CN111655972A - 涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法 - Google Patents

涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法 Download PDF

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Abstract

涡轮叶片具备：平台；叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，所述柄部具有如下剖面：与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜。

Description

涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法
技术领域
本公开涉及涡轮叶片、涡轮及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法。
背景技术
燃气轮机、蒸汽轮机等的涡轮的叶片在涡轮的运转中受到由于燃烧气体流动、蒸汽流动的变动、旋转而产生的激振力。由这样的激振力产生的共振现象能够成为涡轮叶片、转子盘等的损伤的原因。
因此，为了避免涡轮叶片的共振的产生，提出了对涡轮叶片的固有振动频率进行调整的方案。
例如，在专利文献1中公开了由包括芯材、以及设置于该芯材的两侧的表皮材料在内的多层结构的材料构成的涡轮叶片(中空叶片)。在构成该涡轮叶片的芯材设置有多个用于提高涡轮叶片的刚性的凹窝。并且，通过使芯材的凹窝的密度具有分布来调整涡轮叶片的刚性分布，由此调整涡轮叶片的固有振动频率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-248901号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，涡轮叶片的振动模式存在多种，共振频率针对每个振动模式而不同。
因此，希望偏离特定的振动模式的共振频率，并选择性地对在涡轮叶片不产生共振现象的固有振动频率进行调整。
鉴于上述的情况，本发明的至少一实施方式的目的在于，提供能够偏离特定的振动模式的共振频率并选择性地对固有振动频率进行调节的涡轮叶片、具备该涡轮叶片的涡轮以及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法。
用于解决课题的方案
(1)本发明的至少一实施方式的涡轮叶片具备：
平台；
叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；
叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及
柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，
所述柄部具有如下剖面：
与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，
且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜。
根据上述(1)的结构，柄部在叶片高度方向上的任一位置处具有如下剖面：与叶片高度方向正交，且将前缘侧的柄部的端部的宽度方向上的中央位置与后缘侧的柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于叶片根部的压力面侧的轮廓与叶片根部的负压面侧的轮廓的中心线(以下，也称为“叶片根部的中心线”)倾斜。即，在该剖面中，柄部在一对对角的位置中的至少一方具有在宽度方向上突出或者凹陷的形状，因此与上述的线段相对于叶片根部的中心线平行的情况相比，该位置处的柄部的刚性增大或者减小。由此，能够选择性地使在该一对对角的位置产生比较大的应力那样的振动模式的固有振动频率增大或者减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，
所述柄部具有满足(a)以及(b)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(a)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述压力面侧向外侧鼓出的第一凸部，
所述(b)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述负压面侧向外侧鼓出的第二凸部。
根据上述(2)的结构，在叶片高度方向上的任一位置处的上述的剖面中，在包括压力面侧且后缘侧的区域以及负压面侧且前缘侧的区域在内的一对对角的位置(区域)中的至少一方设置有凸部(第一凸部或者第二凸部)，因此能够使设置有该凸部的位置处的刚性提升。由此，能够选择性地对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式(即，在上述的一对对角的位置处产生比较大的应力的振动模式)的固有振动频率进行调节。
(3)在几个实施方式中，在上述(2)的结构的基础上，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：
第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：
第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在包括使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的高度方向位置、且包括该高度方向位置的两侧在内的高度方向范围内沿所述柄部的高度方向延伸。
根据上述(3)的结构，在包括使压力面侧的第一中央轮廓与负压面侧的第二中央轮廓之间的距离(柄部的厚度)为最小的位置在内的叶片高度方向范围内，具有上述(2)所述的剖面。即，在该剖面中，在包括压力面侧且后缘侧的区域以及负压面侧且前缘侧的区域在内的一对对角的位置(区域)中的至少一方设置有凸部(第一凸部或者第二凸部)，因此能够使设置有凸部的位置处的刚性提升，而选择性地对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够更有效地抑制涡轮叶片的损伤。
(4)在几个实施方式中，在上述(3)的结构的基础上，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在所述柄部的高度方向上在所述平台的下表面与所述承载面的上端之间的整个范围内延伸。
根据上述(4)的结构，将第一凸部以及第二凸部中的至少一方设置为在柄部的高度方向上在平台的下表面与承载面的上端之间的整个范围内延伸，因此能够更可靠地在该第一凸部或者第二凸部的位置处提高刚性。由此，能够更有效地对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。
(5)在几个实施方式中，在上述(2)至(4)中任一结构的基础上，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在所述剖面内与所述中心线平行地呈直线状延伸。
根据上述(5)的结构，将第一凸部以及第二凸部中的至少一方形成为在上述的剖面内与前述的中心线平行地呈直线状延伸，因此与未设置这些凸部的情况相比，能够不较大地改变柄部的形状而实现上述(2)的结构。
(6)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，
所述柄部具有满足(c)以及(d)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(c)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述压力面侧向内侧凹陷的第一凹部，
所述(d)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述负压面侧向内侧凹陷的第二凹部。
根据上述(6)的结构，在叶片高度方向上的任一位置处的上述的剖面中，在包括压力面侧且后缘侧的区域以及负压面侧且前缘侧的区域在内的一对对角的位置(区域)中的至少一方设置有凹部(第一凹部或者第二凹部)，因此能够使设置有该凹部的位置处的刚性降低。由此，能够选择性地对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。
(7)在几个实施方式中，在上述(1)至(6)中任一结构的基础上，对于所述柄部，在所述剖面中，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓在除了所述后缘侧的区域以外的区域中包括与所述叶片根部的所述中心线平行地呈直线状延伸的第一直线部，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓在除了所述前缘侧的区域以外的区域中包括与所述叶片根部的所述中心线平行地呈直线状延伸的第二直线部。
根据上述(7)的结构，柄部在任一高度方向位置处具有以下所述的剖面(第一剖面)。即，在该剖面(第一剖面)中，在能够对上述的叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调整的一对对角位置处，存在以与前述的中心线平行的第一直线部或者第二直线部为基准而突出的部分(例如上述的第一凸部或者第二凸部)或者凹陷的部分(例如上述的第一凹部或者第二凹部)。由此，能够选择性地对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。
