CN110312846B - 涡轮动叶以及燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

涡轮动叶具备：沿径向延伸的叶片主体(50)，其朝向周向一侧的负压面(51)与朝向周向另一侧的压力面(52)在前缘(53)以及后缘(54)连接；以及护罩(60)，其设置在叶片主体(50)的成为径向外侧的端部的前端。护罩(60)具备护罩主体(61)，其具有朝向径向外侧的外周面(63)、以叶片主体(50)的前缘(53)侧为基点(P1)而向周向两侧延伸的前端面(64)、以叶片主体(50)的后缘(54)侧为基点(P2)而向周向两侧延伸的后端面(67)、以及设置在周向两侧的接触面；以及加强部(90)，其从外周面(63)突出，且在从前端面(64)至后端面(67)的范围内延伸。

Description

涡轮动叶以及燃气轮机
技术领域
本发明涉及涡轮动叶以及燃气轮机。
本申请针对2017年2月23日申请的日本特愿2017-031767号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
作为例如燃气轮机的涡轮动叶，已知在叶片端部具备护罩的涡轮动叶(例如参照专利文献1)。特别是在涡轮的最末级的长条的动叶中，相邻的各涡轮动叶的护罩彼此表面接触，从而抑制在高速旋转时产生的振动。另外，在护罩的外周面上设置有沿周向延伸的翅片。由此，抑制驱动涡轮的燃烧气体从形成在外壳的内周面与护罩的外周面之间的间隙流出的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-207294号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，随着近年来的燃气轮机的高输出化、高性能化，尤其谋求涡轮的最末级的动叶的长叶片化。为了尽可能地减小从涡轮排出的废气的流速，提高涡轮效率，延长最末级的动叶的叶片长度并增大接触面积是有效的。
另一方面，若进行这样的长叶片化，则作用于护罩的离心力也会增大，因此特别是护罩相对于叶片主体的安装根部的应力会变得非常大。针对于此，已知例如通过增大焊接叶片主体与护罩时的圆角来提高刚性的方法。然而，圆角向燃烧气体的主流路伸出，因此会妨碍燃烧气体的工作，从而导致效率降低。
在此，在专利文献1所记载的涡轮动叶中，公开了以下结构：在护罩中的从接触面到叶片主体的前缘为止的区域、以及从接触面到叶片主体的后缘为止的区域设置加强用肋从而减小应力。然而，在该涡轮动叶中，加强用肋的存在区域并不充分，从而无法适当地应对产生的应力。
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供能够在抑制效率降低的同时克服护罩中产生的应力的涡轮动叶以及燃气轮机。
用于解决课题的方案
本发明的第一方案的涡轮动叶具备：沿径向延伸的叶片主体，其朝向周向一侧的负压面与朝向周向另一侧的压力面在前缘以及后缘连接；以及护罩，其设置在所述叶片主体的成为径向外侧的端部的前端，所述护罩具备：护罩主体，其具有朝向径向外侧的外周面、以所述叶片主体的前缘侧为基点而向周向两侧延伸的前端面、以所述叶片主体的后缘侧为基点而向周向两侧延伸的后端面、以及设置在周向两侧的接触面；以及加强部，其从所述外周面突出，且在从所述前端面至所述后端面的范围内延伸。
根据上述结构的涡轮动叶，加强部在护罩主体的从前端面至后端面的范围内形成。因此，在叶片主体的前缘与后缘之间的整个区域的范围内存在有加强部。因此，能够在护罩相对于叶片主体的安装根部的整个区域确保刚性。另外，加强部设置在护罩的外周面，因此不会对燃烧气体的主流路造成影响。
在上述涡轮动叶中，也可以是，所述前端面具有从所述前缘侧的基点向周向一侧延伸的第一前端面、以及以与所述第一前端面交叉的方式从所述前缘侧的基点朝向周向另一侧延伸的第二前端面，所述后端面具有从所述后缘侧的基点向周向一侧延伸的第一后端面、以及以与所述第一后端面交叉的方式从所述后缘侧的基点朝向周向另一侧延伸的第二后端面，所述加强部具有在从所述第一前端面至所述第一后端面的范围内延伸的第一加强用肋。
