涡轮叶片及燃气涡轮 |
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| 申请号 | CN202280059704.9 | 申请日 | 2022-11-25 | 公开(公告)号 | CN117897549A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 三菱重工业株式会社; | 发明人 | 平山卓; 伊藤竜太; | ||||
| 摘要 | 涡轮 叶片 具备：叶片主体；多个冷却通道，在所述叶片主体的内部分别沿叶片高度方向延伸且经由折回部彼此连接；及旁通部，设置于将所述多个冷却通道中相邻一对冷却通道隔开的隔壁部且使所述一对冷却通道彼此连通，所述一对冷却通道包含上游侧通道及对于冷却 流体 的流动位于所述上游侧通道的下游侧的下游侧通道，所述涡轮叶片具备：多个冷却孔，以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片主体，与所述下游侧通道连通的同时在所述叶片主体的表面开口；多个扰流件，设置于所述下游侧通道的内壁面且沿着所述叶片高度方向排列；或热障涂层， 覆盖 所述叶片主体的表面，在所述叶片高度方向上，在上游侧区域与下游侧区域之间，表示所述多个冷却孔、所述多个扰流件或所述热障涂层的特征的参数的值不同，所述上游侧区域对于所述下游侧通道中的所述冷却流体的流动位于与所述旁通部对应的 位置 的上游侧，所述下游侧区域对于所述下游侧通道中的所述冷却流体的流动位于所述上游侧区域的下游侧。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种涡轮叶片，其具备： |
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| 说明书全文 | 涡轮叶片及燃气涡轮技术领域[0001] 本发明涉及一种涡轮叶片及燃气涡轮。 背景技术[0003] 己知在燃气涡轮等的涡轮叶片中，通过使冷却流体在形成于涡轮叶片的内部的蛇形流路(Serpentine flow channel)中流动，能够冷却暴露于高温气流等的涡轮叶片。在这样的涡轮叶片中，有时设置用于通过冷却流体有效地冷却涡轮叶片的冷却孔或扰流件等，或者设置用于抑制向涡轮叶片的热输入的热障涂层等。 [0004] 例如，在专利文献1中公开了一种燃气涡轮叶片，其在叶片主体的内部设置有蛇形流路。在该涡轮叶片的后缘部设置有多个冷却孔，其用于利用流经蛇形流路的冷却流体来冷却涡轮叶片的后缘部。并且，在形成该涡轮叶片的蛇形流路的冷却通道的内壁面设置有用于促进冷却通道中的冷却流体的湍流的多个叶片(扰流件)。 [0005] 以往技术文献 [0006] 专利文献 [0007] 专利文献1：日本特开平9‑507550号公报 [0008] 专利文献2：日本特开2017‑150475号公报 发明内容[0009] 发明要解决的技术课题 [0010] 然而，随着朝向蛇形流路的下游侧，冷却流体的温度上升，冷却流体的冷却能力降低。因此，提出在蛇形流路设置旁通部而在欲加强冷却的部位供给温度上升前的冷却流体。通过如此设置旁通部，能够向蛇形流路中旁通部的下游侧供给相对低温的冷却流体，但旁通部前后的冷却流体的温度差变大。因此，有时在旁通部的下游侧发生过度冷却，或者在旁通部的上游侧发生冷却不足。涡轮叶片过度冷却时，冷却空气的利用效率降低，涡轮整体效率有可能会降低。并且，涡轮叶片的冷却不足时，有可能导致涡轮叶片的损伤。 [0011] 鉴于上述情况，本发明的至少一实施方式的目的在于提供一种能够抑制伴随在蛇形流路中设置旁通部而发生的涡轮叶片的过度冷却或冷却不足的涡轮叶片及燃气涡轮。 [0012] 用于解决技术课题的手段 [0013] 本发明的至少一实施方式所涉及的涡轮叶片具备： [0014] 叶片主体； [0015] 多个冷却通道，在所述叶片主体的内部分别沿叶片高度方向延伸且经由折回部彼此连接；及 [0016] 旁通部，设置于将所述多个冷却通道中相邻一对冷却通道隔开的隔壁部且使所述一对冷却通道彼此连通， [0017] 所述一对冷却通道包含上游侧通道及对于冷却流体的流动位于所述上游侧通道的下游侧的下游侧通道， [0018] 所述涡轮叶片具备： [0019] 多个冷却孔，以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片主体，与所述下游侧通道连通的同时在所述叶片主体的表面开口； [0020] 多个扰流件，设置于所述下游侧通道的内壁面且沿着所述叶片高度方向排列；或[0021] 热障涂层，覆盖所述叶片主体的表面， [0022] 在所述叶片高度方向上，在上游侧区域与下游侧区域之间，表示所述多个冷却孔、所述多个扰流件或所述热障涂层的特征的参数的值不同，所述上游侧区域对于所述下游侧通道中的所述冷却流体的流动位于与所述旁通部对应的位置的上游侧，所述下游侧区域对于所述下游侧通道中的所述冷却流体的流动位于所述上游侧区域的下游侧。 [0023] 并且，本发明的至少一实施方式所涉及的燃气涡轮具备： [0024] 上述涡轮叶片；及 [0025] 燃烧器，用于生成流经设置所述涡轮叶片的燃烧气体通道的燃烧气体。 [0026] 发明效果 [0028] 图1是一实施方式所涉及的燃气涡轮设备的概略图。 [0029] 图2是一实施方式所涉及的涡轮叶片的沿着叶片高度方向的概略剖视图。 [0030] 图3是表示图2的涡轮叶片的A‑A截面的图。 [0031] 图4是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片的后缘侧部分的概略剖视图。 [0032] 图5是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片的前缘侧部分的概略剖视图。 [0033] 图6是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片的后缘侧部分的概略剖视图。 [0034] 图7是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片的后缘侧部分的概略剖视图。 [0035] 图8是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片的后缘侧部分的概略剖视图。 [0036] 图9是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片的后缘侧部分的概略剖视图。 [0037] 图10是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片的前缘侧部分的概略剖视图。 [0038] 图11是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片的后缘侧部分的概略剖视图。 具体实施方式[0039] 以下，参考附图对本发明的一些实施方式进行说明。其中，作为实施方式而记载或附图所示的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不旨在将本发明的范围限定于此，而只不过是说明例。 [0040] (燃气涡轮的结构) [0041] 图1是作为适用了一些实施方式所涉及的涡轮叶片的涡轮的一例的燃气涡轮的概略图。 [0043] 如图1所示，压缩机2包括固定于压缩机机室10侧的多个静叶片16和以相对于静叶片16交替排列的方式植入设置于转子8上的多个动叶片18。从空气取入口12取入的空气被送入压缩机2中，该空气通过多个静叶片16及多个动叶片18而被压缩，由此成为高温高压的压缩空气。 [0044] 燃烧器4构成为接收燃料和由压缩机2生成的压缩空气的供给，燃料在该燃烧器4中燃烧而生成作为涡轮6的工作流体的燃烧气体。如图1所示，燃气涡轮1在壳体20内具有以转子8为中心沿着周向配置的多个燃烧器4。 [0045] 涡轮6具有由涡轮机室22形成的燃烧气体通道28，且包括设置于该燃烧气体通道28的多个静叶片24及动叶片26。静叶片24固定于涡轮机室22侧，沿着转子8的周向排列的多个静叶片24构成静叶片列。并且，动叶片26植入设置于转子8上，沿着转子8的周向排列的多个动叶片26构成动叶片列。静叶片列和动叶片列在转子8的轴向上交替排列。 [0046] 涡轮6中，流入燃烧气体通道28的来自燃烧器4的燃烧气体通过多个静叶片24及多个动叶片26，由此转子8被旋转驱动。另外，也可以是转子8上连结有发电机，发电机通过涡轮6被驱动而产生电力。驱动涡轮6之后的燃烧气体经由排气室30被排出到外部。 [0047] 在一些实施方式中，涡轮6的动叶片26或静叶片24中的至少一个是以下说明的涡轮叶片40。以下，主要参考作为涡轮叶片40的动叶片26的图进行说明，但对于作为涡轮叶片40的静叶片24，基本上也能够适用同样的说明。 [0048] (涡轮叶片的结构) [0049] 图2是一实施方式所涉及的涡轮叶片40(动叶片26)的沿着叶片高度方向的概略剖视图，图3是表示图2的涡轮叶片40的A‑A截面的图。图中的箭头表示冷却流体的流动方向。另外，图2中，省略了热障涂层86(参考图3)的图示。 [0050] 如图2～图3所示，一实施方式所涉及的涡轮叶片40(动叶片26)具备叶片主体42、平台80及与平台80一体设置且埋设于转子8(参考图1)的叶片根部82。 [0051] 叶片主体42设置成沿着转子8的径向(以下，有时简称为“径向”。)延伸，并且具有固定于平台80的基端50和在叶片高度方向(转子8的径向)上位于与基端50相反的一侧(径向外侧)的前端48。叶片主体42包含形成包含该叶片主体42的前端48的前端侧部分的顶板49。并且，动叶片26的叶片主体42具有从基端50延伸到前端48的前缘44及后缘46，该叶片主体42的叶面包含在基端50与前端48之间分别沿着叶片高度方向延伸的压力面(腹面)56和负压面(背面)58。 [0052] 如图2及图3所示，在叶片主体42的内部设置有沿着叶片高度方向延伸的多个冷却通道60a～60f(以下，还统称为冷却通道60。)。在图示的实施方式中，冷却通道60a～60f从前缘44侧朝向后缘46侧依次排列。 [0053] 多个冷却通道60经由位于前端48侧或基端50侧的折回部59彼此连接，形成蛇形流路(Serpentine flow channel)61(61A、61B)。多个冷却通道60中相邻一对冷却通道60通过沿叶片高度方向延伸的隔壁部32被隔开。流经蛇形流路61(61A、61B)的冷却流体的流动方向通过折回部59在叶片高度方向上反向折回。 [0054] 在图2及图3所示的例示性实施方式中，冷却通道60a～60c中彼此相邻的冷却通道60a与冷却通道60b、及冷却通道60b与冷却通道60c分别经由折回部59连接。这些冷却通道 60a～60c形成前缘侧的蛇形流路61A。 [0055] 并且，在图2及图3所示的例示性实施方式中，冷却通道60d～60f中彼此相邻的冷却通道60d与冷却通道60e、及冷却通道60e与冷却通道60f分别经由折回部59连接。这些冷却通道60d～60f形成后缘侧的蛇形流路61B。 [0056] 在蛇形流路61(61A、61B)中供给用于冷却涡轮叶片40的冷却流体(例如，空气)。在图示的实施方式中，在叶片根部82的内部设置有内部流路84A、84B，形成蛇形流路61A、61B的多个冷却通道60中最上游侧的冷却通道60c、60d分别与上述内部流路84A、84B连通。分别经由内部流路84A、84B从外部向蛇形流路61A、61B供给冷却流体。 [0057] 被导入到蛇形流路61A、61B的冷却流体朝向下游侧依次流经形成蛇形流路61A、61B的多个冷却通道60。然后，流经多个冷却通道60中冷却流体的流动方向的最下游侧的冷却通道60a、60f的冷却流体经由设置于叶片主体42的前端48侧的出口开口64A、64B流出至涡轮叶片40的外部的燃烧气体通道28。 [0058] 如此，通过向蛇形流路61供给冷却流体，设置于涡轮6的燃烧气体通道28来冷却暴露于高温的燃烧气体的叶片主体42。 [0059] 在一些实施方式中，涡轮叶片40具备：多个冷却孔，以沿着叶片高度方向排列的方式形成于叶片主体42，与冷却通道60连通的同时在叶片主体42的表面开口。 [0060] 在图2及图3所示的例示性实施方式中，涡轮叶片40具备：多个冷却孔72(72a～72c)，以沿着叶片高度方向排列的方式形成于叶片主体42，与位于最前缘侧的冷却通道60a(后述下游侧通道66)连通的同时在叶片主体42的前缘部的表面开口。 [0061] 流经冷却通道60a的冷却流体的一部分通过冷却孔72，从叶片主体42的前缘部的开口流出至涡轮叶片40的外部的燃烧气体通道28。如此流出的冷却流体沿着涡轮叶片40的外表面流动时，通过冷却流体在外表面形成膜边界层(膜状冷却介质流)。通过该膜边界层，抑制从流经燃烧气体通道28的燃烧气体向叶片主体42的热移动(向涡轮叶片40的热输入)。并且，冷却流体通过冷却孔72，由此包含叶片主体42的前缘44的前缘部被对流冷却。 [0062] 并且，在图2及图3所示的例示性实施方式中，涡轮叶片40具备：多个冷却孔70，以沿着叶片高度方向排列的方式形成于叶片主体42，与位于最后缘侧的冷却通道60f(后述下游侧通道66)连通的同时在叶片主体42的后缘部的表面开口。 [0063] 流经冷却通道60f的冷却流体的一部分通过冷却孔70，从叶片主体42的后缘部的开口流出至涡轮叶片40的外部的燃烧气体通道28。如此，冷却流体通过冷却孔70，由此包含叶片主体42的后缘46的后缘部被对流冷却。 [0064] 在一些实施方式中，涡轮叶片40具备：多个扰流件34，设置于冷却通道60的内壁面63且沿着叶片高度方向排列。在图2及图3所示的例示性实施方式中，在多个冷却通道60的各内壁面63设置有从内壁面63突出的肋状的多个扰流件34。 [0065] 若在冷却通道60的内壁面63设置扰流件34，则冷却流体流经冷却通道60时，在扰流件34的附近产生涡流等湍流得到促进。由此，通过流经冷却通道60的冷却流体进行的涡轮叶片40的冷却得到促进。 [0066] 在一些实施方式中，涡轮叶片40具备覆盖叶片主体42的表面(压力面56及负压面58)的热障涂层(Thermal Barrier Coating)86(参考图3)。通过设置于涡轮叶片40的表面的热障涂层86，可抑制从流经燃烧气体通道28的燃烧气体向叶片主体42的热移动(向涡轮叶片40的热输入)。 [0068] 在图2～图3所示的例示性实施方式中，具有前缘部的多个冷却孔72、后缘部的多个冷却孔70、扰流件34及热障涂层86，但在一些实施方式中，涡轮叶片40可以在前缘部的多个冷却孔72、后缘部的多个冷却孔70、扰流件34或热障涂层86中具有任意1个以上。 [0069] 如图2所示，在一些实施方式中，涡轮叶片40具备：旁通部36，设置于将形成蛇形流路61的多个冷却通道60中相邻一对冷却通道60即上游侧通道65与下游侧通道66隔开的隔壁部32且使上游侧通道65与下游侧通道66彼此连通。在此，下游侧通道66是多个冷却通道60中位于上游侧通道65的邻位的冷却通道60的同时在流经多个冷却通道60(蛇形流路61)的冷却流体的流动中位于上游侧通道65的下游侧的冷却通道60。旁通部36可以是设置于隔壁部32的孔或狭缝。 [0070] 在图2所示的例示性实施方式中，涡轮叶片40具备：旁通部36，设置于将形成前缘侧的蛇形流路61A的多个冷却通道60a～60c中相邻的冷却通道60b(上游侧通道65)与冷却通道60a(下游侧通道66)隔开的隔壁部32。冷却通道60b(上游侧通道65)与冷却通道60a(下游侧通道66)经由旁通部36彼此连通。 [0071] 并且，在图2所示的例示性实施方式中，涡轮叶片40具备：旁通部36，设置于将形成后缘侧的蛇形流路61B的多个冷却通道60d～60f中相邻的冷却通道60e(上游侧通道65)与冷却通道60f(下游侧通道66)隔开的隔壁部32。冷却通道60e(上游侧通道65)与冷却通道60f(下游侧通道66)经由旁通部36彼此连通。 [0072] 在一些实施方式中，在叶片高度方向上，在上游侧区域R1与下游侧区域R2之间，表示上述多个冷却孔70或72、多个扰流件34或热障涂层86的特征的参数的值或该参数的平均值不同，上述上游侧区域R1对于下游侧通道66(冷却通道60a或60f)中的冷却流体的流动位于与旁通部36对应的位置的上游侧，上述下游侧区域R2对于下游侧通道66(冷却通道60a或60f)中的冷却流体的流动位于上游侧区域R1的下游侧。另外，参数的例子将在后面进行说明。 [0073] 另外，在图2及后述图4～图10所示的例示性实施方式中，在位于叶片高度方向上的旁通部36的位置HB的上游侧的上游侧区域R1与位于下游侧的下游侧区域R2，上述任意参数的值不同(即，上游侧区域R1与下游侧区域R2的边界为叶片高度方向上的旁通部36的位置HB)。然而，例如，如后述图11的实施方式所示，上游侧区域R1与下游侧区域R2的边界可以偏离叶片高度方向上的旁通部36的位置HB。 [0074] 通常，供给到蛇形流路61的冷却流体的温度随着朝向下游侧而上升，冷却流体的冷却能力降低。关于这一点，在具有上述结构的涡轮叶片40中，使彼此相邻的上游侧通道65与下游侧通道66经由旁通部36连通，因此能够向下游侧通道66中的旁通部36的下游侧的区域(下游侧区域R2)供给温度上升前的相对低温的冷却流体。因此，能够有效地冷却下游侧区域R2附近的叶片主体42。 [0075] 并且，在具有上述结构的涡轮叶片40中，下游侧通道66中的旁通部36的上游侧的区域(上游侧区域R1)与下游侧的区域(下游侧区域R2)，表示多个冷却孔70或72、多个扰流件34或热障涂层86的特征的参数不同。因此，在下游侧通道66中的上游侧区域R1与下游侧区域R2之间，使通过冷却流体从涡轮叶片40带走的热量或从流经配置有涡轮叶片40的燃烧气体通道28的气体(燃烧气体等)向涡轮叶片40输入的热量产生差距。因此，针对下游侧通道66附近的叶片主体42，能够抑制下游侧区域R2中的过度冷却或上游侧区域R1中的冷却不足。 [0076] 即，根据具有上述结构的涡轮叶片40，通过设置旁通部36，能够有效地冷却涡轮叶片40的同时能够抑制伴随旁通部36的设置而发生的涡轮叶片40的过度冷却或冷却不足。 [0077] 在此，对上述参数的具体例进行说明。图4及图6～图9分别是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片40的后缘侧部分的概略剖视图。图5及图10是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片40的前缘侧部分的概略剖视图。另外，关于一些参数，使用涡轮叶片40的后缘侧部分的图(图6～图9)或前缘侧部分的图(图10)中的一方来进行说明，但对于涡轮叶片40的前缘侧部分或后缘侧部分的另一方，也能够同样进行说明。 [0078] 在一些实施方式中，上述参数可以是多个冷却孔70或72中叶片高度方向上相邻一对冷却孔70或72的叶片高度方向上的间距Ph。在一些实施方式中，例如，如图4或图5所示，相邻一对冷却孔70或72的下游侧区域R2中的间距Ph2大于上游侧区域R1中的间距Ph1。此时，沿着叶片高度方向排列的多个冷却孔70或72的直径可以相同。 [0079] 叶片高度方向上的相邻一对冷却孔的间距是相邻一对冷却孔的中心之间的叶片高度方向上的距离。 [0080] 在一些实施方式中，上述参数可以是多个冷却孔70或72的直径D。在一些实施方式中，例如，如图6所示，多个冷却孔70或72的下游侧区域R2中的直径D2小于上游侧区域R1中的直径D1。此时，沿着叶片高度方向排列的多个冷却孔70或72的叶片高度方向上的间距可以相同。 [0081] 冷却孔的直径可以是该冷却孔的等价直径(水力直径)。 [0082] 在一些实施方式中，上述参数可以是多个冷却孔70或72的开口密度。在一些实施方式中，下游侧区域R2中的开口密度小于上游侧区域R1中的开口密度。 [0083] 在此，作为多个冷却孔的开口密度，可以采用叶片高度方向上的冷却孔70的间距Ph与冷却孔的直径D之比Ph/D，也可以采用冷却孔的叶片主体42的表面上的开口端的湿边长度S(即，叶片主体42表面上的开口端的周长)与叶片高度方向上的冷却孔的间距Ph之比S/Ph，或者还可以采用叶片高度方向上的叶片主体42的每单位长度的冷却孔的数量。 [0084] 在上述实施方式中，与下游侧通道66连通的同时在叶片主体42的表面开口的多个冷却孔70或72的叶片高度方向上的间距Ph在下游侧区域R2大于上游侧区域R1。或者，上述多个冷却孔70或72的直径D在下游侧区域R2小于上游侧区域R1。或者，上述多个冷却孔70或72的开口密度在下游侧区域R2小于上游侧区域R1。 [0085] 因此，与上述间距Ph、直径D或开口密度在下游侧区域R2与上游侧区域R1相同时相比，能够减少通过下游侧区域R2中的冷却流体从涡轮叶片40带走的热量。或者，与上述间距Ph、直径D或开口密度在下游侧区域R2与上游侧区域R1相同时相比，能够加大通过上游侧区域R1中的冷却流体从涡轮叶片40带走的热量。因此，针对下游侧通道66附近的叶片主体42，能够抑制下游侧区域R2中的过度冷却或上游侧区域R1中的冷却不足。 [0086] 在一些实施方式中，上述参数可以是多个冷却孔70或72的内壁面71(参考图4)的表面粗糙度。该表面粗糙度可以是算术平均粗糙度Ra。在一些实施方式中，多个冷却孔70或72的下游侧区域R2中的表面粗糙度小于上游侧区域R1中的表面粗糙度。 [0087] 在上述实施方式中，与下游侧通道66连通的同时在叶片主体42的表面开口的多个冷却孔70或72的内壁面71的表面粗糙度在下游侧区域R2小于上游侧区域R1。