JP3229921U - ガスタービン - Google Patents
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Abstract
【課題】ケーシングに対するタービンシュラウドの取り外しや組み付けの作業性を向上させてメンテナンスの工期を短縮することができるガスタービンを提供する。【解決手段】タービンシュラウド23bを含んで構成されたガスタービンにおいて、ケーシングが、タービンの周方向に延び前記タービンの軸方向に開口したシュラウド保持溝を備えると共に、タービンシュラウド23bが、タービンの周方向に延びてシュラウド保持溝に掛かる板状のフック23m、23nを備え、フック23m、23nが、外周面におけるタービンの周方向の中央部aに、外周面におけるタービンの周方向の両端部aeに対してタービンの径方向の内側に窪んだ凹面23xを備えている。【選択図】図5
Description
本考案はガスタービンに関する。
ガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気と共に燃料を燃焼器で燃焼し、これにより生じた燃焼ガスでタービンを駆動して発電機等の被駆動機械を駆動する。ガスタービンのタービンでは、ガスパスと呼ばれる環状の燃焼ガス流路に静翼と動翼の翼列が軸方向に交互に並んでおり、静翼間を通って整流された燃焼ガスの流体エネルギーが動翼で機械動力に変換される。これら動翼の外周側には、環状のガスパスの外周を画定するタービンシュラウドと呼ばれる部材が配置されている(特許文献1等参照)。
ガスタービンのメンテナンス等の際、外郭であるケーシングを開けてケーシングから静翼やタービンシュラウドを取り外す場合がある。ケーシングは上半部と下半部に二分割されており、上半側及び下半側のケーシングにそれぞれ周方向に半円状に延びるシュラウド保持溝が形成されている。シュラウド保持溝は一種のキー溝であり、このシュラウド保持溝にフックが係合してタービンシュラウドがケーシングに取り付いている。タービンシュラウドをケーシングから取り外す場合、円弧状のシュラウド保持溝に沿ってタービンシュラウドをスライドさせてシュラウド保持溝の端部から抜き取る必要がある。
しかし、タービンは運転中に高温に晒されるため、ケーシングやタービンシュラウドが変形する場合がある。この変形の程度によっては、シュラウド保持溝とフックとの間に強い当たりが発生し、当たり部分がかじってタービンシュラウドを円滑にスライドさせることができず、分解や組立に多大な労力と時間を要する場合がある。
本考案の目的は、ケーシングに対するタービンシュラウドの取り外しや組み付けの作業性を向上させてメンテナンスの工期を短縮することができるガスタービンを提供することにある。
上記目的を達成するために、第1の考案は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮空気と燃料とを燃焼する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスで駆動されるタービンを備え、前記タービンが、静翼と、前記静翼の下流に位置する動翼と、前記動翼の外周側に位置するタービンシュラウドと、前記静翼、前記動翼及び前記タービンシュラウドを包囲するケーシングとを含んで構成されたガスタービンにおいて、前記ケーシングは、前記タービンの周方向に延び、前記タービンの軸方向に開口したシュラウド保持溝を備えると共に、前記タービンシュラウドは、前記タービンの周方向に延びて前記シュラウド保持溝に掛かる板状のフックを備え、前記フックは、外周面における前記タービンの周方向の中央部に、前記外周面における前記タービンの周方向の両端部に対して前記タービンの径方向の内側に窪んだ凹面を備えているガスタービンを提供する。
第2の考案は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された空気が供給されて燃料を燃焼する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスが供給されるタービンを備え、前記タービンが、静翼と、前記静翼の下流に位置する動翼と、前記動翼の外周側に位置するタービンシュラウドと、前記静翼、前記動翼及び前記タービンシュラウドを包囲するケーシングとを含んで構成されたガスタービンにおいて、前記ケーシングは、前記タービンの周方向に延び、前記タービンの軸方向に開口したシュラウド保持溝を備えると共に、前記タービンシュラウドは、前記タービンの周方向に延びて前記シュラウド保持溝に掛かる板状のフックを備え、前記フックは、内周面における前記タービンの周方向の両端部に、前記内周面における前記タービンの周方向の中央部に対して前記タービンの径方向の外側に窪んだ凹面を備えているガスタービンを提供する。
