本發(fā)明涉及渦輪靜葉、具備該渦輪靜葉的渦輪、以及渦輪靜葉的改造方法。

本申請(qǐng)基于2014年6月30日申請(qǐng)的日本特愿2014-134442號(hào)而主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援引于此。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的渦輪中，例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1那樣設(shè)有如下所述的渦輪靜葉，該渦輪靜葉具備：沿渦輪的徑向延伸的葉片主體；以及在葉片主體的延伸方向的兩端設(shè)置的板狀的外側(cè)護(hù)罩及內(nèi)側(cè)護(hù)罩。在葉片主體的內(nèi)部設(shè)有沿渦輪的徑向蜿蜒的蛇形流路。通過(guò)在該蛇形流路中流通冷卻介質(zhì)(冷卻空氣)，來(lái)將葉片主體冷卻。

在專(zhuān)利文獻(xiàn)1的渦輪中，將通過(guò)蛇形流路后的冷卻介質(zhì)導(dǎo)向比內(nèi)側(cè)護(hù)罩靠渦輪的徑向內(nèi)側(cè)的空間，進(jìn)而使該冷卻介質(zhì)從在渦輪的軸向上相鄰的渦輪靜葉的內(nèi)側(cè)護(hù)罩與渦輪動(dòng)葉的平臺(tái)之間的間隙向燃燒氣體通路流出。由此，防止通過(guò)燃燒氣體通路的燃燒氣體侵入比內(nèi)側(cè)護(hù)罩靠渦輪的徑向內(nèi)側(cè)的空間。

專(zhuān)利文獻(xiàn)2的渦輪靜葉形成有蛇形流路，并且在內(nèi)側(cè)護(hù)罩的后緣側(cè)設(shè)置有多個(gè)冷卻空氣孔。專(zhuān)利文獻(xiàn)2的渦輪靜葉將冷卻空氣的一部分用于內(nèi)側(cè)護(hù)罩的后緣的冷卻。

圖13～圖15示出現(xiàn)有的渦輪靜葉中的內(nèi)側(cè)護(hù)罩的后緣側(cè)的冷卻結(jié)構(gòu)的一例。如圖13所示，從渦輪靜葉3A的外側(cè)護(hù)罩(未圖示)供給的冷卻空氣進(jìn)入蛇形流路30，將葉片主體21冷卻。然后，冷卻空氣流入蛇形流路30中的、位于葉片主體21的最靠后緣端21B側(cè)的最下游主流路31B。在最下游主流路31B中流通的冷卻空氣在從葉片主體21的后緣端21B向燃燒氣體中排出時(shí)，對(duì)葉片主體21的后緣部分進(jìn)行對(duì)流冷卻。

另一方面，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的徑向內(nèi)側(cè)配置腔室CB，從外側(cè)護(hù)罩向腔室CB供給冷卻空氣。如圖15所示，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣側(cè)形成有冷卻通路70，該冷卻通路70的作為第一端部的一端與腔室CB連通，作為第二端部的另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的渦輪軸向下游端開(kāi)口。冷卻通路70沿著燃燒氣體的流動(dòng)方向形成。冷卻通路70在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上排列有多個(gè)。排列有多個(gè)的冷卻通路70主要對(duì)內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣側(cè)進(jìn)行冷卻。

如圖14所示，蛇形流路30在位于蛇形流路30的最下游的最下游主流路31B的下游端處，與形成于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22內(nèi)的末端流路31C連接。在末端流路31C的下游側(cè)設(shè)有將末端流路31C和位于腔室CB的渦輪軸向下游側(cè)的盤(pán)腔CD連通起來(lái)的流出通路29。需要說(shuō)明的是，末端流路31C向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的肋26的上游側(cè)端面26a開(kāi)口的開(kāi)口部被蓋26b等堵塞。通過(guò)設(shè)置流出通路29，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的內(nèi)部中流通的冷卻空氣對(duì)蛇形流路30的末端流路31C附近的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22進(jìn)行冷卻，并且也被用于盤(pán)腔CD的沖放空氣(purge air)的一部分。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平10-252410號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)平10-252411號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，根據(jù)渦輪靜葉的結(jié)構(gòu)，有時(shí)無(wú)法將內(nèi)側(cè)護(hù)罩的后緣部的冷卻通路沿內(nèi)側(cè)護(hù)罩的周向均勻地排列。即，在從周向觀察內(nèi)側(cè)護(hù)罩的情況(圖15所示的剖面XI-XI)下，冷卻通路的一端與腔室連通，冷卻通路的另一端在內(nèi)側(cè)護(hù)罩的下游側(cè)端面向燃燒氣體中開(kāi)口。另一方面，如圖13以及圖14(剖面X-X)所示，在最下游主流路的下游端處的葉片主體與內(nèi)側(cè)護(hù)罩的接合部分的周邊存在有末端流路。因此，即便在存在有末端流路的區(qū)域配置上述的冷卻通路，末端流路也與冷卻通路發(fā)生干涉，從而難以設(shè)置冷卻通路。由此，無(wú)法將冷卻通路沿周向以均勻的間隔進(jìn)行配置。其結(jié)果是，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩的后緣部，內(nèi)側(cè)護(hù)罩的周向的冷卻變得不均勻，可能在周向上產(chǎn)生溫度分布，高溫部發(fā)生氧化減薄。

雖然上述的通過(guò)蛇形流路后的冷卻介質(zhì)的溫度比通過(guò)前的溫度高，但依然低于可以冷卻渦輪靜葉的程度。

本發(fā)明提供一種渦輪靜葉、具備該渦輪靜葉的渦輪、以及渦輪靜葉的改造方法，能夠抑制伴隨著內(nèi)側(cè)護(hù)罩的后緣部的不均勻的冷卻而發(fā)生的高溫部的氧化減薄，并且能夠有效利用通過(guò)蛇形流路后的冷卻介質(zhì)。

解決方案

為了解決該課題，作為本發(fā)明的第一方式的渦輪靜葉的特征在于，所述渦輪靜葉具備：沿渦輪的徑向延伸的葉片主體；在該葉片主體的徑向內(nèi)側(cè)的端部設(shè)置的板狀的內(nèi)側(cè)護(hù)罩；以及在所述葉片主體的徑向外側(cè)的端部設(shè)置的板狀的外側(cè)護(hù)罩，所述葉片主體具備在其內(nèi)部沿徑向蜿蜒形成且供冷卻介質(zhì)流通的蛇形流路，所述內(nèi)側(cè)護(hù)罩以及所述外側(cè)護(hù)罩中的一方的護(hù)罩具備冷卻通路，該冷卻通路的一端向所述蛇形流路的下游端側(cè)開(kāi)口，并且另一端向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口，該冷卻通路使所述蛇形流路與所述一方的護(hù)罩的外部連通。

根據(jù)上述的渦輪靜葉，冷卻介質(zhì)在蛇形流路中流通而冷卻葉片主體之后，在冷卻通路中流通。由此，能夠均勻地冷卻一方的護(hù)罩的后緣側(cè)的部分(后緣部)，從而能夠抑制護(hù)罩的高溫部的氧化減薄。穿過(guò)蛇形流路后的冷卻介質(zhì)被循環(huán)使用，能夠有效利用冷卻介質(zhì)。

作為本發(fā)明的第二方式的渦輪靜葉中，在第一方式的基礎(chǔ)上，也可以是，所述一方的護(hù)罩具備在所述一方的護(hù)罩中的、位于與配置所述葉片主體的第一主面相反的一側(cè)的第二主面上設(shè)置的腔室，所述腔室的軸向的下游側(cè)端面配置于比所述蛇形流路的最下游主流路靠軸向的上游側(cè)的位置。

