CN1463321A - 燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明的燃气轮机在第一级叶片持环(8)和第二级叶片持环(9)的内部设置叶片持环冷却通路(14、15)。这些叶片持环冷却通路(14、15)用设在轴方向上的连通管(16)连通。从气缸1的外部送入向附设在叶片持环内壁上的静叶的内部压入的静叶冷却用空气(17)，在叶片持环(14、15)的外侧表面和连通管(16)的外侧表面上，隔开间隙设置热屏蔽(18)。在叶片持环(8、9)和连通管(16)的外侧表面与所述热屏蔽(18)的间隙中设置阻滞静叶冷却用空气(17)的间壁。

Description

燃气轮机
技术领域
本发明涉及燃气轮机，更详细地讲涉及具有叶片持环冷却通路的叶片持环材料和使在其周围设置的热屏蔽效果提高的燃气轮机。
背景技术
图5是表示燃气轮机内侧的剖面图。该燃气轮机是为了说明本发明方便使用的，而不与所谓大家所知道的公用技术符合。在该图中，分割成第一叶片持环31和第二叶片持环32分别对应第一级动翼33和第二级动叶34。在叶片持环部件31、32的内部设置圆周状的叶片持环冷却通路35、36，各自的通路用连通管37在轴方向上联通。
从叶片持环31、32的外部(在此是气缸38的外部)压入静叶冷却用空气39。该静叶冷却用空气39在气缸38的内壁和叶片持环31、32的外侧表面上形成的空间中流动，最终流入设置在第一叶片持环31和第二叶片持环32之间的静叶40内，从静叶表面的小孔41喷出。
在所述叶片持环冷却通路35、36中，温度和压力被控制的蒸汽流动。由此，燃气轮机运转时，维持第一动叶33和与其相对的第一叶片持环内壁42及第二动叶34和与其相对的第二叶片持环内壁43的最佳间隙。另一方面，由于静叶冷却用空气39与所述蒸汽温度不同，由叶片持环31、32的外侧表面和连通管37的外侧表面接触的热传导影响流过所述叶片持环冷却通路35、36的蒸汽温度。因此，为了静叶冷却用空气39不与叶片持环31、32的外侧表面和连通管37的外侧表面直接接触，设置了热屏蔽44。
由于由金属板状物形成的热屏蔽44与相同温度下的叶片持环部件31、32的热膨胀率不同，不适于直接贴上，因此，该热屏蔽44借助于衬垫用螺栓固定在叶片持环部件31、32的外侧表面上。这样一来，形成在叶片持环部件31、32的外侧表面和热屏蔽44之间存在间隙。在这种技术中，由热屏蔽44的隔热性和在该间隙中的空气的作用提高了隔热效果。
但是，上述技术在叶片持环部件的外表面和热屏蔽之间只存在一点间隙。因此，存在所谓由高速高压的静叶冷却用空气的强制对流(特别是由动压产生的)产生的与流过叶片持环冷却通路的蒸汽温度不同的空气容易进入该间隙的问题。流速快的空气一进入所述间隙，叶片持环部件等的外侧表面的热传导率改变，使热屏蔽的效果减半。
从而，本发明的目的是提供一种通过在叶片持环部件等的外侧表面和热屏蔽的间隙进行一些改进，以抑制叶片持环内部的叶片持环部件冷却通路热损失的燃气轮机。
发明内容
本发明的燃气轮机在透平叶片持环部件内部设置使蒸汽流动的叶片持环冷却通路，所述蒸汽与使叶片持环内侧转动的动叶的前端相对的部分进行温度控制，同时，在形成所述叶片持环冷却通路的所述叶片持环部件中把安装在叶片持环内壁上的暴露在从叶片持环外部向静叶的内部送入的静叶冷却用空气中的部分隔成间隙，设置隔热用的热屏蔽。另外在所述叶片持环部件的外侧表面和所述热屏蔽的间隙中设置阻滞所述冷却用空气的间壁。
静叶冷却用空气是冷却暴露在透平内高温、高压下的静叶的。因此，静叶冷却用空气从叶片持环的外部以高速高压送到叶片持环中。以高速度送入的静叶片冷却用空气大多含有动压成份，也容易进入叶片持环部件外侧表面与热屏蔽的间隙中，改变叶片持环部件外侧表面的热传导率。本发明通过在该间隙中设置间壁阻滞静叶冷却用空气，防止热传导率变化。另外，间壁也可以设计成使热屏蔽的端部弯曲隔开的、向叶片持环部件外侧表面突出的凸结构的或在热屏蔽的里面设置突起的。
涉及以下发明的燃气轮机，在透平轴方向组合多个而形成的各个叶片持环部件内部，设置使蒸汽流动的叶片持环冷却通路，所述蒸汽与使叶片持环内侧转动的动叶片相对的部分的进行温度控制，并把各个所述的叶片持环冷却通路用轴方向的连通管接通。同时，在形成所述叶片持环冷却通路的所述叶片持环部件和所述连通管中，与暴露在从叶片持环外部向附设在叶片持环内壁上的静叶的内部送入的静叶冷却用空气中的部分隔着间隙，设置隔热用的热屏蔽。在所述连通管的外侧表面和所述热屏蔽的间隙中设置阻滞所述冷却用空气的间壁。
在所述的多个叶片持环部件分别有叶片持环冷却通路时，这些叶片持环冷却通路用设在轴方向上的连通管连通。因此，以在连通管中温度被控制的蒸汽也流动，与静叶冷却用空气不直接接触的方式设置热屏蔽。该发明在连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中设置阻滞静叶冷却用空气的间壁，因此防止动压大的空气进入该间隙。只要阻滞空气，就可以防止热传导率变化，提高在叶片持环冷却通路上流动的蒸汽的控制性。另外，间壁也可以设计成使热屏蔽的端部弯曲隔开的、向叶片持环外侧表面突出的凸结构的或在热屏蔽的里面设置突起的。
涉及下一个发明的燃气轮机是在上述发明中，所述间壁向该间壁附设的圆筒状结构物的径方向突出，同时断续地配置在周围方向上，阻滞所述静叶冷却空气在周围方向上流动的凸结构。
圆筒状结构物的所述叶片持环部件和所述连通管在气缸内设在燃气轮机的外周。因此，通过高速、高压的静叶冷却用空气从叶片持环外流入产生的强制对流在各自的结构物中容易具有在周围方向上的方向性。另外，若产生温度差，由其产生的自然对流也容易具有在周围方向上的方向性。
在该发明中，间壁是向圆筒面的叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面的径方向突出的凸结构。该间壁可以断续地设在周围方向上，占满叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽之间的间隙，并且阻滞所述静叶冷却空气周围方向的流动。
涉及下一个发明的燃气轮机是在上述发明中，所述间壁向该间壁附设的圆筒状结构物的径方向突出，同时连续地配置在周围方向上，阻滞所述静叶冷却空气在轴方向上流动的凸结构。
在该发明中，间壁是向圆筒面的叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面的径方向突出的凸结构。如上所述，由静叶冷却用空气产生的强制对流在各自结构物的周围方向上容易具有方向性，但是在静叶冷却用空气中具有高速的紊流成份。若在叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中周围方向上设置连续的间壁，可以减少该静叶冷却用空气的速度成份，防止由该空气的动压向间隙中进入。
涉及下一个发明的燃气轮机是在上述发明中，所述间壁向该间壁附设的圆筒状结构的径方向突出，同时在不同方向上设置多个阻滞所述静叶冷却空气流动的凸结构。
在该发明中，间壁是向圆筒面的叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面的径方向突出的凸结构。若在不同方向上设置多个间壁，可以阻滞在叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面的径方向和周围方向上流动的静叶冷却用空气流。另外，间壁的方向不局限于与轴方向或周围方向平行的情况，也可以相对该轴方向等形成角度。
涉及下一个发明的燃气轮机是在上述发明中，所述间壁在热屏蔽的叶片持环的对面，作为安装支脚设置的。
在叶片持环的外侧表面和连通管的外侧表面上突出的凸结构也具有与使热屏蔽的安装支脚在该热屏蔽的叶片持环对面突出的相同效果。因而，通过将该安装支脚在周围方向断续地、连续地或在不同方向设置多个，可以阻滞进入叶片持环的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙的静叶冷却空气。
附图说明
图1是表示涉及本发明实施例的燃气轮机内侧的剖面图；
图2是表示设在叶片持环与连通管的外侧表面上的间壁的外观图，(a)是侧视图，(b)是正视图，(c)是(a)中的连通管的放大图；
图3是表示设在叶片持环和连通管的外侧表面上的间壁的变形例的外观图，(a)是侧视图，(b)是正视图，(c)是(a)中的连通管的放大图；
图4是表示设在叶片持环和连通管的外侧表面上的间壁的变形例的外观图，(a)是侧视图，(b)是正视图，(c)是(a)中的连通管的放大图；
图5是表示燃气轮机内侧的剖面图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行详细说明，但本发明不限于该实施例。
