JP2020133567A - Member for rotary machine - Google Patents

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光 黒崎
Hikaru Kurosaki
光 黒崎
清水 弘
Hiroshi Shimizu
弘 清水
浩之 阪本
Hiroyuki Sakamoto
浩之 阪本
智広 石田
Tomohiro Ishida
智広 石田
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Abstract

To provide a member for a rotary machine capable of further improving efficiency of the rotary machine.SOLUTION: A member for a rotary machine has an annular member body A that extends in a circumferential direction around an axial line Am. The annular member body A has a plurality of base plates made of a first material and laminated at intervals in the circumferential direction, and a plurality of beams made of a second material and connecting adjacent base plates to each other. The linear expansion coefficient of the first material has a non-thermal expansion structure larger than the linear expansion coefficient of the second material.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、回転機械用部材に関する。 The present invention relates to members for rotary machines.

ガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを備えている。圧縮機は外部の空気を圧縮して高圧空気を生成する。燃焼器は、この高圧空気と燃料を混合して燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービンは、この燃焼ガスによって回転駆動される。ここで、圧縮機の出口側(後段側)や、タービンの入口側では、高温の流体が常態的に流通している。したがって、当該領域を形成する部材には、熱の入力に伴う変形(熱変形)が生じる場合が多い。 The gas turbine includes a compressor, a combustor, and a turbine. The compressor compresses the outside air to produce high pressure air. The combustor produces high-temperature and high-pressure combustion gas by mixing and burning the high-pressure air and fuel. The turbine is rotationally driven by this combustion gas. Here, high-temperature fluid is normally circulated on the outlet side (rear stage side) of the compressor and the inlet side of the turbine. Therefore, the member forming the region often undergoes deformation (thermal deformation) due to heat input.

ところで、例えばタービンの動翼先端と車室の内周面との間には、数mm程度のクリアランスが形成されることが一般的である。このクリアランスは、ロータの円滑な回転を保証するために形成されている。しかしながら、上記のような熱変形が各部材に生じると、このクリアランスを正常に維持することができなくなる可能性がある。クリアランスが過度に小さくなったり、ロータの周方向において不均一になったりした場合、動翼が車室に接触してタービンを正常に運転できなくなる虞がある。 By the way, for example, a clearance of about several mm is generally formed between the tip of the rotor blade of the turbine and the inner peripheral surface of the vehicle interior. This clearance is formed to ensure smooth rotation of the rotor. However, if the above-mentioned thermal deformation occurs in each member, it may not be possible to maintain this clearance normally. If the clearance becomes excessively small or uneven in the circumferential direction of the rotor, the rotor blades may come into contact with the passenger compartment and the turbine may not operate normally.

そこで、下記特許文献1では、複合材料によってガスタービンの高温部材を構成することを提案している。この複合材料は、負の熱膨張率、又は負のポアソン比を有する第1の材料と、正の熱膨張率、又は正のポアソン比を有する第2の材料とを交互に積層することで形成されている。したがって、熱に曝された場合、この複合材料中では、第1の材料が収縮するとともに、第2の材料が膨張する。その結果、複合材料全体としては熱膨張(熱変形)を生じないとされている。 Therefore, Patent Document 1 below proposes that a high-temperature member of a gas turbine is constructed of a composite material. This composite material is formed by alternately laminating a first material having a negative coefficient of thermal expansion or a negative Poisson's ratio and a second material having a positive coefficient of thermal expansion or a positive Poisson's ratio. Has been done. Therefore, when exposed to heat, the first material shrinks and the second material expands in this composite. As a result, it is said that thermal expansion (thermal deformation) does not occur in the composite material as a whole.

特開2008−232149号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-232149

しかしながら、上記特許文献1に記載された複合材料では、第1の材料、及び第2の材料を単に積層したものであるため、その収縮・膨張の方向を恣意的に規定することが難しい。一方で、ガスタービンの高温部材として用いるためには、上述のクリアランスを維持するために、熱変形量はもとより、熱変形の生じる方向も厳密に規定されることが望ましい。 However, in the composite material described in Patent Document 1, since the first material and the second material are simply laminated, it is difficult to arbitrarily define the direction of shrinkage / expansion thereof. On the other hand, in order to use it as a high-temperature member of a gas turbine, it is desirable that not only the amount of thermal deformation but also the direction in which thermal deformation occurs is strictly defined in order to maintain the above-mentioned clearance.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、回転機械の効率をより一層向上させることが可能な回転機械用部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a member for a rotating machine capable of further improving the efficiency of the rotating machine.

本発明の一態様に係る回転機械用部材は、軸線を中心として周方向に延びる環状部材本体を有し、前記環状部材本体は、第一材料からなり前記周方向に複数が間隔をあけて積層されたベース板、及び、第二材料からなり互いに隣り合うベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張構造を有し、前記第一材料の線膨張係数は、前記第二材料の線膨張係数よりも大きい。 The member for a rotating machine according to one aspect of the present invention has an annular member main body extending in the circumferential direction about an axis, and the annular member main body is made of a first material and a plurality of members are laminated in the circumferential direction at intervals. It has a non-thermal expansion structure having a base plate and a plurality of beams connecting adjacent base plates made of a second material, and the coefficient of linear expansion of the first material is the line of the second material. Greater than the coefficient of expansion.

上記構成によれば、環状部材本体が非熱膨張構造を有する。この非熱膨張構造は、間隔をあけて積層されたベース板、及びこれらベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張部材によって形成されている。ベース板を形成する第一材料は、梁を形成する第二材料よりも線膨張係数が大きい。したがって、環状部材本体に熱が加わった場合、ベース板では自身の面方向に熱変形を生じる一方で、梁に生じる熱変形は小さくなる。その結果、ベース板の積層方向における熱変形量はゼロ、又は負の値となるか、第一材料及び第二材料をそれぞれ単独で用いた場合に比べて非常に小さな正の値となる。上記の構成では、これらベース板の積層方向が、環状部材本体の周方向とされている。したがって、この方向における環状部材本体の熱変形はゼロ、又は負の値となる。周方向の熱変形を生じさせたくない部位に、このような回転機械用部材を適用することで、例えば熱変形に伴うクリアランスの過度な変化等を回避することができる。 According to the above configuration, the annular member body has a non-thermal expansion structure. This non-thermal expansion structure is formed by a base plate laminated at intervals and a non-thermal expansion member having a plurality of beams connecting the base plates. The first material forming the base plate has a larger coefficient of linear expansion than the second material forming the beam. Therefore, when heat is applied to the annular member body, the base plate undergoes thermal deformation in the direction of its own surface, while the thermal deformation generated in the beam becomes small. As a result, the amount of thermal deformation of the base plate in the laminating direction becomes zero or a negative value, or becomes a very small positive value as compared with the case where the first material and the second material are used alone. In the above configuration, the stacking direction of these base plates is the circumferential direction of the annular member main body. Therefore, the thermal deformation of the annular member body in this direction is zero or a negative value. By applying such a member for a rotating machine to a portion where thermal deformation in the circumferential direction is not desired to occur, for example, an excessive change in clearance due to thermal deformation can be avoided.

上記回転機械用部材は、軸線回りに回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを外周側から覆う筒状をなすとともに内周面複数の圧縮機静翼が設けられている圧縮機車室と、をさらに有し、前記環状部材本体は、前記複数の圧縮機静翼を前記圧縮機車室の内周側で支持する静翼保持環であってもよい。 The members for a rotating machine include a compressor rotor that can rotate around an axis, and a compressor chassis that has a tubular shape that covers the compressor rotor from the outer peripheral side and is provided with a plurality of compressor stationary blades on the inner peripheral surface. The annular member main body may be a stationary blade holding ring that further supports the plurality of compressor stationary blades on the inner peripheral side of the compressor casing.

上記構成によれば、静翼保持環としての環状部材本体が非熱膨張構造を有し、当該非熱膨張構造では、ベース板の積層方向が環状部材本体の周方向とされている。これにより、静翼保持環の周方向における熱変形はゼロ、又は負の値となる。したがって、静翼保持環の内径寸法は変化しないか、又はわずかに大きくなる方向に変化するのみとなる。その結果、圧縮機動翼の先端と静翼保持環との間のクリアランスが過度に大きくなる可能性を低減することができる。 According to the above configuration, the annular member main body as the stationary blade holding ring has a non-thermal expansion structure, and in the non-thermal expansion structure, the stacking direction of the base plate is the circumferential direction of the annular member main body. As a result, the thermal deformation in the circumferential direction of the stationary blade holding ring becomes zero or a negative value. Therefore, the inner diameter dimension of the stationary blade holding ring does not change or only changes in the direction of slightly increasing. As a result, it is possible to reduce the possibility that the clearance between the tip of the compressor vane and the vane holding ring becomes excessively large.

上記回転機械用部材は、軸線回りに回転可能なタービンロータと、該タービンロータの外周面に設けられた複数のタービン動翼と、前記タービンロータを外周側から覆う筒状をなすとともに内周面に複数のタービン静翼が設けられているタービン車室と、前記タービン動翼の径方向外側の端部と径方向にクリアランスを介して配置され、軸線を中心とする円環状の分割環と、をさらに有し、前記環状部材本体は、前記分割環を前記タービン車室の内周側で支持するタービン翼環であってもよい。 The members for rotating machinery have a turbine rotor that can rotate around an axis, a plurality of turbine blades provided on the outer peripheral surface of the turbine rotor, and a tubular shape that covers the turbine rotor from the outer peripheral side and an inner peripheral surface. A turbine cabin in which a plurality of turbine blades are provided, and an annular split ring centered on an axis, which is arranged with a radial outer end of the turbine blade and a clearance in the radial direction. The annular member main body may be a turbine blade ring that supports the divided ring on the inner peripheral side of the turbine casing.