第3の考案は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された空気が供給されて燃料を燃焼する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスが供給されるタービンを備え、前記タービンが、静翼と、前記静翼の下流に位置する動翼と、前記動翼の外周側に位置するタービンシュラウドと、前記静翼、前記動翼及び前記タービンシュラウドを包囲するケーシングとを含んで構成されたガスタービンにおいて、前記ケーシングは、前記タービンの周方向に延び、前記タービンの軸方向に開口したシュラウド保持溝を備えると共に、前記タービンシュラウドは、前記タービンの周方向に延びて前記シュラウド保持溝に掛かる板状のフックを備え、前記フックは、外周面における前記タービンの周方向の中央部に、前記外周面における前記タービンの周方向の両端部に対して前記タービンの径方向の内側に窪んだ第1の凹面を備えており、かつ、内周面における前記タービンの周方向の両端部に、前記内周面における前記タービンの周方向の中央部に対して前記タービンの径方向の外側に窪んだ第2の凹面を備えているガスタービンを提供する。
本考案によれば、ケーシングに対するタービンシュラウドの取り外しや組み付けの作業性を向上させてメンテナンスの工期を短縮することができる。
以下に図面を用いて本考案の実施の形態を説明する。
<第1実施形態>
−ガスタービン−
図1は本考案に係るガスタービンの一構成例を表す図である。
図1に示したガスタービン(ガスタービンエンジン)100は、圧縮機1、燃焼器2及びタービン3を備えている。圧縮機1とタービン3は、シャフト(不図示)により相互に連結されている。本実施形態では互いに独立して回転可能な高圧タービンと低圧タービンを含んで構成された2軸式タービンをタービン3の例としており、圧縮機1は高圧タービンに連結されている。但し、タービン3が2軸式である必要はなく、タービン3は単軸のタービンであっても良い。低圧タービンには被駆動機械として発電機4が連結されている。発電機4に代えてポンプ等の他の被駆動機械が低圧タービンに連結される場合もある。
−ガスタービン−
図1は本考案に係るガスタービンの一構成例を表す図である。
図1に示したガスタービン(ガスタービンエンジン)100は、圧縮機1、燃焼器2及びタービン3を備えている。圧縮機1とタービン3は、シャフト(不図示)により相互に連結されている。本実施形態では互いに独立して回転可能な高圧タービンと低圧タービンを含んで構成された2軸式タービンをタービン3の例としており、圧縮機1は高圧タービンに連結されている。但し、タービン3が2軸式である必要はなく、タービン3は単軸のタービンであっても良い。低圧タービンには被駆動機械として発電機4が連結されている。発電機4に代えてポンプ等の他の被駆動機械が低圧タービンに連結される場合もある。
圧縮機1はタービン3(高圧タービン)により回転駆動され、空気Arを吸い込んで圧縮し高温で高圧の圧縮空気を吐出する。燃焼器2は、圧縮機1から吐出された圧縮空気と燃料系統(不図示)から供給された燃料とを混合して燃焼し、高温の燃焼ガスGを生成してタービン3(高圧タービン及び低圧タービン)に供給する。タービン3(高圧タービン及び低圧タービン)は燃焼器2から供給された燃焼ガスGで回転駆動される。高圧タービンが出力する動力は圧縮機1の駆動に用いられ、低圧タービンが出力する動力は発電機4で電力に変換される。タービン3を駆動した燃焼ガスGは排気ガスとして大気に放出される。
−タービン−
図2はタービン3の内部構造の一構成例を表す図である。
同図に示したように、タービン3は、タービンロータ10及びこれを覆う静止体20を含んで構成されている。なお、本願明細書では、タービンロータ10の回転方向を「周方向」、タービンロータ10の回転中心線Cの伸びる方向を「軸方向」、タービンロータ10の半径方向を「径方向」と記載する。また、単に「上流側」と記載した場合には、軸方向において燃焼ガスGの流れ方向(図2中の右方向)の上流側(同図中左側)を意味することとする。同様に、単に「下流側」と記載した場合には、軸方向において燃焼ガスGの流れ方向の下流側(同図中右側)を意味することとする。