实施例1
图1表示涉及本发明实施例的燃气轮机内侧的剖面图。在燃气轮机气缸1的内侧，通过数级并列设置有静叶2、3、4和动叶5、6、7。在气缸1中嵌合着圆筒形的叶片持环8、9、10，该叶片持环8、9、10在支持静叶2、3、4的同时，具有面对动叶5、6、7的部分11、12、13。这些叶片持环8、9、10在轴方向上卡合组装。
在第一级叶片持环8和第二级叶片持环9的内部设置控制温度的蒸汽流动的叶片持环冷却通路14、15，这些叶片持环冷却通路14、15用设在轴方向上的连通管16连通。一般该连通管16在叶片持环8、9的周围方向上设置多个。从气缸1的外部送入向附设在叶片持环内壁上的静叶的内部压入的静叶冷却用空气17。在此，说明静叶冷却用空气17从气缸1的外部送入的情况，但不限于此，也可以从燃气轮机的压气机通过气缸内部送进叶片持环外部。
在叶片持环冷却通路14、15上流动的蒸汽被控制温度以便保持透平运转中的动叶5、6的前端和面对它的部分11、12的间隙最合适。另一方面静叶冷却空气17用于冷却透平内暴露在高温高压下的静叶，是与所述蒸汽无关的温度不同的空气。如该图所示，静叶冷却空气17通过设置气缸1内的叶片持环8、9和连通管16的空间送入静叶3的内部。因此，与静叶冷却空气17与叶片持环8、9和连通管16直接接触，就变成干扰，给蒸汽的温度控制带来恶劣影响。因此，在叶片持环8、9的外侧表面和连通管16的外侧表面上，隔开间隙设置热屏蔽18。
在叶片持环8、9和连通管16的外侧表面与所述热屏蔽的间隙中设置阻滞所述冷却用空气的间壁19。用该间壁19防止高速流入的动压大的静叶冷却空气17进入所述间隙。只要阻滞空气就可以防止热传导率的变化，提高在叶片持环冷却通路中流动的蒸汽温度的控制性。
图2是表示设在叶片持环与连通管的外侧表面上的间壁的外观图，该图中(a)是侧视图，(b)是正视图，(c)是(a)中的连通管的放大图。在该图中，为了说明方便，表示除去热屏蔽的状态。间壁20向附设该间壁20的叶片持环8、9和连通管16的径方向突出。另外，该间壁20断续配置在叶片持环8、9和连通管16的周围方向上。
另外，间壁20的数量不限于该图所示的数量。根据静叶冷却空气的动压和送入位置选择适当的数量。在该图中，间壁20大致在轴方向上形成，但不限于此。也可以相对轴方向具有角度。在该间壁凸结构的上面给热屏蔽加螺栓，使热屏蔽的安装变得很方便，而且所述间壁20的凸结构也可以作为热屏蔽的安装支脚设置。
通过高速、高压的静叶冷却用空气从叶片持环外流入产生的强制对流在各自的结构物中容易具有周围方向的方向性。另外，若产生温度差，由其产生的自然对流也容易具有周围方向的方向性。间壁20可以占满叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽之间的间隙，并且阻滞所述静叶冷却空气周围方向的流动。
这样，根据涉及该实施例的燃气轮机，由于在叶片持环的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中在周围方向设置断续的凸结构，可以阻滞介于叶片持环的外侧表面与热屏蔽的间隙中的空气。因此，可以减少由静叶冷却空气引起的对控制温度的蒸汽流过的叶片持环冷却通路的干扰。
根据该燃气轮机，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却空气产生的干扰，只要适当地进行，就能适当地保持动叶和面对动叶的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
变形例1
图3是表示设在叶片持环和连通管的外侧表面上的间壁的变形例的外观图，该图(a)是侧视图，(b)是正视图，(c)是(a)中的连通管的放大图。在该图中，与图2一样表示除去热屏蔽的状态。在该变形例1中，间壁21向该间壁21附设的叶片持环8、9和连通管16各自的径方向突出。这一点与上述的实施例相同。
在本变形例1中，该间壁21断续配置在叶片持环8、9和连通管16的周围方向上。另外，间壁21的数量不限于该图所示的数量。根据静叶冷却空气的动压和送入位置可以选择适当的数量。在该图中，间壁21在周围方向上形成，但不限于此。也可以相对周围方向具有角度。在该间壁21凸结构的上的热屏蔽安装螺栓，使热屏蔽的安装变得很方便，而且所述间壁21的凸结构也可以作为热屏蔽的安装支脚设置。
