燃氣輪的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的燃氣輪機具備：支柱，其貫通外側(cè)擴散器及內(nèi)側(cè)擴散器而將排氣室壁與軸承箱連結(jié)；支柱罩，其沿著支柱的延伸方向來覆蓋支柱；隔壁，其配置在內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)與軸承箱的徑向外側(cè)之間，上游側(cè)部與軸承箱之間被密封，下游側(cè)部與內(nèi)側(cè)擴散器之間被密封，且在該隔壁上形成有供支柱貫通的支柱貫通孔；孔密封構(gòu)件，其以能夠相對于支柱沿延伸方向進行相對移動的方式固定于隔壁的支柱貫通孔，閉塞支柱貫通孔與支柱的間隙。
【專利說明】燃氣輪機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及燃氣輪機，尤其是涉及燃氣輪機中的燃燒氣體的排氣室周圍的冷卻空氣的密封結(jié)構(gòu)。
[0002]本申請基于2012年2月27日在日本提出申請的特愿2012-039942號而主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0003]燃氣輪機通常具備:對外氣進行壓縮而生成壓縮空氣的壓縮機；將燃料與壓縮空氣混合并使它們?nèi)紵扇紵龤怏w的燃燒器；具有借助燃燒氣體進行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的渦輪。燃燒氣體在使該渦輪的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)之后通過渦輪的排氣室內(nèi)而向大氣放出。
[0004]在這樣的燃氣輪機中，伴隨著高效率化，向渦輪供給的燃燒氣體溫度變得非常高。因此，渦輪的結(jié)構(gòu)部件的大部分成為冷卻對象，形成上述排氣室的部件或該排氣室周圍的部件也成為冷卻對象。
[0005]例如在以下的專利文獻I中公開了有關(guān)燃氣輪機中的上述排氣室周圍的冷卻結(jié)構(gòu)。排氣室以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線為中心地由圓筒狀的排氣室壁形成。在排氣室壁的徑向內(nèi)側(cè)以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線為中心地配置圓筒狀的外側(cè)擴散器及內(nèi)側(cè)擴散器。外側(cè)擴散器沿著排氣室壁的內(nèi)周面設(shè)置。內(nèi)側(cè)擴散器在外側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)隔開間隔配置。外側(cè)擴散器與內(nèi)側(cè)擴散器之間形成燃燒氣體的排氣流路。另外，在內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有將轉(zhuǎn)子支承為能夠旋轉(zhuǎn)的軸承、覆蓋并支承該軸承的軸承箱。排氣室壁和軸承箱通過將外側(cè)擴散器及內(nèi)側(cè)擴散器貫通的支柱來連結(jié)。該支柱沿著轉(zhuǎn)子的切向(切線)方向延伸，且沿著該延伸方向由支柱罩覆蓋。該支柱罩的延伸方向的一端部安裝于外側(cè)擴散器，另一端部安裝于內(nèi)側(cè)擴散器。在內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)與軸承箱的徑向外側(cè)之間配置有隔壁，在該隔壁上形成有供支柱貫通的支柱貫通孔。
[0006]將例如從壓縮機抽出的壓縮空氣作為冷卻空氣供給到排氣室壁的內(nèi)周面與外側(cè)擴散器的外周面之間。該冷卻空氣經(jīng)過支柱與支柱罩的間隙而向內(nèi)側(cè)擴散器的內(nèi)周面與隔壁之間流入，之后向例如燃燒氣體的排氣流路內(nèi)排出。冷卻空氣在此期間對外側(cè)擴散器、支柱、支柱罩及內(nèi)側(cè)擴散器進行冷卻。
[0007]隔壁的上游側(cè)部相對于軸承箱在軸向及徑向上能夠相對移動，且該隔壁的上游側(cè)部與軸承箱之間被密封。另外，隔壁的下游側(cè)部相對于內(nèi)側(cè)擴散器在軸向及徑向上能夠相對移動，且該隔壁的下游側(cè)與內(nèi)側(cè)擴散器被密封。
