JPH0953462A - ガスタービンのコンテインメントリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンのケーシングを保護するととも
に、ガスタービンのスクロール部の冷却性能を向上させ
るガスタービンのコンテインメントリングを提供する。 【解決手段】 ガスタービン１のスクロール部２がター
ビンケーシング３の周りに張り出して設けられているガ
スタービン１の、スクロール部ライナー管４とタービン
ケーシング３との間に設置された環状のコンテインメン
トリング５であって、スクロール部ライナー管４とコン
テインメントリング５との間およびコンテインメントリ
ング５とタービンケーシング３との間に隙間６，７を設
けて冷却空気の流路としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン、特
に陸舶用ガスタービンにおけるコンテインメントリング
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンは、図３に例示するよう
に、空気圧縮機、燃焼器、タービンなどから構成され、
空気圧縮機で加圧した空気により、燃焼器で燃料を燃焼
させて高温高圧の燃焼ガスを発生させ、この高温高圧の
燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンにより
空気圧縮機を回転駆動するようになっている。また、図
３に例示したガスタービンでは、多数の燃焼器が周囲に
配置されているが、陸舶用や航空機の補助動力用のガス
タービンでは、メンテナンス性の向上、コストなどの見
地から単一の燃焼器だけを備えたものが多い。

【０００３】かかる単一の燃焼器を備えたガスタービン
では、空気圧縮機とタービンとの間に渦巻き状の空間
（スクロール部という）が設けられ、燃焼器からの燃焼
ガスがこのスクロール部により周方向に分散され、ター
ビンの翼列にほぼ均等に流入するようになっている。

【０００４】また、陸舶用ガスタービン（いわゆる産業
用ガスタービン）のエンジン型式認定基準の一つとし
て、「ディスクバーストによるディスクの破片をガスタ
ービン外部へ飛散させない。」ということが要求されて
いる。そのためには、ガスタービンのケーシング自体を
厚く、強固にしておけばよいのであるが、ケーシングを
厚くすると熱応力に対する耐久力が低下し、熱のみによ
ってケーシングが破損してしまう。そこで、ガスタービ
ンのケーシングの外周にコンテインメントリングといわ
れる環状の部材を沿わせて破損時のタービンディスク片
を封じ込めるようにしている。

【０００５】図４は、従来のコンテインメントリングを
有するガスタービンの部分断面図である。図に示すガス
タービン１は、空気圧縮機１１、タービン１２、圧縮機
ケーシング１３、タービンケーシング３、燃焼器（図示
せず）、スクロール部２などを備え、空気圧縮機１１に
より加圧された空気を燃焼器（図示せず）へ送り、燃料
を燃焼させて燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスはライ
ナー管１６およびスクロール部ライナー管４を通ってタ
ービン１２へ送られる。タービン１２へ送られた燃焼ガ
スによりタービン１２を駆動し、このタービン１２によ
り空気圧縮機１１を回転駆動するようになっている。

【０００６】また、空気圧縮機１１により加圧された空
気の一部は、スクロール部ライナー管４の冷却空気とし
て利用されている。その空気はスクロール部ケーシング
１５とスクロール部ライナー管４との間を通って、スク
ロール部ライナー管４とコンテインメントリング５との
間の空間１７へと流れ込む。なお、コンテインメントリ
ング５はタービンケーシング３に沿うようにして設置さ
れているため、空間１７に流れ込んだ空気に行き場はな
く、空間１７に流れ込んだ空気の対流によってスクロー
ル部ライナー管４を冷却している。したがって、コンテ
インメントリング５は、ガスタービンの通常運転中にお
いては何の役目も果たしていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したガス
タービンのコンテインメントリングでは、コンテインメ
ントリングはガスタービンのケーシングに密接して設置
されているため、ガスタービンの運転中におけるその熱
膨張率の差によって高い応力が発生しており、コンテイ
ンメントリングおよびケーシングが破損する要因となっ
ていた。

