CN108603411B - 流路形成板、具备该流路形成板的叶片、具备该叶片的燃气轮机及流路形成板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
在流路形成板形成有与燃烧气体接触的气体通过面(64p)、形成在气体通过面(64p)的周缘的端面、第一侧通路(90i)及多个端面喷出通路(71)。第一侧通路(90i)在沿着作为端面的一部分的第一端面(62b)的方向上延伸,供冷却空气(Ac)流动。形成第一侧通路(90i)的多个通路形成面包括朝向反流路侧(Dri)且随着接近第一端面(62b)而逐渐远离气体通过面(64p)的第一形成面(91)。多个端面喷出通路(71)在第一侧通路(90i)的第一形成面(91)上开口且在第一端面(62b)上开口。
Description
技术领域
本发明涉及划定供燃烧气体流动的燃烧气体流路的流路形成板、具备该流路形成板的叶片、具备该叶片的燃气轮机及流路形成板的制造方法。
本申请基于2016年3月11日在日本提出申请的特愿2016-048765号而主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
燃气轮机具备以轴线为中心进行旋转的转子及覆盖该转子的机室。转子具有转子轴及安装在该转子轴上的多个动叶。另外,在机室的内侧设置有多个静叶。
动叶具有沿着相对于轴线的径向延伸的叶片体、设置在叶片体的径向内侧的平台及设置在平台的径向内侧的叶片根部。动叶的叶片体配置在燃烧气体通过的燃烧气体流路内。平台划定燃烧气体流路的径向内侧的缘部。叶片根部固定于转子轴。静叶具有沿着相对于轴线的径向延伸的叶片体、设置在叶片体的径向内侧的内侧护罩及设置在叶片体的径向外侧的外侧护罩。静叶的叶片体配置在燃烧气体通过的燃烧气体流路内。内侧护罩划定燃烧气体流路的径向内侧的缘部。外侧护罩划定燃烧气体流路的径向外侧的缘部。机室具有在相对于轴线的径向上与动叶对置的分割环。该分割环划定燃烧气体流路的径向外侧的缘部。
以上,动叶的平台、静叶的外侧护罩及内侧护罩、分割环均形成用于划定燃烧气体流路的流路形成板。该流路形成板暴露于高温的燃烧气体。因此,流路形成板通常由空气等冷却。
例如,在以下的专利文献1中公开了作为流路形成板的一种的静叶的内侧护罩。在该内侧护罩形成有沿着后端面的后侧通路与多个后端面喷出通路。多个后端面喷出通路与后侧通路连通,并且在后端面开口。即,在该内侧护罩中,冷却空气向后侧通路流入。该冷却空气从后侧通路向多个后端面喷出通路流入。流入到后端面喷出通路中的冷却空气从后端面上的后端面喷出通路的开口流出。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3978143号公报
发明内容
发明要解决的课题
期望流路形成板对与燃烧气体接触的气体通过面有效地进行冷却。
因此,本发明的目的在于提供能够对气体通过面有效地进行冷却的流路形成板、具备该流路形成板的叶片、具备该叶片的燃气轮机及流路形成板的制造方法。
用于解决课题的方案
用于达成上述目的的发明的一方案的流路形成板是划定供燃烧气体流动的燃烧气体流路的流路形成板,其具备:气体通过面,所述气体通过面与所述燃烧气体接触;气体通过相反面,所述气体通过相反面相对于所述气体通过面而朝向相反侧;端面,所述端面形成在所述气体通过面的周缘;第一侧通路,其在所述气体通过面与所述气体通过相反面之间,在沿着作为所述端面的一部分的第一端面的方向上延伸,供冷却空气流动;以及多个端面喷出通路,所述多个端面喷出通路与所述第一侧通路连通,且在所述第一端面上开口,所述端面喷出通路的通路截面积比所述第一侧通路的通路截面积小,所述第一侧通路由多个通路形成面来划定。多个所述通路形成面中的第一形成面朝向以所述气体通过相反面为基准而位于与所述气体通过面这一侧即流路侧相反侧的反流路侧,且随着朝向接近所述第一端面的一侧即端面侧而逐渐远离所述气体通过面,多个所述端面喷出通路在所述第一形成面开口。
在该流路形成板中,冷却空气在第一侧通路中流动的过程中对流路形成板的端面侧的部分进行冷却。该冷却空气从第一侧通路向多个端面喷出通路流入。冷却空气在端面喷出通路中流动的过程中对流路形成板的端面侧的部分进行对流冷却。在该流路形成板中,端面喷出通路的通路截面积比第一侧通路的通路截面积小。换言之,第一侧通路的通路截面积比端面喷出通路的通路截面积大。因此,能够抑制在第一侧通路中流动的冷却空气的流速。其结果是,在该流路形成板中,能够抑制冷却空气在第一侧通路中流动的过程中的压力损失。另外,在该流路形成板中,在每单位通路截面积中,在端面喷出通路中流动的冷却空气所起到的冷却的效果比在第一侧通路中流动的冷却空气所起到的冷却的效果高。
端面喷出通路在形成第一侧通路的通路形成面中的朝向反流路侧且随着朝向端面侧而逐渐远离气体通过面的第一形成面上开口。因此,端面喷出通路的反端面侧的端部在形成第一侧通路的通路形成面上的比最接近端面侧的部分靠反端面侧的位置处开口。其结果是,在该流路形成板中,冷却效果高的端面喷出通路的通路长度变长。在该流路形成板中,在沿着从气体通过面朝向气体通过相反面的方向观察时,存在第一侧通路与端面喷出通路重合的部分。因而,在该流路形成板中,能够不增加冷却空气的流量地对气体通过面的端面侧的部分有效地进行冷却。需要说明的是,在燃烧气体流路以轴线为中心形成为环状的情况下,前述的“从气体通过面朝向气体通过相反面的方向”成为与该轴线交叉的方向即径向。
这里,在所述流路形成板中,可以是,形成所述第一侧通路的通路截面的多个边中的至少一个边为直线。
在以上的任一方案的所述流路形成板中,可以是,由形成所述第一侧通路的通路截面的多个边中的彼此相邻的边形成的各角的内角均是180°以下。
在该流路形成板中,能够抑制第一侧通路的通路截面积变小,能够抑制冷却空气在第一侧通路中流动的过程中的压力损失。
在以上的任一方案的所述流路形成板中,可以是,多个所述通路形成面中的第二形成面朝向所述反流路侧,且从所述第一形成面中的与所述端面侧相反侧的反端面侧的缘部向所述反端面侧扩展,所述第二形成面与所述气体通过面实质上平行。
在以上的任一方案的所述流路形成板中,可以是,多个所述通路形成面中的第三形成面朝向所述流路侧且沿着所述气体通过相反面扩展。
这里,第三形成面沿着气体通过相反面扩展是指第三形成面与气体通过相反面实质上平行。因此,就第三形成面与气体通过相反面之间的距离而言,根据流路形成板的强度、制造流路形成板的过程中的制作容易性等来决定允许距离。在该流路形成板中,通过使第三形成面沿着气体通过相反面,由此能够在将第三形成面与气体通过相反面之间的距离设为允许距离以上的同时增大第一侧通路的通路截面积。
在以上的任一方案的所述流路形成板中,可以是,具备与所述第一侧通路连通且在所述气体通过面上开口的多个第一气体通过面喷出通路。
在该流路形成板中,能够通过在第一气体通过面喷出通路中流动的冷却空气来进一步冷却气体通过面。
在形成所述第二形成面的所述流路形成板中,可以是,具备与所述第一侧通路连通且在所述气体通过面上开口的多个第一气体通过面喷出通路,多个所述第一气体通过面喷出通路在所述第二形成面上开口。
在该流路形成板中,也能够通过在第一气体通过面喷出通路中流动的冷却空气来进一步冷却气体通过面。另外,在该流路形成板中,能够不与端面喷出通路干涉而容易地形成第一气体通过面喷出通路。
在具有所述第一气体通过面喷出通路的流路形成板中,可以是,多个所述第一气体通过面喷出通路随着朝向所述端面侧而逐渐接近所述流路侧。
在该流路形成板中,能够利用来自第一气体通过面喷出通路的冷却空气来对气体通过面进行膜冷却。
在以上的任一方案的所述流路形成板中,可以是,具备沿着所述端面设置且从所述气体通过相反面向所述反流路侧突出的周壁,通过所述气体通过相反面和所述周壁来形成向所述流路侧凹陷且供冷却空气流入的凹部。
在形成有所述凹部的所述流路形成板中,可以是,设置与所述凹部内的空间连通且在所述气体通过面上开口的多个第二气体通过面喷出通路。
在该流路形成板中,能够通过在第二气体通过面喷出通路中流动的冷却空气来进一步冷却气体通过面。
在具备所述第二气体通过面喷出通路的所述流路形成板中,可以是,多个所述第二气体通过面喷出通路随着朝向所述端面侧而逐渐接近所述流路侧。
在该流路形成板中,能够通过来自第二气体通过面喷出通路的冷却空气来对气体通过面进行膜冷却。
在形成有所述凹部的任一方案的所述流路形成板中,可以是,具备与所述凹部内的空间及所述第一侧通路连通的连通路。
在具备所述连通路的所述流路形成板中,可以是,所述周壁具有沿着所述第一端面设置的第一壁,所述连通路在所述第一壁的面中的划定所述空间的面或所述凹部的底面上开口。
在以上的任一方案的所述流路形成板中,可以是,所述端面具有:第二端面,其从所述第一侧通路所延伸的方向上的所述第一端面的第一端部向与所述第一端面交叉的方向延伸;以及第三端面,其从所述第一侧通路所延伸的方向上的所述第一端面的与所述第一端部相反侧的第二端部向与所述第一端面交叉的方向延伸。所述流路形成板具备:第二侧通路,其在所述气体通过面与所述气体通过相反面之间,在沿着所述第二端面的方向上延伸,且供冷却空气流动;以及第三侧通路,其在所述气体通过面与所述气体通过相反面之间,在沿着所述第三端面的方向上延伸,且供冷却空气流动,所述第一侧通路与所述第二侧通路及所述第三侧通路连通。
为了达成上述目的的发明的一方案的叶片具备:以上的任一方案的所述流路形成板;以及形成为翼形且从所述流路形成板的所述气体通过面向所述流路侧延伸的叶片体。
这里,在所述叶片中,可以是,所述第一端面是朝向所述燃烧气体流动的轴向下游侧的后端面。
为了达成上述目的的发明的其他方案的叶片具备:具备所述第一气体通过面喷出通路的以上的任一方案的所述流路形成板;形成为翼形且从所述流路形成板的所述气体通过面向所述流路侧延伸的叶片体,所述第一端面是朝向所述燃烧气体流动的轴向下游侧的后端面,多个所述第一气体通过面喷出通路在所述气体通过面上的开口位于比所述叶片体靠轴向下游侧的位置。
以上的任一方案的所述叶片中,可以是,所述流路形成板的所述端面具有:腹侧端面,其从所述第一侧通路所延伸的第一方向上的所述后端面的第一端部向与所述后端面交叉的方向延伸;以及背侧端面,其从所述第一方向上的所述后端面的与所述第一端部相反侧的第二端部向与所述后端面交叉的方向延伸。多个所述端面喷出通路的开口分别在所述后端面中的中间区域、背侧区域及腹侧区域以沿着所述第一方向排列的方式形成,其中,所述中间区域是所述后端面中的不包含与所述背侧端面相连的缘部及与所述腹侧端面相连的缘部在内的区域,所述背侧区域是所述后端面中的包含与所述背侧端面相连的缘部且与所述中间区域在所述第一方向上相邻的区域,所述腹侧区域是所述后端面中的包含与所述腹侧端面相连的缘部且与所述中间区域在所述第一方向上相邻的区域。所述中间区域中的多个所述端面喷出通路的开口密度比所述背侧区域及所述腹侧区域中的至少一方侧区域中的多个所述端面喷出通路的开口密度高,其中,所述开口密度是多个所述端面喷出通路的浸润缘长度相对于多个所述端面喷出通路的开口的间隔的比例。
在气体通过面中的比叶片体靠轴向下游侧的部分处,相较于腹侧区域或背侧区域而言中间区域容易被燃烧气体加热,而难以被在第一侧通路中流动的冷却空气冷却。在该叶片中,后端面中的中间区域的多个端面喷出通路的开口密度比后端面中的背侧区域及腹侧区域中的至少一方侧区域的多个端面喷出通路的所述开口密度高。因此,在该叶片中,能够对气体通过面中的比叶片体靠轴向下游侧且中间区域的部分有效地进行冷却。
在所述中间区域中的多个所述端面喷出通路的所述开口密度更高的所述叶片中,可以是,在所述背侧区域及所述腹侧区域分别形成有沿着所述第一方向排列的至少三个以上的所述端面喷出通路的开口。
为了达成上述目的的发明的一方案的燃气轮机具备:以上的任一方案的所述流路形成板;以及生成所述燃烧气体的燃烧器。
为了达成上述目的的发明的其他方案的燃气轮机具备:以上的任一方案的所述叶片;以及生成所述燃烧气体的燃烧器。
为了达成上述目的的发明的一方案的流路形成板的制造方法是划定供燃烧气体流动的燃烧气体流路的流路形成板的制造方法,在所述流路形成板的制造方法中,执行:外形形成工序,在该外形形成工序中,形成与所述燃烧气体接触的气体通过面、朝向所述气体通过面的相反侧的气体通过相反面以及形成在所述气体通过面的周缘的端面;侧通路形成工序,在该侧通路形成工序中,在所述气体通过面与所述气体通过相反面之间,形成在沿着作为所述端面的一部分的第一端面的方向上延伸且供冷却空气流动的第一侧通路;以及喷出通路形成工序,在该喷出通路形成工序中,形成与所述第一侧通路连通且在所述第一端面上开口的多个端面喷出通路。在所述侧通路形成工序中,形成划定所述第一侧通路的多个通路形成面。多个所述通路形成面中的第一形成面以所述气体通过面为基准而朝向所述气体通过相反面这一侧,且随着接近所述第一端面而逐渐远离所述气体通过面。在所述喷出通路形成工序中,以使多个所述端面喷出通路的通路截面积比所述第一侧通路的通路截面积小的方式形成多个所述端面喷出通路,并且,使多个所述端面喷出通路在所述第一形成面上开口。
发明效果
根据本发明的一方案,能够对流路形成板的气体通过面中的第一端面侧的部分有效地进行冷却。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的燃气轮机的示意性的剖视图。
图2是本发明的一实施方式的燃气轮机的主要部分剖视图。
图3是本发明的一实施方式的静叶的立体图。
图4是本发明的一实施方式的静叶的沿着翼型中心线的截面处的剖视图。
图5图4的V-V线剖视图。
图6是图4的VI-VI线剖视图。
图7是图5的VII-VII线剖视图。
图8表示本发明的内侧护罩的后侧通路的第一变形例,是该后侧通路的剖视图。
图9表示本发明的内侧护罩的后侧通路的第二变形例,是该后侧通路的剖视图。
图10表示本发明的内侧护罩的后侧通路的第三变形例,是该后侧通路的剖视图。
图11表示本发明的内侧护罩的后侧通路的第四变形例,是该后侧通路的剖视图。
图12表示本发明的内侧护罩的后侧通路的第五变形例,是该后侧通路的剖视图。
图13表示本发明的内侧护罩的后侧通路的第六变形例,是该后侧通路的剖视图。
图14A是第一比较例的内侧护罩的后侧通路的剖视图。
图14B是第二比较例的内侧护罩的后侧通路的剖视图。
图14C是第三比较例的内侧护罩的后侧通路的剖视图。