[0008]在隔壁與軸承箱之間設(shè)于對隔壁進行支承的隔壁支承構(gòu)件，該隔壁相對于軸承箱或內(nèi)側(cè)擴散器在軸向及徑向上能夠相對移動。該隔壁支承構(gòu)件具有:徑向外側(cè)端沿著隔壁的支柱孔的緣部被固定且覆蓋支柱的筒狀的外側(cè)支承構(gòu)件；徑向內(nèi)側(cè)端固定于軸承箱且覆蓋支柱的筒狀的內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件。外側(cè)支承構(gòu)件相對于內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件沿上述延伸方向能夠相對移動，在兩支承構(gòu)件之間配置有對它們之間進行密封的密封構(gòu)件。
[0009]S卩，在該專利文獻I所記載的燃氣輪機中，利用隔壁和隔壁支承構(gòu)件將從支柱罩內(nèi)流到內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)的冷卻空氣密封。
[0010]在專利文獻I所記載的燃氣輪機中，在支柱因熱膨脹而沿著其延伸方向延伸的情況下，由于該延伸方向為轉(zhuǎn)子的切向方向，因此軸承箱繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。這樣，若軸承箱旋轉(zhuǎn)，則內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件和外側(cè)支承構(gòu)件的上述延伸方向上的相對位置發(fā)生變化。因此，在該燃氣輪機中，如前述那樣，外側(cè)支承構(gòu)件相對于內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件沿上述延伸方向能夠相對移動。
[0011]在先技術(shù)文獻
[0012]專利文獻
[0013]專利文獻1:日本國特開2009-243311號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]在上述專利文獻I所記載的技術(shù)中，作為隔壁支承構(gòu)件的結(jié)構(gòu)要素的外側(cè)支承構(gòu)件及內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件均通過厚度比較薄的板材形成為筒狀，因此難以使外側(cè)支承構(gòu)件與內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件之間的間隙寬度恒定。而且，通過厚度比較薄的板材形成為筒狀的外側(cè)支承構(gòu)件及內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件存在因各自的熱膨脹或熱收縮而使兩者間的間隙寬度的波動變大的趨勢。因此，該隔壁支承構(gòu)件因晃動而容易發(fā)生振動。
[0016]并且，在上述專利文獻I所記載的技術(shù)中，在隔壁支承構(gòu)件承受著隔壁的載荷的一部分且外側(cè)支承構(gòu)件相對于內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件沿上述延伸方向能夠相對移動的狀態(tài)下，必須將兩者間的間隙密封。
[0017]因此，在上述專利文獻I所記載的技術(shù)中，存在如下問題:由于隔壁支承構(gòu)件的振動，在比較短的期間內(nèi)使外側(cè)支承構(gòu)件或內(nèi)側(cè)支承構(gòu)件、進而使密封構(gòu)件受到損傷，從而損害冷卻空氣的流路的密封性。
[0018]因此，本發(fā)明為了解決上述問題而提出，其目的在于提供一種能夠長期確保冷卻空氣流路的密封性的燃氣輪機。
[0019]用于解決課題的方案
[0020]本發(fā)明的燃氣輪機燃氣輪機，其具備:轉(zhuǎn)子，其以旋轉(zhuǎn)軸線為中心進行旋轉(zhuǎn)；排氣室壁，其以所述旋轉(zhuǎn)軸線為中心形成為圓筒狀；外側(cè)擴散器，其以所述旋轉(zhuǎn)軸線為中心形成為圓筒狀，且沿著所述排氣室壁的內(nèi)周面設(shè)置；內(nèi)側(cè)擴散器，其以所述旋轉(zhuǎn)軸線為中心形成為圓筒狀，配置在所述外側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)，在該內(nèi)側(cè)擴散器與所述外側(cè)擴散器之間形成燃燒氣體的排氣流路；軸承箱，其配置在所述內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)，覆蓋并支承將所述轉(zhuǎn)子支承為能夠旋轉(zhuǎn)的軸承；支柱，其在所述排氣室壁與所述軸承箱之間在相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