CN1217092C - 燃气涡轮、燃气涡轮机及用于其动叶片的冷却剂收集法 - Google Patents

Abstract

在一个燃气涡轮中，所述燃气涡轮具有一种用于收集一种在对动叶片进行冷却后的冷却剂的结构，多个转轮和多个分隔件在转动轴线上交替排列，所述转轮的外周边中具有多个动叶片，所述动叶片具有冷却通道。多个流动通道安装在所述分隔件中，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述第一流动通道使在气流上游侧上的设置在转轮上的动叶片与所述分隔件的气流下游侧面相连，所述第二流动通道使在气流下游侧上的设置在转轮上的动叶片与所述分隔件的气流上游侧面相连。所述流动通道可在轴向所述分隔件的中心附近区域中设有弯曲部分或者可以线性方式设置。

Description

燃气涡轮、燃气涡轮机及用于其动叶片的冷却剂收集法

技术领域

本发明涉及一种利用冷却剂对动叶片进行冷却的燃气涡轮、一种燃气涡轮机以及一种用于燃气涡轮动叶片的冷却剂收集方法。

背景技术

一个燃气涡轮的燃烧温度具有逐年升高的趋势以提高其工作效率，特别是暴露在燃烧气体下的动叶片温度会越来越高，因此需要使一种冷却剂在动叶片中流动并对它们进行冷却。

从一个压缩机抽出的压缩空气、利用燃气废热所产生的蒸气或者类似物质可作为一种冷却剂。

为了提高一个燃气涡轮的工作效率，收集和利用一种在对涡轮的动叶片进行冷却后的冷却剂并且保持高燃烧温度是重要的。因此，人们已经以各种方式提出了冷却剂流动通道是一个封闭回路的所谓封闭回路冷却结构，例如在未公开的日本专利申请8-14064中所披露的。

具有这样一个封闭回路冷却结构的燃气涡轮的主要问题是燃气涡轮的转动所产生的离心力而导致的应力问题以及安装在动叶片和涡轮转子的结构件中的冷却剂流动通道连接部分的密封性能问题。

下面由对燃气涡轮的转动所产生的离心力而导致的应力所带来的问题进行描述。

涡轮转子围绕涡轮的中心线以很高的速度转动，因此产生在外周边中的离心力会产生很大的应力。特别是，转轮的外周边中具有多个动叶片并且所产生的离心力非常大，因此需要很高的强度。冷却剂流动通道或类似部件通常安装在涡轮转子的结构件内，因此结构件不均匀，这样，在一个特定部分处会出现应力集中并且可能降低结构强度。

发明内容

本发明的一个目的是，提供一种工作效率高的燃气涡轮，这种燃气涡轮能够保证较高燃烧温度并且在由燃气涡轮的转动所产生的离心力而导致的应力方面能够提供可靠性。

本发明的一种燃气涡轮具有一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其中，所述分隔件具有多个流动通道，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述流动通道具有第一流动通道，所述第一流动通道与安装在一个第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第一转轮与所述分隔件相邻，所述第一流动通道还与形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第一空间相连，所述流动通道具有第二流动通道，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第二流动通道还与形成在所述第一转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第二空间相连。

而且，本发明的一种燃气涡轮机具有一个涡轮转子、一个压缩机和一个燃烧器，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其中，所述分隔件具有多个流动通道，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述流动通道具有第一流动通道，所述第一流动通道与安装在一个第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第一转轮与所述分隔件相邻，所述第一流动通道还与形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第一空间相连，所述流动通道具有第二流动通道，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第二流动通道还与形成在所述第一转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第二空间相连，使所述第一空间和第二空间与用于将燃用空气供给到所述燃烧器的燃用空气流动通道相连，将从所述压缩机抽出的压缩空气供给到所述动叶片的所述冷却通道，所述压缩空气作为一种冷却剂对所述动叶片进行冷却，利用所述第一流动通道和第二流动通道收集在对所述动叶片进行冷却后的冷却剂，并将所收集的冷却剂供给到所述燃烧器的燃用空气中。