图15是图6的XV-XV线剖视图。
图16表示本发明的外侧护罩的后侧通路的第一变形例,是该后侧通路的剖视图。
图17表示本发明的外侧护罩的后侧通路的第二变形例,是该后侧通路的剖视图。
图18表示本发明的内侧护罩的第一变形例,是从径向外侧观察的内侧护罩的俯视图。
图19是图18的XIX-XIX线剖视图。
图20表示本发明的内侧护罩的第二变形例,是与图4的V-V线剖视图相当的剖视图。
图21表示本发明的内侧护罩的第三变形例,是与图4的V-V线剖视图相当的剖视图。
图22是本发明的一实施方式的动叶的立体图。
图23是本发明的一实施方式的动叶的沿着翼型中心线的截面处的剖视图。
图24是图23的XXIV-XXIV线剖视图。
图25是本发明的一实施方式的分割环的立体图。
图26是图25的XXVI向视图。
图27是图26的XXVII-XXVII线剖视图。
图28是图26的XXVIII-XXVIII线剖视图。
图29是本发明的变形例中的分割环的主要部分剖视图。
图30是表示本发明的一实施方式的流路形成板的制造方法的顺序的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一实施方式及其变形例详细进行说明。
[燃气轮机的实施方式]
参照图1及图2对本发明的燃气轮机的实施方式进行说明。
如图1所示,本实施方式的燃气轮机1具备对外部气体A进行压缩来生成压缩空气Acom的压缩机10、使来自燃料供给源的燃料F在压缩空气Acom中燃烧而生成燃烧气体G的燃烧器20、由燃烧气体G驱动的涡轮30。
压缩机10具有以轴线Ar为中心进行旋转的压缩机转子11以及覆盖该压缩机转子11的筒状的压缩机机室15。需要说明的是,以下,将轴线Ar延伸的方向设为轴向Da。另外,将轴向Da的一侧设为轴向上游侧Dau,将该轴向Da的另一侧设为轴向下游侧Dad。将相对于轴线Ar的径向简称作径向Dr。另外,将在该径向Dr上远离轴线Ar的一侧设为径向外侧Dro,将在该径向Dr上接近轴线Ar的一侧设为径向内侧Dri。
在压缩机机室15的上游侧形成有开口。该开口构成供压缩机10从外部取入外部气体A的空气取入口15i。在压缩机机室15的径向内侧Dri固定有多个静叶栅16。多个静叶栅16在轴向Da上隔开间隔地排列。多个静叶栅16均由在相对于轴线Ar的周向Dc上排列的多个静叶17构成。压缩机转子11具有以轴线Ar为中心且沿着轴向Da延伸的转子轴12以及固定在该转子轴12的外周的多个动叶栅13。各动叶栅13均配置在静叶栅16的轴向上游侧Dau。多个动叶栅13均由在周向Dc上排列的多个动叶14构成。
涡轮30配置在压缩机10的轴向下游侧Dad。该涡轮30具有以轴线Ar为中心进行旋转的涡轮转子31以及覆盖该涡轮转子31的筒状的涡轮机室41。在涡轮机室41的径向内侧Dri固定有多个静叶栅46。多个静叶栅46在轴向Da上隔开间隔地排列。多个静叶栅46均由在周向Dc上排列的多个静叶47构成。涡轮转子31具有以轴线Ar为中心且沿着轴向Da延伸的转子轴32以及固定在该转子轴32的外周的多个动叶栅33。
各动叶栅33均配置在静叶栅46的轴向下游侧Dad。多个动叶栅33均由在周向Dc上排列的多个动叶34构成。
本实施方式的燃气轮机1还具备中间机室5和排气室6。
中间机室5在轴向Da上配置于压缩机机室15与涡轮机室41之间。排气室6配置在涡轮机室41的轴向下游侧Dad。压缩机机室15、中间机室5、涡轮机室41、排气室6彼此连结而构成燃气轮机机室3。压缩机转子11和涡轮转子31以同一轴线Ar为中心一体旋转。压缩机转子11和涡轮转子31构成燃气轮机转子2。该燃气轮机转子2的轴向Da的两端分别由轴承支承。在该燃气轮机转子2上例如连接发电机9的转子。
燃烧器20固定在中间机室5。在该燃烧器20上连接有向该燃烧器20供给燃料F的燃料管线25。在燃料管线25上设有调节燃料流量的燃料调节阀26。
如图2所示,涡轮机室41具有多个分割环42、多个隔热环43、叶片环44、机室主体45。分割环42位于动叶栅33的径向外侧Dro,与动叶栅33在径向Dr上对置。叶片环44以轴线Ar为中心形成为环状,位于多个分割环42的径向外侧Dro。隔热环43在径向Dr上位于分割环42及静叶47与叶片环44之间,将分割环42及静叶47与叶片环44连接。由此,分割环42及静叶47经由隔热环43而被叶片环44从径向外侧Dro支承。机室主体45以轴线Ar为中心形成为环状,位于叶片环44的径向外侧Dro。机室主体45从径向外侧Dro支承叶片环44。在机室主体45的轴向上游侧Dau连接有中间机室5。另外,在机室主体45的轴向下游侧Dad连接有排气室6。
转子轴32的径向外侧Dro与涡轮机室41的径向内侧Dri之间的环状的空间构成供来自燃烧器20的燃烧气体G流动的燃烧气体流路49。在转子轴32形成有供冷却空气通过的冷却空气通路。通过了该冷却空气通路的冷却空气被向动叶34内导入而用于该动叶34的冷却。在涡轮机室41形成有供冷却空气通过的冷却空气通路。通过了该冷却空气通路的冷却空气被向静叶47内及分割环42内导入而用于静叶47及分割环42的冷却。需要说明的是,根据静叶栅46的不同,还存在中间机室5内的空气作为冷却空气不经由机室的冷却空气通路地向构成该静叶栅46的静叶47供给的情况。
[静叶的实施方式及各种变形例]
以下,参照图3~图15对本发明的静叶的实施方式及各种变形例进行说明。需要说明的是,以下所说明的静叶均是上述[燃气轮机的实施方式]中说明了的静叶的具体例。
如图3所示,本实施方式的静叶50具有沿着径向Dr延伸的叶片体51、形成在叶片体51的径向内侧Dri的内侧护罩60i、形成在叶片体51的径向外侧Dro的外侧护罩60o。叶片体51配置在供燃烧气体G通过的燃烧气体流路49(参照图2)内。内侧护罩60i划定环状的燃烧气体流路49的径向内侧Dri的缘部。另外,外侧护罩60o划定环状的燃烧气体流路49的径向外侧Dro的缘部。由此,内侧护罩60i及外侧护罩60o均是划定燃烧气体流路49的一部分的流路形成板。
如图3~图5所示,叶片体51形成为翼形。该叶片体51中,轴向上游侧Dau的端部构成前缘部52,轴向下游侧Dad的端部构成后缘部53。在该叶片体51的表面上,在面向周向Dc的面中,凸状的面构成背侧面54(=负压面),凹状的面构成腹侧面55(=正压面)。需要说明的是,在以下的说明中,为了方便,在周向Dc上将叶片体51的腹侧(=正压面侧)设为周向腹侧Dcp且将叶片体51的背侧(=负压面侧)设为周向背侧Dcn。
如图3~图5所示,作为流路形成板的内侧护罩60i具有内侧护罩主体61i和周壁65i。内侧护罩主体61i形成有作为轴向上游侧Dau的端面的前端面62f、作为轴向下游侧Dad的端面的后端面62b、在周向Dc上彼此朝向相反的一侧的一对周向端面63、朝向径向外侧Dro的气体通过面64p以及朝向径向内侧Dri的气体通过相反面64i。一对周向端面63中,周向腹侧Dcp的端面构成腹侧端面63p,周向背侧Dcn的端面构成背侧端面63n。前端面62f与后端面62b大致平行。另外,腹侧端面63p与背侧端面63n大致平行。由此,内侧护罩主体61i在从径向Dr观察时如图5所示那样形成为平行四边形状。
周壁65i从内侧护罩主体61i的气体通过相反面64i向径向内侧Dri(反流路侧)突出。该周壁65i沿着内侧护罩主体61i的端面设置。周壁65i具有在轴向Da上彼此对置的前壁65f及后壁65b、在周向Dc上彼此对置的一对侧壁65p、65n。一对侧壁65p、65n中,周向腹侧Dcp的侧壁构成腹侧壁65p,周向背侧Dcn的侧壁构成背侧壁65n。前壁65f及后壁65b均相对于内侧护罩主体61i比一对侧壁65p、65n更向径向内侧Dri突出。在内侧护罩60i上,通过内侧护罩主体61i和周壁65i来形成朝向径向外侧Dro凹陷的凹部66(参照图4及图5)。需要说明的是,腹侧壁65p的周向腹侧Dcp的面与内侧护罩主体61i的周向腹侧Dcp的面共面。另外,背侧壁65n的周向背侧Dcn的面与内侧护罩主体61i的周向背侧Dcn的面共面。后壁65b虽是沿着内侧护罩主体61i的后端面62b形成的,但形成于比后端面62b靠轴向上游侧Dau这一侧。因此,在内侧护罩主体61i的气体通过相反面64i中,以后壁65b为基准而位于轴向上游侧Dau的面形成前述的凹部66的底面。另外,在内侧护罩主体61i的气体通过相反面64i中,以后壁65b为基准而位于轴向下游侧Dad的面不形成前述的凹部66的底面,而构成外侧气体通过相反面64io。内侧护罩60i的外侧气体通过相反面64io形成为随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p。这里,反流路侧是指在径向Dr上远离燃烧气体流路49或气体通过面64p的方向,流路侧是指在径向Dr上接近燃烧气体流路49或气体通过面64p的方向。因而,在内侧护罩60i的情况下,流路侧与径向外侧Dro一致,反流路侧与径向内侧Dri一致。另外,在外侧护罩60o的情况下,流路侧与径向内侧Dri一致,反流路侧与径向外侧Dro一致。
在构成多个静叶栅46中的任一静叶栅46的静叶50上设置有从内侧护罩60i的一对侧壁65p、65n向径向内侧Dri突出的保持部85。该保持部85在轴向Da上位于前壁65f与后壁65b之间,从腹侧端面63p至背侧端面63n地形成。保持部85的腹侧端面与内侧护罩主体61i的腹侧端面63p共面。另外,虽未图示,保持部85的背侧端面与内侧护罩主体61i的背侧端面63n共面。该保持部85与固定在燃气轮机机室3的内侧罩8的下游侧的径向外侧端8a(参照图4)相接,承担用于使静叶50的径向内侧Dri的部分支承于内侧罩8的径向外侧端8a的作用。在该保持部85形成有沿着轴向Da贯通的开口86(以下,称为保持部开口86)。由该保持部开口86形成的空间与由内侧护罩60i的凹部66形成的空间相连。
如图4所示,静叶50还具备冲击板81。另外,设有保持部85的静叶50具备冲击板81及密封板83。冲击板81将内侧护罩60i的凹部66内的空间分隔为作为径向内侧Dri的区域的外侧腔室66a和作为径向外侧Dro的区域的内侧腔室67。在该冲击板81上形成有沿着径向Dr贯通的多个贯通孔82。存在于静叶50的径向内侧Dri的冷却空气Ac的一部分经由该冲击板81的贯通孔82向内侧腔室67内流入。此时,冷却空气Ac与凹部66的底面发生冲撞而对该底面进行冲击冷却。密封板83将凹部66的开口中的比保持部85靠轴向下游侧Dad的部分闭塞。该密封板83位于比保持部85靠下游侧Dad的位置,且位于比冲击板81靠径向内侧Dri的位置。
如图3、图4及图6所示,作为流路形成板的外侧护罩60o具有外侧护罩主体61o和周壁65o。外侧护罩主体61o也与内侧护罩主体61i同样形成有前端面62f、后端面62b、一对周向端面63、气体通过面64p和气体通过相反面64i。一对周向端面63中,周向腹侧Dcp的端面构成腹侧端面63p,周向背侧Dcn的端面构成背侧端面63n。外侧护罩主体61o也与内侧护罩主体61i同样,在从径向Dr观察的情况下形成为平行四边形状。需要说明的是,内侧护罩主体61i的气体通过面64p面向径向外侧Dro,但外侧护罩主体61o的气体通过面64p面向径向内侧Dri。
周壁65o具有在轴向Da上彼此对置的前壁65f及后壁65b、在周向Dc上彼此对置的一对侧壁65p、65n。在一对侧壁65p、65n中,周向腹侧Dcp的侧壁构成腹侧壁65p,周向背侧Dcn的侧壁构成背侧壁65n。前壁65f及后壁65b均相对于外侧护罩主体61o比一对侧壁65p、65n更向径向外侧Dro突出,构成钩部。构成钩部的前壁65f及后壁65b承担将静叶50安装于涡轮机室41的内周侧的作用。具体而言,构成钩部的前壁65f及后壁65b安装于构成涡轮机室41的一部分的隔热环43(参照图2)。在外侧护罩60o,通过外侧护罩主体61o和周壁65o形成有朝向径向内侧Dri凹陷的凹部66。需要说明的是,腹侧壁65p的周向腹侧Dcp的面与外侧护罩主体61o的周向腹侧Dcp的面共面。另外,背侧壁65n的周向背侧Dcn的面与外侧护罩主体61o的周向背侧Dcn的面共面。后壁65b虽然是沿着外侧护罩主体61o的后端面62b形成的,但形成于比后端面62b靠轴向上游侧Dau这一侧。因此,在外侧护罩主体61o的气体通过相反面64i中,以后壁65b为基准而位于轴向上游侧Dau的面形成前述的凹部66的底面。另外,在外侧护罩主体61o的气体通过相反面64i中,以后壁65b为而位于轴向下游侧Dad的面不形成前述的凹部66的底面,而构成外侧气体通过相反面64io。该外侧护罩60o的外侧气体通过相反面64io形成为随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p。
如图4所示,静叶50还具备将外侧护罩60o的凹部66内的空间分隔为径向外侧Dro的区域和作为径向内侧Dri的区域的内侧腔室67的冲击板81。在该冲击板81上形成有沿着径向Dr贯通的多个贯通孔82。存在于静叶50的径向外侧Dro的冷却空气Ac的一部分经由该冲击板81的贯通孔82向内侧腔室67内流入。
如图3及图4所示,在叶片体51、外侧护罩60o及内侧护罩60i上形成有沿着径向Dr延伸的多个叶片空气通路75。各叶片空气通路75均从外侧护罩60o经由叶片体51至内侧护罩60i连续形成。多个叶片空气通路75沿着叶片体51的翼型中心线排列。相邻的两个叶片空气通路75的一部分在径向外侧Dro的部分或径向内侧Dri的部分彼此连通。另外,多个叶片空气通路75中的任一个在径向外侧Dro开口。
这里,在本实施方式中,例举了多个叶片空气通路75具有四个的示例。四个叶片空气通路75中,最靠轴向上游侧Dau的叶片空气通路75为第一叶片空气通路75a。以下,第二叶片空气通路75b、第三叶片空气通路75c、第四叶片空气通路75d按该顺序以第一叶片空气通路75a为基准而向轴向下游侧Dad排列。第二叶片空气通路75b在径向内侧Dri的部分与第三叶片空气通路75c的径向内侧Dri的部分连通。另外,第三叶片空气通路75c在径向外侧Dro的部分与第四叶片空气通路75d的径向外侧Dro的部分连通。
