CN110382823A - 涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的冷却方法 - Google Patents

Abstract

作为多个湍流器中的至少一个第一湍流器(41R)具有从内表面(40S)突出的突出高度恒定的第一部分(411)、和一端与第一部分(411)连接且从内表面(40S)突出的突出高度沿与流动方向交叉的方向逐渐变化的第二部分(412)。多个湍流器中的至少一个是第一湍流器(41R)。第一湍流器(41R)具有从内表面(40S)突出的突出高度沿与流动方向交叉的方向以第一变化率变化的第一部分(411)、和一端具有与第一部分(411)连接的连接点(PC)且从内表面(40S)突出的突出高度沿与流动方向交叉的方向以比第一变化率大的第二变化率变化的第二部分(412)。

Description

涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的冷却方法

技术领域

本发明涉及涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的冷却方法。

背景技术

燃气涡轮包括生成高压空气的压缩机、将燃料与高压空气混合并燃烧而生成燃烧气体的燃烧器、以及由燃烧气体驱动的涡轮。其中，涡轮包括：旋转的转子主体；在转子主体设置的多个动叶；以及从外周侧覆盖上述转子主体及动叶并沿内周面设置有多个静叶的外壳。通过使燃烧气体与动叶碰撞，从而将该燃烧气体的能量转换为转子主体的旋转能。在此，位于高压侧的动叶暴露在高温高压的燃烧气体中，因此需要对该动叶进行冷却。作为用于冷却动叶的技术，例如存在专利文献1中记载的技术。

在专利文献1所记载的装置中，在动叶的内部形成有用于供冷却空气流通的冷却流路。此外，在冷却流路内设置有沿冷却空气的流动方向隔开间隔排列的多个湍流器。湍流器是在冷却流路的内表面设置的突起。更具体来说，湍流器形成为沿具有叶片截面形状的动叶的内表面延伸的板形状。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-152802号公报

发明内容

发明要解决的课题

涡轮叶片采用在内部的冷却通路设置湍流器并使冷却空气与湍流器碰撞的结构，从而在冷却空气的流动中产生扰动。由此能够提高动叶与冷却空气间的导热效率，能够高效冷却动叶。在此，湍流器是在冷却空气流通的路径上设置的凸形状。因此，有时若凸形状的湍流器出现强度低的部分，则涡轮叶片的耐久性降低。在包含耐久性低的湍流器的结构的情况下，即使能够以湍流器高效进行冷却，涡轮叶片的耐久性也降低。

本发明是为了解决上述课题而提出的，目的在于提供一种提高强度的涡轮叶片、具有该涡轮叶片的涡轮及涡轮叶片的冷却方法。

用于解决课题的方案

本发明的涡轮叶片包括：叶片主体，其在内侧形成有供冷却介质流通的冷却流路；以及多个湍流器，其在所述冷却介质的流动方向上排列，从所述叶片主体的内表面向所述冷却流路内突出，并且沿与所述流动方向交叉的方向延伸，所述多个湍流器中的至少一个是第一湍流器，该第一湍流器具有第一部分和第二部分，该第一部分的从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向以第一变化率变化，该第二部分具有一端与所述第一部分连接的连接点，且从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向以比所述第一变化率大的第二变化率变化。

根据该结构，第二部分的从内表面突出的突出高度沿流动方向逐渐变化，因此在湍流器未形成角部。由此能够减少湍流器处的应力集中。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，所述第一部分的所述第一变化率是零。

根据该结构，能够进一步减少湍流器处的应力集中。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，所述第二部分的所述突出高度随着远离所述第一部分而减小。

根据该结构，第二部分的突出高度随着远离第一部分而减小，从而能够进一步减少湍流器处的应力集中。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，从所述流动方向观察，所述第二部分的与所述内表面相反一侧的端缘是与所述内表面正切的圆弧状。

根据该结构，能够进一步减少湍流器处的应力集中。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，在所述第一湍流器中，所述第一部分与所述第二部分以曲线状连接。

根据该结构，第一部分与第二部分以曲线状连接，因此在该部分未形成角部。由此能够减少湍流器处的应力集中。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，所述第一湍流器是所述多个湍流器中位于最靠所述流动方向的一侧的所述湍流器。