第一加强用肋形成在周向一侧、即叶片主体的负压面侧，因此尤其在护罩中叶片主体的负压面侧的应力增大的情况下，能够通过第一加强用肋带来的刚性的增加来应对该应力。
在上述涡轮动叶中，也可以是，所述护罩具备第一圆角部，该第一圆角部形成在将所述叶片主体的负压面与所述护罩主体的内周面连接的部分，且以呈曲面状的方式从所述叶片主体的负压面连接至所述护罩主体的内周面，所述第一加强用肋配置为与所述第一圆角部在周向上隔着所述护罩主体而重叠。
在护罩主体中，伴随涡轮动叶的旋转而向径向外侧作用有离心力，但随着以燃气轮机的工作效率提高为目的而谋求涡轮动叶的长叶片化，作用于护罩主体的离心力也会增大，因此需要实施其对策。以往，采取增大在叶片主体与护罩主体的连接部分形成的圆角部来增加强度等对策，但若增大圆角部，则护罩内部的燃烧气体主流路的截面积减小，从而有损涡轮动叶的长叶片化的目的，因而不优选。
在上述涡轮动叶中，在将叶片主体的负压面与所述护罩主体的内周面连接的部分形成有以呈曲面状的方式从所述叶片主体的负压面连接至所述护罩主体的内周面的第一圆角部，且所述第一加强用肋配置为与所述第一圆角部在周向上隔着所述护罩主体而重叠，因此即使作用于护罩主体的离心力随着涡轮动叶的长叶片化而增大，也能够在气体主流路的截面积不减小的情况下减小离心力对护罩主体的影响。即，叶片主体的负压面侧的护罩的刚性增加，因此即使护罩中叶片主体的负压面侧的应力增大，也能够抑制护罩主体的变形。
在上述涡轮动叶中，也可以是，所述加强部具有在从所述第二前端面至所述第二后端面的范围内延伸的第二加强用肋。
第二加强用肋形成在周向另一侧、即叶片主体的压力面侧，因此尤其在护罩中叶片主体的压力面侧的应力增大的情况下，能够通过第二加强用肋带来的刚性的增加来应对该应力。即，在叶片主体的负压面侧存在有第一加强用肋，在压力面侧存在有第二加强用肋，因此能够在叶片主体的两侧形成在该叶片主体的从前缘至后缘的范围内的高刚性区域。
在上述涡轮动叶中，也可以是，所述前端面具有从所述前缘侧的基点向周向一侧延伸的第一前端面、以及以与所述第一前端面交叉的方式从所述前缘侧的基点朝向周向另一侧延伸的第二前端面，所述后端面具有从所述后缘侧的基点向周向一侧延伸的第一后端面、以及以与所述第一后端面交叉的方式从所述后缘侧的基点朝向周向另一侧延伸的第二后端面，所述加强部具有在从所述第二前端面至所述第二后端面的范围内延伸的第二加强用肋。
在上述涡轮动叶中，也可以是，所述护罩具备第二圆角部，该第二圆角部形成在将所述叶片主体的压力面与所述护罩主体的内周面连接的部分，且以呈曲面状的方式从所述叶片主体的压力面连接至所述护罩主体的内周面，所述第二加强用肋配置为与所述第二圆角部在周向上隔着所述护罩主体而重叠。
在上述涡轮动叶中，在将叶片主体的压力面与所述护罩主体的内周面连接的部分形成有以呈曲面状的方式从所述叶片主体的压力面连接至所述护罩主体的内周面的第二圆角部，且所述第二加强用肋与第二圆角部在周向上隔着护罩主体而重叠，因此即使作用于护罩主体的离心力随着涡轮动叶的长叶片化而增大，也能够在气体主流路的截面积不减小的情况下减小离心力对护罩主体的影响。即，叶片主体的压力面侧的护罩的刚性增加，因此即使护罩中叶片主体的压力面侧的应力增大，也能够抑制护罩主体的变形。
本发明的第二方案的燃气轮机具备：压缩机，其压缩空气而生成高压空气；燃烧器，其使所述高压空气燃烧从而生成燃烧气体；以及涡轮，其具有多级将多个动叶在周向上排列而成的动叶级，且由所述燃烧气体驱动，多个所述动叶级中的至少最末级的所述动叶级的所述动叶为上述任一方案中的涡轮动叶。
由此，能够提高涡轮的最末级处的护罩的刚性。
发明效果
根据本发明的涡轮动叶以及燃气轮机，能够在抑制效率降低的同时克服护罩中产生的应力。
附图说明
图1是第一实施方式的燃气轮机的示意性的纵剖视图。
图2是从径向外侧观察第一实施方式的涡轮动叶时的图。
图3是图2的II-II剖视图。
图4是从径向外侧观察第一实施方式的变形例的涡轮动叶时的图。
图5是从径向外侧观察第二实施方式的涡轮动叶时的图。
图6是从径向外侧观察第二实施方式的变形例的涡轮动叶时的图。
图7是从径向外侧观察第三实施方式的涡轮动叶时的图。
图8是从径向外侧观察第三实施方式的变形例的涡轮动叶时的图。
