CN111133173A - 燃气轮机静叶、及具备该燃气轮机静叶的燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
静叶的护罩具有:背侧通道(73n)、腹侧通道(73p)以及多个后端通道(76)。多个后端通道(76)在沿背侧端面(63n)的背侧通道(73n)与沿腹侧端面(63p)的腹侧通道(73p)之间,沿侧方向(Dc)排列配置,在后端面(62b)开口。多个后端通道(76)中,最靠近背侧通道(73n)的背侧第一后端通道(76n1)随着朝向下游侧而逐渐向靠近背侧通道(73n)侧延伸。多个后端通道(76)中,最靠近腹侧通道(73p)的腹侧第一后端通道(76p1)随着朝向下游侧而逐渐向靠近腹侧通道(73p)侧延伸。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机静叶、及具备该燃气轮机静叶的燃气轮机。
本申请基于2017年10月23日在日本申请的日本特愿2017-204676号主张优先权,在此引用该内容。
背景技术
燃气轮机具备:转子,以轴线为中心进行旋转;以及机室,覆盖该转子。转子具有转子轴和装配于该转子轴的多个动叶。此外,在机室的内侧设有多个静叶。
静叶具有:叶片体,在相对于轴线的径向上延伸而形成叶片形;内侧护罩,设于叶片体的径向内侧;以及外侧护罩,设于叶片体的径向外侧。静叶的叶片体配置于燃烧气体所穿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位置。外侧护罩划定燃烧气体流路的径向外侧的位置。
燃气轮机的静叶暴露于高温的燃烧气体。因此,静叶一般用空气等冷却。
例如,在以下的专利文献1记载的静叶,形成有供冷却空气穿过的各种通道。具体而言,在静叶的叶片体形成有沿径向延伸并供冷却空气流入的叶片通道。此外,在内侧护罩和外侧护罩形成有向叶片体的叶片通道供给冷却空气的腔。而且,在内侧护罩和外侧护罩形成有背侧通道、腹侧通道以及多个后端通道。背侧通道与腔连通,沿护罩的背侧端面延伸,在护罩的后端面开口。腹侧通道与腔连通,沿护罩的腹侧端面延伸,在护罩的后端面开口。多个后端通道以腔为基准在后端面侧排列配置于背侧通道与腹侧通道之间,与腔连通并在后端面开口。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-060638号公报
发明内容
发明要解决的问题
关于燃气轮机的静叶,理想的是:即使有效地冷却该静叶,并且提高静叶的耐久性,但也尽可能地减少用于冷却该静叶的空气的使用量。
因此,本发明的目的在于提供一种能够高效地冷却的燃气轮机静叶及具备该燃气轮机静叶的燃气轮机。
技术方案
作为用于达成所述目的的发明的一个方案的燃气轮机静叶,
具备:叶片体,配置于燃烧气体流路内,形成叶片形;以及护罩,设于所述叶片体的叶片高度方向的端部。所述护罩具有:气路面,与在所述燃烧气体流路中流动的燃烧气体接触;前端面,是所述叶片体的相对于后缘的前缘侧的端面,朝向作为在所述燃烧气体流路内所述燃烧气体流来的一侧的上游侧;后端面,形成与所述前端面背靠背的关系,朝向作为在所述燃烧气体流路内所述燃烧气体流去的一侧的下游侧;背侧端面,连接所述前端面与所述后端面,是所述叶片体的相对于腹侧面的背侧面侧的端面;腹侧端面,形成与所述背侧端面背靠背的关系,连接所述前端面与所述后端面,是所述叶片体的相对于所述背侧面的所述腹侧面侧的端面;腔,形成于由所述前端面、所述后端面、所述背侧端面以及所述腹侧端面包围的区域内,供冷却空气流入;背侧通道,在作为所述背侧端面与所述腹侧端面排列的方向的侧方向,以所述腔为基准配置于所述背侧端面侧,与所述腔连通,沿所述背侧端面朝向所述下游侧延伸,在所述后端面开口;腹侧通道,在所述侧方向,以所述腔为基准配置于所述腹侧端面侧,与所述腔连通,沿所述腹侧端面朝向所述下游侧延伸,在所述后端面开口;以及多个后端通道,以所述腔为基准在所述后端面侧且在所述背侧通道与所述腹侧通道之间沿所述侧方向排列配置,与所述腔连通,在所述后端面开口。多个所述后端通道中,在所述侧方向上最靠近所述背侧通道的背侧第一后端通道,随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述背侧通道侧延伸。多个所述后端通道中,在所述侧方向上最靠近所述腹侧通道的腹侧第一后端通道,随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述腹侧通道侧延伸。
在叶片体的后缘部的下游侧,在沿弧线的区域中,形成有燃烧气体的尾流(wake)。通过该尾流,燃烧气体与外侧护罩之间的热传导率提高。因此,在气路面中,在叶片体的后缘部的下游侧,沿弧线的区域容易被燃烧气体加热。换言之,在气路面中,沿后端面且周向腹侧(侧方向的一侧)的区域中,容易被燃烧气体加热。由于第一静叶的叶片体的原因而形成的尾流区域在邻接于第一静叶的周向腹侧的第二静叶的气路面中,扩展至沿后端面且周向背侧(周向的另一侧)的区域内。因此,在气路面中,沿后端面且周向背侧的区域也容易被燃烧气体加热。
本方案的背侧第一后端通道随着朝向下游侧而逐渐向靠近背侧通道侧延伸。因此,在本方案中,在后端面中,背侧通道开口的位置与背侧第一后端通道开口的位置之间的距离与背侧第一后端通道相对于背侧通道平行的情况相比变短。因此,在本方案中,在气路面中,会强化沿后端面且周向腹侧的区域的冷却能力。
本方案的腹侧第一后端通道随着朝向下游侧而逐渐向靠近腹侧通道侧延伸。因此,在本方案中,在后端面中,腹侧通道开口的位置与腹侧第一后端通道开口的位置之间的距离与腹侧第一后端通道相对于腹侧通道平行的情况相比变短。因此,在本方案中,在气路面中,会强化沿后端面且周向腹侧的区域的冷却能力。
在本方案中,背侧第一后端通道随着朝向下游侧而逐渐向靠近背侧通道侧延伸,腹侧第一后端通道随着朝向下游侧而逐渐向靠近腹侧通道侧延伸。因此,背侧第一后端通道与腹侧第一后端通道之间的多个后端通道中,在侧方向相邻的任意两个后端通道开口的位置间的距离与所有的后端通道为平行的情况的该距离相比变长。因此,在本方案中,在侧方向的背侧第一后端通道与腹侧第一后端通道之间的一部分的区域的冷却能力降低。然而,在气路面中,在沿后端面且侧方向的背侧第一后端通道与腹侧第一后端通道之间的一部分的区域与在气路面中沿后端面且周向背侧的区域以及沿后端面且周向腹侧的区域相比不易被加热。因此,在本方案中,在气路面中,即使沿后端面且在侧方向的背侧第一后端通道与腹侧第一后端通道之间的一部分的区域的冷却能力降低,该区域的耐久性也几乎不降低。
像以上这样,在本方案中,强化容易被加热的区域的冷却能力且降低相对不易被加热的区域的冷却能力,因此能够有效地冷却静叶。因此,根据本方案,能够提高静叶的耐久性,并且抑制用于冷却该静叶的空气的使用量的增加。
在此,可以是,在所述一个方案的燃气轮机静叶中,多个所述后端通道中,除了所述背侧第一后端通道和所述腹侧第一后端通道以外的一部分的多个后端通道与所述背侧端面平行。
此外,也可以是,在以上的任意一项方案的燃气轮机静叶中,多个所述后端通道中,在所述侧方向最靠近所述背侧第一后端通道的背侧第二后端通道随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述背侧通道侧延伸,其相对于向所述下游侧的单位位移量的、向靠近所述背侧通道的一侧的位移量与所述背侧第一后端通道的位移量相比较小,多个所述后端通道中,在所述侧方向的最靠近所述腹侧第一后端通道的腹侧第二后端通道随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述腹侧通道侧延伸,其相对于向所述下游侧的单位位移量的、向靠近所述腹侧通道侧的位移量与所述腹侧第一后端通道相比较小。
此外,也可以是,在以上的任意一项方案的燃气轮机静叶中,包括所述背侧第一后端通道,从所述背侧第一后端通道向所述侧方向连续排列的多个所述后端通道构成背侧后端通道组,包括所述腹侧第一后端通道,从所述腹侧第一后端通道向所述侧方向连续排列的多个所述后端通道构成腹侧后端通道组,构成所述背侧后端通道组的多个所述后端通道相互平行,构成所述腹侧后端通道组的多个所述后端通道相互平行。
作为用于达成所述目的的发明的其他的方案的燃气轮机静叶,
