[发明专利]燃气轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机，特别涉及具有冷却构造的燃气轮机叶片。

背景技术

燃气轮机的效率随着燃烧器出口温度或透平入口温度的上升而提高。现有的燃气轮机的燃烧器出口温度达到1500℃，由于暴露于高温的燃气中的燃气轮机叶片表面的温度超过了所使用的耐热合金的临界温度，因此需要进行燃气轮机叶片的冷却。

因此，将从压缩机抽出的空气供给形成于燃气轮机叶片内部的冷却流路而进行对流冷却，并且在燃气轮机叶片表面设定多个贯通孔使空气从冷却流路向燃气轮机叶片表面喷出并通过在表面上流动的气膜冷却来抑制燃气轮机叶片的温度上升而使其处于临界温度以下。但是，由于叶片形状或制造等的限制，存在难以有效地配置气膜冷却孔的部位。

在燃气轮机叶片顶端，在叶片顶端和外壳的径向内表面的间隙泄露燃气，为了降低对透平工作产生损失的情况，将间隙设置为最小。但是，在燃气轮机起动时，由于停止时的燃气轮机叶片和外壳的温度差而引起的热膨胀差等，有时使叶片顶端与外壳接触、产生磨损。因此，一般地，燃气轮机叶片顶端部的叶片部从将形成于内部的冷却流路和外部隔离的隔离部沿外径方向延长而形成顶端壁而成为磨损余量。

但是，由于顶端壁从形成于燃气轮机叶片内部的冷却流路远离，因此即使在从冷却流路朝向叶片顶端设置气膜冷却孔的情况下，也难以进行叶片顶端的冷却。特别地，难以冷却相邻的孔之间的表面。另外，虽然叶片顶端和外壳的径向的间隙设计为最小，但是在随着顶端壁的磨损的进行而产生间隙，在燃气进入顶端壁的内表面侧的情况下，顶端壁的内表面也暴露于燃气，产生因氧化等而引起的损伤。

对此，在专利文献1中记载有如下构造，通过在顶端壁的内表面侧设置加固部，从而抑制在顶端壁设置气膜冷却孔时产生的局部应力（专利文献1）。

专利文献1：日本特开2005-54799号公报（图4）

根据上述专利文献1，虽然期待顶端壁的外表面的冷却，但是由于在内表面侧一样地设置加固部的情况下顶端壁的板厚增加，因此顶端壁的热容量增大，对抑制内表面的温度上升来说是不利的。另外，在对应气膜冷却孔的位置周期性设置加固部的情况下，由于内表面侧的表面积增大，所以促进来自内表面的热传递。因此，在顶端壁的内外面的温度差增大，存在产生热应力的可能性。

另外，在朝向叶片顶端设置气膜冷却孔的情况下，由于相邻的孔之间的叶片外表面不与冷却空气接触，因此难以进行从叶片前缘至后缘的顶端壁的均匀的冷却，需要针对今后的高温化的技术开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气轮机叶片，抑制由于设置冷却孔产生的局部应力，并且抑制顶端壁的内外表面的温度差的产生。

为解决上述课题，在本发明中提供一种燃气轮机叶片，在其内部形成有冷却流路，在其顶端侧具备将上述冷却流路和叶片外部隔离的隔离部，上述燃气轮机叶片的特征在于，具备：从叶片部的顶端沿径向外侧延长而形成的顶端壁；沿上述隔离部的外表面和上述顶端壁的内表面的分界部设置，各自离开地配置的多个加固部；从上述冷却流路连通于上述叶片部的外表面的多个外表面冷却孔；以及从上述冷却流路通过上述隔壁部连通于上述顶端壁的内表面的多个内表面冷却孔。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种燃气轮机叶片，抑制由于设置冷却孔产生的局部应力，并且抑制顶端壁的内外表面的温度差的产生。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的立体图。

图2是表示将本发明的实施方式1从背侧顶端壁内表面观察腹侧顶端壁内表面的立体图。

图3是表示图2所示的截面A-A的剖视图。

图4是表示图2所示的截面B-B的剖视图。

图5是表示本发明的实施方式2的立体图。

图6是表示将本发明的实施方式2从背侧顶端壁内表面观察腹侧顶端壁内表面的立体图。

图7是表示图6所示的截面C-C的剖视图。

图8是表示本发明的实施方式2的立体图。

图9是表示将本发明的实施方式2从背侧顶端壁内表面观察腹侧顶端壁内表面的立体图。

图10是表示图9所示的截面D-D的剖视图。

图11是表示本发明的实施方式3的立体图。

图12是表示本发明的实施方式4的从背侧顶端壁内表面观察腹侧顶端壁内表面的立体图。

图13是表示具有气膜冷却孔的燃气轮机叶片的构造例的图。

图14是表示代表性的燃气轮机的构造例的图。