[发明专利]涡轮叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮叶片。本申请要求2011年3月11日在日本提出的第2011-054253号日本专利申请的优先权，其内容引用于此。

背景技术

涡轮机所装备的涡轮叶片一般置于高温的流体中。特别是燃气涡轮机所装备的涡轮叶片由于置于从燃烧器排出的高温的燃烧气体中而置于极高温的环境中。为了提高这种置于高温的环境中的涡轮叶片的耐久性，有向涡轮叶片的内部供给冷却空气等冷却气体的情况。这样，通过向叶片内部供给冷却气体，能够抑制涡轮叶片的温度上升，提高涡轮叶片的耐久性。

但是，从涡轮机的空气动力性能的观点考虑，希望涡轮叶片的后缘区域上的厚度薄。因此，大多的情况是在涡轮叶片的后缘区域难以形成用于向涡轮叶片的内部通入冷却气体的流路。即，涡轮叶片的后缘区域可称为难以冷却的部位。因此，例如在专利文献1及专利文献2中提出了如下的方法，通过在涡轮叶片的后缘区域的腹侧形成缺口部而减薄后缘区域，同时朝向因缺口部而露出的腹侧的面吹喷冷却气体，对后缘区域进行薄膜冷却的方法。

专利文献1：日本国特开2003-56301号公报，

专利文献2：美国专利第5215431号说明书。

但是，在专利文献1及专利文献2中提出的方法中，难以对涡轮叶片的后缘区域充分地进行冷却，希望涡轮叶片的后缘区域上的冷却效率进一步提高。例如，通过使从缺口部排出的冷却气体的流动为紊流，能够提高叶片部与冷却气体之间的导热率。但是，在使冷却气体的流动为紊流的情况下，冷却气体立即与在叶片部的表面上流动的主流混合，也存在作为制冷剂的冷却气体的温度上升的缺点。即，若过分促进冷却气体的紊流的发生，则也促进了薄膜冷却层与主流气体的混合，薄膜冷却的效率降低。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于在涡轮叶片中通过抑制薄膜冷却的效率降低，并且提高叶片部与冷却气体之间的导热率，从而提高涡轮叶片的后缘区域的冷却效率。

本发明作为解决上述问题的手段采用了以下的结构。

第1技术方案是一种在从叶片前缘朝向叶片后缘的方向上成列地具备多列冷却部的涡轮叶片，该多列冷却部具有将导入到叶片部的内部的冷却气体向腹侧叶片面排出的缺口部。该涡轮叶片具备：紊流促进冷却部，设在上述多列的最下游一列，在因缺口部而露出的区域具有紊流促进机构；薄膜冷却部，设在上述多列中的其它任一列，在因缺口部而露出的区域形成薄膜冷却层。

第2技术方案是在上述第1技术方案或第2技术方案中，在上述多列中的任一列，在上述叶片部的高度方向上离散地排列有多个上述冷却部。

第3技术方案是在上述第1～第3技术方案中的任一技术方案中，在上述多列中的任一列，在上述叶片部的高度方向上长条状地连续设有上述冷却部。

第4技术方案是在上述第1～第4技术方案中的任一技术方案中，上述紊流促进机构是立设在因上述缺口部而露出的区域上的多个销部。

第5技术方案是在上述第1～第4技术方案中的任一技术方案中，上述紊流促进机构是立设在因上述缺口部而露出的区域上、并且在上述冷却气体的流动方向上排列的多个台阶部。

第6技术方案是在上述第1～第4技术方案中的任一技术方案中，上述紊流促进机构是形成在因上述缺口部而露出的区域上的多个凹窝部。

在本发明中，在从叶片前缘朝向叶片后缘的方向上成列地具备具有缺口部的多列冷却部。该多列的冷却部中最下游的一列作为具备紊流促进机构、由紊流进行冷却的紊流促进冷却部，其它任一列作为形成薄膜冷却层的薄膜冷却部。因此，根据本发明，通过紊流促进冷却部促进冷却气体的紊流的产生，在紊流促进冷却部中促进对流导热，并且通过从薄膜冷却部流出的冷却气体形成薄膜冷却层，进行薄膜冷却。即，根据本发明，在叶片部的后缘区域，与温度比主流气体低的薄膜冷却气体的对流导热被紊流促进冷却部促进。因此，能够有效地对叶片部的后缘部进行冷却。因此，根据本发明，通过分别配置形成薄膜的缺口部和具有导热促进构造的缺口部，能够抑制薄膜冷却的效率降低，并且能够提高叶片部与冷却气体之间的导热率，这样一来，能够提高叶片部的后缘区域的冷却效率。

附图说明

图1是本发明的一实施方式中的涡轮叶片的立体图；

图2A是本发明的一实施方式中的涡轮叶片的剖视图；

图2B是本发明的一实施方式中的涡轮叶片的剖视图；

图3A将本发明的一实施方式中的涡轮叶片的主要部分放大后的立体图；

图3B将本发明的一实施方式中的涡轮叶片的主要部分放大后的立体图；