(57)【要約】【課題】  組み立てが容易で、シール部材の逐次装着を可能としたタービン翼環構造を提供する。【解決手段】  第１段上流側遮熱環２９と、第１段上流側遮熱環２９から第１段翼環２７の軸線方向の下流側に間隔を隔てて配置される第１段下流側遮熱環３１と、第１段翼環２７の周方向に複数に分割されて第１段上流側遮熱環２９および第１段下流側遮熱環３１に支持され第１段動翼１３とのクリアランスを保持する第１段分割環３３と、周方向に複数に分割され、それぞれ第１段下流側遮熱環３１を軸線方向の上流側に押圧し、第１段翼環２７に固定される第１段固定リング３５と、を備え、少なくとも第１段上流側遮熱環２９の第１段翼環２７への嵌合部を除く第１段翼環２７、第１段上流側遮熱環２９、第１段分割環３３、第１段下流側遮熱環３１および第１段固定リング３５の相互の嵌合部について全て被挿入側が軸線方向の下流側に向けて開放されていることを特徴とする。【選択図】      図３
2008151007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数に分割されてタービン翼環に支持される第一の遮熱環と、
該第一の遮熱環から前記タービン翼環の軸線方向の下流側に間隔を隔てて配置され、周方向に複数に分割されて前記タービン翼環に支持される第二の遮熱環と、
前記タービン翼環の周方向に複数に分割されて前記第一の遮熱環および前記第二の遮熱環に支持され動翼とのクリアランスを保持する分割環と、
周方向に複数に分割され、それぞれ前記第二の遮熱環を前記軸線方向の上流側に押圧し、前記タービン翼環に固定される固定リングと、を備え、
少なくとも前記第一の遮熱環の前記タービン翼環への嵌合部を除く前記タービン翼環、前記第一の遮熱環、前記分割環、前記第二の遮熱環および前記固定リングの相互の嵌合部について被挿入側が前記軸線方向の下流側に向けて開放されていることを特徴とするタービン翼環構造。
【請求項２】
前記タービン翼環と前記固定リングとの嵌合部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した環状凸部と他方にこの環状凸部が嵌合する環状凹部とが備えられていることを特徴とする請求項１に記載されたタービン翼環構造。
【請求項３】
前記固定リングと前記第二の遮熱環との嵌合部の下流側端部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した凸部と他方にこの凸部が嵌合する凹部とが備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたタービン翼環構造。
【請求項４】
前記分割環と前記第二の遮熱環との嵌合部の上流側端部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した凸部と他方にこの凸部が嵌合する凹部とが備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載されたタービン翼環構造。
【請求項５】
周方向に複数に分割されてタービン翼環に支持される第一の遮熱環と、該第一の遮熱環から前記タービン翼環の軸線方向の下流側に間隔を隔てて配置され、周方向に複数に分割されて前記タービン翼環に支持される第二の遮熱環と、タービン翼環の周方向に複数に分割されて前記第一の遮熱環および前記第二の遮熱環に支持され動翼とのクリアランスを保持する分割環と、周方向に複数に分割され、それぞれ前記第二の遮熱環を前記軸線方向の上流側に押圧し、前記タービン翼環に固定される固定リングと、を備え、組立部材としての前記タービン翼環、前記第一の遮熱環、前記分割環、前記第二の遮熱環および前記固定リングの少なくとも前記第一の遮熱環の前記タービン翼環への嵌合部を除く相互の嵌合部について被挿入側が前記軸線方向の下流側に向けて開放されているタービン翼環構造の組立方法であって、前記第一の遮熱環を前記タービン翼環に取り付けた後、前記分割環、前記第二の遮熱環および前記固定リングをそれぞれ相互の嵌合面に沿って、軸線方向に組み込み前記固定リングを前記タービン翼環に固定して組み立てるとともに前記嵌合部に周方向に延在するシール部材がある場合には、前の組立部材に該シール部材を軸線方向から装着した後、次ぎの組立部材を装着するようにしたことを特徴とするタービン翼環構造の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン翼環構造およびその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは燃焼器の燃焼ガスをタービンで膨張させて動力を得るもので、タービンの入口側には高温の燃焼ガスが供給される。タービン動翼とタービン翼環の間は所定のクリアランスに設定され、効率よくタービン動翼の回転力が得られるように設計されている。
タービンの入口側には高温の燃焼ガスが供給されるため、熱変形の影響がクリアランスの設定に極力及ばないように、タービン翼環側には周方向に複数に分割された遮熱環が設けられ、遮熱環には、タービン動翼の先端と対向する内壁となり周方向に複数に分割された分割環が支持されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
分割環にはタービン翼環側から冷却空気が供給され、分割環が適宜冷却されて熱変形の影響が抑制されている。
そして、これらタービン翼環、遮熱環および分割環の嵌合部分には、その間に、周方向に延在するシール部材が介装され、冷却空気の漏れが防止されている。