具体实施方式
以下，参照图1至图3对本发明的第一实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的燃气轮机1具备生成高压空气的压缩机10、使燃料与高压空气混合并燃烧从而生成燃烧气体的燃烧器20、以及由燃烧气体驱动的涡轮30。
压缩机10具有绕轴线O旋转的压缩机转子11、以及从外周侧覆盖压缩机转子11的压缩机外壳12。压缩机转子11呈沿轴线O延伸的柱状。在压缩机转子11的外周面上设置有在轴线O方向上隔开间隔地排列的多个压缩机动叶级13。各压缩机动叶级13具有在压缩机转子11的外周面上沿轴线O的周向隔开间隔地排列的多个压缩机动叶14。
压缩机外壳12呈以轴线O为中心的筒状。在压缩机外壳12的内周面设置有在轴线O方向上隔开间隔地排列的多个压缩机静叶级15。在从轴线O方向观察时，该压缩机静叶级15与上述的压缩机动叶级13交替地排列。各压缩机静叶级15具有在压缩机外壳12的内周面上沿轴线O的周向隔开间隔地排列的多个压缩机静叶16。
燃烧器20设置在上述的压缩机外壳12与后述的涡轮外壳32之间。由压缩机10生成的高压空气在燃烧器20内部与燃料混合而成为预混合气体。在燃烧器20内，该预混合气体燃烧从而生成高温高压的燃烧气体。燃烧气体被导入涡轮外壳32内来驱动涡轮30。
涡轮30具有绕轴线O旋转的涡轮转子31、以及从外周侧覆盖涡轮转子31的涡轮外壳32。涡轮转子31呈沿轴线O延伸的柱状。在涡轮转子31的外周面上设置有在轴线O方向上隔开间隔地排列的多个涡轮动叶级33。各涡轮动叶级33具有在涡轮转子31的外周面上沿轴线O的周向隔开间隔地排列的多个涡轮动叶40、40A。该涡轮转子31与上述的压缩机转子11在轴线O方向上连结为一体，从而形成燃气轮机转子。
涡轮外壳32呈以轴线O为中心的筒状。在涡轮外壳32的内周面设置有在轴线O方向上隔开间隔地排列的多个涡轮静叶级35。在从轴线O方向观察时，该涡轮静叶级35与上述的涡轮动叶级33交替地排列。各涡轮静叶级35具有在涡轮外壳32的内周面上沿轴线O的周向隔开间隔地排列的多个涡轮静叶36。涡轮外壳32与上述的压缩机外壳12在轴线O方向上连结，从而形成燃气轮机1外壳。即，上述的燃气轮机1转子能够在该燃气轮机1外壳内绕轴线O一体地旋转。
接下来，参照图2以及图3，对多个涡轮动叶级33中的最末级的涡轮动叶级33的涡轮动叶40A的详细结构进行说明。在本实施方式中，仅对最末级的涡轮动叶40A应用本发明。
涡轮动叶40A具有叶片主体50、护罩60以及加强部90。
叶片主体50形成沿轴线O的径向延伸的叶片状。叶片主体50具有负压面51和压力面52。负压面51是朝向轴线O的周向一侧(涡轮转子31的旋转方向R前方侧、图2以及图3的左侧)的面，且呈向周向一侧凸出的凸曲面状。压力面52是朝向轴线O的周向另一侧(涡轮转子31的旋转方向R后方侧、图2以及图3的右侧)的面，且呈向周向一侧凹陷的凹曲面状。
负压面51与压力面52在轴线O方向一侧(燃烧气体的流通方向上游侧)相互连接，并将通过该连接所形成的棱线作为在径向上延伸的叶片主体50的前缘53。负压面51与压力面52在轴线O方向另一侧(燃烧气体的流通方向下游侧)相互连接，并将通过该连接所形成的棱线作为在径向上延伸的叶片主体50的后缘54。
叶片主体50的前缘53位于比后缘54更靠周向一侧的位置。
叶片主体50构成为，随着朝向径向外侧，前缘53与后缘54的距离(弦长)缩小，且负压面51与正压面的距离(叶片厚度)缩小。需要说明的是，在叶片主体50的内部形成有用于供冷却空气流通的冷却流路。
护罩60具有护罩主体61和翅片80。
护罩主体61通过例如焊接等而一体安装在叶片主体50的成为径向外侧的前端部。护罩主体61呈沿轴线O方向以及周向延伸的板状，且设置为从叶片主体50的前端部向周向伸出。
叶片主体50中的朝向径向内侧的内周面62在周向的中央部被固定在叶片主体50的前端部。在叶片主体50的负压面51与护罩主体61的内周面62连接的部分形成有第一圆角部F1，在叶片主体50的压力面52与护罩主体61的内周面62连接的部分形成有第二圆角部F2。