(8)在几个实施方式中，在上述(1)至(5)中任一结构的基础上，所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：
第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：
第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，
所述柄部具有满足(e)以及(f)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(e)为距基准线的距离以所述第一中央轮廓、所述第一前缘侧轮廓、所述第一后缘侧轮廓的顺序变大，其中，所述基准线穿过所述线段的中点且与所述叶片根部的所述中心线平行，
所述(f)为距所述基准线的距离以所述第二中央轮廓、所述第二后缘侧轮廓、所述第二前缘侧轮廓的顺序变大。
根据上述(8)的结构，柄部在任一高度方向位置处具有以下所述的剖面(第二剖面)。即，在该剖面(第二剖面)中，在压力面侧的第一轮廓中，后缘侧相比前缘侧鼓出，或者，在负压面侧的第二轮廓中，前缘侧相比后缘侧鼓出。由此，通过在能够对叶片形部沿着前述的中心线振动的上述的振动模式的固有振动频率进行调整的一对对角位置设置的鼓出部，能够使该对角位置处的刚性提升，并能够选择性地对涡轮叶片的固有振动频率进行调节。
(9)在几个实施方式中，在上述(8)的结构的基础上，
所述柄部在使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的高度方向位置处具有满足所述(e)以及所述(f)中的至少一方的条件的所述剖面。
根据上述(9)的结构，柄部在使柄部的厚度为最小的柄部的高度方向位置处具有上述(8)所述的剖面(第二剖面)，因此如上述(8)所述，能够使设置有鼓出部的上述的对角位置处的刚性提升，而对叶片形部沿着前述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。
(10)在几个实施方式中，上述(1)或(6)的结构的基础上，所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：
第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：
第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，
所述柄部具有满足(g)以及(h)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(g)为距基准线的距离以所述第一中央轮廓、所述第一后缘侧轮廓、所述第一前缘侧轮廓的顺序变大，其中，所述基准线穿过所述线段的中点且与所述叶片根部的所述中心线平行，
所述(h)为距所述基准线的距离以所述第二中央轮廓、所述第二前缘侧轮廓、所述第二后缘侧轮廓的顺序变大。
根据上述(10)的结构，柄部在任一高度方向位置处具有以下所述的剖面(第三剖面)。即，在该剖面(第三剖面)中，在压力面侧的第一轮廓中，后缘侧相比前缘侧凹陷，或者，在负压面侧的第二轮廓中，前缘侧相比后缘侧凹陷。由此，通过在能够对叶片形部沿着上述的中心线振动的上述的振动模式的固有振动频率进行调整的一对对角位置设置的凹陷，能够使该对角位置处的刚性降低，并能够选择性地对涡轮叶片的固有振动频率进行调节。
(11)在几个实施方式中，在上述(10)的结构的基础上，
所述柄部在使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的高度方向位置处具有满足所述(g)以及所述(h)中的至少一方的条件的所述剖面。
根据上述(11)的结构，柄部在使柄部的厚度为最小的柄部的高度方向位置处具有上述(10)所述的剖面(第三剖面)，因此如上述(10)所述，能够使设置有凹陷的上述的对角位置处的刚性降低，而对叶片形部沿着上述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。
(12)本发明的至少一实施方式的涡轮具备：
上述(1)至(11)中任一项所述的涡轮叶片；以及
转子盘，其具有与所述涡轮叶片的所述叶片根部卡合的叶片槽。
根据上述(12)的结构，柄部在叶片高度方向上的任一位置处具有如下剖面：与叶片高度方向正交，且将前缘侧的柄部的端部的宽度方向上的中央位置与后缘侧的柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于叶片根部的压力面侧的轮廓与叶片根部的负压面侧的轮廓的中心线倾斜。即，在该剖面中，柄部在一对对角的位置中的至少一方具有在宽度方向上突出或者凹陷的形状，因此与上述的线段相对于上述的中心线平行的情况相比，该位置处的柄部的刚性增大或者减小。由此，能够选择性地使在该一对对角的位置产生比较大的应力那样的振动模式的固有振动频率增大或者减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
(13)对于本发明的至少一实施方式的涡轮叶片的固有振动频率的调整方法，所述涡轮叶片具备：
平台；
叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；
叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及
柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，
所述柄部具有如下剖面：
与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，
且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜，
其中，
所述涡轮叶片的固有振动频率的调整方法具备如下步骤：对所述柄部的外形进行加工，以使得所述线段相对于所述叶片根部的所述中心线的角度发生变化。
根据上述(13)的方法，柄部在叶片高度方向上的任一位置处，对柄部的外形进行加工，以使得与叶片高度方向正交，且将前缘侧的柄部的端部的宽度方向上的中央位置与后缘侧的柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于叶片根部的中心线的角度发生变化。即，在该剖面中，通过适当地使上述的线段相对于叶片根部的中心线的角度发生变化来对柄部的外形进行加工，以使得柄部在一对对角的位置中的至少一方具有在宽度方向上突出或者凹陷的形状，因此与上述的线段相对于叶片根部的中心线平行的情况相比，该位置处的柄部的刚性增大或者减小。由此，能够选择性地使在该一对对角的位置产生比较大的应力那样的振动模式的固有振动频率增大或者减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
(14)在几个实施方式中，在上述(13)的方法的基础上，
通过所述柄部的外形的加工，来对所述涡轮叶片的所述叶片形部沿着所述中心线振动的模式的固有振动频率进行调整。
根据上述(14)的方法，对柄部的外形进行加工以使得在一对对角的位置中的至少一方具有在宽度方向上突出或者凹陷的形状，以对叶片形部沿着上述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调整，因此能够选择性地对叶片形部沿着上述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。
(15)在几个实施方式中，在上述(13)或(14)的方法的基础上，
所述柄部在所述剖面中满足(a)以及(b)中的至少一方的条件，
所述(a)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述压力面侧向外侧鼓出的第一凸部，
所述(b)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述负压面侧向外侧鼓出的第二凸部，
在对所述外形进行加工的步骤中，
对以下至少一方进行调节：
所述柄部的所述宽度方向上的所述第一凸部的突出量或所述第一轮廓中的所述第一凸部所占的范围的大小；以及
所述柄部的所述宽度方向上的所述第二凸部的突出量或所述第二轮廓中的所述第二凸部所占的范围的大小。
根据上述(15)的方法，对于柄部，在叶片高度方向上的任一位置处的上述的剖面中，在包括压力面侧且后缘侧的区域以及负压面侧且前缘侧的区域在内的一对对角的位置(区域)中的至少一方具有凸部(第一凸部或者第二凸部)的情况下，通过加工来对宽度方向上的凸部的突出量或者凸部所占的范围的大小进行调节。由此，加工柄部以使得该凸部的突出量或者所占的范围的大小成为适当的值，而使设置有该凸部的位置处的刚性提升，由此能够将固有振动频率调节为希望的值。由此，能够选择性地对叶片形部沿着上述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。
(16)在几个实施方式中，在上述(13)或(14)的方法的基础上，
所述柄部在所述剖面中满足(c)以及(d)中的至少一方的条件，
所述(c)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述压力面侧向内侧凹陷的第一凹部，
所述(d)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述负压面侧向内侧凹陷的第二凹部，
在对所述外形进行加工的步骤中，
对以下至少一方进行调节：
所述柄部的所述宽度方向上的所述第一凹部的凹陷量或所述第一轮廓中的所述第一凹部所占的范围的大小；以及
所述柄部的所述宽度方向上的所述第二凹部的凹陷量或所述第二轮廓中的所述第二凹部所占的范围的大小。