特許文献１に示されるものは、下流側の遮熱環は複数に分割され、その最も下流側を構成する押えピースによってタービン翼環に保持されるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５０３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されるものは、押えピースとタービン翼環との嵌合部における軸線方向上流側に、タービン翼環側に設けられた凹部に押えピース側に設けられた凸部が嵌合するように構成されているので、押えピースは軸線方向に移動させることで両者を嵌合させることができない。このため、少なくとも押えピースを含む遮熱環の各分割部分は周方向に挿入して組み立てる必要があった。
これら遮熱環の各分割部分を周方向に挿入して組み立てるためには、少しでも形状にゆがみがあるだけで組み立てが不可能になるなど組み立てが難しいという問題があった。
また、遮熱環等を組み立てた後、周方向に延在させるシール部材を周方向に滑らせて挿入するようにしているので、シール部材が遮熱環等と接触することによって表面に傷が入り易く、シール不良となる要因となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、組み立てが容易で、シール部材の逐次装着を可能としたタービン翼環構造およびこれを用いたタービン翼環構造の組立方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明にかかるタービン翼環構造は、周方向に複数に分割されてタービン翼環に支持される第一の遮熱環と、該第一の遮熱環から前記タービン翼環の軸線方向の下流側に間隔を隔てて配置され、周方向に複数に分割されて前記タービン翼環に支持される第二の遮熱環と、前記タービン翼環の周方向に複数に分割されて前記第一の遮熱環および前記第二の遮熱環に支持され動翼とのクリアランスを保持する分割環と、周方向に複数に分割され、それぞれ前記第二の遮熱環を前記軸線方向の上流側に押圧し、前記タービン翼環に固定される固定リングと、を備え、少なくとも前記第一の遮熱環の前記タービン翼環への嵌合部を除く前記タービン翼環、前記第一の遮熱環、前記分割環、前記第二の遮熱環および前記固定リングの相互の嵌合部について被挿入側が前記軸線方向の下流側に向けて開放されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明にかかるタービン翼環構造は、少なくとも第一の遮熱環のタービン翼環への嵌合部を除くタービン翼環、第一の遮熱環、分割環、第二の遮熱環および固定リングの相互の嵌合部について被挿入側が前記軸線方向の下流側に向けて開放されている、言い換えると、嵌合部の被挿入側は半径方向に沿う断面の面積が一定あるいは下流側に向かうに連れて順次大きくなるように構成されている、すなわち、半径方向に沿う断面の面積が上流側に下流側よりも大きな部分がないので、第一の遮熱環をタービン翼環に取り付けた後、分割環、第二の遮熱環および固定リングをそれぞれ相互の嵌合面に沿って、軸線方向に沿って下流側から上流側に向けて組み込みことができる。
そして、固定リングをタービン翼環に固定して組立てが完了するので、組み立てが容易で、簡単に短持間に行なうことができる。
また、例えば、分割環と第二の遮熱環との間の嵌合部に周方向に延在するシール部材を装着する場合には、分割環を組付けた後、シール部材を軸線方向に組付け、次いで第二の遮熱環を軸線方向に組付けることができる。
このように、シール部材を軸線方向に組付けられるので、組付け時にシール部材が他の部材に接触して移動することをなくすことができる。これにより、シール部材の表面に傷が入ることがなくなるので、シール部材のシール性能劣化を防止することができる。
なお、「少なくとも前記第一の遮熱環の前記タービン翼環への嵌合部を除く」は嵌合部にかかるものであり、第一の遮熱環のタービン翼環への嵌合部について被挿入側が軸線方向の下流側に向けて開放されていないことを特定するものではない。
【０００９】
また、本発明にかかるタービン翼環構造では、前記タービン翼環と前記固定リングとの嵌合部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した環状凸部と他方にこの環状凸部が嵌合する環状凹部とが備えられていることを特徴とする。
【００１０】
このように、タービン翼環と固定リングとの嵌合部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した環状凸部と他方にこの環状凸部が嵌合する環状凹部とが備えられているので、この環状凸部と環状凹部とが係合することによってタービン翼環と固定リングとの径方向位置を規定することができる。
両者の径方向位置を規定できると、固定リング位置が特定できるので、第二の遮熱環および分割環の径方向の位置を所定の位置に位置決めすることができる。
【００１１】
また、本発明にかかるタービン翼環構造では、前記固定リングと前記第二の遮熱環との嵌合部の下流側端部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した凸部と他方にこの凸部が嵌合する凹部とが備えられていることを特徴とする。
【００１２】
このように、固定リングと第二の遮熱環との嵌合部の下流側端部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した凸部と他方にこの凸部が嵌合する凹部とが備えられているので、この凸部と凹部とが係合することによって固定リングと第二の遮熱環との周方向位置を規定することができる。
