JP2938856B1 - Gas turbine seal mechanism - Google Patents

Gas turbine seal mechanism

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JP2938856B1
JP2938856B1 JP12997298A JP12997298A JP2938856B1 JP 2938856 B1 JP2938856 B1 JP 2938856B1 JP 12997298 A JP12997298 A JP 12997298A JP 12997298 A JP12997298 A JP 12997298A JP 2938856 B1 JP2938856 B1 JP 2938856B1
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敏昭 岩本
貴文 中川
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 シンプルな構成によってシール効果を向上せ
しめる、ガスタービンの出力タービン軸のシール機構の
提供。 【解決手段】 ガスタービン1のケーシング7における
出力タービン軸3a貫通部に、出力タービン軸の外周に
僅かな隙間をおいて近接して配設された環状のシール部
材13と、該シール部材13の内周側に形成された環状
空間14と、該環状空間14から出力タービン3の下流
側の排気部7cに連通された燃焼ガスを排出するための
圧力逃がし管15とから構成されている。
An object of the present invention is to provide a sealing mechanism for an output turbine shaft of a gas turbine, the sealing effect being improved by a simple configuration. SOLUTION: An annular seal member 13 is disposed in a casing 7 of a gas turbine 1 at a portion where the output turbine shaft 3a penetrates, with a slight gap being provided around an outer periphery of the output turbine shaft. It comprises an annular space 14 formed on the inner peripheral side, and a pressure relief pipe 15 for discharging combustion gas from the annular space 14 to the exhaust portion 7c on the downstream side of the output turbine 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンおよび
そのシール機構に関する。さらに詳しくは、ガスタービ
ンにおける出力タービン軸の貫通部から燃焼ガスが出力
取り出し側へ漏出するのを防止するためのシール機構、
およびこのシール機構が適用されるガスタービンであっ
て、ガス発生機の回転軸の方向と出力タービンの回転軸
の方向とが交差(直交を含む)するように構成されたガ
スタービンに関する。
The present invention relates to a gas turbine and a sealing mechanism for the gas turbine. More specifically, a seal mechanism for preventing a combustion gas from leaking to an output take-out side from a penetration portion of an output turbine shaft in a gas turbine,
The present invention also relates to a gas turbine to which the seal mechanism is applied, wherein the direction of the rotation axis of the gas generator and the direction of the rotation axis of the output turbine intersect (including orthogonal).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のガスタービンとしては、図5に示
すように高温・高圧の燃焼ガスを発生させるガス発生機
52の回転軸52aとこの燃焼ガスのエネルギを回転力
として取り出すための出力タービン53の回転軸53a
とが同軸方向に配設されたもの(以下、横型ともいう)
が一般的である。
2. Description of the Related Art As a conventional gas turbine, as shown in FIG. 5, a rotating shaft 52a of a gas generator 52 for generating high-temperature and high-pressure combustion gas and an output turbine for extracting the energy of the combustion gas as rotational force. 53 rotation shaft 53a
Are arranged coaxially with each other (hereinafter also referred to as horizontal type)
Is common.

【0003】この横型ガスタービン51にける上記ガス
発生機52は、空気を圧縮するための圧縮機54、圧縮
された空気に燃料を噴射して燃焼させる燃焼器55、お
よび上記圧縮機54を回転駆動するための圧縮機駆動タ
ービン56から構成されている。そして、ガス発生機5
2から下流に噴射された燃焼ガスは方向転換させられず
に出力タービン53に作用し、その後にケーシング57
のスクロール流路部57aにおいて方向転換させられて
排出部57bに至る。なお、本明細書で用いる「上流」
「下流」なる語は燃焼ガスの流れ方向に基づく上流およ
び下流を意味し、「前部」は上流側を意味し、「後部」
なる語は下流側を意味する。
The gas generator 52 in the horizontal gas turbine 51 includes a compressor 54 for compressing air, a combustor 55 for injecting fuel into the compressed air for combustion, and rotating the compressor 54. It comprises a compressor drive turbine 56 for driving. And the gas generator 5
The combustion gas injected downstream from the gas turbine 2 acts on the output turbine 53 without being changed in direction, and thereafter, the casing 57
The direction is changed in the scroll flow path portion 57a to reach the discharge portion 57b. In addition, "upstream" used in this specification
The term “downstream” means upstream and downstream based on the flow direction of the combustion gas, “front” means upstream, and “rear”
The term means downstream.

