JP3940704B2 - ガスタービン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のタービンロータを有するガスタービンに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、複数のタービンロータを備えたガスタービンにおいては、隣り合うタービンロータの回転軸同士が離間しているため、タービンケーシング内には、これら回転軸間を遮断する隔壁が設けてある(例えば、特許文献1等参照)。
【0003】
【特許文献1】
特公平6−35807号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、隔壁には、高温高圧の作動流体或いは冷却空気に曝されるために、その熱的影響により径方向に熱延びが発生する。上記特許文献1の記載技術においては、隣り合うタービンロータ間に位置する静翼の内周側に隔壁を嵌合し密着固定しているため、隔壁は熱延びによる高い圧縮応力を受けて損傷する可能性がある。隔壁が損傷した場合、その損傷した隔壁を復旧するためには組立分解の作業を要するが、特許文献1の記載技術においては、隔壁が静翼に密着固定されているため、隔壁の取外し及び組付けが難しく、この作業に多大な労力及び時間を要する。更に静翼や隔壁の製作精度によっては、隔壁の組付けや取外し自体が困難な可能性もある。
【0005】
本発明の目的は、隔壁の取外し及び組み付けを容易化することができるガスタービンを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数のタービンロータを有するガスタービンにおいて、タービンロータの回転軸間を遮断する隔壁を支持する隔壁支持手段を、周方向に複数に分割する。また、好ましくは、隔壁支持手段と隔壁との間に間隙を設ける。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施形態を図面を用いて説明する。
本発明のガスタービンは、タービン内に複数のタービンロータを有し、燃焼器にて圧縮機からの圧縮空気を燃料とともに燃焼して生成した燃焼ガスにより、各タービンロータを回転させ回転動力を得るものである。高圧側のタービンロータは、圧縮機ロータと連結され、高圧側のタービンロータで得られた回転動力は、圧縮機の駆動力として用いられる。一方、低圧側のタービンロータは、例えば発電機ロータ等に連結され、発電機ロータと連結した場合には、低圧側のタービンロータで得られた回転動力は電気エネルギーに変換される。このように、複数のタービンロータを設けることにより、圧縮機や発電機等を異なる回転数で回転させることが可能となり、タービンロータを分割しない1軸のガスタービンに比して、エネルギーロスを低減させることができるようになっている。
【0008】
図1は、本実施形態のガスタービンの要部構造を表すタービンの軸方向の垂直断面図である。図1に示すように、本実施形態のガスタービンは、いわゆる二軸式ガスタービンであり、互いに回転軸が離間し異なる回転数で回転可能な高圧側タービンロータ1及び低圧側タービンロータ2の2つのタービンロータを備えている。これらタービンロータ1,2は、それぞれ回転軸を構成するとともに外周部に複数の動翼3,4を放射状に備えるタービンディスク5,6を少なくとも1段づつ備えた回転体であって、ガスパス7を流れる燃焼器(図示せず)からの燃焼ガスによって回転駆動する。そして、高圧側タービンロータ1は圧縮機ロータ(図示せず)に、低圧側タービンロータ2は発電機ロータ(図示せず)にそれぞれ連結されており、高圧側タービンロータ1で得られた回転動力は圧縮機の動力として用いられ、低圧側タービンロータ2で得られた回転動力は電気エネルギーに変換されるようになっている。
【0009】
高圧側タービンロータ1及び低圧側タービンロータ2の互いのタービンディスク(回転軸)5,6間は離間しているが、これらタービンディスク5,6間は、隔壁体8により遮断されており、タービンディスク5,6間の流体の漏れが防止され、高圧側と低圧側の適正な圧力差が確保されている。隔壁体8は、複数(本実施形態では2枚)の隔壁10,11を備えており、これら隔壁10,11と、これら隔壁10,11を保持する隔壁保持手段12(後述)とで構成されている。但し、隔壁を1枚とした場合には、隔壁保持手段12は省略可能であり、単に1枚の隔壁が隔壁体を構成することになる。隔壁10,11は、ともに一体構造であり、高圧側(図1中左側)に突出するように湾曲している。また、下流側の隔壁11は、本実施形態においては、高圧側に湾曲した部分を更に中心に向かって低圧側に湾曲させており、ほぼ中心に位置する湾曲部先端を軸方向に向けて開口させノズル部13を形成している。
