DE112012006059B4

DE112012006059B4 - Gasturbine

Info

Publication number: DE112012006059B4
Application number: DE112012006059.8T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Heavy Industries Hashimoto Shinya; c/o Mitsubishi Heavy Industries Tsutsumi Eiichi; c/o Mitsubishi Heavy Industries Arase Kenichi
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: DE112012006059T5; KR101640334B1; US20130243576A1; JPWO2013140655A1; CN104053860B; KR20140100576A; CN104053860A; WO2013140655A1; US9085982B2; JP5908063B2

Abstract

Eine Gasturbine mit:
einem Schaufelring (1), der Schaufeln von der Außenseite in einer Radialrichtung senkrecht zu einer Turbinenwelle (C) zugewandt ist, und
einem Kanal (2), der in dem Schaufelring (1) vorgesehen ist und durch welchen Kühldampf strömen kann,
wobei in dem Schaufelring (1) mehrere Anschlüsse (5) integral ausgebildet und so vorgesehen sind, dass sie jeweils der Position einer von mehreren Brennkammern zur Zu- und Rückfuhr des Kühldampfs zu/von der jeweiligen Brennkammer entsprechen, wobei jeder Anschluss (5) einen ersten Verbindungsanschluss (5A), der den Kühldampf zu der Brennkammer sendet, und einen zweiten Verbindungsanschluss (5B), der den von der Brennkammer zurückgeführten Kühldampf aufnimmt, aufweist,
wobei der Kanal (2) aufweist:
einen ersten Kanal (2A), der ein Kühldampf-Zufuhrsystem bildet, durch welches der Kühldampf den Anschlüssen (5) zugeführt wird, während er den Schaufelring (1) kühlt, und
einen zweiten Kanal (2B), der ein Kühldampf-Austragsystem bildet, durch welches der Kühldampf nach dem Kühlen der Brennkammern über die Anschlüsse (5) ausgetragen wird,
wobei der erste und zweite Kanal (2A,2B) aufweisen:
einen inneren Kanal (4), der in dem Schaufelring (1) ausgebildet ist, und
einen rohrförmigen äußeren Kanal (6,7), der mit dem inneren Kanal (4) verbunden ist, in einem äußeren Abschnitt des Schaufelrings (1) angeordnet ist, und sich in einer Umfangsrichtung des Schaufelrings (1) erstreckt, und wobei
der äußere Kanal (6,7) aufweist:
eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten (12-16), die an dem Schaufelring (1) befestigt sind,
einen Abschnitt (8A,8B) zum Absorbieren thermischer Spannung, der zwischen den in der Umfangsrichtung benachbarten Befestigungsabschnitten (12-15) angeordnet ist und in der Umfangsrichtung expandierbar ist,
einen ersten äußeren Kanal (6A,7A), der das Kühldampf-Zuführsystem bildet, und
einen zweiten äußeren Kanal (6B,7B), der das Kühldampf-Austragsystem bildet und so angeordnet ist, dass er in einer Richtung der Turbinenwelle (C) dem ersten äußeren Kanal (6A,7A) benachbart ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbine, in der ein Kanal, durch den ein Kühlmedium, beispielsweise Kühldampf, strömen gelassen wird, in einem Schaufelring vorgesehen ist.
Während des Betriebs einer Gasturbine dehnt sich ein Schaufelring aufgrund des im Inneren strömenden Verbrennungsgases mit hoher Temperatur thermisch aus und der Zwischenraum zwischen dem Schaufelring und den Schaufelenden wird leicht vergrößert. Jedoch ist die Zunahme des Zwischenraums im Hinblick auf ein stabiles Beibehalten der Leistung der Gasturbine unerwünscht.
Daher ist in dem Schaufelring ein Kanal, durch den Kühldampf (Kühlmedium) strömen gelassen wird, vorgesehen und eine Wärmeausdehnung des Schaufelrings wird verringert (siehe beispielsweise JP 4274666 B2 und JP 2002-309906 A ). In der Gasturbine ist eine Mehrzahl von Brennkammern in der Umfangsrichtung auf der stromaufwärtigen Seite in der Turbinenwellenrichtung des Schaufelrings angeordnet. Die Brennkammern werden ebenfalls unter Verwendung des durch den Schaufelring hindurchgehenden Kühldampfs gekühlt.
In einer Gasturbine, die in der JP 4274666 B offenbart ist, sind ein innerer Kanal und ein äußerer Kanal als der Kanal für den Kühldampf des Schaufelrings vorgesehen. Der innere Kanal ist in dem Schaufelring ausgebildet. Der äußere Kanal ist mit dem inneren Kanal verbunden, ist in dem äußeren Abschnitt des Schaufelrings angeordnet und ist in einer Rohrform, die sich in der Umfangsrichtung des Schaufelrings erstreckt, ausgebildet.
Darüber hinaus führt der Kühldampf durch Hindurchströmen durch den inneren Kanal einen Wärmeaustausch durch und kühlt den Schaufelring und er wird der Brennkammer zugeführt und kühlt die Brennkammer. Der Kühldampf (überhitzter Dampf), der aufgrund des Wärmeaustauschs mit dem inneren Kanal und der Brennkammer eine hohe Temperatur erreicht hat, wird hauptsächlich durch den äußeren Kanal zurückgewonnen, so dass er die Temperatur des Schaufelrings nicht erhöht.
Aus der US 4507914 A ist eine Gasturbine bekannt, die einen Schaufelring aufweist, der Statorschaufeln von der Außenseite in einer Radialrichtung einer Turbinenwelle umgibt und der mit einem Kühlmediumkanal versehen ist, über den ein Kühlmedium zur Kühlung des Schaufelrings über einen in dem Schaufelring ausgebildeten inneren Kanal und zur Kühlung der Brennkammern zugeführt wird. Dazu wird das Kühlmedium über ein äußeres Rohr zu einer ersten Station zugeführt und, nach Durchströmen eines Turbinenmantelkanals, an einer zweiten beabstandeten Station wieder ausgetragen. Ein Teil des über das äußere Rohr an der ersten Station zugeführten Kühlmediums wird zur Kühlung der Brennkammerauskleidung abgezweigt und wird anschließend über einen separaten Kanalabschnitt an anderer Stelle ausgetragen.
Aus der EP 1428001 B1 und der US 5584511 A sind Befestigungen von äußeren Abschnitten eines Kühlmittelkanals über thermische Spannungen absorbierende Abschnitte an einem Gasturbinengehäuse bekannt.
Jedoch bestehen in der im Vorhergehenden beschriebenen herkömmlichen Gasturbine die im Folgenden angegebenen Probleme.
Und zwar wird aufgrund einer gegenseitigen Temperaturdifferenz zwischen dem Schaufelring und dem äußeren Kanal, der sich in dem äußeren Abschnitt des Schaufelrings erstreckt, eine Wärmeausdehnungsdifferenz erzeugt. Dadurch treten hohe thermische Spannungen in einem Abschnitt wie einem Befestigungsabschnitt, durch den der äußere Kanal an dem Schaufelring befestigt ist, auf.
Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung der im Vorhergehenden beschriebenen Umstände, und eine Aufgabe derselben ist die Bereitstellung einer Gasturbine, die eine thermische Spannung mildern kann, die aufgrund einer Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen einem Schaufelring und einem äußeren Kanal desselben erzeugt wird.
Um die Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Gastrubine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bereit.
In der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Schaufelring durch Hindurchströmen eines Kühlmediums, beispielsweise von Kühldampf, durch den Kanal gekühlt und die Wärmeausdehnung des Schaufelrings in Richtung der Außenseite in der Radialrichtung wird verhindert bzw. verringert. Dadurch wird eine Vergrößerung des Zwischenraums zwischen dem Schaufelring und dem Ende der Schaufel während des Betriebs verhindert bzw. verringert und die Leistung der Gasturbine wird stabil beibehalten.
Ferner führt das Kühlmedium dadurch, dass es durch den inneren Kanal strömen gelassen wird, einen Wärmeaustausch durch und es kühlt den Schaufelring. Das Kühlmedium, das aufgrund des Wärmeaustauschs eine hohe Temperatur erreicht hat, wird über den äußeren Kanal zurückgewonnen, so dass es die Temperatur des Schaufelrings nicht erhöht.
Gemäß der Gasturbine, die den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft, werden, da der äußere Kanal den Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung umfasst, der in der Umfangsrichtung zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten Befestigungsabschnitten expandierbar ist, die im Folgenden angegebenen Wirkungen gezeigt.
Und zwar erfolgt, auch wenn aufgrund gegenseitiger Temperaturdifferenzen zwischen dem Schaufelring und dem äußeren Kanal, der in dem äußeren Abschnitt des Schaufelrings angeordnet ist und sich in der Umfangsrichtung erstreckt, eine Wärmeausdehnungsdifferenz auftritt, eine Expansion und Kontraktion des Abschnitts zum Absorbieren thermischer Spannung, und daher kann die Wärmeausdehnungsdifferenz absorbiert werden und eine thermische Spannung wird verringert.
Dadurch kann, da eine Verformung oder Schädigung des Kanals (beispielsweise des Befestigungsabschnitts des äußeren Kanals oder dergleichen) verhindert wird, die Leistung der Gasturbine stabil erhöht werden.
Der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung der Gasturbine kann ein Falten- bzw. Balgenrohr sein.
In diesem Fall kann der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung einfach hergestellt werden.
Der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung der Gasturbine kann ein Rohr sein, das so gebogen ist, dass es in einer die Umfangsrichtung kreuzenden Richtung gefaltet bzw. abgebogen ist.
In diesem Fall biegt sich, auch wenn eine Wärmeausdehnungsdifferenz aufgrund gegenseitiger Temperaturdifferenzen zwischen dem Schaufelring und dem äußeren Kanal, der in dem äußeren Abschnitt des Schaufelrings angeordnet ist und sich in der Umfangsrichtung erstreckt, auftritt, das Rohr, das so gebogen ist, dass es in der die Umfangsrichtung kreuzenden Richtung abgebogen ist, in der Umfangsrichtung (d.h. es expandiert und kontrahiert in der Umfangsrichtung als ein Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung) und somit wird die thermische Spannung verringert.
Daher ist es möglich, die Herstellungskosten zu verringern, während die Leistung des Abschnitts zum Absorbieren thermischer Spannung gewährleistet ist.
Gemäß der Gasturbine der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die thermische Spannung zu mildern, die aufgrund der Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Schaufelring und dem äußeren Kanal desselben erzeugt wird.
Figurenliste

1 ist ein Systemdiagramm eines Kühlmediums eines Schaufelrings einer Gasturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Vorderansicht, wenn der Schaufelring der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der Richtung einer Turbinenwelle aus betrachtet wird.
3 ist eine Draufsicht, wenn der Schaufelring der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der Radialrichtung aus betrachtet wird.
4 ist eine Darstellung, die einen äußeren Kanal zum Zuführen von Dampf in dem Schaufelring von 2 erklärt.
5 ist eine Darstellung, die einen äußeren Kanal zum Austragen von Dampf in dem Schaufelring von 2 erklärt.
6 ist eine Darstellung, die einen äußeren Kanal zum Zuführen von Dampf gemäß einer zweiten Ausführungsform erklärt.
7 ist eine Darstellung, die einen äußeren Kanal zum Austragen von Dampf gemäß der zweiten Ausführungsform erklärt.

Erste Ausführungsform
Eine Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mischt komprimierte Luft, die in einem Kompressor erzeugt wurde, mit einem Brennstoff und sie verbrennt das Gemisch in einer Brennkammer und sie erzeugt Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck. Darüber hinaus wird das Verbrennungsgas in die Turbine strömen gelassen und auf diese Weise ein Rotor der Turbine um eine Turbinenwelle C rotiert und Rotationsenergie erhalten.
Eine Vielzahl von Schaufelringen 1, die koaxial mit der Turbinenwelle C sind, sind in der Richtung der Turbinenwelle C in der Turbine angeordnet. Die Schaufelringe 1 tragen Leitschaufeln („vanes“)von der Außenseite in der Radialrichtung. Der Schaufelring 1 ist Laufschaufeln („blades“), die den Leitschaufeln in der Richtung der Turbinenwelle C benachbart sind, von der Außenseite in der Radialrichtung mit einem Abstand (Zwischenraum) zwischen Enden der Laufschaufeln und dem Schaufelring zugewandt.
Darüber hinaus wird in der vorliegenden Beschreibung die Kompressorseite der Brennkammer längs der Richtung der Turbinenwelle C als stromaufwärtige Seite bezeichnet und die Turbinenseite der Brennkammer wird als stromabwärtige Seite bezeichnet. Eine zur Richtung der Turbinenwelle C senkrechte Richtung wird als Radialrichtung bezeichnet und eine Richtung, die um die Turbinenwelle C rotiert, wird als Umfangsrichtung bezeichnet.
Im Folgenden wird eine Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
Die Gasturbine der vorliegenden Ausführungsform ist eine Gasturbine, die den Schaufelring 1 unter Verwendung von Kühldampf als ein Beispiel für ein Kühlmedium kühlt. Die Gasturbine umfasst den im Vorhergehenden beschriebenen Schaufelring 1 und einen Kanal 2, der in dem Schaufelring 1 vorgesehen ist und dessen Kühldampf durch den inneren Abschnitt strömen gelassen wird.
Ein Paar von halbringförmigen Segmentkörpern ist kombiniert und der gesamte Schaufelring 1 ist in einer Ringform ausgebildet.
In der Außenumfangsfläche des Schaufelrings 1 stehen ein rohrförmiger Dampfzufuhrabschnitt 1a und ein Dampfauslassabschnitt 1b so vor, dass die Achsen der Abschnitte der Radialrichtung zugewandt sind.