具备:叶片体,配置于燃烧气体流路内,形成叶片形;以及护罩,设于所述叶片体的叶片高度方向的端部。所述护罩具有:气路面,与在所述燃烧气体流路中流动的燃烧气体接触;前端面,是所述叶片体的相对于后缘的前缘侧的端面,朝向作为在所述燃烧气体流路内所述燃烧气体流来的一侧的上游侧;后端面,形成与所述前端面背靠背的关系,朝向作为在所述燃烧气体流路内所述燃烧气体流去的一侧的下游侧;背侧端面,连接所述前端面与所述后端面,是所述叶片体的相对于腹侧面的背侧面侧的端面;腹侧端面,形成与所述背侧端面背靠背的关系,连接所述前端面与所述后端面,是所述叶片体的相对于所述背侧面的所述腹侧面侧的端面;腔,形成于由所述前端面、所述后端面、所述背侧端面以及所述腹侧端面包围的区域内,供冷却空气流入;以及多个后端通道组,以所述腔为基准在所述后端面侧且在作为所述背侧端面与所述腹侧端面排列方向的侧方向上排列配置,由与所述腔连通,在所述后端面开口的多个后端通道构成。多个所述后端通道组中的构成组的多个所述后端通道均相互平行。多个所述后端通道组中,构成在所述侧方向上最靠近所述背侧端面的背侧后端通道组的多个所述后端通道随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述背侧端面的一侧延伸。多个所述后端通道组中,构成在所述侧方向上最靠近所述腹侧端面的腹侧后端通道组的多个所述后端通道随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述腹侧端面的一侧延伸。
在本方案中,也强化容易被加热的区域的冷却能力且降低相对不易被加热的区域的冷却能力,因此能够有效地冷却静叶。因此,根据本方案,能够提高静叶的耐久性,并且抑制用于冷却该静叶的空气的使用量的增加。
而且,在本方案的多个后端通道组中,构成组的多个后端通道均相互平行。因此,在本方案中,与多个后端通道的每一个均向不同的方向延伸的情况相比,能够抑制加工多个后端通道的工作量。
在具有所述背侧后端通道组和所述腹侧后端通道组的、以上的任意一项方案的燃气轮机静叶中,也可以具有中央后端通道组,其在所述侧方向上,在所述背侧后端通道组与所述腹侧后端通道组之间,由多个所述后端通道中的一部分的多个所述后端通道构成。
在该情况下,构成所述中央后端通道组的多个所述后端通道均可以平行于所述背侧端面。
此外,在以上的任意一项的方案的燃气轮机静叶中,也可以具备多个所述叶片体,多个所述叶片体也可以设于一个所述护罩。
作为用于达成所述目的的发明的一个方案的燃气轮机,
具备:以上的任意一项方案的燃气轮机静叶;转子,以轴线为中心进行旋转;机室,覆盖所述转子的外周侧;以及燃烧器,由燃料的燃烧生成所述燃烧气体,向所述机室内送出所述燃烧气体。所述燃气轮机静叶固定于所述机室的内周侧。
发明效果
根据本发明的一个方案,能够有效地冷却燃气轮机静叶,谋求耐久性的提高,并且抑制冷却用的空气的使用量。
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是本发明的第一实施方式的静叶的立体图。
图4是图3的IV-IV线剖视图。
图5是本发明的第二实施方式的静叶的剖视图。
图6是本发明的第三实施方式的静叶的剖视图。
图7是本发明的第四实施方式的静叶的剖视图。
图8是本发明的第五实施方式的静叶的剖视图。
图9是本发明的第六实施方式的静叶的剖视图。
图10是本发明的第七实施方式的静叶的剖视图。
图11是本发明的第八实施方式的静叶的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的各实施方式及其变形例进行详细的说明。
「燃气轮机的实施方式」
参照图1和图2,对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10具备:压缩机20,压缩空气A;燃烧器30,在由压缩机20压缩的空气A中使燃料F燃烧而生成燃烧气体G;以及涡轮40,由燃烧气体G驱动。
压缩机20具有:压缩机转子21,以轴线Ar为中心进行旋转;压缩机机室25,覆盖压缩机转子21;以及多个静叶级26。涡轮40具有:涡轮转子41,以轴线Ar为中心进行旋转;涡轮机室45,覆盖涡轮转子41;以及多个静叶级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轮机转子11。在该燃气轮机转子11例如连接有发电机GEN的转子。此外,压缩机机室25与涡轮机室45相互连接,形成燃气轮机机室15。需要说明的是,以下,将轴线Ar延伸的方向设为轴线方向Da,将以该轴线Ar为中心的周向仅设为周向Dc,将相对于轴线Ar垂直的方向设为径向Dr。此外,在轴线方向Da上以涡轮40为基准,将压缩机20侧设为轴线上游侧Dau,将其相反侧设为轴线下游侧Dad。此外,在径向Dr上,将靠近轴线Ar侧设为径向内侧Dri,将其相反侧设为径向外侧Dro。
压缩机转子21具有:转子轴22,以轴线Ar为中心沿轴线方向Da延伸;以及多个动叶级23,装配于该转子轴22。多个动叶级23沿轴线方向Da排列。各动叶级23均由沿周向Dc排列的多个动叶23a构成。在多个动叶级23的各轴线下游侧Dad,配置有静叶级26。各静叶级26设于压缩机机室25的内侧。各静叶级26均由沿周向Dc排列的多个静叶26a构成。
如图2所示,涡轮转子41具有:转子轴42,以轴线Ar为中心,沿轴线方向Da延伸;以及多个动叶级43,装配于该转子轴42。多个动叶级43沿轴线方向Da排列。各动叶级43均由沿周向Dc排列的多个动叶43a构成。在多个动叶级43的各轴线上游侧Dau配置有静叶级46。各静叶级46设于涡轮机室45的内侧。各静叶级46均由沿周向Dc排列的多个燃气轮机静叶46a构成。需要说明的是,以下将燃气轮机静叶简称为静叶。涡轮机室45具有:筒状的外侧机室45a,构成其外壳;内侧机室45b,固定于外侧机室45a的内侧;多个分割环45c,固定于内侧机室45b的内侧。多个分割环45c均设于多个静叶级46的相互之间的位置。因此,在各分割环45c的径向内侧Dri配置有动叶级43。
在转子轴42的外周侧与涡轮机室45的内周侧之间,在轴线方向Da配置有静叶46a和动叶43a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为中心形成环状,在轴线方向Da长。在涡轮机室45的内侧机室45b,形成有从径向外侧Dro向径向内侧Dri贯通的冷却空气通道45p。将穿过该冷却空气通道45p的冷却空气向静叶46a内和分割环45c内导入,利用于静叶46a和分割环45c的冷却。需要说明的是,有时也由静叶级46,将燃气轮机机室15内的空气作为冷却空气,不经涡轮机室45的冷却空气通道45p而向构成该静叶级46的静叶46a供给。
如图1所示,压缩机20对空气A进行压缩,生成压缩空气。该压缩空气向燃烧器30内流入。向燃烧器30供给燃料F。在燃烧器30内,在压缩空气中使燃料F燃烧,生成高温高压的燃烧气体G。将该燃烧气体G从燃烧器30送向涡轮40内的燃烧气体流路49。燃烧气体G在经燃烧气体流路49向轴线下游侧Dad流动的过程中使涡轮转子41旋转。由该涡轮转子41的旋转,使连接于燃气轮机转子11的发电机GEN的转子旋转。其结果是,发电机GEN发电。
以下,对关于以上说明过的燃气轮机10的静叶46a的各种实施方式进行说明。
「静叶的第一实施方式」
以下,参照图3和图4,对本发明的静叶的第一实施方式进行说明。
如图3所示,本实施方式的静叶(燃气轮机)50具有:叶片体51,形成叶片形,沿径向Dr延伸;内侧护罩60i,形成于叶片体51的径向内侧Dri的一端;以及外侧护罩60o,形成于叶片体51的径向外侧Dro的一端。叶片体51配置于燃烧气体G所穿过的燃烧气体流路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的位置。此外,外侧护罩60o划定环状的燃烧气体流路49的径向外侧Dro的位置。
如图4所示,叶片体51的轴线上游侧Dau的端部形成前缘部52,轴线下游侧Dad的端部形成后缘部53。在该叶片体51的表面,朝向周向Dc的面中,凸状的面形成背侧面54(=负压面),凹状的面形成腹侧面55(=正压面)。需要说明的是,以下为便于说明,有时也将周向Dc称为侧方向Dc。此外,将在周向Dc相对于背侧面54,腹侧面55所存在的一侧设为周向腹侧Dcp,将在周向Dc相对于腹侧面55,背侧面54所存在的一侧设为周向背侧Dcn。此外,有时也将轴线方向Da的轴线上游侧Dau称为前侧,将轴线方向Da的轴线下游侧Dad称为后侧。此外,有时也将径向Dr称为叶片高度方向Dr。
内侧护罩60i与外侧护罩60o为基本相同的构造。因此,以下对外侧护罩60o进行说明。
如图3和图4所示,外侧护罩60o具有:板状的外侧护罩主体61,沿轴线方向Da和周向Dc扩展;以及周壁65,沿外侧护罩主体61的外周缘从外侧护罩主体61向径向外侧Dro突出。
外侧护罩主体61形成有:前端面62f,作为轴线上游侧Dau的端面;后端面62b,作为轴线下游侧Dad的端面;腹侧端面63p,作为周向腹侧Dcp的端面;背侧端面63n,作为周向背侧Dcn的端面;以及气路面64,朝向径向内侧Dri。前端面62f与后端面62b大致平行。此外,腹侧端面63p与背侧端面63n大致平行。因此,如图4所示,在从径向D观察的情况下,外侧护罩主体61形成平行四边形。
