JPS6127699B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にタービンの温度検出技術に関
し、より詳細には、段間の空所の温度検出に関す
るものである。

ガスタービンのいろいろの箇所の温度を検出す
ることは周知であり、一例として、米国特許第
2741919号、第3167960号、第3348414号及第
3788143号明細書に開示されている。ターピンの
温度を検出するいろいろの箇所のうちで、上記米
国特許第3788143号明細書のみに、タービン段間
の空所温度を検出することが記載されている。こ
の米国特許第3788143号明細書には、ガスタービ
ンの最も臨界的な要素の１つは、高温及び高遠心
応力を受けるロータであることが記載されている
が、この記載は適切である。従つて、ロータ円板
を形成する金属の温度を常に脂示することが望ま
しい。そのため上記米国特許第3788143号明細書
は、円板の金属の温度を反映する段間の空所の流
体温度検出装置に向けられている。この米国特許
による温度プローブ組体は、第１図に示すよう
に、シールハウジング構造体２２の下流側と対向
ロータ円板１６との間に形成された下流側領域２
４ｂに温度検出素子２を案内し、その領域におけ
る温度を測定している。しかし、このような段間
空所の領域２４ｂに半径方向から直接に接近する
ことは容易ではないため、上記米国特許の温度プ
ローブ組体１は、可撓性金属管３や、湾曲管４
や、温度検出素子２を囲むための遮蔽部５等を含
む複雑な構造にならざるを得ないだけでなく、こ
のように複雑な温度プローブ組体１をケーシング
１０の外側から出し入れすることも非常に難し
い。しかも、上記領域２４ｂは下流側のロータ円
板１６を冷却させるために気体状の冷却材が通過
する部分であるが、領域２４ｂ内では流れの速度
が遅く、ロータ円板１６との間の熱伝達が十分に
行なわれないため、また、熱伝達が行なわれたと
しても領域２４ｂ内の流体温度は均一にはならな
いため、領域２４ｂ内の流体温度はロータ円板１
６の温度十分に反映しているは言い難い。

従つて本発明は、上記米国特許の上述した欠点
を解消する温度検出装置を提供することを目的と
するものである。

この目的から本発明は、広義には、互に隣接し
段間に空所を画定するロータ円板を有するロータ
を備えたタービンにおいて、該空所中の温度を検
出する温度検出装置であつて、該空所の上流側領
域をその下流側領域から分離するように該空所に
配設したシールハウジング構造体を有し、該シー
ルハウジング構造体は、上記上流側領域と下流側
領域との間の流体漏れ通路を、上記ロータの径方
向外面と協同して画定する。径方向内面を含み、
更に、該漏れ通路を通る流体の漏れの程度を制限
するために上記漏れ通路中にあるシール装置と、
上記漏れ通路の中間位置から上記下流側領域に至
る前記シールハウジング構造体内のベンド通路
と、上記ベンド通路に配設されそこを通る漏れ流
体の温度を測定する温度検出素子と、を有する温
度検出装置を対象としている。本発明の好ましい
実施態様によれば、温度検出素子を構成する直線
状の温度プローブ組体は、その内端に温度検出端
子を有し、その内端はシールハウジング構造体中
の径方向通孔中にあり、流体はその内端を通つ
て、シーシング構造体と対向ロータとの間の漏れ
通路に沿つた中間位置からバイパスされる。漏れ
通路は、そこを通る漏れ流を制限するシール装置
を有し、漏れ流のわずかな割合の部分が温度検出
素子を経て、段間の空所の下流側領域を径てバイ
パスされる。

次に添付図面に示した本発明の好ましい実施例
を参照して更に説明する。

本発明を典型的なガスターピンについて以下に
説明するが、本発明の適用を有利にする環境条件
をもつた蒸気タービン又は他の同様の構造にも、
本発明を適用することができる。

図示した主要部材は、本発明の目的のために、
ガスターピンの典型的な部材であるが、これらの
部材の他部材に対する関係並びに作用は当業者に
とつて周知であるため、これらの部材については
単に一般的な説明にとどめる。

第２図において、タービンの外側円彫筒体即ち
ケーシング１０は、羽根輪１２及び図示しない関
連構造を収容し、これらを径方向内方に、動翼１
４が環状列になつてロータ円板１６の周部分に配
設してあり、ロータ円板１６は中間点で互に連結
され、ロータ１８の一部分を形成している。静翼
２０も羽根輪１２の径方向内側に環状列になつて
配設され、静翼２０の内側リングは、この明細書
でシールハウジング構造体２２と呼んでいるもの
と大体封止関係にあり、該シールハウジング構造
体２２は、２つのロータ円板１６の間に限定され
た段間の空所に配設されている。タービンを通る
流れの方向は、矢印に示す通り第２図の右側への
方向になり、従つて、領域２４ａは空所の上流側
領域であり、領域２４ｂは空所の下流側領域あ
る。

本発明が適用される形式のガスタービンで一般
的であるように、シールハウジング構造体２２の
径方向内面２６は、ロータ１８の径方向外面３０
の方に突出するラビリンスシール２８のようなシ
ール装置を備えている。対向表面間に限定される
漏れ通路３２中の該シール装置は、段間空所のよ
り高圧の上流側領域２４ａから段間空所のより低
圧の下流側領域２４ｂへの流体の流量を制限す
る。

