分割环冷却结构以及具有该分割环冷却结构的燃气涡轮制造技术

本发明专利技术提供能够高效的供给冷却空气且能够高效地将分割环冷却的分割环冷却结构以及具有该分割环冷却结构的燃气涡轮。分割环冷却结构具有：型腔，其由机室的外壳和分割体的主体围成且被供给冷却空气；以及冷却流路，其配置在分割体的主体内的周向上，且一端与型腔连通而另一端向分割体的旋转方向的前方侧以及后方侧的侧端部开口，该冷却流路供冷却空气流动，冷却流路包括：形成于分割体的旋转方向的前方侧的第一区域且使冷却空气从旋转方向的后方侧朝向前方侧排出的第一冷却流路；以及形成于分割体的旋转方向的后方侧的第二区域且使冷却空气从旋转方向的前方侧朝向后方侧排出的第二冷却流路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用燃烧气体进行旋转的燃气涡轮。
技术介绍
以往，已知有如下所述的燃气涡轮：该燃气涡轮具备旋转轴、相对于旋转轴向径向外侧延伸的涡轮动叶、从涡轮动叶向径向外侧分离而设置的分割环、以及在分割环的轴向上邻接的涡轮静叶。涡轮静叶以及分割环分离地配置，在涡轮静叶与分割环之间形成有沿周向及径向延伸的型腔。在该型腔中流动从涡轮静叶排出的密封空气，从而防止燃烧气体的逆流。燃气涡轮具备分割环冷却结构，该分割环冷却结构形成于径向外侧，在分割体的内部形成使从涡轮机室或者由涡轮机室和翼环围成的翼环型腔供给的冷却空气在内部流通的冷却流路，冷却空气向冷却流路流动而将分割环冷却(例如，专利文献1、专利文献2)。需要说明的是，冷却空气通常使用压缩机出口侧的机室空气或者从压缩机抽出的抽出空气。专利文献1所记载的分割环冷却结构在分割体的内部形成供冷却空气沿燃烧气体的流动方向流动的冷却流路。该冷却流路在燃烧气体的流动方向的上游侧的端部形成有供给冷却空气的开口。另外，专利文献1所记载的分割环冷却结构在分割体的旋转方向的前方侧以及后方侧的两端还具备朝向旋转方向的端部开口的冷却流路。专利文献2所记载的分割环冷却结构在分割体的内部形成有使冷却空气沿周向(旋转轴的旋转方向的前方侧以及后方侧方向)流动的冷却流路。另外，专利文献2中，在燃烧气体的流动方向上交替地配置有使冷却空气向旋转轴的旋转方向的前方侧流动的冷却流路、以及使冷却空气向与旋转轴的旋转方向相反的方向的后方侧流动的冷却流路。在先技术文献专利文献专利文献1：国际公开2011/024242号专利文献2：美国专利第5375973号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题如专利文献1以及专利文献2所示，通过朝向分割体的旋转方向的两端设置供冷却空气流动的冷却流路，能够将分割体的旋转方向的端部冷却。在此，作为分割环冷却结构，即便是专利文献1以及专利文献2的分割环冷却结构也存在改善的余地。专利文献1以及专利文献2的分割环冷却结构中，结构复杂，并且在冷却空气的利用效率的提高方面也存在局限性。对此，本专利技术的课题在于，提供一种能够高效地供给冷却空气、循环使用冷却空气、并高效地将分割环冷却的分割环冷却结构以及具有该分割环冷却结构的燃气涡轮。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术提供一种分割环冷却结构，其对燃气涡轮的分割环进行冷却，该分割环具有沿周向配设且呈环状的多个分割体，且以内周面与涡轮动叶的前端保持恒定的距离的方式配设在机室内，其特征在于，所述分割环冷却结构具有：型腔，其由所述机室的外壳和所述分割体的主体围成，且被供给冷却空气；以及冷却流路，其配置在所述分割体的主体内的周向上，一端与所述型腔连通，另一端向所述分割体的旋转方向的前方侧以及后方侧的侧端部开口，所述冷却流路供冷却空气流动，所述冷却流路包括：第一冷却流路，其形成于所述分割体的旋转方向的前方侧的第一区域，且使所述冷却空气从所述旋转方向的后方侧朝向前方侧排出；以及第二冷却流路，其形成于所述分割体的旋转方向的后方侧的第二区域，且使所述冷却空气从所述旋转方向的前方侧朝向后方侧排出。根据该结构，通过在第一区域设置与型腔连通的第一冷却流路，在第二区域设置与型腔连通的第二冷却流路，从而循环使用冷却空气，能够以简单的结构高效地将分割体的旋转方向的两端冷却。由此，能够高效地供给冷却空气，减少冷却空气量，从而高效地将分割环冷却。优选的是，所述型腔具备：第一型腔，其配置在所述分割体的径向的外侧；以及第二型腔，其配置在所述第一型腔的径向内侧，且一端与所述第一型腔连通，另一端与所述冷却流路的一方的端部连通。根据该结构，能够更加均匀地将冷却空气向冷却流路供给。优选的是，所述分割环冷却结构具备碰撞板，该碰撞板配置于所述第一型腔且具备多个开口。根据该结构，进一步将分割体冷却。优选的是，所述第二型腔在所述旋转方向上配置在所述第一区域与所述第二区域之间。根据该结构，冷却空气从旋转方向的前方侧以及后方侧的两侧端部被排出，因此两侧的端部冷却被进一步强化。优选的是，所述冷却流路的、冷却空气的流动方向的下游端的一部分朝向燃烧气体的流动方向倾斜。根据该结构，能够进一步增长旋转方向的两端的冷却流路的距离，从而能够进一步将旋转方向的两端冷却。