CN1108441C - 燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
一种燃气轮机。在涡轮转子55的轴心位置设有管路构件70，该管路构件70具有并列的沿轴向的冷却介质供给流道71和冷却介质回收流道72。在管路构件70的冷却介质供给流道71上，形成有通过空间66、68连向转子叶片43、44内部流道冷却介质入口43a、44a一侧的冷却介质供给口73。在管路构件70的冷却介质回收流道72上，形成有通过空间67连向动片43、44内部流道冷却介质出口43b、44b一侧的冷却介质回收口74。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却被发电厂等所采用的燃气轮机转子叶片的燃气轮机，特别是有关从涡轮转子内部将冷却介质并排地供给到构成若干级差的各转子叶片、提高冷却效率、同时回收供冷却用的冷却介质使其提高能源利用率的闭环冷却方式的燃气轮机的改造。
背景技术
近年来，被发电厂等所采用的燃气轮机，出于降低供燃烧用的燃料供给量这一经济方面、以及降低CO2和NOx排放量这一环境方面这两方面的考虑，提高运转效率显得特别重要。
至今认为效率最高的发电系统是由高温燃气轮机和汽轮机构成的联合循环发电系统，但联合循环发电，由于燃气轮机入口温度的提高与发电热效率的提高有直接的联系，所以正在进行的技术开发，其目标等将甚至现在就能达到的1300℃这一超过金属材料融点的燃气轮机燃气入口温度提高到将来的1500℃以上。
这样的高温燃气轮机，对于暴露在高温气体中的部分，以前在一般情况下是通过空气压缩机排出的高压空气的流通来进行冷却的。尤其对固定于涡轮转子上、处于强大的离心力场中的转子叶片，采用所谓的开环冷却，即，从形成于涡轮转子中心部的冷却空气流道将冷却空气导入多级的转子叶片内部，在以对流方式冷却转子叶片内部之后，使供冷却用的空气在主流燃烧气体中喷出。
图12所示是采用这样的开环冷却技术的、以前的燃气轮机冷却装置的一个例子。图中所示的例子，在与前轴1成为一体的前涡轮盘1a和与其不同体的后涡轮盘2之间，用与轴心平行的若干系紧螺栓14，将分别嵌有第1级～第3级转子叶片3、4、5的若干涡轮盘6、7、8，对应配置在定子叶片9、10、11规定位置上的隔板12、13连接在一起，由此构成涡轮转子15。在该涡轮转子15内的系紧螺栓14的外周部分，在前涡轮盘1a和第1级转子叶片的涡轮盘6之间、各涡轮盘6、7、8和各隔板12、13之间、以及后涡轮盘2和第3级涡轮盘8之间，分别形成有空间16、17、18、19、20、21，这此空间16、17、18、19、20、21通过由系紧螺栓14连接起来的连接部分的槽22、23、24、25、26、27与其内周空间28、29、30、31相连通。
而且，在燃气轮机运转时，由图中未示出的空气压缩机供给的燃烧用空气的一部分被用做冷却介质，当做该冷却介质的冷却空气(箭头a)从前轴1的内部被依次导入内周的空间28、29、30、31，通过各槽22、23、24、25、26、27沿半径方向向外流至外周空间16、17、18、19、20、21，流入转子叶片的内部冷却管路(虽然图中未示出，但一般认为是蛇形管路等)，或者流入末级(第3级)涡轮盘8和夹持涡轮盘8的隔板13和后涡轮盘2之间的间隙，在通过在其内部流道内的流动进行对流冷却，之后在主流燃烧气体(箭头b)中喷出。
