JPS62142808A - ガスタ−ビンの間隙制御装置 - Google Patents
ガスタ−ビンの間隙制御装置Info
- Publication number
- JPS62142808A JPS62142808A JP28297585A JP28297585A JPS62142808A JP S62142808 A JPS62142808 A JP S62142808A JP 28297585 A JP28297585 A JP 28297585A JP 28297585 A JP28297585 A JP 28297585A JP S62142808 A JPS62142808 A JP S62142808A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gap
- casing
- sealing ring
- radial direction
- gas turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は回転体の間隔封止装置基こ係り、特にガスター
ビンの動翼先端間隙を封止し、且つ制御するに好適なガ
スタービンの間隙制御装置に関する。
ビンの動翼先端間隙を封止し、且つ制御するに好適なガ
スタービンの間隙制御装置に関する。
ガスタービンにおいて燃焼ガスのエネルギは動翼を介し
てロータの回転エネルギに変換されるが、ガスの一部は
動翼先端とケーシングの間の間隙を通って、ロータの回
転エネルギに変換されずに下流へ漏洩する。この漏洩ガ
スの量をできるだけ減らすことによりガスタービンの効
率が向上することは明らかである。漏洩量を減らす手段
の１つは動翼先端とケーシングの間の間隙を小さくする
ことであり、理想的には間隙ゼロの状態で運転されるこ
とが望ましい。しかしこの間隙はケーシング。
てロータの回転エネルギに変換されるが、ガスの一部は
動翼先端とケーシングの間の間隙を通って、ロータの回
転エネルギに変換されずに下流へ漏洩する。この漏洩ガ
スの量をできるだけ減らすことによりガスタービンの効
率が向上することは明らかである。漏洩量を減らす手段
の１つは動翼先端とケーシングの間の間隙を小さくする
ことであり、理想的には間隙ゼロの状態で運転されるこ
とが望ましい。しかしこの間隙はケーシング。
動翼及び動翼の植え込まれたホイールのそれぞれの熱変
形や、遠心力による変形などによって、組立時の値から
定常運転中の値まで複雑に変化する。
形や、遠心力による変形などによって、組立時の値から
定常運転中の値まで複雑に変化する。
そのため間隙の変化をあらかじめ予測して、定常運転中
に間隙が目標の値になるように組立時の間隙を調整して
おく方法が一般に採用されている。
に間隙が目標の値になるように組立時の間隙を調整して
おく方法が一般に採用されている。
しかし、ガスタービンの起動から定常運転に到る間の前
記間隙の変化を解析してみると、動翼及びホイールはケ
ーシングよりも早く温度上昇し、また回転も起動後難時
間で定格速度に達するため、間隙は起動後最初のうちは
急速に狭くなって行くが、その後ケーシングの温度上昇
に伴い、間隙は最小値を経て再び広がって次第に定常運
転時の値に近づくような変化を示す。このように間隙は
起動の途中で最小値となり、定常状態ではそれより大き
くなるという変化を示すため、間隙の変化を可能な限り
精度良く推定し得たとしても、定常状態での間隙は一定
の値以下にはなり得ない。
記間隙の変化を解析してみると、動翼及びホイールはケ
ーシングよりも早く温度上昇し、また回転も起動後難時
間で定格速度に達するため、間隙は起動後最初のうちは
急速に狭くなって行くが、その後ケーシングの温度上昇
に伴い、間隙は最小値を経て再び広がって次第に定常運
転時の値に近づくような変化を示す。このように間隙は
起動の途中で最小値となり、定常状態ではそれより大き
くなるという変化を示すため、間隙の変化を可能な限り
精度良く推定し得たとしても、定常状態での間隙は一定
の値以下にはなり得ない。
これに対し従来航空用ジェットエンジンなどでは、一度
定常運転状態に到達し且つ熱的過渡変化がなくなった時
点で、圧縮機より吐出される比較的低温の全気流をケー
シングに導いて、ケーシングを冷却して半径方向に収縮
させることにより、定常運転中の間隙を減少させる方法
が用いられている。つまり、ジェットエンジンではケー
シングが比較的薄肉で且つ円筒状に作られているため、
冷却空気により容易にケーシングを収縮させることが可
能で、又、ケーシングの収縮も周方向に一様に円心状に
生じる。しかし発電用に用いられる陸用ガスタービンで
は一般にケーシングは肉厚であり、又、水平面で２分割
されており水平フランジをボルトで結合して一体にする
構造が採用される。従ってケーシングを冷却して収縮さ
せるには大量の冷却空気を必要とし、タービン全体の効
率は、間隙を隙くしたことによる効率向上よりも、冷却
全気量の増大による効率低下の方が大きくなると考えら
れる。又、水平フランジがあるためにケーシングの収縮
が周方向に一様にならないことも予想される。
定常運転状態に到達し且つ熱的過渡変化がなくなった時
点で、圧縮機より吐出される比較的低温の全気流をケー
シングに導いて、ケーシングを冷却して半径方向に収縮
