燃氣輪機的製作方法
2023-06-26 01:22:06 2
專利名稱：燃氣輪機的製作方法
技術領域：
本發明涉及燃氣輪機，更詳細地講涉及具有葉片持環冷卻通路的葉片持環材料和使在其周圍設置的熱屏蔽效果提高的燃氣輪機。
背景技術：
圖5是表示燃氣輪機內側的剖面圖。該燃氣輪機是為了說明本發明方便使用的，而不與所謂大家所知道的公用技術符合。在該圖中，分割成第一葉片持環31和第二葉片持環32分別對應第一級動翼33和第二級動葉34。在葉片持環部件31、32的內部設置圓周狀的葉片持環冷卻通路35、36，各自的通路用連通管37在軸方向上聯通。
從葉片持環31、32的外部(在此是氣缸38的外部)壓入靜葉冷卻用空氣39。該靜葉冷卻用空氣39在氣缸38的內壁和葉片持環31、32的外側表面上形成的空間中流動，最終流入設置在第一葉片持環31和第二葉片持環32之間的靜葉40內，從靜葉表面的小孔41噴出。
在所述葉片持環冷卻通路35、36中，溫度和壓力被控制的蒸汽流動。由此，燃氣輪機運轉時，維持第一動葉33和與其相對的第一葉片持環內壁42及第二動葉34和與其相對的第二葉片持環內壁43的最佳間隙。另一方面，由於靜葉冷卻用空氣39與所述蒸汽溫度不同，由葉片持環31、32的外側表面和連通管37的外側表面接觸的熱傳導影響流過所述葉片持環冷卻通路35、36的蒸汽溫度。因此，為了靜葉冷卻用空氣39不與葉片持環31、32的外側表面和連通管37的外側表面直接接觸，設置了熱屏蔽44。
由於由金屬板狀物形成的熱屏蔽44與相同溫度下的葉片持環部件31、32的熱膨脹率不同，不適於直接貼上，因此，該熱屏蔽44藉助於襯墊用螺栓固定在葉片持環部件31、32的外側表面上。這樣一來，形成在葉片持環部件31、32的外側表面和熱屏蔽44之間存在間隙。在這種技術中，由熱屏蔽44的隔熱性和在該間隙中的空氣的作用提高了隔熱效果。
但是，上述技術在葉片持環部件的外表面和熱屏蔽之間只存在一點間隙。因此，存在所謂由高速高壓的靜葉冷卻用空氣的強制對流(特別是由動壓產生的)產生的與流過葉片持環冷卻通路的蒸汽溫度不同的空氣容易進入該間隙的問題。流速快的空氣一進入所述間隙，葉片持環部件等的外側表面的熱傳導率改變，使熱屏蔽的效果減半。
從而，本發明的目的是提供一種通過在葉片持環部件等的外側表面和熱屏蔽的間隙進行一些改進，以抑制葉片持環內部的葉片持環部件冷卻通路熱損失的燃氣輪機。
發明內容
本發明的燃氣輪機在透平葉片持環部件內部設置使蒸汽流動的葉片持環冷卻通路，所述蒸汽與使葉片持環內側轉動的動葉的前端相對的部分進行溫度控制，同時，在形成所述葉片持環冷卻通路的所述葉片持環部件中把安裝在葉片持環內壁上的暴露在從葉片持環外部向靜葉的內部送入的靜葉冷卻用空氣中的部分隔成間隙，設置隔熱用的熱屏蔽。另外在所述葉片持環部件的外側表面和所述熱屏蔽的間隙中設置阻滯所述冷卻用空氣的間壁。
靜葉冷卻用空氣是冷卻暴露在透平內高溫、高壓下的靜葉的。因此，靜葉冷卻用空氣從葉片持環的外部以高速高壓送到葉片持環中。以高速度送入的靜葉片冷卻用空氣大多含有動壓成份，也容易進入葉片持環部件外側表面與熱屏蔽的間隙中，改變葉片持環部件外側表面的熱傳導率。本發明通過在該間隙中設置間壁阻滯靜葉冷卻用空氣，防止熱傳導率變化。另外，間壁也可以設計成使熱屏蔽的端部彎曲隔開的、向葉片持環部件外側表面突出的凸結構的或在熱屏蔽的裡面設置突起的。
涉及以下發明的燃氣輪機，在透平軸方向組合多個而形成的各個葉片持環部件內部，設置使蒸汽流動的葉片持環冷卻通路，所述蒸汽與使葉片持環內側轉動的動葉片相對的部分的進行溫度控制，並把各個所述的葉片持環冷卻通路用軸方向的連通管接通。同時，在形成所述葉片持環冷卻通路的所述葉片持環部件和所述連通管中，與暴露在從葉片持環外部向附設在葉片持環內壁上的靜葉的內部送入的靜葉冷卻用空氣中的部分隔著間隙，設置隔熱用的熱屏蔽。在所述連通管的外側表面和所述熱屏蔽的間隙中設置阻滯所述冷卻用空氣的間壁。
在所述的多個葉片持環部件分別有葉片持環冷卻通路時，這些葉片持環冷卻通路用設在軸方向上的連通管連通。因此，以在連通管中溫度被控制的蒸汽也流動，與靜葉冷卻用空氣不直接接觸的方式設置熱屏蔽。該發明在連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中設置阻滯靜葉冷卻用空氣的間壁，因此防止動壓大的空氣進入該間隙。只要阻滯空氣，就可以防止熱傳導率變化，提高在葉片持環冷卻通路上流動的蒸汽的控制性。另外，間壁也可以設計成使熱屏蔽的端部彎曲隔開的、向葉片持環外側表面突出的凸結構的或在熱屏蔽的裡面設置突起的。
