JP4127120B2 - Micro gas turbine power generator and transition piece used therefor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電用のガスタービンおよびそれに用いるトランジションピースに係り、特に小容量のマイクロガスタービン発電装置およびそれに用いるトランジションピースに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のガスタービンの例が、特許文献1に記載されている。このパンフレットに記載のガスタービンでは、タービンの吸込み管を回転軸方向に最大径位置で2分割している。そして、形成された2つのスクロール状部材を、分割面の外周に沿って形成され半径方向外方に延びる接触部を溶接して一体化している。さらに一体化された吸込み管は、これも回転軸方向に最大径位置で2分割したハウジング内に保持されている。
【特許文献1】
国際公表WO02/29211号パンフレット
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のガスタービンにおいては、2分割した吸込み管(トランジションピース)の内周側複数箇所に半径方向断面形状がZ字型の曲げフラップ(折返し片)設け、この折返し片をタービンノズル側に形成した円錐状板に組み合わせる。そしてフラップを折り曲げて、円錐状板とフラップとを固定している。このガスタービンの吸込み管には、燃焼器や再生器、圧縮機内を流れる流体から流体力が作用する。また、吸込み管とタービンノズルの内側に形成される流路には高温高圧の燃焼ガスが流れる一方、吸込み管とタービンノズルの外側は略大気圧程度の圧力雰囲気であり、吸込み管とタービンノズルには内面側と外面側で大きな圧力差が生じる。
【0004】
したがって、このパンフレットに記載のガスタービンでは運転中に多大な力が作用する。特にガスタービンの燃焼温度を高めたりすると、吸込み管とタービンノズルの結合部への負荷も増し、結合部の強度を確保することが困難になる。この場合結合部の応力が上昇し、結合部の寿命が低下したり吸込み管とタービンノズルの内側流路と外側雰囲気とのシール性が損なわれる恐れを生じる。この不具合を解消するために、一般の構造物で用いられる熔接やボルト締結をこのトランジションピースに適用すると、分解や組み立て性が損なわれ、簡便で小型のガスタービンを実現することが困難になる。
【0005】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的はマイクロガスタービン発電装置の分解および組立て性を向上させることにある。本発明の他の目的は、安価かつ簡素な構成のマイクロガスタービン発電装置を実現することにある。本発明のさらに他の目的は、マイクロガスタービン発電装置の信頼性を向上することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、タービンインペラと圧縮機羽根車とを有するロータを発電機ロータに接続したマイクロガスタービン発電装置において、タービンインペラに燃焼ガスを導く流路を形成するトランジションピースと、このトランジションピースの外側に流路を形成するタービンケーシングと、圧縮機羽根車からの吐出空気を導く流路を形成する圧縮機ケーシングと、タービンケーシングと圧縮機ケーシング間に位置する仕切り手段とを設け、この仕切り手段にトランジションピースを着脱自在に取付けるとともにトランジションピースの内外に形成される流路をシールしたものである。
【0007】
そしてこの特徴において、圧縮機羽根車は遠心形であるのがよく、タービンケーシングとトランジションケーシング間を径方向に仕切るフロースリーブを設け、このフロースリーブはトランジションピースの外側に形成される流路の流速を高めるものであってもよい。さらに、フロースリーブは複数の部材から構成されており、軸方向に分解可能であることが望ましい。
【0008】
上記特徴において、トランジションピースの内周側複数箇所にひょうたん型の穴を設け、トランジションピースを仕切り手段に着脱するときは、このトランジションピースをひょうたん型穴の大径部側から小径部側へまたはその逆方向に回転させるのが好ましい。また、仕切り手段に異径ねじを取付け、この異径ねじを前記ひょうたん型穴に取付けて熱変形を防止するのがよい。
【0009】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、タービンインペラに燃焼器で燃焼した燃焼ガスを導いてタービンインペラと同軸上に配置した圧縮機羽根車を駆動し、発生した圧縮空気を燃焼器に供給するものであって、タービンインペラの回転軸に接続された発電機により発電するマイクロガスタービン発電装置において、タービンインペラに供給する燃焼ガス流路が内部に形成されるとともに燃焼器へ圧縮ガスを供給する流路が外部に形成されたトランジションピースを、マイクロガスタービンの静止部材に着脱可能に取付け、装着によりトランジションピースの内外に形成した流路をシールするものである。
【0010】
上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、トランジションピースがタービンと圧縮機と燃焼器とを有するマイクロガスタービン発電装置に用いられ、燃焼器からの燃焼ガスを吸込む吸口部と、タービンインペラの周方向全体に燃焼ガスを供給するための管状部と、タービンインペラの上流に配置されるノズルに燃焼ガスを導く吐出口部とを有し、この吐出口部の周方向複数箇所に間隔をおいて梨型の穴が形成されているものである。
