專利名稱：燃?xì)廨啓C的動翼及其制造方法、以及使用了動翼的燃?xì)廨啓C的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在火力發(fā)電等中使用的燃?xì)廨啓C的動翼，詳細(xì)而言，涉及對形成在動翼內(nèi)部的冷卻空氣流通用的冷卻通路進(jìn)行了改良的燃?xì)廨啓C的動翼及其制造方法、以及使用了動翼的燃?xì)廨啓C。
背景技術(shù)：
在燃?xì)廨啓C中，為了使高溫的工作流體在渦輪動翼的周圍流動，通常在渦輪動翼的內(nèi)部形成有沿著動翼的長度方向的冷卻通路，通過使冷卻空氣在該冷卻通路中流通來進(jìn)行動翼的冷卻。被渦輪的壓縮機壓縮后的空氣的一部分被抽出而作為冷卻空氣向冷卻通路壓力輸送，該冷卻空氣在冷卻通路中流動而從內(nèi)側(cè)對動翼進(jìn)行冷卻，保護(hù)動翼以免受高溫的工作流體(燃燒氣體)的熱侵害。作為采用上述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(燃?xì)廨啓C動 翼)，已知有專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C中，從動翼的基部側(cè)朝向前端側(cè)形成單一空間狀的空洞部，另一方面，從動翼的前端側(cè)朝向基部側(cè)形成多個直線通路狀的長孔，上述長孔在動翼的長度方向中間部與空洞部連通。并且，空洞部的寬度在與長孔連通的連通部被擴張。因此，在從動翼的前端側(cè)對長孔進(jìn)行加工形成時，容易使長孔與空洞部連通，加工容易。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開2007-211618號公報然而，在專利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，空洞部形成為單一空間狀，因此該部分處的動翼的有效截面積變小，動翼的強度或剛性受損，最壞的情況下可能會導(dǎo)致破裂(蠕變裂紋等)，欠缺可靠性。另一方面，若不設(shè)置空洞部，通過從動翼的前端側(cè)和基部側(cè)這兩側(cè)進(jìn)行長孔加工且在中間處連接而加工出一根長孔的方式形成為多個直線通路狀，則能夠?qū)右淼挠行Ы孛娣e增大與沒有設(shè)置空洞部對應(yīng)的量。然而，在該方法中，從兩方向進(jìn)行長孔加工時的對芯困難，存在加工成本增大或因長孔彼此的貫通不良而導(dǎo)致合格率降低的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而提出，其目的在于提供一種燃?xì)廨啓C的動翼及其制造方法、以及使用了動翼的燃?xì)廨啓C，從而使設(shè)置在動翼內(nèi)部的冷卻通路的形成容易，且通過形成冷卻通路來避免動翼強度或剛性受損，從而提高可靠性。為了解決上述課題，本發(fā)明采用了以下的結(jié)構(gòu)。即、本發(fā)明的第一方式涉及的燃?xì)廨啓C的動翼是在渦輪的動翼內(nèi)部形成有冷卻通路，使冷卻空氣在該冷卻通路中流通來進(jìn)行所述動翼的冷卻的燃?xì)廨啓C的動翼，其中，所述冷卻通路具有沿著所述動翼的基部側(cè)長度方向延伸的多個直線通路狀的基部側(cè)長孔；沿著所述動翼的前端側(cè)長度方向延伸的多個直線通路狀的前端側(cè)長孔；夾設(shè)在所述基部側(cè)長孔與所述前端側(cè)長孔的連接部中而將兩長孔的各一根相互連通，且具有比所述兩長孔的通路截面積大的截面積的多個連通空洞部。根據(jù)本發(fā)明，例如在先形成基部側(cè)長孔和連通空洞部，之后從動翼的前端側(cè)形成前端側(cè)長孔時，由于連通空洞部的截面積比基部側(cè)長孔或前端側(cè)長孔的通路截面積大，因此能夠容易使前端側(cè)長孔與連通空洞部貫通。因此，能夠使形成在動翼內(nèi)部的冷卻通路的形成容易。另外，基部側(cè)長孔沒有成為單一的空洞部而形成為多個直線通路狀，因此能夠避免因冷卻通路的形成而損害動翼強度或剛性的情況。