涡轮叶片及燃气轮机 【技术领域】
本发明涉及涡轮叶片及燃气轮机。背景技术 通常， 燃气轮机的压缩机中的静叶片使用覆环不同体设置的悬臂类型的静叶片、 或覆环一体设置的带覆环类型的静叶片等。
带覆环类型的静叶片与悬臂类型的静叶片相比， 空气等不易从翼形部的前端泄 漏， 且能够在覆环的内周设置抑制静叶片与转子之间的空气等的泄漏的转子密封结构。这 样， 由于带覆环类型的静叶片能够适量地削减泄漏空气量， 因此在性能方面是有利的。
上述带覆环类型的静叶片中， 在翼形部 ( 轮廓部 ) 的内侧及外侧的端部设有称作 覆环部的圆周状的基部。
翼形部与覆环部之间的固定例举如下 ： 将从翼形部突出的插入部插入在覆环部设 置的插入口的榫类型的固定方法 ； 或在上述插入口插入从翼形部扩宽而形成的插入凸缘部 的排骨 (pork chop) 类型的固定方法。
在上述榫类型的固定方法或排骨类型的固定方法中， 可以将插入部或插入凸缘部 机械地插入插入口而固定， 也可以通过钎焊或焊接来固定。 如此， 将静叶片的覆环部环状组 装。
另外， 也存在将翼形部和覆环部作为一体结构而成型或加工的情况。
通常， 覆环部吸收环状组装的状态下的向周向的热膨胀， 故提高了覆环部的加工 性或组装性， 因而为了实现覆环部等的维护性的提高， 将覆环部沿圆周方向分割成多个。 例 如， 在为带覆环类型的静叶片的情况下， 覆环部以对应各静叶片的方式分割。
进而， 在覆环部， 在旋转的转子轴之间还设有迷宫式密封件或蜂窝式密封件等密 封结构 ( 例如， 参照专利文献 1)。
考虑到加工的容易度和维修的容易度， 该密封结构也可以形成为与翼形部或覆环 部不同的结构， 在形成后与翼形部或覆环部组合。
作为组合覆环部和密封结构的结构， 除专利文献 1 所记载的结构外， 还可以例示 出在设于覆环部的槽结构嵌合密封结构的结构。
另一方面， 已知静叶片在燃气轮机的压缩机内部的空气或气体的流场中被施加具 有与静叶片的固有频率一致的频率或转速的整数倍的频率的激振力时， 静叶片的翼形部或 覆环部大幅振动 ( 振动响应 )。
作为上述激振力， 可以例示出旋转的动叶片的后流流动 ( 尾流 ) 所引起的激振力、 或干涉流动 ( 势能 ) 所引起的激振力等。
由于上述振动响应而作用于静叶片的应力大到超过构成静叶片的材料的疲劳强 度时， 可能会在静叶片产生疲劳裂纹， 可能因疲劳裂纹而导致静叶片破损。
因此， 需要对翼形部或覆环部进行设计， 使它们带有即使发生了振动响应也不会 引起疲劳裂纹的体格强度， 并且需要使静叶片的固有频率从作用于静叶片时预测的激振频
率偏离， 换言之使固有频率与激振频率失谐。
另一方面， 近年来， 随着燃气轮机的高输出化、 高性能化、 成本的降低等， 轮廓部的 翼轮廓宽度 ( 翼弦 ) 的扩大、 翼长 ( 跨距 ) 的扩大等轮廓部的大型化日益进展。
这样， 若轮廓部大型化， 则作用于翼形部的空气力或气体力变大， 施加在翼形部的 根部、 换言之翼形部与覆环部的连接部的载荷和力矩增加。 为了阻力该载荷和力矩的增加， 需要将在翼形部的根部形成的圆角形状的曲率半径 R 大径化， 从而确保充分的强度。
相对于此， 从空气力学的观点出发， 存在将在翼形部的根部形成的圆角形状的曲 率半径 R 小径化这样的与确保翼形部的根部的充分的强度相反的要求。
轮廓部通过被驱动旋转而压缩包含气体的空气等， 在流场中承受空气 ( 包含气 体 ) 阻力。因此， 由于减少了该空气阻力， 因此实现了轮廓形状的最佳化、 轮廓部的前缘的 直径和后缘的直径的小径化， 并且实现了轮廓部的翼形的厚度自身的薄壁化。
然而， 上述小径化和薄壁化成为使静叶片的强度、 尤其是相对于谐振响应的强度 降低的主要原因。因此， 在轮廓部的设计中， 为了确保轮廓部的强度， 对上述小径化和薄壁 化存在制约。
除此以外， 为了避免静叶片与激振力引起谐振而被破坏， 进行失谐设计， 以使组合 多个静叶片而成的静叶片环整体的固有频率从激振源的频率偏离， 即使两者不一致。
然而， 上述固有频率依赖于轮廓部的形状、 覆环部的形状等， 因此若优先固有频率 与激振源的频率的失谐， 则牺牲了静叶片的空气动力特性而不得不致力于静叶片的设计的 情况居多。
在专利文献 1 中提出了利用波形的板簧按压静叶片来约束静叶片的相对移动的 技术。
进而， 还已知有如下技术 ： 为了降低静叶片的振动响应， 通过使用利用了弹簧的摩 擦力的振动衰减 ( 阻尼 )， 使静叶片的振动响应所引起的振动衰减。
具体而言， 已知有如下结构 ： 通过在配置于内周侧的覆环环与保持密封件的密封 支架之间插入圆环状的弹簧、 并使弹簧与覆环环压接的结构， 而使静叶片的振动衰减。
这样， 与轮廓部连接的覆环部因谐振而发生振动变形时， 覆环部与弹簧滑动， 而在 覆环部与弹簧之间作用有摩擦力。即， 在覆环部与弹簧的滑动面上， 振动能转换成摩擦能 ( 热能 )， 从而使静叶片的振动衰减。
【专利文献 1】 ： 日本特开 2002-276304 号公报
然而， 静叶片等的翼体格变大时， 振动的振动能也相对地变大， 因此使静叶片的振 动衰减的机构的衰减力也需要变大。 例如， 在使上述弹簧与覆环环压接的结构下， 为了得到 基于摩擦的充分的衰减力， 需要提高弹力。
在上述状況下， 在密封支架环与覆环环通过轨道状的嵌合结构组装的情况下， 存 在密封支架环与覆环环的组装或分解存在困难的问题。
即， 由于基于上述弹簧的扩张力作用于密封支架环和覆环环， 并且作用在弹簧与 密封支架环之间、 或弹簧与覆环环之间的摩擦力起作用， 因此使密封支架环与覆环环滑动 时所需要的力增大， 存在难以组装或分解的问题。
另外， 在专利文献 1 所记载的结构中。由于没有形成为考虑到更换上述弹簧的结 构， 因此在弹簧因长期使用的磨损而损耗的情况下， 如上所述那样存在难以更换提高了弹力的弹簧的问题。 发明内容 本发明为了解决上述课题而提出， 其目的在于提供一种能够使因激振力引起的振 动衰减、 容易进行密封支架环与覆环环的组装和分解及弹簧等弹性部件的更换的涡轮叶片 及燃气轮机。
为了达成上述目的， 本发明提供以下的机构。
本发明的第一方式所涉及的涡轮叶片的特征在于， 具备 ： 覆环部， 其配置在翼形部 的端部 ； 端部箱体， 其相对于所述覆环部能够滑动移动且能够装拆， 且在与所述覆环部之间 形成空间 ； 弹性部， 其配置在所述空间内， 向分离覆环部与端部箱体的方向施力， 并且配置 成能够与所述覆环部相对移动。
根据本发明的第一方式所涉及的涡轮叶片， 翼形部及覆环部发生振动而相对于端 部箱体滑动移动时， 将覆环部向从端部箱体分离的方向按压的弹性部与覆环部相对移动， 即弹性部与覆环部滑动。因此， 翼形部及覆环部的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 使翼形部及覆环部的振动衰减。另外， 通过使弹性部与端部箱体一起从覆环部 滑动移动而装拆， 由此能够容易地更换弹性部。
以第一方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 优选所述覆环部相对于多个所述翼形 部的每一个独立配置， 一个所述端部箱体相对于多个所述覆环部能够装拆。
根据该结构， 由于相对于多个翼形部的每一个独立配置覆环部， 因此与多个覆环 部一体形成的情况相比， 各翼形部及覆环部容易相对于弹性部相对移动。 换言之， 覆环部与 弹性部之间的滑动距离变长。