由静叶冷却用空气产生的强制对流容易在叶片持环8、9和连通管16的周围方向上具有方向性。但是在静叶冷却用空气中有高速度的紊流成份。只要在叶片持环8、9的外侧表面或连通管16的外侧表面与热屏蔽的间隙中，在周围方向上设置连续的间壁，就可以减少该静叶冷却用空气的速度成份，防止由该空气的动压进入间隙中。
这样，根据涉及该变形例1的燃气轮机，由于在叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中，在周围方向上设置连续的凸结构，可以阻滞介于在叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中的空气。因此可以减少静叶冷却用空气对控制温度的蒸汽流过的叶片持环冷却通路的影响。
根据该燃气轮机，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路产生的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却空气的干扰，只要适当地进行，就能适当地保持动叶和面对动叶的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
变形例2
图4是表示设在叶片持环和连通管的外侧表面上的间壁的变形例的外观图，该图中(a)是侧视图，(b)是正视图，(c)是(a)中的连通管的放大图。该图与图2和图3同样表示除去热屏蔽的状态。在该变形例2中，间壁22是在叶片持环部件8、9的外侧表面或连通管16的外侧表面的径方向上突出的凸结构。这一点与实施例或变形例1是相同的。
间壁22在不同方向上配置多个，阻滞叶片持环8、9的外侧表面或连通管16的外侧表面与热屏蔽之间的空气。而在图4中，间壁22配置在轴方向和周围方向两个方向上，并使它们结合。但只要能阻滞空气未必一定要结合。另外，间壁22的配置方向不限于轴方向和周围方向，也可以相对这些方向具有角度。在该间壁22凸结构的上面在热屏蔽上安装螺栓，使热屏蔽的安装变得很方便，而且所述间壁22的凸结构也可以作为热屏蔽的安装支脚设置。
这样，根据涉及该变形例2的燃气轮机，由于在叶片持环部件的外侧表面或所述连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中设置了方向不同的凸结构，可以阻滞介于叶片持环部件的外侧表面或所述连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中的空气，因此可以减少静叶片冷却用空气对控制温度的蒸汽流过的叶片持环冷却通路的影响。
根据该燃气轮机，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路产生的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却空气的干扰，只要适当地进行，就能适当地保持动叶和面对动叶的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
如以上所说明的，根据涉及本发明的燃气轮机，由于在叶片持环部件的外侧表面与热屏蔽的间隙中设置阻滞静叶冷却用空气的间壁，可以减少由静叶冷却空气引起的对流过控制温度的蒸汽的叶片持环冷却通路的干扰。因此，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却用空气产生的干扰，只要合适地进行，就会适当地保持动叶和与动叶相对的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
根据涉及以下发明的燃气轮机，由于在连通管外侧表面和热屏蔽的间隙中设置阻滞冷却用空气的间壁，可以减少由静叶冷却空气引起的对流过控制温度的蒸汽的叶片持环冷却通路的干扰。因此，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却用空气产生的干扰，只要合适地进行就会适当地保持动叶和与动叶相对的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