涉及下一個發明的燃氣輪機是在上述發明中，所述間壁向該間壁附設的圓筒狀結構物的徑方向突出，同時斷續地配置在周圍方向上，阻滯所述靜葉冷卻空氣在周圍方向上流動的凸結構。
圓筒狀結構物的所述葉片持環部件和所述連通管在氣缸內設在燃氣輪機的外周。因此，通過高速、高壓的靜葉冷卻用空氣從葉片持環外流入產生的強制對流在各自的結構物中容易具有在周圍方向上的方向性。另外，若產生溫度差，由其產生的自然對流也容易具有在周圍方向上的方向性。
在該發明中，間壁是向圓筒面的葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面的徑方向突出的凸結構。該間壁可以斷續地設在周圍方向上，佔滿葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽之間的間隙，並且阻滯所述靜葉冷卻空氣周圍方向的流動。
涉及下一個發明的燃氣輪機是在上述發明中，所述間壁向該間壁附設的圓筒狀結構物的徑方向突出，同時連續地配置在周圍方向上，阻滯所述靜葉冷卻空氣在軸方向上流動的凸結構。
在該發明中，間壁是向圓筒面的葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面的徑方向突出的凸結構。如上所述，由靜葉冷卻用空氣產生的強制對流在各自結構物的周圍方向上容易具有方向性，但是在靜葉冷卻用空氣中具有高速的紊流成份。若在葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中周圍方向上設置連續的間壁，可以減少該靜葉冷卻用空氣的速度成份，防止由該空氣的動壓向間隙中進入。
涉及下一個發明的燃氣輪機是在上述發明中，所述間壁向該間壁附設的圓筒狀結構的徑方向突出，同時在不同方向上設置多個阻滯所述靜葉冷卻空氣流動的凸結構。
在該發明中，間壁是向圓筒面的葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面的徑方向突出的凸結構。若在不同方向上設置多個間壁，可以阻滯在葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面的徑方向和周圍方向上流動的靜葉冷卻用空氣流。另外，間壁的方向不局限於與軸方向或周圍方向平行的情況，也可以相對該軸方向等形成角度。
涉及下一個發明的燃氣輪機是在上述發明中，所述間壁在熱屏蔽的葉片持環的對面，作為安裝支腳設置的。
在葉片持環的外側表面和連通管的外側表面上突出的凸結構也具有與使熱屏蔽的安裝支腳在該熱屏蔽的葉片持環對面突出的相同效果。因而，通過將該安裝支腳在周圍方向斷續地、連續地或在不同方向設置多個，可以阻滯進入葉片持環的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙的靜葉冷卻空氣。
圖1是表示涉及本發明實施例的燃氣輪機內側的剖面圖；圖2是表示設在葉片持環與連通管的外側表面上的間壁的外觀圖，(a)是側視圖，(b)是正視圖，(c)是(a)中的連通管的放大圖；圖3是表示設在葉片持環和連通管的外側表面上的間壁的變形例的外觀圖，(a)是側視圖，(b)是正視圖，(c)是(a)中的連通管的放大圖；圖4是表示設在葉片持環和連通管的外側表面上的間壁的變形例的外觀圖，(a)是側視圖，(b)是正視圖，(c)是(a)中的連通管的放大圖；圖5是表示燃氣輪機內側的剖面圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明進行詳細說明，但本發明不限於該實施例。
實施例1圖1表示涉及本發明實施例的燃氣輪機內側的剖面圖。在燃氣輪機氣缸1的內側，通過數級並列設置有靜葉2、3、4和動葉5、6、7。在氣缸1中嵌合著圓筒形的葉片持環8、9、10，該葉片持環8、9、10在支持靜葉2、3、4的同時，具有面對動葉5、6、7的部分11、12、13。這些葉片持環8、9、10在軸方向上卡合組裝。
在第一級葉片持環8和第二級葉片持環9的內部設置控制溫度的蒸汽流動的葉片持環冷卻通路14、15，這些葉片持環冷卻通路14、15用設在軸方向上的連通管16連通。一般該連通管16在葉片持環8、9的周圍方向上設置多個。從氣缸1的外部送入向附設在葉片持環內壁上的靜葉的內部壓入的靜葉冷卻用空氣17。在此，說明靜葉冷卻用空氣17從氣缸1的外部送入的情況，但不限於此，也可以從燃氣輪機的壓氣機通過氣缸內部送進葉片持環外部。