図2はタービン3の内部構造の一構成例を表す図である。
同図に示したように、タービン3は、タービンロータ10及びこれを覆う静止体20を含んで構成されている。なお、本願明細書では、タービンロータ10の回転方向を「周方向」、タービンロータ10の回転中心線Cの伸びる方向を「軸方向」、タービンロータ10の半径方向を「径方向」と記載する。また、単に「上流側」と記載した場合には、軸方向において燃焼ガスGの流れ方向(図2中の右方向)の上流側(同図中左側)を意味することとする。同様に、単に「下流側」と記載した場合には、軸方向において燃焼ガスGの流れ方向の下流側(同図中右側)を意味することとする。
タービンロータ10は、ロータディスク11a−11d及び動翼12a−12dを含んで構成されている。ロータディスク11a−11dは、軸方向に重ねて配置した円盤状の部材である。本実施形態ではロータディスク11a−11dはスペーサ13を適宜挟んで重畳されている。動翼12a−12dはそれぞれロータディスク11a−11dの外周面に周方向に等間隔に複数設けられて環状の動翼列を構成している。動翼12a−12dはロータディスク11a−11dの外周面から径方向外側に延び、燃焼ガスの環状の主流路であるガスパス5に臨んでいる。動翼12a、動翼12b、動翼12c、動翼12dの各動翼列は、軸方向において上流側からこの順で並んでいる。
ガスパス5を流れる燃焼ガスGの流体エネルギーが動翼12a−12dにより回転エネルギーに変換され、回転中心線C周りにタービンロータ10が回転する。前述した通り、本実施形態で例示するタービン3は2軸式であり、動翼12a,12bは高圧タービンを構成し、動翼12c,12dは低圧タービンを構成する。図2に示した通り、高圧タービンと低圧タービンとでは隔壁Wを挟んで軸が分断されており、タービンロータ10は高圧タービン側の部分と低圧タービン側の部分とで異なる回転数で回転可能である。
静止体20は、ケーシング(タービン車室)21、静翼(ダイヤフラム)22a−22d及びタービンシュラウド23a−23dを含んで構成されている。ケーシング21はタービン3の外郭を構成する筒状の部材であり、静翼22a−22d、動翼12a−12d及びタービンシュラウド23a−23dを包囲している。このケーシング21は上下に二分割されている。図2にはケーシング21の上半部が図示されている。このケーシング21の内周部に静翼22a−22dが取り付けられている。静翼22a−22dはセグメントであり、各セグメントは静翼外輪22o、静翼内輪22i及び複数の翼部22pを含んで一体に形成されている。このセグメントが周方向に複数並んで環状の静翼列を構成している。静翼列は、静翼22aによるもの、静翼22bによるもの、静翼22cによるもの、静翼22dによるものが、軸方向において上流側からこの順で並んでいる。
静翼外輪22oは、その内周面で環状のガスパス5の外周を画定する部材である。各静翼列において、複数の静翼外輪22oが周方向に並んで筒形を形成している。静翼外輪22oは、ケーシング21の内周部に、適宜の部材(本実施形態ではタービンシュラウド)を介して支持されている。静翼内輪22iは、静翼外輪22oに対して径方向内側に配置されている。各静翼列において、複数の静翼内輪22iが周方向に並んで筒形を形成し、その外周面で環状のガスパス5の内周を画定している。翼部22pは、周方向に複数並べて配置され、径方向に延びて静翼内輪22i及び静翼外輪22oを連結すると共に、ガスパス5に臨んでいる。
なお、静翼とその下流側に隣接して位置する動翼とで1つの段落を構成する。静翼22a、動翼12a及びタービンシュラウド23aの属する段落が第1段落(初段)である。静翼22b、動翼12b及びタービンシュラウド23bの属する段落が第2段落である。同様に、静翼22c、動翼12c及びタービンシュラウド23cの属する段落が第3段落、静翼22d、動翼12d及びタービンシュラウド23dの属する段落が第4段落(最終段)である。
−タービンシュラウド−
図3は1つの段落におけるタービンシュラウドの配列図である。