【０００８】また、スクロール部ライナー管は、ライナ
ー管とスクロールケーシングとの空間に流れ込む空気の
対流のみによって冷却されているため、冷却性能が低
く、ライナーの寿命を短くしていた。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたものである。すなわち、従来ガスタービンの通常
運転中においては何の役目も果たしていないコンテイン
メントリングの存在に注目し、ガスタービンの破損時の
タービンディスク片を封じ込めるとともに、ガスタービ
ンのスクロール部の冷却性能を向上させるガスタービン
のコンテインメントリングを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガスタ
ービンのスクロール部がタービンケーシングの周りに張
り出して設けられているガスタービンの、スクロール部
ライナー管とタービンケーシングとの間に設置された環
状のコンテインメントリングであって、スクロール部ラ
イナー管とコンテインメントリングとの間およびコンテ
インメントリングとタービンケーシングとの間に隙間を
設けて冷却空気の流路としたことを特徴とするガスター
ビンのコンテインメントリングが提供される。

【００１１】また、上記コンテインメントリングは、そ
の前端は内側に折り返されて屈曲部が形成され、その屈
曲部には通風孔が設けられている。

【００１２】本発明によれば、コンテインメントリング
とタービンケーシングとの間に隙間を設けたことによ
り、ガスタービンの運転中におけるその熱膨張率の差に
よって高い応力が発生することがない。

【００１３】さらに、コンテインメントリングがスクロ
ール部ライナー管に近づくことになるため、スクロール
部ライナー管の表面に軸方向の空気の流れ（流路）をつ
くることができるとともに、その流速を上げることがで
きる。

【００１４】また、コンテインメントリングとスクロー
ル部との間の隙間を通り抜けた空気は、コンテインメン
トリングの屈曲部に設けられた通風孔を通り、コンテイ
ンメントリングとタービンケーシングとの間の隙間に流
れ込む。タービンケーシングの内部と外部との圧力差に
より、コンテインメントリングとタービンケーシングと
の間の隙間に流れ込んだ空気は、タービンケーシングに
設けられた小孔およびタービンケーシングの隙間からタ
ービンケーシング内部へと流れ込む。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図１および図２を参照して説明する。なお、従来と
共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省
略する。

【００１６】図１は本発明のコンテインメントリングを
有するガスタービンの部分断面図であり、図２は図１の
コンテインメントリング近傍の拡大図である。図１およ
び図２に示すコンテインメントリングは、スクロール部
ライナー管４とコンテインメントリング５との間および
コンテインメントリング５とタービンケーシング３との
間に隙間６，７を設けて冷却空気の流路を形成したもの
である。

【００１７】コンテインメントリング５は、その前端は
内側に折り返されて屈曲部８が形成され、その屈曲部に
は複数の通風孔９が設けられている。屈曲部８は、スク
ロール部ライナー管４の終端に設けられたフランジ１８
と、タービンケーシング３とスクロール部ライナー管４
との連結部材２１に設けられたフランジ１９と、これら
のフランジ１８，１９を連結するための溝を有する環状
の連結部材２２により支持されている。一方、コンテイ
ンメントリング５の後端は内側と外側に向かってフラン
ジ２４，２５が設けられ、外側のフランジ２５はスクロ
ール部ケーシング１５に、内側のフランジ２４はタービ
ンケーシング３に、それぞれボルトにより固定されてい
る。

【００１８】なお、コンテインメントリング５の厚さや
材質などは、上述した産業用ガスタービンのエンジン型
式認定基準に適するように設計されているのは勿論であ
る。

【００１９】図１に示す空気圧縮機１１により加圧され
た空気の一部は、スクロール部ケーシング１５とスクロ
ール部ライナー管４との間を通って、スクロール部ライ
ナー管４とコンテインメントリング５との間の隙間６へ
と流れ込む。コンテインメントリング５がスクロール部
ライナー管４に近づいたことにより、スクロール部ライ
ナー管の表面に軸方向の空気の流れ（流路）をつくるこ
とができるとともに、その流速を上げることができる。