【0010】
また、隔壁体8は、高圧側タービンロータ1及び低圧側タービンロータ2の間に位置する静翼15の内側に、隔壁支持手段としてのダイヤフラム16を介し保持されている。静翼15は、周方向に複数に分割されたセグメントパーツからなり、ケーシング17の内壁にその外輪15aを嵌合させて取り付けてある。ケーシング17は、上下2分割された半割り構造である。ダイヤフラム16は、周方向に複数のセグメントに分割されており、各セグメントがそれぞれ静翼15の内輪15bに嵌合し、全体として環状を形成している。これらダイヤフラム16の各セグメント間は、パッキン(図示せず)によってシールされている。
【0011】
上記隔壁保持手段12は、一体成型された全周1リング構造の隔壁保持リング20と押さえ板21,22とで構成されている。押さえ板21,22は、それぞれ隔壁保持リング20の上流側及び下流側の側面に、隔壁取付ボルト23によって固定されている。この隔壁保持手段12に対し、隔壁10,11は、隔壁保持リング20の内周側部分を介することで互いに間隙を持って配置され、隔壁保持リング20と押さえ板21,22との間に創出された空間内にそれぞれの外周部が収容された状態で保持されている(詳細は後述)。
【0012】
本実施形態において、隔壁10,11間の隔壁間空間25には、冷却空気が導入されるようになっている。図の簡略化のために図1では特に図示していなかったが、ここで冷却空気の流路構造について説明すると、実際には、例えば図2に示したように、まず、ケーシング17は、周壁26と、この周壁26の内壁に軸方向に間欠的に設けたシュラウド27とで構成されている。静翼15の外輪15aは、シュラウド27のうちの静翼15を挟んで軸方向に隣り合う2つのシュラウド27a,27bによって支持されており、周壁26、シュラウド27a,27b、及び静翼外輪15aによって、キャビティ28が形成されている。周壁26には、このキャビティ28に連通するように冷却空気導入孔29が設けられている。この冷却空気導入孔29は、冷却空気配管(図示せず)を介し、圧縮機(図示せず)の圧縮空気流路(図示せず)に設けた抽気スリット(図示せず)と連通している。一方、上記キャビティ28は、静翼15を径方向に貫通して設けた静翼内流路30を介しダイヤフラム16内のキャビティ31に連通している。ダイヤフラム16及び隔壁保持リング20には、径方向に延びる冷却空気流通孔32,33が設けられており、これら冷却空気流通孔32,33を介して、キャビティ31が隔壁間空間25に連通している。
【0013】
上記流路構造により、抽気スリット(図示せず)から抽気された所要圧力の圧縮空気が、冷却空気配管(図示せず)→冷却空気導入孔29→キャビティ28→静翼内流路30→キャビティ31→冷却空気流通孔32→冷却空気流通孔33→隔壁間空間25という経路で導かれ、最終的に隔壁11の中心部に設けたノズル部13を介し、低圧側タービンロータ2側に噴出するようになっている。本実施形態においては、低圧側タービンロータ2の初段ディスク6に中心孔34を設けているため、ノズル部13から噴出された冷却空気は、初段ディスク6に沿った径方向外側への流れと、中心孔34を通って低圧側タービンロータ2の内部に侵入する流れとに分岐し、低圧側タービンロータ2を冷却するようになっている(起動時には暖気するようになっている)。
【0014】
図3は、上記隔壁保持手段12の近傍の拡大図である。但し、この図3を含め、以下に説明する各図においては、図の簡略化のために上記に説明した冷却空気の流路構造を図示省略してある。
【0015】
この図3に示すように、ダイヤフラム16の隔壁保持リング20との対向端部には、互いにほぼ平行な位置関係の2枚のシール壁37,38が軸方向(図2中左右方向)に並設してある。これらシール壁37,38及びこれらシール壁37,38間の溝39は、周方向に隣り合うダイヤフラム16のもの同士が連続して環状に形成される。同様に、隔壁保持リング20のダイヤフラム16との対向端部にも、互いにほぼ平行な位置関係の2枚のシール壁40,41が軸方向(図2中左右方向)に並設してあり、これらシール壁40,41間に環状の溝42を形成している。
【0016】
隔壁保持リング20は、その下流側シール壁41の厚み(軸方向寸法)L1がダイヤフラム16のシール壁37,38間の距離(溝39の軸方向寸法)L2よりも小さく、溝39に対し軸方向に間隙(L2−L1)を持って係合している。同時に、ダイヤフラム16の上流側シール壁37は、その厚み(軸方向寸法)L3が隔壁保持リング20のシール壁40,41間の距離(溝42の軸方向寸法)L4よりも小さく、溝42に対し軸方向に間隙(L4−L3)を持って係合している。また、シール壁37,38の上流側側面間の距離(L2+L3)は、シール壁40,41の下流側側面間の距離(L1+L4)と同じか僅かに小さい。
【0017】
前述した如く、ダイヤフラム16及び隔壁保持リング20には、冷却空気流通孔32,33(図2参照)が設けられているため冷却空気のリークが問題となるが、本実施形態においては、上記したダイヤフラム16及び隔壁保持リング20の互いの対向部の係合構造が、冷却空気流通孔32,33を流通する冷却空気をシールするシール構造をなしている。隔壁体8は、前後差圧による荷重を受け低圧側(つまり図3中右側)に移動するため、図4に示すように、隔壁保持リング20のシール壁41がダイヤフラム16のシール壁38に当接し、冷却空気の低圧側への漏れが防止される。このとき、同時に、隔壁保持リング20のシール壁40が、ダイヤフラム16のシール壁37に当接、若しくは近接することによって、高圧側への冷却空気の漏れも極力防止される。
【0018】
また、隔壁体8は、ダイヤフラム16に嵌合した状態で、ダイヤフラム16に対して径方向に間隙を持った状態で支持されている。すなわち、隔壁保持リング20のシール壁41の先端とダイヤフラム16の溝39の底面との間には間隙a1が設けられており、同時に、ダイヤフラム16のシール壁37の先端と隔壁保持リング20の溝42の底面との間には間隙a2が設けられている。
【0019】
このように、本実施形態において、隔壁保持リング20とダイヤフラム16との間には径方向に間隙a1,a2が設けられているため、単に上記シール構造によって隔壁保持リング20とダイヤフラム16とを嵌合させただけでは、それら間隙分だけ(厳密にはa1,a2のうち小さい方の寸法だけ)、隔壁保持リング20、言い換えれば隔壁体8が下がった状態となってしまう。そこで、本実施形態においては、以下に説明するような支持構造により隔壁体8を支持している。
【0020】
図5(a)は本実施形態におけるタービンの鉛直方向中心部の水平断面を上から見た状態を表す水平断面図、図5(b)は図5(a)中のb−b断面による部分断面図である。
これら図5(a)及び図5(b)に示すように、タービンの鉛直方向中心部付近においては、ダイヤフラム16に対し、径方向内側に突出するように、取付ボルト44によって係合手段としてのサポート45が固定してある。それに対し、隔壁保持リング20には、サポート45に対向する位置、すなわち鉛直方向中心部付近の外周部は、サポート45に係合する切欠き部46が設けられている。サポート45は、周方向に分割されているダイヤフラム16の分割部分に取付けても良いし、サポート45が取付け可能な程度の切欠き部をダイヤフラム16に設けておき、この切欠き部に取付ける構造としても良く、隔壁体8の重量を受けるのに十分な強度を確保できる構造であれば、その取付構造の態様に特別な限定はない。また、切欠き部46の径方向寸法は、サポート45の径方向寸法に応じて、サポート45との間に所要の間隙a3を有するように設定する。
【0021】
上記構造により、隔壁体8は、その隔壁保持リング20の切欠き部46がサポート45と係合し合うことにより、サポート45に載置される形でサポート45によって水平方向から支持されている。これにより、隔壁体8は、落ち込むことなく、中心位置がほぼケーシングの中心に位置合わせされた状態で支持され、その結果、全周に亘ってダイヤフラム16との間に間隙を確保した状態で支持されている。
【0022】