根据上述(16)的方法，对于柄部，在叶片高度方向上的任一位置处的上述的剖面中，在包括压力面侧且后缘侧的区域以及负压面侧且前缘侧的区域在内的一对对角的位置(区域)中的至少一方具有凹部(第一凹部或者第二凹部)的情况下，通过加工来对宽度方向上的凹部的凹陷量或者凹部所占的范围的大小进行调节。由此，加工柄部以使得该凹部的凹陷量或者所占的范围的大小成为适当的值，而使设置有该凹部的位置处的刚性降低，由此能够将固有振动频率调节为希望的值。由此，能够选择性地对叶片形部沿着上述的中心线振动的振动模式的固有振动频率进行调节。
(17)对于本发明的至少一实施方式的涡轮叶片的固有振动频率的调整方法，所述涡轮叶片具备：
平台；
叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；
叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于相反侧，并具有承载面；以及
柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，
其中，
所述涡轮叶片的固有振动频率的调整方法具备如下步骤：在所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域、以及所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域中的至少一方对所述柄部的外形进行加工。
根据上述(17)的方法，在柄部的压力面侧的后缘侧的区域、以及柄部的负压面侧的前缘侧的区域中的至少一方对柄部的外形进行加工，因此柄部被加工为在一对对角的位置中的至少一方沿宽度方向突出或者凹陷的形状。由此，通过该对角的位置处的柄部的刚性增大或者减小，从而能够选择性地使在该一对对角的位置产生比较大的应力那样的振动模式的固有振动频率增大或者减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式，提供能够选择性地对特定的振动模式的固有振动频率进行调节的涡轮叶片、具备该涡轮叶片的涡轮以及涡轮叶片的固有振动频率的调整方法。
附图说明
图1是一实施方式的燃气轮机的概要结构图。
图2是向从前缘朝向后缘的方向观察一实施方式的涡轮叶片而得到的图。
图3是向从负压面朝向压力面的方向观察图2所示的涡轮叶片而得到的图。
图4是表示图3的IV-IV剖面的图。
图5是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的A-A剖面)的图。
图6是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的B-B剖面)的图。
图7是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的C-C剖面)的图。
图8是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的D-D剖面)的图。
图9是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的E-E剖面)的图。
图10是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的D-D剖面)的图。
图11是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的D-D剖面)的图。
图12是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的E-E剖面)的图。
图13是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的D-D剖面)的图。
图14是表示一实施方式的涡轮叶片的柄部的剖面(图3的D-D剖面)的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中，作为实施方式而记载的或者附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等不旨在将本发明的范围限定于此，而只不过是单纯的说明例。
首先，参照图1对几个实施方式的涡轮叶片的应用对象的一个例子即燃气轮机进行说明。图1是一实施方式的燃气轮机的概要结构图。
如图1所示，燃气轮机1具备用于生成压缩空气的压缩机2、用于使用压缩空气以及燃料来产生燃烧气体的燃烧器4、以及构成为由燃烧气体驱动旋转的涡轮6。在发电用的燃气轮机1的情况下，在涡轮6连结有未图示的发电机。
压缩机2包括固定于压缩机机室10侧的多个静叶片16、以及以相对于静叶片16交替排列的方式植设于转子8的多个动叶片18。
从空气取入口12取入的空气被送向压缩机2，该空气通过多个静叶片16以及多个动叶片18而被压缩，由此成为高温高压的压缩空气。
向燃烧器4供给燃料、以及由压缩机2生成的压缩空气，在该燃烧器4中燃料燃烧，生成作为涡轮6的工作流体的燃烧气体。如图1所示，燃气轮机1具有在外壳20内以转子8(转子轴线C)为中心沿着周向配置多个的燃烧器4。
涡轮6具有由涡轮机室22形成的燃烧气体通路28，并包括设置于该燃烧气体通路28的多个静叶片24以及动叶片26。
静叶片24固定于涡轮机室22侧，沿着转子8的周向排列的多个静叶片24构成了静叶栅。另外，动叶片26植设于转子8，沿着转子8的周向排列的多个动叶片26构成了动叶栅。静叶栅与动叶栅在转子8的轴向上交替地排列。
在涡轮6中，流入了燃烧气体通路28的来自燃烧器4的燃烧气体通过多个静叶片24以及多个动叶片26，从而驱动转子8以转子轴线C为中心旋转，由此，驱动与转子8连结的发电机而生成电力。驱动涡轮6之后的燃烧气体经由排气室30而向外部排出。
接下来，对几个实施方式的涡轮叶片进行说明。在以下的说明中，作为几个实施方式的涡轮叶片40，对燃气轮机1的涡轮6的动叶片26(图1参照)进行说明，但在其他实施方式中，涡轮叶片也可以是燃气轮机1的涡轮6的静叶片24(参照图1)、或者是蒸汽轮机的动叶片或静叶片。
图2是向从前缘朝向后缘的方向(弦向)观察一实施方式的涡轮叶片40而得到的图，图3是向从负压面朝向压力面的方向(转子周向)观察图2所示的涡轮叶片40而得到的图，图4是表示图3的IV-IV剖面的图。需要说明的是，图2将涡轮叶片40与涡轮6的转子盘32一起图示。
如图2～图4所示，一实施方式的涡轮叶片40(动叶片26)具备平台42、隔着平台42而在叶片高度方向(也称为跨度方向)上相互位于相反侧的叶片形部44及叶片根部51、以及位于平台42与叶片根部51之间的柄部56。
叶片形部44设置为相对于转子8在叶片高度方向上延伸。
叶片形部44具有沿着叶片高度方向延伸的前缘46以及后缘48，并且具有在前缘46与后缘48之间延伸的压力面50以及负压面52。如图4所示，也可以在叶片形部44的内部形成供用于冷却叶片形部44的冷却流体流动的冷却通路34。需要说明的是，在图4所示的示例性的实施方式中，沿着叶片高度方向设置有将叶片形部44的内部空间分隔的肋36，由叶片形部44的内壁面38以及肋36形成了多个冷却通路34。
如图2所示，在涡轮6中，叶片根部51与设置于和转子8一起旋转的转子盘32的叶片槽33卡合。这样一来，涡轮叶片40植设于涡轮6的转子8(参照图1)，并以转子轴线C为中心与转子8一起旋转。另外，叶片根部51具有承载面54。承载面54是叶片根部51的表面中的、在转子8旋转且离心力作用于涡轮叶片40时与转子盘32的叶片槽33的表面接触的部分。即，承载面54是在叶片高度方向上朝向从叶片根部51趋向叶片形部44的方向的面(即，朝向转子8的径向外侧的面)。
如图4所示，叶片根部51的压力面侧的轮廓53P以及负压面侧的轮廓53s也可以分别具有直线形状且相互平行，并且相对于涡轮6的轴向倾斜。另外，被叶片根部51的压力面侧的轮廓53P与负压面侧的轮廓53s夹着且形成叶片根部51的中心轴的中心线Lc也可以相对于涡轮6的轴向倾斜。
即，上述的中心线Lc是包括将叶片根部51的宽度方向中央位置连结的线段的直线，该中心线Lc的方向与转子轴线C平行，且与涡轮叶片40向转子盘32的插入方向一致。
需要说明的是，叶片形部44、平台42、叶片根部51以及柄部56也可以通过铸造等一体地构成。
在几个实施方式中，柄部56在该柄部56的叶片高度方向上的任一位置处，具有如下剖面：与叶片形部44的叶片高度方向正交，且将表示前缘侧的柄部56的端部80的宽度方向上的中央位置的点P1与表示后缘侧的柄部56的端部82的宽度方向上的中央位置的点P2连结而得到的线段s1相对于叶片根部51的压力面侧的轮廓53P与叶片根部51的负压面侧的轮廓53s的中心线Lc、即叶片根部的中心轴倾斜。
在本说明书中，柄部56的“宽度方向”是指从叶片形部44的压力面50侧向负压面52侧横切涡轮叶片40的方向。柄部56的宽度方向相当于转子8的周向。
参照柄部56的剖视图，对包括柄部56的涡轮叶片40的几个实施方式进行说明，该柄部56具有上述的剖面。
图5～图9是表示一实施方式的涡轮叶片40的柄部56的剖面的图。
图5～图7分别是相当于图3的A-A剖面、B-B剖面以及C-C剖面的图，且是表示包括叶片高度方向以及柄部56的宽度方向上的剖面(从水平方向观察的剖面)的图。
图8以及图9分别是相当于图3的D-D剖面以及E-E剖面的图，是表示与柄部56的叶片高度方向正交的剖面的图。
如图8以及图9所示，在本实施方式的柄部56中，在与叶片高度方向正交的剖面中，压力面侧的第一轮廓84中的后缘侧的区域84b具有第一凸部(余料)58(还参照图6)。第一凸部58与第一轮廓84中的、前缘侧的区域84a以及后缘侧的区域84b的原型轮廓67相比朝着压力面侧向周向的外侧鼓出。
