JP5356345B2

JP5356345B2 - ガスタービンのシュラウド構造

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Publication number: JP5356345B2
Application number: JP2010216463A
Authority: JP
Inventors: 陵秋山; 康雄高橋; 哲郎森崎; 康広堀内
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Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2013-12-04
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Description

本発明は、ガスタービンのタービン部の外側シュラウドと内側シュラウドを備えたガスタービンのシュラウド構造に関する。

ガスタービンでは、タービンガスパス部分とケーシングの間にケーシングに保持されるシュラウドを挿入して、シュラウド内部にシュラウド冷却用の冷却空気を流すことで、ケーシングを高温となるガスパス部分から遮熱している。

公知例の特開昭６１−１１８５０６号公報に記載されたガスタービンのシュラウド構造において、シュラウドは、水平方向に２つに分割されてケーシングにそれぞれ取り付けられた分割型の外側シュラウドと、この分割型の外側シュラウドの内周側に保持されてタービンガスパス部に面する内側シュラウドとを備えており、内側シュラウドを冷却する冷却空気は外側シュラウドを通過して内側シュラウドに導かれるように構成している。
そして前記ガスタービンのシュラウド構造では特開昭６１−１１８５０６号公報の図２に示されたように、前記冷却空気が冷却空気の経路の途中から漏洩することを防止するため、内側シュラウドの側面と、この内側シュラウドの側面に面した前記分割型の各外側シュラウドの側面との間隙に断面М型のシール部材をそれぞれ設置した構造となっている。

特開昭６１−１１８５０６号公報

ところで、前記特開昭６１−１１８５０６号公報に記載されたガスタービンのシュラウド構造における分割型の外側シュラウドは複雑な構造となっている。そこで、この複雑な構造の分割型の外側シュラウドを、外側シュラウドの構造を簡素化するために一体型の外側シュラウドに形成することを考えると、分割型の外側シュラウドを単に一体化した外側シュラウドに形成しただけでは、内側シュラウドの側面と外側シュラウドの側面との間隙に断面М型のシール部材を設置することは非常に困難である。

即ち、断面М型のシール部材を設置するためには、前記一体化した外側シュラウドの側面に、断面М型のシール部材をタービンの軸方向となるように内側シュラウドの側面に押し付けた状態でこの内側シュラウドを外側シュラウドに組み込む必要があるので、内側シュラウドの側面と外側シュラウドの側面との間隙に断面М型のシール部材を設置することは非常に困難となる。

本発明の目的は、ガスタービンの一体型の外側シュラウドから内側シュラウドへ冷却空気を導入する際に、冷却空気の経路の途中から冷却空気がリークする冷却空気の漏洩量を低減して内側シュラウドを冷却する冷却空気量の低下を抑制し、内側シュラウドを確実に冷却する信頼性を向上させたガスタービンのシュラウド構造を提供することにある。

本発明のガスタービンのシュラウド構造は、周方向に連続したフック保持溝を内周側に有する一体型の外側シュラウドと、外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持される内側シュラウドを備え、前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、前記内側シュラウドに設けたフックの外周側に内側シールプレート溝を設け、前記内側シールプレート溝に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記シールプレートの一部が突出するように設置したことを特徴とする。

また本発明のガスタービンのシュラウド構造は、周方向に連続したフック保持溝を内周側に有し内部に冷却空気が導入される一体型の外側シュラウドと、外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持され、内部に外側シュラウドを通過した冷却空気が導入される内周側がガスパス面に面する内側シュラウドを備え、前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、前記内側シュラウドに設けたフック外周側に内側シールプレート溝を設け、前記内側シールプレート溝に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記シールプレートの一部が突出するように設置したことを特徴とする。

また本発明のガスタービンのシュラウド構造は、周方向に連続したフック保持溝を内周側に有する一体型の外側シュラウドと、外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持される内側シュラウドを備え、前記内側シュラウドは周方向に複数個に分割されており、それら複数個の内側シュラウドの全てを前記フック保持溝に保持させることで、内側シュラウド全体としてリング状の形状となるガスタービンのシュラウド構造において、前記内側シュラウドに設けたフックの外周側に内側シールプレート溝を設け、この内側シュラウドのフックの外周側に設けた内側シールプレート溝と対抗する前記外側シュラウドの内周側の位置に外側シールプレート溝を設け、前記内側シュラウドに設けた内側シールプレート溝と前記外側シュラウドに設けた外側シールプレート溝との両方に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドの内周面と内側シュラウドのフックの外周面との間に形成される隙間を流れる冷却空気のリーク流れを抑制するように構成したことを特徴とする。

