CN109424443A - 燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气轮机，即使在燃烧器等中产生相对位移也能提高燃烧器尾筒与涡轮机入口部的连接部中的密封性能。燃气轮机在尾筒与涡轮机入口部的连接部具有密封结构。尾筒的框架具有在圆周方向上延伸的内侧框架部、位于比内侧框架部靠径向外侧的外侧框架部、设置于内侧框架部与外侧框架部的两侧端部之间的一对侧方框架部。密封结构具备密封内侧框架部以及外侧框架部与涡轮机入口部的间隙的内周侧密封部件以及外周侧密封部件、密封邻接的侧方框架部间的间隙的侧方密封部件、配置于邻接的第一角部间的间隙的第一障碍物、配置于邻接的第二角部间的间隙的第二障碍物。第一障碍物以及第二障碍物与侧方密封部件的涡轮机入口部侧接触。

Description

燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机，更详细地说涉及在环状地配置的多个燃烧器的尾部出口侧端部与涡轮机入口部的连接部具有密封结构的燃气轮机。

背景技术

燃气轮机的形式之一存在具备分别单独具有生成燃烧气体的燃烧室的多个燃气轮机燃烧器(以下，称为燃烧器)，所谓的多缸式燃气轮机。在多缸式燃气轮机中，通常，多个燃烧器圆环状地配置于燃气轮机的旋转轴的外侧。各燃烧器具备在内部具有燃烧室的圆筒型的燃烧器内衬、向涡轮机入口引导在燃烧室中生成的高温高压的燃烧气体的尾筒。尾筒是将燃烧器内衬内的具有圆形形状截面的燃烧室与具有圆环状的流路截面的涡轮机入口流路连接的结构。因此，尾筒根据圆筒型的燃烧器衬垫具有圆形状的上游侧截面且根据具有圆环状的流路截面的涡轮机入口流路的形状在圆周方向上将该圆环形状分割为多个的形状，换而言之，具备由内侧以及外侧的圆弧与分别连结两圆弧的两端部的直线构成的大致矩形(扇形)形状的下游侧截面，形成用顺滑的曲线连接其间的流路。

在燃气轮机中，由于缩短旋转轴的长度，一般在压缩机的外周侧配置燃烧器，缩短压缩机与涡轮机的间隔。在这样结构的情况下，来自压缩机的燃烧用空气(压缩空气)通过燃烧器的尾筒的外侧改变向燃烧器的头部侧(燃烧室侧)流动的方向，流经燃烧器内衬的外侧。该燃烧用空气在燃烧器的头部中再次改变流动方向，流入燃烧器内衬的内部(燃烧室)。即，在燃烧器尾筒与涡轮机入口流路的连接部中的内周侧上流经燃烧气体，另一方面，在其连接部的外周侧流经燃烧用空气。该燃烧用空气由于比流经连接部的内周侧的燃烧气体压力高，因此在该连接部中，从其外周侧向内周侧流入(漏出)。在该情况下，由于燃烧气体的温度降低、燃烧器中的燃烧条件变动而增加燃料消费量，引起燃气轮机的能量效率的降低。另外，由于与燃烧用空气漏出的量相应，用于燃烧的空气量减少，因此存在燃烧室内的燃烧温度变高、在燃烧时生成的氮氧化物增加的可能性。因此，要求抑制燃烧用空气的泄漏。

作为抑制燃烧器的尾筒与涡轮机入口的连接部中的燃烧用空气的泄漏的密封结构，如有专利文献1中所记载的内容。专利文献1中记载的技术是在安装于各燃烧器的尾筒的出口侧端部(最后部)的大致的被称为矩形形状边缘的部分的四边部分(四个边界)、详细的说、在圆周方向延伸的圆弧状的内周部分(下侧部分)、相比于内周部分位于径向外侧并在圆周方向上延伸的圆弧状的外周部分(上侧部分)、将内周部分与外周部分的两端部连接并在径向延伸的直线状的一对侧向部分上分别设置密封部件的技术。具体的说，在各边缘的外周面上设置密封槽，在邻接的边缘侧向部分的密封槽间夹入被称为侧向密封的平板状的密封部件而密封边缘间的间隙。另外，在边缘的内周部分以及外周部分的密封槽与设置于涡轮机入口(初级静翼)上的密封槽中嵌合被称为浮动密封件的密封部件，密封尾筒与涡轮机入口之间的间隙。浮动密封件由截面U字状的部分、从截面U字状的部分向涡轮机侧鼓出的截面直线状部分构成，在截面U字状的部分安装于边缘的同时，截面直线状的部分嵌合于涡轮机入口的密封槽中。

另外，作为抑制从多个燃烧器的尾筒的出口侧端部与涡轮机入口的连接部中的尾筒之间的燃烧用空气的泄漏的密封结构，例如有专利文献2中记载的内容。专利文献2中记载的密封结构即使在燃烧器高温下的结构件温差而引起的热变形、由伴随动作流体的流通等的振动而在尾筒间产生相对位移的情况下，也维持良好的密封性能

现有技术文献

专利文献1：日本特开2003-193866号公报

专利文献2：国际公开第2007/023734号

在燃烧器以及涡轮机中，由于高温的燃烧气体流通，因此在燃气轮机的停止时与运转时温差大。因此，构成燃烧器以及涡轮机的部件间的相对位置由于那些热变形而变化。另外，在燃气轮机中容易产生伴随燃气轮机的旋转、动作流体的流动的振动。构成燃烧器以及涡轮机的部件间的相对位置也根据振动而变化。