在葉片持環冷卻通路14、15上流動的蒸汽被控制溫度以便保持透平運轉中的動葉5、6的前端和面對它的部分11、12的間隙最合適。另一方面靜葉冷卻空氣17用於冷卻透平內暴露在高溫高壓下的靜葉，是與所述蒸汽無關的溫度不同的空氣。如該圖所示，靜葉冷卻空氣17通過設置氣缸1內的葉片持環8、9和連通管16的空間送入靜葉3的內部。因此，與靜葉冷卻空氣17與葉片持環8、9和連通管16直接接觸，就變成幹擾，給蒸汽的溫度控制帶來惡劣影響。因此，在葉片持環8、9的外側表面和連通管16的外側表面上，隔開間隙設置熱屏蔽18。
在葉片持環8、9和連通管16的外側表面與所述熱屏蔽的間隙中設置阻滯所述冷卻用空氣的間壁19。用該間壁19防止高速流入的動壓大的靜葉冷卻空氣17進入所述間隙。只要阻滯空氣就可以防止熱傳導率的變化，提高在葉片持環冷卻通路中流動的蒸汽溫度的控制性。
圖2是表示設在葉片持環與連通管的外側表面上的間壁的外觀圖，該圖中(a)是側視圖，(b)是正視圖，(c)是(a)中的連通管的放大圖。在該圖中，為了說明方便，表示除去熱屏蔽的狀態。間壁20向附設該間壁20的葉片持環8、9和連通管16的徑方向突出。另外，該間壁20斷續配置在葉片持環8、9和連通管16的周圍方向上。
另外，間壁20的數量不限於該圖所示的數量。根據靜葉冷卻空氣的動壓和送入位置選擇適當的數量。在該圖中，間壁20大致在軸方向上形成，但不限於此。也可以相對軸方向具有角度。在該間壁凸結構的上面給熱屏蔽加螺栓，使熱屏蔽的安裝變得很方便，而且所述間壁20的凸結構也可以作為熱屏蔽的安裝支腳設置。
通過高速、高壓的靜葉冷卻用空氣從葉片持環外流入產生的強制對流在各自的結構物中容易具有周圍方向的方向性。另外，若產生溫度差，由其產生的自然對流也容易具有周圍方向的方向性。間壁20可以佔滿葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽之間的間隙，並且阻滯所述靜葉冷卻空氣周圍方向的流動。
這樣，根據涉及該實施例的燃氣輪機，由於在葉片持環的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中在周圍方向設置斷續的凸結構，可以阻滯介於葉片持環的外側表面與熱屏蔽的間隙中的空氣。因此，可以減少由靜葉冷卻空氣引起的對控制溫度的蒸汽流過的葉片持環冷卻通路的幹擾。
根據該燃氣輪機，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻空氣產生的幹擾，只要適當地進行，就能適當地保持動葉和面對動葉的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
變形例1圖3是表示設在葉片持環和連通管的外側表面上的間壁的變形例的外觀圖，該圖(a)是側視圖，(b)是正視圖，(c)是(a)中的連通管的放大圖。在該圖中，與圖2一樣表示除去熱屏蔽的狀態。在該變形例1中，間壁21向該間壁21附設的葉片持環8、9和連通管16各自的徑方向突出。這一點與上述的實施例相同。
在本變形例1中，該間壁21斷續配置在葉片持環8、9和連通管16的周圍方向上。另外，間壁21的數量不限於該圖所示的數量。根據靜葉冷卻空氣的動壓和送入位置可以選擇適當的數量。在該圖中，間壁21在周圍方向上形成，但不限於此。也可以相對周圍方向具有角度。在該間壁21凸結構的上的熱屏蔽安裝螺栓，使熱屏蔽的安裝變得很方便，而且所述間壁21的凸結構也可以作為熱屏蔽的安裝支腳設置。
由靜葉冷卻用空氣產生的強制對流容易在葉片持環8、9和連通管16的周圍方向上具有方向性。但是在靜葉冷卻用空氣中有高速度的紊流成份。只要在葉片持環8、9的外側表面或連通管16的外側表面與熱屏蔽的間隙中，在周圍方向上設置連續的間壁，就可以減少該靜葉冷卻用空氣的速度成份，防止由該空氣的動壓進入間隙中。
這樣，根據涉及該變形例1的燃氣輪機，由於在葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中，在周圍方向上設置連續的凸結構，可以阻滯介於在葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中的空氣。因此可以減少靜葉冷卻用空氣對控制溫度的蒸汽流過的葉片持環冷卻通路的影響。