因此， 更多的翼形部及覆环部的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 容易使翼形部及覆环部的振动进一步衰减。
以第一方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 也可以构成为， 所述弹性部是沿着多 个所述覆环部排列的方向延伸且形成为大致波形的板簧， 该板簧的顶部与所述覆环部或所 述端部箱体抵接。
根据该结构， 通过将弹性部制成形成为波形状的板簧， 由此与使用了其他弹簧的 情况相比， 能够对覆环部施加更大的按压力。
另外， 通过使板簧的各顶部分别与覆环部抵接， 由此能够使多个覆环部相对于一 个板簧滑动。
以第一方式所涉及的涡轮叶片为基础， 也可以构成为， 还具备在所述弹性部与所 述端部箱体之间配置且能够相对于所述覆环部接近、 分离的按压部。
根据该结构， 通过使按压部接近覆环部， 由此调整弹性部的压缩量， 从而调整弹性 部按压覆环部的力。 即， 由于调整弹性部与覆环部之间的摩擦力， 因此调整翼形部及覆环部 的振动的衰减量。
另外， 通过使按压部接近覆环部， 由此弹性部的作用力被覆环部及按压部挡住。 换 言之， 弹性部的作用力不会作用到端部箱体。 因此， 在使端部箱体相对于覆环部滑动移动的 情况下， 或在装拆端部箱体的情况下， 能够减小作用在覆环部与端部箱体的接触面上的摩 擦力， 从而能够容易地滑动移动和装拆。
以第一方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 也可以构成为， 在由所述多个覆环部 及所述一个端部箱体形成的所述空间内配置有一个所述按压部。
根据该结构， 由于相对于多个翼形部及覆环部配置一个端部箱体， 因此与相对于 多个翼形部及覆环部的各自配置端部箱体的情况相比， 涡轮叶片的上游侧和下游侧之间的 密封性提高。
以第一方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 也可以构成为， 所述弹性部是沿着多 个所述覆环部排列的方向延伸且形成为大致波形的板状的弹簧， 该弹簧的顶部与所述覆环 部或所述按压部抵接。
根据该结构， 通过将弹性部制成形成为波形状的板状的弹簧， 由此与使用了其他 弹簧的情况相比， 能够对覆环部施加更大的按压力。
另外， 通过使弹簧的各顶部分别与覆环部抵接， 由此能够使多个覆环部相对于一 个弹簧滑动。
以第一方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 也可以构成为， 多个所述弹簧大致并 行地排列配置， 并且相对于一个所述弹簧的顶部， 其他所述弹簧的顶部偏离配置。
根据该结构， 即使在一个弹簧的顶部的配置间隔比覆环部的配置间隔宽的情况 下， 也能够使弹簧与全部的覆环部抵接。即， 相对于不与一个弹簧的顶部抵接的覆环部， 使 另一个弹簧的顶部与该覆环部抵接， 由此能够使弹簧与全部的覆环部抵接。 以第一方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 也可以构成为， 在所述按压部设有使 所述按压部接近所述覆环部而压缩所述弹性部的压缩部。
根据该结构， 能够利用压缩部使按压部接近覆环部。因此， 调整弹性部的压缩量， 从而调整弹性部按压覆环部的力。 即， 由于调整弹性部与覆环部之间的摩擦力， 因此调整翼 形部及覆环部的振动的衰减量。
另外， 通过使按压部接近覆环部， 由此弹性部的作用力被覆环部及按压部挡住。 因 此， 在使端部箱体相对于覆环部滑动移动的情况下， 或在装拆端部箱体的情况下， 减小作用 在覆环部与端部箱体的接触面上的摩擦力， 从而能够容易地滑动移动或装拆。
本发明的第二方式所涉及的涡轮叶片的特征在于， 具备 ： 覆环部， 其配置在翼形部 的端部 ； 端部箱体， 其能够相对于所述覆环部滑动移动且能够装拆， 与所述覆环部之间形成 空间 ； 弹性部， 其配置在所述空间内， 向分离所述覆环部与所述端部箱体的方向施力 ； 摩擦 部， 其配置在所述弹性部与所述覆环部之间， 能够相对于所述覆环部接近、 分离， 并且能够 配置成与所述覆环部相对移动。
根据第二方式所涉及的上述涡轮叶片， 翼形部及覆环部发生振动而相对于端部箱 体滑动移动时， 被弹性部按压到覆环部的摩擦部与覆环部相对移动， 即， 摩擦部与覆环部滑 动。因此， 翼形部及覆环部的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 使翼形部及 覆环部的振动衰减。
另一方面， 通过使摩擦部与端部箱体接近， 由此弹性部的作用力被摩擦部及端部 箱体挡住。换言之， 弹性部的作用力不会作用到覆环部。因此， 在使端部箱体相对于覆环部 滑动移动的情况下， 或在装拆端部箱体的情况下， 能够减小作用在覆环部与端部箱体的接 触面上的摩擦力， 从而能够容易地滑动移动或装拆。
以第二方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 优选所述覆环部相对于多个所述翼形
部的每一个独立配置， 一个所述端部箱体相对于多个所述覆环部能够装拆， 在由所述多个 覆环部及所述一个端部箱体形成的所述空间内， 相对于一个所述覆环部配置有一个所述摩 擦部。
根据该结构， 由于相对于多个翼形部的各自独立配置有覆环部， 因此与多个覆环 部一体形成的情况相比， 各翼形部及覆环部容易相对于摩擦部相对移动。 换言之， 覆环部与 摩擦部之间的滑动距离变长。
因此， 更多的翼形部及覆环部的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 容易使翼形部及覆环部的振动进一步衰减。
另一方面， 由于相对于多个翼形部及覆环部配置有一个端部箱体， 因此与相对于 多个翼形部及覆环部的各自配置端部箱体的情况相比， 涡轮叶片的上游侧与下游侧之间的 密封性提高。
以第二方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 优选所述弹性部是沿着多个所述覆环 部排列的方向延伸且形成为大致波形的板状的弹簧， 该弹簧的顶部与所述摩擦部或所述按 压部抵接。
根据该结构， 通过将弹性部制成形成为波形状的弹簧， 由此与使用了其他弹簧的 情况相比， 能够对覆环部施加更大的按压力。 另一方面， 通过使弹簧的各顶部分别与覆环部抵接， 由此通过一个弹簧将多个摩 擦部向覆环部按压。
以第二方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 优选在所述摩擦部设有压缩部， 该压 缩部从所述摩擦部朝向所述端部箱体延伸， 贯通过所述端部箱体而突出， 并且使所述摩擦 部接近所述端部箱体而压缩所述弹性部。
根据该结构， 由于压缩部从摩擦贯通过端部箱体而突出， 因此压缩部及摩擦部能 够向相对于端部箱体接近、 分离的方向移动， 并且向与该接近、 分离的方向交叉的方向的移 动被约束。因此， 能够可靠地在覆环部与摩擦部之间滑动。
以第二方式所涉及的上述涡轮叶片为基础， 优选在所述摩擦部的与所述覆环部接 触的面上设有沿相对于所述端部箱体滑动移动的方向交叉的方向延伸的避让槽。
