燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種例如對(duì)壓縮后的高溫高壓的空氣供給燃料使其燃燒，并將產(chǎn)生的燃燒氣體向渦輪供給來(lái)獲得旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的燃?xì)廨啓C(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常的燃?xì)廨啓C(jī)由壓縮機(jī)、燃燒器以及渦輪構(gòu)成。壓縮機(jī)通過(guò)對(duì)從空氣入口引入的空氣進(jìn)行壓縮而使其成為高溫高壓的壓縮空氣。燃燒器通過(guò)對(duì)該壓縮空氣供給燃料使其燃燒，由此來(lái)獲得高溫高壓的燃燒氣體。渦輪被該燃燒氣體驅(qū)動(dòng)，從而對(duì)在同軸上連結(jié)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0003]該燃?xì)廨啓C(jī)中的渦輪通過(guò)在機(jī)室內(nèi)沿著燃燒氣體的流動(dòng)方向交替地配設(shè)多個(gè)靜葉片和動(dòng)葉片而構(gòu)成，在燃燒器中生成的燃燒氣體在多個(gè)靜葉片與動(dòng)葉片中通過(guò)而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)與該轉(zhuǎn)子連結(jié)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0004]另外，配置有靜葉片和動(dòng)葉片的、供高溫的燃燒氣體流動(dòng)的燃燒氣體流路(氣體通路)通過(guò)由構(gòu)成靜葉片的一部分的外側(cè)護(hù)罩及內(nèi)側(cè)護(hù)罩以及動(dòng)葉片平臺(tái)及分割環(huán)包圍的空間形成。動(dòng)葉片平臺(tái)繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)安裝為環(huán)狀，靜葉片及分割環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)配置為環(huán)狀，且借助隔熱環(huán)及葉片環(huán)而被機(jī)室側(cè)支承。
[0005]葉片環(huán)繞轉(zhuǎn)子分割為兩個(gè)，且配置為環(huán)狀。隔熱環(huán)配置在葉片環(huán)的內(nèi)周側(cè)，受到葉片環(huán)的支承。靜葉片及分割環(huán)配置在隔熱環(huán)的徑向內(nèi)側(cè)，受到隔熱環(huán)的支承。
[0006]動(dòng)葉片的前端與分割環(huán)的內(nèi)周面之間采用在兩者不產(chǎn)生干涉的范圍內(nèi)減小間隙而抑制燃燒氣體的間隙流從而使燃?xì)廨啓C(jī)的性能不降低的結(jié)構(gòu)。
[0007]需要說(shuō)明的是，將從壓縮機(jī)的中間段抽出的冷卻空氣向渦輪的機(jī)室供給，經(jīng)由葉片環(huán)向靜葉片、分割環(huán)供給冷卻空氣，從而保護(hù)繞葉片環(huán)的構(gòu)成部件(分割環(huán)、隔熱環(huán)等)免受燃燒氣體產(chǎn)生的熱損傷。冷卻空氣最終向在氣體通路中流動(dòng)的燃燒氣體中排出，因此通常使用比較高壓的抽氣空氣。
[0008]作為這樣的燃?xì)廨啓C(jī)，例如有專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載的燃?xì)廨啓C(jī)。
[0009]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011 ] 專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)平7-54669號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0013]在上述的現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪中，例如，在熱起動(dòng)時(shí)，就各動(dòng)葉片而言，其前端部由于高速旋轉(zhuǎn)而向徑向上的外側(cè)擴(kuò)張，另一方面，機(jī)室側(cè)的繞葉片環(huán)的構(gòu)成部件被低溫的冷卻空氣冷卻而暫時(shí)向徑向的內(nèi)側(cè)收縮。此時(shí)，在燃?xì)廨啓C(jī)的起動(dòng)后至到達(dá)額定運(yùn)轉(zhuǎn)的期間，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)葉片的前端與構(gòu)成氣體通路的分割環(huán)的內(nèi)壁面之間的間隙暫時(shí)減小的扭轉(zhuǎn)點(diǎn)(pinch point)(最小間隙)。因此，為了使得即便在扭轉(zhuǎn)點(diǎn)處動(dòng)葉片的前端與分割環(huán)的內(nèi)壁面也不接觸，需要確保規(guī)定間隙。另一方面，燃?xì)廨啓C(jī)存在如下問(wèn)題:在到達(dá)了額定運(yùn)轉(zhuǎn)之際，動(dòng)葉片的前端與分割環(huán)的內(nèi)壁面之間的間隙增大至必要以上，渦輪產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的回收效率降低，燃?xì)廨啓C(jī)自身的性能降低。
