JPH078825Y2

JPH078825Y2 - ガスタービンのシール隔壁構造

Info

Publication number: JPH078825Y2
Application number: JP2471991U
Authority: JP
Inventors: 亘唐沢
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2005-03-06
Also published as: JPH04113756U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、タービン部分を収納
する内側ケーシングと外側ケーシングとの間に冷却空気
が流入する空間を設けたガスタービンにおいて、この空
間を分割して、圧力の異なる冷却空気室を形成するため
のシール隔壁の気密性向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来のガスタービンにおける要部
の縦断面図である。同図において、１は燃焼器、２は軸
方向に多段のタービン動翼３が配設されたタービンロー
タである。タービンロータ２を覆う内側ケーシング５の
内壁にはタービン静翼４が装着されている。外側ケーシ
ング６と内側ケーシング５とは同軸上に配置されてお
り、両ケーシングの間には、シール隔壁９によって分割
された、高圧空気室７と低圧空気室８とが形成されてい
る。高圧空気室７には、多段圧縮機（図示せず）の後段
から高圧の空気が満たされ、一方、低圧空気室８には中
段から低圧の空気が抽気されて供給されている。これら
の空気は、両空気室から内側ケーシング５の側壁に設け
られた空気通路（図示せず）を通って、タービン静翼４
などの内面を通過して、内側ケーシング５内に排出され
ることにより、タービン静翼４などの冷却を行ってい
る。

【０００３】内側ケーシング５の内部は、矢印Ｇで示す
高温ガスの流入によって、高温・高圧状態になってお
り、前段のタービン動翼３近傍が最も圧力が高く、後段
になるほど圧力は低くなっているので、この圧力差に応
じて、圧力の異なる空気室を設けることにより、必要最
低限の圧力を有する空気で内側ケーシング５内の冷却を
可能にして、不必要な高圧空気の排出を抑制することが
できる。

【０００４】シール隔壁９は、高圧空気室７と低圧空気
室８との遮蔽を目的とするものであるから、外側ケーシ
ング６に同軸上に固定され、内側ケーシング５には、気
密性を維持するためのシール部材１０を押圧しているだ
けで固定してはいない。固定しない理由は、内側ケーシ
ング５が、ガスタービン運転中の高温ガスＧの影響によ
り、熱膨張してその径が大きくなることによる半径方向
熱変位、あるいは外側ケーシングと内側ケーシングとの
間で生じる軸方向相対熱変位を許容するためである。

【０００５】このシール隔壁９は、コ字形の支持部１１
の中に、周方向に分割されたシール部材１０と板ばね１
２とが収納されており、図７に示した横断面で明らかな
ように、ボルト１３によってシール部材１０と一体化さ
れた板ばね１２の両端を、支持部１１の内面に当接させ
ることにより、シール部材１０は内側ケーシング５の外
周面に押圧されている。また、シール部材１０の幅はシ
ール隔壁の支持部１１の溝幅よりもわずかに小さくして
あり、高圧側の空気をシール部材１０の外周面に導い
て、シール部材１０を内側ケーシング５に押圧する効果
をさらに高めている。このように、板ばね１２によって
シール部材１０が内側ケーシング５に押圧されているの
で、内側ケーシング５が熱膨張してその径が拡大して
も、あるいは軸方向に熱変位を伴っても、シール部材１
０と内側ケーシング５との間の気密性は維持され、高圧
および低圧空気室７，８の圧力は変わることはなく内側
ケーシング５内の冷却も円滑に行われる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】この種のガスタービン
においては、製造誤差やガスタービン運転中の振動およ
び熱変形などにより、同軸上に配置された内側ケーシン
グと外側ケーシングとの間に相互芯ずれが発生する場合
がある。ところが、上記従来構造では、上記芯ずれが発
生したときに、シール隔壁の気密性が維持されにくいと
いう課題を有している。これを図示したのが図８であ
る。図８は、シール隔壁の横断面を示したもので、一例
として周方向に４つに分割されたシール部材１０が４本
の板ばね１２によって中心方向の力Ｆで押圧されている
例を示している。図８の（Ａ）は内側ケーシング５と外
側ケーシング６の中心が一致している場合、図８の
（Ｂ）は内側ケーシング５の中心が下方に芯ずれした場
合を示している。図８の（Ｂ）で明らかなように、内側
ケーシング５の芯ずれが発生すると、内側ケーシング５
と、外側ケーシング６に同軸上に固定されているシール
隔壁９との間隔が広がるので、上２本のシール部材１０
を押圧する２本の板ばね１２の弾性力が減少し、反対に
下２本の弾性力は増加する。したがって、上２本のシー
ル部材１０が内側ケーシング５に押圧される力Ｆが減少
するので、上２本のシール部材１０と内側ケーシング５
との間の気密性が維持されにくくなるのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この考案は、外側ケーシ
ングに固定され、内側ケーシングに押圧されるシール部
材と、その押圧手段を有するシール隔壁において、両端
を連結して環状に形成されたコイルばねを、上記シール
部材の外周に設けて、シール部材を内側ケーシングの外
周に押圧している。

