JPH0835401A - ガスタービンの静翼取付機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はガスタービンにおいて、タービン熱
効率の向上を図り、出力の増大を図るタービンノズル回
りのシール構造を提供する。 【構成】燃焼器Ｂから延出するガス通路の出口に臨む高
圧タービンノズル１の外周に嵌合部を設け、ノズルフロ
ントハウジング４の側に支持されるノズルリアハウジン
グ３の内周に、前記高圧タービンノズル１の外周を嵌合
させて取付け、高圧タービンノズル１の軸心側基部の前
部に嵌合溝１ａを設け、該嵌合溝１ａをノズルフロント
サポート１８に嵌装し、高圧タービンノズル１の基部を
取付けた。また、ノズルフロントハウジング４に対して
ノズルリアハウジング３を着脱可能とし、該ノズルリア
ハウジング３の内部に固定される高圧タービンノズル１
も、ノズルリアハウジング３の着脱に応じて、分解組立
可能に支持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスタービンにおいて、
タービン熱効率の向上を図り、出力の増大を図るタービ
ンノズル回りのシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスタービンの静翼取付機構にお
いては、図８に示す如く構成されていた。即ち、ノズル
リアハウジング３がノズルフロントハウジング４に固定
されていなくて、シールリング５から突出したノズルシ
ーリング８により支持されて浮いた状態となっており、
またタービンシュラウド７もシールリング５の内径に嵌
装された構成であった。これにより、空間ａとｂから、
空間ｃとｄを経て、空間ｅやｆに至る高圧ガスの漏れが
多く、ガスタービン効率が低かったのである。

【０００３】また、図９に示す従来技術の場合にも、ノ
ズルフロントハウジング４とシールリング５の間は、膨
張伸縮可能なシール部４ａ・５ａを構成しているが、フ
ロントガイドプレート１３とノズルリアハウジング３と
を固定することができないので、この部分から空間ｃと
ｄに漏れるガスが多く、またノズルシーリング８の部分
と、高圧タービンノズル１とノズルリアハウジング３と
の間の間隙からも漏れが発生していたのである。また、
高圧タービンノズル１とタービンシュラウド７の間に外
嵌シールリング１９が介装されており、この組立と管理
が困難であった。またタービンシュラウド７はシールリ
ング５に固定されており、タービンシュラウド７とシー
ルリング５の間の温度の高低による伸縮が問題となって
いた。またノズルリアハウジング３が浮いた状態で取付
られているので、この位置決めが問題となっていた。

【０００４】また図１０に示す従来技術においては、ノ
ズルフロントハウジングとフロントガイドプレート１３
が兼用されており、該フロントガイドプレート１３に高
圧タービンノズル１の外周が一体的に構成されていた。
この場合には、高圧タービンノズル１の高温による膨張
が問題となり、ノズルシーリング８の部分の管理が困難
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガスタービ
ンにおいて、高圧タービンノズル１と高圧タービンブレ
ード２とタービンシュラウド７の取付を容易にし、かつ
高圧タービンノズル１とタービンシュラウド７とノズル
リアハウジング３との間からのガスの漏れを最少限度に
することにより、ガスタービン効率の向上を図るもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。請求項１においては燃焼器Ｂから延出
するガス通路の出口に臨む高圧タービンノズル１の外周
に嵌合部を設け、ノズルフロントハウジング４の側に支
持されるノズルリアハウジング３の内周に、前記高圧タ
ービンノズル１の外周を嵌合させて取付け、高圧タービ
ンノズル１の軸心側基部の前部に嵌合溝１ａを設け、該
嵌合溝１ａをノズルフロントサポート１８に嵌装し、高
圧タービンノズル１の基部を取付けたものである。

【０００７】請求項２においては、ノズルフロントハウ
ジング４に対してノズルリアハウジング３を着脱可能と
し、該ノズルリアハウジング３の内部に固定される高圧
タービンノズル１も、ノズルリアハウジング３の着脱に
応じて、分解組立可能に支持したものである。

【０００８】

【作用】次に作用を説明する。請求項１によれば、熱変
形量の相違する高圧タービンノズル１とタービンシュラ
ウド７との間で、各部からのガスの漏れを阻止するシー
ル機能を持たせたので、ガスタービンが高温となるほ
ど、効率が向上するのである。またタービンシュラウド
７の位置決めが容易であり、高圧タービンノズル１とタ
ービンシュラウド７の部分の組立を容易にすることが出
来た。

