JPH108993A - ガスタービンの冷却用蒸気給排部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンにおいて、動翼冷却用の蒸気の
給排部の構造をコンパクトにする。 【解決手段】 ガスタービンの冷却用蒸気給排部構造
は、ロータ１を囲んで設けられた軸受箱３の一端に固定
された本体ケース５と、ロータ１内を延びる蒸気導入外
管１１の端部１１ａ外面のラビリンスシール用凹凸面１
３と、蒸気導入外管１の内部を延びる導入内管１５の端
部１５ａ外面のラビリンスシール用凹凸面１７と、凹凸
面１３，１７をそれぞれ取り囲むラビリンスリング１９
と、ラビリンスリング１９を保持し本体ケース５に摺動
自在に設けられたシールリテーナ２１と、本体ケース５
の端部にロータ１の端面に臨んで設けられた伸差センサ
２５と、伸差センサ２５とシールリテーナ２１との間に
介装されたサーボ機構３０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの構
造に関し、特に詳しくは冷却用蒸気の給排部構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年ガスタービンの効率向上のためター
ビン入口ガス温度が上昇しつつあり、高温となるタービ
ン動翼を蒸気によって冷却することが提案されている。
タービン動翼への蒸気の給排は、動翼が固定されるロー
タを介して行うのが一般であるが、このため蒸気の漏れ
損失を防止するためラビリンスシール等のシールが採用
される。一方、動翼を有するタービンロータは、車室の
一箇所でスラスト軸受により軸方向位置を固定され、車
室とロータ間の相対熱膨張差、車室の内圧による変形、
ロータの遠心力による軸方向縮み等を逃すようにしてい
るから、スラスト軸受から離れた部分では、ロータ軸端
と車室等の静止部との間の相対変位差は大きくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような一
般的構造及び特性を持つガスタービンにおいて、静止側
から回転するロータ側へ蒸気を供給し、或いは回収する
場所はその他の構造的制約からスラスト軸受から離れた
ロータの軸端部とならざるを得ない。しかしながら、前
述のようにその部分では、ロータと車室側との間の相対
的変位が大きく、シール効果の大きい屈曲通路を持つラ
ビリンスシールを使用しようとすると、軸方向に大きい
スペースを必要とする。これは、装置の大形化を招き、
コスト増やその他の関連不具合を招来する虞れがある。
従って、本発明は、ガスタービンにおいて、大きなスペ
ースを要せず且つシール性能のよいラビリンスシールを
持つ冷却用蒸気給排部構造を提供することを課題とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、ガスタービンの動翼冷却用蒸気を
ロータ内部の通路を介して導入・導出する冷却用蒸気給
排部構造は、ロータを囲んで設けられた軸受箱の一端に
固定された本体ケースと、ロータ内を同軸的に延びる蒸
気導入外管の端部外面に形成されたラビリンスシール用
第１凹凸面と、前記蒸気導入外管の内部を延びる導入内
管の端部外面に形成されたラビリンスシール用第２凹凸
面と、前記第１及び第２凹凸面をそれぞれ取り囲む第１
及び第２ラビリンスリングと、同第１及び第２ラビリン
スリングを保持し前記本体ケースに摺動自在に設けられ
たシールリテーナと、前記本体ケースの端部に前記ロー
タの端面に臨んで設けられた伸差センサと、前記伸差セ
ンサと前記シールリテーナとの間に介装されたサーボ機
構とを有し、前記シールリテーナには本体ケースの蒸気
入口に連通した通り穴を形成している。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。図１を参照するに、ガスタービ
ンのロータ１の端部を取り囲む軸受箱３の端面に本体ケ
ース５が固定されていて、これは冷却用蒸気の入口７及
び内部通路９を画成している。ロータ１の内部に嵌装さ
れ、その外方に延出した蒸気導入外管１１の端部１１ａ
の外面には、凹凸面１３が形成されている。凹凸面１３
の詳細は図２に拡大して示されている。又、蒸気導入内
管１５が蒸気導入外管１１の内部に同軸的に設けられて
いて、その端部１１ａより外側へ延出した端部１５ａの
外面に凹凸面１７が形成されている。その凹凸面１７
も、図２に示した凹凸面１３と同様の形状をしている。
当業者にとって自明のように、蒸気導入内管１５及び蒸
気導入外管１１は、ロータ１と共に回転する。