【0011】
そしてこの特徴において、吸口部は、着脱自在の筒部ソケットを有してもよいし、トランジションピースをガスタービンロータの回転軸まわりに回転させて、ガスタービンの静止部材に固定可能にしてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマイクロガスタービン発電装置とそれに用いるトランジションピースの一実施例を、図面に従って説明する。図8に、マイクロガスタービン発電装置11の縦断面図を示す。マイクロガスタービン発電装置11は、圧縮機羽根車4とタービンインペラ2を有するロータ部41と、燃焼器部と、発電機部43とを有している。ロータ部41を構成するロータ1は、タービンインペラ2と一体化されタービンインペラ2と同心であるロータシャフト6と、このロータシャフト6に取り付けられた圧縮機羽根車4とを有する。発電機部43は、タービンインペラ2と同軸に組み立てられた発電機7を有する。
【0013】
タービンインペラ2の軸心部にはタイボルトが接合されている。圧縮機羽根車4とロータシャフト6と発電機7の回転中心には通し穴が形成されている。通し穴にタイボルトを通して圧縮機羽根車4とロータシャフト6と発電機7とロータ端部材8とを順に積み重ねる。タイボルトのタービンインペラとは反対端に形成したボルト部3cを、ナットで締め付ける。タービン羽根車2は半径流であり、翼部2aとタービン端つかみ部2bと接合ボス部2cとを有する。
【0014】
タービン端つかみ部2bは、ナット形状か平行つかみ部形状をしている。タービン羽根車2にタイボルト3を摩擦圧接または電子ビーム溶接や拡散接合で接合するとき、およびタイボルト3にプリテンションを加えボルト部3cをナット10で締結するときにタービンインペラ2を固定するのに用いる。接合ボス部2cは、タービンインペラ2の翼部2aの背面に設けられており、タービンインペラ2とタイボルト3とを接合するのに用いられる。接合ボス部2cを設けて接合部を断面積変化の大きい部位から離し、接合部の応力集中を防止している。タービンインペラ2は、高温燃焼ガスに曝されるので、ニッケル基超合金を精密鋳造または鍛造や機械加工により製作する。
【0015】
圧縮機羽根車4は遠心形で、チタン合金またはアルミニウム合金製であり、精密鋳造または鍛造や機械加工で製作される。ロータシャフト6には、ベアリングカラー5が嵌合されている。ベアリングカラー5は、後述するラジアルベアリング23aおよびスラストベアリング23b,23cとの間で潤滑流体により、ラジアル荷重とスラスト荷重を支持する。ロータ端部材8には、ベアリングカラー9が嵌合されており、後述するラジアルベアリング23dとの間で潤滑流体によりラジアル荷重を支持する。
【0016】
タービンインペラ2の外周側には、タービンへインペラ2に燃焼ガスを吹き込むため周方向複数箇所にほぼ等ピッチでノズル14が配置されている。ノズル14の外周側には、ノズル14に燃焼ガスを供給する渦巻き流路を形成するトランジションピース13が配置されている。ノズル14は、トランジションピース13にピンで固定されている。このトランジションピース13は、タービン外ケーシング部材12a,12bを有するタービン外ケーシング12内に保持される。タービン外ケーシング12とトランジションピース13とを、溶接または一体精密鋳造により一体化するか、別部品として製作する。
【0017】
タービン外ケーシング12の背面側にはフランジが形成されており。このフランジ部と、これもフランジ部が形成された圧縮機ケーシング17とをスペーサ15を介してボルト15aとナット15bとで気密に締結する。スペーサ15は、タービンインペラ2と圧縮機羽根車3への流路を形成する。これらの各流路から作動流体が漏れるのを防止するために、スペーサ15にラビリンスシールまたはハニカムシールやブラシシールを設ければ、タービンや圧縮機の性能を向上させることができる。なお、圧縮機ケーシング17の圧縮空気出口に圧力回復用のベーンを設けることもできる。タービン外ケーシング12の外周側2箇所には、ロータ部41を支持し基礎に固定するタービンサポート24が設けられている。
【0018】
発電機7はロータとステータとを有し、ロータはロータシャフト6への積層部である発電機コア7cと、この発電機コア7cの外周側に配置した永久磁石7bと、永久磁石7bの外周に嵌合されたカバー7aと、発電機コア7cの両側面部を保持する発電機後端リング7dおよびロータ端部材8とを有している。発電機コア7cは円筒形状をしており磁性材料でできている。
【0019】
永久磁石7bは、円筒形状または分割された円筒形状である。カバー7aは、永久磁石7aが回転により飛散したり、発電機コア7cとの間でスリップするのを防止する。カバー7aを永久磁石7cに締まり嵌めにして、永久磁石7bを発電機コア7cに径方向の圧縮応力で押し付ける。カバー7aには、ニッケル基合金のような高強度で非磁性の金属リングまたはFRPを用いる。
【0020】
発電機7のステータは、カバー7aに対向しカバー7aと隙間を設けて配置された発電機コイル19aと、この発電機コイル19aを発電機コイル19aの外周側で保持する発電機コイル外ケーシング19bと、発電機コイル外ケーシング19bのさらに外周側に位置する円筒形状の発電機ケーシングと、発電機コイル外ケーシング19bの前後両側面を保持する発電機前ケーシング20および発電機後ケーシング18とを有している。発電機前ケーシング20の内周側には、ラジアルベアリング23dが保持されている。発電機後ケーシング18の内周側には、スラストベアリング23cが保持されている。ベアリングには、空気軸受または水軸受や油軸受の滑り軸受もしくは転がり軸受や磁気軸受を用いる。
