JP2003519742A - ガスタービン固定子の径を調節するための装置 - Google Patents
ガスタービン固定子の径を調節するための装置Info
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- F05D2240/10—Stators
- F05D2240/11—Shroud seal segments
Abstract
Description
めの装置である。
な最小の値に低減するために、固定子内径の調節装置を含むものがある。この径
調節を行うために使用される一般的な装置は、圧縮機で発生するより新鮮なガス
の一部を取り込み、それを固定子を通して送り込み、動翼の前に延びる固定子駆
動リング上に吹き付けることにある。このことにより、固定子換気と呼ばれる、
固定子の径を換気ガスの温度および流れに従って修正することを実施することが
可能となる。一般には、ガスのブリーディング(抽気)は二系統である。1つの
源は、必要なときにケーシングを膨張させることを可能にする固定流を有する高
温源(ホットソース)として知られ、別の源は、ケーシングを収縮させることを
可能にする可変かつ制御された流れを有する低温源(コールドソース)として知
られる。
ングとの間の容積(ボリューム)を使用する。リングをケーシングにリンクする
スペーサは、具体的には経路の容積をチャンバに分割するある横壁を含み、した
がってそれを通じて、換気ガスが流れることが可能となるように、ある連通を生
み出すことが必要である。そのような連通手段の数多くの例が従来技術で提案さ
れてきたが、良好な換気を保証することは簡単なことではないことを認めなけれ
ばならない。連続するリング間だけではなく、各リングの表面上にも十分にガス
が分布しなければならず、さもなければ、リング周囲の周りの換気強度および熱
膨張の違いが、リングの起伏を生じ、したがって動翼端にガス逃し領域を残すこ
とになるからである。その上、スペーサを通じて配置する開口は、リングを弱め
、強い機械的応力を受ける機械の部分に関しては危険な結果をもたらす。応力は
、これらの開口の周囲に集中するからである。
が、調節の対象となる固定子のリング上に換気ガスを吹き付けることを可能とす
る開口を備え、開口は、穿孔する構造要素を過度に弱めることなく、リング周囲
の非常に一定な換気を生じるように設計され、ガスタービン固定子装置を提案す
ることである。
に関し、その固定子は、ケーシングと、流れるガスの管路と接し、回転子の可動
翼のそれぞれのレベルの前方に位置するいくつかのリングとを備え、リングは、
ケーシングによって取り囲まれ、円形のスペーサによってケーシングに固定され
、各リングは、ケーシングからリングのうちの1つに延び、2つのチャンバを分
離する横壁を含み、壁は、スペーサのフック内に湾曲し、ケーシングの主部分と
、スペーサの前記フックに関連するケーシングのフック内に湾曲するそれぞれの
付属物との間を係合する外部縁を含み、チャンバ間に存在する、圧力下のガスの
いくつかの連通経路を備え、連通経路のうちの少なくとも1つが、スペーサの1
つのフックと、関連するケーシングの1つのフックとからなるフックの接合部を
通して提供される空洞によって実施される。
端部であるので、中程度の応力を受け、したがってそれらを貫通する開口の形成
により、許容される応力のレベルが生成される。好ましくは、本明細書で提案す
るチャンバ間の連通手段は、スペーサの各フックを通って作られた縦方向ノッチ
と、ケーシングのそれぞれのフックの下に位置し、スペーサのフックの外側に位
置する円形空間と、縦方向ノッチと前述のチャンバ中の開口との間のスペーサの
フック中に形成される径方向ノッチとを含む。
ングのフックを超えて延びるのに十分なだけ深くえぐられるか、または径方向ノ
ッチが、後に穿孔が続く収束部分を含むかのいずれかである。この後者の付属物
は、(径方向ノッチまたは穿孔の取り込み部分による)換気の流れのキャリブレ
ーションと、(穿孔の固定部分を通過した後の)流れの下流側のチャンバ中のガ
スの静粛化(calming)とを、容易にするのに役立つ。
特徴を説明する。
面を示す。固定子1は、外側にケーシング2と、ガス流の管路(vein)7内
に、回転子6の可動翼5の反対レベルに来る囲みリング3とを含み、リング3は
、管路7に沿って固定翼9を支持する他のリング8と互い違いになる。ガスター