但是，这样的开环冷却式燃气轮机，因为是将用于冷却的低温空气a喷向高温主流气体b并与之混合，所以会降低主流气体b的温度，增加因混合而引起的流动损失，产生对旋转流场的冷却空气a所作的功-汲取动力的损失等，因冷却而降低了燃气轮机的输出。该燃气轮机输出的降低，带来发电效率的降低，而且，即使使用同一规格的空气压缩机，冷却空气a的增加也会带来燃烧用空气的减少，结果就会招致燃气轮机输出的降低。
在这样的情况下，一般认为将来在燃气轮机实现高温化的情况下，还需要更多的叶片冷却空气，可以设想一下应该因高温化而带来的效率提高幅度因冷却而大幅降低的状况，或设想一下因应该用于低NOx燃烧器的燃烧用空气量的不足而不能提高气体温度等状况。
作为解决这一问题的一种手段，以前曾提出了改进空气冷却式燃气轮机、或者把水蒸汽等用作冷却介质，在用于冷却之后将其回收，即所谓闭环冷却方式的蒸汽冷却燃气轮机等方案。例如，日本特开平8-14064号公报所公开的技术是：把空气或蒸汽用作冷却介质，同时通过回收冷却后的冷却介质来防止热效率的降低。另外，日本特开平7-301127号公报所公开的技术是：主要是把蒸汽用作冷却介质，由于回收冷却后的冷却介质，有助于燃气轮机效率的提高。
但是，上述现有技术的闭环冷却式燃气轮机，有若干冷却元件，例如采用的是依次冷却若干级的，即所谓串联冷却的结构。这样的串联冷却结构，有一种倾向，就是仅在与上游的空气接触的接触部能获得很高的冷却效果。而在下游，冷却效果随之降低。例如，叶片尺寸小的部分-叶片后缘部分的冷却不一定能充分地进行，而且冷却变得不均匀等，象这样冷却很困难的事例是为人所知的。
因此，虽然可以想到使冷却介质并列地对若干级进行冷却的冷却结构，但在这种情况下，如何组织控制冷却介质流动的构件就成了所要解决的课题。例如，因为涡轮转子高速旋转，在将气流的控制构件设计在涡轮转子内的情况下，因作用有非常大的离心力，所以其结构强度成了问题。即，可以设想在现有结构的延长线上利用涡轮盘等，但那种结构在涡轮盘的周边部位作用有很大的负荷。另外，因高速旋转部分和静止部分需要滑动等，所以还留下了冷却介质密封部的设计等课题。
以往，就连这些问题都加以考虑，采用闭环冷却、进行并列冷却的装置，其结构并不为人所了解，尤其是对于多级的并列冷却结构以及蒸汽冷却和空气冷却的联合运用技术等，还没发现理想的技术。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于谋求实现一种在强度负担小且能很容易地进行密封设计的理想状态下，采用并列冷却和闭环冷却方式的燃气轮机。
另外，另一目的在于将并列冷却和闭环冷却进行组合，对燃气轮机转子叶片的后缘部分等，即对闭环对流冷却很困难的部分的冷却，联合运用伴随空气喷出的冷却方式等，使其能用简便的手段进行有效的冷却。
本发明的一种闭环冷却式燃气轮机，在外周嵌有转子叶片的若干涡轮盘之间，采用与定子叶片位置相对应的配置方式连接隔板，从而构成涡轮转子，在上述转子叶片内，形成有连向上述涡轮转子内部和出入口的冷却介质流动用内部流道，同时在上述涡轮盘和上述隔板之间，形成有使冷却介质沿半径方向流通的空间，使其在涡轮转子内向上述转子叶片的内部流道进行冷却介质的供给和回收，其特征是：在上述涡轮转子的轴心位置设有管路构件，该管路构件具有并列的沿轴向的多个冷却介质供给流道和冷却介质回收流道，在该管路构件的每个冷却介质供给流道上，形成有通过上述空间连向转子叶片内部管路冷却介质入口一侧的冷却介质供给口，同时在上述管路构件的冷却介质回收流道上，形成有通过上述空间连向转子叶片内部管路冷却介质出口一侧的冷却介质回收口。