【0021】
発電機前ケーシング20よりもさらに発電機11の端部側には、発電機前端ケーシング21が設けられている。また、発電機後ケーシング18よりも燃焼器部側には、発電機後端ケーシング17bが設けられている。発電機後端ケーシング17bの内周側のベアリングカラー5に対応する位置に、ラジアルベアリング23aおよびスラストベアリング23bが保持されている。
【0022】
発電機前端ケーシング21と、発電機前ケーシング20と、発電機ケーシング19と、発電機後ケーシング18と、発電機後端ケーシング17bの外周側には周方向複数箇所にボルト穴22bが形成されている。これらケーシング21、20、19、18、17bを順に積層し、ボルト穴22bに通しボルト22aを通し、通しボルト22aの端部をナット22cで締め付ける。これにより発電機部43が組み立てられる。発電機後端ケーシング17bは圧縮機ケーシング17にストラット17aを介して接続されている。ストラット17aは、周方向に間隔をおいて設けられた発電機後端ケーシング17bと圧縮機ケーシング17間の支持および隙間調整部材である。
【0023】
このように構成したマイクロガスタービン発電設備11では、図示しない燃焼器から流出した燃焼ガスは、トランジションピース13内の流路を矢印Aのように半径方向内向きに流れ、ノズル14で整流される。そして、タービンインペラ2を通過するときに膨張する。タービン翼2aに沿って流れる燃焼ガスは、矢印B(図2参照)で示したようにほぼ水平方向にタービンインペラ2から流出する。水平方向に流出した燃焼ガスは、図示しない再生熱交換器に導かれる。燃焼ガスにより回転動力を付与されたタービンインペラ2を有するロータ1は、このロータ1に取付けた圧縮機羽根車4を図1中のE矢印方向に回転させる。
【0024】
圧縮機羽根車4が回転すると、圧縮機ケーシング17の吸込み口から半径方向内向きに矢印Cで示す方向に空気が吸い込まれる。そして圧縮機羽根車4で圧縮され、矢印Dで示したように半径方向外向きに圧縮機ケーシング17のスクロール部に流入する。圧縮された空気は図示しない再生熱交換器で予熱された後、燃焼器において燃料と混合して燃料を燃焼させる。燃焼器で燃焼して発生した燃焼ガスは、タービンインペラ2に供給される。供給された燃焼ガスは、翼部2aで膨張しタービンインペラ2を回転させる。タービンインペラ2が回転すると、このインペラ2を有するロータ1に接続された発電機7のロータがステータ内で回転し、発電する。発電機コイル19aに誘起された交流電流は、図示しない整流器により直流電流に変換され、これも図示しないインバータにより交流電流に変換される。
【0025】
このように構成したマイクロガスタービン発電設備11のトランジションピース部の詳細を、図1ないし図4を用いて説明する。図1および図2は、トランジションピース13の斜視図であり、図1はタービンインペラ2の上流から見た図、図2はタービンインペラ2の下流から見た図である。トランジションピース13は、燃焼器の燃焼ガスをタービンノズル14に導く。トランジションピース13は、円筒状に形成された燃焼器から燃焼ガスを導く吸込み部13aと、タービンノズル14を取り巻いて流路を形成する管状部13bと、タービンノズル14に燃焼ガスを導く吐出口部13cとを有する管状の部材である。管状部13bの代わりに渦巻き室を形成してもよい。トランジションピース13は、プレス成型やへらしぼりにて製作した板金のトランジション素材を熔接するか、または鋳造して製作する。
【0026】
吐出口部13cの付近には、固定フランジ13dが形成されている。固定フランジ13dには、大口径の穴13fと小口径の穴13gとの大きさが異なる2つの穴をつないだひょうたん型(梨型)の穴13eが周方向複数箇所に間隔をおいて設けられている。ひょうたん型の穴13eに、スペーサ15に取付けた異径部を有するねじ30の小径部30bを嵌合させて、トランジションピース13を固定する。
【0027】
この詳細を、図3および図4に示す。図3はロータ部の下半部の縦断面図であり、図4はそのA−A矢視図である。圧縮機羽根車4の背面側には、圧縮機ケーシング17、17cが配置され、この圧縮機ケーシング17、17cに隣り合ってスペーサ15が配置されている。スペーサ15には、周方向に略等ピッチで穴が形成されており、この穴に段付きねじを30を挿入しナット30dで固定する。段付きねじ30は、固定端とは反対端側30aが六角ボルト状をしており、この六角ボルト状部30aに隣り合って、小径部30bが形成されている。
【0028】
トランジションピース13をスペーサ15に取付けるときは、スペーサ15に取付けた段付きねじ30を初めにひょうたん型の穴13eの大径の穴13fに嵌めこむ。そして、段付きねじ30の小径部30bが小径の穴13gに嵌合するようにトランジションピース13の軸方向位置を定めた後に、トランジションピースを回転方向である図4中の矢印Fとは反対方向に回転させる。これにより、トランジションピース13の固定用フランジ13dが段付きねじ30の六角ボルト状部30aの背面とスペーサ15に挟まれて固定される。
【0029】
すなわち、トラジションピース13は、ロータ1の軸方向については固定フランジ13dを介して段付きねじ30の六角ボルト状部30aとスペーサ15で固定される。ロータ1の回転軸と垂直な面方向については、固定フランジ13dを介して段つきねじ30の小径部30bによりスペーサ15に固定される。なお、本実施例では段付きつきねじ30を六角ボルトで形成したので、段付きねじを容易に交換できる。
【0030】
