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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine.
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Eine übliche Gasturbine umfasst einen Verdichter, der verdichtete Luft erzeugt, einen Brenner, der Verbrennungsgas unter Verwendung der verdichteten Luft, die durch den Verdichter erzeugt wurde, erzeugt, und eine Turbine, welche durch das Verbrennungsgas drehangetrieben wird, welches durch den Brenner erzeugt wurde.
JP H5-86 901 A offenbart z.B. das Vorsehen solch einer Gasturbine mit einer Luft-Druckerhöhungsvorrichtung zwischen dem Verdichter und gekühlten Leitschaufeln (Turbinenleitschaufeln) zum Erhöhen des Drucks der Luft, die von dem Verdichter ausgegeben wird.
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Die
US 3 936 215 A offenbart eine Gasturbine mit Kompressor, Brennkammer und Turbine, bei der Druckluft von dem Kompressor abgezogen wird, um Leitschaufeln der Turbine zu kühlen. Ein Zentrifugal-/Radialverdichter ist in dem Strömungsweg der Kühlluft vorgesehen, um den Druck der Kühlluft über den Druck der Verbrennungsgase beim Eintritt in die Turbine anzuheben. Der Zentrifugal-/Radialverdichter besitzt einen Impeller, in dem in Radialrichtung verlaufende und dabei in Umfangsrichtung gekrümmte Pumpkanäle vorgesehen sind. Im Bereich des Austritts der Pumpkanäle aus dem Impeller sind Strömungsrichtungsflügel angeordnet, die eine entgegengesetzte Krümmungsrichtung aufweisen, um den Kühlluftstrom vor dem Eintritt in einen Kühlluftkanal der Leitschaufeln in Radialrichtung auszurichten.
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Die
US 6 250 061 B1 offenbart eine Gasturbine, bei der eine Kühlvorrichtung vorgesehen ist, um den Teil der aus einem Kompressor abgezogenen Druckluft, die als Kühlluft für Leit- und Laufschaufeln der Turbinensektion dienen soll, zu kühlen, bevor die Druckluft in einem weiteren sekundären Hochdruckkompressor weiter komprimiert wird.
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Die Luft-Druckerhöhungsvorrichtung, die in
JP H5-86 901 A offenbart wird, ist als ein Zentrifugal-/Radialverdichter implementiert, der Leitschaufeln hat, die in einer Art und Weise vorgesehen sind, dass sie sich in Radialrichtungen erstrecken, sodass der Luftdruck erhöht wird, wenn die Turbinenwelle angetrieben wird. Bei diesem Zentrifugalverdichter/Radialverdichter sind die Leitschaufeln durch Teilungsplatten umgeben, welche von Turbinenleitschaufeln zur inneren Umfangsseite hin vorstehen. Die gekühlte Luft, deren Druck zwischen den Teilungsplatten erhöht wurde, wird zu den Turbinenleitschaufeln durch die Löcher geliefert, die auf der inneren Umfangswandung auf dem Innenumfang der Turbinenleitschaufeln vorgesehen sind. Bei solch einer Konfiguration fällt der Druck in nachteiliger Weise in dem Raum, der von dem Zentrifugal-/Radialverdichter zu den Turbinenleitschaufeln führt, ab.
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Die vorliegende Erfindung soll sich dem oben genannten Problem widmen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasturbine zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, einen Druckabfall der gekühlten Luft, die zu den Turbinenleitschaufeln geliefert werden soll, zu verhindern.
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Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, umfasst eine Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 3.
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Bei dieser Gasturbine leitet der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor die gekühlte Luft, die einen Druck hat, der durch die Druckerhöhungsvorrichtung erhöht wurde, zu der Außenseite in der Turbinenradialrichtung, und der Sammler liefert die gekühlte Luft, die zur Außenseite in der Turbinenradialrichtung geleitet wurde, durch den Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor zum Kühlkanal, der in jeder der Turbinenleitschaufeln vorgesehen ist. Im Ergebnis ist es möglich, einen Druckabfall der gekühlten Luft, die den Druck hat, der durch die Druckerhöhungsvorrichtung erhöht wurde und die dazu vorgesehen ist, zu den Turbinenleitschaufeln geliefert zu werden, zu vermindern.
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Bei der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 umfasst die Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung Leitschaufeln, die innerhalb des ringförmigen Kanals des Sammlers vorgesehen sind, um die gekühlte Luft zum Kühlkanal in der Turbinenleitschaufel zu leiten.
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Bei dieser Gasturbine ist es möglich, einen Druckabfall der gekühlten Luft, die von dem Sammler zum Kühlkanal geliefert werden soll, zu verhindern. Im Ergebnis ist es möglich, einen Druckabfall der gekühlten Luft, die den Druck hat, der durch die Druckerhöhungsvorrichtung erhöht wurde und zu den Turbinenleitschaufeln geleitet werden soll, zu vermindern.
