本發(fā)明涉及一種固定于旋轉(zhuǎn)機械的動葉葉端的護罩、具有該護罩的動葉體及旋轉(zhuǎn)機械。

本申請依據(jù)2014年3月13日提出申請的日本專利特愿2014-050599號主張優(yōu)先權(quán)，并在此處援用其內(nèi)容。

背景技術(shù)：

近年來，燃?xì)鉁u輪機的高溫、高效化不斷發(fā)展，與之相伴隨，渦輪機動葉的葉片高度也呈現(xiàn)增加(長葉片化)趨勢。這種動葉隨著葉片高度的增加振動數(shù)減少，由此出現(xiàn)顫振等不穩(wěn)定振動的可能性增加。

因此，在構(gòu)成各渦輪機動葉的葉片主體的前端配置葉梢護罩，來增加固有振動數(shù)及結(jié)構(gòu)減震，從而抑制振動的產(chǎn)生。在像這樣的渦輪機動葉中，為了減少葉端泄露而使鄰接的葉梢護罩彼此接觸。此外，為了獲得振動衰減，也使鄰接的葉梢護罩彼此接觸。但是，為了避免因接觸不均、角部的應(yīng)力集中所造成的破損，有的部分以不使鄰接葉梢護罩彼此相接處的方式設(shè)置有間隙(例如，參見專利文獻1)。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平10-317905號公報

但是，燃燒氣體會經(jīng)由上述間隙從主流向葉梢護罩的徑向外周側(cè)的空腔漏泄而產(chǎn)生損失從而致使渦輪機性能降低，這成為課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的目的在于，減少固定于動葉的葉端且在周向上相互鄰接地配置的護罩中從護罩間的縫隙漏泄的流體，其中所述動葉從轉(zhuǎn)子主體向徑向延伸進行安裝。

用于解決課題的手段

根據(jù)本發(fā)明的第一方式，其特征在于，護罩具備護罩主體，該護罩主體固定于從轉(zhuǎn)子主體向徑向延伸地安裝的動葉的葉端，并在周向上相互鄰接地配置，所述護罩主體具有：周向端面，其具有在相鄰的護罩主體上彼此相互抵接的抵接端面和與所述抵接端面連接并在相鄰的護罩主體上彼此間隔縫隙地對置的對置面；以及外周面，其具有沿所述對置面延伸地形成并向徑向外側(cè)突出的凸部。

根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，護罩外周側(cè)的流體會被凸部堵塞而產(chǎn)生滯流。由此，在縫隙徑向外周側(cè)的出口處壓力升高，流經(jīng)此處的流體不易流動。即，從縫隙漏泄的流體減少。

上述護罩可以構(gòu)成為所述凸部設(shè)置于所述外周面中所述動葉的旋轉(zhuǎn)方向的最前方側(cè)。

根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，緊挨著縫隙出口產(chǎn)生由所述滯流引發(fā)的壓力升高，從而能夠進一步減少從縫隙漏泄的流體。

上述護罩可以構(gòu)成為，所述縫隙形成為在所述抵接端面?zhèn)人鰧χ妹骈g的距離變大，所述凸部形成為在所述抵接端面?zhèn)葟乃鐾庵苊娴耐怀隽孔兇蟆?/p>

根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠優(yōu)化凸部的形狀。即，能夠設(shè)定為具有與縫隙大小相對應(yīng)的高度的凸部。

上述護罩可以構(gòu)成為，所述凸部具有從徑向觀察覆蓋所述縫隙的徑向外周側(cè)的至少一部的檐部。

根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，從縫隙漏泄的流體與檐部抵接，從而能夠減少直接漏泄的流體。

上述護罩可以構(gòu)成為，所述凸部相對于一對對置面中與所述動葉的安裝位置接近的一方對置面連續(xù)地形成。

根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠形成將由離心力所引發(fā)的彎曲載荷的增加設(shè)定在最小限度的護罩。