在此，在多个湍流器中的位于最靠流动方向的一侧即位于涡轮的径向上的最内侧的湍流器中，有时由于制造工艺上的制约而设置切口。根据上述结构，能够在湍流器不形成角部而形成该切口，因此能够减少湍流器处的应力集中，还能够满足制造工艺上的制约。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，在所述多个湍流器中，除了所述第一湍流器以外的第二湍流器的从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向恒定。

根据该结构，能够利用第二湍流器充分地冷却叶片主体。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，所述第一湍流器和所述第二湍流器的所述内表面侧的端缘平行，远离所述内表面一侧的端缘不平行。

根据该结构，能够利用第二湍流器充分地冷却叶片主体。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，所述叶片主体具有将所述冷却流路划分为多个腔室的多个隔壁，在所述多个湍流器中，除了所述第一湍流器以外的第二湍流器的两端与所述隔壁彼此、所述隔壁和所述叶片主体的前缘侧的内表面、或者所述隔壁和后缘侧的内表面连接。

根据该结构，能够利用第二湍流器有效地冷却叶片主体。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，所述叶片主体具有将所述冷却流路划分为多个腔室的多个隔壁，所述隔壁具有与所述第一部分接近的第一隔壁和与所述第二部分接近的第二隔壁，所述第二隔壁与所述第二部分间的距离比所述第一隔壁与所述连接点间的距离的一半长。

根据该结构，能够利用第二湍流器充分地冷却叶片主体。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，所述叶片主体具有限定气体通路的半径方向的面即气体通路面的气体通路面限定构件，所述第二部分靠近所述气体通路面限定构件。

根据该结构，能够利用第二湍流器充分地冷却叶片主体。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，所述叶片主体具有不包含所述第一湍流器的其他冷却流路，所述其他冷却流路中的所述湍流器的至少一部分位于比气体通路的半径方向的面即气体通路面靠径向内侧的位置。

根据该结构，能够利用第二湍流器充分地冷却叶片主体。

另外，在本发明的涡轮叶片中，也可以是，在所述叶片主体的至少一部分形成有连通所述冷却流路与外表面的多个冷却孔，所述第一湍流器是在与所述冷却孔重叠的位置设置的所述湍流器。

在此，在与冷却孔重叠的位置设置的湍流器中，有时为了防止两者的干涉而在湍流器设置切口。根据上述结构，能够在湍流器不形成角部而形成该切口，因此能够减少湍流器处的应力集中，并实现由冷却孔对涡轮叶片的冷却。

另外，本发明的涡轮包括：绕轴线旋转的转子主体；在所述转子主体设置的上述的涡轮叶片；以及外壳，其从外周侧覆盖所述转子主体而形成流体流路，从与流动方向交叉的方向观察，所述第一湍流器的所述第一部分与所述流体流路重叠，所述第二部分的至少一部分与所述流体流路不重叠。

根据该结构，湍流器的仅第一部分设置在与流体流路重叠的位置。即，湍流器的第一部分位于为了与流体流路重叠而需要积极冷却的部分。由此，能够充分确保由湍流器产生的冷却效果，且减少湍流器处的应力集中。

另外，在涡轮叶片的冷却方法中，所述涡轮叶片包括：叶片主体，其在内侧形成有供冷却介质流通的冷却流路；以及多个湍流器，其在所述冷却介质的流动方向上排列，从所述叶片主体的内表面向所述冷却流路内突出，并且沿与所述流动方向交叉的方向延伸，所述多个湍流器中的至少一个是第一湍流器，该第一湍流器具有第一部分和第二部分，该第一部分的从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向以第一变化率变化，该第二部分具有一端与所述第一部分连接的连接点，且从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向以比所述第一变化率大的第二变化率变化，在所述涡轮叶片的冷却方法中，使冷却空气流入所述冷却流路，通过所述第一湍流器及除了所述第一湍流器以外的第二湍流器使所述冷却空气的流动方向变化，并且使所述叶片主体与所述冷却空气进行热交换，从而对所述叶片主体进行冷却。

