密封结构的制作方法

文档序号:11934495阅读:331来源:国知局
密封结构的制作方法与工艺

本发明涉及一种密封结构。

本申请基于2014年9月26日申请的日本特愿2014-196771号而主张优先权,并将其内容援引于此。



背景技术:

在燃气轮机中,使由压缩机加压后的空气在燃烧器中与燃料混合而产生作为高温的流体的燃烧气体,且将该燃烧气体向交替配设有静叶片及动叶片的涡轮的燃烧气体流路内导入。燃气轮机通过在燃烧气体流路内流通的燃烧气体而使动叶片及转子旋转。由此,燃气轮机将燃烧气体的能量作为旋转能量而输出,并且对压缩机、发电机赋予旋转驱动力。

在燃烧器的尾筒与涡轮的第一级静叶片的护罩之间,为了防止因热膨胀引起的接触而设有间隙。在该间隙中,为了防止车室空气向燃烧气体流路内漏出而设有密封构件(例如,专利文献1)。

另外,在构成燃气轮机的各部件的暴露于燃烧气体的面上,实施有隔热涂层材料(Thermal Barrier Coating:TBC)作为用于提高耐热性的耐热覆膜部。该隔热涂层材料实施在暴露于燃烧气体而成为高温的区域。隔热涂层材料不仅实施在面对燃烧气体流路的气体通过面,还实施在与气体通过面交叉的侧壁面的燃烧气体流路侧。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本国特开2009-167905号公报

发明要解决的课题

然而,在这样的燃气轮机中,燃气轮机稳态运转的状态与燃气轮机停止的状态相比,尾筒、动叶片、静叶片及壳体等构成燃气轮机的构件的温度变高。在燃气轮机的起动时温度上升的过程中,因构成燃气轮机的构件的温度的不同而产生热延伸差。因此,在燃气轮机从停止的状态到变成稳态运转的状态的期间,各构件间的余隙根据燃气轮机的运转状况而发生变动。因此,相邻的部件彼此的余隙因热延伸差而变窄,可能使对置的侧壁面彼此相互接触,从而产生隔热涂层材料剥离等现象而使耐热覆膜部损伤。



技术实现要素:

本发明提供一种即使相邻的构件彼此接触也能够避免耐热覆膜部损伤的密封结构。

用于解决课题的方案

本发明的第一方式的密封结构具备:第一构件,其面对在转子轴的周围形成的燃烧气体流路而配置;第二构件,其与所述第一构件相邻,且面对所述燃烧气体流路而配置;第三构件,其在所述第一构件的第一端面和与所述第一端面对置的所述第二构件的第二端面之间,配置在所述燃烧气体流路的外侧,且与所述第一构件及所述第二构件卡合;耐热覆膜部,其形成在所述第一端面及所述第二端面中的至少一方的所述燃烧气体流路侧;以及接触部,其在相对于所述燃烧气体流路而比所述耐热覆膜部靠外侧的位置配置于所述第一端面及所述第二端面,在所述第一构件及所述第二构件沿相互接近的方向进行相对移动的情况下,在与所述耐热覆膜部对置的所述第一端面及所述第二端面中的至少一方的面和所述耐热覆膜部之间形成有间隙的状态下,所述接触部与所述第一构件及所述第二构件直接地接触、或者经由所述第三构件而间接地接触来限制所述相对移动。

根据这样的结构,在第一端面与第二端面接触之前,接触部与第一端面及第二端面接触、或经由第三构件而与至少一方的未形成有耐热覆膜部的构件接触。因此,能够对第一构件与第二构件之间的相对移动进行限制,使得相比较于接触部与第一端面及所述第二端面直接地接触、或经由第三构件而间接地接触的位置,第一端面与第二端面不会进一步接近。由此,能够防止第一构件的形成有耐热覆膜部的第一端面与和第一构件相邻的第二构件的形成有耐热覆膜部的第二端面接触的情况。

在本发明的第二方式的密封结构中,在第一方式的基础上,也可以是,所述第一构件为燃烧器,所述第二构件为相对于所述燃烧器而配置在转子轴向下游侧的静叶片,所述第三构件为配置在所述燃烧气体流路的外侧的密封构件。

根据这样的结构,第一构件为燃烧器,第二构件为在转子轴向下游侧与燃烧器相邻的静叶片,第三构件为在燃烧器与静叶片之间配置的密封构件。由此,可容易地适用能够对燃烧器的出口附近的耐热覆膜部进行保护的密封结构。

在本发明的第三方式的密封结构中,在第二方式的基础上,也可以是,所述密封构件具备:冷却流路,其相对于所述静叶片的朝向转子轴向上游侧的前缘部,形成在包括所述前缘部的转子轴向上游侧的位置在内的以所述转子轴为基准的周向的一定的区域;以及第三端面,其形成有在所述周向上设有多个且将在所述冷却流路中流动的冷却空气排出的开口。

根据这样的结构,能够对前缘部附近的密封构件进行有效地冷却,该前缘部附近因燃烧气体而容易成为高温,该燃烧气体是因流入到燃烧气体流路中的燃烧气体碰撞而被卷入的燃烧气体。具体而言,由于燃烧气体与前缘部碰撞,因此前缘部的转子轴向上游侧的部分与周向的其他部分相比成为更高温。因此,通过在前缘部的转子轴向上游侧的密封构件中设置具备开口的冷却流路,能够向成为更高温的部分有效地供给冷却空气而对密封构件进行冷却。其结果是,能够进一步抑制为了冷却密封构件而在冷却流路中流通的冷却空气的流量。

在本发明的第四方式的密封结构中,在第三方式的基础上,也可以是,所述密封构件具备间隙形成部,其从所述第三端面向转子轴向下游侧突出,且形成有朝向转子轴向下游侧的面即第四端面。

根据这样的结构,间隙形成部从第三端面向转子轴向下游侧突出。因此,不会使将冷却空气排出的开口闭塞,密封构件被稳定地冷却。

在本发明的第五方式的密封结构中,在第四方式的基础上,也可以是,所述第四端面与所述静叶片的朝向转子轴向上游侧的所述第二端面的接触部对置配置。

根据这样的结构,即使配置有开口的第三端面与在转子轴向下游侧对置的静叶片侧的侧端面之间的间隔变窄,侧端面的接触部在开口闭塞之前也与第四端面接触。由此,能够稳定地确保开口的前方的空间,即使端面与侧端面之间的间隔变窄,也能够使必要的冷却空气稳定地从开口持续排出。

在本发明的第六方式的密封结构中,在第一方式的基础上,也可以是,所述第一构件及所述第二构件是以所述转子轴为基准而在周向上相邻的分割环,所述第三构件是配置在相邻的所述分割环彼此之间的密封板。

根据这样的结构,第一构件及第二构件为在周向上相邻的分割环,第三构件为配置在相邻的分割环彼此之间的密封板。由此,可容易地适用能够在周向上相邻的一对分割环之间保护耐热覆膜部的密封结构。

发明效果

根据本发明的密封结构,在接触部处能够防止相邻的部件的对置的面的接触,能够防止耐热覆膜部损伤的情况。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的燃气轮机的主要部分剖切侧视图。

