JPS592772B2 - ガスタ−ビン冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンの一段ホイールスペースの前側お
よび中間軸受をそなえるガスタービンの中間軸受箱を冷
却する装置に関するものである。

ガスタービンは第１図に示すような構造からなり、中間
軸受箱２１を有する圧縮機ロータ１と圧縮機車室２によ
り圧縮された圧縮空気４は燃焼器外筒５内の燃焼器内筒
６へ導入され、燃料ノズルγより噴霧された燃料の燃焼
により燃焼ガス８となり、トランジションピース９を流
通して第１段ノズル１０により昇速され第１段パケット
１１へ作用する。

前記圧縮空気４の一部は第２図に示すように圧縮機車室
２のストラットにより、圧縮機車室２と一体に形成され
た圧縮機内部車室１２に取付けられた仕切車室１３のラ
ビリンス１４を流通して漏洩空気１５となる。

この漏洩空気１５は第３図に示すように第１段ノズル１
０を支持するダイヤフラム１６の内側シール１９、を経
て第１段パケット１１を増付けた第１段ホイール１７の
空間すなわち第１段ホイールスペース１８に導入され、
さらに外側シール１９、を流通した後に燃焼ガス８と合
流し、後段ノズル（図示せず）および第１段パケット１
１で仕事をした後に大気中へ放出される。

この場合、漏洩空気１５は燃焼ガス８の影響を受けやす
いダイヤフラム１６と第１段ホイール１７を冷却するが
、このような冷却方法ではホイールスペース１８へ流入
する冷却空気量はラビリンス１４により限定される。

このためダイヤフラム１６は熱影響を受けて変形１〜、
内、外側シール１９ａ、１９ｂの摺損による摩耗あるい
は高温による腐食により内、外側シール１９ａ 、 １
９ｂと第１段ホイール１７の間隙が増大する。

しかし実際には冷却空気量は前記間際の増大に追従しな
いで一定量しか流通しないので、冷却効果が低下しホイ
・−ルスペース１８の温度がより一層高温になる。

このためダイヤフラム１６の変形あるいは内、外側シー
ル１９ａ、ｆｆ９ｂの腐食はより急速に増加し、ついに
は第１段ホイール１１の寿命の低下あるいは第１段ホイ
ール１１の材質をより高級化させる原因となる。

この防止策として定期的にダイヤフラム１６の変形の修
正および内、外側シール１９ａ、１９ｂの交換を実施し
ているが、これらのシール１８．１９は圧縮機内部車室
１２内に位置するため、シール１９ａ 、 １９ｂの変
換に多大の日数と費用を要し７ているのが現状である。

−搬に大容量機および二軸タイプのガスタービンで（は
、漏洩空気１５の流入する空間部の圧縮機ロータ１に第
４図に示すような中間軸箱２１が装着されており、漏洩
空気１５の一部は中間軸受箱２１のシール空気２０とし
て用いられ、潤滑油のシールと軸受箱２１の冷却作用を
なし、油分の少ないベント２２は他の高温部の冷却に用
いられ、油分の多いベント２３は大気中に放出される。

上記のように漏洩空気１５を中間軸受箱２１のシールお
よび冷却に使用すれば、漏洩空気１５の高温のために軸
受のパビットが熱疲労により剥離し、かつ潤滑油が劣化
するばかりでなく油切部でコーク状となる。

したがってシール効果の低減、潤滑油の漏洩および火災
の発生などの欠点がある。

本発明は上記欠点を解消し、ホイールスペースの温度お
よび中間軸受箱外面温度を制限値内に保持するガスター
ビン冷却装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明のガスタービン冷却装
置は、圧縮機出口部の圧縮機車室内の圧縮空気通路と回
転軸との間に設けた仕切壁および圧縮機内部車室壁に流
量調整のだめの連絡路を設け、この連絡路を介ｊ−て圧
縮空気の一部を冷却用漏洩空気と合流させる構成とする
。

かつ本発明は、前記連絡路に流量調整弁を設け、この調
整弁の作動器を変換器を介し２てホイールスペースの温
度検出用熱電対に接続したことを特徴とする。

以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。

第５図において、１は回転軸（圧縮機ロータ）、２Ｉ／
′ｉ圧縮機車室、３は圧縮機車室２内に設けられた圧縮
空気の通路、４は通路３を流通する圧縮空気である。

このガスタービン冷却装置は、圧縮機出口部の圧縮機車
室２内の圧縮空気通路４と、回転軸１との間に、仕切壁
１３および圧縮機内部車室壁１２が設けられており、圧
縮空気４が仕切壁１３と回転軸１との間から漏洩１〜、
この漏洩空気１５に冷却を行わせる構造になっている。

本装置はこのような仕切壁１３と、圧縮機内部車室壁１
２とに、それぞれ連絡路２４が設けられて成る。

この連絡路２４を介して、圧縮空気４の一部の空気を前
記冷却用漏洩空気１５と合流させる。

本実施例は上記のような構造からなるので、通路３を流
通する圧縮空気４の一部は連絡路２４を流通して冷却空
気２５となる。

この冷却空気２５は、回転軸１と仕切壁１３との間から
の漏洩空気１５と合流してホイールスペース１８内に流
入して冷却作用を行うことになる。

また本例装置においては、第６図に詳しく示すように連
絡路２４に流量調整弁２６例えば二−ルド２６ａｔたけ
仕切板２６ｂを取付け、連絡路２４を開閉して冷却空気
２５の流量を制御する。

この制御は、第７図に例示する如く、調整弁２６の作動
器３０を変換器２９を介ｉ〜てホイールスペース１８の
温度測定用熱電対２８に接続して、その検出温度に応じ
て制御するように構成できる。