上記構成によれば、タービン翼環としての環状部材本体が非熱膨張構造を有し、当該非熱膨張構造では、ベース板の積層方向が環状部材本体の周方向とされている。これにより、タービン翼環の周方向における熱変形はゼロ、又は負の値となる。したがって、タービン翼環の内径寸法は変化しないか、又はわずかに大きくなる方向に変化するのみとなる。その結果、タービン翼環によって内周側で支持されている分割環と、タービン動翼の径方向外側の端部との間のクリアランスが過度に大きくなる可能性を低減することができる。 According to the above configuration, the annular member main body as the turbine blade ring has a non-thermal expansion structure, and in the non-thermal expansion structure, the stacking direction of the base plate is the circumferential direction of the annular member main body. As a result, the thermal deformation in the circumferential direction of the turbine blade ring becomes zero or a negative value. Therefore, the inner diameter dimension of the turbine blade ring does not change or only changes in the direction of slightly increasing. As a result, it is possible to reduce the possibility that the clearance between the split ring supported on the inner peripheral side by the turbine blade ring and the radial outer end of the turbine blade becomes excessively large.

上記回転機械用部材は、軸線回りに回転可能なタービンロータと、前記タービンロータを外周側から覆う筒状をなすとともに内周面に複数のタービン静翼が設けられているタービン車室と、前記タービン静翼の径方向内側の端部と前記タービンロータとの間における流体の漏れをシールするシールリングと、をさらに有し、前記環状部材本体は、前記シールリングを前記タービン静翼の径方向内側の端部で支持するシールリング保持環であってもよい。 The members for a rotating machine include a turbine rotor that can rotate around an axis, a turbine casing that has a tubular shape that covers the turbine rotor from the outer peripheral side, and a plurality of turbine vanes provided on the inner peripheral surface. The annular member body further comprises a seal ring for sealing fluid leakage between the radially inner end of the turbine vane and the turbine rotor, and the annular member body holds the seal ring in the radial direction of the turbine vane. It may be a seal ring holding ring supported by the inner end.

上記構成によれば、シールリング保持環としての環状部材本体が非熱膨張構造を有し、当該非熱膨張構造では、ベース板の積層方向が環状部材本体の周方向とされている。これにより、シールリング保持環の周方向における熱変形はゼロ、又は負の値となる。したがって、シールリング保持環の内径寸法は変化しないか、又はわずかに大きくなる方向に変化するのみとなる。その結果、シールリング保持環によって内周側で支持されているシールリングと、タービンロータとの間におけるクリアランスが過度に大きくなる可能性を低減することができる。 According to the above configuration, the annular member main body as the seal ring holding ring has a non-thermal expansion structure, and in the non-thermal expansion structure, the stacking direction of the base plate is the circumferential direction of the annular member main body. As a result, the thermal deformation of the seal ring holding ring in the circumferential direction becomes zero or a negative value. Therefore, the inner diameter dimension of the seal ring holding ring does not change or only changes in the direction of slightly increasing. As a result, it is possible to reduce the possibility that the clearance between the seal ring supported on the inner peripheral side by the seal ring holding ring and the turbine rotor becomes excessively large.

上記回転機械用部材は、前記環状部材本体の前記非熱膨張構造の表面の少なくとも一部を覆う膜部材をさらに有してもよい。 The rotary machine member may further include a membrane member that covers at least a part of the surface of the non-thermal expansion structure of the annular member body.

環状部材本体を構成する非熱膨張構造では、互いに隣り合うベース板同士、及び梁同士の間に空間が形成されている。この空間内に流体が流れ込んだ場合、不用意な圧力損失や流れの阻害につながる可能性がある。しかしながら、上記の構成では、当該非熱膨張構造の表面の少なくとも一部が膜部材で覆われている。したがって、上記の空間に対する流体の流入を抑止することができる。 In the non-thermal expansion structure constituting the annular member main body, a space is formed between the base plates adjacent to each other and between the beams. If a fluid flows into this space, it may lead to inadvertent pressure loss or flow obstruction. However, in the above configuration, at least a part of the surface of the non-thermal expansion structure is covered with a film member. Therefore, the inflow of fluid into the above space can be suppressed.

上記回転機械用部材では、軸線を中心として周方向に延びる環状部材本体を有し、前記環状部材本体は、第一材料からなり前記軸線の径方向に複数が間隔をあけて積層されたベース板、及び、第二材料からなり互いに隣り合うベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張構造を有し、前記第一材料の線膨張係数は、前記第二材料の線膨張係数より大きい。 The rotary machine member has an annular member main body extending in the circumferential direction about the axis, and the annular member main body is made of a first material and a plurality of base plates are laminated in the radial direction of the axis at intervals. It has a non-thermal expansion structure having a plurality of beams made of a second material and connecting adjacent base plates to each other, and the linear expansion coefficient of the first material is larger than the linear expansion coefficient of the second material. ..

上記構成によれば、環状部材本体が非熱膨張構造を有する。この非熱膨張構造は、間隔をあけて積層されたベース板、及びこれらベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張部材によって形成されている。ベース板を形成する第一材料は、梁を形成する第二材料よりも線膨張係数が大きい。したがって、環状部材本体に熱が加わった場合、ベース板では自身の面方向に熱変形を生じる一方で、梁に生じる熱変形は小さくなる。その結果、ベース板の積層方向における熱変形量はゼロ、又は負の値となるか、第一材料及び第二材料をそれぞれ単独で用いた場合に比べて非常に小さな正の値となる。上記の構成では、これらベース板の積層方向が、環状部材本体の径方向とされている。したがって、この方向における環状部材本体の熱変形はゼロ、又は負の値となる。径方向の熱変形を生じさせたくない部位に、このような回転機械用部材を適用することで、例えば熱変形に伴うクリアランスの過度な変化等を回避することができる。 According to the above configuration, the annular member body has a non-thermal expansion structure. This non-thermal expansion structure is formed by a base plate laminated at intervals and a non-thermal expansion member having a plurality of beams connecting the base plates. The first material forming the base plate has a larger coefficient of linear expansion than the second material forming the beam. Therefore, when heat is applied to the annular member body, the base plate undergoes thermal deformation in the direction of its own surface, while the thermal deformation generated in the beam becomes small. As a result, the amount of thermal deformation of the base plate in the laminating direction becomes zero or a negative value, or becomes a very small positive value as compared with the case where the first material and the second material are used alone. In the above configuration, the stacking direction of these base plates is the radial direction of the annular member main body. Therefore, the thermal deformation of the annular member body in this direction is zero or a negative value. By applying such a member for a rotating machine to a portion where thermal deformation in the radial direction is not desired to occur, for example, an excessive change in clearance due to thermal deformation can be avoided.

本発明の一態様に係る回転機械用部材は、軸線を中心として周方向に延びる環状部材本体を有し、前記環状部材本体は、第一材料からなり前記軸線の径方向に複数が間隔をあけて積層されたベース板、及び、第二材料からなり互いに隣り合う前記ベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張構造を有し、前記第一材料の線膨張係数は、第一の温度で前記第二材料の線膨張係数よりも大きいとともに、前記第一の温度よりも高い第二の温度では前記第二材料の線膨張係数よりも小さい。 The member for a rotating machine according to one aspect of the present invention has an annular member main body extending in the circumferential direction about an axis, and the annular member main body is made of a first material and a plurality of members are spaced apart in the radial direction of the axis. It has a non-thermal expansion structure having a base plate laminated in a row and a plurality of beams made of a second material and connecting the base plates adjacent to each other, and the linear expansion coefficient of the first material is the first. The temperature is larger than the coefficient of linear expansion of the second material, and the second temperature higher than the first temperature is smaller than the coefficient of linear expansion of the second material.

上記構成によれば、第一の温度以下では、ベース板を構成する第一材料の線膨張係数は、第二材料の線膨張係数よりも大きい。したがって、当該第一温度以下では、非熱膨張部材は、ゼロ又は負の線膨張係数を示す。一方で、第一の温度よりも大きい第二の温度では、第一材料の線膨張係数は第二材料の線膨張係数よりも小さく変化する。したがって、当該第二温度では、非熱膨張係数は、正の線膨張係数を示す。回転機械用部材としては、他の部材との間のクリアランスを一定に保つ上で、例えば運転開始から定常状態に至るまでの間に上記のような線膨張係数の変化が必要となる部材に好適に適用することができる。 According to the above configuration, below the first temperature, the coefficient of linear expansion of the first material constituting the base plate is larger than the coefficient of linear expansion of the second material. Therefore, below the first temperature, the non-thermal expansion member exhibits zero or a negative coefficient of linear expansion. On the other hand, at the second temperature, which is larger than the first temperature, the coefficient of linear expansion of the first material changes to be smaller than the coefficient of linear expansion of the second material. Therefore, at the second temperature, the non-thermal expansion coefficient shows a positive linear expansion coefficient. As a member for a rotary machine, it is suitable for a member that requires a change in the coefficient of linear expansion as described above from the start of operation to a steady state, for example, in order to keep the clearance between the member and another member constant. Can be applied to.

上記回転機械用部材は、軸線回りに回転可能なタービンロータと、該タービンロータの外周面に設けられた複数のタービン動翼と、前記タービンロータを外周側から覆う筒状をなすとともに内周面に複数のタービン静翼が設けられているタービン車室と、前記タービン動翼の径方向外側の端部と径方向にクリアランスを介して配置され、前記軸線を中心とする円環状の分割環と、前記分割環を前記タービン車室の内周側で支持するタービン翼環と、前記環状部材本体は、前記タービン翼環と前記分割環との間に設けられた遮熱環であってもよい。 The members for rotary machinery have a turbine rotor that can rotate around an axis, a plurality of turbine moving blades provided on the outer peripheral surface of the turbine rotor, and a tubular shape that covers the turbine rotor from the outer peripheral side and an inner peripheral surface. A turbine cabin provided with a plurality of turbine stationary blades, and an annular split ring centered on the axis line, which is arranged with a radial outer end of the turbine moving blade and a clearance in the radial direction. The turbine wing ring that supports the split ring on the inner peripheral side of the turbine casing and the annular member main body may be a heat shield ring provided between the turbine wing ring and the split ring. ..