图2是本发明的实施方式中的燃气轮机的主要部分剖视图。

图3是对本发明的第一实施方式中的密封结构进行说明的主要部分放大图。

图4是对本发明的第一实施方式中的从轴向下游侧观察到的密封构件进行说明的主要部分放大图。

图5是对本发明的第一实施方式中的密封构件的开口的位置进行说明的简图。

图6是对图4中的VI-VI截面进行说明的剖视图。

图7是对本发明的第二实施方式中的分割环进行说明的主要部分放大图。

图8是对本发明的第二实施方式中的密封结构进行说明的主要部分剖视图。

具体实施方式

《第一实施方式》

以下,参照图1~图6,对本发明的第一实施方式进行说明。

如图1及图2所示,燃气轮机1具备对外部空气进行压缩而生成压缩空气A的压缩机10、使燃料与压缩空气A混合并燃烧而生成燃烧气体G的多个燃烧器20、以及由燃烧气体G驱动的涡轮30。

涡轮30具备壳体31和在该壳体31内以转子轴Ar为中心进行旋转的涡轮转子33。该涡轮转子33例如与通过该涡轮转子33的旋转而发电的发电机(未图示)连接。

压缩机10相对于涡轮30而配置在转子轴Ar的一侧。涡轮30的壳体31以转子轴Ar为中心而呈圆筒状。在压缩机10中,将压缩空气A的一部分作为冷却空气而向涡轮30、燃烧器20供给。

多个燃烧器20在相对于转子轴Ar的周向Dc上彼此隔开间隔而安装于该壳体31。

在此,将转子轴Ar延伸的方向作为转子轴向Da。在转子轴向Da上,相对于燃烧器20将配置有涡轮30的一侧作为下游侧,将其相反侧作为上游侧。

将以转子轴Ar为基准的周向Dc简称为周向Dc,将以该转子轴Ar为基准的径向Dr简称为径向Dr。

将径向Dr上远离轴线Ac的一侧作为径向Dr外侧,将其相反侧作为径向Dr内侧。

如图2所示,涡轮转子33具有以转子轴Ar为中心而沿转子轴向Da延伸的转子主体34和在转子轴向Da上排列而安装于转子主体34的多个动叶片列35。各动叶片列35均具有相对于转子轴Ar在周向Dc上排列而安装于转子轴Ar的多个动叶片36。动叶片36具有沿径向Dr延伸的动叶片主体37、在该动叶片主体37的径向Dr内侧设置的平台38、以及在该平台38的径向Dr内侧设置的叶片根39。动叶片36通过将该叶片根39埋入转子主体34而固定于转子主体34。

在多个动叶片列35的各上游侧配置有静叶片列40。各静叶片列40均通过将多个静叶片41在周向Dc上排列而构成。各静叶片41均具有向径向Dr外侧延伸的静叶片主体42、在静叶片主体42的径向Dr外侧设置的外侧护罩43、以及在静叶片主体42的径向Dr内侧设置的内侧护罩45。

在动叶片列35及静叶片列40的径向Dr外侧且壳体31的径向Dr内侧,以转子轴Ar为中心而配置有圆筒状的叶片环50。该叶片环50固定于壳体31。静叶片41的外侧护罩43与叶片环50通过隔热环52连结。

在转子轴向Da上相邻的静叶片列40的外侧护罩43彼此之间,配置有以转子轴Ar为中心而在周向Dc上排列的多个分割环60。在周向Dc上排列的多个分割环60呈环状。在分割环60的径向Dr内侧配置有动叶片列35。在周向Dc上排列的多个分割环60均通过隔热环52而与叶片环50连结。

在后述的燃烧器20的尾筒21内、涡轮30的壳体31内形成有供燃烧气体G流动的燃烧气体流路Pg。涡轮30的壳体31内的燃烧气体流路Pg由构成静叶片列40的多个静叶片41的内侧护罩45及外侧护罩43、构成其下游侧的动叶片列35的多个动叶片36的平台38及与其对置的分割环60在转子主体34的周围划分成环状。

燃烧器20具备将高温高压的燃烧气体G向涡轮30输送的尾筒21、以及向该尾筒21内供给燃料及压缩空气A的燃料供给器22。

燃料供给器22在内部形成有火焰。燃料供给器22具有呈以轴线Ac为中心的筒状的内筒22a。

尾筒21与内筒22a连接。尾筒21将在内筒22a中生成的高温及高压的燃烧气体G向涡轮30供给。尾筒21呈筒状。具体而言,尾筒21的转子轴向Da下游侧的出口开口大致呈四方形状。因此,尾筒21内的燃烧气体流路Pg由呈筒状的尾筒21的内周面21a划分而成。本实施方式的尾筒21是第一实施方式的密封结构100中的第一构件。本实施方式的尾筒21具有在转子轴向Da下游侧从外周面沿径向Dr突出的出口凸缘210(图3)。

密封结构100防止相邻的构件间的对置的面彼此接触,且同时防止壳体31内的压缩空气A向燃烧气体流路Pg侧漏出。第一实施方式的密封结构100配置在燃烧器20与涡轮30的静叶片列40之间,该涡轮30的静叶片列40在转子轴向Da下游侧与燃烧器20相邻。具体而言,第一实施方式的密封结构100不会使在转子轴向Da上相邻的尾筒21和第一静叶片列40a上形成的耐热覆膜部130接触地对尾筒21与第一静叶片列40a之间的间隙进行密封。

相对于图3所示的燃烧气体流路Pg而位于径向Dr内侧的密封结构100是具有尾筒21、第一静叶片列40a的内侧护罩45及密封构件7(内侧密封构件7a)的结构。尾筒21配置在转子轴向Da上游侧。内侧护罩45配置在转子轴向Da下游侧。密封构件7(内侧密封构件7a)相对于尾筒21与内侧护罩45之间的燃烧气体流路Pg而配置在径向Dr内侧。另一方面,相对于燃烧气体流路Pg而位于径向Dr外侧的密封结构100是具有尾筒21、第一静叶片列40a的外侧护罩43及密封构件7(外侧密封构件7b)的结构。外侧护罩43配置在转子轴向Da下游侧。密封构件7(外侧密封构件7b)相对于尾筒21与外侧护罩43之间的燃烧气体流路Pg而配置在径向Dr外侧。双方的结构具备以燃烧器的轴线Ac为基准而对称的结构。将双方的结构结合而形成一体化的密封结构。需要说明的是,密封结构100的结构中包括耐热覆膜部130和接触部140。耐热覆膜部130形成于尾筒21、第一静叶片列40a的暴露于燃烧气体G的面。接触部140对尾筒21及第一静叶片列40a的向相互接近的方向的相对移动进行限制。

出口凸缘210以覆盖该尾筒21的出口开口的周围的方式大致呈四方环状。出口凸缘210从尾筒21的外周面朝向燃烧气体流路Pg的外侧突出。具体而言,出口凸缘210具有一对周向凸缘部210a和一对径向凸缘部(未图示)。

一对周向凸缘部210a分别从尾筒21的外周面中的沿周向Dc延伸的外周面突出。一对周向凸缘部210a夹着出口开口而在径向Dr上相互对置配置。

在尾筒21中,如图3所示,转子轴向Da下游侧的后端部211与出口凸缘210相比更朝向转子轴向Da下游侧延伸。

在此,将第一实施方式的尾筒21的朝向转子轴向Da下游侧的面作为第一端面101。具体而言,第一实施方式的第一端面101由后端部211的朝向转子轴向Da下游侧的面即主体第一端面111、及出口凸缘210的朝向转子轴向Da下游侧的面即凸缘第一端面121形成。