第一叶片空气通路75a及第二叶片空气通路75b的径向外侧Dro的端部从外侧护罩60o的冲击板81向径向外侧Dro突出。第一叶片空气通路75a及第二叶片空气通路75b的径向外侧Dro的端部在外侧护罩60o的气体通过相反面64i上开口。由此,第一叶片空气通路75a及第二叶片空气通路75b与外侧护罩60o的凹部66内的空间连通。冷却空气Ac从第一叶片空气通路75a及第二叶片空气通路75b的上述开口向第一叶片空气通路75a及第二叶片空气通路75b流入。第三叶片空气通路75c及第四叶片空气通路75d的径向外侧Dro的端部封闭。第一叶片空气通路75a、第二叶片空气通路75b、第三叶片空气通路75c及第四叶片空气通路75d的径向内侧Dri的端部封闭。
在叶片体51的前缘部52及后缘部53形成有从叶片空气通路75向燃烧气体流路49贯通的多个叶片面喷出通路76。叶片体51在冷却空气Ac在叶片空气通路75内流动的过程中被冷却。另外,流入叶片空气通路75中的冷却空气Ac从该叶片面喷出通路76向燃烧气体流路49内流出。因此,叶片体51的前缘部52及后缘部53在冷却空气Ac从叶片面喷出通路76流出的过程中被冷却。而且,从叶片面喷出通路76向燃烧气体流路49流出的冷却空气Ac的一部分局部地覆盖叶片体51的表面,还起到膜冷却空气的作用。
如图5所示,在内侧护罩60i的腹侧壁65p上形成有沿着腹侧端面63p而在具有轴向Da分量的方向上延伸的腹侧通路78p。另外,在背侧壁65n上也形成有沿着背侧端面63n而在具有轴向Da分量的方向上延伸的背侧通路78n。腹侧通路78p及背侧通路78n均在其轴向上游侧Dau的端部与内侧腔室67连通。在内侧护罩主体61i上形成有沿着后端面62b而在周向Dc上延伸的后侧通路90i。后侧通路(第一侧通路)90i中的周向腹侧Dcp的端部与腹侧通路(第二侧通路)78p的轴向下游侧Dad的端部连通。另外,后侧通路(第一侧通路)90i中的周向背侧Dcn的端部与背侧通路(第三侧通路)78n的轴向下游侧Dad的端部连通。轴向Da上的后侧通路90i的位置在比叶片体51的后缘部53靠轴向下游侧Dad的位置处与形成有后壁65b的区域重叠(参照图4)。在后侧通路90i上连通有多个后端面喷出通路71。多个后端面喷出通路71均从后侧通路90i向轴向下游侧Dad延伸,而在内侧护罩主体61i的后端面62b上开口。由此,通过了多个后端面喷出通路71的空气经由该开口流出到燃烧气体流路49中。多个后端面喷出通路71沿周向Dc排列。
如图6所示,在外侧护罩60o的腹侧壁65p上也与内侧护罩60i的腹侧壁65p同样地形成有沿着腹侧端面63p而在具有轴向Da分量的方向上延伸的腹侧通路78p。另外,在外侧护罩60o的背侧壁65n也与内侧护罩60i的背侧壁65n同样地形成有沿着背侧端面63n而在具有轴向Da分量的方向上延伸的背侧通路78n。腹侧通路78p及背侧通路78n均在其轴向上游侧Dau的端部与内侧腔室67连通。在外侧护罩主体61o上形成有沿着后端面62b而在周向Dc上延伸的后侧通路90o。后侧通路(第一侧通路)90o中的周向腹侧Dcp的端部与腹侧通路(第二侧通路)78p的轴向下游侧Dad的端部连通。另外,后侧通路(第一侧通路)90o中的周向背侧Dcn的端部与背侧通路(第三侧通路)78n的轴向下游侧Dad的端部连通。轴向Da上的后侧通路90o的位置与形成有后壁65b的区域重叠(参照图4)。在后侧通路90o上连通有多个后端面喷出通路71。多个后端面喷出通路71均从后侧通路90o向轴向下游侧Dad延伸,而在外侧护罩主体61o的后端面62b上开口。由此,通过了多个后端面喷出通路71的空气经由该开口流出到燃烧气体流路49中。多个后端面喷出通路71沿着周向Dc排列。
如图7所示,内侧护罩60i中的后侧通路90i的截面形状为不等边四边形状。因此,该后侧通路90i由包含第一形成面91、第二形成面92、第三形成面93及第四形成面94的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90i的通路截面的多个边中,第一形成面91所包含的边、第二形成面92所包含的边、第三形成面93所包含的边及第四形成面94所包含的边实质上均是直线。另外,第一形成面91、第二形成面92、第三形成面93及第四形成面94均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。第一形成面91朝向径向内侧Dri(反流路侧),在随着朝向轴向下游侧Dad(端面侧)而逐渐远离气体通过面64p的方向上延伸。换言之,第一形成面91朝向反流路侧,在随着朝向接近作为第一端面的后端面62b的一侧即端面侧而逐渐远离气体通过面64p的方向上延伸。第二形成面92朝向径向内侧Dri(反流路侧),从第一形成面91的轴向上游侧Dau(反端面侧)的端部向轴向上游侧Dau(反端面侧)延伸。换言之,第二形成面92朝向径向内侧Dri(反流路侧),从第一形成面91中的最接近气体通过面64p的端部向远离作为第一端面的后端面62b的一侧即反端面侧延伸。该第二形成面92与气体通过面64p实质上平行。第四形成面94从第二形成面92的轴向上游侧Dau的端部向径向内侧Dri延伸。该第四形成面94与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。第三形成面93朝向径向外侧Dro,在随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p的方向上延伸。第三形成面93的轴向上游侧Dau的端部与第四形成面94的径向内侧Dri的端部相连。另外,第三形成面93的轴向下游侧Dad的端部与第一形成面91的轴向下游侧Dad的端部相连。该第三形成面93与外侧气体通过相反面64io实质上平行。
多个后端面喷出通路71均在第一形成面91上开口。冷却空气Ac从腹侧通路78p及背侧通路78n向后侧通路90i流入。冷却空气Ac在该后侧通路90i中流动的过程中,对内侧护罩主体61i的轴向下游侧Dad的部分进行对流冷却。流入后侧通路90i中的冷却空气Ac向后端面喷出通路71流入。冷却空气Ac在该后端面喷出通路71中流动的过程中对内侧护罩主体61i的轴向下游侧Dad的部分进行对流冷却。冷却空气Ac从后端面62b的开口流出。后侧通路90i的通路截面积比后端面喷出通路71的通路截面积大。其理由是,通过抑制在后侧通路90i中流动的冷却空气Ac的流速,由此能够抑制冷却空气Ac在后侧通路90i中流动的过程中的压力损失。因而,在每单位通路截面积中,在后端面喷出通路71中流动的冷却空气Ac的对流冷却的效果比在后侧通路90i中流动的冷却空气Ac的对流冷却的效果高。需要说明的是,通路截面积是指与通路的长度方向垂直的截面处的通路面积。
后端面喷出通路71的轴向上游侧Dau的端部在随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91上开口。因此,后端面喷出通路71的轴向上游侧Dau的端部在比后侧通路90i的通路截面中最靠轴向下游侧Dad的部分靠轴向上游侧Dau的位置处开口。其结果是,在本实施方式中,冷却效果高的后端面喷出通路71的通路长度增加。另外,在本实施方式中,从径向Dr观察时,存在后侧通路90i与后端面喷出通路71重合的部分。换言之,在本实施方式中,在轴向Da上,存在后侧通路90i与后端面喷出通路71重合的部分。因而,在本实施方式中,在后侧通路90i与后端面喷出通路71重合的部分,能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p进行双重冷却。而且,在本实施方式中,能够在遍及冷却效率高的后端面喷出通路71的整个通路长度的范围内对气体通过面64p进行冷却。在后述的图14(C)所示的第三比较例中,从径向Dr观察时,后端面喷出通路71中的轴向上游侧Dau的一部分与后侧通路90ii重叠。该后端面喷出通路71在比后侧通路90ii的通路截面中的最靠轴向下游侧Dad的部分靠轴向上游侧Dau的形成面m上开口。然而,该形成面m朝向气体通过面64p侧、即流路侧。因此,在该后端面喷出通路71的流路侧存在后侧通路90ii的一部分。因而,在第三比较例中,不能说是在遍及后端面喷出通路71的整个通路长度的范围内对气体通过面64p有效地进行冷却。另一方面,在本实施方式中,如上所述,在遍及冷却效率高的后端面喷出通路71的整个通路长度的范围内对气体通过面64p有效地进行冷却。即,在本实施方式中,冷却效率高的后端面喷出通路71在其整个通路长度的范围内充分有助于气体通过面64p的冷却。由此,在本实施方式中,能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。
为了增加后端面喷出通路71的通路长度,并且在遍及后端面喷出通路71的整个通路长度的范围内有助于气体通过面64p的冷却,需要如上述那样形成朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91,来作为形成后侧通路90i的通路形成面中的一个面。而且,需要使后端面喷出通路71在该第一形成面91上开口。
由此,后侧通路90i的截面形状只要是满足以上的必要条件,则也可以不是不等边四边形状。以下,使用图8~图13对后侧通路的各种截面形状进行说明。
首先,参照图8对后侧通路的第一变形例进行说明。
本变形例的后侧通路90ia的截面形状为大致等腰梯形形状。因此,该后侧通路90ia由包含第一形成面91a、第三形成面93a、第四形成面94a及第五形成面95a的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90ia的通路截面的多个边中,第一形成面91a所包含的边、第三形成面93a所包含的边、第四形成面94a所包含的边及第五形成面95a所包含的边实质上均是直线。另外,第一形成面91a、第三形成面93a、第四形成面94a及第五形成面95a均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。本变形例的第一形成面91a与上述实施方式的第一形成面91同样地朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p。第四形成面94a朝向轴向下游侧Dad,且从第一形成面91a的轴向上游侧Dau的端部向径向内侧Dri扩展。该第四形成面94a与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。第三形成面93a与上述实施方式的第三形成面93同样地朝向径向外侧Dro且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p。该第三形成面93a与外侧气体通过相反面64io实质上平行。第三形成面93a的轴向上游侧Dau的端部与第四形成面94a的径向内侧Dri的端部相连。第五形成面95a朝向轴向上游侧Dau,且从第三形成面93a的轴向下游侧Dad的端部向径向外侧Dro扩展。第五形成面95a与第四形成面94a实质上平行。第五形成面95a的径向外侧Dro的端部与第一形成面91a的轴向下游侧Dad的端部相连。即,在本变形例中,第一形成面91a与第四形成面94a直接相连,不像上述实施方式那样在第一形成面91与第四形成面94之间存在第二形成面92。另一方面,本变形例中,与上述实施方式不同的是,在第三形成面93a与第一形成面91a之间存在第五形成面95a。
在本变形例中,后端面喷出通路71也是在朝向径向内侧Dri(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91a上开口。因而,在本变形例中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。
参照图9对后侧通路的第二变形例进行说明。
本变形例的后侧通路90ib的截面形状为大致梯形形状。因此,该后侧通路90ib由包含第一形成面91b、第四形成面94b、第五形成面95b及第六形成面96b的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90ib的通路截面的多个边中,第一形成面91b所包含的边、第四形成面94b所包含的边、第五形成面95b所包含的边及第六形成面96b所包含的边实质上均是直线。另外,第一形成面91b、第四形成面94b、第五形成面95b及第六形成面96b均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。本变形例的第一形成面91b与上述实施方式的第一形成面91同样地朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p。第四形成面94b朝向轴向下游侧Dad,且从第一形成面91b的轴向上游侧Dau的端部向径向内侧Dri扩展。该第四形成面94b与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。第六形成面96b朝向径向外侧Dro且与气体通过面64p实质上平行。第六形成面96b的轴向上游侧Dau的端部与第四形成面94b的径向内侧Dri的端部相连。第五形成面95b朝向轴向上游侧Dau,且从第六形成面96b的轴向下游侧Dad的端部向径向外侧Dro扩展。第五形成面95b与第四形成面94b实质上平行。第五形成面95b的径向外侧Dro的端部与第一形成面91b的轴向下游侧Dad的端部相连。
在本变形例中,后端面喷出通路71也是在朝向径向内侧Dri(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91b上开口。因而,在本变形例中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。
其中,就形成后侧通路90ib的通路形成面与存在于该后侧通路90ib的外侧的面之间的距离而言,根据作为流路形成板的强度、制造流路形成板的过程中的制造容易性等来决定允许距离D。因此,要求后侧通路90ib的通路形成面从存在于后侧通路90ib的外侧的面离开该允许距离D以上。另一方面,为了抑制冷却空气Ac在后侧通路90ib中流动的过程中的压力损失,要求增大后侧通路90ib的通路截面积。因此,在上述实施方式及第一变形例中的后侧通路90i、90ia中,与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行地形成第四形成面94、94a,并且,与外侧气体通过相反面64io实质上平行地形成第三形成面93、93a。其结果是,在上述实施方式及第一变形例中,能够在使后侧通路90i的通路形成面从存在于后侧通路90i的外侧的面离开允许距离D以上的同时增大后侧通路90i的通路截面积。