Der Kühldampf wird von einem Dampfturbinengrundsystem über den Dampfzufuhrabschnitt 1a zu dem Kanal 2 zugeführt. Nachdem der Kühldampf den Schaufelring 1 gekühlt hat, wird der Kühldampf von dem Dampfauslassabschnitt 1b zu dem Dampfturbinengrundsystem zurückgeführt.
Darüber hinaus ist der Schaufelring 1 der vorliegenden Ausführungsform der Schaufelring 1, der Schaufeln einer ersten Stufe zugewandt ist, die so angeordnet sind, dass sie nahe der Brennkammer sind. Nachdem der Kühldampf den Schaufelring 1 gekühlt hat, wird der Kühldampf durch den Kanal der Brennkammer strömen gelassen und er kühlt die Brennkammer. Danach wird der Kühldampf von dem Kanal 2 des Schaufelrings 1 erneut zu dem Dampfturbinengrundsystem zurückgeführt.
1 zeigt ein Systemdiagramm von Kühldampf für einen Schaufelring. 1 zeigt das Kühlsystem, das in einer oberen Schaufelringhälfte 1m des Schaufelrings 1 ausgebildet ist. Obwohl die Beschreibung des Systems in einer unteren Schaufelringhälfte 1n des Schaufelrings 1 weggelassen ist, ist das System der unteren Schaufelringhälfte 1n ähnlich dem der oberen Schaufelringhälfte 1m. Die obere Schaufelringhälfte 1m ist mit der unteren Schaufelringhälfte 1n integriert und dadurch wird ein einzelner Schaufelring 1 ausgebildet.
In 1 wird der Kühldampf von dem Dampfgrundsystem 20 dem Dampfzufuhrabschnitt 1a, der an der oberen Schaufelringhälfte 1m vorgesehen ist, als ein Kühlmedium des Schaufelrings 1 zugeführt. Indessen wird, nachdem der Kühldampf den Schaufelring 1 gekühlt hat, der Kühldampf von dem Dampfauslassabschnitt 1b, der an dem Schaufelring 1 vorgesehen ist, zu dem Dampfgrundsystem 20 zurückgeführt. Ferner ist bei den Bezugsziffern des im Vorhergehenden beschriebenen Kanals 2 eine Bezugsziffer 2A an einem Dampfzufuhrsystem angebracht, eine Bezugsziffer 2B an einem Dampfrückführsystem (Dampfaustragsystem) angebracht, und beide Systeme sind voneinander verschieden.
Nachdem der dem Schaufelring 1 zugeführte Kühldampf den Schaufelring 1 gekühlt hat, kühlt der Kühldampf die Brennkammer, er wird temporär zu dem Schaufelring 1 zurückgeführt und dann von dem Dampfauslassabschnitt 1b zu dem Dampfgrundsystem 20 ausgetragen. In dem Schaufelring 1 ist ein Anschluss 5, der integral mit dem Schaufelring 1 ausgebildet ist, so vorgesehen, dass er der Position jeder Brennkammer zur Zufuhr des Kühldampfs zu jeder entsprechenden Brennkammer entspricht. Jeder Anschluss 5 umfasst einen Verbindungsanschluss 5A, der den Kühldampf an die Brennkammer sendet, und einen Verbindungsanschluss 5B, der den von der Brennkammer zurückgeführten Kühldampf aufnimmt. Ferner ist in dem in 1 gezeigten Beispiel ein Beispiel angegeben, bei dem acht Brennkammern an der oberen Schaufelringhälfte 1m angeordnet sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das Beispiel beschränkt.
In 1 wird der Kühldampf, der von dem Dampfzufuhrabschnitt 1a zu der oberen Schaufelringhälfte 1m zugeführt wird, in zwei Systeme geteilt und in den Kanal 2A strömen gelassen. Ferner wird der Kühldampf dem Anschluss 5 zugeführt, während der Schaufelring 1m gekühlt wird, und er wird der Brennkammer von dem Verbindungsanschluss 5A aus zugeführt. Nachdem der Kühldampf die Brennkammer gekühlt hat, wird der Kühldampf von dem Verbindungsanschluss 5B des Anschlusses 5 der oberen Schaufelringhälfte 1m zugeführt und über den Kanal 2B zu dem Dampfauslassabschnitt 1b zurückgeführt.
Der Kanal 2A, der den Kühldampf von dem Dampfzufuhrabschnitt 1a dem Verbindungsanschluss 5A des Anschlusses 5 zuführt, umfasst die Kanäle 4A, 6A und 7A, die im Folgenden beschrieben sind. Der Kanal 2B, in dem der Kühldampf, der von der Brennkammer zurückgeführt wird und von dem Verbindungsanschluss 5B des Anschlusses 5 zu dem Dampfauslassabschnitt 1b ausgetragen wird, strömt, umfasst Kanäle 4B, 6B und Kanal 7B, die im Folgenden beschrieben sind.
In dem Kanal 2A und dem Kanal 2B sind die rohrförmigen äußeren Kanäle (6A, 6B, 7A und 7B), die in dem äußeren Abschnitt des Schaufelrings 1 angeordnet sind, durch eine durchgezogene Linie angegeben. Ein innerer Kanal 4 (4A und 4B), der durch eine durchbrochene Linie angegeben ist, ist in dem inneren Abschnitt des Schaufelrings 1 zwischen den äußeren Kanälen und den Verbindungsanschlüssen 5A und 5B jedes Anschlusses 5 angeordnet, und der Schaufelring 1 wird durch den Kühldampf gekühlt. Ferner sind die Klassifizierung und Kombination des äußeren Kanals und des inneren Kanals, die in 1 gezeigt sind, Beispiele, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beispiele beschränkt.
Als Nächstes werden die Einzelheiten der Konfiguration des Kanals, der den Schaufelring unter Verwendung eines Kühlmediums kühlt, unter Bezugnahme auf 2 bis 7 beschrieben. Die Kanäle 2A und 2B umfassen in dem Schaufelring 1 ausgebildete innere Kanäle 4A und 4B und rohrförmige äußere Kanäle 6A, 6B, 7A und 7B, die mit den inneren Kanälen 4A und 4B verbunden sind, in dem äußeren Abschnitt des Schaufelrings 1 angeordnet sind und sich in der Umfangsrichtung des Schaufelrings 1 erstrecken.