また本発明のガスタービンのシュラウド構造は、周方向に連続したフック保持溝を内周側に有し内部に冷却空気が導入される一体型の外側シュラウドと、外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持され、内部に外側シュラウドを通過した冷却空気が導入される内周側がガスパス面に面する内側シュラウドを備え、前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、前記内側シュラウドに設けたフック外周側に内側シールプレート溝を設け、この内側シュラウドのフックの外周側に設けた内側シールプレート溝と対抗する前記外側シュラウドの内周側の位置に外側シールプレート溝を設け、前記内側シュラウドに設けた内側シールプレート溝と前記外側シュラウドに設けた外側シールプレート溝との両方に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドの内周面と内側シュラウドのフックの外周面との間に形成される隙間を流れる冷却空気のリーク流れを抑制するように構成したことを特徴とする。

また本発明のガスタービンのシュラウド構造は、周方向に連続したフック保持溝を内周側に有する一体型の外側シュラウドと、外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持される内側シュラウドを備え、前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、前記複数個に分割された各内側シュラウドの端部に隣接する内側シュラウドの端部と面した分割面を設け、前記内側シュラウドの分割面の外周側に該分割面に沿った分割面シールプレート溝を設け、前記分割面シールプレート溝に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記シールプレートの一部が突出するように設置したことを特徴とする。

また本発明のガスタービンのシュラウド構造は、周方向に連続したフック保持溝を内周側に有し内部に冷却空気が導入される一体型の外側シュラウドと、外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持され、内部に外側シュラウドを通過した冷却空気が導入される内周側がガスパス面に面する内側シュラウドを備え、前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、前記複数個に分割された各内側シュラウドの端部に隣接する内側シュラウドの端部と面した分割面を設け、前記内側シュラウドの分割面の外周側に該分割面に沿った分割面シールプレート溝を設け、前記分割面シールプレート溝に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記シールプレートの一部が突出するように設置したことを特徴とする。

また本発明のガスタービンのシュラウド構造は、周方向に連続したフック保持溝を内周側に有する一体型の外側シュラウドと、外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持される内側シュラウドを備え、前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、前記内側シュラウドに設けたフックの外周側に内側シールプレート溝を設け、前記内側シールプレート溝に挿入する第１のシールプレートを設け、前記複数個に分割された各内側シュラウドの端部に隣接する内側シュラウドの端部と面した分割面を設け、前記内側シュラウドの分割面の外周側に該分割面に沿った分割面シールプレート溝を設け、前記分割面シールプレート溝に挿入する第２のシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記第１のシールプレート及び第２のシールプレートの一部がそれぞれ突出するように設置したことを特徴とする。

本発明によれば、ガスタービンの一体型の外側シュラウドから内側シュラウドへ冷却空気を導入する際に、冷却空気の経路の途中から冷却空気がリークする冷却空気の漏洩量を低減して内側シュラウドを冷却する冷却空気量の低下を抑制し、内側シュラウドを確実に冷却する信頼性を向上させたガスタービンのシュラウド構造が実現できる。

本発明のガスタービンのシュラウド構造が適用されるガスタービンの概略構造図。本発明の第１実施例であるガスタービンのシュラウド構造を示す部分図。第１実施例のガスタービンのシュラウド構造における第１段内側シュラウドを示す斜視図。本発明の第２実施例であるガスタービンのシュラウド構造を示す部分図。第２実施例のガスタービンのシュラウド構造における第１段内側シュラウドを示す斜視図。本発明の第３実施例であるガスタービンのシュラウド構造を示す部分図。本発明の第４実施例であるガスタービンのシュラウド構造における第１段内側シュラウドを示す斜視図。第４実施例のガスタービンの第１段内側シュラウドのＢ−Ｂ方向部分断面図。本発明の第５実施例であるガスタービンのシュラウド構造における第１段内側シュラウドを示す斜視図。

本発明の実施例であるガスタービンのシュラウド構造について図面を引用して以下に説明する。

本発明の第１実施例であるガスタービンのシュラウド構造について図１乃至図３を用いて説明する。

図１は本発明の第１実施例であるガスタービンのシュラウド構造が適用されるガスタービンの概略構造図である。図１において、本実施例のガスタービンのシュラウド構造は、ガスタービンのケーシング３の内部に第１段静翼４と、この第１段静翼４の下流側に位置する第１段動翼５とが配置され、これらの下流側に、第２段静翼６と、この第２段静翼６の下流側に位置する第２段動翼７がそれぞれ配置されている。

