JPH09242505A - Turbine structure - Google Patents
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- JPH09242505A JPH09242505A JP5287996A JP5287996A JPH09242505A JP H09242505 A JPH09242505 A JP H09242505A JP 5287996 A JP5287996 A JP 5287996A JP 5287996 A JP5287996 A JP 5287996A JP H09242505 A JPH09242505 A JP H09242505A
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンのター
ビンロータ構造に係り、特に、効率と信頼性を向上させ
るシール構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbine rotor structure for a gas turbine, and more particularly to a seal structure for improving efficiency and reliability.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガスタービンは、それ自体の高温化,高
効率化とともに、排気ガスを利用する蒸気タービンと組
合せた複合発電システムの開発により、近年、電力用,
事業用として急速に普及しつつある。ガスタービンの高
効率化のためには、燃焼温度の高温化とともに、燃焼ガ
スおよび冷却空気等の洩れによる損失を低減することが
重要である。また、燃焼ガスおよび冷却空気等の洩れの
防止は、ロータディスク等の不測の高温化等を防止でき
るため、信頼性の観点から重要である。2. Description of the Related Art In recent years, gas turbines have been used for electric power, due to the development of a combined power generation system in combination with a steam turbine that uses exhaust gas, while increasing the temperature and efficiency of the gas turbine itself.
It is rapidly becoming popular for business use. In order to improve the efficiency of the gas turbine, it is important to reduce the loss due to leakage of combustion gas and cooling air as well as the combustion temperature. Further, the prevention of leakage of combustion gas, cooling air, etc. is important from the viewpoint of reliability because it can prevent unexpected high temperature of the rotor disk and the like.
【0003】このような洩れの防止機構は、ガスタービ
ンの各部位に必要であるが、タービンロータに関する従
来技術は、ダイアフラムを利用した一般的な例がある。
特開昭61−226502号公報には記載の一部としてその具体
例が図面として引用されている。本実施例では、タービ
ンロータの側面にダイアフラムを設け、このダイアフラ
ム外周面とケーシングに嵌合された複数枚の静翼先端に
配設されたシュラウドとの間をラビリンスシール等によ
りシールするため、燃焼ガスもしくは冷却空気の洩れ防
止に効果的である。Such a leakage prevention mechanism is necessary for each part of the gas turbine, but there is a general example of utilizing a diaphragm in the prior art relating to the turbine rotor.
Japanese Patent Laid-Open No. 61-226502 discloses a specific example as a drawing as a part of the description. In the present embodiment, a diaphragm is provided on the side surface of the turbine rotor, and a labyrinth seal or the like is used to seal between the outer peripheral surface of the diaphragm and the shroud arranged at the tips of the plurality of vanes fitted to the casing. It is effective in preventing leakage of gas or cooling air.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来技術はシール構造
として有効であるが、さらに効率を向上させるためには
下記の問題がある。すなわち、ダイアフラムはロータデ
ィスク側面に突起状のリングとして設けられているた
め、ガスタービン運転時には遠心力により外周側に変形
し、隣接するダイアフラム先端間は初期設定値より間隙
が増大する。またこの変形により、ダイアフラム外周面
とシュラウド間の間隙は一定寸法を保てなくなるため、
ラビリンスシールのみでは十分なシールが困難となる可
能性がある。Although the prior art is effective as a seal structure, there are the following problems in order to further improve the efficiency. That is, since the diaphragm is provided as a protruding ring on the side surface of the rotor disk, it is deformed to the outer peripheral side by centrifugal force during operation of the gas turbine, and the gap between the adjacent diaphragm tips becomes larger than the initial set value. Also, due to this deformation, the gap between the outer peripheral surface of the diaphragm and the shroud cannot maintain a constant dimension,
A labyrinth seal alone may be difficult to achieve a sufficient seal.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、隣接するダイアフラム先端をオーバーラップさせ
ることにより解決する。もしくは、シールリング等の別
部品を付加することにより解決する。In order to solve the above problems, the problems are solved by overlapping the tips of adjacent diaphragms. Alternatively, the problem can be solved by adding another component such as a seal ring.
