JP4113208B2 - Gas turbine seal structure - Google Patents
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Description
本発明はガスタービンのシール構造、詳しくは周方向に複数に分割されたシュラウドの隣接するもの同士の隙間を塞ぐシール構造に関するものである。 The present invention relates to a seal structure of a gas turbine, and more particularly to a seal structure that closes a gap between adjacent shrouds that are divided in a circumferential direction.
ガスタービンのタービンロータの外周は、ハウジングに支持されたシュラウドにより覆われる。このシュラウドは、組立性を良くし、かつ、熱による伸縮を吸収するために、周方向に複数のシュラウド片に分割されている。前記隣接する2つのシュラウド片の間には隙間が発生するので、この隙間を塞ぐために、両シュラウド片の間にシールプレートが配置される。ところで、各シュラウド片はタービン停止時のような冷態時にハウジングよりも大きく周方向に縮むので、各シュラウド片の間の隙間が大きくなって、この隙間に設けられたシールプレートが脱落することがある。このため、従来では、例えば、前記シールプレートの上面に係止孔を開け、これに前記ハウジングの外方からストッパ部材を挿入して、その先端を前記係止孔に係止することにより、シールプレートの脱落を防止するような方法が採られている。 The outer periphery of the turbine rotor of the gas turbine is covered with a shroud supported by the housing. The shroud is divided into a plurality of shroud pieces in the circumferential direction in order to improve assemblability and absorb expansion and contraction due to heat. Since a gap is generated between the two adjacent shroud pieces, a seal plate is disposed between the two shroud pieces in order to close the gap. By the way, each shroud piece shrinks more in the circumferential direction than the housing when the turbine is in a cold state, such as when the turbine is stopped. is there. For this reason, conventionally, for example, a seal hole is formed on the upper surface of the seal plate, a stopper member is inserted into the housing from the outside of the housing, and the tip of the seal plate is locked in the lock hole. A method is employed to prevent the plate from falling off.
しかし、以上のように、ストッパ部材でシールプレートを保持させるのでは、ハウジングやこれとシールプレートとの間に設けられる各種部品に孔を開設する必要があって、生産性およびシールプレートの組付け作業性が低い。
また、これとは別に、シュラウド片をばね力で径方向内方に押圧することでシュラウド片間の隙間をなくす構造も知られているが(特許文献1)、やはりばね力の付加機構が複雑化するので、生産性および組立性に劣る。
In addition to this, there is also known a structure that eliminates a gap between the shroud pieces by pressing the shroud pieces radially inward with a spring force (Patent Document 1), but the addition mechanism of the spring force is also complicated. Therefore, productivity and assembly are inferior.
そこで、本発明は、生産性および組付け作業性を高めながらシールプレートの脱落を確実に防止できるガスタービンのシール構造を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gas turbine seal structure that can reliably prevent the seal plate from dropping while improving productivity and assembly workability.
上記目的を達成するために、本発明にかかるガスタービンのシール構造は、タービンロータと、ハウジングに支持されて前記タービンロータの外周を覆うシュラウドとを備え、前記シュラウドは周方向に分割された複数のシュラウド片からなり、隣接する2つのシュラウド片の間に、両シュラウド片間の隙間を塞ぐシールプレートが配置され、前記両シュラウド片における相対向する両端部に跨って前記隙間の拡大を阻止する拘束部材が取り付けられ、前記両シュラウド片における相対向する端面の近傍の外周面に嵌入溝が設けられ、横断面U字形の前記拘束部材が前記嵌入溝に嵌入されている。 In order to achieve the above object, a seal structure for a gas turbine according to the present invention includes a turbine rotor and a shroud supported by a housing and covering an outer periphery of the turbine rotor, and the shroud is divided into a plurality in a circumferential direction. A seal plate that closes the gap between the two shroud pieces is disposed between two adjacent shroud pieces, and prevents the gap from expanding across the opposite ends of the two shroud pieces. A restraining member is attached , an insertion groove is provided on the outer peripheral surface of the shroud pieces in the vicinity of the opposing end faces, and the restraining member having a U-shaped cross section is fitted into the insertion groove.
