JP2017053252A - シール部材の組付構造及び組付方法、シール部材、ガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材の組付構造及び組付方法、シール部材、ガスタービンにおいて、シール部材の位置ずれを防止して燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができる。
【解決手段】燃焼器尾筒４３に設けられる第１フランジ部６５がシール部材７２に設けられる第１嵌合部７６に嵌合し、連結ピン７８が第１フランジ部６５と第１嵌合部７６を貫通することでシール部材７２が燃焼器尾筒４３に連結され、第１フランジ部６５に設けられる凸部８７が第１嵌合部７６に設けられる凹部９０に入り込むものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼器とタービンとの間に設けられて燃焼ガスの漏洩を防止するシール部材の組付構造、このシール部材の組付方法、シール部材、シール部材の組付構造が適用されるガスタービンに関するものである。

一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。そして、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。

このガスタービンにて、燃焼器は、周方向に複数リング状をなして並設されており、各燃焼器は、燃焼器尾筒の下流側端部とタービンにおけるシュラウドの上流側端部との間に上部シール及び下部シールが設けられている。また、燃焼器は、燃焼器尾筒部の側部に、隣接する燃焼器同士を仕切るサイドシールが設けられている。上部シール及び下部シールは、燃焼器尾筒の上部フランジ及び下部フランジが嵌合し、連結ピンにより連結されている。そのため、上部シール及び下部シールと各サイドシールにより、燃焼器尾筒とシュラウドとの隙間からの燃焼ガスの漏洩が防止される。

このようなガスタービンとしては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。

実開昭６２−１７６４４８号公報

前述したように、上部シール及び下部シールは、燃焼器尾筒の上部フランジ及び下部フランジが嵌合し、連結ピンにより連結されている。この場合、上部シール及び下部シールは、燃焼器尾筒とシュラウドの間に配置されることでガスタービンの軸心方向の変位が拘束され、連結ピンにより周方向の変位が拘束され、シュラウドにより径方向の変位が拘束されている。そのため、ガスタービンの運転中に、連結ピンが摩耗や破断することで上部シール及び下部シールの周方向の変位を拘束できなくなると、上部シール及び下部シールが位置ずれを起こし、燃焼ガスの漏洩を防止できなくなるおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、シール部材の位置ずれを防止して燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができるシール部材の組付構造、シール部材の組付方法、シール部材、ガスタービンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のシール部材の組付構造は、燃焼器用筒とタービン用シュラウドとの間でガスタービンの周方向に沿って配設されるシール部材の組付構造であって、前記燃焼器用筒と前記タービン用シュラウドとのいずれか一方に設けられる第１フランジ部が前記シール部材に設けられる第１嵌合部に嵌合し、連結ピンが前記第１フランジ部と前記第１嵌合部を貫通することで前記シール部材が前記一方に連結され、前記第１フランジ部と前記第１嵌合部とのいずれか一方に設けられる凸部が他方に設けられる凹部に入り込む、ことを特徴とするものである。

従って、燃焼器用筒またはタービン用シュラウドに設けられる第１フランジ部がシール部材の第１嵌合部に嵌合して連結ピンが貫通することで、シール部材が燃焼器用筒またはタービン用シュラウドに連結され、このとき、第１フランジ部または第１嵌合部の一方に設けられる凸部が他方に設けられる凹部に入り込むこととなる。そのため、連結ピンが破断すると、燃焼器用筒またはタービン用シュラウドに対してシール部材が周方向に変位しようとするが、凸部と凹部が接触することでこのシール部材の変位が規制される。その結果、シール部材の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

本発明のシール部材の組付構造では、前記凸部は、前記ガスタービンの径方向における一方側に突出し、前記凹部は、前記ガスタービンの径方向における一方側に凹むことを特徴としている。

従って、ガスタービンの径方向に突出する凸部が径方向に凹む凹部に入り込むことで、連結ピンが破断しても、凸部と凹部が接触してシール部材の変位を容易に規制することができる。

本発明のシール部材の組付構造では、前記凸部と前記凹部は、前記ガスタービンの周方向に沿う隙間が設けられることを特徴としている。

従って、凸部と凹部におけるガスタービンの周方向に沿って隙間を設けることで、燃焼器用筒とシール部材の組付を解除するとき、この隙間量だけ連結ピンにせん断力を付与して破断することができ、メンテナンス性を向上することができる。

本発明のシール部材の組付構造では、前記凸部と前記凹部は、互いに対向する面が曲面により形成されることを特徴としている。

従って、凸部と凹部を曲面により形成することで、接触時の摩耗を低減することができる。

本発明のシール部材の組付構造では、前記第１フランジ部が前記第１嵌合部に嵌合することで互いに前記ガスタービンの軸方向に相対移動不能であり、前記連結ピンが前記第１フランジ部と前記第１嵌合部を貫通することで互いに前記ガスタービンの周方向に相対移動不能であることを特徴としている。

従って、燃焼器用筒に対してシール部材を適正に位置決めすることができる。

本発明のシール部材の組付構造では、前記シール部材は、第２嵌合部が設けられ、燃焼器用筒とタービン用シュラウドとのいずれか他方に設けられる前記第２フランジ部が第２嵌合部に嵌合することで互いに前記ガスタービンの径方向に相対移動不能であることを特徴としている。