線的周向上隔開間隔配置多個，貫通所述外側(cè)擴散器及所述內(nèi)側(cè)擴散器而將所述排氣室壁與所述軸承箱連結(jié)；支柱罩，其沿著所述支柱的延伸方向配置，所述延伸方向的一端部安裝于外側(cè)擴散器，另一端部安裝于內(nèi)側(cè)擴散器，所述支柱罩隔開間隔地將所述支柱覆蓋，以使冷卻空氣通過該支柱罩與該支柱之間；隔壁，其配置在所述內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)與所述軸承箱的徑向外側(cè)之間，上游側(cè)部與固定于所述軸承箱的上游側(cè)的固定構(gòu)件之間被密封，且下游側(cè)部與所述內(nèi)側(cè)擴散器之間被密封，在所述隔壁上形成有供所述支柱貫通的支柱貫通孔；孔密封構(gòu)件，其相對于所述支柱沿著所述延伸方向能夠相對移動地固定于所述隔壁的所述支柱貫通孔，將所述支柱貫通孔與所述支柱之間的間隙閉塞。
[0021]在所述燃氣輪機中，供給到排氣室壁的徑向內(nèi)側(cè)與外側(cè)擴散器的徑向外側(cè)之間的冷卻空氣經(jīng)過支柱罩與支柱之間而向內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)與隔壁的徑向外側(cè)之間流入。在此過程中，冷卻空氣與外側(cè)擴散器、支柱罩、支柱及內(nèi)側(cè)擴散器進行熱交換來對這些構(gòu)件進行冷卻。
[0022]支柱因熱膨脹或熱收縮而沿著其延伸方向會伸長或收縮?？酌芊鈽?gòu)件容許相對于支柱沿支柱延伸方向的相對移動，并對隔壁的支柱貫通孔與支柱之間進行密封。由此，在所述燃氣輪機中，即使支柱沿其延伸方向伸長或收縮，也能夠?qū)Ω舯诘闹е炌着c支柱之間進行密封。
[0023]另外，在所述燃氣輪機中，由于孔密封構(gòu)件不需要承受隔壁的載荷，因此孔密封構(gòu)件不易發(fā)生損傷，能夠長期對冷卻空氣的流路進行密封。
[0024]本發(fā)明的燃氣輪機可以構(gòu)成為，具備:固定用具，其將所述隔壁的所述上游側(cè)部和所述下游側(cè)部中的一方的側(cè)部固定于密封對方的構(gòu)件上；隔壁端密封構(gòu)件，其以使另一方的側(cè)部與密封對方的構(gòu)件能夠相對移動的方式對該另一方的側(cè)部與所述密封對方的構(gòu)件之間進行密封。
[0025]在所述燃氣輪機中，利用固定用具將隔壁的上游側(cè)部和下游側(cè)部中的一方的側(cè)部固定于密封對方的構(gòu)件(在軸承箱的上游側(cè)固定的固定構(gòu)件或內(nèi)側(cè)擴散器)，而將隔壁的一方的側(cè)部與密封對方之間密封。因此，隔壁由密封對方的構(gòu)件比較穩(wěn)定支承。由此，在所述燃氣輪機中，固定于隔壁的孔密封構(gòu)件的位置也比較穩(wěn)定，能夠抑制孔密封構(gòu)件因振動等廣生的損傷。
[0026]由于內(nèi)側(cè)擴散器暴露于燃燒氣體，而隔壁不暴露于燃燒氣體，因此因兩者間的溫度差而在兩者間會產(chǎn)生熱膨脹差。其結(jié)果是，上游側(cè)部和下游側(cè)部中的一方的側(cè)部固定于其密封對方的構(gòu)件(在軸承箱的上游側(cè)固定的固定構(gòu)件或內(nèi)側(cè)擴散器)的隔壁的另一方的側(cè)部與該另一方的側(cè)部的密封對方的構(gòu)件(內(nèi)側(cè)擴散器或在軸承箱的上游側(cè)固定的固定構(gòu)件)在軸向及徑向上進行相對位移。隔壁端密封構(gòu)件容許隔壁的另一方的側(cè)部與其密封對方的構(gòu)件之間的相對位移并對兩者間進行密封。由此，在所述燃氣輪機中，即使在內(nèi)側(cè)擴散器與隔壁之間產(chǎn)生了熱膨脹差，也能夠?qū)烧唛g進行密封。
[0027]在本發(fā)明的燃氣輪機中，可以構(gòu)成為，所述隔壁端密封構(gòu)件具有:密封保持體，其固定于所述隔壁的所述另一方的側(cè)部，形成有向所述徑向上的從所述另一方的側(cè)部的所述密封對方遠離的一側(cè)凹陷且沿著所述周向延伸的槽；密封體，其以沿著所述徑向能夠移動的方式配置在所述密封保持體的所述槽內(nèi)，且沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸的軸向能夠滑動地與所述另一方的側(cè)部的所述密封對方的構(gòu)件進行面接觸；彈性體，其收容于所述密封保持體，將所述密封體向所述另一方的側(cè)部的所述密封對方壓靠。
[0028]在所述燃氣輪機中，雖然隔壁的另一方的側(cè)部與其密封對方的構(gòu)件發(fā)生相對位移，但由于該作為密封對方的構(gòu)件與密封體進行面接觸，因此能夠提高隔壁的另一方的側(cè)部與其密封對方的構(gòu)件之間的密封性。