両者の周方向位置を規定できると、固定リングは、例えば、ボルト等でタービン翼環に取り付けられ、位置が特定できるので、第二の遮熱環の周方向の位置を所定の位置に位置決めすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかるタービン翼環構造では、前記分割環と前記第二の遮熱環との嵌合部の上流側端部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した凸部と他方にこの凸部が嵌合する凹部とが備えられていることを特徴とする。
【００１４】
このように、分割環と第二の遮熱環との嵌合部の上流側端部には、いずれか一方の周方向の一部が他方に向け突出した凸部と他方にこの凸部が嵌合する凹部とが備えられているので、この凸部と凹部とが係合することによって分割環と第二の遮熱環との周方向位置を規定することができる。
この場合、いずれか一方を所定の位置にすることによって、他方を所定の位置に位置決めすることができる。
すなわち、例えば、固定リングによって第二の遮熱環の位置決めができれば、分割環の位置を所定の位置に位置決めすることができる。
【００１５】
また、本発明にかかるタービン翼環構造の組立方法は、周方向に複数に分割されてタービン翼環に支持される第一の遮熱環と、該第一の遮熱環から前記タービン翼環の軸線方向の下流側に間隔を隔てて配置され、周方向に複数に分割されて前記タービン翼環に支持される第二の遮熱環と、タービン翼環の周方向に複数に分割されて前記第一の遮熱環および前記第二の遮熱環に支持され動翼とのクリアランスを保持する分割環と、周方向に複数に分割され、それぞれ前記第二の遮熱環を前記軸線方向の上流側に押圧し、前記タービン翼環に固定される固定リングと、を備え、組立部材としての前記タービン翼環、前記第一の遮熱環、前記分割環、前記第二の遮熱環および前記固定リングの少なくとも前記第一の遮熱環の前記タービン翼環への嵌合部を除く相互の嵌合部について被挿入側が前記軸線方向の下流側に向けて開放されているタービン翼環構造の組立方法であって、前記第一の遮熱環を前記タービン翼環に取り付けた後、前記分割環、前記第二の遮熱環および前記固定リングをそれぞれ相互の嵌合面に沿って、軸線方向に組み込み前記固定リングを前記タービン翼環に固定して組み立てるとともに前記嵌合部に周方向に延在するシール部材がある場合には、前の組立部材に該シール部材を軸線方向から装着した後、次ぎの組立部材を装着するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
本発明にかかるタービン翼環構造の組立方法では、第一の遮熱環をタービン翼環に取り付けた後、分割環、第二の遮熱環および固定リングをそれぞれ相互の嵌合面に沿って、軸線方向に沿って下流側から上流側に向けて組み込み、固定リングをタービン翼環に固定して組立てが完了するので、組み立てが容易で、簡単に短持間に行なうことができる。
また、組立部材同士の嵌合部に周方向に延在するシール部材を装着する場合には、前の組立部材を組付けた後、シール部材を軸線方向に組付け、次いで後の組立部材を軸線方向に組付けるので、組付け時にシール部材が他の部材に接触して移動することをなくすことができる。
これにより、シール部材の表面に傷が入りことがなくなるので、シール部材のシール性能劣化を防止することができる。
なお、「少なくとも前記第一の遮熱環の前記タービン翼環への嵌合部を除く」は嵌合部にかかるものであり、第一の遮熱環のタービン翼環への嵌合部について被挿入側が軸線方向の下流側に向けて開放されていないことを特定するものではない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、第一の遮熱環のタービン翼環への嵌合部を除くタービン翼環、第一の遮熱環、分割環、第二の遮熱環および固定リングの相互の嵌合部について全て被挿入側が前記軸線方向の下流側に向けて開放されているので、組み立てが容易で、簡単に短持間に行なうことができる。
また、嵌合部に周方向に延在するシール部材を装着する場合には、シール部材を軸線方向に組付けられるので、組付け時にシール部材が他の部材に接触して移動することをなくすことができ、シール部材のシール性能劣化を防止することができる。
なお、第一の遮熱環のタービン翼環への嵌合部について被挿入側が軸線方向の下流側に向けて開放されている構造も含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかるタービン翼環構造を備えたガスタービン１の入口部の概略構成を部分的に示す縦断面図である。
ガスタービン１の内部には、図示しないロータ周囲の静止側に設けられた静翼と、ロータ側に取り付けられた動翼とが組となって、段を形成している。この段がロータの軸線方向（図１の紙面左右方向）に複数段配置されている。
これらの動翼と静翼とを通過する燃焼ガス流路３が形成されている。
図１では、燃焼ガスが流れ込む上流側から数えて第１段５、第２段７までの部分を図示しているが、実際には、さらに第３段、第４段、・・・へと続く多段構造となっている。
【００１９】
第１段５には、第１段静翼９と、第１段静翼９を保持する第１段翼環構造（タービン翼環構造）１１と、第１段動翼１３とが備えられている。
第２段７には、第２段静翼１５と、第２段静翼１５を保持する第２段翼環構造（タービン翼環構造）１７と、第２段動翼１９とが備えられている。
第１段静翼９および第２段静翼１５等の静翼は、放射状に多数配置され、リング状の仕切板外輪２１，２２と、リング状の仕切板内輪２３，２４とで保持されている。これら静翼は燃焼ガス流路３内で燃焼ガスを膨張させて速度エネルギーを生み、流れの向きを変えて軸の回転方向の運動量を作る作用をする。
【００２０】
第１段動翼１３および第２段動翼１９等の動翼は、放射状に多数配置され、ロータに突出して円筒状に設けられたディスク２５の外周部に強固に取り付けられている。動翼は、静翼で速度エネルギーに変換された燃焼ガスのエネルギーを吸収して、ロータの回転エネルギーに変換する作用をする。
