JP6949325B2 - Exhaust damper - Google Patents
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Description
本発明は、ガスタービン排気のような高温の排気の排出口を開閉する排気ダンパに関する。 The present invention relates to an exhaust damper that opens and closes an exhaust port of a high temperature exhaust such as a gas turbine exhaust.
地震や台風などによって商用電源が使用できなくなった非常時用の発電装置として、ガスタービンエンジンを駆動源とするガスタービン発電装置が一般的に用いられている(例えば、特許文献1)。 A gas turbine power generation device using a gas turbine engine as a drive source is generally used as an emergency power generation device in which a commercial power source cannot be used due to an earthquake or a typhoon (for example, Patent Document 1).
上述のようなガスタービン発電装置が設置される発電装置室の区画壁には、通常、ガスタービンエンジンの動作に必要な吸排気を行うための吸気口や排気口が設けられている。 The partition wall of the power generation device room in which the gas turbine power generation device as described above is installed is usually provided with an intake port and an exhaust port for performing intake and exhaust necessary for the operation of the gas turbine engine.
地震や台風などの非常時には、発電装置室内で火災が発生することが想定される。その場合に吸排気口から室外への延焼を防止するために、吸排気口を開閉するダンパを設け、火災発生時にダンパ閉じるように構成することが有効であると考えられる。しかし、ガスタービンエンジンからの排気は、例えば600〜700°程度の高温に達する。このため、ガスタービンエンジンの排気に常に曝される排気ダンパの構成部品が熱伸びすることにより、開閉動作や閉じたときの密閉性に支障が生じるおそれがある。 In an emergency such as an earthquake or typhoon, it is expected that a fire will occur inside the power generator room. In that case, in order to prevent the spread of fire from the intake / exhaust port to the outside, it is considered effective to provide a damper that opens and closes the intake / exhaust port so that the damper is closed in the event of a fire. However, the exhaust from the gas turbine engine reaches a high temperature of, for example, about 600 to 700 °. For this reason, the components of the exhaust damper that are constantly exposed to the exhaust of the gas turbine engine are thermally expanded, which may hinder the opening / closing operation and the airtightness when the gas turbine engine is closed.
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決するために、高温の排気に曝される環境においても長期使用可能な排気ダンパを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust damper that can be used for a long period of time even in an environment exposed to high temperature exhaust in order to solve the above problems.
前記した目的を達成するために、本発明に係る排気ダンパは、
内側の開口が排気の通路を形成するフレームと、
回動軸に固定された、前記フレームの開口を閉塞可能な形状を有するダンパ羽根と、
を備え、
前記ダンパ羽根の軸心方向の両端と、これら両端に対向する前記フレームの内側部との間にクリアランスが形成されている。
なお、本明細書において、「閉塞可能」には、フレームの開口が物理的に完全に閉塞される場合のみならず、排気に対してフレームとダンパ羽根との間の実質的な密閉を確保できる程度の隙間が存する場合をも含む。
In order to achieve the above-mentioned object, the exhaust damper according to the present invention is
With the frame where the inner opening forms the exhaust passage,
A damper blade fixed to the rotating shaft and having a shape capable of closing the opening of the frame,
With
A clearance is formed between both ends of the damper blades in the axial direction and the inner portions of the frame facing the both ends.
In addition, in this specification, "closed" means not only when the opening of the frame is physically completely closed, but also it is possible to secure a substantial seal between the frame and the damper blades with respect to the exhaust gas. Including the case where there is a certain degree of gap.
この構成によれば、ダンパ羽根と、フレーム側のダンパ羽根に最も近接する部分である内側部との間形成されたクリアランスによって、ダンパ羽根の軸心方向の熱伸びが吸収されるので、高温の排気に曝される環境においても排気ダンパを長期間安定的に動作させることができる。 According to this configuration, the clearance formed between the damper blade and the inner portion, which is the portion closest to the damper blade on the frame side, absorbs the heat elongation in the axial direction of the damper blade, so that the temperature is high. The exhaust damper can be operated stably for a long period of time even in an environment exposed to exhaust gas.