因此，用于燃烧器的尾筒与涡轮机入口的连接部中的密封结构的密封部件如专利文献2中记载的技术，考虑高温环境下使用而不但需要具备高的耐热性、刚性、耐久性，还需要兼具能够追随尾筒、涡轮机入口的位置变化确保密封性的柔软性。即，该密封结构的密封部件中谋求刚性、柔软性这种相互相反的特性。

在专利文献1中记载的密封结构中，在大致矩形状边缘的四边部分上分别设置密封部件，通过在各密封部件与各密封部件的嵌合部分(密封槽)之间设置考虑了热变形的间隙的同时，调整其间隙大小、密封部件与密封槽的组合而使流路变得复杂，能维持密封性能。

另外，如专利文献1中记载的密封结构，在边缘的四边部分分别设置密封部件的情况下，为了即使在燃烧器等中产生热变形，各密封部件也能维持各自的密封性能，需要避免密封部件彼此的干涉。因此，在密封部件彼此交叉(组合)的边缘的四个角部中，需要使密封位置相互错开。例如，预先在设置于边缘的内周部分以及外周部分侧的密封部件(浮动密封件)与设置于边缘的侧方部分的密封部件(侧向密封件)之间，在燃气轮机旋转轴的轴向上设置距离(偏移)距离。该情况下，即使因邻接的尾筒热变形等而在旋转轴的轴向上相对性地位移，侧向密封件与浮动密封件也因偏移而不会相互干涉。因此，即使产生热变形的情况下，由于各密封部件分别仅负责边缘的各边的部分，因此能够维持边缘的各边的部分的密封性能。

如此，在边缘的角部中的侧向密封件与浮动密封件交叉的部分需要设置用于避免密封部件彼此干涉的间隙(间隔)。可是，从该间隙通过形成于邻接的边缘的角部间的间隙，流经尾筒的外侧的燃烧用空气向涡轮机入口流路内流入。

若防止从边缘的角部间的燃烧用气体泄漏，则在将侧向密封件与浮动密封件结合的情况下，相对于燃烧器、涡轮机的热变形的各密封部件的随动性消失。其结果，边缘的四个边部中的密封性能下降。

侧向密封件通常相对于由作为对象的两个燃烧器的热变形而产生的相对位移进行追随而变化位置。如，在邻接的燃烧器的轴向相对位置较大地变动的情况下，由于尾筒的边缘的密封槽在轴向上相互离开且在侧向密封件与密封槽之间容易产生间隙，因此设置调整侧向密封件与密封槽的间隙，允许侧向密封件的位置变化，即设置所谓的“游隙”。通过由于分别作用于平板状的侧向密封件的各面的燃烧用空气与燃烧气体的压力差，侧向密封件移动而推压至相对的密封槽，能维持侧向密封件的密封性能。

可是，若防止燃烧用空气从邻接的尾筒的边缘的角部间泄漏，则在将侧向密封件与浮动密封件结合的情况下，侧向密封件被浮动密封件所拘束而不能位移，在与侧向密封件相对的密封槽的壁面之间产生空间。其结果，侧向密封件的密封性能降低。该情况下，力也施加在约束侧向密封件位移的浮动密封件上，存在在浮动密封件与相对的密封槽之间产生空间的情况。其结果，浮动密封件的密封性能也会降低。

一直以来，由于从尾筒的边缘的四个角部泄漏的空气量比从边缘的四个边部泄漏的空气量相对少，因此没有重视边缘的四个角部中的密封性能。可是，在燃气轮机的能量效率的提高、燃烧性能的提高时，产生燃烧器的尾筒的出口侧端部与涡轮机入口部的连接部中的泄漏空气进一步降低的必要性。

发明内容

本发明是为了解除上述问题点而发明的内容，其目的在于提供一种即使在多个燃烧器以及涡轮机的构成部件中产生相对的位置变化也能够提高燃烧器的尾筒的出口侧端部与涡轮机入口部的连接部中的密封性能的燃气轮机。

本申请包括多个解决上述课题的方案，如果举出其中一例，是在环状地排列的多个燃气轮机燃烧器的尾筒与形成截面圆环状的涡轮机入口流路的涡轮机入口部的连接部具备密封结构的燃气轮机，其特征为：上述尾筒分别在其出口侧端部具有包围外周的框架，上述框架由在圆周方向上延伸的内侧框架部、位于比上述内侧框架部靠径向外侧并在圆周方向上延伸的外侧框架部、分别设置于上述内侧框架部的圆周方向的两侧端部与上述外侧框架部的圆周方向的两侧端部之间并在径向上延伸的一对侧方框架部构成，上述密封结构具备沿上述内侧框架部延伸并密封上述内侧框架部与上述涡轮机入口部的间隙的内周侧密封部件、沿上述外侧框架部延伸并密封上述外侧框架部与上述涡轮机入口部的间隙的外周侧密封部件、沿上述侧方框架部延伸并密封邻接的上述框架的上述侧方框架部之间的间隙的侧方密封部件、配置于邻接的上述框架中的上述内侧框架部与上述侧方框架部的第一角部之间的间隙的第一障碍物、配置于邻接的上述框架部中的上述外侧框架部与上述侧方框架部的第二角部之间的间隙的第二障碍物，上述第一障碍物以及上述第二障碍物分别构成为与上述侧方密封部件的涡轮机入口部侧的部分接触。