根據(jù)本發(fā)明的第二方式，動葉體具有從轉(zhuǎn)子主體向徑向延伸地安裝的動葉即葉片主體和所述護罩。

此外，本發(fā)明提供一種具備所述動葉體的旋轉(zhuǎn)機械。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠減少固定于動葉的葉端且在周向上相互鄰接地配置的護罩中從護罩間的縫隙漏泄的流體，其中所述動葉從轉(zhuǎn)子主體向徑向延伸進行安裝。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實施方式的燃?xì)鉁u輪機的概要構(gòu)成圖。

圖2是從渦輪機的徑向外周側(cè)觀察本發(fā)明的第一實施方式的渦輪機葉片的圖。

圖3是圖2的A-A剖視圖，是示出本發(fā)明的第一實施方式的凸部的剖面形狀的圖。

圖4是圖2的B-B剖視圖，是對本發(fā)明的第一實施方式的凸部的高度進行說明的圖。

圖5是示出本發(fā)明的第一實施方式的改進例的凸部的剖面形狀的圖。

圖6是示出本發(fā)明的第一實施方式的改進例的凸部的剖面形狀的圖。

圖7是示出本發(fā)明的第二實施方式的凸部的剖面形狀的圖。

圖8是示出本發(fā)明的第二實施方式的改進例的凸部的剖面形狀的圖。

具體實施方式

(第一實施方式)

下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的第一實施方式的旋轉(zhuǎn)機械即燃?xì)鉁u輪機1。圖1是本發(fā)明的第一實施方式的燃?xì)鉁u輪機1的概要圖。

如圖1所示，燃?xì)鉁u輪機1具備：壓縮機2，所述壓縮機2壓縮外部氣體生成壓縮空氣；燃燒器3，所述燃燒器3使燃料在壓縮空氣中燃燒生成燃燒氣體；以及，渦輪機4，所述渦輪機4利用高溫高壓的燃燒氣體驅(qū)動。

在下面的說明中，將壓縮機2、渦輪機4的軸向簡稱為軸向，將壓縮機2、渦輪機4的周向簡稱為周向，將壓縮機2、渦輪機4的徑向簡稱為徑向。

壓縮機2具有壓縮機轉(zhuǎn)子6和覆蓋壓縮機轉(zhuǎn)子6的壓縮機殼體7。壓縮機轉(zhuǎn)子6具有：以旋轉(zhuǎn)中心軸為中心旋轉(zhuǎn)的壓縮機轉(zhuǎn)子軸部8和在壓縮機轉(zhuǎn)子軸部8的外周于軸向上相間隔地固定的多個壓縮機動葉組9。

各壓縮機動葉組9具有在壓縮機轉(zhuǎn)子軸部8的外周于周向上相互等間隔地排列的多個壓縮機動葉10。多個壓縮機動葉10朝向壓縮機殼體7的內(nèi)周面延設(shè)。

在壓縮機殼體7的內(nèi)周側(cè)設(shè)置有在軸向上相間隔地固定的多個壓縮機靜葉組11。各壓縮機靜葉組11具有在壓縮機殼體7的內(nèi)表面于周向上相互等間隔地排列的多個壓縮機靜葉12。多個壓縮機靜葉12朝向壓縮機轉(zhuǎn)子軸部8側(cè)延設(shè)。

壓縮機靜葉組11和壓縮機動葉組9在壓縮機殼體7內(nèi)沿周向相交替地多級配置。

渦輪機4具有與壓縮機轉(zhuǎn)子6一體旋轉(zhuǎn)地連結(jié)的渦輪機轉(zhuǎn)子14和覆蓋渦輪機轉(zhuǎn)子14的渦輪機殼體15。渦輪機轉(zhuǎn)子14具有：以旋轉(zhuǎn)中心軸為中心旋轉(zhuǎn)的渦輪機轉(zhuǎn)子軸部16(轉(zhuǎn)子主體)和在渦輪機轉(zhuǎn)子軸部16的外周于軸向上相間隔地固定的多個渦輪機動葉組17。

