JPH09151751A - ガスタービン内部軸封装置 - Google Patents
ガスタービン内部軸封装置Info
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- JPH09151751A JPH09151751A JP7310688A JP31068895A JPH09151751A JP H09151751 A JPH09151751 A JP H09151751A JP 7310688 A JP7310688 A JP 7310688A JP 31068895 A JP31068895 A JP 31068895A JP H09151751 A JPH09151751 A JP H09151751A
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- cooling air
- air
- shaft sealing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ガスタービンの高温回転体を冷却
する低温の外部冷却空気が、静止部と回転部の隙間を通
って燃焼ガス中へ流入するのを防止するためのガスター
ビン内部軸封装置に関する。従来、隙間のシールは、外
部冷却空気で行っていたため、燃焼ガス中への流入が供
給される外部冷却空気の４０％にも達し、燃焼ガスを冷
却し、タービン熱効率を低下させる不具合があった。本
発明は、このような不具合を解消するガスタービン内部
軸封装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明は、ガスタービンの回転部と静止
部との間の隙間をシールする非接触式の軸封装置の軸封
流体として、外部冷却空気の温度（１５０℃）より高温
の圧縮機の吐出空気（３５０℃）、若しくは静翼を冷却
した静翼冷却空気（４００℃）を使用するようにした。
これにより、軸封装置を漏洩する軸封流体の量を低減で
きるとともに、漏洩する軸封流体の温度を上昇させるこ
とができるので、燃焼ガスの温度低下が少くなりタービ
ン熱効率を向上させることができる。
する低温の外部冷却空気が、静止部と回転部の隙間を通
って燃焼ガス中へ流入するのを防止するためのガスター
ビン内部軸封装置に関する。従来、隙間のシールは、外
部冷却空気で行っていたため、燃焼ガス中への流入が供
給される外部冷却空気の４０％にも達し、燃焼ガスを冷
却し、タービン熱効率を低下させる不具合があった。本
発明は、このような不具合を解消するガスタービン内部
軸封装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明は、ガスタービンの回転部と静止
部との間の隙間をシールする非接触式の軸封装置の軸封
流体として、外部冷却空気の温度（１５０℃）より高温
の圧縮機の吐出空気（３５０℃）、若しくは静翼を冷却
した静翼冷却空気（４００℃）を使用するようにした。
これにより、軸封装置を漏洩する軸封流体の量を低減で
きるとともに、漏洩する軸封流体の温度を上昇させるこ
とができるので、燃焼ガスの温度低下が少くなりタービ
ン熱効率を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温の燃焼ガス中
で作動するガスタービンの動翼、およびディスク等の高
温回転部を冷却する低温の外部冷却空気が、ガスタービ
ンの静止部と回転部との間の隙間を通って、燃焼ガス中
へ漏洩するのを低減するためのガスタービン内部軸封装
置に関する。
で作動するガスタービンの動翼、およびディスク等の高
温回転部を冷却する低温の外部冷却空気が、ガスタービ
ンの静止部と回転部との間の隙間を通って、燃焼ガス中
へ漏洩するのを低減するためのガスタービン内部軸封装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】１５００℃程度の高温の燃焼ガスを通過
させ、動力を発生させる、高温ガス通路に配設された静
翼、若しくは動翼、ディスクからなる回転体等、高温部
の強度を保持するため、これら高温部の内部に低温の空
気を導入して、強度が保持できるメタル温度以下に冷却
するガスタービンが従来から使用されている。
させ、動力を発生させる、高温ガス通路に配設された静
翼、若しくは動翼、ディスクからなる回転体等、高温部
の強度を保持するため、これら高温部の内部に低温の空
気を導入して、強度が保持できるメタル温度以下に冷却
するガスタービンが従来から使用されている。
【０００３】図３は、このようなガスタービン高温部の
冷却構造を示すためのガスタービンの部分縦断面図であ
る。図に示されていない、軸流空気圧縮機（以下単に圧
縮機という）の吐出空気Ｂの一部は外部に抽出され、フ
ィルタ及びクーラを経て、除塵、冷却されて外部冷却空
気Ａとして、図に示す冷却空気管１を介して、ガスター
ビンの内部に導入される。
冷却構造を示すためのガスタービンの部分縦断面図であ
る。図に示されていない、軸流空気圧縮機（以下単に圧