In 2 ist der Anschluss 5, der die Verbindungsanschlüsse 5A und 5B umfasst, die die Zufuhr des Kühldampfs zu der Brennkammer durchführende Leitungen sind, an der Position, die jeder Brennkammer zugewandt ist, an einer Endfläche 1c angeordnet, die der stromaufwärtigen Seite in der Richtung der Turbinenwelle C des Schaufelrings 1 zugewandt ist. Der Verbindungsanschluss 5A führt den Kühldampf dem Kanal der Brennkammer von dem inneren Kanal 4A her zu. Der Verbindungsanschluss 5B gewinnt den Dampf, der einen Wärmeaustausch in dem inneren Abschnitt der Brennkammer durchführt, nachdem er der Brennkammer von dem Verbindungsanschluss 5A aus zugeführt wurde, in dem inneren Kanal 4B von dem Kanal der Brennkammer aus zurück. Die Verbindungsanschlüsse 5A und 5B sind so geöffnet, dass sie in der Umfangsrichtung benachbart sind. Die einander benachbarten Verbindungsanschlüsse 5A und 5B sind mit beiden Endabschnitten des Kanals der Brennkammer, die den Verbindungsabschnitten 5A und 5B zugewandt sind, verbunden.
In 2 sind die Vielzahl von inneren Kanälen 4 mit Abständen in der Umfangsrichtung in dem Schaufelring 1 ausgebildet.
Insbesondere umfasst der innere Kanal 4 (4A und 4B) den ersten inneren Kanal 4A und den zweiten inneren Kanal 4B. Der erste innere Kanal 4A ist ein Dampfzufuhrsystem, durch das der Dampf, der den Schaufelring 1 und die Brennkammer kühlt, strömen gelassen wird. Der zweite innere Kanal 4B ist ein Dampfaustragsystem, durch das der Dampf, der aus der Brennkammer zurückgewonnen und dem Wärmeaustausch unterzogen wurde, strömen gelassen wird. In dem gezeigten Beispiel sind die ersten und zweiten inneren Kanäle 4A und 4B in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Insbesondere sind acht Paare von inneren Kanälen 4A und 4B so ausgebildet, dass sie den Positionen der Brennkammern entsprechen, die in der Umfangsrichtung in den in einer halbringförmigen Form ausgebildeten Segmentkörpern (obere Schaufelringhälfte 1m und untere Schaufelringhälfte 1n) des Schaufelrings 1 angeordnet sind.
Der erste innere Kanal 4A ist durch Verbindungskanalabschnitte 41A, die sich in der Richtung der Turbinenwelle C erstrecken, und einen Kanalabschnitt 42A, der sich in der Umfangsrichtung erstreckt, gebildet und er erstreckt sich in dem Schaufelring 1 so, dass er in einer U-Form gebogen ist. In dem Beispiel von 2 ist, nachdem sich der erste innere Kanal 4A von der Endfläche 1c, die der stromaufwärtigen Seite (der Vorderseite in den zur Papieroberfläche von 2 senkrechten Richtungen) in der Richtung der Turbinenwelle C in dem Schaufelring 1 zugewandt ist, zur stromabwärtigen Seite (der Rückseite in den zur Papierfläche der 2 senkrechten Richtungen) in der Richtung der Turbinenwelle C erstreckt, der erste innere Kanal in der Umfangsrichtung gebogen und er erstreckt sich in Richtung der stromaufwärtigen Seite derart, dass er erneut abgebogen ist (siehe 3 zur stromaufwärtigen Seite und stromabwärtigen Seite in der Richtung der Turbinenwelle C in dem Schaufelring 1).
In 2 sind die Kanalabschnitte 41A, die sich in der Richtung der Turbinenwelle C in dem ersten inneren Kanal 4A erstrecken, in der Umfangsrichtung getrennt und sind als Paar in jedem ersten Kanal 4A ausgebildet. Alle Kanalabschnitte 41A sind mit Verbindungsanschlüssen 5A, die zur Endfläche 1c des Schaufelrings 1 geöffnet sind, verbunden. In dem Paar von Kanalabschnitten 41A ist der Öffnungsabschnitt von einem Kanalabschnitt 41A (dem rechten Kanalabschnitt 41A in 2) zur Endfläche 1c mit einem Befestigungsabschnitt 16A des ersten äußeren Kanals (6A und 7A), der im Folgenden beschrieben ist, verbunden. Der Öffnungsabschnitt des anderen Kanalabschnitts 41A (des linken Kanalabschnitts 41A in 2), der in der Rückstromseite zur Endfläche 1c angeordnet ist, ist ein Verbindungsanschluss 5A. Die Kanalabschnitte 41A erstrecken sich parallel zueinander längs der Richtung der Turbinenwelle C, wie in 2 durch eine unterbrochene Linie angegeben ist.
In 2 verbindet der Kanalabschnitt 42A, der sich in der Umfangsrichtung in dem ersten inneren Kanal 4A erstreckt, Endabschnitte der stromabwärtigen Seite in der Richtung der Turbinenwelle C des Paars von Kanalabschnitten 41A in jedem ersten inneren Kanal 4A, und er erstreckt sich in einer linearen Form oder in einer Kurvenform. Der Kanalabschnitt 42A ist in dem Hauptkörper des Schaufelrings 1 so ausgebildet, dass er dem Paar von Kanalabschnitten 41A entspricht, und beide Enden des Kanalabschnitts 42A sind mit den Kanalabschnitten 41A verbunden.
In 2 ist in dem inneren Kanal 4 (4A und 4B), wie im Vorhergehenden beschrieben ist, der erste innere Kanal 4A so ausgebildet, dass sichergestellt ist, dass die Gesamtlänge lang ist. Der zweite innere Kanal 4B ist so ausgebildet, dass die Gesamtlänge möglichst kurz ist.
In 4 ist der äußere Kanal (erster äußerer Kanal) des Dampfzufuhrsystems an der äußeren Seite in der Radialrichtung des Schaufelrings 1 angeordnet und er umfasst einen Rohrabschnitt 6A und einen Rohrabschnitt 7A. Der Rohrabschnitt 6A erstreckt sich längs der Umfangsrichtung. Der Rohrabschnitt 7A ist von dem Rohrabschnitt 6A abgezweigt und er erstreckt sich längs der Radialrichtung, und der Endabschnitt des Rohrabschnitts 7A ist mit dem ersten inneren Kanal 4A des Schaufelrings 1 verbunden.
In ähnlicher Weise ist in 5 der äußere Kanal (zweiter äußerer Kanal) des Dampfaustragsystems an der äußeren Seite in der Radialrichtung des Schaufelrings 1 angeordnet und er umfasst einen Rohrabschnitt 6B und einen Rohrabschnitt 7B. Der Rohrabschnitt 6B erstreckt sich längs der Umfangsrichtung. Der Rohrabschnitt 7B ist von dem Rohrabschnitt 6B abgezweigt und er erstreckt sich längs der Radialrichtung, und der Endabschnitt des Rohrabschnitts 7B ist mit dem zweiten inneren Kanal 4B des Schaufelrings 1 verbunden.
Der Rohrabschnitt 6A ist mit dem Dampfzufuhrabschnitt 1a verbunden, und in dem gezeigten Beispiel ist das Paar von Rohrabschnitten 6A auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung mit dem Dampfzufuhrabschnitt 1a dazwischenliegend vorgesehen. Im Hinblick auf den Rohrdurchmesser (innerer Durchmesser) des Rohrabschnitts 6A ist der Durchmesser in dem mit dem Dampfzufuhrabschnitt 1a verbundenen Abschnitt der größte. Der Rohrdurchmesser des Rohrabschnitts 6A ist so eingestellt, dass er in Stufen abnimmt (so dass er jedes Mal in Stufen abnimmt, wenn der verzweigte Abschnitt des Rohrabschnitts 6A von dem Rohrabschnitt 7A gekreuzt wird), wenn der Rohrabschnitt 6A von dem Dampfzufuhrabschnitt 1a getrennt wird.
In 2 und 4 ist der Endabschnitt 16A der in der Radialrichtung inneren Seite des Rohrabschnitts 7A so gelagert, dass er an der Endfläche 1c, die der stromaufwärtigen Seite in der Richtung der Turbinenwelle C in dem Schaufelring 1 zugewandt ist, befestigt ist. Der Endabschnitt 16A des Rohrabschnitts 7A ist ein Befestigungsabschnitt, der den ersten äußeren Kanal an dem Schaufelring 1 befestigt.
Ein Verbindungsende 13A zu dem Dampfzufuhrabschnitt 1a in dem Rohrabschnitt 6A ist ebenfalls ein Befestigungsabschnitt, der den ersten äußeren Kanal an dem Schaufelring 1 befestigt.
In einem Rohrabschnitt (dem Rohrabschnitt, der an der rechten Seite des Dampfzufuhrabschnitts 1a in 4 positioniert ist) des Paars von Rohrabschnitten 6A ist der Endabschnitt 14A der zum Dampfzufuhrabschnitt 1a entgegengesetzten Seite von beiden Endabschnitten in der Umfangsrichtung des einen Rohrabschnitts 6A direkt an der Außenumfangsfläche des Schaufelrings 1 befestigt, ohne durch den Rohrabschnitt 7A hindurchzugehen. Der Endabschnitt 14A ist auch ein Befestigungsabschnitt, der den ersten äußeren Kanal an dem Schaufelring 1 befestigt.
Der Befestigungsabschnitt des ersten äußeren Kanals umfasst den Befestigungsabschnitt, der an der Seite des Schaufelrings 1 vorgesehen ist, eine Verzweigungsleitungskupplung 12A und eine gekrümmte Leitungskupplung 15A. Die Verzweigungsleitungskupplung 12A verzweigt den Kanal von dem Rohrabschnitt 6A zu dem Rohrabschnitt 7A. Die gekrümmte Leitungskupplung 15A ändert die Richtung des Kanals von dem Rohrabschnitt 6A zu dem Rohrabschnitt 7A.
In 4 umfasst der Befestigungsabschnitt, der an der Seite des Schaufelrings 1 vorgesehen ist, das Verbindungsende 13A und den Endabschnitt 14A, die im Vorhergehenden beschrieben sind. Die Verzweigungsleitungskupplung 12A verbindet den Rohrabschnitt 6A und den Rohrabschnitt 7A in einer T-Form, und der Endabschnitt 16A an der in der Radialrichtung inneren Seite des Rohrabschnitts 7A ist an dem Schaufelring 1 befestigt. Die gekrümmte Leitungskupplung 15A ist in dem linken Endabschnitt in 4 gezeigt, sie verbindet den Rohrabschnitt 6A und den Rohrabschnitt 7A in einer L-Form, und der Endabschnitt 16A an der in der Radialrichtung inneren Seite des Rohrabschnitts 7A ist an dem Schaufelring 1 befestigt. Die Form, die Disposition oder dergleichen der Befestigungsabschnitte des Dampfzufuhrsystems sind ein Beispiel, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Beispiel beschränkt.
Ferner umfasst der erste äußere Kanal (6A und 7A) einen Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8A, der zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten Befestigungsabschnitten angeordnet ist und in der Umfangsrichtung expandierbar ist. Der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8A ist in dem Rohrabschnitt 6A vorgesehen und er ist in einem Zwischenabschnitt, der zwischen ein beliebiges Element von dem an dem Schaufelring 1 befestigten Befestigungsabschnitt, der Verzweigungsleitungskupplung 12A und der gekrümmten Leitungskupplung 15A eingefügt ist, angeordnet.
Der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8A der vorliegenden Ausführungsform weist eine Balgenstruktur auf, in der die Umfangswand des Rohrs in einer Vielzahl von Falten in der Radialrichtung des Rohrs ausgebildet ist. Als der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8A kann ein Balgenrohr (flexibles Rohr), das in der Umfangsrichtung des Schaufelrings 1 expandierbar ist, verwendet werden. Die Rohrdurchmesser der Balgenrohre werden entsprechend dem Rohrdurchmesser des Teils des Rohrabschnitts 6A, in dem das Balgenrohr jeweils angeordnet ist, eingestellt, und der Rohrdurchmesser des Balgenrohrs nahe dem Dampfzufuhrabschnitt 1a ist der größte und der Rohrdurchmesser des Balgenrohrs wird in Stufen entsprechend dem Rohrdurchmesser des Rohrabschnitts 6A verringert, wenn das Balgenrohr von dem Dampfzufuhrabschnitt 1a getrennt wird.
Wie in 5 gezeigt ist, sind die Vielzahl von zweiten äußeren Kanälen (6B und 7B) in dem Schaufelring 1 angeordnet, und der zweite äußere Kanal umfasst den Rohrabschnitt 6B und den Rohrabschnitt 7B. Der Rohrabschnitt 6B ist an der äußeren Seite in der Radialrichtung des Schaufelrings 1 angeordnet und er erstreckt sich längs der Umfangsrichtung. Der Rohrabschnitt 7B erstreckt sich längs der Radialrichtung, und beide Enden des Rohrabschnitts 7B sind mit dem Rohrabschnitt 6B und dem zweiten inneren Kanal 4B des Schaufelrings 1 verbunden.
In 3 ist der zweite äußere Kanal (6B und 7B) so angeordnet, dass er benachbart zur stromabwärtigen Seite (oberen Seite in 3) in der Richtung der Turbinenwelle C des ersten äußeren Kanals (6A und 7A) ist.
Wie in 5 gezeigt ist, sind die Rohrabschnitte 6B mit dem Dampfauslassabschnitt 1b verbunden, und in dem gezeigten Beispiel ist ein Paar der Rohrabschnitte 6B an beiden Seiten in der Umfangsrichtung unter Dazwischenfügen von jedem des Paars von Dampfaustragabschnitten 1b vorgesehen. In Bezug auf den Rohrdurchmesser (Innendurchmesser) des Rohrabschnitts 6B ist der Durchmesser in dem mit dem Dampfauslassabschnitt 1b verbundenen Abschnitt der größte, und der Rohrdurchmesser des Rohrabschnitts 6B ist so eingestellt, dass er in Stufen abnimmt (insbesondere so, dass er jedes Mal in Stufen abnimmt, wenn der von dem Rohrabschnitt 7B verzweigte Abschnitt gekreuzt wird), wenn der Rohrabschnitt 6B von dem Dampfaustragabschnitt 1b getrennt wird.