本发明所涉及的一种用于一个燃气涡轮的动叶片的冷却剂收集方法，所述燃气涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其中，一种流经安装在与所述分隔件相邻的一个第一转轮中的所述动叶片内部的冷却剂从气流上游侧被引入并且从气流的下游侧被导出，从所述动叶片被导出的所述冷却剂通过形成在所述分隔件中的第一流动通道被引导且收集在一个第一腔室中，所述第一腔室形成在所述分隔件与一个在所述分隔件的气流下游侧上并和所述分隔件相邻的第二转轮的一个接合面中，一种流经安装在所述第二转轮中的所述动叶片内部的冷却剂从气流下游侧被引入并且从气流的上游侧被导出，从所述动叶片被导出的所述冷却剂利用形成在所述分隔件中的第二流动通道被引导且收集在一个第二腔室中，所述第二腔室形成在所述第一转轮和所述分隔件的一个接合面中。

附图说明

图1是一个表示本发明所涉及的一个燃气涡轮机的第一实施例的视图。

图2是一个表示第一实施例的分隔件的视图，该图是从转动轴线的前部看过去的。

图3是一个表示第一实施例的分隔件的视图，该图是从外周边表面看过去的。

图4是一个表示本发明所涉及的一个燃气涡轮机的另一个实施例的视图。

图5是一个表示本发明所涉及的一个燃气涡轮机的另一个实施例的视图。

图6是一个表示本发明所涉及的一个燃气涡轮机的另一个实施例的视图。

图7是一个表示本发明所涉及的一个燃气涡轮机的另一个实施例的视图。

图8是表示本发明所涉及的一个燃气涡轮机的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施例进行描述。

图1在一个涡轮转子的轴线方向上示出了本发明第一实施例所涉及的一个燃气涡轮机的部分截面。

现将参照图1至图3对第一实施例所涉及的燃气涡轮机的结构进行描述。

在一个涡轮转子3中，在转动轴的纵向上从气流的上游侧看过去，一个圆盘状的第一转轮1、一个圆形的第一分隔件4以及一个圆盘状的第二转轮2顺序地排列，转轮1和2与分隔件4利用贯穿它们的螺栓11相互连接并且结合在一起。即，所述分隔件4设置在所述第一转轮1和第二转轮2之间，所述第一转轮1和第二转轮2在多个转轮中是相邻转轮。在考虑这些转轮时，所述第一转轮1和第二转轮2的位置关系是相邻的。这里所提到的转轮“相邻”指的是“在位置关系上相互邻近”，实际上相邻的转轮可以是相互接触的或者是不接触的。

多个第一动叶片7以环形的方式安装在所述第一转轮1的外周边中，每一个所述第一动叶片7的内部都具有一个冷却通道7a，同样，多个第二动叶片8以环形的方式安装在所述第二转轮2的外周边中，每一个所述第二动叶片8的内部都具有一个冷却通道8a。

所述第一分隔件4的内部具有流动通道5和6，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却后流过所述流动通道5和6。

一个在上游侧的中空的冷却剂收集腔9形成在所述第一分隔件4和位于第一分隔件4的气流上游侧的第一转轮1的接合面1a中，一个在下游侧的中空的冷却剂收集腔10形成在所述第一分隔件4和位于第一分隔件4的气流下游侧的第二转轮2的接合面2a中。

所述流动通道5能够使一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却后流过，每一个所述流动通道5设置在第一分隔件4中，所述流动通道5分别与设置在第一动叶片7中且位于气流上游侧的冷却通道7a和位于下游侧的冷却剂收集腔10相连，所述流动通道6分别与设置在第二动叶片8中且位于气流下游侧的冷却通道8a和位于上游侧的冷却剂收集腔9相连。

所述流动通道5和6在分隔臂21中比较靠近分隔件4中心的位置处具有弯曲部分5a和6a，所述流动通道5和6在动叶片和分隔件4的连接部分与弯曲部分5a和6a之间是平行于转动轴的方向延伸的。

如图1中所示，流动通道5和6在弯曲部分5a和6a与冷却剂收集腔9和10之间的部分是以线性方式穿过所述分隔件4的。但是，该部分也可为曲线形状，但应该在考虑到其可加工性的前提下采用。

在这种情况下，所述分隔臂21是处于第一分隔件4外周边中的部分，冷却剂收集腔9和10形成在第一分隔件4的内周边上。

一个中空的冷却剂供给腔18形成在所述第一转轮1中位于气流上游的一侧1b上，同样一个中空的冷却剂供给腔19形成在所述第二转轮2中位于气流下游的一侧2b上。所述冷却剂供给腔18通过所述第一转轮1内部的一个通道1c与动叶片7的冷却通道7a相连，所述冷却剂供给腔19通过所述第二转轮2内部的一个通道2c与动叶片8的冷却通道8a相连。