させることにより、定常運転中の間隙を減少させる方法
が用いられている。つまり、ジェットエンジンではケー
シングが比較的薄肉で且つ円筒状に作られているため、
冷却空気により容易にケーシングを収縮させることが可
能で、又、ケーシングの収縮も周方向に一様に円心状に
生じる。しかし発電用に用いられる陸用ガスタービンで
は一般にケーシングは肉厚であり、又、水平面で２分割
されており水平フランジをボルトで結合して一体にする
構造が採用される。従ってケーシングを冷却して収縮さ
せるには大量の冷却空気を必要とし、タービン全体の効
率は、間隙を隙くしたことによる効率向上よりも、冷却
全気量の増大による効率低下の方が大きくなると考えら
れる。又、水平フランジがあるためにケーシングの収縮
が周方向に一様にならないことも予想される。
この発明はこのような事情に純みてなされたもので、そ
の目的とするところは種々のタイプのガスタービン装置
において動翼先端とケーシングとの間の間隙を調節可能
にしたガスタービンの間隙制御装置を提供することにあ
る。
の目的とするところは種々のタイプのガスタービン装置
において動翼先端とケーシングとの間の間隙を調節可能
にしたガスタービンの間隙制御装置を提供することにあ
る。
この発明はガスタービンの各段毎に、動翼とケーシング
の間に半径方向の動きを可能にするベローズを有する円
輪状の封止リングを挿入し、さらに上記封止リングのケ
ーシング側の内壁からは間隙制御棒がケーシングを突き
抜けて半径方向へ伸びており、その先端は半径方向へ駆
動可能なアクチュエータへ接続されて成るガスタービン
の間隙制御装置。
の間に半径方向の動きを可能にするベローズを有する円
輪状の封止リングを挿入し、さらに上記封止リングのケ
ーシング側の内壁からは間隙制御棒がケーシングを突き
抜けて半径方向へ伸びており、その先端は半径方向へ駆
動可能なアクチュエータへ接続されて成るガスタービン
の間隙制御装置。
この発明によって得られる効果は、ガスタービン装ｕｔ
において主流ガスの一部が動翼先端とケーシングの間の
間隙を通って流れるいわゆるＩＡａ ｅ５．ガスの量を
大巾に減らすことが可能となる。又定常運転時以外のと
こにおいても當時上記間隙を検知し、最適の間隙を確保
することができるのであらゆる運転範囲において漏洩ガ
スによるタービン効率の低下を無くすことができる。さ
らにタービン各段毎の円周上に上記装置を複数台設ける
ことにより、上記間隙に周方向のばらつきが生じても即
座に適正間隙に確保することが可能であり、タービン効
率の向上が計られるガスタービンの間隙制御装置を提供
することができる。
において主流ガスの一部が動翼先端とケーシングの間の
間隙を通って流れるいわゆるＩＡａ ｅ５．ガスの量を
大巾に減らすことが可能となる。又定常運転時以外のと
こにおいても當時上記間隙を検知し、最適の間隙を確保
することができるのであらゆる運転範囲において漏洩ガ
スによるタービン効率の低下を無くすことができる。さ
らにタービン各段毎の円周上に上記装置を複数台設ける
ことにより、上記間隙に周方向のばらつきが生じても即
座に適正間隙に確保することが可能であり、タービン効
率の向上が計られるガスタービンの間隙制御装置を提供
することができる。
〔発明の実施例〕
この発明の実施例を第１図乃至第２図に示す。
第１図は本発明第１の実施例に係る一部を取り出して示
す縦断面構造図である。周方向に幾つかに分割されたセ
グメントより成るＸ３３１１かケーシング１の内面に取
付けられ、λ搗１１の外周側には靜臘２が取り付けられ
る。翼環１１の内側にはラビリンスシール５の突起を持
っ円輪状の封止リング６が半値方向に移動可能なベロー
ズ１４と共に固定され、上記ベローズ１４の終端は封止
りング内壁に設けられる突起ｌＯの部分で支持される構
造になっている。さらに封止リング６のケーシング側の
壁面からは半径方向に移動可能な荷ノ御棒７かケーシン
グ１を突き抜けて半径方向へ伸び上記制御棒７の先端部
８は半径方向へ駆動可能なアクチュエータ９へ接続され
ている。上記アクチュエータ９では圧力導管１２を通し
て圧力源１３を適宜調整することにより制御棒７を半径
方向に移動可能になり、従って動翼３の先端部４とラビ
リンスシール５付封止リング６で構成される間隙を制御
することが可能である。
す縦断面構造図である。周方向に幾つかに分割されたセ
グメントより成るＸ３３１１かケーシング１の内面に取
付けられ、λ搗１１の外周側には靜臘２が取り付けられ
る。翼環１１の内側にはラビリンスシール５の突起を持
っ円輪状の封止リング６が半値方向に移動可能なベロー
ズ１４と共に固定され、上記ベローズ１４の終端は封止
りング内壁に設けられる突起ｌＯの部分で支持される構
造になっている。さらに封止リング６のケーシング側の
壁面からは半径方向に移動可能な荷ノ御棒７かケーシン
グ１を突き抜けて半径方向へ伸び上記制御棒７の先端部
８は半径方向へ駆動可能なアクチュエータ９へ接続され
ている。上記アクチュエータ９では圧力導管１２を通し
て圧力源１３を適宜調整することにより制御棒７を半径
方向に移動可能になり、従って動翼３の先端部４とラビ
リンスシール５付封止リング６で構成される間隙を制御
することが可能である。
第２図は本発明第３の実施例に係る一部を取り出して示
