JPH108994A - タービンケーシングの冷却構造 - Google Patents

タービンケーシングの冷却構造

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JPH108994A
JPH108994A JP16553396A JP16553396A JPH108994A JP H108994 A JPH108994 A JP H108994A JP 16553396 A JP16553396 A JP 16553396A JP 16553396 A JP16553396 A JP 16553396A JP H108994 A JPH108994 A JP H108994A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
ring
casing
seal plate
turbine casing
Prior art date
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Pending
Application number
JP16553396A
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English (en)
Inventor
Tatsuto Murakami
立人 村上
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication of JPH108994A publication Critical patent/JPH108994A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的少量の空気量でタービンケーシングを
効果的に冷却でき、これにより、ケーシングの寿命を向
上させ、タービンクリアランスを適正に保持することが
できるタービンケーシングの冷却構造を提供する。 【解決手段】 タービンケーシング10が、タービンノ
ズルの上流側と下流側に半径方向内方に張り出した上流
フランジ部11と下流フランジ部12を有し、この上流
フランジ部と下流フランジ部は、それぞれ外壁内面から
間隔Δを隔てた同一径の外周面を有する後向張出部11
aと前向張出部12aを有する。更に、後向張出部と前
向張出部の外周面に前端部及び後端部が密着するリング
状シールプレート14を備え、ケーシング10とシール
プレート14の間にリング状中空室13を形成し、この
リング状中空室に冷却空気を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンのケ
ーシングとの間に冷却空気圧を保持するためのガスシー
ルを備えたタービンケーシングの冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンエンジン1は、図3に示す
ように、空気を圧縮する空気圧縮機2、圧縮した空気に
より燃料を燃焼させる燃焼器3、燃焼器3の燃焼ガスに
より圧縮機2を駆動するタービン4(ガスタービン)、
等を備え、ガスタービン4の出力軸に発電機,ポンプ等
を連結しこれを駆動するようになっている。
【0003】ガスタービンエンジン1は、ガスタービン
4の作動温度を高めるほど、効率が向上する。そのた
め、従来からタービン動翼と、これを囲むタービンシュ
ラウド及びタービンケーシングを冷却してガスタービン
を高温作動させることにより、効率向上が図られてい
る。
【0004】図4は、タービンケーシング7を冷却する
従来の手段を示す模式図であり、(A)は、タービンシ
ュラウド6とタービンケーシング7の間に断面がU字状
のリング8aを設けるもの(例えば、特開昭54−15
9516号公報)、(B)はタービンノズル9(タービ
ン静翼)の後端部分にシール部材8bを設け、ノズル9
の周りに冷却空気を供給するものである。なお、この図
で5は、タービン動翼である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図4(A)に示す特開
昭54−159516号の手段では、U字状のリング8
aをタービンケーシング7及び支持ブラケット7aに溶
接等で固着するため、構造が複雑になるばかりか、部品
の交換ができず、かつタービンケーシング7の冷却が不
十分になる問題点があった。
【0006】また、図4(B)に示すシール部材8b
(Eシール)では、タービンノズル9の後端部のガスシ
ールはできるものの、ノズル9の取付部やノズル間の隙
間を完全にはシールできず、そのためノズルの周囲に冷
却空気を供給しても、その部分の圧力が保持できず、図
に破線の矢印で示すように高温の主流空気がまわり込み
やすく、この高温空気によりタービンケーシング7の温
度が上昇し、ケーシングの寿命低下,タービンクリアラ
ンスの増加等の悪影響を及ぼす問題点があった。このケ
ーシングの温度上昇は、ほぼ主流空気温度近くに達し、
ケーシング材料の使用限界を越え、特殊材料に代える必
要性が生じていた。また、図4(B)に示したEシール
8bは、コスト的に高く、また、クリアランスの要求が
厳しく、組立時にノズル後端面の加工が必要等手間がか
かった。
【0007】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち本発明の目的
は、比較的少量の空気量でタービンケーシングを効果的
に冷却でき、これにより、ケーシングの寿命を向上さ
せ、タービンクリアランスを適正に保持することができ
るタービンケーシングの冷却構造を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、タービ
ンノズルを内面に取り付け、全体がほぼ円筒形のタービ