【００２０】隙間６に流れ込んだ空気は、スクロール部
ライナー管４に沿って流れ、コンテインメントリング５
の屈曲部８に設けられた通風孔９を通り、コンテインメ
ントリング５とタービンケーシング３との間の隙間７へ
と流れ込む。

【００２１】タービンケーシング３には複数の小孔２３
が設けられており、タービンケーシング３の内側と外側
の圧力差により、隙間７へ流れ込んだ空気はタービンケ
ーシング３の内側（タービン１２内）へ流れる。したが
って、スクロール部ライナー管４の冷却空気は滞ること
なく隙間６，７を流れることになる。なお、構造上どう
しても生じてしまうタービンケーシング３などの隙間か
らも、隙間７へ流れ込んだ空気はタービンケーシング３
の内側（タービン１２内）へ流れることはいうまでもな
い。

【００２２】このように、冷却空気の流れをつくること
により、タービンケーシング３に対してもその軸方向に
空気の流れをつくることができるため、タービンケーシ
ング３の冷却性能も向上させることができる。

【００２３】また、スクロール部ライナー管４内を流れ
る燃焼ガスは１０００℃以上と高温であること、および
スクロール部２がタービンケーシング３の周りに張り出
していることから、スクロール部ライナー管４の放射熱
によりタービンケーシング３に対して熱負荷を与えてい
た。本発明のようにコンテインメントリング５を構成す
ることにより、コンテインメントリング５に遮熱板とし
ての役目を持たせることもできる。

【００２４】本発明のコンテインメントリングによれ
ば、産業用ガスタービンのエンジン型式認定基準に適し
ているのみならず、通常のガスタービンの運転中におい
て上述したような冷却機能を持たせることができる。

【００２５】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、コンテインメントリングの固定方法や支持方法
など、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】上述したように、本発明のコンテインメ
ントリングによれば、コンテインメントリングとタービ
ンケーシングとの間に隙間を設けたので、コンテインメ
ントリングおよびタービンケーシングは、互いに熱膨張
率の差による影響を受けることがない。したがって、コ
ンテインメントリングおよびケーシングの破損を防止す
ることができる。

【００２７】また、スクロール部ライナー管およびター
ビンケーシングの軸方向に冷却空気の流れをつくること
ができるので、スクロール部ライナー管およびタービン
ケーシングの冷却性能を向上させることができる。さら
に、コンテインメントリングに対して遮熱板としての機
能を持たせることもできる。したがって、ガスタービン
の運転中における、スクロール部ライナー管、コンテイ
ンメントリングおよびタービンケーシングにかかる熱負
荷を低減することができ、これらの寿命を延ばすことが
できる、などの優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンテインメントリングを有するガス
タービンの部分断面図である。

【図２】図１のコンテインメントリング近傍の拡大図で
ある。

【図３】ガスタービンの全体構成図である。

【図４】従来のコンテインメントリングを有するガスタ
ービンの部分断面図である。

【符号の説明】 １ ガスタービン ２ スクロール部 ３ タービンケーシング ４ スクロール部ライナー管 ５ コンテインメントリング ６，７ 隙間 ８ 屈曲部 ９ 通風孔 １１ 圧縮機 １２ タービン １３ 圧縮機ケーシング １４ 燃焼器ケーシング １５ スクロール部ケーシング １６ ライナー管 １７ 空間 １８，１９，２４，２５ フランジ ２１，２２ 連結部材 ２３ 小孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンのスクロール部がタービン
   ケーシングの周りに張り出して設けられているガスター
   ビンの、スクロール部ライナー管とタービンケーシング
   との間に設置された環状のコンテインメントリングであ
   って、スクロール部ライナー管とコンテインメントリン
   グとの間およびコンテインメントリングとタービンケー
   シングとの間に隙間を設けて冷却空気の流路としたこと
   を特徴とするガスタービンのコンテインメントリング。
2. 【請求項２】 上記コンテインメントリングは、その前
   端は内側に折り返されて屈曲部が形成され、その屈曲部
   には通風孔が設けられている請求項１記載のガスタービ
   ンのコンテインメントリング。