作為本發(fā)明的第三方式的渦輪靜葉中，在第一方式或者第二方式的基礎(chǔ)上，也可以是，所述冷卻通路沿著燃燒氣體的流動(dòng)方向形成，且在所述一方的護(hù)罩的周向上，設(shè)置在所述蛇形流路的最下游主流路與所述一方的護(hù)罩接合的位置的范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明的第四方式的渦輪靜葉中，在第一方式至第三方式中任一方式的基礎(chǔ)上，也可以是，所述冷卻通路沿著燃燒氣體的流動(dòng)方向形成，且在所述一方的護(hù)罩的周向上，至少包括配置有所述蛇形流路的末端流路的區(qū)域而設(shè)置。

作為本發(fā)明的第五方式的渦輪靜葉中，在第一方式至第四方式中任一方式的基礎(chǔ)上，也可以是，所述冷卻通路在其一端與另一端之間具備沿所述渦輪的周向延伸的擴(kuò)幅腔室部。

作為本發(fā)明的第六方式的渦輪靜葉中，在第五方式的基礎(chǔ)上，也可以是，所述冷卻通路具備多個(gè)分支通路，所述多個(gè)分支通路在所述渦輪的周向上相互隔開(kāi)間隔地排列，且從所述擴(kuò)幅腔室部沿所述渦輪的軸向延伸而向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口。

根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒈辉诶鋮s通路中流通的冷卻介質(zhì)冷卻的一方的護(hù)罩的后緣側(cè)的區(qū)域沿渦輪的周向擴(kuò)大。即，能夠更有效地利用穿過(guò)蛇形流路后的冷卻介質(zhì)。

作為本發(fā)明的第七方式的渦輪靜葉中，在第一方式至第六方式中任一方式的基礎(chǔ)上，也可以是，所述一方的護(hù)罩具備第二冷卻通路，該第二冷卻通路的一端向在所述一方的護(hù)罩中的、位于與配置所述葉片主體的第一主面相反的一側(cè)的第二主面上設(shè)置的腔室開(kāi)口，并且另一端向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口，該第二冷卻通路使所述腔室內(nèi)的冷卻介質(zhì)通過(guò)，該第二冷卻通路與作為所述冷卻通路的第一冷卻通路在所述渦輪的周向上隔開(kāi)間隔地配置。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，一方的護(hù)罩的后緣部中的、位于葉片主體的后緣附近的區(qū)域如上所述能夠被穿過(guò)第一冷卻通路的冷卻介質(zhì)冷卻。能夠利用穿過(guò)第二冷卻通路的冷卻介質(zhì)來(lái)冷卻一方的護(hù)罩的后緣部中的、從葉片主體的后緣附近沿渦輪的周向偏離的區(qū)域。

即，能夠高效地冷卻一方的護(hù)罩的后緣部整體。

作為本發(fā)明的第八方式的渦輪具備：轉(zhuǎn)子；包圍所述轉(zhuǎn)子的周?chē)臏u輪外殼；固定于所述轉(zhuǎn)子的外周的渦輪動(dòng)葉；以及第一方式至第七方式中任一方式的渦輪靜葉，該渦輪靜葉固定于所述渦輪外殼的內(nèi)周，且與所述渦輪動(dòng)葉在所述轉(zhuǎn)子的軸向上交替排列。

作為本發(fā)明的第八方式的渦輪靜葉的改造方法是如下所述的渦輪靜葉的改造方法，所述渦輪靜葉具備：沿渦輪的徑向延伸的葉片主體；在該葉片主體的徑向內(nèi)側(cè)的端部設(shè)置的板狀的內(nèi)側(cè)護(hù)罩；以及在所述葉片主體的徑向外側(cè)的端部設(shè)置的板狀的外側(cè)護(hù)罩，所述葉片主體具備在其內(nèi)部沿徑向蜿蜒形成且供冷卻介質(zhì)流通的蛇形流路，其中，所述渦輪靜葉的改造方法執(zhí)行通路形成工序，在該通路形成工序中，在所述內(nèi)側(cè)護(hù)罩以及所述外側(cè)護(hù)罩中的一方的護(hù)罩上形成冷卻通路，該冷卻通路的一端向所述蛇形流路的下游端側(cè)開(kāi)口，并且另一端向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口，該冷卻通路使所述蛇形流路與所述一方的護(hù)罩的外部連通。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，一方的護(hù)罩的后緣部的周向的溫度分布均勻化，抑制了一方的護(hù)罩的高溫部的氧化減薄。通過(guò)蛇形流路后的冷卻介質(zhì)被循環(huán)使用，從而能夠有效利用冷卻介質(zhì)。其結(jié)果是，冷卻空氣量減少，蒸汽渦輪的熱效率提高。

附圖說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的蒸汽渦輪的概要結(jié)構(gòu)的半剖視圖。

圖2是將本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的渦輪靜葉沿著翼型中心線Q剖開(kāi)的剖視圖，且是圖3中的II-II線的剖視圖。

圖3是圖2中的III-III線的剖視圖。

圖4是圖3中的IV-IV線的剖視圖。

圖5是示出現(xiàn)有的渦輪靜葉的內(nèi)側(cè)護(hù)罩的后緣部的冷卻通路與蛇形流路的末端流路之間的位置關(guān)系的圖。

圖6是示出改造前的渦輪靜葉的一例的剖視圖。

圖7是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的渦輪靜葉的改造方法的流程圖。

圖8是將本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的渦輪靜葉沿著渦輪周向剖開(kāi)的剖視圖。

圖9是將本發(fā)明的第二實(shí)施方式的第一變形例所涉及的渦輪靜葉沿著渦輪周向剖開(kāi)的剖視圖。

圖10是將本發(fā)明的第二實(shí)施方式的第二變形例所涉及的渦輪靜葉沿著渦輪周向剖開(kāi)的剖視圖。

圖11是將本發(fā)明的第二實(shí)施方式的第三變形例所涉及的渦輪靜葉沿著渦輪周向剖開(kāi)的剖視。

圖12是圖11中的V-V線的剖視圖。

圖13是示出現(xiàn)有的渦輪靜葉的內(nèi)側(cè)護(hù)罩的后緣側(cè)的冷卻通路的局部俯視圖。

圖14是圖13中的X-X線的剖視圖。

圖15是圖13中的XI-XI線的剖視圖。

具體實(shí)施方式

〔第一實(shí)施方式〕

以下，參照?qǐng)D1～6對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)施方式所涉及的蒸汽渦輪GT具備：生成壓縮空氣c的壓縮機(jī)C；向從壓縮機(jī)C供給的壓縮空氣c供給燃料而生成燃燒氣體g的多個(gè)燃燒器B；以及利用從燃燒器B供給的燃燒氣體g獲得旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的渦輪T。在蒸汽渦輪GT中，壓縮機(jī)C的轉(zhuǎn)子R_C和渦輪T的轉(zhuǎn)子R_T在各自的軸端連結(jié)且在渦輪軸P上延伸。

在以下的說(shuō)明中，將渦輪T的轉(zhuǎn)子R_T的延伸方向稱(chēng)作渦輪軸向，將轉(zhuǎn)子R_T的圓周方向稱(chēng)作渦輪周向，將轉(zhuǎn)子R_T的半徑方向稱(chēng)作渦輪徑向。

渦輪T具備轉(zhuǎn)子R_T、包圍轉(zhuǎn)子R_T的周?chē)臏u輪外殼1、渦輪動(dòng)葉2以及渦輪靜葉3。轉(zhuǎn)子R_T由沿渦輪軸向排列的多個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)構(gòu)成。

如圖1以及圖2所示，渦輪動(dòng)葉2固定于轉(zhuǎn)子R_T的外周。渦輪動(dòng)葉2沿渦輪周向隔開(kāi)間隔而排列有多個(gè)。渦輪動(dòng)葉2構(gòu)成環(huán)狀的動(dòng)葉列。環(huán)狀的動(dòng)葉列沿渦輪軸向排列。