【０００６】凹凸面１３，１７をそれぞれ取り囲んで協
働してラビリンスシールを形成するラビリンスリング１
９が、可動のシールリテーナ２１に保持されている。図
２に示すように、ラビリンスリング１９の内面にはラビ
リンスリングフィン２３ａ，２３ｂが複数突設されて、
凹凸面１３，１７との間に所定の隙間を形成し、好適な
ラビリンスシールを構成している。そして、シールリテ
ーナ２１は、本体ケース５に軸方向に摺動可能に支持さ
れている。一方ロータ１の端面に臨んで伸差センサ２５
が本体ケース５の端面に固定されていて、これは電気的
にサーボ機構３０に連絡している。サーボ機構３０は、
シールリテーナ２１にリンク接合したレバー３１やサー
ボモータ３３を有している。そして、伸差センサ２５が
感知した伸差の量に対応してサーボ機構３０がシールリ
テーナ２１を軸方向に動かす。

【０００７】以上の構成において、冷却用蒸気は、本体
ケース５の入口７及び内部通路９、シールリテーナ２１
の通し穴２７及び蒸気導入外管１１と蒸気導入内管１５
の間の環状通路２９を通して図示しない動翼へ供給さ
れ、これを内部から冷却する。冷却使用後の蒸気は、蒸
気導入内管１５の内部を流れて、本体ケース５の中心部
の出口２８から出て回収される。而して、車室の圧力に
よる伸差は、タービンの急停止時等に変化が早く、ロー
タ１の遠心力による変形及び熱膨張差による伸差の変化
は、急停止時には遅い。ラビリンスリングフィン２３
ａ，２３ｂと凹凸面１３，１７との間隔は、変化の速い
ものに対応して定めれていて、前述の蒸気の流れに際
し、ラビリンスシールはその漏れを好適に防いである。

【０００８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば伸
差に応じてシールリテーナを軸方向に摺動し、実効ラビ
リンスシール長さを最適に保持するので、装置をコンパ
クトにしつつ蒸気の漏れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す縦断面図である。

【図２】図１の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ロータ ３ 軸受箱 ５ 本体ケース ７ 入口 ９ 内部通路 １１ 蒸気導入外管 １１ａ 端部 １３ 凹凸面 １５ 蒸気導入内管 １５ａ 端部 １７ 凹凸面 １９ ラビリンスリング ２１ シールリテーナ ２３ａ，２３ｂ ラビリンスリングフィン ２５ 伸差センサ ２７ 通し穴 ２８ 出口 ２９ 環状通路 ３０ サーボ機構 ３１ レバー ３３ サーボモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの動翼冷却用蒸気をロータ
   内部の通路を介して導入・導出する構造において、前記
   ロータを囲んで設けられた軸受箱の一端に固定された本
   体ケースと、前記ロータ内を同軸的に延びる蒸気導入外
   管の端部外面に形成されたラビリンスシール用第１凹凸
   面と、前記蒸気導入外管の内部を延びる導入内管の端部
   外面に形成されたラビリンスシール用第２凹凸面と、前
   記第１及び第２凹凸面をそれぞれ取り囲む第１及び第２
   ラビリンスリングと、同第１及び第２ラビリンスリング
   を保持し前記本体ケースに摺動自在に設けられたシール
   リテーナと、前記本体ケースの端部に前記ロータの端面
   に臨んで設けられた伸差センサと、前記伸差センサと前
   記シールリテーナとの間に介装されたサーボ機構とを有
   し、前記シールリテーナには本体ケースの蒸気入口に連
   通した通り穴を形成していることを特徴とするガスター
   ビンの冷却用蒸気給排部構造。