插通静叶片的空气通路的插入件、静叶片装置以及燃气轮机的制作方法

插通静叶片的空气通路的插入件、静叶片装置以及燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种插通形成在静叶片中的空气通路的插入件、具备该插入件与静叶片的静叶片装置以及具备静叶片装置的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]燃气轮机具备以轴线为中心而旋转的转子、覆盖该转子的壳体。转子具有转子轴、安装在该转子轴上的多个动叶片。另外，在壳体的内侧设置有多个静叶片。
[0003]静叶片具有:在相对于轴线的径向上延伸的叶片体、设置在叶片体的径向内侧的内侧护罩、设置在叶片体的径向外侧的外侧护罩。静叶片的叶片体配置在供燃烧气体通过的燃烧气体流路内。内侧护罩划定燃烧气体流路的径向内侧的位置。外侧护罩划定燃烧气体流路的径向外侧的位置。
[0004]燃气轮机的静叶片暴露在高温的燃烧气体中。因此，例如，在以下的专利文献I所记载的静叶片中形成有供冷却空气通过的空气通路。
[0005]专利文献1:日本专利第2580356号公报
[0006]在燃气轮机中，大多对与静叶片的内侧护罩相比靠径向内侧的空间即腔室的温度进行检测，且以该温度为规定温度以下的方式进行管理。因此，期望使腔室的温度稳定地成为规定温度以下。另外，在燃气轮机中，也期望有效地冷却静叶片从而提高静叶片的耐久性，并且尽可能地减少用于冷却该静叶片的空气的使用量。
【实用新型内容】
[0007]【实用新型要解决的课题】
[0008]因此，本实用新型的目的在于提供一种能够在抑制腔室温度的高温化并且提高静叶片的耐久性的同时，抑制冷却用的空气的使用量的技术。
[0009]【用于解决课题的手段】
[0010]作为用于实现所述目的的实用新型的一个方式的插入件插通燃气轮机中的静叶片的空气通路，所述空气通路从外侧护罩经由所述静叶片的叶片体向所述静叶片的内侧护罩贯通，所述插入件具有:大筒部，其在所述空气通路延伸的插通方向上延伸而形成为筒状，所述插通方向上的一端部从所述外侧护罩突出，所述插通方向上的另一端部位于所述空气通路内；小筒部，其在所述插通方向上延伸而形成为筒状，所述插通方向上的一端部连接于所述大筒部从而与所述大筒部连通，所述插通方向上的另一端部从所述内侧护罩突出，在所述大筒部的所述一端部上形成有向内部导入空气的空气入口，在所述大筒部的所述一端部与所述另一端部之间，形成有将流入所述大筒部的空气向与所述插通方向交叉的交叉方向吹出的空气吹出口，在所述小筒部的所述另一端部上形成有供流入所述大筒部的空气流出的空气出口，所述大筒部的流路面积在所述插通方向上的任意的位置均比所述小筒部的所述另一端部处的流路面积大。[0011 ] 外侧护罩的径向外侧的空间中的冷却空气的一部分从该插入件的空气入口流入插入件的大筒部内。流入插入件的大筒部的冷却空气的一部分从该大筒部的空气吹出口向交叉方向吹出。该冷却空气对划定静叶片的空气通路的通路形成面进行冲击冷却。由此，在该插入件中，从内侧对静叶片中容易被加热的部分进行冲击冷却，因此能够有效地冷却静叶片。另外，流入该插入件的大筒部内的冷却空气的一部分经由该插入件的小筒部而从该插入件的空气出口向腔室内流出。由此，在该插入件中，能够降低腔室的温度。
[0012]这里，在所述插入件中，可以采取如下的方式，S卩，具有凸缘部，所述凸缘部从所述大筒部的所述一端部向所述交叉方向突出，并限制所述插入件向所述内侧护罩侧的移动。
[0013]在该插入件中，能够使相对于静叶片的相对位置稳定。
[0014]在具有所述凸缘部的在所述插入件中，可以采取如下的方式，S卩，所述凸缘部具有向所述叶片体的正压面侧突出的正压面侧凸缘部、向所述叶片体的负压面侧突出的负压面侧凸缘部。
[0015]另外，在以上的任一所述插入件中，可以采取如下的方式，即，具有隔离部，所述隔离部在所述大筒部中从所述大筒部的除所述一端部以外的位置向所述交叉方向突出，且与划定所述空气通路的所述静叶片的通路形成面相接。
[0016]在该插入件中，能够将与划定空气通路的静叶片的通路形成面之间的间隔保持恒定。
[0017]在具有所述隔离部的所述插入件中，可以采取如下的方式，S卩，所述隔离部具有:以所述空气吹出口为基准而形成在所述大筒部的所述一端部侧的第一隔离部；以所述空气吹出口为基准而形成在所述大筒部的所述另一端部侧的第二隔离部。
[0018]在该插入件中，能够将空气吹出口与划定空气通路的静叶片的通路形成面之间的间隔保持恒定。