另外，如该图所示，在本实施方式的柄部56中，在与叶片高度方向正交的剖面中，负压面侧的第二轮廓86中的前缘侧的区域86a具有第二凸部(余料)68(还参照图5)。第二凸部68与第二轮廓86中的、后缘侧的区域86b以及前缘侧的区域86a的原型轮廓57相比朝着负压面侧向周向的外侧鼓出。
需要说明的是，“朝着压力面侧向外侧”以及“朝着负压面侧向外侧”分别是指在上述的剖面中以柄部56的宽度方向中心位置为基准向压力面侧以及负压面侧的周向的外侧。
另外，图5、图6、图8以及图9的虚线表示进行调整前的柄部的轮廓(在柄部56未设置第一凸部58以及第二凸部68、且压力面侧的第一轮廓84中的后缘侧的区域84b与前缘侧的区域84a相比没有向压力面侧鼓出、且负压面侧的第二轮廓86中的前缘侧的区域86a与后缘侧的区域86b相比没有朝着负压面侧向外侧鼓出的情况下的、柄部56的原型轮廓)57、67。
因此，如图8以及图9所示，在本实施方式的柄部56中，在高度方向上的图3的D-D剖面的位置以及E-E剖面的位置处的与叶片高度方向正交的剖面中，将表示前缘侧的柄部56的端部80的宽度方向上的中央位置的点P1与表示后缘侧的柄部56的端部82的宽度方向上的中央位置的点P2连结而得到的线段S1相对于叶片根部51的压力面侧的轮廓53P与叶片根部51的负压面侧的轮廓53S的中心线Lc(叶片根部51的中心轴)倾斜。即，上述的线段S1与中心线Lc之间的角度θ大于0度。
在上述的实施方式中，柄部56在上述的剖面中具有在一对对角沿宽度方向突出的形状。更具体而言，柄部56在上述的剖面中在包括压力面50侧且后缘48侧的区域84b、以及负压面52侧且前缘46侧的区域86a在内的一对对角的位置(区域)设置有凸部(第一凸部58或者第二凸部68)。
因此，在设置有该凸部的一对对角的位置处，与未设置该凸部的情况相比，柄部56的刚性增大。由此，能够选择性地使叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(即，在上述一对对角的位置处产生比较大的应力的振动模式)的固有振动频率增大。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
在某种涡轮叶片40中，存在多个振动模式，例如，存在在将压力面50与负压面52连结的方向(背腹方向)上弯曲的1阶模式即B1模式、在转子轴向上弯曲的2阶模式即A1模式、绕叶片高度方向上的轴扭转的3阶模式即T1模式、在上述的背腹方向上弯曲的4阶模式即B2模式等振动模式。
在这样的涡轮叶片40中，通过在上述一对对角的位置设置第一凸部58以及第二凸部68，对于叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式即A1模式，能够选择性地使固有振动频率增大。
另外，如图8所示，在本实施方式的柄部56中，在叶片高度方向上的图3的D-D剖面的位置具有第一剖面，该第一剖面具有以下的特征。即，在第一剖面中，柄部56的压力面50侧的第一轮廓84在除了后缘侧的区域84b以外的区域中包括与叶片根部51的中心线Lc平行地呈直线状延伸的第一直线部84c以及前缘侧的区域84a。另外，柄部56的负压面52侧的第二轮廓86在除了前缘侧的区域86a以外的区域(也包括后缘侧的区域86b)中包括与叶片根部51的中心线Lc平行地呈直线状延伸的第二直线部86c。
这样，在柄部56在任一叶片高度方向位置处具有上述的第一剖面(参照图8)的情况下，在该剖面(第一剖面)具有能够对上述的叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率进行调整的第一凸部58以及第二凸部68。即，第一凸部58以及第二凸部68在一对对角位置处以与中心线Lc平行的第一直线部84c或者第二直线部86c为基准而突出。因而，能够选择性地调节叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率。
如图7所示，在本实施方式中，在柄部56，在平台42的下方设置有被比较大地挖空而得到的减薄部70。这样，在柄部56设置减薄部70而局部地缩窄柄部56的宽度，由此能够有效地降低在叶片形部44与平台42之间的连接部产生的热应力。
减薄部70也可以在叶片高度方向上设置于柄部56的上部(接近平台42的一侧)，并且在前后方向上设置于前缘侧与后缘侧之间的中央部。即，即使设置减薄部70而缩窄柄部56的宽度，也将减薄部70设置于刚性上的问题少的地方。
图3的E-E剖面所示的叶片高度方向位置是设置有上述减薄部70的高度方向位置。即，在本实施方式中，在设置有减薄部70的高度方向位置处，设置有上述第一凸部58以及第二凸部68。
在该情况下，在图3的E-E剖面的位置处，与叶片高度方向正交的剖面(第二剖面；参照图9)具有以下的特征。
即，柄部56的压力面50侧的第一轮廓84包括位于前缘侧的第一前缘侧轮廓84a(相当于上述的前缘侧区域84a)、位于后缘侧的第一后缘侧轮廓84b(相当于上述的后缘侧区域84b)、以及位于第一前缘侧轮廓84a与第一后缘侧轮廓84b之间的第一中央轮廓84d。
另外，柄部56的负压面52侧的第二轮廓86包括位于前缘侧的第二前缘侧轮廓86a(相当于上述的前缘侧区域86a)、位于后缘侧的第二后缘侧轮廓86b(相当于上述的后缘侧区域86b)、以及位于第二前缘侧轮廓86a与第二后缘侧轮廓86b之间的第二中央轮廓86d。
并且，在上述的第二剖面(参照图9)中，从穿过上述的线段S1的中点Pc且与叶片根部51的中心线Lc平行的基准线Lo至第一中央轮廓84d的周向上的距离D1d、从基准线Lo至第一前缘侧轮廓84a的周向上的距离D1a、以及从基准线Lo至第一后缘侧轮廓84b的周向上的距离D1b满足D1d＜D1a＜D1b的关系。
另外，从基准线Lo至第二中央轮廓86d的周向上的距离D2d、从基准线Lo至第二前缘侧轮廓86a的周向上的距离D2a、以及从基准线Lo至第二后缘侧轮廓86b的周向上的距离D2b满足D2d＜D2b＜D2a的关系。
根据上述的关系式，在图9所示的剖面中示出了：由于在前后方向(轴向)上的中央部设置有减薄部70且被较大地挖空，因此位于前缘-后缘方向上的中央部的第一中央轮廓84d以及第二中央轮廓86d与基准线Lo之间的距离相比前缘侧端部以及后缘侧端部比较窄。并且，在设置有减薄部70的叶片高度方向位置处，在压力面侧的后缘侧以及负压面侧的前缘侧设置有鼓出的部分(第一凸部58以及第二凸部68)。
另外，柄部56也可以在使第一中央轮廓84d与第二中央轮廓86d之间的距离D3(参照图9)为最小的柄部56的叶片高度方向位置处具有上述的第二剖面(参照图9)。即，也可以在使上述的距离D3为最小的柄部56的叶片高度方向位置(设置有减薄部70的叶片高度方向位置)处，在压力面侧的后缘侧以及负压面侧的前缘侧设置鼓出的部分(第一凸部58以及第二凸部68)。
这样，由于在使柄部56的厚度为最小的柄部56的叶片高度方向位置、即设置有减薄部70的柄部56的叶片高度方向位置处具有上述的第二剖面，因此能够通过减薄部70有效地降低涡轮叶片的热应力，并且能够使设置有鼓出部的上述的对角位置处的刚性提升而对叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率进行调节。需要说明的是，即使是不具有减薄部70的柄部56，只要在压力面侧的后缘侧以及负压面侧的前缘侧设置有鼓出的部分(第一凸部58以及第二凸部68)，则能够对叶片形部44沿着中心线Lc振动的振动模式的固有振动频率进行调节这点是相同的。
需要说明的是，在本实施方式的涡轮叶片40中，如图3、图8以及图9所示，柄部56在不同的叶片高度方向位置(图3的D-D剖面以及E-E剖面的位置)具有第一剖面(参照图8)以及第二剖面(参照图9)这两方。
如图5以及图6所示，第一凸部58和/或第二凸部68也可以在柄部56的叶片高度方向上在平台42的下表面43与叶片根部51的承载面54的上端55之间的整个范围内延伸。
需要说明的是，承载面54的上端55是指在涡轮叶片40的叶片根部51与转子盘32的叶片槽33卡合的状态下叶片根部51与叶片槽33相互接触的部分中的叶片高度方向上的上端。
在该情况下，由于第一凸部58和/或第二凸部68在柄部56的叶片高度方向上在平台42的下表面43与承载面54的上端55之间的整个范围内延伸，因此能够在该第一凸部58和/或第二凸部68的位置处可靠地提高刚性。因而，能够更有效地调节叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率。
另外，如图8以及图9所示，第一凸部58和/或第二凸部68在上述的剖面(例如第一剖面或者第二剖面)中与中心线Lc平行地沿着第一轮廓84的第一中央轮廓84d或者第二轮廓86的第二中央轮廓呈直线状延伸。
即，第一凸部58和/或第二凸部68(余料)在前缘-后缘方向上在某种程度的范围内设置。
在该情况下，与在柄部56未设置第一凸部58和/或第二凸部68的情况(参照图5～图6、图8～图9的虚线部)相比，尤其在宽度方向上不较大地改变柄部56的形状，而能够在一对对角处提高柄部56的刚性来调节涡轮叶片40的固有振动频率。
图10是一实施方式的柄部56的与叶片高度方向正交的剖视图，是相当于图3的D-D剖面的图。
在上述的实施方式中，柄部56在上述的剖面中具有在一对对角的两方沿宽度方向突出的形状，但在其他实施方式中，柄部56也可以在上述的剖面中具有在一对对角的一方(一方侧)突出的形状。
例如，如图10所示，柄部56在上述的剖面中仅在包括压力面50侧且后缘48侧的区域84b、以及负压面52侧且前缘46侧的区域86a在内的一对对角的位置(区域)中的、一方(图10中仅在负压面52侧且前缘46侧的区域86a)设置有凸部(第二凸部68)。
即，如图10所示，在本实施方式的柄部56中，在叶片高度方向上的图3的D-D剖面的位置处的与叶片高度方向正交的剖面中，将前缘侧的柄部56的端部80的宽度方向上的中央位置P1与后缘侧的柄部56的端部82的宽度方向上的中央位置P2连结而得到的线段S1相对于叶片根部51的压力面侧的轮廓53P与叶片根部51的负压面侧的轮廓53S的中心线Lc倾斜。换言之，上述的线段s1与中心线Lc之间的角度θ大于0度。