根据涉及以下发明的燃气轮机，由于在叶片持环部件的外侧表面或连通管外侧表面和热屏蔽的间隙中在周围方向设置断续的凸结构，可以阻滞介于叶片持环部件的外表面与热屏蔽的间隙中的空气，因此，可以减少由静叶冷却空气引起的对流过控制温度的蒸汽的叶片持环冷却通路的干扰，因此，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却用空气产生的干扰，只要合适地进行，就会适当地保持动叶和与动叶相对的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
根据涉及以下发明的燃气轮机，由于在叶片持环部件的外侧表面或连通管外侧表面和热屏蔽的间隙中在周围方向设置连续的凸结构，可以阻滞介于叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中的空气，因此，可以减少静叶冷却空气对流过控制温度的蒸汽的叶片持环冷却通路的影响，因此，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却用空气产生的干扰，只要合适地进行，就会适当地保持动叶和与动叶相对的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
根据涉及以下发明的燃气轮机，由于在叶片持环部件的外侧表面或连通管外侧表面和热屏蔽的间隙中在不同方向上设置多个凸结构，可以阻滞介于叶片持环部件的外侧表面或连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中的空气，因此，可以减少由静叶冷却空气对流过控制温度的蒸汽的叶片持环冷却通路的影响，因此，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却用空气产生的干扰，只要合适地进行，就会适当地保持动叶和与动叶相对的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
根据涉及以下发明的燃气轮机，由于向热屏蔽的叶片持环对面突出的凸结构作为安装支脚设置，可以阻滞介于叶片持环部件的外侧表面或所连通管的外侧表面与热屏蔽的间隙中的空气。只要阻滞空气，就可以减少由静叶冷却空气对流过控制温度的蒸汽的叶片持环冷却通路的干扰，因此，可以大幅度地抑制只用热屏蔽不能防止的叶片持环冷却通路的热损失。蒸汽的温度控制不受静叶冷却用空气产生的干扰，只要合适地进行，就会适当地保持动叶和与动叶相对的叶片持环的间隙，提高透平的效率。
以上涉及本发明的燃气轮机适合于提高具有叶片持环冷却通路的叶片持环部件和在持环部件周围的热屏蔽的效果。

Claims (6)

1、一种燃气轮机，在透平叶片持环部件内部设置使蒸汽流动的叶片持环冷却通路，所述蒸汽与使叶片持环内侧转动的动叶的前端相对的部分进行温度控制；同时，在形成所述叶片持环冷却通路的所述叶片持环部件中把安装在叶片持环内壁上的暴露在从叶片持环外部向静叶的内部送入的静叶冷却用空气中的部分隔成间隙，设置隔热用的热屏蔽，其特征在于，在所述叶片持环部件的外侧表面和所述热屏蔽的间隙中设置阻滞所述冷却用空气的间壁。
2、一种燃气轮机，在透平轴方向组合多个而形成的各个叶片持环部件内部设置使蒸汽流动的叶片持环冷却通路，所述蒸汽与使叶片持环内侧转动的动叶片相对的部分进行温度控制，并把各个所述的叶片持环冷却通路用轴方向的连通管接通；同时，在形成所述叶片持环冷却通路的所述叶片持环部件和所述连通管中与暴露在从叶片持环外部向附设在叶片持环内壁上的静叶的内部送入的静叶冷却用空气中的部分隔着间隙设置隔热用的热屏蔽，其特征在于，在所述连通管的外侧表面和所述热屏蔽的间隙中设置阻滞所述冷却用空气的间壁。
3、如权利要求1或2所述的燃气轮机，其特征在于，所述间壁向该间壁附设的圆筒状结构物的径方向突出，同时断续地配置在周围方向上，阻滞所述静叶冷却空气在周围方向上流动的凸结构。
4、如权利要求1或2所述的燃气轮机，其特征在于，所述间壁向该间壁附设的圆筒状结构物的径方向突出，同时连续地配置在周围方向上，阻滞所述静叶冷却空气在轴方向上流动的凸结构。
5、如权利要求1或2所述的燃气轮机，其特征在于，所述间壁向该间壁附设的圆筒状结构的径方向突出，同时在不同方向上设置多个阻滞所述静叶冷却空气流动的凸结构。
6、如权利要求1或2所述的燃气轮机，其特征在于，所述间壁在热屏蔽的叶片持环的对面作为安装支脚设置。
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