根据该方法，能够充分提高涡轮叶片的强度并有效地对涡轮叶片进行冷却。

发明效果

根据本发明，能够提供具有足够强度的涡轮叶片及涡轮。

附图说明

图1是示出本发明的各实施方式的涡轮的结构的剖视图。

图2是示出本发明的第一实施方式的涡轮叶片的结构的剖视图。

图3是示出本发明的第一实施方式的涡轮叶片的结构的其他剖视图。

图4是示出本发明的第一实施方式的第一湍流器的结构的图。

图5是示出本发明的第一实施方式的第二湍流器的结构的图。

图6是示出本发明的第二实施方式的涡轮叶片的结构的剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。需要说明的是，本发明不限于该实施方式，另外，在存在多个实施方式的情况下，也包括将各实施方式组合而构成的实施方式。

如图1所示，本实施方式的燃气涡轮100包括：压缩机1，其生成高压空气；燃烧器2，其通过使燃料与高压空气混合并燃烧而生成燃烧气体；以及涡轮3，其由燃烧气体驱动。

压缩机1包括绕轴线Am旋转的压缩机转子11和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形成为沿轴线Am延伸的柱状。在压缩机转子11的外周面上设置有在轴线Am方向上隔开间隔排列的多个压缩机动叶级13。各压缩机动叶级13在压缩机转子11的外周面上具有在轴线Am的周向上隔开间隔排列的多个压缩机动叶14。

压缩机外壳12形成为以轴线Am为中心的筒状。在压缩机外壳12的内周面设置有在轴线Am方向上隔开间隔排列的多个压缩机静叶级15。这些压缩机静叶级15从轴线Am方向观察与上述的压缩机动叶级13交替排列。各压缩机静叶级15在压缩机外壳12的内周面上具有在轴线Am的周向上隔开间隔排列的多个压缩机静叶16。

燃烧器2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1生成的高压空气在燃烧器2内部与燃料混合而成为预混合气体。在燃烧器2内，通过燃烧该预混合气体而生成高温高压的燃烧气体。燃烧气体被引导至涡轮外壳32内而驱动涡轮3。

涡轮3包括绕轴线Am旋转的涡轮转子31和从外周侧覆盖涡轮转子31的涡轮外壳32。涡轮转子31形成为沿轴线Am延伸的柱状。在涡轮转子31的外周面上设置有在轴线Am方向上隔开间隔排列的多个涡轮动叶级33。各涡轮动叶级33在涡轮转子31的外周面上具有在轴线Am的周向上隔开间隔排列的多个涡轮动叶34(涡轮叶片)。该涡轮转子31在轴线Am方向上与上述的压缩机转子11一体连结，从而形成燃气涡轮转子101。

涡轮外壳32形成为以轴线Am为中心的筒状。在涡轮外壳32的内周面设置有在轴线Am方向上隔开间隔排列的多个涡轮静叶级35。这些涡轮静叶级35从轴线Am方向观察与上述的涡轮动叶级33交替排列。各涡轮静叶级35在涡轮外壳32的内周面上具有在轴线Am的周向上隔开间隔排列的多个涡轮静叶36。涡轮外壳32在轴线Am方向上与上述的压缩机外壳12连结，从而形成燃气涡轮外壳102。即，上述的燃气涡轮转子101在该燃气涡轮外壳102内能够绕轴线Am一体旋转。在燃气涡轮外壳102与燃气涡轮转子101之间形成有沿轴线Am延伸的流体流路A。上述的压缩空气或燃烧气体等工作流体沿该流体流路A流通。压缩机动叶14、涡轮动叶34的包含径向外侧的端部在内的大部分暴露在该流体流路A中。

接下来说明涡轮动叶34的详细结构。需要说明的是，以下说明应用于多个设置的涡轮动叶级33中的从上游侧数起第二级以后的涡轮动叶级33的涡轮动叶34。

涡轮动叶34从涡轮转子31的外周面沿轴线Am的径向延伸。涡轮动叶34如图2及图3所示，从轴线Am的径向观察具有叶片截面形状。具体来说，涡轮动叶34包括沿径向延伸的筒状的叶片主体40和从径向内侧支承叶片主体40的作为气体通路面限定构件的平台P。需要说明的是，作为气体通路面限定构件，除了平台P以外，能够应用涡轮静叶36的内侧护罩或外侧护罩。涡轮动叶34将叶片主体40内部划分为多个腔室。涡轮动叶34在腔室的内部形成有多个湍流器41。平台P限定流体流路A的径向外侧的面即气体通路面G。

叶片主体40使轴线Am方向两端部处的截面形成为曲线状的前缘40L朝向轴线Am方向的一侧即上游侧。叶片主体40的与前缘40L相反一侧的后缘40T朝向轴线Am方向的另一侧即下游侧。

叶片主体40的内部由四个隔壁42、43、44、45划分为五个腔室。在以下的说明中，从叶片主体40的前缘40L侧朝向后缘40T侧依次称为第一腔室C1、第二腔室C2、第三腔室C3、第四腔室C4、第五腔室C5。在第一腔室C1、第二腔室C2、第三腔室C3、第四腔室C4、第五腔室C5中，从压缩机1供给的高压空气作为冷却空气流通。即，第一腔室C1、第二腔室C2、第三腔室C3、第四腔室C4、第五腔室C5作为用于冷却涡轮叶片的冷却流路F发挥作用。需要说明的是，如图3所示，第二腔室C2在径向外侧的部分与第三腔室C3连通。

在冷却流路F的内壁面即叶片主体40的内表面40S设置有多个湍流器41。湍流器41沿冷却流路F中的冷却空气的流动方向隔开间隔排列。各湍流器41是从叶片主体40的内表面40S突出且沿与上述冷却空气的流动方向交叉的方向延伸的板形状。湍流器41通过铸造与叶片主体40一体形成。各湍流器41在叶片主体40的腹侧(在燃烧气流中为下游侧的面侧)和背侧(在燃烧气流中为上游侧的面侧)交替设置。也就是说，叶片主体40在燃气涡轮的径向(叶片的长度方向)上，腹侧的湍流器41与背侧的湍流器41不重合。内表面40S在燃气涡轮的径向上，在叶片主体40的腹侧设置有湍流器41的位置，在背侧未设置有湍流器41。另外，内表面40S在燃气涡轮的径向上，在叶片主体40的背侧设置有湍流器41的位置，在腹侧未设置有湍流器41。

多个湍流器41中的位于径向最内侧的内径侧湍流器(第一湍流器)41R具有与其他湍流器(第二湍流器)41A不同的形状。图4放大示出在第二腔室C2设置的内径侧湍流器41R。需要说明的是，图4示出内径侧湍流器41R设置在图中的下侧、涡轮动叶的背侧的情况。需要说明的是，涡轮动叶34有时在涡轮动叶的腹侧设置有内径侧湍流器41Ra。图4的涡轮动叶34不具有内径侧湍流器41Ra，因此以双点划线示出。涡轮动叶34根据湍流器的配置间隔、配置位置，有时设置内径侧湍流器41R和内径侧湍流器41Ra中的任一方或双方。内径侧湍流器41Ra与内径侧湍流器41R是基本相同的结构，仅配置位置与内径侧湍流器41R不同。

如图4所示，内径侧湍流器41R包括从叶片主体40的内表面40S突出的突出高度以第一变化率变化的第一部分411和沿突出高度与冷却空气的流动方向交叉的方向以第二变化率变化的第二部分412。第二变化率大于第一变化率。在此，变化率是突出高度在规定长度上变化的比率。另外，在本实施方式中，第一变化率是零。即，在第一部分411中，从内表面40S突出的突出高度恒定。需要说明的是，第一变化率可以不是零，也可以是零以上。第一部分411的延伸方向(与冷却空气的流动方向交叉的方向)的一个端部与内表面40S中的构成隔壁的部分相接，另一端部与第二部分412相接。需要说明的是，第一部分411也可以与内表面40S中的构成前缘或后缘的部分相接。第一部分411从叶片主体40的内表面40S突出的突出高度恒定。内径侧湍流器41Ra也具有第一部分411a和第二部分412a。

第二部分412的一个端部经由连接点PC与第一部分411相接。第二部分412a的一个端部也经由连接点PCa与第一部分411a相接。第二部分412的突出高度随着在延伸方向上远离第一部分而逐渐减小。对于在各腔室设置的内径侧湍流器41R而言，第二部分412的突出高度随着从轴线Am方向的一侧朝向另一侧而逐渐减小或增加。在本实施方式中，在第一腔室C1及第三腔室C3设置的内径侧湍流器41R中，第二部分412的突出高度随着从轴线Am方向的一侧朝向另一侧而逐渐增加。在第二腔室C2、第四腔室C4、第五腔室C5设置的内径侧湍流器41R中，第二部分412的突出高度随着从轴线Am方向的一侧朝向另一侧而逐渐减小。需要说明的是，图4的例子示出在第二腔室C2设置的内径侧湍流器41R的结构。

