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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasturbinen-Abgaselement, das Abgas in einer Gasturbine, die mit einem Kompressor, einer Brennkammer und einer Turbine ausgestattet ist, behandelt und ein Abgaskammer-Wartungsverfahren.
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Stand der Technik
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Eine typische Gasturbine ist beispielsweise durch einen Kompressor, eine Brennkammer und eine Turbine konfiguriert. Der Kompressor erzeugt Hochtemperatur-, Hochdruck-Druckluft durch Komprimieren von Luft, die durch eine Lufteinlassöffnung aufgenommen wird. Die Brennkammer erhält Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck durch Zuführen von Brennstoff zur Druckluft und Bewirken, dass der Brennstoff verbrannt wird. Die Turbine wird durch dieses Verbrennungsgas angetrieben und treibt einen Stromgenerator an, der koaxial mit der Turbine gekoppelt ist.
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In dieser Gasturbine ist ein Abgaselement, das eine Röhrenform bildet, auf der stromabwärtigen Seite der Turbine vorgesehen. Dieses Abgaselement ist beispielsweise durch ein Abgasgehäuse, eine Abgaskammer und einen Abgasschacht, die in der Längsrichtung aneinander gekoppelt sind, konfiguriert. Jede von dem Abgasgehäuse und der Abgaskammer ist in Ober- und Unterteile unterteilt, wobei die Baubarkeit und die Wartbarkeit der Innenstrukturen, wie ein Rotor, berücksichtigt werden. Die Ober- und Unterteile sind an Flanschen, d. h. sie unterteilen Flächen davon, durch eine Mehrzahl von Befestigungsbolzen befestigt, um eine Röhrenform zu bilden. Ferner sind das Abgasgehäuse und die Abgaskammer gekoppelt, um sich relativ zueinander in der Axialrichtung bewegen zu können, wobei die Tatsache berücksichtigt wird, dass ein thermischer Ausdehnungsunterschied auftritt, wenn Abgas dadurch strömt. Ein Beispiel einer solchen Gasturbine wird in Patentdokument 1, das nachstehend beschrieben wird, offenbart.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2009-167800A
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Kurzfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wie oben beschrieben, werden in der Gasturbine nach dem Stand der Technik das Abgasgehäuse und die Abgaskammer erwärmt, da das Abgas durch das Innere davon strömt, wenn die Gasturbine in Betrieb ist und folglich tritt eine thermische Ausdehnung in den Axial- und Radialrichtungen auf. Da jedes von dem Abgasgehäuse und der Abgaskammer durch unterteilte Ober- und Unterteile konfiguriert ist, die durch die Befestigungsbolzen auf den unterteilten Flächen befestigt wurden, tritt zu diesem Zeitpunkt insbesondere in den Befestigungsabschnitten, die durch die Befestigungsbolzen konfiguriert sind, eine plastische Verformung auf und eine plastische Beanspruchung bleibt darin zurück, auch nachdem die Gasturbine gestoppt wurde. Daher sind die jeweiligen oberen Gehäuse des Abgasgehäuses und der Abgaskammer dicht aneinander angebracht, wodurch das Entfernen der oberen Gehäuse erschwert wird. Das verursacht insofern ein Problem, als dass eine Wartungstätigkeit bei der Gasturbine nicht ausgeführt werden kann. Sogar wenn die jeweiligen oberen Gehäuse des Abgasgehäuses und der Abgaskammer erfolgreich entfernt wurden, können die Gehäuse ferner aufgrund ihrer plastischen Verformung nicht wieder zusammengebaut werden.
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Um das oben beschriebene Problem zu lösen, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gasturbinen-Abgaselement und ein Abgaskammer-Wartungsverfahren bereitzustellen, die konzipiert sind, um die Anbringung und die Entfernung von Gehäusen zu vereinfachen und die Wartbarkeit zu verbessern.
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Technische Lösung
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Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, umfasst ein Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Erfindung Folgendes: ein erstes Gehäuse, das eine Röhrenform bildet und in einer Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt ist; ein zweites Gehäuse, das eine Röhrenform bildet und in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, wobei ein in einer Axialrichtung vorderes Ende des zweiten Gehäuses an ein in der Axialrichtung hinteres Ende des ersten Gehäuses gekoppelt ist; ein drittes Gehäuse, das eine Röhrenform bildet und in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, wobei ein in der Axialrichtung vorderes Ende des dritten Gehäuses an ein in der Axialrichtung hinteres Ende des zweiten Gehäuses gekoppelt ist; und ein tragendes Verbindungsteil, das das hintere Ende des zweiten Gehäuses und das vordere Ende des dritten Gehäuses derart trägt, dass sich das hintere Ende des zweiten Gehäuses und das vordere Ende des dritten Gehäuses in der Axialrichtung bewegen können.
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Folglich ist das zweite Gehäuse, das in der Umfangsrichtung an das erste Gehäuse einstückig gekoppelt ist, in der Umfangsrichtung unterteilt und das dritte Gehäuse, das in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, ist an das zweite Gehäuse durch das tragende Verbindungsteil gekoppelt. Das dritte Gehäuse wird vom tragenden Verbindungsteil getragen, derart, dass sich das dritte Gehäuse relativ zum zweiten Gehäuse in der Axialrichtung bewegen kann. Wenn die Gasturbine in Betrieb ist, wird jedes der Gehäuse durch Verbrennungsgas, das durch das Innere davon strömt, erwärmt. Wenn ein unterschiedliches Ausmaß von thermischer Verformung in den Axial- und Radialrichtungen auftritt, können unterschiedliche Ausmaße an plastischer Verformung als interne Beanspruchung zurückbleiben. Aber, nachdem das zweite Gehäuse und das dritte Gehäuse in der Umfangsrichtung einstückig gebildet sind, kehren die Formen der Gehäuse durch Kühlen zu ihren ursprünglichen Formen zurück. Das verhindert, dass die zweiten und dritten Gehäuse dicht aneinander angebracht sind, und eine reibungslose Bewegung in der Axialrichtung ist aufgrund des tragenden Verbindungsteils möglich. Nachdem das erste Gehäuse in Ober- und Unterteile unterteilt ist, kann der Oberteil einfach entfernt werden und das zweite Gehäuse und das dritte Gehäuse können ebenfalls einfach voneinander getrennt werden. Folglich kann die Entfernung und Anbringung von jedem der Gehäuse vereinfacht werden, und die Wartbarkeit kann verbessert werden.
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Im Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Erfindung ist das vordere Ende des zweiten Gehäuses näher an der Rückseite als ein hinteres Ende einer Drehwelle, die im ersten Gehäuse angeordnet ist, vorgesehen.
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Eine solche Konfiguration, in der das vordere Ende des zweiten Gehäuses näher an der Rückseite als das hintere Ende der Drehwelle angeordnet ist, ermöglicht bei entferntem Oberteil des ersten Gehäuses, dass die Drehwelle einfach nach oben bewegt werden kann, ohne vom zweiten Gehäuse behindert zu werden. Mit gelöster Befestigung eines Befestigungsabschnitts zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse, kann das zweite Gehäuse ferner einfach nach oben bewegt werden, ohne durch die Drehwelle behindert zu werden.
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Im Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Erfindung ist ein viertes Gehäuse vorgesehen, das eine Röhrenform bildet und in der Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt ist. Ein in der Axialrichtung vorderes Ende des vierten Gehäuses ist an ein in der Axialrichtung hinteres Ende des dritten Gehäuses gekoppelt.