第一静叶片列40a在静叶片列40中配置在最靠转子轴向Da上游侧的位置。第一静叶片列40a由在周向Dc上相邻的多个第一静叶片41a构成。第一静叶片列40a由叶片环50支承。第一静叶片列40a与燃烧器20的尾筒21之间由密封构件7密封。本实施方式的第一静叶片41a是第一实施方式的密封结构100中的第二构件。第一静叶片41a在转子轴向Da下游侧与作为第一构件的尾筒21相邻。

如图3所示,在第一静叶片41a的内侧护罩45及外侧护罩43上形成有护罩主体44和侧壁46,该护罩主体44具有与燃烧气体流路Pg面对的气体通过面441,该侧壁46与气体通过面441交叉。该侧壁46具有朝向转子轴向Da上游侧的侧端面461。侧端面461相对于尾筒21的后端部211的主体第一端面111及出口凸缘210的凸缘第一端面121而在转子轴向Da上隔开间隔地对置配置。在该侧壁46上形成有从侧端面461向转子轴向Da上游侧延伸的突出部424。

突出部424形成在侧端面461的从气体通过面441向径向Dr内侧或径向Dr外侧分离的位置。突出部424以转子轴Ar为中心而形成为环状。突出部424的朝向转子轴向Da上游侧的突出部第二端面112相对于出口凸缘210的凸缘第一端面121而在转子轴向Da上隔开间隔地对置配置。

在此,将第一实施方式的第一静叶片41a的朝向转子轴向Da上游侧的面作为第二端面102。具体而言,第一实施方式的第二端面102由内侧护罩45及外侧护罩43的侧端面461及突出部第二端面112形成。

密封构件7是配置在燃烧器20与第一静叶片列40a之间的尾筒密封,该第一静叶片列40a配置在燃烧器20的转子轴向Da下游侧且与燃烧气体流路Pg面对。密封构件7对燃烧器20的尾筒21的出口凸缘210与第一静叶片列40a的第一静叶片41a的内侧护罩45及外侧护罩43之间进行密封。本实施方式的密封构件7是第一实施方式的密封结构100中的第三构件。

密封构件7在作为第一端面101的主体第一端面111及凸缘第一端面121与作为第二端面102的侧端面461及突出部第二端面112之间,与尾筒21及第一静叶片41a的内侧护罩45或外侧护罩43卡合。

本实施方式的密封构件7沿着大致四方环状的出口凸缘210中的周向凸缘部210a配置。密封构件7(内侧密封构件7a)与径向Dr内侧的周向凸缘部210a卡合,并且与第一静叶片41a的内侧护罩45卡合。密封构件7(外侧密封构件7b)与径向Dr外侧的周向凸缘部210a卡合,并且与第一静叶片41a的外侧护罩43卡合。

需要说明的是,径向Dr内侧的密封构件7(内侧密封构件7a)与径向Dr外侧的密封构件7(外侧密封构件7b)以尾筒21的轴线Ac为基准而呈大致对称的形状。因此,在以下的说明中,主要将包括与径向Dr内侧的内侧护罩45卡合的内侧密封构件7a的密封结构100作为代表例而进行说明,在外侧密封构件7b的情况下也同样适用。此处的说明中的内侧密封构件7a的名称、符号使用“密封构件7”而进行说明。

密封构件7配置在燃烧气体G流通的燃烧气体流路Pg的外侧(径向Dr内侧)。如图3所示,密封构件7配置于在尾筒21与第一静叶片41a的内侧护罩45之间的间隙形成的腔室C。在此,本实施方式中的腔室C是与燃烧气体流路Pg面对的尾筒21和第一静叶片41a之间的空间。腔室C相对于燃烧气体流路Pg而形成在比尾筒21的内周面21a及第一静叶片41a的气体通过面441靠径向Dr内侧的位置。腔室C是在比尾筒21的后端部211靠径向Dr内侧的位置,由出口凸缘210和侧端面461在转子轴向Da上夹着的空间。

密封构件7是包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面呈相同的形状且在周向Dc上形成为环状的构件。本实施方式的密封构件7具有主体部70、第一凸部71、第二凸部72、第三凸部73及第四凸部74。主体部70在包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面中,沿径向Dr延伸。第一凸部71在包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面中,从主体部70的端部向转子轴向Da下游侧突出。第二凸部72在包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面中,在比第一凸部71靠径向Dr内侧的位置从主体部70向转子轴向Da下游侧突出。第三凸部73在包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面中,从主体部70的径向Dr内侧的端部向转子轴向Da上游侧突出。第四凸部74在包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面中,从第三凸部73的转子轴向Da上游侧的端部朝向径向Dr外侧突出。本实施方式的密封构件7形成有从开口80a排出冷却空气的冷却流路80。

本实施方式的主体部70的包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面呈在径向Dr上长的大致长方形的形状。

第一凸部71从主体部70的端部朝向侧端面461突出。本实施方式的第一凸部71的包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面呈在转子轴向Da上长的大致长方体形状。第一凸部71以转子轴Ar为中心而形成为环状。第一凸部71形成于由尾筒21的后端部211的第一端面101与突出部424在转子轴向Da上夹着的空间。在第一凸部71上,形成有与侧端面461对置且朝向转子轴向Da下游侧的第三端面即端面71a。在第一凸部71中,在转子轴向Da上形成有冷却流路80。冷却流路80的下游侧的末端在端面71a处与呈圆形状的开口80a连接。

本实施方式的端面71a是第一凸部71的与主体部70相反一侧的端部即转子轴向Da下游侧的端部的面。本实施方式的端面71a在转子轴向Da上游侧相对于侧端面461隔开间隙而对置地形成。

如图4所示,本实施方式的开口80a在端面71a的规定的区域内沿周向Dc彼此隔开间隔而形成有多个。具体而言,如图5所示,本实施方式的开口80a相对于静叶片主体42的朝向转子轴向Da上游侧的区域即前缘部421,形成在包括前缘部421的转子轴向Da上游侧的位置在内的、端面71a的周向Dc的一定的区域内。即,本实施方式的开口80a以周向Dc的位置与静叶片主体42的形成有前缘部421的位置对应的方式,在前缘部421的转子轴向Da上游侧形成在包括与前缘部421对应的位置在内的周向Dc的一定的范围内。

如图5所示,在第一凸部71上形成有间隙形成部75,该间隙形成部75从形成有开口80a的端面71a向转子轴向Da下游侧突出。间隙形成部75的朝向转子轴向Da下游侧的端面在转子轴向Da上与侧端面461面对。在从转子轴向Da下游侧进行观察时,间隙形成部75在周向Dc上与端面71a相邻。间隙形成部75不具备与冷却流路80连通的开口80a,在周向上夹着配置有开口80a的端面71a而沿周向断续地形成。因此,在因尾筒21、内侧护罩45及密封构件7的热延伸的不同而间隙形成部75的朝向转子轴向Da下游侧的端面与侧端面461接触的情况下,在间隙形成部75的朝向转子轴向Da下游侧的端面上形成有第四端面即第三密封面75a。然而,即使在端面71a与侧端面461接近而第三密封面75a与侧端面461接触的情况下,端面71a与侧端面461也不接触,在端面71a的转子轴向Da下游侧可靠地形成有间隙。

即,在间隙形成部75的朝向转子轴向Da下游侧的端面即第三密封面75a与侧端面461在转子轴向Da上接触的情况下,在所面对的侧端面461侧形成有作为第二构件的第一静叶片41a中的接触部即第二接触部142。在图5中,用粗线示出在侧端面461侧形成的第二接触部142的一例。第二接触部142形成于在转子轴向Da上与第三密封面75a接触的侧端面461的外表面。然而,第二接触部142不需要与第三密封面75a的整面接触,也可以局部接触。