[0019]另外，在以上的任一所述插入件中，可以采取如下的方式，S卩，所述空气通路的所述外侧护罩中的开口的沿着所述叶片体的拱弧线的方向上的长度尺寸比所述叶片体的叶片厚度方向上的长度尺寸大，所述大筒部的沿着所述叶片体的拱弧线的方向上的长度尺寸比所述叶片体的叶片厚度方向上的长度尺寸大。
[0020]作为用于实现所述目的的实用新型的一个方式的静叶片装置具备:以上的任一所述插入件；在所述空气通路中插通有所述插入件的所述静叶片。
[0021]这里，在所述静叶片装置中，可以采取如下的方式，S卩，具备:温度计，其对以所述内侧护罩为基准而位于所述叶片体的相反侧的空间的温度即腔室温度进行检测；保护管，其覆盖所述温度计的周围，所述静叶片具有多个所述叶片体，所述保护管插通于形成在多个所述叶片体中的一个叶片体中的所述空气通路，所述插入件插通于形成在多个所述叶片体中的除所述一个叶片体以外的全部所述叶片体中的所述空气通路。
[0022]在具备所述温度计以及所述保护管的所述静叶片装置中，可以采取如下的方式，即，所述保护管具有:大筒部，其在所述插通方向上延伸而形成为筒状，所述插通方向上的一端部从所述外侧护罩突出，所述插通方向上的另一端部位于所述空气通路内；小筒部，其在所述插通方向上延伸而形成为筒状且插通于所述保护管的所述大筒部内，所述插通方向上的一端部从所述保护管的所述大筒部的所述一端部突出，所述插通方向上的另一端部从所述内侧护罩突出，所述保护管的所述大筒部具有与所述插入件的所述大筒部相同的形状且相同的尺寸。
[0023]在该静叶片装置中，能够实现形成保护管的大筒部的部件与形成插入件的大筒部的部件的共有化。
[0024]作为用于实现所述目的的实用新型的一个方式的燃气轮机具备:以上的任一所述静叶片装置；涡轮转子，其具有与通过所述静叶片装置的所述外侧护罩与所述内侧护罩之间的燃烧气体接触的动叶片；涡轮壳体，其覆盖所述涡轮转子，并且固定有所述静叶片。
[0025]【实用新型效果】
[0026]根据本实用新型的一个方式，能够在抑制腔室温度的高温化并且提高静叶片的耐久性的同时，抑制冷却用的空气的使用量。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型的一实施方式中的燃气轮机的示意性的剖视图。
[0028]图2为本实用新型的一实施方式中的静叶片的立体图。
[0029]图3为图2的III向视图。
[0030]图4为图2的IV向视图。
[0031]图5为本实用新型的一实施方式中的静叶片的剖视图。
[0032]图6为本实用新型的一实施方式中的插入件的立体图。
[0033]附图标记说明
[0034]10:燃气轮机，11:燃气轮机转子，15:燃气轮机壳体，20:压缩机，21:压缩机转子，25:压缩机壳体，30:燃烧器，40:涡轮，41:涡轮转子，42:转子轴，43:动叶片列，44:动叶片，45:涡轮壳体，46:静叶片列，49:燃烧气体流路，50:静叶片，51:叶片体，52:前缘部，53:后缘部，54:负压面，55:正压面，60:内侧护罩，61:内侧护罩主体，62f:前端面，62b:后端面，63p:正压侧端面，63η:负压侧端面，64:气体通过面，65:内侧面，70:外侧护罩，71:外侧护罩主体，72f:前端面，72b:后端面，73p:正压侧端面，73η:负压侧端面，74:气体通过面，75:外侧面，80:空气通路，80a:第一空气通路，80b:第二空气通路，80c:第三空气通路，81:通路口，82:开口，83:叶片面喷出通路，85:盖，85a:第一盖，85b:第二盖，86a:保护管插通开口，86b:插入件插通开口，87:空气流出开口，100:插入件，101:大筒部，105:一端部，106:另一端部，107:空气入口，108:空气吹出口，111:小筒部，113:管部，114:连接部，115:—端部，116:另一端部，117:空气出口，118:凸缘部，118p:正压面侧凸缘部，118η:负压面侧凸缘部，119:隔离部，119a:第一隔离部，119b:第二隔离部，120:温度计，130:保护管，131:大筒部，132:一端部，133:另一端部，135:小筒部，136:一端部，137:另一端部，Da:轴向，Dau:上游侧，Dad:下游侧，Dc:周向，Dcr:交叉方向，Dr:径向，Dr1:径向内侧，Dro:径向外侧，D1:插通方向，A:空气，Ac:冷却空气，C:腔室，G:燃烧气体，CL:拱弧线
【具体实施方式】