す縦断面構造図である。ここでは封止リング６面に動Ｊ
ｉ３の先端４との間隙を検知するギャップセンサー１８
が取付けられ、その信号はケーシング１の内外壁面を貫
通して設けられた端子１９によりケーシング外へ取り出
され制御演算器１６へと導かれる。上記制御演算器１６
では上記間隙を演算し適切な間隙に成るようζこ圧力源
１５からの供給圧力を制御弁１７で自動調節することに
より制御棒７の半径方向の動きにより動翼３の先端部４
と封止リング６との間隙を常時自動制御することが可能
となる。又、この様な装置はタービン各段毎に円周方向
に多数台設けることにより周方向の間隙のばらつきを小
さくすることが可能である。
す縦断面構造図である。ここでは封止リング６面に動Ｊ
ｉ３の先端４との間隙を検知するギャップセンサー１８
が取付けられ、その信号はケーシング１の内外壁面を貫
通して設けられた端子１９によりケーシング外へ取り出
され制御演算器１６へと導かれる。上記制御演算器１６
では上記間隙を演算し適切な間隙に成るようζこ圧力源
１５からの供給圧力を制御弁１７で自動調節することに
より制御棒７の半径方向の動きにより動翼３の先端部４
と封止リング６との間隙を常時自動制御することが可能
となる。又、この様な装置はタービン各段毎に円周方向
に多数台設けることにより周方向の間隙のばらつきを小
さくすることが可能である。
以上説明したように、本実施例によれば定格時の定常状
態だけでなくあらゆる運転範囲でガスタービン動翼の間
隙を小さくすることができるので、ガスタービンの効率
が向上するという効果がある。
態だけでなくあらゆる運転範囲でガスタービン動翼の間
隙を小さくすることができるので、ガスタービンの効率
が向上するという効果がある。
又、動翼先端及び封止リング部を冷却するために冷却空
気通過孔等を封止リング部に設けることはいっこうにさ
しつかえない。さらに上記アクチュエータ９の圧力源に
は気体圧、液体圧を問わない。
気通過孔等を封止リング部に設けることはいっこうにさ
しつかえない。さらに上記アクチュエータ９の圧力源に
は気体圧、液体圧を問わない。
又、アクチュエータ９内部には第４図乃至第５図に示す
ようにスプリング２０機構と組合せて使用してもいつこ
うにさしつかえない。
ようにスプリング２０機構と組合せて使用してもいつこ
うにさしつかえない。
以上説明したように、本発明によれば動翼先端とケーシ
ング部で形成される間隙を可能なかぎり小さくして漏洩
ガスを少なくし、タービン効率を向上させることを目的
とするターボ機械装置の間隙制御装置に広く使用できる
ことは言うまでもない。
ング部で形成される間隙を可能なかぎり小さくして漏洩
ガスを少なくし、タービン効率を向上させることを目的
とするターボ機械装置の間隙制御装置に広く使用できる
ことは言うまでもない。
第１図及び第２図は本発明の一実施例であるガスタービ
ンを示す縦断面図、第３図及び第４図は本発明に用いら
れるアクチュエータ内部構造の変形例を示す縦断面図で
ある。 １・・・ケーシング、２・・・静翼、３・・・動翼、４
・・・動翼先端、５・・・ラビリンスシール、６・・・
封止リング、７・・・制御棒、８・・・制御棒先端部、
９・・・アク手ユエータ、１０・・・突起、１１・・・
翼環、１２・・・圧力導管、１３．１５・・・圧力源、
１４・・・ベローズ、１６・・・制御演算器、１７・・
・制御弁、１８・・・ギャップセンサー、１９・・・端
子、２０・・・スプリング。 代理人 弁理士 則 近 惹 佑 同 竹 花 喜久男 第１図 第２図 第３図 第４図
ンを示す縦断面図、第３図及び第４図は本発明に用いら
れるアクチュエータ内部構造の変形例を示す縦断面図で
ある。 １・・・ケーシング、２・・・静翼、３・・・動翼、４
・・・動翼先端、５・・・ラビリンスシール、６・・・
封止リング、７・・・制御棒、８・・・制御棒先端部、
９・・・アク手ユエータ、１０・・・突起、１１・・・
翼環、１２・・・圧力導管、１３．１５・・・圧力源、
１４・・・ベローズ、１６・・・制御演算器、１７・・
・制御弁、１８・・・ギャップセンサー、１９・・・端
子、２０・・・スプリング。 代理人 弁理士 則 近 惹 佑 同 竹 花 喜久男 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (3)
- （１）ガスタービンのケーシングと動翼先端との間の間
隙を封止し、且つ間隙を制御するガスタービンの間隙制
御装置において、タービンの各段毎に動翼とケーシング
の間に半径方向の動きを可能にするベローズを有する円
輪状の封止リングを挿入し、さらに上記封止リングのケ
ーシング側の内壁面には少なくても１本以上の間隙制御
棒がケーシングを突き抜けて半径方向へ伸びており、上
記制御棒の先端部は半径方向へ駆動可能なアクチュエー
タへ接続されたことを特徴とするガスタービンの間隙制
御装置。 - （２）封止リングにあっては円周上に複数の隔壁を持っ
て構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のガスタービンの間隙制御装置。 - （３）封止リングに動翼先端間隙を検知するギャップセ
ンサーを取り付け、このギャップセンサーの信号をケー
シング外部に設けられた制御演算器に導くことにより、