ガスタービン１は、この回転エネルギーによって、例えば、ロータに接続された発電機を回して発電させる等の仕事を行なう。
【００２１】
第１段５の構成について第１段翼環構造１１を主として図２〜図４も参照して説明する。
図２は、第１段翼環構造１１の主要部を拡大して示す部分拡大断面図である。図３および図４は、それぞれ図２のＸ視を示す部分拡大図である。
第１段翼環構造１１には、第１段翼環（タービン翼環）２７と、第１段上流側遮熱環（第一の遮熱環）２９と、第１段下流側遮熱環（第二の遮熱環）３１と、第１段分割環（分割環）３３と、第１段固定リング（固定リング）３５と、取付部材３７と、インピンジ板３９と、が備えられている。
【００２２】
第１段翼環２７は、例えば、鋳造で形成され、内部に第１段動翼１３が収納できる円筒空間を備え、ガスタービン１のケーシングを構成するものである。
第１段上流側遮熱環２９は、環状部品であり、その外周部分において、第１段翼環２７の内部に対して固定されている。
第１段上流側遮熱環２９は、周方向に複数に分割されており、相互の間には図示しないシール部材が介装され、燃焼ガスおよび空気が漏洩しないようにシールされている。
【００２３】
第１段上流側遮熱環２９の内周部分の上流側には、仕切板外輪２１の下流端側に備えられたリング状の嵌合溝４１と係合する環状の凸部４３が備えられている。
第１段静翼９は、仕切板外輪２１の下流側が第１段上流側遮熱環２９に支持され、上流側が取付部材３７によって支持されることで、第１段翼環２７に強固に保持されている。
第１段静翼９に導入される燃焼ガスは、例えば、１３５０〜１５００℃という高温であるため、第１段静翼９（他の静翼および動翼を含めて）は高温強度に優れた、例えば、ニッケル基耐熱合金で形成されている。
【００２４】
第１段上流側遮熱環２９は、第１段静翼９に作用する高温の熱が、特別な耐熱材料を用いていない第１段翼環２７に伝達するのを防止する機能を奏する。
第１段上流側遮熱環２９の内周部分の下流側には、後述する第１段分割環３３の上流側端部に備えられたフランジ部を受け入れる環状に形成された第一溝４５と、第一溝４５の外周側にインピンジ板３９の上流側端部を受け入れる環状に形成された第二溝４７とが備えられている。
第一溝４５の内周面４５ａと第１段上流側遮熱環２９の内周面２９ａとは、それぞれ上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
【００２５】
第１段下流側遮熱環３１は、断面形状が角張った略Ｓ字形状をした環状部品であり、周方向に複数の第１段下流側遮熱環分割体３２に分割されており、第１段下流側遮熱環分割体３２相互の間には図示しないシール部材が介装され、燃焼ガスおよび空気が漏洩しないようにシールされている。
第１段下流側遮熱環３１の外周部分は、断面形状が略矩形状で、外周部が下流側に突出した形状をしている。
【００２６】
第１段下流側遮熱環３１の外周部分の外周面および半径方向に延在する上流側面は、略直交するように形成されており、第１段翼環２７の下流側下部に形成され、半径方向に延在し外周側がそれと略直交する面を形成している環状の嵌合溝４９に嵌合するように構成されている。
第１段下流側遮熱環３１の外周面および嵌合溝４９の外周側面は、それぞれ上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
【００２７】
第１段下流側遮熱環分割体３２の下流側端部における上部には上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面５２が形成されており、本発明による嵌合部を構成している。
この面５２の下流側端で、かつ、周方向略中央部には、略矩形状に切りかかれた凹部５１が形成されている。
凹部５１の内周面は上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
【００２８】
第１段下流側遮熱環分割体３２の半径方向の略中間位置において、その上流側面には下流側に延在する部分５６が形成されている。
この部分５６の周方向略中央部には、略矩形状に切りかかれた凹部５３が形成されている。
凹部５３の内周面は上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
第１段下流側遮熱環分割体３２の上流側面における凹部５３の外周側位置に、インピンジ板３９の下流側端部を受け入れる係合溝５５が備えられている。係合溝５５は第１段下流側遮熱環分割体３２が組み合わされ第１段下流側遮熱環３１となると、環状に形成される。
【００２９】
第１段下流側遮熱環３１の内周部分の上流側には、後述する第１段分割環３３の下流側端部に備えられたフランジ部を受け入れる環状に形成された嵌合溝５７が備えられている。
嵌合溝５７の周面と第１段下流側遮熱環３１の内周面とは、それぞれ上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
第１段下流側遮熱環３１は、燃焼ガスによる高温の熱が、特別な耐熱材料を用いていない第１段翼環２７に伝達するのを防止する機能を奏する。
【００３０】
第１段分割環３３は、高温強度に優れた、例えば、ニッケル基耐熱合金で形成されている環状部品であり、周方向に複数の第１段分割体３４に分割されており、第１段分割体３４相互の間には図示しないシール部材が介装され、燃焼ガスおよび空気が漏洩しないようにシールされている。
第１段分割環３３の軸線方向上流側端部には、上流側に開口したコ字断面の上流フランジ部５９が外周側に突起するように形成されている。
第１段分割環３３の軸線方向下流側端部には、下流側に開口したコ字断面の下流フランジ部６１が外周側に突起するように形成されている。