渦輪動(dòng)葉2構(gòu)成為，將葉片主體11、平臺(tái)12、葉片根部13從渦輪徑向的外側(cè)向內(nèi)側(cè)依次排列。葉片主體11從轉(zhuǎn)子R_T的外周朝向渦輪徑向外側(cè)延伸。平臺(tái)12設(shè)置在位于轉(zhuǎn)子R_T側(cè)(渦輪徑向的內(nèi)側(cè))的葉片主體11的徑向內(nèi)側(cè)的端部(葉片主體11的基端部)。平臺(tái)12相對(duì)于葉片主體11的基端部而沿渦輪軸向以及渦輪周向延伸。葉片根部13在渦輪徑向的內(nèi)側(cè)與平臺(tái)12相連而形成。葉片根部13通過(guò)與形成于轉(zhuǎn)子R_T的外周的葉片根槽嵌合而被轉(zhuǎn)子R_T限制。

如圖1～圖3所示，渦輪靜葉3固定于渦輪外殼1的內(nèi)周。渦輪靜葉3沿渦輪周向隔開(kāi)間隔而排列有多個(gè)。渦輪靜葉3構(gòu)成環(huán)狀的靜葉列。環(huán)狀的靜葉列沿渦輪軸向排列。該靜葉列以及前述的動(dòng)葉列沿渦輪軸向交替排列。由此，渦輪動(dòng)葉2以及渦輪靜葉3沿渦輪軸向交替排列。

如圖2以及圖3所示，渦輪靜葉3具備：沿渦輪徑向延伸的葉片主體21；在葉片主體21的徑向內(nèi)側(cè)的端部(葉片主體21的前端部)設(shè)置的板狀的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22；以及在葉片主體21的徑向外側(cè)的端部(葉片主體21的基端部)設(shè)置的板狀的外側(cè)護(hù)罩23。

葉片主體21的前端部與對(duì)置于外側(cè)護(hù)罩23的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第一主面22a接合。葉片主體21的基端部與對(duì)置于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的外側(cè)護(hù)罩23的第一主面23a接合。

外側(cè)護(hù)罩23相對(duì)于葉片主體21的基端部而沿渦輪軸向以及渦輪周向延伸。外側(cè)護(hù)罩23固定于渦輪外殼1的內(nèi)周。在外側(cè)護(hù)罩23中的、位于在徑向上與第一主面23a側(cè)相反的一側(cè)的第二主面23b側(cè)，由外側(cè)護(hù)罩23以及渦輪外殼1形成有被供給作為冷卻空氣(冷卻介質(zhì))而發(fā)揮功能的壓縮空氣c的外側(cè)腔室CA。

內(nèi)側(cè)護(hù)罩22相對(duì)于葉片主體21的前端部而沿渦輪軸向以及渦輪周向延伸。內(nèi)側(cè)護(hù)罩22配置于沿渦輪軸向排列的兩個(gè)渦輪動(dòng)葉2的平臺(tái)12之間。

在此，沿渦輪軸向交替排列的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22以及平臺(tái)12、與對(duì)置于這些內(nèi)側(cè)護(hù)罩22以及平臺(tái)12的徑向外側(cè)的外側(cè)護(hù)罩23的內(nèi)周之間的區(qū)域成為供燃燒氣體g在渦輪T中流通的燃燒氣體通路GP。在以下的說(shuō)明中，將相對(duì)于渦輪T配置壓縮機(jī)C、燃燒器B的渦輪軸向的作為第一端部側(cè)的一方側(cè)(在圖1～3中為左側(cè))稱(chēng)作燃燒氣體通路GP的上游側(cè)，將成為與渦輪軸向的一方側(cè)相反的一側(cè)的渦輪軸向的作為第二端部側(cè)的另一方側(cè)(在圖1～3中為右側(cè))稱(chēng)作燃燒氣體通路GP的下游側(cè)。

在以下的說(shuō)明中，將位于比葉片主體21的前緣21A靠燃燒氣體通路GP的上游側(cè)的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的端面稱(chēng)作內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的上游側(cè)端面(前緣)22C，將位于比葉片主體21的后緣端21B靠燃燒氣體通路GP的下游側(cè)的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的端面稱(chēng)作內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面(后緣)22D。

在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22中的、位于在徑向上與第一主面22a相反的一側(cè)的第二主面22b側(cè)，設(shè)置有被供給作為冷卻空氣(冷卻介質(zhì))而發(fā)揮功能的壓縮空氣c的內(nèi)側(cè)腔室(腔室)CB。內(nèi)側(cè)腔室CB是由如下構(gòu)件圍起的空間：內(nèi)側(cè)護(hù)罩22；從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第二主面22b向徑向內(nèi)側(cè)突出且在渦輪軸向上相互隔開(kāi)間隔地排列的上游側(cè)肋25及下游側(cè)肋26；以及以與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第二主面22b對(duì)置的方式固定于上游側(cè)肋25及下游側(cè)肋26的突出方向前端部的密封環(huán)27。即，內(nèi)側(cè)腔室CB的渦輪軸向的上游側(cè)端面相當(dāng)于上游側(cè)肋25的下游側(cè)端面25a。內(nèi)側(cè)腔室CB的渦輪軸向的下游側(cè)端面相當(dāng)于下游側(cè)肋26的上游側(cè)端面26a。

在上述內(nèi)側(cè)腔室CB的渦輪軸向的兩側(cè)形成有盤(pán)腔CC以及盤(pán)腔CD。盤(pán)腔CC以及盤(pán)腔CD是由如下構(gòu)件圍起的空間：在渦輪軸向上相互對(duì)置的渦輪動(dòng)葉2的葉片根部13及前述的轉(zhuǎn)子盤(pán)；設(shè)于渦輪靜葉3的上游側(cè)肋25；下游側(cè)肋26；以及密封環(huán)27。各盤(pán)腔CC以及盤(pán)腔CD從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間的間隙與燃燒氣體通路GP連通。

位于比內(nèi)側(cè)腔室CB靠燃燒氣體通路GP的上游側(cè)的第一盤(pán)腔CC經(jīng)由形成于密封環(huán)27的流通孔28而與內(nèi)側(cè)腔室CB連通。由此，內(nèi)側(cè)腔室CB內(nèi)的壓縮空氣c的一部分從內(nèi)側(cè)腔室CB向第一盤(pán)腔CC排出。所排出的壓縮空氣c的一部分從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與對(duì)置于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的上游側(cè)端面22C的平臺(tái)12之間向燃燒氣體通路GP流出。在密封環(huán)27的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有從轉(zhuǎn)子盤(pán)沿渦輪軸向延伸的邊圈61。在邊圈61與密封環(huán)27之間設(shè)有盤(pán)形密封件62。從第一盤(pán)腔CC側(cè)經(jīng)由盤(pán)形密封件62而向下游側(cè)的第二盤(pán)腔CD漏出的壓縮空氣c同樣向下游側(cè)的燃燒氣體通路GP排出。壓縮空氣c的一部分向第一盤(pán)腔CC以及第二盤(pán)腔CD排出，且作為沖放空氣向燃燒氣體通路GP排出。由此，防止燃燒氣體g向第一盤(pán)腔CC以及第二盤(pán)腔CD逆流。

葉片主體21具備在其內(nèi)部沿渦輪徑向蜿蜒形成且供作為冷卻空氣(冷卻介質(zhì))而發(fā)揮功能的壓縮空氣c流通的蛇形流路30。

蛇形流路30具備：由沿渦輪徑向延伸的折返流路形成的多個(gè)(在圖示例中為五個(gè))主流路31；以及將相鄰的主流路31彼此連接起來(lái)的多個(gè)(在圖示例中為四個(gè))返回流路32。