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Bei der Erfindung gemäß Patentanspruch 3 weist die Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung einen gekrümmten Abschnitt auf, der die gekühlte Luft in ein Einlassteilstück des Kühlkanals in der Turbinenleitschaufel leitet, wobei das Einlassteilstück ein Bereich ist, wo der Kühlkanal mit dem Sammler kommuniziert.
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Bei dieser Gasturbine ist es möglich, einen Druckabfall der gekühlten Luft, die von dem Sammler zum Kühlkanal geliefert werden soll, zu verhindern. Im Ergebnis ist es möglich, einen Druckabfall der gekühlten Luft, die den Druck hat, der durch die Druckerhöhungsvorrichtung erhöht wurde und die zu den Turbinenleitschaufeln geliefert werden soll, weiter zu vermindern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Druckabfall der gekühlten Luft, die zu den Turbinenleitschaufeln geliefert werden soll, zu vermindern.
- 1 ist ein Schema, welches einen generellen Aufbau einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht um einen Brenner in der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine verallgemeinerte vergrößerte Ansicht eines Teils des meridionalen Abschnitts (Mittelabschnittes) der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine verallgemeinerte vergrößerte Ansicht eines Teils des meridionalen Abschnitts (Mittelabschnittes) in einem anderen Beispiel der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist eine verallgemeinerte vergrößerte Ansicht eines Teils des meridionalen Abschnitts (Mittelabschnittes) in einem anderen Beispiel der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist eine verallgemeinerte vergrößerte Ansicht eines Teils des meridionalen Abschnitts (Mittelabschnittes) in einem anderen Beispiel der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr im Detail unter Bezugnahme auf einige Zeichnungen beschrieben werden. Die Ausführungsform ist jedoch nicht dazu vorgesehen, das Gebiet der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Art und Weise zu beschränken. Außerdem umfassen Elemente, die in der Ausführungsform unten beschrieben werden, Elemente, die von einem Fachmann leicht ersetzt werden können, oder Elemente, die im Wesentlichen die gleichen sind.
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1 ist ein Schema, welches einen generellen Aufbau einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht um einen Brenner in der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine verallgemeinerte vergrößerte Ansicht eines Teils des meridionalen Abschnitts (Mittelabschnitts) der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst diese Gasturbine 101 einen Verdichter 1, einen Brenner 2 und eine Turbine 3. In dieser Gasturbine 101 ist eine Turbinenwelle 4, die die Drehwelle ist, derart angeordnet, dass sie durch das Zentrum des Verdichters 1, des Brenners 2 und der Turbine 3 läuft. Der Verdichter 1, der Brenner 2 und die Turbine 3 sind aufeinanderfolgend von der Vorderseite zur Rückseite in der Richtung der Luftströmung entlang der Mittelachse C der Turbinenwelle 4 in einer Reihe angeordnet. In der nachfolgenden Erklärung bezieht sich eine Turbinenaxialrichtung auf eine Richtung, die sich parallel zur Mittelachse C erstreckt. Eine Turbinenumfangsrichtung bezieht sich auf eine Richtung, die um die Mittelachse C herum läuft. Eine Turbinenradialrichtung bezieht sich auf eine Richtung, die sich senkrecht mit der Mittelachse C schneidet. Eine innere Seite der Turbinenradialrichtung bezieht sich auf eine Seite, die näher an der Mittelachse C in der Turbinenradialrichtung liegt und eine äußere Seite in der Turbinenradialrichtung bezieht sich auf eine Seite, die weiter entfernt von der Mittelachse C in der Turbinenradialrichtung liegt.
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Der Verdichter 1 verdichtet die Luft zu verdichteter Luft. Der Verdichter 1 umfasst Verdichterleitschaufeln 13 und Verdichterlaufschaufeln 14, die innerhalb eines Verdichtergehäuses 12 vorgesehen sind, welches eine Luftansaugleitung 11 hat, durch die Luft gesammelt wird. Eine Vielzahl der Verdichterleitschaufeln 13 ist in Reihen entlang der Turbinenumfangsrichtung in einer Art und Weise, dass sie mit dem Verdichtergehäuse 12 verbunden sind, angeordnet. Eine Vielzahl der Verdichterlaufschaufeln 14 sind in Reihen entlang der Turbinenumfangsrichtung an der Turbinenwelle 4 im Zentrum in einer Art und Weise, dass sie an der Turbinenwelle 4 befestigt sind, angeordnet. Die Verdichterleitschaufeln 13 und die Verdichterlaufschaufeln 14 sind abwechselnd entlang der Turbinenaxialrichtung vorgesehen. Der Verdichter 1 hat einen Auslass 16, der mit einer Vielzahl von Endstufenleitschaufeln 13a ausgestattet ist, die in einer Reihe entlang der Turbinenumfangsrichtung angeordnet sind. Im Verdichter 1 wird der Auslass 16 manchmal mit einer Vielzahl von Auslassleitschaufeln 15 ausgestattet, die in einer Reihe entlang der Turbinenumfangsrichtung an einer Position stromabwärts von den Endstufenleitschaufeln 13a angeordnet sind.