[0035]以下，参照附图对本实用新型的一实施 方式以及其变形例进行详细说明。
[0036]如图1所示，本实施方式的燃气轮机10具备:压缩空气的压缩机20、使燃料在被压缩机20压缩后的空气A中燃烧而生成燃烧气体G的燃烧器30、由燃烧气体驱动的涡轮40。
[0037]压缩机20具有以轴线Ar为中心而旋转的压缩机转子21、覆盖压缩机转子21的压缩机壳体25、多个静叶片列26。涡轮40具有以轴线Ar为中心而旋转的涡轮转子41、覆盖涡轮转子41的涡轮壳体45、多个静叶片列46。
[0038]压缩机转子21与涡轮转子41位于同一轴线Ar上，且相互连接而形成燃气轮机转子11。在该燃气轮机转子11上连接有例如发电机GEN的转子。另外，压缩机壳体25与涡轮壳体45相互连接而形成燃气轮机壳体15。需要说明的是，以下，将轴线Ar延伸的方向设为轴向Da，将以该轴线Ar为中心的周向简称为周向Dc，将与轴线Ar垂直的方向设为径向Dr。另外，在轴向Da上以涡轮40为基准将压缩机20侧设为上游侧Dau，将其相反侧设为下游侧Dad。另外，在径向Dr上将接近轴线Ar的一侧设为径向内侧Dri，将其相反侧设为径向外侧Dro。
[0039]压缩机转子21具有以轴线Ar为中心在轴向Da上延伸的转子轴22、安装在该转子轴22上的多个动叶片列23。多个动叶片列23在轴向Da排列。各动叶片列23均由在周向Dc上排列的多个动叶片24构成。在多个动叶片列23的各下游侧Dad配置有静叶片列26。各静叶片列26设置在压缩机壳体25的内侧。各静叶片列26均由在周向Dc上排列的多个静叶片27构成。
[0040]涡轮转子41具有以轴线Ar为中心在轴向Da上延伸的转子轴42、安装在该转子轴42上的多个动叶片列43。多个动叶片列43在轴向Da上排列。各动叶片列43均由在周向Dc上排列的多个动叶片44构成。在多个动叶片列43的各上游侧Dau配置有静叶片列46。各静叶片列46设置在涡轮壳体45的内侧。各静叶片列46均由在周向Dc上排列的多个静叶片50构成。
[0041]转子轴42的外周侧与涡轮壳体45的内周侧之间、且在轴向Da上配置有静叶片50以及动叶片44的环状的空间形成供来自燃烧器30的燃烧气体G流动的燃烧气体流路49。该燃烧气体流路49以轴线Ar为中心形成环状，且在轴向Da上较长。
[0042]本实施方式的燃气轮机10还具备冷却空气线路19，该冷却空气线路19抽吸在压缩机壳体25内被压缩的空气以作为冷却空气Ac，且将该冷却空气Ac向涡轮的静叶片50导入。静叶片50被来自该冷却空气线路19的冷却空气Ac冷却。
[0043]如图2?图5所示，静叶片50具有:在径向Dr上延伸的多个叶片体51、形成在叶片体51的径向内侧Dri的内侧护罩60、形成在叶片体51的径向外侧Dro的外侧护罩70。多个叶片体51沿周向Dc排列配置在供燃烧气体G通过的燃烧气体流路49内。内侧护罩60划定环状的燃烧气体流路49的径向内侧Dri的位置。另外，外侧护罩70划定环状的燃烧气体流路49的径向外侧Dro的位置。需要说明的是，像这样，对于一个外侧护罩70以及一个内侧护罩60，有时将设置有多个叶片体51的结构称为静叶片部分，这里简称为静叶片
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[0044]就叶片体51而言，上游侧Dau的端部形成前缘部52，下游侧Dad的端部形成后缘部53。在该叶片体51的表面中，朝向周向Dc的面中的凸状的面形成负压面54(参照图3以及图4)，凹状的面形成正压面55 (参照图3以及图4)。
[0045]外侧护罩70具有:在轴向Da以及周向Dc上沿展的板状的外侧护罩主体71、从外侧护罩主体71中的上游侧部分朝向径向外侧Dro突出的前脚部76、从外侧护罩主体71中的下游侧部分朝向径向外侧Dro突出的后脚部77。
[0046]外侧护罩主体71形成有:作为上游侧Dau的端面的前端面72f、作为下游侧Dad的端面的后端面72b、作为叶片体51的正压面侧的端面的正压侧端面73p(参照图3以及图4)、作为叶片体51的负压面侧的端面的负压侧端面73n(参照图3以及图4)、朝向径向内侧Dri的气体通过面74、朝向径向外侧Dro的外侧面75。前端面72f与后端面72b大致平行。另外，正压侧端面73p与负压侧端面73η大致平行。由此，外侧护罩主体71在从径向Dr观察时呈平行四边形状。
[0047]外侧护罩70的前脚部76沿着外侧护罩主体71的前端面72f在周向Dc上延伸。另外，外侧护罩70的后脚部77沿着外侧护罩主体71的后端面72b在周向Dc上延伸。外侧护罩70的前脚部76以及后脚部77均起到将静叶片50安装于涡轮壳体45 (参照图1)的作用。