タービンシュラウドは、第1−第4の各段落において動翼の外周側に位置している。具体的には、第1段落の動翼列の外周側には複数の第1段落のタービンシュラウド23aが、第2段落の動翼列の外周側には複数の第2段落のタービンシュラウド23bが、それぞれ図3のように円環状に並べられてケーシング21に固定されている。同図ではタービンシュラウドが構成する環状列の上半部分を図示している。同様に第3段落の動翼列の外周側には複数の第3段落のタービンシュラウド23cが、第4段落の動翼列の外周側には複数の第4段落のタービンシュラウド23dが、それぞれ円環状に並べられてケーシング21に固定されている。これらタービンシュラウド23a−23dの環状列は、それぞれ筒状をなしてガスパス5の外周壁の一部を形成し、またガスパス5を流れる燃焼ガスGの熱からケーシング21等を保護している。本実施形態において、タービンシュラウドは、各段落においてケーシング21と静翼を連結する部品を兼ね、ケーシング21に対して静翼を支持している。
図3は1つの段落におけるタービンシュラウドの配列図である。
タービンシュラウドは、第1−第4の各段落において動翼の外周側に位置している。具体的には、第1段落の動翼列の外周側には複数の第1段落のタービンシュラウド23aが、第2段落の動翼列の外周側には複数の第2段落のタービンシュラウド23bが、それぞれ図3のように円環状に並べられてケーシング21に固定されている。同図ではタービンシュラウドが構成する環状列の上半部分を図示している。同様に第3段落の動翼列の外周側には複数の第3段落のタービンシュラウド23cが、第4段落の動翼列の外周側には複数の第4段落のタービンシュラウド23dが、それぞれ円環状に並べられてケーシング21に固定されている。これらタービンシュラウド23a−23dの環状列は、それぞれ筒状をなしてガスパス5の外周壁の一部を形成し、またガスパス5を流れる燃焼ガスGの熱からケーシング21等を保護している。本実施形態において、タービンシュラウドは、各段落においてケーシング21と静翼を連結する部品を兼ね、ケーシング21に対して静翼を支持している。
タービンシュラウドは、フック構造(溝にフックを嵌め合わせる構造)によりケーシング21に対して固定されている。ケーシング21に対するタービンシュラウドの固定構造を次に説明する。
−タービンシュラウドの固定構造−
図4はタービンロータの回転中心線Cを含む平面で切断したタービンシュラウドの断面図であり、図3中のIV−IV線による矢視断面図に相当する。図5は図4に示したタービンシュラウドの単体の内壁部の構成を表す図であって図4中の矢印A方向又は矢印B方向から見た矢視図に相当する。図4及び図5では第2段落のタービンシュラウド23bを代表として図示しているが、タービンシュラウド23a,23c,23dも同様の特徴を有する。また、図5については、図4中の矢印Aによる矢視図(A矢視図)と矢印Bによる矢視図(B矢視図)を兼ねている。
図4はタービンロータの回転中心線Cを含む平面で切断したタービンシュラウドの断面図であり、図3中のIV−IV線による矢視断面図に相当する。図5は図4に示したタービンシュラウドの単体の内壁部の構成を表す図であって図4中の矢印A方向又は矢印B方向から見た矢視図に相当する。図4及び図5では第2段落のタービンシュラウド23bを代表として図示しているが、タービンシュラウド23a,23c,23dも同様の特徴を有する。また、図5については、図4中の矢印Aによる矢視図(A矢視図)と矢印Bによる矢視図(B矢視図)を兼ねている。
図4に破線で示したように本実施形態のガスタービン100のケーシング21の内周部には、シュラウド保持部21a(図1も参照)が設けられている。シュラウド保持部21aは、タービンロータ10の回転中心線Cを含む平面で切断した断面がT字型であり、レール状に周方向に連続的に延びている。前述した通り、ケーシング21は上半部と下半部に二分割されており、ケーシング21の上半部と下半部にそれぞれ半円状のシュラウド保持部21aが段落毎に1つずつ存在する。ケーシング21の上半部と下半部が連結し筒状をなすことで、各段落の半円状の2つのシュラウド保持部21aが繋がって円環状をなす。
タービンロータ10の回転中心線Cを含む平面で切断した断面で見て、断面T字型のシュラウド保持部21aの軸方向の両側の部分はC字型(コの字型)をしており、これらの部分がシュラウド保持溝21m,21nを構成している。シュラウド保持溝21m,21nは一種のキー溝である。シュラウド保持溝21mは、シュラウド保持部21aにおける上流側にあり、軸方向において上流側を向いて開口している。シュラウド保持溝21nは、シュラウド保持部21aにおける下流側にあり、軸方向において下流側を向いて開口している。シュラウド保持部21aで形成されるシュラウド保持溝21m,21nは、言うまでもなくシュラウド保持部21aに付随して周方向に延在している。ケーシング21の上半部と下半部が連結し筒状をなすことで、各段落の半円状のシュラウド保持溝21m,21nが繋がって円環状をなす。