従って、タービン用シュラウドに対してシール部材を適正に位置決めすることができる。

また、本発明のシール部材の組付方法は、燃焼器用筒とタービン用シュラウドとの間でガスタービンの周方向に沿って配設されるシール部材の組付方法であって、前記燃焼器用筒の第１フランジ部を前記シール部材の第１嵌合部に嵌合する工程と、前記第１フランジ部と前記第１嵌合部とのいずれか一方に設けられる凸部を他方に設けられる凹部に入り込ませる工程と、連結ピンを前記第１フランジ部と前記第１嵌合部に貫通させて固定する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、燃焼器用筒の第１フランジ部がシール部材の第１嵌合部に嵌合して連結ピンにより固定されたとき、第１フランジ部と第１嵌合部の一方に設けられる凸部は他方に設けられる凹部に入り込んでいる。そのため、連結ピンが破断すると、燃焼器用筒またはタービン用シュラウドに対してシール部材が周方向に変位しようとするが、凸部と凹部が接触することでこのシール部材の変位が規制される。その結果、シール部材の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

また、本発明のシール部材は、燃焼器用筒とタービン用シュラウドとの間でガスタービンの周方向に沿って配設されるシール部材であって、前記燃焼器用筒と前記タービン用シュラウドとのいずれか一方に設けられる第１フランジ部が嵌合する第１嵌合部と、前記第１フランジ部に前記第１嵌合部を連結するための連結ピンが貫通する貫通孔と、前記第１フランジ部に対する前記第１嵌合部の前記ガスタービンの周方向に沿う移動を阻止する係止部と、を有することを特徴とするものである。

従って、シール部材は、燃焼器用筒とタービン用シュラウドの一方に設けられる第１フランジ部が第１嵌合部に嵌合し、連結ピンが貫通孔を貫通することで連結されたとき、係止部により第１フランジ部に対する第１嵌合部の周方向に沿う移動が阻止されている。そのため、連結ピンが破断すると、燃焼器用筒またはタービン用シュラウドに対してシール部材が周方向に変位しようとするが、凸部と凹部が接触することでこのシール部材の変位が規制される。その結果、シール部材の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

本発明のシール部材では、前記係止部は、前記第１フランジ部に係止する凸部または凹部であることを特徴としている。

従って、係止部を凸部または凹部とすることで、構造を簡素化することができる。

また、本発明のガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機が圧縮した圧縮空気と燃料を混合して燃焼する燃焼器と、前記燃焼器が生成した燃焼ガスにより回転動力を得るタービンと、前記シール部材と、を備えることを特徴とするものである。

従って、シール部材の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

本発明のシール部材の組付構造、シール部材の組付方法、シール部材、ガスタービンによれば、凸部と凹部との関係で燃焼器用筒またはタービン用シュラウドとシール部材との相対移動が阻止されるので、シール部材の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

図１は、第１実施形態のシール部材の組付構造を表すシール部材の正面図である。 図２は、図１のII−II断面図である。 図３は、図１のIII−III断面図である。 図４は、凸部と凹部の関係を表す説明図である。 図５は、連結ピン破断時のシール部材の作動を表すシール部材の正面図である。 図６は、第１実施形態のガスタービンを表す概略構成図である。 図７は、第１実施形態のガスタービン燃焼器を表す概略構成図である。 図８は、燃焼器尾筒とシュラウドとの連結構造を表す断面図である。 図９は、シール部材の組付構造の変形例を表すシール部材の正面図である。 図１０は、シール部材の組付構造の変形例を表すシール部材の正面図である。 図１１は、シール部材の組付構造の変形例を表すシール部材の正面図である。 図１２は、第２実施形態のシール部材の組付構造を表すシール部材の断面図である。 図１３は、第３実施形態のシール部材の組付構造を表すシール部材の断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るシール部材の組付構造、シール部材の組付方法、シール部材、ガスタービンの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図６は、第１実施形態のガスタービンを表す概略構成図、図７は、第１実施形態のガスタービン燃焼器を表す概略構成図、図８は、燃焼器尾筒とシュラウドとの連結構造を表す断面図である。

第１実施形態において、図６に示すように、ガスタービン１０は、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３により構成されている。このガスタービン１０は、同軸上に図示しない発電機が連結されており、発電可能となっている。

圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口２０を有し、圧縮機車室２１内に入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet Guide Vane）２２が配設されると共に、複数の静翼２３と動翼２４が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されてなり、その外側に抽気室２５が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２６内に複数の静翼２７と動翼２８が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されている。このタービン車室２６の下流側には、排気車室２９を介して排気室３０が配設されており、排気室３０は、タービン１３に連続する排気ディフューザ３１を有している。

また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室３０の中心部を貫通するようにロータ（回転軸）３２が位置している。ロータ３２は、圧縮機１１側の端部が軸受部３３により回転自在に支持される一方、排気室３０側の端部が軸受部３４により回転自在に支持されている。そして、このロータ３２は、圧縮機１１にて、各動翼２４が装着されたディスクが複数重ねられて固定され、タービン１３にて、各動翼２８が装着されたディスクが複数重ねられて固定されており、排気室３０側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。

そして、このガスタービン１０は、圧縮機１１の圧縮機車室２１が脚部３５に支持され、タービン１３のタービン車室２６が脚部３６により支持され、排気室３０が脚部３７により支持されている。

従って、圧縮機１１の空気取入口２０から取り込まれた空気が、入口案内翼２２、複数の静翼２３と動翼２４を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２７と動翼２８を通過することでロータ３２を駆動回転し、このロータ３２に連結された発電機を駆動する。一方、タービン１３を駆動した燃焼ガスは、排気ガスとして大気に放出される。