根据该结构， 通过设置避让槽， 由此摩擦部的与覆环部接触的面夹着避让槽而被 分成两个， 各面与覆环部接触。因此， 即使覆环部与摩擦部发生滑动， 覆环部与摩擦部也能 够在上述两个面稳定接触， 防止一端接触等不良情况的发生。
本发明所涉及的燃气轮机的特征在于， 具备上述任一方式所述的涡轮叶片。
根据本发明所涉及的燃气轮机， 由于设有本实施方式的涡轮叶片， 因此涡轮叶片 的翼形部及覆环部的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 使翼形部及覆环部 的振动衰减。
在设有上述第一方式所涉及的涡轮叶片的燃气轮机中， 通过使按压部接近覆环 部， 由此在使端部箱体相对于覆环部滑动移动的情况下， 或在使装拆端部箱体的情况下， 能 够减小作用在覆环部与端部箱体的接触面上的摩擦力， 从而能够容易地滑动移动或装拆。
在设有上述第二方式所涉及的涡轮叶片的燃气轮机中， 通过使摩擦部接近端部箱 体， 由此在使端部箱体相对于覆环部滑动移动的情况下， 或在装拆端部箱体的情况下， 能够 减小作用在覆环部与端部箱体的接触面上的摩擦力， 从而能够容易地滑动移动或装拆。
发明效果
根据本发明的第一方式所涉及的涡轮叶片及燃气轮机， 由于将覆环部向从端部箱 体分离的方向按压的弹性部与覆环部相对移动， 即， 弹性部与覆环部滑动， 因此翼形部及覆 环部的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 其结果是， 起到能够使翼形部及覆 环部的振动衰减这样的效果。
另外， 通过使按压部接近覆环部， 由此起到如下效果 ： 弹性部的作用力被覆环部及 按压部挡住， 因此在使端部箱体相对于覆环部滑动移动的情况下， 或在装拆端部箱体的情 况下， 能够减小作用在覆环部与端部箱体的接触面上的摩擦力， 从而容易地组装或分解。
另外， 通过使弹性部与端部箱体一起从覆环部滑动移动而装拆， 由此能够容易地 更换弹性部。
根据本发明的第二方式所涉及的涡轮叶片及燃气轮机， 由于摩擦部与覆环部滑 动， 因此翼形部及覆环部的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 起到能够使翼 形部及覆环部的振动衰减这样的效果。
另外， 通过使摩擦部接近端部箱体， 由此起到如下效果 ： 弹性部的作用力被摩擦部 及端部箱体挡住， 因此在使端部箱体相对于覆环部滑动移动的情况下， 或在装拆端部箱体 的情况下， 能够减小作用在覆环部与端部箱体的接触面上的摩擦力， 从而容易地滑动移动 或装拆。 附图说明
图 1 是说明本发明的第一实施方式至第三实施方式所涉及的燃气轮机的结构的 示意图。
图 2 是说明本发明的第一实施方式所涉及的燃气轮机的压缩部的转子盘及静叶 片的结构的示意图。
图 3 是说明图 2 的静叶片的密封支架附近的结构的剖视图。
图 4 是说明图 3 的弹簧的另一配置例的示意图。
图 5 是说明图 3 的静叶片的密封支架的安装时或拆下时的状态的示意图。
图 6 是说明图 3 的静叶片的密封支架的安装后的状态的示意图。
图 7 是说明图 3 的弹簧的又一配置例的示意图。
图 8 是说明本发明的第二实施方式所涉及的燃气轮机的压缩部的转子盘及静叶 片的结构的示意图。
图 9 是说明图 8 的静叶片的密封支架附近的结构的剖视图。
图 10 是说明图 9 的弹簧的另一配置例的示意图。
图 11 是说明图 9 的阻尼板的结构的示意图。
图 12 是说明图 9 的静叶片的密封支架的安装时或拆下时的状态的示意图。
图 13 是说明图 9 的静叶片的密封支架的安装后的状态的示意图。
图 14 是说明图 9 的弹簧的又一配置例的示意图。
图 15 是说明图 9 的密封支架的其他结构的示意图。
图 16 是说明本发明的第三实施方式所涉及的燃气轮机的压缩部的转子盘及静叶 片的结构的示意图。图 17 是说明图 16 的静叶片的密封支架附近的结构的剖视图。 图 18 是图 17 的弹簧的另一配置例的示意图。 图 19 是说明图 17 的弹簧的又一配置例的示意图。具体实施方式
图 1 是说明下述的第一实施方式至第三实施方式所涉及的燃气轮机的结构的示 意图。
如图 1 所示， 在燃气轮机 1 中设有压缩部 2、 燃烧部 3、 涡轮部 4 和旋转轴 5。
如图 1 所示， 压缩部 2 吸入空气而将其压缩， 并将压缩后的空气向燃烧部 3 供给。 旋转驱动力从涡轮部 4 经由旋转轴 5 向压缩部 2 传递， 压缩部 2 通过被驱动旋转而吸入空 气并对其进行压缩。
需要说明的是， 作为压缩部 2 可以使用公知的结构， 并没有特别限定。
如图 1 所示， 燃烧部 3 将从外部供给的燃料与供给的压缩空气混合， 使混合气燃烧 而生成高温气体， 并将生成的高温气体向涡轮部 4 供给。
需要说明的是， 作为燃烧部 3 可以使用公知的结构， 并没有特别限定。 如图 1 所示， 涡轮部 4 从供给的高温气体抽出旋转驱动力， 并驱动旋转轴 5 旋转。
需要说明的是， 作为涡轮部 4 可以使用公知的结构， 并没有特别限定。
[ 第一实施方式 ]
参照图 1 至图 7 说明本发明的第一实施方式所涉及的燃气轮机。需要说明的是， 在本实施方式中， 将本申请发明的涡轮叶片适用于燃气轮机 1 的压缩部 2 的六级静叶片至 九级静叶片而进行说明。
图 2 是说明本实施方式所涉及的燃气轮机的压缩部的转子盘及静叶片的结构的 示意图。
如图 1 及图 2 所示， 在压缩部 2 中设有 ： 安装在燃气轮机 1 的壳体 6 上的静叶片 ( 涡轮叶片 )10 ； 在由旋转轴 5 驱动而旋转的圆板状的转子盘 ( 未图示 ) 的圆周面配置的动 叶片。
静叶片 10 和动叶片在旋转轴 5 的周向上等间隔地排列配置， 并且在旋转轴 5 的轴 线方向上交替排列配置。
接下来， 说明作为本实施方式的特征的静叶片 10。
图 3 是说明图 2 的静叶片的密封支架附近的结构的剖视图。
如图 2 及图 3 所示， 静叶片 10 中设有外侧覆环部 11、 翼形部 12、 内侧覆环部 ( 覆 环部 )13、 密封支架 ( 端部箱体 )14、 弹簧 ( 弹性部 )15、 间隔件 ( 按压部 )16、 蜂窝式密封件 17。
如图 2 所示， 外侧覆环部 11 是构成压缩部 2 中的流体所流动的流路的壁面的一部 分的部件。进而， 外侧覆环部 11 是在翼形部 12 的径向外侧的端部配置的弯曲的板状部件， 对多个翼形部 12 配置一个外侧覆环部 11。换言之， 外侧覆环部 11 通过将圆筒状的部件分 割成多个而成， 在其内周面连接有多个翼形部 12。
外侧覆环部 11 的形状、 与翼形部 12 的连接方法， 可以使用公知的形状或方法， 并 没有特别限定。
如图 2 所示， 翼形部 12 是沿旋转轴 5 的径向延伸的截面形成为翼形状的部件， 与 被旋转轴 5 驱动旋转的动叶片一起压缩空气等流体并将其向燃烧部 3 送入。
在翼形部 12 设有周围的流体流动的上游侧端部即前缘 LE、 下游侧端部即后缘 TE、 呈凸状弯曲的面即负压面、 呈凹状弯曲的面即正压面。
如图 2 及图 3 所示， 内侧覆环部 13 与外侧覆环部 11 同样， 构成压缩部 2 的内部的 流体所流动的流路的一部分。进而， 内侧覆环部 13 是在翼形部 12 的径向内侧的端部配置 的弯曲的板状部件， 对一个翼形部 12 配置一个内侧覆环部 13。 换言之， 内侧覆环部 13 通过 将圆筒状的部件分割成多个而成， 在其外周面连接有翼形部 12。