本发明的效果如下。

根据本发明，由于在邻接的尾筒的框架的第一角部间的间隙以及第二角部间的间隙中以与侧方密封部件接触的状态配置第一障碍物以及第二障碍物，因此即使在燃烧器以及涡轮机的构成部件中产生相对的位置变化，也能够抑制从框架的第一角部间的间隙以及第二角部间的间隙向涡轮机入口流路的泄漏。因此，能够提高燃烧器的尾筒的出口端部与涡轮机入口部的连接部中的密封性能。其结果，能提高燃气轮机的能量效率以及燃烧性能。

上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明能更加清晰。

附图说明

图1是表示本发明燃气轮机的第一实施方式的概略构成图。

图2是从燃烧气体的流动方向上游侧观察构成本发明的燃气轮机的第一实施方式的燃烧器的尾筒的排列的图。

图3是表示构成本发明的燃气轮机的第一实施方式的燃烧器的尾筒以及尾筒的出口侧端部的密封结构的立体图。

图4是从IV-IV向视观察图3所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的剖视图。

图5是从V-V向视观察图3所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的剖视图。

图6是表示在本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构中、尾筒的框架角部的一部分的立体图。

图7是在将内周侧密封部件以及外周侧密封部件拆卸的状态下表示本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的从其他方向观察的立体图。

图8是表示现有的尾筒的出口侧端部的密封结构中的泄漏的说明图。

图9是在将内周侧密封部件以及外周侧密封部件拆卸的状态下表示本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构作用的说明图。

图10是表示构成本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的一部分的障碍物的一例的剖视图。

图11是表示与图10所示的障碍物的侧方密封部件的接合状态的剖视图。

图12是从外周侧观察图9所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式的密封结构的图。

图13是表示构成图12所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式的密封结构的各密封部件中的尾筒间的相对位移时的位置变化的说明图。

图14是表示构成本发明的燃气轮机的第一实施方式的变形例中的尾筒的出口侧端部的密封结构一部分的障碍物的剖视图。

图中：2—燃气轮机燃烧器，3a—涡轮机入口部，35—涡轮机入口流路，25—尾筒，30—密封结构，42—框架，43—内侧框架部，44—外侧框架部，45—侧方框架部，47—第一角部，48—第二角部，51—侧方密封部件，52—内周侧密封部件，53—外周侧密封部件，61、61A—第一障碍物，62、62A—第二障碍物，64—销，65—弹簧部件。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的燃气轮机的实施方式。

[第一实施方式]

首先，使用图1以及图2说明本发明的燃气轮机的第一实施方式的结构。图1是表示本发明的燃气轮机的第一实施方式的概略构成图，图2是从燃烧气体的流动方向上游侧观察构成本发明的燃气轮机的第一实施方式的燃烧器的尾筒的排列的图。并且，在图1中，燃烧器以其左侧为燃烧气体的上游侧、其右侧为下游侧的方式进行图示。

在图1中，燃气轮机具备抽入外部空气100进行压缩而生成高压的燃烧用空气110的压缩机1、通过将从压缩机1导入的燃烧用空气(压缩空气)110与从燃料系统(未图示)供给的燃料120混合进行燃烧而生成高温的燃烧气体130的多个(在图1中仅图示1个)燃烧器2、从燃烧器2中生成的燃烧气体130的能量中得到轴驱动力的涡轮机3。压缩机1与涡轮机3通过驱动轴4而连接。在燃气轮机上机械性地连结有发电机6，发电机6将涡轮机3的轴驱动力转换为电力。

多个燃烧器2圆环状地配置于压缩机1(驱动轴4)的外周侧。即，本燃气轮机是多缸式的燃气轮机。各燃烧器2以其头部位于压缩机1侧(图1的左侧)、其尾部位于涡轮机3侧(图1的右侧)的方式进行配置。燃烧器2具备在内部具有燃烧室31的大致圆筒状的内衬21、向内衬21内喷射燃料的燃料喷嘴22、作为内包内衬21的压力容器的外周隔壁23、阻塞外周隔壁23的燃料喷嘴22侧的开口部的端罩24、将内衬21与涡轮机3的入口部3a连接并向涡轮机3中导入燃烧室31中生成的燃烧气体130的尾筒25。外周隔壁23安装于外壳28。外壳28收纳尾筒25，在外壳28的内部形成燃烧用空气110从压缩机1流入的空间32。在外周隔壁23与内衬21之间形成供外壳28的空间32内的燃烧用空气110流通的环状的空气流路33。在外壳28中，例如，内衬21被固定部件27固定。

来自压缩机1的燃烧用空气110在外壳28内使流动方向反转，通过空气流路33向端罩24侧流动。然后，再次在端罩24中使流动的方向反转，流入内衬21内的燃烧室31。流入燃烧室31的燃烧用空气110与从燃料系统(未图示)供给的燃料120混合进行燃烧，其结果，生成燃烧气体130。燃烧气体130通过尾筒25流入涡轮机3的入口部3a内。

涡轮机3的入口部3a形成具备圆环状的流路截面的涡轮机入口流路35。在多缸式的燃气轮机中，如图2所示，通过圆环状地配置多个燃烧器2的尾筒25，连接于圆环状的涡轮机入口流路35。若各尾筒25在燃气轮机运转时伴随燃烧气体130的流通而变得高温，则在圆周方向、轴向、径向上热膨胀。因此，通过在邻接的尾筒25的出口侧端部25a之间设置间隙G1(参照后述的图4)，防止由热伸长而引起的尾部25的出口侧端部25a彼此的干涉。