根据本实施例，这里被称为冷却剂供给腔18和19或冷却剂收集腔9和10的部分指的是用于分配或收集每一个动叶片所用的一种冷却剂的空间或流动通道。每一个所述冷却剂供给腔18和19以及冷却剂收集腔9和10可是在涡轮转子3的圆周方向上沿着整个周边的一个空间或流动通道，或者这些腔室也可被分成多个部分。

多个冷却剂供给管12和多个冷却剂收集管13围绕所述转动轴相互独立地设置在涡轮转子3的冷却剂供给腔18和19以及冷却剂收集腔9和10的内周边部分上。

所述冷却剂供给管12穿过第一转轮1、第一分隔件4和第二转轮2，从所述涡轮转子系统外引入的一种冷却剂从气流下游侧顺序地通过第二转轮2、第一分隔件4和第一转轮1。

冷却剂供给狭缝14和15分别形成在所述第一转轮1中位于气流上游的一侧1b上以及所述第二转轮2中位于气流下游的一侧2b上，并且所述冷却剂供给狭缝14和15能够使所述冷却剂供给管12与冷却剂供给腔18和19相连。在实施过程中，只要所述冷却剂供给狭缝14和15能够将由冷却剂供给管12所分配的一种冷却剂引入到冷却剂供给腔18和19中，所述狭缝的形状和数量是不受特别限制的。

在实施过程中，只要所述冷却剂供给管12能够将来自涡轮转子系统外部的一种冷却剂分配到冷却剂供给狭缝14和15中，涡轮转子中的结构布置、供给管的形状和数量以及冷却剂通过的转轮和分隔件的数量是不受特别限制的。例如，可从涡轮转子3的气流上游侧引入一种冷却剂并且该冷却剂可顺序地通过第一转轮1、第一分隔件4和第二转轮2。

根据一种冷却剂从转轮1和2供给到动叶片7和8的流速，可使多个所述冷却剂供给管12与两种冷却剂供给狭缝14和15相连或者与其中一种狭缝相连。

冷却剂收集管13穿过所述第一转轮1和第一分隔件4并且能够将对动叶片进行冷却后所收集的冷却剂从涡轮转子3的气流上游侧引到所述涡轮转子系统的外部。

冷却剂收集狭缝24和25分别形成在所述第一分隔件4中位于气流上游的一侧4a上以及位于气流下游的一侧4b上，并且所述冷却剂收集狭缝24和25能够使冷却剂收集腔9和10与所述冷却剂收集管13相连。在实施过程中，只要所述冷却剂收集狭缝24和25能够将在对动叶片进行冷却后所收集的冷却剂16a和17a从冷却剂供给腔18和19引入到冷却剂收集管13中，所述狭缝的形状和数量是不受特别限制的。

在实施过程中，只要所述冷却剂供给管13能够从所述冷却剂收集狭缝24和25收集在对动叶片进行冷却后的冷却剂16a和17a并且能够将这些冷却剂引到涡轮转子系统的外部，涡轮转子中的结构布置、收集管的形状和数量以及冷却剂通过的转轮和分隔件的数量是不受特别限制的。例如，一种冷却剂可顺序地流经第一分隔件4和第二转轮2并且可从所述涡轮转子3的气流下游侧被引到该涡轮转子系统的外部。

根据从转轮1和2的动叶片7和8所收集的冷却剂的流速，可使多个所述冷却剂收集管13与两种冷却剂收集狭缝24和25相连或者与其中一种狭缝相连。

现将参照图2和图3继续对本实施例所涉及的燃气涡轮机的结构进行描述。

图2示出了图1中燃气涡轮机的第一分隔件4的一部分，该图是从转动轴的上游侧看过去的。

多个流动通道5和6交替且独立地安装在分隔件4的外周边中，并且这样设置，使得流动通道5与第一动叶片7的冷却通道出口7b相连，而流动通道6与第二动叶片8的冷却通道出口8b相连。

流动通道5与安装在所述第一分隔件4的外周边中的冷却剂收集腔10相连，所述冷却剂收集腔10对应于图2页面的背面上，流动通道6与安装在所述第一分隔件4的外周边中的冷却剂收集腔9相连。