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Der Brenner 2 erzeugt Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas durch Lieferung von Brennstoff in die verdichtete Luft, die durch den Verdichter 1 erzeugt wurde.
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Der Brenner 2 umfasst eine Brennkammer 21, in der die verdichtete Luft mit dem Brennstoff vermischt wird und verbrannt wird und ein Übergangsstück 22, welches das Verbrennungsgas von der Brennkammer 21 zur Turbine 3 leitet. Eine Vielzahl von (z. B. sechzehn) Brennkammern 21 sind in einer Reihe entlang der Turbinenumfangsrichtung mit der Turbinenwelle 4 im Zentrum innerhalb eines Brennergehäuses 23, welches eine zylindrische Form hat, die eine Kammer R zur Verfügung stellt, angeordnet.
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Jede der Brennkammern 21 hat eine rohrförmige Form, wie gezeigt in 2. Innerhalb der Brennkammer 21 ist ein Pilotverbrennungsbrenner 21A im Zentrum angeordnet. Eine Vielzahl von Hauptverbrennungsbrennern 21B sind entlang der inneren Umfangsoberfläche der Brennkammer 21 in einer Art und Weise, dass sie die Pilotverbrennungsbrenner 21A umgeben, angeordnet. Der Pilotverbrennungsbrenner 21A umfasst einen Pilotkegel 21Aa, der durch die Brennkammer 21 unterstützt ist, und eine Pilotdüse 21Ab, die innerhalb des Pilotkegels 21Aa angeordnet ist. Jeder der Hauptverbrennungsbrenner 21B umfasst eine Hauptdüse 21Ba und eine Verwirbelungsleitschaufel 21Bb, die auf dem äußeren Umfang der Hauptdüse 21Ba vorgesehen ist. In der Brennkammer 21 ist eine Pilotbrennstoffleitung (nicht gezeigt) mit der Pilotdüse 21Ab verbunden und eine Hauptverbrennungsleitung (nicht gezeigt) ist mit jeder der Hauptdüsen 21Ba verbunden. In der Brennkammer 21 stellt eine innere Brennergehäusekammer 21C, welche den Pilotverbrennungsbrenner 21A umgibt, einen Kanal zum Senden der verdichteten Luft zum Pilotverbrennungsbrenner 21A auf der inneren Seite der inneren Brennergehäusekammer 21C zur Verfügung und stellt ebenfalls einen Kanal zum Senden der verdichteten Luft zu den Hauptverbrennungsbrennern 21B auf der äußeren Seite der inneren Brennergehäusekammer 21C zur Verfügung. Die Rohrform der Brennkammer 21 hat ihre Mittelachse entlang der Turbinenaxialrichtung und eine Luftansaugleitung 24 ist als eine Öffnung der Rohrform vorgesehen. Diese Luftansaugleitung 24 ist derart angeordnet, dass sie dem Auslass 16 des Verdichters 1 gegenüberliegt.
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Wenn hochtemperatur- und hochdruckverdichtete Luft in die Brennkammer 21 durch die Luftansaugleitung 24 strömt, wird die verdichtete Luft mit dem Brennstoff, der von den Hauptverbrennungsbrennern 21B eingespritzt wird, vermischt und wird in Wirbelströme aus vorgemischtem Gas umgewandelt. Die verdichtete Luft wird auch mit dem Brennstoff, der von dem Pilotverbrennungsbrenner 21A eingespritzt wird, gemischt, wird gezündet durch eine nicht gezeigte Pilotzündung, wird verbrannt und wird in Verbrennungsgas umgewandelt und in die Brennkammer 21 entladen. Zu dieser Zeit wird ein Teil des Verbrennungsgases mit Flammen in einer Art und Weise entladen, dass sie sich innerhalb der Brennkammer 21 zerstreuen, wird gezündet durch das vorgemischte Gas, welches aus den Hauptverbrennungsbrennern 21B zur Innenseite der Brennkammer 21 ausströmt und wird verbrannt. In anderen Worten ist es mit den Diffusionsflammen, die aus dem Pilotbrennstoff, der vom Pilotverbrennungsbrenner 21A eingespritzt wird, resultieren, möglich, die Flammenstabilität zu erreichen, um eine stabile Verbrennung mit dem mageren vorgemischten Brennstoff vom Hauptverbrennungsbrenner 21B zu erreichen.