本発明の一実施形態において、さらに、前記ダンパ羽根の回動軸をその両端部において前記フレームに回転可能に支持する軸受を備え、前記回動軸の一端が、前記軸受によって軸心方向に摺動可能に支持されていてもよい。この構成によれば、ダンパ羽根を回動させる回動軸の熱伸びを上記軸受の摺動によって吸収することができる。 In one embodiment of the present invention, a bearing that rotatably supports the rotating shaft of the damper blade to the frame at both ends thereof is provided, and one end of the rotating shaft is slid in the axial direction by the bearing. It may be movably supported. According to this configuration, the thermal elongation of the rotating shaft that rotates the damper blade can be absorbed by the sliding of the bearing.
本発明の一実施形態において、前記フレームの内側面における少なくとも前記回動軸が挿通される部分に取り付けられた補強部材にスリットが形成されていてもよい。排気ダンパが互いに平行に配置された複数の前記ダンパ羽根を備えている場合には、前記補強部材が、前記フレームの内側面における複数の前記ダンパ羽根の回動軸が挿通される部分に渡って設けられており、前記補強部材における、隣接する前記ダンパ羽根の間の各位置に前記スリットが形成されていてもよい。この構成によれば、スリットによってフレームの内側面に取り付けられた補強部材の熱伸びを吸収し、当該部材が熱伸びにより変形してダンパ羽根と接触することを防止できる。 In one embodiment of the present invention, a slit may be formed in a reinforcing member attached to at least a portion of the inner surface of the frame through which the rotation shaft is inserted. When the exhaust dampers include a plurality of the damper blades arranged in parallel with each other, the reinforcing member extends over a portion of the inner surface of the frame through which the rotation shafts of the plurality of the damper blades are inserted. The slits may be formed at each position between the adjacent damper blades in the reinforcing member. According to this configuration, the heat elongation of the reinforcing member attached to the inner side surface of the frame is absorbed by the slit, and the member can be prevented from being deformed by the thermal elongation and coming into contact with the damper blades.
以上のように、本発明に係る排気ダンパによれば、熱伸びを吸収できる構造を有していることにより、高温の排気に曝される環境においても長期間使用することが可能になる。 As described above, according to the exhaust damper according to the present invention, since it has a structure capable of absorbing heat elongation, it can be used for a long period of time even in an environment exposed to high temperature exhaust gas.
以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this embodiment.
図1に、本発明の一実施形態に係る排気ダンパ1が適用される設備の一例である、ガスタービン発電設備Fの概略構成を示す。ガスタービン発電設備Fは、ガスタービン3によって発電機5を駆動することにより発電を行う設備であり、例えば、地震や台風などによって商用電源が使用できなくなった非常時用の電源として用いられる。ガスタービン発電設備Fが設置される発電室7には、ガスタービン3から排出される高温の排気を外部へ排出する排気口9が形成されている。排気口9の位置におけるガスタービン3からの排気Gの温度は、例えば600℃〜700℃程度である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas turbine power generation facility F, which is an example of a facility to which the
上記排気口9に排気ダンパ1が取り付けられている。排気ダンパ1は平常時には開かれて高温の排気Gを通過させ、発電室7内で火災のような異常が発生した場合には、延焼を防止するために閉じられる。なお、図示の例では、発電室7には、作動媒体や冷却空気としてガスタービン3に導入される空気を外部から取り入れるための給気口11およびガスタービン3内を冷却した後の空気を外部に排出するための換気口13が設けられており、給気口11および換気口13にも、それぞれ、開閉可能に動作する給気ダンパ15、換気ダンパ17が取り付けられている。
