JP2002161713A - ガスタービンの排気装置 - Google Patents

ガスタービンの排気装置

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JP2002161713A
JP2002161713A JP2000361023A JP2000361023A JP2002161713A JP 2002161713 A JP2002161713 A JP 2002161713A JP 2000361023 A JP2000361023 A JP 2000361023A JP 2000361023 A JP2000361023 A JP 2000361023A JP 2002161713 A JP2002161713 A JP 2002161713A
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Kazuo Ohashi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温の排気ガスが排気装置内で停滞しないよ
うにすることにより、排気ガスからの熱伝達の影響を軽
減することができる排気装置を提供することである。 【解決手段】 タービンシュラウドと排気管とで排気通
路を形成し、かつタービンシュラウドと排気管の間に排
気通路内外の気密を保つシールリング部を備え、排気通
路内よりも排気通路外の方が高圧のガスタービンの排気
装置において、排気通路外からシールリング部を介して
排気通路内へリークした空気の進行方向を排気通路内を
流れる排気ガスの進行方向に対して同方向又は鋭角とな
るように、排気管と対向する側のタービンシュラウドの
端部の内周面をタービンシュラウドと対向する側の排気
管の端部の内周面よりも内周側に配置しかつタービンシ
ュラウドの内周面を排気管側へ突出させた。シールリン
グ部と排気通路の間に空間を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンシュラウ
ドと排気管とを隣接配置し、シールリングにより両者間
の気密を図ったガスタービンの排気装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図7は従来のガスタービンで使用されて
いる排気装置200の断面略図である。排気装置200
は、タービンシュラウド90と排気管91とから構成さ
れている。タービンシュラウド90にはシールリングホ
ルダ97が一体に固着されている。このシールリングホ
ルダ97で環状のシールリング93を保持している。シ
ールリング93は、タービンシュラウド90と排気管9
1の間の気密を保持している。また、タービンシュラウ
ド90と排気管91とで排気通路92を形成している。
【0003】このように従来の排気装置200では、高
温の排気ガス96からの熱伝達の影響によるタービンシ
ュラウド90と排気管91の膨張の度合が異なっても、
両者の間に隙間を設けることにより相互の剛性的なつな
がりを遮断し、排気装置200が破損することを防止し
ていた。
【0004】ところが排気装置200では、排気ガス9
6が流れる排気通路92内よりも外部の方が高圧になっ
ており、シールリング93から外部の空気94が排気通
路92内へリークする。その結果、排気通路92内へ侵
入した漏れ空気95と排気ガス96とが衝突し、高温の
一部の排気ガスの流れが阻害され、タービンシュラウド
90の内壁98付近に停滞することにより内壁98が高
温になることがある。そしてタービンシュラウド90が
部分的に熱膨張を起こし、図8に示すような排気装置2
00(シールリング93)のこじり等を招き、シールリ
ング93のシール性の悪化や耐久性を損なう恐れがあっ
た。
【0005】また、シールリング93は金属製であり、
高温の排気ガスが停滞するとシールリング93の温度が
上昇してばね定数の低下を招き、シール性が悪化する恐
れがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで請求項1の発明
では、高温の排気ガスが排気装置内(排気通路内)で停
滞しないようにすることにより、排気ガスからの熱伝達
の影響を軽減することができる排気装置を提供すること
を課題としている。また、請求項2の発明では、シール
リングへの熱伝達を軽減することによりシールリングの
ばね定数の低下を防止することができる排気装置を提供
することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1の発明では、タービンシュラウドと排気管とで