前記第１段静翼４、第１段動翼５、第２段静翼６及び第２段静翼７が存在するガスタービンのケーシング３の内部の空間をタービンガスパスと呼び、矢印１０はタービンガスパス内部をタービン軸方向に流下する作動流体の流れ方向である。

また、第１段動翼５の半径方向外周側となるケーシング３の内周には一体型の第１段外側シュラウド１が設置され、この一体型の第１段外側シュラウド１の内周側には、第１段動翼５２に面して第１段内側シュラウド３２が設置されている。同様に、第２段動翼７の半径方向外周側となるケーシング３の内周には、第２段シュラウド８が設置されている。

タービンガスパス内部を流れる作動流体は高温となっており、矢印１０の上流側ほど温度が高い。第１段外側シュラウド１、第１段内側シュラウド３２、第２段シュラウド８は、高温の作動流体からケーシング３を遮熱するために設けられている。

前記一体型の第１段外側シュラウド１及び第１段内側シュラウド３２には、ケーシング３の外部から冷却空気９をそれらの内部に導入して、一体型の第１段外側シュラウド１及び第１段内側シュラウドを冷却している。

前記一体型の第１段外側シュラウド１及び第１段内側シュラウド３２に導入される冷却空気９には、ガスタービンの圧縮機から抽気した空気を使用する例や、外部に別置の圧縮機を設けてその圧縮空気を使用する例が考えられる。なお、図１では冷却空気９のリークを表す矢印の表示は省略している。

本実施例のガスタービンのシュラウド構造において、高温のタービンガスパスに面する前記第１段内側シュラウド３２には高温に耐えることのできる耐熱材を使用し、第１段内側シュラウド３２の半径方向外周側に設置されて比較的低温となる前記一体型の第１段外側シュラウド１には、耐熱性に劣る低コスト材を使用することで、高コストとなる耐熱材を使用する領域を第１段内側シュラウド３２に限定して、コスト低減を図っている。

図２は、図１に示した第１実施例のガスタービンのシュラウド構造における一体型の第１段外側シュラウド１及び第１段内側シュラウド３２の周辺の構造を示す部分拡大図である。また、図３は、図１に示した第１実施例のガスタービンのシュラウド構造における一体型の第１段外側シュラウド１のみを示す斜視図である。

図２に示すように本実施例のガスタービンのシュラウド構造における一体型の第１段外側シュラウド１の内周側の両側面には、周方向に連続した断面がコ状のフック保持溝２１がそれぞれ設けられている。

そして一体型の第１段外側シュラウド１に組み込まれる第１段内側シュラウド３２の外周側には、第１段外側シュラウド１の内周側に設けた前記各フック保持溝２１に係合するように水平方向に伸延したフック３３、３４がそれぞれ設けられている。

前記第１段内側シュラウド２は、周方向に複数個に分割されており、組み立てた際に全体としてリング状の第１段内側シュラウド２を構成するようになっている。

図３は、分割された前記第１段内側シュラウド３２の一つの部品を示す斜視図である。矢印１０はタービンガスパスを流下する作動流体の流れ方向、矢印２６は周方向である。図３に示したように、第１段内側シュラウド３２に設けたフック３３、３４は周方向に連続的に形成されている。この第１段内側シュラウド３２と、周方向に沿って隣接する第１段内側シュラウド３２との間には、それぞれ分割面１３、１４を有して相互に当接するように形成されている（図３には隣接する第１段内側シュラウドは図示せず）。

図３に示すように、第１段内側シュラウド３２のフック３２、３３を、第１段外側シュラウド１の内周側に設けた各フック保持溝２１にそれぞれ挿入することによって、第１段内側シュラウド３２は一体型の第１段外側シュラウド１に保持されるように組み込まれる。

第１段内側シュラウド３２のフック３２、３３と、第１段外側シュラウド１の内周側の各フック保持溝２１との間には隙間２４、２５がそれぞれ存在している。図２及び図３に示した矢印２７、２８は、それぞれ第１段外側シュラウド１と第１段内側シュラウド３２との間の前記隙間２４、２５を通って第１段外側シュラウド１の内部に供給された冷却空気９の一部がリークする流れ方向を示しており、図２に示した矢印２９は、第１段外側シュラウド１の内部に供給された冷却空気９の一部が第１段内側シュラウド３２の内部の空間に流入する流れを示している。

図３に示した矢印２７、２８は、図２に示した冷却空気９のリーク流れ２７、２８である。また、図２には示していないが、周方向にも図３に示したように矢印１１、１２で示した冷却空気９のリーク流れが存在する。

