[發明專利]分割環冷卻結構和燃氣輪機

有效

• 申請號: 200980158960.8
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102414398A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 小藪豪通;羽田哲
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: F01D11/08
• 分類號: F01D11/08;F01D11/00;F02C7/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 岳雪蘭

技術領域

本發明涉及燃氣輪機的分割環冷卻結構和燃氣輪機。

本申請根據2009年8月24日在美國申請的美國專利申請號61/236310而主張優先權，其內容在此被引用。

背景技術

現有被發電等使用的燃氣輪機由于使高溫高壓的燃燒氣體通過葉輪機部，所以為了持續穩定的運轉而分割環等的冷卻是重要的。特別是近年來為了提高燃氣輪機的熱效率，進一步使燃燒氣體高溫化正在進展。

圖11是表示關于燃氣輪機葉輪機部內部結構的剖視圖。燃氣輪機把在燃燒器3產生的燃燒氣體FG向葉輪機靜翼7和葉輪機動翼8供給，使葉輪機動翼8圍繞旋轉軸5旋轉，把旋轉能變換成電力。葉輪機靜翼7和葉輪機動翼8從燃燒氣體FG流動方向的上游側向下游側交替配置。葉輪機動翼8在旋轉軸5的周向被配置有多個，并與旋轉軸5成一體地旋轉。

在葉輪機動翼8的燃燒氣體FG流動方向上游側配置有葉輪機靜翼7，與葉輪機動翼8同樣地在旋轉軸5的周向被配置有多個。在葉輪機動翼8的外周面環狀地配置有分割環60，為了相互不產生干涉而在分割環60與葉輪機動翼8之間設置有一定的間隙。

圖12是現有分割環周圍的剖視圖。分割環60由多個分割體61形成，在旋轉軸5的周向環狀配置。分割體61經由分割體61的鉤63和隔熱環66而被支承在外殼67。被隔熱環66支承的沖撞板64具備有多個小孔65。在分割體61沿旋轉軸5的軸向配置有多個冷卻流路63。

為了冷卻分割環60，把壓縮機抽出空氣的一部分即冷卻空氣CA從外殼67的供給孔68向分割環60的各分割體61供給。冷卻空氣CA經由在沖撞板64開口的小孔65而向被沖撞板64和分割體61包圍的空間噴出，對分割體61的上面進行沖擊冷卻。且沖擊冷卻后的冷卻空氣CA經由冷卻流路63而從分割體61的燃燒氣體流動方向(在圖11的紙面上從左側向右側的方向)下游側向燃燒氣體空間噴出時，利用在冷卻流路63流動的冷卻空氣CA來對分割體61進行對流冷卻。

專利文獻1公開了如下的例子：具備上述沖撞板的分割環，進行了沖擊冷卻的冷卻空氣被向配置在分割環(分割體)上面的開口部供給，經由冷卻流路(冷卻空氣孔)而從分割環的燃燒氣體FG流動方向下游端向燃燒氣體空間排出時冷卻分割環。

專利文獻2是改善專利文獻2的結構，公開有使進行了沖擊冷卻的冷卻空氣的一部分從分割環(分割體)的燃燒氣體流動方向上游端向燃燒氣體空間噴出的冷卻流路(第一流路)，且公開有使其他大部分進行了沖擊冷卻后的冷卻空氣從燃燒氣體流動方向的下游端向燃燒氣體空間噴出的冷卻流路(第二流路)。由此，來強化分割環的冷卻。

現有技術

專利文獻1：特開平11-22411號公報

專利文獻2：特開2004-100682號公報

發明內容

但專利文獻1記載的發明中，在分割環的燃燒氣體流動方向的上游側端部有沒被配置冷卻流路的區域，在燃燒氣體高溫化進展的情況下，有分割環的上游側端部被高溫燃燒氣體燒損的問題點。

專利文獻2記載的發明中，使沖擊冷卻后的冷卻空氣的一部分經由冷卻流路(冷卻空氣孔)而從分割環的燃燒氣體流動方向上游側端部向燃燒氣體空間排出時來強化分割環的上游側端部的冷卻。但向分割環的燃燒氣體流動方向上游端側排出的冷卻空氣僅是為了冷卻上游側端部而向燃燒氣體空間排出，所以原封不動地成為冷卻空氣量的損失，有冷卻空氣量增加而燃氣輪機的熱效率降低的問題點。

本發明是鑒于上述問題點而開發的，目的在于提供一種分割環的冷卻結構和燃氣輪機，防止隨著燃燒氣體的高溫化而分割環被燒損和減少冷卻空氣量而提高熱效率。

本發明為了解決上述問題點而采用了下面的機構。

即，本發明的分割環冷卻結構由在周向配置并呈環狀的多個分割體形成，使內周面與葉輪機動翼的前端保持一定距離地來冷卻設置在外殼內的燃氣輪機的分割環，其中，包括：具備有多個小孔的沖撞板、被該沖撞板和所述分割體本體包圍的冷卻空間、在所述分割體的燃燒氣體流動方向的上游側端部且與旋轉軸的軸向正交配置的第一腔室、從所述冷卻空間與所述第一腔室連通的第一冷卻流路、在所述分割體的燃燒氣體流動方向的下游側端部從所述第一腔室與燃燒氣體空間連通的第二冷卻流路。

根據本發明，由于在分割環的燃燒氣體流動方向的上游側端部設置第一腔室，把冷卻空間的冷卻空氣經由第一冷卻流路向第一腔室供給，且經由第二冷卻流路從燃燒氣體流動方向的下游側端部向燃燒氣體空間排出，所以冷卻流路整體的長度變長，使熱負載嚴格的分割體上游側端部的對流冷卻被強化。因此，能夠避免由高溫燃燒氣體引起的分割體上游側端部被燒損。