JP4335407B2 - gas turbine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンに関し、一層詳細には、タービン及び圧縮機の翼環の変形を抑制してチップクリアランスが最小になる局所クリアランスを広げてガスタービンの性能を向上させるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
図5はガスタービンの代表的なタービン内部を示す断面図であり、100は燃焼器の尾筒出口であり、高温の燃焼ガスが流出する。101はガスパスであり、軸方向には、それぞれ静翼1C,2C,3C,4Cの4段が配設されており、各静翼はそれぞれ外側シュラウドで翼環(翼支持環)102,103,104,105に連結され、円周方向に複数枚が取り付けられている。また、前記静翼1C,2C,3C,4Cとはそれぞれ交互に動翼1S,2S,3S,4Sが配置されており、各動翼はそれぞれロータ106の周囲に複数枚が取り付けられている。
【0003】
そして、前記翼環102,103,104,105は外車室107に対して、翼環102,103,104,105の縦フランジ部102a,103a,104a,105a先端とこれに対応する外車室107の縦フランジ部107a,107b,107c,107d先端との間の凹凸の嵌合部イ,ロ,ハ,ニで支持されている。尚、図示しないが、ガスタービンの圧縮機の翼環構造も上述したタービンの翼環構造と概ね同様に構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような従来の翼環構造にあっては、ガスタービンの運転時には、圧力差によるスラスト力で、例えば前記タービンの凹凸の嵌合部イ,ロ,ハ,ニでは、翼環102,103,104,105の縦フランジ部102a,103a,104a,105a先端の凸部右側面部が外車室107の縦フランジ部107a,107b,107c,107d先端の凹部右側面部に強く押し付けられて両対接面間には摩擦が生じることになる。
【0005】
そのため、外車室107が熱膨張・収縮によりオーバル変形した場合、前記嵌合部イ,ロ,ハ,ニの摩擦により翼環102,103,104,105に外力が働き、翼環102,103,104,105がオーバル変形するという不具合があった。また、一体成形された縦フランジ部102a,103a,104a,105aの熱変形により、オーバル変形する場合もあった。これらは、圧縮機の翼環構造においても同様である。
【0006】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、タービン及び圧縮機の翼環の変形を抑制してロータ側に対するチップクリアランスが最小になる局所クリアランスを広げて性能の向上が図れるガスタービンを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係るガスタービンは、タービン及び圧縮機の翼環が外車室に対し凹凸の嵌合部で支持されるガスタービンにおいて、前記翼環外周に縦フランジ部を別体に形成し、該縦フランジ部先端と前記外車室との間に前記嵌合部を設ける一方、該縦フランジ部基端と翼環外周との間にも凹凸の嵌合部を設けると共に、該嵌合部に摩擦係数低減材を介在させたことを特徴とする。
【0012】
また、前記摩擦係数低減材がグラファイト系の固体潤滑塗料からなることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービンを実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【0015】
[第1実施例]
図1は本発明の第1実施例を示すガスタービンの要部断面図で、図5のA部に相当する図である。
【0016】
図示のように、タービンの翼環1は外車室2に対して、翼環1の縦フランジ部1a先端とこれに対応する外車室2の内周との間の凹凸の嵌合部ホでラジアル方向にはある程度余裕を持って支持されている。(a),(b),(c)は各実施態様を示し、(a)は翼環1外周の縦フランジ部1aの先端に凸部1a−1を設け、これを外車室2内周の縦フランジ部2aの先端に設けた凹部2a−1に嵌合させて前記嵌合部ホを形成している。(b)は外車室2内周の縦フランジ部2aの先端に凸部2a−2を設け、これを翼環1外周の縦フランジ部1aの先端に設けた凹部1a−3に嵌合させて前記嵌合部ホを形成している。(c)は外車室2内周に縦フランジ部を設けることなく、外車室2内周にリング厚み台を形成し、ここに凹部(溝部)2a−3を形成し、翼環1外周の縦フランジ部1aの先端に設けた凸部1a−1を嵌合させて前記嵌合部ホを形成している。