下流フランジ６１の外周面部には、外側に突起し第１段下流側遮熱環３１の凹部５３と周方向長さが略同等である凸部６２が、凹部５３と嵌合するような位置に備えられている。
【００３１】
第１段分割環３３は、上流フランジ部５９が、第１段上流側遮熱環２９の内周面２９ａと第一溝４５の内周面４５ａとを挟持するように、かつ、下流フランジ部６１が第１段下流側遮熱環３１の内周面３１ａと嵌合溝５７の内周面５７ａとを挟持するように、第１段上流側遮熱環２９および第１段下流側遮熱環３１に支持されている。
第１段分割環３３は、第１段動翼１３の外周面に対向して配置され、第１段動翼１３との間のクリアランスを所定値に設定し、効率よく第１段動翼１３の回転力が得られるようするものである。
【００３２】
第１段翼環２７、第１段上流側遮熱環２９、第１段下流側遮熱環３１および第１段分割環３３によって空気室６３が形成されている。空気室６３には図示しない手段で冷却用の空気が供給されるように構成されている。
インピンジ板３９は空気室６３に配置され、断面形状が凹部段状に形成された環状部材である。
インピンジ板３９の上流側端部は第１段上流側遮熱環２９の第二溝４７に嵌合し、下流側端部は第１段下流側遮熱環３１の係合溝５５に嵌合することによって、インピンジ板３９は第１段上流側遮熱環２９および第１段下流側遮熱環３１に支持されている。
インピンジ板３９には多数の噴出穴６５が形成されている。
【００３３】
第１段固定リング３５は、環状部品であり、周方向に複数の固定リング分割体３６に分割されている。
第１段固定リング分割体３６の周方向端部は、階段状に切りかかれており、隣接する固定リング分割体３６のこの階段状の切欠が嵌り合うことによって、軸線方向のシール性能を向上させている。
第１段固定リング３５の断面形状は、略矩形状をしている。第１段固定リング３５の内周側には、上流側に突出した矩形断面の突出部３５ａが備えられている。また、第１段固定リング３５の外周側で、かつ上流側には、周方向に連続した溝（環状凹部）３５ｂが形成されている。
第１段翼環２７には、環状の嵌合溝４９の外周側で、かつ下流側に、溝３５ｂに嵌合する環状凸部５０が形成されている。
【００３４】
溝３５ｂの内周面は第１段下流側遮熱環３１の外周面と略同一位置に位置している。
突出部３５ａは、第１段下流側遮熱環３１の下流側面と階段状に嵌合するように構成されている。
第１段固定リング３５の下流側端部内面には、内側に突起し略矩形状をした複数の凸部６７が所定間隔を空けて備えられている。
凸部６７は、第１段下流側遮熱環３１の凹部５１と周方向長さが略同一であり、それと嵌合するような位置に備えられている。
【００３５】
第１段固定リング３５の外周側の矩形状部分は、第１段翼環２７に略同形に設けられた溝に嵌合するように構成され、ボルト６９によって固定するようにされている。
第１段固定リング３５の外周側の矩形状部分の外周面およびこれが嵌合する第１段翼環２７の溝の外周面は、上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
【００３６】
第１段上流側遮熱環２９の上流側内端部と仕切板外輪２１との間、第１段上流側遮熱環２９の下流側内端部と上流フランジ部５９との間、第１段下流側遮熱環３１の上流側内端部と下流フランジ部６１との間および第１段翼環２７と第１段下流側遮熱環３１との間には、周方向に延在したメタルシール７１が装着されている。
【００３７】
次に、第２段７の構成について第２段翼環構造１７を主として図５を参照して説明する。
図５は、第２段翼環構造１７の主要部を拡大して示す部分拡大断面図である。
第２段翼環構造１７には、第２段翼環（タービン翼環）７３と、第２段上流側遮熱環７５と、第２段中央遮熱環（第一の遮熱環）７７と、第２段下流側遮熱環（第二の遮熱環）７９と、第２段分割環（分割環）８１と、第２段固定リング（固定リング）８３と、が備えられている。
【００３８】
第２段翼環７３は、例えば、鋳造で形成され、内部に第２段動翼１９が収納できる円筒空間を備え、ガスタービン１のケーシングを構成するものである。
第２段上流側遮熱環７５は、断面形状が略Ｊ字形状をした環状部品であり、その外周部分において、第２段翼環７３の内部に対して固定されている。
第２段上流側遮熱環７５は、周方向に複数に分割されており、相互の間には図示しないシール部材が介装され、燃焼ガスおよび空気が漏洩しないようにシールされている。
第２段上流側遮熱環７５の内周部分の上流側には、仕切板外輪２２の上流端側に備えられたリング状の嵌合溝と係合する環状の凸部８５が備えられている。
【００３９】
第２段中央遮熱環７７は、断面形状が略矩形状をし、下流側内周部が略矩形状に切りかかれた形状をした環状部品であり、その外周部分において、第２段翼環７３の内部に対して固定されている。
第２段中央遮熱環７７は、周方向に複数に分割されており、相互の間には図示しないシール部材が介装され、燃焼ガスおよび空気が漏洩しないようにシールされている。
第２段中央遮熱環７７の内周部分の下流側には、仕切板外輪２２の下流端側に備えられたリング状の嵌合溝と係合する環状の凸部８７が備えられている。
第２段静翼１５は、仕切板外輪２２の上流側および下流側が第２段上流側遮熱環７５の環状の凸部８５および第２段中央遮熱環７７の環状の凸部８７に支持されることで、第２段翼環７３に強固に保持されている。
【００４０】
第２段上流側遮熱環７５および第２段中央遮熱環７７は、第２段静翼１５に作用する高温の熱が、特別な耐熱材料を用いていない第２段翼環７３に伝達するのを防止する機能を奏する。
仕切板外輪２２の下流側端部の外周面は下流側に略水平に延設されており、この部分が後述する第２段分割環８１の上流側端部に備えられたフランジ部を案内するように構成されている。
