涡轮的换气构造制造技术

一种涡轮的换气构造，其具备：排气扩散器(33)，其在内筒与外筒之间形成使来自涡轮的排气通过的环状的排气通道；支柱(47)，其从所述外筒外侧的壳体(19)横穿所述排气扩散器而支承所述内筒内侧的轴承；支柱罩(49)，其配置于所述排气通道并覆盖所述支柱的外周；连接部件(43)，其配置于所述排气通道中的所述支柱罩的下游侧，具有中空部且将所述壳体与所述内筒连接，在所述涡轮的换气构造中，在所述壳体上设置从外部导入空气的第一导入口(51)，在所述支柱罩后缘部上设置排出孔(55)，设置第一换气通道(VP1)，该第一换气通道(VP1)从所述第一导入口通过所述连接部件的所述中空部，并从所述支柱的内端部通过所述支柱与所述支柱罩之间的空间，进而从所述排出孔通到所述排气通道内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关联申请本申请要求2014年4月7日申请的日本专利申请2014-078651的优先权，将其全部内容以参考的方式引入作为本申请的一部分。
本专利技术涉及一种具备主要具有金属板材双层构造的排气扩散器的燃气涡轮发动机的涡轮的换气构造。
技术介绍
作为燃气涡轮发动机中的将来自涡轮的排气排出的排气扩散器的构造，一般采用由金属板材制的外筒及内筒构成的双层构造(例如专利文献1)。在具备这种构造的排气扩散器的燃气涡轮发动机中，为了对扩散器内部的支承构造件、轴承箱等通过铸造形成的部件进行热保护而需要进行适当的换气(冷却)。在能够于全部的运转条件下充分地确保排气扩散器入口的负压的情况下，可通过利用该负压向排气扩散器内吸入换气用空气来进行换气。另外，已提出了一种方案：在利用排气扩散器入口的负压向排气扩散器内吸入换气用空气的情况下，通过将对涡轮转子的轴承进行支承的支柱与覆盖其的支柱罩之间的间隙作为换气用空气的通道来利用，从而高效地冷却扩散器内部的构造物(例如专利文献2、3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开2004-197696号公报专利文献2：日本专利公开2009-167800号公报专利文献3：日本专利公开2011-127447号公报
技术实现思路
(一)要解决的技术问题但是，有时难以在所有运转条件下对换气确保足够的负压。例如，在发动机的部分负荷运转(空载；idling)状态下，排气扩散器内的排气会成为旋转流而在倾斜方向上与支柱碰撞。由此，会在支柱附近在排气流中产生紊乱，其结果，在排气扩散器内无法得到足够的负压。进一步地，在从排气扩散器入口向排气扩散器内取入换气用空气的情况下，由于换气用空气沿着排气扩散器的内壁流动，使来自涡轮的排气从排气扩散器的内壁剥离，排气扩散器性能降低。本专利技术的目的在于，为了解决上述技术问题，提供一种涡轮的换气构造，其能够在燃气涡轮发动机的所有运转条件(负荷条件)下不使排气扩散器的性能降低而在排气扩散器内产生用于换气的足够的负压。(二)技术方案为了实现上述目的，本专利技术的燃气涡轮发动机中的涡轮的换气构造，具备：排气扩散器，其在内筒与外筒之间形成使来自涡轮的排气通过的环状排气通道；支柱，其从所述外筒的径向外侧的壳体横穿所述排气扩散器而支承所述内筒内侧的轴承；支柱罩，其配置于所述排气通道并覆盖所述支柱外周；连接部件，其配置于所述排气通道中的支柱罩的下游侧，在内部具有使配件通过的中空部，并将所述壳体与所述内筒连接，所述壳体具有导入来自外部的空气的第一导入口，所述支柱罩在其后缘部具有排出孔，进一步地，还设有第一换气通道，该第一换气通道从所述第一导入口通过所述连接部件的所述中空部，并从所述支柱的内端部通过所述支柱与所述支柱罩之间的空间，进而从所述支柱罩的所述排出孔通到所述排气通道内。根据该结构，在作为排气扩散器内构造物的支柱罩的后缘部，即排气流的下游侧设置排出换气用空气的排出孔，从而能够利用支柱罩后方区域的负压，不仅在燃气涡轮发动机的满载运转时，而且在空载运转时也稳定地产生换气用空气流。而且，能够使换气用空气在远离排气扩散器的内壁的区域流动，因此能够防止排气扩散器的性能降低。在本专利技术的一个实施方式的涡轮的换气构造中，优选地，所述排出孔沿着所述支柱罩上的横穿所述排气通道的方向分开间隔地设有多个。根据该结构，通过设置多个排出孔，使排气扩散器内的换气用空气流的分布均匀化，其结果，可抑制对排气流的影响，因此更加有效地防止排气扩散器的性能降低。在本专利技术的一个实施方式的涡轮的换气构造中，优选地，所述支柱罩的后缘部具有朝向排气的下游侧的平坦面，除了后缘部之外的其它部分的横截面为翼形。根据该结构，能够抑制支柱罩的阻力，并且更加切实地在支柱罩的后方产生负压。在本专利技术的一个实施方式的涡轮的换气构造中，优选地，在所述壳体上设有导入来自外部的空气的第二导入口，还具备第二换气通道，该第二换气通道从该第二导入口通过所述壳体与所述外筒之间，并通过所述支柱与所述支柱罩之间的空间，进而从所述支柱罩的排出孔通到所述排气通道内。根据该结构，通过除第一导入口之外另设置第二导入口，并除第一换气通道之外另设定第二换气通道，能够更加有效地对排气扩散器周边的构造物进行冷却。