專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造。本發(fā)明尤其涉及到一種 在動葉片外端部和機(jī)匣之間設(shè)置了間隙的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造。
背景技術(shù)：
圖17是表示現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的動葉片及靜葉片的說
明圖。圖18是圖17的D — D剖面圖。圖19是圖18的動葉片及靜葉片 的立體圖?，F(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造具有圓環(huán)狀地排列在機(jī)匣61上 的多段靜葉片81、及圓環(huán)狀地排列在能夠以旋轉(zhuǎn)軸66為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 子65上的多段動葉片71，靜葉片81和動葉片71在轉(zhuǎn)子65的旋轉(zhuǎn)軸 66方向上交互配置。并且，在這種燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，在位于轉(zhuǎn) 子65的徑向上的動葉片71的外端部側(cè)的葉尖部72 —側(cè)有未設(shè)置護(hù)罩 (圖示省略)的情況，特別在動葉片71的高壓段中未設(shè)置護(hù)罩的情況 較多。這種情況下，在動葉片71的葉尖部72與機(jī)匣61的端壁62之 間設(shè)有間隙，即設(shè)有所謂葉尖間隙90。像這樣，在設(shè)有葉尖間隙90的 情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)子65旋轉(zhuǎn)時(shí)，存在燃燒氣體從葉尖間隙90泄漏流向下 游一側(cè)的情況，由此存在壓力損失變大的可能性。
艮P，在轉(zhuǎn)子65旋轉(zhuǎn)的情況下，燃燒氣體的主流92沿著動葉片71 的背面74及腹面75的形狀流動，流向位于動葉片71的下游一側(cè)的靜 葉片81的方向。由此，在燃燒氣體向靜葉片81流動的情況下，該燃 燒氣體以大致沿著靜葉片81的前邊緣86附近的背面84、腹面85的形 狀流動，另一方面，從葉尖間隙90泄漏而流出的燃燒氣體即泄漏流93 以與主流92的燃燒氣體不同的角度流向靜葉片81。
艮口，沿著動葉片71流動的燃燒氣體在動葉片71的背面74 —側(cè)和腹面75—側(cè)存在壓力差，與背面74—側(cè)相比，腹面75—側(cè)的壓力變 高。由此，在腹面75 —側(cè)流動的燃燒氣體從葉尖間隙90泄漏，成為 泄漏流93并流向背面74 —側(cè)，該泄漏流93以與燃燒氣體的主流92 相交的方向流動。因此，在該泄漏流93流向靜葉片81的情況下，以 與燃燒氣體的主流92不同的角度流向靜葉片81，該泄漏流93的流動 方向不是沿著靜葉片81的形狀的方向，從而使壓力損失增大。
因此，在現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，存在力圖減少從葉尖間 隙90泄漏的燃燒氣體造成的壓力損失的裝置。例如，在專利文獻(xiàn)l所 述的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，使靜葉片的前邊緣附近的背面與腹面的 角度即前邊緣包含角在靜葉片的外端部即葉尖部與葉尖部以外不同， 與葉尖部以外的前邊緣包含角相比，葉尖部的前邊緣包含角較大。由 此，在靜葉片的前邊緣附近的、對著靜葉片的形成方向的從葉尖間隙 泄漏的燃燒氣體的流動方向的角度即入射角與壓力損失的相對關(guān)系的 變化變小。因此，可減小燃燒氣體從動葉片的葉尖間隙泄漏時(shí)的壓力 損失。
專利文獻(xiàn)l:(日本)特開2002 — 213206號公報(bào)
圖20及圖21是氣體流向圖17的靜葉片時(shí)的說明圖。此處，在燃 燒氣體從動葉片71流向靜葉片81的情況下，該燃燒氣體在靜葉片81 的前邊緣86附近碰上靜葉片81，分開流向靜葉片81的背面84 —側(cè)和 腹面85—側(cè)，因此在靜葉片81的前邊緣86附近，產(chǎn)生成為流向背面 84 —側(cè)的燃燒氣體和流向腹面85 —側(cè)的燃燒氣體的邊界的滯流線96。 由此，從動葉片71流向靜葉片81的燃燒氣體以滯流線96為邊界，分 開流向背面84 —側(cè)和腹面85 —側(cè)，所以靜葉片81的前邊緣86附近 的滯流線96的位置在靜葉片81的高度方向上的任意位置上均優(yōu)選保 持恒定，但當(dāng)燃燒氣體從動葉片71的葉尖間隙90泄漏而產(chǎn)生泄漏流 93的情況下，滯流線96的位置發(fā)生變化。艮P，在來自葉尖間隙90的泄漏流93流向靜葉片81的情況下，泄 漏流93產(chǎn)生的燃燒氣體從靠近靜葉片81的前邊緣86附近的背面84 一側(cè)的位置流向靜葉片81，因此在靜葉片81的葉尖部82附近，滯流 線96位于背面84 —側(cè)。g卩，靜葉片81上產(chǎn)生的滯流線96僅葉尖部 82附近向背面84 —側(cè)移動。因此，流向靜葉片81的燃燒氣體的壓力 分布在靜葉片81的高度方向上發(fā)生變化，在圖20及圖21中如等壓線 99所示，靜葉片81的前邊緣86附近的壓力中，在葉尖部82附近壓力 向背面84方向歪斜。由此，在靜葉片81的背面84—側(cè)，引起從葉尖 部82 —側(cè)向靜葉片81的高度方向上的內(nèi)端部83 —側(cè)的流動，在背面 84 —側(cè)流動的燃燒氣體的流動方向98從靜葉片81的前邊緣86 —側(cè)朝 向后邊緣87方向，同時(shí)從葉尖部82—側(cè)朝向內(nèi)端部83的方向，因此 產(chǎn)生較強(qiáng)的二次流。由此，產(chǎn)生二次流損失，有渦輪效率下降的可能 性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以上情況而提出，其目的在于提供一種能夠減少二次 流損失、提高渦輪效率的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造。
為了解決上述課題，實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉 片構(gòu)造具有圓環(huán)狀地排列在機(jī)匣上的靜葉片、及圓環(huán)狀地排列在能夠 以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的動葉片，上述靜葉片和上述動葉片通 過在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上交互設(shè)置而構(gòu)成多個(gè)段，進(jìn)一步在上述動葉片 的外端部與上述機(jī)匣之間設(shè)置間隙，其特征在于，與上述機(jī)匣之間設(shè) 置了上述間隙的上述動葉片的后段一側(cè)的上述靜葉片，在設(shè)上述轉(zhuǎn)子 的徑向上的上述靜葉片的高度為100°/。的情況下，從上述靜葉片的內(nèi)端 部朝向上述徑向上的外方，上述靜葉片的高度的大致80%的位置成為 邊界部，與上述邊界部相比位于上述徑向的外方一側(cè)的部分的至少一
部分向上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向 一側(cè)彎曲。
在本發(fā)明中，與靜葉片的邊界部相比位于外方一側(cè)的部分的至少一部分向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲，因此可基本對齊轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向 上的滯流線的位置。即，在燃燒氣體從機(jī)匣與動葉片的間隙泄漏的情 況下，該燃燒氣體流向位于動葉片的后段一側(cè)的靜葉片的前邊緣附近、 且外端部附近的背面一側(cè)，因此該部分附近的滯流線與在靜葉片的其 他部分產(chǎn)生的滯流線相比易于位于背面一側(cè)，但與靜葉片的邊界部相 比位于外方一側(cè)的部分向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲。因此，在該彎曲 的部分產(chǎn)生的滯流線與在該部分未彎曲時(shí)產(chǎn)生的滯流線的位置相比， 在偏向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生。由此，在靜葉片的高度方向上在不同髙 度位置下產(chǎn)生的滯流線變?yōu)榕c轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上的位置基本對齊的位 置。因此，能夠減少流向靜葉片的燃燒氣體的、該靜葉片的高度方向 上的壓力分布的變化。其結(jié)果是能夠減少二次流損失，提高渦輪效率。