仕切板外輪２２は第２段中央遮熱環７７と一体であり、かつ、仕切板外輪２２の下流側端部の外周面は、上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しているので、本発明による嵌合部を構成する。
【００４１】
第２段下流側遮熱環７９は、断面形状が角張った略Ｓ字形状をした環状部品であり、周方向に複数に分割されており、それら相互の間には図示しないシール部材が介装され、燃焼ガスおよび空気が漏洩しないようにシールされている。
第２段下流側遮熱環７９の外周部分は、断面形状が略矩形状で、外周部が下流側に突出した形状をしている。
【００４２】
第２段下流側遮熱環７９の外周部分の外周面および半径方向に延在する上流側面は、略直交するように形成されており、第２段翼環７３の下流側下部に形成され、半径方向に延在し外周側がそれと略直交する面８９ａを形成している環状の嵌合溝８９に嵌合するように構成されている。
第２段下流側遮熱環７９の外周面および嵌合溝８９の面８９ａは、それぞれ上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
【００４３】
分割された第２段下流側遮熱環７９の下流側端部における上部には上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面８４が形成されており、本発明による嵌合部を構成している。
この面８４の下流側端で、かつ、周方向略中央部には、略矩形状に切りかかれた凹部９１が形成されている。
凹部９１の内周面は上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
【００４４】
第２段下流側遮熱環７９の半径方向の略中間位置において、その上流側面は下流側に延在する部分９６が形成されている。
この部分９６の周方向略中央部には、略矩形状に切りかかれた凹部９３が形成されている。
凹部９３の内周面は上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
下流フランジ９９の外周面部には、外側に突起し第１段下流側遮熱環３１の凹部９３と周方向長さが略同等である凸部９４が、凹部９３と嵌合するような位置に備えられている。
【００４５】
第２段下流側遮熱環７９の内周部分の上流側には、後述する第２段分割環８１の下流側端部に備えられたフランジ部を受け入れる環状に形成された嵌合溝９５が備えられている。
嵌合溝９５の外周側面と第２段下流側遮熱環７９の内周面７９ａとは、それぞれ上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
第２段下流側遮熱環７９は、燃焼ガスによる高温の熱が、特別な耐熱材料を用いていない第２段翼環７３に伝達するのを防止する機能を奏する。
【００４６】
第２段分割環８１は、高温強度に優れた、例えば、ニッケル基耐熱合金で形成されている環状部品であり、周方向に複数に分割されており、それらの相互の間には図示しないシール部材が介装され、燃焼ガスおよび空気が漏洩しないようにシールされている。
第２段分割環８１の軸線方向上流側端部には、外周側に次いで上流側に折曲した上流フランジ部９７が形成されている。
第２段分割環８１の軸線方向下流側端部には、下流側に開口したコ字断面の下流フランジ部９９が外周側に突起するように形成されている。
【００４７】
第２段分割環８１は、上流フランジ部９７が、仕切板外輪２２の外周面と第２段中央遮熱環７７の内周面とで挟持され、かつ、下流フランジ部９９が第２段下流側遮熱環７９の内周面７９ａと嵌合溝９５の外周側面とを挟持することによって、第２段中央遮熱環７７および第２段下流側遮熱環７９に支持されている。
第２段分割環８１は、第２段動翼１９の外周面に対向して配置され、第２段動翼１９との間のクリアランスを所定値に設定し、効率よく第２段動翼１９の回転力が得られるようするものである。
【００４８】
第２段翼環７３、第２段中央遮熱環７７、第２段下流側遮熱環７９および第２段分割環８１によって空気室１０１が形成されている。空気室１０１には空気供給路１０３を通って冷却用の空気が供給されるように構成されている。
【００４９】
第２段固定リング８３は、環状部品であり、第１段固定リング３５と同様に周方向に複数の固定リング分割体に分割されている。
各固定リング分割体の周方向端部は、階段状に切りかかれており、隣接する固定リング分割体のこの階段状の切欠が嵌り合うことによって、軸線方向のシール性能を向上させている。
第２段固定リング８３の断面形状は、略矩形状をしている。第２段固定リング８３の内周側には、上流側に突出した矩形断面の突出部８３ａが備えられている。また、第２段固定リング８３の外周側で、かつ上流側には、周方向に連続した溝（環状凹部）８３ｂが形成されている。
第２段翼環７３には、環状の嵌合溝８９の外周側で、かつ下流側に、溝８３ｂに嵌合する環状凸部９０が形成されている。
【００５０】
溝８３ｂの内周面は第２段下流側遮熱環７９の外周面と略同一位置に位置している。
突出部８３ａは、第２段下流側遮熱環７９の下流側面と階段状に嵌合するように構成されている。
第２段固定リング８３の下流側端部内周面には、内周側に突起し略矩形状をした複数の凸部１０５が所定間隔を空けて備えられている。
凸部１０５は、第２段下流側遮熱環７９の凹部９１と周方向長さが略同一であり、それと嵌合するような位置に備えられている。
【００５１】
第２段固定リング８３の外周側の矩形状部分は、第２段翼環７３に略同形に設けられた溝に嵌合するように構成され、ボルト１０７によって固定されるように構成されている。
第２段固定リング８３の外周側の矩形状部分の外周面およびこれが嵌合する第２段翼環７３の溝の外周面は、上流側から下流側に向けて略平滑な、言い換えると凹凸のない面を形成しており、本発明による嵌合部を構成している。