他方、第1−第4の各段落のタービンシュラウド23a−23dは、対応するシュラウド保持溝に掛かる板状のフック23m,23nを備えている。フック23m,23nは一種のキーである。タービンシュラウド23a−23dは、タービンロータ10の回転中心線Cを含む平面で切断した断面がU字型に形成されている。フック23mは、タービンシュラウド23a−23dにおける上流側の壁面23pの径方向外側の端部から軸方向の下流側に突出している。フック23nは、タービンシュラウド23a−23dにおける下流側の壁面23qの径方向外側の端部から軸方向の上流側に突出している。タービンシュラウド23a−23dにそれぞれ備わった上流側のフック23m及び下流側のフック23nは周方向に延びており、図5に示したように軸方向から見て、対応するシュラウド保持溝の形状に応じて弧状に形成されている。
−フックの凹面(逃がし加工部)−
各段落のタービンシュラウド23a−23dのフック23m,23nには、第1の凹面23x及び第2の凹面23y(逃がし加工部)が備わっている。第1の凹面23xは、フック23m,23nの外周面における周方向の中央部a(中央を跨いだ1つの領域)に設けられており、フック23m,23nの外周面における周方向の両端部aeに対して径方向の内側に僅かに窪んでいる。第2の凹面23yは、フック23m,23nの内周面における周方向の両端部b(周方向に別れてそれぞれ両端を含む2つの領域)に設けられており、フック23m,23nの内周面における周方向の中央部beに対して径方向の外側に僅かに窪んでいる。図4及び図5に破線で示した中央部a及び両端部bは第1の凹面23x及び第2の凹面23yの存在領域であり、本実施形態では単体のタービンシュラウドの各フックに3か所ずつ凹面を設けた構成例を表している。
各段落のタービンシュラウド23a−23dのフック23m,23nには、第1の凹面23x及び第2の凹面23y(逃がし加工部)が備わっている。第1の凹面23xは、フック23m,23nの外周面における周方向の中央部a(中央を跨いだ1つの領域)に設けられており、フック23m,23nの外周面における周方向の両端部aeに対して径方向の内側に僅かに窪んでいる。第2の凹面23yは、フック23m,23nの内周面における周方向の両端部b(周方向に別れてそれぞれ両端を含む2つの領域)に設けられており、フック23m,23nの内周面における周方向の中央部beに対して径方向の外側に僅かに窪んでいる。図4及び図5に破線で示した中央部a及び両端部bは第1の凹面23x及び第2の凹面23yの存在領域であり、本実施形態では単体のタービンシュラウドの各フックに3か所ずつ凹面を設けた構成例を表している。
第1の凹面23x及び第2の凹面23yの窪みの程度は、運転中の熱により発生が推定されるタービンシュラウド23a−23dの塑性変形量に応じて設定される。一般に上流側の段落の構成要素ほど高温に晒されるため、下流側の段落に比べて上流側の段落において第1の凹面23x及び第2の凹面23yの窪み量が大きくなる。但し、第1の凹面23x及び第2の凹面23yは深さに対して面積の広い浅型の窪みであり、いわゆる溝等とは異なり、例えば第1の凹面23x及び第2の凹面23yの周方向及び軸方向の寸法に対して径方向の寸法(窪みの深さ)は十分に小さい。また、例えばフック23m,23nの外周面における第1の凹面23xと周囲の面との境界はなだらかで、ここに段差やエッジは介在しない。同様にフック23m,23nの内周面における第2の凹面23yと周囲の面との境界もなだらかで、ここに段差やエッジは介在しない。フック23m,23nの外周面及び内周面は、熱変形前の状態で、第1の凹面23x又は第2の凹面23yを除く部位では曲率が一様であるのに対し、第1の凹面23x又は第2の凹面23y(例えばこれら凹面の周方向の端部)で曲率が変化する。
タービンシュラウドを新製する場合、第1の凹面23x及び第2の凹面23yの形状を反映した設計データを基に、第1の凹面23x及び第2の凹面23yを有する状態のタービンシュラウドを機械加工により製作することができる。既設のガスタービンのタービンシュラウドをベースにタービンシュラウドを製作する場合、既設のタービンシュラウドに対してグラインダ等で第1の凹面23x及び第2の凹面23yを追加工することができる。