尤其是在将第二导入口设置在壳体上的涡轮出口与所述支柱罩之间的轴向位置上的情况下，可对壳体上的靠近涡轮出口的成为高温的部分有效地进行冷却。权利要求书和/或说明书和/或说明书附图所公开的至少两个的结构的任意组合也包含在本专利技术中。尤其是权利要求书的两项以上的任意组合也包含在本专利技术中。附图说明通过参照附图对以下优先的实施方式进行说明，可更加清楚地理解本专利技术。但是，实施方式及附图仅用于图示及说明，不应用于确定本专利技术的范围。本专利技术的范围由权利要求书确定。在附图中，多张附图中相同的附图标记表示相同或相当的部分。图1是表示适用本专利技术一个实施方式的换气构造的燃气涡轮发动机的局部剖切侧面图。图2是沿着图1的II-II线的示意性截面图。图3是图1的换气构造的将排气扩散器的周边部分放大表示的截面图。图4是表示在图1的换气构造中使用的支柱及支柱罩的立体图。图5A是对图1的换气构造在满载状态下的作用进行说明的示意图。图5B是对图1的换气构造在空载状态下的作用进行说明的示意图。具体实施方式下面，基于附图对本专利技术的实施方式进行说明，但是本专利技术并不限定于该实施方式。图1是将适用本专利技术一个实施方式的涡轮的换气构造的燃气涡轮发动机(以下简称为燃气轮机)1的一部分剖切的侧面图。在同一图中，燃气轮机1将导入空气IA用压缩机3压缩后导向燃烧器5，并向燃烧器5内喷射燃料F进行燃烧，利用得到的高温高压的燃烧气体G驱动涡轮7。燃烧器5沿着燃气轮机1的周向等间隔地配置有多个。此外，在以下的说明中，有时将燃气轮机1的轴心方向上的压缩机3侧称为“前侧”，将涡轮7侧称为“后侧”。在本实施方式中，作为压缩机3使用了轴流式压缩机。该轴流式压缩机3利用许多动叶11与许多静叶13的组合，对从吸气筒15吸入的空气IA进行压缩。动叶11配置在构成燃气轮机1的旋转部分的转子17前部的外周面上，静叶13配置在壳体19的内周面上。经压缩机3压缩的压缩空气A供给至燃烧器5。燃烧器5将从压缩机3供给的压缩空气A与喷射到燃烧器5内的燃料F混合并进行燃烧，将高温高压的燃烧气体G向涡轮7输送。涡轮7具备设置于壳体19的内侧并覆盖转子17的后部的涡轮罩21。在涡轮罩21的内周部，沿轴心方向隔开规定间隔地安装有多级的涡轮静叶23。另一方面，在转子17的后部设有多级的涡轮动叶25。这些涡轮静叶23和涡轮动叶25沿着轴心方向交替地配置。转子17的整体介由前部及后部的轴承27、29旋转自由地支承于壳体19。多级的涡轮动叶25中的位于最后级的涡轮动叶25的后端成为涡轮出口31。该涡轮出口31连接有将来自涡轮7的排气EG向外部排出的环状的排气扩散器33。排气扩散器33由相互呈同心状配置的外筒35和内筒37、以及将这些外筒35和内筒37连接的第一连接部件41和第二连接部件43构成。外筒35及内筒37分别由金属板材形成，该金属板材由耐热性优异的金属材料制成。外筒35与内筒37之间的空间形成了使排气EG通过的环状的排气通道45。外筒35由壳体19支承。在排气扩散器33的下游本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机中的涡轮的换气构造，其具备：排气扩散器，其在内筒与外筒之间形成使来自涡轮的排气通过的环状排气通道；支柱，其从所述外筒的径向外侧的壳体横穿所述排气扩散器而支承所述内筒内侧的轴承；支柱罩，其配置于所述排气通道并覆盖所述支柱的外周；连接部件，其配置于所述排气通道中的所述支柱罩的下游侧，在内部具有使配件通过的中空部，并将所述壳体与所述内筒连接；所述壳体具有导入来自外部的空气的第一导入口，所述支柱罩在其后缘部具有排出孔，进一步地，还设有第一换气通道，该第一换气通道从所述第一导入口通过所述连接部件的所述中空部，并从所述支柱的内端部通过所述支柱与所述支柱罩之间的空间，进而从所述支柱罩的所述排出孔通到所述排气通道内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.07 JP 2014-0786511.一种燃气涡轮发动机中的涡轮的换气构造，其具备：排气扩散器，其在内筒与外筒之间形成使来自涡轮的排气通过的环状排气通道；支柱，其从所述外筒的径向外侧的壳体横穿所述排气扩散器而支承所述内筒内侧的轴承；支柱罩，其配置于所述排气通道并覆盖所述支柱的外周；连接部件，其配置于所述排气通道中的所述支柱罩的下游侧，在内部具有使配件通过的中空部，并将所述壳体与所述内筒连接；所述壳体具有导入来自外部的空气的第一导入口，所述支柱罩在其后缘部具有排出孔，进一步地，还设有第一换气通道，该第一换气通道从所述第一导入口通过所述连接部件的所述中空部，并从所述支柱的内端部通过所述支柱与所述支柱罩之间的空间，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷村和彦，泷博资，大林胜佳，高岛启，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP