| 【発明の名称】 |
ガスタービンの排気装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】荒川 貞雄
【氏名】今井 則和
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| 【要約】 |
【課題】高圧の圧縮空気が低圧の排気通路へ漏れることを防止することができるガスタービンの排気装置を提供することである。
【解決手段】回転するタービンのタービン翼に沿って外周壁を形成するタービンシュラウドの端部または前記タービンシュラウドの端部に対向する排気通路端部のいずれかに環状の弾性板金部材を一体固着し、前記弾性板金部材を対向する排気通路端部又はタービンシュラウドの端部に圧接させることによりタービンシュラウドと排気通路の間の気密を保持する。弾性板金部材を蛇腹形状に形成する、または板ばねで構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転するタービンのタービン翼に沿って外周壁を形成するタービンシュラウドの端部または前記タービンシュラウドの端部に対向する排気通路端部のいずれかに環状の弾性板金部材を一体固着し、前記弾性板金部材を対向する排気通路端部又はタービンシュラウドの端部に圧接させることによりタービンシュラウドと排気通路の間の気密を保持することを特徴とするガスタービンの排気装置。
【請求項２】 前記弾性板金部材を蛇腹形状に形成した請求項１に記載のガスタービンの排気装置。
【請求項３】 前記弾性板金部材を板ばねで構成した請求項１に記載のガスタービンの排気装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービン翼を囲うタービンシュラウドと排気通路の間に気密を保持する部材を備えたガスタービンの排気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来のガスタービンの燃焼器２００の断面略図である。燃焼器２００は、内筒８１，外筒８２を備えている。内筒８１の一端には燃料噴射弁８３が設けてあり、他端にはスクロール９４が接続されている。外筒８２は、ハウジング８０に固定されている。外筒８２と内筒８１の間には環状の空気通路８６が形成されており、空気通路８６には図示しないコンプレッサから圧縮空気が供給されている。スクロール９４の下流側にはノズル９３が設けてある。ハウジング８０とスクロール９４の間には、空気通路８６と連通した圧縮空気室９８が形成されている。
【０００３】内筒８１には空気を流入させるプライマリポート８４とダイリューションポート８５が設けてある。空気通路８６の圧縮空気は、これらプライマリポート８４とダイリューションポート８５を介して内筒８１内に入る。
【０００４】燃料噴射弁８３から噴射された燃料とプライマリポート８４から流入した空気とが混合して混合気を生成し、混合気は点火プラグ８７で着火されて燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは内筒８１からスクロール９４を経てノズル９３で加速され、加速された燃焼ガスによりタービン翼９１を供えたタービン９０が回転軸９９を中心に回転する。タービン９０を回転させた燃焼ガスは、さらに下流側へ流れ、排気ディフューザ９６を介して排気管９５から外部へ排出される。排気ディフューザ９６と排気管９５により排気通路８８が形成されている。
【０００５】タービン翼９１の外周壁を形成するタービンシュラウド９２と排気ディフューザ９６の間には、耐熱鋼性のシールリング９７が設けてある。このシールリング９７により高圧側の圧縮空気室９８と低圧側の排気通路８８とが直接連通しないように気密を保っている。
【０００６】圧縮空気室９８と排気通路８８の間を密封するには、シールリング９７のみならず、タービンシュラウド９２及び排気ディフューザ９６のシールリング９７と接触する部分に高精度な表面処理を施す必要があり、非常にコストがかかる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、高圧の圧縮空気が低圧の排気通路へ漏れることを防止することができるガスタービンの排気装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため請求項１の発明では、回転するタービンのタービン翼に沿って外周壁を形成するタービンシュラウドの端部または前記タービンシュラウドの端部に対向する排気通路端部のいずれかに環状の弾性板金部材を一体固着し、前記弾性板金部材を対向する排気通路端部又はタービンシュラウドの端部に圧接させることによりタービンシュラウドと排気通路の間の気密を保持するようにした。請求項２の発明では請求項１の発明において、前記弾性板金部材を蛇腹形状に形成した。請求項３の発明では、請求項１の発明において前記弾性板金部材を板ばねで構成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】（請求項１，３の発明の実施例）図１は請求項１，３の発明を適用したガスタービンの燃焼器１００の断面略図である。燃焼器１００は、一端（図１で見て上端）に燃料噴射弁４を備えかつ他端（図１で見て下端）にスクロール１３を接続した内筒２，内筒２と同芯でかつハウジング１７に固定された外筒３，タービン翼１０を備えかつ回転軸１６を中心に回転するタービン９，タービン翼１０の外周壁を形成するタービンシュラウド１１及びタービンシュラウド１１と排気管１４とを気密を保ち連結する弾性板金部材で形成された排気装置１等で構成されている。
【００１０】外筒３と内筒２の間には筒状の空気通路７が形成されている。空気通路７には、図示しないコンプレッサにより圧縮空気が供給されている。空気通路７は、ハウジング１７とスクロール１３等で仕切られた圧縮空気室１５と連通している。また、排気装置１と排気管１４とで排気通路２０が形成されている。
【００１１】内筒２にはプライマリポート５とダイリューションポート６が設けてある。燃料噴射弁４から噴射された燃料とプライマリポート５から流入した空気とが混合して内筒２内で混合気が生成され、この混合気は点火プラグ８により着火されて燃焼し、燃焼ガスが発生する。