また、第1の凹面23x及び第2の凹面23yは、フック23m,23nにおける軸方向を向いた端面eにかかるように形成されている。つまり、図4の図示において中央部a及び両端部bとして示した第1の凹面23x及び第2の凹面23yの存在領域が端面eにかかっているように、第1の凹面23x及び第2の凹面23yは端面eを含んで形成されている。
−効果−
ガスタービン100を運転した後、メンテナンス等でタービン3を分解する際、ケーシング21を開放し、ケーシング21の上半部及び下半部についてシュラウド保持溝からタービンシュラウド23a−23dを抜き取る。しかし、運転中に高温に晒されることでケーシング21やタービンシュラウド23a−23dに熱変形が生じる。この熱変形のうち永久歪みとして残る変形量が多いと、シュラウド保持溝に対しフック23m,23nに強い当たりが生じ、この部分がかじってシュラウド保持溝に対するフック23m,23nの動きが悪くなる。これにより分解及び組立の作業に要する時間と労力が増し、甚だしい場合にはタービンシュラウド23a−23dの抜き取り自体が困難になる。
ガスタービン100を運転した後、メンテナンス等でタービン3を分解する際、ケーシング21を開放し、ケーシング21の上半部及び下半部についてシュラウド保持溝からタービンシュラウド23a−23dを抜き取る。しかし、運転中に高温に晒されることでケーシング21やタービンシュラウド23a−23dに熱変形が生じる。この熱変形のうち永久歪みとして残る変形量が多いと、シュラウド保持溝に対しフック23m,23nに強い当たりが生じ、この部分がかじってシュラウド保持溝に対するフック23m,23nの動きが悪くなる。これにより分解及び組立の作業に要する時間と労力が増し、甚だしい場合にはタービンシュラウド23a−23dの抜き取り自体が困難になる。
シュラウド保持溝に対しタービンシュラウドのフックに強い当たりが生じる現象について、本願考案者等は以下の知見を得た。まず、タービンシュラウドの方がケーシングよりも線膨張係数が大きく運転中に晒される温度も高いため、シュラウド保持溝に比べてタービンシュラウドのフックの曲率が大きくなる。フックの周方向の端部に塑性変形が生じると、運転停止後にタービンがコールド状態に移行してフックの曲率が小さくなった際に、図5に示した中央部aと両端部bの3箇所でシュラウド保持溝に対する当たりが生じる。
こうした知見に基づき、本願考案者等は図4及び図5で説明したようにタービンシュラウドのフック23m,23nの中央部aと両端部bの3箇所に凹面を設けるに至った。タービンシュラウドが熱変形しても、フック23m,23nにそれぞれ設けた第1の凹面23x及び第2の凹面23yが逃げとなり、シュラウド保持溝に対するフック23m,23nの当たりを緩和することができる。これにより、タービン3の分解及び組立の際のシュラウド保持溝に対するタービンシュラウドのかじりが抑制され、シュラウド保持溝に対してタービンシュラウドを従来よりも円滑に抜き差しすることができる。よって、本実施形態によれば、ケーシング21に対するタービンシュラウド23a−23dの取り外しや組み付けの作業性を向上させてメンテナンスの工期を短縮することができる。
また、本実施形態の場合、フック23m,23nの外周面(中央部a)及び内周面(両端部b)の双方に凹面を設けた。後述する第2実施形態や第3実施形態のようにフック23m,23nの外周面(中央部a)及び内周面(両端部b)のいずれか一方にのみ凹面を設ける構成であってもシュラウド保持溝に対するフックの当たりを緩和することができる。しかし、フックの外周面及び内周面の一方にのみ凹面を形成する場合、その分だけ凹面の窪みを大きくする必要がある。それに対し、本実施形態のようにフックの外周面及び内周面の双方に凹面を形成する場合、シュラウド保持溝に対するフック23m,23nの当たりを緩和するのに要する凹面の窪み量を第1の凹面23xと第2の凹面23yとに分散することができる。つまり凹面1つ当たりの窪み量、換言すれば加工量を抑えることができ、またフック23m,23nの板厚の偏りを抑制できる。
<第2実施形態>
図6は本考案の第2実施形態に係るガスタービンに備わったタービンシュラウドの単体の内壁部の構成を表す図であって第1実施形態の図5に対応する図である。図6において第1実施形態と同様の又は対応する要素には図5と同符号を付して説明を省略する。