另外，本發(fā)明的第二方式涉及的燃?xì)廨啓C的動翼中，所述連通空洞部與所述動翼的平臺部的位置一致地形成。由此，冷卻通路中橫截面積最大的連通空洞部形成在動翼中壁厚最大的平臺部的內(nèi)部，因此實際上動翼的有效截面積變小的部分成為最小限度，能夠防止動翼的強度或剛性受損的情況。 并且，本發(fā)明的第三方式涉及的燃?xì)廨啓C的動翼中，所述多個連通空洞部之中的、相鄰的連通空洞部的高度不同。由此，相鄰的連通空洞部彼此沒有以相同的高度排列，各連通空洞部之間的距離變大，因此能夠避免在連通空洞部的位置處動翼的有效截面積變小的情況，能夠防止動翼的強度或剛性受損的情況。并且，本發(fā)明的燃?xì)廨啓C的動翼的特征在于，至少所述多個前端側(cè)長孔的從前端至所述連通空洞部為止的長度相同。由此，能夠利用多個電極或鉆頭同時進(jìn)行加工，不會產(chǎn)生長孔的加工精度的偏差，加工精度得以進(jìn)一步提高。另外，本發(fā)明的第四方式涉及的燃?xì)廨啓C將所述第一至第三方面中任一方式的燃?xì)廨啓C的動翼用于渦輪中。由此，能夠確保動翼的強度及剛性而提高可靠性。并且，本發(fā)明的第五方式涉及的燃?xì)廨啓C的動翼的制造方法在所述第一至第三方式中任一方式的燃?xì)廨啓C的動翼形成所述冷卻通路，包括從所述動翼的基部側(cè)通過電加工來形成所述基部側(cè)長孔的基部側(cè)長孔形成工序；在該基部側(cè)長孔的終端位置處降低或停止所述電加工的加工進(jìn)展速度來形成所述連通空洞部的連通空洞部形成工序；從所述動翼的前端側(cè)形成所述前端側(cè)長孔，使該前端側(cè)長孔與所述連通空洞部貫通的前端側(cè)長孔形成工序。根據(jù)該制造方法，通過在基部側(cè)長孔的終端位置處降低或停止電加工的進(jìn)展速度，由此能夠容易地形成具有比基部側(cè)長孔的通路截面積大的截面積的連通空洞部，進(jìn)而能夠容易地形成冷卻通路整體。發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C的動翼及其制造方法，能夠使設(shè)置在動翼內(nèi)部的冷卻通路的形成容易，且通過形成冷卻通路來避免動翼強度或剛性受損的情況，提高動翼、進(jìn)而燃?xì)廨啓C整體的可靠性。


圖I是表示適用了本發(fā)明的實施方式涉及的動翼的燃?xì)廨啓C的一例的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式的動翼的縱剖視圖。圖3是沿著圖2的III-III線的動翼的橫剖視圖。圖4是表示使前端側(cè)長孔的內(nèi)徑根據(jù)葉片部的壁厚而變化的例子的葉片部的橫首1J視圖。圖5是將圖2的V部放大而示出冷卻通路的連通空洞部附近的縱剖視圖。圖6是表示使基部側(cè)長孔的內(nèi)徑與前端側(cè)長孔的內(nèi)徑相同的例子的連通空洞部附近的縱剖視圖。圖7A是表示動翼的制造工序中的基部側(cè)長孔形成工序的縱剖視圖。圖7B是表示動翼的制造工序中的連通空洞部形成工序的縱剖視圖。 圖7C是表示動翼的制造工序中的前端側(cè)長孔形成工序的縱剖視圖。圖7D是表示動翼的制造工序中的冷卻通路完成了的狀態(tài)的縱剖視圖。圖8是表示本發(fā)明的第二實施方式的動翼的縱剖視圖。圖9是表示本發(fā)明的第三實施方式的動翼的縱剖視圖。
圖10是表示本發(fā)明的第四實施方式的動翼的縱剖視圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明涉及的燃?xì)廨啓C的動翼的多個實施方式進(jìn)行說明。(第一實施方式)圖I 圖6表示本發(fā)明的第一實施方式。圖I是表示適用了本發(fā)明涉及的動翼的燃?xì)廨啓C的一例的整體結(jié)構(gòu)圖。該燃?xì)廨啓CI具有壓縮機2、燃燒器3、渦輪4。壓縮機2對從空氣取入口取入的空氣進(jìn)行壓縮而生成壓縮空氣。燃燒器3向該壓縮空氣噴射燃料而產(chǎn)生高溫 高壓的燃燒氣體。