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Jede der Brennkammern 21 ist mit dem Verdichter 1 über einen Verdichterdiffusor 5 verbunden. Der Verdichterdiffusor 5 ist ein Rohrkörper, der einen Luftkanal zum Leiten von verdichteter Luft vom Verdichter 1 zur Brennkammer 21 zur Verfügung stellt. Ein Ende 51 des Verdichterdiffusors 5 ist mit dem Auslass 16 des Verdichters 1 verbunden und das andere Ende 52 ist mit der Luftansaugleitung 24 der Brennkammer 21, die den Brenner 2 umfasst, verbunden, sodass der Verdichter 1 und jeder der Brenner 2 hierdurch verbunden sind.
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Die Turbine 3 erzeugt eine Drehantriebskraft unter Verwendung des Verbrennungsgases, welches aus der Verbrennung im Brenner 2 resultiert. Die Turbine 3 hat eine Turbinenleitschaufel 32 und eine Turbinenlaufschaufel 33, die innerhalb eines zylindrischen Turbinengehäuses 31 vorgesehen sind. Eine Vielzahl der Turbinenleitschaufeln 32 ist in Reihen entlang der Turbinenumfangsrichtung in einer Art und Weise, dass sie auf der Seite des Turbinengehäuses 31 befestigt sind, angeordnet. Eine Vielzahl der Turbinenlaufschaufeln 33 ist in Reihen entlang der Turbinenumfangsrichtung in einer Art und Weise, dass sie auf der Seite der Turbinenwelle 4 befestigt sind, angeordnet. Die Turbinenleitschaufeln 32 und die Turbinenlaufschaufeln 33 sind in der Turbinenaxialrichtung abwechselnd vorgesehen. Auf der Rückseite des Turbinengehäuses 31 ist ein Auslass 34, der einen Abgasdiffusor 34a hat, der kontinuierlich mit der Turbine 3 verbunden ist, vorgesehen.
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Das Ende der Turbinenwelle 4 auf der Seite des Verdichters 1 ist durch ein Lager 41 unterstützt und das Ende auf der Seite des Auslasses 34 ist durch ein Lager 42 unterstützt. In dieser Art und Weise ist die Turbinenwelle 4 drehbar um die Mittelachse C vorgesehen. Das Ende der Turbinenwelle 4 auf der Seite des Verdichters 1 ist mit einer Antriebswelle eines Generators verbunden, obwohl dies nicht gezeigt ist.
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In solch einer Gasturbine 101 wird die Luft, die von der Luftansaugleitung 11 des Verdichters 1 gesammelt wird, zwischen den Verdichterleitschaufeln 13 und den Verdichterlaufschaufeln 14 geleitet und in hochtemperatur- und hochdruckverdichtete Luft verdichtet. Die verdichtete Luft wird dann mit dem Brennstoff gemischt und in dem Brenner 2 verbrannt, sodass hierdurch ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas erzeugt wird. Dieses Verbrennungsgas wird dann zwischen den Turbinenleitschaufeln 32 und den Turbinenlaufschaufeln 33, die an der Turbine 3 vorgesehen sind, geleitet und treibt die Turbinenwelle 4 drehend an, wobei eine Drehantriebskraft auf den Generator, der mit der Turbinenwelle 4 gekoppelt ist, einwirkt. In dieser Art und Weise wird Energie/Leistung erzeugt. Abgas, welches die Turbinenwelle 4 drehend angetrieben hat, wird durch den Abgasdiffusor 34a in den Auslass 34 geleitet und wird als Abgas in die Atmosphäre entlassen.
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In der Gasturbine 101 gemäß der Ausführungsform umfasst der Verdichterdiffusor 5 einen Luftablasskanal 55. Der Luftablasskanal 55 ist als ein Loch vorgesehen, welches mit der Innenseite und der Außenseite des Verdichterdiffusors 5 kommuniziert, um verdichtete Luft vom Verdichterdiffusor 5 abzuzweigen/zu entlassen. In dieser Ausführungsform ist der Luftablasskanal 55 an wenigstens eines des ersten Endes 51 und des anderen Endes 52 des Verdichterdiffusors 5 vorgesehen. Beispielsweise ist der Luftablasskanal 55 ein Loch, welches an der Kante des einen Endes 51 oder des anderen Endes 52 des Verdichterdiffusors 5 angeordnet ist. Deswegen entnimmt der Luftablasskanal 55 einen Teil der verdichteten Luft P, die von dem Verdichter 1 zur Brennkammer 21 über den Verdichterdiffusor 5 geleitet werden soll, in die Innenseite des Brennergehäuses 23, welches eine zylindrische Form hat, die die Kammer R zur Verfügung stellt.