図3に戻り、前述した如く、上記隔壁10,11は、それぞれ隔壁保持リング20と押さえ板21,22との間に創出された空間に納まった形で保持されている。具体的に説明すると、まず、押さえ板21,22には、図3に示すように切欠き部47,48がそれぞれ設けられており、これら切欠き部47,48によって、隔壁保持リング20との間に空間が創出されている。これらの空間の幅、すなわち切欠き部47,48の軸方向幅は、それぞれ対応する隔壁10,11の厚みよりも大きく、隔壁10,11は、切欠き部内で軸方向(図3中左右方向)に間隙a4,a5を持って納まっている。
【0023】
また、押さえ板21,22の切欠き部47,48により創出された空間の底部47a,48aと隔壁10,11の外周部との間には、間隙a6,a7が存在する。隔壁10,11の中心と隔壁保持リング20の互いの中心が重なった状態が図3に図示した状態であるとすると、押さえ板21,22の切欠き部47,48の底部47a,48aは、隔壁10,11の外周部よりも、それぞれ間隙a6,a7の分だけ半径の大きな円周上に位置している。この円周上に底部47a,48aをつなぐ軌跡がほぼ一致していれば、押さえ板21,22は、必ずしも一体のリング状の部材である必要はなく、周方向に複数に分割されていても良いし、また分割構造とした場合、周方向に隣り合うもの同士が離間していても構わない。但し、押さえ板21,22から隔壁10,11が逸脱しないよう、切欠き部の径方向長さは、それぞれ間隙a6,a7の2倍より大きく設定する必要がある。
【0024】
このように、本実施形態において、隔壁10,11と隔壁保持手段12との間には間隙a4〜a7が存在しているが、図4に示すように、隔壁10,11は、前後差圧によって下流側に動き、それぞれ隔壁保持リング20、押さえ板22の切欠き部48の側壁に押し付けられ、冷却空気流通孔33(図2参照)から導かれる冷却空気のリークが防止される。
【0025】
図6(a)及び図6(b)は、タービン組立時における隔壁10,11の組付け手順を模式的に表した図である。
本実施形態において隔壁10,11を組付ける場合には、まず、ケーシング17の下側半分を据え付け、これに下半分側の静翼15及びダイヤフラム16の各セグメントを組み付けておく。静翼15及びダイヤフラム16を組み付けてからケーシング17を設置しても構わない。また、これと前後して、本実施形態においては複数(2枚)の隔壁10,11を用いるので、隔壁10,11を隔壁保持手段12により保持させ、組み付け前に予め隔壁体8を組立てておく。
【0026】
続いて、図6(a)に示すように、予め組立ておいた隔壁体8を上部から下ろし、隔壁保持リング20のシール壁41をダイヤフラム16の溝39に挿入するようにして、隔壁体8を下半のケーシング17に組付けたダイヤフラム16に組み入れる。その後、図6(b)に示すように、予め上半静翼15、ダイヤフラム16を取付けた状態の上半ケーシング17を、隔壁保持リング20のシール壁41にダイヤフラム16の溝39を上から被せて係合させ、上下のケーシング17を締結する。なお、分解は、以上と逆の手順により行う。
【0027】
次に、本実施形態により得られる作用効果を順次説明する。
(1)組立分解の容易化
前述したように、高圧側タービンロータ1及び低圧側タービンロータ2の回転軸間を遮断する隔壁体8は、隔壁保持手段としてのダイヤフラム16に係合し、保持されている。仮に、このダイヤフラム16が、全周一体構造であった場合、隔壁保持リング20及びダイヤフラム16の製作精度によっては、図6のように隔壁体8をケーシング17に組み入れることは容易な作業ではない。それに対し、本実施形態において、ダイヤフラム16は、周方向に複数のセグメントに分割されており、セグメント同士の間に拘束がないので、組み入れられる(又は取外される)隔壁体8の形状や動きに応じ、各セグメントが隔壁体8に競り合いながら軸方向に追従して動くことができる。これにより、隔壁体8の組み入れ又は取外しが容易になり、隔壁体8が損傷した場合でも、組立分解の作業に要する時間や労力を大きく軽減し、短時間のうちに復旧することができるので、稼働効率の向上にも寄与する。
【0028】
