JPS6114410B2

JPS6114410B2 -

Info

Publication number: JPS6114410B2
Application number: JP9140377A
Authority: JP
Inventors: Soichi Kurosawa; Nobuyuki Iizuka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1977-08-01
Publication date: 1986-04-18
Also published as: JPS5427611A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ガスタービンにおける燃焼器とノズ
ル部を連結するトランジシヨンピースに係り、特
にそのシール構造に関する。

ガスタービンは、ますます大容量化の傾向にあ
り、燃焼ガス温度も高くなり、それに加えて起動
時間も短く、およそ10分で常温から1000℃まで温
度を上昇させており、また起動停止も１日２回と
頻繁になされなければならず、しかも高速の流体
を取扱うという本質的な特徴を有している。この
ため、熱膨張、熱変形、熱応力、振動に対する対
策が最も肝要である。

トランジシヨンピースは、第１図及び第２図の
従来構造で示すように、燃焼器ライナ１と第１段
ノズル３との間の高温ガス９を通すところの符号
２で示された円環状のものであり、円環状に複数
個配置されるものである。このトランジシヨンピ
ース２は、サポート４によりガスタービン半径方
向の外側の面のみが第１段ノズル３と連結されて
おり、内側は自由となつている。円周方向のガス
シールは、トランジシヨンピース２の先端に設け
たリテーナー１０によりボルト締めされたシール
フイン５ａ，５ｂを第１段ノズル３に衝合させる
ことにより行つている。第１段ノズル３はタービ
ンシエル７に連結されている。トランジシヨンピ
ース２の上流端は、吐出ケーシング６に固定され
たクランプ８上に熱膨張を逃がしうる構造にて支
えられている。

一方、トランジシヨンピース２は第２図に示す
如く円周方向に複数個設置されているため、各ト
ランジシヨンピース間の隙間をシールしてやる必
要がある。そこで従来は、第３図に示す如く、ト
ランジシヨンピース先端部に互いに向かい合う溝
２ａを設け、この溝にシールプレート１１を嵌め
ることによりトランジシヨンピース間のガスシー
ルを行つていた。

この構成において、高温ガス９の流入によりト
ランジシヨンピース２及び第１段ノズル３は膨張
し、かつタービンシユル７及び吐出ケーシング６
も膨張するが、温度の違いにより吐出ケーシング
６はタービンシエル７や第１段ノズル３よりも膨
張量は小さく、このため、トランジシヨンピース
２は運転中、第１図の図面上、クランプ８側が下
がり、第１段ノズル３側がもち上る現象が生じて
くる。このため、トランジシヨンピース２の第１
段ノズル３側の下端が第１段ノズル３に近接し、
接触する現象が生じ、かつトランジシヨンピース
２と第１段ノズル３の間隙が適正でない場合、熱
膨張が逃がしきれず、かじり現象を生じ、トラン
ジシヨンピース２の破損及びシールフイン５ａ，
５ｂの損傷という事態が発生する。

これに伴い、シールプレート１１も第１段ノズ
ル３と接触し、更に高速ガス流による振動も重な
り、シールプレート１１が著るしく損傷をうけ、
第５図のような形となる。第５図の１５はトラン
ジシヨンピース２との接触により生じた損傷部で
ある。また、シールプレートの破損により生じた
破片がガス流に混入し、ノズル翼及び動翼を損傷
させるという事故の原因ともなる。

このため、トランジシヨンピース２と第１段ノ
ズル３の間隙をできるかぎり大きくしてやる必要
があるが、この間隙を大きくすると、シールプレ
ート１１と第１段ノズル３との隙間１４が大きく
なり、この隙間から、トランジシヨンピースの外
側の空気（約320℃，９気圧（ゲージ圧））の空気
がノズル側に流入し、これによつてタービンの熱
効率が低下し、かつ動翼はトランジシヨンピース
からの1000℃程度のガス流と浸入した空気による
低温ガスとの接触をくりかえすこととなるので、
熱的影響をうけることとなる。従つて前記間隙に
は上限があり、あまり大きくすることはできな
い。

また、トランジシヨンピース２の製作公差、各
トランジシヨンピースの熱伸び差により、トラン
ジシヨンピース間に第４図に示すずれ１６が発生
した場合、シールプレート１１の破損が激しくな
ると同時に、トランジシヨンピース２の溝部コー
ナが破損を受けるという事態を生じる。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなく
し、極めて簡単な構成により、いかなる運転状態
においても、熱膨張を吸収し、且つシールプレー
トを常に第１段ノズルに密着せしめ、トランジシ
ヨンピース及びシールプレートの損傷を避け、か
つ熱効率をあげることにある。斯うした機能を果
たす為の構成が極めて簡単であるため、製造コス
トの増加が微少であること、並びに、作動が確実
で信頼性、耐久性に優れていることといつた長所
が期待できる。

この目的を達成するため、本発明は、トランジ
シヨンピースに設けられる溝を巾広くし、シール
プレートの高圧側にシールプレートと共に板ばね
を該溝内に挿入し、シールプレートを板ばねの弾
力により常に第１段ノズルに密着させるようにし
たことを特徴とする。