縮機という）の吐出空気Ｂの一部は外部に抽出され、フ
ィルタ及びクーラを経て、除塵、冷却されて外部冷却空
気Ａとして、図に示す冷却空気管１を介して、ガスター
ビンの内部に導入される。
【０００４】冷却空気管１から導入された、この外部冷
却空気Ａは、冷却空気管１に連結されたシールハウジン
グ２から、回転するシリンダ３にあけられた冷却空気供
給穴１６を通って、シリンダ３と中間軸４およびディス
クアダプタ５で囲まれた環状通路１７に流入し、カービ
ック継手６を介してディスクアダプタ５に結合された第
１段ディスク７の側面を外径方向に流れ、冷却した後、
第１段動翼８の翼根部から第１段動翼８の内部に穿設さ
れた、図示省略した冷却孔に流入して、第１段動翼８の
翼根部及び翼部を冷却する。
却空気Ａは、冷却空気管１に連結されたシールハウジン
グ２から、回転するシリンダ３にあけられた冷却空気供
給穴１６を通って、シリンダ３と中間軸４およびディス
クアダプタ５で囲まれた環状通路１７に流入し、カービ
ック継手６を介してディスクアダプタ５に結合された第
１段ディスク７の側面を外径方向に流れ、冷却した後、
第１段動翼８の翼根部から第１段動翼８の内部に穿設さ
れた、図示省略した冷却孔に流入して、第１段動翼８の
翼根部及び翼部を冷却する。
【０００５】また、環状通路１７を流れる外部冷却空気
Ａの一部は、カービック継手６の頂隙を経てロータ内部
へ流入し、第１段ディスク７のボルト穴１８に挿入され
た、スピンドルボルト９のすきま２０を経て、後段側へ
流入して、後段側ロータの冷却に供される。
Ａの一部は、カービック継手６の頂隙を経てロータ内部
へ流入し、第１段ディスク７のボルト穴１８に挿入され
た、スピンドルボルト９のすきま２０を経て、後段側へ
流入して、後段側ロータの冷却に供される。
【０００６】また、上述した冷却空気供給穴１６を設け
回転する、回転部としてのシリンダ３、および中間軸４
の外周面と、静止部としてのシールハウジング２，１
０、およびシリンダカバー１１の内周面との間には、複
数個の非接触型の軸封装置としてのラビリンスシール１
３が設置されている。このラビリンスシール１３のう
ち、シリンダ３、および中間軸４の外周面とシールハウ
ジング２，１０の内周面との間に設置された、前方のラ
ビリンスシール１３Ａには、軸封流体としてシールハウ
ジング１０と中間軸４で囲まれ、圧縮機吐出側に連通し
た室２１から、外部冷却空気Ａ圧よりも高い圧力の圧縮
機からの吐出空気Ｂが供給されている。
回転する、回転部としてのシリンダ３、および中間軸４
の外周面と、静止部としてのシールハウジング２，１
０、およびシリンダカバー１１の内周面との間には、複
数個の非接触型の軸封装置としてのラビリンスシール１
３が設置されている。このラビリンスシール１３のう
ち、シリンダ３、および中間軸４の外周面とシールハウ
ジング２，１０の内周面との間に設置された、前方のラ
ビリンスシール１３Ａには、軸封流体としてシールハウ
ジング１０と中間軸４で囲まれ、圧縮機吐出側に連通し
た室２１から、外部冷却空気Ａ圧よりも高い圧力の圧縮
機からの吐出空気Ｂが供給されている。
【０００７】また、ラビリンスシール１３のうち、シリ
ンダ３の外周面とシリンダカバーの内周面との間に設置
された、後方のラビリンスシール１３Ｂには、軸封流体
としてシリンダハウジング２から外部冷却空気Ａが供給
される。
ンダ３の外周面とシリンダカバーの内周面との間に設置
された、後方のラビリンスシール１３Ｂには、軸封流体
としてシリンダハウジング２から外部冷却空気Ａが供給
される。
【０００８】これらの軸封流体のうち、前方のラビリン
スシール１３Ａから漏洩した、圧縮機からの吐出空気Ｂ
は、シールハウジング２からの冷却空気Ａと混合して、
冷却空気Ａとともに、環状通路Ｐを通って流出する。ま
た、後方のラビリンスシール１３Ｂからタービン側へ漏
洩した、ラビリンスシール１３Ａから漏洩した吐出空気
Ｂを一部混合した外部冷却空気Ａは、第１段静翼１２の
下流側へ流れて、高温ガス通路２２を通過する燃焼ガス
Ｃ流へ合流する。
スシール１３Ａから漏洩した、圧縮機からの吐出空気Ｂ
は、シールハウジング２からの冷却空気Ａと混合して、
冷却空気Ａとともに、環状通路Ｐを通って流出する。ま
た、後方のラビリンスシール１３Ｂからタービン側へ漏
洩した、ラビリンスシール１３Ａから漏洩した吐出空気
Ｂを一部混合した外部冷却空気Ａは、第１段静翼１２の
下流側へ流れて、高温ガス通路２２を通過する燃焼ガス
Ｃ流へ合流する。
【０００９】次に、高温ガス流路２２の動翼８の上流側
に設置された第１段静翼１２へは、静翼冷却空気Ｄとし
ての、約３５０℃の圧縮機の吐出空気Ｂの一部が、第１
段静翼１２の内部に画成された冷却室２３に流入し、第
１段静翼１２を冷却し、約４００℃程度に加熱されて、
第１段静翼の後縁に設けた穴２４から流出して、燃焼ガ
スＣの流れに合流する。なお、図において、シリンダカ
バー１１は、支持具１９を介して第１段静翼１２を、ま
た、支持具１４を介して燃焼器内筒１５のそれぞれ内側