【0004】出力タービン53の回転軸53aはその後
方においてケーシング57および後述の軸受け台59a
を貫通して図示しないポンプや発電機などの被駆動機器
に連結されている。この回転軸53aが貫通するケーシ
ング57および後述の軸受け台59aの部位にはそれぞ
れシール部材58が配設され、回転軸53aの周囲から
の燃焼ガスの漏出を極力抑制している。シール部材58
が配設されたケーシング57貫通部の外方には回転軸5
3aを支持する軸受け部材59が配設されている。ケー
シング57における上記軸受け収容部を軸受け台59a
と呼ぶ。また、シール部材58は、貫通部の内周側に回
転軸53a外周に対応するように形成された多数本のラ
ビリンス溝58aを有している。燃焼ガスはこのラビリ
ンス溝58aによって圧力降下することによってその漏
洩が抑制されている。
A rotating shaft 53a of the output turbine 53 is provided at the rear thereof with a casing 57 and a bearing base 59a to be described later.
And is connected to driven equipment such as a pump and a generator (not shown). Sealing members 58 are disposed at the casing 57 through which the rotating shaft 53a penetrates and at a bearing base 59a, which will be described later, to minimize leakage of combustion gas from around the rotating shaft 53a. Seal member 58
The rotary shaft 5 is provided outside the through portion of the casing 57 in which the
A bearing member 59 for supporting 3a is provided. The bearing receiving portion of the casing 57 is
Call. The seal member 58 has a large number of labyrinth grooves 58a formed on the inner peripheral side of the penetrating portion so as to correspond to the outer periphery of the rotating shaft 53a. The leakage of the combustion gas is suppressed by the pressure drop by the labyrinth groove 58a.

【0005】なお、図中60は上方からの気流を横方向
に滑らかに転向させるためのカスケードベントである。
[0005] In the drawing, reference numeral 60 denotes a cascade vent for smoothly turning the airflow from above in the horizontal direction.

【0006】一方、被駆動機器が立軸ポンプなどの場
合、ガス発生機と被駆動機器との軸方向を直角またはそ
の他の角度をもって交差させる場合がある。図6にこの
ような従来のガスタービン61を示す。本ガスタービン
61は、ガス発生機62の回転軸62aと出力タービン
63の回転軸63aとが直交したものである(以下、L
型ともいう)そして、燃焼ガスはガス発生機62と出力
タービン63との間でケーシング64のスクロール流路
部64aによって出力タービン63の方向にほぼ90°
その流路を変化させられ、出力タービン63を通過して
排出部64bに至る。出力タービン63の出力取り出し
方向は必然的に燃焼ガスの排出部64bとは反対側とな
るので、出力タービン63の回転軸63aはガス発生機
62と出力タービン63との間においてケーシング64
を貫通している。上記横型ガスタービン51(図5)と
同様に出力タービン63の回転軸63aは貫通部外方に
配設された軸受け台66a内の軸受け66によって回転
自在に支持されている。ケーシングにおける上記貫通部
および軸受け台66a貫通部にはシール部材65が配設
されている。このシール部材65もラビリンス溝65a
を有している。
On the other hand, when the driven equipment is a vertical shaft pump or the like, the axial direction of the gas generator and the driven equipment may intersect at a right angle or another angle. FIG. 6 shows such a conventional gas turbine 61. In the present gas turbine 61, a rotation shaft 62a of a gas generator 62 and a rotation shaft 63a of an output turbine 63 are orthogonal to each other (hereinafter, L).
The combustion gas is substantially 90 ° directed between the gas generator 62 and the output turbine 63 in the direction of the output turbine 63 by the scroll flow path 64 a of the casing 64.
The flow path is changed, and passes through the output turbine 63 to reach the discharge section 64b. Since the output direction of the output turbine 63 is necessarily on the opposite side of the combustion gas discharge portion 64b, the rotating shaft 63a of the output turbine 63 is connected to the casing 64 between the gas generator 62 and the output turbine 63.
Penetrates. Similarly to the horizontal gas turbine 51 (FIG. 5), the rotating shaft 63a of the output turbine 63 is rotatably supported by a bearing 66 in a bearing base 66a provided outside the penetrating portion. A seal member 65 is provided at the penetrating portion of the casing and the penetrating portion of the bearing base 66a. The sealing member 65 also has a labyrinth groove 65a.
have.

【0007】このような従来のL型ガスタービンの一例
として特開平9−189240号公報に開示されたもの
が知られている。
As an example of such a conventional L-type gas turbine, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-189240 is known.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記横型のガスタービ
ン51(図5)では出力タービン53の回転軸53aが
ケーシング57を貫通する部分が出力タービン53の下
流側に配設され、その位置では燃焼ガスの温度はたとえ
ば400〜500°C程度に低下しており、圧力も大気
圧に近い値となっている。したがって、貫通部のシール
部材58から外部への燃焼ガスの漏洩はきわめて少なく
問題とはならない。
In the horizontal gas turbine 51 (FIG. 5), a portion where the rotating shaft 53a of the output turbine 53 penetrates the casing 57 is disposed downstream of the output turbine 53. The gas temperature has dropped to, for example, about 400 to 500 ° C., and the pressure has a value close to the atmospheric pressure. Therefore, the leakage of the combustion gas from the seal member 58 at the penetration portion to the outside is extremely small and does not pose a problem.