并且，本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的特征在于，進(jìn)而，在 上述靜葉片中，與上述邊界部相比位于上述徑向上的外方一側(cè)的部分 的至少一部分在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度，小于與上述邊界部相比位 于上述徑向上的內(nèi)方一側(cè)的部分在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度。
在本發(fā)明中，與靜葉片的邊界部相比位于徑向上的外方一側(cè)的部 分的至少一部分在旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度，小于與邊界部相比位于徑向 上的內(nèi)方一側(cè)的部分在旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度。由此，旋轉(zhuǎn)方向上的寬 度變小的部分得到縱橫比變大的效果，因此從動葉片流向靜葉片的燃 燒氣體的流動方法成為在旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度變小的部分與在其他部 分不同的流動方法。因此，即使從機(jī)匣與動葉片的間隙泄漏的燃燒氣 體在向位于動葉片的后段一側(cè)的靜葉片的前邊緣附近、且外端部附近 的背面一側(cè)流動的情況下，該部分在旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度比其他部分 形成得小，從而使燃燒氣體的流動方法不同，因此難以產(chǎn)生二次流。 其結(jié)果是，能夠切實(shí)減少二次流損失，提高渦輪效率。
并且，本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造具有圓環(huán)狀地排列在機(jī) 匣上的靜葉片、以及圓環(huán)狀地排列在能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的動葉片，上述靜葉片和上述動葉片通過在上述旋轉(zhuǎn)軸方向交互設(shè) 置而構(gòu)成多個(gè)段，進(jìn)一步在上述動葉片的外端部與上述機(jī)匣之間設(shè)置 間隙，其特征在于，在與上述機(jī)匣之間設(shè)置了上述間隙的上述動葉片 的后段一側(cè)的上述靜葉片中，在設(shè)上述轉(zhuǎn)子的徑向上的上述靜葉片的 高度為100%的情況下，從上述靜葉片的內(nèi)端部向上述徑向上的外方，
上述靜葉片的高度的大致80%的位置變?yōu)檫吔绮?，與上述邊界部相比
位于上述徑向上的外方一側(cè)的部分的至少一部分在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上 的寬度，比與上述邊界部相比位于上述徑向上的內(nèi)方一側(cè)的部分在上 述旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度窄。
在本發(fā)明中，與靜葉片的邊界部相比位于徑向上的外方一側(cè)的部 分的至少一部分在旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度，比與邊界部相比位于徑向上 的內(nèi)方一側(cè)的部分在旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度窄。由此，旋轉(zhuǎn)方向上的寬 度變小的部分得到縱橫比變大的效果，因此從動葉片流向靜葉片的燃 燒氣體的流動方法為在旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度變小的部分與其他部分不 同的流動方法。因此，從機(jī)匣與動葉片的間隙泄漏的燃燒氣體在流向 位于動葉片的后段一側(cè)的靜葉片的前邊緣附近且外端部附近的背面一 側(cè)的情況下，該部分在旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度比其他部分形成得小，從 而燃燒氣體的流動方法也不同，因此難于發(fā)生二次流。其結(jié)果是，能 夠減少二次流損失，提高渦輪效率。
并且，本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的特征在于，上述機(jī)匣 中的設(shè)置上述靜葉片的一側(cè)的壁面為端壁，在位于上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方 向上相鄰的上述靜葉片彼此之間的上述端壁中，與上述靜葉片彼此的
中間部分相比位于上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的部分的特征在于具有 比與上述中間部分相比位于上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的部 分凹陷的部分。
在本發(fā)明中，在位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片彼此之間的 端壁中，與靜葉片彼此的中間部分相比位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的部分具有比與中間部分相比位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的部 分凹陷的部分。具體而言，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片彼此上， 位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的靜葉片對著另一方的靜葉片而朝向背面， 位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的靜葉片對著另一方的靜葉片而 朝向腹面。并且，在使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的情況下，通過從動葉片流向靜葉片 的燃燒氣體，在靜葉片上，在背面一側(cè)與腹面一側(cè)，腹面一側(cè)的壓力 易于變高，通過該壓力差易于產(chǎn)生二次流，但如上所述，通過設(shè)置向 端壁凹陷的部分，背面一側(cè)附近的空間部分變大，因此能夠減少二次 流。
艮P，與靜葉片彼此的中間部分相比在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，位于 相對的靜葉片的背面與腹面中的是背面，與中間部分相比在轉(zhuǎn)子的旋 轉(zhuǎn)方向相反方向一側(cè)，位于相對的背面與腹面中的是腹面。因此，在 與靜葉片彼此的中間部分相比位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的部分的端壁 上設(shè)置比與中間部分相比位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的部分 的端壁凹陷的部分，由此背面一側(cè)附近的空間部分變大。這樣，通過 在端壁上設(shè)置凹陷的部分并擴(kuò)大背面一側(cè)附近的空間部分，背面一側(cè) 與腹面一側(cè)的壓力變?yōu)橥怀潭龋词乖趶臋C(jī)匣與動葉片的間隙泄漏 的燃燒氣體流向靜葉片的外端部附近的情況下，相對的靜葉片的背面 附近與腹面附近之間的壓力差減少，所以能夠減少由該壓力差引起的 二次流。其結(jié)果是，能夠切實(shí)減少二次流損失，提高渦輪效率。