第二部分412通过平滑的曲线与第一部分411连续连接。即，第二部分412的第一部分411侧的端部随着远离该第一部分411而向靠近内表面40S的方向弯曲。另外，第二部分412的后缘40T侧的端部通过与叶片主体40的内表面40S连续的曲线连接。更详细来说，第二部分412的端缘(即远离内表面40S一侧的端缘)形成为与内表面40S正切的圆弧状。即，第二部分412随着从第一部分411趋向隔壁43侧而向逐渐靠近内表面40S的方向弯曲后，以拐点41C为边界而使弯曲方向改变，向与内表面40S正切的方向弯曲。因此，在该内径侧湍流器41R处，从前缘40L侧到后缘40T侧未形成角部。需要说明的是，在将内径侧湍流器41R的轴线Am方向上的长度设为α的情况下，第二部分412优选为0.3α以下，更优选为0.1α以上且0.2α以下。另外，在将与第一部分411接近的隔壁42设为第一隔壁42，将与第二部分412接近的隔壁43设为第二隔壁43的情况下，第二隔壁43与第二部分412的连接点PC间的距离L2设定为比第一隔壁42与连接点PC间的距离L1的一半长。

除了内径侧湍流器41R以外的其他湍流器41A的延伸方向(与冷却空气的流动方向交叉的方向)的两个端部分别与内表面40S中构成隔壁的部分、内表面40S中构成前缘或后缘的部分相接。具体来说，在第一腔室C1设置的湍流器41A连接叶片主体40中的前缘40L侧的内表面40S与隔壁42。在第二腔室C2设置的湍流器41A连接隔壁42与隔壁43。在第三腔室C3设置的湍流器41A连接隔壁43与隔壁44。在第四腔室C4设置的湍流器41A连接隔壁44与隔壁45。在第五腔室C5设置的湍流器41A连接隔壁45与后缘40T侧的内表面40S。

另外，本实施方式的除了内径侧湍流器41R以外的其他湍流器41A的从叶片主体40的内表面40S突出的突出高度，在湍流器41A延伸方向的整个区域内恒定。也就是说，湍流器41A在第一腔室C1、第二腔室C2、第三腔室C3、第四腔室C4、第五腔室C5各分区中，在涡轮动叶34的叶片弦方向上具有恒定的突出高度。进一步换言之，其他湍流器41A在叶片主体40的外表面40R延伸的方向的整个区域内，从内表面S突出的突出高度恒定。需要说明的是，此处所说的突出高度恒定是指实质上恒定，也可以存在微小的制造误差等。另外，其他湍流器41A的突出高度实质上恒定即可，在内表面的凹凸容易变动的端部处，突出高度也可以变动。此外，内径侧湍流器41R与其他湍流器41A的内表面40S侧的端缘相互平行，远离内表面40S侧的端缘不平行。

涡轮动叶34的包含径向外侧的端部在内的大部分露出在工作流体流通的流体流路A中。即，位于比气体通路面G靠径向外侧的位置。需要说明的是，在图3中，流体流路A是比点划线靠轴线Am的径向外侧的区域。更详细来说，从与冷却空气的流动方向交叉的方向(即轴线Am的径向)观察，内径侧湍流器41R中仅第一部分411与流体流路A重叠，第二部分412位于比流体流路A靠径向内侧的位置。另外，第二部分412的与拐点41C相反一侧靠近平台P的气体通路面G。需要说明的是，涡轮动叶34也可以具有不包含第一湍流器41R的其他冷却流路。在该情况下，其他湍流器41A的至少一部分也可以比气体通路面G向径向内侧露出。

在此，在涡轮动叶34上构成湍流器41时，通常使用精密铸造。从确保冷却性能的角度，优选各湍流器41均从前缘40L侧到后缘40T侧连续形成。但是，由于进行铸造时使用的型芯的形状的制约，有时一部分湍流器41难以从前缘40L侧到后缘40T侧连续形成。在难以连续形成湍流器41的情况下，以往通常在该湍流器41设置具有直线的角部R的切口(如图4的点划线所示的部分)。然而，在存在具有这种角部的切口的情况下，在伴随转子高速旋转的离心力的作用下，在该角部R产生应力集中。由此，与其他湍流器相比，该部分的强度有可能降低。