[0029]在本發(fā)明的燃氣輪機中，可以構(gòu)成為，所述孔密封構(gòu)件具有在相對于所述支柱沿所述延伸方向進行相對移動時與所述支柱滑動接觸的滑動接觸部。這種情況下，所述孔密封構(gòu)件可以構(gòu)成為，具有:在與所述延伸方向垂直的整個方向上與所述支柱之間確保微小間隙的環(huán)狀的密封環(huán)；固定在所述密封環(huán)的內(nèi)周側(cè)，以相對于所述支柱沿所述延伸方向能夠相對移動的方式與所述支柱進行滑動接觸的作為所述滑動接觸部的密封體。
[0030]所述燃氣輪機的孔密封構(gòu)件由于具有在相對于支柱沿延伸方向進行相對移動時與支柱滑動接觸的滑動接觸部，因此能夠提高隔壁的支柱貫通孔與支柱之間的密封性。而且，在所述燃氣輪機中，由于能夠抑制孔密封構(gòu)件相對于支柱的振動，因此能夠抑制孔密封構(gòu)件的損傷。
[0031]發(fā)明效果
[0032]在本發(fā)明中，能夠長期確保在支柱罩與支柱之間流動的冷卻空氣的通路的密封性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明涉及的一實施方式中的燃氣輪機的主要部分剖切側(cè)視圖。
[0034]圖2是本發(fā)明涉及的一實施方式中的燃氣輪機的主要部分剖視圖。
[0035]圖3是圖2中的軸承箱及孔密封構(gòu)件周圍的放大圖。
[0036]圖4是圖2中的IV-1V線剖視圖。
[0037]圖5是圖4中的V部放大圖。
[0038]圖6是本發(fā)明涉及的一實施方式中的孔密封構(gòu)件的從徑向內(nèi)側(cè)觀察時的主要部分剖切俯視圖。
[0039]圖7是本發(fā)明涉及的一實施方式中的孔密封構(gòu)件的主要部分剖切側(cè)視圖。
[0040]圖8是本發(fā)明涉及的一實施方式中的隔壁端密封構(gòu)件的剖視圖。
【具體實施方式】
[0041]以下，參照圖1?圖8，對本發(fā)明涉及的燃氣輪機的一實施方式詳細地進行說明。
[0042]如圖1所示，本實施方式的燃氣輪機具備:對外氣進行壓縮而生成壓縮空氣的壓縮機I ;將來自燃料供給源的燃料與壓縮空氣混合并使它們?nèi)紵扇紵龤怏w的多個燃燒器2 ;由燃燒氣體來驅(qū)動的渦輪3。
[0043]渦輪3具備殼體4、在該殼體4內(nèi)旋轉(zhuǎn)的渦輪轉(zhuǎn)子5。該渦輪轉(zhuǎn)子5例如與借助該渦輪轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的發(fā)電機(未圖示)連接。多個燃燒器2以渦輪轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)軸線Ar為中心而在周向Dc上彼此等間隔地固定于殼體4。需要說明的是，以下，將旋轉(zhuǎn)軸線Ar延伸的方向簡稱作軸向Da，將相對于旋轉(zhuǎn)軸線Ar的徑向簡稱作徑向Dr。另外，在軸向Da上，以渦輪3為基準而將壓縮機I側(cè)稱作上游側(cè)，以壓縮機I為基準而將渦輪3側(cè)稱作下游側(cè)。
[0044]渦輪轉(zhuǎn)子5具有:在沿著軸向Da排列的多級中的每一級均以旋轉(zhuǎn)軸線Ar為中心的轉(zhuǎn)子盤6 ;沿著周向Dc排列且固定于轉(zhuǎn)子盤6的多個動翼8 ;固定于最終級的轉(zhuǎn)子盤6且沿著軸向Da延伸的軸部7。如圖2所示，動翼8具有沿著徑向Dr延伸的動翼主體8a、在該動翼主體8a的徑向內(nèi)側(cè)端形成的平臺8b、從平臺8b朝向徑向內(nèi)側(cè)延伸的翼根(未圖示)。動翼8通過將其翼根插入轉(zhuǎn)子盤6而固定于該轉(zhuǎn)子盤6。軸部7以旋轉(zhuǎn)軸線Ar為中心形成為圓柱狀，且設(shè)置在最終級的轉(zhuǎn)子盤6的下游側(cè)。
[0045]殼體4具有排氣室壁10，該排氣室壁10以旋轉(zhuǎn)軸線Ar為中心形成為圓筒狀且配置在比最終級的動翼8靠下游側(cè)的位置。在排氣室壁10的徑向內(nèi)側(cè)以旋轉(zhuǎn)軸線Ar為中心地配置圓筒狀的外側(cè)擴散器11及內(nèi)側(cè)擴散器12。外側(cè)擴散器11沿著排氣室壁10的內(nèi)周面設(shè)置。內(nèi)側(cè)擴散器12在外側(cè)擴散器11的徑向內(nèi)側(cè)隔開間隔地配置。外側(cè)擴散器11與內(nèi)側(cè)擴散器12之間形成使渦輪轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)的燃燒氣體G的排氣流路13。