周壁65具有:前周壁65f和后周壁65b,在轴线方向Da相互对置;以及一对侧周壁65p、65n,在周向Dc相互对置。相对于外侧护罩主体61,前周壁65f和后周壁65b均比一对侧周壁65p、65n向径向外侧Dro突出,形成钩部。形成钩部的前周壁65f和后周壁65b起到将静叶50装配于涡轮机室45(参照图2)的内周侧的作用。在外侧护罩60o,由外侧护罩主体61与周壁65形成有向径向内侧Dri凹陷的凹部66。
静叶50还具备:碰撞板67,将外侧护罩60o的凹部66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69。在该碰撞板67形成有沿径向Dr贯通的多个空气孔68。存在于静叶50的径向外侧Dro的冷却空气Ac的一部分经该碰撞板67的空气孔68向内侧腔69内流入。该内侧腔69形成于由前端面62f、后端面62b、背侧端面63n以及腹侧端面63p包围的区域内。
在叶片体51、外侧护罩60o以及内侧护罩60i形成有沿径向Dc延伸的多个叶片空气通道71。各叶片空气通道71均从外侧护罩60o经叶片体51连到内侧护罩60i而形成。多个叶片空气通道71沿叶片体51的弧线排列。邻接的叶片空气通道71的一部分在径向外侧Dro的部分,或径向内侧Dri的部分相互连通。此外,多个叶片空气通道71中的任意一个在外侧护罩60o的凹部66的底部开口。而且,多个叶片空气通道71中的任意一个在内侧护罩60i的凹部的底部开口。存在于静叶50的径向外侧Dro或径向内侧Dri的冷却空气Ac的一部分,从该叶片空气通道71的开口向叶片空气通道71内流入。在叶片体51的前缘部52以及后缘部53形成有从叶片空气通道71向燃烧气体流路49贯通的多个叶片表面喷出通道72。
如图4所示,外侧护罩60o的一对侧周壁65p、65n中,在周向腹侧Dcp的侧周壁65p形成有沿腹侧端面63p向具有轴线方向Da分量的方向延伸的腹侧通道73p。此外,在周向背侧Dcn的侧周壁65n形成有沿背侧端面63n向具有轴线方向Da分量的方向延伸的背侧通道73n。腹侧通道73p和背侧通道73n均在其上游端与内侧腔69连通。此外,对于腹侧通道73p和背侧通道73n,其下游端均在外侧护罩主体61的后端面62b开口。在外侧护罩主体61形成有以内侧腔69为基准在轴线下游侧Dad配置于背侧通道73n与腹侧通道73p之间的多个后端通道76。多个后端通道76沿周向(侧方向)Dc排列。多个后端通道76均与内侧腔69连通,在后端面62b开口。
多个后端通道76中,在周向(侧方向)Dc最靠近背侧通道73n,换言之,靠近背侧端面63n的后端通道76为背侧第一后端通道76n1。该背侧第一后端通道76n1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n的一侧延伸。此外,多个后端通道76中,在周向(侧方向)Dc最靠近腹侧通道73p,换言之,靠近腹侧端面63p的后端通道76为腹侧第一后端通道76p1。该腹侧第一后端通道76p1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p的一侧延伸。
包括背侧第一后端通道76n1,从背侧第一后端通道76n1向周向腹侧(侧方向)Dcp连续排列的多个后端通道76构成背侧后端通道组75n。此外,包括腹侧第一后端通道76p1,从腹侧第一后端通道76p1向周向背侧(侧方向)Dcn连续排列的多个后端通道76构成腹侧后端通道组75p。在本实施方式中,所有的后端通道76属于背侧后端通道组75n与腹侧后端通道组75p中的任意一方的组。
构成背侧后端通道组75n的多个后端通道76n相互平行。因此,构成背侧后端通道组75n的多个后端通道76n均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。此外,构成腹侧后端通道组75p的多个后端通道76p也相互平行。因此,构成腹侧后端通道组75p的多个后端通道76p均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p的一侧延伸。
燃烧气体G流过静叶50的外侧护罩60o与内侧护罩60i之间。因此,配置于外侧护罩60o与内侧护罩60i之间的叶片体51被该燃烧气体G加热。该叶片体51在冷却空气Ac在叶片空气通道71内流动的过程中,被该冷却空气Ac冷却。此外,向叶片空气通道71流入的冷却空气Ac,从该叶片表面喷出通道72向燃烧气体流路49内流出。因此,叶片体51的前缘部52和后缘部53在冷却空气Ac从叶片表面喷出通道72流出的过程中,被该冷却空气Ac冷却。而且,从叶片表面喷出通道72向燃烧气体流路49流出的冷却空气Ac的一部分对叶片体51的表面进行部分地覆盖,起到作为膜空气的作用。
此外,外侧护罩60o的气路面64和内侧护罩60i的气路面也被燃烧气体G加热。外侧护罩60o与内侧护罩60i如前所述为基本相同的构造。因此,外侧护罩60o的冷却方法与内侧护罩60i的冷却方法为基本相同的冷却方法。因此,以下,对外侧护罩60o的冷却方法进行说明。
存在于外侧护罩60o的径向外侧Dro的冷却空气Ac,经碰撞板67的多个空气孔68,向内侧腔69内流入。在外侧护罩60o的凹部66的底面,从碰撞板67的多个空气孔68喷出的冷却空气Ac碰撞,使该底面冲击冷却。其结果是,在外侧护罩60o的气路面64中,包括对应于凹部66的底面的区域的区域,通过底面的冲击冷却来冷却。
向外侧护罩60o的内侧腔69流入的冷却空气Ac的一部分,向腹侧通道73p流入,从后端面62b的开口流出。在外侧护罩60o的气路面64中,沿腹侧端面63p的区域在冷却空气Ac在腹侧通道73p流动的过程中,被该冷却空气Ac冷却。向外侧护罩60o的内侧腔69流入的冷却空气Ac的另一部分,向背侧通道73n流入,从后端面62b的开口流出。在外侧护罩60o的气路面64中,沿背侧端面63n的区域在冷却空气Ac在背侧通道73n流动的过程中,被该冷却空气Ac冷却。
向外侧护罩60o的内侧腔69流入的冷却空气Ac的另外的其他一部分,向多个后端通道76流入,从后端面62b的开口流出。在外侧护罩60o的气路面64中,沿后端面62b的区域在冷却空气Ac在多个后端通道76中流动的过程中,被该冷却空气Ac冷却。需要说明的是,在外侧护罩60o的气路面64中,沿背侧端面63n且沿后端面62b的区域被在背侧通道73n中流动的冷却空气Ac冷却。此外,在外侧护罩60o的气路面64中,沿腹侧端面63p且沿后端面62b的区域被在腹侧通道73p中流动的冷却空气Ac冷却。
再者,在叶片体51的后缘部53的下游侧,沿弧线的区域中,形成有燃烧气体G的尾流Gw。通过该尾流Gw,燃烧气体G与外侧护罩60o之间的热传导率提高。因此,在气路面64中,在叶片体51的后缘部53的下游侧,沿弧线的区域容易被燃烧气体G加热。换言之,在气路面64中,沿后端面62b且周向腹侧Dcp的区域的一部分容易被燃烧气体G加热。由第一静叶50的叶片体51形成的尾流区域在邻接于第一静叶50的周向腹侧Dcp的第二静叶50的气路面64中,扩展至沿后端面62b且至周向背侧Dcn的区域内。因此,在气路面64中,沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域的一部分也容易被燃烧气体G加热。
而且,在腹侧通道73p与腹侧第一后端通道76p1相互平行的情况下,周向Dc的两通道73p、76p1之间的无冷却区域变宽。因此,这之间容易被燃烧气体G加热。此外,在假设背侧通道73n与背侧第一后端通道76n1相互平行的情况下,周向Dc的两通道73n、76n1之间的无冷却区域变宽。因此,这之间容易被燃烧气体G加热。
本实施方式的背侧第一后端通道76n1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。因此,在本实施方式中,在后端面62b中,背侧通道73n开口的位置与背侧第一后端通道76n1开口的位置之间的距离与背侧第一后端通道76n1相对于背侧通道73n平行的情况相比变短。因此,在本实施方式中,在气路面64中,会强化沿后端面62b且周向腹侧Dcp的区域的冷却能力。
本实施方式的腹侧第一后端通道76p1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。因此,在本实施方式中,在后端面62b中,腹侧通道73p开口的位置与腹侧第一后端通道76p1开口的位置之间的距离与腹侧第一后端通道76p1相对于腹侧通道73p平行的情况相比变短。因此,在本实施方式中,在气路面64中,会强化沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域的冷却能力。