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Mit einer solchen Konfiguration, in der das vordere Ende des vierten Gehäuses, das in der Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt ist, an das hintere Ende des dritten Gehäuses gekoppelt ist, ermöglicht ferner das Entfernen des Oberteils des vierten Gehäuses vom dritten Gehäuse, dass die interne Wartung einfach ausgeführt wird, ohne die dritten und vierten Gehäuse zu entfernen.
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Im Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Erfindung ist das tragende Verbindungsteil mit einem Dichtungselement vorgesehen, das einen Freiraum zwischen dem zweiten Gehäuse und dem ersten Gehäuse abdichtet.
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Folglich kann das Dichtungselement Austritte des Verbrennungsgases vom tragenden Verbindungsteil verhindern.
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Im Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Erfindung ist ein erster Flanschabschnitt, der eine Ringform bildet, am hinteren Ende des ersten Gehäuses vorgesehen, ein zweiter Flanschabschnitt, der eine Ringform bildet, ist am vorderen Ende des zweiten Gehäuses vorgesehen, eine Mehrzahl von Durchgangslöchern sind in einem vom ersten Flanschabschnitt und vom zweiten Flanschabschnitt entlang der Umfangsrichtung gebildet, und eine Mehrzahl von Langlöchern, die sich einer Radialrichtung erstrecken, sind im anderen vom ersten Flanschabschnitt und vom zweiten Flanschabschnitt entlang der Umfangsrichtung gebildet. Befestigungsbolzen verlaufen durch die Durchgangslöcher und werden durch die Langlöcher eingeführt, Druckelemente sind an die Langlöcher angrenzend vorgesehen und Befestigungsmuttern sind auf Gewindespitzenabschnitte der Befestigungsbolzen geschraubt.
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Wenn folglich ein Unterschied bei der thermischen Ausdehnung in der Radialrichtung zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse auftritt, werden der erste Flanschabschnitt und der zweite Flanschabschnitt in der Radialrichtung verlagert, wodurch eine Scherkraft auf die Befestigungsbolzen in der Radialrichtung ausgeübt wird. Aber nachdem ein Wellenabschnitt des Befestigungsbolzens, für den eine ausreichende Kraft sichergestellt werden kann, durch das Durchgangsloch verläuft, kann ein Zerbrechen des Befestigungsbolzens verhindert werden.
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Ein Abgaskammer-Wartungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Wartungsverfahren für ein Gasturbinen-Abgaselement, das Folgendes umfasst: ein erstes Gehäuse, das eine Röhrenform bildet und in einer Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt ist; ein zweites Gehäuse, das eine Röhrenform bildet und in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, wobei ein in einer Axialrichtung vorderes Ende des zweiten Gehäuses mit einem in der Axialrichtung hinteren Ende des ersten Gehäuses gekoppelt ist; ein drittes Gehäuse, das eine Röhrenform bildet und in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, wobei ein in der Axialrichtung vorderes Ende des dritten Gehäuses mit einem in der Axialrichtung hinteren Ende des zweiten Gehäuses gekoppelt ist; und ein tragendes Verbindungsteil, das das hintere Ende des zweiten Gehäuses und das vordere Ende des dritten Gehäuses derart trägt, dass sich das hintere Ende des zweiten Gehäuses und das vordere Ende des dritten Gehäuses in der Axialrichtung bewegen können; wobei das vordere Ende des zweiten Gehäuses näher an der Rückseite als das hintere Ende einer Drehwelle, die im Inneren des ersten Gehäuses angeordnet ist, vorgesehen ist. Das Abgaskammer-Wartungsverfahren umfasst die folgenden Schritte: Lösen der Befestigung eines Trennabschnitts des ersten Gehäuses; Lösen der Befestigung zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse; und Entfernen des Trennabschnitts des ersten Gehäuses.
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Eine solche Konfiguration ermöglicht bei entferntem Oberteil des ersten Gehäuses, dass die Drehwelle einfach nach oben bewegt werden kann, ohne durch das zweite Gehäuse behindert zu werden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß dem Gasturbinen-Abgaselement und dem Abgaskammer-Wartungsverfahren der vorliegenden Erfindung, ist das zweite Gehäuse, das in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, an das erste Gehäuse gekoppelt, das in der Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt ist, und das dritte Gehäuse, das in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, ist an das zweite Gehäuse gekoppelt, derart, dass das zweite Gehäuse und das dritte Gehäuse in der Axialrichtung beweglich sind, wodurch eine reibungslose Bewegung des zweiten Gehäuses und des dritten Gehäuses ermöglicht wird. Folglich kann die Entfernung und Anbringung von jedem der Gehäuse vereinfacht werden und die Wartbarkeit kann verbessert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Gasturbinen-Abgaselement einer vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Dichtungselement darstellt, das in einem Verbindungsabschnitt, der einen Innendiffusor an einen Innenzylinder koppelt, vorgesehen ist.
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3 ist eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie III-III von 2.
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4 ist eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie IV-IV von 2.
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5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Verbindungsabschnitt darstellt, der den Innendiffusor an das Dichtungselement koppelt.
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6 ist eine schematische Ansicht, die die gesamte Konfiguration einer Gasturbine darstellt.
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7-1 ist eine schematische Darstellung, die ein Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Erfindung konzeptionell darstellt.
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7-2 ist eine schematische Darstellung, die ein Abgaskammer-Wartungsverfahren der vorliegenden Erfindung konzeptionell darstellt.
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Beschreibung der Ausführungsform
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Gasturbinen-Abgaselements und eines Abgaskammer-Wartungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Beachten Sie, dass die vorliegende Erfindung durch diese Ausführungsform nicht eingeschränkt wird, und wenn eine Mehrzahl von Ausführungsformen vorhanden sind, umfasst sie Kombinationen dieser unterschiedlichen Ausführungsformen.
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6 ist eine schematische Darstellung, die die gesamte Konfiguration einer Gasturbine gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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Wie in 6 dargestellt, ist eine Gasturbine 10 in der vorliegenden Ausführungsform durch einen Kompressor 11, Brennkammern 12 und eine Turbine 13 konfiguriert. In dieser Gasturbine 10 sind der Kompressor 11 und die Turbine 13 auf der Außenseite eines Rotors (Drehwelle) 32 entlang der Richtung einer axialen Mitte C (nachstehend als eines Axialrichtung bezeichnet) angeordnet, und eine Mehrzahl von Brennkammern 12 sind zwischen dem Kompressor 11 und der Turbine 13 vorgesehen. Die Gasturbine 10 ist mit einem Stromgenerator (ein Elektromotor) koaxial gekoppelt, der nicht in den Zeichnungen abgebildet ist, und kann Strom erzeugen.
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Der Kompressor 11 umfasst eine Lufteinlassöffnung 20, die Luft ansaugt. In einem Kompressorgehäuse 21 sind Einlassleitschaufeln (IGVs) 22 angeordnet und eine Mehrzahl von Schaufeln 23 und eine Mehrzahl von Flügeln 24 sind alternierend in der Strömungsrichtung der Luft (die Richtung der axialen Mitte C) angeordnet. Eine Entnahmekammer 25 ist auf der Außenseite des Kompressorgehäuses 21 vorgesehen. Dieser Kompressor 11 erzeugt Hochtemperatur-, Hochdruck-Druckluft, indem die Luft, die von der Lufteinlassöffnung 20 zugeführt wird, verdichtet wird, und führt den Brennkammern 12 die Druckluft zu. Der Kompressor 11 kann durch einen Elektromotor, der koaxial daran gekoppelt ist, gestartet werden.