在本变形例中,第四形成面94b与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。然而,最接近外侧气体通过相反面64io的第六形成面96b并不与该外侧气体通过相反面64io平行。因此,若将第六形成面96b的轴向下游侧Dad的端部的位置设为与外侧气体通过相反面64io相距允许距离D,则该第六形成面96b的其他部分从外侧气体通过相反面64io离开必要以上的距离,使得后侧通路90ib的通路截面积变小。由此,相较于本变形例,上述实施方式及第一变形例从增大后侧通路的通路截面积这样的观点来看更为优越。
参照图10来对后侧通路的第三变形例进行说明。
本变形例的后侧通路90ic的截面形状为大致正三角形状。
因此,该后侧通路90ic由包含第一形成面91c、第三形成面93c及第四形成面94c的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90ic的通路截面的多个边中,第一形成面91c所包含的边、第三形成面93c所包含的边及第四形成面94c所包含的边实质上均是直线。另外,第一形成面91c、第三形成面93c及第四形成面94c均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。本变形例的第一形成面91c与上述实施方式的第一形成面91同样地朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p。第四形成面94c朝向轴向下游侧Dad,且从第一形成面91c的轴向上游侧Dau的端部向径向内侧Dri扩展。该第四形成面94c与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。第三形成面93c与上述实施方式的第三形成面93同样地朝向径向外侧Dro且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p。该第三形成面93c与外侧气体通过相反面64io实质上平行。第三形成面93c的轴向上游侧Dau的端部与第四形成面94c的径向内侧Dri的端部相连。该第三形成面93c的轴向下游侧Dad的端部与第一形成面91c的轴向下游侧Dad的端部相连。即,在本变形例中,第一形成面91c与第四形成面94c直接相连,不像上述实施方式那样在第一形成面91与第四形成面94之间存在第二形成面92。
在本变形例中,后端面喷出通路71也是在朝向径向内侧Dri(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91c上开口。因而,在本变形例中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。由此,后侧通路的截面形状不需要如上述那样为四边形状,也可以为三角形状,这也能获得与上述实施方式同样的效果。
其中,在本变形例中,由第一形成面91c和第四形成面94c形成的角、由第四形成面94c和第三形成面93c形成的角及由第三形成面93c和第一形成面91c形成的角均是锐角。这样,若由相邻的形成面形成的角为锐角,则在该角的附近产生冷却空气Ac的偏流,在后侧通路90ic的通路截面内,在冷却空气Ac的流动上产生速度分布。即,在后侧通路90ic的通路截面内,在后端面喷出通路71的开口附近,冷却空气Ac的流速变大,在后侧通路90ic的通路截面内沿着第一形成面91而在冷却空气Ac的流动上产生速度分布,因此从后侧通路90ic向后端面喷出通路71流入的冷却空气Ac的流量与上述实施方式相比受到抑制。因此,在存在多个由相邻的形成面形成的角的情况下,优选尽可能减少成为锐角的角的数量。
参照图11对后侧通路的第四变形例进行说明。
本变形例的后侧通路90id的截面形状为不等边六边形状。该后侧通路90id由包含第一形成面91d、第二形成面92d、第三形成面93d、第四形成面94d、第五形成面95d及第六形成面96d的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90id的通路截面的多个边中,第一形成面91c所包含的边、第二形成面92d所包含的边、第三形成面93d所包含的边、第四形成面94c所包含的边、第五形成面95d所包含的边及第六形成面96d所包含的边实质上均是直线。另外,第一形成面91d、第二形成面92d、第三形成面93d、第四形成面94d、第五形成面95d及第六形成面96d均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。本变形例的第一形成面91d与上述实施方式的第一形成面91同样地朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p。第二形成面92d朝向径向内侧Dri,且从第一形成面91d的轴向上游侧Dau的端部向轴向上游侧Dau扩展。该第二形成面92d与气体通过面64p实质上平行。第四形成面94d朝向轴向下游侧Dad,且从第二形成面92d的轴向上游侧Dau的端部向径向内侧Dri扩展。该第四形成面94d与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。第六形成面96d朝向径向外侧Dro且与气体通过面64p及第二形成面92d实质上平行。第六形成面96d的轴向上游侧Dau的端部与第四形成面94d的径向内侧Dri的端部相连。第三形成面93d朝向径向外侧Dro,随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p。第三形成面93d的轴向上游侧Dau的端部与第六形成面96d的轴向下游侧Dad的端部相连。第五形成面95d朝向轴向上游侧Dau,且从第三形成面93d的轴向下游侧Dad的端部向径向外侧Dro扩展。该第五形成面95d与第四形成面94d实质上平行。第五形成面95d的径向外侧Dro的端部与第一形成面91d的轴向下游侧Dad的端部相连。
在本变形例中,后端面喷出通路71也是在朝向径向内侧Dri(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91d上开口。因而,在本变形例中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。由此,后侧通路的截面形状不需要如上述那样为四边形状,也可以为边数比四边形多的多边形状,这也能获得与上述实施方式同样的效果。
本变形例也与上述实施方式及第一变形例同样,第四形成面94d与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行,并且,第三形成面93d与外侧气体通过相反面64io实质上平行。因此,在本变形例中,也能够在使后侧通路90id的通路形成面从存在于后侧通路90id的外侧的面离开允许距离D以上的同时增大后侧通路90id的通路截面积。另外,在本变形例中,由相邻的形成面形成的角均为钝角。因此,在本变形例中,不会产生因相邻的形成面所形成的角为锐角而导致的冷却空气Ac的偏流的问题。即,在本变形例中,能够抑制冷却空气Ac在后侧通路90id中流动的过程中的从后侧通路90id向后端面喷出通路71流入的冷却空气Ac的流量的减少。
参照图12对后侧通路的第五变形例进行说明。
本变形例的后侧通路90ie与上述实施方式同样由包含第一形成面91e、第二形成面92e、第三形成面93e及第四形成面94e的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90ie的通路截面的多个边中,第二形成面92e所包含的边、第三形成面93e所包含的边及第四形成面94e所包含的边实质上均是直线。另外,第二形成面92e、第三形成面93e及第四形成面94e均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。但是,本变形例的第一形成面91e虽然与上述实施方式的第一形成面91同样地朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p,但是在形成后侧通路90ie的通路截面的边中,第一形成面91e所包含的边是从后侧通路90ie的内侧朝向外侧凸出的光滑的曲线。需要说明的是,第一形成面91e也与其他形成面92e、93e、94e同样是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。另外,在本变形例中,也设计为第二形成面92e与气体通过面64p实质上平行。
在本变形例中,后端面喷出通路71也是在朝向径向内侧Dri(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91e上开口。因而,在本变形例中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。由此,在形成后侧通路90ie的通路形成面中,供后端面喷出通路71开口的第一形成面91e为曲面,也能获得与上述实施方式同样的效果。
参照图13对后侧通路的第六变形例进行说明。
本变形例的后侧通路90if由包含第一形成面91f、第四形成面94f及第三形成面93f的多个通路形成面来划定。本变形例的第一形成面91f虽然与第五变形例的第一形成面91e同样地也朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p,但第一形成面91f是从后侧通路90if的内侧朝向外侧凸出的光滑的曲面。第四形成面94f朝向轴向下游侧Dad,且从第一形成面91f的轴向下游侧Dad的端部向径向内侧Dri扩展。该第四形成面94f是与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行的平面。第三形成面93f虽然与上述实施方式的第三形成面93同样地朝向径向外侧Dro且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p,但第三形成面93f是从后侧通路90if的内侧朝向外侧凸出的光滑的曲面。第一形成面91f与第三形成面93f光滑地连续。由此,第一形成面91f和第三形成面93f构成一个形成面。由此,在本变形例中,在形成后侧通路90if的通路截面的多个边中,除了第四形成面94f以外的形成面91f、93f所包含的边全部为曲线。
在本变形例中,后端面喷出通路71也是在朝向径向内侧Dri(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91f上开口。因而,在本变形例中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。由此,在形成后侧通路90if的通路截面的多个边中,一个形成面所包含的边为直线,其他的形成面所包含的边全部为曲线,这也能获得与上述实施方式同样的效果。
接着,参照图14A~图14C来对后侧通路的比较例进行说明。
首先,参照图14A对第一比较例的后侧通路进行说明。
第一比较例的后侧通路90ig的截面形状为大致正方形或长方形形状。因此,该后侧通路90ig由包含形成面a、形成面b、形成面c及形成面d的四个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90ig的通路截面的多个边中,形成面a所包含的边、形成面b所包含的边、形成面c所包含的边及形成面d所包含的边实质上均是直线。另外,形成面a、形成面b、形成面c及形成面d均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。形成面a朝向径向内侧Dri且与气体通过面64p实质上平行。形成面b从形成面a的轴向上游侧Dau的端部向径向内侧Dri扩展。形成面b与形成面a实质上垂直且与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。形成面c朝向径向外侧Dro,且从形成面b的径向内侧Dri的端部向轴向下游侧Dad扩展。该形成面c与形成面b实质上垂直且与气体通过面64p及形成面a实质上平行。形成面d从形成面c的轴向下游侧Dad的端部向径向外侧Dro扩展。该形成面d的径向外侧Dro的端部与形成面a的轴向下游侧Dad的端部相连。该形成面d与形成面a及形成面c实质上垂直且与形成面b实质上平行。
在划定第一比较例的后侧通路90ig的多个通路形成面上不包含朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的形成面。在该第一比较例中,后端面喷出通路71在形成面d上开口。因此,在第一比较例中,后端面喷出通路71的轴向上游侧Dau的端部在形成后侧通路90ig的通路形成面中的最靠轴向下游侧Dad的部分处开口。其结果是,在第一比较例中,冷却效果高的后端面喷出通路71的通路长度与上述实施方式或上述各变形例相比变短。另外,在第一比较例中,从径向Dr观察时,不存在后侧通路90ig与后端面喷出通路71重合的部分。因而,在第一比较例中,无法像上述实施方式或上述各变形例那样对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。
接着,参照图14B对第二比较例的后侧通路进行说明。