を、可撓自在に保持するようにしている。また、矢印
は、外部冷却空気Ａ、圧縮機吐出空気Ｂ、燃焼ガスＣ、
および静翼冷却空気Ｄのそれぞれの流体の流れ方向を示
している。
に設置された第１段静翼１２へは、静翼冷却空気Ｄとし
ての、約３５０℃の圧縮機の吐出空気Ｂの一部が、第１
段静翼１２の内部に画成された冷却室２３に流入し、第
１段静翼１２を冷却し、約４００℃程度に加熱されて、
第１段静翼の後縁に設けた穴２４から流出して、燃焼ガ
スＣの流れに合流する。なお、図において、シリンダカ
バー１１は、支持具１９を介して第１段静翼１２を、ま
た、支持具１４を介して燃焼器内筒１５のそれぞれ内側
を、可撓自在に保持するようにしている。また、矢印
は、外部冷却空気Ａ、圧縮機吐出空気Ｂ、燃焼ガスＣ、
および静翼冷却空気Ｄのそれぞれの流体の流れ方向を示
している。
【００１０】しかしながら、上述した従来のガスタービ
ン高温部の冷却構造では、回転部としてのシリンダ３の
外周面と、静止部としてのシリンダカバー１１の内周面
との間に設けた軸封装置としての、後方のラビリンスシ
ール１３Ｂを通って、第１段静翼１２の下流側の燃焼ガ
スＣ中へ流れる外部冷却空気Ａの漏洩量が多くなり、ガ
スタービン熱効率低下の原因となっている。
ン高温部の冷却構造では、回転部としてのシリンダ３の
外周面と、静止部としてのシリンダカバー１１の内周面
との間に設けた軸封装置としての、後方のラビリンスシ
ール１３Ｂを通って、第１段静翼１２の下流側の燃焼ガ
スＣ中へ流れる外部冷却空気Ａの漏洩量が多くなり、ガ
スタービン熱効率低下の原因となっている。
【００１１】すなわち、前述したように圧縮機の吐出空
気Ｂの一部が抽出されて、クーラにより、約１５０℃に
冷却された外部冷却空気Ａは、シールハウジング２を通
ってラビリンスシール１３Ｂを通過する間に、シリンダ
３の外周面、シリンダカバー１１の内周面を、それぞれ
冷却し、昇温するものの、低温であるため、粘度が小さ
く、ラビリンスシール１３Ｂから漏洩する量が多くな
る。ちなみに、比較的小出力のガスタービンに採用され
ている冷却構造の場合、ラビリンスシール１３Ｂから燃
焼ガスＣへの漏洩量は、供給された外部冷却空気Ａの量
の約４０％にも達する。
気Ｂの一部が抽出されて、クーラにより、約１５０℃に
冷却された外部冷却空気Ａは、シールハウジング２を通
ってラビリンスシール１３Ｂを通過する間に、シリンダ
３の外周面、シリンダカバー１１の内周面を、それぞれ
冷却し、昇温するものの、低温であるため、粘度が小さ
く、ラビリンスシール１３Ｂから漏洩する量が多くな
る。ちなみに、比較的小出力のガスタービンに採用され
ている冷却構造の場合、ラビリンスシール１３Ｂから燃
焼ガスＣへの漏洩量は、供給された外部冷却空気Ａの量
の約４０％にも達する。
【００１２】このように、ラビリンスシール１３Ｂから
漏洩する外部冷却空気Ａの量が多くなると、第１段静翼
１２から第１段動翼８に流入する、約１５００℃程度の
燃焼ガスＣの温度を低下させることとなり、ガスタービ
ン熱効率低下の原因となる不具合がある。
漏洩する外部冷却空気Ａの量が多くなると、第１段静翼
１２から第１段動翼８に流入する、約１５００℃程度の
燃焼ガスＣの温度を低下させることとなり、ガスタービ
ン熱効率低下の原因となる不具合がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
ガスタービン高温部の冷却構造の不具合を解消するた
め、低温の外部冷却空気が、ガスタービンの回転部と静
止部との間に設置された軸封装置から漏洩して、高温ガ
ス通路を流れる燃焼ガス流へ合流するのを低減して、ガ
スタービン熱効率を向上させることのできるガスタービ
ン内部軸封装置を提供することを課題とする。
ガスタービン高温部の冷却構造の不具合を解消するた
め、低温の外部冷却空気が、ガスタービンの回転部と静
止部との間に設置された軸封装置から漏洩して、高温ガ
ス通路を流れる燃焼ガス流へ合流するのを低減して、ガ
スタービン熱効率を向上させることのできるガスタービ
ン内部軸封装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の請求
項１に示すガスタービン内部軸封装置は、次の手段とし
た。 （１）ガスタービンの回転部と静止部との間に形成され
る隙間から、動翼、およびディスク等からなり、高温度
になる回転体を冷却するための低温の外部冷却空気が、
燃焼ガス中へ漏洩するのを防止するため、外部冷却空気
の温度より高温の空気を軸封流体として導入して、シー
ルを行う非接触型の軸封装置を回転部と静止部との間の
隙間に設けた。
項１に示すガスタービン内部軸封装置は、次の手段とし
た。 （１）ガスタービンの回転部と静止部との間に形成され
る隙間から、動翼、およびディスク等からなり、高温度
になる回転体を冷却するための低温の外部冷却空気が、
燃焼ガス中へ漏洩するのを防止するため、外部冷却空気
の温度より高温の空気を軸封流体として導入して、シー
ルを行う非接触型の軸封装置を回転部と静止部との間の