因此，在设置有该凸部的一对对角的位置处，与未设置该凸部的情况相比，柄部56的刚性增大。由此，能够选择性地使叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(即，在上述的一对对角的位置产生比较大的应力的振动模式；典型的是A1模式)的固有振动频率增大。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
图11以及图12是图5～图9所示的涡轮叶片以外的一实施方式的涡轮叶片的剖视图。
图11以及图12分别是相当于图3的D-D剖面以及E-E剖面的图，是表示柄部56的与叶片高度方向正交的剖面的图。
如图11以及图12所示，在本实施方式的柄部56中，在与叶片高度方向正交的剖面中，压力面侧的第一轮廓84中的后缘侧的区域84b(第一后缘侧轮廓84b)具有第一凹部(切口)78。第一凹部78与第一轮廓84中的前缘侧的区域84a相比从压力面侧向内侧的负压面侧凹陷。
另外，如该图所示，在本实施方式的柄部56中，在与叶片高度方向正交的剖面中，负压面侧的第二轮廓86中的前缘侧的区域86a(第二前缘侧轮廓86a)具有第二凹部(切口)88。第二凹部88与第二轮廓86中的后缘侧的区域86b相比从负压面侧向内侧的压力面侧凹陷。
需要说明的是，“从压力面侧向内侧”以及“从负压面侧向内侧”是指在上述的剖面中以压力面侧的第一轮廓84以及负压面侧的第二轮廓86为基准向柄部56的宽度方向中心位置侧。
另外，图11以及图12的虚线表示假设在柄部56未设置第一凹部78以及第二凹部88、且压力面侧的第一轮廓84中的后缘侧的区域84b与前缘侧的区域84a相比没有从压力面侧向内侧凹陷、且负压面侧的第二轮廓86中的前缘侧的区域86a与后缘侧的区域86b相比没有从负压面侧向内侧凹陷的情况下的柄部56的轮廓(原型轮廓67、57)。
因此，如图11以及图12所示，在本实施方式的柄部56中，在叶片高度方向上的图3的D-D剖面的位置以及E-E剖面的位置处的与叶片高度方向正交的剖面中，将前缘侧的柄部56的端部80的宽度方向上的中央位置P1与后缘侧的柄部56的端部82的宽度方向上的中央位置P2连结而得到的线段s1相对于穿过叶片根部51的压力面侧的轮廓53P与叶片根部51的负压面侧的轮廓53s之间的中心的中心线Lc倾斜。即，上述的线段s1与中心线Lc之间的角度θ大于0度。
在上述的实施方式中，柄部56在上述的剖面中具有在一对对角沿宽度方向凹陷的形状。更具体而言，柄部56在上述的剖面中在包括压力面50侧且后缘48侧的区域84b、以及负压面52侧且前缘46侧的区域86a在内的一对对角的位置(区域)设置有凹部(第一凹部78或者第二凹部88)。
因此，在设置有该凹部的一对对角的位置处，与未设置该凹部的情况相比，柄部56的刚性减小。由此，能够选择性地使叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(即，在上述的一对对角的位置产生比较大的应力的振动模式；典型的是A1模式)的固有振动频率减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
另外，如图11所示，在本实施方式的柄部56中，在叶片高度方向上的图3的D-D剖面的位置处的叶片高度方向上具有第一剖面，该第一剖面具有以下的特征。即，在第一剖面中，柄部56的压力面50侧的第一轮廓84在除了后缘侧的区域84b以外的区域(也包括前缘侧的区域84a)中包括与叶片根部51的中心线Lc平行地呈直线状延伸的第一直线部84c。另外，柄部56的负压面52侧的第二轮廓86在除了前缘侧的区域86a以外的区域(也包括后缘侧的区域86b)中包括与叶片根部51的中心线Lc平行地呈直线状延伸的第二直线部86c。
这样，在柄部56在任一叶片高度方向位置处具有上述的第一剖面(参照图11)的情况下，在该剖面(第一剖面)中，在能够对上述的叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率进行调整的一对对角位置处，存在以与中心线Lc平行的第一直线部84c或者第二直线部86c为基准而凹陷的第一凹部78以及第二凹部88。因而，能够选择性地调节叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率。
图3的E-E剖面所示的高度方向位置是设置有上述的减薄部70的叶片高度方向位置。在本实施方式中，在设置有减薄部70的叶片高度方向位置处设置有上述的第一凹部78以及第二凹部88。
在该情况下，在图3的E-E剖面的位置处与叶片高度方向正交的剖面(第三剖面；参照图12)具有以下的特征。
即，柄部56的压力面50侧的第一轮廓84包括位于前缘侧的第一前缘侧轮廓84a(相当于上述的前缘侧区域84a)、位于后缘侧的第一后缘侧轮廓84b(相当于上述的后缘侧区域84b)、以及位于第一前缘侧轮廓84a与第一后缘侧轮廓84b之间的第一中央轮廓84d。
另外，柄部56的负压面52侧的第二轮廓86包括位于前缘侧的第二前缘侧轮廓86a(相当于上述的前缘侧区域86a)、位于后缘侧的第二后缘侧轮廓86b(相当于上述的前缘侧区域86b)、以及位于第二前缘侧轮廓86a与第二后缘侧轮廓86b之间的第二中央轮廓86d。
并且，在上述的第三剖面(参照图12)中，从穿过上述的线段s1的中点Pc且与叶片根部51的中心线Lc平行的基准线Lo至第一中央轮廓84d的周向上的距离D1d、从基准线Lo至第一前缘侧轮廓84a的周向上的距离D1a、以及从基准线Lo至第一后缘侧轮廓84b的周向上的距离D1b满足D1d＜D1b＜D1a的关系。
另外，从基准线Lo至第二中央轮廓86d的周向上的距离D2d、从基准线Lo至第二前缘侧轮廓86a的周向上的距离D2a、以及从基准线Lo至第二后缘侧轮廓86b的周向距离的D2b满足D2d＜D2a＜D2b的关系。
根据上述的关系式，在图12所示的剖面中示出了：由于在前后方向(轴向)上的中央部设置有减薄部70且被较大地挖空，因此位于前后方向上的中央部的第一中央轮廓84d以及第二中央轮廓86d与基准线Lo之间的距离相比前缘侧端部或者后缘侧端部比较窄。并且，在设置有减薄部70的叶片高度方向位置处，相对于原型轮廓57、67，在压力面侧的后缘侧以及负压面侧的前缘侧设置有凹陷的部分(第一凹部78以及第二凹部88)。
另外，柄部56也可以在使第一中央轮廓84d与第二中央轮廓86d之间的距离D3(参照图12)为最小的柄部56的叶片高度方向位置处具有上述的第三剖面(参照图12)。即，也可以在使上述的距离D3为最小的柄部56的叶片高度方向位置(设置有减薄部70的叶片高度方向位置)处，相对于原型轮廓57、67，在压力面侧的后缘侧以及负压面侧的前缘侧设置凹陷的部分(第一凹部78以及第二凹部88)。
这样，由于在使柄部56的厚度为最小的柄部56的叶片高度方向位置、即设置有减薄部70的柄部56的叶片高度方向位置处具有上述的第三剖面，因此能够通过减薄部70有效地降低涡轮叶片40的热应力(特别是，在叶片形部44与平台42的连接部产生的热应力)，并且能够使设置有凹陷的上述的对角位置处的刚性降低而对叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率进行调节。需要说明的是，即使是不具有减薄部70的柄部56，只要在压力面侧的后缘侧以及负压面侧的前缘侧设置有凹陷的部分(第一凹部78以及第二凹部68)，则能够对叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式的固有振动频率进行调节这点是相同的。
需要说明的是，在本实施方式的涡轮叶片40中，如图3、图11以及图12所示，柄部56在不同的叶片高度方向位置(图3的D-D剖面以及E-E剖面的位置)具有第一剖面(参照图11)以及第三剖面(参照图12)这两方。
虽未特别图示，但第一凹部78和/或第二凹部88也可以在柄部56的叶片高度方向上在平台42的下表面43与叶片根部51的承载面54的上端55之间的整个范围内延伸。
在该情况下，由于第一凹部78和/或第二凹部88在柄部56的叶片高度方向上在平台42的下表面43与承载面54的上端55之间的整个范围内延伸，因此能够在该第一凹部78和/或第二凹部88的位置处可靠地降低刚性。因而，能够更有效地对叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率进行调节。
另外，如图11以及图12所示，第一凹部78和/或第二凹部88在上述的剖面(例如第一剖面或者第三剖面)内与中心线Lc平行地呈直线状延伸。
即，第一凹部78和/或第二凹部88(切口)在前后方向上在某种程度的范围内设置。
在该情况下，与在柄部56未设置第一凹部78和/或第二凹部88的情况(参照图11～图12的虚线部)相比，尤其在宽度方向上不较大地改变柄部56的形状，而能够在一对对角处使柄部56的刚性降低来调节涡轮叶片40的固有振动频率。
图13是一实施方式的柄部56的与叶片高度方向正交的剖视图，是相当于图3的D-D剖面的图。
在上述的实施方式中，柄部56在上述的剖面中具有在一对对角的两方沿宽度方向突出的形状，但在其他实施方式中，柄部56也可以在上述的剖面中具有在一对对角的一方沿宽度方向突出的形状。
例如，如图13所示，柄部56在上述的剖面中仅在包括压力面50侧且后缘48侧的区域84b、以及负压面52侧且前缘46侧的区域86a在内的一对对角的位置(区域)中的、一方(图13中仅在负压面52侧且前缘46侧的区域86a)设置有凹部(第二凹部88)。