【0009】しかしながら、L型ガスタービン61(図
6)にあっては回転軸63aの貫通部がガス発生機62
と出力タービン63との間に位置するため、そこでの燃
焼ガスの温度は600°Cを越えており、圧力は大気圧
に比べて高く(たとえば、2〜3kg/cm2g)、シー
ル部材65を挟んだケーシング64の内外、すなわち、
ケーシング64内と軸受け台66a内部との間には大き
な差圧が生じている。したがって、ケーシング64内か
ら燃焼ガスが漏出し、軸受け台66a内の軸受け66や
周辺機器を加熱してしまうこととなる。また、軸受け台
66内部の圧力が高くなり、軸受け台66aの被駆動機
器側のシール部材65からガスとともに潤滑油が外方へ
漏出する等、種々の不具合を発生するおそれがある。
However, in the L-type gas turbine 61 (FIG. 6), the gas generator 62
And the power turbine 63, the temperature of the combustion gas there exceeds 600 ° C., the pressure is higher than the atmospheric pressure (for example, 2-3 kg / cm 2 g), and the sealing member 65 Inside and outside the casing 64 sandwiching
A large pressure difference is generated between the inside of the casing 64 and the inside of the bearing base 66a. Therefore, the combustion gas leaks from the inside of the casing 64 and heats the bearing 66 and the peripheral devices in the bearing base 66a. Further, the pressure inside the bearing base 66 is increased, and various troubles such as leakage of the lubricating oil along with the gas from the seal member 65 on the driven device side of the bearing base 66a may occur.

【0010】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、出力タービンの回転軸のケーシング貫
通部に至った燃焼ガスを外方へ漏出させることなく処理
することによって外部の諸機器に悪影響が及ぶことを防
止しうるシール機構を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and is intended for external equipment by processing combustion gas that has reached a casing through portion of a rotating shaft of an output turbine without leaking to the outside. It is an object of the present invention to provide a seal mechanism that can prevent adverse effects.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のシール機構は、
高温高圧のガスを発生させるためのガス発生機と、該ガ
ス発生機の回転軸に対して交差する方向にその回転軸が
配置された、ガスのエネルギを回転力として取り出すた
めの出力タービンとを有するガスタービンにおける、出
力タービンの回転軸の貫通部のシール機構であって、上
記貫通部における出力タービンの回転軸回りに配設され
た環状のシール部材と、該シール部に配設された燃焼ガ
スを排出するための圧力逃がし手段とを備えており、上
記出力タービンの出力取り出し側に、出力タービンの回
転軸を回転自在に支持する軸受け台が配設されており、
上記貫通部が該軸受け台における出力タービン側壁と出
力取り出し側壁とに形成されており、該貫通部それぞれ
に上記シール部が配設されており、上記圧力逃がし手段
が両シール部をも連通してなることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a seal mechanism comprising:
A gas generator for generating a high-temperature and high-pressure gas, and an output turbine for extracting gas energy as rotational force, the rotational axis of which is arranged in a direction intersecting the rotational axis of the gas generator. A sealing mechanism for a through portion of a rotation shaft of an output turbine in a gas turbine having the same, wherein an annular seal member is provided around the rotation shaft of the output turbine in the through portion, and a combustion member is provided in the seal portion. and a pressure relief means for discharging the gas, on
The output turbine side is
A bearing base that rotatably supports the turning shaft is arranged,
The penetrating portion projects from the output turbine side wall of the bearing stand.
Formed on the force take-out side wall,
The pressure relief means is provided.
Is characterized in that both seal portions communicate with each other.

【0012】したがって、上記シール部に至った燃焼ガ
スを逃がすことができるので、その燃焼ガスの上記貫通
部から外部への漏洩を効果的に防止することができる。
さらに、上記出力タービンの出力取り出し側に、出力タ
ービンの回転軸を回転自在に支持する軸受け台が配設さ
れたガスタービンにおいて、上記貫通部を該軸受け台に
おける出力タービン側壁と出力取り出し側壁とに形成
し、該貫通部それぞれに上記シール部を配設し、上記圧
力逃がし手段が両シール部をも連通するようにも構成し
ているので、前述のシール効果を奏しうることはもとよ
り、軸受け台の両シール部における圧力が略同一となる
ため、軸受け台内部を通過するガス流が無くなるのでガ
スに対するシール効果が向上し、また、潤滑油などの漏
洩も防止することができる。
Therefore, since the combustion gas that has reached the seal portion can be released, the leakage of the combustion gas from the penetration portion to the outside can be effectively prevented.
Further, the output turbine is provided on the output extraction side of the output turbine.
-A bearing base for rotatably supporting the rotation axis of the
The above-mentioned penetrating part to the bearing base
Formed on the output turbine side wall and the output take-out side wall
Then, the seal portion is provided in each of the penetration portions, and the pressure
Force relief means are also configured to communicate both seals.
So that the above-mentioned sealing effect can be achieved.
The pressure in both seals of the bearing base is approximately the same
As a result, there is no gas flow passing through the bearing
Sealing effect on the seals,
Leakage can also be prevented.