优选的是，所述冷却流路中，在燃烧气体的流动方向的下游侧配置的冷却流路以比在燃烧气体的流动方向的上游侧配置的冷却流路小的排列间距而排列。根据该结构，能够向进一步冷却所需的燃烧气体的流动方向的下游侧供给更多的冷却空气。为了解决上述课题，本专利技术提供一种燃气涡轮，所述燃气涡轮具有：涡轮动叶，其安装在能够旋转的涡轮轴上；涡轮静叶，其以在轴向上与所述涡轮动叶对置的方式被固定；分割环，其沿周向包围所述涡轮动叶；机室，其配置于所述分割环的外周，且对所述涡轮静叶进行支承；以及上述任一方案记载的分割环冷却结构。根据该结构，能够高效地将分割环冷却，能够减少向燃烧气体的流路排出的冷却空气的量。由此，能够进一步提高燃气涡轮的效率。专利技术效果根据本专利技术，通过设置与型腔连通的第一冷却流路和第二冷却流路，进行冷却空气的循环使用，从而能够以简单的结构高效地将分割体的旋转方向的两端冷却。由此，能够高效地供给冷却空气，减少冷却空气量，并高效地将分割环冷却。附图说明图1是实施例1所涉及的燃气涡轮的概要结构图。图2是实施例1所涉及的燃气涡轮的涡轮周围的局部剖视图。图3是实施例1所涉及的燃气涡轮的分割环附近的局部放大图。图4是实施例1所涉及的分割环的分割体的立体图。图5是实施例1所涉及的分割环的分割体的剖视图。图6是从径向观察实施例1所涉及的分割环的概要剖视图，且是图5的A-A线剖视图。图7是从燃烧气体的流动方向观察实施例1所涉及的分割环的概要剖视图，且是图6的B-B线剖视图。图8是从径向观察实施例1的变形例所涉及的分割体的概要剖视图。图9是从径向观察实施例2所涉及的分割体的概要剖视图。图10是从燃烧气体的流动方向观察实施例2所涉及的分割体的剖视图，且是图9的C-C线剖视图。图11是从径向观察实施例3所涉及的分割体的概要剖视图。图12是从径向观察实施例4所涉及的分割体的概要剖视图。图13是从径向观察实施例5所涉及的分割体的概要剖视图。图14是从径向观察实施例6所涉及的分割体的概要剖视图。图15是从径向观察实施例7所涉及的分割体的概要剖视图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术进行说明。需要说明的是，并不通过以下的实施例来限定该专利技术。另外，在下述实施例的构成要素中，包含本领域技术人员能够容易置换的构成要素或者实质上相同的构成要素。实施例1如图1所示，实施例1的燃气涡轮1包括：压缩机5、燃烧器6以及涡轮7。另外，在压缩机5、燃烧器6以及涡轮7的中心部将涡轮轴8贯穿配置。压缩机5，燃烧器6以及涡轮7沿着涡轮轴8的轴心CL从空气或燃烧气体的流动方向FG的上游侧朝向下游侧依次排列设置。压缩机5对空气进行压缩而使其成为压缩空气。压缩机5在具有用于获取空气的空气取入口11的压缩机外壳12内设有多级压缩机静叶13以及多级压缩机动叶14。各级压缩机静叶13安装于压缩机外壳12并沿周向排列设置有多个，各级压缩机动叶14安装于涡轮轴8并沿周向排列设置有多个。这些多级压缩机静叶13和多级压缩机动叶14沿着轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分割环冷却结构，其对燃气涡轮的分割环进行冷却，所述分割环具有沿周向配设且呈环状的多个分割体，且以内周面与涡轮动叶的前端保持恒定的距离的方式配设在机室内，其特征在于，所述分割环冷却结构具有：型腔，其由所述机室的外壳和所述分割体的主体围成，且被供给冷却空气；以及冷却流路，其配置在所述分割体的主体内的周向上，一端与所述型腔连通，另一端向所述分割体的旋转方向的前方侧以及后方侧的侧端部开口，所述冷却流路供冷却空气流动，所述冷却流路包括：第一冷却流路，其形成于所述分割体的旋转方向的前方侧的第一区域，且使所述冷却空气从所述旋转方向的后方侧朝向前方侧排出；以及第二冷却流路，其形成于所述分割体的旋转方向的后方侧的第二区域，且使所述冷却空气从所述旋转方向的前方侧朝向后方侧排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 JP 2014-0671061.一种分割环冷却结构，其对燃气涡轮的分割环进行冷却，所述分割环具有沿周向配设且呈环状的多个分割体，且以内周面与涡轮动叶的前端保持恒定的距离的方式配设在机室内，其特征在于，所述分割环冷却结构具有：型腔，其由所述机室的外壳和所述分割体的主体围成，且被供给冷却空气；以及冷却流路，其配置在所述分割体的主体内的周向上，一端与所述型腔连通，另一端向所述分割体的旋转方向的前方侧以及后方侧的侧端部开口，所述冷却流路供冷却空气流动，所述冷却流路包括：第一冷却流路，其形成于所述分割体的旋转方向的前方侧的第一区域，且使所述冷却空气从所述旋转方向的后方侧朝向前方侧排出；以及第二冷却流路，其形成于所述分割体的旋转方向的后方侧的第二区域，且使所述冷却空气从所述旋转方向的前方侧朝向后方侧排出。2.根据权利要求1所述的分割环冷却结构，其特征在于，所述型腔具备：第一型腔，其配置在所述分割体的径向的外侧；以及第二型腔，其配置在所述第一型腔的径向内...

【专利技术属性】
技术研发人员：福井嘉夫，桑原正光，羽田哲，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP