(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンディスクに設けたディスク側冷却媒体通路と、翼根下部に設けた翼側冷却媒体通路との連結部に配置され、上端部で前記翼側冷却媒体通路に連絡し、下方部分で前記ディスク側冷却媒体通路に連絡する継ぎ手部において、同継ぎ手部は前記下方部分の中央部分に前記ディスク側冷却媒体通路の円筒状の内面と嵌め合いにより球面で当接するディスク側シールポイントを形成すると共に、前記上端部に前記ディスク側シールポイントより曲率半径を大きくして前記翼側冷却媒体通路と遠心力により球面同志で当接する翼側シールポイントを形成し、前記ディスク側シールポイントよりタービンの回転中心寄りには前記ディスク側冷却媒体通路と継ぎ手部の間にＯリングを配設してなることを特徴とするガスタービン冷却通路継ぎ手部のシール構造。
【請求項２】
前記Ｏリングよりタービンの回転中心側に、同Ｏリングに遠心力により当接してブッシュを配設してなることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン冷却通路継ぎ手部のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンバインドサイクル発電プラント等に採用される蒸気冷却方式のガスタービンにおいて、ガスタービン翼の根部とガスタービンディスクの冷却媒体通路を連通する冷却通路継ぎ手部のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントを組み合わせた発電システムであり、熱エネルギーの高温域をガスタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそれぞれ分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収し、利用するようにしたものであり、近年特に脚光を浴びている発電システムである。
【０００３】
このようなコンバインドサイクル発電プラントにおいては、トッピングサイクルのガスタービンを冷却する手法が技術開発の一つの大きなテーマであり、より効果的な冷却手法を求めて試行錯誤が重ねられた結果、冷媒として圧縮空気を使用した空気冷却方式から、ボトミングサイクルで得られる蒸気を使用する蒸気冷却方式へと進展している状況にある。
【０００４】
一方、蒸気冷却方式を採用するに際しては  冷却媒体である蒸気が経路の途中で漏洩するのを極力防止することが大切であり、同蒸気経路の各所においてそれぞれの位置における固有の配列構造および機能上の特性等に応じて、種々の改良及び工夫が重ねられている。
【０００５】
これら個々に特徴のある蒸気経路の内、いま、ガスタービンディスクの冷却媒体通路からガスタービン翼の根部へ連通する冷却通路の継ぎ手部についてみると、従来のこの部位における構成は一般に図２に示す様な構造になっている。
【０００６】
即ち、タービンディスク２に組み込まれたタービン翼１には、タービンディスク２の内部を半径方向に延びる冷却媒体通路４から、同タービン翼１の根部を軸方向へ延びる冷却媒体通路３に供給された冷却蒸気が、図中に矢印で示すように流入してタービン翼１の根元部に設けられた通路（図示省略）に入り、更にタービン翼１内部（図示省略）に送られ、翼全体を冷却する様になっている。
【０００７】
このタービンディスク２側の冷却媒体通路４とタービン翼１側の冷却媒体通路３との連結部は、継ぎ手部７で構成され、翼側は遠心力による面圧で、また、ディスク側はディスク孔と継手部の嵌め合い隙間を最小にすることによって、この部位において冷却蒸気の漏れが極力少なくなるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような従来のものにおける継ぎ手部は、回転体に取りつけられているものであるために、振動の影響を直接受け、特に嵌め合いによってシールしているディスク側は振動による摩耗が懸念され、この摩耗が進行するとシール性を維持できなくなり、ガスタービンシステム自身の効果を低下させる原因にも発展するという問題点を含むものである。
【０００９】
本発明はこの様な従来のものにおける問題点を解消し、タービンディスク側とタービン翼側との各冷却媒体通路の継ぎ手部のシール機能の向上を図ることにより、蒸気冷却方式の実現性を大きく前進させたガスタービンの冷却通路継ぎ手部のシール構造を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、その第１の手段として、ガスタービンディスクに設けたディスク側冷却媒体通路と、翼根下部に設けた翼側冷却媒体通路との連結部に配置され、上端部で前記翼側冷却媒体通路に連絡し、下方部分で前記ディスク側冷却媒体通路に連絡する継ぎ手部において、同継ぎ手部は前記下方部分の中央部分に前記ディスク側冷却媒体通路の円筒状の内面と嵌め合いにより球面で当接するディスク側シールポイントを形成すると共に、前記上端部に前記ディスク側シールポイントより曲率半径を大きくして前記翼側冷却媒体通路と遠心力により球面同志で当接する翼側シールポイントを形成し、前記ディスク側シールポイントよりタービンの回転中心寄りには前記ディスク側冷却媒体通路と継ぎ手部の間にＯリングを配設してなるガスタービン冷却通路継ぎ手部のシール構造を提供するものである。
また、本発明は第２の手段として、前記第１の手段において、前記Ｏリングよりタービンの回転中心側に、同Ｏリングに遠心力により当接してブッシュを配設してなるガスタービン冷却通路継ぎ手部のシール構造を提供するものである。
【００１１】
即ち、前記第１の手段によれば、ディスク側冷却媒体通路の円筒状の内面と嵌め合いにより球面で当接するディスク側シールポイント、及び同球面より曲率半径の大きい球面同志で翼側冷却媒体通路と遠心力により当接する翼側シールポイントを設けるのみならず、振動により摩耗が懸念される位置にあるディスク側シールポイントよりタービンの回転中心側にＯリングを配設することにより、遠心力により得られる面圧効果と、嵌め合い隙間の最小化効果に加え、前記ディスク側シールポイントの摩耗が進行した場合であってもこのＯリングによりシールを受け持たせてシール性の重大な劣化を防ぎ、ディスクから動翼に至る経路の継ぎ手部におけるシール性能の安定と強化を図るようにしたものである。
また、前記第２の手段によれば、前記第１の手段に加えて、前記Ｏリングの回転中心側に遠心力により当接させたブッシュでＯリングのシール面圧を上げ、シール性能のより一層の安定と強化を図るようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１に基づいて説明する。なお、同図１は冷却通路の継ぎ手部を抜き出して示し、他の部分は従来のものと同一であるので説明の重複を避けるべく省略している。
【００１３】
また前記従来のものと同一の部位については、図中、および説明文中同一の符号を用いて示すことにより、説明の重複は極力さけるようにしている。
【００１４】
タービン翼１の冷却媒体通路３とタービンディスク２の冷却媒体通路４とを連絡する継ぎ手部７は、タービンディスク２と連通する下方部分でその中央部分で曲率半径の小さい球面で当接するディスク側シールポイント１３を形成し、かつ、同ディスク側シールポイント１３より回転中心寄りにＯリング１０を配置し、更に加えて前記Ｏリング１０に当接させてＯリングサポートブッシュ１１を配置している。
【００１５】
そして継ぎ手部７のタービン翼１と連通する上端側は、曲率半径の大きい球面で当接する翼側シールポイント１２を有し、これら全体を併せて継ぎ手部７を構成している。
【００１６】
このように構成された本実施の形態においては、曲率半径の大きい球面で当接することにより遠心力によるシール面圧を維持できる継ぎ手部７の翼側シールポイント１２、嵌め合いによる隙間を最小にすることによってシール性を得るために遠心力によるシール面圧を得られないディスク側シールポイント１３により継ぎ手部７のシールは先ず受け持たれることになる。
【００１７】
その後一定期間稼働が続いて振動等によりディスク側シールポイント１３の摩耗が進行したとしても同ディスク側シールポイント１３より更に回転中心寄りに配置したＯリング１０によりシール機能が維持され、全体のシール性の重大な劣化は防ぐことができる。
【００１８】
さらにこのＯリング１０の回転中心寄りで、同Ｏリング１０に当接して配置されたＯリングサポートブッシュ１１へ作用する遠心力は、Ｏリング１０のシール面圧を高めるので、前記シール機能はより安定して維持されるものである。
【００１９】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
以上本出願の請求項１に記載の発明によれば、ガスタービンディスクに設けたディスク側冷却媒体通路と、翼根下部に設けた翼側冷却媒体通路との継ぎ手部において、ディスク側冷却媒体通路の円筒状の内面と嵌め合いにより球面で当接するディスク側シールポイント、及び同球面より曲率半径の大きい球面同志で翼側冷却媒体通路と遠心力により当接する翼側シールポイントを設け、かつ、同継ぎ手部のディスク側シールポイントよりタービンの回転中心側にＯリングを配設してガスタービン冷却通路継ぎ手部のシール構造を構成しているので、前記翼側シールポイントでの遠心力により得られる面圧効果と、前記ディスク側シールポイントでの嵌め合い隙間の最小化効果に加え、振動により摩耗が懸念される位置にあるディスク側シールポイントよりタービンの回転中心側に配設したＯリングにより、前記ディスク側シールポイントの摩耗が進行した場合でもシールを受け持たせてシール性の重大な劣化を防ぎ、ガスタービンのディスクから動翼に至る経路のシールを確実に維持してシール性の向上を図り、以て蒸気冷却方式の採用の実現性を大幅に促進することができたものである。
また、請求項２に記載の発明によれば、前記請求項１に記載の発明において、前記Ｏリングの回転中心側に遠心力により当接してブッシュを配設してガスタービン冷却通路継ぎ手部のシール構造を構成しているので、前記請求項１に記載の発明に加えて、前記Ｏリングの回転中心側に遠心力により当接させたブッシュでＯリングのシール面圧を上げてシール性能のより一層の安定と強化を図り、ガスタービンのディスクから動翼に至る経路のシールをより一層確実に維持してシール性を向上させることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係わるガスタービン冷却通路継ぎ手部のシール構造を概略的に示す説明図。
【図２】従来のガスタービン冷却通路継ぎ手部のシール構造を概略的に示す説明図。
【符号の説明】
１      タービン翼
２      タービンディスク
３      冷却媒体通路
４      冷却媒体通路
７      継ぎ手部
１０      Ｏリング
１１      Ｏリングサポートブッシュ
１２      翼側シールポイント
１３      ディスク側シールポイント
【図１】
0003722956.tif 000002
【図２】
0003722956.tif 000003