[0046]在內(nèi)側(cè)擴散器12的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有將渦輪轉(zhuǎn)子5的軸部7支承為能夠旋轉(zhuǎn)的軸承29、覆蓋該軸承29的外周側(cè)且對該軸承29進行支承的軸承箱20。在軸承箱20的上游端固定有上游側(cè)密封保持環(huán)(固定構(gòu)件)22，在軸承箱20的下游端固定有下游側(cè)密封保持環(huán)26。在上游側(cè)密封保持環(huán)22的內(nèi)周側(cè)設(shè)有對上游側(cè)密封保持環(huán)22與渦輪轉(zhuǎn)子5之間進行密封的軸密封件23。另外，在下游側(cè)密封保持環(huán)26的內(nèi)周側(cè)也設(shè)有對下游側(cè)密封保持環(huán)26與渦輪轉(zhuǎn)子5之間進行密封的多個軸密封件27。
[0047]在渦輪轉(zhuǎn)子5的軸部7形成有沿著軸向Da延伸的冷卻空氣主通路7a。該冷卻空氣主通路7a在渦輪轉(zhuǎn)子5的下游端開口。在該軸部7的下游端，與該軸部7在軸向Da上隔開間隔地配置有轉(zhuǎn)子密封凸緣18。該轉(zhuǎn)子密封凸緣18借助其外周側(cè)部分而固定于下游側(cè)密封保持環(huán)26。在該轉(zhuǎn)子密封凸緣18上固定有冷卻空氣供給配管19。該冷卻空氣供給配管19與軸部7的冷卻空氣主通路7a連通。
[0048]排氣室壁10與軸承箱20通過將外側(cè)擴散器11及內(nèi)側(cè)擴散器12貫通的支柱15來連結(jié)。如圖2及4所示，該支柱15沿著渦輪轉(zhuǎn)子5的切向(切線)方向延伸且沿著該延伸方向De由支柱罩14來覆蓋。該支柱罩14的延伸方向De的一端部安裝于外側(cè)擴散器11,另一端部安裝于內(nèi)側(cè)擴散器12。在內(nèi)側(cè)擴散器12的徑向內(nèi)側(cè)與軸承箱20的徑向外側(cè)之間配置有以旋轉(zhuǎn)軸線Ar為中心的筒狀的隔壁30。在該隔壁30上形成有供支柱15貫通的支柱貫通孔32a。另外，在該隔壁30上設(shè)有將支柱貫通孔32a與支柱15之間的間隙閉塞的孔密封構(gòu)件40。
[0049]如圖3及圖5所示，隔壁30具有:以旋轉(zhuǎn)軸線Ar為中心形成為圓筒狀的隔壁主體31 ;沿著支柱15的延伸方向De延伸且覆蓋支柱15的筒部32。
[0050]隔壁主體31的上游側(cè)部31a通過螺栓(固定用具)33固定于上游側(cè)密封保持環(huán)22，且該上游側(cè)部31a與上游側(cè)密封保持環(huán)22之間被密封。另外，在隔壁30的下游側(cè)部31b設(shè)有對下游側(cè)部31b與內(nèi)側(cè)擴散器12之間進行密封的隔壁端密封構(gòu)件35。在該隔壁主體31形成有供支柱15貫通的開口。在該隔壁主體31沿著隔壁主體31的開口的緣部來固定前述的筒部32。該筒部32的內(nèi)周側(cè)形成前述的支柱貫通孔32a。
[0051]在筒部32的徑向內(nèi)側(cè)端形成有從筒部32的內(nèi)側(cè)向外側(cè)擴寬的凸緣部32b。在該凸緣部32b上利用螺栓39及螺母固定前述的孔密封構(gòu)件40。如圖6及圖7所示，孔密封構(gòu)件40具有:在與支柱15的延伸方向De垂直的整個方向上與支柱15之間確保微小間隙的環(huán)狀的密封環(huán)41 ;固定在該密封環(huán)41的內(nèi)周側(cè)，以相對于支柱15沿著支柱15的延伸方向De能夠相對移動的方式與支柱15滑動接觸的密封體47。
[0052]環(huán)狀的密封環(huán)41具有:形成環(huán)狀的一部分的第一密封環(huán)片42 ;形成環(huán)狀的其余的部分的第二密封環(huán)片43 ;將第一密封環(huán)片42與第二密封環(huán)片43連接的螺栓44及螺母45。第一密封環(huán)片42及第二密封環(huán)片43基本上不與支柱15接觸，但為了防止因老化等而萬一發(fā)生了接觸的情況下的支柱15的磨損等，在此，用比較軟的金屬、例如鋁合金來形成第一密封環(huán)片42及第二密封環(huán)片43。在第一密封環(huán)片42及第二密封環(huán)片43上分別形成有從內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)凹陷的密封槽42a、43a。密封體47嵌入而固定在各密封環(huán)片42、43的密封槽42a、43a中。該密封體47例如為石墨密封件。
