專利名稱：渦輪葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠被供給至中空區(qū)域的冷卻氣體冷卻的渦輪葉片。本申請(qǐng)基于2009年10月16日在日本提出的特愿2009-2391 號(hào)而主張優(yōu)先權(quán)， 并在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
搭載于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等的渦輪所具備的渦輪葉片曝露于在燃燒器中生成的燃燒氣體等的高溫氣體中，所以對(duì)其采取了各種熱對(duì)策。在一個(gè)這樣的對(duì)策中存在下述方法中空地形成渦輪葉片，通過向該中空區(qū)域供給冷卻氣體而抑制渦輪葉片的過熱。在一個(gè)該冷卻方式中存在沖擊冷卻方式。沖擊冷卻方式作為能夠得到很高冷卻性能的冷卻方式而被公知，但需要將被稱為插入件的部件插入到葉片內(nèi)部，所以在使用沖擊冷卻方式時(shí)，葉片形狀受到限制。在現(xiàn)在的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)中，為了提高葉片的性能，一般令葉片為復(fù)雜的三維形狀，以能夠插入插入件的方式限制葉片形狀從空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)看是不利的。專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)提出了一種彌補(bǔ)這樣的沖擊冷卻的缺點(diǎn)并且發(fā)揮與沖擊冷卻同等的冷卻性能的技術(shù)。具體而言，在專利文獻(xiàn)1中公開了下述構(gòu)成在從渦輪葉片的前緣側(cè)向后緣側(cè)引導(dǎo)冷卻氣體的過程中，令冷卻氣體在背側(cè)壁面與腹側(cè)壁面之間往復(fù)曲折行進(jìn)，從而提高冷卻效率。專利文獻(xiàn)1 國際專利申請(qǐng)公開公報(bào)W02007/094212A1 (第19頁、第10圖)。但是，在專利文獻(xiàn)1中，通過在腹側(cè)壁面與背側(cè)壁面上交互地設(shè)置從渦輪葉片的輪轂側(cè)向翼梢側(cè)延伸的槽部而形成曲折行進(jìn)流路。而且，這樣的槽部為被腹側(cè)壁面或者背側(cè)壁面的某一方單側(cè)支承的狀態(tài)，并且形成為沿著渦輪葉片的高度方向(連結(jié)輪轂側(cè)與翼梢側(cè)的方向)較長地延伸。具有這樣的中空區(qū)域的渦輪葉片借助使用了由陶瓷等形成的型芯的鑄造而制造。 因此，在如上所述地在中空區(qū)域的內(nèi)部形成多個(gè)槽部時(shí)，對(duì)于型芯，需要形成多個(gè)與槽部同樣地沿渦輪高度方向較長地延伸的突出部。但是，型芯由陶瓷等形成，上述突出部在與渦輪葉片的背側(cè)壁面相當(dāng)?shù)拿婊蛘吲c渦輪葉片的腹側(cè)壁面相當(dāng)?shù)拿嫔蠟閱蝹?cè)支承狀態(tài)且沿渦輪的高度方向較長地延伸，所以特別容易向彎曲部施加應(yīng)力。因而，從型芯強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，有可能受到形狀的制約。此外，即便能夠制造，型芯的成品率也有可能變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題點(diǎn)而提出，目的在于提供一種能夠提高型芯的剛性的構(gòu)造， 提高內(nèi)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)自由度，通過使用最佳的構(gòu)造而進(jìn)一步提高渦輪葉片的冷卻效率。本發(fā)明中，作為解決上述課題的方案，采用以下的構(gòu)成。第一發(fā)明為一種能夠被供給至中空區(qū)域的冷卻氣體冷卻的渦輪葉片，采用下述構(gòu)成從輪轂側(cè)朝向翼梢側(cè)連續(xù)地排列多個(gè)曲折行進(jìn)流路，所述曲折行進(jìn)流路引導(dǎo)冷卻氣體使其在背側(cè)壁面與腹側(cè)壁面之間往復(fù)地曲折行進(jìn)，鄰接的上述曲折行進(jìn)流路以不同的往復(fù)模式令上述冷卻氣體曲折行進(jìn)。第二發(fā)明采用下述的構(gòu)成在上述第一發(fā)明中，鄰接的上述曲折行進(jìn)流路的往復(fù)模式為相同周期且相位錯(cuò)開半周期。第三發(fā)明采用下述的構(gòu)成在上述第一發(fā)明中，鄰接的上述曲折行進(jìn)流路的往復(fù)模式為相同周期且相位錯(cuò)開四分之一周期。