在内侧覆环部 13 的前缘 LE 及后缘 TE 侧的端部设有沿周向 ( 与图 3 的纸面垂直 的方向 ) 延伸且与密封支架 14 嵌合的嵌合槽 13A。
如图 3 所示， 密封支架 14 安装在内侧覆环部 13 的内周侧 ( 图 3 的下侧 )， 与内侧 覆环部 13 一起形成将弹簧 15 及间隔件 16 收纳在内部的空间， 并且支承蜂窝式密封件 17。
密封支架 14 与外侧覆环部 11 同样， 对多个翼形部 12 及内侧覆环部 13 配置一个 密封支架 14。
在密封支架 14 的前缘 LE 侧及后缘 TE 侧设有沿径向延伸的一对侧壁部 14S、 将一 对侧壁部 14S 的径向内侧的端部相连的底板部 14B。 换言之， 在密封支架 14 上形成有朝向周向外侧 ( 图 3 的上侧 ) 开口的槽部。
在侧壁部 14S 的径向外侧的端部设有突出部 14A， 该突出部朝向密封支架 14 的内 侧突出并沿周向延伸， 与内侧覆环部 13 的嵌合槽 13A 嵌合。
在底板部 14B 设有供与间隔件 16 一起按压弹簧 15 的压缩螺栓 ( 压缩部 )18 插通 的贯通孔 14H。贯通孔 14H 设置在底板部 14B 的分别与一对侧壁部 14S 离开相等距离的位 置， 在周向 ( 与图 3 的纸面垂直的方向 ) 上隔开规定的间隔而设置多个。
如图 2 及图 3 所示， 弹簧 15 是向分离内侧覆环部 13 与间隔件 16 及密封支架 14 的方向施力的弹性部件。进而， 弹簧 15 通过与内侧覆环部 13 滑动而使静叶片 10 即翼形部 12 和内侧覆环部 13 的振动衰减。
这样， 通过弹簧 15 向分离内侧覆环部 13 与密封支架 14 的方向施力， 由此按压嵌 合槽 13A 和突出部 14A 而使嵌合槽 13A 与突出部 14A 密接， 并能够确保内侧覆环部 13 与密 封支架 14 之间的密封性。
弹簧 15 通过将大致长方形的板簧形成为大致波形而构成， 通过调节板簧的板厚 来调节弹簧 15 的弹力。作为构成弹簧 15 的材料， 优选在燃气轮机 1 运转时即弹簧 15 变成 高温时也能够维持所需的弹簧特性的材料。
弹簧 15 配置在由内侧覆环部 13 与密封支架 14 形成的空间， 更具体而言， 配置在 内侧覆环部 13 与间隔件 16 之间。进而， 在前缘 LE 侧配置一个弹簧 15， 并在后缘 TE 侧配置 一个弹簧 15， 共计两个弹簧 15 平行地排列配置。
在本实施方式中， 适用于这两个弹簧 15 以相同的相位配置的例子、 换言之两个弹 簧 15 的顶部在相同的位置与内侧覆环部 13 或间隔件 16 接触的例子而进行说明。
图 4 是说明弹簧的另一配置例的示意图。
需要说明的是， 可以将两个弹簧 15 如上述那样以相同的相位配置， 也可以如图 4 所述那样以不同的相位配置， 并没有特别限定。
在图 4 所示的弹簧 15 的配置中， 在一个弹簧 15 的顶部与内侧覆环部 13 接触的部 位， 另一个弹簧 15 的顶部与间隔件 16 接触。
这样， 即使在一个弹簧 15 的顶部的配置间隔比内侧覆环部 13 的配置间隔宽的情 况下， 也能够使弹簧 15 与全部的内侧覆环部 13 抵接。即， 相对于不与一个弹簧 15 的顶部 抵接的内侧覆环部 13， 使另一个弹簧 15 的顶部与该内侧覆环部 13 抵接， 由此能够使弹簧 15 与全部的内侧覆环部 13 抵接。
弹簧 15 的形状确定成， 波形的振幅 ( 径向上的从顶部至顶部的距离 ) 比从内侧覆 环部 13 的内周面至间隔件 16 的外周面的距离长， 且弹簧 15 的顶部与各内侧覆环部 13 的 内周面抵接。
更具体而言， 弹簧 15 的波形的振幅根据产生使静叶片 10 的振动衰减的摩擦力即 弹力所需要的弹簧 15 的压缩量确定。弹簧 15 的波形的波長 ( 周向上的从顶部至顶部的距 离 ) 根据内侧覆环部 13 的配置间隔即间距确定。
如图 3 所示， 间隔件 16 与压缩螺栓 18 一起将弹簧 15 朝向内侧覆环部 13 按压， 配 置在密封支架 14 的底板部 14B 与弹簧 15 之间。
间隔件 16 与密封支架 14 同样， 对多个翼形部 12 及内侧覆环部 13 配置一个间隔 件 16。换言之， 间隔件 16 通过将圆筒状的部件分割成多个而成， 在其内周面与弹簧 15 接 触。 在间隔件 16 设有供压缩螺栓 18 插通的插通孔 16H。
如图 3 所示， 蜂窝式密封件 17 与设置于转子 21 的密封翅片 22 一起抑制在静叶片 10 与转子 21 之间流动的流体的泄漏。
作为蜂窝式密封件 17， 可以使用公知的结构， 并没有特别限定。
接下来， 说明由上述结构构成的静叶片 10 的组装方法。
图 5 是说明图 3 的静叶片的密封支架的安装时或拆下时的状态的示意图。
首先， 在内侧覆环部 13 的内周面侧配置弹簧 15 及间隔件 16， 使压缩螺栓 18 经由 间隔件 16 的插通孔 16H 与内侧覆环部 13 螺合。然后， 将压缩螺栓 18 进一步拧入内侧覆环 部 13， 由此使间隔件 16 与内侧覆环部 13 接近， 并压缩弹簧 15。
此时， 从内侧覆环部 13 的内周面至间隔件 16 的外周面的距离比从内侧覆环部 13 的内周面至密封支架 14 的底板部 14B 的外周面的距离短。
其后， 使密封支架 14 与内侧覆环部 13 嵌合。具体而言， 在内侧覆环部 13 的嵌合 槽 13A 中嵌合密封支架 14 的突出部 14A。此时， 密封支架 14 相对于内侧覆环部 13 沿周向 滑动移动的同时嵌合。
图 6 是说明图 3 的静叶片的密封支架的安装后的状态的示意图。
并且， 如图 6 所示， 经由密封支架 14 的贯通孔 14H 从内侧覆环部 13 拆下压缩螺栓 18， 从而完成密封支架 14 的安装。
密封支架 14 的拆下通过按逆向顺序执行上述工序而进行。
需要说明的是， 如上所述， 压缩螺栓 18 可以从静叶片 10 完全拆下， 也可以以对弹 簧 15 赋予规定的压缩量的状态保留在静叶片 10 上， 并没有特别限定。
接下来， 说明由上述结构构成的静叶片 10 的振动的衰减方法。
燃气轮机 1 运转时， 由于在压缩部 2 流动的流体等的影响而在静叶片 10 中产生振
动。具体而言， 静叶片 10 的翼形部 12 及内侧覆环部 13 发生沿周向振动的振动。
如上所述， 内侧覆环部 13 发生振动时， 在按压到内侧覆环部 13 的弹簧 15 的顶部 与内侧覆环部 13 的内周面之间产生滑动。在内侧覆环部 13 与弹簧 15 之间作用有弹簧 15 所产生的按压力、 与内侧覆环部 13 和弹簧 15 之间的摩擦系数对应的摩擦力。
通过上述滑动将翼形部 12 及内侧覆环部 13 的振动能转换成热能等摩擦能， 使静 叶片 10 的振动衰减。
根据上述结构， 翼形部 12 及内侧覆环部 13 发生振动而相对于密封支架 14 滑动移 动时， 将内侧覆环部 13 向从密封支架 14 分离的方向按压的弹簧 15 与内侧覆环部 13 相对 移动， 即， 弹簧 15 与内侧覆环部 13 滑动。因此， 翼形部 12 及内侧覆环部 13 的振动的能量 被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 而能够使翼形部 12 及内侧覆环部 13 的振动衰减。