An
図2に示すように、排気ダンパ1は、フレーム21と、回動軸23に固定されたダンパ羽根25とを備えている。フレーム21の内側の開口が排気の通路を形成する。本実施形態では、フレーム21は矩形状に形成されている。また、排気ダンパ1は、互いに平行に配置された複数(この例では4つ)のダンパ羽根25を備えている。この例では、各ダンパ羽根25は水平方向に延びるように配置されている。
As shown in FIG. 2, the
フレーム21の外周には、その全体に渡って、排気ダンパ1を排気口9(図1)に取り付けるためのフランジ27が設けられている。図3に示すように、フランジ27は、発電室7の区画壁を挟むよう2列設けられている。
A
図4に示すように、ダンパ羽根25は、全体として概ね平板状の部材であり、その中央部25aが回動軸23に固定されている。図示の例では、ダンパ羽根25の中央部25aに凹部が形成され、この凹部に回動軸23が嵌合されている。もっとも、ダンパ羽根25を回動軸23に取り付ける態様はこの例に限定されない。
As shown in FIG. 4, the
ダンパ羽根25は、フレーム21の開口を閉塞可能な形状を有している。すなわち、図示の例では、4つのダンパ羽根25全体でフレーム21の矩形状の開口21a(図2)を閉塞可能な形状を有している。ダンパ羽根25の一方の面には補強リブ29が突設されている。補強リブ29は板状に形成されている。本実施形態では、補強リブ29は、ダンパ羽根25の長手方向に直交する方向に延設されている。また、図2に示すように、補強リブ29は、ダンパ羽根25の長手方向に等間隔に複数(図示の例では4つ)設けられている。補強リブ29を設けることにより、ダンパ羽根25が高温の排気に曝されることによる熱変形が抑制される。なお、補強リブ29の態様はこの例に限定されず、例えばダンパ羽根25の両面に設けられていてもよい。また、補強リブ29は省略してもよい。
The
各ダンパ羽根25の回動軸23は、その両端部23a,23aにおいて、軸受31によってそれぞれフレーム21に回転可能に支持されている。以下、説明の便宜上、図における回動軸23の左側端部を第1端部23aAと呼び、右側端部を第2端部23aBと呼んで区別する場合がある。同様に、回動軸23の第1端部を支持する軸受31を第1軸受31Aと呼び、第2端部を支持する軸受31を第2軸受31Bと呼んで区別する場合がある。
The rotating
図5に示すように、本実施形態では、各軸受31は、軸受支持台33を介してフレーム21の外側面21bに支持されている。つまり、フレーム21の外側面21bに軸受支持台33が固定され、軸受支持台33の外側面33aに軸受31が取付けられている。図示の例では、軸受支持台33は固定ボルト35およびナット37によってフレーム21に固定されている。回動軸23は、フレーム21の第1回動軸挿通孔39および軸受支持台33の第2回動軸挿通孔41を通って軸受31まで延びている。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, each bearing 31 is supported on the
フレーム21の両内側面21c、21cには、この内側面21cに沿って延びる補強部材43が取付けられている。この例では溶接によって補強部材43がフレーム21に取り付けられている。補強部材43は、フレーム21の内側面21cにおける少なくとも回動軸23が挿通される部分に設けられる。図示の例では、補強部材43は、フレーム21の内側面21cにおける複数のダンパ羽根25の回動軸23が挿通される部分に渡って設けられている。補強部材43に形成された第3回動軸挿通孔45に回動軸23が挿通されている。補強部材43によって、フレーム21における回動軸23が挿通される部分の機械的強度が補強される。また、補強部材43によって、フレーム21の内側面21c側に突出する固定ボルト35の先端部とダンパ羽根25との干渉を避けながら、ダンパ羽根25を閉じた状態でのダンパ羽根25とフレーム21との間の実質的な密閉が確保される。
Reinforcing
このように構成された排気ダンパ1のダンパ羽根25は、例えば図3に示すように、すべてのダンパ羽根25の回動軸23を、各々の連結片47を介して共通の連結部材49によって連結し、図1に示す駆動装置51によっていずれか1つの回動軸23を駆動することにより、同時に開閉させることができる。本実施形態では、排気ダンパ1が非常用の発電設備Fに用いられることを考慮し、駆動装置51として直流式の電動モータを使用している。もっとも、ダンパ羽根25を開閉させるための駆動機構はこの例に限定されない。
The
図5に示すように、本実施形態では、ダンパ羽根25の軸心方向の両端25b,25bと、これら両端25b,25bに対向するフレーム21の内側部21dとの間にクリアランスCが形成されている。なお、本明細書における「フレーム21の内側部21d」とは、フレーム21またはフレーム21に取り付けられた部材の、ダンパ羽根25の両端25b,25bに対向する部分を指す。図示の例では、フレーム21の内側面21cに取り付けられた部材である補強部材43の、ダンパ羽根25の両端25b,25bに対向する部分が「フレーム21の内側部21d」となる。仮に、フレーム21の内側面21cに補強部材43のような部材が取付けられていない場合には、フレーム21の内側面21cの、ダンパ羽根25の両端25b,25bに対向する部分が「フレーム21の内側部21d」となる。クリアランスCは、単にダンパ羽根25と内側部21dとの干渉を避けるための隙間ではなく、高温の排気によってもたらされるダンパ羽根25の熱伸びを吸収することができる大きさであって、かつ、排気ダンパ1が閉じられた状態において、排気の通過が実質的に妨げられる大きさに設定されている。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, a clearance C is formed between both ends 25b and 25b of the
なお、フレーム21の内側面21cに補強部材43を取り付けることは必須ではない。また、フレーム21の内側面21cに例えば軸受31を支持するための部材など、他の機能を有する部材を取り付けて、これを補強部材43として兼用してもよい。いずれの場合も、ダンパ羽根25の両端25b,25bに最も近接するフレーム21側の部分である、フレーム21の内側部21dとダンパ羽根25との間に、クリアランスCが形成される。