隙間に設けた。
【００１５】本発明のガスタービン内部軸封装置は、上
記（１）の手段により、 （１’）温度の上昇につれて、増加する粘土のため軸封
装置から漏洩する空気の量は、シールを行う空気の温度
上昇とともに、絶対温度の平方根に比例して減少する。
従って、高温回転体の冷却を行うため、ガスタービンの
内部に導入された外部冷却空気は、軸封装置に供給され
た比体積の大きい高温空気からなる軸封流体によって軸
封され、回転部と静止部との隙間を通って燃焼ガス中へ
流出する漏洩量が減少する。これにより、低温の外部冷
却空気の混合による、燃焼ガスの温度低下が軽減され、
ガスタービン熱効率が向上する。
記（１）の手段により、 （１’）温度の上昇につれて、増加する粘土のため軸封
装置から漏洩する空気の量は、シールを行う空気の温度
上昇とともに、絶対温度の平方根に比例して減少する。
従って、高温回転体の冷却を行うため、ガスタービンの
内部に導入された外部冷却空気は、軸封装置に供給され
た比体積の大きい高温空気からなる軸封流体によって軸
封され、回転部と静止部との隙間を通って燃焼ガス中へ
流出する漏洩量が減少する。これにより、低温の外部冷
却空気の混合による、燃焼ガスの温度低下が軽減され、
ガスタービン熱効率が向上する。
【００１６】また、本発明の請求項２に示すガスタービ
ン内部軸封装置は、上記（１）の手段に加え、次の手段
とした。 （２）軸封装置に軸封流体として、供給する高温の空気
として、圧縮機から吐出された約３５０℃の空気の一部
を静翼内部に供給して、燃焼ガスで加熱されて高温にな
った静翼を冷却して、約４００℃に昇温した静翼冷却空
気を使用するようにした。
ン内部軸封装置は、上記（１）の手段に加え、次の手段
とした。 （２）軸封装置に軸封流体として、供給する高温の空気
として、圧縮機から吐出された約３５０℃の空気の一部
を静翼内部に供給して、燃焼ガスで加熱されて高温にな
った静翼を冷却して、約４００℃に昇温した静翼冷却空
気を使用するようにした。
【００１７】本発明のガスタービン内部軸封装置は、上
述（２）の手段により、上記（１’）に加え、 （２’）外部冷却空気は、クーラにより冷却されて、通
常１５０℃程度であり、また、ガスタービンの静翼冷却
済みの静翼冷却空気は、前述したように通常４００℃程
度である。従って、非接触型の軸封装置を通過する空気
量は、外部冷却空気を軸封流体として使用した場合と比
較して、√１５０＋２７３／４００＋２７３＝０．７９
２倍となる。しかも、軸封装置を通過する軸封流体、換
言すれば軸封装置から漏洩する軸封流体の大部分が静翼
冷却空気で占められ、外部冷却空気の量は大幅に減少す
る。このように、燃焼ガスに合流する軸封流体の量が、
２割程度減少するとともに、合流する軸封流体の大部分
が、従来の外部冷却流体より高温の静翼冷却済み空気に
なるため、軸封流体の混合による、燃焼ガスの温度低下
が著しく軽減され、ガスタービン熱効率を大きく向上さ
せることができる。
述（２）の手段により、上記（１’）に加え、 （２’）外部冷却空気は、クーラにより冷却されて、通
常１５０℃程度であり、また、ガスタービンの静翼冷却
済みの静翼冷却空気は、前述したように通常４００℃程
度である。従って、非接触型の軸封装置を通過する空気
量は、外部冷却空気を軸封流体として使用した場合と比
較して、√１５０＋２７３／４００＋２７３＝０．７９
２倍となる。しかも、軸封装置を通過する軸封流体、換
言すれば軸封装置から漏洩する軸封流体の大部分が静翼
冷却空気で占められ、外部冷却空気の量は大幅に減少す
る。このように、燃焼ガスに合流する軸封流体の量が、
２割程度減少するとともに、合流する軸封流体の大部分
が、従来の外部冷却流体より高温の静翼冷却済み空気に
なるため、軸封流体の混合による、燃焼ガスの温度低下
が著しく軽減され、ガスタービン熱効率を大きく向上さ
せることができる。
【００１８】また、本発明の請求項３に示すガスタービ
ン内部軸封装置は、上記（１）の手段に加え、次の手段
とした。 （３）軸封装置に軸封流体として供給する高温の空気と
して、圧縮機から吐出される約３５０℃の空気の一部を
そのまま使用するものとした。
ン内部軸封装置は、上記（１）の手段に加え、次の手段
とした。 （３）軸封装置に軸封流体として供給する高温の空気と
して、圧縮機から吐出される約３５０℃の空気の一部を
そのまま使用するものとした。
【００１９】本発明のガスタービン内部軸封装置は、上
述（３）の手段により、上記（１’）に加え、 （３’）静翼の冷却との干渉が生せず、静翼の冷却が従
来と同様に行える。また、圧縮機から外部冷却空気よ
り、圧力の高い吐出空気が軸封装置に導入されるので、
外部冷却空気は、軸封装置内に流入せず、逆に回転体の
内部に流入する外部冷却空気の流れに向う、軸封装置内
の吐出空気の流れが生ずる。従って、外部冷却空気が軸
封装置内に流入することがなくなり、外部冷却空気が、
ガスタービンの回転部と静止部との間の隙間を通って、
燃焼ガス中に合流することがなくなる。また、軸封装置