多個(gè)主流路31中的、配置于葉片主體21的最靠前緣21A側(cè)的最上游主流路31A經(jīng)由沿外側(cè)護(hù)罩23的厚度方向貫穿外側(cè)護(hù)罩23而形成的流入通路33而與外側(cè)腔室CA連通。多個(gè)主流路31中的、配置于葉片主體21的最靠后緣端21B側(cè)的最下游主流路31B與末端流路31C連接，該末端流路31C從葉片主體21與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的接合位置在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22中向徑向內(nèi)側(cè)延伸。末端流路31C經(jīng)由形成于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后述的第一冷卻通路40而與渦輪靜葉3的外部連通。需要說(shuō)明的是，在圖2所示的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22上形成有將末端流路31C與第二盤(pán)腔CD連通起來(lái)的流出通路29，但流出通路29被塞子等堵塞。

由此，作為冷卻空氣(冷卻介質(zhì))而發(fā)揮功能的壓縮空氣c從外側(cè)腔室CA通過(guò)外側(cè)護(hù)罩23的流入通路33而流入最上游主流路31A。然后，壓縮空氣c通過(guò)蛇形流路30并從最下游主流路31B經(jīng)由內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的末端流路31C而流入第一冷卻通路40。即，在本實(shí)施方式中，最上游主流路31A的徑向外側(cè)的端部成為蛇形流路30的上游端。在本實(shí)施方式中，最下游主流路31B的徑向內(nèi)側(cè)的末端流路31C成為蛇形流路30的下游端。

在葉片主體21形成有從最下游主流路31B的流路壁面貫穿至葉片主體21的后緣端21B的多個(gè)冷卻孔34。多個(gè)冷卻孔34在渦輪徑向上隔開(kāi)間隔地排列。由此，在最下游主流路31B中流通的壓縮空氣c的一部分流入冷卻孔34，對(duì)葉片主體21的后緣部進(jìn)行對(duì)流冷卻，并從后緣端21B向燃燒氣體通路GP流出。

內(nèi)側(cè)護(hù)罩(一方的護(hù)罩)22具備第一冷卻通路40，該第一冷卻通路40的一端向蛇形流路30的下游端側(cè)的末端流路31C開(kāi)口，并且另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口。蛇形流路30通過(guò)該第一冷卻通路40而與燃燒氣體通路GP(內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的外部)連通。本實(shí)施方式的第一冷卻通路40形成為從葉片主體21的蛇形流路30的下游端的末端流路31C延伸至內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D。本實(shí)施方式的第一冷卻通路40沿著燃燒氣體g的流動(dòng)方向形成。

由此，從蛇形流路30的下游端流出的壓縮空氣c流入第一冷卻通路40，對(duì)內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部進(jìn)行對(duì)流冷卻，并從下游側(cè)端面22D向外部流出。具體地說(shuō)，壓縮空氣c從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D向與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D對(duì)置的平臺(tái)12之間的間隙流出。

如圖3以及圖4所示，本實(shí)施方式的渦輪靜葉3的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22具備第二冷卻通路50，該第二冷卻通路50的一端向在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第二主面22b側(cè)設(shè)置的內(nèi)側(cè)腔室CB開(kāi)口，并且另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口。第二冷卻通路50是供內(nèi)側(cè)腔室CB內(nèi)的壓縮空氣c流通而冷卻內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的通路。第二冷卻通路50相對(duì)于前述的第一冷卻通路40而在渦輪周向上隔開(kāi)間隔地排列。

在本實(shí)施方式中，第二冷卻通路50的一部分也形成于前述的上游側(cè)肋25以及下游側(cè)肋26中的、位于燃燒氣體通路GP的下游側(cè)的下游側(cè)肋26。在此基礎(chǔ)上，第二冷卻通路50的一端向下游側(cè)肋26中的、劃分內(nèi)側(cè)腔室CB的上游側(cè)端面26a開(kāi)口。在本實(shí)施方式中，第二冷卻通路50在渦輪周向上隔開(kāi)間隔而排列有多個(gè)。第二冷卻通路50配置于第一冷卻通路40的渦輪周向的兩側(cè)。在圖3中，第二冷卻通路50以與第一冷卻通路40平行的方式呈直線狀延伸，但不局限于此。

由此，內(nèi)側(cè)腔室CB內(nèi)的壓縮空氣c的一部分流入第二冷卻通路50，對(duì)內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部進(jìn)行對(duì)流冷卻，并從下游側(cè)端面22D向外部流出。

如圖2以及圖3所示，本實(shí)施方式的渦輪靜葉3具備供給管60，該供給管60將作為冷卻空氣(冷卻介質(zhì))而發(fā)揮功能的壓縮空氣c從外側(cè)腔室CA向內(nèi)側(cè)腔室CB供給。供給管60以貫穿外側(cè)護(hù)罩23、葉片主體21、以及內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的方式設(shè)置。在圖示例中，供給管60以在比最上游主流路31A靠葉片主體21的后緣端21B側(cè)排列的兩個(gè)主流路31內(nèi)穿過(guò)的方式逐一地設(shè)置，但并不局限于此。

在此，對(duì)能夠配置第一冷卻通路40的范圍進(jìn)行說(shuō)明。

如上所述，在現(xiàn)有的具有蛇形流路的渦輪靜葉3A中，用于冷卻內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的冷卻通路70與蛇形流路30的末端流路31C發(fā)生干涉，而無(wú)法配置冷卻通路70。其結(jié)果是，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部存在產(chǎn)生不均勻的溫度分布的區(qū)域。

如圖5所示，以下對(duì)在現(xiàn)有的渦輪靜葉3A的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22形成的末端流路31C的范圍進(jìn)行說(shuō)明。

如上所述，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的內(nèi)部形成的末端流路31C的上游側(cè)與蛇形流路30的最下游主流路31B的下游端連接。末端流路31C的下游側(cè)與在下游側(cè)肋26的上游側(cè)端面26a形成的開(kāi)口部連接。即，末端流路31C的上游端由在葉片主體21與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第一主面22a接合的位置處形成的流路剖面K1L1M1表示，且具有大致三角形的流路剖面。在此，將形成蛇形流路30的最下游主流路31B的內(nèi)壁中的、最靠近后緣端21B的點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)K1，將形成最下游主流路31B的前緣側(cè)內(nèi)壁中的、位于渦輪旋轉(zhuǎn)方向的最靠前方側(cè)的點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)L1，將位于旋轉(zhuǎn)方向的后方側(cè)的點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)M1。

如圖5以及圖6所示，末端流路31C朝向在下游側(cè)肋26的上游側(cè)端面26a上形成的開(kāi)口部L2L3K2M2而形成傾斜流路，且形成為與開(kāi)口部L2L3K2M2連接。即，第一主面22a中的從徑向觀察到的末端流路31C的流路剖面的形狀是由點(diǎn)K1L1M1圍起的三角形的流路剖面。另一方面，從軸向觀察在下游側(cè)肋26的上游側(cè)端面26a形成的開(kāi)口部L2L3K2M2的、末端流路31C的流路剖面的形狀，具有上邊(徑向外側(cè)的邊)由邊L2M2表示、下邊(徑向內(nèi)側(cè)的邊)由邊K2L3表示的矩形。換句話說(shuō)，第一主面22a所形成的流路剖面K1L1M1中，邊K1L1使流路朝向徑向內(nèi)側(cè)且朝向軸向上游側(cè)傾斜，并且形成末端流路31C的底面，且與邊K2L3連接。邊L1M1同樣使流路朝向徑向內(nèi)側(cè)且朝向軸向上游側(cè)傾斜，并且形成末端流路31C的頂面，且與邊L2M2連接。即，末端流路31C由頂面L1M1M2L2、底面K1L1L3K2、旋轉(zhuǎn)方向的前方側(cè)的側(cè)面L1L2L3、以及旋轉(zhuǎn)方向的后方側(cè)的側(cè)面K1M1M2K2所圍起的流路表示。需要說(shuō)明的是，如上所述，開(kāi)口部L2L3K2M2被蓋26b堵塞。

[作用效果]