冷却剂收集腔9可在第一分隔件4的圆周方向上沿着整个周边形成或者可被分成多个部分。

冷却剂收集狭缝24径向地形成在所述第一分隔件4的侧面并且可使冷却剂收集腔9与安装在所述涡轮转子3的转动轴周围的冷却剂收集管13相连。

螺栓11、冷却剂供给管12以及冷却剂收集管13独立地设置在涡轮转子3的转动轴周围并且分别安装多个第一分隔件4。

图3是图2中所示的A-A′截面，从分隔件的外周边看过去，该截面是一个平面。冷却剂收集通道5和6交替且线性地形成并且在所述分隔件内它们相互之间是不相交的。

下面将对用于冷却本实施例所涉及的燃气涡轮机动叶片的一种冷却剂流动方式进行描述。在本实施例中，是利用从燃气涡轮机的压缩机所抽出的压缩空气作为一种制冷剂。

从一个压缩机30(例如，参见图8)抽出的一种冷却剂通过在该涡轮转子外部的一个抽出空气冷却剂通道36(例如参见图8)并且被引入到多个安装在该涡轮转子的转动轴周围的冷却剂供给管12中。被引入到所述冷却剂供给管12中的冷却剂被分配到形成在所述第一转轮1中位于气流上游的一侧1b上的多个冷却剂供给狭缝14中以及形成在所述第二转轮2中位于气流下游的一侧2b上的多个冷却剂供给狭缝15中。

通过所述冷却剂供给狭缝14和15的冷却剂沿着涡轮转子3的圆周方向被分配到冷却剂供给腔18和19中。接着，所述冷却剂通过第一转轮1的通道1c和第二转轮2的通道2c并且被引入到安装在第一转轮1和第二转轮2的外周边中的动叶片7和8中的冷却通道7a和8a。

冷却剂在动叶片7和8中的流动分别由图1中的箭头16和17表示，此时冷却剂对由于外部燃气的流经而使温度升高的动叶片7和8进行冷却。

在对动叶片进行冷却后的冷却剂16a和17a分别从动叶片7和8被引入到独立地安装在所述第一分隔件4中的流动通道5和6中。在这种情况下，已对第一动叶片7进行冷却后的冷却剂16a被引入到流动通道5中，而已对第二动叶片8进行冷却后的冷却剂17a被引入到流动通道6中。

通过所述流动通道5的冷却剂16a被引入到在下游侧的冷却剂收集腔10中，而通过所述流动通道6的冷却剂17a被引入到在上游侧的冷却剂收集腔9中。

进而，冷却剂16a和17a从在下游侧的冷却剂收集腔10和在上游侧的冷却剂收集腔9通过多个径向地形成在第一分隔件4的侧面4a和4b中的冷却剂收集狭缝24和25流到设置在涡轮转子3的转动轴周围的冷却剂收集管13中。流到冷却剂收集管13中的冷却剂被引到该涡轮转子系统的外部并且最终通过安装在该涡轮转子系统外部的一个收集冷却剂通道37(例如参见图8)被供给到燃烧器31(例如参见图8)的助燃用空气中。

现将对利用本实施例的上述结构进行实际操作所得到的效果进行描述。

本实施例的第一个效果是，在燃气涡轮转动所产生的离心力作用下而形成的应力时能够提供可靠的转轮。

当燃气涡轮转速增加时，作用在构成涡轮转子3的第一转轮1、第二转轮2以及第一分隔件4上的离心力将增大。由于这些转轮中安装有动叶片7和8，因此很大的应力会作用在每一个转轮的外周边上。

如果转轮1和2的外周边具有许多冷却剂流动通道，那么将不能达到足够的强度，并且在冷却剂流动通道的外围部分中可能出现应力集中。而且，在具有对动叶片进行冷却后温度升高的冷却剂，的流动通道时，冷却剂直接与转轮接触而使转轮的温度升高，因此必需考虑转轮的可允许应力。

根据本实施例，由于安装在第一转轮1和第二转轮2中的所述冷却剂流动通道仅是在对动叶片进行冷却之前且低温状态下的冷却剂的通道1c和2c，因此结构简单并且可减小因温度升高所产生的转轮的可允许应力降低效果，从而可提高转轮的强度并且在离心力所产生的应力和热应力方面能够为转轮提供可靠性。

本实施例的第二个效果是，在燃气涡轮转动所产生的离心力作用下而形成的应力方面能够为分隔件提供可靠性。

当燃气涡轮转动所产生的离心力增大时，弯曲应力会沿着径向向外的方向产生在如图1和图3中所示的第一分隔件4的分隔臂21上，并且当转数增加时，弯曲应力会增大，因此必需考虑这个应力。