另外，内衬21如图1所示被固定于外壳28，若伴随燃烧用空气110、燃烧气体130的流通而变得高温，则向内衬21的燃烧气体下游侧的尾筒25方向膨胀。因此，通过在尾筒25的出口侧端部25a与其下游侧的涡轮机入口部3a之间设置间隙G2(参照后述的图5)，防止由热伸长引起的尾筒25与涡轮机入口部3a的干涉。

这样，在邻接的尾筒25的出口侧端部25a之间设置间隙G1。另外，在尾筒25的出口侧端部25a与下游侧的涡轮机入口部3a之间设置间隙G2。可是，燃烧用空气110在内置多个尾筒25的外壳28内的空间32中流通，另一方面，燃烧气体130在尾筒25以及涡轮机入口部3a的内部侧流通。外壳28的空间32内的燃烧用空气110由于比燃烧气体130压力高，因此其中一部分不向内衬21侧，而是通过尾筒25的出口侧端部25a与涡轮机入口部3a的间隙G2以及邻接的尾筒25的出口侧端部25a之间的间隙G1向涡轮机入口流路35侧流入(漏出)。因此，在尾筒25的出口侧端部25a与涡轮机入口部3a的连接部上设置密封结构30。

其次，使用图3至图7说明本发明的燃气轮机的第一实施方式中的密封结构。图3是表示构成本发明的燃气轮机的第一实施方式的燃烧器的尾筒以及尾筒的出口侧端部的密封结构的立体图，图4是从IV-IV向视观察图3所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的剖视图，图5是从V-V向视观察图3所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的剖视图，图6是表示本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构中、尾筒的框架角部的一部分的立体图，图7是在拆卸了内周侧密封部件以及外周侧密封部件的状态下表示本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的从其他方向观察的立体图。

在图3中，各尾筒25由在内部形成向涡轮机入口流路35中导入燃烧气体130的流路34的筒状主体部41、包围筒状主体部41的出口侧端部41a的外周(沿外周面设置)的框架42构成。框架42可以是与筒状主体部41一体地形成的一体部件，也可以是通过焊接等接合于筒状主体部41的出口侧端部41a的不同部件。

筒状主体部41的入口侧端部41b是卡合于内衬21的下游侧端部的部件，对应圆筒型的内衬21具备大致圆形状的流路截面。筒状主体部41的出口侧端部41a连接于形成涡轮机入口流路35的涡轮机入口部3a，根据具备圆环状的流路截面的涡轮机入口流路35的形状而具备如在圆周方向上将该圆环形状分割为多个的形状的流路截面。换而言之，筒状主体部41的出口侧端部41a的流路截面为由径向内侧以及径向外侧的圆弧与分别连结两圆弧的两端部的直线构成的大致矩形(扇形)形状。筒状主体部41的流路34通过用顺滑的曲线连接入口侧端部41b的流路截面与出口侧端部41a的流路截面而形成。

框架42由内侧框架部43、外侧框架部44、一对侧方框架部45构成。内侧框架部43是配置于与涡轮机入口流路35的径向内缘侧对应的径向位置、在圆周方向上延伸的圆弧状部分。外侧框架部43是位于比内侧框架部43靠径向外侧、在圆周方向上延伸的圆弧状的部分。一对侧方框架部45是分别设置于内侧框架部43的圆周方向的两侧端部与外侧框架部44的圆周方向的两侧端部之间、在径向上延伸的直线状的部分。如图3以及图4所示，在邻接的框架42的侧方框架部45的对置面上分别设置沿径向(侧方框架的延伸方向)延伸的第一密封槽45a。

为了密封邻接的框架42的侧方框架部45之间的间隙G1，设置侧方密封部件51。侧方密封部件51以横跨于邻接的侧方框架部45的两个第一密封槽45a的方式配置，沿第一密封槽45a延伸。侧方密封部件51例如是长条的平板状部件，在涡轮机入口部3a侧具备下游面51a。

侧方密封部件51如图4所示，通过流经邻接的尾筒25之间的空间的燃烧用空气110与从尾筒25内的流路34向涡轮机入口流路35流通的燃烧气体130(压力比燃烧用空气110低)的压力差被向形成第一密封槽45a的一对壁面中的涡轮机入口流路35侧的壁面推压。如此，通过将侧方密封部件51与侧方框架部45的第一密封槽45a组合，能够抑制流经尾筒25的外侧的燃烧用空气110流入涡轮机入口流路35内。另外，由于在侧方密封部件51与侧方框架部45的第一密封槽45a之间设置空间即所谓的“游隙”，因此即使是邻接的第一密封槽45a的相对位置由于尾筒25的热变形、振动而变化的情况下，也能抑制侧方密封部件51的变形、磨损，还能抑制内置尾筒25的外壳28的空间32内的燃烧用空气110向涡轮机入口流路35流入。

另外，如图3以及图5所示，为了密封内侧框架部43与涡轮机入口部3a的间隙G2，内周侧密封部件52以横跨内侧框架部43与涡轮机入口部3a的方式配置。内周侧密封部件52沿内侧框架部43延伸，在一侧卡合于内侧框架部43的同时，另一侧卡合于涡轮机入口部3a的径向内侧的部分。另外，为了密封外侧框架部44与涡轮机入口部3a的间隙G2，外周侧密封部件53以横跨外侧框架部44与涡轮机入口部3a的方式配置。外周侧密封部件53沿外侧框架部44延伸，在一侧卡合于外侧框架部44的同时，另一侧卡合于涡轮机入口部3a的径向外侧的部分。