如上所述，在形成有末端流路31C的范圍內(nèi)，從腔室CB延伸至內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的渦輪軸向下游端的現(xiàn)有的冷卻通路70與末端流路31C發(fā)生干涉，因此無(wú)法配置冷卻通路70。因此，在現(xiàn)有的渦輪靜葉3A中，如圖5的右側(cè)的圖表所示，在描繪有內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的周向的溫度分布的情況下，成為在未配置冷卻通路70的區(qū)域(冷卻通路70與末端流路31C發(fā)生干涉的區(qū)域)內(nèi)溫度高、在其他區(qū)域內(nèi)溫度低的拋物線狀的溫度分布。其結(jié)果是，在現(xiàn)有的渦輪靜葉3A中，可能在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22發(fā)生高溫部的氧化減薄。

另一方面，通過(guò)設(shè)置本發(fā)明的第一冷卻通路40，能夠?qū)﹄y以設(shè)置前述的冷卻通路70(第二冷卻通路50)的區(qū)域進(jìn)行冷卻。即，如圖3所示，第一冷卻通路40配置為，其上游側(cè)與末端流路31C連接，并且，下游側(cè)在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D處向燃燒氣體通路GP開(kāi)口。因此，不產(chǎn)生前述的干涉問(wèn)題。

如圖2、圖3以及圖5所示，在從徑向觀察內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的情況下，第一冷卻通路40在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上設(shè)于配置末端流路31C的區(qū)域內(nèi)。若從其他見(jiàn)解出發(fā)，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上，在葉片主體21與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第一主面22a接合的位置處蛇形流路30的最下游主流路31B所占的范圍可以說(shuō)是，作為應(yīng)對(duì)在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部產(chǎn)生的氧化減薄的對(duì)策而設(shè)置前述的第一冷卻通路40最有效的區(qū)域。

在第一冷卻通路40中，流通有從蛇形流路30的末端排出的冷卻空氣。即，穿過(guò)第一冷卻通路40的冷卻空氣與第二冷卻通路50(冷卻通路70)中流通的冷卻空氣不同。因此，能夠冷卻在第二冷卻通路50(冷卻通路70)中未冷卻完的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的末端流路31C附近、以及末端流路31C的渦輪軸向的下游側(cè)的區(qū)域。由此，能夠均勻地冷卻內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部。即，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的周向的溫度分布的均勻化，并且抑制內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的高溫部的氧化減薄。

由于使用在蛇形流路30中冷卻葉片主體21后的冷卻空氣來(lái)冷卻上述的區(qū)域，因此通過(guò)冷卻空氣的循環(huán)使用而能夠有效利用冷卻空氣。

需要說(shuō)明的是，在圖3中，第一冷卻通路40僅存在一個(gè)，但也可以存在例如多個(gè)。期望第一冷卻通路40的口徑(流路剖面)比第二冷卻通路50大。這是因?yàn)?，從蛇形流?0排出的冷卻空氣的溫度比第二冷卻通路50中流通的冷卻空氣高，期望流通更多的冷卻空氣來(lái)提高冷卻效率。

在從徑向觀察內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的情況下，第一冷卻通路40并不局限于如圖3例示那樣設(shè)置，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上，以至少包括配置末端流路31C的區(qū)域的方式設(shè)置即可。即，第一冷卻通路40也可以設(shè)置為，例如在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上，從配置末端流路31C的區(qū)域沿渦輪周向伸出。

在從徑向觀察內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的情況下，第一冷卻通路40并不局限于如圖3例示那樣設(shè)置，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上，以至少包括葉片主體21與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第一主面22a的接合位置處的蛇形流路30的最下游主流路31B的占有范圍的方式設(shè)置即可。即，第一冷卻通路40也可以設(shè)置為，例如在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上，從上述的最下游主流路31B的占有范圍沿渦輪周向伸出。

如圖6所示，如以上那樣構(gòu)成的蒸汽渦輪GT中的渦輪靜葉3能夠通過(guò)對(duì)不具備第一冷卻通路40的現(xiàn)有的渦輪靜葉3A進(jìn)行改造而獲得。

在現(xiàn)有的渦輪靜葉3A上形成有流出通路29，該流出通路29將蛇形流路30的下游端的末端流路31C與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的徑向內(nèi)側(cè)的空間連通起來(lái)。在圖6中，流出通路29將蛇形流路30的下游端與位于比內(nèi)側(cè)腔室CB靠燃燒氣體通路GP的下游側(cè)的第二盤(pán)腔CD連通起來(lái)。在圖6中，流出通路29形成于下游側(cè)肋26，但也可以形成于例如內(nèi)側(cè)護(hù)罩22。

因此，在現(xiàn)有的渦輪靜葉3A中，從蛇形流路30的下游端流出的壓縮空氣c穿過(guò)流出通路29而向第二盤(pán)腔CD排出，并從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與對(duì)置于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D的平臺(tái)12之間的間隙向燃燒氣體通路GP流出。由此，穿過(guò)流出通路29向第二盤(pán)腔CD排出的壓縮空氣c與從前述的盤(pán)形密封件62漏出的壓縮空氣c(參照?qǐng)D2)一起被用作沖放氣體，防止通過(guò)燃燒氣體通路GP的燃燒氣體g從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間侵入第二盤(pán)腔CD。

在用于從上述那樣的現(xiàn)有的渦輪靜葉3A獲得本實(shí)施方式的渦輪靜葉3的渦輪靜葉的改造方法中，如圖7所示，執(zhí)行通路形成工序S1即可，在通路形成工序S1中，在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22形成第一冷卻通路40，該第一冷卻通路40的一端向蛇形流路30的下游端的末端流路31C開(kāi)口，并且另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口，第一冷卻通路40使蛇形流路30與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的外部連通。

在對(duì)圖6所例示的具有流出通路29的現(xiàn)有的渦輪靜葉3A進(jìn)行改造的情況下，在圖7所示的通路形成工序S1之后，或者在通路形成工序S1之前，執(zhí)行對(duì)流出通路29進(jìn)行封固的通路封固工序S2即可。在通路封固工序S2中，例如利用塞子等堵塞流出通路29即可。

接下來(lái)，對(duì)本實(shí)施方式的蒸汽渦輪GT中的渦輪靜葉3的作用進(jìn)行說(shuō)明。

壓縮空氣c從外側(cè)腔室CA經(jīng)由流入通路33而流入蛇形流路30，并從蛇形流路30的上游端朝向下游端流通，由此對(duì)葉片主體21進(jìn)行冷卻。在蛇形流路30的最下游主流路31B中流通的壓縮空氣的一部分向冷卻孔34排出，并從葉片主體21的后緣端21B向燃燒氣體通路GP流出。其結(jié)果是，壓縮空氣c將葉片主體21的后緣端21B側(cè)的部分冷卻。

從蛇形流路30的末端流路31C流出的壓縮空氣c流入第一冷卻通路40，并從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間流出。

由此，內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D側(cè)的部分(后緣部)，尤其是內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部中的、包括在現(xiàn)有的渦輪靜葉中不能充分冷卻的蛇形流路30的最下游主流路31B與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第一主面22a接合的位置在內(nèi)從該位置至下游側(cè)端面22D為止的區(qū)域被冷卻。通過(guò)壓縮空氣c從第一冷卻通路40向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間的間隙流出，由此與前述的從盤(pán)形密封件62漏出的壓縮空氣c一起防止穿過(guò)燃燒氣體通路GP的燃燒氣體g從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間的間隙侵入第二盤(pán)腔CD。

外側(cè)腔室CA內(nèi)的壓縮空氣c穿過(guò)供給管60也流入內(nèi)側(cè)腔室CB。流入到內(nèi)側(cè)腔室CB的壓縮空氣c主要經(jīng)由密封環(huán)27的流通孔28而流入第一盤(pán)腔CC。然后，壓縮空氣c從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與對(duì)置于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的上游側(cè)端面22C的平臺(tái)12之間向燃燒氣體通路GP流出。由此，防止穿過(guò)燃燒氣體通路GP的燃燒氣體g從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間的間隙侵入第一盤(pán)腔CC。