本发明的另一种闭环冷却式燃气轮机，在外周嵌有转子叶片的若干涡轮盘之间，采用与定子叶片位置相对应的配置方式连接隔板，从而构成涡轮转子，在上述转子叶片内，形成有连向上述涡轮转子内部和出入口的冷却介质流动用内部流道，同时在上述涡轮盘和上述隔板之间，形成有使冷却介质沿半径方向流通的空间，使其在涡轮转子内向上述转子叶片的内部流道进行冷却介质的供给和回收，其特征是：从定子叶片的内周侧端部向上述涡轮盘的外周面供给密封空气，在上述涡轮转子的轴心位置设有管路构件，该管路构件具有并列的沿轴向的多个冷却介质供给流道和冷却介质回收流道，在该管路构件的每个冷却介质供给流道上，形成有通过上述空间连向转子叶片内部流道冷却介质入口一侧的冷却介质供给口，同时在上述管路构件的冷却介质回收流道上，形成有通过上述空间连向转子叶片内部流道冷却介质出口一侧的冷却介质回收口，且在位于供给上述密封空气的定子叶片上游的转子叶片后缘部，设有将密封空气的一部分回收到转子叶片内并使其当做冷却空气流通的密封空气回收冷却部。
附图说明
图1是表示本发明的燃气轮机的第1实施例的剖视图。
图2是将图1所示的管路构件的放大的局部剖视图。
图3是图2的A-A向剖视图。
图4是表示上述实施形态的管路构件的第1变型例的剖视图。
图5是表示上述实施形态的管路构件的第2变型例的剖视图。
图6是表示上述实施形态的管路构件的第3变型例的剖视图。
图7是表示上述实施形态的管路构件的第4变型例的剖视图。
图8是表示本发明的燃气轮机的第2实施形态的剖视图。
图9是表示本发明的燃气轮机的第3实施形态的剖视图。
图10是表示本发明的燃气轮机的第4实施形态的剖视图。
图11是表示本发明的燃气轮机的第5实施形态的剖视图。
图12是表示现有例子的燃气轮机的剖视图。
具体实施方式
以下，参照图1～图11对与本发明相关的燃气轮机的实施形态进行说明。
第1实施形态(图1～图7)
图1是表示本实施例的燃气轮机的整体剖视图，图2是将图1所示的管路构件放大表示的侧视图，图3是图2的A-A向剖视图。图4～图7是分别表示管路构件的变型例的剖视图。
如图1所示，本实施形态具有以下部分：具有前涡轮盘(デスク)41a的前轴41；与其对置的后涡轮盘42；在外围分别嵌有第1级～第3级转子叶片43、44、45的若干涡轮盘46、47、48；对应配置在定子叶片49、50、51的规定位置上的隔板52、53。而且，这以前涡轮盘41a、涡轮盘46、47、48、隔板52、53和后涡轮盘42用与轴心平行的若干系紧螺栓54连接，由此构成涡轮转子55。
在该涡轮转子55内的系紧螺栓54外周部分，在前涡轮盘41a和第1级转子叶片43的涡轮盘46之间、在各涡轮盘46、47、48和各隔板52、53之间，以及后涡轮盘42和第3级涡轮盘48之间，分别形成有空间56、57、58、59、60、61。其中，前4个空间56、57、58、59通过由系紧螺栓54所连接的连接部分的槽62、63、64与其内周的空间66、67、68相连通。但是，第3级涡轮盘48和其上游的隔板53以及后涡轮盘42之间的外周空间60、61，不与其内周的空间68、69相连通。
另外，前轴41以可旋转方式与图中未示出的压缩机连成一体。还有，前轴41是中空状的，但在面对上述内周空间66、67、68的部位上形成有凸缘41b，其状态是由该凸缘41b将内周空间66、67、68与压缩机隔离开。