[0048]内侧护罩60具有:在轴向Da以及周向Dc上沿展的板状的内侧护罩主体61、从内侧护罩主体61中的上游侧部分朝向径向内侧Dri突出的前脚部66、从内侧护罩主体61中的下游侧部分朝向径向内侧Dri突出的后脚部67。
[0049]内侧护罩主体61形成有:作为上游侧Dau的端面的前端面62f、作为下游侧Dad的端面的后端面62b、作为叶片体51的正压面侧的端面的正压侧端面63p(参照图3以及图4)、作为叶片体51的负压面侧的端面的负压侧端面63n(参照图3以及图4)、朝向径向内侧Dri的气体通过面64、朝向径向外侧Dro的内侧面65。前端面62f与后端面62b大致平行。另外，正压侧端面63p与负压侧端面63η大致平行。由此，内侧护罩主体61在从径向Dr观察时呈平行四边形状。
[0050]内侧护罩60的前脚部66沿着内侧护罩主体61的前端面62f在周向Dc上延伸。另外，内侧护罩60的后脚部67沿着内侧护罩主体61的后端面62b在周向Dc上延伸。内侧护罩60的前脚部66以及后脚部67均起到将对静叶片50与转子轴42 (参照图1)之间进行密封的密封圈安装在静叶片50上的作用。与该内侧护罩60相比靠径向内侧Dr1、且与转子轴42的外周面相比靠径向外侧Dro的空间为腔室C。
[0051]在静叶片50中，对于多个叶片体51中的每个叶片体51，在叶片体51、外侧护罩70以及内侧护罩60内形成有在具有径向成分的方向上延伸的多个空气通路80。各空气通路80均以从外侧护罩70经由叶片体51而连接至内侧护罩60的方式形成。多个空气通路80沿着叶片体51的拱弧线CL(参照图3)排列。邻接的空气通路80的一部分在径向外侧Dro的部分或者径向内侧Dri的部分处相互连通。另外，多个空气通路80中的任一方在外侧护罩70的外侧面75开口，并且在内侧护罩60的内侧面65开口。即，在外侧护罩70的外侧面75以及内侧护罩60的内侧面65开口的空气通路80从外侧护罩70的径向外侧Dro经由叶片体51贯通至内侧护罩60的径向内侧Dri。
[0052]在本实施方式的静叶片50中，对于一个叶片体51形成有三个空气通路80。三个空气通路80中的最上游侧的第一空气通路80a(参照图5)从外侧护罩70的径向外侧Dro经由叶片体51贯通至内侧护罩60的径向内侧Dri。由此，第一空气通路80a在外侧护罩70的外侧面75以及内侧护罩60的内侧面65开口。与第一空气通路80a的下游侧邻接的第二空气通路80b贯通内侧护罩60。由此，第二空气通路80b在内侧护罩60的内侧面65开口。内侧护罩60的内侧面65中的第二空气通路80b的开口同样地与内侧护罩60的内侧面65中的第一空气通路80a的开口成为一体，而形成一个开口 82。并且，该第二空气通路80b在径向内侧Dri的部分处与第一空气通路80a连通。与第二空气通路80b的下游侧邻接的第三空气通路80c在径向外侧Dro的部分处与第二空气通路80b连通。第一空气通路80a的外侧护罩70侧的开口 81在第一空气通路80a内，作为将存在于外侧护罩70的径向外侧Dro的冷却空气Ac导入至内部的通路口而发挥功能。因此，以下将第一空气通路80a的外侧护罩70侧的开口 81设为通路口 81。该通路口 81的沿着叶片体51的拱弧线CL的方向上的长度尺寸大于叶片体51的叶片厚度方向上的长度尺寸。
[0053]在叶片体51上还形成有:从第一空气通路80a向燃烧气体流路49贯通的多个叶片面喷出通路83、从第三空气通路80c向燃烧气体流路49贯通的多个叶片面喷出通路83。需要说明的是，在叶片体51上，根据需要，也可以形成从第二空气通路80b向燃烧气体流路49贯通的多个叶片面喷出通路。
[0054]在多个叶片体51中的一个叶片体51的第一空气通路80a中，插通有外周被保护管130覆盖的温度计120 (参照图2)。另外，在多个叶片体51中的除一个叶片体51以外的其他叶片体51的第一空气通路80a中，插通有插入件100。各叶片体51中的第一空气通路80a以及第二空气通路80b的内侧护罩60侧的开口 82被盖85 (参照图3?图5)部分封闭。
[0055]如图5以及图6所示，插入件100具有在第一空气通路80a延伸的插通方向Di上延伸而呈筒状的大筒部101以及小筒部111。就大筒部101而言，插通方向Di上的一端部105自外侧护罩70的外侧面75起从径向外侧Dro突出，插通方向Di上的另一端部106位于第一空气通路80a内。就小筒部111 而言，插通方向Di上的一端部115连接于大筒部101而与大筒部101连通，插通方向Di上的另一端部116从内侧护罩60的内侧面65向径向内侧Dri突出。
