[发明专利]燃气轮机叶片和具备该燃气轮机叶片的燃气轮机

说明书

本申请是申请日为2009年12月7日、申请号为2009800004103、发明名称为“燃气轮机叶片和具备该燃气轮机叶片的燃气轮机”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具备冷却构造的燃气轮机叶片。

背景技术

近年，为了提高燃气轮机的性能，倾向于提高流入燃气轮机叶片的燃烧气体的入口温度，将来达到1700℃。因此，开发了具有各种冷却构造的燃气轮机叶片。作为一种冷却构造，已知在叶片内部沿跨度方向形成多个冷却流路，在叶片的基端部或前端部使这些冷却流路折回连接成弯曲流路(参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开平8-144704号公报(参照图1)

流入弯曲流路内的冷却流体通过冷却燃气轮机叶片而接受热量使得温度升高，存在不能在下游侧发挥期望的冷却性能的问题。对此，采取在流路内设置扰流件来增大传热性能的对策，但没有充分考虑将来燃烧气体温度升高的因素。

发明内容

本发明是针对上述问题而作成的，提供一种能够提高弯曲流路的传热性能的燃气轮机叶片和具备该燃气轮机叶片的燃气轮机。

为了解决上述问题，本发明的燃气轮机叶片和具备该燃气轮机叶片的燃气轮机采用以下方式。

也就是说，本发明的燃气轮机叶片从叶片前缘向后缘设有多个从叶片的基端部侧延伸到前端部侧的冷却流路，且具有这些冷却流路中的至少两个在所述基端部或所述前端部折回而连接成的弯曲流路，所述燃气轮机叶片的特征在于，从所述弯曲流路的最上游侧的冷却流路到最下游侧的冷却流路，该弯曲流路的流路截面积依次变小。

由于构成弯曲流路的冷却流路的流路截面积从最上游侧到最下游侧形成为依次变小，因此冷却流体随着流向下游的流速增大。因此，即使流向下游的冷却流体的温度上升，由于流速增大，也能够补偿传热性能的降低。

在本发明的燃气轮机叶片中，具备：第一壁部，其划分位于前缘侧的第一冷却流路和与该第一冷却流路的后缘侧相邻的第二冷却流路，第二壁部，其划分所述第二冷却流路和与该第二冷却流路的后缘侧相邻的第三冷却流路，第三壁部，其划分所述第三冷却流路和与该第三冷却流路的后缘侧相邻的第四冷却流路，以所述第二冷却流路作为最下游侧的方式，由所述第二至第四冷却流路形成所述弯曲流路，所述第一壁部和所述第三壁部配置成它们的间隔从叶片的腹侧向背侧扩大，所述第二壁部与所述第三壁部大致平行地延伸，由所述第一壁部、所述第二壁部及叶片的背侧壁部形成具有大致三角形横截面的所述第二流路，由所述第二壁部、叶片的背侧壁部、所述第三壁部及叶片的腹侧壁部形成具有大致四方形横截面的所述第三流路。

根据该结构，由于第一壁部和第三壁部配置成它们的间隔从叶片的腹侧向背侧扩大，由第一壁部、第三壁部、叶片的腹侧壁部及叶片的背侧壁部形成的横截面形状为大致梯形，即叶片的腹侧壁部为短边，叶片的背侧壁部为长边，第一壁部和第三壁部为斜边。由与第三壁部平行延伸的第二壁部将该梯形分成三角形和四方形。由此，作为梯形短边的叶片的腹侧壁部可用作四方形的一边，能够得到不是非常扁平的四方形。因此，能够扩大腹侧壁部的传热面积，增大叶片的冷却能力。

在本发明的燃气轮机叶片中，所述第二壁部可以构成为不与叶片的腹侧壁部连接，而与所述第一壁部连接。

根据该结构，由于第二壁部不与叶片的腹侧壁部连接，与第一壁部连接，因此叶片的腹侧壁部不会被第二壁部的壁厚覆盖。因此，叶片的腹侧壁部不会被第二壁部阻挡，能够确保与冷却流体直接接触的传热面积，增大冷却能力。

本发明的燃气轮机叶片具备：第一壁部，其划分位于前缘侧的第一冷却流路和与该第一冷却流路的后缘侧相邻的第二冷却流路，第二壁部，其划分所述第二冷却流路和与该第二冷却流路的后缘侧相邻的第三冷却流路，第三壁部，其划分所述第三冷却流路和与该第三冷却流路的后缘侧相邻的第四冷却流路，以所述第二冷却流路作为最下游侧的方式，由所述第二至第四冷却流路形成所述弯曲流路，所述第一壁部和所述第三壁部配置成它们的间隔从叶片的腹侧向背侧扩大，所述第二壁部与所述第一壁部大致平行地延伸，由所述第一壁部、叶片的背侧壁部、所述第二壁部及叶片的腹侧壁部形成具有大致四方形横截面的所述第二流路，由所述第二壁部、叶片的腹侧壁部和所述第三壁部形成具有大致三角形横截面的所述第三流路。