本発明思想に従えば、上流側領域２４ａ又は下
流側領域２４ｂにおける流体温度の測定は、金属
製ロータ円板温度を妥当に反映しているとして
も、これらの領域も、複合流構造における局在化
された高温流及び低温流に基づく流体の層化の影
響を受ける本発明者の見解によれば、金属製ロー
タの温度を反映する一層正確な温度検出は漏れ通
路３２の流れから得られる。その理由は、ロータ
の回転によつて流れが混合されることと、漏れ通
路３２及びラビリンスシール２８を通つて流体が
流れる時の絞り効果によつて流れが更に混合され
ることにある。漏れ通路３２を含むこの径路中の
流れの温度は、円板シール突出部１８ａ及び１８
ｂによつて温度の流れについて影響を受けるた
め、測定される気体状冷却材の温度は、これらの
部分の周囲の環境を表わしている。

従つて本発明によれば、ハウジングシール構造
体２２は、全体を符号３４により示したベント通
路を有し、このベンド通路３４は、漏れ通路３２
に沿つた中間位置にある上流端３６と、段間の空
所の下流側領域２４ｂに開放された下流端３８と
を備えている。ベンド通路３４はシールハウジン
グ構造体２２中において相互接続する多数の通孔
を有し、その１つは径方向に指向する通孔４０で
あり、この通孔４０は、径方向外端の近傍におい
て、小径の吸気オリフイス４２を経て、上記ベン
ト通路３４の下流端３８と連通している。温度検
出素子を備えたプローブ組体４４の一端４６はこ
の径方向に指向する通孔４０中に配設されてい
る。本発明が実施される商用タービンの場合、温
度検出素子は、比較的小径の管（一端４６と同じ
符号で示す）中に配設された熱電対である。

全体を符号４４により示したブローブ組体は、
同心の管部材を有し、これらの管部材は熱電対導
線のシールドとして働らき、内側の一端４６の正
確な位置決めを助けるための直線形状を備えてい
る。プローブ組体はタービンの外側から経方向内
方にタービン中に進入し、一端４６を径方向に指
向した通孔４０中に入れる。プローブ組体４４の
一端、即ち小径管４６は、大径の外管４８に円錐
状結合部になつて接続されるのが好ましく、外管
４８は中空の静翼２０及び羽根輪１２を通つてケ
ーシング１０外の所定場所へ外方に延長し、圧縮
ばね５０は外管４８を包囲し、シール装置５２を
備えた円錐状結合部を径方向通孔４０の径方向外
端に強固に着座した関係とする。シール装置５２
は、温度サンプリングにおける伝導、対流及び放
射による誤差を最小とするように無関係な冷却流
による通孔４０中のバイパス流の汚染を防止す
る。熱電対を収容する小径管４６は、比較的高に
熱伝達係数を与え、内部の熱電対による温度の読
みの伝導誤差を最小にするに足りる長さを有す
る。

吸気オリフイス４２の直径は、熱電対の先端に
所要の熱伝達を与えて温度測定精度を確保する適
切な最小流量を生じるように選定される。

以上の説明から明らかなように、漏れ通路では
空所の上流側及び下流側領域間の圧力差によつて
かなり速い流れが存在し、熱交換が十分に行なわ
れ、しかも漏れ通路においてはロータの径方向外
面の回転によつて流れが均一に混合されるだけで
なく、漏れ通路及びラビリンスシールを通つて流
れる時の絞り効果によつて混合が促進されるが、
本発明によれば、かかる漏れ通路の中間位置から
下流側領域に至るシールハウジング構造体内のベ
ント通路に温度検出素子を設ける構成であるか
ら、温度検出素子は、ロータ円板金属温度をより
厳密に反映する温度をもつた温検出素子囲繞環境
の温度を測定することができる。また、温度検出
素子が下流側領域ではなく上記ベント通路に配設
されるので、プローブ組体は線状の形態になり、
その製造が安価且つ容易であり、しかも、いかな
る基本的なタービン要素を取外す必要もなく交換
ないし点検のために容易に外側から出し入れする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度検出素子を段間空所の下流側領域
に備えた従来のガスタービンを一部破断し、一部
断面で示す図、第２図は本発明による温度検出装
置を備えたガスタービンの第１図に相当する図で
ある。 図中、１６はロータ円板、１８はロータ、２２
はシールハウジング構造体、２４ａは上流側領
域、２４ｂは下流側領域、２６はシールハウジン
グ構造体の径方向内面、２８はラビリンスシール
（シール装置）、３０はロータの径方向外面、３２
は漏れ通路、３４はベント通路、４４はプローブ
組体（温度検出装置）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互に隣接し段間に空所を画定するロータ円板
   を有するロータを備えたタービンにおいて、該空
   所中の温度を検出する温度検出装置であつて 該空所の上流領域をその下流側領域から分離す
   るように該空所に配設したシールハウジング構造
   体を有し、該シールハウジング構造体は、上記上
   流側領域と下流側領との間の流体漏れ通路を、上
   記ロータの径方向外面と協同して画定する、径方
   向内面を含み、更に、 該漏れ通路を通る流体の漏れの程度を制限する
   ために上記漏れ通路中にあるシール装置と、 上記漏れ通路の中間位置から上記下流側領域に
   至る前記シールハウジング構造体のベント通路
   と、 上記ベント通路に配設されそこを通る漏れ流体
   の温度を測定する温度検出素子と、 を有する温度検出装置。