上述した燃焼器１２において、図７に示すように、燃焼器外筒４１は、内部に所定間隔をあけて燃焼器内筒４２が支持され、この燃焼器内筒４２の先端部に燃焼器尾筒（燃焼器用筒）４３が連結されて燃焼器ケーシングが構成されている。燃焼器内筒４２は、内部の中心に位置してパイロット燃焼バーナ４４が配置されると共に、燃焼器内筒４２の内周面に周方向に沿ってパイロット燃焼バーナ４４を取り囲むように複数のメイン燃焼バーナ４５が配置されている。また、燃焼器尾筒４３はバイパス管４６が連結されており、このバイパス管４６にバイパス弁４７が設けられている。

詳細に説明すると、燃焼器外筒４１は、基端部に燃焼器内筒４２の基端部が装着されることで、両者の間に空気流路５１が形成されている。そして、燃焼器内筒４２は、内部の中心に位置してパイロット燃焼バーナ４４が配置され、その周囲に複数のメイン燃焼バーナ４５が配置されている。

パイロット燃焼バーナ４４は、燃焼器内筒４２に支持されたパイロットコーン５２と、パイロットコーン５２の内部に配置されたパイロットノズル５３と、パイロットノズル５３の外周部に設けられる旋回翼（スワラーベーン）５４とから構成されている。また、各メイン燃焼バーナ４５は、バーナ筒５５と、バーナ筒５５の内部に配置されたメインノズル５６と、メインノズル５６の外周部に設けられる旋回翼（スワラーベーン）５７とから構成されている。

また、燃焼器外筒４１は、図示しないパイロット燃料ラインがパイロットノズル５３の燃料ポート５８に連結され、図示しないメイン燃焼ラインが各メインノズル５６の燃料ポート５９に連結されている。

従って、高温・高圧の圧縮空気の空気流が空気流路５１に流れ込むと、この圧縮空気が燃焼器内筒４２内に流れ込み、この燃焼器内筒４２内にて、この圧縮空気がメイン燃焼バーナ４５から噴射された燃料と混合され、予混合気の旋回流となる。また、圧縮空気は、パイロット燃焼バーナ４４から噴射された燃料と混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって燃焼器内筒４２内に噴出される。このとき、燃焼ガスの一部が燃焼器内筒４２内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出されることで、各メイン燃焼バーナ４５から燃焼器内筒４２内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。即ち、パイロット燃焼バーナ４４から噴射されたパイロット燃料による拡散火炎により、メイン燃焼バーナ４５からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。

ところで、図８に示すように、燃焼器１２の燃焼器尾筒４３とタービン１３のシュラウド（タービン用シュラウド）６１，６２は、シール部材７１，７２を介して連結されている。燃焼器１２は、複数が周方向に沿ってリング状に配列されており、各燃焼器尾筒４３は、燃焼器外筒４１（図７参照）に支持されている。外側シュラウド６１と内側シュラウド６２は、リング形状をなし、タービン車室２６（図６参照）に支持されている。各シール部材７１，７２は、燃焼器尾筒４３の下流側端部と各シュラウド６１，６２の上流側端部を連結することで、燃焼ガスの外部流出を防止するものである。

なお、以下の説明にて、径方向、周方向、内周側、外周側の各記載は、特定の説明がない限り、ガスタービン１０を基準とした方向である。

外周側シール部材７１は、燃焼器尾筒４３におけるガスタービンの径方向の外側に周方向に沿って配置され、上流側端部が燃焼器尾筒４３の外周側第１フランジ部６３に連結され、下流側端部が外側シュラウド６１の外周側第２フランジ部６４に連結されている。内周側シール部材７２は、燃焼器尾筒４３におけるガスタービンの径方向の内側（軸心側）に周方向に沿って配置され、上流側端部が燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５に連結され、下流側端部が内側シュラウド６２の内周側第２フランジ部６６に連結されている。なお、燃焼器尾筒４３は、下流側端部が隣接する燃焼器尾筒４３同士を仕切るサイドシール（図示略）が設けられている。

燃焼器尾筒４３は、矩形断面形状をなし、下流側端部の外周辺側から径方向の外側に延出する外周側第１フランジ部６３が設けられている。外側シュラウド６１は、上流側端部の外周側から径方向の外側に延出する取付部６７が設けられ、取付部６７から上流側（燃焼器尾筒４３側）に延出する外周側第２フランジ部６４が設けられている。一方、外周側シール部材７１は、上流側端部に内周側に開口する外周側第１嵌合部７３が設けられ、下流側端部に下流側（外側シュラウド６１側）に開口する外周側第２嵌合部７４が設けられている。

そして、燃焼器尾筒４３の外周側第１フランジ部６３が外周側シール部材７１の外周側第１嵌合部７３に嵌合し、連結ピン７５が外周側第１フランジ部６３及び外周側シール部材７１を貫通することで、燃焼器尾筒４３と外周側シール部材７１が連結される。また、外側シュラウド６１の外周側第２フランジ部６４が外周側シール部材７１の外周側第２嵌合部７４に嵌合することで、外周側シール部材７１と外側シュラウド６１が連結される。

また、燃焼器尾筒４３は、下流側端部の内周辺側から径方向の内側（軸心側）に延出する内周側第１フランジ部６５が設けられている。内側シュラウド６２は、上流側端部の内周側（軸心側）から径方向の内側に延出する取付部６８が設けられ、取付部６８から上流側（燃焼器尾筒４３側）に延出する内周側第２フランジ部６６が設けられている。一方、内周側シール部材７２は、上流側端部に外周側に開口する内周側第１嵌合部７６が設けられ、下流側端部に下流側（内側シュラウド６２側）に開口する内周側第２嵌合部７７が設けられている。