また、本実施形態のように隔壁を複数枚設ける場合、複数の隔壁を1枚1枚ケーシングに組入れていては、隔壁の取外しや組み入れ作業の負担は、隔壁の枚数に比例して増大する。そこで、本実施形態においては、複数(本例では2枚)の隔壁10,11を共通の隔壁保持手段21によって保持し一体の隔壁体8を構成しているので、組入れ前に予め別の場所で隔壁体8を組上げておけば、複数の隔壁を、隔壁1枚を組み入れる場合と変わらない労力で組み入れることができる。勿論、分解の際も、隔壁体8をユニットで取外すことにより、1枚分の作業で複数の隔壁を取外すことができる。このように、複数の隔壁を用いる場合であっても、効率良く組入れ分解の作業を行うことができる。
【0029】
更に、本実施形態においては、図3で説明したように、隔壁体8及びダイヤフラム16の間、隔壁保持手段12及び隔壁10,11との間に、軸方向に間隙を設けている。これにより、隔壁体8及びダイヤフラム16、並びに、隔壁保持手段12及び隔壁10,11を極簡単に係合させることができる。これによっても、組立性及び分解性を飛躍的に向上させることができる。
【0030】
(2)隔壁の破損防止
ケーシング17、静翼15、隔壁体8等は、燃焼ガスや圧縮空気等からの熱的影響を受けるので、仮にこれらを隙間無く嵌合し密着固定した場合、又はボルト締結や溶接等によって剛に固定した場合、各々の径方向の熱伸びが拘束されてしまう。その結果、大きな熱応力が発生し、変形、損傷に至る可能性がある。それに対し、本実施形態では、先に図3で説明したように、隔壁体8をダイヤフラム16に間隙を持って係合させることにより、隔壁体8を拘束することなく保持させることができる。
【0031】
静翼15及びダイヤフラム16は、ケーシング17との取り合い点を基点として熱の影響によって径方向内側に延び、逆に隔壁体8は径方向外側に延びようとするが、本実施形態においては、想定される温度環境に応じて、ダイヤフラム16及び隔壁体8の熱延びを拘束しないようにその間の間隙寸法を設定することにより、この間隙によってダイヤフラム16、隔壁保持リング20等の熱延びを許容することができる。これにより、隔壁体8や、ダイヤフラム16、静翼15等に作用する熱応力を飛躍的に軽減させることができ、隔壁体8は勿論のこと、ダイヤフラム16や静翼15の損傷を防止することもできる。
【0032】
このとき、単に隔壁体8の周囲に間隙を持たせてダイヤフラム16に係合させた場合、隔壁体8がその間隙分だけ落ち込んでしまうが、図5で説明したように隔壁体8を水平方向かた支持する構造とすることにより、隔壁体8の上下位置を固定し隔壁体8の全周に亘って均一な間隙を確保することができる。これにより、隔壁体8の熱延びを全周に亘って均一に許容することができる。
【0033】
また、本実施形態においては、隔壁体8は、隔壁保持手段12と隔壁10,11とからなる構造物であるため、この隔壁体8自体も、隔壁保持手段12と隔壁10,11との熱延び量の違いから、互いの径方向の熱延びを拘束するような連結構造とすると損傷に至る可能性がある。そこで、図3で説明したように、隔壁体8自体の構造においても、隔壁保持手段12と隔壁10,11との間に径方向の間隙a6,a7を確保しているので、同じように隔壁体8自体の損傷を防止することができる。
【0034】
更に、本実施形態においては、隔壁10,11そのものが、高圧側に突出するように湾曲して形成されているため、前後差圧により下流側(低圧側)に作用する荷重に対する耐強度を向上させることができる。また、同時に、この湾曲形状によって、隔壁10,11の熱延びを幾らか軸方向に逃がすことができる。これによっても、隔壁10,11を損傷し難くすることができる。
【0035】
以上のように、本実施形態によれば、隔壁体8の損傷を抑制することができ、それだけ隔壁体8の復旧に伴うタービンの分解組立作業の頻度を低下させることができる。その結果、ガスタービンの稼働率を大きく向上させることできる。
【0036】
(3)冷却性能の確保
本実施形態においては、2枚の隔壁10,11を用いることにより、それら隔壁10,11間に冷却空気を導入する構造となっている。前述したように、ケーシング17の外側から導入された冷却空気は、静翼15、ダイヤフラム16を通り、隔壁間空間12に導入され、回転中心付近に設けたノズル部13を介し放出される。ノズル部13を介し放出された冷却空気は、遠心力の作用によって、低圧側タービンロータ2の初段タービンディスク6に沿って径方向外側を流れるため、初段タービンディスク6を均一に冷却することができる。また、ノズル部13は、冷却空気を軸方向に噴出させる形状であるため、冷却空気を初段ディスク6の中心孔34を介し低圧側タービンロータ2の内部へも供給することができる。これにより、良好な冷却性能を確保することができるとともに、起動時の暖気状態も良好にすることができる。