第２段翼環７３と第２段下流側遮熱環７９との間には、周方向に延在したシール部材が装着されている。
【００５２】
、
以上説明した構成を備える本実施形態にかかる第１段翼環構造１１および第２段翼環構造１７の組立について説明する。
まず、第１段翼環構造１１の組立てについて説明する。
鋳造された第１段翼環２７の軸線方向略中央部に周方向に設けられた断面が略逆凸字形状をした嵌合溝に、第１段上流側遮熱環２９の各分割体を、間にシール部材をいれつつ、その略逆凸字形状をした外周部を１個ずつ周方向から挿入して、第１段上流側遮熱環２９を組み込む。
【００５３】
次いで、第１段上流側遮熱環２９の環状の凸部４３の内側端部４３ａにメタルシール７１を軸線方向上流側から装着し、第１段静翼９の仕切板外輪２１の嵌合溝４１が環状の凸部４３を覆うように第１段静翼９を軸線方向上流側から下流側に移動させる。
このようにして、第１段静翼９の仕切板外輪２１の嵌合溝４１を環状の凸部４３に嵌合させ、仕切板外輪２１の上流側を取付部材３７に係合させて第１段静翼９を保持させる。
【００５４】
第１段上流側遮熱環２９の上流側内側端部２９ｂにメタルシール７１を軸線方向下流側から装着する。
そして、第１段分割環３３の各第１段分割体３４を、間にシール部材をいれつつ、その上流側に向けてコ字形状に開口した上流フランジ部５９が第１段上流側遮熱環２９の内面２９ａと第一溝４５の内周面４５ａとを挟持してそれらに案内されるように軸線方向下流側から上流側に向けて装着する。こうして、第１段分割環３３が組み付けられる。
上流フランジ部５９の上流側面が第１段上流側遮熱環２９の下流側面に当接することで、各第１段分割体３４の軸線方向および半径方向の位置が決められる。
これと同時に、インピンジ板３９の上流側端部が、第１段上流側遮熱環２９の第二溝４７に挿入される。
【００５５】
第１段翼環２７の嵌合溝４９の下流側内側端部および第１段分割環３３の下流ブランジ部６１にそれぞれメタルシール７１を軸線方向下流側から装着する。
その後、第１段下流側遮熱環３１の各第１段下流側遮熱環分割体３２を、間にシール部材をいれつつ、組付けることになる。
各第１段下流側遮熱環分割体３２は、それぞれ外周面が嵌合溝４９の内側の内周面４９ａに案内され、内周面３１ａが第１段分割環３３の下流フランジ部６１の内側外周面６１ａに案内され、軸線方向下流側から上流側に向けて装着される。
【００５６】
このとき、第１段分割体３４の下流フランジ部６１の外周に備えられた凸部６２が第１段下流側遮熱環分割体３２の凹部５３と係合することによって第１段下流側遮熱環分割体３２と第１段分割体３４との周方向の位置関係が所定に規定される。
また、インピンジ板３９の下流側端部が各第１段下流側遮熱環分割体３２の係合溝５５に嵌合され、インピンジ板３９が第１段上流側遮熱環２９と第１段下流側遮熱環３１との間に組み込まれる。
【００５７】
次いで、第１段固定リング３５の各第１段固定リング分割体３６を装着する。
各第１段固定リング分割体３６は、その内周面が第１段下流側遮熱環３１の面５２に案内されて軸線方向下流側から上流側に向けて装着される。
このとき、第１段固定リング分割体３６の内周に備えられた凸部６７が、第１段下流側遮熱環分割体３２の嵌合溝５７と係合することによって第１段下流側遮熱環分割体３２と第１段固定リング分割体３６との周方向の位置関係が所定に規定される。
同時に、第１段固定リング３５の内周側部分は各第１段下流側遮熱環分割体３２の外周側部分と階段状に組み合わされているので、第１段下流側遮熱環分割体３２、ひいては第１段分割環３３の軸線方向および半径方向の位置が所定位置に規定される。
また、溝３５ｂが第１段翼環２７の環状凸部５０に嵌合されることによって、第１段固定リング３５は、第１段翼環２７に対して半径方向位置が所定位置に規定される。これにより、第１段下流側遮熱環３１および第１段分割体３４は、第１段翼環２７に対して半径方向位置が所定位置に規定される。
【００５８】
第１段固定リング分割体３６は、ボルト６９によって第１段翼環２７に固定されるので、第１段翼環２７に対する周方向の位置関係は所定の位置に取り付けられることになる。
このため、各第１段下流側遮熱環分割体３２は第１段固定リング分割体３６によって周方向の位置が決められるので、第１段下流側遮熱環分割体３２の第１段翼環２７に対する周方向位置も所定の位置に位置決めできる。
したがって、第１段分割体３４の第１段翼環２７に対する周方向位置も所定の位置に位置決めできる。
このとき、第１段固定リング分割体３６は、同時に各第１段下流側遮熱環分割体３２（第１段下流側遮熱環３１）および第１段分割体３４（第１段分割環３５）の軸線方向および半径方向の位置を所定位置に位置決めできる。
【００５９】
このように、第１段分割環３３、第１段下流側遮熱環３１および第１段固定リング３５が、軸線方向に下流側から上流側に向けて装着され、第１段固定リング３５がボルト６９を用いて第１段翼環２７に固定されることによって、第１段分割環３３、第１段下流側遮熱環３１が強固に固定され、第１段翼環構造１１が組み立てられるので、第１段翼環構造１１の組み立てが容易で、簡単に担持間で行うことができる。
また、周方向に延在するメタルシール７１は、それぞれの装着位置に軸線方向に装着されるので、装着時に他の部材に接触して移動することはない。このため、メタルシール７１の表面に傷が入ることがなくなるので、シール性能の劣化を防止することができる。
【００６０】
次に、第２段翼環構造１７の組立てについて説明する。
