JPH0216305A

JPH0216305A - 軸流ガスタービン

Info

Publication number: JPH0216305A
Application number: JP1122684A
Authority: JP
Inventors: Jan P Smed; ジャン・ピアー・スメド
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1990-01-19
Also published as: EP0343361A1; AR240583A1; AU3371289A; US4863343A; KR900018507A; CN1037759A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】細には、軸流ガスタービンのタービン翼用シュラウドを
月止して漏洩を防止する装置に関する。

ガスタービン（燃焼タービンともいう）の運転において
、高温の動作ガスが一連の円周方向に位置した燃焼室か
らタービンに供給される。高温のガスが接続通路を通っ
て、静翼群で構成される第１の環状大判へ流れ、静χは
ガスをその次の一つ又（よ？Ｘｉ数のロータ動翼列へ、
差し向ける．通常は取付は軸を備えたロータは、周知の
方法で高温弾性流体から取り出された工不ルギによって
駆動される。

ク，（念なことに、数個の燃焼室で生しるガスの温度は
一定ではなく、それどころか、円周方向と半径方向の両
方において温度に大きなばらつきかある。このような不
均一な加熱状態に起因して、各静翼群の半径方向の膨張
量が異なるので隙間が生し、この隙間からガスが軸方向
に漏洩する。かかる問題に鑑み、成る封１Ｆ装置が開発
された。たとえば、マクローリン氏等に付与された米国
特許筒３５２９、９０６号に示す封止装置は、ガスがス
テータ構造体と、第１の静又列に関連のある内側ノユラ
ウド部材との間から軸方向に流れないように配向してい
る。米国特許筒４，５７６，５４８号に示す封止装置は
漏洩の問題に対する別の解決手段であるが、これ又、ス
テータ構造体と内側ノユラウドとの間に静止用シールが
設けられている。

かかる装置はタービンの効率改善には役立っているが、
タービン内の軸方向不整列状態に起因した漏洩の問題は
未解決である。タービンの運転中、比較的多贋のガスが
、軸方向不整列状態に起因して第１の静翼列の外側シュ
ラウドの上、又は内側シュラウドの下を通って漏洩する
場合がある。Ｊｌのような不整列状態が生じる原因は、
ｔ■み立て中の種々のステータ構成要素の嵌合関係が完
全ではないこと（この嵌合関係の不完全性の度合いは熱
膨張によって大きくなる）、又は運転中の上記タビンに
おいて大きな軸荷重が必然的に生しることに求められる
。かかる漏洩は、タービンの効率に影響をもたらすので
重要な問題であり、第２段以降よりも、その前の第１段
の前後における仕事が一層大きく且つ圧力が一層高い高
効率ガスタービンでは特に重要な問題である。第１段の
効率を高い状態に維持するためには、第１段のステータ
Ｘ部の周りのバイパス漏洩を最少限に抑えることが重要
である。従来型軸流タービンでは、軸方向の力を吸収す
ると共に封止を施して漏洩が無いようにするため、外側
シュラウドとタービンの内側ケーシング構造体との間及
び内側シュラウドと内側ライナー構造体との間に半径方
向に向いた平坦な対向面が設けられている．軸方向不整
列状態が生じていなければ、上記構成により適当なシー
ルが構成されてガス漏洩が防止される．しかしながら、
かかる従来型タービンに軸方向不整列状態が生している
と、平田な一ヒ記対向面は互いに一箇所又は二箇所で点
接触することになり、漏洩が生して第１段の効率が低下
していた。

本発明の上目的は、翼支持構造体が半径方向に整列して
いない状態であっても、第１の静翼列の周りからの動作
ガスの漏洩を最少限に抑える燃焼タービン、即ちガスタ
ービンを提供することにある。

この目的に鑑みて、本発明の要旨は、周囲に環状の動翼
列が設けられたロータと、ロータの周りに配置されたケ
ーシングと、環状の開口を画定するようロータの周りで
ケーシングと半径方向に間隔を；ηいた関係に位置した
ライナーと、開口内に位置していて、動作流体をロータ
動Ｘへ差し向けるように働く環状の静Ｘ列と、動作流体
を発生させると共に該動作流体を開口へ差し向ける燃焼
手段とを有する軸流ガスタービンにおいて、ソーリング
・バーが、ケーシング及びライナーに隣接した状態で静
翼に形成され、シーリング・バーは、静翼の配向角度の
変化を許容するよう形作られていて、流体の漏洩を防止
する湾曲した封止外面を有することを特徴とする軸流ガ
スタービンにある。