It is not essential to attach the reinforcing
また、本実施形態において、回動軸23の一端部(第2端部)23aBは、第2軸受31Bによって軸心方向に摺動可能に支持されている。回動軸23の他端部(第1端部)23aAは、軸心方向位置が固定された状態で第1軸受31Aによって支持されている。この例では、回動軸23の、駆動装置51に連結される側の端部と反対側の端部である第2端部23aB側が摺動可能に支持されている。回動軸23の第1端部を摺動可能に支持する第1軸受31Aとしては、例えば、固体潤滑剤を用いた滑り軸受を使用することができる。もっとも第1軸受31Aはこれに限らず、転がり軸受であってもよい。
Further, in the present embodiment, one end (second end) 23aB of the
また、図4に示すように、フレーム21の内側面21cに取り付けられた部材である補強部材43にスリット53が形成されている。換言すれば、補強部材43は、スリット53を介して複数の部分に分割されている。図示の例では、補強部材43における、隣接するダンパ羽根25の間の各位置にスリット53が形成されている。より具体的には、補強部材43における、隣り合う回動軸23の軸心間の中間点に相当する位置にスリット53が形成されている。
Further, as shown in FIG. 4, a
上述したように、補強部材43にスリット53を形成して、補強部材43の熱伸びを吸収することにより、補強部材43が熱伸びにより変形してダンパ羽根25と接触することを防止することができる。特に、補強部材43における、隣接するダンパ羽根25の間の各位置にスリット53を形成することにより、補強部材43が各ダンパ羽根25に対応する位置を中心としてほぼ均等に熱伸びするので、補強部材43の回動軸23挿通孔の位置ずれが抑制される。もっとも、補強部材43におけるスリット53を形成する位置はこの例に限定されない。
As described above, by forming the
以上説明した本実施形態に係る排気ダンパ1によれば、ダンパ羽根25と、フレーム21側のダンパ羽根25に最も近接する部分であるフレーム21の内側部21dとの間に形成されたクリアランスCによって、ダンパ羽根25の軸心方向の熱伸びが吸収される。これにより、高温の排気に曝される環境においても排気ダンパ1を長期間安定的に動作させることができる。
According to the
なお、本実施形態では、排気ダンパ1をガスタービン発電設備Fに適用した例について説明したが、本発明に係る排気ダンパ1は、高温排気に曝される他の用途にも適用することができる。
In the present embodiment, an example in which the
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, but various additions, changes or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, such things are also included within the scope of the present invention.
1 排気ダンパ
21 フレーム
21c フレームの内側面
21d フレームの内側部
23 回動軸
25 ダンパ羽根
31 軸受
43 補強部材
53 スリット
C クリアランス
1
Claims (2)
回動軸に固定された、前記フレームの開口を閉塞可能な形状を有する、互いに平行に配置された複数のダンパ羽根と、
を備え、
前記ダンパ羽根の軸心方向の両端と、これら両端に対向する前記フレームの内側部との間にクリアランスが形成されており、
前記フレームの内側面における少なくとも前記回動軸が挿通される部分に取り付けられた補強部材にスリットが形成されており、
前記補強部材が、前記フレームの内側面における複数の前記ダンパ羽根の回動軸が挿通される部分に渡って設けられており、
前記補強部材における、隣接する前記ダンパ羽根の間の各位置に前記スリットが形成されている、
排気ダンパ。 With the frame where the inner opening forms the exhaust passage,
A plurality of damper blades arranged in parallel with each other, which are fixed to a rotating shaft and have a shape capable of closing the opening of the frame, and
With
A clearance is formed between both ends of the damper blade in the axial direction and the inner portion of the frame facing the both ends .
A slit is formed in a reinforcing member attached to at least a portion of the inner surface of the frame through which the rotation shaft is inserted.
The reinforcing member is provided on the inner surface of the frame over a portion through which the rotation shafts of the plurality of damper blades are inserted.
The slits are formed at each position between the adjacent damper blades in the reinforcing member.
Exhaust damper.
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