【0037】
(4)シール性の確保
本実施形態においては、隔壁体8とダイヤフラム16との間に間隙を設けているため、これらの係合部からの冷却空気漏れ、或いは高圧側から低圧側への流体の漏れが生じる可能性がある。そこで、先に図3及び図4で説明したように、ダイヤフラム16に設けたシール壁37,38と、隔壁保持リング20に設けたシール壁40,41とを互いに係合させるシール構造を設けたことにより、前後差圧により隔壁体8に作用する荷重を利用して、隔壁体8とダイアフラム16との係合部からの流体の漏れを確実に防止することができる。同様に、隔壁体8そのものにおいても、隔壁保持手段12と隔壁10,11との間に間隙が存在するが、図3及び図4で説明したように、同じく隔壁10,11に作用する前後差圧を利用してこの間隙からの流体の漏れを防止することができる。このように、本実施の形態によれば、間隙を設け組立性の向上や損傷の防止を図りつつも、その間隙からの流体の漏れのシール性を確保している。
【0038】
なお、上記のように、組立性向上や破損防止の効果を得る限りにおいては、シール壁40は省略可能である。そこで、仮にシール壁40を省略した場合を考えると、図4に示したように隔壁体8は前後差圧によって低圧側に移動するため、低圧側への冷却空気漏れは防止されるが、シール壁37,41間の間隙が大きくなるため、高圧側への冷却空気の漏れが発生する。溝39の軸方向幅を小さくすれば漏れは小さくなるが、逆に間隙が狭くなって組立性を損なう。そこで、本実施の形態においては、図4に示すように、隔壁保持リング20の外周部を2つに分岐させ、シール壁40を設けたことにより、組立性を損なうことなく、高圧側への冷却空気の漏れも極力防止することができる。このように、隔壁体8とダイヤフラム16の双方の対向端部を分岐構造とし、それらを係合させるシール構造とすることで、組立性、耐熱強度を向上させつつも、十分なシール性を確保することができる。
【0039】
なお、本発明のガスタービン及び隔壁体は、以上説明した態様に限定されることなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。要は、隔壁体を、周方向に分割された隔壁支持手段によって保持していれば良い。
以下に、図7〜図9を用い、本発明の変形例を幾つか説明する。
【0040】
▲1▼変形例1
図7(a)及び図7(b)は、ケーシング17を半割り構造とせず、筒状の一体構造とした場合に有効な構成例を示す図である。但し、これら図7(a)及び図7(b)において、先の各図と同様の部分又は同様の部分に相当する部分には同符号を付し説明を省略する。
【0041】
一体構造のケーシングを用いた場合、先に図6で説明したように隔壁体を上から差し込むことができない。そこで、図7(a)及び図7(b)に示すように、ダイヤフラム16のシール壁37、及び隔壁保持リング20のシール壁40,41を省略するとともに、隔壁保持リング20及びシール壁37の対応箇所に貫通孔50及びボルト穴51を設け、図7(a)のように、ダイヤフタム16のシール壁38に隔壁保持リング20の外周部を低圧側から重ね合わせ、取付ボルト52により締結する構造としている。この構成により、ケーシングが開放できない場合でも、隔壁体8を軸方向から挿入し組み入れることができるようになっている。その他の構成は、上記した第1の実施形態と同様である。
【0042】
本変形例においても、ダイヤフラム16を周方向に分割することにより、ダイヤフラム16の各セグメントが互いに拘束し合うことなく、静翼15との間の遊びの範囲で独立して可動であるため、貫通孔50及びボルト穴51の位置合わせが容易となる。したがって、良好な組立性及び分解性を確保することができる。
【0043】
▲2▼変形例2
図8は、隔壁体の強度を向上させ前後差圧を調整可能とした構成例を示す図である。但し、この図8において、先の各図と同様の部分又は同様の部分に相当する部分には同符号を付し説明を省略する。