在这一结构的基础上，本实施形态在位于内周空间66、67、68内的涡轮转子55的轴心位置，设有使闭环冷却用蒸气等冷却介质流动的管路构件70。该管路构件70由配置在涡轮转子55轴心上的圆柱体70a构成。该圆柱体70a由各涡轮盘46、47、48固定支承，且能与涡轮转子55一体旋转。
也如图2和图3所示，在该圆柱体70a上并列地形成有旨在将冷却介质供给到转子叶片43、44、45的冷却介质供给流道71，和旨在回收供于冷却后的冷却介质的冷却介质回收流道72。即，冷却介质供给流道71和冷却介质回收流道72，由以一定间隔设置在圆柱体70a内的轴心周围的若干圆形通孔构成，这些冷却介质供给流道71和冷却介质回收流道72交替地沿圆柱体70a的周向配置。冷却介质供给流道71通过密封部与配置在图1右边的图中未示出的冷却介质导入部相连接，另外，冷却介质回收流道72同样与配置在图1右边的图中未示出的冷却介质排出部相连接。尚且，圆柱体70a的前端、也就是图1的左端对接在前轴41的凸缘部41b上，为此，冷却介质供给流道71和冷却介质回收流道72的前端处于闭塞状态。
而且，在圆柱体70a上，在各自不同的轴向位置上形成有使冷却介质供给流道71的一部分向外周开口的冷却介质供给口73和使冷却介质回收流道72的一部分向外周开口的冷却介质回收口74。例如，冷却介质供给口73如图1所示，通向在涡轮转子55的轴向上被隔开的2个内周空间66、68。为此，冷却介质供给流道71和两内周空间66、68相连通，这样，通过冷却介质供给流道71从图1的右边供给的冷却介质便能喷到两内周空间66、68内了。另外，冷却介质回收口74通向两内周空间66、68之间的另一内周空间67，供冷却用的冷却介质通过冷却介质回收口74从该内周空间67进入冷却介质回收流道72，而被回收。
下面对其作用进行说明。
从图1的右边流进冷却介质供给流道71内的冷却介质C在上述2个内周空间66、68从冷却介质供给口73沿半径向外流动，在通过系紧螺栓54部位的槽62、65之后，经过各自连通的外周空间56、59，从第1级转子叶片43和第2级转子叶片44的冷却介质入口43a、44a流入内部流道，分别对各转子叶片43、44的内部进行对流冷却。供冷却用的冷却介质C此后从各转子叶片43、44的冷却介质出口43b、44b分别排向第1、第2级涡轮盘46、47和位于其间的隔板52之间的外周空间57、58，这次是沿半径方向向内流过系紧螺栓54部位的槽63、64，进入中间位置的内周空间67，然后经过冷却介质回收口74最后流入冷却介质回收流道72。冷却介质C流向图1的右方，被导向燃气轮机的外部。
根据以上第1实施例，冷却介质C被单独供给到若干冷却元件-第1级转子叶片43和第2级转子叶片44、进行并列冷却。因此，与燃烧气体相反，对位于上游和下游的各转子叶片，与现有的燃气轮机相比，冷却效果提高了，例如：即使对转子叶片的尺寸小的部分-叶片后缘部也能进行充分的冷却，而且能进行均匀的冷却。
另外，本实施形态由于将管路构件70设置在涡轮转子55的轴心位置，所以，不管涡轮转子55怎样地高速旋转，离心力的作用总是最小，因此能防止大负荷作用在涡轮转子上，能解决结构强度方面的问题。而且，即使对高速旋转部分和静止部分所必需的滑动部进行冷却介质的密封设计，也由于将管路构件70设置在涡轮转子55的轴心位置而使得结构紧凑，且由于轴心位置也是旋转速度比较小的部位，所以能很容易地进行设计。
因此，本实施例在强度负担小，且能很容易地进行密封设计等理想状态下，采用并列冷却和闭环冷却方式，能有效地进行燃气轮机的转子叶片冷却，能有效地应对燃气轮机的温度升高。