渦輪4將該燃燒氣體的熱能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)能而產(chǎn)生驅(qū)動力。并且，該驅(qū)動力被向與轉(zhuǎn)子5連結(jié)的發(fā)電機(省略圖示)等傳遞。渦輪4配置在以與燃燒器3相連的方式設(shè)置的渦輪殼體6的內(nèi)部。渦輪4具有在轉(zhuǎn)子5上一體旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的多級動翼41 ;固定在渦輪殼體6的內(nèi)周面上且交替配置在各動翼41之間的多級靜翼42。并且，由燃燒器3產(chǎn)生的高溫 高壓的燃燒氣體在上述動翼41及靜翼42之間膨脹并同時通過，由此使轉(zhuǎn)子5與動翼41 一起旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生驅(qū)動力。在該渦輪4中，壓縮空氣的一部分作為冷卻空氣被從壓縮機2抽出，通過該冷卻空氣對動翼41、靜翼42等暴露于高溫氣體的構(gòu)件如后述那樣從內(nèi)部進(jìn)行冷卻。動翼41的基部411、葉片部412、平臺部413通過具備耐熱性及耐腐蝕性的強韌的鋼材料一體地成形，葉片部412與基部411嵌合，且葉片部412從轉(zhuǎn)子5沿放射方向延伸，各葉片部412的前端部通過環(huán)狀的護(hù)罩415而在周向上連結(jié)。平臺部413在各動翼41安裝于轉(zhuǎn)子5時連續(xù)而形成為筒狀，對燃燒氣體的流動進(jìn)行整流。在動翼41的內(nèi)部形成有多個多孔狀的冷卻通路410，從壓縮機2抽出的壓縮空氣作為冷卻空氣經(jīng)由設(shè)置在轉(zhuǎn)子5內(nèi)部的流路(未圖示)而向上述冷卻通路410供給。冷卻空氣從動翼41的基部側(cè)底部供給，在朝向前端部的冷卻通路410內(nèi)流動的過程中對動翼41的內(nèi)部進(jìn)行冷卻，保護(hù)葉片部412以免受高溫的燃燒氣體的熱侵害。冷卻通路410具備以沿著動翼41的基部側(cè)長度方向延伸的方式形成的多個直線通路狀的基部側(cè)長孔410a ;同樣以直線通路狀沿著動翼41的前端側(cè)長度方向延伸地形成的多個前端側(cè)長孔410b ;夾設(shè)在上述基部側(cè)長孔410a與前端側(cè)長孔410b的連接部中而將兩長孔410a、410b的各一根相互連通的多個連通空洞部410c。也如圖3所示，前端側(cè)長孔410b沿著葉片部412的彎曲形狀大致等間隔地配設(shè)。如圖4所示，也可以根據(jù)葉片部412的壁厚來使前端側(cè)長孔410b的內(nèi)徑變化。這里，使通過葉片部412的壁厚大的部分的前端側(cè)長孔410b的內(nèi)徑比通過壁厚小的部分的前端側(cè)長孔410b的內(nèi)徑大。如圖5中放大所示，基部側(cè)長孔410a的通路截面積(內(nèi)徑dl)比前端側(cè)長孔410b的通路截面積(內(nèi)徑d2)大。需要說明的是，如圖6所示，也可以使基部側(cè)長孔410a的內(nèi)徑dl與前端側(cè)長孔410b的內(nèi)徑d2的尺寸相同。在如圖4所示那樣根 據(jù)葉片部412的壁厚來使前端側(cè)長孔410b的內(nèi)徑變化的情況下，同樣可以使基部側(cè)長孔410a的內(nèi)徑變化。連通空洞部410c形成為具有比基部側(cè)長孔410a及前端側(cè)長孔410b的通路截面積大的橫截面積的球狀或橢圓球狀等。該連通空洞部410c與壁厚比基部411或葉片部412大的平臺部413的位置(高度)一致地形成。接下來，參照圖7A至圖7D對如上那樣構(gòu)成的動翼41中的冷卻通路410的形成方法進(jìn)行說明。首先，在圖7A所示的基部側(cè)長孔形成工序中，通過從動翼41的基部側(cè)、即基部411側(cè)進(jìn)行電加工、例如放電加工或電解加工(優(yōu)選硝酸電解加工)等來形成基部側(cè)長孔410a。