另一方面，根据本实施例，弯曲应力不易作用在安装在分隔件4中的流动通道的弯曲部分5a和5b上，这是由于所述弯曲部分不在分隔臂21上并且作用在流动通道的弯曲部分上的应力减小。在流动通道的弯曲部分5a和6a处的曲率半径例如大于第一动叶片7的冷却通道7a与在上游侧的冷却剂收集腔9之间的连接部分以及第二动叶片8的冷却通道8a与在下游侧的冷却剂收集腔10之间的连接部分的曲率半径。因此，应力集中被减缓。因而，在燃气涡轮转动所产生的离心力作用下而形成的应力方面，不仅能够为第一转轮1和第二转轮2而且还可为第一分隔件4提供可靠性。

本实施例的第三个效果是，提高在动叶片中的冷却通道与安装在分隔件中的冷却剂流动通道的连接部分处的密封性能。

如上所述，当一种冷却剂泄漏到燃气中时，燃气温度会下降并且降低涡轮的工作效率，因此必需在冷却剂流动通道的连接部分处保持较高的密封性能。特别是，由于涡轮转子是在高温下高速转动的，因此在实际操作状态下不易因热量和离心力所导致变形以及保持较高的密封性能是重要的。

如果动叶片7和8的冷却剂通道出口7a和8b直接面对具有冷却剂收集腔9和10的一个扩展部分的空间，那么分隔件4的与动叶片7和8相接触的周边4c和4d的结构强度较小并且容易增加因离心力而产生的变形。进而，动叶片与分隔件4之间的接触区域较小并且必需考虑冷却剂从分隔件4的周边4c和4d泄漏。

因此，在本发明的上述实施例中，安装在分隔件4中用于在对动叶片进行冷却后的冷却剂的流动通道5和6独立地安装在每一个动叶片冷却通道出口7b和7a处，从而提高分隔件4的与动叶片7和8相接触的周边4c和4d的结构强度并且可减小因离心力而产生的变形。而且，由于动叶片7和8与分隔件4之间的接触区域较大，因此可在动叶片中的冷却通道出口7b和8b与安装在分隔件4中的流动通道5和6的连接部分处保持较高的密封性能。

另外，本实施例还产生了一个效果，即可使热量对转轮强度的影响得到降低。也就是，由于在转轮中没有用于在对动叶片进行冷却后处于温度较高状态下的冷却剂的流动通道，因此使转轮不易被加热，并且因温度升高而产生的可允许应力的减小程度受到抑制，从而使强度得到提高。同时，不容易增大在转轮中的高温部分和低温部分之间的温度斜度，从而可使作用在转轮上的热应力效果得到降低。

如上所述，根据本实施例，可获得高强度的转轮并且可使由于作用在转轮和分隔件上的离心力而产生的应力集中得到降低，从而可提供一种可靠的燃气涡轮。而且，可改善在动叶片中的冷却通道与安装在分隔件中的流动通道的连接部分处的密封性能，因此可抑制冷却剂的泄漏以及实现涡轮的高的工作效率。

图4在涡轮转子的轴线方向上示出了本发明第二实施例所涉及的一个燃气涡轮机的部分截面。其中，省略了对与第一实施例中相同的结构和操作的描述。

根据本实施例，安装在分隔件4中的流动通道5和6中的弯曲部分5b和6b形成在分隔件4的轴线中心的附近区域中。

分隔件4的中心附近的轴向区域是最难于受到由于离心力作用而导致的作用在分隔臂21上的弯曲应力影响的区域，因此作用在弯曲部分的附近区域上的应力变得较小。因而，在每一个流动通道的弯曲部分附近区域中没有应力集中，本实施例的一个优点是，在由于离心力所产生的应力方面能够为分隔件提供可靠性。

图5在涡轮转子的轴线方向上示出了本发明第三实施例所涉及的一个燃气涡轮机的部分截面。其中，省略了对与第一实施例中相同的结构和操作的描述。

在本实施例中，安装在分隔件4中的流动通道5c和6b几乎是以线性方式设置的。因此，在流动通道中没有弯曲部分，这样，没有在流动通道的一个特定部分处形成应力集中并且在由于离心力所产生的应力方面能够为分隔件提供可靠性。