図6は本考案の第2実施形態に係るガスタービンに備わったタービンシュラウドの単体の内壁部の構成を表す図であって第1実施形態の図5に対応する図である。図6において第1実施形態と同様の又は対応する要素には図5と同符号を付して説明を省略する。
本実施形態が第1実施形態と相違する点は、タービンシュラウドのフック23m,23nの外周面(中央部a)及び内周面(両端部b)のうち外周面(中央部a)にのみ凹面(第1の凹面23x)が設けられている点である。フック23m,23nには、外周面の中央部aにのみそれぞれ1か所ずつ凹面(第1の凹面23x)が存在する。第1実施形態のようにフック23m,23nの内周面に凹面(第2の凹面23y)は存在せず、フック23m,23nの内周面は周方向位置によらず曲率が一定である。本実施形態において、第1の凹面23xの窪み量は、第2の凹面23yがない分だけ第1実施形態に比べて大きい。
その他の構成について、本実施形態のガスタービンは第1実施形態のガスタービンと同様である。
本実施形態においても、第1の凹面23xが逃げとなり、シュラウド保持溝に対するフック23m,23nの当たりを緩和することができる。よって、ケーシング21に対するタービンシュラウド23a−23dの取り外しや組み付けの作業性を向上させてメンテナンスの工期を短縮することができる。
<第3実施形態>
図7は本考案の第3実施形態に係るガスタービンに備わったタービンシュラウドの単体の内壁部の構成を表す図であって第1実施形態の図5に対応する図である。図7において第1実施形態と同様の又は対応する要素には図5と同符号を付して説明を省略する。
図7は本考案の第3実施形態に係るガスタービンに備わったタービンシュラウドの単体の内壁部の構成を表す図であって第1実施形態の図5に対応する図である。図7において第1実施形態と同様の又は対応する要素には図5と同符号を付して説明を省略する。
本実施形態が第1実施形態と相違する点は、タービンシュラウドのフック23m,23nの外周面(中央部a)及び内周面(両端部b)のうち内周面(両端部b)にのみ凹面(第2の凹面23y)が設けられている点である。フック23m,23nにはそれぞれ、内周面の両端部bに1か所ずつ計2か所の凹面(第2の凹面23y)が存在する。第1実施形態のようにフック23m,23nの外周面に凹面(第1の凹面23x)は存在せず、フック23m,23nの外周面は周方向位置によらず曲率が一定である。本実施形態において、第2の凹面23yの窪み量は、第1の凹面23xがない分だけ第1実施形態に比べて大きい。
その他の構成について、本実施形態のガスタービンは第1実施形態のガスタービンと同様である。
本実施形態においても、第2の凹面23yが逃げとなり、シュラウド保持溝に対するフック23m,23nの当たりを緩和することができる。よって、ケーシング21に対するタービンシュラウド23a−23dの取り外しや組み付けの作業性を向上させてメンテナンスの工期を短縮することができる。
<変形例>
以上の実施形態では、シュラウド保持部21aが断面T型でタービンシュラウド23a−23dがこれを抱え込む形状を例示して説明したが、この形状には限定されない。例えば、タービンシュラウド23a−23dのフック構造部が断面T型で、シュラウド保持部21aがこれを抱え込む形状であっても良い。
以上の実施形態では、シュラウド保持部21aが断面T型でタービンシュラウド23a−23dがこれを抱え込む形状を例示して説明したが、この形状には限定されない。例えば、タービンシュラウド23a−23dのフック構造部が断面T型で、シュラウド保持部21aがこれを抱え込む形状であっても良い。
また、静翼22a−22dがタービンシュラウド23a−23dに支持された構成を例示したが、静翼22a−22dがタービンシュラウド23a−23dを介さず直接又は他の部材を介してケーシング21に支持された構成であっても良い。
1…圧縮機、2…燃焼器、3…タービン、12a−12d…動翼、21…ケーシング、21m,21n…シュラウド保持溝、22a−22d…静翼、23a−23d…タービンシュラウド、23m,23n…フック、23x…第1の凹面、23y…第2の凹面、100…ガスタービン、a…フック外周面の中央部、ae…フック外周面の両端部、b…フック内周面の両端部、be…フック内周面の中央部、e…フックの端面、A…空気
Claims (5)