本発明は、添付の図面に例示的に示すに過ぎない好まし
い実施例についての以下の説明を読むと一層容易に理解
できよう。

本発明に従って構成された新規な軸流タービンが第１図
に示されており、全体が参照番号１０で支持されている
。このようなタービンの全体的な構成は周知なので、タ
ービンｌＯの上半分の一部しか図示していない。

タービン１０は、全体的に管状又は環状の外側ケーシン
グ１２と、該ケーシングＩ２により包囲された、同様に
全体として管状又は環状の内側ケンングＩ４とを有する
ものとして示されている。

ロータが、周知の態様（図示せず）で内側ケーシングＩ
４内に回転自在に取付けられ、全体が参照番号１６で示
されている。

ロータ１６は、多数本の円周方向に位置しているステー
ボルト２０（−本しか図示していない）により軸方向に
固定された一連の半径方向に向いているディスク１８を
有する状態で図示されている。ステーポルト２０はディ
スクＩ８に穿孔された適当なボア２２を貫通した状態で
示されている。

ディスク１８はそれぞれ、ロータ動翼２４で構成される
環状列を支持している。ロータ動翼２４は、圧いに実質
的に相似形である。但し、列毎に動翼の高さ（′Ａ高さ
）に差異がある。第１図に示すロータ動翼２４は、半径
方向外方へ向いた翼部２６と、ベース部２日と、周知の
態様で各ディスク１８に適切に固定された根元部３０と
を有する無シュラウド形式のものである。

静翼３２で構成される多くの環状列がロータ動翼２４と
作動的に関連していて、動作流体を膨張させるための段
を形成している。静翼３２は、周知の態様で内側ケーシ
ング１６内に支持されている。静翼３２は、互いに実質
的に相似形であるが、翼高さが列毎に異なっている。第
１の環状列３４を構成する静翼を除き、静翼３２はそれ
ぞれ、半径方向内方へ向いた翼部３６と、内側ケーシン
グ１４に連結されたヘース部３８と、内側シュラウド部
４０とを有する。第１環状列３４の静χ３２は、χ部４
２と、内側ケーシング１４に連結された外側シュラウド
部４４と、不動の円周方向内側ライナー４８に連結され
た内側シュラウド部４６とを有する状態で図示されてい
る。外側及び内側シュラウド部４４．４６の細部を第２
図及び第３図を参照して詳細に説明する。

高温の動作流体、例えば、加圧状態の燃焼ガスが、複数
の円周方向に位置した燃焼室５０（一つしか示していな
い）の中で発生する。燃焼室５０は対応の接続部材５２
に連結され、接続部材５２の下流側端部は弧状の出口５
４を形成している。

出口５４は動作流体を第１の静翼列３４へ差し向ける。

動作流体は、静翼列３４によって第１タービン段へ差し
向けられ、これをを通過してから、交互に配置されたロ
ータ動翼列２６と静翼列３２を有する引き続（タービン
段へ差し向けられる。

χ列を介する動作流体の膨張を利用してロータ１６を回
転させる。

燃焼室５０は、外側ケーシング１２及び内側ライナー４
８で画定されるプレナム室５６内に設けられている。加
圧空気を源（図示せず）からプレナム室に供給し、燃焼
室５０内の可燃性燃料と混合し、混合物を着火させて高
温の動作流体を生ぜしめる。

次に、第２図及び第３図を参照すると、内側ケソング１
４と外側シュラウド４４との間、及び内側ライナー４８
と内側シュラウド４６との間に封止機構が設けられてい
る。先ず最初に、内側ケーシングＩ４と外側ンユラウド
４４との間に位；ａした封ＩＦ機構を考える。内側ケー
シング１４は、半径方向前面６０を備えた軸方向に延び
る突出部５８を有する状態で示されている。外側シュラ
ウド４４は、半径方向面６４を備えた半径方向に延びる
突出部６２を有する状態で示されている。シーリング・
バー６６が、外側シュラウド４４の幅全体に亙り延びた
状態で半径方向面６４に形成されている。第３図におい
て、シーリング・バー６６は、内側ケーシング１４の半
径方向前面６０に接触する湾曲外面を有するものとして
示されている。外側シュラウド４４は形状が全体的に弧
状であるが、第２図を見ると分かるように、シーリング
・バー６６はその長さ方向に沿って、静翼３２の中心軸
線Ｃを含む鉛直面と実質的に垂直に配向している。シー
リング・バー６６と半径方向前面６０は互いに線接触状
態にある。