各渦輪機動葉組17具有在渦輪機轉(zhuǎn)子軸部16的外周于周向上相互等間隔地排列的多個渦輪機動葉18(動葉體)。多個渦輪機動葉18朝向渦輪機殼體15的內(nèi)周面延設(shè)。

在壓縮機殼體15的內(nèi)周側(cè)設(shè)置有在軸向上相間隔地固定的多個渦輪機靜葉組19。各渦輪機靜葉組19具有在渦輪機殼體15的內(nèi)表面于周向上相互等間隔地排列的多個渦輪機靜葉20。多個渦輪機靜葉20朝向渦輪機轉(zhuǎn)子軸部16側(cè)延設(shè)。

渦輪機靜葉組19和渦輪機動葉組17在渦輪機殼體15內(nèi)沿著軸向相交替地多級配置。

渦輪機轉(zhuǎn)子14例如與通過該渦輪機轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)來發(fā)電的發(fā)電機(未圖示)連接。

構(gòu)成多級渦輪機動葉組17中的至少一級渦輪機動葉組17的多個渦輪機動葉18分別具有葉片主體21和固定于葉片主體21的葉端的葉梢護罩22。各葉梢護罩22被配置為在周向上鄰接且一部分抵接。即，葉梢護罩22與配置于在周向上鄰接的其他燃?xì)鉁u輪機1動葉的葉梢護罩22相連接且相互按壓。

如圖2和圖3所示，葉梢護罩22是相互抑制在渦輪機動葉18旋轉(zhuǎn)時有時會出現(xiàn)的振動的板狀部件。葉梢護罩22在各渦輪機動葉18的徑向外周側(cè)與葉片主體21一體設(shè)置。

雖然省略了圖示，但在葉片主體21的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)置有從葉片主體21伸出地設(shè)置的平臺和從平臺進一步向徑向內(nèi)側(cè)突出的葉根。該葉根安裝于渦輪機轉(zhuǎn)子軸部16的外周面，由此渦輪機動葉18被一體固定于渦輪機轉(zhuǎn)子軸部16。

如圖2所示，葉片主體21具有沿軸向從作為燃燒氣體流動方向F的上游側(cè)的前緣到作為下游側(cè)的后緣向周向一方側(cè)(渦輪機轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)方向R前方側(cè)、圖2的下側(cè))凸起地彎曲形成的葉片形狀的剖面。該剖面形狀是以隨著趨向燃燒氣體流動方向F的下游側(cè)(圖2的右側(cè))而趨向周向另一方側(cè)(渦輪機轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)方向R后方側(cè)、圖2的上側(cè))的方式延伸的葉片形狀。

如圖3所示，葉梢護罩22呈在徑向上具有規(guī)定厚度的板狀，在葉片主體21的徑向外側(cè)，以在周向上伸出的方式相對于葉片主體21一體固定。葉梢護罩22的朝向徑向外側(cè)的面是葉梢護罩22的外周面24。

在葉梢護罩22中，朝向上游側(cè)即軸向一方側(cè)(燃燒氣體流動方向F的上游側(cè)、圖2的左側(cè))沿周向延伸的面是上游側(cè)端面25，朝向下游側(cè)即軸向另一方側(cè)沿周向延伸的面是下游側(cè)端面26。

此外，朝向葉梢護罩22的周向一方側(cè)即旋轉(zhuǎn)方向R前方側(cè)的面是第一周向端面27，朝向周向另一方側(cè)即旋轉(zhuǎn)方向R后方側(cè)的面是第二周向端面28。

在鄰接的葉梢護罩22彼此之間，設(shè)置有由考慮了運轉(zhuǎn)時的葉梢護罩22的變形而設(shè)置的上游側(cè)的第一間隙31和下游側(cè)的第二間隙32構(gòu)成的兩個微小的間隙31、32(縫隙)。