另一方面，在本实施方式的涡轮动叶34中，内径侧湍流器41R中的第二部分412的从内表面40S突出的突出高度沿流动方向逐渐变化，因此在内径侧湍流器41R未形成角部R。由此能够减小湍流器41处的应力集中。即，能够充分确保涡轮动叶34的设计强度。

此外，在上述结构中，第二部分412是从流动方向观察与内表面40S正切的圆弧状。根据该结构，能够进一步减少内径侧湍流器41R处的应力集中。

在上述结构中，内径侧湍流器41R的第一部分411与第二部分412以曲线状连接。根据该结构，由于第一部分411与第二部分412以曲线状连接，因此在该连接部分未形成角部。由此能够减少内径侧湍流器41R处的应力集中。

在上述结构中，多个湍流器41中的位于最靠流动方向的一侧的湍流器41(内径侧湍流器41R)具有第一部分411及第二部分412。

在此，在多个湍流器41中的位于最靠流动方向的一侧即位于涡轮3的径向上的最内侧的湍流器41中，有时由于制造工艺上的制约而设置切口。根据上述结构，能够在湍流器41不形成角部而形成该切口，因此能够减少湍流器41处的应力集中，并还能够满足制造工艺上的制约。

此外，在上述结构中，仅湍流器41的第一部分411设置在与流体流路A重叠的位置。即，，突出高度比第二部分大的第一部分411位于为了与流体流路A中的工作流体接触而需要积极冷却的部分。由此，能够充分确保由湍流器41产生的冷却效果，并且能够通过第二部分412减少湍流器41处的应力集中。

以上，参照附图对本发明的第一实施方式进行了说明。需要说明的是，只要不脱离本发明的主旨，能够针对上述结构实施多种变更。

[第二实施方式]

参照图6说明本发明的第二实施方式。如该图所示，在本实施方式中，在涡轮动叶34的叶片主体40形成有多个冷却孔50。此外，多个湍流器41中的位于与多个冷却孔50重叠的位置的湍流器41具有上述的第一部分411和第二部分412。

具体来说，冷却孔50贯通叶片主体40的内表面40S和外表面40R。由此，在冷却流路F内流通的冷却空气的一部分穿过该冷却孔50而从内表面40S侧朝向外表面40R侧喷出。通过使喷出的冷却空气沿外表面40R流动，也能够从外表面40R侧对涡轮动叶34进行冷却。

在此，在与冷却孔50的位置对应的内表面40S侧的位置也设置有湍流器41。因此需要避免湍流器41与冷却孔50的干涉。以往，通过在湍流器41设置具有直线的角部的切口来避免与冷却孔50的干涉。然而，在存在具有这种角部的切口的情况下，在伴随转子高速旋转的离心力的作用下，在该角部产生应力集中。由此有可能该部分的强度降低。

另一方面，在本实施方式的涡轮动叶34中，与冷却孔50对应的位置处的湍流器具有上述的第一部分411和第二部分412。第二部分412的从内表面40S突出的突出高度沿与流动方向交叉的方向逐渐变化，因此在湍流器41未形成角部。由此，能够减少湍流器41处的应力集中。即，能够减少湍流器41处的应力集中，并实现由冷却孔50对涡轮动叶34的冷却。

以上，参照附图对本发明的第二实施方式进行了说明。需要说明的是，只要不脱离本发明主旨，能够针对上述结构实施多种变更。例如，与上述第一实施方式同样地，第一部分411和第二部分412也可以以平滑的曲线状连接。另外，第二部分412的后缘40T侧的端部也可以通过与叶片主体40的内表面40S连续的曲线连接。更详细来说，第二部分412的端缘(即远离内表面40S一侧的端缘)形成为与内表面正切的圆弧状。换言之，在该湍流器41处，从前缘40L侧到后缘40T侧未形成角部。

附图标记说明

100 燃气涡轮

1 压缩机

2 燃烧器

3 涡轮

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

31 涡轮转子

32 涡轮外壳

33 涡轮动叶级

34 涡轮动叶

35 涡轮静叶级

36 涡轮静叶

40 叶片主体

40L 前缘

40R 外表面

40S 内表面

40T 后缘

41 湍流器

41R 内径侧湍流器

42、43、44、45 隔壁

50 冷却孔

411 第一部分

412 第二部分

C1 第一腔室

C2 第二腔室

C3 第三腔室

C4 第四腔室

C5 第五腔室

A 流体流路

Am 轴线

G 气体通路面

P 平台

Claims (15)