【0013】そして、上記シール部材を出力タービン軸
の外周に僅かな隙間をおいて近接させ、シール部材の内
周と出力タービン軸の外周との間に環状空間を形成し、
上記圧力逃がし手段を該環状空間から低圧部に連通され
た圧力逃がし通路から構成することにより、シール部お
よび出力タービン軸の損傷等を防止しつつ上記作用効果
を奏することができる。また、かかる作用効果をシンプ
ルな構成によって奏せしめるため、シール部の長寿命化
が可能となり且つメンテナンス性も向上する。
[0013] Then, the seal member is brought close to the outer periphery of the output turbine shaft with a slight gap therebetween to form an annular space between the inner periphery of the seal member and the outer periphery of the output turbine shaft.
By configuring the pressure relief means as a pressure relief passage communicating from the annular space to the low-pressure portion, the above-described effects can be achieved while preventing damage to the seal portion and the output turbine shaft. Further, since such an operation and effect can be achieved with a simple configuration, the service life of the seal portion can be prolonged, and the maintainability is also improved.

【0014】なお、低圧部とは、たとえば後述の出力タ
ービンの下流側であり、また、ガスタービンのケーシン
グの外部に別途設けられる排ガス処理部等である。
The low-pressure section is, for example, a downstream side of an output turbine described later, and an exhaust gas processing section separately provided outside a casing of the gas turbine.

【0015】また、上記圧力逃がし通路を、上記環状空
間から出力タービンの翼列の出口部に連通することによ
り、出力タービンの翼列の出口部における燃焼ガスの高
速流によって上記環状空間内の燃焼ガスを吸引する作用
を利用することができるため、上記貫通部から外部への
燃焼ガスの漏洩をより一層効果的に防止できる。
The pressure relief passage communicates from the annular space to the outlet of the cascade of the output turbine from the annular space. Since the function of sucking the gas can be used, the leakage of the combustion gas from the through portion to the outside can be more effectively prevented.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】添付図面に示される実施形態に基
づいて本発明のシール機構を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A sealing mechanism according to the present invention will be described based on an embodiment shown in the accompanying drawings.

【0018】図1はシール機構が適用されたガスタービ
ンの一例を示す断面図である。図2は図1のガスタービ
ンにおけるシール機構の部位を示す断面図である。図3
は図2のシール機構が適用されたガスタービンの他の例
を示す断面図である。図4は本発明のシール機構の実
形態が適用されたガスタービンの一例を示す断面図であ
る。
[0018] FIG. 1 is a sectional view showing an example of a gas turbine shea Lumpur Organization applied. FIG. 2 is a sectional view showing a portion of a sealing mechanism in the gas turbine of FIG. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the gas turbine to which the seal mechanism of FIG. 2 is applied. Figure 4 is a sectional view showing an example of a gas turbine implementation form is applied in the sealing mechanism of the present invention.

【0019】図1に示すのはL型ガスタービン1であ
り、ガス発生機2の回転軸2aとこの燃焼ガスのエネル
ギを回転力として取り出すための出力タービン3の回転
軸(以下、出力タービン軸ともいう)3aとが直交する
方向に配置されたものである。
FIG. 1 shows an L-type gas turbine 1, which includes a rotating shaft 2a of a gas generator 2 and a rotating shaft of an output turbine 3 for taking out the energy of the combustion gas as a rotating force (hereinafter referred to as an output turbine shaft). 3a) are arranged in a direction perpendicular to the direction.

【0020】上記ガス発生機2は、吸引された空気を圧
縮するための圧縮機4、圧縮された空気に燃料を噴射し
て燃焼させる燃焼器5、および上記圧縮機4を回転駆動
するための圧縮機駆動タービン6から構成されている。
The gas generator 2 includes a compressor 4 for compressing the sucked air, a combustor 5 for injecting fuel into the compressed air and burning it, and a rotary drive for the compressor 4. It comprises a compressor drive turbine 6.

【0021】上記ガス発生機2と出力タービン3とはケ
ーシング7内に収容されている。そして、ケーシングの
吸気部7aを通して吸引された空気は圧縮機4によって
圧縮されたのち燃焼器5において燃料と混合されて燃焼
させられて燃焼ガスとなり、圧縮機駆動タービン6を回
転せしめてガス発生機2から後方に噴射される。つい
で、ケーシング7のスクロール流路部7bによってほぼ
90°方向転換させられて出力タービン3に至り、出力
タービン3を回転せしめたのちにケーシング7の排気部
7cに至る。
The gas generator 2 and the output turbine 3 are housed in a casing 7. The air sucked through the intake portion 7a of the casing is compressed by the compressor 4 and then mixed with the fuel in the combustor 5 and burned to produce combustion gas. It is injected backward from 2. Next, the direction is changed by approximately 90 ° by the scroll flow path portion 7b of the casing 7 to reach the output turbine 3, and after the output turbine 3 is rotated, it reaches the exhaust portion 7c of the casing 7.

【0022】出力タービン軸3aにはタービンブレード
8が放射状に配設されたディスク9が複数段配設されて
おり、ケーシング7の内周面からは上記ディスク9と交
互に配列された静翼10が突設されている。
A plurality of discs 9 on which turbine blades 8 are radially arranged are arranged on the output turbine shaft 3a. From the inner peripheral surface of the casing 7, stationary blades 10 alternately arranged with the discs 9 are arranged. Is protruding.