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In Bezug auf den Luftablasskanal 55 hat die Gasturbine 101 eine Zwischenwellenabdeckung 6, die am äußeren Umfang der Turbinenwelle 4 angebracht ist und eine ringartige Form hat, die sich entlang der Turbinenumfangsrichtung erstreckt. Auf dem äußeren Umfang dieser Zwischenwellenabdeckung 6 ist die Kammer R innerhalb des Brennergehäuses 23 auf der Außenseite der Brennkammern 21 definiert.
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Die Gasturbine 101 gemäß der Ausführungsform umfasst auch eine Kühlvorrichtung 7. Die Kühlvorrichtung 7 umfasst eine Luftentladungsleitung 71, die von der Kammer R zur Außenseite des Brennergehäuses 23 führt, eine Luftversorgungsleitung 72, die von der Außenseite des Brennergehäuses 23 zur Innenseite der Zwischenwellenabdeckung 6 (zur Seite der Turbinenwelle 4) durch das Durchdringen des Brennergehäuses 23 führt, eine Kühlluftleitung 73, durch die die Luftentladungsleitung 71 mit der Luftversorgungsleitung 72 kommuniziert und einen Wärmetauscher (turbinengekühlte Luft (TCA)-Kühler) 74, welcher an einem Mittelpunkt entlang der Kühlluftleitung 73 vorgesehen ist.
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Deswegen wird die verdichtete Luft P, die über den Luftablasskanal 55 in die Kammer R entnommen wurde, zur Kühlluftleitung 73 über die Luftentladungsleitung 71 entladen, die außerhalb des Brennergehäuses 23 vorgesehen ist, tauscht Wärme mit Kühlmittel in einem Wärmetauscher 74 aus und wird in Kühlluft umgewandelt. Die gekühlte Luft wird dann zur Innenseite der Zwischenwellenabdeckung 6 über die Luftversorgungsleitung 72 geleitet. Mit dieser Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, können Teile wie z. B. die Turbinenleitschaufeln 32, die Turbinenlaufschaufeln 33 und die Turbinenwelle 4 gekühlt werden.
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Die Gasturbine 101 gemäß der Ausführungsform umfasst auch eine Druckerhöhungsvorrichtung 8, einen Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 und einen Sammler 10.
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Die Druckerhöhungsvorrichtung 8 ist innerhalb der Zwischenwellenabdeckung 6 auf der inneren Seite der Turbinenleitschaufeln 32 (die Erststufen-Turbinenleitschaufeln 32, die in dieser Ausführungsform in einem Einlass der Turbine 3 angeordnet sind), in der Turbinenradialrichtung vorgesehen. Die Druckerhöhungsvorrichtung 8 ist ein sogenannter Zentrifugalverdichter/Radialverdichter, der einen Kragen 8a hat, der mit der Turbinenwelle 4 verbunden ist, eine Nabe 8b, die dem Kragen 8a in der Turbinenaxialrichtung zugewandt ist und Schaufeln 8c, die zwischen dem Kragen 8a und der Nabe 8b vorgesehen sind. Der Zentrifugalverdichter/Radialverdichter umfasst auch Innenkanäle 8d, die sich entlang der Turbinenaxialrichtung erstrecken und dann zur äußeren Seite in der Turbinenradialrichtung zwischen dem Kragen 8a und der Nabe 8b gerichtet sind. In dieser Druckerhöhungsvorrichtung 8 werden, wenn die Turbinenwelle 4 gedreht wird, der Kragen 8a, die Nabe 8b und die Laufschaufeln 8c dazu veranlasst, sich zu drehen, und die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, die durch die Kühlvorrichtung 7 zur Innenseite der Zwischenwellenabdeckung 6 geliefert wird, wird dann von der Turbinenaxialrichtung in die Innenkanäle 8d zwischen dem Kragen 8a und der Nabe 8b eingesaugt. Die gekühlte Luft wird dann von den Innenkanälen 8d zu der Außenseite der Turbinenradialrichtung entladen, wobei der Druck erhöht wurde.
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Der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 ist am Turbinengehäuse 31 befestigt und in einer Art und Weise zur Verfügung gestellt, dass er kontinuierlich zur Druckerhöhungsvorrichtung 8 in der Turbinenumfangsrichtung auf der äußeren Seite der Druckerhöhungsvorrichtung 8 in der Turbinenradialrichtung angeordnet ist. Der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 umfasst ein Paar von Leitplatten 9a, welche Plattenelemente sind, die zusammen eine Ringform bilden, dadurch, dass sie in einer Art und Weise angeordnet sind, dass sie sich entlang der Turbinenaxialrichtung mit der Turbinenwelle 4 im Zentrum jeweils gegenüberliegen und einen Kanal 9b zur Verfügung stellen, der einen Abschnittsbereich hat, der sich zur Außenseite in der Turbinenradialrichtung vergrößert. Der Kanal 9b ist in solch einer Art und Weise angeordnet, dass das Ende des Kanals 9b auf der Innenseite in der Turbinenradialrichtung dem äußeren Ende des Innenkanals 8d der Druckerhöhungsvorrichtung 8 in der Turbinenradialrichtung gegenüberliegt, das heißt den Auslässen der Innenkanäle 8d. Deswegen bremst der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, während er die gekühlte Luft, deren Druck durch die Druckerhöhungsvorrichtung 8 erhöht wurde und von den Innenkanälen 8d entladen wurde, auf der Außenseite der Druckerhöhungsvorrichtung 8 in die Turbinenradialrichtung leitet. Der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 kann als den Kanal 9b einen Ringraum umfassen, der durch das Turbinengehäuse 31 gebildet wird, ohne dass er mit den Leitplatten 9a ausgestattet ist. Außerdem kann der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 mit festen Leitschaufeln zum Anpassen der Strömung der Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, hin zur Außenseite in der Turbinenradialrichtung im Kanal 9b ausgestattet sein.