上記構成によれば、温度が低い(第一の温度以下である)場合、遮熱環としての環状部材本体は、負の線膨張係数を示すことから、全体として収縮する。一方で、温度が低い運転域(即ち、運転開始直後)では、タービン動翼が熱膨張する。したがって、何らの措置も施さない場合、分割環とタービン動翼との間のクリアランスは小さくなってしまう。しかしながら、上記構成によれば、非熱膨張構造を有する遮熱環がはじめに収縮することにより、分割環とタービン動翼の径方向外側の端部との間のクリアランスは大きくなる方向に変化する。さらに、定常状態に至ると、遮熱環の線膨張係数は正となる。これにより、遮熱環は膨張し、クリアランスは小さくなる方向に変化する。したがって、運転開始直後から定常状態に至るまで、クリアランスの大きさを一定の値で維持することが可能となる。その結果、ガスタービンの効率をさらに向上させることができる。 According to the above configuration, when the temperature is low (below the first temperature), the annular member body as the heat shield ring exhibits a negative coefficient of linear expansion and therefore contracts as a whole. On the other hand, in the operating range where the temperature is low (that is, immediately after the start of operation), the turbine blades thermally expand. Therefore, if no measures are taken, the clearance between the split ring and the turbine blades will be small. However, according to the above configuration, the clearance between the split ring and the radial outer end of the turbine blade changes in a direction of increasing due to the first contraction of the heat shield ring having the non-thermal expansion structure. Further, when the steady state is reached, the coefficient of linear expansion of the heat shield ring becomes positive. As a result, the heat shield ring expands and the clearance changes in the direction of decreasing. Therefore, it is possible to maintain the size of the clearance at a constant value from immediately after the start of operation to the steady state. As a result, the efficiency of the gas turbine can be further improved.

上記回転機械用部材では、前記環状部材本体の前記非熱膨張構造の表面の少なくとも一部を覆う膜状の膜部材をさらに有してもよい。 The rotary machine member may further have a film-like film member that covers at least a part of the surface of the non-thermal expansion structure of the annular member body.

環状部材本体を構成する非熱膨張構造では、互いに隣り合うベース板同士、及び梁同士の間に空間が形成されている。この空間内に流体が流れ込んだ場合、不用意な圧力損失や流れの阻害につながる可能性がある。しかしながら、上記の構成では、当該非熱膨張構造の表面の少なくとも一部が膜部材で覆われている。したがって、上記の空間に対する流体の流入を抑止することができる。 In the non-thermal expansion structure constituting the annular member main body, a space is formed between the base plates adjacent to each other and between the beams. If a fluid flows into this space, it may lead to inadvertent pressure loss or flow obstruction. However, in the above configuration, at least a part of the surface of the non-thermal expansion structure is covered with a film member. Therefore, the inflow of fluid into the above space can be suppressed.

本発明によれば、回転機械の効率をより一層向上させることが可能な回転機械用部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a member for a rotating machine capable of further improving the efficiency of the rotating machine.

本発明の第一実施形態に係るガスタービンの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the gas turbine which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るガスタービンの要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part of the gas turbine which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る非熱膨張部材の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the non-thermal expansion member which concerns on 1st Embodiment of this invention. 非熱膨張部材の挙動を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the behavior of the non-thermal expansion member. 本発明の第二実施形態に係るガスタービンの要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part of the gas turbine which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係るガスタービンの要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part of the gas turbine which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係る非熱膨張部材を構成する第一材料、及び第二材料の線膨張係数と温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the linear expansion coefficient of the 1st material which comprises the non-thermal expansion member which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and the 2nd material, and temperature. 本発明の第三実施形態に係る非熱膨張部材の線膨張係数と温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the linear expansion coefficient and the temperature of the non-thermal expansion member which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態に係るガスタービンの要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part of the gas turbine which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第五実施形態に係るガスタービンの要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part of the gas turbine which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第五実施形態に係るガスタービンの変形例を示す要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part which shows the modification of the gas turbine which concerns on 5th Embodiment of this invention.

[第一実施形態]
本発明の第一実施形態について、図1から図4を参照して説明する。ガスタービン100は、圧縮機1と、燃焼器3と、タービン2と、を備えている。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The gas turbine 100 includes a compressor 1, a combustor 3, and a turbine 2.

圧縮機1は、高圧空気を生成する。圧縮機1は、回転機械用部材としての、圧縮機ロータ11と、圧縮機ケーシング12(圧縮機車室)と、を備えている。圧縮機ケーシング12は、圧縮機ロータ11を外周側から覆っており、軸線Amに沿って延びている。 The compressor 1 produces high pressure air. The compressor 1 includes a compressor rotor 11 and a compressor casing 12 (compressor casing) as members for a rotating machine. The compressor casing 12 covers the compressor rotor 11 from the outer peripheral side and extends along the axis Am.

圧縮機ロータ11の外周面には、軸線Am方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機動翼段13が設けられている。これら圧縮機動翼段13は、複数の圧縮機動翼14をそれぞれ備えている。各圧縮機動翼段13の圧縮機動翼14は、圧縮機ロータ11の外周面上で軸線Amの周方向に間隔をあけて配列されている。 A plurality of compressor moving blade stages 13 arranged at intervals in the axis direction Am are provided on the outer peripheral surface of the compressor rotor 11. Each of these compression motor blade stages 13 includes a plurality of compression mobile blades 14. The compressor vanes 14 of each compressor vane stage 13 are arranged on the outer peripheral surface of the compressor rotor 11 at intervals in the circumferential direction of the axis Am.

圧縮機ケーシング12の内周面には、軸線Am方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機静翼段15が設けられている。これら圧縮機静翼段15は、軸線Am方向で上記圧縮機動翼段13と交互に配置されている。これら圧縮機静翼段15は、複数の圧縮機静翼16をそれぞれ備えている。各圧縮機静翼段15の圧縮機静翼16は、圧縮機ケーシング12の内周面上で軸線Amの周方向に間隔をあけて配列されている。 On the inner peripheral surface of the compressor casing 12, a plurality of compressor stationary blade stages 15 arranged at intervals in the axis Am direction are provided. These compressor stationary blade stages 15 are arranged alternately with the compressor moving blade stage 13 in the direction of the axis Am. Each of these compressor stationary blade stages 15 includes a plurality of compressor stationary blades 16. The compressor stationary blades 16 of each compressor stationary blade stage 15 are arranged on the inner peripheral surface of the compressor casing 12 at intervals in the circumferential direction of the axis Am.

燃焼器3は、圧縮機1で生成された高圧空気に燃料を混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成する。燃焼器3は、圧縮機ケーシング12とタービン2のタービンケーシング22との間に設けられている。この燃焼器3によって生成された燃焼ガスは、タービン2に供給される。 The combustor 3 produces combustion gas by mixing fuel with the high-pressure air generated by the compressor 1 and burning the fuel. The combustor 3 is provided between the compressor casing 12 and the turbine casing 22 of the turbine 2. The combustion gas generated by the combustor 3 is supplied to the turbine 2.

タービン2は、燃焼器3で生成された燃焼ガスによって駆動する。このタービン2は、回転機械用部材としての、タービンロータ21と、タービンケーシング22(タービン車室)と、を有している。タービンロータ21は、軸線Amに沿って延びている。このタービンロータ21の外周面には、軸線Am方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼段23が設けられている。これらタービン動翼段23は、複数のタービン動翼24をそれぞれ備えている。各タービン動翼段23のタービン動翼24は、タービンロータ21の外周面上で軸線Amの周方向に間隔をあけて配列されている。 The turbine 2 is driven by the combustion gas generated by the combustor 3. The turbine 2 has a turbine rotor 21 and a turbine casing 22 (turbine casing) as members for rotary machinery. The turbine rotor 21 extends along the axis Am. A plurality of turbine blade stages 23 arranged at intervals in the axis Am direction are provided on the outer peripheral surface of the turbine rotor 21. Each of these turbine blade stages 23 includes a plurality of turbine blades 24. The turbine blades 24 of each turbine blade stage 23 are arranged on the outer peripheral surface of the turbine rotor 21 at intervals in the circumferential direction of the axis Am.

タービンケーシング22は、タービンロータ21を外周側から覆っている。このタービンケーシング22の内周面には、軸線Am方向に間隔をあけて配列された複数のタービン静翼段25が設けられている。タービン静翼段25は、軸線Am方向で上記タービン動翼段23と交互に配置されている。これらタービン静翼段25は、複数のタービン静翼26をそれぞれ備えている。各タービン静翼段25のタービン静翼26は、タービンケーシング22の内周面上で軸線Amの周方向に間隔をあけて配列されている。 The turbine casing 22 covers the turbine rotor 21 from the outer peripheral side. A plurality of turbine stationary blade stages 25 arranged at intervals in the axis Am direction are provided on the inner peripheral surface of the turbine casing 22. The turbine blade stages 25 are arranged alternately with the turbine blade stages 23 in the direction of the axis Am. Each of these turbine stationary blade stages 25 includes a plurality of turbine stationary blades 26. The turbine stationary blades 26 of each turbine stationary blade stage 25 are arranged on the inner peripheral surface of the turbine casing 22 at intervals in the circumferential direction of the axis Am.

圧縮機ロータ11とタービンロータ21とは、軸線Am方向に一体に接続されている。これら圧縮機ロータ11とタービンロータ21とによって、ガスタービンロータ91(タービンロータ)が構成されている。同様に、圧縮機ケーシング12とタービンケーシング22とは、軸線Amに沿って一体に接続されている。これら圧縮機ケーシング12とタービンケーシング22とによってガスタービンケーシング92(車室)が構成されている。ガスタービンロータ91は、ガスタービンケーシング92の内部で軸線Am回りに一体に回転可能とされている。 The compressor rotor 11 and the turbine rotor 21 are integrally connected in the direction of the axis Am. The gas turbine rotor 91 (turbine rotor) is composed of the compressor rotor 11 and the turbine rotor 21. Similarly, the compressor casing 12 and the turbine casing 22 are integrally connected along the axis Am. The gas turbine casing 92 (vehicle compartment) is composed of the compressor casing 12 and the turbine casing 22. The gas turbine rotor 91 is integrally rotatable around the axis Am inside the gas turbine casing 92.

ガスタービン100を運転するに当たっては、まず外部の駆動源によって圧縮機ロータ11(ガスタービンロータ91)を回転駆動する。圧縮機ロータ11の回転に伴って外部の空気が順次圧縮され、高圧空気が生成される。この高圧空気は、圧縮機ケーシング12を通じて燃焼器3内に供給される。燃焼器3内では、燃料がこの高圧空気に混合されて燃焼し、高温高圧の燃焼ガスが生成される。燃焼ガスはタービンケーシング22を通じてタービン2内に供給される。タービン2内では、タービン動翼段23、及びタービン静翼段25に燃焼ガスが順次衝突することで、タービンロータ21(ガスタービンロータ91)に対して回転駆動力が与えられる。この回転エネルギーは、例えば、軸端に連結された発電機G等の駆動に利用される。タービン2を駆動した燃焼ガスは外部に排出される。 In operating the gas turbine 100, first, the compressor rotor 11 (gas turbine rotor 91) is rotationally driven by an external drive source. As the compressor rotor 11 rotates, the external air is sequentially compressed to generate high-pressure air. This high-pressure air is supplied into the combustor 3 through the compressor casing 12. In the combustor 3, fuel is mixed with the high-pressure air and burned to generate high-temperature and high-pressure combustion gas. The combustion gas is supplied into the turbine 2 through the turbine casing 22. In the turbine 2, rotational driving force is applied to the turbine rotor 21 (gas turbine rotor 91) by sequentially colliding the combustion gas with the turbine blade stage 23 and the turbine stationary blade stage 25. This rotational energy is used, for example, to drive a generator G or the like connected to the shaft end. The combustion gas that drives the turbine 2 is discharged to the outside.

次いで、図2を参照して、圧縮機1の内部の構成について説明する。同図に示すように、圧縮機1では、上述の圧縮機静翼16が、圧縮機ケーシング12の内部で、静翼保持環30(環状部材本体A)によって保持されている。具体的には、この静翼保持環30は、圧縮機ケーシング12の内周面から軸線Amに対する径方向内側に向かって突出する突出部S1の先端(径方向内側の端部)に固定されている。静翼保持環30は、軸線Amを中心とする筒状をなしている。静翼保持環30のうち、軸線Am方向一方側の端部を含む部分(即ち、上記の突出部S1よりも軸線Am方向一方側の部分)の内周面31Sには、複数の圧縮機静翼16が軸線Am方向に間隔をあけて配列されている。一対の圧縮機静翼16同士の間には1つの圧縮機動翼14が入り込んでいる。圧縮機動翼14の先端部(径方向外側の端部)と内周面31Sとの間には、径方向に広がるクリアランスC1が形成されている。 Next, the internal configuration of the compressor 1 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in the compressor 1, the above-mentioned compressor stationary blade 16 is held inside the compressor casing 12 by a stationary blade holding ring 30 (annular member main body A). Specifically, the stationary blade holding ring 30 is fixed to the tip (diameter inner end) of the protrusion S1 protruding inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the compressor casing 12 with respect to the axis Am. There is. The stationary blade holding ring 30 has a tubular shape centered on the axis Am. A plurality of compressors are static on the inner peripheral surface 31S of the stationary blade holding ring 30 including the end portion on one side in the axis Am direction (that is, the portion on one side in the axis Am direction from the above-mentioned protruding portion S1). The wings 16 are arranged at intervals in the direction of the axis Am. One compressor moving blade 14 is inserted between the pair of compressor stationary blades 16. A clearance C1 that extends in the radial direction is formed between the tip end portion (the end portion on the outer side in the radial direction) of the compressor blade 14 and the inner peripheral surface 31S.

静翼保持環30のうち、軸線Am方向他方側の端部を含む部分(即ち、上記の突出部S1よりも軸線Am方向他方側の部分)の内周面32Sは、軸線Am方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向内側から外側に向かって延びている。さらに、この内周面32Sは、ディフューザ5の外周面5Sに対して径方向外側から対向している。ディフューザ5は、圧縮機1から排出された高圧空気を案内し、静圧回復するために設けられている。 The inner peripheral surface 32S of the stationary blade holding ring 30 including the end portion on the other side in the axis Am direction (that is, the portion on the other side in the axis Am direction from the protrusion S1) is from one side in the axis Am direction. It extends from the inside to the outside in the radial direction toward the other side. Further, the inner peripheral surface 32S faces the outer peripheral surface 5S of the diffuser 5 from the outside in the radial direction. The diffuser 5 is provided to guide the high-pressure air discharged from the compressor 1 and restore the static pressure.

上記の静翼保持環30は、非熱膨張構造を有する非熱膨張部材Mによって形成されている。非熱膨張構造は、線膨張係数がゼロ、又は負の値を示すか、非常に小さな正の値を示す。図3に示すように、非熱膨張部材Mは、板状に形成されるとともに、厚さ方向に間隔をあけて互いに平行に配列された複数のベース板81と、これらベース板81同士を互いに接続する三次元トラス構造82と、を備えている(非熱膨張構造を有している)。これらベース板81、及び三次元トラス構造82は、いずれも金属材料で形成されている。ベース板81を形成する第一材料の線膨張係数は、三次元トラス構造82を形成する第二材料の線膨張係数に対して相対的に大きい。複数のベース板81は、延在領域の全体にわたって等間隔をあけて互いに対向している。 The stationary blade holding ring 30 is formed by a non-thermal expansion member M having a non-thermal expansion structure. Non-thermal expansion structures have a coefficient of linear expansion of zero, a negative value, or a very small positive value. As shown in FIG. 3, the non-thermal expansion member M is formed in a plate shape, and a plurality of base plates 81 arranged in parallel with each other at intervals in the thickness direction, and these base plates 81 are placed on each other. It has a three-dimensional truss structure 82 to be connected (has a non-thermal expansion structure). Both the base plate 81 and the three-dimensional truss structure 82 are made of a metal material. The coefficient of linear expansion of the first material forming the base plate 81 is relatively large with respect to the coefficient of linear expansion of the second material forming the three-dimensional truss structure 82. The plurality of base plates 81 face each other at equal intervals over the entire extending area.

三次元トラス構造82は、互いに交差する方向に延びる複数の梁83を有している。それぞれの梁83は棒状をなしている。この三次元トラス構造82では、4つの梁83が、互いに対向する一対のベース板81のうち、一方側のベース板81の表面に格子状に配列された複数の支持点の一つ(第一支持点P1)と、他方側のベース板81の表面に格子状に配列された4つの支持点(第二支持点P2)とをそれぞれ接続している。 The three-dimensional truss structure 82 has a plurality of beams 83 extending in directions intersecting each other. Each beam 83 has a rod shape. In this three-dimensional truss structure 82, the four beams 83 are one of a plurality of support points arranged in a grid pattern on the surface of the base plate 81 on one side of the pair of base plates 81 facing each other (first). The support points P1) and the four support points (second support points P2) arranged in a grid pattern on the surface of the base plate 81 on the other side are connected to each other.

ベース板81は、複数(4つ)の梁83が接続されることで第一支持点P1を形成する支持部Sと、ベース板81の広がる方向(面方向)において互いに隣接する複数の支持部Sを接続する接続部Cと、を有している。これにより、ベース板81には、複数(4つ)の第一支持点P1を頂点とする四角形の孔(ベース板孔部H)が形成されている。即ち、ベース板81は、各第一支持点P1同士を接続する格子状をなしている。 The base plate 81 has a support portion S that forms a first support point P1 by connecting a plurality of (four) beams 83, and a plurality of support portions that are adjacent to each other in the spreading direction (plane direction) of the base plate 81. It has a connecting portion C for connecting S. As a result, the base plate 81 is formed with a plurality of (four) quadrangular holes (base plate hole portions H) having a plurality of (four) first support points P1 as vertices. That is, the base plate 81 has a grid pattern that connects the first support points P1 to each other.

ベース板81に直交する方向から見て、第一支持点P1と第二支持点P2とは、位置が互いに重ならないようにそれぞれ配列されるとともに、互いに等間隔をあけて格子状に配列されている。即ち、上記4つの梁83は、1つの第一支持点P1を頂点とするとともに、4つの第二支持点P2によってベース板81上に形成される四角形を底面とする四角錐を形成している。複数の梁83は、互いに同一の長さを有している。 When viewed from the direction orthogonal to the base plate 81, the first support point P1 and the second support point P2 are arranged so that their positions do not overlap each other, and are arranged in a grid pattern at equal intervals from each other. There is. That is, the four beams 83 form a quadrangular pyramid having one first support point P1 as an apex and a quadrangle formed on the base plate 81 by the four second support points P2 as a bottom surface. .. The plurality of beams 83 have the same length as each other.

上記のような三次元トラス構造82が、ベース板81を挟んで積層方向に鏡像対称となるように配置されている。言い換えれば、ベース板81の一方側の面における1つの第一支持点P1の反対側(ベース板81の他方側の面上)には、他の第一支持点P1が位置している。図3の例では、これらベース板81、及び三次元トラス構造82によって構成される単位構造が、4層にわたって積層されている構成を示している。 The three-dimensional truss structure 82 as described above is arranged so as to be mirror image symmetric in the stacking direction with the base plate 81 interposed therebetween. In other words, the other first support point P1 is located on the opposite side of one first support point P1 on one side surface of the base plate 81 (on the other side surface of the base plate 81). In the example of FIG. 3, the unit structure composed of the base plate 81 and the three-dimensional truss structure 82 is laminated over four layers.

次に、上記の非熱膨張部材Mの挙動について、図4を参照して説明する。図4では、一対のベース板81と、これらベース板81同士の間に設けられた1層の三次元トラス構造82のみを代表的に示している。非熱膨張部材Mに熱が加えられた場合、ベース板81、及び三次元トラス構造82は、以下のような挙動を示す。まず、ベース板81は、自身の延在する面方向に膨張する(図4中のDa方向に膨張する:ベース板1a)。したがって、上述の第一支持点P1同士の間隔が広がる(第一支持点P1a)。ここで、梁83の線膨張係数が、ベース板81の線膨張係数よりも小さいことから、ベース板81の熱膨張量に比べて、梁83の熱膨張量は小さくなっている。これにより、上述の第一支持点P1同士の間隔が広がり、一対の梁83はベース板81の膨張する方向へ引っ張られる(梁83a)。その結果、一方側のベース板81に対して、他方側のベース板81を近付く方向に変位させる力が働く。この力により、他方側のベース板81は、図4中のDb方向に変位する。このように、ベース板81の広がる面方向に膨張が生じる一方で、面方向に直交する厚さ方向(積層方向)では熱変形がゼロ(又は負の値)となるか、第一材料及び第二材料をそれぞれ単独で用いた場合に比べて非常に小さな正の値となる。なお、図4の例では、説明のためにベース板1の挙動を誇張して示している。即ち、実際には、ベース板1同士は、互いに近付く方向には変位せず、積層方向における熱変形はゼロ(又は極めて小さい値)となる。 Next, the behavior of the non-thermal expansion member M will be described with reference to FIG. In FIG. 4, only a pair of base plates 81 and a one-layer three-dimensional truss structure 82 provided between the base plates 81 are typically shown. When heat is applied to the non-thermal expansion member M, the base plate 81 and the three-dimensional truss structure 82 behave as follows. First, the base plate 81 expands in the direction of its extending surface (expands in the Da direction in FIG. 4: base plate 1a). Therefore, the distance between the above-mentioned first support points P1 is widened (first support point P1a). Here, since the coefficient of linear expansion of the beam 83 is smaller than the coefficient of linear expansion of the base plate 81, the amount of thermal expansion of the beam 83 is smaller than the amount of thermal expansion of the base plate 81. As a result, the distance between the first support points P1 described above is widened, and the pair of beams 83 are pulled in the expanding direction of the base plate 81 (beam 83a). As a result, a force is applied to the base plate 81 on one side to displace the base plate 81 on the other side in the approaching direction. Due to this force, the base plate 81 on the other side is displaced in the Db direction in FIG. In this way, while the base plate 81 expands in the spreading plane direction, the thermal deformation becomes zero (or a negative value) in the thickness direction (stacking direction) orthogonal to the plane direction, or the first material and the first material The positive value is very small compared to the case where each of the two materials is used alone. In the example of FIG. 4, the behavior of the base plate 1 is exaggerated for the sake of explanation. That is, in reality, the base plates 1 do not displace in the direction of approaching each other, and the thermal deformation in the stacking direction becomes zero (or an extremely small value).

他方で、上記のような非熱膨張部材Mとは異なる、一様な材料で形成された中実の板材に熱を加えた場合、面方向と厚さ方向のいずれにおいても熱膨張が生じてしまう。即ち、上記の非熱膨張部材Mでは、従来得られなかった特性を実現することができる。 On the other hand, when heat is applied to a solid plate made of a uniform material, which is different from the non-thermal expansion member M as described above, thermal expansion occurs in both the surface direction and the thickness direction. It ends up. That is, the non-thermal expansion member M can realize characteristics that have not been obtained in the past.

本実施形態に係る静翼保持環30では、上記のベース板81の積層方向が、軸線Amに対する周方向とされている。したがって、周方向における静翼保持環30の寸法は変化しないか、又は減少する。よって、円環状をなす静翼保持環30の内径寸法は変化しないか、又はわずかに増大する。その結果、圧縮機動翼14の先端部と静翼保持環30の内周面31Sとの間のクリアランスC1が大きく変化してしまう可能性を低減することができる。 In the stationary blade holding ring 30 according to the present embodiment, the stacking direction of the base plate 81 is the circumferential direction with respect to the axis Am. Therefore, the dimensions of the stationary blade holding ring 30 in the circumferential direction do not change or decrease. Therefore, the inner diameter dimension of the annular stationary blade holding ring 30 does not change or slightly increases. As a result, it is possible to reduce the possibility that the clearance C1 between the tip end portion of the compression motor blade 14 and the inner peripheral surface 31S of the stationary blade holding ring 30 is significantly changed.

以上、説明したように、上記構成によれば、環状部材本体Aが非熱膨張構造を有する。この非熱膨張構造は、間隔をあけて積層されたベース板81、及びこれらベース板81同士を接続する複数の梁83を有する非熱膨張部材Mによって形成されている。ベース板81を形成する第一材料は、梁83を形成する第二材料よりも線膨張係数が大きい。したがって、環状部材本体Aに熱が加わった場合、ベース板81では自身の面方向に熱変形を生じる一方で、梁83に生じる熱変形は小さくなる。その結果、ベース板81の積層方向における熱変形量はゼロ、又は負の値となる。上記の構成では、これらベース板81の積層方向が、環状部材本体Aの周方向とされている。したがって、この方向における環状部材本体Aの熱変形はゼロ、又は負の値となる。周方向の熱変形を生じさせたくない部位に、このような回転機械用部材を適用することで、例えば熱変形に伴うクリアランスの過度な変化等を回避することができる。 As described above, according to the above configuration, the annular member main body A has a non-thermal expansion structure. This non-thermal expansion structure is formed by a base plate 81 laminated at intervals and a non-thermal expansion member M having a plurality of beams 83 connecting the base plates 81 to each other. The first material forming the base plate 81 has a larger coefficient of linear expansion than the second material forming the beam 83. Therefore, when heat is applied to the annular member main body A, the base plate 81 undergoes thermal deformation in its own surface direction, while the thermal deformation generated in the beam 83 becomes small. As a result, the amount of thermal deformation of the base plate 81 in the stacking direction becomes zero or a negative value. In the above configuration, the stacking direction of these base plates 81 is the circumferential direction of the annular member main body A. Therefore, the thermal deformation of the annular member body A in this direction is zero or a negative value. By applying such a member for a rotating machine to a portion where thermal deformation in the circumferential direction is not desired to occur, for example, an excessive change in clearance due to thermal deformation can be avoided.

さらに、上記構成によれば、静翼保持環30としての環状部材本体Aが非熱膨張構造を有し、当該非熱膨張構造では、ベース板81の積層方向が環状部材本体Aの周方向とされている。これにより、静翼保持環30の周方向における熱変形はゼロ、又は負の値となる。したがって、静翼保持環30の内径寸法は変化しないか、又はわずかに変化するのみとなる。その結果、圧縮機動翼14の先端と静翼保持環30との間のクリアランスC1が過度に大きくなる可能性を低減することができる。これにより、ガスタービン100の効率を向上させることができる。 Further, according to the above configuration, the annular member main body A as the stationary blade holding ring 30 has a non-thermal expansion structure, and in the non-thermal expansion structure, the stacking direction of the base plate 81 is the circumferential direction of the annular member main body A. Has been done. As a result, the thermal deformation of the stationary blade holding ring 30 in the circumferential direction becomes zero or a negative value. Therefore, the inner diameter dimension of the stationary blade holding ring 30 does not change or changes only slightly. As a result, it is possible to reduce the possibility that the clearance C1 between the tip of the compressor vane 14 and the vane holding ring 30 becomes excessively large. Thereby, the efficiency of the gas turbine 100 can be improved.

以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。 The first embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated.

[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図5を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、環状部材本体Bとして、タービン2内のタービン翼環50に上述の非熱膨張部材Mを適用した例について説明する。図5に示すように、タービンケーシング22(タービン車室)の内側には、タービンケーシング22の内周面22Sから径方向内側に向かって突出する突出部S2と、この突出部S2の径方向内側の端部に取り付けられた円筒状のタービン翼環50と、タービン翼環50の内周側で遮熱環60を介して支持されている分割環70とが設けられている。分割環70は、軸線Amを中心とする円環状をなしている。分割環70の内周面70Sは、タービン動翼24の先端部(径方向外側の端部)に対して、クリアランスC2をあけて対向している。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, an example in which the above-mentioned non-thermal expansion member M is applied to the turbine blade ring 50 in the turbine 2 as the annular member main body B will be described. As shown in FIG. 5, inside the turbine casing 22 (turbine casing), a protruding portion S2 protruding inward in the radial direction from the inner peripheral surface 22S of the turbine casing 22 and a radial inside of the protruding portion S2. A cylindrical turbine blade ring 50 attached to the end of the turbine blade ring 50 and a split ring 70 supported via a heat shield ring 60 on the inner peripheral side of the turbine blade ring 50 are provided. The dividing ring 70 has an annular shape centered on the axis Am. The inner peripheral surface 70S of the dividing ring 70 faces the tip end portion (diameter outer end portion) of the turbine blade 24 with a clearance C2.

タービン翼環50は、上述の非熱膨張部材Mによって形成されている。当該非熱膨張部材Mにおけるベース板81の積層方向は、軸線Amに対する周方向とされている。 The turbine blade ring 50 is formed by the above-mentioned non-thermal expansion member M. The stacking direction of the base plate 81 in the non-thermal expansion member M is the circumferential direction with respect to the axis Am.

上記構成によれば、タービン翼環50としての環状部材本体Bが非熱膨張構造を有し、当該非熱膨張構造では、ベース板81の積層方向が環状部材本体Bの周方向とされている。これにより、タービン翼環50の周方向における熱変形はゼロ、又は負の値となるか、第一材料及び第二材料をそれぞれ単独で用いた場合に比べて非常に小さな正の値となる。したがって、タービン翼環50の内径寸法は変化しないか、又はわずかに大きくなる方向に変化するのみとなる。その結果、タービン翼環50によって内周側で支持されている分割環70の内周面70Sと、タービン動翼24の径方向外側の端部との間のクリアランスC2が過度に大きくなる可能性を低減することができる。 According to the above configuration, the annular member main body B as the turbine blade ring 50 has a non-thermal expansion structure, and in the non-thermal expansion structure, the stacking direction of the base plate 81 is the circumferential direction of the annular member main body B. .. As a result, the thermal deformation of the turbine blade ring 50 in the circumferential direction becomes zero or a negative value, or becomes a very small positive value as compared with the case where the first material and the second material are used alone. Therefore, the inner diameter dimension of the turbine blade ring 50 does not change, or only changes in the direction of slightly increasing. As a result, the clearance C2 between the inner peripheral surface 70S of the split ring 70 supported on the inner peripheral side by the turbine blade ring 50 and the radial outer end of the turbine blade 24 may become excessively large. Can be reduced.

