[发明专利]分割环冷却结构及燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及适用于燃气轮机的分割环的冷却结构及燃气轮机。

背景技术

以往，在发电等中使用的燃气轮机中，由于高温高压的燃烧气体通过涡轮部，因此为了使稳定的运转继续，分割环等的冷却变得重要。尤其是近年来，由于燃气轮机的热效率的提高，而燃烧气体的高温化不断发展，需要进一步强化冷却能力。

图6表示燃气轮机的整体结构图。燃气轮机1构成为包括：对燃烧用空气进行压缩的压缩机2；向从压缩机2送来的压缩空气喷射燃料FL而使其燃烧并产生燃烧气体的燃烧器3；设置在燃烧器3的燃烧气体的流动方向的下游侧并通过来自燃烧器3的燃烧气体FG被驱动的涡轮部4；发电机6；及将压缩机2、涡轮部4、发电机6连结成一体的旋转轴5。

图7是表示与燃气轮机1的涡轮部4相关的内部结构的图。

燃气轮机1将由燃烧器3产生的燃烧气体FG向涡轮静叶片7及涡轮动叶片8供给，使涡轮动叶片8绕旋转轴5旋转，将旋转能量转换成电力。涡轮静叶片7及涡轮动叶片8从燃烧气体FG的流动方向的上游侧朝向下游侧交替配置。另外，沿着旋转轴5的周向配置多个涡轮动叶片8，与旋转轴5成为一体而进行旋转。

图8表示以往的分割环的主要部分剖面。分割环40由多个分割体41构成，绕旋转轴5形成为环状。分割体41经由钩42及隔热环46支承于车室47。另外从隔热环46支承的碰撞板44具备多个小孔45，向车室供给的冷却空气CA从小孔45朝向下方吹出，对分割体41的主体(底面)的上表面进行撞击冷却。另外，在分割体41上，朝向燃烧气体FG的流动方向的上游侧端面及下游侧端面沿着旋转轴5的轴向设有多个冷却流路57、58。撞击冷却后的冷却空气CA在分割体41的主体内经由冷却流路57、58向旋转轴5的轴向的上游侧及下游侧流动，对分割体41的上游侧端部及下游侧端部进行对流冷却。另外，在涡轮动叶片8的外周侧配置有分割环40，在分割环40与涡轮动叶片8的前端之间设有一定的间隙，以免发生相互的干涉。

如图9所示，彼此相邻的分割体41以侧端部51、52彼此相互对置的方式配置。另外，涡轮动叶片8以旋转轴5为中心在图9的纸面上从右方朝向左方旋转(旋转方向R)。进而，为了防止燃烧气体FG从侧端部51、52的间隙G向车室侧漏出，因而将密封板53沿着旋转轴5的轴向插入到侧端部51、52。

因此，在密封板53的内周侧滞留有因涡轮动叶片8的旋转而卷入的高温燃烧气体，分割体41的外表面温度上升，在分割体41的角部容易发生氧化减壁。为了避免这种情况，而在相邻的分割体41的侧端部51、52的两侧配置冷却流路55、56，并配置成使冷却空气CA与相互对置的侧端部51、52碰撞。

即，设置有冷却流路55，该冷却流路55向旋转轴5的旋转方向的前方侧的侧端部51供给对分割体的主体进行了撞击冷却后的冷却空气CA，并经由空腔54吹出到侧端部51、52的间隙G的燃烧气体中。另一方面，在相邻的分割体41的旋转方向的后方侧的侧端部52也设置有将撞击冷却后的冷却空气CA向侧端部51、52的间隙吹出的冷却流路56。两侧的侧端部51、52的冷却流路55、56以朝向彼此相邻的分割体41的侧端部51、52的下侧的角部吹出的方式设置。由前方侧的侧端部51的冷却流路55与后方侧的侧端部52的冷却流路56的组合，而对各个侧端部51、52进行对流冷却，并将侧端部51、52的间隙部分的滞留气体排出到燃烧气体FG中，对气氛气体进行冷却，而防止分割体41的侧端部51、52的角部的氧化、减壁。

在专利文献1中示出了上述的分割环冷却结构的一例。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2004-100682号公报

发明内容

然而，根据上述的分割体41的间隙G的冷却结构，对滞留在分割体41的侧端部51、52的间隙G中的气氛气体进行冷却，能够防止分割体41的角部的氧化、减壁，但存在排出用的冷却空气量增加而使燃气轮机的热效率下降这样的问题点。

本发明鉴于上述的问题点而作出，其目的在于提供一种防止分割体41的氧化、减壁，并实现对分割体41的侧端部51、52进行冷却的冷却空气量的减少，而使燃气轮机整体的热效率提高的分割环冷却结构及燃气轮机。

本发明为了解决上述的问题点，而采用下述的单元。