JP4384786B2 - Gas turbine backplate structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンのノズル部分に設置したバックプレートの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は従来のガスタービンのバックプレート構造90の断面略図である。図4に示すように、従来のガスタービンでは、ハウジング94に固定されたバックプレート構造90に燃焼ガスを吐出するノズル91を支持させており、また、バックプレート構造90は燃焼ガスの通路を仕切る壁面を形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
燃焼ガスから熱伝達されてバックプレート構造90が熱膨張すると、ノズル91の位置が変動してしまう。ノズル91の位置が変動すると、タービン92に対するノズル91と一体のノズルシュラウド97の位置が変動してしまい、ノズルシュラウド97とタービン92の間の所定のクリアランス(約1mm程度)が変動するとタービン出力の低下を招いてしまう。
【0004】
したがって、従来はこれを回避するために弾性部材93で熱膨張による歪を吸収し、ハウジング94に対して剛性部材96をボルト95等で固着するという複雑かつ製作に手間とコストが掛かる構造を採用していた。したがって、本発明では、熱膨張によるタービン出力の低下を回避することができ、かつ簡単に形成することができるバックプレート構造を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1の発明では、ノズルから燃焼ガスを吐出してタービンを駆動させるガスタービンにおいて、前記ノズルに環状のノズル取付フランジを設け、前記ノズル取付フランジをハウジングに固定し、前記ノズル取付フランジの内周端部とハウジングの間に隙間を設けて環状溝を形成し、前記環状溝部分で燃焼ガスの通路を仕切る壁面を形成するバックプレートの外周端部を半径方向には摺動可能にかつタービンシャフトの軸方向には移動不能に挟持し、燃焼ガスからの熱伝達により前記バックプレートが膨張した際に、バックプレートを半径方向外方に膨張可能にした。
【0006】
また、請求項2の発明では請求項1の発明において、前記バックプレートを板金で形成するようにした。
【0007】
さらに請求項3の発明では、請求項1又は請求項2の発明において、前記バックプレートの内周端部をハウジングに対して半径方向に摺動可能でかつタービンシャフトの軸方向には移動不能に支持するようにした。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、請求項1及び請求項2の発明によるバックプレート構造100の断面略図である。図1のバックプレート構造100では、ハウジング5に対してタービン翼4を備えたタービン3が軸受(図示せず)により支持されている。
【0009】
また、ノズル2に固着された環状のノズル取付フランジ8は、ハウジング5の環状の固定フランジ16と環状の固定部材17が円周上に等間隔の位置で図示しないボルト・ナットで固定されることによりハウジング5に対して固定されている。
【0010】
ノズル2にはノズルシュラウド6が固着されており、ノズルシュラウド6は燃焼ガスの通路を仕切る壁面を形成しており、また、ノズルシュラウド6とタービン翼4の間には所定のクリアランス(例えば0.5〜1.0mm)が設けてある。
【0011】
ハウジング5とノズル取付フランジ8の間には環状溝10が形成されている。この環状溝10には環状に一体成形されたバックプレート1の外周端部1aが内挿されており、バックプレート1の外周端部1aはハウジング5とノズル取付フランジ8で挟持されている。また、バックプレート1の内周端部1bは、ハウジング5に対してボルト7で固着されている。ハウジング5には円周方向の複数箇所(例えば8箇所)に等間隔でボルト7を螺合させるねじ穴5aが設けてある。バックプレート1の外周端部1aが内挿された環状溝10には、バックプレート1よりも半径方向外方に隙間11が形成されている。
【0012】
環状のバックプレート1は上述したように外周端部1aと内周端部1bとを固定されているので、タービン3の回転軸9の軸方向には移動不能であるが、燃焼ガスから熱伝達されて熱膨張した際には、半径方向外方に隙間11が形成されていることによりハウジング5及びノズル取付フランジ8に対して摺動することができる。
【0013】
バックプレート1は、1枚の板金をプレスすることにより形成することができる。また、ダイカストで製造してもよい。
【0014】
図3は、請求項1の発明によるバックプレート構造110の部分的な断面略図である。図3のバックプレート構造110が図1のバックプレート構造100と異なる点は、バックプレート1がアウター部12とインナー部13とを備えている点である。アウター部12の図示しない外周端部は、図1に示すバックプレート1の外周端部1aと同様にハウジング5とノズル取付フランジ8で挟持されている。
【0015】
また、インナー部13の内周端部13aは、ハウジング5にボルト7で固定されている。このアウター部12とインナー部13とは溶接により一体に固着されている。このようにアウター部12とインナー部13とを一体固着することによりバックプレート1を構成してもよい。
【0016】
また、図3のインナー部13の内周端部を後述する図2のバックプレート1の内周端部1bのように挟持部材14とハウジング5とで挟持するようにしてもよい。
【0017】
図2は、請求項3の発明によるバックプレート構造120の断面略図である。図2のバックプレート構造120は、バックプレート1の内周端部1bの固定の仕方が図1のバックプレート構造100と異なっており、その他に図1のバックプレート構造100との相違点はない。
【0018】
図2に示すように、円周上に等間隔に配置したハウジング5のねじ穴5a(図2では1つのみ表示)にボルト7を螺合させることにより環状の挟持部材14がハウジング5に固着されている。
【0019】
挟持部材14とハウジング5の間には環状溝15が形成されている。この環状溝15にバックプレート1の内周端部1bが内挿されており、内周端部1bはハウジング5と挟持部材14により挟持されている。したがって、バックプレート1の外周端部1a及び内周端部1bのいずれも半径方向に摺動可能であるが、回転軸9の軸方向には移動不能である。
【0020】
このようにバックプレート1の外周端部1aに加えて内周端部1bもハウジング5に対して半径方向に摺動可能にすると、バックプレート1が熱膨張して変形し、燃焼ガスの通路が広がってタービン3の出力が低下することをより確実に回避することができる。
【0021】
【発明の効果】
請求項1の発明によると、バックプレート1をハウジング5とノズル2(ノズル取付フランジ8)の間で挟持し、半径方向外方へ摺動可能にしたので、燃焼ガスから熱伝達されてバックプレート1が熱膨張してもノズル2のハウジング5に対する相対的な位置の変動はなく、ハウジング5により支持されたタービン3のタービン翼4とノズルシュラウド6の間のクリアランスに変動はなく、タービン3の出力の低下を回避することができる。
【0022】
請求項2の発明によると、バックプレート1を板金で形成したので、製造が容易になり、コストダウンを図ることができる。
【0023】
請求項3の発明によると、バックプレート1の外周端部1aに加えて内周端部1bもハウジング5に対して半径方向に摺動可能にしたので、バックプレート1が熱膨張して変形し、燃焼ガスの通路が広がってタービン3の出力が低下することをより確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項1の発明によるバックプレート構造の断面略図である。
【図2】 請求項3の発明によるバックプレート構造の断面略図である。
【図3】 請求項1の発明のバックプレート構造の別の形態を示す断面略図である。
【図4】 従来のガスタービンのバックプレート構造の断面略図である。
【符号の説明】
1 バックプレート
2 ノズル
3 タービン
4 タービン翼
5 ハウジング
6 ノズルシュラウド
7 ボルト
8 ノズル取付フランジ
9 回転軸
10 環状溝
11 隙間
14 挟持部材
