在对燃气轮机的分割环进行冷却的分割环冷却结构中，分割环的分割体包括：碰撞板，其具有吹出冷却空气的小孔；冷却空间，其由该碰撞板和所述分割体的主体包围；第一腔室，其沿着侧端部而配置在旋转轴的轴向上，从所述冷却空间接纳冷却空气；第一冷却流路，其一端与所述第一腔室连通，另一端将冷却空气由排列在所述侧端部上的开口吹出到燃烧气体中，其中，所述第一冷却流路的开口如下排列，即：在燃烧气体的流动方向的上游侧，以开口的排列间距比下游侧的开口小或开口的开口面积比下游侧的开口大的方式排列，并且在燃烧气体的流动方向的下游侧，以开口的排列间距比上游侧的开口大或开口的开口面积比上游侧的开口小的方式排列。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适用于燃气轮机的分割环冷却结构及燃气轮机。
技术介绍
以往，在发电等中使用的燃气轮机由于高温高压的燃烧气体通过涡轮部，因此为了继续进行稳定的运转而分割环等的冷却十分重要。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进一步不断发展，从而需要冷却能力的进一步强化。图10表示以往的燃气轮机的整体结构图。燃气轮机I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，产生燃烧气体的燃烧器3 ;设置在该燃烧器3的燃烧气体的流动方向的下游侧，且由从燃烧器3喷出的燃烧气 体来驱动的涡轮部4 ;发电机6 ;将压缩机2、涡轮部4及发电机6 —体连结的旋转轴5。图11是表示燃气轮机的与涡轮部4相关的内部结构的剖视图。燃气轮机将燃烧器3产生的燃烧气体FG向涡轮静叶7及涡轮动叶8供给，使涡轮动叶8绕着旋转轴5旋转，将旋转能量转换为电力。涡轮静叶7及涡轮动叶8从燃烧气体的流动方向(图11的纸面上的左侧到右侧的方向)的上游侧朝向下游侧而交替配置。而且，涡轮动叶8沿着旋转轴5的周向配置多个，与旋转轴5成为一体而旋转。图12是以往的分割环的主要部分剖视图。分割环60由沿着旋转轴5的周向呈环状地配置的多个分割体61形成，整体形成以旋转轴5为中心的环状体。分割体61经由钩62及隔热环66而支承于车室67。而且,从隔热环66支承的碰撞板64具备多个小孔65,向车室67供给的冷却空气CA从小孔65向下方吹出，对分割体61的主体的上表面进行冲击冷却。而且，在分割体61上沿着旋转轴5的轴向设有多个冷却流路63，冷却空气在分割体61的主体内沿着轴向流动，对分割体61进行对流冷却。而且，分割环60以旋转轴5为中心呈环状地配置在涡轮动叶8的外周侧，在分割环60与涡轮动叶8的前端之间设有规定的间隙，以避免相互的干涉。需要说明的是，燃烧气体的流动方向的下游侧的分割体61的下游侧端面69位于比旋转的涡轮动叶8的后缘端TE更靠燃烧气体的流动方向的下游侧的位置。图13是图12所示的分割环60的立体图。在该例子中，在分割体61的沿着旋转轴5的轴向(图13的纸面上的左下侧到右上侧的方向)的侧端部70排列有开口 33。对分割体61的主体进行了冲击冷却后的冷却空气向设置于侧端部70的冷却流路(未图示)供给，在由开口 33吹出到燃烧气体中之际，对侧端部70进行对流冷却。由于对分割环60进行冷却，因此例如压缩机2的抽取空气的一部分的冷却空气从车室67的供给孔向分割环60的各分割体61供给。冷却空气经由碰撞板64上开口的小孔65,向由碰撞板64和分割体61包围的冷却空间71吹出，对分割体61的主体的上表面(与冷却空间相接的面)进行冲击冷却。冲击冷却后的冷却空气经由冷却流路63从分割体61的燃烧气体的流动方向的下游侧端面吹出到燃烧气体中，利用冷却空气对分割体61的主体进行对流冷却。而且，从沿着侧端部70配置的开口 33将冷却空气的一部分排出到燃烧气体中，由此，对分割体61的侧端部70进行对流冷却。在专利文献I中示出了前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I日本特开2004-100682号公报在涡轮部，通过涡轮静叶及涡轮动叶的外周的燃烧气体将燃烧气体保有的热能转换成旋转能量，且在由燃烧气体的流动方向的上游侧朝向下游侧流动的过程中，压力逐渐下降。另一方面，在专利文献I公开的专利技术中，分割体的侧端部将冷却孔沿着侧端部从燃烧气体的流动方向的上游侧朝向下游侧配置，从冷却孔吹出冲击冷却后的冷却空气，由 此对侧端部进行对流冷却。冷却孔通常以同一孔径及孔间距排列。随着燃烧气体的压力下降，燃烧气体的压力与冷却空间内的空气压力的差压朝向下游侧增大。因此，从冷却孔吹出的冷却空气在下游侧流过冷却所需的空气量以上，从而存在导致冷却空气量的损失这样的问题点。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述的问题点而作出，目的在于提供一种实现对分割环的侧端部进行冷却的冷却空气量的减少、且实现分割环整体的冷却空气量的适当化和燃气轮机的热效率的提高的分割环冷却结构及燃气轮机。本专利技术为了解决上述的问题点，而采用下述的方法。