根據該燃氣輪機，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路產生的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻空氣的幹擾，只要適當地進行，就能適當地保持動葉和面對動葉的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
變形例2圖4是表示設在葉片持環和連通管的外側表面上的間壁的變形例的外觀圖，該圖中(a)是側視圖，(b)是正視圖，(c)是(a)中的連通管的放大圖。該圖與圖2和圖3同樣表示除去熱屏蔽的狀態。在該變形例2中，間壁22是在葉片持環部件8、9的外側表面或連通管16的外側表面的徑方向上突出的凸結構。這一點與實施例或變形例1是相同的。
間壁22在不同方向上配置多個，阻滯葉片持環8、9的外側表面或連通管16的外側表面與熱屏蔽之間的空氣。而在圖4中，間壁22配置在軸方向和周圍方向兩個方向上，並使它們結合。但只要能阻滯空氣未必一定要結合。另外，間壁22的配置方向不限於軸方向和周圍方向，也可以相對這些方向具有角度。在該間壁22凸結構的上面在熱屏蔽上安裝螺栓，使熱屏蔽的安裝變得很方便，而且所述間壁22的凸結構也可以作為熱屏蔽的安裝支腳設置。
這樣，根據涉及該變形例2的燃氣輪機，由於在葉片持環部件的外側表面或所述連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中設置了方向不同的凸結構，可以阻滯介於葉片持環部件的外側表面或所述連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中的空氣，因此可以減少靜葉片冷卻用空氣對控制溫度的蒸汽流過的葉片持環冷卻通路的影響。
根據該燃氣輪機，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路產生的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻空氣的幹擾，只要適當地進行，就能適當地保持動葉和面對動葉的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
如以上所說明的，根據涉及本發明的燃氣輪機，由於在葉片持環部件的外側表面與熱屏蔽的間隙中設置阻滯靜葉冷卻用空氣的間壁，可以減少由靜葉冷卻空氣引起的對流過控制溫度的蒸汽的葉片持環冷卻通路的幹擾。因此，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻用空氣產生的幹擾，只要合適地進行，就會適當地保持動葉和與動葉相對的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
根據涉及以下發明的燃氣輪機，由於在連通管外側表面和熱屏蔽的間隙中設置阻滯冷卻用空氣的間壁，可以減少由靜葉冷卻空氣引起的對流過控制溫度的蒸汽的葉片持環冷卻通路的幹擾。因此，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻用空氣產生的幹擾，只要合適地進行就會適當地保持動葉和與動葉相對的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
根據涉及以下發明的燃氣輪機，由於在葉片持環部件的外側表面或連通管外側表面和熱屏蔽的間隙中在周圍方向設置斷續的凸結構，可以阻滯介於葉片持環部件的外表面與熱屏蔽的間隙中的空氣，因此，可以減少由靜葉冷卻空氣引起的對流過控制溫度的蒸汽的葉片持環冷卻通路的幹擾，因此，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻用空氣產生的幹擾，只要合適地進行，就會適當地保持動葉和與動葉相對的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