そして、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５が内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合し、連結ピン７８が内周側第１フランジ部６５及び内周側シール部材７２を貫通することで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２が連結される。また、内側シュラウド６２の内周側第２フランジ部６６が内周側シール部材７２の内周側第２嵌合部７７に嵌合することで、内周側シール部材７２と内側シュラウド６２が連結される。

このように燃焼器尾筒４３と各シュラウド６１，６２が各シール部材７１，７２を介して連結されることで、燃焼ガス流路７０が設けられ、燃焼ガス流路７０を流れる燃焼ガスの漏洩が防止されている。

ここで、燃焼器尾筒４３は、外周側第１フランジ部６３が外周側シール部材７１の外周側第１嵌合部７３に嵌合した状態で、連結ピン７５が貫通することで外周側シール部材７１が連結される。また、燃焼器尾筒４３は、内周側第１フランジ部６５が内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合した状態で、連結ピン７８が貫通することで内周側シール部材７２が連結される。そのため、ガスタービンの運転中に、連結ピン７５，７８が破断すると、各シール部材７１，７２における周方向の拘束がなくなり、各シール部材７１，７２が周方向にずれて隙間が生じ、燃焼ガスの漏洩を防止できなくなるおそれがある。そこで、第１実施形態では、連結ピン７５，７８が破断しても、シール部材７１，７２の周方向の位置ずれを抑制する構造を提供する。

以下、シール部材７１，７２について詳細に説明するが、ここでは、内周側シール部材７２について説明する。図１は、第１実施形態のシール部材の組付構造を表すシール部材の正面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、図１のIII−III断面図、図４は、凸部と凹部の関係を表す説明図、図５は、連結ピン破断時のシール部材の作動を表すシール部材の正面図である。

図１から図３に示すように、燃焼器尾筒４３は、下流側端部の内周部から径方向の内側に延出する内周側第１フランジ部６５が設けられている。内周側シール部材７２は、この燃焼器尾筒４３の内周部に沿って配置され、上流側端部に３個の嵌合壁８１，８２，８３により内周側第１嵌合部７６が設けられ、下流側端部に３個の嵌合壁８４，８５，８６により内周側第２嵌合部７７が設けられている。

また、内周側シール部材７２は、長手方向の中間部にガスタービンの径方向の外側に突出する凸部（係止部）８７が設けられている。凸部８７は、嵌合壁８１の端面から外側に突出して設けられており、この凸部８７の位置に対応した嵌合壁８１に軸心方向に貫通する円形の貫通孔８８が形成されると共に嵌合壁８３に軸心方向に貫通しない円形の取付穴８９が形成されている。一方、燃焼器尾筒４３は、内周辺における周方向の中間部にガスタービンの径方向の外側に凹む凹部（係止部）９０が設けられている。凹部９０は、内周側第１フランジ部６５における平面部から上流側に突出するブロック体９１の一部が切欠かれて形成されており、内周側第１フランジ部６５に燃焼器尾筒４３の径方向に長く、軸心方向に貫通する長孔９２が形成されている。

そして、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５が内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合し、連結ピン７８が貫通孔８８及び長孔９２を貫通し、取付穴８９に嵌入し、かしめられることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２が連結されている。このとき、内周側シール部材７２の凸部８７が燃焼器尾筒４３の凹部９０に入り込んで径方向において重なり、凸部８７と凹部９０は、燃焼器尾筒４３の周方向に沿う隙間が設けられている。即ち、凸部８７は、嵌合壁８１の端面から曲面をもって突出し、凹部９０は、燃焼器尾筒４３のブロック体９１の端面が曲面をもって切欠かれている。そのため、この凸部８７と凹部９０は、互いに対向する面が曲面により形成されることとなる。

このとき、内周側第１フランジ部６５が内周側第１嵌合部７６に嵌合することで、内周側シール部材７２が燃焼器尾筒４３に対してその軸方向に移動不能となり、連結ピン７８が内周側第１フランジ部６５と内周側第１嵌合部７６を貫通することで、内周側シール部材７２が燃焼器尾筒４３に対してその周方向に移動不能となる。但し、連結ピン７８が内周側第１フランジ部６５の長孔９２を貫通しているため、内周側シール部材７２は、燃焼器尾筒４３に対してその径方向に所定量だけ相対移動可能となると共に、連結ピン７８を支点として所定角度だけ回動可能となる。そのため、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２との熱膨張差を吸収することができる。

また、内周側第２フランジ部６６が内周側第２嵌合部７７に嵌合することで、内周側シール部材７２が内側シュラウド６２に対してその径方向に移動不能となる。この場合でも、内周側第１フランジ部６５の長孔９２により燃焼器尾筒４３と内側シュラウド６２との熱膨張差を吸収することができる。

ここで、第１実施形態のシール部材の組付方法について説明する。第１実施形態のシール部材の組付方法は、燃焼器尾筒４３と内側シュラウド６２との間で燃焼器尾筒４３の周方向に沿って配設される第２シール部材の取付方法であって、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５を内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合する工程と、内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６側に設けられる凸部８７を燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５側に設けられる凹部９０に入り込ませる工程と、連結ピン７８を内周側第１フランジ部６５と内周側第１嵌合部７６に貫通させて固定する工程と、内側シュラウド６２の内周側第２フランジ部６６を内周側シール部材７２の内周側第２嵌合部７７に嵌合する工程とを有している。