隣接する2つのシュラウド片の間には、その相対向する両端部に跨って拘束部材が設けられているので、冷態時にシュラウド片が周方向に縮もうとしても、前記拘束部材により両シュラウド片間の隙間の拡大が阻止される。このため、前記隙間に設けられるシールプレートが脱落することはない。また、両シュラウド片間に拘束部材を取り付けるだけの簡単な構成なので、生産性に優れ、組付け作業性がよい。 Since a constraining member is provided between two adjacent shroud pieces adjacent to each other, even if the shroud piece is shrunk in the circumferential direction during cooling, both shroud pieces are separated by the constraining member. Expansion of the gap between them is prevented. For this reason, the seal plate provided in the gap does not fall off. Moreover, since it is a simple structure which only attaches a restraint member between both shroud pieces, it is excellent in productivity and assembly workability | operativity is good.
さらに、この構成によれば、単純なU字形の拘束部材により、前記両シュラウド片間の隙間を拘束できる。 Furthermore, according to this structure, the clearance gap between both said shroud pieces can be restrained by a simple U-shaped restraining member.
また、本発明の好ましい態様では、前記拘束部材の軸方向両端部の上面を前記ハウジングの規制部に近接させて、拘束部材の径方向外方への移動を規制している。この構成によれば、前記規制部により拘束部材の径方向外方への移動が規制され、この拘束部材の両シュラウド片からの離脱が阻止されて、両シュラウド片間の隙間の拘束が確実に行える。 Further, in a preferred aspect of the present invention, the upper surface of both end portions in the axial direction of the restraining member is brought close to the restraining portion of the housing to restrict the movement of the restraining member in the radially outward direction. According to this configuration, the restricting portion restricts the movement of the restraining member in the radially outward direction, prevents the restraining member from being separated from the shroud pieces, and reliably restrains the gap between the shroud pieces. Yes.
さらに、本発明の好ましい態様では、前記シールプレートが平板状であり、前記両シュラウド片における相対向する端面のそれぞれに形成する挿入溝に挿入されている。この構成によれば、単純な平板状のシールプレートにより両シュラウド片間の隙間を閉塞できる反面、シュラウド片間の隙間の拡大によりシールプレートが脱落し易い。この脱落を前記拘束部材により効果的に防止できる。 Furthermore, in a preferred aspect of the present invention, the seal plate has a flat plate shape, and is inserted into insertion grooves formed on the opposing end surfaces of the shroud pieces. According to this configuration, the gap between the shroud pieces can be closed with a simple flat seal plate, but the seal plate easily falls off due to the enlargement of the gap between the shroud pieces. This drop-off can be effectively prevented by the restraining member.
本発明のシール構造によれば、隣接するシュラウド片間に拘束部材を取り付けるだけの簡単な構成により、生産性および組付け作業性を高めながらシールプレートの脱落を確実に防止できる。 According to the seal structure of the present invention, it is possible to reliably prevent the seal plate from dropping while improving productivity and assembling workability by a simple configuration in which a restraining member is simply attached between adjacent shroud pieces.
以下,本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機、圧縮機からの圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器、および燃焼器からの高温、高圧の燃焼ガスにより駆動されるタービンを備えている。図1はガスタービンの要部を示す縦断面図である。第1段靜翼3の下流に、第1段タービンロータTが配置され、その下流に第2段靜翼4が配置されている。タービンロータTは、ロータディスク1の外周に動翼2を装着したものである。前記タービンロータTの外周は、ハウジング5に支持されたシュラウド6により覆われている。ガスタービンの燃焼室からの高温高圧の燃焼ガスGは、動翼2および靜翼3が配置された燃焼ガス通路10に供給されて、この燃焼ガスGによりタービンロータTを回転させて動力を得る。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The gas turbine of the present invention includes a compressor that compresses air, a combustor that supplies fuel to the compressed air from the compressor and burns it, and a turbine that is driven by high-temperature and high-pressure combustion gas from the combustor. Yes. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a gas turbine. A first stage turbine rotor T is disposed downstream of the