本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造具有能夠減少二次流、提高渦 輪效率的效果。


圖1是表示實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的動葉片及靜葉 片的說明圖。
圖2是圖1的A — A剖面圖。
圖3是圖2所示的靜葉片的立體圖。圖4是圖2所示的靜葉片的立體圖。
圖5是表示流向靜葉片的燃燒氣體的流入角的說明圖。
圖6是靜葉片的高度方向上的燃燒氣體的流入角的分布圖。
圖7是表示靜葉片的高度方向上的損失的分布的說明圖。
圖8是表示周方向上的滯流線的位置與段效率的關(guān)系的說明圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例2涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的說明圖。
圖10是圖9所示的靜葉片的立體圖。
圖11是表示軸向弦減少程度與段效率的關(guān)系的說明圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施例3涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的說明圖。
圖13是圖12的B —B剖面圖。 圖14是圖13的C —C向視圖。
圖15是表示靜葉片的高度方向上的損失的分布的說明圖。
圖16是表示端壁深度與段效率的關(guān)系的說明圖。
圖17是表示現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的動葉片及靜葉片的說明圖。
圖18是圖17的D — D剖面圖。 圖19是圖18的動葉片及靜葉片的立體圖。 圖20是氣體流向圖17的靜葉片時(shí)的說明圖。 圖21是氣體流向圖17的靜葉片時(shí)的說明圖。
附圖標(biāo)記
1、 61 機(jī)匣
2、 62端壁
5、 65轉(zhuǎn)子
6、 66 旋轉(zhuǎn)軸
11、 71 動葉片
12、 72 葉尖部 14、 74 背面15、,75 腹面
16前邊緣
17后邊緣
21、41、 81 靜葉片
22、82 葉尖部
23、83 內(nèi)端部
24、84背面
25、85腹面
26、86 前邊緣
27、87 后邊緣
28邊界部
30、90葉尖間隙
32、92 主流
33、93 泄漏流
35、96 滯流線
38、98 流動方向
39、99 等壓線
42窄幅部
45窄幅時(shí)的流動方向
46寬恒定時(shí)的流動方向
51端壁
52最深部
53等咼線
101靜葉片彎曲形狀損失線
102端壁凹陷形狀損失線
105現(xiàn)有形狀損失線
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的實(shí)施 例。此外，本發(fā)明不受該實(shí)施例限定。并且，下述實(shí)施例中的構(gòu)成要素包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可置換且容易的、或?qū)嶋H上相同的裝置。并且， 在以下的說明中，旋轉(zhuǎn)軸方向是指與下述轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸6平行的方
向，徑向是指與旋轉(zhuǎn)軸6正交的方向。并且，周方向是指轉(zhuǎn)子5使旋 轉(zhuǎn)軸6作為旋轉(zhuǎn)中心即作為軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓周方向，旋轉(zhuǎn)方向是指轉(zhuǎn)子5 以旋轉(zhuǎn)軸6為中心而旋轉(zhuǎn)的方向。
實(shí)施例1
圖1是表示實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的動葉片及靜葉 片的說明圖。在該圖所示的實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，
與現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造相同，具有圓環(huán)狀地排列在機(jī)匣1上
的多段靜葉片21、及在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在能夠以旋轉(zhuǎn)軸6為中心旋轉(zhuǎn) 的轉(zhuǎn)子5上圓環(huán)狀地排列的多段動葉片11。具體而言，轉(zhuǎn)子5設(shè)置在 機(jī)匣1的內(nèi)側(cè)，機(jī)匣1具有端壁2，該端壁為機(jī)匣1的內(nèi)周面且與轉(zhuǎn)子 5相對的壁面。靜葉片21與該端壁2連接，從端壁2向轉(zhuǎn)子5形成， 隔開規(guī)定間隔在周方向排列而設(shè)置有多個(gè)，圓環(huán)狀地排列。
并且，動葉片11與轉(zhuǎn)子5連接，從轉(zhuǎn)子5向機(jī)匣1的端壁2形成， 隔開規(guī)定間隔在圓周方向排列而設(shè)置有多個(gè)，圓環(huán)狀地排列。像這樣 形成的靜葉片21與動葉片11在與轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸6平行的方向即旋 轉(zhuǎn)軸方向上交互配設(shè)，在旋轉(zhuǎn)軸方向上構(gòu)成多個(gè)段。并且，動葉片11 從機(jī)匣1分離，在徑向上的動葉片11的外端部即葉尖部12與機(jī)匣1 的端壁2之間，設(shè)置間隙即葉尖間隙30。
圖2是圖1的A—A剖面圖。圖3及圖4是圖2所示的靜葉片的 立體圖。動葉片11及靜葉片21向徑向觀察時(shí)的形狀均向周方向彎曲， 動葉片11向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向凸起地彎曲，靜葉片21向轉(zhuǎn)子5的旋 轉(zhuǎn)方向的相反方向、即動葉片11彎曲方向的相反方向凸起地彎曲。這 樣彎曲形成的動葉片11與靜葉片21，均在周方向的兩個(gè)面中凸起的一 側(cè)的面成為背面14、 24，凹陷的一側(cè)的面成為腹面15、 25。 g卩，在動 葉片11中，旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的面為背面14，與旋轉(zhuǎn)方向相反一側(cè)的面為腹面15。與之相反，靜葉片21中，與旋轉(zhuǎn)方向相反一側(cè)的面為背面
24，旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的面為腹面25。
并且，動葉片11中，轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)時(shí)在動葉片11附近流動的燃燒 氣體的流動方向的上游一側(cè)為前邊緣16，下游一側(cè)為后邊緣17。這些 前邊緣16與后邊緣17中，前邊緣16與后邊緣17相比位于旋轉(zhuǎn)方向 一側(cè)。進(jìn)一步，動葉片11隨著從前邊緣16靠近后邊緣17，周方向上 的厚度、即背面14與腹面15的距離發(fā)生變化，在從前邊緣16向后邊 緣17的方向觀察時(shí)，隨著離開前邊緣16，厚度變厚，隨著從厚度最厚 的位置靠近后邊緣17，厚度變薄。該厚度最厚的位置與前邊緣16及后 邊緣17的中間位置相比，靠近前邊緣16。
同樣，靜葉片21中，也在轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)時(shí)在靜葉片21附近流動的 燃燒氣體的流動方向的上游一側(cè)為前邊緣26，下游一側(cè)為后邊緣27。 這些前邊緣26與后邊緣27中，與動葉片11的前邊緣16與后邊緣17 相反，前邊緣26與后邊緣27相比位于旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)。進(jìn) 一步，靜葉片21和動葉片ll一樣，隨著從前邊緣26靠近后邊緣27， 周方向上的厚度、即背面24與腹面25的距離發(fā)生變化，厚度最厚的 位置與前邊緣26及后邊緣27的中間位置相比，靠近前邊緣26。