- 空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された圧縮空気と燃料とを燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器からの燃焼ガスで駆動されるタービンを備え、
前記タービンが、
静翼と、
前記静翼の下流に位置する動翼と、
前記動翼の外周側に位置するタービンシュラウドと、
前記静翼、前記動翼及び前記タービンシュラウドを包囲するケーシングと
を含んで構成されたガスタービンにおいて、
前記ケーシングは、前記タービンの周方向に延び、前記タービンの軸方向に開口したシュラウド保持溝を備えると共に、
前記タービンシュラウドは、前記タービンの周方向に延びて前記シュラウド保持溝に掛かる板状のフックを備え、
前記フックは、外周面における前記タービンの周方向の中央部に、前記外周面における前記タービンの周方向の両端部に対して前記タービンの径方向の内側に窪んだ凹面を備えている
ことを特徴とするガスタービン。 - 空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された空気が供給されて燃料を燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器からの燃焼ガスが供給されるタービンを備え、
前記タービンが、
静翼と、
前記静翼の下流に位置する動翼と、
前記動翼の外周側に位置するタービンシュラウドと、
前記静翼、前記動翼及び前記タービンシュラウドを包囲するケーシングと
を含んで構成されたガスタービンにおいて、
前記ケーシングは、前記タービンの周方向に延び、前記タービンの軸方向に開口したシュラウド保持溝を備えると共に、
前記タービンシュラウドは、前記タービンの周方向に延びて前記シュラウド保持溝に掛かる板状のフックを備え、
前記フックは、内周面における前記タービンの周方向の両端部に、前記内周面における前記タービンの周方向の中央部に対して前記タービンの径方向の外側に窪んだ凹面を備えている
ことを特徴とするガスタービン。 - 請求項1又は2のガスタービンにおいて、
前記凹面は、前記フックにおける前記タービンの軸方向を向いた端面にかかるように形成されている
ことを特徴とするガスタービン。 - 空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された空気が供給されて燃料を燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器からの燃焼ガスが供給されるタービンを備え、
前記タービンが、
静翼と、
前記静翼の下流に位置する動翼と、
前記動翼の外周側に位置するタービンシュラウドと、
前記静翼、前記動翼及び前記タービンシュラウドを包囲するケーシングと
を含んで構成されたガスタービンにおいて、
前記ケーシングは、前記タービンの周方向に延び、前記タービンの軸方向に開口したシュラウド保持溝を備えると共に、
前記タービンシュラウドは、前記タービンの周方向に延びて前記シュラウド保持溝に掛かる板状のフックを備え、
前記フックは、外周面における前記タービンの周方向の中央部に、前記外周面における前記タービンの周方向の両端部に対して前記タービンの径方向の内側に窪んだ第1の凹面を備えており、かつ、内周面における前記タービンの周方向の両端部に、前記内周面における前記タービンの周方向の中央部に対して前記タービンの径方向の外側に窪んだ第2の凹面を備えている
ことを特徴とするガスタービン。 - 請求項4のガスタービンにおいて、
前記第1の凹面及び前記第2の凹面は、前記フックにおける前記タービンの軸方向を向いた端面にかかるように形成されている
ことを特徴とするガスタービン。
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JP2020004355U JP3229921U (ja) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | ガスタービン |
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2020
- 2020-10-08 JP JP2020004355U patent/JP3229921U/ja active Active
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