[0056]在大筒部101的一端部105上形成有向内部导入冷却空气Ac的空气入口 107。在大筒部101的一端部105与另一端部106之间形成有空气吹出口 108，该空气吹出口 108将流入大筒部101的冷却空气Ac向与插通方向Di交叉的交叉方向Dcr吹出。在小筒部111的另一端部116上形成有将流入大筒部101的冷却空气Ac排出的空气出口 117。
[0057]这里，本实施方式中的交叉方向Dcr是指，如图3所示，在与插通方向Di垂直的面内具有周向Dc成分且与叶片体51的拱弧线CL垂直的方向即叶片厚度方向。
[0058]如图5以及图6所示，大筒部101形成为具有:在沿着叶片体51的拱弧线CL的方向上相互对置的一对端壁102、在与拱弧线CL垂直的交叉方向Dcr上相互对置的一对侧壁103。由此，大筒部101呈方筒状。上述的空气吹出口 108从大筒部101的内侧朝向外侧贯通大筒部101的侧壁103。
[0059]大筒部101的流路面积在插通方向Di上的任意的位置均比小筒部111的另一端部116处的流路面积大。换言之，小筒部111的另一端部116的流路面积比大筒部101的流路面积小。这是由于从大筒部101的空气入口 107流入的冷却空气Ac的一部分从大筒部101的空气吹出口 108吹出而在小筒部111内仅流入有流入大筒部101的冷却空气Ac的一部分。大筒部101与第一空气通路80a的通路口 81相同，沿着叶片体51的拱弧线CL的方向上的长度尺寸比交叉方向Dcr (=叶片体51的叶片厚度方向)上的长度尺寸大。即，大筒部101的一对端壁102的间隔尺寸比一对侧壁103的间隔尺寸大。但是，大筒部101的沿着拱弧线CL的方向上的长度尺寸相对于第一空气通路80a的通路口 81的沿着拱弧线CL的方向上的长度尺寸的比例小于大筒部101的交叉方向Dcr上的长度尺寸相对于第一空气通路80a的通路口 81的交叉方向Dcr上的长度尺寸的比例。因此，就第一空气通路80a的通路口 81与大筒部101的外周面之间的间隙尺寸而言，沿着拱弧线CL的方向的间隙尺寸比叶片厚度方向的间隙尺寸大。
[0060]小筒部111具有:形成小筒部111的一端部115且与大筒部101的另一端部106连接的连接部114、形成小筒部111的除一端部115以外的部分的筒状的管部113。本实施方式的管部113形成为以沿着叶片体51的拱弧线CL的方向作为长边的方筒状。管部113的沿着叶片体51的拱弧线CL的方向的长度尺寸以及交叉方向Dcr上的长度尺寸均比大筒部101的对应尺寸小。小筒部111的连接部114的流路面积在与大筒部101的交界处与大筒部101的流路面积相同，而在插通方向Di上随着接近管部113而逐渐变小，在与管部113的交界处同管部113的流路面积一致。
[0061]插入件100还具有:凸缘部118，其从大筒部101的一端部105向交叉方向Dcr突出，并限制该插入件100向径向内侧Dri的移动；隔离部119，其从大筒部101的一端部105与另一端部106之间的位置起向交叉方向Dcr突出，且与划定第一空气通路80a的静叶片50的通路形成面相接。
[0062]如图3以及图6所示，凸缘部118具有:向交叉方向Dcr且叶片体51的正压面侧突出的正压面侧凸缘部118p、向交叉方向Dcr且叶片体51的负压面侧突出的负压面侧凸缘部118η。正压面侧凸缘部118ρ形成在形成大筒部101的一部分的一对侧壁103中的、叶片体51的正压面侧的侧壁103ρ上。另外，负压面侧凸缘部118η形成在形成大筒部101的一部分的一对侧壁103中的、叶片体51的负压面侧的侧壁103η上。需要说明的是，在形成大筒部101的另一部分的一对端壁102上未形成凸缘部118。正压面侧凸缘部118ρ以及负压面侧凸缘部118η均通过焊接接合在外侧护罩70的外侧面75上。
[0063]如图5以及图6所示，隔离部119具有:以空气吹出口 108为基准而形成在大筒部101的一端部105侧的第一隔离部119a、以空气吹出口 108为基准而形成在大筒部101的另一端部106侧的第二隔离部119b。第一隔离部119a以及第二隔离部119b均与空气吹出口 108相同，形成在形成大筒部101的一部分的一对侧壁103上。