S卩，本专利技术的分割环冷却结构对燃气轮机的分割环进行冷却，所述燃气轮机的分割环由沿着周向配设而呈环状的多个分割体形成，且以分割体的内周面距涡轮动叶的前端保持恒定的距离的方式配设在车室内，所述分割环冷却结构的特征在于，分割体包括碰撞板，其具有将由车室的外部供给的冷却空气吹出而对分割体的主体进行冲击冷却的小孔；冷却空间，其由该碰撞板和分割体的主体包围；第一腔室，其沿着分割体的沿旋转轴的轴向的侧端部中的至少一方的侧端部而配置在旋转轴的轴向上，从冷却空间接纳冲击冷却后的冷却空气；第一冷却流路，其一端与第一腔室连通，另一端将冷却空气由排列在侧端部上的开口吹出到燃烧气体中，第一冷却流路的开口如下排列，即在燃烧气体的流动方向的上游侧，以开口的排列间距比下游侧的开口小或开口的开口面积比下游侧的开口大的方式排列，并且在燃烧气体的流动方向的下游侧，以开口的排列间距比上游侧的开口大或开口的开口面积比上游侧的开口小的方式排列。根据本专利技术，在分割体的侧端部上排列的第一冷却流路的开口在燃烧气体的流动方向的上游侧以排列间距小或开口面积大的方式排列、且在下游侧以排列间距大或开口面积小的方式排列，因此从分割体的侧端部的下游侧吹出到燃烧气体中的冷却空气量减少，对侧端部进行冷却的冷却空气量实现适当化。而且，由于冷却空气量的减少，而燃气轮机的热效率提闻。本专利技术的第一冷却流路的开口优选至少配置在旋转轴的旋转方向的前方侧的侧端部。根据本专利技术，由于侧端部在旋转方向的前方侧比后方侧的热负载高，因此能够防止侧端部的烧损。在本专利技术的第一冷却流路的开口中，优选的是，第一冷却流路的开口从燃烧气体的流动方向的上游侧朝向下游侧分成两个区域，在上游侧的第一区域中，以开口的排列间距比下游侧的第二区域小或开口的开口面积比下游侧的第二区域大的方式排列，在下游侧的第二区域中，以开口的排列间距比所述第一区域大或开口的开口面积比所述第一区域小的方式排列。根据本专利技术，与第一区域相比，第二区域的燃烧气体的压力下降显著，从第二区域的开口吹出到燃烧气体中的冷却空气量受限制，第二区域的冷却空气量减少，因此分割体整体的冷却空气量减少。在本专利技术的第一冷却流路的开口中，优选的是，第二区域开始的上游侧的位置为起点。 优选的是，本专利技术的第一冷却流路的开口从燃烧气体的流动方向的上游侧朝向下游侧分成三个区域，在最上游侧的第一区域中，以开口的排列间距比其他的区域小或开口的开口面积比其他的区域大的方式排列，在最下游侧的第三区域中，以开口的排列间距比其他的区域大或开口的开口面积比其他的区域小的方式排列，在夹于第一区域与第三区域之间的第二区域中，以从上游侧朝向下游侧而开口的排列间距逐渐增大或开口的开口面积逐渐减小的方式排列。根据本专利技术，第一冷却流路的开口从上游侧朝向下游侧分成三个区域，以从上游侧朝向下游侧而增大各区域的开口的排列间距或减小开口的开口面积的方式进行选定，尤其是在压力下降急剧的第二区域中，从上游侧朝向下游侧而开口的排列间距逐渐增大或开口的开口面积逐渐减小，因此能实现第二区域的冷却空气量的适当化，减少分割体整体的冷却空气量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种分割环冷却结构，对燃气轮机的分割环进行冷却，所述燃气轮机的分割环由沿着周向配设而呈环状的多个分割体形成，且以所述分割体的内周面距涡轮动叶的前端保持恒定的距离的方式配设在车室内，所述分割环冷却结构的特征在于， 所述分割体包括 碰撞板,其具有将由所述车室的外部供给的冷却空气吹出而对所述分割体的主体进行冲击冷却的小孔； 冷却空间，其由该碰撞板和所述分割体的主体包围； 第一腔室，其沿着所述分割体的沿旋转轴的轴向的侧端部中的至少一方的侧端部而配置在旋转轴的轴向上，从所述冷却空间接纳冲击冷却后的冷却空气； 第一冷却流路，其一端与所述第一腔室连通，另一端将冷却空气由排列在所述侧端部上的开口吹出到燃烧气体中， 所述第一冷却流路的开口如下排列，即在燃烧气体的流动方向的上游侧，以开口的排列间距比下游侧的开口小或开口的开口面积比下游侧的开口大的方式排列，并且在燃烧气体的流动方向的下游侧，以开口的排列间距比上游侧的开口大或开口的开口面积比上游侧的开口小的方式排列。2.根据权利要求I所述的分割环冷却结构，其特征在于， 所述第一冷却流路的开口至少配置在旋转轴的旋转方向的前方侧的所述侧端部。3.根据权利要求I或2所述的分割环冷却结构，其特征在于， 所述第一冷却流路的开口从燃烧气体的流动方向的上游侧朝向下游侧分成两个区域，在上游侧的第一区域中，以开口的排列间距比下游侧的第二区域小或开口的开口面积比下游侧的第二区域大的方式排列，在下游侧的第二区域中，以开口的排列间距比所述第一区域大或开口的开口面积比所述第一区域小的方式排列。4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：小薮豪通，羽田哲，正田淳一郎，塚越敬三，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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