第二凸部72在相对于第一凸部71向径向Dr内侧分离的位置,从主体部70朝向转子轴向Da下游侧突出。第二凸部72的包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面呈在转子轴向Da上长的大致长方体形状。第二凸部72以转子轴Ar为中心而形成为环状。第二凸部72与第一凸部71之间分离夹入突出部424的距离而形成。在本实施方式的第二凸部72上固定有接触密封构件721。

接触密封构件721是金属板。接触密封构件721固定于第二凸部72的朝向第一凸部71侧的面。接触密封构件721在该接触密封构件721与突出部424之间具有形成为环状的第一密封面721a。

第一密封面721a与突出部424的朝向径向Dr内侧的面接触。本实施方式的第一密封面721a是接触密封构件721的朝向径向Dr外侧即第一凸部71侧的面。

第三凸部73从主体部70的径向Dr内侧的端部朝向与第一凸部71相反的一侧突出。本实施方式的第三凸部73的包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面呈在转子轴向Da上长的大致长方体形状。第三凸部73形成在比周向凸缘部210a靠径向Dr内侧的位置。

第四凸部74从第三凸部73的转子轴向Da上游侧的端部朝向尾筒21的外周面突出。第四凸部74的包含轴线Ac而沿径向Dr扩展的横截面呈在径向Dr上长的大致长方体形状。第四凸部74在比周向凸缘部210a靠转子轴向Da上游侧的位置从第三凸部73突出。

冷却流路80从涡轮30的壳体31内将压缩空气A作为冷却空气而取入并使其流通,并使该冷却空气从开口80a朝向侧端面461喷出。本实施方式的冷却流路80的截面呈圆形状。冷却流路80将主体部70及第一凸部71的内部贯通而形成有多个。具体而言,如图6所示,本实施方式的冷却流路80具有轴向流路801和径向流路802。轴向流路801从开口80a朝向转子轴向Da上游侧而形成。径向流路802在轴向流路801的转子轴向Da上游侧连通且朝向径向Dr内侧形成。需要说明的是,与静叶片主体42的前缘部421碰撞后的燃烧气体G的一部分从尾筒21的后端部211与内侧护罩45之间的间隙被卷入腔室C内。即,包括与静叶片主体42的前缘部421的转子轴向Da上游侧对应的位置在内且包括第一凸部71的端面71a在内的区域暴露于燃烧气体G。在该区域中,沿周向Dc配置有多个冷却流路80。冷却流路80在转子轴向Da下游侧的末端与开口80a连接。即,冷却流路80不需要配置在第一凸部71的周向Dc的整个区域。冷却流路80配置在包括端面71a在内的周向的局部区域即可。

轴向流路801从在端面71a上形成的开口80a朝向转子轴向Da上游侧而在第一凸部71内延伸。

径向流路802从在主体部70的朝向径向Dr内侧的面上形成的流入口80b朝向径向Dr外侧延伸。径向流路802与轴向流路801连通。

本实施方式的密封构件7具备在转子轴向Da上游侧与燃烧器20的尾筒21连接的第一卡合部81、以及在转子轴向Da下游侧与第一静叶片41a的内侧护罩45连接的第二卡合部82。

第一卡合部81以使壳体31内的压缩空气A不从出口凸缘210与密封构件7的接触面向燃烧气体流路Pg侧泄漏的方式进行密封。本实施方式的第一卡合部81包括主体部70、第三凸部73及第四凸部74。本实施方式的第一卡合部81是由主体部70的朝向转子轴向Da上游侧的面、第三凸部73的朝向径向Dr外侧的面、及第四凸部74的朝向转子轴向Da下游侧的面形成的槽部。在本实施方式中,通过将周向凸缘部210a嵌入第一卡合部81即槽部,从而第一卡合部81相对于尾筒21的出口凸缘210卡合。

在主体部70的朝向转子轴向Da上游侧的面上形成有与出口凸缘210的朝向转子轴向Da下游侧的面接触的第二密封面70a。即,出口凸缘210的朝向转子轴向Da下游侧的面在转子轴向Da下游方向上受到壳体31内的压缩空气A的压力与燃烧气体流路Pg侧的压力的差压。由此,出口凸缘210的朝向转子轴向Da下游侧的面被压靠于转子轴向Da下游侧的主体部70的朝向转子轴向Da上游侧的面。即,在燃气轮机的通常运转中,主体部70的朝向转子轴向Da上游侧的面通过与出口凸缘210的朝向转子轴向Da下游侧的面接触而被密封。由此,在主体部70的朝向转子轴向Da上游侧的面上形成有第二密封面70a。在与第二密封面70a接触的出口凸缘210的朝向转子轴向Da下游侧的面上,形成有作为第一构件的尾筒21的接触部即第一接触部141。

第二卡合部82以使壳体31内的压缩空气A不从突出部424与密封构件7之间向燃烧气体流路Pg侧泄漏的方式进行密封。本实施方式的第二卡合部82包括主体部70、第一凸部71及第二凸部72。具体而言,本实施方式的第二卡合部82是由主体部70的朝向转子轴向Da下游侧的面、第一凸部71的朝向径向Dr内侧的面、以及第二凸部72的第一密封面721a形成的槽部。第二卡合部82朝向转子轴向Da下游侧开口。在本实施方式中,通过将突出部424嵌入第二卡合部82即槽部,从而第一密封面721a与突出部424的朝向径向Dr内侧的面接触。由此,第二卡合部82相对于内侧护罩45的突出部424卡合。

耐热覆膜部130是为了提高暴露于燃烧气体G的构件的耐热性而在表面实施的覆膜。本实施方式的耐热覆膜部130也被称作TBC(Thermal Barrier Coating),作为用于抑制各构件的表面的由来自燃烧气体G的热引起的损伤的保护膜而发挥功能。本实施方式的耐热覆膜部130形成于尾筒21、第一静叶片41a。

在尾筒21上实施的耐热覆膜部130以规定的膜厚形成于与燃烧气体流路Pg面对的尾筒21的内周面21a、及朝向转子轴向Da下游侧的第一端面101的燃烧气体流路Pg侧。在第一端面101形成的耐热覆膜部130从主体第一端面111的径向Dr外侧的一部分即接近燃烧气体流路Pg侧的位置向气体通过面441延伸而形成。

在第一静叶片41a上实施的耐热覆膜部130以规定的膜厚形成于静叶片主体42的外表面、内侧护罩45的气体通过面441及第二端面102的接近燃烧气体流路Pg侧的一侧。在第二端面102形成的耐热覆膜部130从侧端面461的径向Dr外侧的一部分即接近燃烧气体流路Pg侧的位置向气体通过面441延伸而形成。

在本实施方式中,如图3所示,具有耐热覆膜部130的第一端面101和第二端面102即使因在燃烧气体流路Pg中流过的燃烧气体G的温度变化而在转子轴向Da上产生热延伸的不同,也始终在转子轴向Da上确保规定的间隙而不会接触。即,如后述那样,在本实施方式的情况下,即使在尾筒21及第一静叶片41a相互接近的情况下,第一端面101与密封构件7、以及第二端面102与密封构件7也分别接触。由此,尾筒21与第一静叶片41a经由密封构件7而间接地接触,但不会直接地接触。因此,在尾筒21与第一静叶片41a之间,始终在转子轴向Da上形成有规定的间隙。

