CN108291721A - 过渡构造 - Google Patents

Abstract

燃气轮机中的燃烧器与涡轮之间的过渡构造具有：过渡段，其包含管道和从管道的下游端突出的凸缘；以及过渡段罩，其围绕管道，过渡段罩包含凸部，该凸部以在其与涡轮之间夹持着凸缘的状态通过螺栓而被固定于涡轮。

Description

过渡构造

技术领域

本发明涉及燃气轮机中燃烧器与涡轮之间的过渡构造。

背景技术

在燃气轮机中，在燃烧器与涡轮之间设置有过渡段。例如，在专利文献1中公开了图6所示的过渡构造。

在图6所示的过渡构造中，过渡段100包含：具有圆形状入口和圆弧状出口的管道101；以及从管道101的下游端突出的外侧凸缘102和内侧凸缘103。外侧凸缘102通过省略图示的螺栓而固定于涡轮110。

过渡段100的管道101被过渡段罩130围绕。在过渡段罩130上设置有用于与管道101进行固定的凸部131。该凸部131通过省略图示的螺栓而被固定于在管道101所设置的突耳(lug)(未图示)上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4174615号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在图6所示的过渡构造中，过渡段罩130被螺栓固定于管道101，过渡段100被其他的螺栓固定于涡轮110。在这样的构造中，螺栓的数量变多，组装作业花费大量的时间。

因此，本发明的目的在于，提供能够使组装作业简化的过渡构造。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的过渡构造是燃气轮机中燃烧器与涡轮之间的过渡构造，该过渡构造具有：过渡段，其包含管道和从所述管道的下游端突出的凸缘；以及过渡段罩，其围绕所述管道，所述过渡段罩包含凸部，该凸部以在该凸部与所述涡轮之间夹持着所述凸缘的状态通过螺栓而被固定至所述涡轮。

根据上述的结构，由于过渡段和过渡段罩利用共用的螺栓而被固定于涡轮，因此能够使组装作业简化。

所述凸部也可以越过所述凸缘而与所述涡轮抵接。根据该结构，能够使过渡段的凸缘的高度降低到不到达螺栓的程度，能够使凸缘小型化。而且，由于凸缘被凸部覆盖，因此抑制了从压缩机排出的压缩空气被吹送到凸缘。其结果为，能够抑制压缩空气对凸缘的冷却，降低凸缘的根部部分所产生的热应力。

所述涡轮也可以包含：涡轮喷嘴，其具有喷嘴凸缘；喷嘴支架，其支承所述喷嘴凸缘；以及以所述涡轮的轴心为中心的环状的适配器，其介于所述喷嘴凸缘与所述过渡段的凸缘之间并与它们面接触，并且介于所述喷嘴支架与所述凸部之间并与它们面接触。根据该结构，能够在适配器的两侧得到较高的密封性。

所述螺栓也可以贯穿所述喷嘴支架和所述适配器。根据该结构，能够使螺栓的轴力作用于适配器与过渡段的凸缘和凸部之间、以及适配器与喷嘴凸缘和喷嘴支架之间，能够在适配器的两侧得到更高的密封性。

也可以是，所述过渡段的凸缘位于所述管道的比圆弧状出口靠上游侧的位置，所述适配器与所述管道上的位于所述圆弧状出口的径向外侧或者径向内侧的圆弧壁对置，在所述适配器上设置有沿径向贯穿该适配器的冷却孔。根据该结构，使用从压缩机排出的压缩空气，即使在过渡段的比凸缘靠下游侧的位置也能够冷却管道。

例如，所述过渡段的凸缘也可以是从所述管道的下游端向所述圆弧状出口的径向外侧突出的外侧凸缘与从所述管道的下游端向所述圆弧状出口的径向内侧突出的内侧凸缘中的至少一方。

发明效果

根据本发明，能够使过渡构造的组装作业简化。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的过渡构造的立体图。

图2是沿着图1中的II-II线的剖视图。

图3是过渡段的立体图。

图4是过渡段罩的立体图。

图5是变形例的过渡构造的剖视图。

图6是以往的过渡构造的剖视图。

具体实施方式

图1和图2中示出本发明的一个实施方式的燃气轮机中燃烧器(未图示)与涡轮7之间的过渡构造。在燃气轮机中，从压缩机向设置于压缩机(未图示)与涡轮7之间的对流室内排出压缩空气。在压缩机的周围以从上述对流室突出的方式设置有多个燃烧器。过渡构造设置在各燃烧器与涡轮7之间。换言之，过渡构造的数量与燃烧器的数量相同。

