动叶片以及具备该动叶片的燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及动叶片以及具备该动叶片的燃气轮机。本申请以2014年6月27日在日本申请的日本特愿2014-132866号为基础要求优先权，并将其内容援引于本发明中。
【背景技术】
[0002]燃气轮机的转子具有转子轴、安装在该转子轴上的多个动叶片。动叶片具有:在相对于转子轴的径向上延伸的叶片体；形成在叶片体的径向内侧而划分出供燃烧气体流动的燃烧气体流路的一部分的平台；形成在平台的径向内侧且安装在转子轴上的叶片根。
[0003]动叶片暴露在高温的燃烧气体中，因此，例如，如以下的专利文献1中记载的那样，通过冷却空气进行冷却。
[0004]具体而言，在叶片体、平台以及叶片根上形成有多个叶片空气通路，所述多个叶片空气通路在相对于转子轴的径向上延伸且在叶片体、平台中相连，而供冷却空气流动。多个叶片空气通路沿着叶片体的叶片弦排列。需要说明的是，为了便于以下的说明，将转子轴的延伸方向设为轴向，将相对于转子轴的径向设为径向，将相对于转子轴的周向设为周向。另夕卜，在轴向上将燃烧气体流向的一侧设为下游侧，将相反侧设为上游侧。并且，在周向上将叶片体的背侧(=负压面侧)设为周向背侧，在该周向上将叶片体的腹侧(=正压面侧)设为周向腹侧。
[0005]在作为专利文献1的一个例子的平台上，形成有从多个叶片空气通路朝向周向腹侧延伸且在轴向上排列的多个通路。多个通路均在平台的周向腹侧的端面开口。并且，在该平台上形成有从多个叶片空气通路朝向周向背侧延伸且在轴向上排列的多个通路。多个通路均在平台的周向背侧的端面开口。
[0006]另外，作为专利文献1的其他的例子的平台上形成有如下的通路，该通路在从多个叶片空气通路中最靠上游侧的第一叶片空气通路朝向周向腹侧延伸后，沿着平台的周向腹侧的端面朝向轴向下游侧延伸。该通路在平台的轴向下游侧的端面开口。并且，在该平台上形成有如下的通路，该通路在从第一叶片空气通路朝向周向背侧延伸后，沿着平台的周向背侧的端面朝向轴向下游侧延伸。该通路在平台的轴向下游侧的端面开口。
[0007]专利文献1:日本特开平11-247609号公报
[0008]对于动叶片，期望有效地对该动叶片进行冷却从而提高动叶片的耐久性并且尽可能地减少用于冷却该动叶片的空气的使用量。
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种能够实现耐久性的提高并且抑制冷却用的空气的使用量的动叶片以及具备该动叶片的燃气轮机。
[0011]用于解决课题的方案
[0012]作为用于实现所述目的的发明所涉及的一方式的动叶片安装在转子轴的外周侧，所述动叶片具有:叶片体，其在相对于所述转子轴的径向上延伸；以及平台，其形成在所述叶片体的径向内侧，并划分出供燃烧气体流动的燃烧气体流路的径向内侧，在所述叶片体以及所述平台上形成有叶片空气通路，所述叶片空气通路在所述径向上延伸且在所述叶片体中以及所述平台中相连并供冷却空气流动，在所述平台上形成有:作为所述转子轴延伸的轴向中的所述燃烧气体流向的轴向下游侧的端面的后端面、作为与所述轴向下游侧相反一侧的轴向上游侧的端面的前端面、作为相对于所述转子轴的周向中的所述叶片体的腹侧即周向腹侧的端面的腹侧端面、作为与所述周向腹侧相反一侧即周向背侧的端面的背侧端面，并且在所述平台上形成有:从所述叶片空气通路朝向所述周向腹侧延伸且在所述腹侧端面开口并在所述轴向上排列的多个腹侧通路、供冷却空气流入且端部位于比所述叶片体靠所述周向背侧的作为母通路的背侧母通路、与所述背侧母通路连通且从所述背侧母通路沿着所述背侧端面在具有所述轴向成分的方向上延伸的背侧通路。
[0013]在该动叶片中，在平台中，在周向腹侧的部分形成多个腹侧通路，增加对该部分进行冷却的冷却空气的流量，从而抑制该部分的热应力。另一方面，在平台中，在周向背侧的部分形成背侧母通路、与该背侧母通路连通的背侧通路，从而虽然对该部分进行冷却但减少了冷却该部分的冷却空气的流量。
[0014]这里，在所述动叶片中，可以采取如下的方式，S卩，多个所述腹侧通路的各剖面积均小于所述背侧通路的剖面积，多个所述腹侧通路的各剖面积的合计面积大于所述背侧通路的剖面积。
[0015]在该动叶片中，增加对平台中的周向腹侧的部分进行冷却的冷却空气的流量，并且使多个腹侧通路的各剖面积小于背侧通路的剖面积，从而提高在多个腹侧通路中流动的空气的流速，提高周向腹侧的部分的冷却效率。需要说明的是，这里的通路的剖面积是指与通路的长度方向垂直的面内的剖面积。
[0016]另外，在以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，S卩，在所述腹侧端面的所述轴向上游侧至所述轴向下游侧，隔开间隔而形成有多个所述腹侧通路的开口，在所述腹侧端而的所述轴向上游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
[0017]在该动叶片中，与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分。
[0018]在所述腹侧端面的所述轴向上游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔较窄的所述动叶片中，可以采取如下的方式，即，在所述腹侧端面的所述轴向上游侧的部分相邻的所述腹侧通路的开口的所述径向上的位置彼此不同。
[0019]在该动叶片中，能够扩大在腹侧端面的轴向上游侧的部分相邻的腹侧通路的开口彼此的间隔。
[0020]另外，在以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，S卩，在所述腹侧端面的所述轴向上游侧至所述轴向下游侧，隔开间隔而形成有多个所述腹侧通路的开口，在所述腹侧端面的所述轴向下游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
[0021 ] 在该动叶片中，与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向下游侧的部分。