【0044】
本変形例においては、図8に示すように、隔壁10,11間をリブ53により連結している。これにより、隔壁体8の強度を向上させることができる。また、図8のように、リブ53に貫通孔54を設け、隔壁10,11の前後空間を連通させることにより、貫通孔54を介して高圧側から低圧側へと流体の一部をバイパスさせることができる。その他の構成は上記第1実施形態の同様である。
【0045】
本変形例によっても、第1実施形態の同様の効果を得るとともに、リブ53の数を調整することにより、隔壁体8の強度を所要値に調整することができる。また、それらリブ53の貫通孔54の開口径や穿設数を要求に応じて変えることにより、隔壁体8の前後差圧を必要に応じて調整することができる。
【0046】
▲3▼変形例3
図9は、隔壁体8とこれに隔てられたタービンロータ1,2との間隙からの冷却空気の漏れを抑制した構成例を示した図である。但し、この図9において、先の各図と同様の部分又は同様の部分に相当する部分には同符号を付し説明を省略する。
【0047】
本変形例においては、隔壁10,11に支持部55,56を設け、これらにそれぞれ径方向に対向するように(外側での内側でも構わない)、タービンディスク5,6にも支持部57,58を設けている。そして、対向する支持部55,57間、支持部56,58間をそれぞれシール59,60によってシールしている。本例では、シール59にハニカムシール、シール60にブラシシールを用いた例を図示したが、シールの種類を特に限定する必要はない。また、隔壁体8の前後両側にシール構造を設けなくても良く、いずれか一方のみにシール構造を設けても構わない。その他の構成は、上記第1実施形態と同様であり、本変形例においても上記同様の効果を得ることができるとともに、必要に応じ、ノズル部13からの冷却空気の径方向への流れを遮断することができる。
【0048】
なお、以上説明した実施形態及び各変形例において、隔壁体8をダイヤフラム16により保持する例を説明してきたが、本発明の本質的効果である組立分解の容易性を獲得する限りにおいてはこれに限られず、隔壁支持手段は、周方向に複数に分割されていれば、例えば静翼15等のような他の支持構造物であっても構わない。また、隔壁を2枚設けた例を説明したが、3枚以上でも良い。また、前述したように隔壁は1枚でも良く、この場合は、隔壁保持手段12を省略して隔壁単体で隔壁体を構成することができる。更に、隔壁支持手段と隔壁体との互いの対向部に設けたシール壁は必ずしも2枚に限定されず、3枚以上設けても構わない。また、隔壁を複数設けた場合であっても、本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも隔壁間に冷却空気を導入する必要はない。また、低圧側タービンロータ2の初段ディスク6に必ずしも中心孔34を設ける必要はない。また、ノズル部13を下流側の隔壁11に設けたが、これに限られず、上流側の隔壁10に設け、高圧側タービンロータ1を冷却する構成としても良いし、隔壁10,11の両方にノズル部13を設ける構成としても構わない。これらの場合も、上記同様の効果を得る。
【0049】
【発明の効果】
本発明によれば、隔壁の組入れ分解の作業を容易化することができ、また隔壁の熱延びを許容することにより、隔壁等の破損を防止することができる。したがって、復旧作業に伴う労力及び時間を低減し、可動率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガスタービンの第1実施形態の要部構造を表すタービンの軸方向の垂直断面図である。
【図2】本発明のガスタービンの第1実施形態の要部構造を表すタービンの軸方向の垂直断面図である。
【図3】本発明のガスタービンの第1実施形態における隔壁保持手段近傍の詳細構造を表す断面図である。
【図4】本発明のガスタービンの第1実施形態における隔壁保持手段近傍の詳細構造を表す断面図である。
【図5】本発明のガスタービンの第1実施形態の要部構造を表すタービンの上下中心付近の水平断面図、及びこの図中のb−b断面による断面図である。
【図6】本発明のガスタービンの第1実施形態における隔壁体の組立手順を表す図である。
【図7】本発明のガスタービンの第1変形例の要部構造を表す図である。