而且，虽然本实施例表示的是冷却3级燃气轮机的第1、2级的情况，但第3级也可以设计成同样的冷却结构，另外对多于3级的多级转子叶片同样也能适用。
另外，本实施形态采用如图2和图3所示的结构，即将管路构件70设计成圆柱体70a，在其内部沿周向设有若干、例如合计为8个的通孔，将其分为冷却介质供给流道71和冷却介质回收流道72进行使用。但对其数量也可以进行任意设定。再有。本实施形态如图3所示，虽然采用将冷却介质供给流道71和冷却介质回收流道72错开45°的配置，但其角度可以任意变更。
另外，为了使这些冷却介质供给流道71和冷却介质回收流道72与涡轮转子55的内周空间66、67、68连通，所开设的冷却介质供给口73和冷却介质回收口74的形状，可以任意选定为如图2所示的圆形、椭圆形等，其数量和开口面积也可以任意设定。
这样，本发明的管路构件70可以有各种变化，譬如冷却介质供给流道71、冷却介质回收流道72、冷却介质供给口73、冷却介质回收口74等的形状和配置、数量、大小等都可以任意设定。
例如图4表示管路构件70的第1变型例。该例子采用如下结构：用圆柱体70a构成管路构件70，使设置于其内部的冷却介质供给流道71和冷却介质回收流道72的圆形通孔有种种不同的形状。借助于这样的结构，能根据被冷却部的不同对冷却介质的供给量和回收量等设定差额，能根据场所的不同设定各种冷却性质。而且，这种场合各圆形孔的直径差最好能很均衡地设定，以便管路构件70能稳定地进行旋转。
图5表示管路构件70的第2变型例。该例子采用如下结构：用圆柱体70a构成管路构件70，同时增设配置在涡轮转子55轴心周围的冷却介质供给流道71或冷却介质回收流道72，在该涡轮转子55的轴心位置，还有一个冷却介质供给流道71或冷却介质回收流道72。例如，把外周部分的圆形孔当做冷却介质供给流道71，把中心部分的1个圆形孔当做冷却介质回收流道72。借助于这样的结构，因冷却介质回收流道72只有1条，所以形成于圆柱体70a内部的流道结构变得简单，而且因冷却介质回收流道72的半径比冷却介质供给回路71的半径还要小，所以汲取动力的回收效率高。
图6代表管路构件70的第3变型例。上述各例在圆柱体上设置若干圆形通孔以构成管路构件70，但在该图6的例子中，以若干圆管的集合构成管路构件70。即，将构成管路构件70的圆管70b间隔地配置在涡轮转子55的轴心周围，使其由构成涡轮转子55的涡轮盘46、47、48、隔板52、53或设置于涡轮转子55内的其他定位装置(图中未示出)将这些圆管70b固定在涡轮转子55内。
借助于这样的结构，可获得以下优点：管路构件70比图2～图5所示的任意一种都要轻，结构件也能使用廉价的圆管等。另外，由于管路构件70由若干相互分离配置的圆管70b所构成，所以也有在流过各圆管70b内的冷却介质温度不同的情况下不会产生热传递的优点。而且，还有以下效果：可以在各圆管70b的整个周向上形成若干冷却介质供给口73和冷却介质回收口74，同时考虑到构成涡轮转子55的涡轮盘46、47、48之间的冷却介质的流动，可以给冷却介质供给口73和冷却介质回收口74选定最适当的方向等。
图7表示管路构件70的第4变型例。该例子也与图6一样，由圆管的集合体构成管路构件70，但采用以下结构，增设配置在涡轮转子55轴心周围的圆管70b，在该轴心位置还有一个形成冷却介质供给流道71或冷却介质回收流道72的圆管70c。例如，用配置在轴心周围的若干圆管70b形成冷却介质供给流道71，而用轴心位置的一根大直径的圆管70c形成冷却介质回收流道72。借助于这样的结构，便将图6所示的若干圆管结构的长处和把图5所示的冷却介质回收流道72制成1条这一结构的长处合二为一，以期获得能缩短冷却介质回收流道72、降低压力损失等优点。
