燃气轮机的静叶片的冷却方法以及冷却构造与流程

本发明涉及燃气轮机的静叶片的冷却方法，另外，涉及燃气轮机的静叶片的冷却构造。

背景技术：

1、燃气轮机的静叶片以及燃气轮机的转子叶暴露于高温燃烧气体。因此，静叶片以及转子叶需要利用冷却空气来冷却。图1示意性地图示用于将燃气轮机的静叶片的叶型（air foil）冷却的以往的构造。例如，在将燃气轮机的静叶片的叶型冷却的以往的构造中，如图1所示那样，供给到第一级静叶片的叶型的插入件的冷却空气从设置于插入件的冲击冷却孔朝向叶型的内表面喷射，将叶型的内表面冲击冷却，然后，通过叶型的膜冷却孔排出而产生沿着叶型的外表面流动的膜冷却空气。即，用于冲击冷却的冷却空气通过膜冷却孔而向高温气体流路排出（冷却空气的排出由图1的箭头说明）。

2、图2概要性地图示用于将燃气轮机的护罩冷却的以往的构造。静叶片包括利用冷却空气来冷却的护罩构造。如图2所示那样，冷却空气从护罩主体向护罩的侧缘部（护罩端部）取入，沿着护罩的侧缘部朝向护罩的后缘部流动。为了将护罩端部冷却而使用的冷却空气从护罩的后缘部向高温气体流路排出（冷却空气的排出由图2的箭头说明）。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本专利第6799702号

6、专利文献2：国际公开第wo/003590号

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、近年来，燃气轮机入口温度上升，因此，期望进一步促进第一级静叶片的冷却。用于应对上述问题的途径之一为向第一级静叶片（与以往的技术相比）供给更高的压力和更低的温度的冷却空气。根据发明人的研究，在为了将第一级静叶片冷却而使用更高的压力和更低的温度的冷却空气的情况下，即使在为了将叶型或护罩端部冷却而使用了冷却空气后，也存在能够为了将第一级静叶片的其他构成要素冷却而再利用的可能性。然而，在以往的技术中，在第一级静叶片中，冷却空气被向高温气体流路排出。因此，冷却空气的利用效率被限制。

3、期望提供能够提高冷却空气的使用效率的燃气轮机的静叶片的冷却方法或冷却构造。

4、用于解决课题的方案

5、根据本发明的第一方案，提供将涡轮机的静叶片冷却的方法。所述静叶片具备叶型以及在所述叶型的端部且沿着所述涡轮机的径向的径向端部配置的护罩，所述护罩包括护罩主体以及以包围所述护罩主体的方式配置于护罩主体的周围并在内部包括护罩端部流路的护罩端部。所述方法包括以下的步骤：

6、（i）使冷却空气向所述护罩端部流路的内部流动而将所述护罩端部冷却；以及

7、（ii）在将所述护罩端部冷却后，使用在所述护罩端部流路的内部流动过的冷却空气将所述护罩主体冷却。

8、通过上述的特征，能够不将为了冷却护罩端部而使用的冷却空气向高温气体流路排出，而是为了冷却护罩主体等静叶片的其他构成要素来使用。由此，能够使冷却空气的使用效率提高。另外，能够将更严酷地暴露于高温气体的护罩端部首先利用低温的冷却空气冷却，并使用该冷却空气接下来冷却护罩主体。由此，能够使冷却空气的使用效率提高。

9、在第一方案中，也可以是，还包括使冷却空气向所述叶型内部流动的步骤，所述步骤（i）还在将所述叶型冷却后，使用在所述叶型的内部流动过的冷却空气，使所述冷却空气向所述护罩端部流路的内部流动而将所述护罩端部冷却。根据上述的特征，能够不将为了冷却叶型而使用的冷却空气向高温气体流路排出，而是为了冷却护罩端部等静叶片的其他构成要素来使用。由此，能够使冷却空气的使用效率提高。

10、根据本发明的第二方案，提供冷却涡轮机的静叶片的方法。所述静叶片具备叶型以及在所述叶型的端部且沿着所述涡轮机的径向的径向端部配置的护罩，所述护罩包括护罩主体以及以包围所述护罩主体的方式配置于护罩主体的周围并在内部包括护罩端部流路的护罩端部，所述方法包括以下的步骤：