【0006】本発明によれば、隣接するダイアフラム先
端は組立時に軸方向にオーバーラップする位置関係にあ
るため、遠心力により変形しても互いに接触するか間隙
を微小に保て、シール機能を確保できる。また、シール
リングを設けた場合もシールリングの変形が追随もしく
はダイアフラムの変形を拘束するため、シール機能を確
保できる。According to the present invention, since the tips of the adjacent diaphragms are axially overlapped with each other at the time of assembly, even if they are deformed by a centrifugal force, they contact each other or keep a minute gap to secure a sealing function. it can. Even when the seal ring is provided, the deformation of the seal ring follows or restrains the deformation of the diaphragm, so that the sealing function can be ensured.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明のガスタービンロー
タ構造の実施例を図面に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a gas turbine rotor structure of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0008】図13は従来技術を用いたガスタービンの
タービンロータ構造であり、複数枚のタービン動翼1を
嵌合されたタービンディスク2が、本従来例では3段、
上流側のディスタントピース3,下流側のスタブシャフ
ト4とともに、複数本のスタッキングボルト5により中
心軸から等半径の位置で締結されている。タービン各デ
ィスクにはその両側面もしくは片側面にダイアフラム6
が設けられている。ケーシング7には、タービン動翼1
と交番する配置で、タービン静翼8が嵌合されている。
タービン静翼8の内周側先端には、シュラウド9が嵌合
され、このシュラウド先端にはラビリンスシール10が
配設されている。本従来例では、ガスパス部11とター
ビンディスク2間の洩れ防止のためのシール機構は、タ
ービンディスク2に設けられたダイアフラム6外周面と
シュラウド9内周面との間でラビリンスシール10によ
り機能している。FIG. 13 shows a turbine rotor structure of a gas turbine using a conventional technique. A turbine disk 2 having a plurality of turbine rotor blades 1 fitted therein has three stages in this conventional example.
Along with the upstream distant piece 3 and the downstream stub shaft 4, a plurality of stacking bolts 5 are fastened at a position of equal radius from the central axis. Each disk of the turbine has a diaphragm 6 on both sides or one side.
Is provided. The casing 7 has a turbine rotor blade 1
Turbine vanes 8 are fitted in an arrangement alternating with.
A shroud 9 is fitted to the tip of the turbine vane 8 on the inner peripheral side, and a labyrinth seal 10 is arranged at the tip of the shroud. In this conventional example, the sealing mechanism for preventing leakage between the gas path portion 11 and the turbine disk 2 functions by the labyrinth seal 10 between the outer peripheral surface of the diaphragm 6 and the inner peripheral surface of the shroud 9 provided on the turbine disk 2. ing.
【0009】この従来の実施例では、ガスタービン起動
に伴い遠心力が作用し、定格運転時には突起状のダイア
フラム6はその先端が外周側に反るように変形する。こ
のためダイアフラム6間には軸方向に間隙が生じる問題
がある。また、ダイアフラム6の変形によりダイアフラ
ム外周面とシュラウド内周面の間隔は一定でなくなるた
め、両者を併せてシール機能を損なう可能性を残してい
る。In this conventional embodiment, a centrifugal force acts upon the start of the gas turbine, and during the rated operation, the projecting diaphragm 6 is deformed so that its tip warps toward the outer peripheral side. Therefore, there is a problem that a gap is generated between the diaphragms 6 in the axial direction. Further, since the distance between the outer peripheral surface of the diaphragm and the inner peripheral surface of the shroud is not constant due to the deformation of the diaphragm 6, there is a possibility that the sealing function may be impaired by combining them.
【0010】図1には、この問題を解決するための本発
明の実施例を示す。本実施例では、互いに隣接するダイ
アフラム6の先端はテーパ形状をなし、軸方向にオーバ
ーラップして組み立てられる。このため、ガスタービン
運転時に遠心力によりダイアフラム6が変形しても軸方
向に間隙が生じることはなく、また、内周側に位置する
ダイアフラムの曲げ剛性を外周側に位置するダイアフラ
ムの曲げ剛性より小さくすることにより、遠心力による
変形時に接触によるシールも可能である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention for solving this problem. In this embodiment, the tips of the diaphragms 6 adjacent to each other have a tapered shape and are assembled by overlapping in the axial direction. Therefore, even if the diaphragm 6 is deformed by centrifugal force during operation of the gas turbine, no gap is generated in the axial direction, and the bending rigidity of the diaphragm located on the inner peripheral side is greater than the bending rigidity of the diaphragm located on the outer peripheral side. By making it small, it is possible to seal by contact when deformed by centrifugal force.
【0011】図2には別の実施例を示すが、本実施例で
はダイアフラム6先端を階段状とすることで、同様の効
果を得ることが可能である。Although another embodiment is shown in FIG. 2, in this embodiment, the same effect can be obtained by forming the tip of the diaphragm 6 in a stepped shape.
【0012】図3の実施例では、隣接するダイアフラム
6先端の一方には溝12を設け、もう一方には突起13
を設けることにより両者をオーバーラップさせることに
より、遠心力による変形時に接触によるシールを可能と
する。また本発明の構造は遠心力による変形自体を溝1
2と突起13の拘束により抑制可能である。In the embodiment of FIG. 3, a groove 12 is provided in one of the tips of the adjacent diaphragms 6, and a protrusion 13 is provided in the other end.