排気通路を形成し、かつ前記タービンシュラウドと排気
管の間に排気通路内外の気密を保つシールリング部を備
え、排気通路内よりも排気通路外の方が高圧のガスター
ビンの排気装置において、前記排気通路外から前記シー
ルリング部を介して排気通路内へリークした空気の進行
方向を排気通路内を流れる排気ガスの進行方向に対して
同方向又は鋭角となるように、排気管と対向する側の前
記タービンシュラウドの端部の内周面をタービンシュラ
ウドと対向する側の排気管の端部の内周面よりも内周側
に配置しかつ前記タービンシュラウドの内周面を排気管
側へ突出させた。また請求項2の発明では請求項1の発
明において、シールリング部と排気通路の間に空間を設
け、高温の排気ガスからのシールリング部への熱伝達を
軽減させた。
【0008】
【発明の実施の形態】(請求項1の発明の実施例)図1
は、請求項1の発明を実施したガスタービン50の断面
略図である。ガスタービン50は、図示しないコンプレ
ッサから供給される圧縮空気が外筒5と内筒6の間で形
成した筒状の空気通路11内を流れ、ポート7,8等か
ら内筒6内へ流入する。燃料噴射弁9からは燃料が噴射
され、内筒6内で燃料と空気とで混合気が生成される。
【0009】この混合気は点火プラグ10により着火さ
れて燃焼し、燃焼ガスが生成される。内筒6からスクロ
ール12を経た燃焼ガス15はノズル13から噴射され
てタービン14を回転軸25を中心に回転駆動させる。
タービン14を回転駆動させた燃焼ガス15は、排気ガ
ス17としてタービンシュラウド1と排気管2とで形成
された排気装置100の排気通路4内を流れる。
【0010】図2は、請求項1の発明による排気装置1
00の断面略図である。図2に示すように排気装置10
0は、タービンシュラウド1と排気管2とで構成されて
いる。タービンシュラウド1にはシールリングホルダ1
6が一体固着されている。
【0011】このシールリングホルダ16には金属製で
環状のシールリング3が設けてある。シールリングホル
ダ16とシールリング3の間の気密性は高く、また、シ
ールリング3の内周側は排気管2の環状の外周壁に圧着
しており、タービンシュラウド1と排気管2の間の気密
を保つようになっている。
【0012】タービンシュラウド1の端部26は、排気
管2の端部27よりも内周側に突出している。図2に示
すように、端部26と端部27の間には環状通路28が
形成されている。
【0013】図1に示すように、高圧空気室19は圧縮
空気が流れる空気通路11と連通しており、排気通路4
内よりも高圧になっている。排気通路4内には排気ガス
17が流れている。環状通路28は、排気通路4の上流
側から下流側へ向かうほど直径が小さくなり、排気通路
4と連通している。したがって、図2に示すように環状
通路28内を通過して排気通路4内に流入する漏れ空気
18は、鋭角な角度θで排気ガス17と合流(混合)
し、そのまま排気通路4内を排気ガス17と共に下流側
へ流れる。
【0014】図3は、図2とは異なる形状のタービンシ
ュラウド1aと排気管2aにより形成された排気装置1
01の断面略図である。排気装置101では、排気管2
aの端部に形成したシールリングホルダ部29に環状の
シールリング3が設けてある。シールリングホルダ部2
9とシールリング3の間の気密性は高く、また、シール
リング3の外周側面がタービンシュラウド1aの外周端
部21の内周面に当接(圧着)して気密を保っている。
【0015】タービンシュラウド1aの内周端部21a
と排気管2aの端部(シールリングホルダ29)とで形
成された空気通路28aは、図2の空気通路28と同様
に漏れ空気18を排気通路4内に排気ガス17に対して
鋭角に流入させる。
【0016】図4は、請求項1の発明による図2及び図
3とは異なる排気装置102の断面略図である。排気装
置102には、図2の排気装置100のタービンシュラ
ウド端部26を設ける代わりにタービンシュラウド1b
の端部26aに筒状の板金22が固着されている。その
他の構成は図2の排気装置100の構成と同じである。
このように板金22を設けることにより、漏れ空気18
は、排気通路4内を排気ガス17と同方向に流れる。
【0017】図5は、請求項1の発明によるさらに別の
排気装置103の断面略図である。排気装置103に
は、図2の排気装置100のシールリング3の代わりに
シールリング24が設けてあるが、その他の構成は排気
装置100と同じである。
【0018】シールリング3(図2)やシールリング2