第四發(fā)明采用下述的構(gòu)成，在上述第一至第三的任一發(fā)明中，構(gòu)成上述曲折行進(jìn)流路的壁部的一部分即從上述背側(cè)壁面和腹側(cè)壁面突出的突出部的寬度設(shè)定為比上述曲折行進(jìn)流路的從上述背側(cè)壁面朝向上述腹側(cè)壁面的流路的寬度以及上述曲折行進(jìn)流路的從上述腹側(cè)壁面朝向上述背側(cè)壁面的流路的寬度寬。根據(jù)本發(fā)明，曲折行進(jìn)流路沿渦輪葉片的高度方向(連結(jié)輪轂側(cè)和翼梢側(cè)的方向) 連續(xù)地排列多個(gè)，鄰接的曲折行進(jìn)流路以不同的往復(fù)模式令冷卻氣體曲折行進(jìn)。即，根據(jù)本發(fā)明，在鄰接的曲折行進(jìn)流路中，從背側(cè)壁面或者腹側(cè)壁面突出的突出部(槽部)的配置模式不同。因此，突出部在渦輪葉片的高度方向中被離散化地配置，無需像以往的渦輪葉片的那樣具備單側(cè)支承于背側(cè)壁面或者腹側(cè)壁面并且沿高度方向較長地延伸的槽部。因而，在用于這樣的渦輪葉片的制造的型芯中，無需在與腹側(cè)壁面相當(dāng)?shù)拿嫔闲纬裳馗叨确较蛞恢本€狀地較長地延伸的的突出部。即，不需要在以往的型芯中形成特別脆弱的部位。因而，在例如型芯允許與以往相同程度的脆性時(shí)，進(jìn)一步縮小型芯中的突出部間隔等的微細(xì)化成為可能。這樣一來，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種能夠提高型芯的剛性的構(gòu)造，能夠提高內(nèi)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)自由度，通過使用最佳的構(gòu)造而能夠進(jìn)一步提高渦輪葉片的冷卻效率。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的渦輪葉片的構(gòu)成的立體圖。圖2是從腹側(cè)看本發(fā)明的第一實(shí)施方式的渦輪葉片并且省略腹部的箭頭方向視圖。圖3是圖2中A-A線剖視圖。圖4是圖2中B-B線剖視圖。圖5是從渦輪葉片的高度方向看本發(fā)明的第一實(shí)施方式的渦輪葉片所具備的腹側(cè)突出部和背側(cè)突出部的示意圖。圖6是從腹側(cè)看本發(fā)明的第二實(shí)施方式的渦輪葉片并且省略腹部的箭頭方向視圖。圖7是從渦輪葉片的高度方向看本發(fā)明的第二實(shí)施方式的渦輪葉片所具備的腹側(cè)突出部和背側(cè)突出部的示意圖。圖8從腹側(cè)看本發(fā)明的第三實(shí)施方式的渦輪葉片并且省略腹部的箭頭方向視圖。圖9是從渦輪葉片的高度方向看本發(fā)明的第三實(shí)施方式的渦輪葉片所具備的腹側(cè)突出部和背側(cè)突出部的示意圖。
圖10是從腹側(cè)看本發(fā)明的第四實(shí)施方式的渦輪葉片并且省略腹部的箭頭方向視圖。附圖標(biāo)記說明
10…渦輪葉片、1…前緣部、2…后緣部、3…腹部、4…背部、5…中空區(qū)域、5a···腹側(cè)壁面、5b···背側(cè)壁面、6 (6a、6b)…曲折行進(jìn)流路、6c···腹側(cè)突出部(突出部)、6d…背側(cè)突出部 (突出部)、Y1、Y2…冷卻氣體。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖說米高本發(fā)明的渦輪葉片的一個(gè)實(shí)施方式。另外，以下的附圖中， 為了令各部材為能夠識(shí)別的大小，適宜地變更各部材的比例尺。(第一實(shí)施方式)
圖1是表示本實(shí)施方式的渦輪葉片10的構(gòu)成的立體圖。另外，圖1所示的渦輪葉片10是由金屬形成的渦輪動(dòng)葉片，但本發(fā)明的渦輪葉片不限定于渦輪動(dòng)葉片，也可以應(yīng)用于渦輪靜葉片。渦輪葉片10具有曝露于從前緣部1朝向后緣部2流動(dòng)的流體中而在紙面前方中凹陷地彎曲的腹部3、和在紙面背側(cè)膨脹地彎曲的背部4。另外，在圖1中，以連結(jié)相對(duì)于渦輪的旋轉(zhuǎn)軸位于內(nèi)徑側(cè)的輪轂側(cè)和相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸位于外徑側(cè)的翼梢側(cè)的方向(圖1中用箭頭表示)作為渦輪葉片的高度方向。而且，渦輪葉片10在內(nèi)部具有中空區(qū)域5、和形成于該中空區(qū)域5的多個(gè)曲折行進(jìn)流路6。中空區(qū)域5是從自前緣部1朝向后緣部2的方向的大致中央部直到后緣部2附近地形成的渦輪葉片10的內(nèi)部空間。在該中空區(qū)域5的前緣部1側(cè)，連接有用于向中空區(qū)域 5供給冷卻氣體的供給流路7。此外，中空區(qū)域5的后緣部2側(cè)為朝向后緣部2而形成的開 □端 51。