【０００９】請求項２によれば、ノズルフロントハウジ
ング４に対してノズルリアハウジング３を着脱可能と
し、該ノズルリアハウジング３の内部に固定される高圧
タービンノズル１も、ノズルリアハウジング３の着脱に
応じて、分解組立可能に支持したので、ノズルリアハウ
ジング３の部分を脱着することにより、高圧タービンノ
ズル１とタービンシュラウド７の両方を外すことが出来
るので、該要部の点検補修が容易に可能となった。

【００１０】

【実施例】次に実施例を説明する。図１はガスタービン
の全体断面図、図２は本発明のガスタービンの静翼取付
機構を示す高圧タービンノズル１とタービンハウジング
２の部分の拡大断面図、図３はタービンシュラウド７の
後面断面図、図４は高圧タービンノズル１の前面斜視
図、図５はガスタービンの静翼取付機構の他の実施例を
示す断面図、図６は図５の実施例のガスタービンの静翼
取付機構の拡大断面図、図７はタービンシュラウド７の
後面断面図、図８は従来のガスタービンの静翼取付機構
を示す断面図、図９も従来の他のガスタービンの静翼取
付機構を示す断面図、図１０も従来の他のガスタービン
の静翼取付機構を示す断面図である。

【００１１】図１においてガスタービンの全体的な構成
を説明する。ガスタービンはタービン部分と圧縮機部分
により構成されており、本発明はタービン部分の高圧タ
ービンノズル１とタービンシュラウド７の取付部分の構
成に関する技術である。

【００１２】該タービン部分の外周に燃焼器Ｂが配置さ
れており、該燃焼器Ｂに圧縮機からの圧縮空気が供給さ
れて、燃焼膨張後のガスが、空間ａやｂから、高圧ター
ビンノズル１に供給される。タービンノズルは、高圧タ
ービンノズル１の他に、中圧タービンノズル１０と低圧
タービンノズル２４と、３組が配置されている。該高圧
タービンノズル１と中圧タービンノズル１０の間に、高
圧タービンブレード２が回転可能に支持され、中圧ター
ビンノズル１０と低圧タービンノズル２４の間に、中圧
タービンブレード２２が回転可能に支持され、また低圧
タービンノズル２４の後部には低圧タービンブレード２
３が回転可能に支持されている。そして、高圧タービン
ノズル１と高圧タービンブレード２と中圧タービンノズ
ル１０と中圧タービンブレード２２と低圧タービンノズ
ル２４と低圧タービンブレード２３を通過した後の、燃
焼ガスは右方向に排出される。

【００１３】次に図２と図３と図４において説明する。
燃焼器Ｂからの燃焼ガスは、フロントガイドプレート１
３に沿って、空間ｂに案内される。該空間ｂから高圧タ
ービンノズル１で整流されて、次に高圧タービンブレー
ド２を回転させる。該高圧タービンブレード２の後部に
は、中圧タービンノズル１０と中圧タービンブレード２
２と低圧タービンノズル２４と低圧タービンブレード２
３が配置されている。本発明は、特に、高圧タービンノ
ズル１とタービンシュラウド７との取付固定方法に関す
るものである。

【００１４】ガスタービンのフレームからノズルフロン
トハウジング４とノズルサポートハウジング６が突設さ
れている。前述のフロントガイドプレート１３はノズル
フロントハウジング４の前部に固定されている。そして
ノズルフロントハウジング４の後面にノズルリアハウジ
ング３が固定されている。該ノズルリアハウジング３は
筒状のリングに構成されており、外周面にノズルシーリ
ング８が接当されている。該ノズルシーリング８はシー
ルリング５の内径側に穿設されたシール溝に嵌装されて
いる。該シールリング５はノズルサポートハウジング６
に固定されている。またノズルサポートハウジング６か
らはシールリング５を固定する時に、共締め状態でシュ
ラウドサポート３４を固定している。

【００１５】該シュラウドサポート３４は環状に構成さ
れたサポートであり、タービンシュラウド７のリング状
の後面に穿設したリング溝に嵌装されて、タービンシュ
ラウド７の径方向の位置決めを行っている。またノズル
フロントハウジング４の後面に固定したノズルリアハウ
ジング３もリング状に構成されており、該ノズルリアハ
ウジング３の内径部分に、高圧タービンノズル１とター
ビンシュラウド７を嵌装した構成としている。