リーク流れ２７、２８、１１、１２は冷却空気９の経路から分岐している為、その分、第１段内側シュラウド３２に到達する冷却空気２９の量は減少する。この為、第１段内側シュラウド３２の冷却が不足した場合には、メタル温度が上昇して第１段内側シュラウド３２に焼損等が発生して信頼性が低下する可能性がある。

また、リークによる第１段内側シュラウド３２の冷却不足を補う為に、あらかじめ冷却空気９の流量を多く流すことも考えられるが、冷却空気９にはガスタービンの圧縮機からの抽気空気や、別置圧縮機の圧縮空気を使用するため、冷却空気９の流量を多くした場合にガスタービンの効率が低下することになる。

図２及び図３に示したように、第１段内側シュラウド３２のフック３３、３４の外周側の面には周方向に沿って複数の溝である内側シールプレート溝８１、８２が形成されている。

そして前記第１段内側シュラウド３２のフック３３、３４の外周側には、これらの内側シールプレート溝８１、８２の内部に周方向に伸びたシールプレート３５、３６をそれぞれ挿入されるように設けられている。

フック３３、３４の内側シールプレート溝８１、８２に挿入されたシールプレート３５、３６はその外周側が第１段内側シュラウド３２のフック３３、３４の外周側より半径方向外方の隙間２４、２５に突出するように設置されており、隙間２４、２５に突出したシールプレート３５、３６によって、この隙間２４、２５を流れる冷却空気９のリーク流れ２７、２８を低減するように機能している。

本実施例のガスタービンのシュラウド構造によれば、隙間２４、２５中を流れる冷却空気９のリーク流れ２７、２８の流れが隙間２４、２５に突出したシールプレート３５、３６によって抑制されるため、冷却空気９のリーク流れ２７、２８の流量を低減することができ、その分、第１段内側シュラウド３２に到達する冷却空気２９の流量を増加させて第１段内側シュラウド３２のメタル温度を低下させることで、前記第１段内側シュラウド３２の焼損等を防ぎ、第１段内側シュラウド３２の信頼性を向上させることが可能となる。

また、本実施例のガスタービンのシュラウド構造によれば、隙間２４、２５中を流れる冷却空気９のリーク流れ２７、２８の流れが第１段内側シュラウド３２のフック３３、３４の外周側の面に設けたシールプレート３５、３６によって抑制されるため、供給される冷却空気２９の量を一定に保って、リーク流れ２７、２８が低減された分は冷却空気９の供給量を減らすことも可能である。この場合、冷却空気９の供給量を減らしたことによってガスタービンの効率を向上させることができる。

また、隙間２４、２５が狭すぎると第１段内側シュラウド３２のフック３３、３４を第１段外側シュラウド１の各フック保持溝２１に挿入する際に、摩擦力によって挿入が困難となって組立性が悪化する可能性があるが、本実施例のガスタービンのシュラウド構造によれば、隙間２４、２５が狭い領域は第１段内側シュラウド３２のフック３３、３４の外周側の面に設けたシールプレート３５、３６が隙間２４、２５に突出している部分に限られる為、第１段内側シュラウド３２のフック３３、３４を第１段外側シュラウド１の各フック保持溝２１に挿入する際の摩擦力の増加を少なくでき、組立性の悪化も抑えることができる。

また、シールプレート３５、３６の外周側突出部の摩擦力が大きく、組立性が悪い場合には、シールプレート３５、３６の外周側を加工して隙間を広げる必要があるが、シールプレート３５、３６は薄板構造であるため加工が容易であり、迅速に加工して組立性を改善することができる。

本発明の実施例によれば、ガスタービンの一体型の外側シュラウドから内側シュラウドへ冷却空気を導入する際に、冷却空気の経路の途中から冷却空気がリークする冷却空気の漏洩量を低減して内側シュラウドを冷却する冷却空気量の低下を抑制し、内側シュラウドを確実に冷却する信頼性を向上させたガスタービンのシュラウド構造が実現できる。

次に本発明の第２実施例であるガスタービンのシュラウド構造について図４及び図５を用いて説明する。

本実施例のガスタービンのシュラウド構造は、図１乃至図３に示した第１実施例のガスタービンのシュラウド構造と構成がほぼ同じであるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。

図５は、第２実施例であるガスタービンのシュラウド構造の一体型の第１段外側シュラウド１と、第１段内側シュラウド４２の周辺の拡大図を示す。

一体型の第１段外側シュラウド１に組み込まれる第１段内側シュラウド４２の外周側には、第１段外側シュラウド１の内周側に設けた前記各フック保持溝２１に係合するように水平方向に伸延したフック４３、４４がそれぞれ設けられている。