【0023】出力タービン軸3aは上記排気部7cとは
反対側に延び、ケーシング7を貫通してケーシング7の
外部の軸受け11に回転自在に支持されている。この軸
受け11はケーシング7に付設された軸受け台11aに
収容されている。また出力タービン軸3aは、その軸受
け11より後方の軸受け台11aの壁11bを貫通して
図示しないポンプや発電機などの被駆動機器に連結され
ている。
The output turbine shaft 3a extends on the side opposite to the exhaust portion 7c, and penetrates through the casing 7 and is rotatably supported by a bearing 11 outside the casing 7. The bearing 11 is accommodated in a bearing stand 11 a attached to the casing 7. The output turbine shaft 3a is connected to driven equipment such as a pump and a generator (not shown) through a wall 11b of a bearing base 11a behind the bearing 11.

【0024】上記排気部7cにおける燃焼ガスの圧力は
大気圧に近くなっており、軸受け台11a内部の圧力も
ほぼ大気圧となっている。
The pressure of the combustion gas in the exhaust part 7c is close to the atmospheric pressure, and the pressure inside the bearing stand 11a is also substantially the atmospheric pressure.

【0025】上記ケーシング7における出力タービン軸
3aの貫通部にはシール機構12が施されている。この
シール機構12は、出力タービン軸3a回りに近接して
配設された環状のシール部材13を備えている。このシ
ール部材13における出力タービン軸3aの外周に対応
する内周面には周方向の多数本のラビリンス溝14aと
その中間部に環状の空間14が形成されている。したが
って、燃焼ガスはラビリンス溝14aを通過するうちに
圧力降下しながらも上記環状溝14に侵入する。この環
状空間14は周方向に形成された一条のみの溝であって
もよく、また、相互に独立した複数上の溝であってもよ
い。
A seal mechanism 12 is provided at a portion of the casing 7 penetrating the output turbine shaft 3a. The seal mechanism 12 includes an annular seal member 13 disposed close to and around the output turbine shaft 3a. On the inner peripheral surface of the seal member 13 corresponding to the outer periphery of the output turbine shaft 3a, a large number of labyrinth grooves 14a are formed in the circumferential direction, and an annular space 14 is formed at an intermediate portion thereof. Therefore, the combustion gas enters the annular groove 14 while dropping the pressure while passing through the labyrinth groove 14a. The annular space 14 may be a single groove formed in the circumferential direction, or may be a plurality of mutually independent grooves.

【0026】一方、上記シール部材13から上記排気部
7cの出力タービン翼列出口には圧力逃がし手段たる圧
力逃がし管15が配管されており、それによって上記環
状空間14内と出力タービン翼列出口とが連通されてい
る。出力タービン翼列出口は排気部7cのうちでも燃焼
ガスが高速で流れる部分であり、通常この部分の静圧は
負圧となっている。この圧力逃がし管15は一本であっ
ても二本以上であってもよい。環状空間14の大きさや
圧力逃がし管15の内径に応じて本数を設定すればよ
い。
On the other hand, from the seal member 13 to the outlet of the output turbine cascade of the exhaust portion 7c, a pressure relief pipe 15 as a pressure relief means is provided, whereby the inside of the annular space 14 and the outlet of the output turbine cascade are connected. Is communicated. The output turbine cascade outlet is a portion where the combustion gas flows at a high speed in the exhaust portion 7c, and the static pressure in this portion is usually a negative pressure. The number of the pressure relief pipes 15 may be one or two or more. The number may be set according to the size of the annular space 14 and the inner diameter of the pressure relief pipe 15.

【0027】かかる構成により、環状空間14内に侵入
した燃焼ガスは軸受け台11a方向には漏洩せずに、上
記圧力逃がし管15によって低圧部である上記排気部7
cへ流れる。このようにして、従来のL型ガスタービン
における、より高圧の燃焼ガスが環状空間14内に侵入
しても、燃焼ガスの軸受け台11a方向への漏出が防止
される。
With this configuration, the combustion gas that has entered the annular space 14 does not leak in the direction of the bearing base 11a, but is discharged by the pressure relief pipe 15 to the low-pressure portion.
Flow to c. In this manner, even in a conventional L-type gas turbine, even if higher-pressure combustion gas enters the annular space 14, leakage of the combustion gas in the direction of the bearing pedestal 11a is prevented.

【0028】このように、溝と配管というたいへんシン
プルな構成によってシール効果が向上するのであり、製
造コストの低廉化、およびシール機構の長寿命化が可能
となる。
As described above, the sealing effect is improved by the very simple structure of the groove and the pipe, so that the manufacturing cost can be reduced and the life of the sealing mechanism can be extended.