因此，与多个冷却孔70或72的内壁面71的表面粗糙度在下游侧区域R2与上游侧区域R1相同时相比，能够减少通过下游侧区域R2中的冷却流体从涡轮叶片40带走的热量。或者，与多个冷却孔70或72的内壁面71的表面粗糙度在下游侧区域R2与上游侧区域R1相同时相比，能够加大通过上游侧区域R1中的冷却流体从涡轮叶片40带走的热量。因此，针对下游侧通道66附近的叶片主体42，能够抑制下游侧区域R2中的过度冷却或上游侧区域R1中的冷却不足。 [0088] 在一些实施方式中，可以设置有多个扰流件34，以使冷却流体与下游侧通道66的内壁面63之间的热传递系数在下游侧区域R2小于上游侧区域R1。 [0089] 例如，在一些实施方式中，上述参数可以是多个扰流件34的叶片高度方向上的间距PT。在一些实施方式中，例如，如图7所示，多个扰流件34的下游侧区域R2中的间距PT2大于上游侧区域R1中的间距PT1。 [0090] 叶片高度方向上的扰流件34的间距PT是叶片高度方向上相邻一对扰流件34的中心之间的叶片高度方向上的距离(参考图8)。扰流件34的高度e相同时，扰流件34的间距PT越小，冷却流体与涡轮叶片40之间的热传递系数倾向于越大。 [0091] 并且，例如，在一些实施方式中，上述参数可以是以下游侧通道66的内壁面63为基准的扰流件34的高度e。在一些实施方式中，例如，如图8所示，扰流件34的下游侧区域R2中的高度e2小于上游侧区域R1中的高度e1。 [0092] 扰流件34的间距PT相同时，扰流件34的高度e越大，冷却流体与涡轮叶片40之间的热传递系数倾向于越大。 [0093] 并且，例如，在一些实施方式中，上述参数可以是下游侧通道66中的冷却流体的流动方向(由图9中的直线L1表示)与扰流件34的延伸方向之间的角度θ(其中，θ为0度以上且90度以下。以下，还称为扰流件34的倾斜角θ)。即，在一些实施方式中，扰流件34的倾斜角θ在下游侧区域R2与上游侧区域R1不同。 [0094] 在上述实施方式中，在下游侧通道66的内壁面63设置有沿着叶片高度方向排列的多个扰流件34，该内壁面63与冷却流体之间的热传递系数在下游侧区域R2小于上游侧区域R1。例如，多个扰流件34的下游侧区域R2中的间距PT2大于上游侧区域R1中的间距PT1。或者，扰流件34的下游侧区域R2中的高度e2小于上游侧区域R1中的高度e1。或者，扰流件34的下游侧区域R2中的倾斜角θ2与上游侧区域R1中的倾斜角θ1不同。 [0095] 因此，与上述热传递系数、扰流件34的间距PT、扰流件34的高度e或扰流件34的角度θ在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域R2中的冷却流体从涡轮叶片40带走的热量。或者，与上述热传递系数在下游侧区域R2与上游侧区域R1相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片40带走的热量。因此，针对下游侧通道66附近的叶片主体42，能够抑制下游侧区域R2中的过度冷却或上游侧区域R1中的冷却不足。 [0096] 在一些实施方式中，上述参数可以是热障涂层86的厚度T。在一些实施方式中，例如，如图10所示，下游侧区域R2中的热障涂层86的厚度T2小于上游侧区域R1中的热障涂层86的厚度T1。 [0097] 另外，热障涂层86的厚度可以仅在涡轮叶片40的表面的仅一部分区域如上所述不同。例如，在包含位于设置旁通部36的下游侧通道66(图10中是冷却通道60a)的附近的前缘44或后缘46的区域，如上所述，下游侧区域R2中的热障涂层86的厚度T2可以小于上游侧区域R1中的热障涂层86的厚度T1。 [0098] 热障涂层86的厚度T例如在形成热障涂层86时通过改变热喷涂枪的移动速度来调节。即，热喷涂枪的移动速度越快，能够使所形成的热障涂层的厚度越薄。 [0099] 在上述实施方式中，覆盖叶片主体42的表面的热障涂层86的厚度在下游侧区域R2小于上游侧区域R1。因此，与热障涂层86的厚度T在下游侧区域R2与上游侧区域R1相同时相比，能够使叶片主体42的金属温度在叶片高度方向上均匀。因此，针对下游侧通道66附近的叶片主体42，能够抑制下游侧区域R2中的过度冷却或上游侧区域R1中的冷却不足。 [0100] 图11是放大表示一实施方式所涉及的涡轮叶片40的后缘侧部分的概略剖视图。在一些实施方式中，旁通部36设置于将多个冷却通道60中位于最前缘侧或最后缘侧的冷却通道60a或60f(下游侧通道66)与该冷却通道60a或60f的邻位的冷却通道60b或60e(上游侧通道65)隔开的隔壁部32。(另外，在图11所示的例示性实施方式中，旁通部36设置于将位于最后缘侧的冷却通道60f(下游侧通道66)与该冷却通道60f的邻位的冷却通道60e(上游侧通道65)隔开的隔壁部32。)而且，在叶片高度方向上，在以相对于冷却通道60a或60f(下游侧通道66)中的冷却通道的流动位于旁通部36的位置HB的下游侧的位置HB’(在叶片高度方向上与旁通部36对应的位置)为边界的上游侧区域R1与下游侧区域R2，上述参数的值不同。 [0101] 多个冷却通道60中位于最前缘侧或最后缘侧的冷却通道60a或60f通常在下游端具有出口开口64A或64B(参考图2)。若该出口开口64大，则该冷却通道60f中的冷却流体的流量变多。