ビンは、いくつかの連続するリング3および8を含むが、各種類の1つだけを図
1および2の部分断面上に示し、ここでは本発明をリング3のみに適用する。
説明する一対のフックのアセンブリからなる接合部は、スペーサ10を固定子1
に前方および後方で連結しており、それらの参照番号は、それぞれ11、12、
13、および14である。ガスタービンの動作中、リング3と可動翼5との間の
遊びを低減することが必要である。ガスタービンの圧縮機の上流側で発生するよ
り新鮮なガスを、可動翼5の反対の面上にリング3の外部に吹き付けるように取
出口が付けられている(タップされている)。スペーサ10は、接合部11と1
3との間の前方の横壁15と、接合部12と14との間の後方の横壁16と、こ
の2つの横壁を接続する中間横壁17とを含み、接合部13と12との間に斜め
に、目立つように配置されるので、ケーシング2を通過するが、リング3および
8を迂回する換気ガスは、まず壁15の前方の第一チャンバ18を通過し、次い
で壁15と中間壁17との間の中間チャンバ19を通過し、最後に中間壁17と
リング3との間の下流側チャンバ20を通過する。この下流側チャンバ20をさ
らに後方壁16によって区切り、穿孔を備えるふた、またはより一般的には、い
くつかのこれらのふたからなる1つのボックス21によって分割する。これは換
気の均等化に寄与するものとして従来技術ですでに説明されている(例えば米国
特許第5273396号)。後方壁16は、換気のチャンバ18、19、および
20の外側の壁である。換気の流れがそこで止まり、別の雰囲気がそこから始ま
るからである。
能にする連通は、本発明に従って、主に接合部11および12を通ってケーシン
グ2に配置されるいくつかの開口を含む。以下の説明を、図3を参照して読まれ
たい。
る前方壁15の縁部と、上流側に(または前方に向かって)湾曲しケーシング2
7の1つのフックを与えるケーシング2に関連する1つの付属物とからなる。同
様に、後方壁16および中間壁17は、後方の共通面上で終了し、別のスペーサ
のフック28を形成し、ケーシング2に関連する付属物も前方に曲がり、別のケ
ーシングのフック29を与える。スペーサのフック26および28をケーシング
2の外側に挿入し、それぞれケーシングのフック27および29の内側に挿入す
る。
その周囲に一定に分布し、それをまっすぐにその外面に貫通して作られ、したが
ってチャンバ上流側18から、スペーサのフック26の端部とケーシングのフッ
ク27の底部との間の範囲の環状空間31まで延びる、縦方向かつ平行なノッチ
30を有する。スペーサのフック26も、平行な径方向ノッチ2でノッチし、よ
り短い距離の縦方向ノッチ30でスペーサのフック26の周囲に渡って分布し、
これらの径方向ノッチ32は、ケーシング27のフック15の端部を超えて延び
るのに十分な深さを有する。スペーサのフック26および28の端部とケーシン
グ27および29のフックの底部との間に配置された空間31および34は、ス
ペーサ26および28のフックの外面上のケーシングのフック27および29の
側にさねはぎ(rabbet)50(図3に示す)を提供し、かつ縦方向ノッチ
30および33を延ばすことによって、その経路区間が増加すれば、改善される
ことになる。さねはぎ50は、いくつかの利点を有する。すなわち、スペーサと
ケーシングとの間の接触表面を低減し、したがって伝導によるケーシング過熱を
低減すること、製造のばらつきが、さねはぎ50についての方がケーシングのフ
ックの溝の底部についてよりも低いので、周囲で循環する空気の流れ区間をより
良好に制御すること、したがって空気流の周速度および対流交換係数をより良好
に制御すること、ケーシング1上の対流熱伝導表面がより大きくなり、したがっ
て熱の流れおよびその均一性に渡ってより良好に制御することである。
って湿ったケーシング1の表面、空気流の周方向の速度、縦方向ノッチ30およ
び33の数、したがって周方向経路の長さによって規制される。
向ノッチ30を通って、次いでガスがそこで分散する空間31を通り、最後に径
方向ノッチ32を通って流れる。
上、すなわち高い応力集中を生じる可能性の低い縁部の部分上にのみ確立する。
空間31を通る流れの分散の移動は、機械の周囲上のガスの流れ、したがって換
気効果を規制することに寄与する。流れを受ける方向の変更により、換気の効果
