JP2011241805A - タービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラント - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体が導かれるタービン翼とタービンケーシングとの間に設けられ、タービンケーシングに支持されて設けられる円筒状とされたタービン分割環1であって、円筒状となるように組み合わされた複数の分割体2、3を備え、分割体2の端部に設けられる接続部2aと、隣接する分割体3の端部に設けられる接続部3aとの間に形成される間隙4が、間隙4に導かれた流体の流れを屈折させる形状20であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明に係るタービン分割環によれば、流体が導かれるタービン翼とタービンケーシングとの間に設けられ、該タービンケーシングに支持されて設けられる円筒状とされたタービン分割環であって、前記円筒状となるように組み合わされた複数の分割体を備え、該分割体の端部に設けられる接続部と、隣接する前記分割体の端部に設けられる接続部との間に形成される間隙が、該間隙に導かれた前記流体の流れを屈折させる形状であるであることを特徴とする。
また、タービン翼に導かれる流体を高温化することが可能なタービン分割環を用いることとした。そのため、ガスタービンの入口温度を高温化することができる。したがって、タービンの出力を向上させることができる。
図1には、本発明の第1実施形態に係る発電プラントにおけるガスタービンのタービン分割環の縦断面部分拡大図が示されている。
発電プラント(図示せず)に設けられているガスタービン(図示せず)は、ガスタービン内に導かれた燃焼ガスである主流ガス(流体)の流れを動翼(タービン翼)へ導くノズル(図示せず)と、ノズルを経て主流ガスが導かれる動翼(図示せず)と、主流ガスが導かれる動翼とタービンケーシング(図示せず)との間に設けられ、タービンケーシングに支持されて設けられている円筒状とされたタービン分割環1とを有している。
ガスタービンのタービン(図示せず)に導かれた高温の主流ガスは、ノズルを経て動翼へと導かれる。動翼へと導かれた主流ガスの大部分は、タービンを回転駆動して下流側の動翼へと導かれる。一部の主流ガスは、動翼からタービン分割環1側へと導かれる。タービン分割環1側に導かれた主流ガスは、各分割体2、3の接続部2a、3a間に形成されている間隙4内へと流入する。
円筒状となるように組み合わされている複数の分割体2、3の端部に設けられている接続部2a、3a間に形成されている間隙4は、動翼(タービン翼)から導かれた主流ガス(流体)と、タービンケーシング(図示せず)とタービン分割環1との間に導かれた冷却ガスとの流れを屈折させる凸凹形状20とすることとした。そのため、間隙4に導かれた主流ガスおよび冷却ガスの抵抗を増加させて主流ガスおよび冷却ガスの圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙4を経て動翼からタービンケーシングへと漏れる主流ガスの漏れ量と、間隙4を経てタービンケーシングから動翼と漏れる冷却ガスの漏れ量とを低減させることができる。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態のタービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントは、分割体の接続部にシール板が設けられる点で第1実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
各分割体5、6の接続部5a、6aは、その外周面側(タービンケーシング側)が内周面側(動翼側)に陥没している。これにより、各接続部5a、6aの断面形状は、図2に示すように、L字形状を形成している。各接続部5a、6aの窪んだ外周面側(以下、「接続部外周面」という。)5c、6cには、それらの面5c、6cを接続しているシール板(接続用の分割体)7が設けられている。
間隙8b、8cを形成している各接続部外周面5c、6cと、それらに対応しているシール板7の面(以下、「シール板内周面」という。)7dとは、シール面となっており、凸凹形状(流体の流れを屈折させる形状)20が設けられている。
間隙8a内に流入した主流ガス(流体)は、間隙8a内をタービン分割環1の内周面側からタービンケーシング側(タービン分割環1の外周面側)に向かって流入する。主流ガスは、間隙8aから間隙8bおよび間隙8cへと導かれる。各接続部5a、6aと、シール板7とによって間隙8が屈折しているため、主流ガスが間隙8aから間隙8b、8cを流れる際に、圧力損失が増大する。
