JP2002206745A - ガスタービンのスクロール構造 - Google Patents
ガスタービンのスクロール構造Info
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービンの運転時に熱膨張や圧縮空気か
ら受ける空気圧荷重の偏りが小さくなるガスタービンの
スクロール構造を提供することである。 【解決手段】 燃焼器で発生させた燃焼ガスをタービン
へ導くスクロールを備えたガスタービンにおいて、スク
ロール内外の圧力差や燃焼ガスから伝達される熱による
スクロールに生じる変形量が小さくなるようにスクロー
ルの２つの環状内側湾曲部の形状を同一形状にした。
ら受ける空気圧荷重の偏りが小さくなるガスタービンの
スクロール構造を提供することである。 【解決手段】 燃焼器で発生させた燃焼ガスをタービン
へ導くスクロールを備えたガスタービンにおいて、スク
ロール内外の圧力差や燃焼ガスから伝達される熱による
スクロールに生じる変形量が小さくなるようにスクロー
ルの２つの環状内側湾曲部の形状を同一形状にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼器で発生させ
た燃焼ガスをタービンへ導くスクロールを備えたガスタ
ービンのスクロールの構造に関するものである。
た燃焼ガスをタービンへ導くスクロールを備えたガスタ
ービンのスクロールの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンは、燃焼器で燃焼ガスを発
生させ、この燃焼ガスをノズルから噴射することにより
タービンを駆動する。燃焼器とノズルの間にはスクロー
ルと呼ばれるドーナツ状の環状通路があり、このスクロ
ールから燃焼ガスはタービンに対して円周上均一に噴射
供給される。ところで、このドーナツ状のスクロール
は、構造上の問題で一体成形することができず、いくつ
かに分割した分割片を組み合わせることにより形成され
ている。この分割片は、それぞれ異なる形状を備えてお
り、異なる型によるプレス成形により製造されていた。
そのため、スクロール内を周回する高温の燃焼ガスから
受ける熱による膨張（歪）と、燃焼器内へ供給する圧縮
空気の空気圧が外力（空気圧荷重）として作用し、燃焼
器とスクロールとの接続部分に相当な軋轢を生じてい
た。そのため、この接続部分の摩耗が激しく、燃焼器又
はスクロールの寿命に影響を与えていた。
生させ、この燃焼ガスをノズルから噴射することにより
タービンを駆動する。燃焼器とノズルの間にはスクロー
ルと呼ばれるドーナツ状の環状通路があり、このスクロ
ールから燃焼ガスはタービンに対して円周上均一に噴射
供給される。ところで、このドーナツ状のスクロール
は、構造上の問題で一体成形することができず、いくつ
かに分割した分割片を組み合わせることにより形成され
ている。この分割片は、それぞれ異なる形状を備えてお
り、異なる型によるプレス成形により製造されていた。
そのため、スクロール内を周回する高温の燃焼ガスから
受ける熱による膨張（歪）と、燃焼器内へ供給する圧縮
空気の空気圧が外力（空気圧荷重）として作用し、燃焼
器とスクロールとの接続部分に相当な軋轢を生じてい
た。そのため、この接続部分の摩耗が激しく、燃焼器又
はスクロールの寿命に影響を与えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、ガ
スタービンの運転時に熱膨張や圧縮空気から受ける空気
圧荷重の偏りが小さくなるガスタービンのスクロール構
造を提供することを課題としている。
スタービンの運転時に熱膨張や圧縮空気から受ける空気
圧荷重の偏りが小さくなるガスタービンのスクロール構
造を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明では、燃焼器で発生させた燃焼ガスをタービンへ
導くスクロールを備えたガスタービンにおいて、前記ス
クロールの２つの環状内側湾曲部の形状を同一形状にし
た。
本発明では、燃焼器で発生させた燃焼ガスをタービンへ
導くスクロールを備えたガスタービンにおいて、前記ス
クロールの２つの環状内側湾曲部の形状を同一形状にし
た。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は、ガスタービン１００の縦
断正面図である。ガスタービン１００は、燃焼器５０を
備えている。この燃焼器５０は、ハウジング３に固着さ
れた外筒５及び内部で燃焼ガスを発生させる内筒６とを
有している。
断正面図である。ガスタービン１００は、燃焼器５０を
備えている。この燃焼器５０は、ハウジング３に固着さ
れた外筒５及び内部で燃焼ガスを発生させる内筒６とを
有している。
【０００６】外筒５には燃料噴射弁９と点火プラグ１０
が固着されており、燃料噴射弁９は内筒６内で燃料を噴
