(57)【要約】【課題】    ガスタービンの動翼用冷却空気を確実に供給できるエアセパレータの取付構造を提供する。【解決手段】  ロータの外周面に対し開口部に連通する空隙を形成するように配設された円筒形状部材であって、その一端にフランジ部を有するエアセパレータと、前記ロータの軸心を中心とした円環状の凹部を形成するディスク凹部を外表面に有する動翼回転ディスクと、からなるエアセパレータの取付構造であって、前記フランジ部の外周に設けられ、前記ロータの軸心に平行なフランジ部外周面と、前記ディスク凹部に設けられ、前記ロータの軸心に平行であって、軸心を中心として円環状に形成された対向するディスク凹部内周面との接触面に、シール面が形成されるエアセパレータの取付構造。【選択図】  図１
2006097585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動翼回転ディスクに冷却空気を供給する構造を有するガスタービンのエアセパレータの取付構造であって、
該エアセパレータの取付構造は、ロータの外周面に対し開口部に連通する空隙を形成するように配設された円筒形状部材であって、その一端にフランジ部を有するエアセパレータと、
前記ロータの軸心を中心とした円環状の凹部を形成するディスク凹部を外表面に有する動翼回転ディスクと、からなり、
前記フランジ部の外周に設けられ、前記ロータの軸心に平行なフランジ部外周面と、前記ディスク凹部に設けられ、前記ロータの軸心に平行であって、軸心を中心として円環状に形成された対向するディスク凹部内周面との接触面に、シール面が形成されることを特徴とするエアセパレータの取付構造。
【請求項２】
動翼回転ディスクに冷却空気を供給する構造を有するガスタービンのエアセパレータの取付構造であって、
該エアセパレータの取付構造は、ロータの外周面に対し開口部に連通する空隙を形成するように配設された円筒形状部材であって、その一端にフランジ部を有するエアセパレータと、
前記ロータの軸心を中心とした円環状の凹部を形成するディスク凹部を外表面に有する動翼回転ディスクと、からなり、
前記フランジ部と前記ディスク凹部のはめあい構造が、しまりばめであることを特徴とするエアセパレータの取付構造。
【請求項３】
前記フランジ部を前記ディスク凹部に冷やしばめで嵌挿することを特徴とする請求項１または２に記載されたエアセパレータの取付構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載されたエアセパレータの取付構造を備えたガスタービン。
【請求項５】
前記動翼回転デイスクに冷却空気を供給する構造を有するガスタービンのエアセパレータであって、該エアセパレータの一端に設けられたフランジ部を、前記動翼回転ディスクの外表面に設けられた前記ディスク凹部に、しまりばめで嵌挿することを特徴とするエアセパレータの取付方法。
【請求項６】
前記フランジ部を、前記ディスク凹部に、冷やしばめで嵌挿することを特徴とする請求項５に記載されたエアセパレータの取付方法。
【請求項７】
前記フランジ部外周面と、対向する前記ディスク凹部内周面との接触面で、シール面を形成することを特徴とする請求項５または６に記載されたエアセパレータの取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンの動翼用冷却空気を供給するエアセパレータの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアセパレータの取付構造は、エアセパレータと動翼回転ディスクから構成されるものであり、ガスタービン動翼用冷却空気として、圧縮機からの圧縮空気の一部を取り込み、動翼に冷却空気を供給するためのものである。
図８に従来のエアセパレータ廻りのガスタービンの全体構造を示す。例えば、特開平１１−０１３４０８号公報に示されている。ガスタービンの燃焼器４０からの高温排気ガスは、第1段静翼４及び第１段動翼５を通過し、更に後段の静翼、動翼を通過する間に、排気ガスの持つ高温エネルギーがガスタービンの回転エネルギーに変換され、電力として取り出される。従って、ガスタービンの効率アップのためには、排気ガスの高温化は避けられず、そのために動翼の冷却が必要不可欠である。動翼の冷却は、圧縮機（図示せず）で圧縮された後、クーラ（図示せず）で冷却された圧縮空気の一部が、ロータ側開口部８からエアセパレータ３−２とロータ１の間の空隙９を経由して取り込まれ、動翼回転ディスク２のラジアルホール１０及び冷却空気孔１１を経由して、動翼内部に導かれ、各動翼を空気冷却する方法が一般的に行われている。ロータ１には、周端に第１段動翼５を埋め込んだ動翼回転ディスク２が取付けられ、ロータ１とともに回転する。一方、エアセパレータ３−１、３−２は、分割された一対の円筒形状部材からなり、一端にはエアセパレータ３−１、３−２を固定するためのフランジ部２０−１、２０−２が設けられ、他端は冷却空気を導入するための開口部８に隣接している。一方のエアセパレータ３−１は、フランジ部２０−１を介してロータ１にボルトナット６−１で固定され、他方のエアセパレータ３−２は、フランジ部２０−２を介して動翼回転ディスク２にボルトナット６−２で固定されて、ロータ１、動翼回転ディスク２とともに一体となって回転している。圧縮機（図示せず）から空気ダクト４３を経由して送られた冷却空気の一部は、シール部４１、４２の間に設けられた開口部８からエアセパレータ３−２に取り込まれる。更に、冷却空気はロータ１とエアセパレータ３−２の間に設けられた空隙９を通って、動翼回転ディスク２に配設された冷却空気孔１１に供給されるとともに、エアセパレータ３−２のフランジ部２０−２に設けられた空気孔（図示せず）を経由してラジアルホール１０にも供給され、最終的には各動翼へ供給される。従来のエアセパレータの構成を図９に示している。
【０００３】
ところで、動翼回転ディスク２にボルトナット６−２で固定されているエアセパレータ３−２のフランジ部２０−２において、ロータ１とエアセパレータ３−２の間の空隙９を経由して取り込まれた冷却空気に漏れを生じた場合、冷却空気が動翼先端まで十分に供給されず、冷却不良により動翼に損傷を与える可能性がある。そのため、従来はフランジ部２０−２をボルトナット６−２で締め付け、動翼回転デイスク２の外表面とフランジ部２０−２との接触面を密着させ、ボルトナットの締め付け力でシールして、フランジ部でのエアリークの防止を図っていた。
【０００４】
一方、ガスタービンを停止後再稼動する場合に、ホットスタート運転がしばしば行われる。ホットスタート運転とは、装置の停止後、ガスタービンの各部位が比較的高温（例えば２００℃程度）で保持された状態で、装置を再稼動させる運転をいう。
ホットスタート運転の運転状況を、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、ホットスタート運転時のタービン回転数の運転開始時からの時間変化を示している。縦軸はタービン回転数を示し、横軸は運転開始時からの時間経過を示している。また、定常運転に到達するまでの、運転状況の主要な項目を横軸に表示している。ガスタービンの運転開始から一定の時間は、一定のタービン回転数（例えば５００〜６００rpm）で装置内のパージ運転を行う。その後燃焼器に点火され、燃料量を増加させつつ、タービン回転数を更に定格回転数（例えば３６００rpm）まで上げていく。タービン回転数が定格に達した後、更に燃料を増加させ出力を増加させて、定常運転（最大負荷運転）に移行する。このような手順でガスタービンのホットスタート運転が行われる。
【０００５】
次にガスタービンのホットスタート運転に対応して、冷却用空気温度の時間変化を、図１１を用いて説明する。縦軸は圧縮機（図示せず）からクーラ（図示せず）を出て、エアセパレータに流入する冷却用空気温度を示し、横軸は運転開始時からの時間経過を示している。ガスタービンの起動後、パージ運転の間は、空気温度は５０〜６０℃程度に保持されている。燃焼器の点火後、タービン回転数が上がるとともに空気温度も上昇して、定格回転数に達した時点で、１５０〜１６０℃程度の温度に達する。その後燃焼器での出力増加を目的とした燃料量の増加とともに空気温度は更に上昇するが、最大負荷運転に到達した時点で２００℃程度の一定温度となる。このように、運転開始とともにエアセパレータに流入する冷却空気温度が急激に変化するが、この間、冷却用空気は図８に示すように、開口部８からエアセパレータ３−２に流入し、空隙９を経由してラジアルホール１０及び冷却空気孔１１に供給され、各動翼に送られている。
【特許文献１】特開平１１−０１３４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ガスタービンのホットスタート運転時には、上記のようにエアセパレータより流入する冷却空気の温度変化が大きいために、以下のような問題が生ずる可能性がある。