図2は図1のII−II線に沿った断面図である。この図のように、前記シュラウド6は周方向に分割された複数のシュラウド片61からなり、隣接するシュラウド片61,61の間に、その周方向端部間に形成される隙間60を塞ぐシールプレート7が配置されている。また、両シュラウド片61,61の両端部に跨って、その隙間60を一定以下の大きさに拘束して隙間60の拡大を阻止する拘束部材8が取り付けられている。
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in this figure, the
前記シールプレート7は平板状である。前記両シュラウド片61,61の周方向に対向する端面61a,61aには、それぞれ挿入溝63が形成されていて、この挿入溝63にシールプレート7の周方向両端部を挿入させてシールプレート7を取り付けている。挿入溝63は軸方向の両端部が閉塞されており、これによって、シールプレート7の軸方向位置が規制される。シールプレート7により両シュラウド片61,61の間の隙間60が閉塞されて、燃焼ガス通路10を通る燃焼ガスGの径方向外方への漏洩が防止される。
The
一方、前記拘束部材8は、図3に示すように、平板状の胴部80の周方向両側に脚部81をもつ横断面U字形であり、例えば金属板材のプレス成形により製造される。他方、図2に示すように、両シュラウド片61,61における周方向に対向する端面61a,61aの近傍の外周面に嵌入溝64を設け、拘束部材8の各脚部81を前記嵌入溝64に嵌入させて取り付けている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
また、前記拘束部材8は、図1に示すハウジング5により、つぎのようにして、径方向外方への移動が規制されている。ハウジング5には、シュラウド片61の軸方向両端部に位置するセグメントサポート51,51が取り付けられており、これらセグメントサポート51にシュラウド片61の軸方向両端部を係合させて支持する係合溝52が形成されている。これら係合溝52,52に拘束部材8の軸方向両端部を挿入することにより、その上面を係合溝52の上面52aに近接させており、これによって拘束部材8の径方向外方への移動を規制している。したがって、前記係合溝52が拘束部材8の規制部として作用する。
Further, the
上記構成において、シュラウド6はガスタービンの運転時は高温の燃焼ガスGとの接触によって高温になるが、ハウジング5はさほど高温にならない。したがって、ガスタービンを停止させたのちの冷態時は、ハウジング5よりも大きく温度低下するシュラウド6の方が、ハウジング5よりも収縮量が大きくなる。その結果、図2に示すシュラウド片61,61間の隙間60が大きくなる。ここで、隣接する2つのシュラウド片61,61に跨がって拘束部材8が設けられているので、冷態時に両シュラウド片61,61が周方向に大きく縮もうとしても、前記拘束部材8により両シュラウド片61,61の間の隙間60が一定以下の大きさ、つまり、拘束部材8の両脚部81,81間の間隔によって決まる大きさ以下に制限され、隙間60が一定以上に拡大するが阻止される。このため、前記隙間60に設けられるシールプレート7が脱落するのを防止できる。また、両シュラウド片61,61の間に単純な形状の板材からなる拘束部材8を取り付けるだけの簡単な構成であるから、生産性に優れ、組付け作業性も良い。
In the above configuration, the
また、図1のように、前記拘束部材8の軸方向両端部の上面を前記ハウジング5の規制部(係合溝)52に近接させて拘束部材8の径方向外方への移動を規制することにより、拘束部材8のシュラウド片61からの脱落を容易に防止できる。
Further, as shown in FIG. 1, the upper surface of both end portions in the axial direction of the
T タービンロータ
5 ハウジング
52 規制部(係合溝)
6 シュラウド
60 隙間
61 シュラウド片
63 挿入溝
64 嵌入溝
7 シールプレート
8 拘束部材
6
Claims (3)
前記シュラウドは周方向に分割された複数のシュラウド片からなり、
隣接する2つのシュラウド片の間に、両シュラウド片間の隙間を塞ぐシールプレートが配置され、
前記両シュラウド片における相対向する両端部に跨って前記隙間の拡大を阻止する拘束部材が取り付けられ、
前記両シュラウド片における相対向する端面の近傍の外周面に嵌入溝が設けられ、横断面U字形の前記拘束部材が前記嵌入溝に嵌入されているガスタービンのシール構造。 A turbine rotor, and a shroud supported by a housing and covering an outer periphery of the turbine rotor;
The shroud comprises a plurality of shroud pieces divided in the circumferential direction,
Between two adjacent shroud pieces, a seal plate that closes the gap between the two shroud pieces is disposed,
A restraining member that prevents expansion of the gap across the opposite ends of both shroud pieces is attached ,
A gas turbine seal structure in which an insertion groove is provided on an outer peripheral surface of the shroud pieces in the vicinity of opposing end surfaces, and the restraining member having a U-shaped cross section is inserted into the insertion groove .
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