第二比较例的后侧通路90ih的截面形状为两个长方形交叉而成的形状。因此,该后侧通路90ih由包含形成面e、形成面f、形成面g、形成面h、形成面i及形成面j的六个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90ih的通路截面的多个边中,形成面e所包含的边、形成面f所包含的边、形成面g所包含的边、形成面h所包含的边、形成面i所包含的边及形成面j所包含的边实质上均是直线。形成面e、形成面f、形成面g、形成面h、形成面i及形成面j均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。形成面e朝向径向内侧Dri且与气体通过面64p实质上平行。形成面f从形成面e的轴向上游侧Dau的端部向径向内侧Dri扩展。该形成面f与形成面e实质上垂直且与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。形成面g朝向径向外侧Dro,且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p。形成面g的轴向上游侧Dau的端部与形成面f的径向内侧Dri的端部相连。形成面h从形成面g的轴向下游侧Dad的端部向径向外侧Dro扩展。该形成面h与形成面g实质上垂直。形成面i朝向径向内侧Dri,且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p。该形成面i与形成面g实质上平行。形成面i的轴向下游侧Dad的端部与形成面h的径向外侧Dro的端部相连。形成面j从形成面i的轴向上游侧Dau的端部向径向外侧Dro扩展,且与形成面f实质上平行。该形成面j的径向外侧Dro的端部与形成面e的轴向下游侧Dad的端部相连。
在第二比较例中,后端面喷出通路71在后侧通路90ih的比最靠轴向下游侧Dad的部分更靠轴向上游侧Dau的形成面j上开口。由此,在第二比较例中,能够使冷却效果高的后端面喷出通路71的通路长度与上述实施方式或上述各变形例同样地长。并且,在第二比较例中,从径向Dr观察时,存在后侧通路90ih与后端面喷出通路71重合的部分。然而,在第二比较例中,不具有朝向径向内侧Dri且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的形成面。而且,在第二比较例中,没有像上述实施方式那样设计成由彼此相邻的形成面形成的各角的内角均为180°以下,而是设计成由形成面i和形成面j形成的角的内角大于180°。这里,内角是指彼此相邻的形成面所成的角中的位于通路的内部侧的角。这样,在由彼此相邻的形成面形成的内角大于180°的情况下,该角的顶点向通路内侧突出。其结果是,后侧通路90ih的通路截面积变小,冷却空气Ac在后侧通路90ih中流动的过程中的压力损失增加。
接着,参照图14C对第三比较例的后侧通路进行说明。
第三比较例的后侧通路90ii的截面形状为三角形状。因此,该后侧通路90ii由包含形成面k、形成面1及形成面m的三个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90ii的通路截面的多个边中,形成面k所包含的边、形成面1所包含的边及形成面m所包含的边实质上均是直线。另外,形成面k、形成面1及形成面m均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。形成面k朝向径向内侧Dri且与气体通过面64p实质上平行。形成面1从形成面k的轴向上游侧Dau的端部向径向内侧Dri扩展。形成面1与形成面k实质上垂直且与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。形成面m朝向径向外侧Dro,且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p。形成面m的轴向上游侧Dau的端部与形成面1的径向内侧Dri的端部相连。形成面m的轴向下游侧Dad的端部与形成面k的轴向下游侧Dad的端部相连。
在第三比较例中,后端面喷出通路71在朝向径向外侧Dro且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐接近气体通过面64p的形成面m上开口。由此,在该第三比较例中,后端面喷出通路71在后侧通路90ii的比最靠轴向下游侧Dad的部分更靠轴向上游侧Dau的部分处开口。因此,在第三比较例中,能够使冷却效果高的后端面喷出通路71的通路长度与上述实施方式或上述各变形例同样地长。并且,在第三比较例中,从径向Dr观察时,存在后侧通路90ii与后端面喷出通路71重合的部分。然而,在第三比较例中,后端面喷出通路71在朝向径向外侧Dro的形成面m上开口。因此,在第三比较例中,后端面喷出通路71中的与后侧通路90ii重合的部分以后侧通路90ii为基准而位于气体通过面64p的相反侧。
由此,在第三比较例中,无法像上述那样在冷却效率高的后端面喷出通路71的整个通路长度的范围内对气体通过面64p有效地进行冷却。
参照图15对本实施方式的外侧护罩60o中的后侧通路90o的截面形状进行说明。
本实施方式的外侧护罩60o中的后侧通路90o的截面形状为不等边四边形状。该后侧通路90o的截面形状与将前述的内侧护罩60i中的后侧通路90i的截面形状在径向Dr上翻转而成的形状实质上相同。该后侧通路90o由包含第一形成面91g、第二形成面92g、第三形成面93g及第四形成面94g的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90o的通路截面的多个边中,第一形成面91g所包含的边、第二形成面92g所包含的边、第三形成面93g所包含的边及第四形成面94g所包含的边实质上均是直线。另外,第一形成面91g、第二形成面92g、第三形成面93g及第四形成面94g均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。第一形成面91g朝向径向外侧Dro(反流路侧),且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p。第二形成面92g朝向径向外侧Dro(反流路侧),且从第一形成面91g的轴向上游侧Dau的端部向轴向上游侧Dau扩展。该第二形成面92g与气体通过面64p实质上平行。第四形成面94g从第二形成面92g的轴向上游侧Dau的端部向径向外侧Dro扩展。该第四形成面94g与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。第三形成面93g朝向径向内侧Dri且与外侧气体通过相反面64io实质上平行。第三形成面93g的轴向上游侧Dau的端部与第四形成面94g的径向外侧Dro的端部相连。另外,第三形成面93g的轴向下游侧Dad的端部与第一形成面91g的轴向下游侧Dad的端部相连。
多个后端面喷出通路71均在第一形成面91g上开口。因而,就外侧护罩60o而言,与内侧护罩60i同样能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。
外侧护罩60o中的后侧通路90o的截面形状不需要如上述那样为不等边四边形状。以下,使用图16及图17对外侧护罩60o中的后侧通路的各种截面形状进行说明。
首先,参照图16对外侧护罩60o中的后侧通路的第一变形例进行说明。
本变形例的后侧通路90oh的截面形状为三角形状。因此,该后侧通路90oh由包含第一形成面91h、第三形成面93h及第四形成面94h的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90oh的通路截面的多个边中,第一形成面91h所包含的边、第三形成面93h所包含的边及第四形成面94h所包含的边实质上均是直线。另外,第一形成面91h、第三形成面93h及第四形成面94h均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。本变形例的第一形成面91h朝向径向外侧Dro(反流路侧),且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p。第四形成面94h从第一形成面91h的轴向上游侧Dau的端部向径向外侧Dro扩展。该第四形成面94h与后壁65b的面中的面向凹部66的内表面实质上平行。第三形成面93h朝向径向内侧Dri且与气体通过相反面64i实质上平行。第三形成面93h的轴向上游侧Dau的端部与第四形成面94h的径向外侧Dro的端部相连。另外,第三形成面93h的轴向下游侧Dad的端部与第一形成面91h的轴向下游侧Dad的端部相连。
在本变形例中,后端面喷出通路71也是在朝向径向外侧Dro(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91h上开口。因而,在本变形例中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。由此,后侧通路90oh的截面形状不需要如上述那样为四边形状,也可以为三角形状,这也能获得与上述实施方式同样的效果。另外,后侧通路的截面形状可以像图11所示的内侧护罩60i中的后侧通路90id那样为边数比四边形多的多边形状,这也能获得与上述实施方式同样的效果。
接着,参照图17对外侧护罩60o中的后侧通路的第二变形例进行说明。
本变形例的后侧通路90oi也与第一变形例的后侧通路90oh同样,由包含第一形成面91i、第三形成面93i及第四形成面94i的多个通路形成面来划定。在形成该后侧通路90oi的通路截面的多个边中,第三形成面93i所包含的边及第四形成面94i所包含的边实质上均是直线。另外,第三形成面93i及第四形成面94i均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。其中,本变形例的第一形成面91i虽然与第一变形例同样地朝向径向外侧Dro(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p,但是在形成后侧通路90oi的通路截面的边中,第一形成面91i所包含的边是从后侧通路90oi的内侧朝向外侧凸出的光滑的曲线。
在本变形例中,后端面喷出通路71也是在朝向径向外侧Dro(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad而逐渐远离气体通过面64p的第一形成面91i上开口。因而,在本变形例中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。由此,在形成后侧通路90oi的通路截面的边中,第一形成面91i所包含的边为曲线,这也能获得与上述实施方式同样的效果。另外,也可以像图13所示的内侧护罩60i中的后侧通路90if那样,在形成后侧通路的通路截面的多个边中,一个形成面所包含的边为直线且其他的形成面所包含的边全部为曲线,这也能获得与上述实施方式同样的效果。
如上所述,针对本实施方式的外侧护罩60o中的后侧通路90o,也考虑了与内侧护罩60i中的后侧通路90i同样的各种变形例。
参照图18及图19对上述实施方式中的内侧护罩60i的第一变形例进行说明。需要说明的是,图18是从径向外侧Dro观察本变形例的内侧护罩60ia的俯视图,图19是图18的XIX-XIX线剖视图。
在本变形例的内侧护罩60ia中也与上述实施方式的内侧护罩60i同样地形成有后侧通路90i及多个后端面喷出通路71。
在变形例的内侧护罩60ia中形成有与后侧通路90i连通且在气体通过面64p上开口的多个第一气体通过面喷出通路72。多个第一气体通过面喷出通路72均在形成后侧通路90i的通路形成面中的朝向径向内侧Dri(反流路侧)的第二形成面92上开口。多个第一气体通过面喷出通路72在气体通过面64p上的开口在比叶片体51的后缘部53靠轴向下游侧Dad的区域沿着内侧护罩主体61i的后端面62b在周向Dc上排列。
在本变形例的内侧护罩60ia中还形成有与内侧腔室67连通且在气体通过面64p上开口的多个第二气体通过面喷出通路73。多个第二气体通过面喷出通路73在后壁65b的面中的面向凹部66的内表面与该凹部66的底面所成的角的附近处开口。另外,多个第二气体通过面喷出通路73也可以在后壁65b的面中的面向凹部66内的内侧腔室67(参照图4)的内表面的底面侧的部分处开口,还可以在该凹部66的底面中的位于后壁65b侧的部分处开口。多个第二气体通过面喷出通路73在气体通过面64p上的开口在比叶片体51的后缘部53靠轴向下游侧Dad且比第一气体通过面喷出通路72在气体通过面64p上的开口靠轴向上游侧Dau的区域,沿着内侧护罩主体61i的后端面62b在周向Dc上排列。
多个第一气体通过面喷出通路72在气体通过面64p上的开口及多个第二气体通过面喷出通路73在气体通过面64p上的开口均形成在气体通过面64p中的、周向Dc上的中间区域,而没有形成在气体通过面64p中的、周向腹侧Dcp的腹侧区域及气体通过面64p中的、周向背侧Dcn的背侧区域。另外,多个第一气体通过面喷出通路72及多个第二气体通过面喷出通路73均以随着接近气体通过面64p而逐渐朝向轴向下游侧Dad的方式相对于气体通过面64p倾斜。需要说明的是,关于中间区域、腹侧区域及背侧区域的意义见后述。
在后侧通路90i中流动的冷却空气Ac的一部分向多个第一气体通过面喷出通路72流入。流入多个第一气体通过面喷出通路72中的冷却空气Ac向燃烧气体流路49流出。此时,该冷却空气Ac沿着气体通过面64p流动,对该气体通过面64p进行膜冷却。另外,内侧腔室67内的冷却空气Ac的一部分向多个第二气体通过面喷出通路73流入。流入多个第二气体通过面喷出通路73中的冷却空气Ac向燃烧气体流路49流出。此时,该冷却空气Ac沿着气体通过面64p流动,对该气体通过面64p进行膜冷却。
来自腹侧通路78p的冷却空气Ac从后侧通路90i的周向腹侧Dcp的端部向后侧通路90i内流入。该冷却空气Ac在后侧通路90i内向周向背侧Dcn流动的过程中,依次向多个后端面喷出通路71流入。另外,来自背侧通路78n的冷却空气Ac从后侧通路90i的周向背侧Dcn的端部向后侧通路90i内流入。该冷却空气Ac在后侧通路90i内向周向腹侧Dcp流动的过程中,依次向多个后端面喷出通路71流入。因此,在后侧通路90i中的周向Dc上的中间区域流动的冷却空气Ac的流量变得比在后侧通路90i中的周向Dc上的两端侧流动的冷却空气Ac的流量少。这样,若在后侧通路90i中的周向Dc上的中间区域流动的冷却空气Ac的流量变少,则在后侧通路90i中的周向上的中间区域流动的冷却空气Ac的流速变得比在后侧通路90i中的周向Dc上的两端侧流动的冷却空气Ac的流速低。因而,就在后侧通路90i中流动的冷却空气Ac与内侧护罩主体61i之间的导热系数而言,后侧通路90i中的周向Dc上的中间区域的导热系数比后侧通路90i中的周向Dc上的两端侧的导热系数小。并且,在后侧通路90i中流动的冷却空气Ac在从周向Dc上的两端侧向周向Dc上的中间区域流动的过程中被逐渐加热。因此,在后侧通路90i中流动的冷却空气Ac所起到的对流冷却的效果在周向Dc上的中间区域比在周向Dc上的两端侧低。
