠近所述流入通路部的一侧鼓起的鼓起部,
所述连通路与所述叶片通路的所述鼓起部以交叉的方式相连。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的动叶,其中,
所述平台通路具有在所述平台内蜿蜒的蜿蜒通路部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的动叶,其中,
在所述平台形成有侧端面,该侧端面在具有与宽度方向垂直的分量的方向上扩展,且与所述气体通道面相连,所述宽度方向具有与所述叶片体的叶弦方向及所述叶片高度方向垂直的分量,
所述平台通路具有沿着所述侧端面在包含所述叶弦方向分量的方向上延伸的侧端通路部。
7.一种燃气涡轮,其具备:
多个权利要求1至6中任一项所述的动叶;
转子轴,其供多个所述动叶安装;
机室,其覆盖多个所述动叶及所述转子轴;以及
燃烧器,其向所述机室内配置有多个所述动叶的区域输送燃烧气体。
8.一种动叶的制造方法,其执行如下工序:
中间品形成工序,在该中间品形成工序中,形成动叶的中间品,该动叶具有配置在供燃烧气体流动的燃烧气体流路内且形成叶片形状的叶片体、从所述叶片体的叶片高度方向的端部向具有与所述叶片高度方向垂直的分量的方向扩展的平台、以及从所述平台向与所述叶片体相反的一侧延伸的轴安装部;
连通路形成工序,在该连通路形成工序中,形成从所述中间品的外表面向所述中间品的内部延伸的连通路;
密封工序,在该密封工序中,将所述连通路中的所述中间品的外表面处的开口堵塞,
在所述中间品形成工序中,
形成在所述叶片体、所述平台及所述轴安装部的内部沿所述叶片高度方向延伸、且供冷却空气流动的叶片通路,
在所述平台形成面向所述叶片高度方向而与所述燃烧气体接触的气体通道面、处于与所述气体通道面背靠背的关系的轴侧面、以及形成在所述气体通道面与所述轴侧面之间且供冷却空气流动的平台通路,
作为所述平台通路的一部分而形成流入通路部,该流入通路部从所述叶片通路附近的位置向具有该位置处的叶片厚度方向分量的方向延伸,
在形成所述流入通路部时,作为划定所述流入通路部的内表面的一部分,形成面向所述轴侧面的一侧的气体通道侧内表面、以及与所述气体通道侧内表面对置的面中的仅在所述叶片厚度方向分量多于所述叶片高度方向分量的方向上扩展的轴侧内表面,
在所述连通路形成工序中,
作为所述连通路,形成从所述平台的所述轴侧面与所述轴安装部的外表面中的至少一方的面经由所述流入通路部的所述轴侧内表面而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
9.根据权利要求8所述的动叶的制造方法,其中,
在所述中间品形成工序中,作为划定所述流入通路部的内表面的一部分而形成端部内表面,该端部内表面从所述轴侧内表面的所述叶片通路侧的端部向具有所述叶片高度方向分量的方向扩展,且与所述气体通道侧内表面上的所述叶片通路侧的端部相连,
在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成经由所述流入通路部的所述端部内表面而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
10.根据权利要求8或9所述的动叶的制造方法,其中,
在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成经由所述流入通路部的所述轴侧内表面与所述端部内表面之间的角部而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的动叶的制造方法,其中,
在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成经由所述流入通路部的所述气体通道侧内表面而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的动叶的制造方法,其中,
在所述连通路形成工序中,作为所述连通路,形成经由所述流入通路部的所述气体通道侧内表面与所述端部内表面之间的角部而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的动叶的制造方法,其中,
所述中间品形成工序包括如下工序:
铸型形成工序,在该铸型形成工序中,形成铸型,该铸型形成有与所述动叶的外形形状匹配的内部空间;
型芯形成工序,在该型芯形成工序中,形成与所述叶片通路的形状匹配的外形形状的叶片通路型芯、以及与所述平台通路的形状匹配的外形形状的平台通路型芯;
浇铸工序,在该浇铸工序中,将所述叶片通路型芯以及所述平台通路型芯配置于所述铸型内,向所述铸型内流入熔融金属;以及
型芯熔解工序,在该型芯熔解工序中,在所述熔融金属固化之后,使所述叶片通路型芯及所述平台通路型芯熔解。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的动叶的制造方法,其中,
在所述中间品形成工序中,形成下孔,该下孔从所述平台的所述轴侧面与所述轴安装部的外表面中的至少一方的面朝向所述流入通路部的所述轴侧内表面凹陷,
在所述连通路形成工序中,形成从在所述中间品形成工序中形成的所述中间品的所述下孔的底面经由所述流入通路部的所述轴侧内表面而贯穿至所述叶片通路的贯通孔。
15.根据权利要求14所述的动叶的制造方法,其中,
在所述型芯形成工序中,形成与所述下孔的形状匹配的外形形状的下孔型芯,
在所述浇铸工序中,将所述下孔型芯配置于所述铸型内,向所述铸型内流入熔融金属,
在所述型芯熔解工序中,在所述熔融金属固化之后,使所述下孔型芯熔解。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的动叶的制造方法,其中,
在所述连通路形成工序中,通过放电加工或电解加工而形成所述贯通孔。
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