即ち、エアセパレータは、大型部材である動翼回転ディスクに比較して薄肉の円筒形状部材であるため、動翼回転ディスクに較べ熱容量が小さい。従って、図１２に示すように、ホットスタート運転の初期段階では、エアセパレータの温度は時間とともに低下して、燃焼器の点火直後が最も低くなるが、動翼回転ディスクの温度低下は比較的小さい。即ち、エアセパレータのフランジ部は、温度の低下とともに半径中心方向に向かって熱収縮を起こす。一方動翼回転ディスクは温度低下が少ないため、半径方向の熱収縮はほとんど生ぜず、両者の熱収縮度合の違いから接触面では半径方向に相対的なずれが生じることになる。また締結されたボルトは、動翼回転ディスクと同じ高温に維持されているため伸びた状態であるが、フランジ部は冷却空気の影響を受け、温度が低下して、フランジ部の厚み方向にも収縮することなる。そのため相対的にボルトが伸びた状態となって、ボルト締結力が弱まる。つまり、フランジ部の温度低下により、フランジ部と動翼回転ディスクの接触面において、熱収縮の違いによる半径中心方向への相対的なずれとボルト締結力の低下が同時に発生して、フランジ部の接触面でエアリークが生じ易くなる。即ち、ホットスタート運転のような急激な温度変化が伴う場合には、フランジ部と動翼回転デイスクの接触面において、ボルト締付け力によりシールする方法には、エアリークが生じ易く、またエアセパレータの振動も発生し易いという問題点がある。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するため、ガスタービンのホットスタート運転時のようなエアセパレータの急激な温度変化が生じる場合においても、エアセパレータのフランジ部においてエアリークの発生を確実に防止し、併せてエアセパレータの振動防止も可能なガスタービンのエアセパレータの取付構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係わる発明は、動翼回転ディスクに冷却空気を供給する構造を有するガスタービンのエアセパレータの取付構造であって、該エアセパレータの取付構造は、ロータの外周面に対し開口部に連通する空隙を形成するように配設された円筒形状部材であって、その一端にフランジ部を有するエアセパレータと、前記ロータの軸心を中心とした円環状の凹部を形成するディスク凹部を外表面に有する動翼回転ディスクと、からなり、前記フランジ部の外周に設けられ、前記ロータの軸心に平行なフランジ部外周面と、前記ディスク凹部に設けられ、前記ロータの軸心に平行であって、軸心を中心として円環状に形成された対向するディスク凹部内周面との接触面に、シール面が形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係わる発明は、動翼回転ディスクに冷却空気を供給する構造を有するガスタービンのエアセパレータの取付構造であって、該エアセパレータの取付構造は、ロータの外周面に対し開口部に連通する空隙を形成するように配設された円筒形状部材であって、その一端にフランジ部を有するエアセパレータと、前記ロータの軸心を中心とした円環状の凹部を形成するディスク凹部を外表面に有する動翼回転ディスクと、からなり、前記フランジ部と前記ディスク凹部のはめあい構造が、しまりばめであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係わる発明は、前記フランジ部を前記ディスク凹部に冷やしばめで嵌挿することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係わる発明は、ガスタービンが前記エアセパレータの取付構造を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係わる発明は、前記動翼回転ディスクに冷却空気を供給する構造を有するガスタービンのエアセパレータの取付方法であって、該エアセパレータの一端に設けられたフランジ部を、前記動翼回転ディスクの外表面に設けられた前記ディスク凹部に、しまりばめで嵌挿することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係わる発明は、前記動翼回転ディスクに冷却空気を供給するガスタービンのエアセパレータの取付方法であって、該エアセパレータの一端に設けられた前記フランジ部を、前記動翼回転ディスクの外表面に設けられた前記ディスク凹部に冷やしばめで嵌挿することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係わる発明は、エアセパレータの取付方法であって、前記フランジ部外周面と、対向する前記ディスク凹部内周面の接触面にシール面を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、フランジ部外周面とディスク凹部内周面の接触面にシール面を形成することにより、フランジ部とディスク凹部のシール効果の改善が期待できる。