から燃焼ガス中へ漏洩する軸封流体、すなわち、約３５
０℃の圧縮機からの吐出空気の量は、外部冷却空気を軸
封流体として使用した場合と比較して、約０．８２倍程
度に低減することができる。このように、燃焼ガスに合
流する軸封流体の量が、２割弱減少するとともに、合流
する軸封流体が、従来の外部冷却流体より高温の圧縮機
からの吐出空気になるため、燃焼ガスの温度低下が著し
く軽減され、ガスタービン熱効率を大きく向上させるこ
とができるとともに、静翼の冷却構造に制約を加えるこ
とがない。
述（３）の手段により、上記（１’）に加え、 （３’）静翼の冷却との干渉が生せず、静翼の冷却が従
来と同様に行える。また、圧縮機から外部冷却空気よ
り、圧力の高い吐出空気が軸封装置に導入されるので、
外部冷却空気は、軸封装置内に流入せず、逆に回転体の
内部に流入する外部冷却空気の流れに向う、軸封装置内
の吐出空気の流れが生ずる。従って、外部冷却空気が軸
封装置内に流入することがなくなり、外部冷却空気が、
ガスタービンの回転部と静止部との間の隙間を通って、
燃焼ガス中に合流することがなくなる。また、軸封装置
から燃焼ガス中へ漏洩する軸封流体、すなわち、約３５
０℃の圧縮機からの吐出空気の量は、外部冷却空気を軸
封流体として使用した場合と比較して、約０．８２倍程
度に低減することができる。このように、燃焼ガスに合
流する軸封流体の量が、２割弱減少するとともに、合流
する軸封流体が、従来の外部冷却流体より高温の圧縮機
からの吐出空気になるため、燃焼ガスの温度低下が著し
く軽減され、ガスタービン熱効率を大きく向上させるこ
とができるとともに、静翼の冷却構造に制約を加えるこ
とがない。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のガスタービン内部
軸封装置の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。
なお、実施の一形態を示す図面において、図３に示す符
番と同一符番のものは、同一部材、若しくは類似する部
材につき、説明を省略する。
軸封装置の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。
なお、実施の一形態を示す図面において、図３に示す符
番と同一符番のものは、同一部材、若しくは類似する部
材につき、説明を省略する。
【００２１】図１は、本発明のガスタービン内部軸封装
置の実施の第１形態を適用した、ガスタービン高温部冷
却構造を示すガスタービン部分縦断面図である。図に示
すように、圧縮機からの吐出空気Ｂを供給して、第１段
静翼１２を冷却した静翼冷却空気Ｄの一部は、静翼イン
ナシュラウド２５に設けられた開口５１から流出し、シ
リンダカバー１１の内部に径方向に穿設された吐出空気
通路５２を経て、シリンダカバー１１の内周に凹設され
た軸封室５３に流入する。この軸封室５３は、シリンダ
カバー１１の内周面とシリンダ３の外周面の間、すなわ
ち、ガスタービンの静止部と回転部との間に形成される
隙間から、外部冷却空気Ａの燃焼ガスＣ中への漏洩を防
止するため、軸封装置として３列設けられる後方のラビ
リンスシール１３Ｂの２列目と３列目の間に設けられて
いる。
置の実施の第１形態を適用した、ガスタービン高温部冷
却構造を示すガスタービン部分縦断面図である。図に示
すように、圧縮機からの吐出空気Ｂを供給して、第１段
静翼１２を冷却した静翼冷却空気Ｄの一部は、静翼イン
ナシュラウド２５に設けられた開口５１から流出し、シ
リンダカバー１１の内部に径方向に穿設された吐出空気
通路５２を経て、シリンダカバー１１の内周に凹設され
た軸封室５３に流入する。この軸封室５３は、シリンダ
カバー１１の内周面とシリンダ３の外周面の間、すなわ
ち、ガスタービンの静止部と回転部との間に形成される
隙間から、外部冷却空気Ａの燃焼ガスＣ中への漏洩を防
止するため、軸封装置として３列設けられる後方のラビ
リンスシール１３Ｂの２列目と３列目の間に設けられて
いる。
【００２２】このように、ラビリンスシール１３Ｂの軸
封流体として供給する高温の空気として、圧縮機から吐
出された約３５０℃の空気の一部を、第１段静翼１２内
部に供給して、燃焼ガスＣで加熱されて高温になった第
１段静翼１２を冷却して、約４００℃に昇温した、静翼
冷却空気Ｄの一部を使用するようにしたので、ラビリン
スシール１３Ｂを通過する空気量は、外部冷却空気を軸
封装置として使用した場合と比較して０．７９２倍と低
減することができる。また、ラビリンスシール１３Ｂを
漏洩して、燃焼ガスＣに合流する軸封流体の大部分が静
翼冷却空気Ｄであり、ラビリンスシール１３Ｂから漏洩
し、燃焼ガスＣに合流する外部冷却空気Ａの量を、大幅
に低減させることができる。
封流体として供給する高温の空気として、圧縮機から吐
出された約３５０℃の空気の一部を、第１段静翼１２内
部に供給して、燃焼ガスＣで加熱されて高温になった第
１段静翼１２を冷却して、約４００℃に昇温した、静翼
冷却空気Ｄの一部を使用するようにしたので、ラビリン
