[发明专利]燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机，尤其是涉及燃气轮机中的燃烧气体的排气室周围的冷却空气的密封结构。

本申请基于2012年2月27日在日本提出申请的特愿2012-039942号而主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

燃气轮机通常具备：对外气进行压缩而生成压缩空气的压缩机；将燃料与压缩空气混合并使它们燃烧而生成燃烧气体的燃烧器；具有借助燃烧气体进行旋转的转子的涡轮。燃烧气体在使该涡轮的转子旋转之后通过涡轮的排气室内而向大气放出。

在这样的燃气轮机中，伴随着高效率化，向涡轮供给的燃烧气体温度变得非常高。因此，涡轮的结构部件的大部分成为冷却对象，形成上述排气室的部件或该排气室周围的部件也成为冷却对象。

例如在以下的专利文献1中公开了有关燃气轮机中的上述排气室周围的冷却结构。排气室以转子的旋转轴线为中心地由圆筒状的排气室壁形成。在排气室壁的径向内侧以转子的旋转轴线为中心地配置圆筒状的外侧扩散器及内侧扩散器。外侧扩散器沿着排气室壁的内周面设置。内侧扩散器在外侧扩散器的径向内侧隔开间隔配置。外侧扩散器与内侧扩散器之间形成燃烧气体的排气流路。另外，在内侧扩散器的径向内侧设有将转子支承为能够旋转的轴承、覆盖并支承该轴承的轴承箱。排气室壁和轴承箱通过将外侧扩散器及内侧扩散器贯通的支柱来连结。该支柱沿着转子的切向(切线)方向延伸，且沿着该延伸方向由支柱罩覆盖。该支柱罩的延伸方向的一端部安装于外侧扩散器，另一端部安装于内侧扩散器。在内侧扩散器的径向内侧与轴承箱的径向外侧之间配置有隔壁，在该隔壁上形成有供支柱贯通的支柱贯通孔。

将例如从压缩机抽出的压缩空气作为冷却空气供给到排气室壁的内周面与外侧扩散器的外周面之间。该冷却空气经过支柱与支柱罩的间隙而向内侧扩散器的内周面与隔壁之间流入，之后向例如燃烧气体的排气流路内排出。冷却空气在此期间对外侧扩散器、支柱、支柱罩及内侧扩散器进行冷却。

隔壁的上游侧部相对于轴承箱在轴向及径向上能够相对移动，且该隔壁的上游侧部与轴承箱之间被密封。另外，隔壁的下游侧部相对于内侧扩散器在轴向及径向上能够相对移动，且该隔壁的下游侧与内侧扩散器被密封。

在隔壁与轴承箱之间设于对隔壁进行支承的隔壁支承构件，该隔壁相对于轴承箱或内侧扩散器在轴向及径向上能够相对移动。该隔壁支承构件具有：径向外侧端沿着隔壁的支柱孔的缘部被固定且覆盖支柱的筒状的外侧支承构件；径向内侧端固定于轴承箱且覆盖支柱的筒状的内侧支承构件。外侧支承构件相对于内侧支承构件沿上述延伸方向能够相对移动，在两支承构件之间配置有对它们之间进行密封的密封构件。

即，在该专利文献1所记载的燃气轮机中，利用隔壁和隔壁支承构件将从支柱罩内流到内侧扩散器的径向内侧的冷却空气密封。

在专利文献1所记载的燃气轮机中，在支柱因热膨胀而沿着其延伸方向延伸的情况下，由于该延伸方向为转子的切向方向，因此轴承箱绕转子的旋转轴线旋转。这样，若轴承箱旋转，则内侧支承构件和外侧支承构件的上述延伸方向上的相对位置发生变化。因此，在该燃气轮机中，如前述那样，外侧支承构件相对于内侧支承构件沿上述延伸方向能够相对移动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2009-243311号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述专利文献1所记载的技术中，作为隔壁支承构件的结构要素的外侧支承构件及内侧支承构件均通过厚度比较薄的板材形成为筒状，因此难以使外侧支承构件与内侧支承构件之间的间隙宽度恒定。而且，通过厚度比较薄的板材形成为筒状的外侧支承构件及内侧支承构件存在因各自的热膨胀或热收缩而使两者间的间隙宽度的波动变大的趋势。因此，该隔壁支承构件因晃动而容易发生振动。

并且，在上述专利文献1所记载的技术中，在隔壁支承构件承受着隔壁的载荷的一部分且外侧支承构件相对于内侧支承构件沿上述延伸方向能够相对移动的状态下，必须将两者间的间隙密封。

因此，在上述专利文献1所记载的技术中，存在如下问题：由于隔壁支承构件的振动，在比较短的期间内使外侧支承构件或内侧支承构件、进而使密封构件受到损伤，从而损害冷却空气的流路的密封性。

因此，本发明为了解决上述问题而提出，其目的在于提供一种能够长期确保冷却空气流路的密封性的燃气轮机。

用于解决课题的方案