以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。 The second embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated.

[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態について、図6を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、環状部材本体Cとして、タービン2内の遮熱環60に非熱膨張部材M´を適用した例について説明する。図6に示すように、遮熱環60は、分割環70をタービン翼環50の内周側で支持するために設けられている。詳しくは図示しないが、遮熱環60は、軸線Amの周方向に配列された複数の遮熱環片を有している。遮熱環60は全体として軸線Amを中心とする円環状をなしている。
[Third Embodiment]
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the above embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, an example in which the non-thermal expansion member M'is applied to the heat shield ring 60 in the turbine 2 as the annular member main body C will be described. As shown in FIG. 6, the heat shield ring 60 is provided to support the split ring 70 on the inner peripheral side of the turbine blade ring 50. Although not shown in detail, the heat shield ring 60 has a plurality of heat shield ring pieces arranged in the circumferential direction of the axis Am. The heat shield ring 60 has an annular shape centered on the axis Am as a whole.

遮熱環60を形成する非熱膨張部材M´では、上述のベース板81の積層方向が、軸線Amに対する径方向とされている。さらに、図7中の鎖線グラフで示すように、ベース板81を形成する第一材料の線膨張係数は、閾値Tc以下の温度(第一の温度)では、梁83を形成する第二材料の線膨張係数(実線グラフ)よりも大きい。一方で、閾値Tcよりも高い温度(第二の温度)では、第一材料の線膨張係数は、第二材料の線膨張係数よりも小さくなる。このような特性を示す第一材料としては5Cr−1Mo系合金を、第二材料としては5Ni−1/4Mo系合金を好適に用いることができる。また、他の組み合わせとしては、第一材料として12Cr(又は13Cr)系合金を用い、第二材料として9Cr−1Mo系合金を用いることも可能である。さらに他の例として、第一材料、及び第二材料として、ステンレス鋼(SUS304、SUS310、SUS316、SUS410)や、Ti6Al4V、Ni基合金(インコネル600、718)、高クロム鋼(9Cr、12Cr)、2.25Cr−1Mo材等から選択された材料が適宜用いられる。より具体的には、第一材料としてSUS304を用い、第二材料としてこのSUS304よりも線膨張係数が小さいSUS410を用いることが考えられる。また、第一材料としてSUS304を用い、第二材料としてTi6Al4Vを用いることも可能である。この他、アルミ合金や銅、カーボンスチールを第一材料、又は第二材料として用いることも可能である。 In the non-thermal expansion member M'forming the heat shield ring 60, the stacking direction of the base plate 81 is set to be the radial direction with respect to the axis Am. Further, as shown by the chain line graph in FIG. 7, the coefficient of linear expansion of the first material forming the base plate 81 is the temperature of the second material forming the beam 83 at a temperature equal to or lower than the threshold value Tc (first temperature). It is larger than the coefficient of linear expansion (solid line graph). On the other hand, at a temperature higher than the threshold value Tc (second temperature), the coefficient of linear expansion of the first material becomes smaller than the coefficient of linear expansion of the second material. A 5Cr-1Mo-based alloy can be preferably used as the first material exhibiting such characteristics, and a 5Ni-1 / 4Mo-based alloy can be preferably used as the second material. As another combination, it is also possible to use a 12Cr (or 13Cr) alloy as the first material and a 9Cr-1Mo alloy as the second material. As yet another example, as the first material and the second material, stainless steel (SUS304, SUS310, SUS316, SUS410), Ti6Al4V, Ni-based alloy (Inconel 600, 718), high chrome steel (9Cr, 12Cr), A material selected from 2.25Cr-1Mo material and the like is appropriately used. More specifically, it is conceivable to use SUS304 as the first material and SUS410 as the second material having a coefficient of linear expansion smaller than that of SUS304. It is also possible to use SUS304 as the first material and Ti6Al4V as the second material. In addition, aluminum alloy, copper, and carbon steel can be used as the first material or the second material.

上記のような第一材料、及び第二材料で形成されていることにより、遮熱環60を形成する非熱膨張部材M´は、図8に示すような線膨張係数を示す。具体的には、閾値Tc以下の温度領域ではゼロ又は負の線膨張係数を示し、閾値Tcよりも高い温度領域では正の線膨張係数を示す。 The non-thermal expansion member M'forming the heat shield ring 60 by being formed of the first material and the second material as described above shows a linear expansion coefficient as shown in FIG. Specifically, it shows a zero or negative coefficient of linear expansion in a temperature region below the threshold Tc, and shows a positive coefficient of linear expansion in a temperature region higher than the threshold Tc.

上記構成によれば、環状部材本体Cが非熱膨張構造を有する。この非熱膨張構造は、間隔をあけて積層されたベース板81、及びこれらベース板81同士を接続する複数の梁83を有する非熱膨張部材M´によって形成されている。ベース板81を形成する第一材料は、梁83を形成する第二材料よりも線膨張係数が大きい。したがって、環状部材本体Cに熱が加わった場合、ベース板81では自身の面方向に熱変形を生じる一方で、梁83に生じる熱変形は小さくなる。その結果、ベース板81の積層方向における熱変形量はゼロ、又は負の値となる。上記の構成では、これらベース板81の積層方向が、環状部材本体Cの径方向とされている。したがって、この方向における環状部材本体Cの熱変形はゼロ、又は負の値となる。径方向の熱変形を生じさせたくない部位に、このような回転機械用部材を適用することで、例えば熱変形に伴うクリアランスの過度な変化等を回避することができる。 According to the above configuration, the annular member body C has a non-thermal expansion structure. This non-thermal expansion structure is formed by a base plate 81 laminated at intervals and a non-thermal expansion member M'having a plurality of beams 83 connecting the base plates 81 to each other. The first material forming the base plate 81 has a larger coefficient of linear expansion than the second material forming the beam 83. Therefore, when heat is applied to the annular member main body C, the base plate 81 undergoes thermal deformation in its own surface direction, while the thermal deformation generated in the beam 83 becomes small. As a result, the amount of thermal deformation of the base plate 81 in the stacking direction becomes zero or a negative value. In the above configuration, the stacking direction of these base plates 81 is the radial direction of the annular member main body C. Therefore, the thermal deformation of the annular member body C in this direction is zero or a negative value. By applying such a member for a rotating machine to a portion where thermal deformation in the radial direction is not desired to occur, for example, an excessive change in clearance due to thermal deformation can be avoided.

さらに、上記構成によれば、予め定められた第一の温度以下では、ベース板81を構成する第一材料の線膨張係数は、第二材料の線膨張係数よりも大きい。したがって、当該第一温度以下では、非熱膨張部材は、ゼロ又は負の線膨張係数を示す。一方で、第一の温度よりも大きい第二の温度では、第一材料の線膨張係数は第二材料の線膨張係数よりも小さく変化する。したがって、当該第二温度では、非熱膨張部材は、正の線膨張係数を示す。回転機械用部材としては、他の部材との間のクリアランスを一定に保つ上で、例えば運転開始から定常状態に至るまでの間に上記のような線膨張係数の変化が必要となる部材に好適に適用することができる。 Further, according to the above configuration, the coefficient of linear expansion of the first material constituting the base plate 81 is larger than the coefficient of linear expansion of the second material below the predetermined first temperature. Therefore, below the first temperature, the non-thermal expansion member exhibits zero or a negative coefficient of linear expansion. On the other hand, at the second temperature, which is larger than the first temperature, the coefficient of linear expansion of the first material changes to be smaller than the coefficient of linear expansion of the second material. Therefore, at the second temperature, the non-thermal expansion member exhibits a positive coefficient of linear expansion. As a member for a rotary machine, it is suitable for a member that requires a change in the coefficient of linear expansion as described above from the start of operation to a steady state, for example, in order to keep the clearance between the member and another member constant. Can be applied to.

そこで、上記実施形態では、遮熱環60に非熱膨張部材M´を適用している。温度が低い(第一の温度以下である)場合、遮熱環60としての環状部材本体Cは、負の線膨張係数を示すことから、全体として収縮する。一方で、温度が低い運転域(即ち、運転開始直後)では、タービン動翼24が冷間状態から徐々に熱膨張する。したがって、何らの措置も施さない場合、分割環70とタービン動翼24との間のクリアランスC2は小さくなってしまう。しかしながら、上記構成によれば、非熱膨張構造を有する遮熱環60がはじめに収縮することにより、分割環70とタービン動翼24の径方向外側の端部との間のクリアランスC2は大きくなる方向に変化する。さらに、定常状態に至ると、遮熱環60の線膨張係数は正となる。これにより、遮熱環60は膨張し、クリアランスC2は小さくなる方向に変化する。したがって、運転開始直後から定常状態に至るまで、クリアランスC2の大きさを一定の値で維持することが可能となる。その結果、ガスタービン100の効率をさらに向上させることができる。 Therefore, in the above embodiment, the non-thermal expansion member M'is applied to the heat shield ring 60. When the temperature is low (below the first temperature), the annular member body C as the heat shield ring 60 exhibits a negative coefficient of linear expansion and therefore contracts as a whole. On the other hand, in the operating region where the temperature is low (that is, immediately after the start of operation), the turbine blade 24 gradually expands from the cold state. Therefore, if no measures are taken, the clearance C2 between the split ring 70 and the turbine blade 24 will be small. However, according to the above configuration, the clearance C2 between the split ring 70 and the radial outer end of the turbine blade 24 increases due to the first contraction of the heat shield ring 60 having the non-thermal expansion structure. Changes to. Further, when the steady state is reached, the coefficient of linear expansion of the heat shield ring 60 becomes positive. As a result, the heat shield ring 60 expands, and the clearance C2 changes in the direction of becoming smaller. Therefore, it is possible to maintain the size of the clearance C2 at a constant value from immediately after the start of operation to the steady state. As a result, the efficiency of the gas turbine 100 can be further improved.