100 バックプレート構造[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a back plate installed in a nozzle portion of a gas turbine.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional gas turbine backplate structure 90. As shown in FIG. 4, in the conventional gas turbine, a
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When heat is transferred from the combustion gas and the back plate structure 90 is thermally expanded, the position of the
[0004]
Therefore, conventionally, in order to avoid this, the
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, in the invention of claim 1, in a gas turbine that drives a turbine by discharging combustion gas from a nozzle, an annular nozzle mounting flange is provided on the nozzle, and the nozzle mounting flange is fixed to a housing, A gap is formed between the inner peripheral end of the nozzle mounting flange and the housing to form an annular groove, and the outer peripheral end of the back plate that forms a wall surface that partitions the passage of combustion gas at the annular groove portion in the radial direction. It was slidably held in the axial direction of the turbine shaft so that it could not move, and when the back plate expanded due to heat transfer from the combustion gas, the back plate was allowed to expand radially outward.
[0006]
In the invention of
[0007]
Further, in the invention of
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
[0009]
In addition, the annular nozzle mounting flange 8 fixed to the
[0010]
A nozzle shroud 6 is fixed to the
[0011]
An
[0012]
Since the annular back plate 1 has the outer peripheral end 1a and the inner
[0013]
The back plate 1 can be formed by pressing one sheet metal. Moreover, you may manufacture by die-casting.
[0014]
FIG. 3 is a partial sectional schematic view of the
[0015]
Further, the inner peripheral end portion 13 a of the
[0016]
Further, the inner peripheral end portion of the
[0017]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
[0018]
As shown in FIG. 2, the
[0019]
An
[0020]
As described above, if the inner
[0021]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the back plate 1 is sandwiched between the
[0022]
According to the invention of
[0023]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic cross-sectional view of a back plate structure according to the invention of claim 1;
2 is a schematic cross-sectional view of a back plate structure according to the invention of
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the back plate structure of the invention of claim 1;
FIG. 4 is a schematic sectional view of a back plate structure of a conventional gas turbine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ノズル取付フランジをハウジングに固定し、前記ノズル取付フランジの内周端部とハウジングの間に隙間を設けて環状溝を形成し、前記環状溝部分で燃焼ガスの通路を仕切る壁面を形成するバックプレートの外周端部を半径方向には摺動可能にかつタービンシャフトの軸方向には移動不能に挟持し、
燃焼ガスからの熱伝達により前記バックプレートが膨張した際に、バックプレートを半径方向外方に膨張可能にしたことを特徴とするガスタービンのバックプレート構造。In a gas turbine that drives a turbine by discharging combustion gas from a nozzle, an annular nozzle mounting flange is provided on the nozzle,
The nozzle mounting flange is fixed to the housing, a gap is formed between the inner peripheral end of the nozzle mounting flange and the housing to form an annular groove, and a wall that partitions the combustion gas passage at the annular groove portion is formed. The outer peripheral end of the plate is slidably slidable in the radial direction and immovable in the axial direction of the turbine shaft,
A back plate structure for a gas turbine, wherein when the back plate expands due to heat transfer from combustion gas, the back plate can expand radially outward.
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