トランジションピース13をスペーサ15から取り外すときは、上述の方法を逆に実施する。つまり、トランジションピース13を矢印Fの方向に回転させる。段付きボルト30の六角ボルト状部30aを固定フランジ13dに設けたひょうたん型穴13eの大径の穴13f側に位置させ、次いでトランジションピースを13を図4で紙面手前側に移動させる。これにより、トランジションピース13が、スペーサ15から外される。運転時には、矢印F方向にトランジションピース13を固定しておく必要があるが、その固定にはトランジションピース13の自重と、固定フランジ14と段付きボルト30との接触部の摩擦力と、トランジションピース13の吸口部13aに燃焼器を差し込んだときの燃焼器からの力または摩擦力を利用する。
【0031】
なお、上記実施例ではトランジションピース13をスペーサ15に固定するときに段付きボルト30をひょうたん型穴13eに入れ、その後トランジションピースを周方向に僅かな角度だけ回転しているが、トランジションピース13とスペーサ15の双方に周方向に相対的に変位すると嵌合する嵌合部位を設け、この嵌合部位を回転させて固定するようにしてもよい。このような嵌合部位の例としては、オス部材とメス部材からなる嵌合部位や、凸部材と凹部材からなる嵌合部位、クリップのような部材、かぎ状の部材、スクリューがある。
【0032】
トランジションピース13の内側には、タービンインペラ2に燃焼ガスを供給する流路が形成されており、トランジションピース13の外側には燃焼器に供給する圧縮空気の流路が形成されている。これらの2つの流路を完全に区切るために、トランジションピース13の内周側をシールしている。この様子を、図5に示す。図5は、タービンインペラ2からトランジションピース3にかけてのロータ部の部分斜視図である。
【0033】
トランジションピース13の吐出口13c部は、タービンインペラ2のボス部2c側に位置する後側吐出フランジ13kと、反ボス部側に位置する前側吐出フランジ13jとを有する。そして前側吐出フランジ13jと後側吐出フランジ13kとで環状の空間を形成している。前側吐出フランジ13jおよび後側吐出フランジ13kは、タービンノズル14を取り巻く流路を形成するトランジションピースの13の管状部13bに熔接されている。
【0034】
さらに、前側吐出フランジ13jと後側吐出フランジ13kには、機械加工により平面精度が高く仕上げ加工されている。トランジションピース13を矢印Fの反対方向に回転させてスペーサ15に固定するときは、トランジションピース13の前側吐出フランジ13jにノズル14の前側フランジ14aを、トランジションピース13の後側吐出フランジ13kにノズル14の後側フランジ14bを接触させる。もしくは、それぞれのフランジ13j,14a,13k,14b間に狭い間隙を設けて取り付ける。これにより、トランジションピース13とタービンノズル14の内外に形成される流路をシールすることができる。シール性を向上させるために、前側吐出フランジ13jと後側吐出フランジ13kおよびノズル14の前側フランジ14aと後側フランジ14bのそれぞれ対向する面に、金属ガスケットまたは石綿のシールを設けている。
【0035】
なお上記実施例では、トランジションピース13の前側吐出フランジ13jと後側吐出フランジ13kに冷却孔13h、13iを形成して吐出フランジ13j、13kの過熱を防止する。そして、吐出フランジ13j、13kとフランジ14間の熱伝導量を低減してフランジ14の昇温を防止する。さらに、吐出フランジ13j、13kの熱変形を防止しているので、トランジションピース13の内外に形成される流路間のシール性が向上する。
【0036】
図6に、上記実施例の変形例を示す。本変形例は、トランジションピース13の吸込み部13aを複数の部材から構成している点で、上記実施例と相違する。燃焼器への接続部である吸込み部13aの端部側には、着脱可能に筒部ソケット13mが配置されている。この筒部ソケット13mを外せば、トランジションピース13長を短くできる。吸込み部13aを短くすると、トランジションピース13の取付け回転角G(図4参照)を大きくすることができ、トランジションピース13をより強固にスペーサ15に固定できる。
【0037】
本発明の他の実施例を、図7に示す。この実施例が上記実施例と相違するのは、トランジションピース13とタービン外ケーシング12間にフロースリーブ31を設けたことにある。タービン外ケーシング12は、フランジ部が形成された左側ケーシング12aおよび右側ケーシング12bとを有し、それぞれのフランジ部を結合して構成されている。フロースリーブ31は、圧縮機羽根車4側から延びる左側フロースリー部31aと、タービンインペラ2の吐出側に延びる右側フロースリーブ31bとを有している。
【0038】
本実施例では、トランジションピース13とフロースリーブ31に挟まれた流路を、再生熱交換器から導かれた空気または圧縮機羽根車4から吐出された空気が流れる。この圧縮空気を燃焼器に導いて発生した燃焼ガスを、トランジションピース13の内側に形成された流路に導き、タービンノズル14からタービンインペラ4に供給する。
【0039】
トランジションピース13の外側にフロースリーブ31を設けたので、トランジションピース13の外側を流れる空気の流速を高めることができ、トランジションピース13の冷却性能を向上できる。したがって、トランジションピース13が過熱するのを防止でき、トランジションピース13の信頼性が高まり長寿命となる。
【0040】
なお本実施例では、フロースリーブ31を軸方向に分割している。これにより、トランジションピース13の組み立て性が向上する。ケーシング12も軸方向に分割しているので、フロースリーブ31とトランジションピース13の組み立て性がさらに向上する。