曲折行進(jìn)流路6令經(jīng)由供給流路7而供給至中空區(qū)域5的冷卻氣體在背側(cè)壁面恥與腹側(cè)壁面fe (圖3參照)之間往復(fù)曲折行進(jìn)，將其從前緣部1側(cè)(前緣側(cè))向后緣部2側(cè) (后緣側(cè))引導(dǎo)。而且，在本實(shí)施方式的渦輪葉片10中，曲折行進(jìn)流路6沿渦輪葉片10的高度方向連續(xù)地排列多個(gè)，鄰接的曲折行進(jìn)流路以不同的往復(fù)模式(曲折行進(jìn)模式)令冷卻氣體曲折行進(jìn)。具體而言，在本實(shí)施方式的渦輪葉片10中，鄰接的曲折行進(jìn)流路6的往復(fù)模式為相同周期且相位錯(cuò)開半周期。進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是從腹側(cè)看渦輪葉片10并且省略腹部3的箭頭方向視圖。此外，圖3是圖2中A-A線剖視圖，是鄰接的兩個(gè)曲折行進(jìn)流路6中輪轂側(cè)的曲折行進(jìn)流路6a的剖視圖。此外，圖4是圖2中B-B線剖視圖，是鄰接的兩個(gè)曲折行進(jìn)流路6中翼梢側(cè)的曲折行進(jìn)流路6b的剖視圖。如圖3以及圖4所示，曲折行進(jìn)流路6如下地構(gòu)成從中空區(qū)域5的腹側(cè)壁面fe 突出并且頂端面從背側(cè)壁面恥分離的腹側(cè)突出部6c、和從中空區(qū)域5的背側(cè)壁面恥突出并且頂端面從腹側(cè)壁面fe分離的背側(cè)突出部6d交互地排列。
另外，為了容易識(shí)別而在圖2 (之后的圖5也同樣)中，在構(gòu)成曲折行進(jìn)流路6a的腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d上標(biāo)注多個(gè)點(diǎn)而示出，在構(gòu)成曲折行進(jìn)流路6b的腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d中沒有標(biāo)注點(diǎn)而示出。此外，構(gòu)成曲折行進(jìn)流路6b的背側(cè)突出部6d 滿涂地示出。圖2是從腹側(cè)看上述的渦輪葉片10并且省略腹部3的箭頭方向視圖，將與腹部3 連接的腹側(cè)突出部6c的面標(biāo)注剖面線而示出。而且，如圖2至圖4所示，腹側(cè)突出部6c與背側(cè)突出部6d的配置間隔在曲折行進(jìn)流路6a和曲折行進(jìn)流路6b中相等地設(shè)定(即鄰接的曲折行進(jìn)流路6的往復(fù)模式為相同周期)，進(jìn)而，腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6b在渦輪葉片10的高度方向上交互地設(shè)置(即鄰接的曲折行進(jìn)流路6的往復(fù)模式的相位錯(cuò)開半周期)。圖5是從渦輪葉片10的高度方向看腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d的示意圖。而且，如該圖所示，腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d從渦輪葉片10的高度方向看重疊地配置。在具有這樣的構(gòu)成的本實(shí)施方式的渦輪葉片10中，經(jīng)由供給流路7而供給至中空區(qū)域5的冷卻氣體從前緣側(cè)向后緣側(cè)流動(dòng)，在曲折行進(jìn)流路6中在背側(cè)壁面恥和腹側(cè)壁面 fe之間往復(fù)曲折行進(jìn)，之后被排出至外部。在此，在本實(shí)施方式的渦輪葉片10中，曲折行進(jìn)流路6a的往復(fù)模式和與該曲折行進(jìn)流路6a鄰接的曲折行進(jìn)流路6b的往復(fù)模式為相同周期且相位錯(cuò)開半周期。因此，如圖5所示，冷卻氣體Yl在曲折行進(jìn)流路6a中從背側(cè)壁面恥向腹側(cè)壁面 fe流動(dòng)時(shí)，冷卻氣體Y2在曲折行進(jìn)流路6b中從腹側(cè)壁面fe向背側(cè)壁面恥流動(dòng)。另一方面，冷卻氣體Yl在曲折行進(jìn)流路6a中從腹側(cè)壁面fe向背側(cè)壁面恥流動(dòng)時(shí)，冷卻氣體在曲折行進(jìn)流路6b中從背側(cè)壁面恥向腹側(cè)壁面fe流動(dòng)。根據(jù)這樣的本實(shí)施方式的渦輪葉片10，曲折行進(jìn)流路6沿渦輪葉片10的高度方向連續(xù)地排列多個(gè)，鄰接的曲折行進(jìn)流路6以不同的往復(fù)模式令冷卻氣體曲折行進(jìn)。即，根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪葉片10，在鄰接的曲折行進(jìn)流路6中，腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d的配置模式不同。