[0053]在第一密封環(huán)片42上，在以收納支柱15的位置為基準而對稱的兩處形成有沿著支柱15的延伸方向De貫通的螺栓孔42v。用于將密封環(huán)41向隔壁30的筒部32固定的螺栓39的軸部隔著墊片穿過該螺栓孔42v。該螺栓孔42v的內(nèi)徑比穿過該螺栓孔42v的螺栓39的軸部的外徑大。即，螺栓孔42v相對于穿過螺栓孔42v的螺栓39的軸部而言為所謂的自由尺寸孔。因此，在螺栓39的軸部穿過螺栓孔42v的狀態(tài)下，螺栓39在與延伸方向De垂直的方向上相對于第一密封環(huán)片42能夠稍微地相對移動。由此，通過螺栓39而與隔壁30的筒部32連接的第一密封環(huán)片42在與延伸方向De垂直的方向上相對于該筒部32能夠稍微地相對移動。
[0054]隔壁30是隔壁主體31及筒部32均由厚度比較薄的板形成的金屬板焊接結(jié)構(gòu)物。因此，難以將固定在隔壁30上的密封環(huán)41相對于支柱15準確地配置。因此，在此，如前述那樣，在與延伸方向De垂直的方向上，將連接隔壁30與密封環(huán)41的螺栓39的螺栓孔42v設(shè)為自由尺寸孔，使密封環(huán)41相對于隔壁30的筒部32能夠稍微地相對移動，從而能夠調(diào)整密封環(huán)41相對于支柱15的相對位置。
[0055]如圖8所示，對隔壁30的下游側(cè)部31b與內(nèi)側(cè)擴散器12之間進行密封的隔壁端密封構(gòu)件35具有:形成有從徑向外側(cè)向徑向內(nèi)側(cè)凹陷且沿著周向Dc延伸的槽36a的密封保持體36 ;沿徑向Dr能夠移動地配置在該槽36a內(nèi)，且能夠滑動地與內(nèi)側(cè)擴散器12的內(nèi)周面12i進行面接觸的密封體37 ;將該密封體37向內(nèi)側(cè)擴散器12壓靠的作為彈性體的彈簧38。密封保持體36通過螺栓23固定在隔壁30的下游側(cè)部31b。密封體37形成為環(huán)狀，其外徑比圓筒狀的內(nèi)側(cè)擴散器12的內(nèi)徑稍小。密封體37由分別形成周向Dc的一部分的多個密封片構(gòu)成。多個密封片分別以沿著徑向Dr能夠移動的方式配置在密封保持體36的槽36a內(nèi)。在周向上相鄰的密封片彼此在周向Dc上局部重合。
[0056]接著，使用圖2，對以上所說明的燃氣輪機中的冷卻空氣的流動進行說明。
[0057]將例如從壓縮機I抽出的200°C左右的壓縮空氣作為冷卻空氣Al向配置在渦輪轉(zhuǎn)子5下游側(cè)的冷卻空氣供給配管19供給。該冷卻空氣Al流入進行旋轉(zhuǎn)的渦輪轉(zhuǎn)子5的冷卻空氣主通路7a內(nèi)來對動翼8等進行冷卻。
[0058]另外，將例如從壓縮機I抽出的200°C左右的壓縮空氣作為冷卻空氣A2還向排氣室壁10的內(nèi)周面與外側(cè)擴散器11的外周面之間供給。該冷卻空氣A2經(jīng)過支柱15與支柱罩14的間隙而流入到內(nèi)側(cè)擴散器12的內(nèi)周面與隔壁30之間。然后，該冷卻空氣A2經(jīng)過內(nèi)側(cè)擴散器12與上游側(cè)密封保持環(huán)22之間，而從最終級的動翼8的平臺Sb處的下游端與內(nèi)側(cè)擴散器12處的上游端之間向該內(nèi)側(cè)擴散器12與外側(cè)擴散器11之間的排氣流路13流入。
[0059]冷卻空氣A2在從排氣室壁10的內(nèi)周面與外側(cè)擴散器11的外周面之間向排氣流路13流入的過程中，對外側(cè)擴散器11、支柱15、支柱罩14、內(nèi)側(cè)擴散器12進行冷卻。
[0060]200°C左右的冷卻空氣A2在對外側(cè)擴散器11、支柱15、支柱罩14進行冷卻的過程中被逐漸加熱。隔壁30的設(shè)置是為了防止被加熱后的冷卻空氣A2與軸承箱20相接而將軸承29加熱的情況。
[0061]支柱15因熱膨脹或熱收縮而會沿著其延伸方向De伸長或收縮。在本實施方式中，該支柱15的延伸方向De如使用圖4前述的那樣是渦輪轉(zhuǎn)子5的切向方向，因此即使支柱15伸長或收縮，在該支柱15的端部固定的軸承箱20也繞著旋轉(zhuǎn)軸線Ar旋轉(zhuǎn)，而在軸向Da及徑向Dr上幾乎不移動。因此，在本實施方式中，即使支柱15伸長或收縮，也能夠?qū)u輪轉(zhuǎn)子5穩(wěn)定地支承為可繞著旋轉(zhuǎn)軸線Ar旋轉(zhuǎn)。
