JP3342347B2 - ガスタービンディスク間のシール構造 - Google Patents
ガスタービンディスク間のシール構造Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
ル発電プラント等に採用される蒸気冷却方式のガスター
ビンにおいて、冷却蒸気の漏洩を防止すべくディスク間
をシールするシール構造に関する。
ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントを組み合
わせた発電システムであり、熱エネルギーの高温域をガ
スタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそれぞれ
分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収し、利用す
るようにしたものであり、近年特に脚光を浴びている発
電システムである。
ントにおいては、トッピングサイクルのガスタービンを
冷却する手法が技術開発の一つの大きなテーマであり、
より効果的な冷却手法を求めて試行錯誤が重ねられた結
果、冷媒として圧縮空気を使用した空気冷却方式から、
ボトミングサイクルで得られる蒸気を使用する蒸気冷却
方式へと進展している状況にある。
冷却媒体である蒸気が経路の途中で漏洩するのを極力
防止することが大切であり、そのためのシール構造も種
々改良が重ねられている。
づいて説明する。ここに示すものは、冷却媒体として圧
縮空気を採用したものに対して使用が始まり、その後転
じて蒸気冷却方式に際しても一部において用いられて来
たものである。
に複数(通常4組程度)のディスク1で構成されてい
る。そしてロータ内部2の冷却媒体3がタービン部のガ
スパス4に流出するのを防ぐとともに、タービン部のガ
スパス4を流れている高温ガス5がロータ内部2に流入
するのを防ぐために、図8に示すように隣接するディス
ク1の面に回転軸を囲んで互いに向き合うように環状の
突起(ディスクランド)6を形成し、これ等突起6の突
端面に周方向に沿う溝7をそれぞれ設けて、この溝7の
周方向2分割あるいは4分割のシール板(バッフルプレ
ート)8を挿入し、回転による遠心力でこのバッフルプ
レート8を溝7の外側に押付けてシールするように構成
されている。
シール構造にあっては、回転による遠心力でディスクの
腕に設けた溝の外側にバッフルプレートを押し付けてシ
ールすることを意図しているが、ディスク間に温度差が
あるので溝の半径方向伸び差が異なっている。また、遠
心力による半径方向伸びにもディスク間で差が生じる。
っているので、前記伸び差のためにディスク間の溝の外
側にきちんと押し付けられなくなり、溝とバッフルプレ
ートとの間に微小な隙間ができる。
ン部のガスパスに流出したり、更にこの流入に止まら
ず、この微小な隙間を漏れる流れにより、バッフルプレ
ートが自励振動を起こしてバッフルプレート自体が摩耗
減肉する等の不具合が目立つことになる。
圧縮空気の場合はともかく、冷却媒体として蒸気を用い
るガスタービンへの適用は、排ガスボイラ等のボトミン
グサイクルからの蒸気が大量に失われるために、効率上
の損失が大きく、併せてメイキャップ蒸気量が増加する
等のことからして、システムの成立性にかかわる大きな
問題点を含んでいるものである。
点を解消し、ロータ内部とタービン部のガスパスとの間
のシール性を向上して、蒸気冷却方式の実現性を大きく
前進させたガスタービンのシール構造を提供することを
課題とするものである。
解決すべくなされたもので、複数のロータディスクを軸
方向に並べて配置し、隣接するロータディスク間で互い
に向き合って張り出したディスクランドの少なくともい
ずれか一方のものの端面に周方向に沿って延びる溝を形
成し、同溝の内壁面と前記ディスクランドの他方のもの
の端面あるいは溝の内壁面とに接触させて断面が中空の
環状シール部材を配置し、同環状シール部材は環の伸長
方向で複数に区分されたセグメントを、隣接するセグメ
ント相互の接合部の内側に内側スリーブを圧入すると共
に同接合部の外側に外側スリーブを嵌合して環状に連接
して構成したガスタービンディスク間のシール構造を提
供するものである。
し、隣接するロータディスク間で互いに向き合って張り
出したディスクランドの少なくともいずれか一方のもの
の端面に周方向に沿って形成した溝の内壁面と、前記デ
ィスクランドの他方のものの端面あるいは同溝の内壁面
とに接触させて前記断面が中空の環状シール部材を配設
し、遠心力を利用してシール面圧を増加させてガスター
ビンディスク間のシールを確実に行うようにしたもので
ある。
ク間のシールを行う環状シール部材は、環の伸長方向、
換言すれば周方向で複数に区分されたセグメントを、隣
接するセグメント相互の接合部の内側に内側スリーブを
圧入すると共に同接合部の外側に外側スリーブを嵌合し
て環状に連接した構成であるために、遠心力による周方
向の応力を発生することなしにロータディスクの熱伸び
に追従して伸びることができ、シール部に隙間を作るこ
とがなく、また相隣接するロータディスク間に伸び差が
有っても問題無くシール性を確実に維持出来るものであ
る。
し図5に基づいて説明する。なお、本実施の形態は、前
記従来のものがバッフルプレート8を用いてシールを行
っていたのに対して環状シール部材を採用し、かつ同環
状シール部材の配列位置に工夫を凝らしたものであり、
その余の部位については前記従来のものとほぼ同様のも
のであるので、このような工夫を凝らした要点に絞って
図面に示し、かつ前記従来のものと実質的に同一の部分
については同一の符号を図面中に記載し、重複する説明
は極力省略することとした。
たように環状に形成されており、隣接するディスク1相
互間で互いに向き合って張り出したディスクランド6、
6の内一方のディスクランド6に形成された溝7に配設
されている。
外周面を前記溝7の内壁面と、対向するディスクランド
6の端面とに当接させて配置されている。
のディスクが併置されている)を通して穿設されたボル
ト孔、12はボルトで、前記ボルト孔11を貫通して前
記各ディスク1を一体的に連結している。
通路を構成し、また14はカービックカップリングで隣