上記アクチュエータに接続される制御弁の弁開度を制御
し、上記制御棒及び上記封止リングのタービンの半径方
向への動きを自動調整できるようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のガスタービンの間隔制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28297585A JPS62142808A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | ガスタ−ビンの間隙制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28297585A JPS62142808A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | ガスタ−ビンの間隙制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142808A true JPS62142808A (ja) | 1987-06-26 |
Family
ID=17659563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28297585A Pending JPS62142808A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | ガスタ−ビンの間隙制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62142808A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5017088A (en) * | 1988-12-21 | 1991-05-21 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation"S.N.E.C.M.A." | Gas turbine engine compressor casing with internal diameter control |
| US5104287A (en) * | 1989-09-08 | 1992-04-14 | General Electric Company | Blade tip clearance control apparatus for a gas turbine engine |
| US5211534A (en) * | 1991-02-23 | 1993-05-18 | Rolls-Royce Plc | Blade tip clearance control apparatus |
| WO2001009488A1 (en) * | 1999-07-30 | 2001-02-08 | Allison Advanced Development Company | Blade clearance control for turbomachinery |
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| WO2020013837A1 (en) * | 2018-07-13 | 2020-01-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Sealing apparatus for sealing a radial clearance between stationary and rotatable components of a gas turbine engine and corresponding operating method |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP28297585A patent/JPS62142808A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5017088A (en) * | 1988-12-21 | 1991-05-21 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation"S.N.E.C.M.A." | Gas turbine engine compressor casing with internal diameter control |
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| JP2010090818A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン及びその定格時運転方法 |
| US10309245B2 (en) | 2008-10-08 | 2019-06-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine and operating method thereof |
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