4に限らず、どのような種類のシールリングであって
も、高圧空気室19から排気通路4内へ漏れ空気18が
侵入することを完全に防止するのは困難である。しか
し、漏れ空気18を排気ガス17に対して鋭角になるよ
うに排気通路4内へ流入させることにより、排気ガス1
7の流れが阻害されることを回避することができる。
【0019】(請求項2の発明の実施例)図6は、請求
項2の発明による排気装置104の断面略図である。排
気装置104のタービンシュラウド1cには図1の排気
装置100のタービンシュラウド端部26よりも排気管
2側へ突出した環状突出部30が設けてある。排気装置
104のその他の構成は排気装置100の構成と同じで
ある。
【0020】環状突出部30と排気管端部27の間には
環状空間23が形成されている。漏れ空気18は環状空
間23を通過して排気通路4内へ流入する。したがっ
て、環状空間23内には漏れ空気18が充満している。
【0021】環状空間23は、シールリング3と排気通
路4の間に介在しており、環状空間23内の漏れ空気1
8により、高温の排気ガス17がシールリングの接する
排気管2に直接触れることを妨げ、排気ガス17から伝
達される熱からシールリング3及びシール面2bを保護
することができる。
【0022】
【発明の効果】請求項1の発明では、高圧空気室19か
ら排気通路4へ流入する漏れ空気18の排気ガス17に
対する流入角度を鋭角(角度θ)又はゼロにすることが
できるので、従来のように排気ガス17を排気通路4内
で部分的に停滞させてタービンシュラウド1を部分的に
昇温させ、タービンシュラウド1と排気管2の相対的な
位置関係(向き)に変動を生じさせることがなく、シー
ルリング3を保護してその寿命を延ばすことができる。
【0023】請求項2の発明では、シールリング3と排
気通路4の間に環状空間23を設けたので、シールリン
グ3に排気ガス17から直接熱伝達されることがなく、
シールリング3の温度上昇を抑制することにより、シー
ルリング3のばね定数の低下を防止することができる。
よって、常に一定の気密性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項1の発明による排気装置を備えたガス
タービンの断面略図である。
【図2】 請求項1の発明による排気装置の断面略図で
ある。
【図3】 請求項1の発明による図2とは異なる排気装
置の断面略図である。
【図4】 請求項1の発明による図2及び図3とは異な
る排気装置の断面略図である。
【図5】 請求項1の発明によるさらに別の排気装置の
断面略図である。
【図6】 請求項2の発明による排気装置の断面略図で
ある。
【図7】 従来のガスタービンで使用されている排気装
置の断面略図である。
【図8】 図7の排気装置において、こじりが生じた状
態の断面略図である。
【符号の説明】
1 タービンシュラウド 2 排気管 3 シールリング(シールリング部) 4 排気通路 17 排気ガス 18 漏れ空気 19 高圧空気室(排気通路外) 20 高圧空気 21 外周端部 22 環状ガイド板 23 環状空間(空間) 24 シールリング 25 回転軸 26 タービンシュラウド端部 27 排気管端部 28 空気通路 29 シールリングホルダ部 30 環状突起部 50 ガスタービン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タービンシュラウドと排気管とで排気通
    路を形成し、かつ前記タービンシュラウドと排気管の間
    に排気通路内外の気密を保つシールリング部を備え、排
    気通路内よりも排気通路外の方が高圧のガスタービンの
    排気装置において、 前記排気通路外から前記シールリング部を介して排気通
    路内へリークした空気の進行方向を排気通路内を流れる
    排気ガスの進行方向に対して同方向又は鋭角となるよう
    に、排気管と対向する側の前記タービンシュラウドの端
    部の内周面をタービンシュラウドと対向する側の排気管
    の端部の内周面よりも内周側に配置しかつ前記タービン
    シュラウドの内周面を排気管側へ突出させたことを特徴
    とするガスタービンの排気装置。
  2. 【請求項2】 シールリング部と排気通路の間に空間を
    設け、高温の排気ガスからのシールリング部への熱伝達
    を軽減させた請求項1に記載のガスタービンの排気装
    置。
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