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Brennstoff und die Hochtemperatur-, Hochdruck-Druckluft, die vom Kompressor 11 verdichtet und in einem Turbinengehäuse 26 gesammelt wurde, werden den Brennkammern 12 zugeführt, und die Brennkammern 12 erzeugen Verbrennungsgas, indem die Druckluft und der Brennstoff verbrannt werden. In der Turbine 13 sind eine Mehrzahl von Schaufeln 27 und eine Mehrzahl von Flügeln 28 alternierend im Turbinengehäuse 26 in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases (die Axialrichtung) angeordnet. Ferner ist in diesem Turbinengehäuse 26 eine Abgaskammer 30 auf der stromabwärtigen Seite über ein Abgasgehäuse 29 vorgesehen. Diese Abgaskammer 30 umfasst einen Abgasdiffusor 31, der mit der Turbine 13 verbunden ist. Die Turbine 13 wird durch das Verbrennungsgas, das von den Brennkammern 12 zugeführt wird, angetrieben und kann den Stromgenerator, der koaxial mit der Turbine 13 gekoppelt ist, antreiben.
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Im Kompressor 11, den Brennkammern 12 und der Turbine 13 ist der Rotor 32 entlang der Axialrichtung angeordnet, derart, dass er durch einen mittleren Abschnitt der Abgaskammer 30 verläuft. Das Ende des Rotors 32 an der Kompressor 11-Seite wird durch ein Wellenlager 33 drehbar getragen, und das Ende an der Abgaskammer 30-Seite wird durch ein Wellenlager 34 drehend getragen. Im Kompressor 11 ist der Rotor 32 durch eine Mehrzahl von Scheiben befestigt, wobei jede davon die Flügeln 24 darauf montiert hat und die Seite an Seite ausgerichtet sind. Ferner ist der Rotor 32 in der Turbine 13 durch eine Mehrzahl von Scheiben befestigt, wobei jede davon die Flügeln 28 darauf montiert hat und die Seite an Seite ausgerichtet sind. Dann ist das Ende des Rotors 32 auf der Lufteinlassöffnungs 20-Seite mit einer Antriebswelle des Stromgenerators verbunden.
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Von der Gasturbine 10 wird das Kompressorgehäuse 21 des Kompressors 11 durch ein Bein 35 getragen, das Turbinengehäuse 26 der Turbine 13 wird durch ein Bein 36 getragen und die Abgaskammer 30 wird durch ein Bein 37 getragen.
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Demgemäß geht die Luft, die durch die Lufteinlassöffnung 20 des Kompressors 11 eingelassen wird, durch die Einlassleitschaufeln 22 und die Mehrzahl von Schaufeln 23 und Flügeln 24 hindurch und wird verdichtet, wodurch die Luft zur Hochtemperatur, Hochdruck-Druckluft umgewandelt wird. Ein vorher festgelegter Brennstoff wird der Druckluft zugeführt und in den Brennkammern 12 verbrannt. In der Turbine 13 geht das Hochtemperatur-, Hochdruck-Verbrennungsgas, das durch die Brennkammern 12 erzeugt wird, durch die Mehrzahl von Schaufeln 27 und Flügeln 28 der Turbine 13 hindurch, wodurch die Drehung des Rotors 32 angetrieben wird und der Stromgenerator, der mit dem Rotor 32 verbunden ist, wird wiederum angetrieben. Das Verbrennungsgas, das die Turbine 13 angetrieben hat, wird dann als Abgas in die Atmosphäre ausgelassen.
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In der Gasturbine 10, die wie zuvor beschrieben konfiguriert ist, sind das Turbinengehäuse 26, das Abgasgehäuse 29 und die Abgaskammer 30 als ein Abgaselement vorgesehen, das eine Röhrenform bildet.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Erfindung darstellt. Beachten Sie, dass die Strömungsrichtung von Verbrennungsgas (Abgas) G in der Gasturbine 10 eine Richtung ist, die sich entlang der Axialrichtung des Rotors 32 (die Richtung der axialen Mitte C) erstreckt, und in der nachstehenden Beschreibung bezieht sich die stromaufwärtige Seite in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases G auf eine vordere Seite (zur Vorderseite), und die stromabwärtige Seite (zur Rückseite) in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases G bezieht sich auf eine hintere Seite.
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Wie in 1 dargestellt, bildet das Turbinengehäuse 26 eine Röhrenform, die Mehrzahl von Schaufeln 27 und Flügeln 28 sind alternierend entlang der Axialrichtung angeordnet und das Abgasgehäuse 29 ist auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases G angeordnet. Das Abgasgehäuse 29 bildet eine Röhrenform, und die Abgaskammer 30 ist auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases G angeordnet. Diese Abgaskammer 30 bildet eine Röhrenform. Das Abgasgehäuse 29 und die Abgaskammer 30 sind dann durch die Abgaskammerträger 41 miteinander verbunden, die eine thermische Ausdehnung absorbieren können. Ferner ist die Abgaskammer 30 von einer vorderen Abgaskammer 42 und einer hinteren Abgaskammer 43 konfiguriert. Die vordere Abgaskammer 42 und die hintere Abgaskammer 43 sind durch eine Dehnfuge 44 miteinander verbunden, die eine thermische Ausdehnung absorbieren kann.
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Flügelringe 45 sind in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases G in vorher festgelegten Abständen an einem Innenumfangsabschnitt des Turbinengehäuses 26 befestigt. Eine Mehrzahl von Scheiben 48 sind mit einem Außenumfangsabschnitt des Rotors 32 einstückig verbunden. Die Flügeln 28 sind in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet und die Basisenden der Flügel 28 sind an die Außenumfangsabschnitte der Scheiben 48 befestigt.
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Die Schaufeln 27 sind in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet. Die Innenenden der Schaufeln 27 in der Radialrichtung sind an einem Innenmantel 49, der eine Ringform bildet, befestigt, und die Außenenden der Schaufeln 27 in der Radialrichtung sind an einem Außenmantel 50, der eine Ringform bildet, befestigt. Der Außenmantel 50 wird von den Flügelringen 45 getragen.
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Der Abgasdiffusor 31, der eine Röhrenform bildet, ist im Abgasgehäuse 29 angeordnet. Der Abgasdiffusor 31 umfasst einen Außendiffusor 51 und einen Innendiffusor 52, wobei beide eine Röhrenform aufweisen und durch Strebenschilde 53 miteinander verbunden sind. Jeder der Strebenschilde 53 hat eine in einer Röhrenform oder einer elliptischen Röhrenform gebildete Hohlstruktur, und ist mit einem vorher festgelegten Winkel in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Radialrichtung geneigt. Eine Mehrzahl von Strebenschilden 53 sind in der Umfangsrichtung des Abgasdiffusors 31 in gleichen Abständen vorgesehen. Das Wellenlager 34 wird von einem Lagergehäuse 54 an einem Innenumfangsabschnitt des Innendiffusors 52 getragen und der Rotor 32 wird durch das Wellenlager 34 drehend getragen. Eine Strebe 55 ist im Inneren von jedem der Strebenschilde 53 angeordnet. Das in der Radialrichtung innere Ende der Strebe 55 ist an das Lagergehäuse 54 befestigt und das in der Radialrichtung äußere Ende ist an das Abgasgehäuse 29 befestigt. Beachten Sie, dass der Strebenschild 53 das Kühlen der Luft, die von außen in den Innenraum eingelassen wird, ermöglicht, wodurch der Abgasdiffusor 31 gekühlt werden kann.