进而， 通过使间隔件 16 与内侧覆环部 13 接近， 由此调整弹簧 15 的压缩量， 因此调 整弹簧 15 按压内侧覆环部 13 的力。即， 由于调整弹簧 15 与内侧覆环部 13 之间的摩擦力， 因此能够调整翼形部 12 及内侧覆环部 13 的振动的衰减量。
另一方面， 通过使弹簧 15 与密封支架 14 一起从内侧覆环部 13 滑动移动而装拆， 由此能够容易地更换弹簧 15。因此， 即使弹簧 15 因长期使用的磨损而损耗， 也能够简单地 更换弹簧 15。
另外， 由于弹簧 15 配置在由密封支架 14 及内侧覆环部 13 围成的空间内， 因此即 使弹簧 15 破损， 也能够防止弹簧 15 从该空间飞出而对翼形部 12 造成损伤的情况。
进而， 通过使间隔件 16 与内侧覆环部 13 接近， 弹簧 15 所产生的作用力被内侧覆 环部 13 及间隔件 16 挡住。换言之， 弹簧 15 的作用力不会作用于密封支架 14。因此， 在使 密封支架 14 相对于内侧覆环部 13 滑动移动的情况下， 或在拆装密封支架 14 的情况下， 减 小作用在内侧覆环部 13 与密封支架 14 的接触面上的摩擦力， 从而能够容易地滑动移动或 装拆。
由于对多个翼形部 12 的各自独立配置内侧覆环部 13， 因此与多个内侧覆环部 13 一体形成的情况相比， 各翼形部 12 及内侧覆环部 13 容易相对于弹簧 15 进行相对移动。换 言之， 内侧覆环部 13 与弹簧 15 之间的滑动距离变长。
因此， 更多的翼形部 12 及内侧覆环部 13 的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 更容易使翼形部 12 及内侧覆环部 13 的振动衰减。
另一方面， 由于相对于多个翼形部 12 及内侧覆环部 13 配置一个密封支架 14， 因此 与相对于多个翼形部 12 及内侧覆环部 13 的各自配置密封支架 14 的情况相比， 能够提高静 叶片 10 的上游侧与下游侧之间的密封性。
通过将弹簧 15 制成形成为波形状的板状弹簧， 由此与使用其他弹簧的情况相比， 能够对内侧覆环部 13 施加更大的按压力。
另一方面， 通过使弹簧 15 的各顶部分别与内侧覆环部 13 抵接， 由此使多个内侧覆 环部 13 相对于一个弹簧 15 滑动。
能够利用压缩螺栓 18 使间隔件 16 与内侧覆环部 13 接近。因此， 调整弹簧 15 的 压缩量， 从而调整弹簧 15 按压内侧覆环部 13 的力。即， 调整弹簧 15 与内侧覆环部 13 之间 的摩擦力， 因此能够调整翼形部 12 及内侧覆环部 13 的振动的衰减量。
另一方面， 通过使间隔件 16 与内侧覆环部 13 接近， 由此弹簧 15 所产生的作用力被内侧覆环部 13 及间隔件 16 挡住。因此， 在使密封支架 14 相当于内侧覆环部 13 滑动移 动的情况下， 或在装拆密封支架 14 的情况下， 减小作用在内侧覆环部 13 与密封支架 14 的 接触面上的摩擦力， 从而能够容易地滑动移动或装拆。
图 7 是说明的图 3 的弹簧的又一配置例的示意图。
需要说明的是， 可以像上述实施方式那样将两个弹簧 15 配置在内侧覆环部 13 与 间隔件 16 之间， 也可以如图 7 所示， 将四个弹簧 15 配置在内侧覆环部 13 与间隔件 16 之间， 弹簧 15 的数量并没有特别限定。
进而， 可以像上述实施方式那样， 使压缩螺栓 18 与内侧覆环部 13 螺合而将间隔件 16 朝向内侧覆环部 13 按压， 也可以使按压弹簧 15 与密封支架 14 螺合而将按压弹簧 15 的 前端压抵于间隔件 16， 由此将间隔件 16 朝向内侧覆环部 13 按压， 并没有特别限定。
可以像上述实施方式那样， 在将间隔件 16 保留于密封支架 14 与内侧覆环部 13 之 间的状态下进行燃气轮机 1 的运转， 也可以将间隔件 16 从密封支架 14 与内侧覆环部 13 之 间拆下而进行燃气轮机 1 的运转， 并没有特别限定。
可以像上述实施方式那样， 通过压缩螺栓 18 调整弹簧 15 的压缩量， 从而调整弹簧 15 的弹力， 也可以通过仅调整间隔件 16 的板厚， 从而即使在拆下压缩螺栓 18 的状态下也能 够调整弹簧 15 的弹力， 并没有特别限定。
[ 第二实施方式 ]
参照图 1 及图 8 至图 15 说明本发明的第二实施方式所涉及的燃气轮机。需要说 明的是， 在本实施方式中， 将本申请发明的涡轮叶片适用于燃气轮机 1 的压缩部 2 的一级静 叶片至四级静叶片而进行说明。
图 8 是说明本实施方式所涉及的燃气轮机的压缩部的转子盘及静叶片的结构的 示意图。
如图 1 及图 8 所示， 在压缩部 2 设有安装在燃气轮机 1 的壳体 6 上的静叶片 ( 涡 轮叶片 )110、 在由旋转轴 5 驱动而旋转的圆板状的转子盘 ( 未图示 ) 的圆周面配置的动叶 片。
静叶片 110 与动叶片在旋转轴 5 的周向上等间隔地排列配置， 并且在旋转轴 5 的 轴线方向上交替排列配置。
接下来， 说明作为本实施方式的特征的静叶片 110。
图 9 是说明图 8 的静叶片的密封支架附近的结构的剖视图。
如图 8 及图 9 所示， 静叶片 110 中设有外侧覆环部 111、 翼形部 112、 内侧覆环部 ( 覆环部 )113、 密封支架 ( 端部箱体 )114、 弹簧 ( 弹性部 )115、 阻尼板 ( 摩擦部 )116、 蜂窝 式密封件 117。
如图 8 所示， 外侧覆环部 111 是构成压缩部 2 的流体所流动的流路的壁面的一部 分的部件。进而， 外侧覆环部 111 是在翼形部 112 径向外侧的端部配置的弯曲的板状部件， 对多个翼形部 112 配置一个外侧覆环部 111。 换言之， 外侧覆环部 111 通过将圆筒状的部件 分割成多个而成， 在其内周面连接有多个翼形部 112。
外侧覆环部 111 的形状、 与翼形部 112 的连接方法， 可以使用公知的形状或方法， 并没有特别限定。
如图 8 所示， 翼形部 112 是沿旋转轴 5 的径向延伸的截面形成为翼形状的部件， 与由旋转轴 5 驱动旋转的动叶片一起压缩空气等流体并将其向燃烧部 3 送入。
在翼形部 112 设有周围的流体的流动的上游侧端部即前缘 LE、 下游侧端部即后缘 TE、 呈凸状弯曲的面即负压面、 呈凹状弯曲的面即正压面。
如图 8 及图 9 所示， 内侧覆环部 113 与外侧覆环部 111 同样构成压缩部 2 的内部 的流体所流动的流路的一部分。进而， 内侧覆环部 113 是在翼形部 112 的径向内侧的端部 配置的弯曲的板状部件， 对一个翼形部 112 配置一个内侧覆环部 113。换言之， 内侧覆环部 113 通过将圆筒状的部件分割成多个而成， 在其外周面连接有翼形部 112。
在内侧覆环部 113 的前缘 LE 及后缘 TE 侧的端部设有嵌合槽 113A， 该嵌合槽 113A 沿周向 ( 与图 9 的纸面垂直的方向 ) 延伸， 且与密封支架 114 嵌合。
如图 9 所示， 密封支架 114 安装在内侧覆环部 113 的内周侧 ( 图 9 的下侧 )， 与内 侧覆环部 113 一起形成将弹簧 115 及阻尼板 116 收纳在内部的空间， 并且支承蜂窝式密封 件 117。