鋳造された第２段翼環７３の軸線方向上流部および略中央部に周方向に設けられた断面が略逆凸字形状をした嵌合溝に、それぞれ第２段上流側遮熱環７５および第２段中央遮熱環７７の各分割体を、間にシール部材をいれつつ、その略逆凸字形状をした外周部を１個ずつ周方向から挿入して、第２段上流側遮熱環７５および第２段中央遮熱環７７を組み込む。
【００６１】
次いで、第２段上流側遮熱環７５の環状の凸部８５および第２段中央遮熱環７７の環状の凸部８７に、第２段静翼１５の仕切板外輪２２を嵌合させて第２段静翼１５を保持させる。
そして、第２段分割環８１の各第２段分割体を、間にシール部材をいれつつ、上流フランジ部９７が仕切板外輪２２の下流側端部外面および第２段中央遮熱環２９の内面に案内されるように軸線方向下流側から上流側に向けて装着する。こうして、第２段分割環８１が組み付けられる。
【００６２】
第２段翼環７３の嵌合溝８９の下流側内側端部に周方向に延在するシール部材を軸線方向下流側から装着する。
その後、第２段下流側遮熱環７９の各第２段下流側遮熱環分割体を、間にシール部材をいれつつ、組付けることになる。
各第２段下流側遮熱環分割体は、それぞれ外周面が嵌合溝８９の内側の内周面８９ａに案内され、内周面７９ａが第２段分割環８１の下流フランジ部９９の内側外周面に案内され、軸線方向下流側から上流側に向けて装着される。
このとき、第２段分割環８１の下流フランジ部９９の外周に備えられた凸部９４が第２段下流側遮熱環分割体の凹部９３と係合することによって第２段下流側遮熱環分割体と第２段分割体との周方向の位置関係が所定に規定される。
【００６３】
次いで、分割された第２段固定リング８３を装着する。
各第２段固定リング８３は、その内周面が第２段下流側遮熱環８３の面８４に案内されて軸線方向下流側から上流側に向けて装着される。
このとき、第２段固定リング８３の内周に備えられた凸部１０５が、第２段下流側遮熱環７９の嵌合溝９５と係合することによって第２段下流側遮熱環７９と第２段分割環８１との周方向の位置関係が所定に規定される。
同時に、第２段固定リング８３の内周部は第１段下流側遮熱環７９の外周部と階段状に組み合わされているので、第２段下流側遮熱環７９、ひいては第２段分割環８１の軸線方向および半径方向の位置が所定位置に規定される。
また、溝８３ｂが第２段翼環７３の環状凸部９０に嵌合されることによって、第２段固定リング８３は、第２段翼環７３に対して半径方向位置が所定位置に規定される。これにより、第２段下流側遮熱環７９および第２段分割体８１は、第２段翼環７３に対して半径方向位置が所定位置に規定される。
【００６４】
第２段固定リング８３は、ボルト１０７によって第２段翼環７３に固定されるので、第２段翼環７３に対する周方向の位置関係は所定の位置に取り付けられることになる。
このため、第２段下流側遮熱環７９は第２段固定リング８３によって周方向の位置が決められるので、第２段下流側遮熱環７９の第２段翼環７３に対する周方向位置も所定の位置に位置決めできる。
したがって、第２段分割環８１の第２段翼環７３に対する周方向位置も所定の位置に位置決めできる。
このとき、第２段固定リング８３は、同時に第２段下流側遮熱環７９および第２段分割環８１の軸線方向および半径方向の位置を所定位置に位置決めできる。
【００６５】
このように、第２段分割環８１、第２段下流側遮熱環７９および第２段固定リング８３が、軸線方向に下流側から上流側に向けて装着され、第２段固定リング８３がボルト１０７を用いて第２段翼環７３に固定されることによって、第２段分割環８１、第２段下流側遮熱環７９が強固に固定され、第２段翼環構造１７が組み立てられるので、第２段翼環構造１７の組み立てが容易で、簡単に担持間で行うことができる。
また、第２段翼環７３と第２段下流側遮熱環７９との間に介装される周方向に延在するシール部材は、装着位置に軸線方向に装着されるので、装着時に他の部材に接触して移動することはない。このため、シール部材の表面に傷が入ることがなくなるので、シール性能の劣化を防止することができる。
【００６６】
なお、以上説明した本実施形態における第１段翼環構造１１および第２段翼環構造１７は、これに限定解釈されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を行ってもよい。
例えば、本実施形態では、嵌合面が断面で略水平になるように形成されているが、下流側に向けて内側あるいは外側に傾斜するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態が適用されるガスタービンの一部を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる第１段翼環構造を示す部分縦断面図である。
【図３】拡大して示す図２のＸ視図である。
【図４】図２のＸ視図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる第２段翼環構造を示す部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１  第１段翼環構造
１３  第１段動翼
１７  第２段翼環構造
１９  第２段動翼
２９  第１段上流側遮熱環
３１  第１段下流側遮熱環
３３  第１段分割環
３５  第１段固定リング
３５ｂ  溝
５０  環状凸部
５１  凹部
５３  凹部
６２  凸部
６７  凸部
７７  第２段中央遮熱環
７９  第２段下流側遮熱環
８１  第２段分割環
８３  第２段固定リング
８３ｂ  溝
９０  環状凸部
９１  凹部
９３  凹部
９４  凸部
１０５  凸部
【図１】
2008151007.tif 000003
【図２】
2008151007.tif 000004
【図３】
2008151007.tif 000005
【図４】
2008151007.tif 000006
【図５】
2008151007.tif 000007