涡轮7包含形成环状的气体流路71的多级涡轮喷嘴。在图2中，仅描述了多级涡轮喷嘴中的配置在最上游侧的第一级涡轮喷嘴70。

各过渡构造包含将对应的燃烧器与第一级涡轮喷嘴70连接的过渡段1。更详细而言，过渡段1包含将燃烧器的排出口与涡轮7的气体流路71连通的管道2。

过渡段1的管道2被过渡段罩5围绕，燃烧器被燃烧器罩围绕。在过渡段1的管道2与过渡段罩5之间以及在燃烧器与燃烧器罩(未图示)之间，形成有空气通路50。在过渡段罩5上设置有多个孔(在图1和图4中，作为代表仅对3个孔进行作图)，该多个孔用于向空气通路50导入压缩气体并且通过冲击冷却来冷却管道2。

排出到上述的对流室内的压缩空气被从设置于过渡段罩的多个孔导入到空气通路50中，并向燃烧器的空气取入口流动。压缩空气从空气取入口被取入到燃烧器的内部，在燃烧器内与燃料混合之后该混合气进行燃烧，从而生成燃烧气体。燃烧气体穿过过渡段1的管道2而从燃烧器的排出口向涡轮7的气体流路71流动。

涡轮7在第一级涡轮喷嘴70的外侧具有外侧喷嘴支架83和外侧适配器84，并且在涡轮喷嘴70的内侧具有内侧喷嘴支架93和内侧适配器94。

涡轮7的第一级涡轮喷嘴70包含夹着气体流路71而分离的外侧护罩81和内侧护罩91。在本实施方式中，涡轮喷嘴70被分割成在周向上排列的多个段，在各段中，外侧护罩81与内侧护罩91通过图示省略的支柱而连结。

在外侧护罩81的前端设置有向径向外侧扩展的喷嘴凸缘82。外侧喷嘴支架83从后方与喷嘴凸缘82面接触，支承喷嘴凸缘82。外侧适配器84是配置在喷嘴凸缘82和外侧喷嘴支架83的前方的以涡轮7的轴心为中心的环状的部件，与喷嘴凸缘82和外侧喷嘴支架83面接触。

同样，在内侧护罩91的前端设置有向径向内侧扩展的喷嘴凸缘92。内侧喷嘴支架93从后方与喷嘴凸缘92面接触，支承喷嘴凸缘92。内侧适配器94是配置在喷嘴凸缘92和内侧喷嘴支架93的前方的以涡轮7的轴心为中心的环状的部件，与喷嘴凸缘92和内侧喷嘴支架93面接触。

以下，以1个过渡构造为代表进行说明。以下，为了方便说明，将涡轮7的轴向的一方(燃烧气体的流动的上游侧)称为前方，将另一方(燃烧气体的流动的下游侧)称为后方。

如图1和图3所示，过渡段1的管道2在上游端21具有圆形状入口2A，在下游端22具有圆弧状出口2B。并且，在管道2上设置有从下游端22向圆弧状出口2B的径向外侧突出的外侧凸缘3以及从下游端22向圆弧状出口2B的径向内侧突出的内侧凸缘4。

如图2所示，管道2上的位于圆弧状出口2B的径向外侧的外侧圆弧壁23构成与第一级涡轮喷嘴70的外侧护罩81连续的壁面，管道2上的位于圆弧状出口2B的径向内侧的内侧圆弧壁24构成与涡轮喷嘴70的内侧护罩91连续的壁面。

上述的外侧适配器84介于外侧凸缘3与喷嘴凸缘82之间，与外侧凸缘3也是面接触。同样，上述的内侧适配器94介于内侧凸缘4与喷嘴凸缘92之间，与内侧凸缘4也是面接触。

在外侧凸缘3的后表面上，在根部部分设置有沿着管道2的外侧圆弧壁23的槽34，另一方面，在外侧适配器84的前表面上，在内周缘部设置有嵌入到槽34中的环状的突起85。同样，在内侧凸缘4的后表面上，在根部部分设置有沿着管道2的内侧圆弧壁24的槽44，另一方面，在内侧适配器94的前表面上在外周缘部设置有嵌入到槽44中的环状的突起95。

外侧凸缘3和内侧凸缘4位于比圆弧状出口2B靠上游侧的位置。因此，外侧适配器84的内周面与管道2的外侧圆弧壁23对置，并且内侧适配器94的外周面与管道2的内侧圆弧壁24对置。

更详细而言，外侧凸缘3具有：沿着管道2的外侧圆弧壁23的边沿(rim)31；以及从边沿31的中央进一步突出的突耳32。在突耳32的中央设置有定位孔33。在定位孔33中插入定位销61，通过该定位销61来决定外侧凸缘3相对于外侧适配器84的相对位置。