即，如图13所示，在本实施方式的柄部56中，在叶片高度方向上的图3的D-D剖面的位置处的与叶片高度方向正交的剖面中，将前缘侧的柄部56的端部80的宽度方向上的中央位置P1与后缘侧的柄部56的端部82的宽度方向上的中央位置P2连结而得到的线段s1相对于叶片根部51的压力面侧的轮廓53P与叶片根部51的负压面侧的轮廓53s的中心线Lc倾斜。换言之，上述的线段S1与中心线Lc之间的角度θ大于0度。
因此，在设置有该凸部的一对对角的位置处，与未设置该凸部的情况相比，柄部56的刚性降低。由此，能够选择性地使叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式(即，在上述的一对对角的位置产生比较大的应力的振动模式；典型的是A1模式)的固有振动频率减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对上述的特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
图14是表示一实施方式的柄部56的与叶片高度方向正交的剖面的剖视图，表示图8所示的一实施方式的变形例。
在上述的实施方式中，第一凸部58以及第二凸部68的形状与图8所示的一实施方式的形状不同。即，第一凸部58在以第一直线部84c(原型轮廓67)为基准向后缘侧的压力面侧的周向外侧鼓出的形状中具备朝向后缘侧的最后端面101侧的第一倾斜面58a。即，第一倾斜面58a是以最后端面101的压力面侧的端缘P4为起点朝向周向的外侧方向且朝向前缘侧方向延伸并与第一后缘侧轮廓84b连接的面，第一倾斜面58a相对于最后端面101倾斜。同样地，第二凸部68在以第二直线部86c(原型轮廓57)为基准向前缘侧的负压面侧的周向外侧鼓出的形状中具备朝向前缘侧的最前端面100侧的第二倾斜面68a。即，第二倾斜面68a是以最前端面100的负压面侧的端缘P3为起点朝向负压面侧的周向的外侧方向且朝向后缘侧方向延伸并与第二前缘侧轮廓86a连接的面，第二倾斜面68a相对于最前端面100倾斜。本实施方式的如下点与图8所示的实施方式的不同：第一凸部58具备第一倾斜面58a，第二凸部68具备第二倾斜面68a。
因此，与图8所示的实施方式同样地，在设置有第一凸部58以及第二凸部68的一对对角的位置处，与未设置该凸部的情况相比，柄部56的刚性增大。由此，能够选择性地使叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的振动模式的固有振动频率增大。
需要说明的是，在图8至图14所示的实施方式的第一凸部58或者第二凸部68中，形成各自的周向外侧的外缘的第一后缘侧轮廓84b或者第二前缘侧轮廓86a形成为具有与柄部56的中心线Lc平行的直线部的外表面，但也可以不具有直线部而具有向周向外侧鼓出的凸状的外形面。
这里，在本说明书中，前缘侧或者后缘侧的柄部56的“端部”基本上是指表示柄部56的前缘侧的最前端面100或者表示后缘侧的最后端面101的平坦面。但是，如图14所示的实施方式那样，在第一凸部58或者第二凸部68具备以端缘P4为起点的第一倾斜面58a或者以端缘P3为起点的第二倾斜面68a的情况下，包括将最前端面100或者最后端面101分别向负压面侧的周向外侧或者压力面侧的周向外侧延长的范围在内而当作端部。即，如图14所示，若将形成第一凸部58的外缘的第一后缘侧轮廓84b的延长线与最后端面101的向压力面侧的周向外侧延伸的面交叉的交点设为P6，则点P4P6形成将最后端面101向压力面侧的周向外侧延长而得到的最后端延长部101a。包括本实施方式的后缘侧的“端部”也可以将在最后端面101中包括最后端延长部101a而得到的范围的平坦面当作端部。同样地，关于第二凸部68，若将形成第二凸部68的外缘的第二后缘侧轮廓86a的延长线与最前端面100的向负压面侧的周向外侧延伸的面交叉的交点设为P5，则点P3P5形成将最前端面100向负压面侧的周向外侧延长而得到的最前端延长部100a。本实施方式中的前缘侧的“端部”也可以将在最前端面100中包括最前端延长部100a而得到的范围的平坦面当作端部。
需要说明的是，即使在图8至图14所示的实施方式的第一凸部58或者第二凸部68的成为以原型轮廓57、67为基准向后缘侧的压力面侧或者前缘侧的负压面侧的周向外侧鼓出的起点的位置为自最后端面101的压力面侧的端缘P4或者最前端面100的负压面侧的端缘P3沿着原型轮廓57、67进入前缘侧或者后缘侧的位置的情况下，也可以将从柄部56的前缘侧的最前端面100或者后缘侧的最后端面101沿柄部56的后缘方向或者前缘方向到前缘一后缘方向上的全长的20％的范围当作“端部”。
通过在这样的范围内当作“端部”，对于叶片形部44沿着前述的中心线Lc振动的特定的振动模式(例如，A1模式)，是否是选择性有效的固有振动频率的判断变得容易。
因而，即使将柄部56的最前端面100中的柄部56的宽度方向中央位置P1与柄部56的最后端面101中的柄部56的宽度方向中央位置P2连结而得到的线段s1(P1P2)相对于上述的中心线Lc平行，在作为上述的“端部”而说明的范围内，只要线段S1相对于上述的中心线Lc倾斜即可。
需要说明的是，在上述的端部中，在柄部56的宽度方向上的长度可变的情况下，使将该范围内的柄部56的宽度方向上的平均的中央位置与中心线Lc平行地移动至上述的最前端面100或者最后端面101而得到的点作为上述的端部80的宽度方向上的中央位置P1以及端部82的宽度方向上的中央位置P2。
接下来，对几个实施方式的涡轮叶片40的固有振动频率的调整方法进行说明。
在几个实施方式中，以参照图2～图9而说明了的涡轮叶片40、以及参照图11～图12而说明了的涡轮叶片40为对象。
即，调整对象的涡轮叶片40如上述那样地，具备平台42、叶片形部44、叶片根部51以及柄部56。并且，柄部56在叶片高度方向上的任一位置处具有上述的剖面(例如，第一剖面～第三剖面)。即，该剖面是与叶片高度方向正交的剖面，且是将前缘46侧的柄部56的端部80的宽度方向上的中央位置P1与后缘48侧的柄部56的端部82的宽度方向上的中央位置P2连结而得到的线段s1相对于叶片根部51的压力面50侧的轮廓53P与叶片根部51的负压面52侧的轮廓53s的中心线Lc倾斜的剖面。
几个实施方式的调整方法具备如下步骤：对柄部56的外形进行加工，以使得上述的线段s1相对于叶片根部51的中心线Lc的角度θ发生变化。
在几个实施方式中，如上所述，也可以通过对柄部56的外形进行加工，来对涡轮叶片40的叶片形部44沿着中心线Lc振动的模式(典型的是A1模式)的固有振动频率进行调整。
更具体而言，例如，在图5～图9所示的涡轮叶片40(即，具有在一对对角设置有第一凸部58以及第二凸部68的柄部56的涡轮叶片40)的情况下，在上述的加工外形的步骤中，对柄部56的宽度方向上的第一凸部58的突出量、或第一轮廓84中的第一凸部58所占的范围的大小进行调节。或者，对柄部56的宽度方向上的第二凸部68的突出量、或第二轮廓86中的第二凸部68所占的范围的大小进行调节。
另外，例如，在图11～图12所示的涡轮叶片40(即，具有在一对对角设置有第一凹部78以及第二凹部88的柄部56的涡轮叶片40)的情况下，在上述的加工外形的步骤中，对柄部56的宽度方向上的第一凹部78的凹陷量、或第一轮廓84中的第一凹部78所占的范围的大小进行调节。或者，对柄部56的宽度方向上的第二凹部88的凹陷量、或第二轮廓86中的第二凹部88所占的范围的大小进行调节。
这样一来，在柄部56中，能够对设置有上述的凸部或者凹部的一对对角的位置处的刚性进行调节。即，通过增大上述的凸部的突出量或凸部所占的范围的大小、或者通过减小上述的凹部的凹陷量或凹部所占的范围的大小，能够使上述的刚性增大。另外，通过减小上述的凸部的突出量或者凸部所占的范围的大小、或者通过增大上述的凹部的凹陷量或者凹部所占的范围的大小，能够使上述的刚性减小。
这样一来，在柄部56中，通过对设置有上述的凸部或者凹部的一对对角的位置处的刚性进行调节，能够选择性地使在该一对对角的位置产生比较大的应力那样的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率增大或者减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
在几个实施方式中，调整对象的涡轮叶片40具备平台42、叶片形部44、具有承载面54的叶片根部51、以及柄部56(参照图2以及图3)。即，在该实施方式中，涡轮叶片40也包括在一对对角的位置未设置上述的凸部或者凹部的情况。
在该实施方式的调整方法中，具备在柄部56的压力面50侧的第一轮廓84中的后缘48侧的区域、或者柄部56的负压面52侧的第二轮廓86中的前缘46侧的区域中的至少一方(例如参照图8、图11)对柄部56的外形进行加工的步骤。
根据上述的实施方式的方法，由于在柄部56的压力面50侧的后缘48侧的区域、以及柄部56的负压面52侧的前缘46侧的区域中的至少一方对柄部56的外形进行加工，因此柄部56在一对对角的位置中的至少一方被加工为在宽度方向上突出或者凹陷的形状。因而，该对角的位置处的柄部56的刚性增大或者减小，由此，能够选择性地使在该一对对角的位置产生比较大的应力那样的振动模式(典型的是A1模式)的固有振动频率增大或者减小。这样一来，能够抑制对其他振动模式的固有振动频率带来的影响，并且能够选择性地对特定的振动模式的固有振动频率进行调节。由此，能够抑制因涡轮叶片的振动引起的损伤。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，还包括对上述的实施方式施加了变形的方式、将这些方式适当组合而得到的方式。
在本说明书中，“在某方向上”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对的或绝对的配置的表述不仅表示严格上该种配置，还表示具有公差、或者能够得到相同功能的程度的角度、距离而相对地位移了的状态。