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Das hintere Ende des Außendiffusors 51 des Abgasdiffusors 31 ist mit dem Abgasgehäuse 29 durch Diffusorträger 57 verbunden. Jeder der Diffusorträger 57 bildet eine rechteckige Streifenform und erstreckt sich entlang der Axialrichtung. Die Diffusorträger 57 sind Seite an Seite in der Umfangsrichtung in vorher festgelegten Abständen vorgesehen. Ein erstes Ende des Diffusorträgers 57 wird an das Abgasgehäuse 29 befestigt und ein zweites Ende wird an den Außendiffusor 51 befestigt. Wenn eine thermische Ausdehnung aufgrund eines Unterschieds der Temperatur zwischen dem Abgasgehäuse 29 und dem Abgasdiffusor 31 auftritt, können sich die Diffusorträger 57 verformen, um die thermische Ausdehnung zu absorbieren. Das Abgasgehäuse 29 ist derart vorgesehen, um die Diffusorträger 57 von außen abzudecken, und eine Gasdichtung 58 ist zwischen dem hinteren Ende des Abgasgehäuses 29 und dem hinteren Ende des Außendiffusors 51 vorgesehen.
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Ein röhrenförmiger Außenzylinder 59 und Innenzylinder 60 sind durch Hohlstreben 61 miteinander verbunden, um die vordere Abgaskammer 42 der Abgaskammer 30 zu bilden. Jede der Hohlstreben 61 hat eine in einer Röhrenform oder einer elliptischen Röhrenform gebildete Hohlstruktur, und die Hohlstreben 61 sind in der Umfangsrichtung der Abgaskammer 30 in gleichen Abständen vorgesehen. Die Hohlstreben 61 sind an der Außenzylinder 59-Seite der Abgaskammer 30 offen und das Innere von jeder der Hohlstreben 61 steht mit der Atmosphäre in Verbindung.
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Das hintere Ende des Abgasgehäuses 29 und die vordere Abgaskammer 42 sind durch den Abgaskammerträger 41 miteinander verbunden. In Bezug auf den Abgasdiffusor 31 und die vordere Abgaskammer 42 stehen sich das hintere Ende des Außendiffusors 51 und das vordere Ende des Außenzylinders 59 dicht gegenüber, und das hintere Ende des Innendiffusors 52 und das vordere Ende des Innenzylinders 60 stehen sich dicht gegenüber. Der Außendiffusor 51 und der Außenzylinder 59 haben jeweils einen Durchmesser, der sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases G erstreckt, während der Innendiffusor 52 und der Innenzylinder 60 jeweils einen konstanten Durchmesser in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases G aufweisen. Der Abgaskammerträger 41 bildet eine rechteckige Streifenform und erstreckt sich entlang der Axialrichtung. Eine Mehrzahl von Abgaskammerträgern 41 sind in der Umfangsrichtung in vorher festgelegten Abständen Seite an Seite vorgesehen. Ferner ist das vordere Ende des Abgaskammerträgers 41 an das Abgasgehäuse 29 befestigt und das hintere Ende davon ist an den Außenzylinder 59 der vorderen Abgaskammer 42 befestigt.
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Weiters ist ein Dichtungselement 64 zwischen dem hinteren Ende des Innendiffusors 52 und dem vorderen Ende des Innenzylinders 60 vorgesehen. Wenn eine thermische Ausdehnung aufgrund eines Unterschieds der Temperatur zwischen dem Abgasgehäuse 29 und der Abgaskammer 30 auftritt, können sich die Abgaskammerträger 41 verformen, um die thermische Ausdehnung zu absorbieren. Wenn ferner eine thermische Ausdehnung aufgrund eines Unterschieds der Temperatur zwischen dem Abgasgehäuse 29 und der Abgaskammer 30 auftritt, kann sich das Dichtungselement 64 relativ in der Axialrichtung bewegen, um die thermische Ausdehnung zu absorbieren.
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Nachstehend wird das Dichtungselement 64 detailliert beschrieben. 2 ist eine Querschnittsansicht, die das Dichtungselement 64 darstellt, das in einem Verbindungsabschnitt, der den Innendiffusor 52 an den Innenzylinder 60 koppelt, vorgesehen ist. 3 ist eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie III-III in 2, 4 ist eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie IV-IV in 2, und 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Verbindungsabschnitt darstellt, der den Innendiffusor 52 mit dem Dichtungselement 64 verbindet.
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Wie in 2 bis 4 dargestellt, ist der Innendiffusor (erstes Gehäuse) 52 durch umlaufend unterteilte Teile (zwei Teile in der vorliegenden Ausführungsform) konfiguriert, d. h. ein oberes Gehäuse 71 und ein unteres Gehäuse (nicht dargestellt). Der Innendiffusor 52 bildet eine Röhrenform, da Flanschabschnitte, die auf unterteilenden Flächen von horizontalen Abschnitten vorgesehen sind, durch Befestigungsbolzen befestigt sind. Der Innenzylinder (viertes Gehäuse) 60 ist durch umlaufend unterteilte Teile (zwei Teile in der vorliegenden Ausführungsform) konfiguriert, d. h. ein oberes Gehäuse 72 und ein unteres Gehäuse (nicht dargestellt). Der Innenzylinder 60 bildet eine Röhrenform, da Flanschabschnitte, die auf unterteilenden Flächen von horizontalen Abschnitten vorgesehen sind, durch Befestigungsbolzen befestigt sind. Das Dichtungselement 64 ist durch ein erstes Dichtungsgehäuse (zweites Gehäuse) 73, ein zweites Dichtungsgehäuse (drittes Gehäuse) 74 und ein tragendes Verbindungsteil 75 konfiguriert.
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Das erste Dichtungsgehäuse 73 bildet eine Röhrenform, ist in der Umfangsrichtung einstückig gebildet und hat eine Struktur ohne unterteilende Flächen, die in der Umfangsrichtung getrennt werden können. Das in der Axialrichtung vordere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 ist mit dem in der Axialrichtung hinteren Ende des Innendiffusors 52 verbunden. Das zweite Dichtungsgehäuse 74 bildet eine Röhrenform, ist in der Umfangsrichtung einstückig gebildet und hat eine Struktur ohne unterteilende Flächen, die in der Umfangsrichtung getrennt werden können. Das in der Axialrichtung hintere Ende des zweiten Dichtungsgehäuses 74 ist mit dem in der Axialrichtung vorderen Ende des Innenzylinders 60 verbunden. Das tragende Verbindungsteil 75 schränkt das hintere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 und das vordere Ende des zweiten Dichtungsgehäuses 74 in der Radialrichtung ein, und trägt das hintere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 und das vordere Ende des zweiten Dichtungsgehäuses 74, derart, dass sie sich relativ zueinander in der Axialrichtung bewegen können.