【００１６】高圧タービンノズル１はその外周の後端に
インロー部１ｃを設け、該インロー部１ｃの部分をター
ビンシュラウド７の前端のインロー部に嵌装している。
またノズルリアハウジング３の後端には内径突出縁部３
ａを設け、この内径突出縁部３ａを越えて、タービンシ
ュラウド７が後方へ移動しないように構成している。そ
して、空間ａとｂとは、燃焼器Ｂに連通する高圧部分で
あり、空間ｃとｄは、高圧部分につぐ中圧部分であり、
空間ｅとｆは低圧部分である。燃焼器Ｂの部分の高圧を
そのまま、高圧タービンノズル１により案内して、高圧
タービンブレード２に当てて、効率良くタービン軸を回
転させることが望ましいのであるが、空間ａ・ｂのガス
が、高圧タービンノズル１や高圧タービンブレード２を
通過せずる、空間ｅ・ｆに逃げるのである。これを出来
るだけ防ぐことにより、タービン効率を向上させること
ができる。

【００１７】高圧タービンノズル１は分割形に構成され
ており、各単品の高圧タービンノズル１の側面の連結部
分にシールプレート溝１１が設けられており、該シール
プレート溝１１にシールプレート１５を嵌装して、全周
のリング状に構成している。またタービンシュラウド７
の内径部分には図３に示す如く、十字スリット１４が設
けられており、該十字スリット１４は前後方向のスリッ
トであるが、この十字スリット１４と、円周方向に設け
たシュラウドサポート３４を嵌装する為の円周溝７ｂと
が連通されている。

【００１８】高圧タービンノズル１を分割形に構成し、
該分割形の高圧タービンノズル１の分割単品ごとの接合
は、接合部分に設けたシールプレート溝１１にシールプ
レート１５を嵌装して、全周状の高圧タービンノズル１
に構成している。また、タービンシュラウド７は一体的
なリング状に構成し、その外周の一部に図３に示す如
く、十字スリット１４を設けて伸縮を容易にしている。
以上の如く構成した高圧タービンノズル１とタービンシ
ュラウド７を、ノズルフロントハウジング４とノズルリ
アハウジング３との間に、運転時に締まる程度の公差を
持たせて挟み込んでいる。

【００１９】高圧タービンノズル１の半径方向の取付位
置決めは、筒状のノズルフロントサポート１８の後面縁
部を、高圧タービンノズル１の基部に穿設した嵌合溝１
ａに嵌入して位置決めする。タービンシュラウド７の軸
方向は、高圧タービンノズル１の後端に接当させている
ことにより位置決め支持している。またタービンシュラ
ウド７の半径方向の位置決め固定は、ノズルサポートハ
ウジング６から突出したシュラウドサポート３４を設
け、該シュラウドサポート３４をタービンシュラウド７
の前後方向に開口した円周溝に嵌入して位置決め固定し
ている。

【００２０】タービンシュラウド７の十字スリット１４
は、図２に示す如く、シュラウドサポート３４の入る円
周溝７ｂに連通させている。タービンシュラウド７の温
度が上昇した時でも、タービンシュラウド７の内径は、
より温度の低いシュラウドサポート３４の変位で決めら
れ、タービンチップクリアランスを最少化出来ると同時
に、空間ａやｂから、空間ｃやｄを通過して、空間ｂや
ｆへの漏れも最少にできるのである。十字スリット１４
付きのタービンシュラウド７の代わりに、完全にセグメ
ント化されたタービンシュラウド７でも可能である。

【００２１】次に、図５と図６の実施例においては、ノ
ズルサポートハウジング６から突出したシュラウドサポ
ート３４が設けられておらず、シールリング５とノズル
リアハウジング３との間に接当させるノズルシーリング
８を３本のリングとしている点が相違する。そしてこの
場合に図２と図３の実施例において、タービンシュラウ
ド７の径方向の位置決めをしていたシュラウドサポート
３４の代わりの役目を、中圧タービンノズル１０の前部
の縁部が兼用している。またタービンシュラウド７に十
字スリット１４を設けた構成が成されていない。その他
の構成については略同じである。