【0017】
そして、ガスタービン運転時における圧力差によるスラスト力で互いに対接することになる前記嵌合部ホの翼環1側の凸部右側面部3と外車室2側の凹部右側面部4((a)及び(c)の場合)及び翼環1側の凹部左側面部6と外車室2側の凸部左側面部5((b)の場合)に摩擦係数低減材が塗布される。
【0018】
前記摩擦係数低減材としは、例えばデフリックコート(商標名)等のグラファイト系の固体潤滑塗料が用いられる。塗布方法としては、脱脂等の下地処理後に常温でスプレー塗装し(10〜15ミクロン程度の膜厚)、乾燥後に300℃で1時間程焼付けする。尚、この焼付けは、タービンの翼環1の場合、運転時に300℃以上の高温雰囲気下に晒されるので、省略しても良い。また、塗布方法としては、スプレーの外にハケ塗りでも良い。
【0019】
このように構成されるため、前記嵌合部ホの対接面3,4及び5,6間の摩擦係数は約0.1〜0.6となり、しかも耐荷重性,耐熱性もあることから、前述したように翼環1に働く外車室2の変形による外力は低減され、翼環1のオーバル変形が抑制される。
【0020】
これにより、翼環1のロータ側に対するチップクリアランスが最小になる局所クリアランスを広げてタービンの性能向上が図れる。
【0021】
尚、上記実施例において、翼環1の縦フランジ部1a先端の凸部右側面部3と外車室2の縦フランジ部2a先端の凹部右側面部4との何れか一方に摩擦係数低減材を塗布しても良い。
【0022】
[第2実施例]
図2は本発明の第2実施例を示すガスタービンの要部断面図で、図5のA部に相当する図である。
【0023】
これは、第1実施例における翼環1の縦フランジ部1aを別体に形成して先端に凸部1a−1、基端に凸部1a−2を有した断面矩形のリング状分割環となっており、当該縦フランジ部1aを翼環1のリング状本体部1bに対して、縦フランジ部1a基端の凸部1a−2とこれに対応するリング状本体部1b外周の凹部1b−1との嵌合部トでラジアル方向にはある程度余裕を持って支持させたものである。
【0024】
これによれば、翼環1(リング状本体部1b)に働く縦フランジ部1aの熱変形による外力が低減され、翼環1(リング状本体部1b)のオーバル変形が抑制されて第1実施例と同様の効果が得られる。
【0025】
尚、上記実施例において、ガスタービン運転時における圧力差によるスラスト力で互いに対接することになる前記嵌合部トの縦フランジ部1a基端の凸部左側面部5とリング状本体部1b外周の凹部左側面部6との少なくともいずれか一方に、第1実施例における摩擦係数低減材を塗布すれば、縦フランジ部1aの変形による翼環1(リング状本体部1b)のオーバル変形がより一層抑制される。
【0026】
[第3実施例]
図3は本発明の第3実施例を示すガスタービンの要部断面図で、図5のA部に相当する図である。
【0027】
これは、第1実施例における翼環1の縦フランジ部1a(図1参照)を無くす一方外車室2の縦フランジ部2aを長く延長形成成して、当該縦フランジ部2aに翼環1のリング状本体部1bを、縦フランジ部2a先端とこれに対応するリング状本体部1b外周との間の凹凸の嵌合部チでラジアル方向にはある程度余裕を持って支持させたものである。
【0028】
これによれば、縦フランジ部1aを無くした分翼環1に作用するスラスト力が低減され、翼環1に働く外車室2の変形による外力は低減され、翼環1のオーバル変形が抑制されて第1実施例と同様の効果が得られる。
【0029】
尚、上記実施例において、ガスタービン運転時における圧力差によるスラスト力で互いに対接することになる前記嵌合部チの縦フランジ部2a先端の凸部左側面部7とリング状本体部1b外周の凹部左側面部8との少なくともいずれか一方に、第1実施例における摩擦係数低減材を塗布すれば、前述したように翼環1に働く外車室2の変形による外力が低減され、翼環1のオーバル変形がより一層抑制される。