【0029】なお、圧力逃がし手段としては、とくに上
記のような配管に限定されることはなく、ガスタービン
1のケーシング7などの壁の中に穿孔されたマニホール
ド状の空洞であってもよい。要するに、環状空間14内
に侵入した燃焼ガスを逃がしうる通路であればよい。
The pressure relief means is not particularly limited to the above-mentioned piping, but may be a manifold-shaped cavity formed in a wall of the casing 7 of the gas turbine 1 or the like. In short, any passage may be used as long as the combustion gas that has entered the annular space 14 can escape.

【0030】また、出力タービン軸3aが貫通する上記
軸受け台11aの壁11bの貫通部にも第二の環状シー
ル部材18が配設されている。このシール部材18には
ラビリンス溝のみが形成されており、とくに環状空間1
4や圧力逃がし管15は配設されていない。
A second annular seal member 18 is also provided at a penetrating portion of the wall 11b of the bearing base 11a through which the output turbine shaft 3a penetrates. The seal member 18 has only a labyrinth groove formed therein.
4 and the pressure relief pipe 15 are not provided.

【0031】上記シール部材13をより詳細に示すの
が、図1のA部の拡大図である図2である。図中、出力
タービン軸3aにおける第一段めのディスク9の前部
(軸受け11寄り)が、出力タービン軸3aのケーシン
グ7貫通部である。出力タービン軸3aにおける上記貫
通部外周には環状の溝部材16が固設されている。そし
て、ケーシング7における貫通部内周には、上記溝部材
16に対応するように近接してシール部材13が固設さ
れている。このシール部材13の内周には周方向の上記
環状溝14が形成されている。上記溝部材16の外周に
も溝16aが形成されており、この溝16aとシール部
材13の環状溝14とで環状空間17が形成されてい
る。図1では上記環状溝14のみが図示されているが、
環状空間17は図1のように環状溝14のみから構成さ
れるものであってもよく、また、溝部材16の溝16a
のみから構成されるものであってもよい。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1 showing the sealing member 13 in more detail. In the figure, a front portion (closer to the bearing 11) of the first stage disk 9 in the output turbine shaft 3a is a portion of the output turbine shaft 3a where the casing 7 penetrates. An annular groove member 16 is fixedly provided on the outer periphery of the through portion of the output turbine shaft 3a. A sealing member 13 is fixedly provided on the inner periphery of the through portion of the casing 7 so as to correspond to the groove member 16. The annular groove 14 in the circumferential direction is formed on the inner periphery of the seal member 13. A groove 16 a is also formed on the outer periphery of the groove member 16, and an annular space 17 is formed by the groove 16 a and the annular groove 14 of the seal member 13. Although only the annular groove 14 is shown in FIG. 1,
The annular space 17 may be constituted only by the annular groove 14 as shown in FIG.
It may be composed only of the above.

【0032】また、上記環状空間17の両側に狭い隙間
Sa、Sbが形成されるが、この部分にラビリンス溝1
4aが形成されている。
Narrow gaps Sa and Sb are formed on both sides of the annular space 17, and the labyrinth grooves 1
4a are formed.

【0033】環状空間17には上記圧力逃がし管15の
一端が接続されている。圧力逃がし管15の中間部分は
その図示が省略されているが、図1に示すと同様にケー
シング7のスクロール流路部7bの外方を通して出力タ
ービン翼列の出口に接続されている。圧力逃がし管15
の内径側断面積、すなわち燃焼ガスの通路面積は、上記
環状空間17の軸受け台11a側の隙間Sbの面積より
も大きくされている。
One end of the pressure relief pipe 15 is connected to the annular space 17. Although the middle part of the pressure relief pipe 15 is not shown, it is connected to the outlet of the output turbine cascade through the outside of the scroll flow path part 7b of the casing 7, as shown in FIG. Pressure relief pipe 15
, Ie, the passage area of the combustion gas, is larger than the area of the gap Sb of the annular space 17 on the bearing stand 11a side.

【0034】上記圧力逃がし管15は、その他端が図1
に示すように下流に向いた姿勢で、燃焼ガスが高速で流
れる出力タービン翼列の出口に挿入されているため、高
速の燃焼ガス流による吸引効果(エゼクター効果)が作
用する。
The other end of the pressure relief pipe 15 is shown in FIG.
As shown in (1), since the combustion gas is inserted into the outlet of the output turbine cascade in which the combustion gas flows at a high speed, the suction effect (ejector effect) by the high-speed combustion gas flow acts.

【0035】ケーシング7における上記シール部材13
より前部には、出力タービン軸3aの軸受け11が配設
されている。
The sealing member 13 in the casing 7
A bearing 11 of the output turbine shaft 3a is provided at a front portion.

【0036】図3に示すL型ガスタービン21は、その
出力タービン軸22aの軸受け台23が出力タービン2
2より下流に配設されたものである。軸受け台23はケ
ーシング7内部に形成された複数本のストラット24に
よって支持されている。出力タービン軸22aがケーシ
ング25を貫通する部位には前述のガスタービン1にお
けると同一のシール機構12、すなわち、環状溝14が
形成された環状のシール部材13および圧力逃がし管1
5が配設されている。したがって、この部分のシール機
構の説明は省略する。また、その他の部分の構造も前述
のガスタービン1(図1)と同様であるため、説明は省
略する。
In the L-type gas turbine 21 shown in FIG. 3, the bearing 23 of the output turbine shaft 22a is
It is arranged downstream of 2. The bearing stand 23 is supported by a plurality of struts 24 formed inside the casing 7. At the portion where the output turbine shaft 22a penetrates the casing 25, the same sealing mechanism 12 as in the gas turbine 1 described above, that is, the annular sealing member 13 in which the annular groove 14 is formed and the pressure relief pipe 1
5 are provided. Therefore, the description of the sealing mechanism in this portion is omitted. In addition, the structure of the other parts is the same as that of the above-described gas turbine 1 (FIG. 1), and thus the description is omitted.

【0037】上記軸受け台23における出力タービン軸
22aが貫通する部分には、出力タービン軸22a回り
に近接した環状のシール部材18が配設されている。こ
のシール部材18の内周面にも環状空間27が形成され
ている。軸受け台23におけるシール部材18の配設位
置では、従来の横型ガスタービン51(図5)における
シール部材58配設位置と同様に、燃焼ガスの温度は低
下し、圧力も大気圧に近いものとなっているため、前述
の圧力逃がし管15は配設されていない。
An annular seal member 18 which is close to the periphery of the output turbine shaft 22a is provided in a portion of the bearing base 23 through which the output turbine shaft 22a penetrates. An annular space 27 is also formed on the inner peripheral surface of the seal member 18. At the position where the seal member 18 is provided on the bearing stand 23, the temperature of the combustion gas is reduced and the pressure is close to the atmospheric pressure, similarly to the position where the seal member 58 is provided in the conventional horizontal gas turbine 51 (FIG. 5). Therefore, the above-described pressure relief pipe 15 is not provided.

【0038】もちろん圧力逃がし管15を設けてもよ
い。その場合は圧力逃がし管の他端は前述と同様に、下
流に向いた姿勢でケーシング25の排気部25cにおけ
る高流速部に挿入してエゼクター効果を利用するのが好
ましい。
Of course, a pressure relief pipe 15 may be provided. In that case, it is preferable to use the ejector effect by inserting the other end of the pressure relief pipe into the high flow rate part of the exhaust part 25c of the casing 25 in a posture facing downstream as described above.

【0039】図4に示すL型ガスタービン31にも、そ
のケーシング32における出力タービン軸3aの貫通部
には上記ガスタービン1(図1)と同じく環状空間14
を備えたシール部材13が配設されている。さらにこの
ガスタービン31には、軸受け台33aの後方壁33b
における出力タービン軸3aの貫通部にも上記シール部
材13と同様な環状空間34が形成されたシール部材3
5が配設されている。そして、上記両環状空間14、3
4同士を連通したうえで排気部32cの出力タービン翼
列出口と連通する圧力逃がし管36が接続されている。
その他の構成は図1のガスタービン1と同等であるため
説明は省略して同一部材に同一符号を付記している。
The L-type gas turbine 31 shown in FIG. 4 also has an annular space 14 similar to the gas turbine 1 (FIG. 1) at the portion of the casing 32 where the output turbine shaft 3a passes.
Is provided. The gas turbine 31 further includes a rear wall 33b of a bearing base 33a.
The seal member 3 in which the annular space 34 similar to the seal member 13 is formed also in the penetrating portion of the output turbine shaft 3a
5 are provided. Then, the two annular spaces 14, 3
The pressure relief pipe 36 is connected to the exhaust port 32c of the exhaust unit 32c and communicates with the outlet of the output turbine cascade.
The other configuration is the same as that of the gas turbine 1 of FIG. 1, and the description is omitted, and the same members are denoted by the same reference numerals.

【0040】そうすることにより、ケーシング32内と
軸受け台33aの内部とのシール効果を奏しうることは
もとより、軸受け台33a内部と被駆動機器側の外部と
のシール効果も向上する。さらに、軸受け台33aの両
貫通部における圧力が略同一となるため、軸受け台33
a内部を通過するガス流が無くなるので潤滑油などの漏
洩も防止することができる。
By doing so, the sealing effect between the inside of the casing 32 and the inside of the bearing stand 33a can be obtained, and the sealing effect between the inside of the bearing stand 33a and the outside on the driven device side can be improved. Further, since the pressures at both penetrating portions of the bearing base 33a are substantially the same, the bearing base 33a
Since there is no gas flow passing through the inside a, leakage of lubricating oil and the like can be prevented.