スシール１３Ｂを通過する空気量は、外部冷却空気を軸
封装置として使用した場合と比較して０．７９２倍と低
減することができる。また、ラビリンスシール１３Ｂを
漏洩して、燃焼ガスＣに合流する軸封流体の大部分が静
翼冷却空気Ｄであり、ラビリンスシール１３Ｂから漏洩
し、燃焼ガスＣに合流する外部冷却空気Ａの量を、大幅
に低減させることができる。
【００２３】このように、燃焼ガスＣに合流する軸封流
体の量が、減少するとともに、合流する軸封流体の大部
分が、外部冷却流体Ａより高温の静翼冷却空気Ｄになる
ため、燃焼ガスＣの温度低下が著しく軽減され、ガスタ
ービン熱効率は大きく向上する。
体の量が、減少するとともに、合流する軸封流体の大部
分が、外部冷却流体Ａより高温の静翼冷却空気Ｄになる
ため、燃焼ガスＣの温度低下が著しく軽減され、ガスタ
ービン熱効率は大きく向上する。
【００２４】次に、図２は本発明のガスタービン内部軸
封装置の実施の第２形態を適用したガスタービン高温部
冷却構造を示すガスタービン部分縦断面図である。図に
示すように、図１に示す第１形態と同様に、ラビリンス
シール１３Ｂの第２列目と第３列目の間のシリンダカバ
ー１１内周面に凹設された軸封室５３には、軸封室開口
５４を介して、圧縮機の吐出口から約３５０℃の吐出空
気Ｂが供給される。この軸封室５３に供給された吐出空
気Ｂの一部は、第２列目のラビリンスシール１３Ｂ、お
よび第１列目のラビリンスシール１３Ｂの軸封を行うと
ともに、前方へ漏洩して、シールハウジング２内に導入
された外部冷却空気Ａと混合して、シリンダ３にあけら
れた冷却空気供給穴１６から環状通路１７へ流出する。
封装置の実施の第２形態を適用したガスタービン高温部
冷却構造を示すガスタービン部分縦断面図である。図に
示すように、図１に示す第１形態と同様に、ラビリンス
シール１３Ｂの第２列目と第３列目の間のシリンダカバ
ー１１内周面に凹設された軸封室５３には、軸封室開口
５４を介して、圧縮機の吐出口から約３５０℃の吐出空
気Ｂが供給される。この軸封室５３に供給された吐出空
気Ｂの一部は、第２列目のラビリンスシール１３Ｂ、お
よび第１列目のラビリンスシール１３Ｂの軸封を行うと
ともに、前方へ漏洩して、シールハウジング２内に導入
された外部冷却空気Ａと混合して、シリンダ３にあけら
れた冷却空気供給穴１６から環状通路１７へ流出する。
【００２５】また、軸封室５３に供給された吐出空気Ｂ
の残りは、第３列目のラビリンスシール１３Ｂの軸封を
行うとともに、後方へ漏洩し、燃焼ガスＣと合流する。
なお、ラビリンスシール１３Ｂを後方へ漏洩し、第１段
静翼１２の下流側へ流れる吐出空気Ｂは、環状通路１７
を通過し、ディスク７の側面を冷却し、シリンダ３に穿
設した冷却空気排出穴５５から流出する、外部冷却空気
Ａと混合した、第１列目、第２列目のラビリンスシール
１３Ｂを前方へ漏洩し吐出空気Ｂと合流して、燃焼ガス
Ｃに合流する。
の残りは、第３列目のラビリンスシール１３Ｂの軸封を
行うとともに、後方へ漏洩し、燃焼ガスＣと合流する。
なお、ラビリンスシール１３Ｂを後方へ漏洩し、第１段
静翼１２の下流側へ流れる吐出空気Ｂは、環状通路１７
を通過し、ディスク７の側面を冷却し、シリンダ３に穿
設した冷却空気排出穴５５から流出する、外部冷却空気
Ａと混合した、第１列目、第２列目のラビリンスシール
１３Ｂを前方へ漏洩し吐出空気Ｂと合流して、燃焼ガス
Ｃに合流する。
【００２６】このように、ラビリンスシール１３Ｂの軸
封流体として供給する高温の空気として、圧縮機から吐
出される約３５０℃の空気の一部をそのまま使用するよ
うにしたので、圧縮機から外部冷却空気Ａより圧力の高
い吐出空気Ｂが、ラビリンスシール１３Ｂに供給される
ので、第２列目から第１列目のラビリンスシール１３Ｂ
を通り、外部冷却空気Ａの通過側に向うラビリンスシー
ル１３Ｂ内の吐出空気Ｂの流れが、ラビリンスシール１
３Ｂ内に生じる。これにより、外部冷却空気がラビリン
スシール１３に流入することがなくなり、外部冷却空気
Ａが、ラビリンスシール１３Ｂを設置したガスタービン
の回転部と静止部、すなわちシリンダ３の外周面とシリ
ンダカバー１１内周面との間の隙間を通って燃焼ガス中
に合流することがなくなる。
封流体として供給する高温の空気として、圧縮機から吐
出される約３５０℃の空気の一部をそのまま使用するよ
うにしたので、圧縮機から外部冷却空気Ａより圧力の高
い吐出空気Ｂが、ラビリンスシール１３Ｂに供給される
ので、第２列目から第１列目のラビリンスシール１３Ｂ
を通り、外部冷却空気Ａの通過側に向うラビリンスシー
ル１３Ｂ内の吐出空気Ｂの流れが、ラビリンスシール１
３Ｂ内に生じる。これにより、外部冷却空気がラビリン
スシール１３に流入することがなくなり、外部冷却空気
Ａが、ラビリンスシール１３Ｂを設置したガスタービン
の回転部と静止部、すなわちシリンダ３の外周面とシリ
ンダカバー１１内周面との間の隙間を通って燃焼ガス中
に合流することがなくなる。
【００２７】また、ラビリンスシールＢから燃焼ガスＣ
中へ漏洩する軸封流体、すなわち、約３５０℃の圧縮機