In 5 ist der Endabschnitt 16B der inneren Seite in der Radialrichtung des Rohrabschnitts 7B so gelagert, dass er an der Außenumfangsfläche des Schaufelrings 1 befestigt ist. Der Endabschnitt 16B des Rohrabschnitts 7B ist ein Befestigungsabschnitt, der den zweiten äußeren Kanal an dem Schaufelring 1 befestigt.
Ein Verbindungsende 13B zu dem Dampfauslassabschnitt 1b in dem Rohrabschnitt 6B ist ebenfalls ein Befestigungsabschnitt, der den zweiten äußeren Kanal an dem Schaufelring 1 befestigt.
Der Endabschnitt 14B der zu dem Dampfauslassabschnitt 1b entgegengesetzten Seite von beiden Endabschnitten in der Umfangsrichtung des Rohrabschnitts 6B ist direkt an der Außenumfangsfläche des Schaufelrings 1 befestigt, ohne durch den Rohrabschnitt 7B hindurchzugehen. Der Endabschnitt 14B ist ebenfalls ein Befestigungsabschnitt, der den zweiten äußeren Kanal an dem Schaufelring 1 befestigt.
Der Befestigungsabschnitt des zweiten äußeren Kanals umfasst den Befestigungsabschnitt, der an der Seite des Schaufelrings 1 vorgesehen ist, und eine Verzweigungsleitungskupplung 12B. Die Verzweigungsleitungskupplung 12B verzweigt den Kanal von dem Rohrabschnitt 6B zu dem Rohrabschnitt 7B. In 5 umfasst der Befestigungsabschnitt, der an der Seite des Schaufelrings 1 vorgesehen ist, das Verbindungsende 13B und den Endabschnitt 14B, die im Vorhergehenden beschrieben sind. Die Verzweigungsleitungskupplung 12B verbindet den Rohrabschnitt 6B und den Rohrabschnitt 7B in einer T-Form, und der Endabschnitt 16B an der inneren Seite in der Radialrichtung des Rohrabschnitts 7B ist an dem Schaufelring 1 befestigt. Ferner ist die Form, die Disposition oder dergleichen der Befestigungsabschnitte des Dampfaustragsystems ein Beispiel und die vorliegende Erfindung nicht auf das Beispiel beschränkt.
Ferner umfasst der zweite äußere Kanal (6B und 7B) einen Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8B, der zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten Befestigungsabschnitten angeordnet und in der Umfangsrichtung expandierbar ist. Der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8B ist in dem Rohrabschnitt 6B vorgesehen und ist in einem Zwischenabschnitt, der zwischen den an dem Schaufelring 1 befestigten Befestigungsabschnitt und der Verzweigungsleitungskupplung 12B eingefügt ist, angeordnet.
Der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8B der vorliegenden Ausführungsform kann auch das Balgenrohr verwenden, das eine zu dem im Vorhergehenden beschriebenen Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8A ähnliche Konfiguration aufweist. Die Rohrdurchmesser der Balgenrohre werden entsprechend dem Rohrdurchmesser des Teils des Rohrabschnitts 6B, in dem das Balgenrohr jeweils angeordnet ist, eingestellt, wobei der Rohrdurchmesser des Balgenrohrs nahe dem Dampfauslassabschnitt 1b der größte ist und der Rohrdurchmesser des Balgenrohrs in Stufen entsprechend dem Rohrdurchmesser des Rohrabschnitts 6B verringert wird, wenn das Balgenrohr von dem Dampfauslassabschnitt 1b weiter entfernt ist.
In der Gasturbine der im Vorhergehenden beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird der Schaufelring 1 durch Zirkulieren des Kühldampfs durch den Kanal 2 gekühlt und die Wärmeausdehnung des Schaufelrings 1 in Richtung der äußeren Seite in der Radialrichtung wird verhindert bzw. verringert. Dadurch wird eine Vergrößerung eines Zwischenraums zwischen dem Schaufelring 1 und dem Ende der Schaufel während des Betriebs verhindert und die Leistung der Gasturbine wird stabil beibehalten.
Ferner geht in 4 der Kühldampf zuerst von dem Dampfzufuhrabschnitt 1a aus durch den ersten äußeren Kanal 6A hindurch und er strömt in den Rohrabschnitt 7A über die Verzweigungsleitungskupplung 12A oder die gekrümmte Leitungskupplung 15A. Anschließend kommuniziert der Kühldampf mit dem ersten inneren Kanal 4A, er führt einen Wärmeaustausch durch und kühlt daher den Schaufelring 1. Ferner kommuniziert in dem Endabschnitt 14A des Rohrabschnitts 6A der Kühldampf mit dem ersten inneren Kanal 4A, ohne durch den Rohrabschnitt 7A hindurchzugehen. Ferner strömt der Kühldampf durch den Kanal der Brennkammer, er führt Wärmeaustausch durch und kühlt daher die Brennkammer. Der Kühldampf, der durch den Wärmeaustausch hohe Temperatur erreicht hat, wird von der Brennkammer aus zu dem Schaufelring zurückgeführt. Um die Temperatur des Schaufelrings 1 nicht zu erhöhen, geht der Kühldampf durch den in 5 gezeigten zweiten inneren Kanal 4B, der die kurze Gesamtlänge aufweist, hindurch, er strömt in den Rohrabschnitt 7B, er verbindet sich mit dem Dampf von einem anderen System in der Verzweigungsleitungskupplung 12B, er geht durch den zweiten äußeren Kanal 6B hindurch und er wird aus dem Dampfauslassabschnitt 1b zurückgewonnen. Ferner verbindet sich der Kühldampf in dem Endabschnitt 14B des Rohrabschnitts 6B mit Dampf von einem anderen System, ohne durch den Rohrabschnitt 7B hindurchzugehen.
Entsprechend der Zirkulation des Kühldampfs wird während des Betriebs die Temperatur in der Reihenfolge von dem ersten äußeren Kanal (6A und 7A), dem Schaufelring 1 und dem zweiten äußeren Kanal (6B und 7B) erhöht (d.h. die Temperatur des äußeren Kanals 6B ist die höchste).
Gemäß der Gasturbine der vorliegenden Ausführungsform werden, da der äußere Kanal (6A, 6B, 7A und 7B) die Abschnitte zum Absorbieren thermischer Spannung 8A und 8B, die in der Umfangsrichtung zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten Befestigungsabschnitten expandierbar sind, umfasst, die im Folgenden angegebenen Wirkungen gezeigt.
Und zwar erfolgt, auch wenn eine Wärmeausdehnungsdifferenz aufgrund gegenseitiger Temperaturdifferenzen zwischen dem Schaufelring 1 und dem äußeren Kanal (6A, 6B, 7A und 7B), der in dem äußeren Abschnitt des Schaufelrings 1 angeordnet ist und sich in der Umfangsrichtung erstreckt, auftritt, ein Expandieren und Kontrahieren der Abschnitte zum Absorbieren thermischer Spannung 8A und 8B und daher kann die Wärmeausdehnungsdifferenz absorbiert werden und die thermische Belastung wird verringert.