而且，在燃气轮机各级之间，随着主流气体从高压级流向低压级，主流气体的温度、压力等都有一定的分布，因此改变冷却介质的温度或压力，也有冷却性良好的情况。所以，也可以做如下设定：在种类、温度、湿度、压力或速度等不同的2个以上的供给条件下，使冷却介质流过以上本实施例所示的管路构件70的冷却介质供给流道71。
第2实施形态(图8)
图8为剖视图，表示以本实施形态为依据的燃气轮机的第2实施形态。本实施形态与第1实施形态的不同之处在于有下述结构：使至少一个构成涡轮转子的涡轮盘或隔板延伸至燃气轮机转子的轴心部，由其延伸部分构成管路构件的一部分，其上连接有独立的1根或多根管路构件。
即，本实施形态如图8所示，把成为管路构件70之主要部分的圆柱体70a的长度设计为从图8的左边到第1级涡轮盘46的下游位置的长度，在其上游连接有由另一构件形成的圆柱体70d和形成于第1级涡轮盘46的涡轮转子轴心位置的圆柱部70e，由此构成整个管路构件70。而且，将该管路构件70的分段结构应用于第2级以下的涡轮盘也是可能的。至于其它结构，由于与第1实施例大致相同，所以在图8的对应部分标以与图1相同的标号且省略其说明。
按照这样的第2实施形态的结构，加上与上述第1实施例相同的效果，便能产生可使管路构件70的结构件缩小的效果。
第3实施形态(图9)
图9为剖视图，表示以本实施形态为依据的燃气轮机的第3实施例。本实施形态与第1实施形态的不同之处在于具有下述结构：使构成涡轮转子的隔板在转子轴心一侧延伸至与管路构件相接的位置，将夹持该隔板的1对构成涡轮转子的涡轮盘之间的空间沿轴向分割为2份。
即，本实施形态如图9所示，采用将位于第一级涡轮盘46和第2级涡轮盘47之间的隔板52延长至管路构件的外周位置的结构，由此把第1级涡轮盘46和第2级涡轮盘47之间的空间67分为2个空间67a、67b。而且冷却介质供给口73分别通向第1级涡轮盘46的上游空间66、以及隔板52和第2级涡轮盘47之间的空间67b。另外，冷却介质回收口73分别通向第1级涡轮盘46和隔板52之间的空间67a、以及第2级涡轮盘47下游的空间68。因此在第1级转子叶片43和第2级转子叶片44中的冷却介质C的流动方向顺着燃烧气体b的流动方向。也就是说，在第1级转子叶片43中，冷却介质沿与第1实施例相同的方向流动，而第2级转子叶片44正与第1实施例相反。至于其它结构，由于与第1实施例大致相同，所以在图9的对应部分标以与图1相同的标号且省略其说明。
根据这样的第3实施形态的结构，加上与第1实施例相同的效果，由于从第1、第2级转子叶片43、44的高温侧-前缘侧供给冷却介质，所以能进一步提高冷却性能。但是，至于冷却介质的流通方向，根据需要也可以与本实施形态方向相反。
第4实施形态(图10)
图10为剖视图，表示以本实施形态为依据的燃气轮机的第4实施例。本实施形态与第1实施形态的不同之处在于采用如下结构：使闭环冷却和开环冷却联合并用。
即，本实施形态具有以下结构：在构成涡轮转子的涡轮盘46上，镶有高温高压级即第1级的转子叶片43，对于涡轮盘46下游的隔板52，把它设计成延伸至涡轮转子55轴心位置的涡轮盘状，通过隔板52使配置有第1级转子叶片43的涡轮转子55内的空间56、57、66以及67的一部分与其他级隔开，把来自压缩机的排出空气a当做冷却介质供给到第1级转子叶片43，从而进行开环冷却，另一方面，通过管路构件70将蒸汽等其他冷却介质C供给到第2级转子叶片44，从而进行闭环冷却。至于其它结构，由于与第1实施例大致相同，所以在图10的对应部标以与图1相同的标号且省略其说明。