第一圆角部F1以在与涡轮转子31的径向平行的剖面形状中描绘将叶片主体50的负压面51与护罩主体61的内周面62之间平滑地连接的弧线的方式形成为曲面状，且沿着叶片主体50的负压面51以及护罩主体61的内周面62而与叶片主体50的叶弦方向相连。第二圆角部F2以在与涡轮转子31的径向平行的剖面形状中描绘将叶片主体50的压力面52与护罩主体61的内周面62之间平滑地连接的弧线的方式形成为曲面状(参照图3)，且沿着叶片主体50的压力面52以及护罩主体61的内周面62而与叶片主体50的叶弦方向相连。
第一、第二圆角部F1、F2例如由对叶片主体50与护罩主体61进行焊接时的焊接部(焊层)形成。
护罩主体61的朝向径向外侧的外周面63呈向叶片主体50的负压面51侧以及压力面52侧伸出的形状。即，从径向观察时，护罩主体61的外周面63与护罩主体61的内周面62呈相同的形状。
这样的护罩主体61的内周面62与外周面63通过前端面64、后端面67、第一侧端面70以及第二侧端面74而在径向上连接。
前端面64是形成护罩主体61的轴线O方向一侧(轴线O方向的上游侧)的端面。前端面64朝向燃烧气体的上游侧，且沿周向延伸。前端面64形成在叶片主体50的前缘53侧，其一部分位于比前缘53更靠上游侧的位置。
前端面64具有第一前端面65和第二前端面66。
第一前端面65以比叶片主体50的前缘53更靠上游侧的位置为基点P1，朝向周向一侧延伸。第一前端面65随着从上述基点P1朝向周向一侧而逐渐朝向燃烧气体的下游侧延伸。第一前端面65的周向一侧且下游侧的端部位于比叶片主体50的前缘53更靠下游侧、且比叶片主体50的后缘54更靠上游侧的位置。
第二前端面66以与第一前端面65的基点P1相同的位置为基点，朝向周向另一侧延伸。第二前端面66随着从上述基点P1朝向周向另一侧而逐渐朝向燃烧气体的下游侧延伸。第二前端面66的周向另一侧且下游侧的端部位于比叶片主体50的前缘53更靠下游侧、且比叶片主体50的后缘54更靠上游侧的位置。第一前端面65与第二前端面66在基点P1处交叉并形成棱线。
在本实施方式中，第二前端面66的周向的尺寸形成为比第一前端面65的周向的尺寸大。即，对于从径向观察时的长度，第二前端面66比第一前端面65更长。
后端面67是形成护罩主体61的轴线O方向另一侧(轴线O方向的下游侧)的端面。后端面67朝向燃烧气体的下游侧，且沿周向延伸。后端面67形成在叶片主体50的后缘54侧，其一部分位于比后缘54更靠下游侧的位置。
后端面67具有第一后端面68和第二后端面69。
第一后端面68以比叶片主体50的后缘54更靠下游侧的位置为基点P2，朝向周向一侧延伸。第一后端面68随着从上述基点P2朝向周向一侧而逐渐朝向燃烧气体的上游侧延伸。第一后端面的周向一侧且上游侧的端部位于比叶片主体50的后缘54更靠上游侧、且比叶片主体50的前缘53更靠下游侧的位置。
第二后端面69以与第一后端面68的基点P2相同的位置为基点P2，朝向周向另一侧延伸。第二后端面69随着从上述基点P2朝向周向另一侧而逐渐朝向燃烧气体的上游侧延伸。第二后端面69的周向另一侧且上游侧的端部位于比叶片主体50的后缘54更靠上游侧、且比叶片主体50的前缘53更靠下游侧的位置。第一后端面68与第二后端面69在基点P2处交叉并形成棱线。
在本实施方式中，第一后端面68的周向的尺寸形成为比第二后端面69的周向的尺寸大。即，对于从径向观察时的长度，第一后端面68比第二后端面69更长。
第一侧端面70是形成护罩主体61的周向一侧(旋转方向R前方侧)的端面。第一侧端面70将护罩主体61的内周面62与外周面63连接，且将第一前端面65与第一后端面68在轴线O方向上连接。第一侧端面70具有第一前侧面71、第一后侧面72以及第一接触面73。
第一前侧面71的上游侧的端部与第一前端面65连接，且该第一前侧面71朝向下游侧且周向另一侧的方向延伸。
第一后侧面72的下游侧的端部与第一后端面68连接，且该第一后侧面72朝向上游侧且周向一侧的方向延伸。
第一接触面73将第一前侧面71与第一后侧面72连接。第一接触面73从其与第一前侧面71的连接部位朝向下游侧且周向一侧延伸，并与第一后侧面72连接。第一接触面73可以以朝向径向内侧或外侧的方式倾斜。