Dadurch kann, da eine Verformung oder Schädigung des Kanals 2 (beispielsweise des Befestigungsabschnitts des äußeren Kanals (6A, 6B, 7A und 7B) oder dergleichen) verhindert wird, die Leistung der Gasturbine stabil erhöht werden.
Es wird angenommen, dass in dem ersten äußeren Kanal (6A und 7A) eine thermische Belastung in der Richtung eines Expandierens des ersten äußeren Kanals in der Umfangsrichtung aufgrund der Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Kanal (6A und 7A) und dem Schaufelring 1, der eine höhere Temperatur als der Kanal (6A und 7A) aufweist, auftritt. Andererseits ist in der Gasturbine der vorliegenden Ausführungsform, da sich der in dem ersten äußeren Kanal (6A und 7A) vorgesehene Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8A in der Umfangsrichtung ausdehnt, die thermische Spannung verringert.
Es wird angenommen, dass in dem zweiten äußeren Kanal (6B und 7B) thermische Spannung in der Richtung eines Kontrahierens des zweiten äußeren Kanals in der Umfangsrichtung aufgrund der Wärmeausdehnungsdifferenz aufgrund der Tatsache, dass der Kanal (6B und 7B) eine höhere Temperatur als der Schaufelring 1 aufweist, auftritt. Andererseits kontrahiert in der Gasturbine der vorliegenden Ausführungsform der in dem zweiten äußeren Kanal (6B und 7B) vorgesehene Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8B in der Umfangsrichtung und daher wird die thermische Spannung verringert.
Ferner können in der vorliegenden Ausführungsform, da die Abschnitte zum Absorbieren thermischer Spannung 8A und 8B aus dem Balgenrohr konfiguriert sind, die Abschnitte zum Absorbieren thermischer Spannung 8A und 8B einfach hergestellt werden.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Gasturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
Ferner sind die gleichen Bezugsziffern an den gleichen Elementen wie den in der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsform angebracht und eine Beschreibung derselben weggelassen. Ferner kann ein Verfahren des Betrachtens des in 1 gezeigten Systems des Kühlmediums auch für die vorliegende Ausführungsform verwendet werden
Wie in 6 und 7 gezeigt ist, ist die vorliegende Ausführungsform von der ersten Ausführungsform insofern verschieden, als ein Rohr (im Folgenden als gekrümmte Rohre 8A und 8B bezeichnet), das so gekrümmt ist, dass es in einer die Umfangsrichtung kreuzenden Richtung gefaltet ist, anstelle der Verwendung des im Vorhergehenden in der ersten Ausführungsform beschriebenen Balgenrohrs verwendet wird, und andere Komponenten sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
6 zeigt die äußeren Rohre (6A und 7A) eines Dampfzufuhrsystems und 7 zeigt die äußeren Rohre (6B und 7B) eines Dampfaustragsystems. Die zweite Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem das gekrümmte Rohr (8A und 8B) in dem Zentralabschnitt des äußeren Rohrs (6A und 6B), wobei beide Enden durch den an dem Schaufelring 1 befestigten Befestigungsabschnitt oder die Verzweigungsleitungskupplung getragen sind, anstelle des Balgenrohrs als dem Absorber thermischer Spannung, der für die erste Ausführungsform verwendet wird, vorgesehen ist. Jedoch ist in einem Abschnitt der Rohre, da kein ausreichender Raum vorhanden ist, in dem das gekrümmte Rohr (8A und 8B) zwischen den Befestigungsabschnitten oder den Verzweigungsleitungskupplungen angeordnet ist, das Balgenrohr ähnlich der ersten Ausführungsform angeordnet. Andere Komponenten sind ähnlich der ersten Ausführungsform.
Gemäß der Gasturbine der vorliegenden Ausführungsform werden Wirkungen gezeigt, die ähnlich denen der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsform sind.
Da die Abschnitte zum Absorbieren thermischer Spannung 8A und 8B Rohre (gekrümmte Rohre) sind, die so gekrümmt sind, dass sie in der die Umfangsrichtung kreuzenden Richtung gefaltet sind, werden die im Folgenden angegebenen Arbeitsweisen und Wirkungen erhalten.
Während des Betriebs tritt, da der Schaufelring 1 eine höhere Temperatur als der erste äußere Kanal (6A und 7A) aufweist, thermische Spannung in dem Rohrabschnitt 6A in der Richtung des Expandierens des Rohrabschnitts 6A in der Umfangsrichtung aufgrund der Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Schaufelring 1 und dem Kanal (6A und 7A) auf. Jedoch biegt sich das gekrümmte Rohr 8A des Rohrabschnitts 6A in der Umfangsrichtung (d.h. es expandiert in der Umfangsrichtung als der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8A) und daher wird die thermische Spannung verringert. Da der zweite äußere Kanal (6B und 7B) eine höhere Temperatur als der Schaufelring 1 aufweist, wird angenommen, dass in dem Rohrabschnitt 6B in der Richtung des Kontrahierens des Rohrabschnitts 6B in der Umfangsrichtung aufgrund der Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Kanal (6B und 7B) und dem Schaufelring 1 eine thermische Spannung auftritt. Jedoch biegt sich das gekrümmte Rohr 8B des Rohrabschnitts 6B in der Umfangsrichtung (d.h. es kontrahiert in der Umfangsrichtung als der Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8B) und daher ist die thermische Spannung verringert.
Dadurch können Herstellungskosten verringert werden, während Eigenschaften gewährleistet sind, die ähnlich den Abschnitten zum Absorbieren thermischer Spannung 8A und 8B sind, die in der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsform beschrieben sind. Ferner weist bei dem gekrümmten Rohr der vorliegenden Ausführungsform, da die Kosten geringer als die des Balgenrohrs sind, das gekrümmte Rohr der vorliegenden Ausführungsform Vorteile in Bezug auf wirtschaftliche Effizienz der Gasturbine auf.
Beispielsweise werden die im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen unter Verwendung des Kühldampfs als Kühlmedium verwendet. Jedoch kann ein anderes Kühlmedium als der Kühldampf, beispielsweise Luft, verwendet werden. In den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen ist die Gasturbine mit den Schaufelringen 1 beschrieben, die den Kanal 2 aufweisen, durch den der Kühldampf strömen gelassen wird, wobei die Schaufelringe in der Richtung der Turbinenwelle C ausgerichtet sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und es ist nur notwendig, dass mindestens ein derartiger Schaufelring 1 vorgesehen ist.
Nachdem der Kühldampf den Schaufelring 1 gekühlt hat, wird der Kühldampf durch den Kanal der Brennkammer strömen gelassen und er kühlt die Brennkammer.