接下來，在圖7B所示的連通空洞部形成工序中，在基部側(cè)長孔410a的終端位置、即形成平臺部413的高度附近，降低或停止電加工的加工進(jìn)展速度且暫時保持。由此，基部側(cè)長孔410a的終端部的內(nèi)徑被擴張，在平臺部413的內(nèi)部形成球狀或橢圓球狀的連通空洞部410c。這里，從動翼41的基部側(cè)的加工完成。需要說明的是，基部側(cè)長孔410a的終端位置并不局限于平臺部413，也可以設(shè)置在基部411上。接下來，在圖7C所示的前端側(cè)長孔形成工序中，從動翼41的前端側(cè)通過電加工、例如放電加工、電解加工或基于鉆頭等的切削加工來形成前端側(cè)長孔410b，使該前端側(cè)長孔410b貫通至連通空洞部410c而完成加工。這樣，如圖7D所示，基部側(cè)長孔410a、前端側(cè)長孔410b和連通空洞部410c彼此連通而完成冷卻通路410。這樣，通過采用在基部側(cè)長孔410a的終端位置處降低或停止電加工的加工進(jìn)展速度的加工方法，由此能夠容易地形成具有比基部側(cè)長孔410a的通路截面積大的截面積的連通空洞部410c，能夠提高通到該連通空洞部410c的前端側(cè)長孔410b的貫通性，進(jìn)而容易地形成冷卻通路410整體。如上那樣構(gòu)成的動翼41的冷卻通路410具有沿著動翼41的基部側(cè)長度方向延伸的多個基部側(cè)長孔410a ;沿著動翼41的前端側(cè)長度方向延伸的多個前端側(cè)長孔410b ；位于上述各長孔410a、410b的連接部的連通空洞部410c,連通空洞部410c的截面積(內(nèi)徑d3)比各長孔410a、410b的通路截面積(內(nèi)徑dl、d2)大，因此，在圖7C所示的前端側(cè)長孔形成工序中，即使前端側(cè)長孔410b的位置稍微偏移，前端側(cè)長孔410b相對于連通空洞部410c的貫通率也極其良好，由此能夠非常容易地形成冷卻通路410。另外，基部側(cè)長孔410a沒有成為單一的空洞部而形成為多個直線通路狀，因此能夠充分確保該部分處的動翼41的有效截面積，不會損害動翼41的強度或剛性。并且，由于將冷卻通路410中橫截面積最大的連通空洞部410c形成在動翼41中壁厚最大的平臺部413的內(nèi)部，因此實際上動翼41的有效截面積變小的的部分成為最小限度，能夠可靠地抑制動翼41的強度或剛性的降低。需要說明的是，從圖7A至圖7C所示的長孔形成工序中，從基部側(cè)朝向前端側(cè)開始加工，但反之也可以從前端側(cè)朝向基部側(cè)開始加工。并且，這樣，通過將確保了強度及剛性的動翼41適用于渦輪4，由此能夠格外地提高燃?xì)廨啓CI的可靠性。(第二實施方式) 接下來，參照圖8對本發(fā)明的第二實施方式進(jìn)行說明。該第二實施方式所示的動翼51除了構(gòu)成冷卻通路410的多個連通空洞部410c的長度方向的位置不同這一點外，與圖2所不的第一實施方式中的動翼41同樣。這里，以多個連通空洞部410c中相鄰的連通空洞部410c彼此的高度不同的方式、例如使高度上下變化而互不相同地配置連通空洞部410c。即使這樣使高度變化，也期望全部的連通空洞部410c都位于平臺部413的內(nèi)部地形成。通過這樣構(gòu)成，由此相鄰的連通空洞部410c彼此沒有以相同的高度排列，各連通空洞部410c之間的距離變大，因此能夠避免在連通空洞部410c的位置處動翼51的有效截面積變小的情況，能夠更為有效地防止動翼51的強度或剛性受損的情況。(第三實施方式)接下來，參照圖9對本發(fā)明的第三實施方式進(jìn)行說明。第三實施方式所示的動翼61除了使多個前端側(cè)長孔610b的從前端至連通空洞部為止的長度相同這一點外，與圖2所不的第一實施方式中的動翼41同樣。通過使多個前端側(cè)長孔610b的長度相同，由此能夠利用多個電極或鉆頭同時進(jìn)行加工，不會產(chǎn)生長孔的加工精度的偏差，加工精度得以進(jìn)一步提高。(第四實施方式)接下來，參照圖10對本發(fā)明的第四實施方式進(jìn)行說明。第四實施方式所示的動翼71除使多個前端側(cè)長孔710b的從前端至連通空洞部為止的長度相同，且使多個基端側(cè)長孔710a的從基部411的端面至連通空洞部為止的長度也相同這些點以外，與圖2所示的第一實施方式中的動翼41相同。通過使前端側(cè)長孔710b及基端側(cè)長孔710a分別形成為相同的長度，由此獲得與第三實施方式中的動翼61同樣的效果。符號說明I燃?xì)廨啓C2壓縮機3燃燒器4 渦輪5 轉(zhuǎn)子6渦輪殼體41 動翼51 動翼