例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示物事相等的状态的表述不仅表示严格相等的状态，还表示存在公差、或者能够得到相同功能的程度的差的状态。
另外，在本说明书中，四边形状、圆筒形状等表示形状的表述不仅表示几何学上严格意义上的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在能够得到相同效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。
另外，在本说明书中，“具备”、“包括”或“具有”一个构成要素这样的表述不是将其他构成要素的存在排除在外的排他性表述。
附图标记说明：
1 燃气轮机
2 压缩机
4 燃烧器
6 涡轮
8 转子
10 压缩机机室
12 空气取入口
16 静叶片
18 动叶片
20 外壳
22 涡轮机室
24 静叶片
26 动叶片
28 燃烧气体通路
30 排气室
32 转子盘
33 叶片槽
34 冷却通路
36 肋
38 内壁面
40 涡轮叶片
42 平台
43 下表面
44 叶片形部
46 前缘
48 后缘
50 压力面
51 叶片根部
52 负压面
53P 轮廓
53S 轮廓
54 承载面
55 上端
56 柄部
57 原型轮廓
58 第一凸部
67 原型轮廓
68 第二凸部
70 减薄部
78 第一凹部
80 端部
82 端部
84 第一轮廓
84a 第一前缘侧轮廓(前缘侧区域)
84b 第一后缘侧轮廓(后缘侧区域)
84c 第一直线部
84d 第一中央轮廓
86 第二轮廓
86a 第二前缘侧轮廓(前缘侧区域)
86b 第二后缘侧轮廓(后缘侧区域)
86c 第二直线部
86d 第二中央轮廓
88 第二凹部
100 最前端面
100a 最前端延长部
101 最后端面
101a 最后端延长部
Lc 中心线
Lo 基准线
P1 中央位置
P2 中央位置
Pc 中点
S1 线段。

Claims (17)

1.一种涡轮叶片，其中，
所述涡轮叶片具备：
平台；
叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；
叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及
柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，
所述柄部具有如下剖面：
与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，
且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部具有满足(a)以及(b)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(a)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述压力面侧向外侧鼓出的第一凸部，
所述(b)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述负压面侧向外侧鼓出的第二凸部。
3.根据权利要求2所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：
第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：
第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在包括使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的叶片高度方向位置、且包括该叶片高度方向位置的两侧在内的叶片高度方向范围内沿所述柄部的高度方向延伸。
4.根据权利要求3所述的涡轮叶片，其中，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在所述柄部的叶片高度方向上在所述平台的下表面与所述承载面的上端之间的整个范围内延伸。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的涡轮叶片，其中，
所述第一凸部以及所述第二凸部中的至少一方在所述剖面内与所述中心线平行地呈直线状延伸。
6.根据权利要求1所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部具有满足(c)以及(d)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(c)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述压力面侧向内侧凹陷的第一凹部，
所述(d)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述负压面侧向内侧凹陷的第二凹部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮叶片，其中，
对于所述柄部，在所述剖面中，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓在除了所述后缘侧的区域以外的区域中包括与所述叶片根部的所述中心线平行地呈直线状延伸的第一直线部，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓在除了所述前缘侧的区域以外的区域中包括与所述叶片根部的所述中心线平行地呈直线状延伸的第二直线部。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：
第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：
第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，
所述柄部具有满足(e)以及(f)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(e)为距基准线的距离以所述第一中央轮廓、所述第一前缘侧轮廓、所述第一后缘侧轮廓的顺序变大，其中，所述基准线穿过所述线段的中点且与所述叶片根部的所述中心线平行，
所述(f)为距所述基准线的距离以所述第二中央轮廓、所述第二后缘侧轮廓、所述第二前缘侧轮廓的顺序变大。
9.根据权利要求8所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部在使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的高度方向位置处具有满足所述(e)以及所述(f)中的至少一方的条件的所述剖面。
10.根据权利要求1或6所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓包括：
第一前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第一后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第一中央轮廓，其位于所述第一前缘侧轮廓与所述第一后缘侧轮廓之间，
所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓包括：
第二前缘侧轮廓，其位于所述前缘侧；
第二后缘侧轮廓，其位于所述后缘侧；以及
第二中央轮廓，其位于所述第二前缘侧轮廓与所述第二后缘侧轮廓之间，
所述柄部具有满足(g)以及(h)中的至少一方的条件的所述剖面，
所述(g)为距基准线的距离以所述第一中央轮廓、所述第一后缘侧轮廓、所述第一前缘侧轮廓的顺序变大，其中，所述基准线穿过所述线段的中点且与所述叶片根部的所述中心线平行，
所述(h)为距所述基准线的距离以所述第二中央轮廓、所述第二前缘侧轮廓、所述第二后缘侧轮廓的顺序变大。
11.根据权利要求10所述的涡轮叶片，其中，
所述柄部在使所述第一中央轮廓与所述第二中央轮廓之间的距离为最小的所述柄部的高度方向位置处具有满足所述(g)以及所述(h)中的至少一方的条件的所述剖面。
12.一种涡轮，其中，
所述涡轮具备：
权利要求1至11中任一项所述的涡轮叶片；以及
转子盘，其具有与所述涡轮叶片的所述叶片根部卡合的叶片槽。
13.一种涡轮叶片的固有振动频率的调整方法，所述涡轮叶片具备：
平台；
叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；
叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于所述叶片高度方向上的相反侧，并具有承载面；以及
柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，
所述柄部具有如下剖面：
与所述叶片形部的所述叶片高度方向正交，
且将所述前缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置与所述后缘侧的所述柄部的端部的宽度方向上的中央位置连结而得到的线段相对于所述叶片根部的所述压力面侧的轮廓与所述叶片根部的所述负压面侧的轮廓的中心线倾斜，
其中，
所述涡轮叶片的固有振动频率的调整方法具备如下步骤：对所述柄部的外形进行加工，以使得所述线段相对于所述叶片根部的所述中心线的角度发生变化。
14.根据权利要求13所述的涡轮叶片的固有振动频率的调整方法，其中，
通过所述柄部的外形的加工，来对所述涡轮叶片的所述叶片形部沿着所述中心线振动的模式的固有振动频率进行调整。