該動葉片11與靜葉片21中，轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)時(shí)在動葉片11與靜葉片 21中流動的燃燒氣體的流動方向上的、設(shè)置有葉尖間隙30的動葉片 11的后段一側(cè)的靜葉片21中，徑向上的靜葉片21的外端部即葉尖部 22附近向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲。具體而言，靜葉片21中，從徑 向的靜葉片21的內(nèi)端部23到葉尖部22為止的徑向上的距離、即轉(zhuǎn)子 5的徑向上的靜葉片21的高度設(shè)為100%時(shí)，從內(nèi)端部23向徑向上的 外方，靜葉片21的高度的大致80%的位置成為邊界部28。靜葉片21 中，與該邊界部28相比位于徑向上的外方一側(cè)的部分的至少一部分向 轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲。由此，靜葉片21中，葉尖部22偏向與 內(nèi)端部23相比靠動葉片11的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)而形成。此外，邊界部28的位置從內(nèi)端部23向徑向上的外方，是靜葉片 21的高度的約80%，但邊界部28優(yōu)選根據(jù)下述泄漏流33流動的范圍 (參照圖5、圖6)設(shè)定。此處，在流體流動時(shí)，流體的邊界部分為狀 態(tài)逐漸變化而流動、即流量逐漸變化而流動，因此流體流動時(shí)的流體 的邊界部分不是明確的邊界，而是具有寬度地流動。因此，相對靜葉 片21僅主流32流動的范圍與包括泄漏流33的流體流動的范圍的邊界 部分也具有寬度。因此，根據(jù)泄漏流33流動的范圍設(shè)定的邊界部28 可以是從內(nèi)端部23向徑向上的外方的靜葉片21的高度的80%的位置， 但正確的是優(yōu)選從內(nèi)端部23向徑向上的外方的靜葉片21的高度的約 80%。
該實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造由上述構(gòu)造形成，以下說 明其作用。在運(yùn)轉(zhuǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的情況下，以旋轉(zhuǎn)軸6為中心轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)， 從而使與轉(zhuǎn)子5連接的動葉片11也以旋轉(zhuǎn)軸6為中心向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn) 方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)動葉片11旋轉(zhuǎn)時(shí)，動葉片11向旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)凸起，并 且前邊緣16比后邊緣17靠近旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，因此燃燒氣體流向后段 一側(cè)的靜葉片21。此時(shí)，燃燒氣體成為沿著動葉片11的后邊緣17附 近的形狀的流，因此從動葉片11流向靜葉片21時(shí)，燃燒氣體從上游 一側(cè)向下游一側(cè)流動，同時(shí)向旋轉(zhuǎn)方向的相反方向流動。
這樣，從動葉片11流向靜葉片21的大部分燃燒氣體流即主流32 向動葉片11旋轉(zhuǎn)方向的相反方向流動，因此燃燒氣體的主流32流向 靜葉片21時(shí)，從位于旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的面即腹面25 —側(cè)流動，以沿著 靜葉片21的前邊緣26附近的形狀的方向流動。流向靜葉片21的燃燒 氣體的主流32沿著靜葉片21的形狀、即靜葉片21的腹面25與背面 24的形狀流動，因此通過靜葉片21整流，同時(shí)流動方向改變，向位于 該靜葉片21的后段一側(cè)的動葉片11流動。
通過靜葉片21改變了方向的燃燒氣體的主流32從靜葉片21流向動葉片11時(shí)，是沿著靜葉片21的后邊緣27附近的形狀的流，因此從
靜葉片21流向動葉片11時(shí)，燃燒氣體的主流32從上游一側(cè)向下游一 側(cè)流動，同時(shí)向旋轉(zhuǎn)方向流動。由此，燃燒氣體的主流32從位于動葉 片11的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的面即腹面15 —側(cè)流動，以沿著動 葉片11的前邊緣16附近的形狀的方向流動。流向動葉片11的燃燒氣 體的主流32沿著動葉片11的形狀、即動葉片11的腹面15與背面14 的形狀流動，因此通過動葉片11改變流動方向的同時(shí)，向動葉片11 施加向旋轉(zhuǎn)方向的力。換言之，動葉片11通過改變?nèi)紵龤怏w流動方向 時(shí)的反作用力，從燃燒氣體得到旋轉(zhuǎn)方向的力。通過該來自燃燒氣體 的力，動葉片11及連接了動葉片11的轉(zhuǎn)子5向旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。
燃燒氣體的主流32流向動葉片11時(shí)，像這樣從動葉片11的腹面 15 —側(cè)流動，因此沿著動葉片11流動的燃燒氣體的壓力為腹面15 — 側(cè)比背面14一側(cè)高，但在動葉片11的葉尖部12與機(jī)匣1的端壁2之 間設(shè)置葉尖間隙30。因此，位于動葉片11的腹面15 —側(cè)的燃燒氣體 的一部分通過腹面15與背面14的壓力差，通過葉尖間隙30，從壓力 高的腹面25 —側(cè)流向壓力低的背面14 一側(cè)。從該葉尖間隙30泄漏的 燃燒氣體流即泄漏流33從燃燒氣體的上游一側(cè)向下游一側(cè)流動，同時(shí) 向旋轉(zhuǎn)方向流動。因此，從葉尖間隙30泄漏的燃燒氣體的泄漏流33 在流向靜葉片21時(shí)，從位于旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的面即背面24 一側(cè)以沿著靜葉片21的前邊緣26附近、且靜葉片21的葉尖部22附 近的形狀的方向流動。在靜葉片21中，像這樣來自葉尖間隙30的泄 漏流33碰上的部分主要為比徑向上的邊界部28靠近外方一側(cè)。
圖5是表示流向靜葉片的燃燒氣體的流入角的說明圖。圖6是靜 葉片的高度方向上的燃燒氣體的流入角的分布圖。具體而言，流向靜 葉片21的燃燒氣體的流入角以旋轉(zhuǎn)軸方向?yàn)?° ，來自腹面25—側(cè)的 燃燒氣體的流入角為十(正)，來自背面24—側(cè)的燃燒氣體的流入角 為一 (負(fù))。即，燃燒氣體的主流32為+ ，泄漏流33為一。這種情 況下，流向靜葉片21的燃燒氣體的流入角的分布在靜葉片的高度的高度方向，到靜葉片的高度的約80%的位置為止流入角是+，超過約80% 隨著接近100%，流入角變?yōu)橐弧p，流向靜葉片21的燃燒氣體到靜 葉片21的高度的約80%的位置為止，主流32流動，從約80%到100% 之間，含有泄漏流33的流體流動。
此外，在燃燒氣體從動葉片11流向靜葉片21的情況下，燃燒氣 體分開流向靜葉片21的背面24—側(cè)與腹面25—側(cè)，因此在雙向流的 分岔部分，產(chǎn)生壓力變高的部分即滯流線35。并且，燃燒氣體流向靜 葉片21時(shí)，主流32從靜葉片21的腹面25—側(cè)流動，但泄漏流33從 靜葉片21的背面24—側(cè)流動。因此，滯流線35根據(jù)燃燒氣體的主流 23碰上的部分與來自葉尖間隙30的泄漏流33碰上的部分，相對于背 面24及腹面25的相對位置發(fā)生變化。具體而言，來自葉尖間隙30的 泄漏流33碰上的部分的滯流線35相對燃燒氣體的主流32碰上的部分 的滯流線35，位于背面24—側(cè)。
滯流線35相對背面24及腹面25的的相對位置，像這樣在來自葉 尖間隙30的泄漏流33碰上的部分、與在燃燒氣體的主流32碰上的部 分不同，但從葉尖間隙30泄漏的燃燒氣體碰上的部分、即與徑向上的 邊界部28相比靠近外方一側(cè)的部分向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲。即， 靜葉片21中，比徑向上的邊界部28靠近外方一側(cè)的部分偏向腹面25 一側(cè)形成。