因此，腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d沿渦輪葉片10的高度方向被離散化地配置，不會(huì)像以往的渦輪葉片那樣具有被背側(cè)壁面或者腹側(cè)壁面單側(cè)支承并且沿高度方向較長地延伸的槽部。因而，在用于這樣的渦輪葉片的制造的型芯中，不需要在與腹側(cè)壁面相當(dāng)?shù)拿嫔闲纬稍诟叨确较蛞恢本€狀地較長地延伸的突出部。即，在以往的型芯中不需要形成特別地脆弱的部位。因而，在例如型芯允許與以往相同程度的脆性時(shí)，進(jìn)一步縮小型芯的突出部間隔等的微細(xì)化成為可能。根據(jù)這樣的本實(shí)施方式的渦輪葉片10，提出一種能夠提高型芯的剛性的構(gòu)造，能夠提高內(nèi)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)自由度，通過使用最佳的構(gòu)造能夠進(jìn)一步提高渦輪葉片的冷卻效率。(第二實(shí)施方式)
接著說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。另外，在本實(shí)施方式的說明中，對(duì)于與上述第一實(shí)施方式相同的部分，省略或者簡(jiǎn)化其說明。圖6是從腹側(cè)看本實(shí)施方式的渦輪葉片10并且省略腹部3的箭頭方向視圖。此外，圖7是從渦輪葉片10的高度方向看渦輪葉片10所具備的腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d的示意圖。而且，如這些圖所示，在本實(shí)施方式的渦輪葉片10中，鄰接的曲折行進(jìn)流路6a、6b 的往復(fù)模式為相同周期且相位錯(cuò)開四分之一周期。通過采用這樣的構(gòu)成，如圖7所示，從渦輪葉片10的高度方向看，在曲折行進(jìn)流路 6a的腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d之間配置曲折行進(jìn)流路6b的腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d。因此，能夠抑制冷卻氣體在鄰接的曲折行進(jìn)流路6a、6b之間移動(dòng)。例如在渦輪葉片10為動(dòng)葉片時(shí)，在渦輪葉片10上作用離心力等，冷卻氣體有可能在中空區(qū)域5中偏置。 與此相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪葉片10，能夠抑制冷卻氣體在鄰接的曲折行進(jìn)流路6a、 6b間移動(dòng)，所以能夠抑制冷卻氣體的偏置，能夠可靠地冷卻渦輪葉片10整體。(第三實(shí)施方式)
接著說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式。另外，在本實(shí)施方式的說明中，對(duì)于與上述第一、二實(shí)施方式相同的部分省略或者簡(jiǎn)化其說明。圖8是從腹側(cè)看本實(shí)施方式的渦輪葉片10并且省略了腹部3的箭頭方向視圖。此外，圖9是從渦輪葉片10的高度方向看的渦輪葉片10所具備的腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d的示意圖。而且，如這些圖所示，在本實(shí)施方式的渦輪葉片10中，鄰接的曲折行進(jìn)流路6a、6b 的往復(fù)模式為相同周期且相位錯(cuò)開四分之一周期，進(jìn)而腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d的寬度設(shè)定為比曲折行進(jìn)流路6的從背側(cè)壁面恥朝向腹側(cè)壁面fe的流路的寬度d以及曲折行進(jìn)流路6的從腹側(cè)壁面fe朝向背側(cè)壁面恥的流路的寬度d寬。通過采用這樣的構(gòu)成，如圖9所示，從渦輪葉片10的高度方向看，曲折行進(jìn)流路6b 的腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d與曲折行進(jìn)流路6a的腹側(cè)突出部6c和背側(cè)突出部6d 之間重疊地配置。因此，與上述第二實(shí)施方式的渦輪葉片10相比，更能夠抑制冷卻氣體在鄰接的曲折行進(jìn)流路6a、6b之間移動(dòng)。因而，根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪葉片10，能夠抑制冷卻氣體在鄰接的曲折行進(jìn)流路 6a、6b之間移動(dòng)，所以能夠抑制冷卻氣體的偏置，能夠可靠地冷卻渦輪葉片10整體。(第四實(shí)施方式)