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Wie in 4 und 5 beschrieben, ist ein erster Flanschabschnitt 81, der in der Radialrichtung nach innen gekrümmt ist, am hinteren Ende des Innendiffusors 52 entlang der Umfangsrichtung vorgesehen, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 81a sind im ersten Flanschabschnitt 81 in vorher festgelegten Abständen (vorzugsweise in gleichen Abständen) in der Umfangsrichtung gebildet. Ein zweiter Flanschabschnitt 82, der in der Radialrichtung nach innen gekrümmt ist, ist am vorderen Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 entlang der Umfangsrichtung vorgesehen, und eine Mehrzahl von eingekerbten Abschnitten 82a sind im zweiten Flanschabschnitt 82 in vorher festgelegten Abständen (vorzugsweise in gleichen Abständen) in der Umfangsrichtung gebildet. Der eingekerbte Abschnitt 82a weist einen Kreisbogen mit einem Durchmesser auf, der größer als jener des Durchgangslochs 81a ist und ist auf der Innenumfangsseite des zweiten Flanschabschnitts 82 offen. Ferner sind die Durchgangslöcher 81a und die eingekerbten Abschnitte 82a an denselben Positionen in der Umfangsrichtung gebildet.
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Der erste Flanschabschnitt 81 des Innendiffusors 52 steht in engem Kontakt mit dem zweiten Flanschabschnitt 82 des ersten Dichtungsgehäuses 73 und jedes der Durchgangslöcher 81a des ersten Flanschabschnitts 81 wird mit jedem der eingekerbten Abschnitte 82a des zweiten Flanschabschnitts 82 gepaart. Ein Befestigungsbolzen 83 verläuft durch das Durchgangsloch 81a von der Innendiffusor 52-Seite und wird durch den eingekerbten Abschnitt 82a eingeführt. Danach werden ein Pressring 84 und eine Scheibenfeder (Druckelement) 85 auf dem Befestigungsbolzen 83 vorgesehen, bevor eine Befestigungsmutter 86 auf einen Gewindespitzenabschnitt 83a des Befestigungsbolzens 83 geschraubt wird. Während ein großer Durchmesserabschnitt 83b des Befestigungsbolzens 83 mit dem Durchgangsloch 81a übereinstimmt, passt der große Durchmesserabschnitt 83b mit dem eingekerbten Abschnitt 82a lose zusammen. Folglich bewirkt die Druckkraft der Scheibenfeder 85, dass der erste Flanschabschnitt 81 und der zweite Flanschabschnitt 82 in engem Kontakt miteinander stehen, und im Widerstand gegen die Druckkraft der Scheibenfeder 85 sind, und der Innendiffusor 52 und das erste Dichtungsgehäuse 73 können sich relativ zueinander in den Radial- und Umfangsrichtungen über einen Freiraum zwischen dem großen Durchmesserabschnitt 83b des Befestigungsbolzens 83 und dem eingekerbten Abschnitt 82a bewegen.
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Ferner ist im ersten Dichtungsgehäuse 73 ein Rillenabschnitt 82b an der vorderen Fläche des zweiten Flanschabschnitts 82 entlang der Umfangsrichtung gebildet und eine Dichtungspackung 87 ist im Rillenabschnitt 82b vorgesehen. Wenn folglich der erste Flanschabschnitt 81 des Innendiffusors 52 in engem Kontakt mit dem zweiten Flanschabschnitt 82 des ersten Dichtungsgehäuses 73 steht, wird die Dichtungspackung 87 des zweiten Flanschabschnitts 82 gequetscht und gegen den ersten Flanschabschnitt 81 gedrückt und der Innendiffusor 52 und das erste Dichtungsgehäuse 73 sind miteinander ohne einen Freiraum dazwischen verbunden.
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Wie in 2 bis 4 ferner beschrieben, ist ein vierter Flanschabschnitt 91, der in der Radialrichtung nach innen gekrümmt ist, am vorderen Ende des Innenzylinders 60 entlang der Umfangsrichtung vorgesehen, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 91a sind im vierten Flanschabschnitt 91 in vorher festgelegten Abständen (vorzugsweise in gleichen Abständen) in der Umfangsrichtung gebildet. Ferner wird im Innenzylinder 60 ein vorstehender Abschnitt 91b an der vorderen Fläche des vierten Flanschabschnitts 91 entlang der Umfangsrichtung gebildet. Ein dritter Flanschabschnitt 92, der in der Radialrichtung nach innen gekrümmt ist, ist am hinteren Ende des zweiten Dichtungsgehäuses 74 entlang der Umfangsrichtung vorgesehen, und eine Mehrzahl von Schraubenlochabschnitten 92a sind im dritten Flanschabschnitt 92 in vorher festgelegten Abständen (vorzugsweise in gleichen Abständen) in der Umfangsrichtung gebildet. Die Durchgangslöcher 91a und die Schraubenlochabschnitte 92a sind an denselben Positionen in der Umfangsrichtung gebildet. Ferner wird im zweiten Dichtungsgehäuse 74 ein vertiefter Abschnitt 92b an der hinteren Fläche des dritten Flanschabschnitts 92 entlang der Umfangsrichtung gebildet.
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Der vierte Flanschabschnitt 91 des Innenzylinders 60 steht in engem Kontakt mit dem dritten Flanschabschnitt 92 des zweiten Dichtungsgehäuses 74 und jedes der Durchgangslöcher 91a des vierten Flanschabschnitts 91 wird mit jedem der Schraubenlochabschnitte 92a des dritten Flanschabschnitts 92 gepaart. Zu diesem Zeitpunkt wird durch Anbringen des vorstehenden Abschnitts 91b des vierten Flanschabschnitts 91 im Innenzylinder 60 in den vertieften Abschnitt 92b des dritten Flanschabschnitts 92 im zweiten Dichtungsgehäuse 74 der Innenzylinder 60 und das zweite Dichtungsgehäuse 74 in der Radialrichtung positioniert. Ein Befestigungsbolzen 93 verläuft durch das Durchgangsloch 91a von der Innenzylinder 60-Seite und ein Gewindeabschnitt 93a ist auf den Schraubenlochabschnitt 92a geschraubt. Der vierte Flanschabschnitt 91 und der dritte Flanschabschnitt 92 stehen in engem Kontakt zueinander, wobei bewirkt wird, dass der Innenzylinder 60 und das zweite Dichtungsgehäuse 74 aneinander angebracht werden.
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Ferner ist ein vertiefter Befestigungsabschnitt 101, der eine Rillenform bildet, in einem hinteren Abschnitt des ersten Dichtungsgehäuses 73 entlang der Umfangsrichtung vorgesehen. Indessen ist ein vorstehender Befestigungsabschnitt 102, der eine Flanschform bildet, in einem vorderen Abschnitt des zweiten Dichtungsgehäuses 74 entlang der Umfangsrichtung vorgesehen. Der vorstehende Befestigungsabschnitt 102 des zweiten Dichtungsgehäuses 74 ist im vertieften Befestigungsabschnitt 101 des ersten Dichtungsgehäuses 73 angebracht, und die Dichtungsgehäuse 73 und 74 sind miteinander verbunden, derart, dass sie sich relativ zueinander entlang den Axial- und Umfangsrichtungen bewegen können. Beachten Sie, dass nachdem sich die ersten und zweiten Dichtungsgehäuse 73 und 74 relativ zueinander entlang den Axial- und Umfangsrichtungen bewegen können, ein geringfügiger Freiraum in der Radialrichtung dazwischen gesichert wird. Das tragende Verbindungsteil 75 ist durch den vertieften Befestigungsabschnitt 101 und den vorstehenden Befestigungsabschnitt 102 konfiguriert. Beachten Sie, dass das tragende Verbindungsteil 75 nicht auf die Kombination des vertieften Befestigungsabschnitts 101 und des vorstehenden Befestigungsabschnitts 102 beschränkt ist. Zum Beispiel kann das tragende Verbindungsteil 75 eine Konfiguration aufweisen, in der der Außenumfang des zweiten Dichtungsgehäuses 74 einfach mit dem Innenumfang des ersten Dichtungsgehäuses 73 zusammenpasst oder umgekehrt.