因此，該部分的滯流線35也向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)、或靜葉片 21的腹面25 —側(cè)偏移，因此與徑向上的邊界部28相比靠外方一側(cè)的 部分的滯流線35及與邊界線28相比靠內(nèi)方一側(cè)的部分、即燃燒氣體 的主流32碰上的部分的滯流線35，在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上的位置大致 是同一位置。因此，滯流線35在轉(zhuǎn)子5的徑向上、或靜葉片21的高 度方向上大致直線地延伸形成。這樣，滯流線35在徑向上大致直線地 延伸形成，因此沿著靜葉片21流動的燃燒氣體的壓力在徑向上大致相 等，表示燃燒氣體的壓力的分布狀態(tài)的等壓線39也如圖3及圖4所示，在徑向上大致直線地延伸形成。
因此，從滯流線35向背面24 —側(cè)和腹面25 —側(cè)分岔的燃燒氣體 的流向38基本不朝向靜葉片21的高度方向，而從前邊緣26流向后邊 緣27—側(cè)。因此，沿著靜葉片21流動的燃燒氣體的壓力在靜葉片21 的高度方向上的變化減小，因此二次流損失減少。
圖7是表示靜葉片的高度方向上的損失的分布的說明圖。像這樣， 靜葉片21中，使與徑向上的邊界部28相比靠外方一側(cè)的一部分向腹 面25 —側(cè)彎曲，從而減少在靜葉片21中流動的燃燒氣體的二次流損 失，因此燃燒氣體向靜葉片21流動時(shí)的損失降低。具體而言，靜葉片 21的葉尖部22附近、即靜葉片21的高度方向上的100%附近，主要是 燃燒氣體的泄漏流33流動，因此在現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造下的靜 葉片的形狀下，在靜葉片21的高度方向上的100%附近，產(chǎn)生二次流， 損失變大。因此，靜葉片21的高度方向上的損失分布在靜葉片21的 高度方向上的100%附近變大，現(xiàn)有形狀的損失線105在100%附近的 損失變大，該現(xiàn)有形狀的損失線105表示與邊界部28相比靠外方一側(cè) 的部分不向腹面25 —側(cè)彎曲的靜葉片21的高度方向上的損失的分布。
與之相對，靜葉片21中，與邊界部28相比靠外方一側(cè)的部分向 腹面25 —側(cè)彎曲時(shí)，二次流損失減少，因此靜葉片21的高度方向上 的損失的分布中，靜葉片21的高度方向上的100%附近與現(xiàn)有形狀的 靜葉片相比減少。因此，表示實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中 的靜葉片21的高度方向上的損失的分布的形狀損失線101在100%附 近的損失小于現(xiàn)有形狀損失線105。
上述燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，使與靜葉片21的邊界部28相比位 于外方一側(cè)的部分的至少一部分向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲，因此 可大致對齊轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向的滯流線35的位置。即，燃燒氣體從機(jī) 匣1的端壁2和動葉片11的葉尖部12的葉尖間隙30泄漏的情況下，該燃燒氣體流向位于動葉片11的后段一側(cè)的靜葉片21的前邊緣26附
近、且該靜葉片21的葉尖部22附近的背面24—側(cè)。因此，該部分附 近的滯流線35與靜葉片21的其他部分、即徑向上的邊界部28的內(nèi)方 一側(cè)的部分上產(chǎn)生的滯流線35相比，易于位于背面24—側(cè)，但與靜 葉片21的邊界部28相比位于外方一側(cè)的部分向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一 側(cè)彎曲。
由此，在該彎曲的部分產(chǎn)生的滯流線35與該部分未彎曲時(shí)產(chǎn)生的 滯流線35的位置相比，也靠近轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生。因此，在靜葉 片21的高度方向上在不同的高度位置上產(chǎn)生的滯流線35變?yōu)檗D(zhuǎn)子5 的旋轉(zhuǎn)方向上的位置基本對齊的位置，可減少流向靜葉片21的燃燒氣 體的、該靜葉片21的高度方向的壓力分布的變化。其結(jié)果是，能夠減 少二次流損失，提高渦輪效率。
此外，使與邊界部28相比靠近外方一側(cè)的部分向腹面25 —側(cè)彎 曲的程度優(yōu)選是比邊界部28靠近外方一側(cè)的部分的滯流線、及比邊 界部28靠內(nèi)方一側(cè)的部分的滯流線35彎曲到在周方向一致的程度。 圖8是表示圓周方向的滯流線的位置與段效率的關(guān)系的說明圖。艮P， 設(shè)置了靜葉片21的段的效率即段效率如圖8所示，比邊界部28靠近 外方一側(cè)的部分的滯流線35、及比邊界部28靠近內(nèi)方一側(cè)的部分的滯 流線35在周方向?yàn)橐恢碌臓顟B(tài)為最高，隨著雙方的滯流線35向周方 向偏移，段效率變低。因此，比邊界部28靠近外方一側(cè)的部分優(yōu)選彎 曲到以下程度比邊界部28靠近外方一側(cè)的部分的滯流線35、及比邊 界部28靠近內(nèi)方一側(cè)的部分的滯流線35在周方向上一致。
實(shí)施例2
實(shí)施例2涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造是與實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨?機(jī)的葉片構(gòu)造基本相同的構(gòu)成，但其特征在于，靜葉片在徑向上與邊 界部相比位于外方一側(cè)的部分不向旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲，旋轉(zhuǎn)軸方向上 的寬度發(fā)生變化。其他構(gòu)成與實(shí)施例1相同，因此省略其說明，并且標(biāo)上相同的標(biāo)號。圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例2涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉 片構(gòu)造的說明圖。該圖所示的實(shí)施例2涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造在
機(jī)匣1的內(nèi)側(cè)設(shè)有能夠以旋轉(zhuǎn)軸6為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子5，轉(zhuǎn)子5上連接 圓環(huán)狀地排列的多個(gè)動葉片11。機(jī)匣1中，從端壁2向轉(zhuǎn)子5形成的 多個(gè)靜葉片41圓環(huán)狀地排列而與端壁2連接。像這樣形成的靜葉片41 與動葉片11在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸方向上交互配設(shè)，在旋轉(zhuǎn)軸方向構(gòu)成多 個(gè)段。并且，在動葉片11的葉尖部12與機(jī)匣1的端壁2之間，設(shè)有 葉尖間隙30。
圖10是圖9所示的靜葉片的立體圖。像這樣形成的動葉片11與 靜葉片41中，在靜葉片41中，從內(nèi)端部23向徑向上的外方，靜葉片 41的高度的約80%的位置成為邊界部28，與邊界部28相比位于徑向 上的外方一側(cè)的部分的至少一部分的、旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度、即軸向 弦，比與邊界部28相比位于徑向上的內(nèi)方一側(cè)的部分的軸向弦窄。在 靜葉片41中，像這樣與邊界部28相比位于徑向上的外方一側(cè)的軸向 弦變窄的部分成為窄幅部42。該窄幅部42中，旋轉(zhuǎn)軸方向的前邊緣 26 —側(cè)與后邊緣27 —側(cè)的距離隨著從邊界部28靠近葉尖部22變小， 由此使軸向弦變窄。
并且，在窄幅部42中，像這樣軸向弦比與邊界部28相比位于徑 向上的內(nèi)方一側(cè)的部分的軸向弦窄，因此在窄幅部42中，能夠得到縱 橫比變大的效果。
該實(shí)施例2涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造由上述構(gòu)造形成，以下說 明其作用。在運(yùn)轉(zhuǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的情況下，以旋轉(zhuǎn)軸6為中心轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)， 從而使與轉(zhuǎn)子5連接的動葉片11也以旋轉(zhuǎn)軸6為中心向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn) 方向旋轉(zhuǎn)。由此，燃燒氣體從動葉片11及靜葉片41的上游一側(cè)流向 下游一側(cè)。
像這樣，從上游一側(cè)流向下游一側(cè)的燃燒氣體的主流32在流向靜
19葉片41的情況下，從位于旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的面即腹面25 —側(cè)流動，以
沿著靜葉片41的前邊緣26附近的形狀的方向流動。流向靜葉片41的 燃燒氣體的主流32通過靜葉片41整流，同時(shí)流動方向改變，向位于 該靜葉片41的后段一側(cè)的動葉片ll流動。
通過靜葉片41改變了方向的燃燒氣體的主流32從靜葉片41流向 動葉片11時(shí)，從動葉片11的腹面15 —側(cè)流動，通過動葉片11改變 流動方向，同時(shí)向動葉片11施加向旋轉(zhuǎn)方向的力。因此，動葉片11 通過改變?nèi)紵龤怏w流動方向時(shí)的反作用力，從燃燒氣體得到旋轉(zhuǎn)方向 的力，通過該來自燃燒氣體的力，動葉片11及連接了動葉片11的轉(zhuǎn) 子5向旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。
并且，燃燒氣體的主流32流向動葉片11時(shí)，像這樣從動葉片ll 的腹面15 —側(cè)流動，因此沿著動葉片11流動的燃燒氣體的壓力與背 面14 一側(cè)相比，腹面15 —側(cè)較高，但在動葉片11的葉尖部12與機(jī) 匣1的端壁2之間，設(shè)置葉尖間隙30。因此，位于動葉片11的腹面 15 —側(cè)的燃燒氣體的一部分通過腹面15與背面14的壓力差，變?yōu)樵?葉尖間隙30中流動的泄漏流33，從腹面15—側(cè)流向背面14一側(cè)。并 且，該泄漏流33從燃燒氣體的上游一側(cè)向下游一側(cè)流動，同時(shí)向旋轉(zhuǎn) 方向流動，因此泄漏流33流向靜葉片41時(shí)，從背面24—側(cè)以沿著靜 葉片41的前邊緣26附近且靜葉片41的葉尖部22附近的形狀的方向 主要流向窄幅部42。
并且，在燃燒氣體從動葉片11流向靜葉片41的情況下，產(chǎn)生滯 流線35，但在靜葉片41的高度方向上，來自葉尖間隙30的泄漏流33 碰上的部分的滯流線35相對燃燒氣體的主流32碰上的部分的滯流線 35，位于背面24—側(cè)。并且，該滯流線35在徑向上連續(xù)產(chǎn)生，因此 因滯流線35連續(xù)產(chǎn)生而形成的線成為滯流線35。流向靜葉片41的燃 燒氣體從該滯流線35分岔，分流向背面24 —側(cè)與腹面25 —側(cè)。這樣，泄漏流33流向窄幅部42，主流32流向與邊界部28相比 位于徑向上的內(nèi)方一側(cè)的部分，但在邊界部28中，軸向弦較短，因此 可獲得縱橫比變大的效果。
因此，在來自葉尖間隙30的泄漏流33流向窄幅部42的情況下的、 從靜葉片41的前邊緣26附近向后邊緣27方向的燃燒氣體流，即窄幅 時(shí)的流動方向45基本不朝向徑向，而沿著靜葉片41的形狀從前邊緣 26附近流向后邊緣27方向。即，窄幅時(shí)流動方向45不設(shè)置窄幅部42， 與使靜葉片41的旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度為恒定的情況下泄漏流33從上 游一側(cè)流動時(shí)的燃燒氣體流，即寬度恒定時(shí)的流動方向46相比，向徑 向的流變小。因此，在窄幅部42中從前邊緣26附近流向后邊緣27的 燃燒氣體的流向基本不朝向靜葉片41的高度方向，而從前邊緣26 — 側(cè)流向后邊緣27 —側(cè)。因此，沿著靜葉片41流動的燃燒氣體的壓力 在靜葉片41的高度方向上的變化變小，減少了二次流損失。
上述燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，使靜葉片41的窄幅部42的軸向弦 比與邊界部28相比位于徑向上的內(nèi)方一側(cè)的部分的軸向弦窄。由此， 窄幅部42獲得了縱橫比變大的效果，因此，從動葉片ll流向靜葉片 41的燃燒氣體的流動方法為窄幅部42與其他部分不同的流動方法。因 此，即使在從葉尖間隙30泄漏的燃燒氣體流即泄漏流33向位于動葉 片11的后段一側(cè)的靜葉片41的前邊緣26附近、且葉尖部22附近的 背面24—側(cè)流動的情況下，該部分中軸向弦與其他部分相比較窄地形 成，燃燒氣體的流動方法不同，因此難以產(chǎn)生二次流。即，來自葉尖 間隙30的泄漏流33流向位于動葉片11的后段一側(cè)的靜葉片41而造 成的壓力分布的變化、及軸向弦不同地形成而造成的壓力分布的變化 相互抵消，二次流的產(chǎn)生減少。其結(jié)果是，能夠減少二次流損失，提 高渦輪效率。
此外，窄幅部42的軸向弦比與邊界部28相比位于徑向上的內(nèi)方 一側(cè)的部分的軸向弦窄的程度，優(yōu)選在10 30%的范圍內(nèi)減小。圖11
21是表示軸向弦的減少程度與段效率的關(guān)系的說明圖。即，設(shè)有靜葉片 41的段的效率即段效率如圖11所示，在10~30%范圍內(nèi)減小的狀態(tài)為 最高，隨著軸向弦的減少量離開該范圍，段效率變低。因此，窄幅部
42的軸弦優(yōu)選在與邊界部28相比位于徑向上的內(nèi)方一側(cè)的部分的軸向 弦的10~30%的范圍內(nèi)減小。
實(shí)施例3
實(shí)施例3涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造是與實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨?機(jī)的葉片構(gòu)造基本相同的構(gòu)成，但其特征在于，使機(jī)匣的端壁凹陷。 其他構(gòu)成與實(shí)施例1相同，因此省略其說明，并且標(biāo)上相同的標(biāo)號。 圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施例3涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造的說明圖。 該圖所示的實(shí)施例3涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，在機(jī)匣1的內(nèi)側(cè) 設(shè)置能夠以旋轉(zhuǎn)軸6為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子5，轉(zhuǎn)子5上連接圓環(huán)狀地排列 的多個(gè)動葉片11。機(jī)匣1中，從端壁51朝向轉(zhuǎn)子5形成的多個(gè)靜葉片 21圓環(huán)狀地排列，與端壁51連接。像這樣形成的靜葉片21與動葉片 11在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸方向交互配設(shè)，在旋轉(zhuǎn)軸方向構(gòu)成多個(gè)段。并且， 在動葉片11的葉尖部12與機(jī)匣1的端壁51之間設(shè)有葉尖間隙30。并 且，靜葉片21與實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造具有的靜葉片21 相同，比邊界部28靠近外方一側(cè)的部分向腹面25—側(cè)(參照圖3、圖 4)彎曲。