第二侧端面74是形成护罩主体61的周向另一侧(旋转方向R后方侧)的端面。第二侧端面74将护罩主体61的内周面62与外周面63连接，且将第二前端面66与第二后端面69在轴线O方向上连接。第二侧端面74具有第二前侧面75、第二后侧面76以及第二接触面77。
第二前侧面75的上游侧的端部与第二前端面66连接，且该第二前侧面75朝向下游侧且周向另一侧的方向延伸。
第二后侧面76的下游侧的端部与第二后端面69连接，且该第二后侧面76朝向上游侧且周向一侧的方向延伸。
第二接触面77将第二前侧面75与第二后侧面76连接。第二接触面77从其与第二前侧面75的连接部位朝向下游侧且周向一侧延伸，并与第二后侧面76连接。第二接触面77可以以朝向径向外侧或内侧的方式倾斜。
在由多个涡轮动叶40A构成涡轮动叶级33时，彼此相邻的涡轮动叶40A的第一接触面73、第二接触面77彼此接触。由此，能够确保动叶级整体的刚性。
翅片80从护罩主体61的外周面63突出，并沿周向延伸。翅片80在护罩主体61的第一侧端面70和第二侧端面74上延伸。翅片80在护罩主体61的从第一前侧面71与第一接触面73的边界至第二前侧面75与第二接触面77的边界的范围内沿周向延伸。
加强部90以从护罩60的外周面63突出的方式设置，且在从前端面64至后端面67的范围内延伸。加强部90具有第一加强用肋91和第二加强用肋92。
第一加强用肋91在从第一前端面65至第一后端面68的范围内连续地延伸。第一加强用肋91形成在护罩主体61的外周面63上的比叶片主体50的负压面51更靠周向一侧的位置。即，从径向观察时，第一加强用肋91在负压面51所朝向的旋转方向R前方侧以与该负压面51分离的方式配置。第一加强用肋91随着从第一前端面65朝向第一后端面68而朝向周向另一侧延伸。即，第一加强用肋91以沿着叶片主体50的负压面51的方式延伸。
第二加强用肋92在从第二前端面66至第二后端面69的范围内连续地延伸。第二加强用肋92形成在护罩主体61的外周面63上的比叶片主体50的压力面52更靠周向另一侧的位置。即，在从径向观察时，第二加强用肋92在压力面52所朝向的旋转方向R后方侧以与该压力面52分离的方式配置。第二加强用肋92随着从第二前端面66朝向第二后端面69而朝向周向另一侧延伸。即，第二加强用肋92以沿着叶片主体50的压力面52的方式延伸。
在从径向观察时，叶片主体50被第一加强用肋91和第二加强用肋92从周向上夹持。
第一加强用肋91以及第二加强用肋92的与延伸方向正交的宽度方向的尺寸比翅片80的与延伸方向正交的宽度尺寸大。
第一加强用肋91以及第二加强用肋92的高度(径向的尺寸)比翅片80的高度小。
接下来，对上述结构的燃气轮机1以及涡轮动叶40A的作用效果进行说明。
在运转燃气轮机1时，首先通过外部的驱动源来驱动压缩机转子11(燃气轮机转子)旋转。随着压缩机转子11的旋转，外部的空气依次被压缩，从而生成高压空气。该高压空气通过压缩机外壳12内部的空间而被供给至燃烧器20内。
在燃烧器20内，使从燃料喷嘴供给的燃料与该高压空气混合并燃烧，生成高温高压的燃烧气体。燃烧气体通过涡轮外壳32内部的空间而被供给至涡轮30内。在涡轮30内，燃烧气体依次与涡轮动叶级33、以及涡轮静叶级35发生碰撞，从而对涡轮转子31(燃气轮机1转子)施加旋转驱动力。该旋转能量用于与轴端连结的发电机G等的驱动。然后，燃烧气体最终经由最末级的涡轮动叶40A，通过排气扩散器而被排出至外部。
在此，最末级的涡轮动叶40A与其他级的涡轮动叶40相比，通常叶片长度较长。因此，在燃气轮机1的运转时，最末级的涡轮动叶40A受到离心力的影响，尤其在护罩主体61相对于叶片主体50的安装根部处的应力增大。
针对于此，在本实施方式中，加强部90在护罩主体61的从前端面64至后端面67的范围内形成。因此，在叶片主体50的前缘53与后缘54之间的整个区域的范围内存在有加强部90。因此，能够在护罩60相对于叶片主体50的安装根部的整个区域确保刚性。