15.根据权利要求13或14所述的涡轮叶片的固有振动频率的调整方法，其中，
所述柄部在所述剖面中满足(a)以及(b)中的至少一方的条件，
所述(a)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述压力面侧向外侧鼓出的第一凸部，
所述(b)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比朝着所述负压面侧向外侧鼓出的第二凸部，
在对所述外形进行加工的步骤中，
对以下至少一方进行调节：
所述柄部的所述宽度方向上的所述第一凸部的突出量或所述第一轮廓中的所述第一凸部所占的范围的大小；以及
所述柄部的所述宽度方向上的所述第二凸部的突出量或所述第二轮廓中的所述第二凸部所占的范围的大小。
16.根据权利要求13或14所述的涡轮叶片的固有振动频率的调整方法，其中，
所述柄部在所述剖面中满足(c)以及(d)中的至少一方的条件，
所述(c)为所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域具有与所述第一轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述压力面侧向内侧凹陷的第一凹部，
所述(d)为所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域具有与所述第二轮廓中的所述前缘侧的区域相比从所述负压面侧向内侧凹陷的第二凹部，
在对所述外形进行加工的步骤中，
对以下至少一方进行调节：
所述柄部的所述宽度方向上的所述第一凹部的凹陷量或所述第一轮廓中的所述第一凹部所占的范围的大小；以及
所述柄部的所述宽度方向上的所述第二凹部的凹陷量或所述第二轮廓中的所述第二凹部所占的范围的大小。
17.一种涡轮叶片的固有振动频率的调整方法，所述涡轮叶片具备：
平台；
叶片形部，其从所述平台沿叶片高度方向延伸，并具有在前缘与后缘之间延伸的压力面及负压面；
叶片根部，其隔着所述平台而与所述叶片形部位于相反侧，并具有承载面；以及
柄部，其位于所述平台与所述叶片根部之间，
其中，
所述涡轮叶片的固有振动频率的调整方法具备如下步骤：在所述柄部的所述压力面侧的第一轮廓中的所述后缘侧的区域、以及所述柄部的所述负压面侧的第二轮廓中的所述前缘侧的区域中的至少一方对所述柄部的外形进行加工。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7360971B2 (ja) * 2020-02-19 2023-10-13 三菱重工業株式会社 タービン翼及びタービン

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007040296A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 United Technol Corp <Utc> タービンブレード及びタービンブレードを提供する方法
JP2007537385A (ja) * 2004-05-14 2007-12-20 プラット　アンド　ホイットニー　カナダ　コーポレイション ガスタービンエンジン用ブレードの固有振動数のチューニング
CN102639817A (zh) * 2010-01-20 2012-08-15 三菱重工业株式会社 涡轮动叶片及涡轮机
US20130209253A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 General Electric Company Turbine assembly
CN103362559A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 通用电气公司 具有用于侵蚀控制的加压内腔的cmc叶片
CN103703216A (zh) * 2011-10-27 2014-04-02 三菱重工业株式会社 涡轮动叶片及具备该涡轮动叶片的燃气轮机

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6397803A (ja) 1986-10-13 1988-04-28 Hitachi Ltd タ−ビン翼の固定部構造
US5435694A (en) * 1993-11-19 1995-07-25 General Electric Company Stress relieving mount for an axial blade
JP2000248901A (ja) 1999-02-26 2000-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 中空ブレードおよびその固有振動数調整方法
US6481972B2 (en) 2000-12-22 2002-11-19 General Electric Company Turbine bucket natural frequency tuning rib
JP4781544B2 (ja) 2001-02-26 2011-09-28 住友ゴム工業株式会社 農用車輪
US6547645B2 (en) 2001-08-27 2003-04-15 General Electric Company Method and backer inserts for blocking backwall water jet strikes
US6761536B1 (en) 2003-01-31 2004-07-13 Power Systems Mfg, Llc Turbine blade platform trailing edge undercut
JP2005233141A (ja) 2004-02-23 2005-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 動翼およびその動翼を用いたガスタービン
US7467924B2 (en) * 2005-08-16 2008-12-23 United Technologies Corporation Turbine blade including revised platform
US8007245B2 (en) * 2007-11-29 2011-08-30 General Electric Company Shank shape for a turbine blade and turbine incorporating the same
US8435008B2 (en) 2008-10-17 2013-05-07 United Technologies Corporation Turbine blade including mistake proof feature
US20120051930A1 (en) 2010-08-31 2012-03-01 General Electric Company Shrouded turbine blade with contoured platform and axial dovetail
RU2553049C2 (ru) 2011-07-01 2015-06-10 Альстом Текнолоджи Лтд Лопатка ротора турбины, ротор турбины и турбина
US9359905B2 (en) 2012-02-27 2016-06-07 Solar Turbines Incorporated Turbine engine rotor blade groove
US9151165B2 (en) * 2012-10-22 2015-10-06 United Technologies Corporation Reversible blade damper
US10677073B2 (en) * 2017-01-03 2020-06-09 Raytheon Technologies Corporation Blade platform with damper restraint
GB201704832D0 (en) * 2017-02-20 2017-05-10 Rolls Royce Plc Fan

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007537385A (ja) * 2004-05-14 2007-12-20 プラット　アンド　ホイットニー　カナダ　コーポレイション ガスタービンエンジン用ブレードの固有振動数のチューニング
JP2007040296A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 United Technol Corp <Utc> タービンブレード及びタービンブレードを提供する方法
CN102639817A (zh) * 2010-01-20 2012-08-15 三菱重工业株式会社 涡轮动叶片及涡轮机
CN103703216A (zh) * 2011-10-27 2014-04-02 三菱重工业株式会社 涡轮动叶片及具备该涡轮动叶片的燃气轮机
US20130209253A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 General Electric Company Turbine assembly
CN103362559A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 通用电气公司 具有用于侵蚀控制的加压内腔的cmc叶片

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