フランジ部をディスク凹部にしまりばめで嵌挿して、常にプラス（＋）のしめしろを確保できるので、ホットスタート運転時の温度変化が大きい場合であっても、常に接触面にシール面が形成されており、運転開始時から定常運転に至る全工程で、エアリークを防止でき、またエアセパレータの振動も防止できる。  
【００１６】
請求項２の発明によれば、ホットスタート運転の初期段階において、エアセパレータの温度が急激に低下した場合であっても、フランジ部とディスク凹部のはめあいがしまりばめであるため、両者は常に密着しており、確実にフランジ部のエアリークを止めることが出来る。また、フランジ部外周面とディスク凹部内周面との間に隙間がなく密着しているので、エアセパレータの振動が発生せず、ロータの振動も防止できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、しまりばめとして冷やしばめを採用するので、最小しめしろの大きいしまりばめへの適用も可能となり、フランジ部とディスク凹部の接触面の密着度が向上し、一層のシール効果の向上が期待できる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、エアセパレータのフランジ部からのエアリークが回避され、ガスタービンの安全性が向上して長期運転が可能なる。
【００１９】
請求項５の発明に係わる方法によれば、しまりばめでフランジ部をディスク凹部に取付けるので、接触面での密着度が上げられ、リークが防止できる。またエアセパレータの振動の防止効果も期待できる。
【００２０】
請求項６の発明に係わる方法によれば、しまりばめとして冷やしばめを採用するので、フランジ部とディスク凹部の密着度が更に上がり、一層のシール効果が得られる。
【００２１】
請求項７の発明に係わる方法によれば、ホットスタート運転時の運転開始時から定常運転までの全工程で、フランジ部とディスク凹部の接触面に常にシール面が形成されるため、より確実なシール効果が期待でき、安全運転が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明は一実施形態を示すにすぎず、本発明に係わる構造を有する限り、本実施形態に限定されるものではなく、その均等物にも及ぶ。図１は、本発明のガスタービンのエアセパレータ廻りの全体構造、図２は本発明のエアセパレータの取付構造廻りの構造図、図３は本発明に係わるエアセパレータの斜視図、図４は本発明のエアセパレータのフランジ部廻りの取付構造詳細、図５はフランジ部とディスク凹部のはめあいの関係、図６はホットスタート運転時のフランジ部とディスク凹部のタービン回転数と遠心力によるしめしろの関係、図７はホットスタート時のフランジ部とディスク凹部のしめしろの時間変化、を示している。
【００２３】
まず、図１において、本発明に係わるエアセパレータの取付構造について説明する。エアセパレータの取付構造は、動翼回転ディスク２とエアセパレータ３から構成される。エアセパレータ３は、一端にフランジ部２０を有する円筒形状部材であって、ロータ１を蔽うように設けられ、前記フランジ部２０を介して動翼回転ディスク２にボルトナット６で固定されている。動翼回転ディスク２とエアセパレータ３は、ロータ１とともに一体となって回転する。動翼冷却用空気は、圧縮機（図示せず）からクーラ（図示せず）を経由して冷却された圧縮空気の一部を利用する。即ち、冷却された圧縮空気の一部は、隣接する開口部８からエアセパレータ３に導入される。該エアセパレータ３に導入された動翼冷却用空気は、ロータ１とエアセパレータ３の間の空隙９を通じて動翼回転ディスク２に設けられたラジアルホール１０及び冷却空気孔１１に供給され、最終的には各動翼へ供給される。
【００２４】