【０００８】

【作用】この考案によれば、両端を連結して環状に形成
されたコイルばねで、シール部材を押圧するから、その
押圧力が従来の板ばねのように、外側ケーシングと内側
ケーシングとの間隔に依存することなく、常に一定の力
でシール部材が内側ケーシングに押圧されるから、内側
ケーシングと外側ケーシングとの芯ずれが発生してもシ
ール隔壁の気密性が維持される。

【０００９】

【実施例】以下、この考案にかかる一実施例を図面にし
たがって説明する。図１は、この考案にかかるガスター
ビンの要部の縦断面図であり、図６と同一の部分には同
一の符号を付する。シール隔壁９は、嵌合部１５、周壁
部１７および支持部１１が一体に形成されており、外側
ケーシング６の内周面に全周に渡って形成されている嵌
合溝１６に、上記嵌合部１５を嵌合することにより、シ
ール隔壁９は外側ケーシング６と同軸上に支持固定され
ている。支持部１１内には、シール部材１０と、コイル
ばね１４が収納され、コイルばね１４の弾性力によりシ
ール部材１０は内側ケーシング５の中心方向に押圧され
ている。シール隔壁９を軸方向から見た図が図２であ
り、環状のシール隔壁９は、水平面で上下２分割されて
おり、分割部分にはそれぞれフランジ部１８が一体に形
成されている。このフランジ部は上半分のシール隔壁で
みると表裏左右の４ヵ所設けられていて、上下フランジ
部を貫通するボルト孔３２が穿孔されている。また、嵌
合部１５の外周には、上下左右の４ヵ所に切り欠き部１
９が設けられている。

【００１０】シール隔壁９の水平継手面を見た図を図３
に示す。上記２分割されたシール隔壁９は、上下のフラ
ンジ部１８，１８のボルト孔３２，３２にボルト２０を
挿入し、下からナット（図示せず）を螺合して締めつけ
ることにより、上下一体化されて環状のシール隔壁９が
形成されている。

【００１１】外側ケーシング６の内周面全周に渡って設
けられた嵌合溝１６には、上下左右の上記切り欠き部１
９に対応する位置に、ピン孔およびキー部が外側ケーシ
ング６に設けられている。４つの上記切り欠き部１９の
うち、水平方向にある２つの切り欠き部１９に対応する
位置には、上下２分割された外側ケーシング６の下半側
水平フランジの上面にキー２２を配置し、キー２２を貫
通するボルト孔を通して、ボルト２３をねじ込むことに
より、キー２２は外側ケーシング６の下半側の水平フラ
ンジ上面に固定されている。また、外側ケーシング６の
上半側水平フランジには、キー２２と干渉しないための
溝２１を設けている。２つのキー２２が、左右の切り欠
き部１９に嵌合されることにより、外側ケーシング６に
対するシール隔壁９の上下方向の位置決めが行われる。
一方の垂直方向にある、２つの切り欠き部１９に対応す
る外側ケーシング６の周壁には、図１で示したように、
ピン孔２５が設けられている。このピン孔２５に外側か
らピン２４を挿入し、切り欠き部１９に嵌合して、ボル
ト２６をピン孔２５に螺合して抜け止めすることによ
り、外側ケーシング６に対するシール隔壁９の左右方向
の位置決めが行われる。なお、ピン２４には２面巾の面
取りを施してあり、相手の切り欠き部１９とは面接触で
嵌合している。