在此，为了提高护罩主体61的安装根部处的刚性，例如，考虑加强护罩主体61的内周面62，例如也考虑增大圆角部F1、F2来确保刚性。但是，在该情况下，增大圆角会使得燃烧气体的流路变窄，从而使涡轮30效率降低。在本实施方式中，加强部90形成在护罩主体61的外周面63，因此能够最小限度地增大圆角。由此，能够在避免涡轮30效率的降低的同时提高护罩主体61的刚性。
另外，在假设加强部90并未在前端面64和后端面67的整个范围而仅一部分存在的情况下，在前端面64与后端面67之间存在刚性较高的部分和刚性较低的部分。在这种情况下，在作用于护罩60的离心力非常大的情况下，对于护罩60的安装根部的刚性确保依旧不充分。该安装根部在叶片主体50的负压面51以及压力面52的轴线O方向整个区域的范围内存在，因此通过在从前端面64至后端面67的范围内设置加强部90，能够确保充分的刚性。
此外，在本实施方式中，第一加强用肋91在从第一前端面65至第一后端面68的范围内形成，即，第一加强用肋91形成在叶片主体50的负压面51侧。由此，能够适当地确保负压面51侧的护罩主体61相对于叶片主体50的安装根部的刚性。
此外，第二加强用肋92在从第二前端面66至第二后端面69的范围内形成，即，第二加强用肋92形成在叶片主体50的压力面52侧。由此，能够适当地确保压力面52侧的护罩主体61相对于叶片主体50的安装根部的刚性。
因此，根据本实施方式，对于在叶片主体50的负压面51侧以及压力面52侧的护罩主体61的安装根部这双方，能够平衡地确保刚性，因此能够有效地抑制护罩主体61以相对于叶片主体50翻卷的方式变形的情况。
进一步地，参照图4对第一实施方式的变形例进行说明。图4所示的涡轮动叶40Aa与第一实施方式的涡轮动叶40A同样是最末级的动叶。在与涡轮转子的径向平行地剖视观察该涡轮动叶40Aa时，第一加强用肋91形成在与第一圆角部F1在涡轮转子13的周向(旋转方向R)上隔着护罩主体61而重叠的位置(重叠部分L1)。第二加强用肋92形成在与第二圆角部F2在涡轮转子13的周向(旋转方向R)上隔着护罩主体61而重叠的位置(重叠部分L2)。
在护罩主体61中，伴随涡轮动叶40的旋转而向径向外侧作用离心力，但随着以提高燃气轮机1的工作效率为目的而谋求涡轮动叶40的长叶片化，作用于护罩主体61的离心力也会增大，因此需要实施其对策。在本变形例中，第一加强用肋91与第一圆角部F1在周向上隔着护罩主体61而重叠，因此对在形成有第一加强用肋91的部分与叶片主体50的负压面51之间的护罩主体61赋予比其他部分更高的刚性，该第一圆角部F1形成在将叶片主体50的负压面51与护罩主体61的内周面62连接的部分。
此外，第二加强用肋92也与第二圆角部F2在周向上隔着护罩主体61而重叠，因此也对在形成有第二加强用肋92的部分与叶片主体50的压力面52之间的护罩主体61赋予比其他部分更高的刚性，该第二圆角部F2形成在将叶片主体50的压力面52与护罩主体61的内周面62连接的部分。
因此，根据本变形例，即使形成有第一加强用肋91以及第二加强用肋92的部分的、由于涡轮转子31的旋转而作用于护罩主体61的离心力增大，也能够抑制由于该离心力而在护罩主体61产生翘曲等变形的情况。
接下来，参照图5对本发明的第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略详细的说明。
图5所示的涡轮动叶40B与第一实施方式的涡轮动叶40A同样是最末级的动叶，但作为加强部90仅具备第一加强用肋91，不具备第一实施方式的第二加强用肋(92)。
根据涡轮动叶40B的结构，有时尤其仅在叶片主体50的负压面51侧，在护罩主体61的安装根部处应力增大。在这种情况下，能够通过仅设置第一加强用肋91来适当地应对该应力。另外，与设置第二加强用肋92的情况相比，护罩60自身的重量减小，因此能够抑制离心力的影响。
进一步地，参照图6对第二实施方式的变形例进行说明。
图6所示的涡轮动叶40Ba也与第二实施方式的涡轮动叶40B同样是最末级的动叶。在该涡轮动叶40Ba中，在将叶片主体50的负压面51与护罩主体61的内周面62连接的部分，设置有与第一实施方式的变形例相同结构的第一圆角部F1。第一圆角部F1与第一加强用肋91隔着护罩主体61而重叠(重叠部分L1)。需要说明的是，在涡轮动叶40Ba中，不设置第二加强用肋(92)。