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Der Sammler 10 ist am Turbinengehäuse 31, wie gezeigt in 3, befestigt und ist zwischen dem Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 und den Turbinenleitschaufeln 32, die in Reihen entlang der Turbinenumfangsrichtung angeordnet sind, angeordnet. Der Sammler 10 hat einen ringförmigen Kanal 10a, welcher kontinuierlich in der Turbinenumfangsrichtung mit der Turbinenwelle 4 im Zentrum verläuft. Der ringförmige Kanal 10a im Sammler 10 hat eine Öffnung 10b, die in der Turbinenumfangsrichtung auf der Innenseite in der Turbinenradialrichtung verläuft, und der Sammler 10 ist mit dem Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 in einer solchen Art und Weise verbunden, dass diese Öffnung 10b mit dem äußeren Ende in der Turbinenradialrichtung des Kanals 9b des Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusors 9 kommuniziert. Der Sammler 10 hat auch eine Vielzahl von Löchern 10c, die die Außenseite in der Turbinenradialrichtung des ringförmigen Kanals 10a durchdringen und in einer Reihe entlang der Turbinenumfangsrichtung angeordnet sind. Der Sammler 10 ist danach mit Kragenabschnitten 32b der Turbinenleitschaufeln 32 in einer solchen Art und Weise verbunden, dass das Loch 10c mit einem Kühlkanal 32a, der jeweils an den entsprechenden Turbinenleitschaufeln 32 vorgesehen ist, kommuniziert. Eine Vielzahl der Kühlkanäle 32a ist innerhalb einer Turbinenleitschaufel 32 gebildet und die Kühlkanäle 32a sind an einem Einlassteilstück 32ba in dem Kragenabschnitt 32b auf der Innenseite in der Turbinenradialrichtung verbunden und die Löcher 10c sind in einer Art und Weise vorgesehen, dass sie mit entsprechenden Einlassteilstücken 32ba kommunizieren. Deswegen dient der Sammler 10 dazu, die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, die durch den Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 zur Außenseite in der Turbinenradialrichtung geleitet wurde, in die Kühlkanäle 32a der Turbinenleitschaufeln 32 zu liefern, während er die gekühlte Luft entlang der Turbinenumfangsrichtung leitet.
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Bei einer solchen Gasturbine 101 leitet der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, und den Druck durch den Druckerhöhungsvorrichtung 8 erhöht bekommen hat, zur Außenseite in der Turbinenradialrichtung und der Sammler 10 liefert die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, die durch den Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 zur Außenseite in der Turbinenradialrichtung geleitet wurde, in die Kühlkanäle 32a in den Turbinenleitschaufeln 32. Deswegen ist es möglich, einen Druckabfall der Kühlluft, die die gekühlte verdichtete Luft P ist, deren Druck durch den Druckerhöhungsvorrichtung 8 erhöht wurde, und zu den Turbinenleitschaufeln 32 geliefert werden soll, zu vermindern.
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4 ist eine verallgemeinerte vergrößerte Ansicht eines Teils des meridionalen Abschnitts (Mittelabschnitt) in einem anderen Beispiel der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie gezeigt in 4 sind in der Gasturbine 101 gemäß der Ausführungsform Leitschaufeln 10d am Sammler 10 vorgesehen. Die Leitschaufeln 10d sind neben den entsprechenden Löchern 10c in der Turbinenumfangsrichtung angeordnet. Jedes Loch 10c ist korrespondierend zum Einlassteilstück 32ba der Kühlkanäle 32a, die in der Turbinenleitschaufel 32 gebildet sind, vorgesehen. Insbesondere sind die Leitschaufeln 10d stromabwärts der entsprechenden Löcher 10c in einer Richtung, in der die Turbinenwelle 4 gedreht wird, wie gezeigt durch den Pfeil A in 4, angeordnet und die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, verwirbelt sich. Außerdem sind die Enden der Leitschaufeln 10d, die sich in den ringförmigen Kanal 10a erstrecken und sich auf der äußeren Seite in der Turbinenradialrichtung befinden, zur Stromaufwärtsseite in der Turbinenumfangsrichtung hin vorgesehen und in der Richtung, in der die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, sich verwirbelt und in einer Art und Weise gekrümmt vom Ende auf der äußeren Seite zur inneren Seite in der Turbinenradialrichtung (der Löcher 10c). In dieser Art und Weise führen die Leitschaufeln 10d die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, zu den Kühlkanälen 32a, die in den Turbinenleitschaufeln 32 gebildet sind, in dem ringförmigen Kanal 10a des Sammlers 10.