このように燃焼器尾筒４３と内側シュラウド６２との間に内周側シール部材７２が組付けられたとき、図１及び図４に示すように、凸部８７が形成される嵌合壁８１の端面と、凹部９０が形成されるブロック体９１の端面との間に隙間が確保されており、凸部８７と凹部９０とは、燃焼器尾筒４３の周方向における作動隙間Ｓ１が確保されている。また、複数の燃焼器尾筒４３が周方向に沿って並設されていることから、隣接する燃焼器尾筒４３との間、つまり、隣接する内周側シール部材７２との間に隙間Ｓ２が確保されている。そして、作動隙間Ｓ１は、隙間Ｓ２より小さく（Ｓ１＜Ｓ２）設定されている。なお、作動隙間Ｓ１，Ｓ２の関係は、この大小関係に限定されるものではない。例えば、周方向に隣接するシール部材７２を貫通している連結ピン７８が運転中に複数個折れてしまうことがある。そのときに、複数のシール部材７２が重力により周方向へ移動して適正なシール位置からずれてしまうことがあり、この場合、Ｓ１＜Ｓ２にならないが、シール部材７１の凹凸が長手方向の中間部にありさえすれば、シール性能を確保することができる。

また、燃焼器尾筒４３や内周側シール部材７２などは、所定の期間を経て交換する必要があり、燃焼器尾筒４３や内周側シール部材７２を取外す必要がある。この場合、連結ピン７８を破断することで燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２との組付を解除する。具体的には、内周側シール部材７２に対して長手方向（燃焼器尾筒４３の周方向）の応力を付与することで連結ピン７８にせん断力を与えて破断し、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２の組付を解除する。そのため、作動隙間Ｓ１は、連結ピン７８の外径Ｄより大きく（Ｓ１＞Ｄ）設定されている。なお、作動隙間Ｓ１と連結ピン７８の外径Ｄとの関係もこの大小関係に限定されるものではない。

ここで、第１実施形態のシール部材の組付構造の作用について説明する。

図１に示すように、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２と内側シュラウド６２が組付けられた状態で、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２とは所定の位置に組付けられており、凸部８７と凹部９０は接触していない。この状態で、ガスタービンが運転される。図５に示すように、このガスタービンの運転中に、連結ピン７８が破断すると、燃焼器尾筒４３及び内側シュラウド６２に対して内周側シール部材７２が周方向に変位しようとする。ところが、内周側シール部材７２が燃焼器尾筒４３及び内側シュラウド６２に対して作動隙間Ｓ１だけ移動すると、凸部８７と凹部９０に当接（接触）することで、内周側シール部材７２の周方向の変位が規制される。その結果、内周側シール部材７２の位置ずれが防止される。

また、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２と内側シュラウド６２の組付を解除する場合、図１に示すように、まず、内周側シール部材７２に対して周方向の応力を付与することで、連結ピン７８にせん断力を付与して破断する。次に、内側シュラウド６２を下流側に移動すると共に、燃焼器尾筒４３及び内周側シール部材７２を上流側に移動することで、内側シュラウド６２の内周側第２フランジ部６６を内周側シール部材７２の内周側第２嵌合部７７から抜き取ることで、内側シュラウド６２と内周側シール部材７２との組付を解除する。そして、燃焼器尾筒４３に対して内周側シール部材７２の上流側を径方向の内側に移動することで、内周側第１フランジ部６５を内周側第１嵌合部７６から抜き取ると共に、凸部８７を凹部９０から抜き取ることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２との組付を解除する。

なお、上述の説明では、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２と内側シュラウド６２の組付構造、組付方法、取外方法などについて説明したが、燃焼器尾筒４３と第１シール部材７１と外側シュラウド６１の組付構造及び組付方法も同様である。即ち、第１シール部材７１の外周側第１嵌合部７３の凸部が設けられ、燃焼器尾筒４３の外周側第１フランジ部６３に凹部を設け、外周側第１嵌合部７３の凸部が外周側第１フランジ部６３の凹部を入り込むように組付けられている。

また、上述した実施形態では、凸部８７と凹部９０の互いに対向する面を曲面により形成したが、この構成に限定されるものではない。図９から図１１は、シール部材の組付構造の変形例を表すシール部材の正面図である。

第１実施形態の変形例１にて、図９に示すように、内周側シール部材７２は、長手方向の中間部にガスタービンの径方向の外側に突出する凸部（係止部）１０１が設けられている。凸部１０１は、嵌合壁８１の端面から外側に突出し、矩形状をなして設けられている。一方、燃焼器尾筒４３は、内周辺における周方向の中間部にガスタービンの径方向の外側に凹む凹部（係止部）１０２が設けられている。凹部１０２は、内周側第１フランジ部６５における平面部から上流側に突出するブロック体９１の一部が切り欠かれ、矩形状をなして形成されている。そして、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５が内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合し、連結ピン７８が貫通して固定されることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２が連結されている。このとき、内周側シール部材７２の凸部１０１が燃焼器尾筒４３の凹部１０２に入り込んで径方向において重なり、凸部１０１と凹部１０２は、燃焼器尾筒４３の周方向に沿う隙間が設けられている。

なお、凸部１０１と凹部１０２を矩形状としたが、この形状に限定されるものではなく、三角形状、四角形状、台形状などの多角形状でもよく、半円、楕円形状でもよく、矩形と円形を合わせた形状でもよい。

また、第１実施形態の変形例２にて、図１０に示すように、内周側シール部材７２は、長手方向の中間部にガスタービンの径方向の外側に突出する凸部８７が設けられている。凸部８７は、嵌合壁８１の端面から外側に突出して設けられている。一方、燃焼器尾筒４３は、内周辺における周方向の中間部にガスタービンの径方向の外側に凹む凹部（係止部）１１１が設けられている。凹部１１１は、内周側第１フランジ部６５における平面部から上流側に突出するブロック体１１２の一部が切り欠かれて形成されている。この場合、ブロック体１１２は、内周側第１フランジ部６５における平面部の全体に設ける必要はなく、長手方向の一部、つまり、凸部８７に対向する位置だけに設ければよい。