根据本变形例，第一加强用肋91与第一圆角部F1在周向上隔着护罩主体61而重叠，因此对在形成有第一加强用肋91的部分与叶片主体50的负压面51之间的护罩主体61赋予比其他部分更高的刚性。由此，即使形成有第一加强用肋91的部分的、由于涡轮转子31的旋转而作用于护罩主体61的离心力随着动叶的长叶片化而增大，也能够抑制由于该离心力而在护罩主体61产生翘曲等变形的情况。
接下来，参照图7对本发明的第三实施方式进行说明。在第三实施方式中，对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号并省略详细的说明。
图7所示的涡轮动叶40C与第一实施方式的涡轮动叶40A同样是最末级的动叶，但作为加强部90仅具备第二加强用肋92，不具备第一实施方式的第一加强用肋91。
根据涡轮动叶40C的结构，有时尤其仅在叶片主体50的压力面52侧，在护罩主体61的安装根部应力增大。在这种情况下，仅设置第二加强用肋92即可。由此，能够抑制护罩主体61的变形。
进一步地，参照图8对第三实施方式的变形例进行说明。
图8所示的涡轮动叶40Ca也与第三实施方式的涡轮动叶40C同样是最末级的动叶。在该涡轮动叶40Ca中，在将叶片主体50的压力面52与护罩主体61的内周面62连接的部分，设置有与第一实施方式的变形例相同结构的第二圆角部F2。第二加强用肋92与第二圆角部F2隔着护罩主体61而重叠(重叠部分L2)。需要说明的是，在涡轮动叶40Ca中，不设置第一加强用肋(91)。
根据本变形例，第二圆角部F2与第二加强用肋92在周向上隔着护罩主体61而重叠，因此对在形成有第二加强用肋92的部分与叶片主体50的压力面52之间的护罩主体61赋予比其他部分更高的刚性。由此，即使形成有第二加强用肋92的部分的、由于涡轮转子31的旋转而作用于护罩主体61的离心力随着动叶的长叶片化而增大，也能够抑制由于该离心力而在护罩主体61产生翘曲等变形的情况。
以上，对本发明的实施方式以及其变形例进行了说明，但本发明并不局限于此，但在不脱离该发明技术思想的范围内能够进行适当变更。
例如在上述的各实施方式中，对设置单一的翅片80的情况进行了说明，但该翅片80也可以设置有多个。
在从径向观察时，第一加强用肋91也可以呈沿叶片主体50的负压面51弯曲的形状。在从径向观察时，第二加强用肋92也可以呈沿叶片主体50的压力面52弯曲的形状。
第一加强用肋91、第二加强用肋92也可以随着从前端面64朝向后端面67而宽度尺寸(与延伸方向正交的周向的尺寸)发生变化。例如，可以随着朝向后端面67而宽度尺寸逐渐增大，也可以随着朝向后端面67而宽度尺寸逐渐缩小。
第一加强用肋91、第二加强用肋92也可以随着从前端面64朝向后端面67而宽度尺寸增大后再缩小。该宽度尺寸的变化可以与叶片主体50的厚度的尺寸(负压面51与压力面52的周向的距离)相对应地发生变化。
另外，与宽度尺寸同样地，第一加强用肋91以及第二加强用肋92的高度(径向的尺寸)也可以发生变化。
在上述的各实施方式以及其变形例中，仅在最末级的涡轮动叶中应用本发明，但也可以在最末级以外的其他涡轮动叶中应用本发明。
工业实用性
本发明涉及涡轮动叶以及燃气轮机。根据本发明，能够在抑制效率降低的同时克服护罩中产生的应力。
附图标记说明
1...燃气轮机；
10...压缩机；
11...压缩机转子；
12...压缩机外壳；
13...压缩机动叶级；
14...压缩机动叶；
15...压缩机静叶级；
16...压缩机静叶；
20...燃烧器；
30...涡轮；
31...涡轮转子；
32...涡轮外壳；
33...涡轮动叶级；
35...涡轮静叶级；
36...涡轮静叶；
40...涡轮动叶；
40A、40Aa、40B、40Ba、40C、40Ca...涡轮动叶；
50...叶片主体；
51...负压面；
52...压力面；
53...前缘；
54...后缘；
60...护罩；
61...护罩主体；
62...内周面；
63...外周面；
64...前端面；
65...第一前端面；
66...第二前端面；
67...后端面；
68...第一后端面；
69...第二后端面；
70...第一侧端面；