By providing both with each other, it is possible to seal by contact when deformed by centrifugal force. In addition, the structure of the present invention prevents deformation due to centrifugal force from occurring in the groove 1.
It can be suppressed by restraining 2 and the protrusion 13.
【0013】図4には異なる発想に基づく実施例の一つ
を示す。本実施例では、隣接するダイアフラム6の外周
側に、別部品であるシールリング14を配設し、シール
はシュラウド内周面との、シールリング間で機能させ
る。このため、ダイアフラム6が遠心力により変形して
も、シール機能は変化することがなく、またダイアフラ
ム6の変形もシールリング14により抑制することが可
能である。FIG. 4 shows an embodiment based on a different idea. In the present embodiment, a seal ring 14 which is a separate component is arranged on the outer peripheral side of the adjacent diaphragms 6, and the seal functions between the seal ring and the inner peripheral surface of the shroud. Therefore, even if the diaphragm 6 is deformed by centrifugal force, the sealing function does not change, and the deformation of the diaphragm 6 can be suppressed by the seal ring 14.
【0014】図5にはダイアフラム6外周面に段差を設
け、シールリング14を配設した実施例を示す。FIG. 5 shows an embodiment in which a step is provided on the outer peripheral surface of the diaphragm 6 and a seal ring 14 is provided.
【0015】図6には隣接するダイアフラム6の内周側
にシールリング14を配設した実施例であり、遠心力に
よりダイアフラム6先端に軸方向に間隙が生じてもシー
ル機能が損なわれることは少ない。FIG. 6 shows an embodiment in which the seal ring 14 is arranged on the inner peripheral side of the adjacent diaphragms 6, and the sealing function is not impaired even if an axial gap is created at the tip of the diaphragm 6 by centrifugal force. Few.
【0016】図7,図8にはダイアフラム6,シールリ
ング14の先端をテーパ状として構成した実施例を示
す。7 and 8 show an embodiment in which the tips of the diaphragm 6 and the seal ring 14 are tapered.
【0017】図9,図10には、ダイアフラム6,シー
ルリング14の先端に曲面を持たせた実施例を示す。FIG. 9 and FIG. 10 show an embodiment in which the diaphragm 6 and the seal ring 14 have a curved end.
【0018】図11には隣接するダイアフラム6先端に
溝12を設け、シールリング14を溝12内に挿入する
ことにより構成した実施例を示す。本実施例では、シー
ルリング14がシール機能を向上させるとともに、ダイ
アフラム6の変形を抑制することが可能である。FIG. 11 shows an embodiment in which a groove 12 is provided at the tip of the adjacent diaphragm 6 and a seal ring 14 is inserted into the groove 12. In this embodiment, the seal ring 14 can improve the sealing function and suppress the deformation of the diaphragm 6.
【0019】図12には、隣接するダイアフラム6間を
O−リング15でシールした本発明の実施例を示す。FIG. 12 shows an embodiment of the present invention in which an O-ring 15 seals between adjacent diaphragms 6.
【0020】[0020]
【発明の効果】隣接するダイアフラムの先端を互いにオ
ーバーラップさせること、もしくはシールリングの配設
により、シール機能が向上し効率向上が図れるととも
に、燃焼ガスのディスク内周側への流入を防止すること
により、信頼性を向上させることが可能である。EFFECTS OF THE INVENTION By making the tips of adjacent diaphragms overlap each other, or by disposing a seal ring, the sealing function is improved and the efficiency is improved, and the inflow of combustion gas to the inner peripheral side of the disk is prevented. Thus, it is possible to improve reliability.
【図1】ダイアフラム先端をテーパ形状とし軸方向にオ
ーバーラップさせた本発明の実施例の説明図。FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of the present invention in which a diaphragm tip has a tapered shape and is axially overlapped.
【図2】ダイアフラム先端を階段状とした本発明の実施
例の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of an embodiment of the present invention in which the tip of the diaphragm is stepped.
【図3】隣接するダイアフラム先端に溝と突起を設けた
本発明の実施例の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention in which a groove and a protrusion are provided at the tip of an adjacent diaphragm.
【図4】シールリングを配設した本発明の実施例の説明
図。FIG. 4 is an explanatory view of an embodiment of the present invention in which a seal ring is arranged.
【図5】シールリングをダイアフラム段差に配設した本
発明の実施例の説明図。FIG. 5 is an explanatory view of an embodiment of the present invention in which a seal ring is arranged on a diaphragm step.