沿着叶片体51的背侧面54流动的燃烧气体G的流路长度比沿着叶片体51的腹侧面55流动的燃烧气体G的流路长度长。因此,沿着叶片体51的背侧面54流动的燃烧气体G的流速比沿着叶片体51的腹侧面55流动的燃烧气体G的流速快。另外,沿着叶片体51的背侧面54流动的燃烧气体G之后在气体通过面64p中的偏靠后端面62b的部分且周向Dc上的中间区域也是以高流速进行流动。由此,在气体通过面64p中的偏靠后端面62b的部分且周向Dc上的中间区域,燃烧气体G与气体通过面64p之间的导热系数变高,与其他部分相比容易被燃烧气体G加热。
如上所述,在气体通过面64p中的偏靠后端面62b的部分且周向Dc上的中间区域,在后侧通路90i中流动的冷却空气Ac所起到的对流冷却的效果低,而且容易被燃烧气体G加热。
因此,在本变形例中,为了提高气体通过面64p中的偏靠后端面62b的部分且周向Dc上的中间区域的冷却能力,设置有在气体通过面64p中的偏靠后端面62b的部分且周向Dc上的中间区域开口的多个第一气体通过面喷出通路72及多个第二气体通过面喷出通路73。
需要说明的是,在本变形例中,设置有多个第一气体通过面喷出通路72及多个第二气体通过面喷出通路73,但也可以仅设置任一方的气体通过面喷出通路。
另外,在本变形例中,多个第一气体通过面喷出通路72在气体通过面64p上的开口沿着周向Dc排成一列。然而,开口也可以沿着周向Dc排成多列。另外,在本变形例中,多个第二气体通过面喷出通路73在气体通过面64p上的开口也沿着周向Dc排成一列。然而,该开口也可以沿着周向Dc排成多列。
另外,在本变形例中,使多个第一气体通过面喷出通路72在后侧通路90i的第二形成面92上开口。然而,在图8~图13所示的后侧通路的各种变形例那样的作为通路形成面而不具有第二形成面的情况下,最好在朝向径向内侧Dri(反流路侧)的形成面中的、比后端面喷出通路71的与后侧通路连通的位置靠轴向上游侧Dau的位置处开口。
另外,本变形例是内侧护罩60i的变形例,但对于外侧护罩60o,也与本变形例同样可以设置多个第一气体通过面喷出通路72及/或多个第二气体通过面喷出通路73。
参照图20对上述实施方式的内侧护罩60i的第二变形例进行说明。需要说明的是,图20是与表示上述实施方式的图4的V-V线剖视图相当的剖视图。
在本变形例的内侧护罩60ib中也与上述实施方式的内侧护罩60i同样地形成有后侧通路90i及多个后端面喷出通路71。但是,本变形例的后侧通路90i借助腹侧连通路74p及背侧连通路74n与内侧腔室67连通。
腹侧连通路74p在后壁65b的面向凹部66的面与腹侧壁65p的面向凹部66的面所成的角的附近向外侧腔室66a或内侧腔室67开口。该腹侧连通路74p与后侧通路90i中的周向腹侧Dcp的端部相连。另外,背侧连通路74n在后壁65b的面向凹部66的面与背侧壁65n的面向凹部66的面所成的角的附近向外侧腔室66a或内侧腔室67开口。该背侧连通路74n与后侧通路90i中的周向背侧Dcn的端部相连。
即便像本变形例那样向后侧通路90i供给冷却空气Ac的通路与上述实施方式不同,也与上述实施方式同样能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面64p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。
需要说明的是,在本变形例的内侧护罩60ib中,也可以与第一变形例的内侧护罩60ia同样地设置多个第一气体通过面喷出通路72及/或多个第二气体通过面喷出通路73。另外,在本变形例中,从外侧腔室66a通过冲击板81而流入内侧腔室67中的冷却空气Ac的压力低,因此无法充分确保从内侧腔室67经由背侧连通路74n、腹侧连通路74p及后侧通路90i向后端面喷出通路71流入的冷却空气Ac的压差,冷却能力有时会不足。这种情况下,通过将背侧连通路74n或腹侧连通路74p与冷却空气Ac的压力比内侧腔室67高的外侧腔室66a的内表面连接,由此能够充分地确保在后端面喷出通路71中流动的冷却空气Ac的压差,因此能够消除冷却能力不足。
另外,本变形例是内侧护罩60i的变形例,但对于外侧护罩60o,也与本变形例同样可以从腹侧连通路74p及背侧连通路74n向后侧通路90o供给冷却空气Ac。
参照图21对上述实施方式的内侧护罩60i的第三变形例进行说明。需要说明的是,图21是与表示上述实施方式的图4的V-V线剖视图相当的剖视图。
在本变形例的内侧护罩60ic中,也与上述实施方式的内侧护罩60i同样可以形成后侧通路90i(第一侧通路)及多个后端面喷出通路71。
这里,将内侧护罩主体61i的后端面62b中的、不包含与背侧端面63n相连的缘部及与腹侧端面63p相连的缘部在内的区域设为中间区域MP。另外,将后端面62b中的包含与背侧端面63n相连的缘部且与中间区域MP在周向Dc(第一方向)上相邻的区域设为背侧区域NP。而且,将后端面62b中的包含与腹侧端面63p相连的缘部且与中间区域MP在周向Dc上相邻的区域设为腹侧区域PP。可以在各区域MP、NP、PP形成沿着周向Dc排列的三个以上的后端面喷出通路71的开口。另外,多个后端面喷出通路71的截面形状均是圆形,内径彼此相同。由此,多个端面喷出通路的浸润缘长度s彼此相同。需要说明的是,浸润缘长度s是指在通路截面中与流体接触的壁面的长度。例如,在通路截面为圆形的情况下,浸润缘长度是该圆的圆周长。
中间区域MP中的多个后端面喷出通路71的开口的间隔为p1。背侧区域NP中的多个后端面喷出通路71的开口的间隔及腹侧区域PP中的多个后端面喷出通路71的开口的间隔为p2。中间区域MP中的多个后端面喷出通路71的开口的间隔p1比背侧区域NP及腹侧区域PP中的多个后端面喷出通路71的开口的间隔p2小。
另外,这里,将多个后端面喷出通路71的浸润缘长度s相对于多个后端面喷出通路71的开口的间隔p的比例设为开口密度(s/p)。这种情况下,中间区域MP中的多个后端面喷出通路71的开口密度成为(s/pi)。另外,腹侧区域PP及背侧区域NP中的多个后端面喷出通路71的开口密度成为(s/p2)。由此,在本变形例中,中间区域MP中的多个后端面喷出通路71的开口密度(s/p1)比腹侧区域PP及背侧区域NP中的多个后端面喷出通路71的开口密度(s/p2)高。
如上所述,在气体通过面64p中的偏靠后端面62b的部分且周向上的中间区域,在后侧通路90i中流动的冷却空气Ac所起到的对流冷却的效果低,而且容易被燃烧气体G加热。
因此,在本变形例中,使中间区域MP中的多个后端面喷出通路71的开口密度比腹侧区域PP及背侧区域NP中的多个后端面喷出通路71的开口密度高,从而使中间区域MP中的多个后端面喷出通路71所起到的冷却效果比腹侧区域PP及背侧区域NP中的多个后端面喷出通路71所起到的冷却效果高。
需要说明的是,就中间区域MP中的多个后端面喷出通路71的开口密度而言,也可以比腹侧区域PP中的多个后端面喷出通路71的开口密度及背侧区域NP中的多个后端面喷出通路71的开口密度中的任一方的区域的开口密度高,且与另一方的区域的开口密度相同。
另外,中间区域MP中的多个后端面喷出通路71的开口密度也可以在该中间区域MP内改变。同样,腹侧区域PP中的多个后端面喷出通路71的开口密度也可以在腹侧区域PP内改变,背侧区域NP中的多个后端面喷出通路71的开口密度也可以在背侧区域NP内改变。
另外,在本变形例中,为了提高某区域内的开口密度,将该区域内的多个后端面喷出通路71的开口的间隔p设定为比其他区域内的多个后端面喷出通路71的开口的间隔p小。然而,为了提高某区域内的开口密度,也可以将该区域内的多个后端面喷出通路71的浸润缘长度s设定为比其他区域内的多个后端面喷出通路71的浸润缘长度s长。
另外,在本变形例的内侧护罩60ic中,也与第一变形例的内侧护罩60ia同样可以设置多个第一气体通过面喷出通路72及/或多个第二气体通过面喷出通路73。另外,在本变形例的内侧护罩60ic中,也与第二变形例的内侧护罩60ib同样可以从腹侧连通路74p及背侧连通路74n向后侧通路90i供给冷却空气Ac。
另外,本变形例是内侧护罩60i的变形例,但对于外侧护罩60o,也可以将多个后端面喷出通路71在后端面62b上的开口密度与本变形例同样地进行设定。
另外,以上均是设置后侧通路90i且使多个后端面喷出通路71与该后侧通路90i连通的情况下的示例。然而,例如在使在周向端面63上开口的多个侧端面喷出通路与腹侧通路78p或背侧通路78n连通的情况下,也可以与以上同样。即,可以使多个侧端面喷出通路在形成腹侧通路78p或背侧通路78n的通路形成面中的朝向反流路侧且随着接近周向端面63而逐渐远离气体通过相反面64i的第一形成面上开口。
[动叶的实施方式]
以下,参照图22~图24对本发明的动叶的实施方式及各种变形例进行说明。需要说明的是,以下所说明的动叶均是上述[燃气轮机的实施方式]中说明了的动叶的具体例。
如图22所示,本实施方式的动叶150具有沿着径向Dr延伸的叶片体151、形成在叶片体151的径向内侧Dri的平台160以及形成在平台160的径向内侧Dri的叶片根部157。叶片体151配置在燃烧气体流路49(参照图2)内。平台160划定环状的燃烧气体流路49的径向内侧Dri的位置。由此,平台160是划定燃烧气体流路49的一部分的流路形成板。
叶片体151形成为翼形。该叶片体151中,轴向上游侧Dau的端部构成前缘部152,轴向下游侧Dad的端部构成后缘部153。在该叶片体151的表面上,在朝向周向Dc的面中,凸状的面构成背侧面154(=负压面),凹状的面构成腹侧面155(=正压面)。需要说明的是,在以下的说明中,为了方便,在周向Dc上将叶片体151的腹侧(=正压面侧)设为周向腹侧Dcp且将叶片体151的背侧(=负压面侧)设为周向背侧Dcn。该动叶150的周向背侧Dcn是转子轴32的旋转方向前侧。另一方面,静叶50的周向背侧Dcn是转子轴32的旋转方向后侧。需要说明的是,该动叶150的周向背侧Dcn在周向Dc上与静叶50的周向背侧Dcn为相反侧。
平台160具有沿着轴向Da及周向Dc扩展的板状的平台主体161、从平台主体161的轴向下游侧Dad的端部向轴向下游侧Dad突出的后突出部167b、从平台主体161的轴向上游侧Dau的端部向轴向上游侧Dau突出的前突出部167f。
平台主体161形成有作为轴向上游侧Dau的端面的前端面162f、作为下游侧Dad的端面的后端面162b、在周向Dc上彼此朝向相反的一侧的一对周向端面163、朝向径向外侧Dro的气体通过面164p以及朝向径向内侧Dri的气体通过相反面164i。一对周向端面163中,周向腹侧Dcp的端面构成腹侧端面163p,周向背侧Dcn的端面构成背侧端面163n。前端面162f与后端面162b大致平行。另外,腹侧端面163p与背侧端面163n大致平行。由此,平台主体161在从径向Dr观察时如图24所示那样形成为平行四边形状。
如图22及图23所示,在动叶150上形成有沿着径向Dr延伸的多个叶片空气通路175。各叶片空气通路175均设计为在叶片体151、平台160及叶片根部157中的至少从叶片体151至平台160连续形成。多个叶片空气通路175沿着叶片体151的翼型中心线排列。相邻的叶片空气通路175的一部分在叶片体151内的径向外侧Dro的部分或平台160的径向内侧Dri的部分处彼此连通。另外,多个叶片空气通路175中的任一个遍及叶片体151、平台160及叶片根部157地连续形成,且在叶片根部157的径向内侧Dri的端部开口。来自转子轴32(参照图2)的冷却空气通路的冷却空气Ac从该开口向该叶片空气通路175流入。
这里,作为多个叶片空气通路175而设置了三个。三个叶片空气通路175中,将最靠轴向上游侧Dau的叶片空气通路175设为第一叶片空气通路175a。以下,第二叶片空气通路175b、第三叶片空气通路175c按该顺序以第一叶片空气通路175a为基准而向轴向下游侧Dad排列。第三叶片空气通路175c遍及叶片体151、平台160及叶片根部157地连续形成,且在叶片根部157的径向内侧Dri的端部处开口。第一叶片空气通路175a及第二叶片空气通路175b均是遍及叶片体151及平台160地连续形成。第二叶片空气通路175b在径向外侧Dro的部分与第三叶片空气通路175c的径向外侧Dro的部分连通。另外,第二叶片空气通路175b在径向内侧Dri的部分与第一叶片空气通路175a的径向内侧Dri的部分连通。
在叶片体151的前缘部152及后缘部153形成有从叶片空气通路175向燃烧气体流路49贯通的多个叶片面喷出通路176。叶片体151在冷却空气Ac在叶片空气通路175内流动的过程中被冷却。另外,流入叶片空气通路175中的冷却空气Ac从该叶片面喷出通路176向燃烧气体流路49内流出。因此,叶片体151的前缘部152及后缘部153在冷却空气Ac在叶片面喷出通路176中流动的过程中被冷却。而且,从叶片面喷出通路176向燃烧气体流路49流出的冷却空气Ac的一部分局部地覆盖叶片体151的表面,还起到作为膜空气的作用。
如图24所示,在平台主体161上形成有腹侧通路178p、背侧通路178n、后侧通路190及多个后端面喷出通路171。腹侧通路178p及背侧通路178n均与多个叶片空气通路175中的最靠轴向上游侧Dau的第一叶片空气通路175a连通。腹侧通路178p具有从第一叶片空气通路175a朝向周向腹侧Dcp而延伸至腹侧端面163p附近的周向通路部173p、从该周向通路部173p的周向腹侧Dcp的端部沿着腹侧端面163p而在具有轴向Da分量的方向上延伸的轴向通路部174p。背侧通路178n具有从第一叶片空气通路175a朝向周向背侧Dcn而延伸至背侧端面163n附近的周向通路部173n、从该周向通路部173n的周向背侧Dcn的端部沿着背侧端面163n而在具有轴向Da分量的方向上延伸的轴向通路部174n。后侧通路190在比叶片体151的后缘部153靠轴向下游侧Dad的位置沿着平台主体161的后端面162b在周向Dc上延伸。该后侧通路190的周向腹侧Dcp的端部与腹侧通路178p的轴向下游侧Dad的端部连通。另外,该后侧通路190的周向背侧Dcn的端部与背侧通路178n的轴向下游侧Dad的端部连通。多个后端面喷出通路171均与后侧通路190连通。多个后端面喷出通路171均从后侧通路190向轴向下游侧Dad延伸而在平台主体161的后端面162b上开口。多个后端面喷出通路171沿着周向Dc排列。后侧通路190的通路截面积比后端面喷出通路171的通路截面积大。