接する各ディスク1からの各張出部の先端に形成され、
互いの軸心がずれない様に噛み合っている。
に4個のセグメント、即ちセグメント10a、セグメン
ト10b、セグメント10cおよびセグメント10dを
順次連結して環状体を形成しており、一部に回転止めキ
ー15を備えている。
のIV−IV断面である図4、そしてこれら部分の組立構成
図である図5において、隣接する各セグメントの接合状
況をセグメント10aとセグメント10dを代表例とし
て示すように、互いの接合部の内側に内側スリーブ20
を圧入し、同内側スリーブ20の圧入位置に相当する位
置で各セグメント10a、10dの接合端の外側に外側
スリーブ30が嵌合されて連結がおこなわれる。
グメント10dの各接合端部は、あらかじめ外側スリー
ブ30の厚みに相当する分肉厚をおとしているので、外
側スリーブ30を嵌合後の接合部の外径はシール部材1
0の全域に亘って均等な厚さの環状体となっている。
ロータ部の回転とともにシール部材10も回転して遠心
力が生じて前記溝7の内壁面および対向するディスクラ
ンド6の端面とに確実に当接し、隣接するディスク1相
互間のシールが行われる。従ってこのシール部材10の
自重を増加させることにより、シール面圧を増加させよ
り一層確実なシールをすることができる。
向に複数のセグメント10a〜10dで構成されている
ので、遠心力による周方向応力を緩和するとともに、デ
ィスク1の熱伸びに対して追従させることができ、この
位置に隙間をつくるようなことはなく、また相隣接する
ディスク1の間に熱伸び差があっても問題とせず、この
位置で確実なシールを行うことができるものである。
べく、互いに接合する各セグメント10a〜10dの接
合部における相互の寸法関係の一例を示せば、その値は
略次のようなものとなる。
セグメント10a〜10dの内径;φ1 は24mm、内側
スリーブ20が内挿された位置に対応して嵌合する外側
スリーブ30の内径とこの位置のセグメント10a〜1
0dの外径;φ2 は31mm、そして外側スリーブ30の
外径;φ3 は32mmである。
0の長さ;l1 は30mm、各セグメント10a〜10d
の端部で前記外側スリーブ30と内側スリーブ20が圧
入する長さ;l2 は15mm、更に外側スリーブ30の厚
み;t1は0.5mm、外側スリーブ30と内側スリーブ2
0をあわせた厚み;t2は3.5mmである。
の配置に際して、互いに対峙する一方のディスクランド
6に溝7を設けて、同溝7と他方のディスクランド6の
端面との間にこれを配置してシールを行うものとして説
明した。
峙するディスクランド6、6をその接合面で対称に形成
し、換言すれば対峙する両方のディスクランド6、6に
溝7をそれぞれ形成し、各溝7の内壁面に当接して前記
シール部材10を配設するようにしてもよいものであ
る。
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
もよいことはいうまでもない。
シール部材を採用し、隣接するロータディスク間で互い
に向き合って張り出したディスクランドの少なくともい
ずれか一方のものの端面に周方向に沿って形成した溝の
内壁面と前記ディスクランドの他方ものの端面あるいは
溝の内壁面とに接触させて前記断面が中空の環状シール
部材を配置してガスタービンディスク間のシール構造を
構成しているので、タービンの回転に際し、遠心力を利
用してシール面圧を増加させてガスタービンディスク間
のシールを確実に維持し、かつシール性の向上を図り、
以て蒸気冷却方式の採用の実現性を大幅に高めることが
できたものである。
スク間のシールを行う環状シール部材は、環の伸長方
向、換言すれば周方向で複数に区分されたセグメント
を、隣接するセグメント相互の接合部の内側に内側スリ
ーブを圧入すると共に同接合部の外側に外側スリーブを
嵌合して環状に連接した構成であるために、遠心力によ
る周方向の応力を発生することなしにロータディスクの
熱伸びに追従して伸びることができ、シール部に隙間を
作ることがなく、また相隣接するロータディスク間に伸
び差が有っても問題無くシール性を確実に維持すること
ができ、前記した様に蒸気冷却方式の採用の実現性を大
幅に高めることができたものである。
ィスク間のシール構造を概略的に示す説明図。
図。
ル構造を概略的に示す説明図。
Claims (1)
- 【請求項1】 複数のロータディスクを軸方向に並べて
配置し、隣接するロータディスク間で互いに向き合って
張り出したディスクランドの少なくともいずれか一方の
ものの端面に周方向に沿って延びる溝を形成し、同溝の
内壁面と前記ディスクランドの他方のものの端面あるい
は溝の内壁面とに接触させて断面が中空の環状シール部
材を配置し、同環状シール部材は環の伸長方向で複数に
区分されたセグメントを、隣接するセグメント相互の接
合部の内側に内側スリーブを圧入すると共に同接合部の
外側に外側スリーブを嵌合して環状に連接して構成した
ことを特徴とするガスタービンディスク間のシール構
造。
Priority Applications (6)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1113491A JPH1113491A (ja) | 1999-01-19 |
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (5)
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JP4822716B2 (ja) | 2005-02-07 | 2011-11-24 | 三菱重工業株式会社 | シール構造を備えたガスタービン |
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-
1997
- 1997-06-19 JP JP16264797A patent/JP3342347B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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