图6在涡轮转子的轴线方向上示出了本发明第四实施例所涉及的一个燃气涡轮机的部分截面。其中，省略了对与第一实施例中相同的结构和操作的描述。

在本实施例中，设置分隔件22以在整个圆周方向上将所述冷却剂收集腔9和10分成在第一分隔件4侧面上的空间9b和10b以及在第一转轮1和第二转轮2的侧面上的空间9a和10a。

当在对动叶片进行冷却后处于一种高温状态下的冷却剂直接被吹入到转轮1和转轮2的冷却剂收集腔表面1d和2d上并且温度升高时，转轮的可允许应力减小并且容易降低转轮的强度。在安装在转轮1和2的相对侧面1b和2b上且温度较低的冷却剂供给腔18和19之间产生一个温度差并且在转轮中易产生较大的热应力。具有转轮收集腔的部分形成在转轮的外周边中并且动叶片安装在这里，因此存在由于离心力的作用而产生的较大应力区域。这样，热影响以及由于离心力的作用而产生的应力影响过大，因此必需考虑这个可靠性。

因而，在本实施例中，隔板22将转轮1和2的冷却剂收集腔表面1d和2d与在对动叶片进行冷却后处于高温状态下的冷却剂17a和16a隔开，从而减缓了转轮1和2上的热影响。因此，能够防止转轮1和2温度升高和可允许应力的减小，同时可减小作用在转轮1和2上的热应力，因而能够进一步提高转轮1和2的可靠性。

只要能够使所述冷却剂收集腔9和10在转轮1和2与分隔件4之间的接合表面上被隔板22完整地分成分别在转轮侧面上的空间9a和10a以及在分隔件侧面上的空间9b和10b，隔板22的形状不受特别的限制。例如，所述隔板可为一个与整个周边结合的环形隔板或者可与其它元件结合在一起。选择一种耐热材料适合于用作为隔板22的材料，一种金属材料的表面可被一种耐热材料(诸如陶瓷材料或者碳化铬)覆盖。

第四实施例具有这样一个结构，即所述冷却剂收集腔9和10被隔板22分开并且在转轮1和2上的收集腔表面1d和2d与在对动叶片进行冷却后处于高温状态下的冷却剂17a和16a隔开。但是，除此之外，还可采用这样一种结构，即每一个元件的可使一种处于高温状态下的冷却剂通过的表面(诸如转轮1和2的收集腔表面1d和2d以及冷却剂收集狭缝24和25的表面)被覆盖上一种材料并使这些表面绝热。在这种情况下，可选择一种耐热材料(诸如陶瓷材料或碳化铬)或者一种多孔材料作为所述覆盖材料。

图7在涡轮转子的轴线方向上示出了本发明第五实施例所涉及的一个燃气涡轮机的部分截面。其中，省略了对与第一实施例至第四实施例中相同的结构和操作的描述。

在本实施例中，在安装在分隔件4中的流动通道5与动叶片7的冷却通道出口7b的一个连接部分23a处安装一种密封材料23。以及，在流动通道6(该图中未示出)与动叶片8的冷却通道出口8b的一个连接部分处安装一种密封材料23。

如果动叶片的冷却剂通道出口直接面对具有所述冷却剂收集腔的扩展部分的空间，那么必需考虑与因热量或离心力所导致的动叶片和分隔件的变形相关的密封性能。

根据第一实施例至第四实施例，安装在分隔件4中的流动通道5和6与动叶片冷却通道出口7b和8b之间的连接关系是一一对应的，这样，当在如第五实施例中所述的在连接部分23a处设置密封件23时，可以比较容易地提高密封性能。因此，可防止种冷却剂的泄漏并保持较高的涡轮工作效率。本实施例披露了这样一个实施方案，即根据安装在分隔件4中的流动通道57以及动叶片7的冷却通道出口7b的开口形状以一个对应一个的方式将环形密封材料23插入到一对连接部分23a中。但是，也可采用其它方法。例如，可以整体的方式将一些密封材料插入到一对连接部分23a中，并且只要能够保证密封性能，密封材料的形状和材料性质不受特别的限制。

图8示出了本发明的一个燃气涡轮的一个实施例。这里省略了对前面实施例所述的结构和操作的描述。

利用螺栓11将多个转轮34和多个分隔件35连接在一起的涡轮转子3和压缩机30被设置在该涡轮的中心线上，利用燃烧器31将燃料32与由压缩机30压缩的助燃空气混合，并且将所得到的高温燃气引入到所述涡轮38中。