在本实施方式中,构成背侧后端通道组75n的多个后端通道76n均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。此外,在本实施方式中,构成腹侧后端通道组75p的多个后端通道76p均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。因此,在构成背侧后端通道组75n的多个后端通道76n中,最靠周向腹侧Dcp的后端通道76n开口的位置,与构成腹侧后端通道组75p的多个后端通道76p中,最靠周向背侧Dcn的后端通道76p开口的位置之间的距离,与两后端通道76n、76p相互平行的情况的该距离相比变长。换言之,构成背侧后端通道组75n的多个后端通道76n中,最靠近腹侧通道73p的后端通道76n开口的位置,与构成腹侧后端通道组75p的多个后端通道76p中,最接近背侧通道73n后端通道76p开口的位置之间的间隙,与两后端通道76n、76p相互平行的情况的该间隙相比变大。因此,在本实施方式中,在气路面64中,沿后端面62b且周向Dc的中央部的区域的冷却能力降低。然而,在气路面64中,在沿后端面62b且周向Dc的中央部的区域,上述尾流的影响小,因此在气路面64中,与沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域和沿后端面62b且周向腹侧Dcp的区域相比不易被加热。因此,在本实施方式中,在气路面64中,即使沿后端面62b且周向的中央部的区域的冷却能力降低,该区域的耐久性也不降低。
像以上这样,在本实施方式中,强化容易被加热的区域的冷却能力且降低相对不易被加热的区域的冷却能力,因此能够有效地冷却静叶50。因此,根据本实施方式,能够提高静叶50的耐久性,并且抑制用于冷却该静叶50的空气的使用量的增加。
本实施方式的多个后端通道76能够由例如放电加工形成。在该放电加工中,以直线上的金属线为电极,使该金属线向金属线延伸的方向移动,在母材加工后端通道76。如果多个后端通道76相互平行,则相互平行地配置与该后端通道76的数量相同数量的金属线,如果使这些金属线一体地移动,则能够集中形成多个后端通道76。
在本实施方式中,不是所有的后端通道76相互平行。然而,在本实施方式中,所有的后端通道76属于背侧后端通道组75n与腹侧后端通道组75p中的任意一个,构成背侧后端通道组75n的多个后端通道76n相互平行,构成腹侧后端通道组75p的多个后端通道76p相互平行。因此,在本实施方式中,与多个后端通道76的每一个均向不同的方向延伸的情况相比,能够抑制加工多个后端通道76的工作量。
「静叶的第二实施方式」
以下,参照图5,对本发明的静叶的第二实施方式进行说明。
本实施方式的静叶变更了第一实施方式的静叶的多个后端通道76的配置等,其他的构成与第一实施方式的静叶相同。
本实施方式的静叶具有:背侧后端通道组75na、中央后端通道组75ca以及腹侧后端通道组75pa来作为后端通道组。多个后端通道76a全部属于背侧后端通道组75na、中央后端通道组75ca以及腹侧后端通道组75pa中的任意一个组。
背侧后端通道组75na由背侧第一后端通道76na1,与从该背侧第一后端通道76na1向周向腹侧(侧方向)Dcp连续排列的多个后端通道76na构成。构成该背侧后端通道组75na的多个后端通道76na相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。
腹侧后端通道组75pa由腹侧第一后端通道76pa1,与从该腹侧第一后端通道76pa1向周向背侧(侧方向)Dcn连续排列的多个后端通道76pa构成。构成该腹侧后端通道组75pa的多个后端通道76pa相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。
中央后端通道组75ca,在周向(侧方向)Dc,配置于背侧后端通道组75na与腹侧后端通道组75pa之间。中央后端通道组75ca由相互平行的多个后端通道76ca构成。构成中央后端通道组75ca的多个后端通道76ca相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度为,构成背侧后端通道组75na的多个后端通道76na相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度,与构成腹侧后端通道组75pa的多个后端通道76pa相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度之间的角度。在本实施方式中,构成中央后端通道组75ca的多个后端通道76ca相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度为0°。换言之,在本实施方式中,构成中央后端通道组75ca的多个后端通道76ca与腹侧通道73p、背侧通道73n、腹侧端面63p以及背侧端面63n平行。
以上,在本实施方式中,也与第一实施方式相同,构成腹侧后端通道组75pa的多个后端通道76pa随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。此外,构成背侧后端通道组75na的多个后端通道76na随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。因此,在本实施方式中,也与第一实施方式相同,强化容易被加热的区域,即气路面64中,沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域和周向腹侧Dcp的区域的冷却能力,降低相对不易被加热的区域的冷却能力,因此能够有效地冷却静叶50。因此,在本实施方式中,也能够提高静叶的耐久性,并且抑制用于冷却该静叶的空气的使用量的增加。
在气路面64中,沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域与周向腹侧Dcp的区域之间的中央区域,主要由在构成中央后端通道组75ca的多个后端通道76ca中流动的冷却空气Ac来冷却。
再者,在构成背侧后端通道组75na的多个后端通道76na中最靠近腹侧通道73p的后端通道76na开口的位置,与在构成中央后端通道组75ca的多个后端通道76ca中最靠近背侧通道73n的后端通道76ca开口的位置之间的间隙,与两后端通道76na、76ca相互平行的情况的该间隙相比变大。此外,在构成腹侧后端通道组75pa的多个后端通道76pa中,最靠近背侧通道73n的后端通道76pa的开口的位置,与在构成中央后端通道组75ca的多个后端通道76ca中,最靠近腹侧通道73p的后端通道76ca开口的位置之间的间隙,与两后端通道76na、76ca相互平行的情况的该间隙相比变大。因此,在本实施方式中,在气路面64中,沿后端面62b的这些间隙区域的冷却能力降低。然而,在气路面64中,在沿后端面62b的这些间隙区域,上述的尾流的影响较小,因此,在气路面64中,与沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域和沿后端面62b且周向腹侧Dcp的区域相比不易被加热。因此,在本实施方式中,在气路面64中,即使沿后端面62b的这些间隙区域的冷却能力降低,这些间隙区域的耐久性也不降低。
此外,在本实施方式中,所有的后端通道76a属于背侧后端通道组75na、腹侧后端通道组75pa以及中央后端通道组75ca中的任意一个。并且,构成背侧后端通道组75na的多个后端通道76na相互平行,构成腹侧后端通道组75pa的多个后端通道76pa相互平行,构成中央后端通道组75ca的多个后端通道76ca相互平行。因此,在本实施方式中,与多个后端通道76a的每一个均向不同的方向延伸的情况相比,能够抑制加工多个后端通道76a的工作量。
需要说明的是,相对于第一实施方式的静叶具有两个后端通道组75n、75p,本实施方式的静叶具有三个后端通道组75na、75ca以及75pa。因此,本实施方式加工多个后端通道76a与第一实施方式相比更花费工作量。然而,在本实施方式中,存在沿周向Dc排列的二个间隙,因此在周向Dc相邻的两个后端通道组75na、75ca(75ca、75pa)之间的间隙与在第一实施方式中在周向Dc相邻的两个后端通道组75n、75p之间的间隙相比能够变小。
「静叶的第三实施方式」
以下,参照图6,对本发明的静叶的第三实施方式进行说明。
本实施方式的静叶为第二实施方式的静叶的变形例。本实施方式的静叶也与第二实施方式的静叶相同,具有:背侧后端通道组75nb、中央后端通道组75cb以及腹侧后端通道组75pb来作为后端通道组。多个后端通道76b全部与第二实施方式的静叶相同,属于背侧后端通道组75nb、中央后端通道组75cb以及腹侧后端通道组75pb中的任意一个组。
