燃气轮机的动翼及其制造方法、以及使用了动翼的燃气轮机的制作方法
【专利说明】燃气轮机的动翼及其制造方法、以及使用了动翼的燃气轮机
[0001]本申请是申请号为2011800077760、申请日为2011年2月24日、发明名称为“燃气轮机的动翼及其制造方法、以及使用了动翼的燃气轮机”的申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及在火力发电等中使用的燃气轮机的动翼，详细而言，涉及对形成在动翼内部的冷却空气流通用的冷却通路进行了改良的燃气轮机的动翼及其制造方法、以及使用了动翼的燃气轮机。
【背景技术】
[0003]在燃气轮机中，为了使高温的工作流体在涡轮动翼的周围流动，通常在涡轮动翼的内部形成有沿着动翼的长度方向的冷却通路，通过使冷却空气在该冷却通路中流通来进行动翼的冷却。被涡轮的压缩机压缩后的空气的一部分被抽出而作为冷却空气向冷却通路压力输送，该冷却空气在冷却通路中流动而从内侧对动翼进行冷却，保护动翼以免受高温的工作流体(燃烧气体)的热侵害。作为采用上述结构的现有的燃气轮机(燃气轮机动翼)，已知有专利文献I所记载的技术。
[0004]在专利文献I所记载的现有的燃气轮机中，从动翼的基部侧朝向前端侧形成单一空间状的空洞部，另一方面，从动翼的前端侧朝向基部侧形成多个直线通路状的长孔，上述长孔在动翼的长度方向中间部与空洞部连通。并且，空洞部的宽度在与长孔连通的连通部被扩张。因此，在从动翼的前端侧对长孔进行加工形成时，容易使长孔与空洞部连通，加工容易。
[0005]【在先技术文献】
[0006]【专利文献】
[0007]【专利文献I】:日本特开2007-211618号公报
[0008]然而，在专利文献I的结构中，空洞部形成为单一空间状，因此该部分处的动翼的有效截面积变小，动翼的强度或刚性受损，最坏的情况下可能会导致破裂(蠕变裂纹等)，欠缺可靠性。
[0009]另一方面，若不设置空洞部，通过从动翼的前端侧和基部侧这两侧进行长孔加工且在中间处连接而加工出一根长孔的方式形成为多个直线通路状，则能够将动翼的有效截面积增大与没有设置空洞部对应的量。然而，在该方法中，从两方向进行长孔加工时的对芯困难，存在加工成本增大或因长孔彼此的贯通不良而导致合格率降低的可能性。
【发明内容】
[0010]本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种燃气轮机的动翼及其制造方法、以及使用了动翼的燃气轮机，从而使设置在动翼内部的冷却通路的形成容易，且通过形成冷却通路来避免动翼强度或刚性受损，从而提高可靠性。
[0011]为了解决上述课题，本发明采用了以下的结构。
[0012]S卩、本发明的第一方式涉及的燃气轮机的动翼是在涡轮的动翼内部形成有冷却通路，使冷却空气在该冷却通路中流通来进行所述动翼的冷却的燃气轮机的动翼，其中，所述冷却通路具有:沿着所述动翼的基部侧长度方向延伸的多个直线通路状的基部侧长孔；沿着所述动翼的前端侧长度方向延伸的多个直线通路状的前端侧长孔；夹设在所述基部侧长孔与所述前端侧长孔的连接部中而将两长孔的各一根相互连通，且具有比所述两长孔的通路截面积大的截面积的多个连通空洞部。
[0013]根据本发明，例如在先形成基部侧长孔和连通空洞部，之后从动翼的前端侧形成前端侧长孔时，由于连通空洞部的截面积比基部侧长孔或前端侧长孔的通路截面积大，因此能够容易使前端侧长孔与连通空洞部贯通。因此，能够使形成在动翼内部的冷却通路的形成容易。另外，基部侧长孔没有成为单一的空洞部而形成为多个直线通路状，因此能够避免因冷却通路的形成而损害动翼强度或刚性的情况。
[0014]另外，本发明的第二方式涉及的燃气轮机的动翼中，所述连通空洞部与所述动翼的平台部的位置一致地形成。由此，冷却通路中横截面积最大的连通空洞部形成在动翼中壁厚最大的平台部的内部，因此实际上动翼的有效截面积变小的部分成为最小限度，能够防止动翼的强度或刚性受损的情况。
[0015]并且，本发明的第三方式涉及的燃气轮机的动翼中，所述多个连通空洞部之中的、相邻的连通空洞部的高度不同。由此，相邻的连通空洞部彼此没有以相同的高度排列，各连通空洞部之间的距离变大，因此能够避免在连通空洞部的位置处动翼的有效截面积变小的情况，能够防止动翼的强度或刚性受损的情况。
[0016]并且，本发明的燃气轮机的动翼的特征在于，至少所述多个前端侧长孔的从前端至所述连通空洞部为止的长度相同。由此，能够利用多个电极或钻头同时进行加工，不会产生长孔的加工精度的偏差，加工精度得以进一步提高。