【0030】
[第4実施例]
図4は本発明の第4実施例を示すガスタービンの要部断面図である。
【0031】
図4は、ガスタービンの圧縮機における翼環構造を示すもので、第1実施例におけるタービンの翼環構造と同様に、圧縮機の翼環9は外車室10に対して、翼環9の縦フランジ部9a先端とこれに対応する外車室10の縦フランジ部10a先端との間の凹凸の嵌合部リでラジアル方向にはある程度余裕を持って支持されている。
【0032】
そして、ガスタービン運転時における圧力差によるスラスト力で互いに対接することになる前記嵌合部チに、第1実施例と同様に、摩擦係数低減材が塗布される。
【0033】
これによれば、第1実施例と同様に、翼環9に働く外車室10の変形による外力は低減され、翼環9のオーバル変形が抑制されて第1実施例と同様の効果が得られる。
【0034】
尚、上述した圧縮機における翼環構造にも、第2及び第3実施例を適用することができることは言うまでもない。また、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、摩擦係数低減材をスプレー塗装する代わりに摩擦係数低減材製プレートを張り付ける等各種変更が可能であることはいうまでもない。
【0035】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項1に係る発明は、タービン及び圧縮機の翼環が外車室に対し凹凸の嵌合部で支持されるガスタービンにおいて、前記翼環外周に縦フランジ部を別体に形成し、該縦フランジ部先端と前記外車室との間に前記嵌合部を設ける一方、該縦フランジ部基端と翼環外周との間にも凹凸の嵌合部を設けると共に、該嵌合部に摩擦係数低減材を介在させたことを特徴とするので、翼環に働く縦フランジ部の熱変形による外力が低減され、翼環のオーバル変形が抑制される。
【0040】
本発明の請求項2に係る発明は、[請求項1]のガスタービンにおいて、前記摩擦係数低減材がグラファイト系の固体潤滑塗料からなることを特徴とするので、耐熱、耐荷重性が向上すると共に施工が容易である。また、タービンの翼環の場合、運転時に300℃以上の高温雰囲気下に晒されるので、焼付けが省略できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すガスタービンの要部断面図で、図5のA部に相当する図である。
【図2】本発明の第2実施例を示すガスタービンの要部断面図で、図5のA部に相当する図である。
【図3】本発明の第3実施例を示すガスタービンの要部断面図で、図5のA部に相当する図である。
【図4】本発明の第4実施例を示すガスタービンの要部断面図である。
【図5】ガスタービンの代表的なタービン内部を示す断面図である。
【符号の説明】
1 翼環
1a 縦フランジ部
1b リング状本体部
2 外車室
2a 縦フランジ部
3 凸部右側面部
4 凹部右側面部
5 凸部左側面部
6 凹部左側面部
7 凸部左側面部
8 凹部左側面部
9 翼環
9a 縦フランジ部
10 外車室
10a 縦フランジ部
ホ 凹凸の嵌合部
ト 凹凸の嵌合部
チ 凹凸の嵌合部
リ 凹凸の嵌合部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas turbine, which was so as to more specifically, to suppress the deformation of the blade ring of the turbine and the compressor to expand the local clearance tip clearance is minimized improve the performance of the gas turbine is there.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the inside of a typical turbine of a gas turbine, and 100 is a tail tube outlet of the combustor, and high-temperature combustion gas flows out.