第一間隙31和第二間隙32以與葉片主體21的葉弦方向大致平行且第一間隙31偏置于渦輪機轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)方向R的后方側(cè)的方式設(shè)置。

第一周向端面27和第二周向端面28具有：間隔第一間隙31對置的面即第一對置面33(33a、33b)、間隔第二間隙32對置的面即第二對置面34(34a、34b)以及配置于第一對置面33和第二對置面34之間并相互抵接的抵接端面35。

抵接端面35被設(shè)置為在第一間隙31和第二間隙32之間與間隙的延伸方向大致正交。在抵接端面35的兩端中的至少一方(本實施方式中為第二間隙32側(cè))，設(shè)置有寬度比間隙的寬度寬的防接觸用凹孔36。即，第二間隙32形成為在抵接端面35側(cè)第二對置面34間的距離變大。

在葉梢護罩22的外周面24形成有向徑向外周側(cè)突出并在周向上延伸的凸片38。凸片38以在相鄰的葉梢護罩22上彼此連續(xù)的方式形成。凸片38成板狀，以其主面與軸向正交的方式形成。

在葉梢護罩22的外周面24形成有用于減少從第二間隙32漏泄的流體即燃燒氣體的凸部40。凸部40以沿著第二對置面34延伸的方式形成。具體而言，凸部40以沿著形成第二間隙32的第二對置面34的方式形成于渦輪機轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)方向R的最前方側(cè)。

如圖3所示，凸部40具有與第二對置面34共面的流體抵接面41以及光滑地連接流體抵接面41的徑向外周端和葉梢護罩22的外周面24的傾斜面42。凸部40的徑向高度H相對于第二間隙32的尺寸C最大設(shè)定為5倍左右，優(yōu)選設(shè)定為2倍到3倍左右。

如圖4所示，凸部40的高度形成為凹孔36附近略高。即，形成為在抵接端面35側(cè)從外周面24的突出量變大。另外，凸部40的高度也可不必在凹孔36附近增高，可以沿延伸方向保持一定。

根據(jù)上述實施方式，葉梢護罩22的外周側(cè)的流體被凸部40堵塞，產(chǎn)生滯流。由此，在第二間隙32的徑向外周側(cè)的出口處壓力升高，流經(jīng)此處的燃燒氣體難以流動。即，能夠減少從第二間隙32漏泄的燃燒氣體，從而提高渦輪機4的效率。

此外，通過將凸部40設(shè)置于外周面24中渦輪機轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)方向R的最前方側(cè)，能夠緊挨著第二間隙32的出口產(chǎn)生由滯流引發(fā)的壓力升高，從而進一步減少從第二間隙32漏泄的燃燒氣體。

此外，通過將凸部40形成為在抵接端面35側(cè)從外周面24的突出量變大，能夠優(yōu)化凸部40的形狀。即，能夠設(shè)定為具有與第二間隙32的大小相對應(yīng)的高度的凸部40。

另外，凸部40的形狀并不局限于如上所述形狀，可根據(jù)渦輪機動葉18的制造方法等適當(dāng)變更。例如，如圖5所示，可以設(shè)定為使葉梢護罩22的周向端面27的一部分向徑向外周側(cè)翹曲的形狀。在相對于已有的葉梢護罩22形成凸部40的情況下，從制造上的觀點出發(fā)優(yōu)選這樣的形狀。

此外，凸部40的位置并不局限于緊挨著間隙32。即，凸部40的流體抵接面41無需與對置面34共面配置，如圖6所示，可以配置于遠(yuǎn)離對置面34的位置。

此外，凸部40并不局限于第二間隙32側(cè)，還可以形成于第一間隙31側(cè)。

(第二實施方式)

下面，根據(jù)附圖說明本發(fā)明第二實施方式的葉梢護罩22。圖7是示出本發(fā)明的第二實施方式的凸部40B的剖面形狀的、與第一實施方式的圖3相對應(yīng)的圖。另外，本實施方式中重點說明與上述第一實施方式不同的部分，且省略對相同部分的說明。