本实施方式的背侧后端通道组75nb也与第二实施方式的背侧后端通道组75na相同,由背侧第一后端通道76nb1以及从该背侧第一后端通道76nb1向周向腹侧(侧方向)Dcp连续排列的多个后端通道76nb构成。构成该背侧后端通道组75nb的多个后端通道76nb相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。但是,本实施方式的构成背侧后端通道组75nb的多个后端通道76nb的数量比第二实施方式的构成背侧后端通道组75na的多个后端通道76na的数量少。
本实施方式的腹侧后端通道组75pb也与第二实施方式的腹侧后端通道组75pa相同,由腹侧第一后端通道76pb1以及从该腹侧第一后端通道76pb1向周向背侧(侧方向)Dcn连续排列的多个后端通道76pb构成。构成该腹侧后端通道组75pb的多个后端通道76pb相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。但是,本实施方式的构成腹侧后端通道组75pb的多个后端通道76pb的数量比第二实施方式的构成腹侧后端通道组75pa的多个后端通道76pa的数量少。
本实施方式的中央后端通道组75cb与第二实施方式的中央后端通道组75ca相同,在周向(侧方向)Dc配置于背侧后端通道组75nb与腹侧后端通道组75pb之间。中央后端通道组75cb由相互平行的多个后端通道76cb构成。构成中央后端通道组75cb的多个后端通道76cb相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度为,构成背侧后端通道组75nb多个后端通道76nb相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度与构成腹侧后端通道组75pb的多个后端通道76pb相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度之间的角度。但是,本实施方式的构成中央后端通道组75cb的多个后端通道76cb的数量比第二实施方式的构成中央后端通道组75ca的多个后端通道76ca的数量多。
即,对于本实施方式的静叶,将构成第二实施方式的静叶的背侧后端通道组75na的后端通道76na的数量和构成腹侧后端通道组75pa的后端通道76pa的数量减少,另一方面,将构成第二实施方式的静叶的中央后端通道组75ca的后端通道76ca的数量增加。
像以上这样,构成背侧后端通道组75nb的后端通道76nb的数量、构成腹侧后端通道组75pb的后端通道76pb的数量以及构成中央后端通道组75cb的后端通道76cb的数量也可以根据叶片体51的形状等进行适当的变更。
「静叶的第四实施方式」
以下,参照图7,对本发明的静叶的第四实施方式进行说明。
本实施方式的静叶变更了第一实施方式的静叶的多个后端通道76的配置等,其他的构成与第一实施方式的静叶相同。以上的实施方式的静叶的多个后端通道全部属于多个后端通道组中的任意一个。在本实施方式中,多个后端通道76c中,一部分的多个后端通道76c属于后端通道组,其余的后端通道76c不属于后端通道组。
本实施方式的静叶具有:背侧第一后端通道76nc1、背侧第二后端通道76nc2、构成中央后端通道组75cc的多个后端通道76cc、腹侧第一后端通道76pc1以及腹侧第二后端通道76pc2,作为后端通道76c。在本实施方式中,多个后端通道76c中,背侧第一后端通道76nc1、背侧第二后端通道76nc2、腹侧第一后端通道76pc1以及腹侧第二后端通道76pc2不属于后端通道组。
在本实施方式中,多个后端通道76c中,在周向(侧方向)Dc最靠近背侧通道73n的后端通道76c也为背侧第一后端通道76nc1。该背侧第一后端通道76nc1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。
背侧第二后端通道76nc2为多个后端通道76c中在周向(侧方向)Dc最靠近背侧第一后端通道76nc1的后端通道76c。该背侧第二后端通道76nc2也随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。但是,该背侧第二后端通道76nc2的相对于向轴线下游侧Dad的单位位移量的、向靠近背侧通道73n侧的位移量与背侧第一后端通道76nc1的该位移量相比较小。换言之,相对于背侧通道73n的背侧第二后端通道76nc2的角度与相对于背侧通道73n的背侧第一后端通道76nc1的角度相比较小。
在本实施方式中,多个后端通道76c中在周向(侧方向)Dc最靠近腹侧通道73p的后端通道76c也为腹侧第一后端通道76pc1。该腹侧第一后端通道76pc1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。
腹侧第二后端通道76pc2为多个后端通道76c中,在周向(侧方向)Dc最靠近腹侧第一后端通道76pc1的后端通道76c。该腹侧第二后端通道76pc2也随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。但是,该腹侧第二后端通道76pc2的相对于向轴线下游侧Dad的单位位移量的、向靠近腹侧通道73p侧的位移量与腹侧第一后端通道76pc1的该位移量相比较小。换言之,相对于腹侧通道73p的腹侧第二后端通道76pc2的角度与相对于腹侧通道73p的腹侧第一后端通道76pc1的角度相比较小。
构成中央后端通道组75cc的多个后端通道76cc均在周向(侧方向)Dc配置于背侧第二后端通道76nc2与腹侧第二后端通道76pc2之间。构成该中央后端通道组75cc的多个后端通道76cc相互平行。构成中央后端通道组75cc的多个后端通道76cc相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度为,背侧第二后端通道76nc2相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度与腹侧第二后端通道76pc2相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度之间的角度。
以上,在本实施方式,与以上的实施方式相同,腹侧第一后端通道76pc1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。此外,背侧第一后端通道76nc1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。因此,在本实施方式中,也与以上的实施方式相同,强化容易被加热的区域,即气路面64中沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域和周向腹侧Dcp的区域的冷却能力,降低相对不易被加热的区域的冷却能力,因此能够有效地冷却静叶。因此,在本实施方式中,也能够提高静叶的耐久性,并且抑制用于冷却该静叶的空气的使用量的增加。
在气路面64中,沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域与周向腹侧Dcp的区域之间的中央区域主要由在构成中央后端通道组75cc的多个后端通道76cc中流动的冷却空气Ac来冷却。
再者,背侧第二后端通道76nc2开口的位置与构成中央后端通道组75cc的多个后端通道76cc中最靠近背侧通道73n的后端通道76cc开口的位置之间的间隙,与两后端通道76nc2、76cc相互平行的情况的该间隙相比变大。此外,腹侧第二后端通道76pc2开口的位置与在构成中央后端通道组75cc的多个后端通道76cc中最靠近腹侧通道73p的后端通道76cc开口的位置之间的间隙,与两后端通道76pc2、76cc为相互平行的情况的该间隙相比变大。因此,在本实施方式中,在气路面64中,沿后端面62b的这些间隙区域的冷却能力降低。然而,在气路面64中,在沿后端面62b的这些间隙区域,前述的尾流的影响较小,因此,在气路面64中,与沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域和沿后端面62b且周向腹侧Dcp的区域相比不易被加热。因此,在本实施方式中,在气路面64中,即使沿后端面62b的这些间隙区域的冷却能力降低,这些间隙区域的耐久性也不降低。