本実施例を、更に詳しく説明すると次の通りである。

第５図中、１０はダイヤフラノ・１６に支持される第１
段ノズル、１１は第１段ホイール１７に増付けられた第
１段バケットである。

１４は仕切壁１３に設けられたラビリンスで、前記漏洩
蒸気１５はこのラビリンス１４を流通する。

圧縮機内部車室１２は、圧縮機２と一体に形成され、捷
た仕切壁１３は、圧縮機車室２と回転軸１との間に介設
される。

ホイールスペース１８は、ダイヤフラム１６と第１段ホ
イール１７０間に形成されるものである。

２１は中間軸受箱である。そのホイールスペース１８内
の温度制御は第６図に示すように、圧縮機車室２に前記
連絡路２４の流量を制御する流量調整弁２６（前記例示
したニードル２６ａや仕切板２６ｂなど）により、連絡
路２４を開閉して冷却空気２５の流量を制御することに
より容易に行うことができる。

上記流量調整弁２６を制御する一手段を示した第７図に
ついて詳しく説明すると、以下の通りである。

この手段は、ダイヤフラム１６にホイールスペース１８
の温度測定用熱電対２８を増付け、こり熱電対２８の出
力を変換器２９を介して流量調整弁２６に取付けた作動
器３０に入力させ、この入力により作動器３０を作動さ
せて流量調整弁２６を制御するようにしたものである。

第８図に示す他の実施例は圧縮機３５の中間と前記連絡
通路２４を抽気管３２を介して連絡し、低温度の抽気３
３をホイールスペース１８に導入するようにしたもので
ある。

この場合、抽気管３２に切換弁３４を設け、この切換弁
３４をホイールスペース１８に突出する熱電対２８に変
換器２９を介して接続し、切換弁３４がホイールスペー
ス１８の温度に応じて作動するようにしたのである。

このようにすれば、抽気３３の流入量を制御してホイー
ルスペース１８の冷却効果をより一層向上させることが
できる。

第９図は中間軸受をそなえるガスタービンに適用した実
施例で、回転軸１を支持する中間軸受２７を収納する軸
受箱２１に取付けられた排油管３８に熱電対３γを取付
け、この熱電対３７を変換器２９を介して流量調整弁２
６の作動器３０および圧縮機（図示せず）の中間部とは
仕切壁１３の連絡路２４ａを連結する抽気管３２に設け
た三方弁３４に接続した構造からなる。

前記熱電対３７により中間軸受箱２１内の排油３６の温
度を検出し、この検出信号により変換器２９を介して作
動器３０が作動し流量調整弁２６を開放する。

このため圧縮空気４の一部は連絡路２４を流通して冷却
空気２５となり、同時に変換器２９を介して三方弁３４
を操作して連絡路２４ａより流出する抽気３３の抽出量
を制御する。

その冷却空気２５および抽気３３により中間軸受２７を
冷却すると共に、ホイールスペース１８の温度を制限値
内に保持することができろ。

以上説明したように、本発明によればホイールスペース
の温度を制限値内に保持することができるので、内、外
側シールの寿命の延長、ダイヤフラムの変形の防止およ
び第１一段ホイールの寿命を延長させろことかできる。

また中間軸受をそなえるものでは、その中間軸受を冷却
することにより潤滑油の劣化を防止し、かつ軸受・くビ
ットの寿命を延長させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンの概略断面図、第２図は同圧縮機
ロータの断面図、第３図は同ホイールスペース部の詳細
図、第４図は同中間軸受の断面図、第５図は本発明のガ
スタービン冷却装置の一実施例を示す断面図、第６図お
よび第７図は本発明に使用される流量調整弁を示す図お
よび流量調整弁の制御装置を示す断面図、第８図および
第９図は本発明に係わる他の実施例を示す断面図である
。 １・・・回転軸、３・・・圧縮空気通路、４・・・圧縮
空気、１２・・・圧縮機内部車室、１３・・・仕切壁、
１８・−・ホイールスペース、２４・・・連絡路、２６
・・・流量調整弁、２７・・・中間軸受、２８，３７・
・・熱電対、２９・・・変換器、３０・・・作動器、３
２・・・抽気管、３４・・・切替弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機出口部の圧縮機車室内の圧縮空気通路と回転
   軸との間に仕切壁と圧縮機内部車室壁とを設けると共に
   、圧縮空気が前記仕切壁と回転軸との間から漏洩して生
   ずる漏洩空気に冷却を行わせる構造のガスタービン冷却
   装置において、前記仕切壁および圧縮機内部車室壁に流
   量調整のだめの連絡路を設け、この連絡路を介して圧縮
   空気の一部を前記漏洩空気と合流させる構成とすると共
   に、前記連絡路に流量調整弁を設け、この調整弁の作動
   器を変換器を介してホイールスペースの温度検出用熱電
   対に接続したことを特徴とするガスタービン冷却装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の連絡路と圧縮機の中間
   を抽気管を介して連絡したことを特徴とするガスタービ
   ン冷却装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の抽気管に切替弁を設け
   、この切替弁を変換器を介してホイールスペースの温度
   検出用熱電対に接続したことを特徴とするガスタービン
   冷却装置。 ４ 中間軸受をそなえるガスタービンにおいて、圧縮機
   出口部の圧縮機車室内の圧縮空気通路と回転軸を区画す
   る仕切壁に圧縮空気の連絡路を複数個設け、この任意数
   の連絡路に作動器をそなえる流量調整弁を設けると共に
   、その他の連絡路を切替弁を介して圧縮機の中間に連通
   し、前記作動器および切替弁を変換器を介して中間軸受
   排油の温度測定用熱電対に接続したことを特徴とするガ
   スタービン冷却装置。