【0041】
上記各実施例によれば、マイクロガスタービン発電装置の運転時にはトランジションピース13をスペーサ15に堅固に保持できるとともに、組み立て点検時には容易に分解できる。また、トランジションピースの内外に形成される流路間のシール性を向上できる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、トランジションピースを静止部に容易に着脱できる構造としたので、マイクロガスタービン発電装置の分解および組立て性を向上できる。また、マイクロガスタービン発電装置を小型かつ簡素に構成できる。さらにシール性能を向上したので、マイクロガスタービン発電装置の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガスタービンのトランジションピースの一実施例の斜視図。
【図2】図1に示したトランジションピースの他の斜視図。
【図3】図1に示したトランジションピースの部分縦断面図。
【図4】図3に示したトランジションピースのA−A断面図。
【図5】図1に示したトランジションピースの部分斜視断面図。
【図6】図1に示したトランジションピースの横断面図。
【図7】図1に示したトランジションピースの部分斜視断面図。
【図8】本発明に係るマイクロガスタービンの一実施例の縦断面図(上半)および正面図(下半)。
【符号の説明】
1…ロータ、2…タービンインペラ、3…タイボルト、4…圧縮機羽根車、5…ベアリングカラー、6…ロータシャフト、7…発電機、7a…カバー、7b…永久磁石、7c…発電機コア、7d…発電機後端リング、8…ロータ端、9…ベアリングカラー、10…ナット、11…マイクロガスタービン発電装置、12…タービン外ケース、12a…タービン外ケーシング部材、12b…タービン外ケーシング部材、13…トランジションピース、13a…吸込み部、13b…管状部、13c…吐出口部、13d…固定フランジ、13e…ひょうたん型穴、13f…大口径の穴、13g…小口径の穴、13h、13j…冷却孔、13j…前側吐出フランジ、13k…後側吐出フランジ、13m…筒部ソケット、14…ノズル、14a…ノズルの前側フランジ、14b…ノズルの後側フランジ、15…スペーサ(仕切り手段)、16…ボルトナット、17…圧縮機ケーシング、17a…ストラット、17b…発電機後端ケーシング、18…圧縮機後端ケーシング、19…発電機ケーシング、19a…発電機コイル、19b…発電機コイル外ケーシング、20…発電機前ケーシング、21…発電機前端ケーシング、22a…通しボルト、22b…ボルト穴、22c…ナット、23a…ラジアルベアリング、23b…スラストベアリング、23c…スラストベアリング、23d…ラジアルベアリング、24…タービンサポート、30…段付きねじ、30a…大径部、30b…小径部、31、31a、31b…フロースリーブ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas turbine for power generation and a transition piece used therefor, and more particularly, to a small-capacity micro gas turbine power generator and a transition piece used therefor.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional gas turbine is described in
[Patent Document 1]
International publication WO02 / 29211 pamphlet
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional gas turbine, bending flaps (folded pieces) having a Z-shaped radial cross section are provided at a plurality of locations on the inner peripheral side of the suction pipe (transition piece) divided into two, and the folded pieces are formed on the turbine nozzle side. Combine with a conical plate. Then, the flap is bent to fix the conical plate and the flap. A fluid force acts on the suction pipe of the gas turbine from the fluid flowing in the combustor, the regenerator, and the compressor. In addition, high-temperature and high-pressure combustion gas flows through the flow path formed inside the suction pipe and the turbine nozzle, while the outside of the suction pipe and the turbine nozzle has a pressure atmosphere of about atmospheric pressure. A large pressure difference occurs between the inner surface and the outer surface.