射可能であり、また点火プラグ１０は内筒６内で後述す
る混合気に着火できるようになっている。
が固着されており、燃料噴射弁９は内筒６内で燃料を噴
射可能であり、また点火プラグ１０は内筒６内で後述す
る混合気に着火できるようになっている。
【０００７】内筒６と外筒５の間には環状の空気通路１
１が形成されている。この空気通路１１には図示しない
コンプレッサから圧縮空気が供給されている。圧縮空気
は、内筒６に設けた空気取入ポート７から内筒６の内部
へ入り、また、燃料噴射弁９から噴射された燃料と混合
して混合気が生成される。混合気は、点火プラグ１０に
より着火されて燃焼し、高温の燃焼ガスが発生する。燃
焼ガスは空気取入ポート８から流入した圧縮空気によっ
て希釈されながらスクロール１２内へ流入する。
１が形成されている。この空気通路１１には図示しない
コンプレッサから圧縮空気が供給されている。圧縮空気
は、内筒６に設けた空気取入ポート７から内筒６の内部
へ入り、また、燃料噴射弁９から噴射された燃料と混合
して混合気が生成される。混合気は、点火プラグ１０に
より着火されて燃焼し、高温の燃焼ガスが発生する。燃
焼ガスは空気取入ポート８から流入した圧縮空気によっ
て希釈されながらスクロール１２内へ流入する。
【０００８】図３は、スクロール１２の部分分解断面図
である。スクロール１２は、環状の分割片１２ａ，１２
ｂ及び１２ｃから構成されている。図３では、スクロー
ル１２の構造が容易に説明できるように、各分割片を隔
てて（分解して）示してある。分割片１２ａの環状端部
２３と分割片１２ｂの環状端部２２は、それぞれ図１に
示すハウジング３と一体のタービンシュラウド１，ノズ
ルフランジ２４に固着されている。
である。スクロール１２は、環状の分割片１２ａ，１２
ｂ及び１２ｃから構成されている。図３では、スクロー
ル１２の構造が容易に説明できるように、各分割片を隔
てて（分解して）示してある。分割片１２ａの環状端部
２３と分割片１２ｂの環状端部２２は、それぞれ図１に
示すハウジング３と一体のタービンシュラウド１，ノズ
ルフランジ２４に固着されている。
【０００９】図２は、図１のII−II矢視図である。燃焼
器５０（内筒６）内で生成された燃焼ガスは、スクロー
ル１２内へ入り矢印Ａ（図１，図２）で示すようにスク
ロール１２内を周回しながら矢印Ｂで示す方向にノズル
１３（図１）からタービン１４へ向かって噴射される。
その結果、図１に示すタービン１４は回転軸２５を中心
に回転駆動される。タービン１４を駆動させた燃焼ガス
Ｂは、排気ガス１７として排気管２で形成された排気通
路４を介して外部へ排出される。
器５０（内筒６）内で生成された燃焼ガスは、スクロー
ル１２内へ入り矢印Ａ（図１，図２）で示すようにスク
ロール１２内を周回しながら矢印Ｂで示す方向にノズル
１３（図１）からタービン１４へ向かって噴射される。
その結果、図１に示すタービン１４は回転軸２５を中心
に回転駆動される。タービン１４を駆動させた燃焼ガス
Ｂは、排気ガス１７として排気管２で形成された排気通
路４を介して外部へ排出される。
【００１０】図３に示す分割片１２ｂの湾曲部２０と分
割片１２ｃの湾曲部２１は、図７に示す金型３１の凸状
湾曲部３５と金型３２の凹状湾曲部３６で挟持・押圧
（プレス）されて成形される。したがって、半径Ｒ１と
Ｒ２の大きさは同じである。
割片１２ｃの湾曲部２１は、図７に示す金型３１の凸状
湾曲部３５と金型３２の凹状湾曲部３６で挟持・押圧
（プレス）されて成形される。したがって、半径Ｒ１と
Ｒ２の大きさは同じである。
【００１１】分割片１２ｃの湾曲部２６は、金型３１の
凸状湾曲部３７と金型３２の凹状湾曲部３８の間でプレ
ス成形され、分割片１２ｃの湾曲部２７は、金型３１の
凸状湾曲部３９と金型３２の凹状湾曲部４０の間でプレ
ス成形される。
凸状湾曲部３７と金型３２の凹状湾曲部３８の間でプレ
ス成形され、分割片１２ｃの湾曲部２７は、金型３１の
凸状湾曲部３９と金型３２の凹状湾曲部４０の間でプレ
ス成形される。
【００１２】図７に示すような薄いドーナツ状の板金４
０が金型３１，３２でプレスされて分割片１２ｃが製造
される。分割片１２ｂは、板金４０よりも内径が大きい
別の板金をプレスすることにより製造される。
０が金型３１，３２でプレスされて分割片１２ｃが製造
される。分割片１２ｂは、板金４０よりも内径が大きい
別の板金をプレスすることにより製造される。
【００１３】分割片１２ｂは分割片１２ｃよりも短い
（つまり、板金の内周側の縁から外周側の縁までの長さ
が短い）ため、端部２２は金型３１の凸状湾曲部３７及
び金型３２の凹状湾曲部３８にさし掛かったところにく
る。分割片１２ｂは、金型３１，３２で湾曲部２０を形
成した後に湾曲部２８の部分を絞り加工によって成形す
る。分割片１２ａ，１２ｂ及び１２ｃは、個々に成形さ
れた後にそれぞれ溶接により一体成形されてスクロール
１２は形成される。