[0064]如图2所示，保护管130与插入件100相同，具有在第一空气通路80a延伸的插通方向Di上延伸而呈筒状的大筒部131以及小筒部135。就大筒部131而言，插通方向Di上的一端部132自外侧护罩70的外侧面75起从径向外侧Dro突出，插通方向Di上的另一端部133位于第一空气通路80a内。该大筒部131具有与插入件100的大筒部101相同形状且具有相同尺寸。另外，在该大筒部131上，与插入件100的大筒部101相同，形成有空气入口、空气吹出口、凸缘部以及隔离部。由此，能够实现形成保护管130的大筒部131的部件与形成插入件100的大筒部101的部件的共有化。就小筒部135而言，插通方向Di上的一端部136与大筒部131相同从外侧护罩70的外侧面75起向径向外侧Dro突出，插通方向Di上的另一端部137从内侧护罩60的内侧面65向径向内侧Dri突出。就该小筒部135而言，其一部分插通到大筒部131内，而与大筒部131的另一端部133接合。该小筒部135的一端部136的一部分从大筒部131的一端部132向径向外侧Dro突出。小筒部135与插入件100的小筒部111不同，遍及插通方向Di的整体而形成为管状。
[0065]在本实施方式中，温度计120为电热偶。该温度计120呈棒状，且插通于保护管130的小筒部135。保护管130的小筒部135可以使用与插入件100的小筒部111的管部113相同的部件，也可以使用与温度计120的外径相匹配的内径的管。
[0066]如图2以及图4所示，盖85具有:堵塞多个叶片体51中的一个叶片体51的第一空气通路80a以及第二空气通路80b的内侧护罩60侧的开口 82的第一盖85a、堵塞多个叶片体51中的除一个叶片体51以外的其他叶片体51的第一空气通路80a以及第二空气通路80b的内侧护罩60侧的开口 82的第二盖85b。
[0067]在第一盖85a上形成有供保护管130的小筒部135无间隙地插通的保护管插通开口 86a、多个空气流出开口 87。第二盖85b形成有供插入件100的管部113无间隙地插通的插入件插通开口 86b、多个空气流出开口 87。第一盖85a以及第二盖85b均通过焊接接合在内侧护罩60的内侧面65上。流入第一空气通路80a内的冷却空气Ac的一部分从各盖85的多个空气流出开口 87向腔室C内流出。各盖85的多个空气流出开口 87起到限制向腔室C内流出的冷却空气Ac的流量的作用。
[0068]在本实施方式中，由以上说明的静叶片50、插入件100、温度计120、该保护管130、
盖85构成静叶片装置。
[0069]在本实施方式中，从压缩机20抽吸出的冷却空气Ac通过冷却空气线路19 (参照图1)导入至外侧护罩70的径向外侧Dro的空间。如图5所示，该冷却空气Ac的一部分在多个叶片体51中的每个叶片体51处从第一空气通路80a的通路口 81向第一空气通路80a内流入，且朝向径向内侧Dri流动。
[0070]在叶片体51中第一空气通路80a的周围的部分在冷却空气Ac于第一空气通路80a内流动的过程中被冷却。流入第一空气通路80a内的冷却空气Ac的一部分经由叶片面喷出通路83向燃烧气体流路49内喷出。因此，在叶片体51中叶片面喷出通路83的周围的部分在冷却空气Ac于该叶片面喷出通路83内流动的过程中被冷却。并且，从叶片面喷出通路83向燃烧气体流路49流出的冷却空气Ac的一部分部分覆盖叶片体51的表面从而还起到作为薄膜空气的作用。
[0071]到达第一空气通路80a的内侧护罩60侧的部分的冷却空气Ac的一部分从盖85的空气流出开口 87向腔室C内流出。另外，到达第一空气通路80a的内侧护罩60侧的部分的冷却空气Ac的剩余的一部分向第二空气通路80b内流入，朝向径向外侧Dro流动。在叶片体51中第二空气通路80b的周围的部分在冷却空气Ac于第二空气通路80b内流动的过程中被冷却。到达第二空气通路80b的外侧护罩70侧的部分的冷却空气Ac向第三空气通路80c内流入，朝向径向内侧Dri流动。在叶片体51中第三空气通路80c的周围的部分在冷却空气Ac于第三空气通路80c内流动的过程中被冷却。流入第三空气通路80c内的冷却空气Ac的一部分经由叶片面喷出通路83而向燃烧气体流路49内喷出。因此，在叶片体51中叶片面喷出通路83的周围的部分在冷却空气Ac于该叶片面喷出通路83内流动的过程中被冷却。并且，从叶片面喷出通路83向燃烧气体流路49流出的冷却空气Ac的一部分部分覆盖叶片体51的表面从而还起到作为薄膜空气的作用。