即,本实施方式的密封结构中的接触部140具有第一接触部141和第二接触部142。第一接触部141在形成第一端面101的一部分的出口凸缘210(凸缘第一端面121)的朝向转子轴向Da下游侧的面上形成。第二接触部142在形成第二端面102的一部分的侧端面461的朝向转子轴向Da上游侧的面上形成。

在尾筒21及第一静叶片41a沿相互接近的方向进行相对移动的情况下,第一接触部141的第一端面101在第一接触部141与在密封构件7上形成的第二密封面70a接触。在尾筒21及第一静叶片41a沿相互接近的方向进行相对移动的情况下,第二接触部142的第二端面102在第二接触部142与在密封构件7上形成的第三密封面75a接触。此时,在第一端面101与第二端面102之间形成有间隙。由此,第一接触部141及第二接触部142借助密封构件7来对第一端面101与第二端面102的转子轴向Da的相对移动进行限制。

即,在尾筒21及第一静叶片41a通过相互沿转子轴向Da进行相对移动而最接近的情况下,第一接触部141成为与密封构件7的第二密封面70a接触的状态。在该状态下,第二接触部142也同时成为与密封构件7的第三密封面75a接触的状态。然而,即使在这样的情况下,在第一端面101与第二端面102之间也始终形成有一定的间隙。即,在第一构件即尾筒21与第二构件即第一静叶片41a沿相互接近的方向进行相对移动的情况下,成为在具备耐热覆膜部130的第一端面101与第二端面102之间形成有间隙的状态。在该状态下,在相对于燃烧气体流路Pg而比耐热覆膜部130靠外侧(径向Dr内侧或外侧)的位置,第一构件即尾筒21及第二构件即第一静叶片41a经由第三构件即密封构件7而接触。即,在本实施方式中,尾筒21与第一静叶片41a经由由第一接触部141及第二接触部142构成的接触部140而间接地接触。

由此,在尾筒21及第一静叶片41a以相互沿转子轴向Da接近的方式进行相对移动的情况下,第一实施方式的接触部140(第一接触部141、第二接触部142)成为在第一端面101(111)与侧端面461之间形成有间隙的状态。在该状态下,接触部140对尾筒21及第一静叶片41a的转子轴向Da的相对移动进行限制。

接下来,对具有上述结构的燃气轮机1的作用进行说明。

根据本实施方式的燃气轮机1,来自压缩机10的压缩空气A进入涡轮30的壳体31内,并向燃烧器20内流入。在燃烧器20中,使从外部供给的燃料与该压缩空气A一起在内筒22a内燃烧,生成燃烧气体G。燃烧气体G经由尾筒21而向涡轮30的燃烧气体流路Pg流入。该燃烧气体G在通过燃烧气体流路Pg的过程中,与动叶片主体37接触而使涡轮转子33绕转子轴Ar旋转。

在燃烧气体G从尾筒21向燃烧气体流路Pg流入时,燃烧气体G与静叶片主体42的前缘部421碰撞。由此,燃烧气体的一部分从在尾筒21的后端部211与内侧护罩45之间形成的间隙以被卷入的方式向腔室C内流入。因此,密封构件7的主体部70及第一凸部71的朝向燃烧气体流路Pg侧的面暴露于高温的燃烧气体G。

在燃气轮机1的运转时,壳体31内的压力比与燃烧气体流路Pg连通的腔室C内的压力高。因此,密封构件7的主体部70的朝向转子轴向Da上游侧的面与出口凸缘210的朝向转子轴向Da下游侧的面以第一接触部141及第二密封面70a接触。此外,固定于第二凸部72的接触密封构件721的第一密封面721a与突出部424的径向Dr内侧的面接触。由此,壳体31内的空间与腔室C被密封。

即,在第二凸部72上设置的接触密封构件721的第一密封面721a被压靠于突出部424的朝向径向Dr内侧的面。第二密封面70a被压靠于周向凸缘部210a的朝向转子轴向Da上游侧的面。由此,第一密封面721a与突出部424的朝向径向Dr内侧的面之间被密封。此外,第二密封面70a与周向凸缘部210a的朝向转子轴向Da上游侧的面被密封。

在该状态下,从压缩机10供给到壳体31内的压缩空气A的一部分向密封构件7的冷却流路80流入,由此对密封构件7自身进行冷却。具体而言,壳体31内的压缩空气A从流入口80b向径向流路802流入,并在轴向流路801中流通而从开口80a向腔室C内喷出。由此,暴露于燃烧气体G的主体部70及第一凸部71被冷却。

根据上述那样的密封结构100,在主体第一端面111(第一端面101)与侧端面461之间形成有间隙的状态下,接触部140(第一接触部141及第二接触部142)与侧端面461接触来限制尾筒21与第一静叶片41a以相互接近的方式沿转子轴向Da进行相对移动的情况。其结果是,能够防止在主体第一端面111上形成的耐热覆膜部130与在侧端面461上形成的耐热覆膜部130接触的情况。

具体而言,在燃气轮机的运转起动时或运转停止时,因尾筒21与内侧护罩45的热延伸的不同而主体第一端面111与侧端面461接触。其结果是,耐热覆膜部130可能会损伤。

然而,在第一实施方式中,在主体第一端面111与侧端面461直接接触之前,接触部140(第一接触部141及第二接触部142)与侧端面461的未形成有耐热覆膜部130的径向Dr外侧的区域接触。因此,能够通过密封构件7对尾筒21及第一静叶片41a的转子轴向Da的相对移动进行限制,使得主体第一端面111与侧端面461在转子轴向Da上不接近。由此,能够防止尾筒21的形成有耐热覆膜部130的主体第一端面111与相邻的第一静叶片41a的形成有耐热覆膜部130的侧端面461直接接触的情况。因此,能够防止耐热覆膜部130损伤的情况。

使密封结构100中的第一构件为燃烧器20的尾筒21。使第二构件为在转子轴向Da下游侧与尾筒21相邻的第一静叶片41a。使第三构件为在筒21与第一静叶片41a之间配置的密封构件7。由此,可容易地适用能够对尾筒21的出口开口附近的耐热覆膜部130进行保护的密封结构100。

设有从密封构件7的端面71a向转子轴向Da下游侧突出的间隙形成部75。因此,即使端面71a与内侧护罩45的侧端面461接近,也能够防止开口80a被闭塞的情况。

具体而言,在本实施方式中,间隙形成部75从形成有开口80a的端面71a向转子轴向Da下游侧突出。因此,即使第一凸部71的端面71a与内侧护罩45的侧端面461之间的间隔变窄,在开口80a被闭塞之前,在间隙形成部75的转子轴向Da下游侧端面形成的第三密封面75a也会与在侧端面461形成的第二接触部142接触。由此,能够在开口80a的转子轴向Da下游侧稳定地确保空间。因此,即使端面71a与侧端面461之间的间隔变窄,也能够将必要的冷却空气稳定地从开口80a持续排出。

因此,能够防止开口80a被闭塞的情况。因此,相对于轴向流路801、径向流路802能够使作为冷却空气的压缩空气A稳定地流通。由此,能够稳定地对密封构件7进行冷却。

在端面71a设置的开口80a相对于静叶片主体42的形成有前缘部421的周向Dc的位置,形成在包括与该周向Dc的位置的转子轴向Da的上游侧对应的位置在内的周向Dc的一定的区域。因此,能够局部且有效地冷却因从尾筒21流入到燃烧气体流路Pg中的燃烧气体G碰撞而容易成为高温的前缘部421附近。