（つまり、板金の内周側の縁から外周側の縁までの長さ
が短い）ため、端部２２は金型３１の凸状湾曲部３７及
び金型３２の凹状湾曲部３８にさし掛かったところにく
る。分割片１２ｂは、金型３１，３２で湾曲部２０を形
成した後に湾曲部２８の部分を絞り加工によって成形す
る。分割片１２ａ，１２ｂ及び１２ｃは、個々に成形さ
れた後にそれぞれ溶接により一体成形されてスクロール
１２は形成される。
【００１４】図４は、ガスタービン１００の運転時にお
けるスクロール１２が受ける外力の概念図である。図４
に示すようにスクロール１２は高温の燃焼ガスから熱伝
達されて熱膨張する。また、スクロール１２の外周は図
示しないコンプレッサから供給された圧縮空気が流れる
空気通路１１（図１）と連通しており、スクロール１２
は圧縮空気から空気圧荷重を受けている。
けるスクロール１２が受ける外力の概念図である。図４
に示すようにスクロール１２は高温の燃焼ガスから熱伝
達されて熱膨張する。また、スクロール１２の外周は図
示しないコンプレッサから供給された圧縮空気が流れる
空気通路１１（図１）と連通しており、スクロール１２
は圧縮空気から空気圧荷重を受けている。
【００１５】図５は、本発明によるスクロール１２の部
分断面略図であり、図６は従来のスクロール９２の部分
断面略図である。上述のように形成された本発明のスク
ロール１２と従来のスクロール９２のガスタービン運転
時における変形具合を図５と図６を比較して説明する。
分断面略図であり、図６は従来のスクロール９２の部分
断面略図である。上述のように形成された本発明のスク
ロール１２と従来のスクロール９２のガスタービン運転
時における変形具合を図５と図６を比較して説明する。
【００１６】図５において、実線はガスタービン１００
が運転を停止している際におけるスクロール１２の形状
を示している。また、太線はガスタービン１００の運転
時におけるスクロール１２の形状を示している。図６に
おいても図５と同様に実線はガスタービン停止時におけ
るスクロール９２の形状を示し、太線はガスタービン運
転時におけるスクロール９２の形状を示している。
が運転を停止している際におけるスクロール１２の形状
を示している。また、太線はガスタービン１００の運転
時におけるスクロール１２の形状を示している。図６に
おいても図５と同様に実線はガスタービン停止時におけ
るスクロール９２の形状を示し、太線はガスタービン運
転時におけるスクロール９２の形状を示している。
【００１７】図５に示すように、ガスタービン１００
（図１）の停止時におけるスクロール１２の燃焼器５０
（内筒６）との接続部の開口３０の直径をＤ１とする。
端部２２，２３は、図１に示すハウジング３と一体であ
り、ガスタービン１００が運転中においても位置は固定
されている。ガスタービン１００の運転時における開口
３０の直径はｄ１となっている。開口３０は、ガスター
ビン１００の停止時と運転時で多少位置が変位している
が、直径Ｄ１とｄ１の大きさにはほとんど差異がない。
（図１）の停止時におけるスクロール１２の燃焼器５０
（内筒６）との接続部の開口３０の直径をＤ１とする。
端部２２，２３は、図１に示すハウジング３と一体であ
り、ガスタービン１００が運転中においても位置は固定
されている。ガスタービン１００の運転時における開口
３０の直径はｄ１となっている。開口３０は、ガスター
ビン１００の停止時と運転時で多少位置が変位している
が、直径Ｄ１とｄ１の大きさにはほとんど差異がない。
【００１８】図６において、従来のスクロール９２は、
スクロール１２の湾曲部２０，２１に相当する部分の湾
曲部９３，９４の半径は、それぞれＲＡ，ＲＢであり、
半径ＲＡとＲＢの大きさは異なっている。
スクロール１２の湾曲部２０，２１に相当する部分の湾
曲部９３，９４の半径は、それぞれＲＡ，ＲＢであり、
半径ＲＡとＲＢの大きさは異なっている。
【００１９】燃焼器との接続部分である開口９５のガス
タービン停止時における直径はＤ２であり、運転時にお
ける直径はｄ２である。図６に示すようにガスタービン
の停止時と比較して運転時における開口９５は全体的に
広がっており、形状そのものがかなり変形している。し
たがって、従来の構造ではスクロール９２と燃焼器との
接続部分の軋轢が大きくなり摩耗し易くなっている。
タービン停止時における直径はＤ２であり、運転時にお
ける直径はｄ２である。図６に示すようにガスタービン
の停止時と比較して運転時における開口９５は全体的に
広がっており、形状そのものがかなり変形している。し
たがって、従来の構造ではスクロール９２と燃焼器との
接続部分の軋轢が大きくなり摩耗し易くなっている。
【００２０】図５に示す本発明によるスクロール１２で
は、湾曲部２０と２１の形状を同じにすることにより、
スクロール１２のガスタービン１００の停止時と運転時
の形状の差を小さくすることができ、スクロール１２と
燃焼器５０の接続部分（開口３０）の摩耗度合を小さく