[0014]另外，在上述的專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的渦輪中，從壓縮機(jī)向葉片環(huán)供給比較高溫的抽氣空氣，因此難以對(duì)葉片環(huán)及繞葉片環(huán)的構(gòu)成部件進(jìn)行充分地冷卻，在減小上述的間隙方面存在著局限性。為了降低抽氣空氣的溫度而需要冷卻，但抽氣空氣的冷卻與熱損失相關(guān)，存在導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)的性能降低這樣的問(wèn)題。
[0015]本發(fā)明是用于解決上述的技術(shù)問(wèn)題而做成的，其目的在于，提供一種使渦輪機(jī)室側(cè)與動(dòng)葉片之間的間隙成為適當(dāng)量而實(shí)現(xiàn)性能提高的燃?xì)廨啓C(jī)。
[0016]用于解決技術(shù)問(wèn)題的方案
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)具有:壓縮機(jī)，其對(duì)空氣進(jìn)行壓縮;燃燒器，其將燃料與所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣混合而進(jìn)行燃燒;渦輪，其通過(guò)所述燃燒器生成的燃燒氣體獲得旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；以及旋轉(zhuǎn)軸，其在所述燃燒氣體的作用下繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，所述燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述渦輪具有:渦輪機(jī)室，其繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀;葉片環(huán)，其繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀，且支承于所述渦輪機(jī)室的內(nèi)周部，由此劃分出環(huán)狀的第一腔室;多個(gè)隔熱環(huán)，該多個(gè)隔熱環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀，且沿軸向以規(guī)定間隔支承于所述葉片環(huán)的內(nèi)周部;多個(gè)分割環(huán)，該多個(gè)分割環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀，且支承于所述多個(gè)隔熱環(huán)的內(nèi)周部；多個(gè)動(dòng)葉片體，該多個(gè)動(dòng)葉片體沿軸向隔開(kāi)規(guī)定間隔地固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的外周部，且配置為與所述分割環(huán)在徑向上對(duì)置;多個(gè)靜葉片體，該多個(gè)靜葉片體固定在所述多個(gè)動(dòng)葉片體之間，且將繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀的護(hù)罩固定于相鄰的所述隔熱環(huán)，由此劃分出環(huán)狀的第二腔室;第二冷卻空氣供給路徑，其將所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣的一部分向所述第二腔室供給;第一冷卻空氣供給路徑，其將比所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣低溫的冷卻空氣向所述第一腔室供給；以及冷卻空氣排出路徑，其從所述第一腔室排出冷卻空氣。
[0018]因此，能夠從壓縮機(jī)抽出壓縮空氣的一部分，并將抽出的壓縮空氣通過(guò)第二冷卻空氣供給路徑向第二腔室供給，并且通過(guò)第一冷卻空氣供給路徑向第一腔室供給比該壓縮空氣低溫的冷卻空氣，通過(guò)冷卻空氣排出路徑從第一腔室排出冷卻空氣。因此，隔熱環(huán)被來(lái)自壓縮機(jī)的壓縮空氣冷卻，葉片環(huán)被冷卻空氣從徑向的內(nèi)側(cè)及外側(cè)冷卻，由此葉片環(huán)和隔熱環(huán)不會(huì)因從燃燒氣體受到熱量而進(jìn)行較大位移，能夠使分割環(huán)與動(dòng)葉片之間的間隙為適當(dāng)量來(lái)抑制渦輪產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的回收效率降低，從而提高燃?xì)廨啓C(jī)的性能。
[0019]在本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)中，具有:壓縮機(jī)，其對(duì)空氣進(jìn)行壓縮;燃燒器，其將燃料與所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣混合而進(jìn)行燃燒;渦輪，其通過(guò)所述燃燒器生成的燃燒氣體獲得旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；以及旋轉(zhuǎn)軸，其在所述燃燒氣體的作用下繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，所述燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述渦輪具有:渦輪機(jī)室，其繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀;葉片環(huán)，其繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀，且與所述渦輪機(jī)室的