【0041】如上の実施形態では環状空間14、34に
接続された圧力逃がし管15、36の他端はケーシング
7、25、32の排気部7c、25c、32cに挿入さ
れているが、本発明ではとくにその構成に限定されるこ
とはない。たとえば、ケーシング7、25、32の外部
に大気圧または大気圧に近い内圧のタンクなどからなる
排気処理部(図示しない)を配設し、この排気処理部に
上記圧力逃がし管15、36の他端を接続して環状空間
内の燃焼ガスを排出してもよい。
In the above embodiment, the other ends of the pressure relief pipes 15, 36 connected to the annular spaces 14, 34 are inserted into the exhaust portions 7c, 25c, 32c of the casings 7, 25, 32. However, the configuration is not particularly limited. For example, an exhaust processing unit (not shown) composed of a tank having an atmospheric pressure or an internal pressure close to the atmospheric pressure or the like is provided outside the casings 7, 25, and 32. The ends may be connected to exhaust the combustion gas in the annular space.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明のシール機構によれば、シール部
に至った燃焼ガスを所定場所に逃がすことができるの
で、その燃焼ガスの上記貫通部から外部への漏洩を効果
的に防止することができ、また、シール部の劣化を抑制
することができる。上記燃焼ガスを出力タービンのすぐ
下流側の高速流部に逃がせば吸引効果を利用することが
できるため、シール効果が一層向上する。
According to the seal mechanism of the present invention, the combustion gas that has reached the seal portion can be released to a predetermined place, so that the leakage of the combustion gas from the through portion to the outside can be effectively prevented. And the deterioration of the seal portion can be suppressed. If the combustion gas is released to the high-speed flow section immediately downstream of the output turbine, the suction effect can be used, and the sealing effect is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ール機構が適用されたガスタービンの一例を
示す断面図である。
1 is a sectional view showing an example of a gas turbine sheet Lumpur Organization is applied.

【図2】図1のガスタービンにおけるシール機構の部位
を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a portion of a sealing mechanism in the gas turbine of FIG.

【図3】図2のシール機構が適用されたガスタービンの
他の例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the gas turbine to which the seal mechanism of FIG. 2 is applied.

【図4】本発明のシール機構の実施形態が適用されたガ
スタービンの一例を示す断面図である。
Implementation form of sealing mechanism of the present invention; FIG is a sectional view showing an example of the applied gas turbine.

【図5】従来のシール機構が適用されたガスタービンの
一例を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of a gas turbine to which a conventional sealing mechanism is applied.

【図6】従来のシール機構が適用されたガスタービンの
他の例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of a gas turbine to which a conventional sealing mechanism is applied.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−189240(JP,A) 特開 平9−256815(JP,A) 実開 昭59−150996(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02C 7/28 F01D 11/00 F02C 3/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-9-189240 (JP, A) JP-A-9-256815 (JP, A) Japanese Utility Model Shou 59-150996 (JP, U) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) F02C 7/28 F01D 11/00 F02C 3/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高温高圧のガスを発生させるためのガス
発生機と、該ガス発生機の回転軸に対して交差する方向
にその回転軸が配置された、ガスのエネルギを回転力と
して取り出すための出力タービンとを有するガスタービ
ンにおける、出力タービンの回転軸の貫通部のシール機
構であって、 上記貫通部における出力タービンの回転軸回りに配設さ
れた環状のシール部材と、該シール部に配設された燃焼
ガスを排出するための圧力逃がし手段とを備えており、 上記出力タービンの出力取り出し側に、出力タービンの
回転軸を回転自在に支持する軸受け台が配設されてお
り、上記貫通部が該軸受け台における出力タービン側壁
と出力取り出し側壁とに形成されており、該貫通部それ
ぞれに上記シール部が配設されており、上記圧力逃がし
手段が両シール部をも連通して なることを特徴とするガ
スタービンのシール機構。
1. A gas generator for generating a high-temperature and high-pressure gas, and a rotary shaft arranged in a direction intersecting with a rotary shaft of the gas generator, for extracting gas energy as rotary force. A sealing mechanism for a through portion of a rotation shaft of the output turbine in the gas turbine having the output turbine of the above, wherein an annular seal member disposed around the rotation shaft of the output turbine in the through portion; Pressure relief means for discharging the disposed combustion gas is provided, and the output turbine of the output turbine is
A bearing base that rotatably supports the rotating shaft is provided.
And the penetrating portion is a side wall of the power turbine in the bearing stand.
And the output take-out side wall,
Each of these seals is provided, and the pressure relief
A sealing mechanism for a gas turbine, wherein the means communicates the two sealing portions .
【請求項2】 上記シール部材が出力タービン軸の外周
に僅かな隙間をおいて近接しており、シール部材の内周
と出力タービン軸の外周との間に環状空間が形成されて
おり、上記圧力逃がし手段が該環状空間から低圧部に連
通された圧力逃がし通路から構成されてなる請求項1記
載のガスタービンのシール機構。
2. The seal member is close to the outer periphery of the output turbine shaft with a slight gap therebetween, and an annular space is formed between the inner periphery of the seal member and the outer periphery of the output turbine shaft. 2. The gas turbine sealing mechanism according to claim 1, wherein the pressure relief means comprises a pressure relief passage communicating from the annular space to the low pressure portion.
【請求項3】 上記圧力逃がし通路が、上記環状空間か
ら出力タービンの翼列の出口部に連通されてなる請求項
2記載のガスタービンのシール機構。
3. The gas turbine sealing mechanism according to claim 2, wherein said pressure relief passage communicates from said annular space to an outlet of a cascade of a power turbine.
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