することができる。
は、湾曲部２０と２１の形状を同じにすることにより、
スクロール１２のガスタービン１００の停止時と運転時
の形状の差を小さくすることができ、スクロール１２と
燃焼器５０の接続部分（開口３０）の摩耗度合を小さく
することができる。
【００２１】以上のように、スクロール１２の２つの内
周側湾曲部（湾曲部２０，２１）を同一形状（同じ半
径）に形成すると、ガスタービン１００の運転時にスク
ロール１２と燃焼器５０（内筒６）の接続部分に生じる
熱膨張，空気圧荷重による歪（直径Ｄ１とｄ１の差）が
減少する。
周側湾曲部（湾曲部２０，２１）を同一形状（同じ半
径）に形成すると、ガスタービン１００の運転時にスク
ロール１２と燃焼器５０（内筒６）の接続部分に生じる
熱膨張，空気圧荷重による歪（直径Ｄ１とｄ１の差）が
減少する。
【００２２】スクロール１２の製作に使用するプレス用
の型（金型３１，３２）を２つの分割片１２ｂと分割片
１２ｃとで兼用すると、スクロール１２を製作するため
の初期投資を安価にすることができる。
の型（金型３１，３２）を２つの分割片１２ｂと分割片
１２ｃとで兼用すると、スクロール１２を製作するため
の初期投資を安価にすることができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明では、スクロール１２の２つの内
周側湾曲部（湾曲部２０，２１）を同一形状にしたの
で、ガスタービン１００の運転時にスクロール１２と燃
焼器５０（内筒６）の接続部分に生じる歪が減少し、接
続部分の変形量を低減することができるので、スクロー
ル１２と燃焼器５０の接続部の摩耗度合を低減させて寿
命を延ばすことができる。
周側湾曲部（湾曲部２０，２１）を同一形状にしたの
で、ガスタービン１００の運転時にスクロール１２と燃
焼器５０（内筒６）の接続部分に生じる歪が減少し、接
続部分の変形量を低減することができるので、スクロー
ル１２と燃焼器５０の接続部の摩耗度合を低減させて寿
命を延ばすことができる。
【図１】 ガスタービンの縦断正面図である。
【図２】 図１のII−II矢視図である。
【図３】 スクロールの部分断面図である。
【図４】 ガスタービンの運転時におけるスクロールが
受ける外力の概念図である。
受ける外力の概念図である。
【図５】 本発明によるスクロールの部分断面略図であ
る。
る。
【図６】 従来のスクロールの部分断面略図である。
【図７】 スクロールの製造に使用される金型の断面図
である。
である。
３ ハウジング ５ 外筒 ６ 内筒 １１ 空気通路 １２ スクロール １４ タービン ２０，２１ 湾曲部 ２２，２３ 端部 ３０ 開口 ３１，３２ 金型 ３５ 凸状湾曲部 ３６ 凹状湾曲部 ５０ 燃焼器
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼器で発生させた燃焼ガスをタービン
へ導くスクロールを備えたガスタービンにおいて、前記
スクロールの２つの環状内側湾曲部の形状を同一形状に
したことを特徴とするガスタービンのスクロール構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001004910A JP2002206745A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | ガスタービンのスクロール構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001004910A JP2002206745A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | ガスタービンのスクロール構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002206745A true JP2002206745A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=18873030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001004910A Pending JP2002206745A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | ガスタービンのスクロール構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002206745A (ja) |
-
2001
- 2001-01-12 JP JP2001004910A patent/JP2002206745A/ja active Pending
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