流入到內(nèi)側(cè)腔室CB的壓縮空氣c的一部分流入第二冷卻通路50，并從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間的間隙流出。由此，內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部，尤其是內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部中的、從葉片主體21的后緣端21B附近(第一冷卻通路40的附近)沿渦輪周向偏離的區(qū)域被冷卻。通過(guò)壓縮空氣c從第二冷卻通路50向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間流出，由此進(jìn)一步適當(dāng)?shù)胤乐沽舜┻^(guò)燃燒氣體通路GP的燃燒氣體g從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間侵入第二盤(pán)腔CD。

如以上說(shuō)明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的蒸汽渦輪GT中的渦輪靜葉3，壓縮空氣c在蛇形流路30中流通而冷卻葉片主體21之后，通過(guò)在第一冷卻通路40中流通而能夠?qū)?nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部、尤其是從最下游主流路31B與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第一主面22a接合的位置至下游側(cè)端面22D為止的區(qū)域進(jìn)行冷卻。即，通過(guò)有效利用穿過(guò)蛇形流路30后的壓縮空氣c，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻空氣的循環(huán)使用，也促使冷卻空氣量的減少。其結(jié)果是，蒸汽渦輪GT的熱效率提高。

根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪靜葉3，內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部中的、葉片主體21的后緣端21B附近的區(qū)域被在第一冷卻通路40中流通的壓縮空氣c冷卻。其結(jié)果是，內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部中的、從葉片主體21的后緣端21B附近(第一冷卻通路40的附近)沿渦輪周向偏離的區(qū)域能夠被在第二冷卻通路50中流通的壓縮空氣c冷卻。因此，能夠高效地冷卻內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部整體。即，能夠均勻地冷卻內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部而抑制內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的高溫部的氧化減薄。

根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪靜葉3，內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的一部分被穿過(guò)蛇形流路30后的壓縮空氣c(冷卻空氣)冷卻。因此，與內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部整體被在第二冷卻通路50中流通的壓縮空氣c冷卻的情況相比，能夠減少穿過(guò)第二冷卻通路50的壓縮空氣c的量。即，能夠減少內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的冷卻所需要的壓縮空氣c的量。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)渦輪T的效率提高。

〔第二實(shí)施方式〕

接下來(lái)，參照?qǐng)D8，主要對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，對(duì)于與第一實(shí)施方式共用的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖8所示，本實(shí)施方式的渦輪靜葉3具備與第一實(shí)施方式相同的葉片主體21以及內(nèi)側(cè)護(hù)罩22。葉片主體21具備與第一實(shí)施方式相同的蛇形流路30。內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與第一實(shí)施方式相同地具備第一冷卻通路40，該第一冷卻通路40的一端向蛇形流路30的下游端側(cè)開(kāi)口，并且另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口。

本實(shí)施方式的第一冷卻通路40在其一端與另一端之間具備沿渦輪周向延伸的擴(kuò)幅腔室部41。第一冷卻通路40具備從擴(kuò)幅腔室部41沿渦輪軸向延伸并向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口的多個(gè)分支通路42。多個(gè)分支通路42在渦輪周向上相互隔開(kāi)間隔地排列。各分支通路42的渦輪周向上的尺寸設(shè)定得遠(yuǎn)比擴(kuò)幅腔室部41小。擴(kuò)幅腔室部41的渦輪軸向上的尺寸可以如圖示例那樣比分支通路42短，但也可以設(shè)定得例如比分支通路42長(zhǎng)。

由此，從蛇形流路30的下游端流出的壓縮空氣c流入第一冷卻通路40的擴(kuò)幅腔室部41，進(jìn)而從擴(kuò)幅腔室部41流入各分支通路42并從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D向外部流出。

根據(jù)如以上那樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的渦輪靜葉3，起到與第一實(shí)施方式相同的效果。

根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪靜葉3，能夠使被在第一冷卻通路40中流通的壓縮空氣c冷卻的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的區(qū)域沿渦輪周向擴(kuò)大。即，能夠進(jìn)一步有效利用穿過(guò)蛇形流路30后的壓縮空氣c。

與第一實(shí)施方式的情況相比，能夠進(jìn)一步減少穿過(guò)第二冷卻通路50的壓縮空氣c的量，能夠進(jìn)一步提高渦輪T的效率。

〔第二實(shí)施方式的第一變形例〕

接下來(lái)，參照?qǐng)D9，主要對(duì)第二實(shí)施方式的第一變形例與第二實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，對(duì)于與第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式共用的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。

如圖9所示，第二實(shí)施方式的第一變形例的第一冷卻通路40在如下方面與第二實(shí)施方式共用：作為上游通路的上游端的一端與末端流路31C連接，另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口，并且在一端與另一端的中間具備擴(kuò)幅腔室部。但是，多個(gè)上游通路40A以及上游通路40B從末端流路31C分支這點(diǎn)與第二實(shí)施方式不同。即，在本變形例中，多個(gè)上游通路40A、40B從末端流路31C分支。各個(gè)上游通路40A以及上游通路40B與擴(kuò)幅腔室部41A以及擴(kuò)幅腔室部41B連接。多個(gè)分支通路42A以及分支通路42B從各個(gè)擴(kuò)幅腔室部41A以及擴(kuò)幅腔室部41B分支。分支通路42A以及分支通路42B在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D向燃燒氣體通路GP開(kāi)口。其他結(jié)構(gòu)以及對(duì)本變形例的改造方法與第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式相同。

根據(jù)如以上那樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的渦輪靜葉3，起到與第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式相同的效果。

根據(jù)本變形例的渦輪靜葉，與第二實(shí)施方式相比，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大被在第一冷卻通路40中流通的壓縮空氣c冷卻的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的區(qū)域。即，能夠進(jìn)一步有效利用穿過(guò)蛇形流路30后的壓縮空氣c。

〔第二實(shí)施方式的第二變形例〕

接下來(lái)，參照?qǐng)D10，主要對(duì)第二實(shí)施方式的第二變形例與第二實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式的第一變形例的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，對(duì)與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式、以及第二實(shí)施方式的第一變形例共用的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。

如圖10所示，第二實(shí)施方式的第二變形例在如下方面與第二實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式的第一變形例共用：第一冷卻通路40的作為上游通路的上游端的一端與末端流路31C連接，另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口，并且在一端與另一端的中間具備擴(kuò)幅腔室部。在具備多個(gè)包括擴(kuò)幅腔室部的第一冷卻通路40這點(diǎn)與第二實(shí)施方式的第一變形例共用。但是，與第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式及第二實(shí)施方式的第一變形例相比，使在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的徑向內(nèi)側(cè)配置的內(nèi)側(cè)腔室CB靠近軸向上游側(cè)，使下游側(cè)肋26的位置移動(dòng)至軸向上游側(cè)。即，作為將下游側(cè)肋26配置于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的軸向長(zhǎng)度的中間位置或者比軸向中間位置靠上游側(cè)的結(jié)構(gòu)，在縮短內(nèi)側(cè)腔室CB的軸向長(zhǎng)度這點(diǎn)有所不同。