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Im ersten Dichtungsgehäuse 73 ist ein Flanschabschnitt 103 auf der Innenseite des vertieften Befestigungsabschnitts 101 entlang der Umfangsrichtung vorgesehen und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 103a sind im Flanschabschnitt 103 in vorher festgelegten Abständen (vorzugsweise in gleichen Abständen) in der Umfangsrichtung gebildet. Ein großer Durchmesserabschnitt 103b ist am Ende von jedem der Durchgangslöcher 103a gebildet. Ein drittes Dichtungsgehäuse 104 bildet eine Ringform. Ein Flanschabschnitt 105 ist auf der Außenseite des dritten Dichtungsgehäuses 104 entlang der Umfangsrichtung vorgesehen und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 104a sind im dritten Dichtungsgehäuse 104 in vorher festgelegten Abständen (vorzugsweise in gleichen Abständen) in der Umfangsrichtung gebildet. Ferner ist ein Nabenabschnitt 104b am Ende von jedem der Durchgangslöcher 104a gebildet. Beachten Sie, dass obwohl das dritte Dichtungsgehäuse 104 durch eine Mehrzahl von Gehäusen, die in der Umfangsrichtung getrennt sind (vier Gehäuse in der vorliegenden Ausführungsform), konfiguriert ist, kann, unter Berücksichtigung der Baubarkeit, das dritte Dichtungsgehäuse 104 in der Umfangsrichtung einstückig gebildet werden.
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Eine Dichtungspackung (Dichtungselement) 106 ist derart vorgesehen, um einen geringfügigen Freiraum in der Radialrichtung zwischen dem vertieften Befestigungsabschnitt 101 und dem vorstehenden Befestigungsabschnitt 102 im tragenden Verbindungsteil 75 abzudichten. Die Dichtungspackung 106 bildet eine Ringform, hat eine rechteckige Querschnittsform und wird zwischen dem Flanschabschnitt 103 des ersten Dichtungsgehäuses 73 und dem Flanschabschnitt 105 des dritten Flanschabschnitts 104 eingebracht.
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Der Flanschabschnitt 103 des dritten Dichtungsgehäuses 73 steht in engem Kontakt mit dem dritten Dichtungsgehäuse 104 und jedes der Durchgangslöcher 103a wird mit jedem der Durchgangslöcher 104a gepaart. Zu diesem Zeitpunkt wird durch Anbringen der Nabenabschnitte 104b in die großen Durchmesserabschnitte 103b das erste Dichtungsgehäuse 73 und das dritte Dichtungsgehäuse 104 in den Radial- und Umfangsrichtungen positioniert. Ferner ist die Dichtungspackung 106 zwischen dem Flanschabschnitt 103 des ersten Dichtungsgehäuses 73 und dem Flanschabschnitt 105 des dritten Flanschabschnitts 104 eingebracht. Ein Befestigungsbolzen 107 verläuft durch die Durchgangslöcher 103a und 104a von der ersten Dichtungsgehäuse 73-Seite und eine Befestigungsmutter 108 ist auf den Gewindeabschnitt 107a geschraubt. Daher werden der Flanschabschnitt 103 des ersten Dichtungsgehäuses 73 und des dritten Dichtungsgehäuses 104 befestigt, während sie miteinander in engem Kontakt stehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dichtungspackung 106 in der Axialrichtung gequetscht und verformt sich dadurch derart, um nach außen in der Radialrichtung vorzustehen, was bewirkt, dass die Dichtungspackung 106 gegen die Innenumfangsfläche des zweiten Dichtungsgehäuses 74 drückt, um den geringfügigen Freiraum zwischen dem vertieften Befestigungsabschnitt 101 und dem vorstehenden Befestigungsabschnitt 102 in der Radialrichtung abzudichten.
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Wie ferner in 1 dargestellt, ist das Dichtungselement 64 näher an der Rückseite als das hintere Ende des Rotors 32 angeordnet. Insbesondere ist das vordere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73, das das Dichtungselement 64 bildet, näher an der Rückseite als das hintere Ende des Rotors 32 angeordnet. Insbesondere ist das vordere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 vom unteren Ende des Rotors 32 (das Lagergehäuse 54) durch eine Distanz L getrennt. Aber es ist nur erforderlich, dass das tragende Verbindungsteil 75 ermöglicht, dass sich das erste Dichtungsgehäuse 73 und das zweite Dichtungsgehäuse 74 relativ zueinander in der Axialrichtung bewegen können, und dass das vordere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 näher an der Rückseite als das hintere Ende des Rotors 32, zumindest wenn sich das erste Dichtungsgehäuse 73 zur Rückseite bewegt hat, angeordnet ist.
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Wenn Wartungstätigkeiten bei internen Strukturen der Gasturbine 10 mit der oben beschriebenen Konfiguration durchgeführt werden, werden ein oberes Gehäuse des Turbinengehäuses 26, ein oberes Gehäuse des Abgasgehäuses 29, ein oberes Gehäuse der Abgaskammer 30, ein oberes Gehäuse des Außendiffusors 51 und das obere Gehäuse 71 des Innendiffusors 52 entfernt, bevor die Wartung durchgeführt wird. Aber das erste Dichtungsgehäuse 73, das zweite Dichtungsgehäuse 74, das tragende Verbindungsteil 75, das dritte Dichtungsgehäuse 104 und dergleichen, die das Dichtungselement 64 bildet, bleiben ohne entfernt zu werden.
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Wenn das Verbrennungsgas (Abgas) G durch das Innere der Gasturbine 10 strömt, werden der Abgasdiffusor 31 (der Außendiffusor 51 und der Innendiffusor 52) und die vordere Abgaskammer 42 (der Außenzylinder 59 und der Innenzylinder 60) erwärmt und folglich tritt eine thermische Ausdehnung auf. Diese thermische Ausdehnung tritt in jedem der Elemente in den Axial-, Radial- und Umfangsrichtungen auf und wird von jedem der Träger 41 und 57 und dem tragenden Verbindungsteil 75 des Dichtungselements 64 absorbiert. Aber in einigen Fällen führt das Auftreten der thermischen Ausdehnung zu einer plastischen Verformung in jedem der Elemente, was eine plastische Beanspruchung verursachen kann, die bleibt, wenn die Gasturbine 10 gestoppt wird. Das führt dazu, dass das Ausmaß von plastischer Beanspruchung im Abgasdiffusor 31 unterschiedlich von jener in der vorderen Abgaskammer 42 ist, was ein Fressen verursachen kann.