本発明に係わるエアセパレータの取付構造廻りの構造図を、図３に示している。動翼回転ディスク２のエアセパレータ側の外表面には、ロータ１の軸心を中心とした円環状の凹部が形成されていて、このディスク凹部３０にエアセパレータ３のフランジ部２０が嵌挿され、ボルトナット６を介して、動翼回転ディスク２に固定されている。フランジ部２０と前記ディスク凹部３０のはめあい構造は、しまりばめが適用されている。前記エアセパレータ３は、薄肉円筒形状部材であって、一端にはフランジ部２０が設けられ、他端には開口端７が配置されて、ここから冷却空気を導入し、ラジアルホール１０及び冷却空気孔１１に冷却空気を供給している。また前記フランジ部２０には、従来のエアセパレータと同様に、ラジアルホール１１に空気を供給するための空気孔（図示せず）が設けられている。
【００２５】
本発明に係わるエアセパレータの構造を図３に示す。該エアセパレータ３は、単一の円筒形状部材であるため、従来の分割型のエアセパレータよりも簡単な構造であり、組立工数も低減され、コスト面で有利である。
【００２６】
図４は、エアセパレータのフランジ部廻りの取付構造詳細（図２のＡ部詳細）を示している。
フランジ部２０は、ロータ１の軸心に平行して、フランジ部２０の外周に設けられたフランジ部外周面２２と、該フランジ部外周面２２に直交するフランジ部端面２１とからなる。一方、ディスク凹部３０は、ロータ１の軸心を中心とした円環状の凹部であって、該ディスク凹部３０の円環状壁面に設けられたディスク凹部内周面３２と、該ディスク凹部内周面３２に直交してディスク凹部３０の底部を形成するディスク凹部底面３１とからなる。前記フランジ部外周面２２と対向する前記ディスク凹部内周面３２が互いに内接して、ロータの軸心を中心とした円環状の接触面を形成する。また前記フランジ部端面２１と対向する前記ディスク凹部底面３１とが互いに接触して、ディスク凹部内周面３２に隣接してディスク凹部内周面３２に直行する面で、ロータの軸心を中心とした円環状の接触面を形成する。フランジ部２０はディスク凹部３０に嵌挿し、更にボルトナット６を介して、この円環状の接触面で動翼回転ディスク２に固定される。
【００２７】
次に、フランジ部とディスク凹部の結合方法について説明する。
従来のエアセパレータの場合には、フランジ部端面が動翼回転デイスクの外表面にボルトナットで締結されていた。従って、ボルトナットの締結力により、フランジ部端面とディスク外表面の接触面の面圧を上げて、エアリークの発生を防止していた。
【００２８】
一方、本発明では、図４に示すように、動翼回転ディスク２の外表面にロータの軸心を中心とした円環状のディスク凹部３０を設け、エアセパレータのフランジ部２０とディスク凹部３０とをはめあい構造として、フランジ部２０をディスク凹部３０に嵌挿して固定し、両者の接触面の密着度を向上させた点が異なっている。
【００２９】
即ち、本発明では、エアセパレータのフランジ部２０はフランジ部外周面２２の最小外径寸法が、動翼回転ディスクに設けたディスク凹部内周面３２の最大内径寸法より若干大きくなるように製作して、フランジ部２０とディスク凹部３０のはめあい構造をしまりばめとし、常に最小しめしろがプラス（＋）となるようなはめあい構造を採用している。
【００３０】
図５に、ディスク凹部とフランジ部のしめしろの関係を示している。
フランジ部２０及びディスク凹部３０の製作寸法は、製作公差の範囲内でばらつきを生ずる。具体的には、図５において、フランジ部外周面２２の外径寸法について、製作公差内の最も小さい仕上寸法をフランジ部最小外径寸法（Ｘ）とし、ディスク凹部内周面３２の内径寸法について、製作公差内の最も大きい仕上寸法をディスク凹部最大内径寸法（Ｙ）とする。この場合、フランジ部２０とディスク凹部３０の最小しめしろ（Ｚ）は、フランジ部最小外径寸法（Ｘ）とディスク凹部最大外径寸法（Ｙ）との差、即ち、Ｚ＝Ｘ−Ｙ  で表される。はめあい構造がしまりばめの場合には、常にフランジ部最小外径寸法（Ｘ）が、ディスク凹部最大内径寸法（Ｙ）より大きくなるので（Ｘ＞Ｙ）、最小しめしろ（Ｚ）は常にプラス（＋）となる。
【００３１】
一方、ガスタービンの運転時におけるフランジ部とディスク凹部のしめしろは、タービン組立時のしめしろに加えて、運転時のフランジ部と動翼ディスクの熱伸縮の違い及びタービンの回転に伴う遠心力による伸びの違いが影響しあって、最終的なフランジ部とディスク凹部のしめしろが決定される。
【００３２】
まず、ホットスタート運転時のエアセパレータのフランジ部と動翼回転ディスクの熱伸縮について説明する。