在这样的情况下，从上游侧通道65经由旁通部36流入下游侧通道66的冷却流体(图11的箭头Fa)的方向朝向下游侧大幅弯曲，冷却流体在下游侧通道66中供给到旁通部36的下游侧位置。 [0102] 关于这一点，在上述实施方式中，将表示多个冷却孔70或72、多个扰流件34或热障涂层86的特征的参数的值改变的位置设置于旁通部36的下游侧。因此，如上所述，即使是在流入下游侧通道66的冷却流体的方向在下游侧大幅弯曲时，也能够在旁通部36的下游侧位置HB’(与旁通部36对应的位置)的上游侧的区域(上游侧区域R1)与下游侧的区域(下游侧区域R2)之间，使通过冷却流体从涡轮叶片40带走的热量或从流经配置有涡轮叶片40的燃烧气体通道28的气体向涡轮叶片40的输入的热量产生差距。因此，针对下游侧通道66附近的叶片主体42，能够有效地抑制下游侧区域R2中的过度冷却或上游侧区域R1中的冷却不足。 [0103] 上述各实施方式中所记载的内容例如可以如下掌握。 [0104] (1)本发明的至少一实施方式所涉及的涡轮叶片(40)具备： [0105] 叶片主体(42)； [0106] 多个冷却通道(60)，在所述叶片主体的内部分别沿叶片高度方向延伸且经由折回部(59)彼此连接；及 [0107] 旁通部(36)，设置于将所述多个冷却通道中相邻一对冷却通道隔开的隔壁部(32)且使所述一对冷却通道彼此连通， [0108] 所述一对冷却通道包含上游侧通道(65)及对于冷却流体的流动位于所述上游侧通道的下游侧的下游侧通道(66)， [0109] 所述涡轮叶片具备： [0110] 多个冷却孔(70或72)，以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片主体，与所述下游侧通道连通的同时在所述叶片主体的表面开口； [0111] 多个扰流件(34)，设置于所述下游侧通道的内壁面(63)且沿着所述叶片高度方向排列；或 [0112] 热障涂层(86)，覆盖所述叶片主体的表面， [0113] 在所述叶片高度方向上，在上游侧区域(R1)与下游侧区域(R2)之间，表示所述多个冷却孔、所述多个扰流件或所述热障涂层的特征的参数的值不同，所述上游侧区域对于所述下游侧通道中的所述冷却流体的流动位于与所述旁通部对应的位置的上游侧，所述下游侧区域对于所述下游侧通道中的所述冷却流体的流动位于所述上游侧区域的下游侧。 [0114] 在上述(1)的结构中，彼此相邻的上游侧通道与下游侧通道经由旁通部连通，因此，能够向下游侧通道中的旁通部的下游侧的区域(下游侧区域)供给温度上升前的相对低温的冷却流体。因此，能够有效地冷却下游侧区域附近的叶片主体。 [0115] 并且，在上述(1)的结构中，在下游侧通道中的旁通部的上游侧的区域(上游侧区域)与下游侧的区域(下游侧区域)，表示多个冷却孔、多个扰流件或热障涂层的特征的参数的值不同。因此，在下游侧通道中的上游侧区域与下游侧区域之间，能够使通过冷却流体从涡轮叶片带走的热量或从流经配置有涡轮叶片的气体通道的气体(燃烧气体等)向涡轮叶片输入的热量产生差距。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0116] 即，根据上述(1)的结构，通过设置旁通部，能够有效地冷却涡轮叶片的同时能够抑制伴随旁通部的设置而发生的涡轮叶片的过度冷却或冷却不足。 [0117] (2)在一些实施方式中，在上述(1)的结构中， [0118] 所述涡轮叶片具备： [0119] 多个冷却孔(70或72)，以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片主体，与所述下游侧通道连通的同时在所述叶片主体的表面开口； [0120] 所述多个冷却孔的开口密度在所述下游侧区域小于所述上游侧区域。 [0121] 根据上述(2)的结构，与下游侧通道连通的同时在叶片主体的表面开口的多个冷却孔的开口密度在下游侧区域小于上游侧区域。因此，与上述开口密度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。或者，与上述开口密度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0122] (3)在一些实施方式中，在上述(1)或(2)的结构中， [0123] 所述涡轮叶片具备： [0124] 多个冷却孔，以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片主体，与所述下游侧通道连通的同时在所述叶片主体的表面开口； [0125] 所述叶片高度方向上相邻一对冷却孔的所述叶片高度方向上的间距(Ph)在所述下游侧区域大于所述上游侧区域。 [0126] 根据上述(3)的结构，与下游侧通道连通的同时在叶片主体的表面开口的多个冷却孔的叶片高度方向上的间距在下游侧区域大于上游侧区域。因此，与多个冷却孔的间距在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。或者，与多个冷却孔的间距在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0127] (4)在一些实施方式中，在上述(1)至(3)中的任一结构中， [0128] 所述涡轮叶片具备： [0129] 多个冷却孔，以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片主体，与所述下游侧通道连通的同时在所述叶片主体的表面开口； [0130] 所述多个冷却孔的直径(D)在所述下游侧区域小于所述上游侧区域。 [0131] 根据上述(4)的结构，与下游侧通道连通的同时在叶片主体的表面开口的多个冷却孔的直径在下游侧区域小于上游侧区域。因此，与多个冷却孔的直径在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。或者，与多个冷却孔的直径在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0132] (5)在一些实施方式中，在上述(1)至(4)中的任一结构中， [0133] 所述涡轮叶片具备： [0134] 多个冷却孔，以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片主体，与所述下游侧通道连通的同时在所述叶片主体的表面开口； [0135] 所述多个冷却孔的内壁面的表面粗糙度在所述下游侧区域小于所述上游侧区域。 [0136] 根据上述(5)的结构，与下游侧通道连通的同时在叶片主体的表面开口的多个冷却孔的内壁面的表面粗糙度在下游侧区域小于上游侧区域。因此，与多个冷却孔的内壁面的表面粗糙度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。或者，与多个冷却孔的内壁面的表面粗糙度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0137] (6)在一些实施方式中，在上述(1)至(5)中的任一结构中， [0138] 所述涡轮叶片具备： [0139] 多个扰流件(34)，设置于所述下游侧通道的内壁面(63)且沿着所述叶片高度方向排列， [0140] 以所述冷却流体与下游侧通道的所述内壁面之间的热传递系数在所述下游侧区域小于所述上游侧区域的方式设置有所述多个扰流件。 [0141] 根据上述(6)的结构，在下游侧通道的内壁面设置有沿着叶片高度方向排列的多个扰流件，该内壁面与冷却流体之间的热传递系数在下游侧区域小于上游侧区域。因此，与上述热传递系数在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。或者，与上述热传递系数在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0142] (7)在一些实施方式中，在上述(1)至(6)中的任一结构中， [0143] 所述涡轮叶片具备： [0144] 多个扰流件，设置于所述下游侧通道的内壁面且沿着所述叶片高度方向排列，[0145] 所述多个扰流件的所述叶片高度方向上的间距(PT)在所述下游侧区域大于所述上游侧区域。 [0146] 根据上述(7)的结构，在下游侧通道的内壁面设置有沿着叶片高度方向排列的多个扰流件，该多个扰流件的叶片高度方向上的间距在下游侧区域大于上游侧区域。因此，与多个扰流件的间距在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。或者，与多个扰流件的间距在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0147] (8)在一些实施方式中，在上述(1)至(7)中的任一结构中， [0148] 所述涡轮叶片具备： [0149] 多个扰流件，设置于所述下游侧通道的内壁面且沿着所述叶片高度方向排列，[0150] 以所述下游侧通道的所述内壁面为基准的所述扰流件的高度(e)在所述下游侧区域小于所述上游侧区域。 [0151] 根据上述(8)的结构，在下游侧通道的内壁面设置有沿着叶片高度方向排列的多个扰流件，以上述内壁面为基准的扰流件的高度在下游侧区域小于上游侧区域。因此，与上述扰流件的高度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。或者，与上述扰流件的高度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0152] (9)在一些实施方式中，在上述(1)至(8)中的任一结构中， [0153] 所述涡轮叶片具备： [0154] 多个扰流件，设置于所述下游侧通道的内壁面且沿着所述叶片高度方向排列，[0155] 所述下游侧通道中的所述冷却流体的流动方向与所述扰流件的延伸方向之间的角度(θ)在所述下游侧区域与所述上游侧区域不同。 [0156] 根据上述(9)的结构，在下游侧通道的内壁面设置有沿着叶片高度方向排列的多个扰流件，下游侧通道中的冷却流体的流动方向与扰流件的延伸方向之间的角度在下游侧区域与上游侧区域不同。因此，与上述角度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够减少通过下游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。或者，与上述角度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够加大通过上游侧区域中的冷却流体从涡轮叶片带走的热量。