同样，内侧凸缘4具有：沿着管道2的内侧圆弧壁24的边沿41；以及从边沿41的中央进一步突出的突耳42。在突耳42的中央设置有定位孔43。在定位孔43中插入定位销62，通过该定位销62来决定内侧凸缘4相对于内侧适配器94的相对位置。

在过渡段罩5上，在后端的中央设置有向管道2的圆弧状出口2B的径向外侧突出的外侧凸部51以及向圆弧状出口2B的径向内侧突出的内侧凸部53。外侧凸部51在与涡轮7之间夹持过渡段1的外侧凸缘3，内侧凸部53在与涡轮7之间夹持过渡段1的内侧凸缘4。

在本实施方式中，如图4所示，外侧凸部51以覆盖外侧凸缘3的突耳32的前表面和末端面的方式构成为截面呈大致L字状，并且内侧凸部53以覆盖内侧凸缘4的突耳42的前表面和末端面的方式构成为截面呈大致L字状。

具体而言，外侧凸部51具有与外侧凸缘3的突耳32相同程度的宽度，外侧凸部51越过突耳32而与外侧适配器84抵接。换言之，外侧适配器84介于外侧凸部51与外侧喷嘴支架83之间，也与外侧凸部51面接触。

同样，内侧凸部53具有与内侧凸缘4的突耳42相同程度的宽度，内侧凸部53越过突耳42而与内侧适配器94抵接。换言之，内侧适配器94介于内侧凸部53与内侧喷嘴支架93之间，也与内侧凸部53面接触。

在外侧凸部51上设置有3个螺纹孔52。但是，螺纹孔52的数量可以是1个也可以是2个。螺栓B从后方贯穿外侧喷嘴支架83和外侧适配器84而与螺纹孔52螺合。换言之，过渡段罩5以在过渡段罩5与涡轮7之间夹持着外侧凸缘3的状态被螺栓B固定于涡轮7上。

同样，在内侧凸部53上设置有3个螺纹孔54。但是，螺纹孔54的数量可以是1个也可以是2个。螺栓B从后方贯穿内侧喷嘴支架93和内侧适配器94而与螺纹孔54螺合。换言之，过渡段罩5以过渡段罩5在与涡轮7之间夹持着内侧凸缘4的状态被螺栓B固定于涡轮7上。

此外，在本实施方式中，在外侧适配器84上设置有沿径向贯穿该外侧适配器84的冷却孔86。即，冷却孔86将排出到上述的对流室内的温度比燃烧气体低的压缩空气引导至管道2的外侧圆弧壁23。

像以上说明的那样，在本实施方式的过渡构造中，由于过渡段1与过渡段罩5通过共用的螺栓B而被固定于涡轮7上，因此能够使组装作业简化。

并且，在本实施方式中，由于外侧凸部51和内侧凸部53越过外侧凸缘3和内侧凸缘4而与涡轮7抵接，因此能够使外侧凸缘3和内侧凸缘4的高度降低到不到达螺栓B的程度，能够使外侧凸缘3和内侧凸缘4小型化。而且，外侧凸缘3的突耳32被外侧凸部51覆盖并且内侧凸缘4的突耳42被内侧凸部53覆盖，因此抑制了从压缩机向对流室内排出的压缩空气被吹送到外侧凸缘3和内侧凸缘4。其结果为，能够抑制压缩空气对外侧凸缘3和内侧凸缘4的冷却，从而降低外侧凸缘3和内侧凸缘4的根部部分所产生的热应力。

此外，在本实施方式中，外侧适配器84在前方与外侧凸缘3和外侧凸部51面接触，在后方与喷嘴凸缘82和外侧喷嘴支架83面接触，内侧适配器94在前方与内侧凸缘4和内侧凸部513面接触，在后方与喷嘴凸缘92和内侧喷嘴支架93面接触，因此能够在外侧适配器84和内侧适配器94各自的两侧得到高密封性。

而且，由于螺栓B贯穿外侧喷嘴支架83和外侧适配器84，因此能够使螺栓B的轴力作用于外侧适配器84与外侧凸缘3和外侧凸部51之间以及外侧适配器84与喷嘴凸缘82和外侧喷嘴支架83之间，在外侧适配器84的两侧能够得到更高的密封性。同样，由于螺栓B贯穿内侧喷嘴支架93和内侧适配器94，因此能够使螺栓B的轴力作用于内侧适配器94与内侧凸缘4和内侧凸部53之间以及内侧适配器94与喷嘴凸缘92和内侧喷嘴支架93之间，能够在内侧适配器94的两侧得到更高的密封性。