具体而言,燃烧气体G与前缘部421碰撞。其结果是,与周向Dc的其他部分相比,前缘部421的转子轴向Da上游侧的部分使燃烧气体G的一部分容易从尾筒21的后端部211与内侧护罩45的端面71a之间的间隙流入腔室C。因此,在前缘部421的转子轴向Da上游侧的部分,主体部70及第一凸部71因被卷入的燃烧气体G而成为更高温。

因此,在包括与前缘部421的转子轴向Da上游侧对应的位置在内的周向Dc的一定的区域即第一凸部71上,沿周向Dc配置有多个冷却流路80,并在冷却流路80的轴向下游侧的末端设置开口80a。其结果是,在主体部70及第一凸部71中,能够向成为更高温的部分有效地供给冷却空气而将密封构件7在周向Dc上冷却。其结果是,能够进一步抑制为了冷却密封构件7的主体部70和第一凸部71而在冷却流路80中流通的冷却空气的流量。由此,能够减少用作冷却空气的压缩空气A的流量,从而能够进一步抑制燃气轮机1的性能降低。

《第二实施方式》

接下来,参照图7及图8,对第二实施方式的密封结构200进行说明。

在第二实施方式中,对与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号并省略详细的说明。该第二实施方式的密封结构200与第一实施方式不同点在于,该密封结构200形成于在周向Dc上相邻的分割环60上。

以下,对本发明的第二实施方式的密封结构200进行说明。图7示出从周向Dc观察到的分割环60的截面结构。图8示出从转子轴向Da观察到的分割环60的截面结构。

第二实施方式的密封结构200被用于在周向Dc上相邻的分割环60。第二实施方式的密封结构200涉及不损伤在周向Dc上相邻的一对分割环60上形成的隔热涂层,而对一对分割环60的间隙进行密封的结构。

如图7所示,分割环60具有分割环主体61、上游侧钩部62及下游侧钩部63。分割环主体61在周向Dc上扩展。上游侧钩部62从该分割环主体61的转子轴向Da上游侧向径向Dr外侧延伸。下游侧钩部63从该分割环主体61的转子轴向Da下游侧向径向Dr外侧延伸。

分割环主体61经由上游侧钩部62及下游侧钩部63而安装于隔热环52,并由叶片环50支承。在分割环主体61上形成有与燃烧气体流路Pg面对的分割环气体通过面610和与分割环气体通过面610交叉的侧面。在分割环主体61上形成有朝向转子轴向Da上游侧的上游侧端面611和朝向转子轴向Da下游侧的下游侧端面612来作为侧面。

在分割环主体61中形成有沿转子轴向Da延伸的冷却流路。具体而言,分割环主体61在内部形成有上游侧流路611b和下游侧流路612b来作为冷却流路。上游侧流路611b从朝向与分割环气体通过面610相反一侧的径向Dr外侧的面而沿转子轴向Da朝向上游侧开口611a延伸。下游侧流路612b从朝向与分割环气体通过面610相反一侧的径向Dr外侧的面而沿转子轴向Da朝向下游侧开口612a延伸。需要说明的是,上述的冷却流路仅为一例,并不限定于该例。

在此,将以转子轴Ar为中心而进行旋转的动叶片36的旋转方向的前方侧作为周向Dc前方侧(图8纸面左侧),将旋转方向的后方侧作为周向Dc后方侧(图8纸面右侧)。

分割环60具有在相邻的分割环主体61的周向Dc前方侧设置的前方卡合部65和在相邻的分割环主体61的周向Dc后方侧设置的后方卡合部64。在本实施方式中,如图8所示,举出在周向Dc上相邻的一对分割环60为例来对前方卡合部65和后方卡合部64进行说明。

在后方卡合部64上形成有朝向与分割环气体通过面610交叉的周向Dc前方侧的后方端面641。在后方卡合部64上形成有从后方端面641沿周向Dc突出的凸部642和从后方端面641沿周向Dc凹陷且沿转子轴向Da延伸的后方槽部643。

凸部642面对燃烧气体流路Pg而从后方端面641向周向Dc前方侧突出。在凸部642上,燃烧气体流路Pg侧的面形成为将分割环气体通过面610向周向Dc前方侧延长的构件。在凸部642上,在突出的方向的前端侧形成有朝向周向Dc前方侧的凸部端面642a。在凸部端面642a的接近燃烧气体流路Pg的一侧,形成有从凸部端面642a向周向Dc后方侧凹入的主体外侧面61a。主体外侧面61a形成凸部端面642a的一部分。主体外侧面61a以平滑的面与沿着分割环主体61的分割环气体通过面610扩展的主体外表面61b连接。在主体外侧面61a及主体外表面61b的表面覆盖有后述的分割环耐热覆膜部230。

后方槽部643形成在燃烧气体流路Pg的外侧。具体而言,后方槽部643形成在比凸部642靠径向Dr外侧的位置。后方槽部643是从后方端面641向周向Dc后方侧凹陷的方槽。

在前方卡合部65上形成有与分割环气体通过面610交叉而朝向周向Dc后方侧的前方端面651。前方端面651相对于相邻的分割环60的后方端面641分离而对置。在前方卡合部65上形成有从前方端面651向周向Dc前方侧凹陷的凹部652和从后方端面641向周向Dc前方侧凹陷且沿转子轴向Da延伸的前方槽部653。

凹部652形成为在沿转子轴向Da观察到的截面中角部凹陷的形状,以供凸部642从周向Dc嵌入。凹部652形成在分割环气体通过面610与前方端面651交叉的角部分。在凹部652中,在比前方端面651靠周向Dc前方侧的位置形成有朝向周向Dc后方侧的凹部端面652a。与凸部642同样,在凹部端面652a的接近燃烧气体流路Pg的一侧,形成有从凹部端面652a向周向Dc前方侧凹入的主体外侧面61a。主体外侧面61a形成凹部端面652a的一部分。主体外侧面61a以平滑的面与沿着分割环主体61的分割环气体通过面610扩展的主体外表面61b连接。在主体外侧面61a及主体外表面61b的表面覆盖有后述的分割环耐热覆膜部230。

前方槽部653形成在燃烧气体流路Pg的外侧。具体而言,前方槽部653形成在比凹部652靠径向Dr外侧的位置。前方槽部653形成在径向Dr的位置与后方槽部643相同的位置。前方槽部653是向周向Dc前方侧凹陷的方槽。

在分割环60的径向Dr外侧与壳体31之间设有由隔热环52支承的碰撞板9。碰撞板9呈板状,且形成有以朝向分割环60的方式沿径向Dr贯通的多个空气孔9a。

第二实施方式的密封结构200具备一方的分割环60a的前方卡合部65、另一方的分割环60b的后方卡合部64、密封板250、分割环耐热覆膜部230及分割环接触部240。前方卡合部65配置在相邻的一对分割环60中的周向Dc前方侧。后方卡合部64配置在周向Dc后方侧。密封板250配置在前方卡合部65与后方卡合部64之间。分割环耐热覆膜部230形成于分割环60的暴露于燃烧气体G的面。分割环接触部240对相邻的一对分割环60的向相互接近的方向的相对移动进行限制。