ンケーシングであって、該タービンケーシングは、ター
ビンノズルの上流側と下流側に半径方向内方に張り出し
た上流フランジ部と下流フランジ部を有し、上流フラン
ジ部と下流フランジ部は、それぞれ外壁内面から間隔を
隔てた同一径の外周面を有する後向張出部と前向張出部
とを有し、更に、後向張出部と前向張出部の外周面に前
端部及び後端部が密着するリング状シールプレートを備
え、これにより、ケーシングとシールプレートとの間に
リング状中空室を形成し、該リング状中空室に冷却空気
を供給する、ことを特徴とするタービンケーシングの冷
却構造が提供される。
【0009】この構成により、リング状シールプレート
の前端部及び後端部がケーシングの後向張出部と前向張
出部の外周面に密着することにより、ケーシングとシー
ルプレートとの間のリング状中空室の気密性を高めるこ
とができ、比較的少量の空気量でタービンケーシングを
効果的に冷却でき、これにより、ケーシングの寿命を向
上させ、タービンクリアランスを適正に保持することが
できる。なお、中空室の冷却空気は、シールプレートに
小径穴を設け、この穴を通してタービンノズルの周囲に
流すことにより、ノズルの冷却も行うのがよい。
【0010】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
シールプレートは、リング状に成形された矩形平板と、
該矩形平板の周端部に設けられた嵌合部材とからなり、
該嵌合部材は、矩形平板の一方の周端部外面に接合され
た挿入板と、他方の周端部外面に接合され矩形平板の周
端部外面との間に前記挿入平板を挟持する挟持板とから
なる。
【0011】この構成により、挿入板を挟持板と周端部
外面との間に挿入することにより、ケーシングの熱膨張
に追従して直径が変化するリング状シールプレートを低
コストで形成することができる。
【0012】また、前記シールプレートは、更に、矩形
平板の外面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の突
起部材を有し、該突起部材は、外壁内面からシールプレ
ート外面までの距離に相当する高さを有し、シールプレ
ートを後向張出部と前向張出部の外周面に押付け、かつ
リング状中空室の半径方向間隔を保持するようになって
いる。
【0013】この構成により、低コストで、加工が容易
な構造で、複数の突起部材とシールプレート自体の弾性
によりシールプレートを後向張出部と前向張出部の外周
面に押付け、同時にリング状中空室の半径方向間隔を保
持することができ、かつ簡単に組立/分解ができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図1は、本発明によるタービンケーシングの冷却構
造図である。この図において、本発明のタービンケーシ
ング10は、タービンノズル9を内面に取り付け、全体
がほぼ円筒形に形成されている。また、このタービンケ
ーシング10は、タービンノズル9の上流側と下流側に
半径方向内方に張り出した上流フランジ部11と下流フ
ランジ部12を有する。またこの上流フランジ部11と
下流フランジ部12は、それぞれ外壁内面から間隔Δを
隔てた同一径の外周面を有する後向張出部11aと前向
張出部12aを有する。
【0015】更に、本発明のタービンケーシング10
は、リング状シールプレート14を備えている。このシ
ールプレート14は、上流フランジ部11の後向張出部
11aと下流フランジ部12の前向張出部12aの外周
面に前端部及び後端部が密着している。上述した構成に
より、ケーシング10とシールプレート14との間にリ
ング状中空室13を形成し、このリング状中空室13に
冷却空気を供給することにより、リング状シールプレー
ト14の前端部及び後端部をケーシングの後向張出部1
1aと前向張出部12aの外周面に密着させ、リング状
中空室13の気密性を高めることができる。従って、比
較的少量の空気量でタービンケーシング7を効果的に冷
却でき、これにより、ケーシング10の寿命を向上さ
せ、タービンクリアランスを適正に保持することができ
る。なお、中空室13の冷却空気は、シールプレート1
4に小径穴を設け、この穴を通してタービンノズルの周
囲に流すことにより、ノズルの冷却を行うのがよい。
【0016】図2は、図1のシールプレート14の部品
図であり、(A)は展開図、(B)は組立て時の軸方向
図、(C)はA部拡大図、(D)はB部拡大側面図であ
る。図2(A)(B)に示すように、シールプレート1
4は、リング状に成形された矩形平板15と、矩形平板
15の周端部に設けられた嵌合部材16とからなる。ま
た、この嵌合部材16は、図2(C)に示すように、矩
形平板15の一方の周端部外面に接合された挿入板16
aと、他方の周端部外面に接合され周端部外面との間に
挿入平板16aを挟持する挟持板16bとからなる。
【0017】この構成により、挿入板16aを挟持板1
6bと矩形平板15の周端部外面との間に挿入すること
により、ケーシングの熱膨張に追従して直径が変化する
リング状シールプレート14を低コストで形成すること
ができる。
【0018】また図2(A)(B)及び(D)に示すよ
うに、本発明のシールプレート14は、更に、矩形平板
15の外面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の突
起部材18を有する。この突起部材18は、外壁内面か
らシールプレート外面までの距離Δ(図1)に相当する
高さを有し、シールプレート14を後向張出部11aと
前向張出部12aの外周面に押付け、かつリング状中空
室13の半径方向間隔Δを保持するようになっている。
【0019】この構成により、低コストで、加工が容易
な構造で、複数の突起部材18とシールプレート自体の
