[发明专利]燃气涡轮、燃气涡轮机及用于其动叶片的冷却剂收集法

说明书

本发明涉及一种利用冷却剂对动叶片进行冷却的燃气涡轮、一种燃气涡轮机以及一种用于燃气涡轮动叶片的冷却剂收集方法。

一个燃气涡轮的燃烧温度具有逐年升高的趋势以提高其工作效率，特别是暴露在燃烧气体下的动叶片温度会越来越高，因此需要使一种冷却剂在动叶片中流动并对它们进行冷却。

从一个压缩机抽出的压缩空气、利用燃气废热所产生的蒸气或者类似物质可作为一种冷却剂。

为了提高一个燃气涡轮的工作效率，收集和利用一种在对涡轮的动叶片进行冷却后的冷却剂并且保持高燃烧温度是重要的。因此，人们已经以各种方式提出了冷却剂流动通道是一个封闭回路的所谓封闭回路冷却结构，例如在未公开的日本专利申请8-14064中所披露的。

具有这样一个封闭回路冷却结构的燃气涡轮的主要问题是燃气涡轮的转动所产生的离心力而导致的应力问题以及安装在动叶片和涡轮转子的结构件中的冷却剂流动通道连接部分的密封性能问题。

下面由对燃气涡轮的转动所产生的离心力而导致的应力所带来的问题进行描述。

涡轮转子围绕涡轮的中心线以很高的速度转动，因此产生在外周边中的离心力会产生很大的应力。特别是，转轮的外周边中具有多个动叶片并且所产生的离心力非常大，因此需要很高的强度。冷却剂流动通道或类似部件通常安装在涡轮转子的结构件内，因此结构件不均匀，这样，在一个特定部分处会出现应力集中并且可能降低结构强度。

本发明的一个目的是，提供一种工作效率高的燃气涡轮，这种燃气涡轮能够保证较高燃烧温度并且在由燃气涡轮的转动所产生的离心力而导致的应力方面能够提供可靠性。

本发明的一种燃气涡轮具有一个涡轮转子，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其中，所述分隔件具有多个流动通道，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述流动通道具有第一流动通道，所述第一流动通道与安装在一个第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第一转轮与所述分隔件相邻，所述第一流动通道还与形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第一空间相连，所述流动通道具有第二流动通道，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第二流动通道还与形成在所述第一转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第二空间相连。

而且，本发明的一种燃气涡轮机具有一个涡轮转子、一个压缩机和一个燃烧器，所述涡轮转子包括多个动叶片、多个转轮以及至少一个分隔件，所述动叶片具有冷却通道，一种冷却剂能够在所述冷却通道内流动，所述动叶片在所述转轮的外周边中，所述分隔件安装在两个相邻的所述转轮之间，其中，所述分隔件具有多个流动通道，一种冷却剂在对所述动叶片进行冷却之后能够流过所述流动通道，所述流动通道具有第一流动通道，所述第一流动通道与安装在一个第一转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第一转轮与所述分隔件相邻，所述第一流动通道还与形成在与所述分隔件相邻的一个第二转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第一空间相连，所述流动通道具有第二流动通道，所述第二流动通道与安装在所述第二转轮上的所述动叶片中的所述冷却通道相连，所述第二流动通道还与形成在所述第一转轮和所述分隔件相接触的侧壁表面上的一个第二空间相连，使所述第一空间和第二空间与用于将燃用空气供给到所述燃烧器的燃用空气流动通道相连，将从所述压缩机抽出的压缩空气供给到所述动叶片的所述冷却通道，所述压缩空气作为一种冷却剂对所述动叶片进行冷却，利用所述第一流动通道和第二流动通道收集在对所述动叶片进行冷却后的冷却剂，并将所收集的冷却剂供给到所述燃烧器的燃用空气中。