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Aber in der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Dichtungsgehäuse 73 und das zweite Dichtungsgehäuse 74, die das Dichtungselement 64 bilden, in der Umfangsrichtung einstückig gebildet, wodurch die Notwendigkeit eines Verbindungsabschnitts mit einem Befestigungsbolzen beseitigt wird. Folglich ist das Ausmaß von plastischer Beanspruchung, die selbst erzeugt wird, gering, und sogar wenn ferner die plastische Beanspruchung erzeugt wird, bleibt die perfekte Kreisform erhalten. Daher tritt kein Fressen zwischen dem ersten Dichtungsgehäuse 73 und dem zweiten Dichtungsgehäuse 74 im tragenden Verbindungsteil 75 auf, und eine reibungslose Bewegung in den Axial- und Umfangsrichtungen wird gewährleistet. Ferner, nachdem jeder der eingekerbten Abschnitte 82a den Kreisbogen mit dem Durchmesser hat, der größer als das Durchgangsloch 81a ist (der große Durchmesserabschnitt 83b des Befestigungsbolzens 83), kann sogar dann, wenn das obere Gehäuse 71 des Innendiffusors 52 leicht verformt, das erste Dichtungsgehäuse 73 einfach entfernt werden und kann auch einfach angebracht werden.
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Nachdem das vordere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 ferner, sogar ohne Entfernen des ersten Dichtungsgehäuses 73 und des zweiten Dichtungsgehäuses 74, näher an der Rückseite als das hintere Ende des Rotors 32 angeordnet ist, kann der Rotor 32, nach Entfernen des oberen Gehäuses 71 des Innendiffusors 52 vom ersten Dichtungsgehäuse 73, einfach nach oben bewegt und entfernt werden und er kann auch einfach nach unten bewegt und angebracht werden.
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Beachten Sie, dass obwohl das Vorstehende beschreibt, dass das erste Dichtungsgehäuse 73, das zweite Dichtungsgehäuse 74, das tragende Verbindungsteil 75, das dritte Dichtungsgehäuse 104 und dergleichen, die alle das Dichtungselement 64 bilden, bleiben, ohne entfernt zu werden, müssen einige oder alle davon entfernt werden. Nachdem zu diesem Zeitpunkt die reibungslose Bewegung in den Axial- und Umfangsrichtungen des ersten Dichtungsgehäuses 73 und des zweiten Dichtungsgehäuses 74 aufgrund des tragenden Verbindungsteils 75 gewährleistet wird, können das erste Dichtungsgehäuse 73 und das zweite Dichtungsgehäuse 74 einfach voneinander getrennt werden.
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Wie oben beschrieben umfasst das Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Ausführungsform Folgendes: den Innendiffusor 52, der eine Röhrenform bildet und in der Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt ist; das erste Dichtungsgehäuse 73, das eine Röhrenform bildet, ist in der Umfangsrichtung einstückig gebildet, und das vordere Ende davon ist an das hintere Ende des Innendiffusors 52 gekoppelt; das zweite Dichtungsgehäuse 74, das eine Röhrenform bildet, ist in der Umfangsrichtung einstückig gebildet, und das vordere Ende davon ist an das hintere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 gekoppelt; und das tragende Verbindungsteil 75, das das hintere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 und das vordere Ende des zweiten Dichtungsgehäuses 74 trägt, damit sich das hintere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 und das vordere Ende des zweiten Dichtungsgehäuses 74 in der Axialrichtung bewegen können.
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Folglich ist das erste Dichtungsgehäuse 73, das in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, mit dem Innendiffusor 52 verbunden, der in der Umfangsrichtung unterteilt ist, und das zweite Dichtungsgehäuse 74, das in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, ist mit diesem ersten Dichtungsgehäuse 73 durch das tragende Verbindungsteil 75 verbunden, derart, dass es sich in der Axialrichtung bewegen kann. Wenn die Gasturbine 10 in Betrieb ist, davon ausgehend, dass der Innendiffusor 52 und jedes der Dichtungsgehäuse 73 und 74 durch das Verbrennungsgas G, das durch das Innere davon strömt, erwärmt wird und unterschiedliche Ausmaße an thermischer Ausdehnung in den Axial- und Radialrichtungen auftreten, können unterschiedliche Ausmaße an plastischer Verformung als interne Beanspruchung zurückbleiben.
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Aber nachdem jedes der Dichtungsgehäuse 73 und 74 in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist, kehren die Formen davon zu ihren ursprünglichen Formen zurück, nachdem die Dichtungsgehäuse 73 und 74 gekühlt wurden. Folglich ist der Verbindungsabschnitt der Dichtungsgehäuse 73 und 74 nicht dicht angebracht und eine reibungslose Bewegung in der Axialrichtung ist aufgrund des tragenden Verbindungsteils möglich. Folglich kann das obere Gehäuse 71 des Innendiffusors 52 einfach entfernt werden und die Dichtungsgehäuse 73 und 74 können einfach voneinander getrennt werden. Folglich kann die Entfernung und Anbringung vom oberen Gehäuse 71 vereinfacht werden und die Wartbarkeit kann verbessert werden.
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Die folgende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 7-1 und 7-2. 7-1 ist eine schematische Darstellung, die ein Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Erfindung konzeptionell darstellt und 7-2 ist eine schematische Darstellung, die ein Abgaskammer-Wartungsverfahren der vorliegenden Erfindung konzeptionell darstellt.
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Im Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Ausführungsform ist das vordere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 näher an der Rückseite als das hintere Ende des Rotors 32 angeordnet. Wenn in diesem Fall bewirkt wird, dass sich das erste Dichtungsgehäuse 73 durch das tragende Verbindungsteil 75 in Richtung der zweiten Dichtungsgehäuse 74-Seite bewegt, ist das vordere Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 näher an der Rückseite als das hintere Ende des Rotors 32 angeordnet (siehe 7-1). Daher kann nach dem Entfernen des oberen Gehäuses 71 des Innendiffusors 52 der Rotor 32 einfach nach oben bewegt und entfernt werden, ohne durch das erste Dichtungsgehäuse 73 behindert zu werden (siehe 7-2). Folglich kann nach dem Entfernen des oberen Gehäuses 71 des Innendiffusors 52 das erste Dichtungsgehäuse 73 einfach nach oben bewegt und entfernt werden, ohne durch den Rotor 32 behindert zu werden. Nachdem die Position des ersten Dichtungsgehäuses 73 eingestellt wird, nachdem der Bewegungshub von jedem der Dichtungsgehäuse 73 und 74, der von dem tragenden Verbindungsteil 75 bewirkt wird, berücksichtigt wurde, kann die Wartbarkeit verbessert werden.
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Im Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Ausführungsform ist das vordere Ende des Innenzylinders 60 der vorderen Abgaskammer 42, welche eine Röhrenform bildet und in der Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt ist, mit dem hinteren Ende des zweiten Dichtungsgehäuses 74 verbunden. Folglich kann durch Entfernen des oberen Teils des Innenzylinders 60 vom zweiten Dichtungsgehäuse 74 die interne Wartung einfach ausgeführt werden, ohne jedes der Dichtungsgehäuse 73 und 74 zu entfernen.
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Im Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Ausführungsform ist die ringförmige Dichtungspackung 106 im tragenden Verbindungsteil 75 vorgesehen, derart, um den Freiraum zwischen dem ersten Dichtungsgehäuse 73 und dem zweiten Dichtungsgehäuse 74 abzudichten. Folglich kann ein Austreten des Verbrennungsgases G vom tragenden Verbindungsteil 75 durch die Dichtungspackung 106 verhindert werden.