【図6】ダイアフラムの内周側にシールリングを配設し
た実施例の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of an embodiment in which a seal ring is arranged on the inner peripheral side of a diaphragm.
【図7】ダイアフラム,シールリングの先端をテーパ状
として構成した実施例の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of an embodiment in which the tips of the diaphragm and the seal ring are tapered.
【図8】ダイアフラム,シールリングの先端をテーパ状
として構成した実施例の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of an embodiment in which the tips of the diaphragm and the seal ring are tapered.
【図9】ダイアフラム,シールリングの先端に曲面を持
たせた実施例の説明図。FIG. 9 is an explanatory view of an embodiment in which the diaphragm and the seal ring have curved ends.
【図10】ダイアフラム,シールリングの先端に曲面を
持たせた実施例の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of an embodiment in which curved surfaces are provided at the tips of the diaphragm and the seal ring.
【図11】シールリングを溝内に挿入した本発明の実施
例の説明図。FIG. 11 is an explanatory view of an embodiment of the present invention in which a seal ring is inserted in a groove.
【図12】O−リングでシールした本発明の実施例の説
明図。FIG. 12 is an explanatory view of an embodiment of the present invention sealed with an O-ring.
【図13】従来の実施例を用いたタービンロータの説明
図。FIG. 13 is an explanatory diagram of a turbine rotor using a conventional example.
1…タービン動翼、2…タービンディスク、3…ディス
タントピース、4…スタブシャフト、5…スタッキング
ボルト、6…ダイアフラム、7…ケーシング、8…ター
ビン静翼、9…シュラウド、10…ラビリンスシール、
12…溝、13…突起、14…シールリング、15…O
−リング。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbine blade, 2 ... Turbine disk, 3 ... Distant piece, 4 ... Stub shaft, 5 ... Stacking bolt, 6 ... Diaphragm, 7 ... Casing, 8 ... Turbine vane, 9 ... Shroud, 10 ... Labyrinth seal,
12 ... Groove, 13 ... Projection, 14 ... Seal ring, 15 ... O
-Ring.
Claims (9)
有し、側面に設けられたダイアフラムで隣接するガスタ
ービンロータディスク間を互いにシールするガスタービ
ンロータにおいて、隣接するダイアフラム先端を軸方向
にオーバーラップさせたことを特徴とするガスタービン
ロータ。1. In a gas turbine rotor having a plurality of turbine rotor blades fitted to the outer periphery, wherein adjacent gas turbine rotor disks are mutually sealed by a diaphragm provided on a side surface, the tips of the adjacent diaphragms are shafted. A gas turbine rotor characterized by overlapping in the direction.
をテーパ形状としたガスタービンロータ。2. The gas turbine rotor according to claim 1, wherein the tip of the diaphragm is tapered.
を階段状にしたガスタービンロータ。3. The gas turbine rotor according to claim 1, wherein the tip of the diaphragm is stepwise.
に溝もしくは突起を設けたガスタービンロータ。4. The gas turbine rotor according to claim 1, wherein a groove or a projection is provided at the tip of the diaphragm.
有し、側面に設けられたダイアフラムで隣接するガスタ
ービンロータディスク間を互いにシールするガスタービ
ンロータにおいて、隣接する上記ダイアフラム間をシー
ルリングでシールすることを特徴とするガスタービンロ
ータ。5. A gas turbine rotor having a plurality of turbine rotor blades fitted to the outer periphery thereof, wherein a diaphragm provided on a side surface seals adjacent gas turbine rotor disks from each other. A gas turbine rotor characterized by being sealed with a seal ring.
イアフラムの内周側もしくは外周側に配設されたガスタ
ービンロータ。6. The gas turbine rotor according to claim 5, wherein the seal ring is arranged on an inner peripheral side or an outer peripheral side of the diaphragm.
イアフラムと嵌合されてなるガスタービンロータ。7. The gas turbine rotor according to claim 5, wherein the seal ring is fitted with a diaphragm.
イアフラム接触部はテーパを有するガスタービンロー
タ。8. The gas turbine rotor according to claim 5, wherein a diaphragm contact portion of the seal ring has a taper.
−リングであるガスタービンロータ。9. The seal ring according to claim 5, wherein the seal ring is O.
A gas turbine rotor that is a ring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5287996A JPH09242505A (en) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | Turbine structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5287996A JPH09242505A (en) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | Turbine structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09242505A true JPH09242505A (en) | 1997-09-16 |
Family
ID=12927177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5287996A Pending JPH09242505A (en) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | Turbine structure |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH09242505A (en) |
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