[0062]隔壁30的支柱貫通孔32a與支柱15之間由孔密封構(gòu)件40來密封。孔密封構(gòu)件40的密封環(huán)41在與支柱15的延伸方向De垂直的整個方向上與支柱15之間確保著微小間隙。因此，環(huán)狀的密封環(huán)41被容許相對于支柱15向支柱15的延伸方向De的相對移動,且對隔壁30的支柱貫通孔32a與支柱15之間進行密封。另外，在環(huán)狀的密封環(huán)41的內(nèi)周側(cè)局部地設(shè)有密封體47。該密封體47在相對于支柱15向延伸方向De移動時與支柱15滑動接觸，因此能夠提高隔壁30的支柱貫通孔32a與支柱15之間的密封性。
[0063]隔壁30的上游側(cè)部31a通過螺栓33固定于上游側(cè)密封保持環(huán)22。因此，隔壁30的上游側(cè)部31a與上游側(cè)密封保持環(huán)22之間被密封。另外，在隔壁30的下游側(cè)部31b設(shè)有隔壁端密封構(gòu)件35，隔壁30的下游側(cè)部31b與內(nèi)側(cè)擴散器12之間被密封。
[0064]由于內(nèi)側(cè)擴散器12暴露于燃燒氣體G，而隔壁30不暴露于燃燒氣體G，因此因兩者間的溫度差而在兩者間會產(chǎn)生熱膨脹差。其結(jié)果是，上游側(cè)部31a固定于上游側(cè)密封保持環(huán)22的隔壁30的下游側(cè)部31b與內(nèi)側(cè)擴散器12在軸向Da及徑向Dr上發(fā)生相對位移。在本實施方式中，隔壁端密封構(gòu)件35的密封體37以沿著徑向Dr能夠移動的方式設(shè)于密封保持體36，并且由彈簧38向內(nèi)側(cè)擴散器12壓靠，使得該密封體37能夠滑動地與內(nèi)側(cè)擴散器12的內(nèi)周面12i進行面接觸。因此，在本實施方式中，能夠容許隔壁30的下游側(cè)部31b與內(nèi)側(cè)擴散器12的軸向Da及徑向Dr上的相對位移，并對兩者之間進行密封。
[0065]可是，孔密封構(gòu)件40由固定在與軸承箱20 —體的上游側(cè)密封保持環(huán)22上的隔壁30來保持。因此，如前述那樣，即使支柱15因熱膨脹或熱收縮而沿著其延伸方向De伸長或收縮，使得軸承箱20繞旋轉(zhuǎn)軸線Ar旋轉(zhuǎn)，并使支柱15的徑向內(nèi)側(cè)端部在周向Dc上移動，孔密封構(gòu)件40也會追隨該軸承箱20的旋轉(zhuǎn)而沿著周向Dc移動，不會相對于支柱15的徑向內(nèi)側(cè)端部而產(chǎn)生周向Dc的相對位移。并且，由于孔密封構(gòu)件40從軸承箱20借助剛性比較高的上游側(cè)密封保持環(huán)22、隔壁30來保持，因此不會像專利文獻I所示的結(jié)構(gòu)那樣承受隔壁的自重。由此，在本實施方式中，孔密封構(gòu)件40不易發(fā)生損傷，能夠長期對冷卻空氣A2的流路進行密封。
[0066]另外，在本實施方式中，與在冷卻外側(cè)擴散器11、支柱15及支柱罩14的過程中被逐漸加熱的冷卻空氣A2進行接觸的隔壁30及孔密封構(gòu)件40不與軸承箱20相接。因此，在本實施方式中，能夠?qū)⒈患訜岷蟮睦鋮s空氣A2對軸承箱20的加熱抑制為最小限度，其結(jié)果是，能夠抑制軸承29的溫度上升。
[0067]需要說明的是，在本實施方式中，將隔壁30的上游側(cè)部31a固定于上游側(cè)密封保持環(huán)22，但也可以將隔壁30的下游側(cè)部31b固定于內(nèi)側(cè)擴散器12。這種情況下，優(yōu)選在隔壁30的上游側(cè)部31a與上游側(cè)密封保持環(huán)22之間設(shè)置容許隔壁30的上游側(cè)部31a與上游側(cè)密封保持環(huán)22的軸向Da及徑向Dr上的相對位移并對兩者間進行密封的密封構(gòu)件。
[0068]另外，本實施方式的隔壁30具有隔壁主體31、在隔壁主體31的開口固定的筒部32，在該筒部32設(shè)有孔密封構(gòu)件40。然而，也可以省略筒部32，將隔壁主體31的開口作為貫通孔，在該貫通孔設(shè)置孔密封構(gòu)件40。[0069]另外，本實施方式的孔密封構(gòu)件40具有密封環(huán)41、在該密封環(huán)41的內(nèi)周側(cè)局部地設(shè)置的密封體47，但也可以省略該密封體47。然而，這種情況下，冷卻空氣A2的泄漏量會稍微增多。另外，反之也可以在密封環(huán)41的內(nèi)周側(cè)的整體配置密封體47，以進一步減少冷卻空氣A2的泄漏量。
[0070]符號說明
[0071]1:壓縮機、2:燃燒器、3:渦輪、4:殼體、5:渦輪轉(zhuǎn)子、6:轉(zhuǎn)子盤、7:軸部、7a:冷卻空氣主通路、8:動翼、10:排氣室壁、11:外側(cè)擴散器、12:內(nèi)側(cè)擴散器、14:支柱罩、15:支柱、20:軸承箱、22:上游側(cè)密封保持環(huán)(固定構(gòu)件)、29:軸承、30:隔壁、31a:上游側(cè)部、31b:下游側(cè)部、32a:支柱貫通孔、33:螺栓(固定用具)、35:隔壁端密封構(gòu)件、36:密封保持體、36a:槽、37:密封體、38:彈簧(彈性體)、40:孔密封構(gòu)件、41:密封環(huán)、47:密封體