在本实施方式中,以中央后端通道组75cc为基准,存在于周向背侧Dcn的多个后端通道76nc1、76nc2越靠近背侧通道73n后端通道76nc1,相对于向轴线下游侧Dad的单位位移量的、向靠近背侧通道73n侧的位移量越大。此外,在本实施方式中,以中央后端通道组75cc为基准,存在于周向腹侧Dcp的多个后端通道76pc1、76pc2越靠近腹侧通道73p后端通道76pc1,相对于向轴线下游侧Dad的单位位移量的、向靠近腹侧通道73p侧的位移量越大。因此,在本实施方式中,能够使在周向(侧方向)Dc相邻的任意两个后端通道76c的开口位置间的距离中的最大距离,与多个后端通道全部属于任意一个的后端通道组的、以上的实施方式的该最大距离相比变短。
「静叶的第五实施方式」
以下,参照图8,对本发明的静叶的第五实施方式进行说明。
本实施方式的静叶为,将第一实施方式的静叶的背侧通道73n变更为多个背侧端面通道74n,将第一实施方式的静叶的腹侧通道73p变更为多个腹侧端面通道74p,变更第一实施方式的静叶的多个后端通道76的配置等的叶片。本实施方式的静叶的其他的构成与第一实施方式的静叶相同。
多个背侧端面通道74n均与内侧腔69连通,在背侧端面63n开口。本实施方式的多个背侧端面通道74n相互平行。但是,多个背侧端面通道74n也可以不相互平行。多个腹侧端面通道74p均与内侧腔69连通,在腹侧端面63p开口。本实施方式的多个腹侧端面通道74p相互平行。但是,多个腹侧端面通道74p也可以不相互平行。
本实施方式的静叶具有:第一背侧后端通道组75nda、第二背侧后端通道组75ndb、第三背侧后端通道组75ndc、中央后端通道组75cd、第一腹侧后端通道组75pda、第二腹侧后端通道组75pdb以及第三腹侧后端通道组75pdc,作为后端通路群。多个后端通道76d,全部属于多个后端通道组中的任意一个组。
第一背侧后端通道组75nda由背侧第一后端通道76nd1,与从该背侧第一后端通道76nd1向周向腹侧(侧方向)Dcp连续排列的多个后端通道76nda构成。构成该第一背侧后端通道组75nda的多个后端通道76nda相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧端面63n侧延伸。
第二背侧后端通道组75ndb在周向(侧方向)Dc邻接于第一背侧后端通道组75nda。第二背侧后端通道组75ndb由沿周向(侧方向)Dc排列的多个后端通道76ndb构成。构成该第二背侧后端通道组75ndb的多个后端通道76ndb相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧端面63n侧延伸。构成第二背侧后端通道组75ndb的多个后端通道76ndb的相对于向轴线下游侧Dad的单位位移量的、向靠近背侧端面63n侧的位移量,与构成第一背侧后端通道组75nda的多个后端通道76nda的该位移量相比较小。换言之,构成第二背侧后端通道组75ndb的多个后端通道76ndb相对于背侧端面63n的角度,与构成第一背侧后端通道组75nda的多个后端通道76nda相对于背侧端面63n的角度相比较小。
第三背侧后端通道组75ndc在周向(侧方向)Dc邻接于第二背侧后端通道组75ndb。第三背侧后端通道组75ndc由沿周向(侧方向)Dc排列的多个后端通道76ndc构成。构成该第三背侧后端通道组75ndc的多个后端通道76ndc相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧端面63n侧延伸。构成第三背侧后端通道组75ndc的多个后端通道76ndc的相对于向轴线下游侧Dad的单位位移量的、向靠近背侧端面63n侧的位移量,与构成第二背侧后端通道组75ndb的多个后端通道76ndb的同位移量相比小。换言之,构成第三背侧后端通道组75ndc的多个后端通道76ndc相对于背侧端面63n的角度,比构成第二背侧后端通道组75ndb的多个后端通道76ndb相对于背侧端面63n的角度小。
第一腹侧后端通道组75pda由腹侧第一后端通道76pd1,与从该腹侧第一后端通道76pd1向周向腹侧(侧方向)Dcp连续排列的多个后端通道76pda构成。构成该第一腹侧后端通道组75pda的多个后端通道76pda相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧端面63p侧延伸。
第二腹侧后端通道组75pdb在周向(侧方向)Dc邻接于第一腹侧后端通道组75pda。第二腹侧后端通道组75pdb由沿周向(侧方向)Dc排列的多个后端通道76pdb构成。构成该第二腹侧后端通道组75pdb的多个后端通道76pdb相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧端面63p侧延伸。构成第二腹侧后端通道组75pdb的多个后端通道76pdb的相对于向轴线下游侧Dad的单位位移量的、向靠近腹侧端面63p侧的位移量与构成第一腹侧后端通道组75pda的多个后端通道76pda的该位移量相比较小。换言之,构成第二腹侧后端通道组75pdb的多个后端通道76pdb相对于腹侧端面63p的角度,与构成第一腹侧后端通道组75pda的多个后端通道76pda相对于腹侧端面63p的角度相比较小。
第三腹侧后端通道组75pdc在周向(侧方向)Dc邻接于第二腹侧后端通道组75pdb。第三腹侧后端通道组75pdc由沿周向(侧方向)Dc排列的多个后端通道76pdc构成。构成该第三腹侧后端通道组75pdc的多个后端通道76pdc相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧端面63p侧延伸。构成第三腹侧后端通道组75pdc的多个后端通道76pdc的相对于向轴线下游侧Dad的单位位移量的、向靠近腹侧端面63p侧的位移量,与构成第一腹侧后端通道组75pdb的多个后端通道76pdb的该位移量相比较小。换言之,构成第三腹侧后端通道组75pdc的多个后端通道76pdc相对于腹侧端面63p的角度,与构成第一腹侧后端通道组75pdb的多个后端通道76pdb相对于腹侧端面63p的角度相比较小。
以上,在本实施方式中,也与以上的实施方式相同,腹侧第一后端通道76pd1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧端面63p侧延伸。此外,背侧第一后端通道76nd1随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧端面63n侧延伸。因此,在本实施方式中,也与以上的实施方式相同,强化容易被加热的区域,即气路面64中,沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域和周向腹侧Dcp的区域的冷却能力,降低相对不易被加热区域的冷却能力,因此能够高效地冷却静叶。因此,在本实施方式中,也能够提高静叶的耐久性,并且抑制用于冷却该静叶的空气的使用量的增加。
需要说明的是,在本实施方式中,也与第二~第四实施方式相同,在气路面64中,沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域与周向腹侧Dcp的区域之间的中央区域,主要由在构成中央后端通道组75cd的多个后端通道76cd中流动的冷却空气Ac冷却。
此外,在本实施方式中,所有的后端通道76d属于多个后端通道组中的任意一个,构成各后端通道组的多个后端通道相互平行。因此,在本实施方式中,与多个后端通道的每一个均向不同的方向延伸的情况相比,能够抑制加工多个后端通道76d的工作量。
需要说明的是,在本实施方式中,将第一实施方式的静叶的背侧通道73n变更为多个背侧端面通道74n,将第一实施方式的静叶的腹侧通道73p变更为多个腹侧端面通道74p。然而,与包括第一实施方式的以上的实施方式相同,也可以代替多个背侧端面通道74n采用背侧通道73n,代替多个腹侧端面通道74p采用腹侧通道73p。
此外,也可以将第一实施方式、第二实施方式以及第三实施方式的静叶的背侧通道73n变更为多个背侧端面通道74n,将这些实施方式的静叶的腹侧通道73p变更为多个腹侧端面通道74p。
静叶如在以上的各实施方式说明那样,除了相对于一个护罩设有一个叶片体以外,有时也相对于一个护罩设有多个叶片体。因此,以下,对相对于一个护罩设有多个叶片体的静叶的实施方式进行说明。需要说明的是,在此的一个护罩除了是指在护罩的铸造过程中一体成形的护罩以外,也包括将多个分隔的护罩用螺栓等连接件连接而一体化的护罩。
「静叶的第六实施方式」
以下,参照图9,对本发明的静叶的第六实施方式进行说明。
本实施方式是将相对于一个护罩设有两个叶片体的静叶应用于第一实施方式的方案的例子。
如图9所示,两个叶片体51a、51b沿周向Dc排列。在两个叶片体51a、51b中,第一叶片体51a的背侧面54与第二叶片体51b的腹侧面55在周向Dc对置。