內(nèi)周部連結(jié)，由此劃分出環(huán)狀的第一腔室;多個(gè)隔熱環(huán)，該多個(gè)隔熱環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀，且沿軸向以規(guī)定間隔與所述葉片環(huán)的內(nèi)周部連結(jié);多個(gè)分割環(huán)，該多個(gè)分割環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀，且與所述多個(gè)隔熱環(huán)的內(nèi)周部連結(jié)；多個(gè)動(dòng)葉片體，該多個(gè)動(dòng)葉片體沿軸向隔開(kāi)規(guī)定間隔地固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的外周部，且配置為與所述分割環(huán)在徑向上對(duì)置;多個(gè)靜葉片體，該多個(gè)靜葉片體固定在所述多個(gè)動(dòng)葉片體之間，且將繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)構(gòu)成為環(huán)形狀的護(hù)罩固定于相鄰的所述隔熱環(huán)，由此劃分出環(huán)狀的第二腔室;第二冷卻空氣供給路徑，其將所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣的一部分向所述第二腔室供給;冷卻空氣流路，其設(shè)置于所述葉片環(huán)，且一端部與所述第一腔室連通;第一冷卻空氣供給路徑，其將比所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣低溫的冷卻空氣向所述冷卻空氣流路的另一端部和所述第一腔室中的任一方供給；以及冷卻空氣排出路徑，其從所述冷卻空氣流路的另一端部和所述第一腔室中的另一方排出冷卻空氣。
[0020]因此，由于在葉片環(huán)的內(nèi)部設(shè)置冷卻空氣流路，因此，葉片環(huán)被進(jìn)一步冷卻，動(dòng)葉片的前端與分割環(huán)之間的間隙的管理變得更加容易。
[0021]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，在所述葉片環(huán)的內(nèi)周面設(shè)置有隔熱構(gòu)件。
[0022]因此，利用隔熱構(gòu)件隔斷從第二腔室向葉片環(huán)的熱量輸入，從而能夠進(jìn)一步對(duì)葉片環(huán)進(jìn)行冷卻。
[0023]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述冷卻空氣流路具有:沿所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向隔開(kāi)規(guī)定間隔地配置的多個(gè)歧管；以及將所述多個(gè)歧管串聯(lián)連結(jié)的連結(jié)通路。
[0024]因此，在葉片環(huán)內(nèi)，冷卻空氣通過(guò)連結(jié)通路而在多個(gè)歧管之間流通，從而能夠高效地冷卻葉片環(huán)。
[0025]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述葉片環(huán)具有沿著所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向的圓筒部和在所述圓筒部的各端部設(shè)置的第一外周凸緣部及第二外周凸緣部，所述多個(gè)歧管在所述第一外周凸緣部及第二外周凸緣部形成為空洞部，所述連結(jié)通路在所述圓筒部形成為多個(gè)連通孔。
[0026]因此，冷卻空氣穿過(guò)作為連結(jié)通路的多個(gè)連通孔而在多個(gè)歧管間流動(dòng)，冷卻空氣在葉片環(huán)的整個(gè)內(nèi)部流動(dòng)，從而能夠高效地冷卻葉片環(huán)。
[0027]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述第一冷卻空氣供給路徑用于供給由鼓風(fēng)機(jī)吸引來(lái)的大氣空氣。
[0028]因此，由于第一冷卻空氣供給路徑供給大氣空氣，因此能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)容易地供給冷卻空氣而對(duì)葉片環(huán)進(jìn)行冷卻。
[0029]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述隔熱環(huán)由熱膨脹率比所述葉片環(huán)大的材料構(gòu)成。
[0030]因此，隔熱環(huán)被燃燒氣體加熱而發(fā)生熱膨脹，從而能夠?qū)⒎指瞽h(huán)與動(dòng)葉片之間的間隙設(shè)定得較小。
[0031]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述第一冷卻空氣供給路徑具備對(duì)所述冷卻空氣進(jìn)行加熱的加熱裝置。
[0032]因此，在從燃?xì)廨啓C(jī)的起動(dòng)時(shí)至到達(dá)額定負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的階段，能夠減小動(dòng)葉片的前端與分割環(huán)之間的間隙，因此能夠抑制燃?xì)廨啓C(jī)的性能降低。
[0033]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，所述冷卻空氣排出路徑將從所述第一腔室排出的冷卻空氣向排氣冷卻系統(tǒng)導(dǎo)入。
[0034]因此，將冷卻葉片環(huán)