圖13是圖12的B — B剖面圖。圖14是圖13的C一C向視圖。并 且，設(shè)置了機(jī)匣1中靜葉片21的一側(cè)的壁面即端壁51具有在轉(zhuǎn)子5 的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片21彼此之間的位置上凹陷的部分。具體而 言，位于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片21彼此之間的端壁51中， 與靜葉片21彼此的中間部分相比位于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的部分具 有比與中間部分相比位于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的部分凹 陷的部分。
在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向相鄰的靜葉片21彼此中， 一個(gè)靜葉片21的背面24與另一個(gè)靜葉片21的腹面25相對地相鄰，位于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn) 方向一側(cè)的靜葉片21的背面24，與位于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向的相反一側(cè) 的靜葉片21的腹面25相對，靜葉片21彼此相鄰。因此，位于靜葉片 21彼此之間的端壁51在相對的背面24與腹面25中，與位于腹面25 一側(cè)的部分相比，位于背面24—側(cè)的部分凹陷，如圖14的等高線53 所示，隨著從靠近腹面25的位置朝向背面24方向，凹陷深度逐漸變 大。由此，該端壁51在相對的背面24與腹面25中，在背面24附近 具有最凹陷的部分即最深部52。
該實(shí)施例3涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造由上述構(gòu)造形成，以下說 明其作用。在運(yùn)轉(zhuǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)軸6為中心轉(zhuǎn)子5 旋轉(zhuǎn)，從而使與轉(zhuǎn)子5連接的動葉片11也以旋轉(zhuǎn)軸6為中心向轉(zhuǎn)子5 的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。由此，燃燒氣體從動葉片11及靜葉片21的上游一 側(cè)流向下游一側(cè)。
這樣，從上游一側(cè)流向下游一側(cè)的燃燒氣體的主流32在流向靜葉 片的情況下，從位于旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的面即腹面25—側(cè)流動，以沿著靜 葉片21的前邊緣附近的形狀的方向流動(參照圖2)。流向靜葉片21 的燃燒氣體的主流32通過靜葉片21整流，同時(shí)流動方向改變，向位 于該靜葉片21的后段一側(cè)的動葉片11流動。
燃燒氣體的主流32在流向靜葉片21的情況下，像這樣從腹面25 一側(cè)流動，但位于在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片21彼此之間的 端壁51，在相鄰的靜葉片21中相對的背面24與腹面25中，與靠近腹 面25的位置相比，靠近背面24的位置較深地凹陷。因此，在靜葉片 21與端壁51的連接部分的附近，與腹面25—側(cè)附近的空間相比，背 面24 —側(cè)附近的空間變大。由此，從動葉片11流向靜葉片21的腹面 25 —側(cè)的燃燒氣體產(chǎn)生的、腹面25附近與背面24附近的壓力差變小。 因此，抑制了靜葉片21與端壁51的連接部分中背面24附近的壓力變 低引起的二次流，二次流損失減少。
23圖15是表示靜葉片的高度方向上的損失的分布的說明圖。像這樣 在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上位于相鄰的靜葉片21之間的端壁51中，使靜
葉片21彼此的相對的背面24與腹面25中與位于腹面25 —側(cè)的部分 相比位于背面24—側(cè)的部分凹陷，從而可減少靜葉片21和端壁51的 連接部分中腹面25附近與背面24附近的壓力差。由此，在靜葉片21 中流動的燃燒氣體的二次流損失減少，因此燃燒氣體流向靜葉片21時(shí) 的損失減少。
具體而言，靜葉片21通過葉尖部22與端壁51連接，因此在靜葉 片21的葉尖部22附近、即靜葉片21的高度方向上的100%附近，產(chǎn) 生二次流，損失變大。因此，使位于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉 片21彼此之間的端壁51如上述那樣凹陷，由此二次流損失減少，從 而靜葉片21的高度方向上的損失的分布是靜葉片21的高度方向上 的100%附近，比僅使靜葉片21比邊界部28靠外方一側(cè)的部分向腹面 25 —側(cè)彎曲時(shí)的情況下有所降低。因此，表示實(shí)施例3涉及的燃?xì)廨?機(jī)的構(gòu)造中的靜葉片21的高度方向上的損失的分布的端壁凹陷形狀損 失線102在100%附近的損失小于靜葉片彎曲形狀損失線101。
上述燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，使位于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的 靜葉片21彼此之間的端壁51在與靜葉片21彼此的中間部分相比位于 轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的部分上，設(shè)置比與中間部分相比位于轉(zhuǎn)子5 的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的部分凹陷的部分。具體而言，在轉(zhuǎn)子5 的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片21彼此上，使背面24與腹面25相對，在 使轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)的情況下，從動葉片11流向靜葉片21的燃燒氣體在相 對的靜葉片21的背面24與腹面25中，流向腹面25的方向。由此， 在背面24—側(cè)與腹面25—側(cè)，腹面25—側(cè)的壓力易于變高，通過該 壓力差易于產(chǎn)生二次流，但如上所述，通過在端壁51上設(shè)置凹陷的部 分，背面24—側(cè)附近的空間部分變大，因此能夠減少二次流。艮P，在與靜葉片21彼此的中間部分相比靠轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，
相對的靜葉片21的背面24與腹面25中是背面24，在與中間部分相比 靠轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)，相對的背面24與腹面25中是 腹面25。因此，在與靜葉片21彼此的中間部分相比位于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn) 方向一側(cè)的部分的端壁51上，設(shè)置比與中間部分相比位于轉(zhuǎn)子5的旋 轉(zhuǎn)方向的相反方向一側(cè)的部分的端壁51凹陷的部分，由此背面24 — 側(cè)附近的空間部分變大。像這樣在端壁51上設(shè)置凹陷的部分，并擴(kuò)大 背面24 —側(cè)附近的空間部分，由此背面24 —側(cè)與腹面25 —側(cè)的壓力 差變小，即使在來自葉尖間隙30的燃燒氣體的泄漏流33流向靜葉片 21的葉尖部22附近的情況下，相對的靜葉片21的背面24附近與腹面 25附近之間的壓力差減少，因此能夠減少由該壓力差引起的二次流。 其結(jié)果是，能夠更切實(shí)地減少二次流損失，提高渦輪效率。
此外，位于在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片21彼此之間的端 壁51的深度、或最深部52的深度優(yōu)選形成在旋轉(zhuǎn)軸方向的靜葉片21 的寬度即軸向弦的10~30%的范圍內(nèi)。圖16是表示端壁深度與段效率 的關(guān)系的說明圖。即，在由多個(gè)段構(gòu)成的靜葉片21中，使位于轉(zhuǎn)子5 的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片21彼此之間的端壁51凹陷的段的效率即 段效率如圖16所示，在端壁51的深度為軸向弦的10~30%的范圍內(nèi)凹 陷的狀態(tài)為最高，隨著端壁51的深度離開這一范圍，段效率變低。因 此，位于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片21彼此之間的端壁51的 深度優(yōu)選形成在軸向弦的10~30%的范圍內(nèi)。