按照这样的第4实施形态的结构，加上与第1实施形态同样的效果，便能产生出可通过开环冷却方式有效地冷却高温部位的效果。也就是说，第1级转子叶片43暴露于特别热的严酷条件之下，一般认为仅采用内部对流冷却难以解决问题，而需要采用膜冷却的方法。于是即使仅在燃气轮机低压级采用闭环冷却结构，热效率的提高也十分明显，与现有的空气燃气轮机相比，效率提高是预料之中的，所以，本实施形态将第1级转子叶片43设计成利用压缩机排出空气进行对流和膜冷却的叶片，由于用隔板52将管路分开，所以可谋求低压级的闭环化。而且，图10虽然仅将第2级转子叶片44设计成闭环冷却结构，但对第3级转子叶片45(级数比此多的情况下为第3级以下的转子叶片)也可采用以级为单元的闭环冷却。
第5实施形态(图11)
图11为剖视图，表示以本实施形态为依据的燃气轮机的第5实施形态。本实施形态与第1实施形态的不同之处在于采用以下结构：加上具有管路构件70的闭环冷却，同时还并用在第1级转子叶片43的后缘利用定子叶片50之密封空气(ミ-ル空气)d的冷却方式，可以说是采用混合冷却结构。
即，如上所述，暴露于酷热条件下的第1级转子叶片43，尤其是后缘部分，采用内部对流冷却是很困难的，而且还存在冷却的均匀性问题。因此本实施例为解决这一问题，一方面对第1级转子叶片43采用闭环冷却；另一方面，为防止高温气体流入旋转体和静止部分之间，通过设置在第1级转子叶片43的嵌入部分后方的密封空气回收冷却部75，将通过定子叶片50供给的密封空气d的一部分导入该第1级转子叶片43的后缘一侧，使其从叶片后缘喷出。
根据这样的第5实施例的结构，其各转子叶片43、44的大部分可采用闭环冷却方法来冷却，闭环冷却后的冷却介质被回收，而冷却最为困难的第1级转子叶片43的后缘部分能通过由空气充当介质的开环冷却方法有效且均匀地进行冷却，可谋求暴露于酷热条件下的第1级转子叶片43的后缘部分很难进行内部对流冷却这一问题的解决。
如以上所详细描述的那样，本发明能以强度负担小且容易进行密封设计等理想状态，并列地对多级动片进行闭环冷却，在燃气轮机和发电效率的提高方面可产生明显的效果。另外，将并列冷却和闭环冷却组合起来，并对一般认为仅用闭环冷却难以取得显著冷却效果的部分，同时采用通过喷出空气来实现的开环冷却，从而作为温度范围很广的高温燃气轮机的冷却技术，也能产生出用简便的装置就能进行有效的冷却等效果。
Claims (12)
1.一种闭环冷却式燃气轮机，在外周嵌有转子叶片的若干涡轮盘之间，采用与定子叶片位置相对应的配置方式连接隔板，从而构成涡轮转子，在上述转子叶片内，形成有连向上述涡轮转子内部和出入口的冷却介质流动用内部流道，同时在上述涡轮盘和上述隔板之间，形成有使冷却介质沿半径方向流通的空间，使其在涡轮转子内向上述转子叶片的内部流道进行冷却介质的供给和回收，其特征是：在上述涡轮转子的轴心位置设有管路构件，该管路构件具有并列的沿轴向的多个冷却介质供给流道和一个或多个冷却介质回收流道，在该管路构件的每个冷却介质供给流道上，形成有通过上述空间连向转子叶片内部管路冷却介质入口一侧的冷却介质供给口，同时在上述管路构件的冷却介质回收流道上，形成有通过上述空间连向转子叶片内部管路冷却介质出口一侧的冷却介质回收口。