シール板(接続用の分割体)7を用いて、各分割体5、6の外周面の端部が陥没して設けられている接続部5a、6a同士を接続することとした。これにより、各接続部5a、6aとシール板7とによって形成されている間隙8は、屈折した形状となり、間隙に導かれた主流ガス(流体)および冷却ガスの抵抗を増加させることができる。したがって、主流ガスおよび冷却ガスの圧力損失を増大させて、間隙8を経て動翼(タービン翼)からタービンケーシングへと漏れる主流ガスと、タービンケーシングから動翼へと漏れる冷却ガスとの漏れ量を低減させることができる。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態のタービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントは、分割体の端部が段違い形状である点で第1実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
各分割体9、10、11は、一方の端部に設けられている接続部が外周面側に延在して内周面側が窪んでおり、他の端部に設けられている接続部が内周面側に延在して外周面側に窪んでいる。ここでは、分割体10を用いて説明する。分割体10は、一方の端部に設けられている接続部10aが外周面側に延在し、かつ、内周面側が窪んでいる。また、分割体10の他の端部に設けられている接続部10bは、内周面側に延在し、かつ、外周面側に窪んでいる。
間隙12a内に流入した主流ガスは、間隙12a内をタービン分割環1の内周面側からタービンケーシング側(タービン分割環1の外周面側)に向かって流入する。主流ガスは、間隙12aから間隙12bへと導かれる。各接続部9b、10aによって間隙12が屈折しているため、主流ガスが間隙12aから間隙12bを流れる際に、圧力損失が増大する。
各接続部10a、9bを半径方向に段違い形状とすることによって、間隙12を通過する主流ガス(流体)および冷却ガスを屈折させることができる。そのため、接続部10a、9bによる屈折した形状を主流ガスおよび冷却ガスが通過することにより、間隙12に導かれた主流ガスおよび冷却ガスの抵抗を更に増加させて主流ガスおよび冷却ガスの圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙12を経て動翼(タービン翼)からタービンケーシングへと漏れる主流ガスおよび冷却ガスの漏れ量を低減させることができる。
分割体31の端部に設けられている接続部31aと、分割体32の端部に設けられている接続部32aとには、隣接している分割体31、32に対応している位置にそれぞれ凹所(図示せず)が形成されている。また、隣接している分割体31、32のそれぞれの対応している凹所によって形成されている空隙には、板状部材30が挿入されている。
板状部材30は、長方形状の板状である。板状部材30は、隣接している分割体31、32のそれぞれの対応する凹所によって形成されている空隙に挿入される。
2、3 分割体
2a、3a 接続部
4 間隙
20 凸凹形状(流体の流れを屈折させる形状)
Claims (8)
- 流体が導かれるタービン翼とタービンケーシングとの間に設けられ、該タービンケーシングに支持されて設けられる円筒状とされたタービン分割環であって、
前記円筒状となるように組み合わされた複数の分割体を備え、
該分割体の端部に設けられる接続部と、隣接する前記分割体の端部に設けられる接続部との間に形成される間隙が、該間隙に導かれた前記流体の流れを屈折させる形状であるタービン分割環。 - 前記間隙は、各前記接続部に設けられる凸凹形状を嵌め合うことによって形成される請求項1に記載のタービン分割環。
- 各前記分割体の前記接続部には、隣接する前記分割体に対応する位置にそれぞれ凹所が形成され、
隣接する前記分割体のそれぞれの対応する前記凹所によって形成される空隙に挿入される板状部材を備え、
前記間隙は、前記空隙に前記板状部材を挿入することによって形成される請求項1に記載のタービン分割環。 - 各前記接続部は、外周面が陥没し、該接続部を互いに接続する接続用の分割体を備える請求項1から請求項3のいずれかに記載のタービン分割環。
- 各前記接続部は、半径方向において段違い形状である請求項1から請求項3のいずれかに記載のタービン分割環。
- セラミックス複合材料から形成される請求項1から請求項5のいずれかに記載のタービン分割環。
- 請求項1から請求項6のいずれかに記載のタービン分割環を備えるガスタービン。
- 請求項7に記載のガスタービンを備える発電プラント。
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