具体的说，如图5所示，在涡轮机入口部3a中的与框架42的内侧框架部43以及外侧框架部44的下游侧端面对置的入口侧端面上分别设置第二密封槽3b。

内周侧密封部件52以及外周侧密封部件53由具备横截面U字状地形成的第一脚部56a与第二脚部56b的第一卡合部56、从第一卡合部56的第二脚部56b向外侧大致直角地弯曲而延伸的横截面直线状的第二卡合部57构成。内周侧密封部件52以及外周侧密封部件53如由高温下耐磨损性高、且具有柔软性的材质形成。

在内周侧密封部件52中，通过第一卡合部56的第一脚部56a以及第二脚部56b夹入内侧框架部43的上游侧端面以及下游侧端面而第一卡合部56紧贴于内侧框架部43的同时，第二卡合部57插入涡轮机入口部3a的第二密封槽3b内。通过在涡轮机入口部3a的第二密封槽3b内设置间隙地配置内周侧密封部件52的第二卡合部57，即使是尾筒25与涡轮机入口部3a的相对位置因热变形等变化的情况下，防止两者干涉的同时还能够抑制流经外筒25的外侧的燃烧用空气110流经涡轮机入口流路35。另外，内周侧密封部件52由于以通过截面U字状的第一卡合部56夹入内侧框架部43的方式构成，因此即使内周侧密封部件52自身、内侧框架部43热变形也能够维持两者的密合性。

在外周侧密封部件53中，通过第一卡合部56的第一脚部56a以及第二脚部56b夹入外侧框架部44的上游侧端面以及下游侧端面而第一卡合部56紧贴于外侧框架部44的同时，第二卡合部57插入涡轮机入口部3a的第二密封槽3b内。由于在涡轮机入口部3a的第二密封槽3b内隔着间隙地配置外周侧密封部件53的第二卡合部57，因此即使是尾筒25与涡轮机入口部3a的相对位置因热变形而变化的情况，也能够防止两者的干涉、且抑制外壳28的空间内的燃烧用空气110流入涡轮机入口流路35。外周侧密封部件53与内周侧密封部件52相同，由于以通过截面U字状的第一卡合部56夹入内侧框架部43的方式构成，因此即使外周侧密封部件53自身、外侧框架部44热变形，也能维持两者的密合性。

并且，由于内周侧密封部件52以及外周侧密封部件53接触的框架42的内侧框架部43以及外侧框架部44也由耐磨损性高的材质构成，能够抑制热变形、伴随振动而产生的磨损。

在内周侧密封部件52、外周侧密封部件53以及侧方密封部件51中，为了即使是邻接的尾筒25之间的相对位置、尾筒25与涡轮机入口部3a的相对位置因热变形、振动而变化的情况也能避免相互干涉，使相互不结合并使密封位置相互错开。具体的说，内周侧密封部件52以及外周侧密封部件53如图5所示，分别与尾筒25的框架42的内侧框架部43以及外侧框架部44的下游侧端面接触。另一方面，侧方密封部件51如图4所示，与设置于框架42的侧方框架部45的第一密封槽45a接触。即，内周侧密封部件52以及外周侧密封部件53的密封位置相比于侧方密封部件51的密封位置相对性地向涡轮机入口部3a侧偏离。

另外，内周侧密封部件52以及外周侧密封部件53以侧方密封部件51能不根据邻接的侧方框架部45的位移而与内周侧密封部件52以及外周侧密封部件53干涉地位移的方式构成。例如，在外周侧密封部件53中，如图6所示，在与侧方密封部件51组合的区域(交叉的区域)中设置切口56a。由此，相对于邻接的两个外周侧密封部件53而形成侧方密封部件51能位移的空间G3。在内周侧密封部件52上也与外周侧密封部件53相同，也具备形成有侧方密封部件51能位移的空间G3的结构。

在该结构中，流经尾筒25外侧的燃烧用空气的一部分作为泄漏空气L从设置于侧方密封部件51与外周侧密封部件53组合(交叉)的区域的空间G3向外周侧密封部件53的截面U字状的第一卡合部56内流入。同样，泄漏空气L从设置于侧方密封部件51与内周侧密封部件52组合(交叉)的区域的空间G3向内周侧密封部件52的截面U字状的第一卡合部56内流入。

可是，在密封尾筒25与涡轮机入口部3a的连接部的现有的密封结构中，采用与上述密封结构相同的结构，仅将内周侧密封部件52、外周侧密封部件53以及一对侧方密封部件51作为密封部件而使用。因此，详细内容后述，存在从空间G3流入第一卡合部56内的泄漏空气L通过邻接的框架42中的内侧框架部43与侧方框架部45的角部间的间隙、及外侧框架部44与侧方框架部45的角部间的间隙G4(参照后述的图8)流入涡轮机入口流路35这样的问题。

因此，在本实施方式中，如图3以及图7所示，在使第一障碍物61与侧方密封部件51的涡轮机入口部3a侧接触的状态下，以横跨邻接的框架42中的内侧框架部43以及侧方框架部45的第一角部47之间的方式配置。另外，在使第二障碍物62与侧方密封部件51的涡轮机入口部3a侧接触的状态下，以横跨邻接的框架42中的外侧框架部44与侧方框架部45的第二角部48之间的方式配置。由此，能够抑制从现有的密封结构中的邻接框架42的角部47、48之间的间隙G4(参照后述的图8)向涡轮机入口流路35的泄漏空气L的流入。