根據涉及以下發明的燃氣輪機，由於在葉片持環部件的外側表面或連通管外側表面和熱屏蔽的間隙中在周圍方向設置連續的凸結構，可以阻滯介於葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中的空氣，因此，可以減少靜葉冷卻空氣對流過控制溫度的蒸汽的葉片持環冷卻通路的影響，因此，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻用空氣產生的幹擾，只要合適地進行，就會適當地保持動葉和與動葉相對的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
根據涉及以下發明的燃氣輪機，由於在葉片持環部件的外側表面或連通管外側表面和熱屏蔽的間隙中在不同方向上設置多個凸結構，可以阻滯介於葉片持環部件的外側表面或連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中的空氣，因此，可以減少由靜葉冷卻空氣對流過控制溫度的蒸汽的葉片持環冷卻通路的影響，因此，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻用空氣產生的幹擾，只要合適地進行，就會適當地保持動葉和與動葉相對的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
根據涉及以下發明的燃氣輪機，由於向熱屏蔽的葉片持環對面突出的凸結構作為安裝支腳設置，可以阻滯介於葉片持環部件的外側表面或所連通管的外側表面與熱屏蔽的間隙中的空氣。只要阻滯空氣，就可以減少由靜葉冷卻空氣對流過控制溫度的蒸汽的葉片持環冷卻通路的幹擾，因此，可以大幅度地抑制只用熱屏蔽不能防止的葉片持環冷卻通路的熱損失。蒸汽的溫度控制不受靜葉冷卻用空氣產生的幹擾，只要合適地進行，就會適當地保持動葉和與動葉相對的葉片持環的間隙，提高透平的效率。
以上涉及本發明的燃氣輪機適合於提高具有葉片持環冷卻通路的葉片持環部件和在持環部件周圍的熱屏蔽的效果。
權利要求
1.一種燃氣輪機，在透平葉片持環部件內部設置使蒸汽流動的葉片持環冷卻通路，所述蒸汽與使葉片持環內側轉動的動葉的前端相對的部分進行溫度控制；同時，在形成所述葉片持環冷卻通路的所述葉片持環部件中把安裝在葉片持環內壁上的暴露在從葉片持環外部向靜葉的內部送入的靜葉冷卻用空氣中的部分隔成間隙，設置隔熱用的熱屏蔽，其特徵在於，在所述葉片持環部件的外側表面和所述熱屏蔽的間隙中設置阻滯所述冷卻用空氣的間壁。
2.一種燃氣輪機，在透平軸方向組合多個而形成的各個葉片持環部件內部設置使蒸汽流動的葉片持環冷卻通路，所述蒸汽與使葉片持環內側轉動的動葉片相對的部分進行溫度控制，並把各個所述的葉片持環冷卻通路用軸方向的連通管接通；同時，在形成所述葉片持環冷卻通路的所述葉片持環部件和所述連通管中與暴露在從葉片持環外部向附設在葉片持環內壁上的靜葉的內部送入的靜葉冷卻用空氣中的部分隔著間隙設置隔熱用的熱屏蔽，其特徵在於，在所述連通管的外側表面和所述熱屏蔽的間隙中設置阻滯所述冷卻用空氣的間壁。
3.如權利要求1或2所述的燃氣輪機，其特徵在於，所述間壁向該間壁附設的圓筒狀結構物的徑方向突出，同時斷續地配置在周圍方向上，阻滯所述靜葉冷卻空氣在周圍方向上流動的凸結構。
4.如權利要求1或2所述的燃氣輪機，其特徵在於，所述間壁向該間壁附設的圓筒狀結構物的徑方向突出，同時連續地配置在周圍方向上，阻滯所述靜葉冷卻空氣在軸方向上流動的凸結構。
5.如權利要求1或2所述的燃氣輪機，其特徵在於，所述間壁向該間壁附設的圓筒狀結構的徑方向突出，同時在不同方向上設置多個阻滯所述靜葉冷卻空氣流動的凸結構。
6.如權利要求1或2所述的燃氣輪機，其特徵在於，所述間壁在熱屏蔽的葉片持環的對面作為安裝支腳設置。
全文摘要
本發明的燃氣輪機在第一級葉片持環(8)和第二級葉片持環(9)的內部設置葉片持環冷卻通路(14、15)。這些葉片持環冷卻通路(14、15)用設在軸方向上的連通管(16)連通。從氣缸1的外部送入向附設在葉片持環內壁上的靜葉的內部壓入的靜葉冷卻用空氣(17)，在葉片持環(14、15)的外側表面和連通管(16)的外側表面上，隔開間隙設置熱屏蔽(18)。在葉片持環(8、9)和連通管(16)的外側表面與所述熱屏蔽(18)的間隙中設置阻滯靜葉冷卻用空氣(17)的間壁。
文檔編號F01D11/04GK1463321SQ02801830
公開日2003年12月24日 申請日期2002年6月4日 優先權日2001年6月4日
發明者馬越龍太郎 申請人:三菱重工業株式會社