JP2007023892A

JP2007023892A - ガスタービンのシール構造

Info

Publication number: JP2007023892A
Application number: JP2005207252A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Tanaka; 良造田中; Koichiro Tsuji; 幸一郎辻
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP4113208B2

Abstract

【課題】組付け作業性を高めながらシールプレート７の脱落を防止できるガスタービンのシール構造を提供する。
【解決手段】タービンロータＴと、ハウジング５に支持されて前記タービンロータＴの外周を覆うシュラウド６とを備え、シュラウド６は周方向に分割された複数のシュラウド片６１からなり、隣接する２つのシュラウド片６１，６１の間に、その間の隙間６０を塞ぐシールプレート7が配置され、前記両シュラウド片６１，６１における相対向する両端部に跨って隙間６０の拡大を阻止する拘束部材８が取り付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明はガスタービンのシール構造、詳しくは周方向に複数に分割されたシュラウドの隣接するもの同士の隙間を塞ぐシール構造に関するものである。

ガスタービンのタービンロータの外周は、ハウジングに支持されたシュラウドにより覆われる。このシュラウドは、組立性を良くし、かつ、熱による伸縮を吸収するために、周方向に複数のシュラウド片に分割されている。前記隣接する２つのシュラウド片の間には隙間が発生するので、この隙間を塞ぐために、両シュラウド片の間にシールプレートが配置される。ところで、各シュラウド片はタービン停止時のような冷態時にハウジングよりも大きく周方向に縮むので、各シュラウド片の間の隙間が大きくなって、この隙間に設けられたシールプレートが脱落することがある。このため、従来では、例えば、前記シールプレートの上面に係止孔を開け、これに前記ハウジングの外方からストッパ部材を挿入して、その先端を前記係止孔に係止することにより、シールプレートの脱落を防止するような方法が採られている。

しかし、以上のように、ストッパ部材でシールプレートを保持させるのでは、ハウジングやこれとシールプレートとの間に設けられる各種部品に孔を開設する必要があって、生産性およびシールプレートの組付け作業性が低い。
また、これとは別に、シュラウド片をばね力で径方向内方に押圧することでシュラウド片間の隙間をなくす構造も知られているが（特許文献１）、やはりばね力の付加機構が複雑化するので、生産性および組立性に劣る。
特開平９−２２８８０４号公報

そこで、本発明は、生産性および組付け作業性を高めながらシールプレートの脱落を確実に防止できるガスタービンのシール構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかるガスタービンのシール構造は、タービンロータと、ハウジングに支持されて前記タービンロータの外周を覆うシュラウドとを備え、前記シュラウドは周方向に分割された複数のシュラウド片からなり、隣接する２つのシュラウド片の間に、両シュラウド片間の隙間を塞ぐシールプレートが配置され、前記両シュラウド片における相対向する両端部に跨って前記隙間の拡大を阻止する拘束部材が取り付けられている。

隣接する２つのシュラウド片の間には、その相対向する両端部に跨って拘束部材が設けられているので、冷態時にシュラウド片が周方向に縮もうとしても、前記拘束部材により両シュラウド片間の隙間の拡大が阻止される。このため、前記隙間に設けられるシールプレートが脱落することはない。また、両シュラウド片間に拘束部材を取り付けるだけの簡単な構成なので、生産性に優れ、組付け作業性がよい。

本発明の好ましい態様では、前記両シュラウド片における相対向する端面の近傍の外周面に嵌入溝が設けられ、横断面Ｕ字形の前記拘束部材が前記嵌入溝に嵌入されている。この構成によれば、単純なＵ字形の拘束部材により、前記両シュラウド片間の隙間を拘束できる。

また、本発明の好ましい態様では、前記拘束部材の軸方向両端部の上面を前記ハウジングの規制部に近接させて、拘束部材の径方向外方への移動を規制している。この構成によれば、前記規制部により拘束部材の径方向外方への移動が規制され、この拘束部材の両シュラウド片からの離脱が阻止されて、両シュラウド片間の隙間の拘束が確実に行える。

さらに、本発明の好ましい態様では、前記シールプレートが平板状であり、前記両シュラウド片における相対向する端面のそれぞれに形成する挿入溝に挿入されている。この構成によれば、単純な平板状のシールプレートにより両シュラウド片間の隙間を閉塞できる反面、シュラウド片間の隙間の拡大によりシールプレートが脱落し易い。この脱落を前記拘束部材により効果的に防止できる。

本発明のシール構造によれば、隣接するシュラウド片間に拘束部材を取り付けるだけの簡単な構成により、生産性および組付け作業性を高めながらシールプレートの脱落を確実に防止できる。

以下，本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機、圧縮機からの圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器、および燃焼器からの高温、高圧の燃焼ガスにより駆動されるタービンを備えている。図１はガスタービンの要部を示す縦断面図である。第１段靜翼３の下流に、第１段タービンロータＴが配置され、その下流に第２段靜翼４が配置されている。タービンロータＴは、ロータディスク１の外周に動翼２を装着したものである。前記タービンロータＴの外周は、ハウジング５に支持されたシュラウド６により覆われている。ガスタービンの燃焼室からの高温高圧の燃焼ガスＧは、動翼２および靜翼３が配置された燃焼ガス通路１０に供給されて、この燃焼ガスＧによりタービンロータＴを回転させて動力を得る。