次に本発明の一実施例を第６図ないし第８図に
よつて説明する。第６図はトランジシヨンピース
の先端部をガスタービンの外周側からみた図、第
７図は第６図のＡ矢視図、第８図は第７図のＢ―
Ｂ断面図である。本発明においては、トランジシ
ヨンピース２の先端部にガスタービンの半径方向
にかつ隣り合うトランジシヨンピースの間で向か
い合うようにして形成する溝２ａの巾を、従来よ
りも広くし、かつトランジシヨンピース２と第１
段ノズル３の間の間隙Ｇを従来1.4mm程度であつ
たものを更に拡大する。

一方、シールプレート１の燃焼器側の面には、
板ばね１２を設置し、この板ばね１２の一端をシ
ールプレート１１に固定し、他端を自由としてお
き、このシールプレート１１と板ばね１２を前記
溝２ａ内に挿入する。

このように板ばね１２を設けると、シールプレ
ート１１は常にガス下流側に押されて第１段ノズ
ル３と密着し、シール効果をあげる。また、振動
及び熱膨張によりシールプレート１１と第１段ノ
ズル３との接触による損傷も、板ばね１２の伸縮
によりシールプレート１１が溝２ａ内部で自由に
移動することができるので、避けることができ
る。一方、トランジシヨンピース２と第１段ノズ
ル３の間隙を拡大することにより、全ての熱膨
張、熱変形が吸収でき、トランジシヨンピース２
あるいはシールフインが第１段ノズル３と接触す
ることによるこれらの損傷を防止することができ
る。また、間隙Ｇを広くとることができるから、
間隙監理を緩めることができる。また、第９図に
示す如く、各トランジシヨンピース間にずれ１６
が生じた場合においても、シールプレート１１と
板ばね１２は溝内で自由に動き、これらの破損を
防止することができる。

なお、この実施例のように、板ばね１２の一端
を溶接し他端を自由端としておくことにより、ば
ね作用が高められ、かつシールプレートと板ばね
とが一体化されるから溝への出し入れが容易であ
る。

第１０図及び第１１図は本発明の他の実施例を
示しており、第１０図はトランジシヨンピースの
先端部を上流側からみた図、第１１図は第１０図
のＣ―Ｃ断面図である。この実施例は、１枚のシ
ールプレートに２枚の板ばね１２ａ，１２ｂを取
付けた例であり、一端をシールプレートに溶接し
他端を自由端としている。このように板ばねを複
数枚とすれば、シールプレート１１を押し付ける
力が大きくなり、シール効果が強まる。また、仮
に一枚の板ばねの弾力が何らかの原因で弱くなつ
た場合であつて、他の板ばねの弾力でシール効果
を維持することができるという利点がある。

以上述べたように、本発明は、各トランジシヨ
ンピース先端部でかつ隣接するトランジシヨンピ
ースの側面にそれぞれ半径方向に溝を設け、該溝
にシールプレートを挿入し、かつシールプレート
の燃焼器側板面に板ばねを取付け、シールプレー
トを該板ばねにより常に第１段ノズル部に密着さ
せるという極めて簡単な構成であつて、これを適
用すると、上記の板ばねによりシールプレートを
第１段ノズルに押圧しているので、シール効果が
良く、熱効率が約0.1％程度向上する。また、熱
膨張及び振動による衝撃を板ばねの伸縮により吸
収しうるため、シールプレートが第１段ノズルと
接触することにより発生していた損傷を防止する
ことができる。さらに、本発明によりシール効果
が向上するため、低温空気がノズル内に流れるこ
とが悪く、温度差発生及び流体温度差による翼へ
の悪影響を防止できる。しかも本発明の構成が極
めて簡単であるため、本発明の適用に伴う製造コ
スト上昇が微少である。また、構成が極めて簡単
であるため作動が確実で信頼性が高く、耐久性に
優れているという実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンのトランジシヨンピース
の取付構造を示す断面図、第２図はトランジシヨ
ンピースを下流側よりみた図、第３図は従来のト
ランジシヨンピースにおけるシールプレートの取
付部をガスタービンの半径方向にみた図、第４図
は従来品におけるトランジシヨンピースのずれ吸
収を説明する図、第５図は従来のシールプレート
の損傷を示す斜視図、第６図は本発明によるトラ
ンジシヨンピースの一実施例をガスタービンの半
径方向よりみた図、第７図は第６図のＡ矢視図、
第８図は第７図のＢ―Ｂ断面図、第９図は該実施
例の作用を説明する図、第１０図は本発明による
トランジシヨンピースの他の実施例の先端部を上
流側よりみた図、第１１図は第１０図のＣ―Ｃ断
面図である。２……トランジシヨンピース、２ａ……溝、３
……第１段ノズル、４……サポート、５ａ，５ｂ
……シールフイン、６……吐出ケーシング、７…
…タービンシエル、９……高温ガス、１１……シ
ールプレート、１２，１２ａ，１２ｂ……板ば
ね。

Claims

【特許請求の範囲】１ガスタービンの燃焼器と第１段ノズルを連結
するため、円環状に複数個設置されるトランジシ
ヨンピースにおいて、各トランジシヨンピース先
端部でかつ隣接するトランジシヨンピースの側面
にそれぞれ半径方向に溝を設け、該溝にシールプ
レートを挿入し、かつシールプレートの燃焼器側
板面に板ばねを取付け、シールプレートを該板ば
ねにより常に第１段ノズル部に密着させる構造と
したことを特徴とするガスタービントランジシヨ
ンピース。２１枚のシールプレートに対して複数枚の板ば
ねを取付け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トランジシヨンピース。３板ばねの一端をシールプレートに固定し、他
端を自由端としたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項記載のガスタービントランジ
シヨンピース。