需要说明的是,在第二实施方式的密封结构200中,在周向上相邻的一对分割环60中的一方的分割环60b的后方卡合部64相当于第一构件。在密封结构200中,在周向Dc后方侧与分割环60a相邻的另一方的分割环60a的前方卡合部65相当于第二构件。

因此,后方卡合部64的朝向周向Dc前方侧的面为第二实施方式中的第一端面201。前方卡合部65的朝向周向Dc后方侧的面是为第二实施方式中的第二端面202。第二实施方式的第一端面201为后方端面641及凸部端面642a。第二实施方式的第二端面202为前方端面651及凹部端面652a。

密封板250配置在前方端面651与后方端面641之间。密封板250是借助前方槽部653及后方槽部643而对前方端面651与后方端面641之间进行密封的密封构件。密封板250为第二实施方式的密封结构200中的第三构件。密封板250在第一端面201即后方端面641与第二端面202即前方端面651之间与相邻的分割环60卡合。

本实施方式的密封板250配置在燃烧气体G流通的燃烧气体流路Pg的外侧。如图8所示,密封板250插入后方端面641的后方槽部643和前方端面651的前方槽部653。密封板250的与转子轴Ar正交的纵截面呈长方形形状。密封板250沿转子轴向Da延伸。

分割环耐热覆膜部230是在分割环60中为了提高暴露于燃烧气体G的构件的耐热性而在表面实施的TBC的覆膜。本实施方式的分割环耐热覆膜部230与第一实施方式的耐热覆膜部130同样地以规定的膜厚形成。

如前所述,分割环耐热覆膜部230形成在分割环主体61的主体外侧面61a。即,分割环耐热覆膜部230在凸部端面642a的燃烧气体流路Pg侧以从凸部端面642a向周向Dc后方侧凹陷的位置为边界而形成于分割环气体通过面610侧的主体外侧面61a。同样,在周向Dc上与凸部端面642a对置的凹部端面652a上,在凹部端面652a的燃烧气体流路Pg侧以从凹部端面652a向周向Dc前方侧凹陷的位置为边界而在分割环气体通过面610侧的主体外侧面61a形成有分割环耐热覆膜部230。需要说明的是,在凸部端面642a及凹部端面652a各自的边界,耐热覆膜形成为不从周向Dc的凸部端面642a或凹部端面652a向周向Dc的前方侧或后方侧伸出的程度的膜厚。由此,即使在凸部端面642a与凹部端面652a在周向Dc上接触的情况下,相邻的分割环耐热覆膜部230彼此在周向上也不会接触。其结果是,在周向Dc上始终形成有若干的间隙。

分割环接触部240相对于燃烧气体流路Pg而配置在分割环耐热覆膜部230的外侧。第二实施方式的分割环接触部240配置在凸部端面642a及凹部端面652a的与形成有分割环耐热覆膜部230的位置相比从燃烧气体流路Pg分离的位置。分割环接触部240在相邻的一对分割环60向沿周向Dc相互接近的方向进行相对移动的情况下,成为在周向Dc上相邻的分割环耐热覆膜部230之间形成有间隙的状态。在该状态下,在燃烧气体流路Pg的外侧配置的凸部端面642a与凹部端面652a在周向Dc上接触。其结果是,分割环接触部240对一对分割环60的周向Dc的相对移动进行限制。

第二实施方式的分割环接触部240具有在凹部端面652a形成的第一接触部241和在凸部端面642a形成的第二接触部242。

在凸部端面642a的形成有分割环耐热覆膜部230的区域,沿转子轴向Da隔开间隔而形成有多个冷却流路(前侧流路642c)。冷却流路(前侧流路642c)的一端与分割环腔室连通,另一端与呈圆形状的后侧开口642b连接。在凹部端面652a的形成有分割环耐热覆膜部230的区域,沿转子轴向Da隔开间隔而形成有多个冷却流路(后侧流路652c)。冷却流路(后侧流路652c)的一端与分割环腔室连通,另一端与呈圆形状的前侧开口652b连接。

接下来,对具有上述结构的燃气轮机1的作用进行说明。

根据本实施方式的燃气轮机1,为了对静叶片41的外侧护罩43及内侧护罩45进行冷却,来自压缩机10的压缩空气A的一部分、或从压缩机10抽出的压缩空气A也作为冷却空气而向该外侧护罩43的径向Dr外侧、内侧护罩45的径向Dr内侧的区域供给。对壳体31的径向Dr内侧且叶片环50的径向Dr外侧的区域也供给从压缩机10流入到壳体31内的前述的压缩空气A的一部分、或从压缩机10抽出的压缩空气A。该压缩空气A为了冷却分割环60,经由叶片环50而向在其径向Dr内侧配置的分割环60的径向Dr外侧流入。

供给到分割环60的径向Dr外侧的压缩空气A从碰撞板9的多个空气孔9a朝向径向Dr内侧吹出,对分割环主体61的径向Dr外侧的面进行冲击冷却。冲击冷却后的压缩空气A向分割环主体61的上游侧流路611b及下游侧流路612b流入。然后,该压缩空气A向转子轴向Da上游侧及下游侧流动而对上游侧端面611及下游侧端面612进行对流冷却。

冲击冷却后的压缩空气A向前侧流路642c及后侧流路652c流入,并向周向Dc前方侧及后方侧流动而对凸部端面642a及凹部端面652a进行对流冷却。

根据上述那样的密封结构200,在周向Dc上相邻的分割环60的分割环耐热覆膜部230彼此之间形成有间隙的状态下,在凹部端面652a形成的第一接触部241与在凸部端面642a形成的第二接触部242接触。由此,限制相邻的分割环60a及60b以相互接近的方式沿周向Dc进行相对移动的情况。其结果是,能够防止在凹部端面652a形成的分割环耐热覆膜部230与在凸部端面642a形成的分割环耐热覆膜部230接触的情况。

具体而言,在第二实施方式中,以第一接触部241及第二接触部242为边界,在比第一接触部241及第二接触部242靠燃烧气体流路Pg侧的位置形成有分割环耐热覆膜部230。分割环耐热覆膜部230以与第一接触部241及第二接触部242相比不向周向Dc突出的程度的膜厚形成。由此,成为如下这样的结构:即使在凹部端面652a形成的第一接触部241与在凸部端面642a形成的第二接触部242相互接触,也不会与分割环耐热覆膜部230接触而形成有若干间隙,在分割环耐热覆膜部230上不会产生损伤。即,在周向Dc上相邻的分割环60a、60b彼此向沿周向Dc相互接近的方向移动而凹部端面652a与凸部端面642a即将接触的情况下,第一接触部241与第二接触部242首先接触。其结果是,避免凹部端面652a与凸部端面642a进一步接近而与分割环耐热覆膜部230直接接触的情况。

在比密封板250靠径向Dr内侧的位置,在相邻的分割环60a及60b的凹部端面652a与凸部端面642a之间的间隙中,滞留有通过动叶片36的旋转而卷入的高温的燃烧气体G。因此,分割环60a及60b的外表面温度上升,在分割环60a及60b的角部容易发生氧化壁厚减小等。然而,在本实施方式中,在周向Dc上相邻的分割环60a及60b的凹部端面652a和凸部端面642a的两侧形成有后侧流路652c和前侧流路642c。由此,将压缩空气A从后侧开口642b及前侧开口652b喷出并使其与相互对置的凹部端面652a及凸部端面642a接触来进行冷却。由此,能够促进高温的燃烧气体G的卷入、滞留严重的凹部端面652a与凸部端面642a之间的分割环60a及60b的角部的冷却。