からの吐出空気Ｂの量は、外部冷却空気Ａを軸封流体と
して使用した場合と比較して約０．８２倍程度に減少さ
せることができる。このように、燃焼ガスに合流する軸
封流体の量が、２割弱減少するとともに、合流する軸封
流体が、従来の外部冷却流体より高温の圧縮機からの吐
出空気になるため、燃焼ガスの温度低下が著しく軽減さ
れ、ガスタービン熱効率を大きく向上させることができ
る。
中へ漏洩する軸封流体、すなわち、約３５０℃の圧縮機
からの吐出空気Ｂの量は、外部冷却空気Ａを軸封流体と
して使用した場合と比較して約０．８２倍程度に減少さ
せることができる。このように、燃焼ガスに合流する軸
封流体の量が、２割弱減少するとともに、合流する軸封
流体が、従来の外部冷却流体より高温の圧縮機からの吐
出空気になるため、燃焼ガスの温度低下が著しく軽減さ
れ、ガスタービン熱効率を大きく向上させることができ
る。
【００２８】さらに、実施の第１形態と異なり、本実施
の形態のガスタービン内部軸封装置は、第１段静翼１２
の冷却系との干渉が生せず、第１段静翼の冷却構造を従
来と同様にすることができ、第１段静翼１２の冷却系の
設計に制約を加えることがない利点もある。
の形態のガスタービン内部軸封装置は、第１段静翼１２
の冷却系との干渉が生せず、第１段静翼の冷却構造を従
来と同様にすることができ、第１段静翼１２の冷却系の
設計に制約を加えることがない利点もある。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のガスタービ
ン内部軸封装置によれば、特許請求の範囲に示す構成に
より、ガスタービンの回転部と静止部との隙間から燃焼
ガス中に合流する、ガスタービンの高温回転部を冷却す
る低温の外部冷却空気の量を低減できるとともに、この
隙間から漏洩して燃焼ガス中に合流する軸封流体の温度
を上昇させることができる。これにより、燃焼ガスの温
度低下を抑えることができガスタービンの熱効率を向上
させることができる。
ン内部軸封装置によれば、特許請求の範囲に示す構成に
より、ガスタービンの回転部と静止部との隙間から燃焼
ガス中に合流する、ガスタービンの高温回転部を冷却す
る低温の外部冷却空気の量を低減できるとともに、この
隙間から漏洩して燃焼ガス中に合流する軸封流体の温度
を上昇させることができる。これにより、燃焼ガスの温
度低下を抑えることができガスタービンの熱効率を向上
させることができる。
【図１】本発明のガスタービン内部軸封装置の実施の第
１形態を示す縦断面図、
１形態を示す縦断面図、
【図２】本発明の実施の第２形態を示す縦断面図、
【図３】従来のガスタービン高温部冷却構造を示すガス
タービン部分縦断面図である。
タービン部分縦断面図である。
１ 冷却空気管 ２ シールハウジング ３ シリンダ ４ 中間軸 ５ ディスクアダプタ ６ カービック継手 ７ 第１段ディスク ８ 第１段動翼 ９ スピンドルボルト １０ シールハウジング １１ シリンダカバー １２ 第１段静翼 １３ ラビリンスシール １３Ａ 前方のラビリンスシール １３Ｂ 後方のラビリンスシール １４ 支持具 １５ 燃焼器内筒 １６ 冷却空気供給穴 １７ 環状通路 １８ ボルト穴 １９ 支持具 ２０ 隙間 ２１ 室 ２２ 高温ガス通路 ２３ 静翼冷却室 ２４ 静翼後縁穴 ２５ 静翼インナシュラウド ５１ 開口 ５２ 吐出空気通路 ５３ 軸封室 ５４ 軸封室開口 ５５ 冷却空気排出穴 Ａ 外部冷却空気 Ｂ 圧縮機吐出空気 Ｃ 燃焼ガス Ｄ 静翼冷却空気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒瀬 謙一 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 圧縮機から吐出された空気を冷却した低
温の外部冷却空気で、動翼、およびディスクからなる高
温回転体を強制冷却するようにしたガスタービンの静止
部と回転部の間に非接触の軸封装置を設けて、前記外部
冷却空気が燃焼ガス中へ漏洩するのを低減するためのガ
スタービン内部軸封装置において、前記軸封装置に供給
され、シールを行う軸封流体に、前記外部冷却空気の温
度より高い高温空気を使用したことを特徴とするガスタ
ービン内部軸封装置。 - 【請求項２】 前記高温空気が、前記圧縮機から静翼内
部に供給され、前記静翼を冷却した静翼冷却空気である
ことを特徴とする請求項１のガスタービン内部軸封装
置。 - 【請求項３】 前記高温空気が、前記圧縮機から前記軸
封装置へ直接供給された吐出空気であることを特徴とす