図１２に示すように、動翼回転ディスクとエアセパレータの最大温度差は燃焼器の点火直後に発生し、約４０〜５０℃の温度差が生ずる。しかし、フランジ部とディスク凹部との温度差はこれより小さい。即ち、フランジ部とディスク凹部のはめあい構造はしまりばめとしているため、フランジ部外周面と対向するディスク凹部内周面は、ホットスタート運転開始時においても、密着状態にある。従って、運転開始後の冷却空気の導入により、エアセパレータの円筒部で温度低下が生ずる場合であっても、フランジ部はディスク凹部と密着しているために、温度変化の小さい動翼回転ディスクのディスク凹部側からフランジ部側へ熱伝導による熱移動が生ずる。従って、図１２に示すように、動翼回転ディスクとフランジ部の最大温度差は、エアセパレータの円筒部よりは小さく、燃焼器の点火直後において２０〜２５℃程度の温度差となる。
【００３３】
この場合には、動翼回転ディスクの温度低下は小さいため、ディスク凹部内周面の内径寸法はほとんど変わらないが、フランジ部外周面の外径寸法は、フランジ部の温度低下により熱収縮して、ディスク凹部内周面とフランジ部外周面の間に隙間が生ずる方向になる。
熱収縮に伴うフランジ部とディスク凹部の縮み量（ａ）は、数１で計算される。
【数１】
2006097585.tif 000003
ここで、Ｒは半径、αは使用材料の線膨張係数、Ｔ１、Ｔ２はディスク凹部、フランジ部の温度を示す。式１で計算される（ａ）は、ディスク凹部とフランジ部の温度差により生ずる縮み量の差、即ちディスク凹部内周面とフランジ部外周面との間に生ずる隙間量を示している。
【００３４】
一方、エアセパレータと動翼回転ディスクはロータと一体となって回転しており、回転に伴う遠心力により、回転体は半径方向外向きに伸びを生ずる。回転体の遠心力による先端部の半径方向外方への伸び量（ｂ）は、数２により計算される。
【数２】
2006097585.tif 000004
ここで、Ｒは半径、γは使用材料の比重、ωはタービン回転数、Ｅはヤング率、Ｋは係数を示す。
尚、遠心力による半径方向の伸びは、同一外径寸法であっても円筒回転体と中実回転体では異なり、円筒回転体の方が相対的な伸びが大きい。従って、本発明では、動翼回転ディスクよりエアセパレータの方が伸びが大きくなる。そのため、動翼回転ディスクとエアセパレータを一体として回転させた場合においては、動翼回転ディスクよりエアセパレータのフランジ部の方が半径方向外方への伸びが大きくなる。しかし、フランジ部外周面がディスク凹部内周面に接触して半径方向外方への伸びが拘束されている場合には、ディスク凹部内周面とフランジ部外周面との間では、遠心力によりフランジ部外周面にディスク凹部内周面側から押付力が働き、プラス（＋）のしめしろが発生することになる。タービン回転数が上がれば、しめしろは更に大きくなる。具体的な算出手順を示せば、フランジ部外周面とディスク凹部内周面のそれぞれについて、数２に基づき遠心力による伸び量を計算する。次に、形状の違いに伴う伸び量の違いをしめしろに換算する。このようにして求めたフランジ部とディスク凹部の間で生ずる遠心力によるしめしろとタービン回転数の関係を図６に示している。
【００３５】
上述のように、フランジ部と動翼回転ディスクの熱収縮の違いに基づき、ディスク凹部内周面とフランジ部外周面の間には、数１によって算出される隙間（マイナス（−）のしめしろ）が生ずる。一方、図６に示すように、ディスク凹部内周面とフランジ部外周面の間には、数２によって遠心力によるプラス（＋）のしめしろが発生する。従って、遠心力により発生するしめしろ（プラス（＋）のしめしろ）が、熱収縮により生ずるしめしろ（マイナス（−）のしめしろ）を上回れば、ディスク凹部内周面とフランジ部外周面の間では常にプラス（＋）のしめしろが確保される。
【００３６】
また、タービン組立時に、フランジ部をディスク凹部に組み付ける際、しまりばめで嵌挿し固定すれば、より確実なしめしろが確保される。最もしめしろが小さくなるのは、ホットスタート運転での燃焼器の点火直後であるが、この時にマイナス（−）のしめしろが生ずる場合には、そのマイナス（−）のしめしろ分を想定して、あらかじめ組立時にプラス（＋）の最小しめしろを与えるようなしまりばめとすればよい。このようにして、熱収縮と遠心力を考慮して、運転時におけるフランジ部とディスク凹部の間のしめしろが決定される。ホットスタート運転時のフランジ部とディスク凹部のしめしろの運転開始時からの時間変化を、一例として図７に示している。
【００３７】
このように、フランジ部とディスク凹部のはめあい構造として、しまりばめを採用して、タービン組立時にプラス（＋）の最小しめしろを与えるような構造を採用すれば、ホットスタート運転の開始時から定常運転に至るまでの全ての工程において、フランジ部外周面とディスク凹部内周面の接触面では、常に密着状態を保持することができ、フランジ部での急激な空気温度の低下による悪影響も少ない。また、常に密着状態を維持できるので、仮にボルト締結力が弱まった場合であっても、エアセパレータの緩みによる振動が発生することもなく、ロータの振動防止も図ることができる。