其次，将本发明的燃气轮机的第一实施方式的密封结构中的密封性能与现有的密封结构的情况进行比较并使用图6至图9进行说明。图8是表示现有的尾筒的出口侧端部的密封结构中的泄漏的说明图，图9是在将内周侧密封部件以及外周侧密封部件拆下的状态下表示本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的作用的说明图。并且，在图8中，为了泄漏空气的说明而用双点划线表示外周侧密封部件的第二卡合部。

在密封尾筒25与涡轮机入口部3a的连接部的现有的密封结构中，如图6所示，泄漏空气L从设置于侧方密封部件51与外周侧密封部件53组合的区域(交叉区域)的空间G3向外周侧密封部件53的第一卡合部56内流入。同样，泄漏空气L从设置于侧方密封部件51与内周侧密封部件52组合的区域(交叉区域)的空间G3向内周侧密封部件52的第一卡合部56内流入。

如图8所示，在外周侧密封部件53的第一卡合部56(在图8中未图示)内，在由邻接的框架42的侧方框架部45的对置面、侧方密封部件51的下游面51a、外周侧密封部件53的第二卡合部57(双点划线)包围的部分上形成间隙G4。在现有的密封结构中，由于在该间隙G4内未配置密封部件，因此从图6所示的空间G3向外周侧密封部件53的第一卡合部56内流入的泄漏空气L通过邻接的框架42的第二角部48之间的间隙G4流入涡轮机入口流路35。在侧方框架部45与内侧框架部43的第一角部47之间也形成如图8所示的间隙G4。因此，从空间G3向内周侧密封部件52的第一卡合部56内流入的泄漏空气L通过邻接的框架42的第一角部47之间的间隙G4流入涡轮机入口流路35。

一直以来，由于从邻接的框架42的角部47、48之间的间隙G4的泄漏量比从邻接的侧方框架部45之间的间隙G1(参照图4)的泄漏量、从内侧框架部43以及外侧框架部44与涡轮机入口部3a之间的间隙G(参照图5)的泄漏量相对的小而未被重视。可是，近年来，在燃气轮机的能量效率的提高、燃烧性能的提高时，谋求泄漏空气的进一步削减。

在本实施方式中，如图9所示，在邻接的框架42的第二角部48之间配置第二障碍物62。同样，在邻接的框架42的第一角部47之间配置第一障碍物61(也参照图7)。因此，通过第一障碍物61以及第二障碍物62来封闭邻接的框架42的第一角部47间以及第二角部48间的之间G4(参照图8)。因此，从图6所示的空间G3向外周侧密封部件53以及内周侧密封部件52的第一卡合部56内流入的空气L通过第一障碍物61以及第二障碍物62抑制向涡轮机入口流路35的流入。其结果，能够降低来自燃烧器2的尾筒25的出口端部25a与涡轮机入口部3a的连接部的燃烧用空气110的泄漏量。

可是，在本实施方式中，如图7以及图9所示，使框架42的第一角部47以及第二角部48形成为如以截面圆弧状弄圆的形状、即凸状的圆角。另外，如以圆筒状地形成并在框架42的前后方向上延伸的方式配置第一障碍物61以及第二障碍物62。这样的结构的情况下，框架42的第一角部47、第二角部48与第一障碍物61以及第二障碍物62容易接触，即使是框架42之间的相对位置因热变形等而变化的情况下，也容易维持框架42的第一角部47与第一障碍物61以及第一角部47与第二障碍物62的接触，可维持第一障碍物61以及第二障碍物的密封性能。

另外，在本实施方式中，如图9所示，以比邻接的侧方框架部45之间的间隔W大的方式设定第一障碍物61以及第二障碍物62的圆筒部的外径D。由此，能够防止第一障碍物61以及第二障碍物62从框架42的侧方框架部45间的间隙脱落。另外，通过向第一卡合部56内流入的泄漏空气L(燃烧用空气110)，由于第一障碍物61以及第二障碍物62向邻接的侧方框架部45的两个第二角部48推压，因此能可靠地堵塞邻接的侧方框架部45的第二角部48件的间隙G4，能够防止泄漏空气L向涡轮机入口流路35的流入。

其次，使用图10至图13说明构成本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的一部分的第一障碍物以及第二障碍物的结构。图10是表示本发明的燃气轮机的第一实施方式中的尾筒的出口侧端部的密封结构的一部分的障碍物的一例的剖视图，图11是表示与图10所示的障碍物的侧方密封部件的接合的状态的剖视图，图12是从外周侧观察图9所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式的密封结构的图，图13是表示构成图12所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式的密封结构的各密封部件中的尾筒间的相对位移时的位置变化的说明图。

第一障碍物61以及第二障碍物62分别如在相对于侧方密封部件51的下游面51a以一点接触的状态下可相对地倾斜地构成。具体的说，如图10所示，第一障碍物61以及第二障碍物62通过设置于侧方密封部件51的销64而接合于侧方密封部件51。第一障碍物61以及第二障碍物62在内部具备保持销64的收纳部61a、62a，在与侧方密封部件51的下游面51a对置的部分上具备凸状的曲面部61b、62b。在该曲面部61b、62b上设置插入销64的插入孔61c、62c。插入孔61c、62c设置为相对于销64产生间隙的大小。因此，第一障碍物61以及第二障碍物62如图11所示具备相对于侧方密封部件51倾斜的自由度。即，侧方密封部件51的下游面51a与第一障碍物61以及第二障碍物62在一点接触的状态下相对的角度可自由地变更。