如圖7所示，本實施方式的凸部40B被設(shè)置于葉梢護罩22的外周面24的旋轉(zhuǎn)方向R的最后方側(cè)。即，凸部40相對于一對對置面34中的與葉片主體21的安裝位置接近的一方對置面34連續(xù)地形成。

此外，凸部40B具有形成為覆蓋間隙32的徑向外周側(cè)的檐部44。檐部44可以形成為覆蓋間隙32整體，也可以形成為覆蓋間隙32的至少一部分。換言之，檐部44形成為，在從徑向外周觀察間隙32的情況下，與間隙32的至少一部分重疊。

此外，檐部44的徑向內(nèi)周面和外周面24之間的間隔D相對于間隙的尺寸C最大被設(shè)定為1倍左右。

根據(jù)上述實施方式，通過在凸部40B形成檐部44，從第二間隙32漏泄的燃燒氣體與檐部44抵接。由此，能夠減少漏泄的燃燒氣體。

此外，具有檐部44的凸部40B相對于一對對置面34中的與葉片主體21的安裝位置接近的一方對置面34連續(xù)地形成，由此能夠形成將由離心力所引發(fā)的彎曲載荷的增加設(shè)定在最小限度的葉梢護罩22。

另外，在上述實施方式中，將具有檐部44的凸部40相對于一對對置面34中的與葉片主體21的安裝位置接近的一方對置面34連續(xù)地形成，但并不局限于此。例如，如圖8所示，可以構(gòu)成為將凸部40B相對于一對對置面34中的與葉片主體21的安裝位置遠(yuǎn)離的一方對置面34連續(xù)地形成。

以上，針對本發(fā)明的實施方式，參照附圖進行了詳細(xì)說明，但是各實施方式中的各種結(jié)構(gòu)及其組合等僅為一例，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，可以進行結(jié)構(gòu)的添加、省略、替換以及其他變更。此外，本發(fā)明并不限定于實施方式，僅限定于權(quán)利要求。

例如，在上述各實施方式中，構(gòu)成為在一個葉梢護罩22上設(shè)置一個渦輪機動葉18，但并不局限于此，還可以構(gòu)成為在一個葉梢護罩22上設(shè)置多個渦輪機動葉18。

工業(yè)上的可利用性

根據(jù)該護罩，護罩外周側(cè)的流體被凸部堵塞而產(chǎn)生滯流。由此，在縫隙徑向外周側(cè)的出口處壓力升高，流經(jīng)此處的流體不易流動。即，從縫隙漏泄的流體減少。

符號說明

1 燃?xì)鉁u輪機

2 壓縮機

3 燃燒器

4 渦輪機

6 壓縮機轉(zhuǎn)子

7 壓縮機殼體

8 壓縮機轉(zhuǎn)子軸部

9 壓縮機動葉組

10 壓縮機動葉

11 壓縮機靜葉組

12 壓縮機靜葉

14 渦輪機轉(zhuǎn)子

15 渦輪機殼體

16 渦輪機轉(zhuǎn)子軸部(轉(zhuǎn)子主體)

17 渦輪機動葉組

18 渦輪機動葉(葉片主體、動葉體)

19 渦輪機靜葉組

20 渦輪機靜葉

21 葉片主體

22 葉梢護罩(護罩、護罩主體)

24 外周面

25 上游側(cè)端面

26 下游側(cè)端面

27 第一周向端面

28 第二周向端面

31 第一間隙

32 第二間隙(縫隙)

33 第一對置面

34 第二對置面

35 抵接端面

36 凹孔

38 凸片

40 凸部

41 流體抵接面

42 傾斜面

44 檐部

C 第二間隙的尺寸

D 檐部的徑向內(nèi)周面與外周面之間的間隔

H 凸部的徑向高度

F 燃燒氣體流動方向

R 旋轉(zhuǎn)方向