第１段内側シュラウド３２のフック４３、４４のうち、一方のフック４４の外周面には周方向に沿って内側シールプレート溝８３が設けられている。この内側シールプレート溝８３の内部には周方向に伸びたシールプレート４６が挿入されるように設けられている。

フック４４の内側シールプレート溝８３に挿入されたシールプレート４６はその外周側が第１段内側シュラウド４２のフック４４の外周側より半径方向外方の隙間２４、２５に突出するように設置されており、隙間２４、２５に突出したシールプレート４６によって、この隙間２４、２５を流れる冷却空気９のリーク流れ２７、２８を低減するように機能している。

図５は、第１段内側シュラウド４２の斜視図である。フック４４に内側シールプレート溝８３が設けられており、内側シールプレート溝８３の内部にシールプレート４６が挿入されている。

本実施例のガスタービンのシュラウド構造によれば、隙間２５中を流れるリーク流れ２７の流れがシールプレート４６によって抑制されるため、リーク流れ２７の流量を低減することができ、その分、第１段内側シュラウド４２に到達する冷却空気２９を増加でき、第１段内側シュラウド４２のメタル温度を低下させて該第１段内側シュラウド４２の焼損等を防ぎ、信頼性を向上させることができる。

また、冷却空気２９の量を一定に保って、リーク流れ２７が低減された分は冷却空気９の量を減らすことも考えられる。この場合、冷却空気９を減らしたことによってガスタービンの効率を向上させることができる。

また、タービンガスパスは矢印１０の上流側ほど温度が高いため、タービンガスパスに面する第１段内側シュラウド４２も上流側ほどメタル温度が高い傾向にある。

本実施例のガスタービンのシュラウド構造では、フック４４の上流側となるフック４３には内側シールプレート溝およびシールプレートを設けていないため、リーク流れ２８は阻害されることが無く多くの量が流れ、リーク流れ２８で第１段内側シュラウド４２の上流側を冷却してメタル温度を低下させて焼損等を防ぎ、第１段内側シュラウド４２の信頼性を向上させている。

そして、下流側となるフック４４には内側シールプレート溝８３およびシールプレート４６を設けることによって隙間２５中を流れる冷却空気９のリーク流れ２７が抑制されるため、リーク流れ２７が低減された分だけガスタービンの効率を向上させることができる。

また、本実施例のガスタービンのシュラウド構造では、隙間２４、２５のうち、シールプレートで狭くなる部位は隙間２５のみである為、第１の実施例のガスタービンのシュラウド構造よりも第１段外側シュラウド１の内周側の各フック保持溝２１に第１段内側シュラウド４２のフック４３、４４を挿入時の摩擦力の増加が少なく、組立性の悪化も抑えることができる。

更に、シールプレート４６の外周側突出部の摩擦力が大きくて組立性が悪い場合には、シールプレート４６の外周側を加工して隙間を広げる必要があるが、第１段内側シュラウド４２のフック４４の外周面に設けたシールプレート４６は１本だけであるので加工する部位が少ない分、迅速に加工して組立性を改善することができる。

次に本発明の第３実施例であるガスタービンのシュラウド構造について図６を用いて説明する。

図６は、第３実施例のガスタービンのシュラウド構造である一体型の第１段外側シュラウド５１と、第１段内側シュラウド５２の周辺の拡大図を示す。

一体型の第１段外側シュラウド５１に組み込まれる第１段内側シュラウド５２の外周側には、第１段外側シュラウド５１の内周側に設けた前記各フック保持溝２１に係合するように水平方向に伸延したフック５３、５４がそれぞれ設けられている。

第１段内側シュラウド５２のフック５３、５４の外周面には周方向に沿って複数の内側シールプレート溝８５、８６がそれぞれ設けられている。また、一体型の第１段外側シュラウド５１の内周面となる前記内側シールプレート溝８５、８６と対抗する位置にも、周方向に沿って複数の外側シールプレート溝８７、８８がそれぞれ設けられている。

そして第１段内側シュラウド５２のフック５３の外周面に設けた内側シールプレート溝８４と、一体型の第１段外側シュラウド５１の内周面に設けた外側シールプレート溝８６の両方に亘って、共通のシールプレート５５が挿入されるように設けられている。

また、第１段内側シュラウド５２のフック５４の外周面に設けた内側シールプレート溝８５と、一体型の第１段外側シュラウド５１の内周面に設けた外側シールプレート溝８７の両方に渡って、共通のシールプレート５６が挿入されるように設けられている。