[0004]
Therefore, a great force acts during operation in the gas turbine described in this pamphlet. In particular, when the combustion temperature of the gas turbine is increased, the load on the coupling portion between the suction pipe and the turbine nozzle also increases, and it becomes difficult to ensure the strength of the coupling portion. In this case, the stress of the joint portion increases, and the life of the joint portion may decrease, or the sealing performance between the suction pipe, the inner flow path of the turbine nozzle, and the outer atmosphere may be impaired. If welding or bolt fastening used in a general structure is applied to this transition piece in order to eliminate this problem, disassembly and assembly are impaired, and it becomes difficult to realize a simple and small gas turbine.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to improve the disassembly and assembly of the micro gas turbine power generator. Another object of the present invention is to realize a micro gas turbine power generator having an inexpensive and simple configuration. Still another object of the present invention is to improve the reliability of a micro gas turbine power generator.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that in a micro gas turbine power generator in which a rotor having a turbine impeller and a compressor impeller is connected to a generator rotor, a flow path for introducing combustion gas to the turbine impeller is formed. A transition piece, a turbine casing that forms a flow path outside the transition piece, a compressor casing that forms a flow path that guides discharge air from the compressor impeller, and a partition positioned between the turbine casing and the compressor casing And a transition piece is detachably attached to the partitioning means, and a flow path formed inside and outside the transition piece is sealed.
[0007]
In this feature, the compressor impeller is preferably a centrifugal type, and is provided with a flow sleeve that divides the turbine casing and the transition casing in a radial direction, and the flow sleeve has a flow velocity of a flow path formed outside the transition piece. It may be a thing which raises. Furthermore, it is desirable that the flow sleeve is composed of a plurality of members and can be disassembled in the axial direction.