根据本实施例，从压缩机30d排出的压缩空气通过冷却剂抽出通道36被引入到所述涡轮转子系统中并且被用作一种动叶片冷却剂。

所述冷却剂抽出通道36与涡轮转子系统中的冷却剂供给管12相连并且压缩空气通过在第一实施例至第五实施例中所述的通道被供给到动叶片冷却通道7a和8a中。

在对动叶片进行冷却后且收集在所述涡轮转子系统中的压缩空气通过在第一实施例至第五实施例中所述的冷却剂收集通道13被引到该涡轮转子系统的外部，通过收集冷却剂管37被送至燃烧器31并作为助燃空气的一部分。

这样，即使燃气的温度变得很高，动叶片也可被充分地冷却并且由于热交换而使温度升高的一种冷却剂可被用作助燃用空气的一部分，从而可获得一种有效的燃气涡轮。

另外，对于一种制冷剂，可考虑采用一种气态物质(诸如蒸气、氮、氢)以及一种液体(诸如水)，例如可使用一种利用燃气涡轮燃烧废热所产生的蒸气。

如上所述，在一个需要提高燃烧温度并且提高工作效率的燃气涡轮中，本发明能够在由于燃气涡轮的转动所产生的离心力而导致的应力方面为燃气涡轮提供可靠性和高效性。

Claims (15)

1.一种燃气涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，所述分隔件具有多个流动通道，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述流动通道具有第一流动通道，所述第一流动通道与安装在一个第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第一转轮与所述分隔件相邻，所述第一流动通道还与形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第一空间相连，所述流动通道具有第二流动通道，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第二流动通道还与形成在所述第一转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第二空间相连。

2.一种燃气涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，所述分隔件具有多个流动通道，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述流动通道具有第一流动通道，所述第一流动通道与安装在一个第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第一转轮在气流上游侧与所述分隔件相邻，所述第一流动通道还与在气流下游侧的所述分隔件的侧面相连并且能够引导所述冷却剂，所述流动通道还具有第二流动通道，所述第二流动通道与安装在一个第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第二转轮在气流下游侧与所述分隔件相邻，所述第二流动通道还与在气流上游侧的所述分隔件的侧面相连并且能够引导所述冷却剂。

3.一种燃气涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，所述分隔件具有多个流动通道、一个第一腔室和一个第二腔室，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述第一腔室形成在与所述分隔件相邻的一个第一转轮和所述分隔件的一个接合部分处，所述第二腔室形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件的一个接合部分处，安装在所述分隔件中的所述多个流动通道具有第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道与安装在所述第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道以及与所述第二腔室相连，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道以及与所述第一腔室相连。

4.一种燃气涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，所述分隔件具有多个流动通道、一个第一腔室和一个第二腔室，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述第一腔室形成在位于所述分隔件的气流上游侧上的一个第一转轮和所述分隔件的一个接合部分处，所述第二腔室形成在位于所述分隔件的气流下游侧上的一个第二转轮和所述分隔件的一个接合部分处，安装在所述分隔件中的所述多个流动通道具有第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道与安装在所述第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道以及与所述第二腔室相连，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道以及与所述第一腔室相连。

5.一种如权利要求3或4所述的燃气涡轮，其特征在于，一种耐热材料安装在所述多个腔室中，在转轮侧面上的所述腔室与从所述动叶片收集的一种冷却剂隔开。

6.一种如权利要求1至4中任何一项所述的燃气涡轮，其特征在于，在安装在所述分隔件中的所述多个流动通道中，弯曲部分轴向形成在所述分隔件的中心的附近区域中。

7.一种如权利要求1至4中任何一项所述的燃气涡轮，其特征在于，安装在所述分隔件中的所述多个流动通道以线性方式设置。

8.一种如权利要求1至4中任何一项所述的燃气涡轮，其特征在于，安装在所述分隔件中的所述多个流动通道分别与每一个安装在所述动叶片中的冷却通道相连。

9.一种如权利要求1至4中任何一项所述的燃气涡轮，其特征在于，所述第一流动通道和所述第二流动通道相互之间是独立的。

10.一种如权利要求1至4中任何一项所述的燃气涡轮，其特征在于，一个密封件插入在安装在所述分隔件中的所述多个流动通道与安装在所述动叶片中的所述冷却通道的一个连接部分处。