性の点で有益な、負荷の欠損となる。最後に、ガスは、リング3に向かう中心方
向に排出される。
シングのフック27に形成した場合、同様の適切な結果を得る可能性が高いこと
は、この時点で明らかであろう。
ク26のノッチ30に類似の縦方向ノッチ33を、まず後方に位置するスペーサ
のフック28内に作り、スペーサのフック28の端部と、ケーシングのフック2
9の底部との間の空間に類似の空間34を提供する。換気ガスは、この空間34
中で縦方向ノッチ33の間に形成する径方向ノッチ35に向かって排出する。し
かし、換気ガスは、下流側チャンバ20に直接には連通せず、各径方向ノッチ3
5に対して可変な数の穿孔36と連通する。穿孔36は、壁16および17の接
合部でのスペーサ10の材料を貫通することによって、チャンバ20に向かって
延びる。この装置により、以前のアセンブリ11と同じ特徴および利点が提供さ
れ、穿孔36は、換気ガスを必要に応じてリング3の方向に向ける強い中心方向
構成要素と斜めの方向に向く。ノッチ33は、依然としてそれを空間34に向か
って引き延ばすさねはぎ50中に開く。ガスは、リング3の表皮を貫通して管路
7中に提供する構造の逃げおよび放出チャネル51とを通ってその周囲を排出す
る前であっても、ボックス21を通ってより大きい一定性を有してリング3を換
気する。後方壁16の後ろで、後方壁16に向かって位置するケーシングのフッ
ク29の端部によって形成されるストップにより、31および34中に空間が確
立されることが保証されることになり、すぐ上流側に位置するリング8は、外部
前方接合位置13で前方壁15に対して押すことによって、この押しを強化する
。フック29の溝中に配置し、後方壁16によって圧縮する接合部37により、
接合部12の下流側シーリングが保証される。このジョイントの区間は、一列に
配置される3つのローブからなり、このためこのジョイントはオメガジョイント
と呼ばれる。隣接するジョイント37とフック29との間のシーリングを後方壁
16に対するケーシングのフックの平面押し52によって二重にし、中断のない
シーリングの1つのラインを形成する。径方向ノッチ35、穿孔36、42、お
よび43を、このシーリングのラインを中断しないように設計し、空間34をジ
ョイント37のチャンバと連通するように形成する。図8および9の配置により
、同様の結果を得ることが可能となる。すなわち、図8では、径方向ノッチ53
(35ではなく)が、後方壁16の部分54上の座ぐり中に延び、穿孔36への
アクセスを提供し、平面押し52を除去することなく、平面押し52の幅を減少
させる。図9では、ノッチ55(35または53ではなく)が、スペーサのフッ
ク28の前方内の、スペーサのフック29の前方にのみ延び、したがってガス経
路を空洞34中に延長する。他の取り付けも可能である。後方壁16のくぼみ部
分54により、穿孔中への空気取り入れが容易になる。
は、リングまたはスペーサのいずれかに固定することができる。図1の技術の受
け入れられる実施に従って、ボックス21をリング3の縁部38および39に取
り付ける。換気ガスの有利な方向により、図4に示すように、壁15および16
上に位置するスペーサ10の縁部40および41によってボックス21を支持す
ることによって、ボックス21をチャンバ20中へのガス取り入れにより近づけ
ることが可能となる。
20に向かって増加する区間を有するか、または図5のように径が突然変動し、
その中にノズル穿孔43を有するか、または図6のように半径が漸進的に変動す
る散(末広)穿孔によって、穿孔36を置換することができる。これらの穿孔4
2および43は、穿孔36と同様に位置することになるが、取り入れのサイズお
よび放出径により、(より小さい取り入れ径のために)換気ガス取り入れのキャ
リブレーションと、(より大きい放出径のために)チャンバ20取り入れで生成
される静寂性効果と同時に動作することが可能となることになり、ボックス21
の供給が向上することになる。
て提供し、横壁15と17との接合部に配置する図7の穿孔44などの、チャン
バ間のより一般的な連通手段と組み合わせることもできる。次いで本発明により
、穿孔44の必要な数を減じながら、穿孔44によって生じる機械的弱化効果を
緩和することが可能となる。
方または間に配置される外部リブ45を、固定子は備えることができることがわ