【００２２】分割形とした高圧タービンノズル１と、一
体リング状になったタービンシュラウド７を、ノズルフ
ロントハウジング４と、ノズルリアハウジング３の間に
適当な公差、即ち運転時に締まる程度の公差を持たせて
挟む。高圧タービンノズル１の位置決めはノズルフロン
トハウジング４にて行う。タービンシュラウド７の軸方
向の位置決めは、高圧タービンノズル１にて行い、半径
方向の位置決めはノズルサポートハウジング６から芯を
貰った低圧側タービンノズルにて位置決めする。このよ
うにすれば、空間ａからｂへの漏れは少なく、シールリ
ングを通過したガスも再度インロー部を通過しなけれ
ば、空間ｆやｅへ入ることが出来ない為に漏れ込み量を
最少に出来る。熱変形量の相違する高圧タービンノズル
１とタービンシュラウド７との間で、シール機能を持た
せること、タービンシュラウド７の位置決めを行うこと
が出来て、組立が容易となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項１の如く、燃焼器
Ｂから延出するガス通路の出口に臨む高圧タービンノズ
ル１の外周に嵌合部を設け、ノズルフロントハウジング
４の側に支持されるノズルリアハウジング３の内周に、
前記高圧タービンノズル１の外周を嵌合させて取付け、
高圧タービンノズル１の軸心側基部の前部に嵌合溝１ａ
を設け、該嵌合溝１ａをノズルフロントサポート１８に
嵌装し、高圧タービンノズル１の基部を取付けたので、
熱変形量の相違する高圧タービンノズル１とタービンシ
ュラウド７との間で、各部からのガスの漏れを阻止する
シール機能を持たせたので、ガスタービンが高温となる
ほど、効率が向上するのである。またタービンシュラウ
ド７の位置決めが容易であり、高圧タービンノズル１と
タービンシュラウド７の部分の組立を容易にすることが
出来たのである。

【００２４】請求項２の如く、ノズルフロントハウジン
グ４に対してノズルリアハウジング３を着脱可能とし、
該ノズルリアハウジング３の内部に固定される高圧ター
ビンノズル１も、ノズルリアハウジング３の着脱に応じ
て、分解組立可能に支持したので、ノズルリアハウジン
グ３の部分を脱着することにより、高圧タービンノズル
１とタービンシュラウド７の両方を外すことが出来るの
で、該要部の点検補修が容易に可能となったのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスタービンの全体断面図。

【図２】本発明のガスタービンの静翼取付機構を示す高
圧タービンノズル１と高圧タービンブレード２の部分の
拡大断面図。

【図３】タービンシュラウド７の後面断面図。

【図４】高圧タービンノズル１の前面斜視図。

【図５】ガスタービンの静翼取付機構の他の実施例を示
す断面図。

【図６】図５の実施例のガスタービンの静翼取付機構の
拡大断面図。

【図７】タービンシュラウド７の後面断面図。

【図８】従来のガスタービンの静翼取付機構を示す断面
図。

【図９】従来の他のガスタービンの静翼取付機構を示す
断面図。

【図１０】従来の他のガスタービンの静翼取付機構を示
す断面図。

【符号の説明】

Ｂ 燃焼器 １ 高圧タービンノズル ２ 高圧タービンブレード ３ ノズルリアハウジング ４ ノズルフロントハウジング ５ シールリング ６ ノズルサポートハウジング ７ タービンシュラウド ８ ノズルシーリング １０ 中圧タービンノズル １１，１２ シールプレート溝 １３ フロントガイドプレート １４ 十字スリット １５ シールプレート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼器Ｂから延出するガス通路の出口に
   臨む高圧タービンノズル１の外周に嵌合部を設け、ノズ
   ルフロントハウジング４の側に支持されるノズルリアハ
   ウジング３の内周に、前記高圧タービンノズル１の外周
   を嵌合させて取付け、高圧タービンノズル１の軸心側基
   部の前部に嵌合溝１ａを設け、該嵌合溝１ａをノズルフ
   ロントサポート１８に嵌装し、高圧タービンノズル１の
   基部を取付けたことを特徴とするガスタービンの静翼取
   付機構。
2. 【請求項２】 ノズルフロントハウジング４に対してノ
   ズルリアハウジング３を着脱可能とし、該ノズルリアハ
   ウジング３の内部に固定される高圧タービンノズル１
   も、ノズルリアハウジング３の着脱に応じて、分解組立
   可能に支持ししたことを特徴とする請求項１記載のガス
   タービンの静翼取付機構。