前記第１段内側シュラウド５２と第１段外側シュラウド５１との間に亘って設けられた前記シールプレート５５、５６は、第１段内側シュラウド５２のフック５３、５４と第１段外側シュラウド５１との間に形成された隙間２４、２５を流れる冷却空気９のリーク流れ２７、２８を阻止するように機能する。

本実施例のガスタービンのシュラウド構造によれば、隙間２４、２５中を流れるリーク流れ２７、２８の流れがシールプレート５５、５６によって阻止されるか、或いは大幅に抑制される。

前記シールプレート５５、５６は、第１段内側シュラウド５２のフック５３、５４の外面に形成した内側シールプレート溝８４、８５から、第１段外側シュラウド５１の内面に形成した外側シールプレート溝８６、８８に渡ってそれぞれ挿入されているため、リーク流れ２７、２８の低減効果は第１実施例及び第２実施例のガスタービンのシュラウド構造の場合よりも大きく、第１段内側シュラウド５２の信頼性を向上や、冷却空気９の低減によるガスタービンの効率向上に、より大きな効果を期待できる。

また、内側シールプレート溝８４、８５から外側シールプレート溝８６，８７に渡るシールプレート５５、５６を、第２の実施例のガスタービンのシュラウド構造の場合のように下流側のフック５４のみに設けることも考えられる。

次に本発明の第４実施例であるガスタービンのシュラウド構造について図７及び図８を用いて説明する。

図７は、第４実施例であるガスタービンのシュラウド構造である第１段内側シュラウド６５の斜視図を示す。矢印９、１１、１２、２７、２８は、図３に示したものと同一の冷却空気９のリーク流れを示す。

円周方向に複数に分割された各第１段内側シュラウド６５の端部には、隣接する第１段内側シュラウド６５に面した分割面６３、６４が備えられている。これらの分割面６３、６４の外周側には該分割面６３、６４に沿ってタービン軸方向に形成されたシールプレート溝８８がそれぞれ設けられており、前記シールプレート溝８８の内部にシールプレート６１、６２がそれぞれ挿入されている。シールプレート６１、６２はその外周側が分割面６３、６４の外周面よりも半径方向外方に突出するように形成されている。

図８は、図７おける第１段内側シュラウド６５のＢ−Ｂ位置における第１段外側シュラウド１と、第１段内側シュラウド６５の周辺の断面図である。第１段内側シュラウド６５の分割面６３の外周側と第１段外側シュラウド１の内周側との間には隙間６６が形成されている。前記したように、シールプレート６１は隙間６６にまで半径方向外方に突出している。尚、図８には示していないが、第１段内側シュラウド６５の分割面６４の外周側と第１段外側シュラウド１の内周側との間にも隙間６６と同様に隙間６７が存在し、シールプレート６２は隙間６７にまで半径方向外方に突出している。

本実施例によれば、隙間６６、６７中を流れる図７に示す冷却空気９のリーク流れ１１、１２が前記シールプレート６１、６２によって抑制されるためリーク流れ１１、１２の流量を低減することができ、その分、第１段内側シュラウド６５に到達する冷却空気９を増加させ、第１段内側シュラウド６５のメタル温度を低下させて焼損等を防ぎ該第１段内側シュラウド６５の信頼性を向上させることができる。

また、第１段内側シュラウド６５に到達させる冷却空気の量を一定に保って、リーク流れ１１、１２が低減された分は冷却空気９の量を減らすことも考えられる。この場合、冷却空気９を減らしたことによってガスタービンの効率を向上させることができる。

次に本発明の第５実施例であるガスタービンのシュラウド構造について図９を用いて説明する。

図９は、第５実施例のガスタービンのシュラウド構造である第１段内側シュラウド６７の斜視図を示す。

本実施例のスタービンのシュラウド構造である第１段内側シュラウド６７は、第１実施例と第４実施例の各ガスタービンのシュラウド構造における第１段内側シュラウドを組み合わせた構成となる第１段内側シュラウド６７である。

図９に示した本実施例のスタービンのシュラウド構造における前記第１段内側シュラウド６７では、この第１段内側シュラウド６７のフック３３、３４の外周側に周方向に伸びた内側シールプレート溝８１、８２を形成しており、これらの内側シールプレート溝８１、８２の内部に周方向に伸びたシールプレート７１、７２をそれぞれ挿入して設けている。

更に、円周方向に複数に分割された各第１段内側シュラウド６７の端部に、隣接する第１段内側シュラウド６７の端部に面した分割面６３、６４が設けられており、これらの分割面６３、６４の外周側に、この分割面６３、６４に沿ってタービン軸方向に形成されたシールプレート溝８８がそれぞれ設けられている。