る請求項１のガスタービン内部軸封装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7310688A JPH09151751A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | ガスタービン内部軸封装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7310688A JPH09151751A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | ガスタービン内部軸封装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09151751A true JPH09151751A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18008269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7310688A Withdrawn JPH09151751A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | ガスタービン内部軸封装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09151751A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998059156A1 (fr) * | 1997-06-20 | 1998-12-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Separateur d'air pour turbine a gaz |
| JP2010174885A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | General Electric Co <Ge> | 塵埃分離用のアパーチャを有するロータチャンバカバー部材及びそれに関連するタービン |
| JP2013509545A (ja) * | 2009-10-30 | 2013-03-14 | ターボメカ | 保護されていない環境で駆動部品のカップリングの空気通路を保護する方法、実施のためのカップリング、およびこの種のカップリング付きのロータライン |
| CN104675454A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种燃气轮机燃压缸隔热结构 |
| CN106837559A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-13 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种圆周密封转子冷却结构及具有其的发动机轴承箱 |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP7310688A patent/JPH09151751A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998059156A1 (fr) * | 1997-06-20 | 1998-12-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Separateur d'air pour turbine a gaz |
| US6151881A (en) * | 1997-06-20 | 2000-11-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Air separator for gas turbines |
| JP2010174885A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | General Electric Co <Ge> | 塵埃分離用のアパーチャを有するロータチャンバカバー部材及びそれに関連するタービン |
| JP2013509545A (ja) * | 2009-10-30 | 2013-03-14 | ターボメカ | 保護されていない環境で駆動部品のカップリングの空気通路を保護する方法、実施のためのカップリング、およびこの種のカップリング付きのロータライン |
| CN104675454A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种燃气轮机燃压缸隔热结构 |
| CN106837559A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-13 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种圆周密封转子冷却结构及具有其的发动机轴承箱 |
| CN106837559B (zh) * | 2017-03-29 | 2019-06-28 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种圆周密封转子冷却结构及具有其的发动机轴承箱 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030204 |