[0072]被导入外侧护罩70的径向外侧Dro的空间的冷却空气Ac的一部分从插入件100的空气入口 107向插入件100的大筒部101内流入。流入大筒部101内的冷却空气Ac的一部分从空气吹出口 108向第一空气通路80a内吹出，对划定叶片体51的第一空气通路80a的通路形成面进行冲击冷却。插入件100的隔离部119将空气吹出口 108与划定叶片体51的第一空气通路80a的通路形成面之间的间隔维持为规定的间隔，从而实现提高从空气吹出口 108吹出的冷却空气Ac的冲击冷却效果的功能。
[0073]在叶片体51中与外侧护罩70的接合部分为容易被燃烧气体G加热的部分。因此，在本实施方式中，通过从内侧对叶片体51中的与外侧护罩70的接合部分附近进行冲击冷却，从而提高该接合部分附近的冷却能力。
[0074]流入插入件100的大筒部101内的冷却空气Ac的一部分经由插入件100的小筒部111从插入件100的空气出口 117向腔室C内流出。从第一空气通路80a的通路口 81向第一空气通路80a内流入而从盖85的空气流出开口 87向腔室C内流出的冷却空气Ac，在于第一空气通路80a中流动的过程中因与叶片体51的换热而逐渐被加热。由于在插入件100内流动的冷却空气Ac与在第一空气通路80a中流动的冷却空气Ac不混合，因此在向腔室C内流出的时刻的温度比通过第一空气通路80a的冷却空气Ac的温度低。由此，通过使插入件100插通第一空气通路80a内且使冷却空气Ac在该插入件100内流动，能够使腔室C的温度下降。
[0075]导入至外侧护罩70的径向外侧Dro的空间的冷却空气Ac的一部分从保护管130的空气入口向保护管130的大筒部131内流入。向大筒部131内流入的冷却空气Ac的一部分从空气吹出口向第一空气通路80a内吹出，而对划定叶片体51的第一空气通路80a的通路形成面进行冲击冷却。
[0076]以上，在本实施方式中，由于使用流入插入件100的冷却空气Ac的一部分从内侧对静叶片50中容易被加热的部分进行冲击冷却，因此能够有效地冷却静叶片50。另外，在本实施方式中，通过使流入空气通路80的空气的一部分流入插入件100，经由该插入件100将冷却空气Ac向腔室C内运送，因此能够使腔室C的温度降低。
[0077]因此，根据本实施方式，能够使用与未使插入件100插通空气通路80的情况相等的流量的冷却空气，抑制腔室温度的高温化并且提高静叶片50的耐久性。换言之，根据本实施方式，与未使插入件100插通空气通路80的情况相比，能够抑制腔室温度的高温化并且能够提高静叶片50的耐久性，此外能够抑制冷却用的空气的使用量。
[0078]需要说明的是，以上的实施方式为将本实用新型应用于在一个外侧护罩70以及一个内侧护罩60上设置有多个叶片体51的静叶片50中的例子。然而，也可以将本实用新型应用于在一个外侧护罩70以及一个内侧护罩60上设置有一个叶片体51的静叶片50中。在该情况下，在多个静叶片50中的一个以上的静叶片50中设置插入件100，在剩余的一个以上的静叶片50中设置保护管130以及温度计120。
[0079]另外，在以上的实施方式中，将插入件100、温度计120以及保护管130插入形成于叶片体51的三个空气通路80中的最上游侧的第一空气通路80a中。然而，也可以将插入件100、温度计120以及保护管130插入形成于叶片体51的三个空气通路80中的其他空气通路80b、80c中。
[0080]工业实用性
[0081]根据本实用新型的一个方式，能够在抑制腔室温度的高温化并且提高静叶片的耐久性的同时，抑制冷却用的空气的使用量。
【主权项】
1.一种插入件，其插通燃气轮机中的静叶片的空气通路，所述空气通路从外侧护罩经由所述静叶片的叶片体向所述静叶片的内侧护罩贯通，所述插入件的特征在于，具有: 大筒部，其在所述空气通路延伸的插通方向上延伸而形成为筒状，所述插通方向上的一端部从所述外侧护罩突出，所述插通方向上的另一端部位于所述空气通路内； 小筒部，其在所述插通方向上延伸而形成为筒状，所述插通方向上的一端部连接于所述大筒部从而与所述大筒部连通，所述插通方向上的另一端部从所述内侧护罩突出， 在所述大筒部的所述一端部上形成有向内部导入空气的空气入口，在所述大筒部的所述一端部与所述另一端部之间，形成有将流入所述大筒部的空气向与所述插通方向交叉的交叉方向吹出的空气吹出口，在所述小筒部的所述另一端部上形成有供流入所述大筒部的空气流出的空气出口， 所述大筒部的流路面积在所述插通方向上的任意的位置均比所述小筒部的所述另一端部处的流路面积大。