内側ケーシング１４と類似した内側ライナー４８は、半
径方向＋ＷＩ面７０を備えた軸方向に延びる突出部６８
を有する状態で図示されている。内側ンユラウド４６は
、半径方向面７４を備えた半径方向内方へ延びる突出部
７２を有する状態で図示されている。シーリング・バー
７６が、内側シュラウド４６の幅全体に亙り延びた状態
で半径方向面７４に形成されている。第３回において、
ツーリング・バー７６は、内側ライナー４８の半径方向
前面７０に接触する湾曲外面を有するものとして示され
ている。内側シュラウド４６は形状が全体的に弧状であ
るが、第２図を見ると分かるように、ツーリング・バー
７６はその長さ方向に沿って、静χ３２の中心軸線Ｃを
含む鉛直面と実質的に垂直に配向している。好ましい実
施例では、ツーリング・バー６６．７６は互いに平行に
配向している。シーリング・バー６６と半径方向前面６
０の接触関係と同様、シーリング・バー７６と半径方向
前面７０との間の接触状態は線接触である。

今、軸方向不整列状態が生じている運転中のタービン１
０について考える。第３図に示すように、内側ライナー
４８と内側ケーシング１４は互いに軸方向に相対移動し
ている。従来型タービンでこのような軸方向相対移動が
生じていると、内側シュラウド４６と内側ライナー４８
、及び、外側シュラウド４４と内側ケーシング１４は、
それぞれ互いに一箇所又は三箇所で点接触することにな
っていた。本発明によれば、これら構成要素は互いに線
接触状態に保たれるので、これらの構成要素間からの動
作流体の漏洩が防止されて第１段の効率がほぼ最大値に
保たれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による軸流タービンの縦断面図である
。第２図は、第１図の２−２線に沿う拡大図である。第３図は、軸方向の不整列状態が生している第１の列の
単一の静翼の、第２図の３−３線における図である。〔主要な参照番号の説明］１０・・・タービン、１２・−・外側ケーシング、１４
・・・内側ケーシング、１６・・・ロータ、１８・−・
ディスク、２０・・・ステーポルト、２４・・・ロータ
動翼、３２・・・静入、３４・・・第１の静羅列、４４
・・・外側シュラウド、４６・・・内側シュラウド、４
８・・・内側ライナー５０・・−燃焼室、５Ｂ。６２．
６８．７２・・・突出部、６６．７６・・・シーリング
・バー　６０．７０・・・半径方向前面。特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション代　理　人：加藤　紘一部（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）周囲に環状の動翼列が設けられたロータと、ロー
タの周りに配置されたケーシングと、環状の開口を画定
するようロータの周りでケーシングと半径方向に間隔を
置いた関係に位置したライナーと、開口内に位置してい
て、動作流体をロータ動翼へ差し向けるように働く環状
の静翼列と、動作流体を発生させると共に該動作流体を
開口へ差し向ける燃焼手段とを有する軸流ガスタービン
において、シーリング・バーが、ケーシング及びライナ
ーに隣接した状態で静翼に形成され、シーリング・バー
は、静翼の配向角度の変化を許容するよう形作られてい
て、流体の漏洩を防止する湾曲した封止外面を有するこ
とを特徴とする軸流ガスタービン。
（２）シーリング・バーは静翼の中心軸線に対して実質
的に垂直に配向し、各静翼のシーリング・バーは互いに
平行に配向していることを特徴とする請求項第（１）項
記載の軸流ガスタービン。
（３）静翼に設けられた内側と外側のシュラウド、ケー
シング及び内側のライナーは、対向面を備えた突出部を
有し、シーリング・バーは対向面の間に形成されている
ことを特徴とする請求項第（１）項又は第（２）項記載
の軸流ガスタービン。