JP3564266B2 - ガスタービン静翼の支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービン静翼の支持構造に関し、蒸気冷却方式を採用する静翼を保持する車室を分割し、静翼の組付、取外しを容易にする構造としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は本発明の対象となる従来のガスタービンの翼部断面図で、本出願人が開発を進めている蒸気冷却方式のガスタービンを示している。図において、１ａは１段静翼、１ｂは２段、１ｃは３段、１ｄは４段静翼であり、２１ａは１段動翼、２１ｂ〜２１ｄ（２１ｄは図示省略）はそれぞれ２段〜４段動翼であり、それぞれ図示のように静翼と動翼は軸方向に交互に配置されている。２ａは１段静翼１ａの内側シュラウド、３ａはその外側シュラウドであり、同様に２ｂ，３ｂは２段静翼の内側，外側シュラウド、２ｃ，３ｃは３段静翼の内側，外側シュラウド、２ｄ，３ｄは４段静翼の内側，外側シュラウドである。
【０００３】
４は車室であり、翼部の外側周囲を円筒状に覆う構造で、軸方向及び円周方向には数個に分割されている。５は円柱で、車室４を貫通する穴６に嵌入され、上部が外側に突出している。円柱５と穴６とは嵌合状態となっており、車室４内外間の高温燃焼ガスの洩れを防ぐように隙間を小さくしている。
【０００４】
円柱５内部には蒸気供給通路７と蒸気回収通路８が設けられており、車室４外側に突出した円柱５先端部には部材１１が円柱５の周囲をかこむように取付けられ、部材１１には、円柱５の蒸気供給通路７及び蒸気回収通路８とそれぞれ連通する蒸気供給配管９と蒸気回収配管１０が取付けられている。このような構造の円柱５が図示のように１段静翼１ａ、１段動翼２１ａ、２段静翼１ｂ、２段動翼２１ｂの車室４に設けられ、それぞれ蒸気供給配管９より蒸気供給通路７を通り、更に空間１２よりそれぞれ静翼１ａ，１ｂの外側シュラウド３ａ，３ｂ、又、動翼２１ａ，２１ｂの分割環、及び静翼１ａ，１ｂ内部に蒸気が供給され、冷却後の蒸気を空間１２、蒸気回収通路８を通り、蒸気回収管１０より回収する。
【０００５】
図４は上記に説明のガスタービンの１段静翼の詳細な断面図であり、外側シュラウド３ａは空間１２を保って車室４に設けられた溝にフック１４が入り込み、保持されており、車室４には穴６が貫通して設けられ、この穴６にはブッシュ１３を介して円柱５が嵌入されている。円柱５内部には蒸気供給通路７と蒸気回収通路８が設けられ、円柱５先端部には部材１１が取付けられ、部材１１にはそれぞれ蒸気供給通路７、蒸気回収通路８とそれぞれ連通する蒸気供給配管９と蒸気回収配管１０とが取付けられている。
【０００６】
このような構造により静翼１ａに蒸気を供給し、冷却する場合について説明すると、蒸気供給配管９より蒸気供給通路７を介して翼内部の冷却通路に蒸気を通し、この蒸気により翼を冷却し、冷却後の蒸気は蒸気回収通路８を介して蒸気回収配管１０より回収され、蒸気供給源へ戻されて有効利用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように蒸気冷却方式の静翼を組込んだ車室においては、各静翼に蒸気を供給する通路と回収する通路を有する円柱を嵌入して静翼内部に蒸気を導き、冷却後の蒸気を回収している。一方、静翼の外側シュラウドや車室を構成する分割環は各々円周上、軸方向共数個所で分割されており、ガス通路の静止側内壁には多数の接目が存在する。この接目を通り、ガス通路の高圧側から外側シュラウドの車室側へ高温燃焼ガスが洩れて流入すると、低圧部で主流ガスに戻り、車室や外側シュラウドが過熱されるが、これを防止するために、外側シュラウドや車室壁の裏側に高圧の空気を導入し、低温の空気が主流ガス側に流れるようにして高温燃焼ガスが侵入するのを防いでいる。
【０００８】
この低温の空気は主流ガス中に流れるのみで熱効率の点からは損失となるため、できるだけ流出する空気を少くする方が好ましい。そのために、上記の車室と外側シュラウド、及び分室環の接目はできるだけ洩れを少くする構造とし、同様に静翼の蒸気供給、回収通路を含む円柱と車室を貫通する穴の隙間も所定の目標値を定め、最小値となるように組立、そのために静翼を車室に組付、取外しを容易とする支持構造が要求される。特にメインテナンスの見地からは１段静翼の蒸気冷却構造部分は点検の頻度が多く、車室全体はそのままとして出来るだけ小部品は取出しが可能で、抜出しが出来る構造とすることが望まれる。