11.一种燃气涡轮机包括一个涡轮、一个压缩机和一个燃烧器，所述涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，所述分隔件具有多个流动通道，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述流动通道具有第一流动通道，所述第一流动通道与安装在一个第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第一转轮与所述分隔件相邻，所述第一流动通道还与形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第一空间相连，所述流动通道具有第二流动通道，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第二流动通道还与形成在所述第一转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第二空间相连，使所述第一空间和第二空间与用于将助燃用空气供给到所述燃烧器的助燃用空气流动通道相连，将从所述压缩机抽出的压缩空气供给到所述动叶片的所述冷却通道，所述压缩空气作为一种冷却剂对所述动叶片进行冷却，通过所述第一流动通道和第二流动通道收集在对所述动叶片进行冷却后的冷却剂，并将所收集的冷却剂供给到所述燃烧器的助燃用空气中。

12.一种燃气涡轮机包括一个涡轮、一个压缩机和一个燃烧器，所述涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，所述分隔件具有多个流动通道、一个第一腔室和一个第二腔室，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述第一腔室形成在与所述分隔件相邻的一个第一转轮和所述分隔件的一个接合部分处，所述第二腔室形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件的一个接合部分处，安装在所述分隔件中的所述多个流动通道具有第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道与安装在所述第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道以及与所述第二腔室相连，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道以及与所述第一腔室相连，将从所述压缩机抽出的压缩空气供给到所述动叶片的所述冷却通道，所述压缩空气作为一种冷却剂对所述动叶片进行冷却，通过所述第一流动通道和第二流动通道收集在对所述动叶片进行冷却后的冷却剂，并将所收集的冷却剂供给到所述燃烧器的助燃用空气中。

13.一种燃气涡轮机包括一个涡轮、一个压缩机和一个燃烧器，所述涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，所述分隔件具有多个流动通道、一个第一腔室和一个第二腔室，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述第一腔室形成在位于所述分隔件的气流上游侧上的一个第一转轮和所述分隔件的一个接合部分处，所述第二腔室形成在位于所述分隔件的气流下游侧上的一个第二转轮和所述分隔件的一个接合部分处，安装在所述分隔件中的所述多个流动通道具有第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道与安装在所述第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道以及与所述第二腔室相连，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道以及与所述第一腔室相连，将从所述压缩机抽出的压缩空气供给到所述动叶片的所述冷却通道，所述压缩空气作为一种冷却剂对所述动叶片进行冷却，通过所述第一流动通道和第二流动通道收集在对所述动叶片进行冷却后的冷却剂，并将所收集的冷却剂供给到所述燃烧器的助燃用空气中。

14.一种用于一个燃气涡轮的动叶片的冷却剂收集方法，所述燃气涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，多个能够流过对所述动叶片进行冷却之后的冷却剂的流动通道安装在所述分隔件中，一种用于冷却与所述分隔件相邻的一个第一转轮上的所述动叶片的冷却剂从形成在所述第一转轮中的供给通道被引入到所述动叶片的冷却通道中，并且在对所述动叶片进行冷却后从所述动叶片的所述冷却通道被引入到安装在所述分隔件中的第一流动通道中，所述冷却剂被收集在一个第一空间中，所述第一空间形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件的一个接合表面上，一种用于冷却与所述分隔件相邻的所述第二转轮上的所述动叶片的冷却剂从形成在所述第二转轮中的供给通道被引入到所述动叶片的冷却通道中，所述冷却剂在对所述动叶片进行冷却后从所述动叶片的所述冷却通道被引入到安装在所述分隔件中的第二流动通道中，并被收集在一个第二空间中，所述第二空间形成所述第一转轮和所述分隔件的一个接合表面上。

15.一种用于一个燃气涡轮的动叶片的冷却剂收集方法，所述燃气涡轮包括一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其特征在于，一种流经安装在与所述分隔件相邻的一个第一转轮中的所述动叶片内部的冷却剂从气流上游侧被引入并且从气流的下游侧被导出，从所述动叶片被导出的所述冷却剂通过形成在所述分隔件中的第一流动通道被引导且收集在一个第一腔室中，所述第一腔室形成在所述分隔件与一个在所述分隔件的气流下游侧上并和所述分隔件相邻的第二转轮的一个接合面中，一种流经安装在所述第二转轮中的所述动叶片内部的冷却剂从气流下游侧被引入并且从气流的上游侧被导出，从所述动叶片被导出的所述冷却剂利用形成在所述分隔件中的第二流动通道被引导且收集在一个第二腔室中，所述第二腔室形成在所述第一转轮和所述分隔件的一个接合面中。

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