在本实施方式中，如图12所示，通过将侧方密封部件51与设置于尾筒25的框架42的第一密封槽45a组合而两者间的流路变得复杂，妨碍燃烧用气体110的流动而得到密封性能。再者，通过在邻接的框架42的第二角部48之间的间隙上配置第二障碍物62而两者间的流路变得复杂，因此妨碍燃烧用气体110的流动而得到密封性能。在这样的结构的密封结构中，在邻接的尾筒25间的相对位置因热变形、振动而变化的情况下，如图13所示，根据框架42的两个第一密封槽45a间的偏离，横跨两个第一密封槽45a而配置的侧方密封部件51的方向变化。

与本实施方式不同，在将第一障碍物61以及第二障碍物62固定于侧方密封部件51的情况下，第一障碍物61以及第二障碍物62如双点划线所示，根据侧方密封部件51的方向变化，相对于尾筒25的框架42产生相对的倾斜。其结果，力作用在第一障碍物61以及第二障碍物62与侧方密封部件51之间、第一障碍物61以及第二障碍物62与框架42之间、侧方密封部件51与框架42之间而分别在部件中产生应力。如此，若将第一障碍物61以及第二障碍物62固定于侧方密封部件51，则在侧方密封部件51、第一障碍物61、第二障碍物62上因热变形、振动而反复产生应力。而且，该部件51、61、62由于暴露于高温环境下，因此存在材料中产生热疲劳而发生破裂、磨损的的可能性。

相对于此，在本实施方式中，由于在第一障碍物61以及第二障碍物62相对于侧方密封部件51以一点接触的状态下具备相对于侧方密封部件51而倾斜的自由度，因此如图13的实线所示，相对于尾筒25的框架42、侧方密封部件51的相对的位置变化，第一障碍物61以及第二障碍物62灵活地改位移置的同时相对于侧方密封部件51保持接触，其结果，能够维持密封性能。

如上述，根据本发明的燃气轮机的第一实施方式，由于将第一障碍物61以及第二障碍物62在与侧方密封部件51接触的状态下配置在邻接的尾筒25的框架42的第一角部47间的间隙G4以及第二角部48间的间隙G4中，因此即使在燃烧器2以及涡轮机3的构成部件中产生相对的位置变化，也能够抑制燃烧用空气110从框架42的第一角部47间的间隙G4以及第二角部48间的间隙G4向涡轮机入口流路35泄漏。因此，能够提高燃烧器2的尾筒25的出口端部25a与涡轮机入口部3a的连接部中的密封性能。其结果，提高燃气轮机的能量效率以及燃烧性能。

另外，根据本实施方式，由于第一障碍物61以及第二障碍物62在相对于侧方密封部件51的下游面51a以一点接触的状态下具备倾斜的自由度，因此即使侧方密封部件51、尾筒25的相对位置因热变形等变化，第一障碍物61以及第二障碍物62与侧方密封部件51的相对角度也相应地变化。因此，第一障碍物61以及第二障碍物62能够追随侧方密封部件51、尾筒25的相对位置变化而灵活地进行位移。其结果，即使尾筒25等相对地位移，多余的力也不会作用在第一障碍物61以及第二障碍物62与侧方密封部件51的接合处，能够抑制高温环境下的第一障碍物61、第二障碍物62、侧方密封部件51的疲劳破坏。

而且，根据本实施方式，使尾筒25的框架42的第一角部47以及第二角部48构成为以截面圆弧状弄圆的形状(凸状的圆角)，并且使第一障碍物61以及第二障碍物62构成为圆筒形状，因此框架42的第一角部47以及第二角部48与第一障碍物61以及第二障碍物62以线状接触。因此，即使邻接的尾筒25因热变形等而在燃气轮机的轴向上相对地位移，也能在框架42的角部47、48的圆弧面与障碍物61、62的圆弧面维持接触，难以在障碍物61、62与框架42的角部47、48之间产生间隙。因此，能够进一步抑制从框架42的第一角部47间的间隙G4以及第二角部48间的间隙G4的泄漏。

另外，根据本实施方式，由于以比邻接的框架42的侧方框架部45间的间隔W大的方式设定第一障碍物61以及第二障碍物62的圆筒形状的外径D，因此能够防止第一障碍物61以及第二障碍物62从框架42的第一角部47之间以及第二角部48之间脱落。另外，由于能可靠地封闭第一角部47间的间隙G4以及第二角部48间的间隙G4，因此能够密封泄漏空气L向涡轮机入口流路35的流入。

而且，根据本实施方式，由于用销64将第一障碍物61以及第二障碍物62与侧方密封部件51接合，因此能够以简洁的结构实现第一障碍物61以及第二障碍物62相对于侧方密封部件51可相对地倾斜的结构。

[第一实施方式的变形例]

其次，使用图14说明本发明的燃气轮机的第一实施方式的变形例。图14是表示构成本发明的燃气轮机的第一实施方式的变形例中的尾筒的出口侧端部的密封结构的一部分的障碍物的剖视图。并且，在图14中，与图1至图13所示的符号相同符号的部分由于是同一部分，其详细说明省略。