2.根据权利要求1所述的插入件，其特征在于， 具有凸缘部，所述凸缘部从所述大筒部的所述一端部向所述交叉方向突出，并限制所述插入件向所述内侧护罩侧的移动。
3.根据权利要求2所述的插入件，其特征在于， 所述凸缘部具有向所述叶片体的正压面侧突出的正压面侧凸缘部、向所述叶片体的负压面侧突出的负压面侧凸缘部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的插入件，其特征在于， 具有隔离部，所述隔离部在所述大筒部中从所述大筒部的除所述一端部以外的位置向所述交叉方向突出，且与划定所述空气通路的所述静叶片的通路形成面相接。
5.根据权利要求4所述的插入件，其特征在于， 所述隔离部具有:以所述空气吹出口为基准而形成在所述大筒部的所述一端部侧的第一隔离部；以所述空气吹出口为基准而形成在所述大筒部的所述另一端部侧的第二隔离部。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的插入件，其特征在于， 所述空气通路的所述外侧护罩中的开口的沿着所述叶片体的拱弧线的方向上的长度尺寸比所述叶片体的叶片厚度方向上的长度尺寸大， 所述大筒部的沿着所述叶片体的拱弧线的方向上的长度尺寸比所述叶片体的叶片厚度方向上的长度尺寸大。
7.根据权利要求4所述的插入件，其特征在于， 所述空气通路的所述外侧护罩中的开口的沿着所述叶片体的拱弧线的方向上的长度尺寸比所述叶片体的叶片厚度方向上的长度尺寸大， 所述大筒部的沿着所述叶片体的拱弧线的方向上的长度尺寸比所述叶片体的叶片厚度方向上的长度尺寸大。
8.根据权利要求5所述的插入件，其特征在于， 所述空气通路的所述外侧护罩中的开口的沿着所述叶片体的拱弧线的方向上的长度尺寸比所述叶片体的叶片厚度方向上的长度尺寸大， 所述大筒部的沿着所述叶片体的拱弧线的方向上的长度尺寸比所述叶片体的叶片厚度方向上的长度尺寸大。
9.一种静叶片装置，其特征在于，具备: 权利要求1至8中任一项所述的插入件； 在所述空气通路中插通有所述插入件的所述静叶片。
10.根据权利要求9所述的静叶片装置，其特征在于，具备: 温度计，其对以所述内侧护罩为基准而位于所述叶片体的相反侧的空间的温度即腔室温度进行检测； 保护管，其覆盖所述温度计的周围， 所述静叶片具有多个所述叶片体， 所述保护管插通于形成在多个所述叶片体中的一个叶片体中的所述空气通路， 所述插入件插通于形成在多个所述叶片体中的除所述一个叶片体以外的全部所述叶片体中的所述空气通路。
11.根据权利要求10所述的静叶片装置，其特征在于， 所述保护管具有: 大筒部，其在所述插通方向上延伸而形成为筒状，所述插通方向上的一端部从所述外侧护罩突出，所述插通方向上的另一端部位于所述空气通路内； 小筒部，其在所述插通方向上延伸而形成为筒状且插通于所述保护管的所述大筒部内，所述插通方向上的一端部从所述保护管的所述大筒部的所述一端部突出，所述插通方向上的另一端部从所述内侧护罩突出， 所述保护管的所述大筒部具有与所述插入件的所述大筒部相同的形状且相同的尺寸。
12.一种燃气轮机，其特征在于，具备: 权利要求9至11中任一项所述的静叶片装置； 涡轮转子，其具有与通过所述静叶片装置的所述外侧护罩与所述内侧护罩之间的燃烧气体接触的动叶片； 涡轮壳体，其覆盖所述涡轮转子，并且固定有所述静叶片。
【专利摘要】本实用新型提供一种插通静叶片的空气通路的插入件、静叶片装置以及燃气轮机。在静叶片上形成有从外侧护罩经由叶片体向内侧护罩贯通的空气通路(80)。插入件(100)具有：大筒部(101)，其在空气通路(80)延伸的插通方向(Di)上延伸，一端部(105)从外侧护罩突出，另一端部(106)位于空气通路(80)内；小筒部(111)，其在插通方向(Di)上延伸，一端部(115)与大筒部(101)连通，另一端部(116)从内侧护罩突出。在大筒部(101)的一端部(105)形成有向内部导入空气的空气入口(107)，在大筒部(101)的一端部(105)与另一端部(106)之间形成有向与插通方向(Di)交叉的交叉方向(Dcr)吹出空气的空气吹出口(108)。在小筒部(111)的另一端部(116)形成有使空气流出的空气出口(117)。
【IPC分类】F01D9-02, F01D25-12
【公开号】CN204609952
【申请号】CN201520176518
【发明人】大友宏之, 桑原正光
【申请人】三菱日立电力系统株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月26日