そして、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５が内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合し、連結ピン７８が貫通して固定されることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２が連結されている。このとき、内周側シール部材７２の凸部８７が燃焼器尾筒４３の凹部１１１に入り込んで径方向において重なり、凸部８７と凹部１１１は、燃焼器尾筒４３の周方向に沿う隙間が設けられている。

また、第１実施形態の変形例３にて、図１１に示すように、内周側シール部材７２は、長手方向の中間部にガスタービンの径方向の内側に凹む凹部（係止部）１２１が設けられている。凹部１２１は、嵌合壁８１の端面の一部が切り欠かれて形成されている。一方、燃焼器尾筒４３は、内周辺における周方向の中間部にガスタービンの径方向の内側に突出する凸部（係止部）１２２が設けられている。凸部１２２は、内周側第１フランジ部６５における平面部から上流側に突出するブロック体９１から内側に突出して設けられている。

そして、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５が内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合し、凹部１２１及び凸部１２２に対して周方向にずれた位置で、連結ピン７８が貫通して固定されることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２が連結されている。このとき、内周側シール部材７２の凹部１２１に燃焼器尾筒４３の凸部１２２が入り込んで径方向において重なり、凹部１２１と凸部１２２は、燃焼器尾筒４３の周方向に沿う隙間が設けられている。

このように第１実施形態のシール部材の組付構造にあっては、燃焼器尾筒４３に設けられる第１フランジ部６３，６５がシール部材７１，７２に設けられる第１嵌合部７３，７６に嵌合し、連結ピン７５，７８が第１フランジ部６３，６５と第１嵌合部７３，７６を貫通することでシール部材７１，７２が燃焼器尾筒４３に連結され、第１嵌合部７３，７６に設けられる凸部８７が第１フランジ部６３，６５に設けられる凹部９０に入り込むものである。

従って、連結ピン７５，７８が破断すると、燃焼器尾筒４３に対してシール部材７１，７２が周方向に変位しようとするが、凸部８７と凹部９０が接触することでこのシール部材７１，７２の変位が規制される。その結果、シール部材７１，７２の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

第１実施形態のシール部材の組付構造では、凸部８７は、燃焼器尾筒４３の径方向における外側に突出し、凹部９０は、燃焼器尾筒４３の径方向における外側に凹むものとなっている。従って、連結ピン７５，７８が破断しても、凸部８７と凹部９０が接触してシール部材７１，７２の変位を容易に規制することができる。

第１実施形態のシール部材の組付構造では、凸部８７と凹部９０の間に燃焼器尾筒４３の周方向に沿う作動隙間Ｓ１が設けられる。従って、燃焼器尾筒４３とシール部材７１，７２の組付を解除するとき、この作動隙間Ｓ１の量だけ連結ピン７５，７８にせん断力を付与して破断することができ、メンテナンス性を向上することができる。

第１実施形態のシール部材の組付構造では、凸部８７と凹部９０は、互いに対向する面が曲面により形成される。従って、凸部８７と凹部９０が接触したときの摩耗を低減することができる。

第１実施形態のシール部材の組付構造では、第１フランジ部６３，６５が第１嵌合部７３，７６に嵌合することで互いに燃焼器尾筒４３の軸方向に相対移動不能であり、連結ピン７５，７８が第１フランジ部６３，６５と第１嵌合部７３，７６を貫通することで互いに燃焼器尾筒４３の周方向に相対移動不能である。従って、燃焼器尾筒４３に対してシール部材７１，７２を適正に位置決めすることができる。

第１実施形態のシール部材の組付構造では、シール部材７１，７２は、シュラウド６１，６２に設けられる第２フランジ部６４，６６が第２嵌合部７４，７７に嵌合することで互いにシュラウド６１，６２の径方向に相対移動不能である。従って、シュラウド６１，６２に対してシール部材７１，７２を適正に位置決めすることができる。

また、第１実施形態のシール部材の組付方法にあっては、燃焼器尾筒４３の第１フランジ部６３，６５をシール部材７１，７２の第１嵌合部７３，７６に嵌合する工程と、第１嵌合部７３，７６に設けられる凸部８７を第１フランジ部６３，６５に設けられる凹部９０に入り込ませる工程と、連結ピン７５，７８を第１フランジ部６３，６５と第１嵌合部７３，７６に貫通させて固定する工程とを有している。従って、連結ピン７５，７８が破断すると、燃焼器尾筒４３に対してシール部材７１，７２が周方向に変位しようとするが、凸部８７と凹部９０が接触することでこのシール部材７１，７２の変位が規制される。その結果、シール部材７１，７２の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

また、第１実施形態のシール部材にあっては、燃焼器尾筒４３に設けられる第１フランジ部６３，６５が嵌合する第１嵌合部７３，７６と、第１フランジ部６３，６５に第１嵌合部７３，７６を連結するための連結ピン７５，７８が貫通する貫通孔８８と、第１フランジ部６３，６５に対する第１嵌合部７３，７６の燃焼器尾筒４３の周方向に沿う移動を阻止する凸部（係止部）８７とを設けている。従って、連結ピン７５，７８が破断すると、燃焼器尾筒４３に対してシール部材７１，７２が周方向に変位しようとするが、凸部８７と凹部９０が接触することでこのシール部材７１，７２の変位が規制される。その結果、シール部材７１，７２の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