【図8】本発明のガスタービンの第2変形例の要部構造を表す図である。
【図9】本発明のガスタービンの第3変形例の要部構造を表す図である。
【符号の説明】
1,2 タービンロータ
5,6 タービンディスク(回転軸)
8 隔壁体
10,11 隔壁
12 隔壁保持手段
13 ノズル部
15 静翼
16 ダイヤフラム(隔壁支持手段)
20 隔壁保持リング
21,22 押さえ板
37,38,40,41 シール壁
45 サポート(係合手段)
53 リブ
54 貫通孔
59,60 シール(シール手段)
a1〜a7 間隙
Claims (13)
- 複数のタービンロータを有するガスタービンにおいて、
一体構造の隔壁保持リングを有する隔壁保持手段及びこの隔壁保持手段により保持された複数の隔壁を有し、前記複数のタービンロータの回転軸間を遮断する隔壁体と、
この隔壁体を保持するものであって、前記複数のタービンロータ間に位置する静翼の内周側に、周方向に複数に分割して設けられた隔壁支持手段と
を備えたことを特徴とするガスタービン。 - 複数のタービンロータを有するガスタービンにおいて、
一体構造の隔壁保持リング及び複数の押さえ板を有する隔壁保持手段、並びに前記隔壁保持リングと前記複数の押え板との間に保持された複数の隔壁を有し、前記複数のタービンロータの回転軸間を遮断する隔壁体と、
この隔壁体を保持するものであって、前記複数のタービンロータ間に位置する静翼の内周側に、周方向に複数に分割して設けられた隔壁支持手段と
を備えたことを特徴とするガスタービン。 - 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記隔壁指示手段は、少なくとも前記隔壁体との間に間隙を有していることを特徴とするガスタービン。
- 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記隔壁支持手段は、前記静翼の内周側に設けたダイヤフラムであることを特徴とするガスタービン。
- 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記隔壁体を、高圧側に突出するように湾曲させたことを特徴とするガスタービン。
- 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記複数の隔壁間に冷却空気を導入することを特徴とするガスタービン。
- 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記複数の隔壁のうちの少なくとも1枚のほぼ中心部に、前記隔壁間に導入した冷却空気を噴出可能なノズル部を設けたことを特徴とするガスタービン。
- 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記隔壁保持リング及び前記隔壁支持手段の互いの対向端部を、前記隔壁支持手段を介して導かれる冷却空気をシールするシール構造としたことを特徴とするガスタービン。
- 請求項8記載のガスタービンにおいて、前記シール構造は、前記隔壁支持手段及び隔壁保持リングの互いの対向端部に設けた複数のシール壁を、互いに間隙を介して係合させた構造であることを特徴とするガスタービン。
- 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記隔壁支持手段に、前記隔壁体を水平方向から支持する係合手段を設け、前記隔壁体の垂直方向位置を固定することにより、前記隔壁体の全周に亘って前記隔壁支持手段との間に間隙を確保したことを特徴とするガスタービン。
- 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記隔壁体と前記タービンロータとの間隙をシールする少なくとも1つのシール手段を備えたことを特徴とするガスタービン。
- 請求項1又は2記載のガスタービンにおいて、前記複数の隔壁間を連結する少なくとも1つのリブを備えたことを特徴とするガスタービン。
- 請求項12記載のガスタービンにおいて、前記リブに、前記隔壁体の前後空間を連通する貫通孔を設けたことを特徴とするガスタービン。
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