【００１２】支持部１１には、シール部材１０とコイル
ばね１４が収納されているが、そのシール部材１０の形
状を図４に示す。図４の（Ａ）は横断面を示しており、
図４の（Ｂ）は内側ケーシング５に押圧される面を見た
図である。シール部材１０には、長手方向に受圧用の段
部２８と、シール部材１０と内側ケーシング５の外周と
が接触する面積を減らして面圧を向上するための溝２７
が１本以上形成されており、図上で下側が高圧空気室７
にのぞむように、支持部１１に配置される。受圧用の段
部２８を設けることにより、図１において、シール部材
１０の高圧空気室７にのぞむ面に確実に高圧空気を導
き、高低圧両空気室間の圧力差によりシール部材１０を
低圧空気室８側に積極的に押し付けることにより、シー
ル部材１０とシール隔壁の支持部１１との間のシール面
３１において、高圧空気が洩れにくくなることを期して
いる。また、シール部材１０は周方向に複数分割されて
おり、１つの部分の両端には凸部２９と凹部３０が形成
されていて、これらを相互に組み合わせることによりシ
ール部材１０は環状になっている。支持部１１の内部
を見た図である図５に示すように、シール部材１０の外
周面にコイルばね１４が配置されており、この両端は鉤
状に形成されていて両者を係止することにより、コイル
ばね１４は環状になっており、シール部材１０を全周に
渡って内側ケーシング５の中心方向に押圧している。

【００１３】このコイルばね１４の弾性力は、内側ケー
シング５と外側ケーシング６に固定されたシール隔壁９
との相対位置に依存せず、コイルばね１４がシール部材
１０を介して巻き付けられる内側ケーシング５の周方向
の長さのみに依存するから、ガスタービン運転中の振動
などで内側ケーシング５の芯ずれが発生しても、シール
隔壁９の気密性は維持される。

【００１４】

【考案の効果】以上説明したように、この考案のシール
隔壁によれば、シール隔壁と内側ケーシングとの相対位
置に依存しないコイルばねの弾性力で、シール隔壁のシ
ール部材を内側ケーシングに押圧したから、製造誤差や
ガスタービン運転中の振動や熱変形によって内側ケーシ
ングの芯ずれが発生しても、シール隔壁の気密性は維持
される。また、従来の板ばねでシール部材を押圧する場
合に比較すると、コイルばねとシール部材とが接触する
押圧点が多数設けられるので、シール部材の全周に渡っ
て均一な押圧力でシール部材を内側ケーシングに圧着す
ることができるから、シール隔壁の気密性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案にかかるガスタービンの要部の縦断面
図である。

【図２】シール隔壁を軸方向から見た図である。

【図３】シール隔壁の水平継手面を見た図である。

【図４】シール部材の形状を示した図である。

【図５】シール隔壁の内部を見た図である。

【図６】従来例にかかるガスタービンの要部の縦断面図
である。

【図７】シール隔壁の内部を見た図である。

【図８】シール隔壁の横断面図である。

【符号の説明】

５内側ケーシング６外側ケーシング９シール隔壁１０シール部材１４コイルばね

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】外側ケーシングに固定され、内側ケーシ
ングに押圧されるシール部材と、その押圧手段を有する
シール隔壁において、両端を連結して環状に形成された
コイルばねを、上記シール部材の外周に設けたことを特
徴とするガスタービンのシール隔壁構造。