[0008]
In the above feature, when a gourd-shaped hole is provided at a plurality of locations on the inner peripheral side of the transition piece, and the transition piece is attached to or detached from the partitioning means, the transition piece is moved from the large-diameter side of the gourd-shaped hole to the small-diameter side or its side. It is preferable to rotate in the reverse direction. Moreover, it is preferable to attach a different diameter screw to the partitioning means, and to attach this different diameter screw to the gourd type hole to prevent thermal deformation.
[0009]
Another feature of the present invention that achieves the above object is to drive the compressor impeller disposed coaxially with the turbine impeller by guiding the combustion gas burned in the combustor to the turbine impeller, and to generate the compressed air generated in the combustor. In a micro gas turbine power generator that supplies power by a generator connected to a rotating shaft of a turbine impeller, a combustion gas flow path that supplies the turbine impeller is formed inside, and compressed gas is supplied to the combustor. A transition piece having a flow channel to be supplied formed outside is detachably attached to a stationary member of the micro gas turbine, and the flow channel formed inside and outside the transition piece by sealing is sealed.
[0010]
Still another feature of the present invention that achieves the above object is that a transition piece is used in a micro gas turbine power generator having a turbine, a compressor, and a combustor, and a suction port that sucks combustion gas from the combustor, and a turbine impeller. A tubular portion for supplying combustion gas to the entire circumferential direction of the turbine impeller, and a discharge port portion for introducing the combustion gas to a nozzle arranged upstream of the turbine impeller, with a plurality of intervals in the circumferential direction of the discharge port portion. In this case, a pear-shaped hole is formed.
[0011]
In this feature, the suction port may have a detachable cylindrical socket, or may be fixed to a stationary member of the gas turbine by rotating the transition piece around the rotation axis of the gas turbine rotor. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a micro gas turbine power generator according to the present invention and a transition piece used therefor will be described with reference to the drawings. In FIG. 8, the longitudinal cross-sectional view of the micro gas turbine power generator 11 is shown. The micro gas turbine power generator 11 includes a rotor part 41 having a
[0013]
A tie bolt is joined to the axial center of the
[0014]
The turbine end grip portion 2b has a nut shape or a parallel grip portion shape. Used to fix the
[0015]
The
[0016]
On the outer peripheral side of the
[0017]
A flange is formed on the rear side of the turbine
[0018]
The
[0019]
The permanent magnet 7b has a cylindrical shape or a divided cylindrical shape. The cover 7a prevents the permanent magnet 7a from being scattered by rotation or slipping from the generator core 7c. The cover 7a is tightly fitted to the permanent magnet 7c, and the permanent magnet 7b is pressed against the generator core 7c with a compressive stress in the radial direction. For the cover 7a, a high-strength nonmagnetic metal ring such as a nickel-base alloy or FRP is used.
[0020]
The stator of the
[0021]
A generator
[0022]
Bolt holes 22b are formed at a plurality of circumferential positions on the outer peripheral side of the generator
[0023]
In the micro gas turbine power generation facility 11 configured as described above, the combustion gas flowing out from a combustor (not shown) flows in the radial direction in the flow path in the
[0024]
When the
[0025]
Details of the transition piece portion of the micro gas turbine power generation equipment 11 configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 to 4. 1 and 2 are perspective views of the
[0026]
A fixing
[0027]
This detail is shown in FIG. 3 and FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the lower half of the rotor portion, and FIG. 4 is a view taken along the line AA.
[0028]
When the
[0029]
That is, the
[0030]
When removing the
[0031]
In the above embodiment, when fixing the
[0032]
A flow path for supplying combustion gas to the
[0033]
The
[0034]
Further, the front discharge flange 13j and the
[0035]
In the above embodiment, the
[0036]
FIG. 6 shows a modification of the above embodiment. This modification is different from the above-described embodiment in that the
[0037]
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. This embodiment is different from the above embodiment in that a
[0038]
In the present embodiment, the air guided from the regenerative heat exchanger or the air discharged from the
[0039]
Since the
[0040]
In this embodiment, the
[0041]
According to each of the above embodiments, the
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the transition piece can be easily attached to and detached from the stationary portion, the disassembly and assembly of the micro gas turbine power generator can be improved. In addition, the micro gas turbine power generator can be configured in a small and simple manner. Furthermore, since the sealing performance has been improved, the reliability of the micro gas turbine power generator can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a transition piece of a gas turbine according to the present invention.