11、（i）使冷却空气向所述叶型的内部流动而将所述叶型冷却；

12、（ii）在将所述叶型冷却后，使用在所述叶型的内部流动过的冷却空气，将所述护罩主体以及所述护罩端部中的任一方冷却；以及

13、（iii）在将所述护罩主体以及所述护罩端部中的任一方冷却后，使用将所述护罩主体以及所述护罩端部中的任一方冷却了的冷却空气，将所述护罩主体以及所述护罩端部中的另一方冷却。

14、根据上述的特征，能够不将为了冷却叶型而使用的冷却空气向高温气体流路排出，而是为了冷却护罩端部以及护罩主体等静叶片的其他构成要素来使用。由此，能够使冷却空气的使用效率提高。另外，能够将更严酷地暴露于高温气体的护罩端部首先利用低温的冷却空气冷却，并使用该冷却空气接下来冷却护罩主体。由此，能够使冷却空气的使用效率提高。

15、根据本发明的第三方案，提供一种涡轮机的静叶片，其具备：叶型；以及护罩，其在所述叶型的端部且沿着所述涡轮机的径向的径向端部配置。

16、所述护罩包括：护罩主体，其具备面向涡轮机的高温气体流路的第一壁及在所述第一壁的与所述高温气体流路相反的一侧配置的第二壁；以及护罩端部，其以包围所述护罩主体的方式配置于护罩主体的周围，并在内部包括护罩端部流路。

17、所述护罩端部具备向所述护罩端部流路导入冷却空气的冷却空气入口以及使冷却空气从所述护罩端部流路流出的冷却空气出口。

18、所述护罩主体在所述第一壁与第二壁之间包括中空空间，所述中空空间经由所述冷却空气出口而与所述护罩端部流路连接。

19、通过上述的特征，通过冷却空气入口而向护罩端部流路导入并为了冷却护罩端部而使用的冷却空气通过冷却空气出口而向护罩主体的中空空间流入，因此能够不将冷却空气向高温气体流路排出，而是为了冷却护罩主体来利用。由此，能够使冷却空气的使用效率提高。另外，能够将更严酷地暴露于高温气体的护罩端部首先利用低温的冷却空气冷却，并使用该冷却空气接下来冷却护罩主体。由此，能够使冷却空气的使用效率提高。

技术特征：

1.一种静叶片，其是涡轮机的静叶片，其中，

2.根据权利要求1所述的静叶片，其中，

3.根据权利要求2所述的静叶片，其中，

4.根据权利要求2所述的静叶片，其中，

5.根据权利要求2所述的静叶片，其中，

6.根据权利要求1所述的静叶片，其中，

7.根据权利要求6所述的静叶片，其中，

8.根据权利要求1所述的静叶片，其中，

9.根据权利要求8所述的静叶片，其中，

10.根据权利要求1所述的静叶片，其中，

11.根据权利要求10所述的静叶片，其中，

12.根据权利要求2所述的静叶片，其中，

13.根据权利要求1所述的静叶片，其中，

14.一种静叶片的冷却方法，其是涡轮机的静叶片的冷却方法，

15.根据权利要求14所述的静叶片的冷却方法，其中，

16.根据权利要求15所述的静叶片的冷却方法，其中，

17.根据权利要求15所述的静叶片的冷却方法，其中，

18.根据权利要求16所述的静叶片的冷却方法，其中，

19.根据权利要求14所述的静叶片的冷却方法，其中，

20.一种静叶片的冷却方法，其是涡轮机的静叶片的冷却方法，其中，

技术总结本发明提供涡轮机的静叶片的冷却方法。涡轮机具备叶型以及在叶型的端部且沿着涡轮机的径向的径向端部配置的护罩，护罩包括护罩主体以及以包围护罩主体的方式配置于护罩主体的外周的护罩端部，护罩端部在内部具备护罩端部流路。在使冷却空气向护罩端部流路的内部流动而将护罩端部冷却后，使用在护罩端部流路的内部流动过的冷却空气将护罩主体冷却。技术研发人员：水上聪,大卫·艾伦·弗洛德曼,羽田哲受保护的技术使用者：三菱重工业株式会社技术研发日：技术公布日：2024/9/29