密封支架 114 与外侧覆环部 111 同样， 相对于多个翼形部 112 及内侧覆环部 113 配置一个密封支架 114。
在密封支架 114 的前缘 LE 侧及后缘 TE 侧设有沿径向延伸的一对侧壁部 114S、 将 一对侧壁部 114S 的径向内侧的端部相连的底板部 114B。 换言之， 在密封支架 114 上形成有朝向周向外侧 ( 图 9 的上侧 ) 开口的槽部。
在侧壁部 114S 径向外侧的端部设有突出部 114A， 该突出部 114A 朝向密封支架 114 的内侧突出且沿周向延伸， 与内侧覆环部 113 的嵌合槽 113A 嵌合。
在底板部 114B 设有供与阻尼板 116 一起按压弹簧 115 的压缩螺栓 ( 压缩部 )118 插通的贯通孔 114H。贯通孔 114H 设置在底板部 114B 的分别与一对侧壁部 114S 离开相等 距离的位置， 沿周向 ( 与图 9 的纸面垂直的方向 ) 隔开规定的间隔而设置多个。
如图 8 及图 9 所示， 弹簧 115 是向分离内侧覆环部 113 及阻尼板 116 与密封支架 114 的方向施力的弹性部件。进而， 弹簧 115 与阻尼板 116 一起使静叶片 110 即翼形部 112 和内侧覆环部 113 的振动衰减。
这样， 通过弹簧 115 向分离内侧覆环部 113 与密封支架 114 的方向施力， 由此按压 嵌合槽 113A 和突出部 114A 而使嵌合槽 113A 与突出部 114A 密接， 能够确保内侧覆环部 113 与密封支架 114 之间的密封性。
弹簧 115 通过将大致长方形的板簧形成为大致波形而构成， 通过调节板簧的板厚 来调节弹簧 115 的弹力。作为构成弹簧 115 的材料， 优选在燃气轮机 1 的运转时即弹簧 115 成为高温时也能够维持所需的弹簧特性的材料。
弹簧 115 配置在由内侧覆环部 113 与密封支架 114 形成的空间， 更具体而言， 配置 在阻尼板 116 与密封支架 114 之间。进而， 在前缘 LE 侧配置一个弹簧 115， 在后缘 TE 侧配 置一个弹簧 115， 共计两个弹簧 115 平行地排列配置。
在本实施方式中， 适用于这两个弹簧 115 以相同的相位配置的例子、 换言之两个 弹簧 115 的顶部在相同的位置与阻尼板 116 或密封支架 114 接触的例子而进行说明。
图 10 是说明图 9 的弹簧的另一配置例的示意图。
需要说明的是， 可以将两个弹簧 115 如上所述那样以相同的相位配置， 也可以如 图 10 所示那样以不同的相位配置， 并没有特别限定。
在图 10 所示的弹簧 115 的配置中， 在一个弹簧 115 的顶部与阻尼板 116 接触的部 位， 另一个弹簧 115 的顶部与密封支架 114 接触。
这样， 即使在一个弹簧 115 的顶部的配置间隔比内侧覆环部 113 及阻尼板 116 的 配置间隔宽的情况下， 也能够使弹簧 115 与全部的阻尼板 116 抵接。即， 相对于不与一个弹 簧 115 的顶部抵接的阻尼板 116， 使另一个弹簧 115 的顶部与该阻尼板 116 抵接， 由此能够 使弹簧 115 与全部的阻尼板 116 抵接。
弹簧 115 的形状确定成， 波形的振幅 ( 径向上的从顶部至顶部的距离 ) 比从阻尼 板 116 的外周面至密封支架 114 的内周面的距离长， 且弹簧 115 的顶部与各阻尼板 116 的 内周面抵接。
更具体而言， 弹簧 115 的波形的振幅根据产生使静叶片 110 的振动衰减的摩擦力 即弹力所需要的弹簧 115 的压缩量来确定。弹簧 115 的波形的波长 ( 周向上的从顶部至顶 部的距离 ) 根据内侧覆环部 113 及阻尼板 116 的配置间隔即间距来确定。
如图 9 所示， 阻尼板 116 被弹簧 115 按压在内侧覆环部 113 的内周面， 且配置在内 侧覆环部 113 与弹簧 115 之间。
阻尼板 116 与内侧覆环部 113 同样， 相对于多个翼形部 112 及内侧覆环部 113 的 各自配置一个阻尼板 116。 图 11 是说明图 9 的阻尼板的结构的示意图。
在阻尼板 116 上设有与压缩螺栓 118 螺合的螺纹孔 116H、 在与内侧覆环部 113 对 置的面上形成的避让槽 116G。
螺纹孔 116H 是在阻尼板 116 的大致中央形成的阴螺纹孔， 与压缩螺栓 118 螺合。
压缩螺栓 118 的一个端部与阻尼板 116 的螺纹孔 116H 螺合。压缩螺栓 118 的另 一个端部插通在密封支架 114 的贯通孔 114H 中。在压缩螺栓 118 的另一个端部螺合与压 缩螺栓 118 一起压缩弹簧 115 的螺母 ( 压缩部 )119。
如图 9 及图 11 所示， 避让槽 116G 是在阻尼板 116 的与内侧覆环部 113 对置的面 上 ( 图 9 及图 11 的上侧的面 ) 形成的槽。进而， 避让槽 116G 是沿旋转轴 5 所延伸的方向 ( 与图 9 的纸面垂直的方向 ) 延伸的槽、 换言之， 是沿与阻尼板 116 和内侧覆环部 113 滑动 的方向交叉更优选正交的方向延伸的槽。
通过这样设置避让槽 116G， 阻尼板 116 的与内侧覆环部 113 接触的面夹着避让槽 116G 而被分成两个， 这两个面分别与内侧覆环部 113 接触。 因此， 即使内侧覆环部 113 与阻 尼板 116 发生滑动， 内侧覆环部 113 与阻尼板 116 也能够在上述两个面稳定接触， 防止发生 一端接触等不良情况。
如图 9 所示， 蜂窝式密封件 117 与设置于转子 21 的密封翅片 122 一起抑制在静叶 片 110 与转子 21 之间流动的流体的泄漏。
作为蜂窝式密封件 117， 可以使用公知的结构， 并没有特别限定。
接下来， 说明由上述结构构成的静叶片 110 的组装方法。
图 12 是说明图 9 的静叶片的密封支架的安装时或拆下时的状态的示意图。
首先， 在密封支架 114 的内部配置弹簧 115 及阻尼板 116， 使压缩螺栓 118 的另一 个端部插通密封支架 114 的贯通孔 114H。然后， 在压缩螺栓 118 的另一个端部螺合螺母 119， 使阻尼板 116 与密封支架 114 的底板部 114B 接近， 从而压缩弹簧 115。
此时， 从底板部 114B 的外周面至阻尼板 116 的外周面的距离比从底板部 114B 的 外周面至内侧覆环部 113 的内周面的距离短。
其后， 使密封支架 114 与内侧覆环部 113 嵌合。具体而言， 在内侧覆环部 113 的嵌 合槽 113A 嵌合密封支架 114 的突出部 114A。此时， 密封支架 114 相对于内侧覆环部 113 沿 周向滑动移动的同时嵌合。
图 13 是说明图 9 的静叶片的密封支架的安装后的状态的示意图。
如图 13 所示， 通过将螺母 119 从压缩螺栓 118 拆下、 使阻尼板 116 与内侧覆环部 113 接触， 从而完成密封支架 114 的安装。
密封支架 114 的拆下通过按逆向顺序执行上述工序而进行。
需要说明的是， 压缩螺栓 118 可以如上所述那样安装于阻尼板 116， 也可以从阻尼 板 116 拆下， 并没有特别限定。
接下来， 说明由上述结构构成的静叶片 110 的振动的衰减方法。
燃气轮机 1 运转时， 由于在压缩部 2 流动的流体等的影响而在静叶片 110 中产生 振动。具体而言， 静叶片 110 的翼形部 112 及内侧覆环部 113 发生沿周向振动的振动。