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Bei der Gasturbine 101, die den in der 4 gezeigten Aufbau hat, vermindern die Leitschaufeln 10d, die die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, zu den Kühlkanälen 32a in den Turbinenleitschaufeln 32 leiten, einen Druckabfall der Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, bevor die gekühlte Luft zu den Kühlkanälen 32a über den Sammler 10 geliefert wird. Deswegen ist es möglich, einen Druckabfall der Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist und einen Druck hat, der durch den Druckerhöhungsvorrichtung 8 erhöht wurde und welche zu den Turbinenleitschaufeln 32 geliefert werden soll, zu vermindern.
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5 ist eine verallgemeinerte vergrößerte Ansicht eines Teils des meridionalen Abschnitts (Mittelabschnitt) in einem anderen Beispiel der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie gezeigt in 5 ist bei der Gasturbine 101 gemäß der Ausführungsform ein gekrümmter Abschnitt an dem Einlassteilstück 32ba der Kühlkanäle 32, die in jeder der Turbinenleitschaufeln 32 gebildet sind, vorgesehen. Der gekrümmte Abschnitt ist ein Kanal, in dem das Einlassteilstück 32ba der Kühlkanäle 32a sich von der Turbinenumfangsrichtung zur äußeren Seite in der Turbinenradialrichtung krümmend verläuft. Insbesondere formt der gekrümmte Abschnitt einen Kanal, in dem das Einlassteilstück 32ba der Kühlkanäle 32a sich zu dem ringförmigen Kanal 10a im Sammler 10 hin zur Stromaufwärtsseite der Richtung, in der die Turbinenwelle 4 gedreht wird, wie angedeutet durch den Pfeil A in 5, öffnet und die Kühlluft, welche die verdichtete Luft P ist, verwirbelt sich. Dieser Kanal führt von dieser Öffnung zu den Kühlkanälen 32a, wobei der Kanal von der Turbinenumfangsrichtung zur äußeren Seite in der Turbinenradialrichtung gekrümmt ist. Auf diese Art und Weise leitet der gekrümmte Abschnitt in dem Einlassteilstück 32ba der Kühlkanäle 32a die Kühlluft, welche die verdichtete Luft P ist, in die Innenseite der Kühlkanäle 32a in den Turbinenleitschaufeln 32.
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Bei der Gasturbine 101, die den Aufbau gemäß 5 hat, ermöglicht der gekrümmte Abschnitt in dem Einlassteilstück 32ba des Kühlkanals 32a, dass die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, in die Kühlkanäle 32a in den Turbinenleitschaufeln 32 geleitet wird, vermindert einen Druckabfall der Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, die in die Kühlkanäle 32a über den Sammler 10 geliefert werden soll. Im Ergebnis ist es möglich, einen Druckabfall der Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, die den Druck hat, der durch den Druckerhöhungsvorrichtung 8 erhöht wurde und zu den Turbinenleitschaufeln 32 geliefert werden soll, zu vermindern.
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Es ist ebenso bevorzugt, wie gezeigt in 5, für die Löcher 10c auf dem Sammler 10, dass diese zu dem ringförmigen Kanal 10a hin entlang der Richtung, in der der gekrümmte Abschnitt des Einlassteilstücks 32ba des Kühlkanals 32a sich zu der Stromaufwärtsseite in der Richtung, in die die Turbinenwelle 4 gedreht wird, wie durch den Pfeil A in 5 angedeutet, öffnet und die Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, sich verwirbelt. Durch das Vorsehen des Sammlers 10 mit solchen Löchern 10c ist es möglich, einen Druckabfall der Kühlluft zu vermindern, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, die vom Sammler 10 in die Kühlkanäle 32a geliefert werden soll.
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Außerdem kann der gekrümmte Abschnitt des Einlassteilstücks 32ba der Kühlkanäle 32a, gezeigt in 5, zusammen mit den Leitschaufeln 10d verwendet werden, die in 4 gezeigt sind.
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6 ist eine verallgemeinerte vergrößerte Ansicht eines Teils des meridionalen Abschnitts (Mittelabschnitts) in einem anderen Beispiel der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Gasturbine 101, gezeigt in 6, sind die Teile, die äquivalent zu denen in der Gasturbine 101, gezeigt in den 1 und 2, sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und Erklärungen dieser werden vermieden.