[0003]
The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional blade ring structure as described above, during operation of the gas turbine, the
[0005]
Therefore, when the
[0006]
The present invention has been made in view of the circumstances described above, the turbine and deformation of the blade ring by suppressing the gas turbine which can be improved in performance extends the local clearance tip clearance is minimized relative to the rotor side of the compressor The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a gas turbine according to the present invention is a gas turbine in which a blade ring of a turbine and a compressor is supported by an uneven fitting portion with respect to an outer casing, and a vertical flange portion is provided on the outer periphery of the blade ring. The fitting portion is formed separately, and the fitting portion is provided between the front end of the vertical flange portion and the outer casing. On the other hand, an uneven fitting portion is also provided between the base end of the vertical flange portion and the outer periphery of the blade ring. The friction coefficient reducing material is interposed in the fitting portion.
[0012]
The friction coefficient reducing material is made of a graphite-based solid lubricant paint.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
It will be described in detail with reference to the drawings by a gas turbine according to the present invention embodiment.
[0015]
[First embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of a gas turbine showing a first embodiment of the present invention, and corresponds to part A of FIG.
[0016]
As shown in the figure, the
[0017]
And the convex right side part 3 on the
[0018]
As the friction coefficient reducing material, for example, a graphite-based solid lubricating paint such as Deflick Coat (trade name) is used. As a coating method, after a base treatment such as degreasing, spray coating is performed at room temperature (film thickness of about 10 to 15 microns), and after drying, baking is performed at 300 ° C. for about 1 hour. In the case of the
[0019]
Since it is configured in this way, the coefficient of friction between the
[0020]
As a result, the local clearance that minimizes the tip clearance with respect to the rotor side of the
[0021]
In the above embodiment, a friction coefficient reducing material is applied to either the convex right side 3 at the tip of the vertical flange 1a of the
[0022]
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of a gas turbine showing a second embodiment of the present invention, and corresponds to part A of FIG.
[0023]
This is a ring-shaped split ring having a rectangular cross section having a vertical flange portion 1a of the
[0024]
According to this, the external force due to thermal deformation of the vertical flange portion 1a acting on the blade ring 1 (ring-shaped
[0025]
In the above embodiment, the convex left
[0026]
[Third embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part of a gas turbine showing a third embodiment of the present invention, and corresponds to part A of FIG.
[0027]
This eliminates the vertical flange portion 1a (see FIG. 1) of the
[0028]
According to this, the thrust force acting on the
[0029]
In the above-described embodiment, the convex left
[0030]
[Fourth embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part of a gas turbine showing a fourth embodiment of the present invention.
[0031]
FIG. 4 shows a blade ring structure in a compressor of a gas turbine. Like the blade ring structure of the turbine in the first embodiment, the
[0032]
Then, the friction coefficient reducing material is applied to the fitting parts that are in contact with each other by the thrust force due to the pressure difference during the operation of the gas turbine, as in the first embodiment.
[0033]
According to this, as in the first embodiment, the external force due to the deformation of the
[0034]
Needless to say, the second and third embodiments can also be applied to the blade ring structure in the compressor described above. Further, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications such as attaching a friction coefficient reducing material plate instead of spray coating the friction coefficient reducing material are possible without departing from the gist of the present invention. Needless to say.
[0035]
【The invention's effect】
As described above in detail based on the embodiments, the invention according to
[0040]
The invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a gas turbine showing a first embodiment of the present invention, corresponding to part A in FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a gas turbine showing a second embodiment of the present invention, corresponding to part A in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part of a gas turbine showing a third embodiment of the present invention, corresponding to part A in FIG. 5;
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a gas turbine showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a typical turbine interior of a gas turbine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
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JP2000117637A JP4335407B2 (en) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000117637A JP4335407B2 (en) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | gas turbine |
Publications (2)
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JP2001303908A JP2001303908A (en) | 2001-10-31 |
JP4335407B2 true JP4335407B2 (en) | 2009-09-30 |
Family
ID=18628926
Family Applications (1)
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Country | Link |
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2000
- 2000-04-19 JP JP2000117637A patent/JP4335407B2/en not_active Expired - Lifetime
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