【０００９】
そのため、本発明は、蒸気冷却方式を採用するガスタービンの静翼の支持構造において、蒸気を静翼に供給し、回収する円柱を車室に貫通して取付けると共に、円柱取付部の車室を分割することにより、この円柱を取外す場合にも容易に行なうことができ、組立、取外しを容易にして目標とする取付部の隙間を小さくして車室を冷却する空気の洩れを少くすることのできる静翼の支持構造を提供することを課題としてなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【００１１】
ロータ周囲に配置された複数の静翼に対向する車室壁に、同車室を貫通する穴をそれぞれ設け、同穴には同車室外から車室内空間を通って嵌入されると共に内部には外側シュラウド及び静翼に蒸気を供給し、同シュラウド及び静翼を冷却した蒸気を回収する通路を有する円柱を設けてなる蒸気冷却方式のガスタービン静翼の支持構造において、前記車室は前記円柱の嵌入する穴の中心線を通って円周方向に輪切り状に２分割可能に固定されていることを特徴とするガスタービン静翼の支持構造。
【００１２】
上記のガスタービン静翼の支持構造において、車室は円柱を嵌合状態で支持すると共に２分割されており、分割が可能なように、例えばボルト結合される。本発明の支持構造は特に１段静翼の組込み、取外しを行なうメインテナンス時に有効なものであり、１段静翼は後段より点検の頻度が多く、メインテナンス時には２分割された車室の上流側の円柱の嵌合した穴の中心線上で分割して取外し、円柱と共に１段静翼を軸方向上流側に引き出すことができる。
【００１３】
このような分割構造により円柱と車室の穴との嵌合状態の組込みや、点検が容易に行えるので隙間を目標の最小の隙間となるように調整が可能となり、そのためにこれらの隙間から車室空間内のシール用空間の洩れを少くすると共にシール空気の効果により高温の燃焼ガスがこれらの隙間から侵入し、洩れるのを防止する効果が一層高まる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係るガスタービン静翼の支持構造を採用した断面図である。図において符号１，２，３，５及び７乃至１０は図５に示す従来例と同じ機能を有しているので説明は省略し、そのまま引用して説明するが、本発明の特徴部分は符号２４で示す車室の構造部分と、その穴２６の部分であり、以下にこの特徴につき説明する。
【００１５】
図２（ａ）は図１におけるＸ−Ｘ矢視図であり、図では図５に示す蒸気供給配管９、蒸気回収配管１０が取付けられる部材１１を省略し、車室２４の穴２６を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図を示している。
【００１６】
両図に示すように、静翼１ａの上部の車室２４には穴２６が円周方向に設けられ、穴２６は空間１２に向かって貫通して設けられている。車室２４は穴２６の中心線で周方向に分割線２５で分割されて輪切り状にし、上流側の車室２４−１と下流側車室２４−２とに２分割されている。
【００１７】
上流側車室２４−１と下流側車室２４−２とはボルト穴２８が両車室２４−１，２４−２に連続して明けられ、ボルト２７で両車室は固定されている。このボルト２７は１段静翼の輪切り状の上流側車室２４−１の側面から円周状に複数本で均等に配置されて両車室２４−１，２４−２を固定している。
【００１８】
図３は本実施の形態でのガスタービン静翼の支持構造の斜視図であり、（ａ）は分割された車室を、（ｂ）は蒸気供給、回収用の円柱が取付けられた外側シュラウドと静翼を、（ｃ）は円柱に取付けられる部材をそれぞれ示している。
【００１９】
図３（ａ）に示すように車室２４は円周方向に輪切り状に２分割されており、上流側車室２４−１と下流側車室２４−２にはそれぞれ半円形の穴が加工され、分割線２５が接合すると円形状の穴２６が形成される。又、車室２４−１，２４−２にはそれぞれボルト穴２８が明けられ、ボルト２７が挿入されて結合するように構成され、ボルト穴２８は車室２４−１，２４−２に円周上に均等に複数個明けられ、ボルト２７で結合される。
【００２０】
図３（ｂ）は１段静翼１ａの外側シュラウド３ａに連通し、蒸気を供給するための円柱５を示し、円柱５内には蒸気供給通路７と蒸気回収通路８が設けられており、その先端部は（ａ）に示す穴２６へ挿入されて上部が車室２４の上面に突出する。