图14所示的本发明的燃气轮机的第一实施方式的变形例相对于第一实施方式用销64将第一障碍物61以及第二障碍物62与侧方密封部件51接合，用弹簧部件65将第一障碍物61A以及第二障碍物62A与侧方密封部件51接合。具体的说，第一障碍物61A以及第二障碍物62A分别在与侧方密封部件51的下游面51a对置的部分上具备凹部61e、62e。在凹部61e、62e中收纳弹簧部件65。弹簧部件65将其一端部固定于侧方密封部件51的下游面51a，将其另一端部固定于第一障碍物61以及第二障碍物62的凹部61e、62e的底部。因此，第一障碍物61A以及第二障碍物62A即使侧方密封部件51、邻接的尾筒25的相对位置变化，弹簧部件65变形也能维持与侧方密封部件51接触的状态、且相对于侧方密封部件51相对地倾斜的状态。即，本变形例的第一障碍物61A以及第二障碍物62A也与第一实施方式相同，为在相对于侧方密封部件51接触的状态下可相对倾斜的结构。

而且，作为另外一个变形例，可用具有柔软性的材料制作第一障碍物以及第二障碍物。例如，可用弹簧部件构成图7所示的第一障碍物以及第二障碍物自身。该情况下，通过若侧方密封部件51、邻接的尾筒25的相对位置变化则第一障碍物以及第二障碍物自身变形，与第一实施方式相同，能够相对于侧方密封部件51保持接触、维持密封性能。

根据上述本发明的燃气轮机的第一实施方式的变形例，能够得到与上述第一实施方式相同的效果。

[其他实施方式]

本发明并不限于上述第一实施方式以及其变形例，包括多种变形例。上述实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地说明的内容，未必限定于具备所说明的全部结构。例如，可将某实施方式结构的一部分置换为其他实施方式的结构，还可在某实施方式的结构中追加其他实施方式的结构。另外，关于各实施方式结构的一部分也可进行其他结构的追加、删除、置换。

例如，在上述第一实施方式中，表示用一个驱动轴4连接压缩机1、涡轮机3、发电机6的示例，但也能额外将涡轮机分割为压缩机1的驱动用以及发电机6的驱动用的两部分，分别设置驱动轴的结构。

另外，在上述第一实施方式中，举例说明驱动发电机6的燃气轮机，但燃气轮机也可代替发电机6驱动其他旋转体。

另外，在上述第一实施方式中表示内周侧密封部件52以及外周侧密封部件53具备截面U字状的第一卡合部56、通过该第一卡合部56夹入内侧框架部43以及外侧框架部44的结构的密封结构的示例。可是，也可以为相对于内侧框架部43以及外侧框架部44通过焊接、螺栓将内周侧密封部件以及外周侧密封部件固定的结构的密封结构。另外，也能为以在内周侧密封部件、外周侧密封部件与内侧框架部43、外侧框架部44上相互设置凹凸部进行组合的方式构成的密封结构。

另外，在上述第一实施方式中表示第一障碍物61以及第二障碍物62在相对于侧方密封部件51以一点接触的状态下可相对地倾斜的构成的示例，但也可以是使第一障碍物以及第二障碍物在相对于侧方密封部件51线状地接触的状态下可相对地倾斜的结构。该情况也能够得到与第一实施方式相同的效果。

Claims (8)

1.一种燃气轮机，其在环状地排列的多个燃气轮机燃烧器的尾筒与形成截面圆环状的涡轮机入口流路的涡轮机入口部的连接部具有密封结构，

上述尾筒分别在其出口侧端部具有包围外周的框架，

上述框架部由在圆周方向上延伸的内侧框架部、位于比上述内侧框架部靠径向外侧且在圆周方向上延伸的外侧框架部以及分别设置于上述内侧框架部的圆周方向的两侧端部与上述外侧框架部的圆周方向的两侧端部之间且在径向上延伸的一对侧方框架部构成，

上述密封结构由沿上述内侧框架部延伸且密封上述内侧框架部与上述涡轮机入口部的间隙的内周侧密封部件、沿上述外侧框架部延伸且密封上述外侧框架部与上述涡轮机入口部的间隙的外周侧密封部件以及沿上述侧方框架部延伸且密封邻接的上述框架的上述侧方框架部间的间隙的侧方密封部件构成，

该燃气轮机的特征在于，

具备：

第一障碍物，其配置于邻接的上述框架中的上述内侧框架部与上述侧方框架部的第一角部之间的间隙；以及

第二障碍物，其配置于邻接的上述框架中的上述外侧框架部与上述侧方框架部的第二角部之间的间隙，

上述第一障碍物以及上述第二障碍物分别构成为与上述侧方密封部件的涡轮机入口部侧的部分接触。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，

上述第一障碍物以及上述第二障碍物分别构成为，能相对于上述侧方密封部件以一点接触的状态或线状地接触的状态相对地倾斜。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，

上述第一障碍物以及上述第二障碍物分别利用销接合于上述侧方密封部件。

4.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，

上述第一障碍物以及上述第二障碍物分别通过弹簧部件接合于上述侧方密封部件。

5.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，

上述第一障碍物以及上述第二障碍物分别是能相对于上述侧方密封部件相对地倾斜的弹簧部件。

6.根据权利要求1～5任一项所述的燃气轮机，其特征在于，

上述第一障碍物以横跨邻接的上述框架的上述第一角部间的方式配置，

上述第二障碍物以横跨邻接的上述框架的上述第二角部间的方式配置。

7.根据权利要求1～5任一项所述的燃气轮机，其特征在于，

上述框架的上述第一角部以及上述框架的上述第二角部分别具有以截面圆弧状弄圆的形状，

上述第一障碍物以及上述第二障碍物分别是沿上述框架的前后方向延伸的圆筒形状。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机，其特征在于，

上述第一障碍物以及上述第二障碍物的外径分别以比邻接的上述框架的上述侧方框架部间的间隔大的方式设定。