そして、第１段内側シュラウド６７の分割面６３、６４の外周側となる前記シールプレート溝８８の内部にシールプレート７３、７４がそれぞれ挿入されている。前記シールプレート７１、７２、７３、７４はその外周側が分割面６３、６４の外周面よりも半径方向外方の間隙（図示せず）に突出するように形成されている。

本実施例のスタービンのシュラウド構造においては、第１段内側シュラウド６７の外周側に前記シールプレート７１、７２、７３、７４を設けた為に、第１段内側シュラウド６７と第１段外側シュラウドとの間の間隙を流れる冷却空気９のリーク流れ１１、１２、２７、２８の全ての流れを抑制することができるので、リーク量の低減効果が大きく、第１段内側シュラウド６７の信頼性を向上、及び冷却空気９の低減によるガスタービンの効率向上に大きな効果を期待できる。

また、第１段外側シュラウドの内周面にも第３実施例のガスタービンのシュラウド構造の場合と同様に、周方向に沿って複数の外側シールプレート溝を形成し、この外側シールプレート溝と第１段内側シュラウド６７の外周側に形成した内側シールプレート溝８１、８２との両方に亘って前記シールプレート７１、７２を共通のシールプレートとして挿入するように設けても良い。この場合、前記シールプレート７１、７２の高さは間隙を超えた寸法となるように高く形成することになる。そして上記のように共通のシールプレート７１、７２を備えた場合には、第１段内側シュラウド６７と第１段外側シュラウドとの間の間隙を流れる冷却空気９のリーク流れ１１、１２、２７、２８をさらに抑制することが可能となり、ガスタービンの効率を更に向上させることができる。

本発明はガスタービンのタービン部のシュラウド構造に適用可能である。

１、５１：第１段外側シュラウド、９：冷却空気、１１、１２、２７、２８：リーク流れ、２１：フック保持溝、２４、２５：隙間、３２、４２、６５、６７：第１段内側シュラウド、３３、３４：フック、３５、３６：シールプレート、５５、５６：シールプレート、６１、６２：シールプレート、７１、７２：シールプレート、７３、７４：シールプレート、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８：シールプレート溝。