【００１２】高温の燃焼ガスは、ダイリューションポート６から内筒２内に流入した低温の空気と混合して希釈され、温度が低下した燃焼ガスがスクロール１３を経てノズル１２で加速される。加速された燃焼ガスによりタービン９が回転軸１６を中心に回転駆動される。タービン９を回転駆動させた燃焼ガスは、排気通路２０内をディフューザ機能を有する排気装置１を経て排気管１４から外部へ排出される。
【００１３】排気装置１と排気管１４とは、円周上の複数箇所でボルト１８（図１には１つのみ示す）により固着されており、排気装置１と排気管１４の間の気密は保持されている。排気装置１とタービンシュラウド１１との接続部分については、図２を用いて説明する。
【００１４】図２は、排気装置１とタービンシュラウド１１の接続部の拡大断面図である。タービンシュラウド１１の端部には環状部材２１が溶着され、排気装置１側に開口した環状の溝２２を形成している。
【００１５】排気装置１の左側の端部を外周側へ湾曲させ、環状の溝２２内に圧入させる。排気装置１は弾性板金部材で形成されているので、復元力により溝２２内の接触部２３及び２４で圧着する。これにより高圧側の圧縮空気室１５と低圧側の排気通路２０とが直接連通しなくなり、両者間の気密が保たれる。図２の構成では、接触部２３と２４の２箇所で２重に圧縮空気室１５と排気通路２０の間の気密が保持される。図２において、環状部材２１がなくても、接触部２３のみで圧縮空気室１５と排気通路２０の間の気密を保つことができる。
【００１６】図３は、図２の変形例を示す断面図である。図３において図２と異なる点は、排気装置１の端部が蛇行状に湾曲している点であり、その他は図２に示す構成と全て同じである。図３の構成では、接触部２５〜２８の４箇所で４重に圧縮空気室１５と排気通路２０の間の気密が保持される。
【００１７】図４は、請求項１の発明による別の排気装置の断面略図である。図４の排気装置では、排気ディフューザ３３がタービンシュラウド１１に溶着されており、また、排気管１４にはテーパ状板金部材３２が溶着されている。排気ディフューザ３３にはテーパ面３３ａが設けてあり、テーパ状板金部材３２は、このテーパ面３３ａに圧着し、高圧の圧縮空気室１５と低圧の排気通路２０とを遮断し、圧縮空気室１５内の空気が排気通路２０内に流出することを防止している。
【００１８】テーパ状板金部材３２の厚みを薄くして変形し易くすると、圧縮空気室１５と排気通路２０の差圧によりテーパ状板金部材３２がテーパ面３３ａに押圧され、気密の保持をより確実にすることができる。
【００１９】（請求項２の発明の実施例）図５は、請求項２の発明によるガスタービンの排気装置３０の断面略図である。図１の燃焼器１００において、排気装置１の代わりにこの排気装置３０を設置することにより燃焼器を構成する（燃焼器全体の図は省略）。
【００２０】排気装置３０は、蛇腹部分３０ａを備えた弾性板金部材で形成されている。排気装置３０の内周側には一端がテーパ状に広がる遮熱管３１が設けてある。タービンシュラウド１１の端部にはテーパ面１１ａが形成されている。
【００２１】このテーパ面１１ａと排気装置３０の先端部とは、間に遮熱管３１を挟んで圧着している。テーパ面１１ａに排気装置３０の先端部を押圧させてタービンシュラウド１１と排気装置３０の間を密封し、高圧の圧縮空気室１５と低圧の排気通路２０とを遮断する。排気装置３０は遮熱管３１により保護されているが、遮熱管３１は必要に応じて設ければよい。
【００２２】図６は、排気装置３５をタービンシュラウド１１にボルト・ナット３７により気密を保ち固着し、かつ排気管１４にテーパ面３８を設け、テーパ面３８と排気管１４とは、間に遮熱管３６を挟んで圧着している。このテーパ面３８に排気装置３５の端部を押圧させて排気装置３５と排気管１４の間を密封し、高圧の圧縮空気室１５と低圧の排気通路２０とを遮断する。排気装置３０は遮熱管３１により保護されているが、この遮熱管３１は必要に応じて設ければよい。図６に示す構成においても図５と同じ効果を奏することができる。
【００２３】
【発明の効果】請求項１の発明では、弾性板金部材で形成した排気装置１を排気管１４に固着し、また、排気装置１の弾性力により排気装置１とタービンシュラウド１１とを圧着させ気密を保つようにしたので、高圧の圧縮空気室１５と低圧の排気通路２０とを遮断することができ、圧縮空気室１５内の空気が排気通路２０内へ流出することを防止することができる。
【００２４】従来は、タービンシュラウド９２と排気ディフューザ９６の両方にシールリング９７を密着させて気密を保持していたが、請求項１の発明では、排気装置１をタービンシュラウド１１又は排気管１４のいずれかと固着し、固着しない側とのみ気密を保つようにすればよいので、従来よりも確実に気密を保持することができる。
【００２５】請求項２の発明では、弾性板金部材に蛇腹部分３０ａを設けたので、排気装置１に振動等の外力が加わっても、蛇腹部分３０ａでその外力を吸収することができ、気密保持部分（圧着部分）を摺動させずに済み、気密保持部分を保護することができ、気密保持の確実性が向上する。高温下で気密保持部分が摺動して接触面が溶着することを防止することができ、確実に気密を保持することができる。
【００２６】請求項３の発明では、弾性板金部材を板ばねで構成したので、排気装置１の製造のコストダウンを図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７８１
【氏名又は名称】ヤンマーディーゼル株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月２９日（２０００．６．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２１４４
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 葆 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１３４０１（Ｐ２００２−１３４０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月１８日（２００２．１．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１９６４６４（Ｐ２０００−１９６４６４） |
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