図２は図１のII−II線に沿った断面図である。この図のように、前記シュラウド６は周方向に分割された複数のシュラウド片６１からなり、隣接するシュラウド片６１，６１の間に、その周方向端部間に形成される隙間６０を塞ぐシールプレート７が配置されている。また、両シュラウド片６１，６１の両端部に跨って、その隙間６０を一定以下の大きさに拘束して隙間６０の拡大を阻止する拘束部材８が取り付けられている。

前記シールプレート７は平板状である。前記両シュラウド片６１，６１の周方向に対向する端面６１ａ，６１ａには、それぞれ挿入溝６３が形成されていて、この挿入溝６３にシールプレート７の周方向両端部を挿入させてシールプレート７を取り付けている。挿入溝６３は軸方向の両端部が閉塞されており、これによって、シールプレート７の軸方向位置が規制される。シールプレート７により両シュラウド片６１，６１の間の隙間６０が閉塞されて、燃焼ガス通路１０を通る燃焼ガスＧの径方向外方への漏洩が防止される。

一方、前記拘束部材８は、図３に示すように、平板状の胴部８０の周方向両側に脚部８１をもつ横断面Ｕ字形であり、例えば金属板材のプレス成形により製造される。他方、図２に示すように、両シュラウド片６１，６１における周方向に対向する端面６１ａ，６１ａの近傍の外周面に嵌入溝６４を設け、拘束部材８の各脚部８１を前記嵌入溝６４に嵌入させて取り付けている。

また、前記拘束部材８は、図１に示すハウジング５により、つぎのようにして、径方向外方への移動が規制されている。ハウジング５には、シュラウド片６１の軸方向両端部に位置するセグメントサポート５１，５１が取り付けられており、これらセグメントサポート５１にシュラウド片６１の軸方向両端部を係合させて支持する係合溝５２が形成されている。これら係合溝５２，５２に拘束部材８の軸方向両端部を挿入することにより、その上面を係合溝５２の上面５２ａに近接させており、これによって拘束部材８の径方向外方への移動を規制している。したがって、前記係合溝５２が拘束部材８の規制部として作用する。

上記構成において、シュラウド６はガスタービンの運転時は高温の燃焼ガスＧとの接触によって高温になるが、ハウジング５はさほど高温にならない。したがって、ガスタービンを停止させたのちの冷態時は、ハウジング５よりも大きく温度低下するシュラウド６の方が、ハウジング５よりも収縮量が大きくなる。その結果、図２に示すシュラウド片６１，６１間の隙間６０が大きくなる。ここで、隣接する２つのシュラウド片６１，６１に跨がって拘束部材８が設けられているので、冷態時に両シュラウド片６１，６１が周方向に大きく縮もうとしても、前記拘束部材８により両シュラウド片６１，６１の間の隙間６０が一定以下の大きさ、つまり、拘束部材８の両脚部８１，８１間の間隔によって決まる大きさ以下に制限され、隙間６０が一定以上に拡大するが阻止される。このため、前記隙間６０に設けられるシールプレート７が脱落するのを防止できる。また、両シュラウド片６１，６１の間に単純な形状の板材からなる拘束部材８を取り付けるだけの簡単な構成であるから、生産性に優れ、組付け作業性も良い。

また、図１のように、前記拘束部材８の軸方向両端部の上面を前記ハウジング５の規制部（係合溝）５２に近接させて拘束部材８の径方向外方への移動を規制することにより、拘束部材８のシュラウド片６１からの脱落を容易に防止できる。

本発明の一実施形態にかかるガスタービンの要部を示す、図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図１のII−II線に沿った断面図である。同実施形態の要部を示す分解斜視図である。

符号の説明

Ｔタービンロータ
５ハウジング
５２規制部（係合溝）
６シュラウド
６０隙間
６１シュラウド片
６３挿入溝
６４嵌入溝
７シールプレート
８拘束部材

Claims

タービンロータと、ハウジングに支持されて前記タービンロータの外周を覆うシュラウドとを備え、
前記シュラウドは周方向に分割された複数のシュラウド片からなり、
隣接する２つのシュラウド片の間に、両シュラウド片間の隙間を塞ぐシールプレートが配置され、
前記両シュラウド片における相対向する両端部に跨って前記隙間の拡大を阻止する拘束部材が取り付けられているガスタービンのシール構造。
請求項1において、前記両シュラウド片における相対向する端面の近傍の外周面に嵌入溝が設けられ、横断面Ｕ字形の前記拘束部材が前記嵌入溝に嵌入されているガスタービンのシール構造。
請求項２において、前記拘束部材は、その軸方向両端部の上面が前記ハウジングの規制部に近接して、径方向外方への移動が規制されているガスタービンのシール構造。
請求項１，２または３において、前記シールプレートは平板状であり、前記両シュラウド片における相対向する端面のそれぞれに形成する挿入溝に挿入されているガスタービンのシール構造。