【００３８】
次に、従来のエアセパレータとの比較で、エアセパレータの取付構造を構成するフランジ部とディスク凹部の接触面でのシール効果について説明する。
上述のように、従来のエアセパレータの場合には、ボルトナットの締結力により、フランジ部端面とディスク外表面の接触面の面圧を上げて、ディスク外表面にシール面を形成して、接触面全体でエアリークの発生を防止していた。本発明のエアセパレータの取付構造の場合には、フランジ部をディスク凹部に対してしまりばめで嵌挿し、固定するとともに、遠心力の作用によりフランジ部外周面をディスク凹部内周面に押付け、この間に常にプラス（＋）のしめしろを発生させる。これにより、この接触面にシール面を形成して、エアリークを防止するものである。このような構造を取れば、従来のエアセパレータのように、ホットスタート運転時の熱収縮の違いにより、ボルト締結力が弱まり、接触面圧が小さくなりリークが発生するおそれがある場合であっても、直行するフランジ部外周面とディスク凹部内周面の接触面には常にシール面が形成されるので、エアリークが発生することはない。また、常にフランジ部とディスク凹部の接触面にプラス（＋）のしめしろが保持されていれば、回転数の増加とともに、しめしろが一層増加して、接触面圧が上がる方向であり、運転開始時から定常運転までの間、常に確実なシール効果が期待できる。従来のエアセパレータでは、このような効果は期待できない。
【００３９】
【表１】
2006097585.tif 000005
本発明の具体的な実施例を、表１に示している。しかし、本発明の特徴であるはめあい構造を採用するエアセパレータの取付構造であれば、この実施例に示すものに限定されるものではない。
【００４０】
フランジ部をディスク凹部に嵌挿する手段としては、公知の圧入手段やひやしばめが採用できる。最小しめしろの大きいはめあい構造を採用したい場合には、ひやしばめが有利である。本実施例では、フランジ部をディスク凹部に嵌挿する手段として、ひやしばめが適用されたが、圧入手段でもよい。圧入手段としては、油圧等の公知の圧入冶具が採用できるので、より簡便である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態であるエアセパレータ廻りのガスタービンの全体構造を示す。
【図２】本発明の一実施形態であるエアセパレータの取付構造廻りの構造図を示す。
【図３】本発明の一実施形態であるエアセパレータの斜視図を示す。
【図４】本発明のエアセパレータのフランジ部廻りの取付構造詳細であって、図２のＡ部の詳細を示す。
【図５】フランジ部とディスク凹部のはめあいの関係を示す。
【図６】ホットスタート運転時のフランジ部とディスク凹部のタービン回転数と遠心力によるしめしろの関係を示す。
【図７】ホットスタート運転時のフランジ部とディスク凹部のしめしろの時間変化を示す。
【図８】従来のエアセパレータ廻りのガスタービンの全体構造を示す。
【図９】従来のエアセパレータの斜視図を示す。
【図１０】ホットスタート運転時のガスタービン回転数の時間変化を示す。
【図１１】ホットスタート運転時の冷却空気温度の時間変化を示す。
【図１２】ホットスタート運転時の動翼回転ディスクとフランジ部の温度変化を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１    ロータ
２    動翼回転ディスク
３    エアセパレータ
３−１エアセパレータ
３−２エアセパレータ
４    第１段静翼
５    第１段動翼
６    ボルトナット
７    開口端
８    開口部
９    空隙
１０    ラジアルホール
１１    冷却空気孔
２０    フランジ部
２０−１フランジ部
２０−２フランジ部
２１    フランジ部端面
２２    フランジ部外周面
２３    ボルト穴
３０    ディスク凹部
３１    ディスク凹部底面
３２    ディスク凹部内周面
４０    燃焼器
４１    シール部
４２    シール部
４３    空気ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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