JPS6355308A - ガスタ−ビンケ−シング構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービンケーシングに係り、特に運転中の
ケーシングの熱変形を防止し、常に、真円状態で熱膨張
できるようにし、動翼先端の間隙を最小にした高効率な
ガスタービンに関する。

〔従来の技術〕

動翼先端間隙はロータ動翼と、その外側に位置するケー
シングに保持されるシュラウドセグメントで構成される
。

この動翼先端の間隙は運転中に最小値となるように。

（１）回転体側、静止体側熱伸び、 （２）回転体側、静止体側全体たわみ （３）軸受油膜厚さ く４）回転体の振動振幅 （５）静止体側の熱変形 （６）設計上の余裕値 を考慮して、組立時の値は設定される。

ヘビーデユーティのガスタービンは、分解・組立の容易
性より、水平面の上・下二分割構造、水平フランジで上
下半ケーシング接続となる。

ガスタービンのケーシングは、一つの特徴として、熱応
力を軽減する目的で薄肉構造とし、水平フランジは、内
部の高温高圧空気、または、燃焼ガスが外部に洩れない
ようにするため厚肉とする。

ガスタービン運転中のケーシングは、内部の熱のため約
２５０℃程度のメタル温度となる。水平フランジ部は厚
肉と外部への熱放散の違いにより。

ケーシング殻の部分よりは約１００℃程度低いメタル温
度を示す、この結果、水平フランジ部はケーシング弧部
の自由な熱膨張を拘束し、全体として熱変形を起すこと
になる。

この熱変形があるため、動翼先端の間隙は大きな値に設
定せざるを得す、この分、ガスタービン全体の熱効率も
低下することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、タービンケーシングの弧部と水平フラ
ンジ部のメタル温度の差によるケーシング全体の熱変形
量を小さくする考慮がなされておらず、この分、動翼先
端の間隙を大きくしていた。

このため、ガスタービン全体の効率をもつと高くするこ
とができなかった。

本発明の目的は、水平フランジ部のメタル温度を他のケ
ーシング弧部と同じくすることにより熱変形を防止し、
動翼先端の間隙を最小にすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、水平フランジ部のメタル温度をケーシング
弧部と同じ温度となるよう、水平フランジ部のみ加熱、
または、外部への熱放散を防止するため、水平フランジ
部のみ保温材を取付けるこ　　　゛とにより達成される
。

〔作用〕

、ケーシング水平フランジ部はケーシング弧部に比較し
、質量が大であり、表面積が広いため外部への熱放散が
大きく、この結果、メタル温度は低い値を示す、このた
め、水平フランジ部はケージジグ全体が、運転中、自由
に熱膨張することを拘束することになり熱変形を引き起
す。

このケーシングの熱変形を防止するには、ケーシング水
平フランジ部のメタル温度を他弧部と同じとなる様にす
る必要がある。

この目的のために、水平フランジ部のみ外部を保温すれ
ば、水平フランジ部のみ熱放散が抑制されることになり
、メタル温度を上げてやり、弧部と同一温度とするとと
ができる。

また、この保温のかわりに、高温空気、あるいは、その
他加熱装置により、水平フランジ部のみ強制的に加熱し
ても同じ効果が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。動翼
先端の間隙は、ケーシング１の内側に保持されるシェラ
ウドセグメント２の内径と、ロータホイール３の外側に
保持される動翼４の外径とにはさまれたものであり、こ
゛の量を最小とし、主流ガスのこの間隙部を流れる流量
を少なくすることはガスタービン熱効率の向上につなが
る。

第２図は第１図の断面■−■を示す、ケーシング１は１
分解・組立の容易性より水平面で上下半ケーシングニ分
割構造となる。水平分割部は、上下半ケーシングの締付
ボルトの配置及びケーシング内の高温・高圧に耐えられ
るように、厚肉のフランジが必要となる。このため、第
２図に示すように、ケーシング水平フランジ部１ａとケ
ーシング弧部１ｂでは大きな質量の違いが生じる。ガス
タービンの運転中、ケーシング１は内部の熱により加熱
され、ケーシング弧部１ｂで２５０℃程度、水平フラン
ジ部で１５０℃程度のメタル温度となる０本発明では、
ケーシング弧部１ｂ、水平フランジ部１ａが同一メタル
温度となるように、水平フランジ部１ａを中心として適
当な範囲に、ある厚みの保温材５を取付け、水平フラン
ジ部１ａからの熱放散を抑制する構造とする。

第２図に示す保温材５の取付と同じ効果を得る別の方法
として、水平フランジ部１ａのみを加熱することも可能
である。この場合、ガスタービン系統内の高温体を利用
しても、外部の加熱源を利用しても同じ効果が得られる
。

第３図は、本発明の場合と従来の場合とでケー　　・シ
ングの熱変形量を示したものである６本発明の技術を使
用すれば、０．１５〜０．２０閣程度の熱変形を防止す
ることが可能となるので。

この分、動翼先端の間隙を小さく設定することができる
。第４図は動翼先端間隙値の変化量に対するガスタービ
ン熱効率の変化を示す。

本発明により、−段から三段まで各々０．１５園ずつ動
翼先端の間隙を小さく設定できると、ガスタービン効率
は０．１５　％向上することになる。

また、今後、高効率化のため、高温・高圧化したガスタ
ービンでは、ケーシング水平フランジ部をより大きくす
る必要があり、本発明の効果もより期待できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、水平フランジのあるケーシングで、真
円状態に熱膨張させることができるので、この分、動翼
先端の間隙を小さくできる。この結果、ガスタービンの
効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のタービン部断面図、第２図
は第１図の■−■矢視断面図、第３図はケーシングの熱
変形図、第４図は動翼先端間隙と余生１巴 シ １’７−シン７°゛ Ｈ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上半、下半ケーシングを結合するための水平フラン
   ジをもつタービンケーシングにおいて、前記水平フラン
   ジ部を含め、全周が同一な温度となるよう、前記水平フ
   ランジ部を中心とした範囲に、外部より保温材を取付け
   たことを特徴とするガスタービンケーシング構造。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記水平フランジを内部あるいは外部より、自系統内の
   高温流体、または、外部の加熱装置により加熱すること
   を特徴とするガスタービンケーシング構造。