また、第１実施形態のガスタービンにあっては、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３とを設けている。従って、シール部材７１，７２の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

［第２実施形態］
図１２は、第２実施形態のシール部材の組付構造を表すシール部材の断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態のシール部材の組付構造において、図１２に示すように、燃焼器尾筒４３は、径方向の内側に延出する内周側第１フランジ部６５が設けられている。また、燃焼器尾筒４３は、この内周側第１フランジ部６５と２個の嵌合壁１３１，１３２により内周側第３嵌合部１３３が設けられている。一方、内周側シール部材７２は、上流側端部に３個の嵌合壁８１，８２，８３により内周側第１嵌合部７６が設けられ、下流側端部に３個の嵌合壁８４，８５，８６により内周側第２嵌合部７７が設けられている。

また、内周側シール部材７２は、長手方向の中間部にガスタービンの径方向の外側に突出する凸部８７が設けられている。凸部８７は、嵌合壁８１の端面から外側に突出して設けられている。一方、燃焼器尾筒４３は、内周辺における周方向の中間部にガスタービンの径方向の外側に凹む凹部（係止部）９０が設けられている。凹部９０は、内周側第１フランジ部６５における平面部から上流側に突出する嵌合壁１３２の一部が切り欠かれて形成されており、嵌合壁１３１と内周側第１フランジ部６５に燃焼器尾筒４３の径方向に長く、軸心方向に貫通する長孔１３４，９２が形成されている。

そして、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５が内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合すると共に、内周側シール部材７２の嵌合壁８１が燃焼器尾筒４３の内周側第３嵌合部１３３に嵌合し、連結ピン７８が長孔１３４、貫通孔８８、長孔９１を貫通して固定されることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２が連結されている。このとき、内周側シール部材７２の凸部８７が燃焼器尾筒４３の凹部９０に入り込んで径方向において重なり、凸部８７と凹部９０は、燃焼器尾筒４３の周方向に沿う隙間が設けられている。

このように第２実施形態のシール部材の組付構造にあっては、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部６５を内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部７６に嵌合すると共に、内周側シール部材７２の嵌合壁８１を燃焼器尾筒４３の内周側第３嵌合部１３３に嵌合し、連結ピン７８により固定されることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２を連結している。従って、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材７２との連結剛性を向上することができる。

［第３実施形態］
図１３は、第３実施形態のシール部材の組付構造を表すシール部材の断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態のシール部材の組付構造において、図１３に示すように、燃焼器尾筒４３と内周側シュラウド６２は、内周側シール部材１４１を介して連結されている。内周側シール部材１４１は、燃焼器尾筒４３の下流側端部と内側シュラウド６２の上流側端部を連結することで、燃焼ガスが外部流出を防止するものである。

内周側シール部材１４１は、燃焼器尾筒４３におけるガスタービンの径方向の内側（軸心側）に周方向に沿って配置され、上流側端部が燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部１５１に連結され、下流側端部が内側シュラウド６２の内周側第２フランジ部１５２に連結されている。燃焼器尾筒４３は、下流側端部の内周辺側から径方向の内側（軸心側）に延出する取付部１５３が設けられ、この取付部１５３から下流側（内側シュラウド６２側）に延出する内周側第１フランジ部１５１が設けられている。内側シュラウド６２は、上流側端部の内周側（軸心側）から上流側（燃焼器尾筒４３側）に延出する内周側第２フランジ部１５２が設けられている。一方、内周側シール部材１４１は、上流側端部に上流側（燃焼器尾筒４３側）に開口する内周側第１嵌合部１４２が設けられ、下流側端部に下流側（内側シュラウド６２側）に開口する内周側第２嵌合部１４３が設けられている。

そして、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部１５１が内周側シール部材７２の内周側第１嵌合部１４２に嵌合し、径方向に沿う連結ピン１４４が内周側第１フランジ部１５１及び内周側シール部材７２を貫通することで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材１４１が連結される。また、内側シュラウド６２の内周側第２フランジ部１５２が内周側シール部材７２の内周側第２嵌合部１４３に嵌合することで、内周側シール部材１４１と内側シュラウド６２が連結される。この場合、内周側第１フランジ部１５１と内周側第１嵌合部１４２との間に径方向隙間が確保されることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材１４１との熱膨張差を吸収することができる。

また、内周側シール部材１４１は、内周側第１嵌合部１４２の上流側に突出する凸部（係止部）１４５が設けられている。一方、燃焼器尾筒４３は、取付部１５３の先端部に上流側に凹む凹部（係止部）１５４が設けられている。そして、燃焼器尾筒４３の内周側第１フランジ部１５１が内周側シール部材１４１の内周側第１嵌合部１４２に嵌合し、連結ピン１４４が貫通して固定されることで、燃焼器尾筒４３と内周側シール部材１４１が連結されている。このとき、内周側シール部材１４１の凸部１４５が燃焼器尾筒４３の凹部１５４に入り込んで径方向において重なり、凸部１４５と凹部１５４は、燃焼器尾筒４３の周方向に沿う隙間が設けられている。

このように第３実施形態のシール部材の組付構造にあっては、燃焼器尾筒４３に設けられる内周側第１フランジ部１５１が内周側シール部材１４１に設けられる内周側第１嵌合部１４２に嵌合し、連結ピン１４４が内周側第１フランジ部１５１と内周側第１嵌合部１４２を貫通することで内周側シール部材１４１が燃焼器尾筒４３に連結され、内周側第１嵌合部１４２に設けられる凸部１４５が取付部１５３に設けられる凹部１５４に入り込むものである。