71...第一前侧面；
72...第一后侧面；
73...第一接触面；
74...第二侧端面；
75...第二前侧面；
76...第二后侧面；
77...第二接触面；
80...翅片；
90...加强部；
91...第一加强用肋；
92...第二加强用肋；
G...发电机；
F1...第一圆角部；
F2...第二圆角部；
O...轴线；
R...旋转方向；
P1、P2...基点。

Claims (7)

1.一种涡轮动叶，其中，
所述涡轮动叶具备：
沿径向延伸的叶片主体，其朝向周向一侧的负压面与朝向周向另一侧的压力面在前缘以及后缘连接；以及
护罩，其设置在所述叶片主体的成为径向外侧的端部的前端，
所述护罩具备：
护罩主体，其具有朝向径向外侧的外周面、以所述叶片主体的前缘侧为基点而向周向两侧延伸的前端面、以所述叶片主体的后缘侧为基点而向周向两侧延伸的后端面、以及设置在周向两侧的接触面；以及
加强部，其从所述外周面突出，且在从所述前端面至所述后端面的范围内延伸，
所述前端面具有从所述前缘侧的基点向所述周向一侧延伸的第一前端面、以及以与所述第一前端面交叉的方式从所述前缘侧的基点朝向所述周向另一侧延伸的第二前端面，
所述后端面具有从所述后缘侧的基点向所述周向一侧延伸的第一后端面、以及以与所述第一后端面交叉的方式从所述后缘侧的基点朝向所述周向另一侧延伸的第二后端面，
所述加强部具有在从所述第一前端面至所述第一后端面的范围内延伸的第一加强用肋。
2.根据权利要求1所述的涡轮动叶，其中，
所述护罩具备第一圆角部，该第一圆角部形成在将所述叶片主体的负压面与所述护罩主体的内周面连接的部分，且以呈曲面状的方式从所述叶片主体的负压面连接至所述护罩主体的内周面，
所述第一加强用肋配置为与所述第一圆角部在周向上隔着所述护罩主体而重叠。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的涡轮动叶，其中，
所述加强部具有在从所述第二前端面至所述第二后端面的范围内延伸的第二加强用肋。
4.根据权利要求3所述的涡轮动叶，其中，
所述护罩具备第二圆角部，该第二圆角部形成在将所述叶片主体的压力面与所述护罩主体的内周面连接的部分，且以呈曲面状的方式从所述叶片主体的压力面连接至所述护罩主体的内周面，
所述第二加强用肋配置为与所述第二圆角部在周向上隔着所述护罩主体而重叠。
5.一种涡轮动叶，其中，
所述涡轮动叶具备：
沿径向延伸的叶片主体，其朝向周向一侧的负压面与朝向周向另一侧的压力面在前缘以及后缘连接；以及
护罩，其设置在所述叶片主体的成为径向外侧的端部的前端，
所述护罩具备：
护罩主体，其具有朝向径向外侧的外周面、以所述叶片主体的前缘侧为基点而向周向两侧延伸的前端面、以所述叶片主体的后缘侧为基点而向周向两侧延伸的后端面、以及设置在周向两侧的接触面；以及
加强部，其从所述外周面突出，且在从所述前端面至所述后端面的范围内延伸，
所述前端面具有从所述前缘侧的基点向所述周向一侧延伸的第一前端面、以及以与所述第一前端面交叉的方式从所述前缘侧的基点朝向所述周向另一侧延伸的第二前端面，
所述后端面具有从所述后缘侧的基点向所述周向一侧延伸的第一后端面、以及以与所述第一后端面交叉的方式从所述后缘侧的基点朝向所述周向另一侧延伸的第二后端面，
所述加强部具有在从所述第二前端面至所述第二后端面的范围内延伸的第二加强用肋。
6.根据权利要求5所述的涡轮动叶，其中，
所述护罩具备第二圆角部，该第二圆角部形成在将所述叶片主体的压力面与所述护罩主体的内周面连接的部分，且以呈曲面状的方式从所述叶片主体的压力面连接至所述护罩主体的内周面，
所述第二加强用肋配置为与所述第二圆角部在周向上隔着所述护罩主体而重叠。
7.一种燃气轮机，其中，
所述燃气轮机具备：
压缩机，其压缩空气而生成高压空气；
燃烧器，其使所述高压空气燃烧从而生成燃烧气体；以及
涡轮，其具有多级将多个动叶在周向上排列而成的动叶级，且由所述燃烧气体驱动，
多个所述动叶级中的至少最末级的所述动叶级的所述动叶为权利要求1至6中任一项所述的涡轮动叶。
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