并且，在實(shí)施例l涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，使靜葉片21的 葉尖部22附近向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向彎曲，在實(shí)施例2涉及的燃?xì)廨啓C(jī) 的葉片構(gòu)造中，在靜葉片41的葉尖部22附近減小軸向弦，但也可將 它們結(jié)合。即，靜葉片21中，也可以使與徑向上的邊界線28相比靠 外方的部分向轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向彎曲，同時(shí)使旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度比 與邊界部28相比位于內(nèi)方一側(cè)的部分的旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度窄。由此， 能夠更切實(shí)地減少流向靜葉片21的燃燒氣體的、該靜葉片21的高度方向上的壓力分布的變化，能夠降低二次流損失，因此能夠更切實(shí)地 提高渦輪效率。
并且，在實(shí)施例3涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中，靜葉片21的形 狀是實(shí)施例1涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中的靜葉片21的形狀，但靜
葉片21的形狀也可是實(shí)施例2涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造中的靜葉片 41的形狀、或它們組合后的形狀。無論靜葉片21的形狀如何，使機(jī)匣 1的端壁像實(shí)施例3涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造那樣凹陷，由此能夠減 少轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的靜葉片21彼此的壓力差，能夠抑制因靜 葉片21與端壁51的連接部分附近的壓力變高引起的二次流。其結(jié)果 是，能夠減少二次流損失，能夠更切實(shí)地提高渦輪效率。
如上所述，本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造在具有靜葉片與動 葉片的情況下適用，尤其適用于動葉片與機(jī)匣之間設(shè)置了葉尖間隙的情況。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造，具有圓環(huán)狀地排列在機(jī)匣上的靜葉片、及圓環(huán)狀地排列在能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的動葉片，上述靜葉片和上述動葉片通過在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上交互設(shè)置而構(gòu)成多個(gè)段，進(jìn)一步在上述動葉片的外端部與上述機(jī)匣之間設(shè)置間隙，其特征在于，在與上述機(jī)匣之間設(shè)置了上述間隙的上述動葉片的后段一側(cè)的上述靜葉片中，在設(shè)上述轉(zhuǎn)子的徑向上的上述靜葉片的高度為100％的情況下，從上述靜葉片的內(nèi)端部朝向上述徑向上的外方，上述靜葉片的高度的80％的位置成為邊界部，與上述邊界部相比位于上述徑向上的外方一側(cè)的部分的至少一部分向上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造，其特征在于，進(jìn) 而，在上述靜葉片中，與上述邊界部相比位于上述徑向上的外方一側(cè) 的部分的至少一部分在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度，比與上述邊界部相 比位于上述徑向上的內(nèi)方一側(cè)的部分在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度窄。
3. —種燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造，具有圓環(huán)狀地排列在機(jī)匣上的靜葉 片、及圓環(huán)狀地排列在能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的動葉片， 上述靜葉片和上述動葉片通過在上述旋轉(zhuǎn)軸方向交互設(shè)置而構(gòu)成多個(gè) 段，進(jìn)一步在上述動葉片的外端部與上述機(jī)匣之間設(shè)置間隙，其特征 在于，在與上述機(jī)匣之間設(shè)置了上述間隙的上述動葉片的后段一側(cè)的上 述靜葉片中，在設(shè)上述轉(zhuǎn)子的徑向上的上述靜葉片的高度為100%的情 況下，從上述靜葉片的內(nèi)端部向上述徑向上的外方，上述靜葉片的高 度的80%的位置成為邊界部，與上述邊界部相比位于上述徑向上的外方一側(cè)的部分的至少一部 分在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度、比與上述邊界部相比位于上述徑向上 的內(nèi)方一側(cè)的部分在上述旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度窄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任意一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)的葉片構(gòu)造，其 特征在于，上述機(jī)匣中的設(shè)置上述靜葉片的一側(cè)的壁面為端壁，位于 在上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上相鄰的上述靜葉片彼此之間的上述端壁中、 與上述靜葉片彼此的中間部分相比位于上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的部 分具有比與上述中間部分相比位于上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向 一側(cè)的部分凹陷的部分。
全文摘要
為了減少二次流損失、提高渦輪效率，使與靜葉片(21)的邊界部(28)相比位于外方一側(cè)的部分向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲。由此，即使在燃燒氣體從機(jī)匣的端壁和動葉片的葉尖部的葉尖間隙泄漏、葉尖部(22)附近的滯流線(35)位于背面(24)一側(cè)的情況下，由于與邊界部(28)相比位于外方一側(cè)的部分向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)彎曲，所以該滯流線(35)也偏向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。因此，在靜葉片(21)的高度方向上不同高度位置上產(chǎn)生的滯流線(35)變?yōu)檗D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上的位置基本對齊的位置，能夠降低流向靜葉片(21)的燃燒氣體的、該靜葉片(21)的高度方向上的壓力分布的變化。其結(jié)果是，能夠減少二次流損失，提高渦輪效率。
文檔編號F01D9/02GK101578428SQ200780049660
公開日2009年11月11日 申請日期2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者伊藤榮作, 坂元康朗, 若園進(jìn) 申請人:三菱重工業(yè)株式會社