通過(guò)采用上述那樣的結(jié)構(gòu)，能夠擴(kuò)大利用從蛇形流路30的下游端排出的壓縮空氣c(冷卻空氣)而冷卻內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的范圍。在本變形例中，擴(kuò)大配置第一冷卻通路40的區(qū)域，并縮小配置第二冷卻通路50的區(qū)域，從而擴(kuò)大能夠有效利用從蛇形流路30的下游端排出的壓縮空氣c(冷卻空氣)的區(qū)域。即，與末端流路31C連接的第一冷卻通路40分支為多個(gè)上游通路40A、40B以及40C。各個(gè)上游通路40A、40B以及40C設(shè)有擴(kuò)幅腔室部43A、43B以及43C。在擴(kuò)幅腔室部43A、43B以及43C的下游側(cè)分別配置有分支通路44A、44B以及44C。上游通路40A與第二實(shí)施方式相同地，主要目的為內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的冷卻。另一方面，上游通路40B以及上游通路40C中，在軸向上盡可能接近下游側(cè)肋26的下游側(cè)的位置配置有擴(kuò)幅腔室部43B以及擴(kuò)幅腔室部43C。換句話說(shuō)，擴(kuò)幅腔室部43B在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上配置于負(fù)壓面24a(在葉片主體的徑向的剖視觀察下，形成為凸面狀的葉片面)側(cè)。擴(kuò)幅腔室部43C在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向上配置于正壓面24b(在葉片主體的徑向的剖視觀察下，形成為凹面狀的葉片面)側(cè)。分別配置有從擴(kuò)幅腔室部43B以及擴(kuò)幅腔室部43C向軸向下游側(cè)較長(zhǎng)延伸的多個(gè)分支通路44B以及分支通路44C。分支通路44B以及分支通路44C在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D處與燃燒氣體通路GP連通。需要說(shuō)明的是，上游通路40B以及上游通路40C從末端流路31C分支，且暫時(shí)形成為沿著葉片主體21的負(fù)壓面21a以及正壓面21b而在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22內(nèi)朝向軸向上游側(cè)的流路。上游通路40B以及上游通路40C與擴(kuò)幅腔室部43B、43C連接。需要說(shuō)明的是，在本變形例中，除了采用具備擴(kuò)幅腔室部43B以及擴(kuò)幅腔室部43C的第一冷卻通路40以外，也可以與第一實(shí)施方式相同地，組合不具備擴(kuò)幅腔室部的、一端與末端流路31C連接且另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口的第一冷卻通路40。第二冷卻通路50沿著內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向的兩端部(旋轉(zhuǎn)方向的前方側(cè)以及后方側(cè)的端部)而在軸向上配置。第二冷卻通路50的一端向內(nèi)側(cè)腔室CB開(kāi)口，另一端向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D開(kāi)口。雖然第二冷卻通路50局限于在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的周向的兩端部沿著軸向配置的情況，但也可以不設(shè)置第二冷卻通路50。其他結(jié)構(gòu)以及對(duì)本變形例的改造方法與第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式及第二實(shí)施方式的第一變形例相同。

根據(jù)如以上那樣構(gòu)成的本變形例的渦輪靜葉3，起到與第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式相同的效果。

根據(jù)本變形例的渦輪靜葉，與第二實(shí)施方式的第一變形例相比，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大被在第一冷卻通路40中流通的壓縮空氣c冷卻的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的區(qū)域，并進(jìn)一步減少配置第二冷卻通路50的區(qū)域。即，由于減少?gòu)膬?nèi)側(cè)腔室CB經(jīng)由第二冷卻通路50而向燃燒氣體g中排出的壓縮空氣量，并使穿過(guò)蛇形流路30后的壓縮空氣量增加，因此能夠進(jìn)一步有效利用冷卻空氣。

〔第二實(shí)施方式的第三變形例〕

接下來(lái)，參照?qǐng)D11以及圖12，主要對(duì)第二實(shí)施方式的第三變形例與第二實(shí)施方式的第二變形例的不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，對(duì)與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式、第二實(shí)施方式的第一變形例以及第二實(shí)施方式的第二變形例共用的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。

如圖11所示，第二實(shí)施方式的第三變形例與第二變形例相比，不同點(diǎn)在于，向在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的負(fù)壓面24a側(cè)以及正壓面24b側(cè)配置的擴(kuò)幅腔室部43B以及擴(kuò)幅腔室部43C供給的壓縮空氣c被從與擴(kuò)幅腔室部43A不同的供給源供給。即，向擴(kuò)幅腔室部43A供給的壓縮空氣c的供給源是在穿過(guò)蛇形流路30的過(guò)程中將葉片主體21冷卻之后流入到末端流路31C的壓縮空氣c。另一方面，向擴(kuò)幅腔室部43B以及擴(kuò)幅腔室部43C供給的壓縮空氣c的供給源是從比最下游主流路31B靠蛇形流路30的上游側(cè)的返回流路32取出的壓縮空氣c。其他結(jié)構(gòu)基本與第二變形例相同。

如圖11所示，在構(gòu)成配置于負(fù)壓面24a側(cè)的第一冷卻通路40的一部分的擴(kuò)幅腔室部43B連接有上游通路40B。上游通路40B與形成于返回流路32的開(kāi)口32P(圖12)連接，該返回流路32形成在比最下游主流路31B靠蛇形流路30的上游側(cè)的位置且形成在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22側(cè)。在構(gòu)成配置于正壓面24b側(cè)的第一冷卻通路40的一部分的擴(kuò)幅腔室部43C連接有上游通路40C。上游通路40C與上游通路40B相同地，與形成于返回流路32的開(kāi)口(未圖示)連接，該返回流路32形成在比最下游主流路31B靠蛇形流路30的上游側(cè)的位置且形成在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22側(cè)。

如圖12所示，在構(gòu)成蛇形流路30的一部分的返回流路32(圖12示出與最下游側(cè)主流路31B鄰接的蛇形流路30的上游側(cè)流路中的、內(nèi)側(cè)護(hù)罩22側(cè)的返回流路32)，形成有從返回流路32的底部進(jìn)一步向徑向內(nèi)側(cè)凹陷的凹部32A。在凹部32A的負(fù)壓面24a側(cè)的側(cè)壁上形成有與上游通路40B連接的開(kāi)口32P。同樣，在凹部32A的正壓面24b側(cè)的側(cè)壁上也形成開(kāi)口(未圖示)，且與上游通路40C連接。

需要說(shuō)明的是，具備凹部32A的返回流路32無(wú)需限定于與最下游主流路31B鄰接的蛇形流路30的返回流路32，也可以是最上游主流路31A的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22側(cè)的返回流路32。與其他實(shí)施方式以及變形例相同，末端流路31C的下游端形成為向內(nèi)側(cè)腔室CB開(kāi)口、且開(kāi)口端被蓋26b堵塞。

根據(jù)如以上那樣構(gòu)成的本變形例的渦輪靜葉3，起到與第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式相同的效果。

根據(jù)本變形例的渦輪靜葉，與第二實(shí)施方式的第二變形例相比，溫度低的壓縮空氣c向擴(kuò)幅腔室部43B以及擴(kuò)幅腔室部43C供給，因此，即便在內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的負(fù)壓面24a側(cè)以及正壓面24b側(cè)及后緣部的溫度分布擴(kuò)大的情況下，也能夠利用更低溫的冷卻空氣在大范圍內(nèi)冷卻內(nèi)側(cè)護(hù)罩22，從而能夠抑制內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的氧化減薄。

根據(jù)以上敘述的本發(fā)明所涉及的各實(shí)施方式以及各變形例的結(jié)構(gòu)，能夠減小內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的后緣部的周向的溫度分布，能夠抑制氧化減薄。由于使用穿過(guò)蛇形流路30而將葉片主體21冷卻后的壓縮空氣c對(duì)內(nèi)側(cè)護(hù)罩22進(jìn)行對(duì)流冷卻，因此使冷卻空氣循環(huán)使用，蒸汽渦輪的熱效率提高。

以上，對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)加以各種變更。

例如，在上述第二實(shí)施方式中，第一冷卻通路40具備多條分支通路42，但也可以僅具備例如一個(gè)。

在上述實(shí)施方式中，第二冷卻通路50形成于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22以及下游側(cè)肋26這兩者，但也可以僅形成于例如內(nèi)側(cè)護(hù)罩22。