In dem äußeren Kanal (6A, 6B, 7A und 7B) ist der eine Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung 8A oder 8B zwischen Befestigungsabschnitten angeordnet, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Jedoch können die mehrere Abschnitte zum Absorbieren thermischer Spannung zwischen den Befestigungsabschnitten angeordnet sein.
Von den äußeren Kanälen (6A, 6B, 7A und 7B) ist der erste äußere Kanal (6A und 7A) zum Zuführen von Dampf als ein innerer Kanal vorgesehen, und nur der zweite Kanal (6B und 7B) zum Austragen von Dampf kann als ein äußeres Rohr vorgesehen sein. Umgekehrt kann nur der erste äußere Kanal (6A und 7A) zum Zuführen von Dampf vorgesehen sein und der innere Kanal anstelle des zweiten äußeren Kanals (6B und 7B) zum Austragen von Dampf vorgesehen sein.
In der im Vorhergehenden beschriebenen zweiten Ausführungsform ist das gekrümmte Rohr (der Abschnitt zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten Befestigungsabschnitten der Rohrabschnitte 6A und 6B oder den Verzweigungsleitungskupplungen), das die Abschnitte zum Absorbieren thermischer Spannung 8A und 8B ist, so ausgebildet, dass es in der Radialrichtung gefaltet ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Das heißt, dass es nur notwendig ist, dass die gekrümmten Rohre 8A und 8B so gekrümmt sind, dass sie in der die Umfangsrichtung kreuzenden Richtung gefaltet sind, und beispielsweise können die gekrümmten Rohre 8A und 8B so ausgebildet sein, dass sie in der Richtung der Turbinenwelle C gefaltet sind.
Ferner können die Komponenten, die in den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationsbeispielen (auch den im Vorhergehenden angegebenen Vorschriften oder dergleichen) der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, in entsprechender Weise kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1 (1m, 1n):: Schaufelring
2 (2A, 2B):: Kanal
4 (4A, 4B):: innerer Kanal
6A, 6B, 7A, 7B:: äußerer Kanal
8A, 8B:: Abschnitt zum Absorbieren thermischer Spannung
11:: Verbindungsrohr (Verbindungskanal)
12A, 12B:: Verzweigungsleitungskupplung (Befestigungsabschnitt)
13A, 13B:: Verbindungsende (Befestigungsabschnitt)
14A, 14B:: Endabschnitt von Rohrabschnitten 6A und 6B, die direkt am Schaufelring befestigt sind (Befestigungsabschnitt)
15A:: gekrümmte Leitungskupplung (Befestigungsabschnitt)
16A, 16B:: Endabschnitt von Rohrabschnitten 7A und 7B (Befestigungsabschnitt)
C:: Turbinenwelle

Claims

Eine Gasturbine mit: einem Schaufelring (1), der Schaufeln von der Außenseite in einer Radialrichtung senkrecht zu einer Turbinenwelle (C) zugewandt ist, und einem Kanal (2), der in dem Schaufelring (1) vorgesehen ist und durch welchen Kühldampf strömen kann, wobei in dem Schaufelring (1) mehrere Anschlüsse (5) integral ausgebildet und so vorgesehen sind, dass sie jeweils der Position einer von mehreren Brennkammern zur Zu- und Rückfuhr des Kühldampfs zu/von der jeweiligen Brennkammer entsprechen, wobei jeder Anschluss (5) einen ersten Verbindungsanschluss (5A), der den Kühldampf zu der Brennkammer sendet, und einen zweiten Verbindungsanschluss (5B), der den von der Brennkammer zurückgeführten Kühldampf aufnimmt, aufweist, wobei der Kanal (2) aufweist: einen ersten Kanal (2A), der ein Kühldampf-Zufuhrsystem bildet, durch welches der Kühldampf den Anschlüssen (5) zugeführt wird, während er den Schaufelring (1) kühlt, und einen zweiten Kanal (2B), der ein Kühldampf-Austragsystem bildet, durch welches der Kühldampf nach dem Kühlen der Brennkammern über die Anschlüsse (5) ausgetragen wird, wobei der erste und zweite Kanal (2A,2B) aufweisen: einen inneren Kanal (4), der in dem Schaufelring (1) ausgebildet ist, und einen rohrförmigen äußeren Kanal (6,7), der mit dem inneren Kanal (4) verbunden ist, in einem äußeren Abschnitt des Schaufelrings (1) angeordnet ist, und sich in einer Umfangsrichtung des Schaufelrings (1) erstreckt, und wobei der äußere Kanal (6,7) aufweist: eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten (12-16), die an dem Schaufelring (1) befestigt sind, einen Abschnitt (8A,8B) zum Absorbieren thermischer Spannung, der zwischen den in der Umfangsrichtung benachbarten Befestigungsabschnitten (12-15) angeordnet ist und in der Umfangsrichtung expandierbar ist, einen ersten äußeren Kanal (6A,7A), der das Kühldampf-Zuführsystem bildet, und einen zweiten äußeren Kanal (6B,7B), der das Kühldampf-Austragsystem bildet und so angeordnet ist, dass er in einer Richtung der Turbinenwelle (C) dem ersten äußeren Kanal (6A,7A) benachbart ist.
Die Gasturbine gemäß Anspruch 1, wobei der innere Kanal (4) aufweist: einen ersten inneren Kanal (4A), der das Kühldampf-Zuführsystem bildet und mit den ersten Verbindungsanschlüssen (5A), die den Kühldampf zu den jeweiligen Brennkammern senden, verbunden ist, und einen zweiten inneren Kanal (4B), der das Kühldampf-Austragsystem bildet und mit den zweiten Verbindungsanschlüssen (5B), die den von den jeweiligen Brennkammern zurückgeführten Kühldampf aufnehmen, verbunden ist, wobei der erste äußere Kanal (6A,7A) aufweist: einen ersten Rohrabschnitt (6A), der sich längs der Umfangsrichtung erstreckt, und einen zweiten Rohrabschnitt (7A), der von dem ersten Rohrabschnitt (6A) abgezweigt ist und der sich längs der Radialrichtung erstreckt, wobei ein Endabschnitt des zweiten Rohrabschnitts (7A) mit dem ersten inneren Kanal (4A) verbunden ist, und wobei der zweite äußere Kanal (6B,7B) aufweist: einen dritten Rohrabschnitt (6B), der sich längs der Umfangsrichtung erstreckt, und einen vierten Rohrabschnitt (7B), der von dem dritten Rohrabschnitt (6B) abgezweigt ist und der sich längs der Radialrichtung erstreckt, wobei ein Endabschnitt des vierten Rohrabschnitts (7B) mit dem zweiten inneren Kanal (4B) verbunden ist.
Die Gasturbine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Abschnitt (8A) zum Absorbieren thermischer Spannung ein Falten- bzw. Balgenrohr ist.
Die Gasturbine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Abschnitt (8A,8B) zum Absorbieren thermischer Spannung ein Rohr ist, das so gebogen ist, dass es in einer die Umfangsrichtung kreuzenden Richtung gefaltet ist.