密封结构200中的第一构件为在周向Dc前方侧配置的一方的分割环60b的后方卡合部64。第二构件为在周向Dc后方侧配置的另一方的分割环60a的前方卡合部65。第三构件为密封板250。由此,可容易地适用能够在周向上相邻的一对分割环60a及60b之间保护分割环耐热覆膜部230的密封结构200。

以上,参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述,但各实施方式中的各结构及它们的组合等为一例,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够进行结构的附加、省略、置换以及其他的变更。

需要说明的是,第一实施方式的接触部140并不限定于本实施方式那样在周向Dc上与开口80a相邻配置的形状。第一实施方式的接触部140只要能够以不闭塞开口80a的方式在设有开口80a的端面71a与内侧护罩45的侧端面461之间形成空间即可。例如,第一实施方式的接触部140可以在径向Dr上与开口80a相邻地形成,也可以形成在第二凸部72、主体部70上。

第一实施方式的在密封构件7上设置的开口80a并不限定于本实施方式那样在静叶片主体42的前缘部421的转子轴向Da上游侧形成的形状。开口80a只要沿周向Dc排列形成即可。例如,开口80a可以在周向Dc上均匀地分开而形成,也可以形成在前缘部421的转子轴向Da上游侧以外的范围。

在第一实施方式中,在周向Dc上排列而形成的开口80a以相同的形状形成,但并不限定于此。开口80a可以根据周向Dc而呈任意的形状。例如,也可以是,在前缘部421的转子轴向Da上游侧形成的开口80a形成得较大,在前缘部421的转子轴向Da上游侧以外的位置形成的开口80a形成得较小。

在第一实施方式中,也可以在尾筒21、第一静叶片41a中形成有冷却流路80。例如,也可以形成有向第一实施方式的第一端面101即主体第一端面111开设开口80a的冷却流路80、向第二端面102即侧端面461开设开口80a的冷却流路80。

接触部140并不限定于第一实施方式、第二实施方式的形状。接触部140只要能够在耐热覆膜部130的外侧与第一端面101及第二端面102中的任一方接触来限制第一构件及第二构件沿相互接近的方向进行相对移动即可。

例如,也可以是,在第一实施方式中不仅在第三构件即密封构件7上设有接触部140,还像第二实施方式的第二构件即分割环60b那样在第一静叶片41a上也设有接触部140。

也可以是,不仅可以像第二实施方式的第一接触部241及第二接触部242那样分别设置于相邻的一对分割环60a及60b,还可以仅具有第一接触部241及第二接触部242中的任一方。第一接触部241及第二接触部242也可以不设置于凹部端面652a及凸部端面642a,而设置于前方端面651、后方端面641。

工业实用性

根据上述的密封结构100,在第一端面101与第二端面102接触之前,接触部140与第一端面101的未形成耐热覆膜部130的区域接触。由此,能够防止第一构件的形成有耐热覆膜部130的第一端面101与和第一构件相邻的第二构件的形成有耐热覆膜部130的第二端面102接触的情况。

符号说明:

1 燃气轮机

A 压缩空气

10 压缩机

20 燃烧器

Ac 轴线

21 尾筒(第一构件)

21a 内周面

210 出口凸缘

210a 周向凸缘部

211 后端部

22 燃料供给器

22a 内筒

30 涡轮

Da 转子轴向

Dc 周向

Dr 径向

31 壳体

Ar 转子轴

33 涡轮转子

34 转子主体

35 动叶片列

36 动叶片

37 动叶片主体

38 平台

39 叶片根

40 静叶片列

41 静叶片

42 静叶片主体

43 外侧护罩

45 内侧护罩

40a 第一静叶片列

41a 第一静叶片(第二构件)

421 前缘部

44 护罩主体

441 气体通过面

46 侧壁

461 侧端面

424 突出部

50 叶片环

52 隔热环

60 分割环(第一构件、第二构件)

G 燃烧气体

Pg 燃烧气体流路

100、200 密封结构

101、201 第一端面

111 主体第一端面

121 凸缘第一端面

102、202 第二端面

112 突出部第二端面

7 密封构件(第三构件)

C 腔室

70 主体部

70a 第二密封面

71 第一凸部

71a 端面(第三端面)

72 第二凸部

721 接触密封构件

721a 第一密封面

73 第三凸部

74 第四凸部

75 间隙形成部

75a 第三密封面(第四端面)

80 冷却流路

801 轴向流路

802 径向流路

80a 开口

80b 流入口

81 第一卡合部

82 第二卡合部

130 耐热覆膜部

140 接触部

141 第一接触部

142 第二接触部

9 碰撞板

9a 空气孔

61 分割环主体

61a 主体外侧面

61b 主体外表面

610 分割环气体通过面

611 上游侧端面

611a 上游侧开口

611b 上游侧流路

612 下游侧端面

612a 下游侧开口

612b 下游侧流路

62 上游侧钩部

63 下游侧钩部

64 后方卡合部

641 后方端面

642 凸部

642a 凸部端面

642b 后侧开口

642c 前侧流路

643 后方槽部

65 前方卡合部

651 前方端面

652 凹部

652a 凹部端面

652b 前侧开口

652c 后侧流路

653 前方槽部

230 分割环耐热覆膜部

240 分割环接触部

241 第一接触部

242 第二接触部

250 密封板(第三构件)

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种密封结构,其中,

所述密封结构具备:

第一构件,其面对在转子轴的周围形成的燃烧气体流路而配置;

第二构件,其与所述第一构件相邻,且面对所述燃烧气体流路而配置;

第三构件,其在所述第一构件的第一端面和与所述第一端面对置的所述第二构件的第二端面之间,配置在所述燃烧气体流路的外侧,且与所述第一构件及所述第二构件卡合;

耐热覆膜部,其形成在所述第一端面及所述第二端面中的至少一方的所述燃烧气体流路侧;以及

接触部,其在相对于所述燃烧气体流路而比所述耐热覆膜部靠外侧的位置配置于所述第一端面及所述第二端面,在所述第一构件及所述第二构件沿相互接近的方向进行相对移动的情况下,在与所述耐热覆膜部对置的所述第一端面及所述第二端面中的至少一方的面和所述耐热覆膜部之间形成有间隙的状态下,所述接触部与所述第一构件及所述第二构件直接地接触、或者经由所述第三构件而间接地接触来限制所述相对移动,

所述第一构件为燃烧器,

所述第二构件为相对于所述燃烧器而配置在转子轴向下游侧的静叶片,

所述第三构件为配置在所述燃烧气体流路的外侧的密封构件,

所述密封构件具备:

冷却流路,其相对于所述静叶片的朝向转子轴向上游侧的前缘部,形成在包括所述前缘部的转子轴向上游侧的位置在内的以所述转子轴为基准的周向的一定的区域;以及

第三端面,其形成有在所述周向上设有多个且将在所述冷却流路中流动的冷却空气排出的开口。

2.(删除)

3.(删除)

4.(修改后)根据权利要求1所述的密封结构,其中,

所述密封构件具备间隙形成部,其从所述第三端面向转子轴向下游侧突出,且形成有朝向转子轴向下游侧的面即第四端面。

5.根据权利要求4所述的密封结构,其中,

所述第四端面与所述静叶片的朝向转子轴向上游侧的所述第二端面的接触部对置配置。

6.(删除)

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