在本实施方式的护罩60x中,也与第二实施方式相同,形成有:内侧腔69、背侧通道73n、腹侧通道73p以及具有多个后端通道76的多个后端通道组。在本实施方式中,作为后端通道组,也与第一实施方式相同,具有背侧后端通道组75ne与腹侧后端通道组75pe。多个后端通道76全部属于背侧后端通道组75ne与腹侧后端通道组75pe中的任意一个的组。
构成背侧后端通道组75ne的多个后端通道76n相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。
构成腹侧后端通道组75pe的多个后端通道76p相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。
在本实施方式中,也与第一实施方式相同,在构成背侧后端通道组75ne的多个后端通道76n中最靠近腹侧通道73p的后端通道76n开口的位置与在构成腹侧后端通道组75pe的多个后端通道76p中最靠近背侧通道73n的后端通道76p开口的位置之间的间隙79e,与两后端通道76n、76p相互平行的情况的该间隙相比变大。周向Dc的背侧后端通道组75ne与腹侧后端通道组75pe之间的以上的间隙79e,在周向Dc位于第二叶片体51b的后缘部53的周向Dc的位置与背侧通道73n之间的大致中央。换言之,间隙79e位于从第二叶片体51b的后缘部53的周向Dc的位置向周向背侧Dcn第二叶片体51b的最大叶片厚度的距离以上、且从背侧通道73n向周向腹侧Dcp第二叶片体51b的最大叶片厚度的距离以上的位置。
像以上这样,在本实施方式中,也与第一实施方式相同,构成背侧后端通道组75ne的多个后端通道76n均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸,因此能够强化在气路面64中沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域的冷却能力。而且,在本实施方式中,也与第一实施方式相同,构成腹侧后端通道组75pe的多个后端通道76p均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸,因此,能够强化在气路面64中沿后端面62b且周向腹侧Dcp的区域的冷却能力。
像上述那样,在叶片体51的后缘部53的下游侧,沿弧线的区域中,形成有燃烧气体G的尾流。因此,在气路面64中,在第二叶片体51的后缘部53的下游侧,沿弧线的区域,容易被燃烧气体G加热。因此,在本实施方式中,使周向Dc的背侧后端通道组75ne与腹侧后端通道组75pe之间的间隙79e,在周向Dc位于第二叶片体51b的后缘部53与背侧通道73n之间的大致中央。即,在本实施方式中,使该间隙79e的周向Dc的位置位于避开在气路面64中容易被加热的区域。因此,在本实施方式中,即使在气路面64中,沿后端面62b的间隙79e的冷却能力降低,该间隙79e的耐久性也不降低。
「静叶的第七实施方式」
以下,参照图10,对本发明的静叶的第七实施方式进行说明。
本实施方式为第六实施方式的变形例。在本实施方式的护罩60x中,也与第六实施方式相同,具有背侧后端通道组75nf与腹侧后端通道组75pf来作为后端通道组。但是,构成背侧后端通道组75nf的后端通道76n的数量比构成第六实施方式的背侧后端通道组75ne的后端通道76n的数量多。此外,构成腹侧后端通道组75pf的后端通道76p的数量比构成第六实施方式的腹侧后端通道组75pe的后端通道76p的数量少。因此,在本实施方式中,背侧后端通道组75nf与腹侧后端通道组75pf之间的间隙79f的位置是比第六实施方式的背侧后端通道组75ne与腹侧后端通道组75pe之间的间隙79e的位置靠周向腹侧Dcp的位置。
在本实施方式中,周向Dc的背侧后端通道组75nf与腹侧后端通道组75pf之间的间隙79f的位置为从第一叶片体51a的后缘部53的周向Dc的位置向周向背侧Dcn第一叶片体51a的大致最大叶片厚度的距离的位置。因此,在本实施方式中,也与第六实施方式相同,使该间隙79f的周向Dc的位置位于避开在气路面64中容易被加热的区域。
在本实施方式中,也与第六实施方式相同,在气路面64中,能够强化沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域以及沿后端面62b且周向腹侧Dcp的区域的冷却能力。此外,上述的间隙79f的位置位于避开容易被加热的区域,因此即使沿后端面62b的间隙79f的冷却能力降低,间隙79e的耐久性也不降低。
「静叶的第八实施方式」
以下,参照图11,对本发明的静叶的第八实施方式进行说明。
本实施方式是将相对于一个护罩设有两个叶片体的静叶应用于第一实施方式的方案的例子。
如图11所示,两个叶片体51a、51b沿周向Dc排列。两个叶片体51a、51b中,第一叶片体51a的背侧面54与第二叶片体51b的腹侧面55在周向Dc对置。
在本实施方式的护罩60x中,也与第二实施方式相同,形成有:内侧腔69、背侧通道73n、腹侧通道73p以及具有多个后端通道76的多个后端通道组。在本实施方式中,也与第二实施方式相同,具有背侧后端通道组75ng、中央后端通道组75cg以及腹侧后端通道组75pg来作为后端通道组。多个后端通道76全部属于背侧后端通道组75ng、中央后端通道组75cg以及腹侧后端通道组75pg中的任意一个组。
构成背侧后端通道组75ng的多个后端通道76na相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸。
构成腹侧后端通道组75pg的多个后端通道76pa相互平行,均随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸。
构成中央后端通道组75cg的多个后端通道76ca相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度为,构成背侧后端通道组75ng的多个后端通道76na相对于腹侧通道73p或背侧通道73的角度与构成腹侧后端通道组75pg的多个后端通道76pa相对于腹侧通道73p或背侧通道73n的角度之间的角度。
在本实施方式中,也与第二实施方式相同,在构成背侧后端通道组75ng的多个后端通道76na中最靠近腹侧通道73p的后端通道76na开口的位置与在构成中央后端通道组75cg的多个后端通道76ca中最靠近背侧通道73n的后端通道76ca开口的位置之间的间隙79gb,与两后端通道76na、76ca相互平行的情况的该间隙相比变大。此外,在构成腹侧后端通道组75pg的多个后端通道76pa中最靠近背侧通道73n的后端通道76pa的开口的位置与在构成中央后端通道组75cg的多个后端通道76ca中最靠近腹侧通道73p的后端通道76ca开口的位置之间的间隙79ga,与两后端通道76pa、76ca相互平行的情况的该间隙相比变大。
周向Dc的背侧后端通道组75ng与中央后端通道组75cg之间的间隙79gb在周向Dc,位于第二叶片体51b的后缘部53的周向Dc的位置与背侧通道73n之间的大致中央。换言之,间隙79gb位于,从第二叶片体51b的后缘部53的周向Dc的位置向周向背侧Dcn第二叶片体51b的最大叶片厚度的距离以上,且从背侧通道73n向周向腹侧Dcp第二叶片体51b的最大叶片厚度的距离以上的位置。即,在本实施方式中,使该间隙79gb的周向Dc的位置位于避开在气路面64中容易被加热的区域的位置。此外,周向Dc的腹侧后端通道组75pg与中央后端通道组75cg之间的间隙79ga在周向Dc,位于从第一叶片体51a的后缘部53的周向Dc的位置向周向背侧Dcn第一叶片体51a大致最大叶片厚度的距离的位置。即,在本实施方式中,使该间隙79ga的周向Dc的位置位于避开在气路面64中容易被加热的区域的位置。
在本实施方式中,也与第二实施方式相同,构成背侧后端通道组75ng的多个后端通道76na随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近背侧通道73n侧延伸,因此能够强化在气路面64中沿后端面62b且周向背侧Dcn的区域的冷却能力。而且,在本实施方式中,也与第二实施方式相同,构成腹侧后端通道组75pg的多个后端通道76pa随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐向靠近腹侧通道73p侧延伸,因此,能够强化在气路面64中沿后端面62b且周向腹侧Dcp的区域的冷却能力。
此外,在本实施方式中,上述的间隙79ga、79gb的位置位于避开容易被加热的区域的位置,因此,即使沿后端面62b的间隙79ga、79gb的冷却能力降低,这些间隙79ga、79gb的耐久性也不降低。