如上所述， 内侧覆环部 113 发生振动时， 在按压到内侧覆环部 113 的阻尼板 116 与 内侧覆环部 113 的内周面之间发生滑动。在内侧覆环部 113 与阻尼板 116 之间作用有弹簧 115 的按压力、 与内侧覆环部 113 和阻尼板 116 之间的摩擦系数对应的摩擦力。
通过上述滑动将翼形部 112 及内侧覆环部 113 的振动能转换成热能等摩擦能， 使 静叶片 110 的振动衰减。
根据上述结构， 翼形部 112 及内侧覆环部 113 发生振动而相对于密封支架 114 滑 动移动时， 被弹簧 115 按压到内侧覆环部 113 的阻尼板 116 与内侧覆环部 113 相对移动、 即， 阻尼板 116 与内侧覆环部 113 滑动。因此， 翼形部 112 及内侧覆环部 113 的振动的能量被 转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 能够使翼形部 112 及内侧覆环部 113 的振动衰减。
另一方面， 通过使阻尼板 116 与密封支架 114 接近， 由此弹簧 115 所产生的作用 力被阻尼板 116 及密封支架 114 挡住。换言之， 弹簧 115 的作用力不会作用到内侧覆环部 113。因此， 在使密封支架 114 相当于内侧覆环部 113 滑动移动的情况下， 或在装拆密封支 架 114 的情况下， 减小作用在内侧覆环部 113 与密封支架 114 的接触面上的摩擦力， 从而能 够容易地滑动移动或装拆。
进而， 通过使弹簧 115 与密封支架 114 一起从内侧覆环部 113 滑动移动地装拆， 由 此能够容易地更换弹簧 115。因此， 即使弹簧 115 因长期使用的磨损而损耗， 也能够简单地 更换弹簧 115。
另外， 由于弹簧 115 配置在由密封支架 114 及内侧覆环部 113 围成的空间内， 因此 即使弹簧 115 发生破损， 也能够防止弹簧 115 从该空间飞出而对翼形部 112 造成损伤。
由于对多个翼形部 112 的各自独立配置内侧覆环部 113， 因此与多个内侧覆环部 113 一体形成的情况相比， 各翼形部 112 及内侧覆环部 113 容易相对于阻尼板 116 相对移 动。换言之， 内侧覆环部 113 与阻尼板 116 之间的滑动距离变长。
因此， 更多的翼形部 112 及内侧覆环部 113 的振动的能量被转换成基于滑动的热 能 ( 摩擦能 )， 更容易使翼形部 112 及内侧覆环部 113 的振动衰减。
另一方面， 由于相对于多个翼形部 112 及内侧覆环部 113 配置一个密封支架 114，因此与相对于多个翼形部 112 及内侧覆环部 113 的各自配置密封支架 114 的情况相比， 静 叶片 110 的上游侧与下游侧之间的密封性提高。
通过将弹簧 115 制成形成为波形状的弹簧， 由此与使用了其他弹簧的情况相比， 能够对内侧覆环部 113 施加更大的按压力。
另一方面， 使弹簧 115 的各顶部分别与阻尼板 116 抵接， 由此通过一个弹簧将多个 阻尼板 116 向内侧覆环部 113 按压。
由于压缩螺栓 118 从阻尼板 116 贯通密封支架 114 而突出， 因此压缩螺栓 118 及阻 尼板 116 能够沿相对于密封支架 114 接近、 分离的方向移动， 并且向与该接近、 分离交叉的 方向的移动、 即旋转轴 5 的周向的移动被约束。因此， 能够在内侧覆环部 113 与阻尼板 116 之间可靠地滑动。
图 14 是说明图 9 的弹簧的又一配置例的示意图。
需要说明的是， 可以像上述实施方式那样将两个弹簧 115 配置在阻尼板 116 与密 封支架 114 之间， 也可以如图 14 所示那样， 将四个弹簧 115 配置在阻尼板 116 与密封支架 114 之间， 弹簧 115 的数量并没有特别限定。
图 15 是说明图 9 的密封支架的其他结构的示意图。
需要说明的是， 可以像上述实施方式那样在密封支架 114 上配置蜂窝式密封件 117， 在转子 21 上配置密封翅片 122， 也可以像图 15 所示那样， 在密封支架 114 上配置密封 翅片 122， 在转子 21 的与密封翅片 122 对置的位置配置设有台阶的迷宫式密封件， 并没有特 别限定。
可以像上述实施方式那样， 通过压缩螺栓 118 及螺母 119 调整弹簧 115 的压缩量， 从而调整弹簧 115 的弹力， 也可以通过仅调整阻尼板 116 的板厚， 从而即使在拆下螺母 119 的状态下也能够调整弹簧 115 的弹力， 并没有特别限定。
[ 第三实施方式 ]
参照图 1 及图 16 至图 19 说明本发明的第三实施方式所涉及的燃气轮机。需要说 明的是， 在本实施方式中， 将本申请发明的涡轮叶片适用于燃气轮机 1 的压缩部 2 的一级静 叶片至三级静叶片、 五级静叶片至十七级静叶片、 或十级静叶片至十四级静叶片而进行说 明。
图 16 是说明本实施方式所涉及的燃气轮机的压缩部的转子盘及静叶片的结构的 示意图。
如图 1 及图 16 所示， 在压缩部 2 设有安装在燃气轮机 1 的壳体 6 上的静叶片 ( 涡 轮叶片 )210、 在由旋转轴 5 驱动而旋转的圆板状的转子盘 ( 未图示 ) 的圆周面配置的动叶 片。
静叶片 210 和动叶片在旋转轴 5 的周向上等间隔地排列设置， 并且在旋转轴 5 的 轴线方向上交替配置。
接下来， 说明作为本实施方式的特征的静叶片 210。
说明图 17、 图 16 的静叶片的密封支架附近的结构的剖视图。
在本实施方式中， 将静叶片 210 适用于间距固定的静叶片、 换言之相对于在压缩 部 2 的内部流动的流体的流动冲角固定的静叶片而进行说明。
如图 16 及图 17 所示， 静叶片 210 中设有外侧覆环部 211、 翼形部 212、 内侧覆环部( 覆环部 )213、 密封支架 ( 端部箱体 )214、 弹簧 ( 弹性部 )215、 蜂窝式密封件 217。
如图 16 所示， 外侧覆环部 211 是构成压缩部 2 的流体所流动的流路的壁面的一部 分的部件。进而， 外侧覆环部 211 是在翼形部 212 径向外侧的端部配置的弯曲的板状部件， 相对于多个翼形部 212 配置一个外侧覆环部 211。 换言之， 外侧覆环部 211 通过将圆筒状的 部件分割成多个而成， 在其内周面连接有多个翼形部 212。
作为外侧覆环部 211 的形状、 与翼形部 212 的连接方法， 可以使用公知的形状或方 法， 并没有特别限定。
如图 16 所示， 翼形部 212 是沿旋转轴 5 的径向延伸的截面形成为翼形状的部件， 与由旋转轴 5 驱动旋转的动叶片一起压缩空气等流体而将其向燃烧部 3 送入。
在翼形部 212 设有周围的流体的流动的上游侧端部即前缘 LE、 下游侧端部即后缘 TE、 呈凸状弯曲的面即负压面、 呈凹状弯曲的面即正压面。
如图 16 及图 17 所示， 内侧覆环部 213 与外侧覆环部 211 同样构成压缩部 2 的内 部的流体所流动的流路的一部分。进而， 内侧覆环部 213 是在翼形部 212 的径向内侧的端 部配置的弯曲的板状部件， 相当于一个翼形部 212 配置一个内侧覆环部 213。换言之， 内侧 覆环部 213 通过将圆筒状的部件分割成多个而成， 在其外周面连接有翼形部 212。