[0022]另外，在以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，S卩，在所述叶片体以及所述平台上，沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路，在所述平台上形成有:从多个所述叶片空气通路中的最靠所述轴向上游侧的第一叶片空气通路朝向所述周向腹侧并且朝向所述轴向上游侧延伸的作为母通路的前侧母通路、从所述前侧母通路朝向所述周向腹侧延伸且在所述腹侧端面开口的一个以上的腹前侧通路、从所述前侧母通路朝向所述轴向上游侧延伸且在所述前端面开口的一个以上的前腹侧通路。
[0023]在该动叶片中，即使增加在平台的腹侧端面中的轴向上游侧开口的通路以及在平台的前端面中的周向腹侧开口的通路的数量，也能够扩大这些通路的冷却空气供给侧彼此的间隔。因此，在该动叶片中，能够在维持加工性的状态下，增加这些通路的数量，从而强化平台的冷却。
[0024]在形成有前侧母通路的所述动叶片中，可以采取如下的方式，S卩，在所述平台上形成有在所述轴向上排列的多个所述腹前侧通路，在所述腹侧端面相邻的所述腹前侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
[0025]在该动叶片中，与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分。
[0026]另外，在形成有前侧母通路的以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，即，在所述平台上形成有在所述周向上排列的多个所述前腹侧通路，在所述前端面相邻的所述前腹侧通路的开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
[0027]在该动叶片中，与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠轴向上游侧的部分。
[0028]另外，在形成有前侧母通路的以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，即，在所述平台上形成有从所述第一叶片空气通路朝向所述轴向上游侧延伸且在所述前端面开口的多个前侧通路，在所述前端面相邻的所述前侧通路的所述开口彼此的间隔比在所述腹侧端面的所述轴向的中间部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔窄。
[0029]在该动叶片中，与在平台中比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却在平台中比叶片体靠轴向上游侧的部分。
[0030]在所述腹侧端面的所述轴向上游侧部分相邻的所述腹侧通路的开口彼此的间隔较窄、或在所述腹侧端面相邻的所述腹前侧通路的开口彼此的间隔较窄的以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，即，所述叶片体的前缘部与所述腹侧端面之间的最短距离比所述叶片体的背侧的部分与所述背侧端面之间的最短距离短。
[0031 ] 在该动叶片的情况下，在平台中，在比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分容易产生较大的热应力。因此，在这样的情况下，通过采用与比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分的结构，能够抑制比叶片体靠周向腹侧且轴向上游侧的部分的热应力。
[0032]在所述前端面相邻的所述前腹侧通路的开口彼此的间隔较窄、或在所述前端而相邻的所述前侧通路的开口彼此的间隔较窄的以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，即，所述叶片体的前缘部与所述前端面之间的最短距离比所述叶片体的背侧的部分与所述背侧端面之间的最短距离短。
[0033]在该动叶片的情况下，在平台中，叶片体的轴向上游侧的部分容易成为高温。因此，在这样的情况下，通过采用与比叶片体靠周向腹侧且轴向的中间部分相比能够进一步冷却叶片体的轴向上游侧的部分的结构，能够使叶片体的轴向上游侧的部分的温度降低，从而能够抑制该部分的高温氧化。
[0034]在以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，即，所述背侧母通路的剖面积比所述背侧通路的剖面积大。
[0035]在该动叶片中，能够减小经由背侧母通路流入背侧通路的冷却空气的压力损失。并且，在该动叶片中，由于通过背侧通路的冷却空气的流速提高，因此能够提高该背侧通路的热传递率。因此，根据该动叶片，能够高效地冷却平台的背侧部分。
[0036]在以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，即，在所述叶片体以及所述平台上，沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路，所述背侧母通路从多个所述叶片空气通路中的最靠所述轴向上游侧的第一叶片空气通路朝向所述周向背侧延伸。
[0037]另外，在以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，S卩，在所述平台的所述径向内侧，在所述轴向上游侧且比所述叶片体靠所述周向背侧的位置，形成有朝向径向外侧凹陷而供冷却空气流入的凹部，所述背侧母通路从所述凹部朝向所述周向背侧延伸。
[0038]另外，在以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，S卩，在所述叶片体以及所述平台上，沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路，所述背侧母通路从多个所述叶片空气通路中的自所述轴向上游侧起第二个的第二叶片空气通路朝向所述周向背侧延伸。
[0039]在背侧母通路从凹部或第二冷却通路延伸的以上的任一所述动叶片中，可以采取如下的方式，即，在所述叶片体以及所述平台上，沿着所述叶片体的叶片弦排列形成有多个在所述径向上延伸的多个所述叶片空气通路，在所述平台上