1.一种涡轮叶片，其中，

所述涡轮叶片包括：

叶片主体，其在内侧形成有供冷却介质流通的冷却流路；以及

多个湍流器，其在所述冷却介质的流动方向上排列，从所述叶片主体的内表面向所述冷却流路内突出，并且沿与所述流动方向交叉的方向延伸，

所述多个湍流器中的至少一个是第一湍流器，该第一湍流器具有第一部分和第二部分，该第一部分的从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向以第一变化率变化，该第二部分具有一端与所述第一部分连接的连接点，且从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向以比所述第一变化率大的第二变化率变化。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，

所述第一部分的所述第一变化率是零。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮叶片，其中，

所述第二部分的所述突出高度随着远离所述第一部分而减小。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮叶片，其中，

从所述流动方向观察，所述第二部分的与所述内表面相反一侧的端缘是与所述内表面正切的圆弧状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮叶片，其中，

在所述第一湍流器中，所述第一部分与所述第二部分以曲线状连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮叶片，其中，

所述第一湍流器是所述多个湍流器中的位于最靠所述流动方向的一侧的所述湍流器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮叶片，其中，

在所述多个湍流器中，除了所述第一湍流器以外的第二湍流器的从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向恒定。

8.根据权利要求7所述的涡轮叶片，其中，

所述第一湍流器和所述第二湍流器的所述内表面侧的端缘平行，远离所述内表面一侧的端缘不平行。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的涡轮叶片，其中，

所述叶片主体具有将所述冷却流路划分为多个腔室的多个隔壁，

在所述多个湍流器中，除了所述第一湍流器以外的第二湍流器的两端与所述隔壁彼此、所述隔壁和所述叶片主体的前缘侧的内表面、或者所述隔壁和后缘侧的内表面连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的涡轮叶片，其中，

所述叶片主体具有将所述冷却流路划分为多个腔室的多个隔壁，

所述隔壁具有与所述第一部分接近的第一隔壁和与所述第二部分接近的第二隔壁，

所述第二隔壁与所述第二部分间的距离比所述第一隔壁与所述连接点间的距离的一半长。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的涡轮叶片，其中，

所述叶片主体具有限定气体通路的半径方向的面即气体通路面的气体通路面限定构件，

所述第二部分靠近所述气体通路面限定构件。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的涡轮叶片，其中，

所述叶片主体具有不包含所述第一湍流器的其他冷却流路，

所述其他冷却流路中的所述湍流器的至少一部分位于比气体通路的半径方向的面即气体通路面靠径向内侧的位置。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的涡轮叶片，其中，

在所述叶片主体的至少一部分形成有连通所述冷却流路与外表面的多个冷却孔，

所述第一湍流器是在与所述冷却孔重叠的位置设置的所述湍流器。

14.一种涡轮，其中，

所述涡轮包括：

转子主体，其绕轴线旋转；

在所述转子主体设置的权利要求1至13中任一项所述的涡轮叶片；以及

外壳，其从外周侧覆盖所述转子主体而形成流体流路，

从与流动方向交叉的方向观察，所述第一湍流器的所述第一部分与所述流体流路重叠，所述第二部分的至少一部分与所述流体流路不重叠。

15.一种涡轮叶片的冷却方法，所述涡轮叶片包括：

叶片主体，其在内侧形成有供冷却介质流通的冷却流路；以及

多个湍流器，其在所述冷却介质的流动方向上排列，从所述叶片主体的内表面向所述冷却流路内突出，并且沿与所述流动方向交叉的方向延伸，

所述多个湍流器中的至少一个是第一湍流器，该第一湍流器具有第一部分和第二部分，该第一部分的从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向以第一变化率变化，该第二部分具有一端与所述第一部分连接的连接点，且从所述内表面突出的突出高度沿与所述流动方向交叉的方向以比所述第一变化率大的第二变化率变化，

所述涡轮叶片的冷却方法的特征在于，

使冷却空气流入所述冷却流路，通过所述第一湍流器及除了所述第一湍流器以外的第二湍流器使所述冷却空气的流动方向变化，并且使所述叶片主体与所述冷却空气进行热交换，从而对所述叶片主体进行冷却。