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Im Gasturbinen-Abgaselement der vorliegenden Ausführungsform ist der ringförmige erste Flanschabschnitt 81 am hinteren Ende des Innendiffusors 52 vorgesehen, der ringförmige zweite Flanschabschnitt 82 ist am vorderen Ende des ersten Dichtungsgehäuses 73 vorgesehen, die Mehrzahl von Durchgangslöchern 81a sind im ersten Flanschabschnitt 81 in der Umfangsrichtung gebildet, und die Mehrzahl von eingekerbten Abschnitten 82a, die sich entlang der Radialrichtung erstrecken, sind im zweiten Flanschabschnitt 82 in der Umfangsrichtung gebildet. Jeder der Befestigungsbolzen 83 verläuft durch das Durchgangsloch 81a und wird durch den eingekerbten Abschnitt 82a eingeführt und die Scheibenfeder 85 ist auf dem Befestigungsbolzen 83 vorgesehen, um in unmittelbarer Nähe des eingekerbten Abschnitts 82a zu sein, bevor die Befestigungsmutter 86 auf den Gewindespitzenabschnitt 83a des Befestigungsbolzen 83 geschraubt wird.
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Wenn folglich ein Unterschied bei der thermischen Ausdehnung in der Radialrichtung zwischen dem Innendiffusor 52 und dem ersten Dichtungsgehäuse 73 auftritt, werden der erste Flanschabschnitt 81 und der zweite Flanschabschnitt 82 in der Radialrichtung verlagert, wodurch eine Scherkraft auf die Befestigungsbolzen 83 in der Radialrichtung ausgeübt wird. Aber nachdem der große Durchmesserabschnitt 83b des Befestigungsbolzens 83, für den eine ausreichende Kraft sichergestellt werden kann, durch das Durchgangsloch 81a verläuft, kann ein Zerbrechen des Befestigungsbolzens 83 verhindert werden. Wenn insbesondere der Innendiffusor 52 und das erste Dichtungsgehäuse 73 in der Radialrichtung verlagert werden, wirkt die Scherkraft auf den großen Durchmesserabschnitt 83b des Befestigungsbolzens 83. Der Befestigungsbolzen 83 kann allerdings den großen Durchmesserabschnitt 83b mit einer ausreichenden Dicke aufweisen, die das Zerbrechen des Befestigungsbolzens 83 verhindert.
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Beachten Sie, dass obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform der Innenzylinder 60 in der Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt ist, nämlich, in das obere Gehäuse 72 und das untere Gehäuse, kann der Innenzylinder 60 durch ein Ringelement konfiguriert sein, das in der Umfangsrichtung einstückig gebildet ist.
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Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform ferner die Mehrzahl von eingekerbten Abschnitten 82a im zweiten Flanschabschnitt 82 des ersten Dichtungsgehäuses 73 in der Umfangsrichtung in vorher festgelegten Abständen gebildet ist, können anstatt der eingekerbten Abschnitte 82a Langlöcher, die sich entlang der Radialrichtung erstrecken, oder Durchgangslöcher, die jeweils einen Durchmesser aufweisen, der größer als das Durchgangsloch 81a ist, angewendet werden.
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Ferner sind in der oben beschriebenen Ausführungsform die Durchgangslöcher 81a im ersten Flanschbereich 81 des Innendiffusors 52 gebildet, die eingekerbten Abschnitte 82a sind im zweiten Flanschbereich 82 des ersten Dichtungsgehäuses 73 gebildet, jeder der Befestigungsbolzen 83 verläuft durch das Durchgangsloch 81a und den eingekerbten Abschnitt 82a von der Innendiffusor 52-Seite, und die Scheibenfeder (Druckelement) 85 ist auf dem Befestigungsbolzen 83 angeordnet, bevor die Befestigungsmutter 86 auf den Gewindespitzenabschnitt 83a geschraubt wird, aber die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt sich nicht auf diese Konfiguration. Eine andere Konfiguration ist ebenfalls möglich, in der beispielsweise eingekerbte Abschnitte (oder Langlöcher) im ersten Flanschabschnitt 81 des Innendiffusors 52 gebildet sind, Durchgangslöcher im zweiten Flanschabschnitt 82 des ersten Dichtungsgehäuses 73 gebildet sind, und jeder Befestigungsbolzen durch das Durchgangsloch und den eingekerbten Abschnitt von der ersten Dichtungsgehäuse 73-Seite verläuft und eine Scheibenfeder (Druckelement) auf dem Befestigungsbolzen angeordnet ist, bevor eine Befestigungsmutter auf einen Gewindespitzenabschnitt des Befestigungsbolzens geschraubt wird. Ferner kann die Scheibenfeder (Druckelement) zwischen dem ersten Flanschabschnitt 81 und dem zweiten Flanschabschnitt 82 vorgesehen sein.
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Obwohl ferner in der oben beschriebenen Ausführungsform der vertiefte Befestigungsabschnitt 101 im ersten Dichtungsgehäuse 73 vorgesehen ist und der vorstehende Befestigungsabschnitt 102 im zweiten Dichtungsgehäuse 74 gebildet ist, derart, um das tragende Verbindungsteil 75 zu bilden, kann ein vorstehender Befestigungsabschnitt im ersten Dichtungsgehäuse 73 vorgesehen sein und ein vertiefter Befestigungsabschnitt kann im zweiten Dichtungsgehäuse 74 gebildet sein. Ferner ist das tragende Verbindungsteil 75 konzipiert, um das erste Dichtungsgehäuse 73 mit dem zweiten Dichtungsgehäuse 74 zu verbinden, derart, dass das erste Dichtungsgehäuse 73 und das zweite Dichtungsgehäuse 74 in der Axialrichtung beweglich sind, und beschränkt sich nicht auf den vertieften Befestigungsabschnitt 101 und den vorstehenden Befestigungsabschnitt 102.
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Ferner wird in der oben beschriebenen Ausführungsform davon ausgegangen, dass sich das Ausmaß von thermischer Ausdehnung (das Ausmaß von plastischer Beanspruchung) im Abgasdiffusor 31, der gekühlt wird, von jener in der vorderen Abgaskammer 42, die nicht gekühlt wird, unterscheidet. Auch wenn unterschiedliche Materialien für den Abgasdiffusor 31 und die vordere Abgaskammer 42 verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung wirksam, da sich das Ausmaß von plastischer Beanspruchung im Abgasdiffusor 31 von jenem in der vorderen Abgaskammer 42 unterscheidet.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Kompressor
- 12
- Brennkammer
- 13
- Turbine
- 21
- Kompressorgehäuse
- 26
- Turbinengehäuse
- 27
- Schaufel
- 28
- Flügel
- 29
- Abgasgehäuse
- 30
- Abgaskammer
- 31
- Abgasdiffusor
- 32
- Rotor (Drehwelle)
- 42
- Vordere Abgaskammer
- 43
- Hintere Abgaskammer
- 51
- Außendiffusor
- 52
- Innendiffusor (erstes Gehäuse)
- 53
- Strebenschild
- 55
- Strebe
- 59
- Außenzylinder
- 60
- Innenzylinder (viertes Gehäuse)
- 61
- Hohlstrebe
- 64
- Dichtungselement
- 71, 72
- Oberes Gehäuse
- 73
- Erstes Dichtungsgehäuse (zweites Gehäuse)
- 74
- Zweites Dichtungsgehäuse (drittes Gehäuse)
- 75
- Tragendes Verbindungsteil
- 81a
- Durchgangsloch
- 82a
- Eingekerbter Abschnitt
- 83
- Befestigungsbolzen
- 85
- Scheibenfeder (Druckelement)
- 86
- Befestigungsmutter
- 101
- Vertiefter Befestigungsabschnitt
- 102
- Vorstehender Befestigungsabschnitt
- 103
- Zweites Dichtungsgehäuse
- 106
- Dichtungspackung (Dichtungselement)