后侧通路190的截面形状基本上与使用图7说明的静叶50中的内侧护罩60i的后侧通路90i的截面形状相同。即,该后侧通路190的截面形状为不等边四边形状。在划定该后侧通路190的多个通路形成面中,一个通路形成面是朝向径向内侧Dri(反流路侧)且随着朝向轴向下游侧Dad(端面侧)而逐渐远离气体通过面164p的第一形成面191(参照图23)。多个后端面喷出通路171在该第一形成面191上开口。
因此,在本实施方式的动叶150中,冷却效果高的后端面喷出通路171的通路长度变长。另外,在本实施方式中,从径向Dr观察时,存在后侧通路190与后端面喷出通路171重合的部分。因而,在本实施方式的动叶150中,也能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面164p的轴向下游侧Dad的部分有效地进行冷却。
在本实施方式中,使腹侧通路178p及背侧通路178n与多个叶片空气通路175中的最靠轴向上游侧Dau的第一叶片空气通路175a连通,并使后侧通路190与上述腹侧通路178p及背侧通路178n连通。然而,也可以使腹侧通路及背侧通路与多个叶片空气通路175中的第二叶片空气通路175b或第三叶片空气通路175c连通,并使后侧通路190与上述腹侧通路及背侧通路连通。
本实施方式的动叶150中的后侧通路190的截面形状与上述那样使用图7说明的静叶50中的内侧护罩60i的后侧通路90i的截面形状相同。但是,动叶150中的后侧通路190的截面形状也可以与使用图8~图13说明的静叶50中的后侧通路的截面形状同样,为各种形状。
另外,可以与图18及图19所示的内侧护罩60ia同样地使第一气体通过面喷出通路与动叶150中的后侧通路190连通。即,可以设置与后侧通路190连通且在平台160的气体通过面164p上开口的第一气体通过面喷出通路。而且,可以使动叶150的多个后端面喷出通路171的开口密度与图21所示的内侧护罩60ic同样地在平台主体161的后端面162b中的中间区域MP、背侧区域NP及腹侧区域PP内改变。
另外,以上均是设置后侧通路190且使多个后端面喷出通路171与该后侧通路190连通的情况下的示例。然而,例如在使在周向端面上开口的多个侧端面喷出通路与腹侧通路178p或背侧通路178n连通的情况下,也可以与以上同样。即,使多个侧端面喷出通路在形成腹侧通路178p或背侧通路178n的通路形成面中的、朝向反流路侧且随着接近周向端面而逐渐远离气体通过相反面164i的第一形成面上开口。
[分割环的实施方式及各种变形例]
以下,参照图25~图29对本发明的分割环的实施方式及各种变形例进行说明。需要说明的是,以下所说明的分割环均是在上述[燃气轮机的实施方式]中说明了的分割环的具体例。
如图25所示,分割环250位于动叶34的径向外侧Dro,与动叶34在径向Dr上对置。多个分割环250沿着周向Dc排列,以轴线Ar为中心构成为环状。该分割环250划定环状的燃烧气体流路49的径向外侧Dro的缘部。由此,该分割环250构成流路形成板。
分割环250具有板状的分割环主体261和周壁265。分割环主体261也与静叶50的内侧护罩主体61i同样地包括前端面262f、后端面262b、一对周向端面263、气体通过面264p及气体通过相反面264i。分割环主体261在从径向Dr观察时形成为长方形或正方形状。这里,将的周向Dc上的涡轮转子31的旋转方向的前侧设为旋转方向前侧Dca且将涡轮转子31的旋转方向的后侧设为旋转方向后侧Dcr。另外,将一对周向端面263中的旋转方向前侧Dca的周向端面设为旋转前侧端面263a且将旋转方向后侧Dcr的周向端面设为旋转后侧端面263r。
周壁265从分割环主体261的气体通过相反面264i向径向外侧Dro突出。该周壁265沿着分割环主体261的端面设置。周壁265具有在轴向Da上彼此对置的前壁265f及后壁265b以及在周向Dc上彼此对置的一对侧壁265a、265r。前壁265f沿着分割环主体261的前端面262f设置。后壁265b沿着分割环主体261的后端面262b设置。一对侧壁265a、265r中的、一方的侧壁构成沿着旋转前侧端面263a设置的旋转前侧壁265a,另一方的侧壁构成沿着旋转后侧端面263r设置的旋转后侧壁265r。前壁265f及后壁265b均相对于分割环主体261比一对侧壁265a、265r更向径向外侧Dro地突出,构成钩部。该钩部安装于使用图2说明了的隔热环43。如图27所示,在旋转前侧壁265a上形成有向旋转方向后侧Dcr凹陷且沿着轴向Da延伸的密封槽268。另外,在旋转后侧壁265r上形成有向旋转方向前侧Dca凹陷且沿着轴向Da延伸的密封槽268。在密封槽268中嵌入密封板269。在分割环250上,通过分割环主体261和周壁265来形成朝向径向内侧Dri凹陷的凹部266。
分割环250还具备冲击板281。冲击板281将凹部266内的空间分隔为径向外侧Dro的区域与作为径向内侧Dri的区域的内侧腔室267。在该冲击板281上形成有沿着径向Dr贯通的多个贯通孔282。存在于分割环250的径向外侧Dro的冷却空气Ac的一部分经由该冲击板281的贯通孔282向内侧腔室267内流入。
如图26所示,在分割环主体261上形成有前侧通路240、多个前侧连通路276、旋转前侧通路290、多个旋转前侧连通路278、多个后端面喷出通路277及多个侧端面喷出通路271。
如图26及图28所示,前侧通路240沿着分割环主体261的前端面262f在周向Dc上延伸。多个前侧连通路276使内侧腔室267与前侧通路240连通。多个前侧连通路276沿着轴向Da延伸。多个前侧连通路276的轴向上游侧Dau的端部与前侧通路240相连。另外,多个前侧连通路276的轴向下游侧Dad的端部与内侧腔室267连通。具体而言,多个前侧连通路276的轴向下游侧Dad的端部在前壁265f的面中的面向凹部266的内表面与该凹部266的底面所成的角的附近处开口。多个后端面喷出通路277沿着轴向Da延伸。多个后端面喷出通路277的轴向上游侧Dau的端部与前侧通路240连通。多个后端面喷出通路277的轴向下游侧Dad的端部在分割环主体261的后端面262b上开口。前侧通路240的通路截面积比后端面喷出通路277的通路截面积大。
流入内侧腔室267中的冷却空气Ac的一部分经由多个前侧连通路276向前侧通路240流入。此时,来自前侧连通路276的冷却空气Ac与形成前侧通路240的通路形成面的一部分发生冲撞而对该通路形成面的一部分进行冲击冷却。冷却空气Ac从前侧通路240向多个后端面喷出通路277流入。冷却空气Ac在该后端面喷出通路277中流动的过程中对分割环主体261的沿着气体通过面264p的部分进行对流冷却。冷却空气Ac从后端面262b的开口流出。
如图26及图27所示,旋转前侧通路290沿着分割环主体261的旋转前侧端面263a而在轴向Da上延伸。多个旋转前侧连通路278使内侧腔室267与旋转前侧通路290连通。多个旋转前侧连通路278沿着周向Dc延伸。多个旋转前侧连通路278的旋转方向前侧Dca的端部与旋转前侧通路290相连。另外,多个旋转前侧连通路278的旋转方向后侧Dcr的端部与内侧腔室267连通。具体而言,多个旋转前侧连通路278的旋转方向后侧Dcr的端部在旋转前侧壁265a的面中的面向凹部266的内表面与该凹部266的底面所成的角的附近处开口。多个侧端面喷出通路271沿着周向Dc延伸。多个侧端面喷出通路271的旋转方向后侧Dcr的端部与旋转前侧通路290连通。多个侧端面喷出通路271的旋转方向前侧Dca的端部在分割环主体261的旋转前侧端面263a上开口。旋转前侧通路290的通路截面积比旋转前侧连通路278的通路截面积及侧端面喷出通路271的通路截面积大。
旋转前侧通路290的截面形状为不等边五边形状。因此,该旋转前侧通路290由包含第一形成面291、第二形成面292、第四形成面294、第五形成面295及第六形成面296的多个通路形成面来划定。在形成该旋转前侧通路290的通路截面的多个边中,第一形成面291所包含的边、第二形成面292所包含的边、第四形成面294所包含的边、第五形成面295所包含的边及第六形成面296所包含的边实质上均是直线。另外,第一形成面291、第二形成面292、第四形成面294、第五形成面295及第六形成面296均是沿着轴向Da延伸的平面。第一形成面291朝向径向外侧Dro(反流路侧),且随着朝向接近作为第一端面的旋转前侧端面263a的一侧即端面侧而逐渐远离气体通过面264p。第二形成面292从第一形成面291的旋转方向后侧Dcr的端部向旋转方向后侧Dcr扩展。该第二形成面292与气体通过面264p实质上平行。第四形成面294从第二形成面292的旋转方向后侧Dcr的端部向径向外侧Dro扩展。该第四形成面294与旋转前侧壁265a的面中的面向凹部266的内表面平行。第六形成面296从第四形成面294的径向外侧Dro的端部向旋转方向前侧Dca扩展。该第六形成面296与气体通过面264p及第二形成面292实质上平行。第五形成面295从第六形成面296的旋转方向前侧Dca的端部向径向内侧Dri扩展。该第五形成面295与第四形成面294实质上平行。第五形成面295的径向内侧Dri的端部与第一形成面291的旋转方向前侧Dca的端部相连。
旋转前侧连通路278在形成旋转前侧通路290的通路形成面中的第四形成面294上开口。侧端面喷出通路271在形成旋转前侧通路290的通路形成面中的第一形成面291上开口。
流入内侧腔室267中的冷却空气Ac的一部分经由多个旋转前侧连通路278向旋转前侧通路290流入。冷却空气Ac在该旋转前侧通路290中流动的过程中对分割环主体261的沿着旋转前侧通路290的部分进行冷却。冷却空气Ac从旋转前侧通路290向多个侧端面喷出通路271流入。冷却空气Ac在该侧端面喷出通路271中流动的过程中对分割环主体261的气体通过面264p中的位于旋转方向前侧Dca的部分进行对流冷却。冷却空气Ac从分割环主体261的旋转前侧端面263a的开口流出。在侧端面喷出通路271中流动的冷却空气Ac所起到的冷却的效果比在旋转前侧通路290中流动的冷却空气Ac所起到的冷却的效果高。
侧端面喷出通路271在朝向径向外侧Dro(反流路侧)且随着朝向旋转方向前侧Dca(端面侧)而逐渐远离气体通过面264p的第一形成面291上开口。因此,在本实施方式中,冷却效果高的侧端面喷出通路271的通路长度变长。因而,在本实施方式的分割环250中,与先前说明了的内侧护罩60i同样,能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面264p的旋转方向前侧Dca的部分有效地进行冷却。
需要说明的是,本实施方式的分割环250中的旋转前侧通路290的截面形状与图7~图13所示的静叶50中的后侧通路90i的截面形状同样可以为各种形状。
另外,本实施方式的分割环250可以与图18及图19所示的内侧护罩60ia同样地,相对于该分割环250的旋转前侧通路290设置一端与旋转前侧通路290连通且另一端在气体通过面264p上开口的第一气体通过面喷出通路。
接着,参照图29对分割环250的变形例进行说明。
在本变形例的分割环250a中与上述实施方式的分割环250同样地形成有前侧通路240a和多个前侧连通路276。在本变形例的分割环250a还形成有多个前端面喷出通路249。多个前端面喷出通路249沿着轴向Da延伸。多个前端面喷出通路249的轴向下游侧Dad的端部与前侧通路240a连通。另外,多个前端面喷出通路249的轴向上游侧Dau的端部在分割环主体261的前端面262f上开口。前侧通路240a的通路截面积比前端面喷出通路249的截面积大。
本变形例的前侧通路240a的截面形状为梯形形状。因此,该前侧通路240a由包含第一形成面241、第二形成面242、第四形成面244及第六形成面246的多个通路形成面来划定。在形成该前侧通路240a的通路截面的多个边中,第一形成面241所包含的边、第二形成面242所包含的边、第四形成面244所包含的边及第六形成面246所包含的边实质上均是直线。第一形成面241、第二形成面242、第四形成面244及第六形成面246均是沿着周向Dc延伸且随着朝向周向Dc而逐渐弯曲的曲面。第一形成面241朝向径向外侧Dro(反流路侧),且随着朝向接近作为第一端面的前端面262f的一侧即端面侧而逐渐远离气体通过面264p。第二形成面242从第一形成面241的轴向下游侧Dad的端部向轴向下游侧Dad扩展。该第二形成面242与气体通过面264p实质上平行。第四形成面244从第二形成面242的轴向下游侧Dad的端部向径向外侧Dro扩展。该第四形成面244与前壁265f的面中的面向凹部266的内表面平行。第六形成面246从第四形成面244的径向外侧Dro的端部向轴向上游侧Dau扩展。该第六形成面246与气体通过面264p及第二形成面242实质上平行。该第六形成面246的轴向上游侧Dau的端部与第一形成面241的轴向上游侧Dau的端部相连。
前侧连通路276在形成前侧通路240a的通路形成面中的第四形成面244上开口。后端面喷出通路277也在形成前侧通路240a的通路形成面中的第四形成面244上开口。另外,前端面喷出通路249在形成前侧通路240a的通路形成面中的第一形成面241上开口。
流入前侧通路240a中的冷却空气Ac的一部分与上述实施方式同样地向多个后端面喷出通路277流入。另外,流入前侧通路240a中的冷却空气Ac的其他的部分向前端面喷出通路249流入。冷却空气Ac在该前端面喷出通路249中流动的过程中对分割环主体261的气体通过面264p中的位于轴向上游侧Dau的部分进行对流冷却。冷却空气Ac从分割环主体261的前端面262f的开口流出。