以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。 The third embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated.

[第四実施形態]
続いて、本発明の第四実施形態について、図9を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、環状部材本体Dとして、タービン2内のシールリング保持環90に上述の非熱膨張部材Mを適用した例について説明する。図9に示すように、タービン2内において互いに隣り合う一対のタービン動翼24同士の間には、タービン静翼26の先端部が位置している。
[Fourth Embodiment]
Subsequently, the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the above embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, an example in which the above-mentioned non-thermal expansion member M is applied to the seal ring holding ring 90 in the turbine 2 as the annular member main body D will be described. As shown in FIG. 9, the tip portion of the turbine stationary blade 26 is located between the pair of turbine blades 24 adjacent to each other in the turbine 2.

具体的には、各タービン動翼24は、タービン動翼本体24Aと、タービン動翼本体24Aをタービンロータ21の外周面上で支持するプラットフォーム24Bと、を有している。プラットフォーム24Bは、軸線Amに対する径方向に延びるプラットフォーム本体241と、プラットフォーム本体241の径方向内側から軸線Am方向両側にそれぞれ延びる張出部242と、を有している。軸線Am方向一方側のタービン動翼24における張出部242は、軸線Am方向他方側に隣接する他のタービン動翼24における張出部242と対向している。 Specifically, each turbine rotor blade 24 has a turbine rotor blade main body 24A and a platform 24B that supports the turbine rotor blade main body 24A on the outer peripheral surface of the turbine rotor 21. The platform 24B has a platform main body 241 extending in the radial direction with respect to the axis Am, and an overhanging portion 242 extending from the radial inside of the platform main body 241 to both sides in the axial direction Am. The overhanging portion 242 of the turbine rotor blade 24 on one side in the axis Am direction faces the overhanging portion 242 in the other turbine rotor blade 24 adjacent to the other side in the axis Am direction.

タービン静翼26は、タービン静翼本体26Aと、タービン静翼本体26Aの径方向内側の端部に設けられた内側シュラウド26Bと、内側シュラウド26Bのさらに径方向内側に設けられたシールリング保持環90と、を有している。内側シュラウド26Bは、タービン静翼本体26Aに接続された板状のシュラウド本体261と、シュラウド本体261から径方向内側に向かって突出する接続部262と、を有している。シールリング保持環90は軸線Amを中心とする円環状をなし、径方向外側を向く端面には、上記の接続部262が挿入される挿入溝90Rが形成されている。シールリング保持環90の径方向内側の端面には、複数(2つ)のシールリングSrが取り付けられている。軸線Am方向一方側に位置するシールリングSrは、互いに隣り合う一対のタービン動翼24のうち、一方側のタービン動翼24の張出部242にクリアランスC3をあけて対向している。軸線Am方向他方側に位置するシールリングSrは、他方側のタービン動翼24の張出部242にクリアランスC3をあけて対向している。シールリングSrは、このクリアランスC3を通じた流体の漏れをシールするために設けられている。 The turbine stationary blade 26 includes a turbine stationary blade main body 26A, an inner shroud 26B provided at the radially inner end of the turbine stationary blade main body 26A, and a seal ring holding ring provided further radially inside the inner shroud 26B. It has 90 and. The inner shroud 26B has a plate-shaped shroud main body 261 connected to the turbine stationary blade main body 26A, and a connecting portion 262 protruding inward in the radial direction from the shroud main body 261. The seal ring holding ring 90 forms an annular shape centered on the axis Am, and an insertion groove 90R into which the connection portion 262 is inserted is formed on the end face facing outward in the radial direction. A plurality (two) of seal rings Sr are attached to the radial inner end faces of the seal ring holding ring 90. The seal ring Sr located on one side in the direction of the axis Am faces the overhanging portion 242 of the turbine blade 24 on one side of the pair of turbine blades 24 adjacent to each other with a clearance C3. The seal ring Sr located on the other side in the Am direction of the axis line faces the overhanging portion 242 of the turbine blade 24 on the other side with a clearance C3. The seal ring Sr is provided to seal the fluid leakage through the clearance C3.

シールリング保持環90は、上述の非熱膨張部材Mによって形成されている。当該非熱膨張部材Mにおけるベース板81の積層方向は、軸線Amに対する周方向とされている。 The seal ring holding ring 90 is formed by the above-mentioned non-thermal expansion member M. The stacking direction of the base plate 81 in the non-thermal expansion member M is the circumferential direction with respect to the axis Am.

上記構成によれば、シールリング保持環90としての環状部材本体Dが非熱膨張構造を有し、当該非熱膨張構造では、ベース板81の積層方向が環状部材本体Dの周方向とされている。これにより、シールリング保持環90の周方向における熱変形はゼロ、又は負の値となる。したがって、シールリング保持環90の内径寸法は変化しないか、又はわずかに大きくなる方向に変化するのみとなる。その結果、シールリング保持環90によって内周側で支持されているシールリングSrと、タービンロータ21(タービン動翼24)との間におけるクリアランスC3が過度に大きくなる可能性を低減することができる。 According to the above configuration, the annular member main body D as the seal ring holding ring 90 has a non-thermal expansion structure, and in the non-thermal expansion structure, the stacking direction of the base plate 81 is the circumferential direction of the annular member main body D. There is. As a result, the thermal deformation of the seal ring holding ring 90 in the circumferential direction becomes zero or a negative value. Therefore, the inner diameter dimension of the seal ring holding ring 90 does not change, or only changes in the direction of slightly increasing. As a result, it is possible to reduce the possibility that the clearance C3 between the seal ring Sr supported on the inner peripheral side by the seal ring holding ring 90 and the turbine rotor 21 (turbine rotor blade 24) becomes excessively large. ..

以上、本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。 The fourth embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated.

[第五実施形態]
続いて、本発明の第五実施形態について、図10を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図10に示すように、本実施形態では、第一実施形態で説明した静翼保持環30の外側に、当該静翼保持環30の少なくとも一部を覆う膜状の膜部材Wが設けられている。図10の例では、静翼保持環30の外面の全体が膜部材Wによって覆われている。
[Fifth Embodiment]
Subsequently, the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the above embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. As shown in FIG. 10, in the present embodiment, a film-like film member W covering at least a part of the stationary blade holding ring 30 is provided outside the stationary blade holding ring 30 described in the first embodiment. There is. In the example of FIG. 10, the entire outer surface of the stationary blade holding ring 30 is covered with the film member W.

ここで、非熱膨張構造Mでは、互いに隣り合うベース板81同士、及び梁83同士の間に空間が形成されている。この空間内に流体が流れ込んだ場合、不用意な圧力損失や流れの阻害につながる可能性がある。しかしながら、上記の構成では、当該非熱膨張構造Mによって形成された静翼保持環30の表面の少なくとも一部が膜部材Wで覆われている。したがって、上記の空間に対する流体の流入を抑止することができる。その結果、上記の圧力損失や流れに対する擾乱が回避され、ガスタービン100の効率をさらに向上させることができる。 Here, in the non-thermal expansion structure M, a space is formed between the base plates 81 adjacent to each other and between the beams 83. If a fluid flows into this space, it may lead to inadvertent pressure loss or flow obstruction. However, in the above configuration, at least a part of the surface of the stationary blade holding ring 30 formed by the non-thermal expansion structure M is covered with the film member W. Therefore, the inflow of fluid into the above space can be suppressed. As a result, the above-mentioned disturbance due to pressure loss and flow can be avoided, and the efficiency of the gas turbine 100 can be further improved.

以上、本発明の第五実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、図11に示すように、静翼保持環30の外面のみならず、内部にも上記の膜部材Wと同一の材料で形成された仕切部材W2を設けることも可能である。この仕切部材W2は、静翼保持環30の内部を複数の区画に分けている。この構成によれば、静翼保持環30の剛性をさらに高めることができる。 The fifth embodiment of the present invention has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration as long as the gist of the present invention is not deviated. For example, as shown in FIG. 11, it is possible to provide the partition member W2 made of the same material as the film member W not only on the outer surface of the stationary blade holding ring 30 but also on the inside. The partition member W2 divides the inside of the stationary blade holding ring 30 into a plurality of sections. According to this configuration, the rigidity of the stationary blade holding ring 30 can be further increased.

さらに、本実施形態で説明した膜部材Wは、上述の第一実施形態から第四実施形態で説明した各環状部材本体B,C,Dにも適用することが可能である。 Further, the film member W described in the present embodiment can be applied to the annular member bodies B, C, and D described in the first to fourth embodiments described above.