【權(quán)利要求】
1.一種燃氣輪機，其具備: 轉(zhuǎn)子，其以旋轉(zhuǎn)軸線為中心進行旋轉(zhuǎn)； 排氣室壁，其以所述旋轉(zhuǎn)軸線為中心形成為圓筒狀； 外側(cè)擴散器，其以所述旋轉(zhuǎn)軸線為中心形成為圓筒狀，且沿著所述排氣室壁的內(nèi)周面設(shè)置； 內(nèi)側(cè)擴散器，其以所述旋轉(zhuǎn)軸線為中心形成為圓筒狀，配置在所述外側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)，在該內(nèi)側(cè)擴散器與所述外側(cè)擴散器之間形成燃燒氣體的排氣流路； 軸承箱，其配置在所述內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)，覆蓋并支承將所述轉(zhuǎn)子支承為能夠旋轉(zhuǎn)的軸承；支柱，其在所述排氣室壁與所述軸承箱之間在相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線的周向上隔開間隔配置多個，貫通所述外側(cè)擴散器及所述內(nèi)側(cè)擴散器而將所述排氣室壁與所述軸承箱連結(jié)；支柱罩，其沿著所述支柱的延伸方向配置，所述延伸方向的一端部安裝于外側(cè)擴散器，另一端部安裝于內(nèi)側(cè)擴散器，所述支柱罩隔開間隔地將所述支柱覆蓋，以使冷卻空氣通過該支柱罩與該支柱之間； 隔壁，其配置在所述內(nèi)側(cè)擴散器的徑向內(nèi)側(cè)與所述軸承箱的徑向外側(cè)之間，上游側(cè)部與固定于所述軸承箱的上游側(cè)的固定構(gòu)件之間被密封，且下游側(cè)部與所述內(nèi)側(cè)擴散器之間被密封，在所述隔壁上形成有供所述支柱貫通的支柱貫通孔； 孔密封構(gòu)件，其相對于所述支柱沿著所述延伸方向能夠相對移動地固定于所述隔壁的所述支柱貫通孔，將所述支柱貫通孔與所述支柱之間的間隙閉塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣輪機，其中， 所述燃氣輪機具備:固定用具，其將所述隔壁的所述上游側(cè)部和所述下游側(cè)部中的一方的側(cè)部固定于密封對方的構(gòu)件上；隔壁端密封構(gòu)件，其以使另一方的側(cè)部與密封對方的構(gòu)件能夠相對移動的方式將該另一方的側(cè)部與所述密封對方的構(gòu)件之間密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃氣輪機，其中， 所述隔壁端密封構(gòu)件具有: 密封保持體，其固定于所述隔壁的所述另一方的側(cè)部，形成有向所述徑向上的從所述另一方的側(cè)部的所述密封對方遠離的一側(cè)凹陷且沿著所述周向延伸的槽； 密封體，其以沿著所述徑向能夠移動的方式配置在所述密封保持體的所述槽內(nèi)，且沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸的軸向能夠滑動地與所述另一方的側(cè)部的所述密封對方的構(gòu)件進行面接觸； 彈性體，其收容于所述密封保持體，將所述密封體向所述另一方的側(cè)部的所述密封對方壓靠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的燃氣輪機，其中， 所述孔密封構(gòu)件具有在相對于所述支柱沿所述延伸方向進行相對移動時與所述支柱滑動接觸的滑動接觸部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4述的燃氣輪機，其中， 所述孔密封構(gòu)件具有:在與所述延伸方向垂直的整個方向上與所述支柱之間確保微小間隙的環(huán)狀的密封環(huán)；固定在所述密封環(huán)的內(nèi)周側(cè)，以相對于所述支柱沿所述延伸方向能夠相對移動的方式與所述支柱進行滑動接觸的作為所述滑動接觸部的密封體。
【文檔編號】F01D25/24GK104040148SQ201280064711
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月27日
【發(fā)明者】橋本真也 申請人:三菱日立電力系統(tǒng)株式會社