[0017]另外，本发明的第四方式涉及的燃气轮机将所述第一至第三方面中任一方式的燃气轮机的动翼用于涡轮中。由此，能够确保动翼的强度及刚性而提高可靠性。
[0018]并且，本发明的第五方式涉及的燃气轮机的动翼的制造方法在所述第一至第三方式中任一方式的燃气轮机的动翼形成所述冷却通路，包括:从所述动翼的基部侧通过电加工来形成所述基部侧长孔的基部侧长孔形成工序；在该基部侧长孔的终端位置处降低或停止所述电加工的加工进展速度来形成所述连通空洞部的连通空洞部形成工序；从所述动翼的前端侧形成所述前端侧长孔，使该前端侧长孔与所述连通空洞部贯通的前端侧长孔形成工序。
[0019]根据该制造方法，通过在基部侧长孔的终端位置处降低或停止电加工的进展速度，由此能够容易地形成具有比基部侧长孔的通路截面积大的截面积的连通空洞部，进而能够容易地形成冷却通路整体。
[0020]【发明效果】
[0021]如上所述，根据本发明涉及的燃气轮机的动翼及其制造方法，能够使设置在动翼内部的冷却通路的形成容易，且通过形成冷却通路来避免动翼强度或刚性受损的情况，提高动翼、进而燃气轮机整体的可靠性。
【附图说明】
[0022]图1是表示适用了本发明的实施方式涉及的动翼的燃气轮机的一例的整体结构图。
[0023]图2是表示本发明的第一实施方式的动翼的纵剖视图。
[0024]图3是沿着图2的II1-1II线的动翼的横剖视图。
[0025]图4是表示使前端侧长孔的内径根据叶片部的壁厚而变化的例子的叶片部的横剖视图。
[0026]图5是将图2的V部放大而示出冷却通路的连通空洞部附近的纵剖视图。
[0027]图6是表示使基部侧长孔的内径与前端侧长孔的内径相同的例子的连通空洞部附近的纵剖视图。
[0028]图7A是表示动翼的制造工序中的基部侧长孔形成工序的纵剖视图。
[0029]图7B是表示动翼的制造工序中的连通空洞部形成工序的纵剖视图。
[0030]图7C是表示动翼的制造工序中的前端侧长孔形成工序的纵剖视图。
[0031]图7D是表示动翼的制造工序中的冷却通路完成了的状态的纵剖视图。
[0032]图8是表示本发明的第二实施方式的动翼的纵剖视图。
[0033]图9是表示本发明的第三实施方式的动翼的纵剖视图。
[0034]图10是表示本发明的第四实施方式的动翼的纵剖视图。
【具体实施方式】
[0035]以下，参照附图对本发明涉及的燃气轮机的动翼的多个实施方式进行说明。
[0036](第一实施方式)
[0037]图1?图6表示本发明的第一实施方式。图1是表示适用了本发明涉及的动翼的燃气轮机的一例的整体结构图。该燃气轮机I具有压缩机2、燃烧器3、涡轮4。压缩机2对从空气取入口取入的空气进行压缩而生成压缩空气。燃烧器3向该压缩空气喷射燃料而产生高温?高压的燃烧气体。涡轮4将该燃烧气体的热能转换成转子5的旋转能而产生驱动力。并且，该驱动力被向与转子5连结的发电机(省略图示)等传递。涡轮4配置在以与燃烧器3相连的方式设置的涡轮壳体6的内部。
[0038]涡轮4具有:在转子5上一体旋转地设置的多级动翼41 ;固定在涡轮壳体6的内周面上且交替配置在各动翼41之间的多级静翼42。并且，由燃烧器3产生的高温?高压的燃烧气体在上述动翼41及静翼42之间膨胀并同时通过，由此使转子5与动翼41 一起旋转而产生驱动力。在该涡轮4中，压缩空气的一部分作为冷却空气被从压缩机2抽出，通过该冷却空气对动翼41、静翼42等暴露于高温气体的构件如后述那样从内部进行冷却。
[0039]动翼41的基部411、叶片部412、平台部413通过具备耐热性及耐腐蚀性的强韧的钢材料一体地成形，叶片部412与基部411嵌合，且叶片部412从转子5沿放射方向延伸，各叶片部412的前端部通过环状的护罩415而在周向上连结。平台部413在各动翼41安装于转子5时连续而形成为筒状，对燃烧气体的流动进行整流。
[0040]在动翼41的内部形成有多个多孔状的冷却通路410，从压缩机2抽出的压缩空气作为冷却空气经由设置在转子5内部的流路(未图示)而向上述冷却通路410供给。冷却空气从动翼41的基部侧底部供给，在朝向前端部的冷却通路410内流动的过程中对动翼41的内部进行冷却，保护叶片部412以免受高温的燃烧气体的热侵害。
[0041]冷却通路410具备:以沿着动翼41的基部侧长度方向延伸的方式形成的多个直线通路状的基部侧长孔410a ;同样以直线通路状沿着动翼41的前端侧长度方向延伸地形成的多个前端侧长孔410b ;夹设在上述基部侧长孔410a与前端侧长孔410b的连接部中而将两长孔410a、410b的各一根相互连通的多个连通空洞部410c。
[0042]