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0157] (10)在一些实施方式中，在上述(1)至(9)中的任一结构中， [0158] 所述涡轮叶片具备： [0159] 热障涂层(86)，覆盖所述叶片主体的表面， [0160] 所述热障涂层的厚度(T)在所述下游侧区域小于所述上游侧区域。 [0161] 根据上述(10)的结构，覆盖叶片主体的表面的热障涂层的厚度在下游侧区域小于上游侧区域。因此，与热障涂层的厚度在下游侧区域与上游侧区域相同时相比，能够使叶片主体的金属温度在叶片高度方向上均匀。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0162] (11)在一些实施方式中，在上述(1)至(10)中的任一结构中， [0163] 所述下游侧通道是在所述多个冷却通道中，在所述叶片主体的翼弦方向上位于最前缘侧的冷却通道(60a)或位于最后缘侧的冷却通道(60f)， [0164] 在所述叶片高度方向上，与所述旁通部对应的所述位置对于所述下游侧通道中的所述冷却流体的流动位于所述旁通部的下游侧。 [0165] 在位于最前缘侧或后缘侧的冷却通道中冷却流体的流量多时，从上游侧通道经由旁通部流入下游侧通道的冷却流体的方向朝向下游侧大幅弯曲，冷却流体在下游侧通道中供给到旁通部的下游侧位置。关于这一点，在上述(11)的结构中，将表示多个冷却孔、多个扰流件或热障涂层的特征的参数的值改变的位置设置于旁通部的下游侧。因此，如上所述，即使是在流入下游侧通道的冷却流体的方向大幅弯曲时，也能够在旁通部的下游侧的位置(与旁通部对应的位置)的上游侧的区域(上游侧区域)与下游侧的区域(下游侧区域)之间，使通过冷却流体从涡轮叶片带走的热量或从流经配置有涡轮叶片40的气体通道的气体向涡轮叶片输入的热量产生差距。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够有效地抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0166] (12)本发明的至少一实施方式所涉及的燃气涡轮(1)具备： [0167] 上述(1)至(11)中任一项所述的涡轮叶片(40)；及 [0168] 燃烧器(4)，用于生成流经设置所述涡轮叶片的燃烧气体流路的燃烧气体。 [0169] 在上述(12)的结构中，彼此相邻的上游侧通道与下游侧通道经由旁通部连通，因此，能够向下游侧通道中的旁通部的下游侧的区域(下游侧区域)供给温度上升前的相对低温的冷却流体。因此，能够有效地冷却下游侧区域附近的叶片主体。 [0170] 并且，在上述(12)的结构中，在下游侧通道中的旁通部的上游侧的区域(上游侧区域)与下游侧的区域(下游侧区域)，表示多个冷却孔、多个扰流件或热障涂层的特征的参数的值不同。因此，在下游侧通道中的上游侧区域与下游侧区域之间，能够使通过冷却流体从涡轮叶片带走的热量或从流经配置有涡轮叶片的气体通道的气体(燃烧气体等)向涡轮叶片输入的热量产生差距。因此，针对下游侧通道附近的叶片主体，能够抑制下游侧区域中的过度冷却或上游侧区域中的冷却不足。 [0171] 即，根据上述(12)的结构，通过设置旁通部，能够有效地冷却涡轮叶片的同时能够抑制伴随旁通部的设置而发生的涡轮叶片的过度冷却或冷却不足。 [0172] 以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，还包括对上述实施方式施加变形的方式，适当组合这些方式的方式。 [0173] 在本说明书中，“在某一方向上”、“沿某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等表示相对或绝对配置的表述不仅严格地表示这种配置，还表示以存在公差或可得到相同功能的程度的角度或距离相对位移的状态。 [0174] 例如，“同一”、“相等”及“均质”等表示事物处于相同状态的表述不仅表示严格意义上相同的状态，还表示存在公差或可获得相同功能的程度的差异的状态。 [0175] 并且，在本说明书中，表示四边形状、圆筒形状等形状的表述不仅表示严格的几何学意义上的四边形状、圆筒形状等形状，还表示在可获得相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。 [0176] 并且，在本说明书中，“具备”、“包含”或“具有”等一构成要素的表述并不是排除其他构成要素的存在的排他性表述。 [0177] 符号说明 [0178] 1‑燃气涡轮，2‑压缩机，4‑燃烧器，6‑涡轮，8‑转子，10‑压缩机机室，12‑空气取入口，16‑静叶片，18‑动叶片，20‑壳体，22‑涡轮机室，24‑静叶片，26‑动叶片，28‑燃烧气体通道，30‑排气室，32‑隔壁部，34‑扰流件，36‑旁通部，40‑涡轮叶片，42‑叶片主体，44‑前缘，46‑后缘，47‑后缘部，48‑前端，49‑顶板，50‑基端，56‑压力面，58‑负压面，59‑折回部，60、 60a～60f‑冷却通道，61、61A、61B‑蛇形流路，63‑内壁面，64、64A、64B‑出口开口，65‑上游侧通道，66‑下游侧通道，70‑冷却孔，71‑内壁面，72‑冷却孔，80‑平台，82‑叶片根部，84A‑内部流路，84B‑内部流路，86‑热障涂层，PT‑扰流件的间距，Ph‑冷却孔的间距，R1‑上游侧区域，R2‑下游侧区域，T‑厚度，e‑高度，θ‑角度(倾斜角)。 |
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