像上述那样,第六实施方式和第七实施方式为将相对于一个护罩设置有两个叶片体的静叶应用于第一实施方式的方案的例子。此外,第八实施方式为将相对于一个护罩设置有两个叶片体的静叶应用于第二实施方式的方案的例子。然而,相对于一个护罩设置有两个叶片体的静叶也可以应用于第三~第五实施方式中的任意一个方案。
产业上的可利用性
根据本发明的一个方案,能够有效地冷却燃气轮机静叶,谋求耐久性的提高,并且抑制冷却用的空气的使用量。
附图标记说明
10:燃气轮机
11:燃气轮机转子
15:燃气轮机机室
20:压缩机
21:压缩机转子
25:压缩机机室
30:燃烧器
40:涡轮
41:涡轮转子
42:转子轴
43:动叶级
43a:动叶
45:涡轮机室
45a:外侧机室
45b:内侧机室
45c:分割环
45p:冷却空气通道
46:静叶级
46a:静叶
49:燃烧气体流路
50:静叶
51:叶片体
51a:第一叶片体
51b:第二叶片体
52:前缘部
53:后缘部
54:背侧面
55:腹侧面
60o:外侧护罩
60i:内侧护罩
60x:护罩
61:外侧护罩主体
62f:前端面
62b:后端面
63n:背侧端面
63p:腹侧端面
64:气路面
65:周壁
66:凹部
67:碰撞板
69:内侧腔
71:叶片空气通道
72:叶片表面喷出通道
73n:背侧通道
73p:腹侧通道
74n:背侧端面通道
74p:腹侧端面通道
75n、75na、75nb、75ne、75nf、75ng:背侧后端通道组
75nda:第一背侧后端通道组
75ndb:第二背侧后端通道组
75ndc:第三背侧后端通道组
75p、75pa、75pb、75pe、75pf、75fg:腹侧后端通道组
75pda:第一腹侧后端通道组
75pdb:第二腹侧后端通道组
75pdc:第三腹侧后端通道组
75c、75ca、75cb、75cc、75cd、75cg:中央后端通道组
76、76a、76b、76c、76d、76n、76na、76nb、76p、76pa、76pb:后端通道
76n1、76na1、76nb1、76nc1、76nd1:背侧第一后端通道
76p1、76pa1、76pb1、76pc1、76pd1:腹侧第一后端通道
76nc2:背侧第二后端通道
76pc2:腹侧第二后端通道
79e、79f、79ga、79gb:间隙
A:空气
Ac:冷却空气
F:燃料
G:燃烧气体
Gw:尾流
Da:轴线方向
Dau:轴线上游侧
Dad:轴线下游侧
Dc:周向(侧方向)
Dcp:周向腹侧
Dcn:周向背侧
Dr:径向(叶片高度方向)
Dri:径向内侧
Dro:径向外侧
Claims (9)
1.一种燃气轮机静叶,具有:
叶片体,配置于燃烧气体流路内,形成为叶片形;和
护罩,设于所述叶片体的叶片高度方向的端部,
所述护罩具有:
气路面,与在所述燃烧气体流路中流动的燃烧气体接触;
前端面,是所述叶片体的相对于后缘的前缘侧的端面,朝向作为在所述燃烧气体流路内所述燃烧气体流来的一侧的上游侧;
后端面,形成与所述前端面背靠背的关系,朝向作为在所述燃烧气体流路内所述燃烧气体流去的一侧的下游侧;
背侧端面,连接所述前端面与所述后端面,是所述叶片体的相对于腹侧面的背侧面侧的端面;
腹侧端面,形成与所述背侧端面背靠背的关系,连接所述前端面与所述后端面,是所述叶片体的相对于所述背侧面的所述腹侧面侧的端面;
腔,形成于由所述前端面、所述后端面、所述背侧端面以及所述腹侧端面包围的区域内,供冷却空气流入;
背侧通道,在作为所述背侧端面与所述腹侧端面排列的方向的侧方向,以所述腔为基准配置于所述背侧端面侧,与所述腔连通,沿所述背侧端面朝向所述下游侧延伸,在所述后端面开口;
腹侧通道,在所述侧方向,以所述腔为基准配置于所述腹侧端面侧,与所述腔连通,沿所述腹侧端面朝向所述下游侧延伸,在所述后端面开口;和
多个后端通道,以所述腔为基准在所述后端面侧且在所述背侧通道与所述腹侧通道之间沿所述侧方向排列配置,与所述腔连通,在所述后端面开口,
多个所述后端通道中的在所述侧方向上最靠近所述背侧通道的背侧第一后端通道随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述背侧通道侧延伸,
多个所述后端通道中的在所述侧方向上最靠近所述腹侧通道的腹侧第一后端通道随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述腹侧通道侧延伸,
包括所述背侧第一后端通道,从所述背侧第一后端通道向所述侧方向连续排列的多个所述后端通道构成背侧后端通道组,
包括所述腹侧第一后端通道,从所述腹侧第一后端通道向所述侧方向连续排列的多个所述后端通道构成腹侧后端通道组,
构成所述背侧后端通道组的多个所述后端通道相互平行,
构成所述腹侧后端通道组的多个所述后端通道相互平行。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机静叶,其中,
在构成所述背侧后端通道组的多个所述后端通道中最靠近腹侧通道的后端通道与构成所述腹侧后端通道组的多个所述后端通道中最靠近背侧通道的后端通道之间,具有在所述侧方向相邻的所述后端通道之间的间隙,所述间隙随着朝向所述下游侧而逐渐变大。
3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机静叶,其中,
多个所述后端通道中,除了构成所述背侧后端通道组的多个所述后端通道和构成所述腹侧后端通道组的多个所述后端通道以外的一部分多个后端通道与所述背侧端面平行。
4.一种燃气轮机静叶,具有:
叶片体,配置于燃烧气体流路内,形成为叶片形;和
护罩,设于所述叶片体的叶片高度方向的端部,
所述护罩具有:
气路面,与在所述燃烧气体流路中流动的燃烧气体接触;
前端面,是所述叶片体的相对于后缘的前缘侧的端面,朝向作为在所述燃烧气体流路内所述燃烧气体流来的一侧的上游侧;
后端面,形成与所述前端面背靠背的关系,朝向作为在所述燃烧气体流路内所述燃烧气体流去的一侧的下游侧;
背侧端面,连接所述前端面与所述后端面,是所述叶片体的相对于腹侧面的背侧面侧的端面;
腹侧端面,形成与所述背侧端面背靠背的关系,连接所述前端面与所述后端面,是所述叶片体的相对于所述背侧面的所述腹侧面侧的端面;
腔,形成于由所述前端面、所述后端面、所述背侧端面以及所述腹侧端面包围的区域内,供冷却空气流入;和
多个后端通道组,以所述腔为基准在所述后端面侧且在作为所述背侧端面与所述腹侧端面排列方向的侧方向上排列配置,由与所述腔连通并在所述后端面开口的多个后端通道构成,
多个所述后端通道组中的构成组的多个所述后端通道均相互平行,
多个所述后端通道组中,构成在所述侧方向上最靠近所述背侧端面的背侧后端通道组的多个所述后端通道随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述背侧通道侧延伸,
多个所述后端通道组中,构成在所述侧方向上最靠近所述腹侧端面的腹侧后端通道组的多个所述后端通道随着朝向所述下游侧而逐渐向靠近所述腹侧端面侧延伸。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的燃气轮机静叶,其中,
在所述侧方向上,在所述背侧后端通道组与所述腹侧后端通道组之间,具有由多个所述后端通道中的一部分的多个所述后端通道构成的中央后端通道组。
6.根据权利要求5所述的燃气轮机静叶,
具有以下间隙中的至少一方的间隔:
在构成所述背侧后端通道组的多个所述后端通道中最靠近所述腹侧端面的所述后端通道与构成所述中央后端通道组的多个所述后端通道中最靠近背侧端面的后端通道之间在所述侧方向相互相邻的所述后端通道之间的间隙,所述间隙随着朝向所述下游侧而逐渐变大;以及
在构成所述腹侧后端通道组的多个所述后端通道中最靠近背侧端面的所述后端通道与构成所述中央后端通道组的多个所述后端通道中最靠近腹侧端面的后端通道之间在所述侧方向相互相邻的所述后端通道的间的间隙,所述间隙随着朝向所述下游侧而逐渐变大。
7.根据权利要求5或6所述的燃气轮机静叶,其中,
构成所述中央后端通道组的多个所述后端通道均平行于所述背侧端面。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的燃气轮机静叶,其中,
具备多个所述叶片体,
多个所述叶片体设于一个所述护罩。
9.一种燃气轮机,具备:权利要求1至8中的任一项所述的燃气轮机静叶;
转子,以轴线为中心进行旋转;
机室,覆盖所述转子的外周侧;和
燃烧器,由燃料的燃烧生成所述燃烧气体,向所述机室内送出所述燃烧气体,
所述燃气轮机静叶固定于所述机室的内周侧。
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