接著說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式。另外，在本第四實(shí)施方式的說明明中，對(duì)于與上述第一至第三實(shí)施方式相同的部分省略或者簡(jiǎn)化其說明。圖10是從腹側(cè)看本實(shí)施方式的渦輪葉片10并且省略腹部3的箭頭方向視圖。如該圖所示，本實(shí)施方式的渦輪葉片10為，在中空區(qū)域5的翼梢側(cè)的區(qū)域A處具有上述第一實(shí)施方式的曲折行進(jìn)流路6 (曲折行進(jìn)流路61)，在中空區(qū)域5的中央?yún)^(qū)域B處具有上述第二實(shí)施方式的曲折行進(jìn)流路6 (曲折行進(jìn)流路62)，在中空區(qū)域5的輪轂側(cè)的區(qū)域C處具有上述第三實(shí)施方式的曲折行進(jìn)流路6 (曲折行進(jìn)流路63)。根據(jù)具有這樣的構(gòu)成的本實(shí)施方式的渦輪葉片10，每個(gè)高度方向的區(qū)域中冷卻效率不同，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)于渦輪葉片10的加熱狀態(tài)的冷卻。以上，參照

了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但當(dāng)然本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式。上述的實(shí)施方式中示出的各構(gòu)成部材的各形狀及組合等僅是一例，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)基于設(shè)計(jì)要求等進(jìn)行各種變更。例如，在上述實(shí)施方式中示出的曲折行進(jìn)流路6的往復(fù)模式，即背側(cè)壁面恥和腹側(cè)壁面fe的配置模式是一例，能夠根據(jù)對(duì)渦輪葉片需求的冷卻性能而任意變更。此外，在上述實(shí)施方式中示出的例是表示將本發(fā)明用于葉片后緣部的冷卻通路的情況，但是也可以適用于葉片的其他部位。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種能夠提高型芯的剛性的構(gòu)造，能夠提高內(nèi)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)自由度，通過使用最佳的構(gòu)造，能夠進(jìn)一步提高渦輪葉片的冷卻效率。
權(quán)利要求
1.一種渦輪葉片，能夠被供給至中空區(qū)域的冷卻氣體冷卻，其中，從輪轂側(cè)朝向翼梢側(cè)連續(xù)地排列多個(gè)曲折行進(jìn)流路，所述曲折行進(jìn)流路引導(dǎo)冷卻氣體使其在背側(cè)壁面與腹側(cè)壁面之間往復(fù)地曲折行進(jìn)，鄰接的上述曲折行進(jìn)流路以不同的往復(fù)模式令上述冷卻氣體曲折行進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪葉片，其特征在于，鄰接的上述曲折行進(jìn)流路的往復(fù)模式為相同周期且相位錯(cuò)開半周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪葉片，其特征在于，鄰接的上述曲折行進(jìn)流路的往復(fù)模式為相同周期且相位錯(cuò)開四分之一周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3的任意一項(xiàng)所述的渦輪葉片，其特征在于，構(gòu)成上述曲折行進(jìn)流路的壁部的一部分即從上述背側(cè)壁面和腹側(cè)壁面突出的突出部的寬度設(shè)定為比上述曲折行進(jìn)流路的從上述背側(cè)壁面朝向上述腹側(cè)壁面的流路的寬度以及上述曲折行進(jìn)流路的從上述腹側(cè)壁面朝向上述背側(cè)壁面的流路的寬度寬。
全文摘要
一種能夠被供給至中空區(qū)域的冷卻氣體冷卻的渦輪葉片，從輪轂側(cè)朝向翼梢側(cè)連續(xù)地排列多個(gè)曲折行進(jìn)流路，所述曲折行進(jìn)流路引導(dǎo)冷卻氣體使其在背側(cè)壁面與腹側(cè)壁面之間往復(fù)地曲折行進(jìn)，鄰接的上述曲折行進(jìn)流路以不同的往復(fù)模式令上述冷卻氣體曲折行進(jìn)。
文檔編號(hào)F02C7/18GK102575523SQ20108004602
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者仲俁千由紀(jì), 藤本秀 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ihi