1…圧縮機 2…タービン 3…燃焼器 5…ディフューザ 6…軸受 11…圧縮機ロータ 12…圧縮機ケーシング 13…圧縮機動翼段 14…圧縮機動翼 15…圧縮機静翼段 16…圧縮機静翼 21…タービンロータ 22…タービンケーシング 23…タービン動翼段 24…タービン動翼 25…タービン静翼段 26…タービン静翼 30…静翼保持環 50…タービン翼環 60…遮熱環 70…分割環 81…ベース板 82…三次元トラス構造 83…梁 90…シールリング保持環 91…ガスタービンロータ 92…ガスタービンケーシング 100…ガスタービン 241…プラットフォーム本体 242…張出部 261…シュラウド本体 262…接続部 24A…タービン動翼本体 24B…プラットフォーム 26A…タービン静翼本体 26B…内側シュラウド 90R…挿入溝 A,B,C,D…環状部材 Am…軸線 C…接続部 C1,C2,C3…クリアランス H…ベース板孔部 M、M´…非熱膨張部材 P1…第一支持点 P2…第二支持点 S…支持部 Sr…シールリング W…膜部材 W2…仕切部材 1 ... Compressor 2 ... Turbine 3 ... Combustor 5 ... Diffuser 6 ... Bearing 11 ... Compressor rotor 12 ... Compressor casing 13 ... Compressor moving blade stage 14 ... Compressor moving blade 15 ... Compressor stationary blade stage 16 ... Compressor static Blade 21 ... Turbine rotor 22 ... Turbine casing 23 ... Turbine moving blade stage 24 ... Turbine moving blade 25 ... Turbine stationary blade stage 26 ... Turbine stationary blade 30 ... Static blade holding ring 50 ... Turbine blade ring 60 ... Heat shield ring 70 ... Split Ring 81 ... Base plate 82 ... Three-dimensional truss structure 83 ... Beam 90 ... Seal ring holding ring 91 ... Gas turbine rotor 92 ... Gas turbine casing 100 ... Gas turbine 241 ... Platform body 242 ... Overhang 261 ... Shroud body 262 ... Connection Part 24A ... Turbine moving blade body 24B ... Platform 26A ... Turbine stationary blade body 26B ... Inner shroud 90R ... Insert groove A, B, C, D ... Ring member Am ... Axis line C ... Connection part C1, C2, C3 ... Clearance H ... Base plate hole M, M'... Non-thermal expansion member P1 ... First support point P2 ... Second support point S ... Support part Sr ... Seal ring W ... Membrane member W2 ... Partition member

Claims (9)

軸線を中心として周方向に延びる環状部材本体を有し、
前記環状部材本体は、
第一材料からなり前記周方向に複数が間隔をあけて積層されたベース板、及び、第二材料からなり互いに隣り合うベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張構造を有し、
前記第一材料の線膨張係数は、前記第二材料の線膨張係数よりも大きい回転機械用部材。
It has an annular member body that extends in the circumferential direction around the axis.
The annular member body
It has a non-thermal expansion structure having a base plate made of a first material and having a plurality of laminated layers in the circumferential direction at intervals, and a plurality of beams made of a second material and connecting adjacent base plates to each other.
A member for a rotating machine in which the coefficient of linear expansion of the first material is larger than the coefficient of linear expansion of the second material.
軸線回りに回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを外周側から覆う筒状をなす圧縮機車室と、該圧縮機車室の内周面に設けられた複数の圧縮機静翼と、をさらに有し、
前記環状部材本体は、前記複数の圧縮機静翼を前記圧縮機車室の内周側で支持する静翼保持環である請求項1に記載の回転機械用部材。
A compressor rotor that can rotate around the axis, a tubular compressor chassis that covers the compressor rotor from the outer peripheral side, and a plurality of compressor stationary blades provided on the inner peripheral surface of the compressor chassis. Have more
The member for a rotating machine according to claim 1, wherein the annular member main body is a stationary blade holding ring that supports the plurality of compressor stationary blades on the inner peripheral side of the compressor casing.
軸線回りに回転可能なタービンロータと、該タービンロータの外周面に設けられた複数のタービン動翼と、前記タービンロータを外周側から覆う筒状をなすとともに内周面に複数のタービン静翼が設けられたタービン車室と、前記タービン動翼の径方向外側の端部と径方向にクリアランスを介して配置され、軸線を中心とする円環状の分割環と、をさらに有し、
前記環状部材本体は、前記分割環を前記タービン車室の内周側で支持するタービン翼環である請求項1に記載の回転機械用部材。
A turbine rotor that can rotate around the axis, a plurality of turbine moving blades provided on the outer peripheral surface of the turbine rotor, and a plurality of turbine vanes on the inner peripheral surface while forming a tubular shape that covers the turbine rotor from the outer peripheral side. It further has a turbine casing provided, a radial outer end of the turbine blade and an annular split ring arranged radially through a clearance and centered on an axis.
The member for a rotating machine according to claim 1, wherein the annular member main body is a turbine blade ring that supports the divided ring on the inner peripheral side of the turbine casing.
軸線回りに回転可能なタービンロータと、前記タービンロータを外周側から覆う筒状をなすとともに内周面に複数のタービン静翼が設けられているタービン車室と、前記タービン静翼の径方向内側の端部と前記タービンロータとの間における流体の漏れをシールするシールリングと、をさらに有し、
前記環状部材本体は、前記シールリングを前記タービン静翼の径方向内側の端部で支持するシールリング保持環である請求項1に記載の回転機械用部材。
A turbine rotor that can rotate around the axis, a turbine casing that has a tubular shape that covers the turbine rotor from the outer peripheral side and is provided with a plurality of turbine vanes on the inner peripheral surface, and a radial inside of the turbine vanes. Further has a seal ring, which seals a fluid leak between the end of the turbine rotor and the turbine rotor.
The member for a rotating machine according to claim 1, wherein the annular member main body is a seal ring holding ring that supports the seal ring at a radial inner end of the turbine stationary blade.
前記環状部材本体の前記非熱膨張構造の表面の少なくとも一部を覆う膜部材をさらに有する請求項1から4のいずれか一項に記載の回転機械用部材。 The member for a rotating machine according to any one of claims 1 to 4, further comprising a film member that covers at least a part of the surface of the non-thermal expansion structure of the annular member body. 軸線を中心として周方向に延びる環状部材本体を有し、
前記環状部材本体は、
第一材料からなり前記軸線の径方向に複数が間隔をあけて積層されたベース板、及び、第二材料からなり互いに隣り合うベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張構造を有し、
前記第一材料の線膨張係数は、前記第二材料の線膨張係数より大きい回転機械用部材。
It has an annular member body that extends in the circumferential direction around the axis.
The annular member body
It has a non-thermal expansion structure having a base plate made of the first material and having a plurality of laminated layers in the radial direction of the axis, and a plurality of beams made of the second material and connecting adjacent base plates to each other. And
A member for a rotating machine whose linear expansion coefficient of the first material is larger than the linear expansion coefficient of the second material.
軸線を中心として周方向に延びる環状部材本体を有し、
前記環状部材本体は、
第一材料からなり前記軸線の径方向に複数が間隔をあけて積層されたベース板、及び、第二材料からなり互いに隣り合う前記ベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張構造を有し、
前記第一材料の線膨張係数は、第一の温度で前記第二材料の線膨張係数よりも大きいとともに、前記第一の温度よりも高い第二の温度では前記第二材料の線膨張係数よりも小さい回転機械用部材。
It has an annular member body that extends in the circumferential direction around the axis.
The annular member body
A non-thermal expansion structure having a base plate made of a first material and having a plurality of laminated layers in the radial direction of the axis, and a plurality of beams made of a second material and connecting the base plates adjacent to each other. Have and
The coefficient of linear expansion of the first material is larger than the coefficient of linear expansion of the second material at the first temperature, and is larger than the coefficient of linear expansion of the second material at a second temperature higher than the first temperature. A small member for rotating machines.
軸線回りに回転可能なタービンロータと、該タービンロータの外周面に設けられた複数のタービン動翼と、前記タービンロータを外周側から覆う筒状をなすとともに内周面に複数のタービン静翼が設けられているタービン車室と、前記タービン動翼の径方向外側の端部と径方向にクリアランスを介して配置され、前記軸線を中心とする円環状の分割環と、前記分割環を前記タービン車室の内周側で支持するタービン翼環と、
前記環状部材本体は、前記タービン翼環と前記分割環との間に設けられた遮熱環である請求項6又は7に記載の回転機械用部材。
A turbine rotor that can rotate around the axis, a plurality of turbine blades provided on the outer peripheral surface of the turbine rotor, and a plurality of turbine blades that cover the turbine rotor from the outer peripheral side and have a plurality of turbine blades on the inner peripheral surface. An annular dividing ring centered on the axis and the divided ring, which are arranged radially with a clearance between the provided turbine casing and the radially outer end of the turbine blade, and the divided ring of the turbine. The turbine blade ring supported on the inner circumference side of the passenger compartment and
The member for a rotating machine according to claim 6 or 7, wherein the annular member main body is a heat shield ring provided between the turbine blade ring and the split ring.
前記環状部材本体の前記非熱膨張構造の表面の少なくとも一部を覆う膜部材をさらに有する請求項6から8のいずれか一項に記載の回転機械用部材。 The member for a rotating machine according to any one of claims 6 to 8, further comprising a film member that covers at least a part of the surface of the non-thermal expansion structure of the annular member body.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11608158B1 (en) * 2022-07-25 2023-03-21 Joon Bu Park Negative Poisson's ratio materials for propellers and turbines
US11988095B2 (en) 2022-03-03 2024-05-21 General Electric Company Seals for managing thermal distortion in a turbomachine and methods for building the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11255214B2 (en) * 2019-11-04 2022-02-22 Raytheon Technologies Corporation Negative thermal expansion compressor case for improved tip clearance

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5291732A (en) * 1993-02-08 1994-03-08 General Electric Company Combustor liner support assembly
US20120051939A1 (en) * 2007-12-28 2012-03-01 Optiwind Corporation Structure and accelerator platform placement for a wind turbine tower
US9555871B2 (en) * 2012-03-05 2017-01-31 The Boeing Company Two-surface sandwich structure for accommodating in-plane expansion of one of the surfaces relative to the opposing surface
CN109145504B (en) * 2018-09-19 2022-12-02 中国人民解放军国防科技大学 Double-material lattice structure with negative thermal expansion property and material thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11988095B2 (en) 2022-03-03 2024-05-21 General Electric Company Seals for managing thermal distortion in a turbomachine and methods for building the same
US11608158B1 (en) * 2022-07-25 2023-03-21 Joon Bu Park Negative Poisson's ratio materials for propellers and turbines
US20240025526A1 (en) * 2022-07-25 2024-01-25 Joon Bu Park Negative poisson's ratio materials for propellers and turbines
US11952090B2 (en) * 2022-07-25 2024-04-09 Joon Bu Park Negative Poisson's ratio materials for propellers and turbines

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