Claims

周方向に連続したフック保持溝を内周側に有する一体型の外側シュラウドと、
外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持される内側シュラウドを備え、
前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、
前記内側シュラウドに設けたフックの外周側に内側シールプレート溝を設け、前記内側シールプレート溝に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記シールプレートの一部が突出するように設置したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
請求項１に記載のガスタービンのシュラウド構造において、
一体型の外側シュラウドのフック保持溝と、このフック保持溝に挿入される内側シュラウドのフックをガスタービンの軸方向の上流側と軸方向の下流側にそれぞれ１箇所ずつ配置し、
前記内側シュラウドに設けた両方のフックの外周側に前記内側シールプレート溝を複数個設け、前記複数個の内側シールプレート溝に複数個のシールプレートをそれぞれ設けたことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
周方向に連続したフック保持溝を内周側に有し内部に冷却空気が導入される一体型の外側シュラウドと、
外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持され、内部に外側シュラウドを通過した冷却空気が導入される内周側がガスパス面に面する内側シュラウドを備え、
前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、
前記内側シュラウドに設けたフック外周側に内側シールプレート溝を設け、前記内側シールプレート溝に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記シールプレートの一部が突出するように設置したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
請求項３に記載のガスタービンのシュラウド構造おいて、
一体型の外側シュラウドのフック保持溝と、このフック保持溝に挿入される内側シュラウドのフックをガスタービンの軸方向の上流側と軸方向の下流側にそれぞれ１箇所ずつ配置し、
前記内側シュラウドに設けた両方のフックの外周側に前記内側シールプレート溝を複数個設け、前記複数個の内側シールプレート溝に複数個のシールプレートをそれぞれ設けたことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
周方向に連続したフック保持溝を内周側に有する一体型の外側シュラウドと、
外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持される内側シュラウドを備え、
前記内側シュラウドは周方向に複数個に分割されており、それら複数個の内側シュラウドの全てを前記フック保持溝に保持させることで、内側シュラウド全体としてリング状の形状となるガスタービンのシュラウド構造において、
前記内側シュラウドに設けたフックの外周側に内側シールプレート溝を設け、
この内側シュラウドのフックの外周側に設けた内側シールプレート溝と対抗する前記外側シュラウドの内周側の位置に外側シールプレート溝を設け、
前記内側シュラウドに設けた内側シールプレート溝と前記外側シュラウドに設けた外側シールプレート溝との両方に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドの内周面と内側シュラウドのフックの外周面との間に形成される隙間を流れる冷却空気のリーク流れを抑制するように構成したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
請求項５に記載のガスタービンのシュラウド構造おいて、
一体型の外側シュラウドのフック保持溝と、このフック保持溝に挿入される内側シュラウドのフックをガスタービンの軸方向の上流側と軸方向の下流側にそれぞれ１箇所ずつ配置し、
前記内側シュラウドのフックの外周側に設けた内側シールプレート溝と対抗する前記外側シュラウドの内周側の位置に外側シールプレート溝を設け、
前記内側シュラウドに設けた内側シールプレート溝と前記外側シュラウドに設けた外側シールプレート溝との両方に入るように前記シールプレートを挿入し、外側シュラウドの内周面と内側シュラウドのフックの外周面との間に形成される隙間を流れる冷却空気のリーク流れを抑制するように構成したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
周方向に連続したフック保持溝を内周側に有し内部に冷却空気が導入される一体型の外側シュラウドと、
外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持され、内部に外側シュラウドを通過した冷却空気が導入される内周側がガスパス面に面する内側シュラウドを備え、
前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、
前記内側シュラウドに設けたフック外周側に内側シールプレート溝を設け、
この内側シュラウドのフックの外周側に設けた内側シールプレート溝と対抗する前記外側シュラウドの内周側の位置に外側シールプレート溝を設け、
前記内側シュラウドに設けた内側シールプレート溝と前記外側シュラウドに設けた外側シールプレート溝との両方に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドの内周面と内側シュラウドのフックの外周面との間に形成される隙間を流れる冷却空気のリーク流れを抑制するように構成したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
請求項７に記載のガスタービンのシュラウド構造おいて、
一体型の外側シュラウドのフック保持溝と、このフック保持溝に挿入される内側シュラウドのフックをガスタービンの軸方向の上流側と軸方向の下流側にそれぞれ１箇所ずつ配置し、
前記内側シュラウドのフックの外周側に設けた複数の内側シールプレート溝と対抗する前記外側シュラウドの内周側の位置に複数の外側シールプレート溝を設け、
前記内側シュラウドに設けた複数の内側シールプレート溝と前記外側シュラウドに設けた複数の外側シールプレート溝との両方に入るように複数個の前記シールプレートをそれぞれ挿入し、外側シュラウドの内周面と内側シュラウドのフックの外周面との間に形成される隙間を流れる冷却空気のリーク流れを抑制するように構成したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
周方向に連続したフック保持溝を内周側に有する一体型の外側シュラウドと、
外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持される内側シュラウドを備え、
前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、
前記複数個に分割された各内側シュラウドの端部に隣接する内側シュラウドの端部と面した分割面を設け、前記内側シュラウドの分割面の外周側に該分割面に沿った分割面シールプレート溝を設け、前記分割面シールプレート溝に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記シールプレートの一部が突出するように設置したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
周方向に連続したフック保持溝を内周側に有し内部に冷却空気が導入される一体型の外側シュラウドと、
外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持され、内部に外側シュラウドを通過した冷却空気が導入される内周側がガスパス面に面する内側シュラウドを備え、
前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、
前記複数個に分割された各内側シュラウドの端部に隣接する内側シュラウドの端部と面した分割面を設け、前記内側シュラウドの分割面の外周側に該分割面に沿った分割面シールプレート溝を設け、前記分割面シールプレート溝に挿入するシールプレートを設け、外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記シールプレートの一部が突出するように設置したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。
周方向に連続したフック保持溝を内周側に有する一体型の外側シュラウドと、
外周側に周方向に連続したフックを有し前記外側シュラウドのフック保持溝にこのフックを挿入して外側シュラウドの内周側に保持される内側シュラウドを備え、
前記内側シュラウドは周方向に沿って複数個に分割されて構成され、これらの分割された複数個の内側シュラウドの全てを前記外側シュラウドのフック保持溝に保持させることによってリング状の内側シュラウドを形成するガスタービンのシュラウド構造において、
前記内側シュラウドに設けたフックの外周側に内側シールプレート溝を設け、前記内側シールプレート溝に挿入する第１のシールプレートを設け、
前記複数個に分割された各内側シュラウドの端部に隣接する内側シュラウドの端部と面した分割面を設け、前記内側シュラウドの分割面の外周側に該分割面に沿った分割面シールプレート溝を設け、前記分割面シールプレート溝に挿入する第２のシールプレートを設け、
外側シュラウドのフック保持溝と内側シュラウドのフックとの間の隙間に前記第１のシールプレート及び第２のシールプレートの一部がそれぞれ突出するように設置したことを特徴とするガスタービンのシュラウド構造。