従って、連結ピン１４４が破断すると、燃焼器尾筒４３に対して内周側シール部材１４１が周方向に変位しようとするが、凸部１４４と凹部１４５が接触することでこの内周側シール部材１４１の変位が規制される。その結果、内周側シール部材１４１の位置ずれを防止することで燃焼ガスの漏洩を長期間にわたって防止することができ、信頼性を向上することができる。

なお、上述した実施形態にて、燃焼器尾筒４３に設けられる第１フランジ部６３，６５をシール部材７１，７２に設けられる第１嵌合部７３，７６に嵌合して固定し、第１嵌合部７３，７６に凸部８７を設け、第１フランジ部６３，６５に凹部９０を設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、シュラウド６１，６２に設けられる第２フランジ部６４，６６をシール部材７１，７２に設けられる第２嵌合部７４，７７に嵌合して固定し、第２嵌合部７４，７７と第２フランジ部６４，６６の一方に凸部を設け、他方に凹部を設けてもよい。

また、上述した実施形態では、凸部８７が燃焼器尾筒４３の径方向における外側に突出し、凹部９０が燃焼器尾筒４３の径方向における外側に凹むものとしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、凸部が燃焼器尾筒４３の軸心方向に突出し、凹部が燃焼器尾筒４３の軸心方向に凹むものとしてもよい。即ち、凸部と凹部が周方向にずれたときに接触するような位置に設ければよい。

１１ 圧縮機
１２ 燃焼器（ガスタービン燃焼器）
１３ タービン
４１ 燃焼器外筒
４２ 燃焼器内筒
４３ 燃焼器尾筒（筒）
６１ 外側シュラウド
６２ 内側シュラウド
６３ 外周側第１フランジ部
６４ 外周側第２フランジ部
６５，１５１ 内周側第１フランジ部
６６，１５２ 内周側第２フランジ部
７０ 燃焼ガス流路
７１ 外周側シール部材
７２，１４１ 内周側シール部材
７３ 外周側第１嵌合部
７４ 外周側第２嵌合部
７５，７８，１４４ 連結ピン
７６，１４２ 内周側第１嵌合部
７７，１４３ 内周側第２嵌合部
８７，１０１，１２２，１４５ 凸部（係止部）
９０，１０２，１１１，１２１，１５４ 凹部（係止部）

Claims (10)

1. 燃焼器用筒とタービン用シュラウドとの間でガスタービンの周方向に沿って配設されるシール部材の組付構造であって、
   前記燃焼器用筒と前記タービン用シュラウドとのいずれか一方に設けられる第１フランジ部が前記シール部材に設けられる第１嵌合部に嵌合し、連結ピンが前記第１フランジ部と前記第１嵌合部を貫通することで前記シール部材が前記一方に連結され、
   前記第１フランジ部と前記第１嵌合部とのいずれか一方に設けられる凸部が他方に設けられる凹部に入り込む、
   ことを特徴とするシール部材の組付構造。
2. 前記凸部は、前記ガスタービンの径方向における一方側に突出し、前記凹部は、前記ガスタービンの径方向における一方側に凹むことを特徴とする請求項１に記載のシール部材の組付構造。
3. 前記凸部と前記凹部は、前記ガスタービンの周方向に沿う隙間が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール部材の組付構造。
4. 前記凸部と前記凹部は、互いに対向する面が曲面により形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシール部材の組付構造。
5. 前記第１フランジ部が前記第１嵌合部に嵌合することで互いに前記ガスタービンの軸方向に相対移動不能であり、前記連結ピンが前記第１フランジ部と前記第１嵌合部を貫通することで互いに前記ガスタービンの周方向に相対移動不能であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシール部材の組付構造。
6. 前記シール部材は、第２嵌合部が設けられ、燃焼器用筒とタービン用シュラウドとのいずれか他方に設けられる第２フランジ部が前記第２嵌合部に嵌合することで互いに前記ガスタービンの径方向に相対移動不能であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシール部材の組付構造。
7. 燃焼器用筒とタービン用シュラウドとの間でガスタービンの周方向に沿って配設されるシール部材の組付方法にであって、
   前記燃焼器用筒の第１フランジ部を前記シール部材の第１嵌合部に嵌合する工程と、
   前記第１フランジ部と前記第１嵌合部とのいずれか一方に設けられる凸部を他方に設けられる凹部に入り込ませる工程と、
   連結ピンを前記第１フランジ部と前記第１嵌合部に貫通させて固定する工程と、
   を有することを特徴とするシール部材の組付方法。
8. 燃焼器用筒とタービン用シュラウドとの間でガスタービンの周方向に沿って配設されるシール部材であって、
   前記燃焼器用筒と前記タービン用シュラウドとのいずれか一方に設けられる第１フランジ部が嵌合する第１嵌合部と、
   前記第１フランジ部に前記第１嵌合部を連結するための連結ピンが貫通する貫通孔と、
   前記第１フランジ部に対する前記第１嵌合部の前記ガスタービンの周方向に沿う移動を阻止する係止部と、
   を有することを特徴とするシール部材。
9. 前記係止部は、前記第１フランジ部に係止する凸部または凹部であることを特徴とする請求項８に記載のシール部材。
10. 空気を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機が圧縮した圧縮空気と燃料を混合して燃焼する燃焼器と、
    前記燃焼器が生成した燃焼ガスにより回転動力を得るタービンと、
    請求項８または請求項９のシール部材と、
    を備えることを特徴とするガスタービン。

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