并且，在本实施方式中，由于在外侧适配器84上设置有冷却孔86，因此，使用从压缩机排出到对流室内的压缩空气，即使在过渡段1的比外侧凸缘3靠下游侧的位置，也能够冷却管道2。

(变形例)

本发明不限于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。

例如，也可以是，涡轮7不包含外侧适配器84，外侧喷嘴支架83以与外侧凸缘3和外侧凸部51面接触的方式越过喷嘴凸缘82而探出。同样，也可以是，涡轮7不包含内侧适配器94，内侧喷嘴支架93以与内侧凸缘4和内侧凸部53面接触的方式越过喷嘴凸缘92而探出。

并且，在过渡段罩5上无需一定设置有外侧凸部51和内侧凸部53两者，也可以仅设置有外侧凸部51与内侧凸部53中的任意一方。换言之，也可以是只有外侧凸缘3与内侧凸缘4中的任意一方被凸部与涡轮7夹持。

例如，当在过渡段罩5上仅设置有内侧凸部53的情况下，也可以在涡轮喷嘴70的内侧护罩91的喷嘴凸缘92上设置螺纹孔，螺栓B从前方贯穿内侧凸部53和内侧适配器94而与螺纹孔螺合。

并且，在外侧凸部51和内侧凸部53上，也可以取代螺纹孔52、54而设置有贯穿孔，在外侧凸部51和内侧凸部53的前方配置有与螺栓B螺合的螺母。

并且，冷却孔86也可以以沿径向贯穿内侧适配器94的方式设置于内侧适配器94上。

并且，外侧凸部51和内侧凸部53无需一定与涡轮7抵接。例如，也可以如图5所示，外侧凸缘3的突耳32增大，外侧凸部51呈与突耳32平行的板状。同样，也可以是，内侧凸缘4的突耳42增大，内侧凸部53呈与突耳42平行的板状。

并且，也可以省略外侧凸缘3的突耳32，将2个外侧凸部51设置于过渡段罩5的后端的两端部，利用这些外侧凸部51和涡轮7来夹持边沿31的两端部。同样，也可以省略内侧凸缘4的突耳42，将2个内侧凸部53设置于过渡段罩5的后端的两端部，利用这些内侧凸部53和涡轮7来夹持边沿41的两端部。

标号说明

1：过渡段；

2：管道；

2B：圆弧状出口；

22：下游端；

23：外侧圆弧壁；

24：内侧圆弧壁；

3：外侧凸缘；

4：内侧凸缘；

5：过渡段罩；

51、53：凸部；

52、54：螺纹孔；

7：涡轮；

70：涡轮喷嘴；

82：喷嘴凸缘；

83：外侧喷嘴支架；

84：外侧适配器；

86：冷却孔；

92：喷嘴凸缘；

93：内侧喷嘴支架；

94：内侧适配器；

B：螺栓。

Claims (6)

1.一种过渡构造，其是燃气轮机中燃烧器与涡轮之间的过渡构造，该过渡构造具有：

过渡段，其包含管道和从所述管道的下游端突出的凸缘；以及

过渡段罩，其围绕所述管道，

所述过渡段罩包含凸部，该凸部以在该凸部与所述涡轮之间夹持着所述凸缘的状态通过螺栓而被固定至所述涡轮。

2.根据权利要求1所述的过渡构造，其中，

所述凸部越过所述凸缘而与所述涡轮抵接。

3.根据权利要求2所述的过渡构造，其中，

所述涡轮包含：涡轮喷嘴，其具有喷嘴凸缘；喷嘴支架，其支承所述喷嘴凸缘；以及以所述涡轮的轴心为中心的环状的适配器，其介于所述喷嘴凸缘与所述过渡段的凸缘之间并与它们面接触，并且介于所述喷嘴支架与所述凸部之间并与它们面接触。

4.根据权利要求3所述的过渡构造，其中，

所述螺栓贯穿所述喷嘴支架和所述适配器。

5.根据权利要求3或4所述的过渡构造，其中，

所述过渡段的凸缘位于所述管道的比圆弧状出口靠上游侧的位置，

所述适配器与所述管道上的位于所述圆弧状出口的径向外侧或者径向内侧的圆弧壁对置，

在所述适配器上设置有沿径向贯穿该适配器的冷却孔。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的过渡构造，其中，

所述过渡段的凸缘是从所述管道的下游端向所述圆弧状出口的径向外侧突出的外侧凸缘与从所述管道的下游端向所述圆弧状出口的径向内侧突出的内侧凸缘中的至少一方。