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Die Gasturbine 101 gezeigt in 6, ist unterschiedlich von der Gasturbine 101 gezeigt in den 1 und 2 hinsichtlich eines Verdichterdiffusors 50 und des Aufbaus eines Brenners 2.
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In der Gasturbine 101 gezeigt in 6, ist der Verdichterdiffusor 50 in einer Art und Weise öffnend zur Kammer R vorgesehen, dass die verdichtete Luft P in die Kammer R entladen werden kann.
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Der Brenner 2 weist ein Außengehäuse 21D auf, welches die Außenseite der Brennkammer 21 abdeckt. Das Außengehäuse 21D ist am Brennergehäuse 23 befestigt und ein Ende des Außengehäuses 21D öffnet sich zur Kammer R auf der Außenseite der Brennkammer 21 und das andere Ende kommuniziert mit der Brennkammer 21. Die verdichtete Luft P, die in dem Verdichter 1 verdichtet wurde, wird in die Kammer R über den Verdichterdiffusor 50 entladen und die verdichtete Luft P, die in die Kammer R entladen wurde, wird in die Brennkammer 21 von dem einen Ende des Außengehäuses 21D durch die Lücke zwischen dem Außengehäuse 21D und der Brennkammer 21 geliefert. Der Brenner 2 erzeugt dann unter Verwendung der verdichteten Luft P, die in die Brennkammer 21 in der oben beschriebenen Art und Weise geliefert wird, Verbrennungsgas.
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In der oben beschriebenen Art und Weise vermindert bei der Gasturbine 101, die den in 6 gezeigten Aufbau hat, das Vorsehen der Druckerhöhungsvorrichtung 8, des Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusors 9 und des Sammlers 10, wie oben beschrieben, einen Druckabfall der Kühlluft, welche die gekühlte verdichtete Luft P ist, die einen Druck hat, der durch die Druckerhöhungsvorrichtung 8 erhöht wurde und zu den Turbinenleitschaufeln 32 geliefert werden soll.
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In der obigen Ausführungsform ist ein Beispiel erklärt, bei dem die Druckerhöhungsvorrichtung 8, der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 und der Sammler 10 korrespondierend zu den Erststufen-Turbinenleitschaufeln vorgesehen sind, aber die Druckerhöhungsvorrichtung 8, der Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor 9 und der Sammler 10 können korrespondierend zu irgendwelchen anderen Turbinenleitschaufeln vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdichter
- 11
- Luftansaugleitung
- 12
- Verdichtergehäuse
- 13
- Verdichterleitschaufel
- 13a
- Endstufenleitschaufel
- 14
- Verdichter-Laufschaufel
- 15
- Auslassführungsleit-/-laufschaufel
- 16
- Auslass
- 2
- Brenner
- 21
- Brennkammer
- 21A
- Pilotverbrennungsbrenner
- 21Aa
- Pilotkegel
- 21Ab
- Pilotdüse
- 21B
- Hauptverbrennungsbrenner
- 21Ba
- Hauptdüse
- 21Bb
- Verwirbelungsleitschaufel
- 21C
- Innere Brennergehäusekammer
- 21D
- Außengehäuse
- 22
- Übergangsstück
- 23
- Brennergehäuse
- 24
- Luftansaugleitung
- 3
- Turbine
- 31
- Turbinengehäuse
- 32
- Turbinenleitschaufel
- 32a
- Kühlkanal
- 32b
- Kragenabschnitt
- 32ba
- Einlassteilstück
- 33
- Turbinenlaufschaufel
- 34
- Auslass
- 34a
- Abgasdiffusor
- 4
- Turbinenwelle(Drehwelle)
- 41
- Lager
- 42
- Lager
- 5
- Verdichterdiffusor
- 50
- Verdichterdiffusor
- 51
- ein Ende
- 52
- das andere Ende
- 55
- Luftablasskanal
- 6
- Zwischenwellenabdeckung
- 7
- Kühlvorrichtung
- 71
- Luftentladungsleitung
- 72
- Luftversorgungsleitung
- 73
- Kühlluftleitung
- 74
- Wärmetauscher
- 8
- Druckerhöhungsvorrichtung
- 8a
- Kragen/Auskleidung
- 8b
- Nabe
- 8c
- Leitschaufel
- 8d
- Innenkanal
- 9
- Druckerhöhungsvorrichtungsdiffusor
- 9a
- Leitplatte
- 9b
- Kanal
- 10
- Sammler
- 10a
- Ringförmiger Kanal
- 10b
- Öffnung
- 10c
- Loch
- 10d
- Leitschaufel
- 101
- Gasturbine
- A
- Pfeil
- C
- Mittelachse
- P
- Verdichtete Luft
- R
- Brennergehäusekammer