2 is another perspective view of the transition piece shown in FIG. 1. FIG.
3 is a partial longitudinal sectional view of the transition piece shown in FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line AA of the transition piece shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a partial perspective sectional view of the transition piece shown in FIG. 1;
6 is a cross-sectional view of the transition piece shown in FIG.
7 is a partial perspective sectional view of the transition piece shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view (upper half) and a front view (lower half) of an embodiment of a micro gas turbine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記タービンインペラに燃焼ガスを導く流路を形成するトランジションピースと、
前記トランジションピースの外側に流路を形成するタービンケーシングと、
前記圧縮機羽根車からの吐出空気を導く流路を形成する圧縮機ケーシングと、
前記タービンケーシングと前記圧縮機ケーシングとの間に位置する仕切り手段と、を設け、
前記仕切り手段に前記トランジションピースを着脱自在に取付けるとともに、前記トランジションピースの内外に形成される流路をシールし、
前記トランジションピースの内周側複数箇所に大口径の穴と小口径の穴との大きさが異なる2つの穴をつないだ穴を設け、前記トランジションピースを前記仕切り手段に着脱するときは、このトランジションピースを前記2つの穴をつないだ穴の大径部側から小径部側へまたはその逆方向に回転させることを特徴とするマイクロガスタービン発電装置。In a micro gas turbine power generator in which a rotor having a turbine impeller and a compressor impeller is connected to a generator rotor,
A transition piece that forms a flow path for guiding combustion gas to the turbine impeller;
A turbine casing forming a flow path outside the transition piece;
A compressor casing forming a flow path for guiding discharge air from the compressor impeller;
Partition means located between the turbine casing and the compressor casing; and
The transition piece is detachably attached to the partitioning means, and the flow path formed inside and outside the transition piece is sealed,
When a plurality of holes having different sizes of a large-diameter hole and a small-diameter hole are provided at a plurality of locations on the inner peripheral side of the transition piece, and the transition piece is attached to and detached from the partition means, the transition piece A micro gas turbine power generator, wherein a piece is rotated from the large diameter portion side to the small diameter portion side of the hole connecting the two holes or in the opposite direction.
前記タービンインペラに供給する燃焼ガス流路が内部に形成されるとともに、前記燃焼器へ圧縮ガスを供給する流路が外部に形成されたトランジションピースを、マイクロガスタービンの静止部材に着脱可能に取付け、装着により前記トランジションピースの内外に形成した前記流路をシールし、
前記トランジションピースの内周側複数箇所に大口径の穴と小口径の穴との大きさが異なる2つの穴をつないだ穴を設け、前記トランジションピースを前記仕切り手段に着脱するときは、このトランジションピースを前記2つの穴をつないだ穴の大径部側から小径部側へまたはその逆方向に回転させることを特徴とするマイクロガスタービン発電装置。The combustion gas burned in the combustor is guided to the turbine impeller to drive the compressor impeller disposed coaxially with the turbine impeller, and the generated compressed air is supplied to the combustor and connected to the rotating shaft of the turbine impeller In the micro gas turbine power generator that generates power with the generated generator,
A transition piece, in which a combustion gas passage for supplying to the turbine impeller is formed inside and a passage for supplying compressed gas to the combustor is formed outside, is detachably attached to a stationary member of the micro gas turbine. , Seal the flow path formed inside and outside the transition piece by mounting,
When a plurality of holes having different sizes of a large-diameter hole and a small-diameter hole are provided at a plurality of locations on the inner peripheral side of the transition piece, and the transition piece is attached to and detached from the partition means, the transition piece A micro gas turbine power generator, wherein a piece is rotated from the large diameter portion side to the small diameter portion side of the hole connecting the two holes or in the opposite direction.
前記吐出口部の周方向複数箇所に間隔をおいて、大口径の穴と小口径の穴との大きさが異なる2つの穴をつないだ穴が形成されていることを特徴とするトランジションピース。Used in a micro gas turbine power generator having a turbine, a compressor, and a combustor, a suction port for sucking combustion gas from the combustor, a tubular portion for supplying combustion gas to the entire circumferential direction of the turbine impeller, and A discharge port portion for introducing combustion gas to a nozzle disposed upstream of the turbine impeller,
A transition piece in which two holes having different sizes of a large-diameter hole and a small-diameter hole are formed at intervals in a plurality of locations in the circumferential direction of the discharge port portion.
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