61 動翼71 動翼410冷卻通路410a基部側(cè)長孔410b前端側(cè)長孔410c連通空洞部411 基部412葉片部 413平臺部415 護(hù)罩
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C的動翼，在渦輪的動翼內(nèi)部形成有冷卻通路，使冷卻空氣在該冷卻通路中流通來進(jìn)行所述動翼的冷卻，其中， 所述冷卻通路具有 沿著所述動翼的基部側(cè)長度方向延伸的多個直線通路狀的基部側(cè)長孔； 沿著所述動翼的前端側(cè)長度方向延伸的多個直線通路狀的前端側(cè)長孔； 夾設(shè)在所述基部側(cè)長孔與所述前端側(cè)長孔的連接部中而將兩長孔的各一根相互連通，且具有比所述兩長孔的通路截面積大的截面積的多個連通空洞部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃?xì)廨啓C的動翼，其中， 所述連通空洞部與所述動翼的平臺部的位置一致地形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的燃?xì)廨啓C的動翼，其中， 所述多個連通空洞部之中的、相鄰的連通空洞部的高度不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的燃?xì)廨啓C的動翼，其中， 至少所述多個前端側(cè)長孔的從前端至所述連通空洞部為止的長度相同。
5.一種燃?xì)廨啓C，其中， 將權(quán)利要求I 4中任一項所述的燃?xì)廨啓C的動翼用于渦輪中。
6.一種燃?xì)廨啓C的動翼的制造方法，該方法在權(quán)利要求I 4中任一項所述的燃?xì)廨啓C的動翼上形成有所述冷卻通路，包括 從所述動翼的基部側(cè)通過電加工來形成所述基部側(cè)長孔的基部側(cè)長孔形成工序；在該基部側(cè)長孔的終端位置處使所述電加工的加工進(jìn)展速度降低或停止來形成所述連通空洞部的連通空洞部形成工序； 從所述動翼的前端側(cè)形成所述前端側(cè)長孔，且使該前端側(cè)長孔與所述連通空洞部貫通的前端側(cè)長孔形成工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使設(shè)置在動翼內(nèi)部的冷卻通路的形成容易且通過形成冷卻通路來避免動翼強度或剛性受損的燃?xì)廨啓C的動翼。燃?xì)廨啓C的動翼(41)中，形成在其內(nèi)部的冷卻通路(410)具有沿著動翼(41)的基部側(cè)長度方向延伸的多個直線通路狀的基部側(cè)長孔(410a)；沿著動翼(41)的前端側(cè)長度方向延伸的多個直線通路狀的前端側(cè)長孔(410b)；夾設(shè)在這些兩方的長孔(410a、410b)的連接部中而將兩長孔(410a、410b)的各一根相互連通，且具有比這些兩長孔(410a、410b)的通路截面積大的截面積的多個連通空洞部(410c)。另外，連通空洞部(410c)與動翼(41)的平臺部(413)的位置一致地形成。
文檔編號F02C7/18GK102741506SQ20118000777
公開日2012年10月17日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者今田亙彥, 大江克利, 平田憲史, 新谷智史, 淺野弘, 羽田哲 申請人:三菱重工業(yè)株式會社