在上述實(shí)施方式中，為了改造現(xiàn)有的渦輪靜葉3A而執(zhí)行通路封固工序，但例如也可以不執(zhí)行通路封固工序。在該情況下，在改造后的渦輪靜葉中，從蛇形流路30的下游端流出的壓縮空氣c的一部分與上述實(shí)施方式的渦輪靜葉3相同地，流入第一冷卻通路40。流入的壓縮空氣c的一部分從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D向內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與平臺(tái)12之間流出。從蛇形流路30的下游端流出的壓縮空氣c的剩余部分與改造前的渦輪靜葉3A的情況相同地，穿過(guò)流出通路29而流入第二盤(pán)腔CD。所流入的壓縮空氣c的剩余部分從內(nèi)側(cè)護(hù)罩22與對(duì)置于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的下游側(cè)端面22D的平臺(tái)12之間向燃燒氣體通路GP流出。由此，能夠進(jìn)一步適當(dāng)?shù)胤乐勾┻^(guò)燃燒氣體通路GP的燃燒氣體g侵入第二盤(pán)腔CD。

在上述實(shí)施方式中，蛇形流路30的下游端位于內(nèi)側(cè)護(hù)罩22側(cè)，但也可以位于例如外側(cè)護(hù)罩23側(cè)。在該情況下，外側(cè)護(hù)罩23也可以與例如上述實(shí)施方式中的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第一冷卻通路40相同地具備第一冷卻通路，該第一冷卻通路的一端向蛇形流路30的下游端側(cè)開(kāi)口，并且另一端向外側(cè)護(hù)罩23的后緣開(kāi)口。在該結(jié)構(gòu)中，與上述實(shí)施方式相同地，能夠利用從蛇形流路30流出的壓縮空氣c來(lái)冷卻外側(cè)護(hù)罩23的后緣部。

在外側(cè)護(hù)罩23具備第一冷卻通路的情況下，外側(cè)護(hù)罩23也可以與例如上述實(shí)施方式中的內(nèi)側(cè)護(hù)罩22的第二冷卻通路50相同地具備第二冷卻通路，該第二冷卻通路的一端向外側(cè)腔室(腔室)CA開(kāi)口，并且另一端向外側(cè)護(hù)罩23的后緣開(kāi)口。

工業(yè)實(shí)用性

根據(jù)上述渦輪靜葉，一方的護(hù)罩的后緣部的周向的溫度分布被均勻化，一方的護(hù)罩的高溫部的氧化減薄得以抑制。另外，穿過(guò)蛇形流路后的冷卻介質(zhì)被循環(huán)使用，能夠有效利用冷卻介質(zhì)。其結(jié)果是，冷卻空氣量減少，蒸汽渦輪的熱效率提高。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

T 渦輪；

R_T 轉(zhuǎn)子；

1 渦輪外殼；

2 渦輪動(dòng)葉；

3 渦輪靜葉；

21 葉片主體；

21B 后緣端；

22 內(nèi)側(cè)護(hù)罩(一方的護(hù)罩)；

22a 第一主面；

22b 第二主面；

22D 下游側(cè)端面(后緣)；

23 外側(cè)護(hù)罩；

23a 第一主面；

23b 第二主面；

30 蛇形流路；

31B 最下游主流路；

31C 末端流路；

40 第一冷卻通路；

40A、40B、40C 上游通路；

41A、41B、43A、43B、43C 擴(kuò)幅腔室部；

42、42A、42B、44A、44B、44C 分支通路；

50 第二冷卻通路；

CB 內(nèi)側(cè)腔室(腔室)；

c 壓縮空氣(冷卻介質(zhì))。

權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)

1.(修改后)一種渦輪靜葉，其中，

所述渦輪靜葉具備：沿渦輪的徑向延伸的葉片主體；在該葉片主體的徑向內(nèi)側(cè)的端部設(shè)置的板狀的內(nèi)側(cè)護(hù)罩；以及在所述葉片主體的徑向外側(cè)的端部設(shè)置的板狀的外側(cè)護(hù)罩，

所述葉片主體具備在其內(nèi)部沿徑向蜿蜒形成且供冷卻介質(zhì)流通的蛇形流路，

所述內(nèi)側(cè)護(hù)罩以及所述外側(cè)護(hù)罩中的一方的護(hù)罩具備：

冷卻通路，該冷卻通路的一端向所述蛇形流路的下游端側(cè)開(kāi)口，并且另一端向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口，該冷卻通路使所述蛇形流路與所述一方的護(hù)罩的外部連通；以及

第二冷卻通路，該第二冷卻通路的一端向在所述一方的護(hù)罩中的、位于與配置所述葉片主體的第一主面相反的一側(cè)的第二主面上設(shè)置的腔室開(kāi)口，并且另一端向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口，該第二冷卻通路使所述腔室內(nèi)的冷卻介質(zhì)通過(guò)，

該第二冷卻通路與作為所述冷卻通路的第一冷卻通路在所述渦輪的周向上隔開(kāi)間隔地配置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪靜葉，其中，

所述一方的護(hù)罩具備在所述一方的護(hù)罩中的、位于與配置所述葉片主體的第一主面相反的一側(cè)的第二主面上設(shè)置的腔室，所述腔室的軸向的下游側(cè)端面配置于比所述蛇形流路的最下游主流路靠軸向的上游側(cè)的位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪靜葉，其中，

所述冷卻通路沿著燃燒氣體的流動(dòng)方向形成，且在所述一方的護(hù)罩的周向上，設(shè)置在所述蛇形流路的最下游主流路與所述一方的護(hù)罩接合的位置的范圍內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的渦輪靜葉，其中，

所述冷卻通路沿著燃燒氣體的流動(dòng)方向形成，且在所述一方的護(hù)罩的周向上，至少包括配置有所述蛇形流路的下游端即末端流路的區(qū)域而設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的渦輪靜葉，其中，

所述冷卻通路在其一端與另一端之間具備沿所述渦輪的周向延伸的擴(kuò)幅腔室部。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪靜葉，其中，

所述冷卻通路具備多個(gè)分支通路，所述多個(gè)分支通路在所述渦輪的周向上相互隔開(kāi)間隔地排列，且從所述擴(kuò)幅腔室部沿所述渦輪的軸向延伸而向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口。

7.(刪除)

8.(修改后)一種渦輪，其中，

所述渦輪具備：

轉(zhuǎn)子；

包圍所述轉(zhuǎn)子的周?chē)臏u輪外殼；

固定于所述轉(zhuǎn)子的外周的渦輪動(dòng)葉；以及

權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的渦輪靜葉，該渦輪靜葉固定于所述渦輪外殼的內(nèi)周，且與所述渦輪動(dòng)葉在所述轉(zhuǎn)子的軸向上交替排列。

9.(修改后)一種渦輪靜葉的改造方法，其是如下所述的渦輪靜葉的改造方法，

所述渦輪靜葉具備：沿渦輪的徑向延伸的葉片主體；在該葉片主體的徑向內(nèi)側(cè)的端部設(shè)置的板狀的內(nèi)側(cè)護(hù)罩；以及在所述葉片主體的徑向外側(cè)的端部設(shè)置的板狀的外側(cè)護(hù)罩，所述葉片主體具備在其內(nèi)部沿徑向蜿蜒形成且供冷卻介質(zhì)流通的蛇形流路，

所述內(nèi)側(cè)護(hù)罩以及所述外側(cè)護(hù)罩中的一方的護(hù)罩具備冷卻通路，該冷卻通路的一端向如下的腔室開(kāi)口，該腔室由所述一方的護(hù)罩中的、位于與配置所述葉片主體的第一主面相反的一側(cè)的第二主面劃分，并且另一端向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口，該冷卻通路使所述腔室內(nèi)的冷卻介質(zhì)通過(guò)，

其中，

所述渦輪靜葉的改造方法執(zhí)行通路形成工序，在該通路形成工序中，在所述一方的護(hù)罩上形成第一冷卻通路，該第一冷卻通路相對(duì)于作為第二冷卻通路的所述冷卻通路而在所述渦輪的周向上隔開(kāi)間隔地配置，該第一冷卻通路的一端向所述蛇形流路的下游端側(cè)開(kāi)口，并且另一端向所述一方的護(hù)罩的后緣開(kāi)口，該第一冷卻通路使所述蛇形流路與所述一方的護(hù)罩的外部連通。