【００２１】
図３（ｃ）は円柱５の先端部が挿入される部材１１を示し、穴２９には円柱５の先端部が挿入され、それぞれ蒸気供給配管９と蒸気回収配管１０が取付けられており、これら配管９，１０は部材１１が円柱５に挿入されると、それぞれ円柱５の蒸気供給通路７の入口７ａ、蒸気回収通路８の出口８ａと接続し、蒸気を外側シュラウド３ａ及び１段静翼１ａへ供給し、又、冷却に供した蒸気を内側シュラウド３ａから回収することができる。
【００２２】
上記の実施の形態のガスタービン静翼の支持構造においては、１段静翼１ａの車室２４を上流側と下流側車室２４−１，２４−２に２分割して蒸気供給、回収通路７，８を有する円柱５を２分割した穴２６ではさみ込んで取付ける構造とする。円柱５の先端部は車室２４の外側に突出させて部材１１を取付け、部材１１には蒸気供給通路７と連通する蒸気供給配管９及び蒸気回収通路８と連通する蒸気回収配管１０を設け、蒸気を外側シュラウド３ａと１段静翼１ａに供給して冷却し、冷却に供した蒸気を回収する構成とする。
【００２３】
このような構成により、円柱５と穴２６との隙間を嵌合状態で最小となるように調整することが可能であり、シール用の空気及び高温ガスがこの隙間を通って洩れないようにすることができる。又、１段静翼は２段以降と比較し、点検頻度が高く、燃焼器を取外し、車室を点検することがあり、この点検を容易にできることが望まれていたが、本実施の形態の構造によれば車室はそのままでボルト２７を外して２分割に分離し、上流側の車室２４−１を前方へ取外し、円柱５及び静翼１ａはそのまま引抜いて取出すことができ、従来と比べて点検が容易となるものである。更に、車室２４が２分割構造であり、その組立も容易となるものである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のガスタービン静翼の支持構造は、ロータ周囲に配置された複数の静翼に対向する車室壁に、同車室を貫通する穴をそれぞれ設け、同穴には同車室外から車室内空間を通って嵌入されると共に内部には外側シュラウド及び静翼に蒸気を供給し、同シュラウド及び静翼を冷却した蒸気を回収する通路を有する円柱を設けてなる蒸気冷却方式のガスタービン静翼の支持構造において、前記車室は前記円柱の嵌入する穴の中心線を通って円周方向に輪切り状に２分割可能に固定されていることを特徴としている。このような支持構造により、特に１段静翼の点検時には、車室の上流側を取外すことにより円柱及び静翼を軸方向に引出し、円柱の嵌合状態を調整し、シール用空気のこの隙間からの洩れを少くすることができる。更に、車室が円柱嵌合の穴部分が分割されているので組立ても容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービン静翼の支持構造を採用したガスタービンの断面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係るガスタービン静翼の支持構造における１段静翼の蒸気供給部の斜視図で、（ａ）は車室の分割、（ｂ）は蒸気供給、回収用の円柱、（ｃ）は蒸気供給、回収配管取付用の部材をそれぞれ示す。
【図４】従来のガスタービン１段静翼の蒸気供給、回収部の断面図である。
【図５】従来のガスタービン静翼の支持構造の断面図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ 静翼
３ａ〜３ｄ 外側シュラウド
５ 円柱
７ 蒸気供給通路
８ 蒸気回収通路
９ 蒸気供給配管
１０ 蒸気回収配管
１１ 部材
１２ 空間
２４ 車室
２４−１ 上流側車室
２４−２ 下流側車室
２５ 分割線
２６ 穴
２７ ボルト
２８ ボルト穴

Claims (1)

1. ロータ周囲に配置された複数の静翼に対向する車室壁に、同車室を貫通する穴をそれぞれ設け、同穴には同車室外から車室内空間を通って嵌入されると共に内部には外側シュラウド及び静翼に蒸気を供給し、同シュラウド及び静翼を冷却した蒸気を回収する通路を有する円柱を設けてなる蒸気冷却方式のガスタービン静翼の支持構造において、前記車室は前記円柱の嵌入する穴の中心線を通って円周方向に輪切り状に２分割可能に固定されていることを特徴とするガスタービン静翼の支持構造。

Images