かる。これらの分散チャンバ46は、ガスの換気のために使用する供給パイプ4
7に接続される。分散チャンバ46は、ガスをそこに到達させるために、リブ4
5の前方に吹き付け穴を有する。実際にはしばしば、第1の流れ部分のさらに上
流側に位置する圧縮機の部分から第2の換気ガス流をタップすることになり、そ
の結果、この第2の流れのガスがより新鮮になることになる。次いでリング3の
径の調節は、優れた精度を提供する両方の換気流の調節を組み合わせからなるこ
とになる。
在を示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 ガスタービン固定子(1)の径を調節するための装置であっ
て、固定子が、1つのケーシング(2)と、ガス流の管路(7)に接し、回転子
(5)の可動翼のそれぞれのレベルの前方に位置するリング(3)とを備え、リ
ング(3)が、ケーシング(2)によって取り囲まれ、スペーサ(10)の円形
のグループによってケーシング上に固定され、それぞれが、ケーシングからリン
グのうちの1つに延び、2つのチャンバ(18、19;19、20)を分離する
壁(15、17)を少なくとも含み、壁が、スペーサのフック(26、28)内
に湾曲し、ケーシング(2)の主部分と、スペーサの前記フックに関連するケー
シングのフック(27、29)内に湾曲するそれぞれの付属物との間を係合する
外部縁を含み、圧力下の、チャンバ間に存在する、ガス流の連通通路を備え、連
通通路のうちの少なくとも1つが、スペーサの1つのフックと、関連するケーシ
ングのフックとからなるフックの接合部を通して提供される空洞(30、32、
33、35、36、42、43)によって実現される、ガスタービン固定子(1
)の径を調節するための装置。 - 【請求項2】 前述の連通が、スペーサのフックのうちの1つを通って作ら
れた縦方向ノッチ(30)と、それぞれのケーシングの下に位置し、スペーサの
フックの前方に位置する円形空間(31)と、縦方向ノッチ(30)と前述のチ
ャンバのうちの1つの中の開口との間のスペーサのフック中に形成される径方向
ノッチ(32)とを備える請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 径方向ノッチ(32)が、ケーシングのフックを超えて延び
るのに十分なだけ深くえぐられている請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 径方向ノッチ(32)が、後に穿孔(36、42、43)が
続く収束部分(35)を含む請求項2に記載の装置。 - 【請求項5】 多数の穿孔(36、42、43)が、各収束部分を貫通する
請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】 穿孔(42、43)が、収束部分から開始する発散区間を有
する請求項4に記載の装置。 - 【請求項7】 チャンバ内に位置し、より一定の圧力下でガス流を分散させ
るようにむらなく穿孔された、固定子のリングを覆うふた(21)が、スペーサ
に固定される請求項1に記載の装置。 - 【請求項8】 第2のガス流をケーシング(2)の外部リブ(45)上に吹
き付ける装置(46、47、48)をさらに含み、ガス流が異なる温度である請
求項1に記載の装置。 - 【請求項9】 フックの接合部を通るくぼみを回避するための、壁(15)
のうちの1つを貫通する穿孔によって、下流側に位置するチャンバ(20)のう
ちの1つが直接供給を受けることをさらに含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項10】 さねはぎ(50)が、縦方向ノッチ(30)を引き延ばし
て、スペーサのフックのうちの1つを通って作られている請求項2に記載の装置
。 - 【請求項11】 ケーシングのフック(29)のうちの1つが、チャンバの
シール(37)に隣接し、スペーサの壁(16)のうちの1つと共にシーリング
(52)の連続的なラインを形成し、前述の壁(16)が、チャンバの外部壁で
ある請求項1に記載の装置。 - 【請求項12】 径方向ノッチ(53、55)が、壁(16)のうちの1つ
の部分(54)上に延びる請求項2に記載の装置。
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