前端面喷出通路249在朝向径向外侧Dro(反流路侧)且随着朝向轴向上游侧Dau(端面侧)而逐渐远离气体通过面264p的第一形成面241上开口。因此,在本变形例中,冷却效果高的前端面喷出通路249的通路长度变长。因而,在本变形例的分割环250a中,能够不增加冷却空气Ac的流量地对气体通过面264p的轴向上游侧Dau的部分有效地进行冷却。
需要说明的是,本变形例的分割环250a中的前侧通路240a的截面形状与图7~图13所示的静叶50中的后侧通路90i的截面形状同样可以为各种形状。
另外,本实施方式的分割环250a可以与图18及图19所示的内侧护罩60ia的第一变形例同样,相对于该本变形例的分割环250a中的前侧通路240a设置一端与旋转前侧通路290连通且另一端在气体通过面264p上开口的第一气体通过面喷出通路。
[流路形成板的制造方法的实施方式及各种变形例]
按照图30所示的流程图对以上所说明的流路形成板的制造方法进行说明。需要说明的是,以上所说明的流路形成板是指静叶50中的内侧护罩60i及外侧护罩60o、动叶150中的平台160以及分割环250。
首先,形成与流路形成板的外形形状匹配的中间产品(S1:外形形成工序)。在该外形形成工序(S1)中,首先,形成具有与流路形成板的外形形状匹配的内部空间的铸模。铸模例如通过脱蜡法来形成。接着,使熔融金属向铸模内流入。此时,在需要在中间产品的内部形成空间的情况下,在铸模内安置与该空间的形状匹配的型芯,之后使熔融金属向铸模内流入。当熔融金属固化时,形成中间产品。需要说明的是,在铸模内安置型芯的情况下,在熔融金属固化后,利用化学药品来使该型芯溶解。在该中间产品上形成构成流路形成板的外表面的气体通过面、气体通过相反面及各种端面等。
接着,在中间产品的气体通过面与气体通过相反面之间形成在沿着端面的一部分即第一端面的方向上延伸且供冷却空气Ac流动的第一侧通路(S2:侧通路形成工序)。这里,第一端面例如是上述实施方式的内侧护罩60i的后端面62b。另外,第一侧通路例如是上述实施方式的内侧护罩60i的后侧通路90i。在该侧通路形成工序(S2)中,作为形成第一侧通路的通路形成面6的一部分而形成第一形成面,该第一形成面以气体通过面为基准而朝向气体通过相反面这一侧即反流路侧,且随着朝向接近第一端面的一侧而逐渐远离气体通过面。
该第一侧通路例如能够通过对中间产品实施放电加工、电解加工或机械加工等来形成。另外,也可以在铸造中间产品时,在铸模内安置与第一侧通路的形状匹配的型芯,从而在该中间产品的铸造过程中形成第一侧通路。这种情况下,侧通路形成工序(S2)在前述的外形形成工序(S1)中进行。需要说明的是,也可以在该侧通路形成工序(S2)中一并形成其他的通路。
接着,在中间产品上形成与第一侧通路连通且在第一端面上开口的多个端面喷出通路(S3:喷出通路形成工序)。这里,端面喷出通路是上述实施方式的内侧护罩60i的后端面喷出通路71。在该喷出通路形成工序(S3)中,以使多个端面喷出通路的通路截面积比第一侧通路的通路截面积小的方式形成多个端面喷出通路。而且,使多个端面喷出通路在第一侧通路的第一形成面上开口。
该端面喷出通路例如能够通过对中间产品实施放电加工、电解加工或机械加工等而形成。需要说明的是,也可以在该喷出通路形成工序(S3)中一并形成其他的通路。
接着,对经过了侧通路形成工序(S2)及喷出通路形成工序(S3)的中间产品实施精加工处理,完成流路形成板(S4:精加工工序)。在精加工工序(S4)中,例如通过机械加工等对中间产品的外表面进行研磨。另外,根据需要,在中间产品的外表面上施加耐热涂层。
工业上的可利用性
根据本发明的一方案,能够对流路形成板的气体通过面中的第一端面侧的部分有效地进行冷却。
附图标记说明
1:燃气轮机
2:燃气轮机转子
3:燃气轮机机室
5:中间机室
6:排气室
10:压缩机
11:压缩机转子
12:转子轴
13:动叶栅
14:动叶
16:静叶栅
17:静叶
15:压缩机机室
20:燃烧器
30:涡轮
31:涡轮转子
32:转子轴
33:动叶栅
34:动叶
41:涡轮机室
42:分割环
43:隔热环
44:叶片环
45:机室主体
46:静叶栅
47:静叶
49:燃烧气体流路
50:静叶
51:叶片体
52:前缘部
53:后缘部
54:背侧面(负压面)
55:腹侧面(正压面)
60i:内侧护罩
60o:外侧护罩
61i:内侧护罩主体
61o:外侧护罩主体
62f:前端面
62b:后端面(第一端面)
63:周向端面
63n:背侧端面
63p:腹侧端面
64i:气体通过相反面
64io:外侧气体通过相反面
64p:气体通过面
65i、65o:周壁
65f:前壁
65b:后壁(第一壁)
65n:背侧壁
65p:腹侧壁
66:凹部
67:内侧腔室
71:后端面喷出通路(端面喷出通路)
72:第一气体通过面喷出通路
73:第二气体通过面喷出通路
74n:背侧连通路
74p:腹侧连通路
75:叶片空气通路
76:叶片面喷出通路
78n:背侧通路
78p:腹侧通路
81:冲击板
90i、90ia、90ib、90ic、90id、90ie、90if、90o、90oh、90oi:后侧通路(第一侧通路)
91:第一形成面
92:第二形成面
93:第三形成面
94:第四形成面
150:动叶
151:叶片体
152:前缘部
153:后缘部
154:背侧面(负压面)
155:腹侧面(正压面)
160:平台
161:平台主体
162f:前端面
162b:后端面(第一端面)
163:周向端面
163n:背侧端面
163p:腹侧端面
164i:气体通过相反面
164p:气体通过面
171:后端面喷出通路(端面喷出通路)
175:叶片空气通路
176:叶片面喷出通路
178n:背侧通路
178p:腹侧通路
190:后侧通路(第一侧通路)
191:第一形成面
240:前侧通路
240a:前侧通路(第一侧通路)
241:第一形成面
242:第二形成面
244:第四形成面
246:第六形成面
249:前端面喷出通路
250、250a:分割环
261:分割环主体
262f:前端面(第一端面)
262b:后端面
263:周向端面
263a:旋转前侧端面(第一端面)
263r:旋转后侧端面
264i:气体通过相反面
264p:气体通过面
265:周壁
265f:前壁
265b:后壁
265a:旋转前侧壁
265r:旋转后侧壁
266:凹部
267:内侧腔室
271:侧端面喷出通路(端面喷出通路)
276:前侧连通路
277:后端面喷出通路
278:旋转前侧连通路
281:冲击板
290:旋转前侧通路(第一侧通路)
291:第一形成面
292:第二形成面
294:第四形成面
295:第五形成面
296:第六形成面
Da:轴向
Dau:轴向上游侧
Dad:轴向下游侧
Dc:周向
Dcp:周向腹侧
Dcn:周向背侧
Dca:旋转方向前侧
Dcr:旋转方向后侧
Dr:径向
Dri:径向内侧
Dro:径向外侧
Ac:冷却空气
G:燃烧气体
MP:中间区域
PP:腹侧区域
NP:背侧区域
Claims (22)
1.一种流路形成板,其是划定供燃烧气体流动的燃烧气体流路的流路形成板,其中,
所述流路形成板具备:
气体通过面,所述气体通过面与所述燃烧气体接触;
气体通过相反面,所述气体通过相反面相对于所述气体通过面而朝向相反侧;
端面,所述端面形成于所述气体通过面的周缘;
第一侧通路,所述第一侧通路在所述气体通过面与所述气体通过相反面之间,在沿着作为所述端面的一部分的第一端面的方向上延伸,供冷却空气流动;以及
多个端面喷出通路,所述多个端面喷出通路与所述第一侧通路连通,且在所述第一端面上开口,
所述端面喷出通路的通路截面积比所述第一侧通路的通路截面积小,
所述第一侧通路由多个通路形成面来划定,
多个所述通路形成面中的第一形成面朝向以所述气体通过相反面为基准而位于与所述气体通过面这一侧即流路侧相反侧的反流路侧,且随着朝向接近所述第一端面的一侧即端面侧而逐渐远离所述气体通过面,
多个所述端面喷出通路在所述第一形成面中的最接近所述气体通过面的位置与最远离所述气体通过面的位置之间的中间位置开口。
2.根据权利要求1所述的流路形成板,其中,
形成所述第一侧通路的通路截面的多个边中的至少一个边是直线。
3.根据权利要求1所述的流路形成板,其中,
由形成所述第一侧通路的通路截面的多个边中的彼此相邻的边形成的各角的内角均为180°以下。
4.根据权利要求1所述的流路形成板,其中,
多个所述通路形成面中的第二形成面朝向所述反流路侧,且从所述第一形成面中的与所述端面侧相反侧的反端面侧的缘部向所述反端面侧扩展,
所述第二形成面与所述气体通过面平行。
5.根据权利要求1所述的流路形成板,其中,
多个所述通路形成面中的第三形成面朝向所述流路侧,且沿着所述气体通过相反面扩展。
6.根据权利要求1所述的流路形成板,其中,
所述流路形成板具备与所述第一侧通路连通且在所述气体通过面上开口的多个第一气体通过面喷出通路。
7.根据权利要求4所述的流路形成板,其中,
所述流路形成板具备与所述第一侧通路连通且在所述气体通过面上开口的多个第一气体通过面喷出通路,
多个所述第一气体通过面喷出通路在所述第二形成面上开口。
8.根据权利要求6所述的流路形成板,其中,
多个所述第一气体通过面喷出通路随着朝向所述端面侧而逐渐接近所述流路侧。
9.根据权利要求1所述的流路形成板,其中,
所述流路形成板具备沿着所述端面设置且从所述气体通过相反面向所述反流路侧突出的周壁,
通过所述气体通过相反面和所述周壁来形成向所述流路侧凹陷且供冷却空气流入的凹部。
10.根据权利要求9所述的流路形成板,其中,
所述流路形成板具备与所述凹部内的空间连通且在所述气体通过面上开口的多个第二气体通过面喷出通路。
11.根据权利要求10所述的流路形成板,其中,
多个所述第二气体通过面喷出通路随着朝向所述端面侧而逐渐接近所述流路侧。
12.根据权利要求9所述的流路形成板,其中,
所述流路形成板具备与所述凹部内的空间及所述第一侧通路连通的连通路。
13.根据权利要求12所述的流路形成板,其中,
所述周壁具有沿着所述第一端面设置的第一壁,
所述连通路在所述第一壁的面中的划定所述空间的面或所述凹部的底面上开口。
14.根据权利要求1所述的流路形成板,其中,
所述端面具有:第二端面,其从所述第一侧通路所延伸的方向上的所述第一端面的第一端部向与所述第一端面交叉的方向延伸;以及第三端面,其从所述第一侧通路所延伸的方向上的所述第一端面的与所述第一端部相反侧的第二端部向与所述第一端面交叉的方向延伸,
所述流路形成板具备:
第二侧通路,其在所述气体通过面与所述气体通过相反面之间,在沿着所述第二端面的方向上延伸,且供冷却空气流动;以及
第三侧通路,其在所述气体通过面与所述气体通过相反面之间,在沿着所述第三端面的方向上延伸,且供冷却空气流动,
所述第一侧通路与所述第二侧通路及所述第三侧通路连通。
15.一种叶片,其具备:
权利要求1所述的流路形成板;以及
形成为翼形且从所述流路形成板的所述气体通过面向所述流路侧延伸的叶片体。
16.根据权利要求15所述的叶片,其中,
所述第一端面是朝向所述燃烧气体流动的轴向下游侧的后端面。
17.根据权利要求16所述的叶片,其中,
所述流路形成板的所述端面具有:腹侧端面,其从所述第一侧通路所延伸的第一方向上的所述后端面的第一端部向与所述后端面交叉的方向延伸;以及背侧端面,其从所述第一方向上的所述后端面的与所述第一端部相反侧的第二端部向与所述后端面交叉的方向延伸,
多个所述端面喷出通路的开口分别在所述后端面中的中间区域、背侧区域及腹侧区域以沿着所述第一方向排列的方式形成,其中,所述中间区域是所述后端面中的不包含与所述背侧端面相连的缘部及与所述腹侧端面相连的缘部在内的区域,所述背侧区域是所述后端面中的包含与所述背侧端面相连的缘部且与所述中间区域在所述第一方向上相邻的区域,所述腹侧区域是所述后端面中的包含与所述腹侧端面相连的缘部且与所述中间区域在所述第一方向上相邻的区域,
所述中间区域中的多个所述端面喷出通路的开口密度比所述背侧区域及所述腹侧区域中的至少一方侧区域中的多个所述端面喷出通路的开口密度高,其中,所述开口密度是多个所述端面喷出通路的浸润缘长度相对于多个所述端面喷出通路的开口的间隔的比例。
18.根据权利要求17所述的叶片,其中,
在所述背侧区域及所述腹侧区域分别形成有沿着所述第一方向排列的至少三个以上的所述端面喷出通路的开口。
19.一种叶片,其具备:
权利要求6所述的流路形成板;以及
形成为翼形且从所述流路形成板的所述气体通过面向所述流路侧延伸的叶片体,
所述第一端面是朝向所述燃烧气体流动的轴向下游侧的后端面,
多个所述第一气体通过面喷出通路在所述气体通过面上的开口位于比所述叶片体靠轴向下游侧的位置。
20.一种燃气轮机,其具备:
权利要求1所述的流路形成板;以及
生成所述燃烧气体的燃烧器。
21.一种燃气轮机,其具备:
权利要求15所述的叶片;以及
生成所述燃烧气体的燃烧器。
22.一种流路形成板的制造方法,其是划定供燃烧气体流动的燃烧气体流路的流路形成板的制造方法,
在所述流路形成板的制造方法中,执行:
外形形成工序,在该外形形成工序中,形成与所述燃烧气体接触的气体通过面、朝向所述气体通过面的相反侧的气体通过相反面以及形成在所述气体通过面的周缘的端面;
侧通路形成工序,在该侧通路形成工序中,在所述气体通过面与所述气体通过相反面之间,形成在沿着作为所述端面的一部分的第一端面的方向上延伸且供冷却空气流动的第一侧通路;以及
喷出通路形成工序,在该喷出通路形成工序中,形成与所述第一侧通路连通且在所述第一端面上开口的多个端面喷出通路,
在所述侧通路形成工序中,形成划定所述第一侧通路的多个通路形成面,多个所述通路形成面中的第一形成面以所述气体通过面为基准而朝向所述气体通过相反面这一侧,且随着接近所述第一端面而逐渐远离所述气体通过面,
在所述喷出通路形成工序中,以使多个所述端面喷出通路的通路截面积比所述第一侧通路的通路截面积小的方式形成多个所述端面喷出通路,并且,使多个所述端面喷出通路在所述第一形成面中的最接近所述气体通过面的位置与最远离所述气体通过面的位置之间的中间位置开口。
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