在内侧覆环部 213 的前缘 LE 及后缘 TE 侧的端部设有沿周向 ( 与图 17 的纸面垂 直的方向 ) 延伸且与密封支架 214 嵌合的嵌合槽 213A。
如图 17 所示， 密封支架 214 安装在内侧覆环部 213 的内周侧 ( 图 17 的下侧 )， 与 内侧覆环部 213 一起形成将弹簧 215 收纳在内部的空间， 并且支承蜂窝式密封件 217。
密封支架 214 与外侧覆环部 211 同样， 相对于多个翼形部 212 及内侧覆环部 213 配置一个密封支架 214。
在密封支架 214 的前缘 LE 侧及后缘 TE 侧设有沿径向延伸的一对侧壁部 214S、 将 一对侧壁部 214S 的径向内侧的端部相连的底板部 214B。
换言之， 在密封支架 214 上形成有朝向周向外侧 ( 图 17 的上侧 ) 开口的槽部。
在侧壁部 214S 径向外侧的端部设有突出部 214A， 该突出部 214A 朝向密封支架 214 的内侧突出并且沿周向延伸， 与内侧覆环部 213 的嵌合槽 213A 嵌合。
如图 16 及图 17 所示， 弹簧 215 是向分离内侧覆环部 213 与密封支架 214 的方向 施力的弹性部件。进而， 弹簧 215 通过与内侧覆环部 213 滑动而使静叶片 210 即翼形部 212 和内侧覆环部 213 的振动衰减。
这样， 通过弹簧 215 向分离内侧覆环部 213 与密封支架 214 的方向施力， 由此按压 嵌合槽 213A 和突出部 214A 而使嵌合槽 213A 与突出部 214A 密接， 能够确保内侧覆环部 213 与密封支架 214 之间的密封性。
弹簧 215 通过将大致长方形的板簧形成为大致波形而构成， 通过调节板簧的板厚 来调节弹簧 215 的弹力。作为构成弹簧 215 的材料， 优选在燃气轮机 1 的运转时即弹簧 215 成为高温时也能够维持所需要的弹簧特性的材料。
弹簧 215 配置在由内侧覆环部 213 和密封支架 214 形成的空间， 更具体而言， 配置 在内侧覆环部 213 与密封支架 214 之间。进而， 在前缘 LE 侧配置一个弹簧 215， 在后缘 TE 侧配置一个弹簧 215， 共计两个弹簧 215 平行地排列配置。
在本实施方式中， 适用于这两个弹簧 215 以相同的相位配置的例子、 换言之两个弹簧 215 的顶部在相同的位置与内侧覆环部 213 或密封支架 214 接触的例子而进行说明。
图 18 是说明图 17 的弹簧的另一配置例的示意图。
需要说明的是， 可以将两个弹簧 215 如上所述那样以相同的相位配置， 也可以如 图 18 所示那样以不同的相位配置， 并没有特别限定。
在图 18 所示的弹簧 215 的配置中， 在一个弹簧 215 的顶部与内侧覆环部 213 接触 的部位， 另一个弹簧 215 的顶部与密封支架 214 接触。
这样， 即使在一个弹簧 215 的顶部的配置间隔比内侧覆环部 213 的配置间隔宽的 情况下， 也能够使弹簧 215 与全部的内侧覆环部 213 接触。即， 相对于不与一个弹簧 215 的 顶部抵接的内侧覆环部 213， 使另一个弹簧 215 的顶部与该内侧覆环部 213 抵接， 由此能够 使弹簧 215 与全部的内侧覆环部 213 抵接。
弹簧 215 的形状确定成， 波形的振幅 ( 径向上的从顶部至顶部的距离 ) 比从内侧 覆环部 213 的内周面至密封支架 214 的外周面的距离长， 且弹簧 215 的顶部与各内侧覆环 部 213 的内周面抵接。
更具体而言， 弹簧 215 的波形的振幅根据产生使静叶片 210 的振动衰减的摩擦力 即弹力所需的弹簧 215 的压缩量来确定。弹簧 215 的波形的波长 ( 周向上的从顶部至顶部 的距离 ) 根据内侧覆环部 213 的配置间隔即间距来确定。
如图 17 所示， 蜂窝式密封件 217 与设置于转子 21 的密封翅片 222 一起抑制在静 叶片 210 与转子 21 之间流动的流体的泄漏。
作为蜂窝式密封件 217， 可以使用公知的结构， 并没有特别限定。
接下来， 说明由上述结构构成的静叶片 210 的振动的衰减方法。
燃气轮机 1 运转时， 由于在压缩部 2 中流动的流体等的影响而在静叶片 210 中产 生振动。具体而言， 静叶片 210 的翼形部 212 及内侧覆环部 213 发生沿周向振动的振动。
如上所述， 内侧覆环部 213 发生振动时， 在按压到内侧覆环部 213 的弹簧 215 的顶 部与内侧覆环部 213 的内周面之间发生滑动。在内侧覆环部 213 与弹簧 215 之间作用有弹 簧 215 的按压力、 与内侧覆环部 213 与弹簧 215 之间的摩擦系数对应的摩擦力。
通过上述滑动将翼形部 212 及内侧覆环部 213 的振动能转换成热能等摩擦能， 使 静叶片 210 的振动衰减。
根据上述结构， 翼形部 212 及内侧覆环部 213 发生振动而相对于密封支架 214 滑 动移动时， 弹簧 215 与内侧覆环部 213 相对移动， 即， 弹簧 215 与内侧覆环部 213 滑动。因 此， 翼形部 212 及内侧覆环部 213 的振动的能量被转换成基于滑动的热能 ( 摩擦能 )， 能够 使翼形部 212 及内侧覆环部 213 的振动衰减。
另一方面， 通过使弹簧 215 与密封支架 214 一起从内侧覆环部 213 滑动移动而装 拆， 由此能够容易地更换弹簧 215。 因此， 即使弹簧 215 因长期使用的磨损而损耗， 也能够简 单地更换弹簧 215。
另外， 由于弹簧 215 配置在由密封支架 214 及内侧覆环部 213 围成的空间内， 因此 即使弹簧 215 发生破损， 也能够防止弹簧 15 从该空间飞出而对翼形部 212 造成损伤的情 况。
由于对多个翼形部 212 的各自独立配置内侧覆环部 213， 因此与多个内侧覆环部 213 一体形成的情况相比， 各翼形部 212 及内侧覆环部 213 容易相对于弹簧 215 相对移动。换言之， 内侧覆环部 213 与弹簧 215 之间的滑动距离变长。
因此， 更多的翼形部 212 及内侧覆环部 213 的振动的能量被转换成基滑动的热能 ( 摩擦能 )， 能够使翼形部 212 及内侧覆环部 213 的振动进一步衰减。
图 19 是说明图 17 的弹簧的又一配置例的示意图。
需要说明的是， 可以像上述实施方式那样将两个弹簧 215 配置在内侧覆环部 213 与密封支架 214 之间， 也可以如图 19 所示， 将四个弹簧 215 配置在内侧覆环部 213 与密封 支架 214 之间， 弹簧 215 的数量并没有特别限定。
需要说明的是， 本发明的技术范围并不限定于上述实施方式， 可以在不脱离本发 明的主旨的范围内进行各种变更。
例如， 在上述实施方式中， 将本发明的涡轮叶片适用于燃气轮机的压缩部的静叶 片而进行了说明， 但也可以适用于燃气轮机的涡轮部的静叶片。
【符号说明】
1 燃气轮机
10、 110、 210 静叶片 ( 涡轮叶片 )
12、 112、 212 翼形部
13、 113、 213 内侧覆环部 ( 覆环部 )
14、 114、 214 密封支架 ( 端部箱体 )
15、 115、 215 弹簧 ( 弹性部 )
16 间隔件 ( 按压部 )
18 压缩螺栓 ( 压缩部 )
116 阻尼板 ( 摩擦部 )
116G 避让槽
118 压缩螺栓 ( 压缩部 )
119 螺母 ( 压缩部 )