2.如权利要求1所记载的燃气轮机，其特征是：管路构件是固定配置在涡轮转子轴心上的圆柱体，冷却介质供给流道和冷却介质回收流道是由间隔设置在上述圆柱体内的轴心周围的多个通孔所形成的。
3.如权利要求2所记载的燃气轮机，其特征是：管路构件增设配置在涡轮转子轴心周围的冷却介质供给流道或冷却介质回收流道，在该轴心位置还有一个冷却介质供给流道或冷却介质回收流道。
4.如权利要求1所记载的燃气轮机，其特征是：管路构件是间隔配置在涡轮转子轴心周围的多个圆管，这些圆管由构成涡轮转子的涡轮盘、隔板、或设置在涡轮转子内的定位装置固定在涡轮转子内。
5.如权利要求4所记载的燃气轮机，其特征是：管路构件增设配置在涡轮转子轴心周围的圆管，在该轴心位置还有一个形成冷却介质供给流道或冷却介质回收流道的圆管。
6.如权利要求1至5的任一项所记载的燃气轮机，其特征是：形成管路构件的冷却介质供给流道或冷却介质回收流道的孔或圆管的半径具有大小不同的分布。
7.如权利要求1所记载的燃气轮机，其特征是：设定冷却介质在种类、温度、湿度、压力或速度等不同的2个以上的供给条件下，在管路构件的冷却介质供给流道中进行流通。
8.如权利要求1所记载的燃气轮机，其特征是：在位于上游级转子叶片上游的空间和位于下游级转子叶片下游的空间，配置有冷却介质供给口，另一方面，在位于上游级转子叶片下游的空间和位于下游级转子叶片上游的空间，配置有冷却介质回收口，使该上下级转子叶片进行并列式闭环冷却。
9.如权利要求1所记载的燃气轮机，其特征是：使构成涡轮转子的涡轮盘或隔板至少有一个延伸至涡轮转子轴心部，用其延伸的部分构成管路构件的一部分，使独立的1根或多根管路构件与其相连接。
10.如权利要求1所记载的燃气轮机，其特征是：使构成涡轮转子的隔板在转子轴从一侧延伸至连接管路构件的位置，将夹持该隔板的1对构成涡轮转子的涡轮盘之间的空间沿轴向分为2份。
11.如权利要求1所记载的燃气轮机，其特征是：把位于嵌有高温高压级转子叶片的、构成涡轮转子的涡轮盘之下游的隔板，设置成延伸至燃气轮机的轴心位置的涡轮盘的形状，借助上述隔板将配置有上述高温高压级转子叶片的涡轮转子内的空间与其它级隔开，把压缩机的排出空气当做冷却介质供给到上述高温高压级的转子叶片上，使其进行开环冷却，另一方面，通过管路构件将其他冷却介质供给到其它级的转子叶片，使其进行闭环冷却。
12.一种闭环冷却式燃气轮机，在外周嵌有转子叶片的若干涡轮盘之间，采用与定子叶片位置相对应的配置方式连接隔板，从而构成涡轮转子，在上述转子叶片内，形成有连向上述涡轮转子内部和出入口的冷却介质流动用内部流道，同时在上述涡轮盘和上述隔板之间，形成有使冷却介质沿半径方向流通的空间，使其在涡轮转子内向上述转子叶片的内部流道进行冷却介质的供给和回收，其特征是：从定子叶片的内周侧端部向上述涡轮盘的外周面供给密封空气，在上述涡轮转子的轴心位置设有管路构件，该管路构件具有并列的沿轴向的多个冷却介质供给流道和一个或多个冷却介质回收流道，在该管路构件的每个冷却介质供给流道上，形成有通过上述空间连向转子叶片内部流道冷却介质入口一侧的冷却介质供给口，同时在上述管路构件的冷却介质回收流道上，形成有通过上述空间连向转子叶片内部流道冷却介质出口一侧的冷却介质回收口，且在位于供给上述密封空气的定子叶片上游的转子叶片后缘部，设有将密封空气的一部分回收到转子叶片内并使其当做冷却空气流通的密封空气回收冷却部。
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