弾性によりシールプレート14を後向張出部11aと前
向張出部12aの外周面に押付け、同時にリング状中空
室13の半径方向間隔を保持することができ、かつ簡単
に組立/分解ができる。
【0020】上述したように、本発明のタービンケーシ
ングの冷却構造では、タービンケーシング10の冷却の
ため、ノズル外径側の空間13をシールプレート14に
より完全に分離し、タービンケーシング10とシールプ
レート14の間に冷却空気を流れるようにした。また、
コスト面より、シールプレート14は板材を曲げた簡単
な形状にした。更に、組立面より、シールプレート14
は、後向張出部11aと前向張出部12aの上部に差し
込むだけのものとし、半径方向の位置を決めるため、位
置決めプレート(突起部材18)を付与し、組立時シー
ルプレート14が拡がらないようにした。
【0021】
【実施例】上述した本発明による冷却構造を備えたター
ビンケーシングの温度分布をコンピュータにより解析
し、更に実物のガスタービンによる計測を行った。この
結果、従来の構造では、主流空気温度近くに達していた
タービンケーシングの温度を、ほぼ冷却空気温度まで下
げることができた。
【0022】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【0023】
【発明の効果】上述した本発明のタービンケーシングの
冷却構造により、タービンケーシング10を完全に冷却
することが可能となり、タービンケーシング10の寿命
を延ばすことができ、また、タービンケーシングに高級
材料(Ni基材等)を必要としなくなった。しかも、タ
ービンケーシング10の冷却に使用していた冷却空気の
量を少なくすることができ、性能を向上させることがで
きる。また、タービンケーシングの冷却により、ケーシ
ングの熱膨張を抑制し、タービンブレードとシュラウド
間のクリアランスを適切に保ち、安定した性能が得られ
る。
【0024】従って、本発明のタービンケーシングの冷
却構造は、比較的少量の空気量でタービンケーシングを
効果的に冷却でき、これにより、ケーシングの寿命を向
上させ、タービンクリアランスを適正に保持することが
できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるタービンケーシングの冷却構造図
である。
【図2】図1のシールプレートの部品図である。
【図3】ガスタービンエンジンの全体構成図である。
【図4】従来の冷却手段の模式図である。
【符号の説明】
1 ガスタービン装置 2 圧縮機 3 燃焼器 4 ガスタービン 5 タービン動翼 6 タービンシュラウド 7 タービンケーシング 7a 支持ブラケット 8a U字状リング 8b Eシール 9 タービンノズル 10 タービンケーシング 11 上流フランジ部 11a 後向張出部 12 下流フランジ部 12a 前向張出部 13 リング状中空室 14 シールプレート 15 矩形平板 16 勘合部材 16a 挿入板 16b 挟持板 18 突起部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タービンノズルを内面に取り付け、全体
    がほぼ円筒形のタービンケーシングであって、 該タービンケーシングは、タービンノズルの上流側と下
    流側に半径方向内方に張り出した上流フランジ部と下流
    フランジ部を有し、該上流フランジ部と下流フランジ部
    は、それぞれ外壁内面から間隔を隔てた同一径の外周面
    を有する後向張出部と前向張出部とを有し、 更に、後向張出部と前向張出部の外周面に前端部及び後
    端部が密着するリング状シールプレートを備え、これに
    より、ケーシングとシールプレートとの間にリング状中
    空室を形成し、該リング状中空室に冷却空気を供給す
    る、ことを特徴とするタービンケーシングの冷却構造。
  2. 【請求項2】 前記シールプレートは、リング状に成形
    された矩形平板と、該矩形平板の周端部に設けられた嵌
    合部材とからなり、該嵌合部材は、矩形平板の一方の周
    端部外面に接合された挿入板と、他方の周端部外面に接
    合され矩形平板の周端部外面との間に前記挿入平板を挟
    持する挟持板とからなる、ことを特徴とする請求項1に
    記載のタービンケーシングの冷却構造。
  3. 【請求項3】 前記シールプレートは、更に、矩形平板
    の外面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の突起部
    材を有し、該突起部材は、外壁内面からシールプレート
    外面までの距離に相当する高さを有し、シールプレート
    を後向張出部と前向張出部の外周面に押付け、かつリン
    グ状中空室の半径方向間隔を保持するようになってい
    る、ことを特徴とする請求項2に記載のタービンケーシ
    ングの冷却構造。
JP16553396A 1996-06-26 1996-06-26 タービンケーシングの冷却構造 Pending JPH108994A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010265893A (ja) * 2009-05-14 2010-11-25 General Electric Co <Ge> シールを貫通する構成要素冷却
US10975721B2 (en) 2016-01-12 2021-04-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Cooled containment case using internal plenum

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