(57)【要約】【課題】本発明は、トランジションピースの燃焼ガス出口とタービン部の燃焼ガス入口との隙間の変化を容易に修復できてシール部材の早期の摩耗を防止できるガスタービン設備を提供することにある。【解決手段】本発明は、トランジションピース５Ｂの燃焼ガス出口１３とタービン部２の燃焼ガス入口１４との対向部に隙間Ｋ，Ｌを設け、この隙間Ｋ，Ｌを塞ぐシール部材２１，２２で塞ぐように構成したガスタービン設備１において、前記トランジションピース５と前記タービン部２との間に前記隙間の変位を調節する変位調節手段２８を設けたのである。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン部と、燃焼ガスを発生させるガス燃焼部と発生した燃焼ガスを前記タービン部に導入するトランジションピースとを有する複数の燃焼装置とを備え、前記トランジションピースの燃焼ガス出口と前記タービン部の燃焼ガス入口との対向部に隙間を設け、この隙間を塞ぐシール部材を前記燃焼ガス出口と前記燃焼ガス入口に跨って係合させてなるガスタービン設備において、前記トランジションピースと前記タービン部との間に、前記対向部の隙間の間隔を調節する調節手段を設けたことを特徴とするガスタービン設備。
【請求項２】
タービン部と、燃焼ガスを発生させるガス燃焼部と発生した燃焼ガスを前記タービン部に導入するトランジションピースとを有する複数の燃焼装置とを備え、前記トランジションピースの燃焼ガス出口と前記タービン部の燃焼ガス入口との対向部に隙間を設け、この隙間を塞ぐシール部材を前記燃焼ガス出口と前記燃焼ガス入口に跨って係合させてなるガスタービン設備において、前記トランジションピースの位置を前記タービン部に対して調節する調節手段を設けたことを特徴とするガスタービン設備。
【請求項３】
前記シール部材は、一端が前記燃焼ガス出口に前記タービン部の軸方向に対して係合されていると共に、他端が前記燃焼ガス入口に対して前記タービン部の径方向に係合されていることを特徴とする請求項１又は２記載のガスタービン設備。
【請求項４】
前記調節手段は、前記トランジションピースと前記タービン部との位置を決める位置決め機構に設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のガスタービン設備。
【請求項５】
前記位置決め機構は、前記トランジションピースとの連結位置を変える偏芯ブッシュを備えていることを特徴とする請求項４記載のガスタービン設備。
【請求項６】
前記位置決め機構は、前記トランジションピースの前記タービン部への対向位置を変える偏芯ブッシュを備えていることを特徴とする請求項４記載のガスタービン設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン設備に係り、特に、トランジションピースを有する燃焼装置を備えたガスタービン設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１に示すように、一般的にガスタービン設備は、タービン部と、燃焼ガスを発生させるガス燃焼部と発生した燃焼ガスを整流して前記タービン部に導入するトランジションピースとを有する複数の燃焼装置とを備えている。
【０００３】
そして前記トランジションピースは、燃焼ガスにより燃焼ガス流通方向に熱伸びを生じるので、その熱伸びを吸収するために、前記トランジションピースの燃焼ガス出口と前記タービン部の燃焼ガス入口との対向部に隙間を設けている。この隙間は、前記燃焼ガス出口と前記燃焼ガス入口とに跨って係合するシール部材によって塞がれている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２３５４４号公報（図１）
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術は、燃焼ガス出口及び燃焼ガス入口の経年的な寸法変化による隙間の変化によって、シール部材の前記燃焼ガス出口及び燃焼ガス入口との係合が傾き、係合部が早期に摩耗する問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、トランジションピースの燃焼ガス出口とタービン部の燃焼ガス入口との隙間の変化を容易に修復できてシール部材の早期の摩耗を防止できるガスタービン設備を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、トランジションピースとタービン部との間に、トランジションピースの燃焼ガス出口とタービン部の燃焼ガス入口との隙間の間隔を調節、又はトランジションピースの位置をタービン部に対して調節する手段を設けたのである。
【０００７】
上記構成によれば、前記燃焼ガス出口と燃焼ガス入口に跨がるシール部材の係合が傾いた場合には、調節手段によって対向する燃焼ガス出口と燃焼ガス入口間の隙間の間隔を調節し、又は、タービン部に対するトランジションピースの位置を調節して、トランジションピースの燃焼ガス出口とタービン部の燃焼ガス入口との対向隙間を正規の状態に戻すことができる。その結果、シール部材の係合が正規な係合に戻り、シール部材の早期摩耗を防止して長期にわたってシール効果を維持することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明によるガスタービン設備の第一の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
【０００９】
ガスタービン設備１は大きくは、タービン部２と、このタービン部２の上流側に位置し圧縮空気を作る圧縮機３と、この圧縮機３による圧縮空気と燃料を混合させて燃焼させ高温高圧の燃焼ガスを発生させる燃焼装置４とを備えている。そして、燃焼装置４は、燃料を燃焼させるガス燃焼部５Ａと、発生した燃焼ガスを前記タービン部に整流して導くトランジションピース５Ｂとを有している。
【００１０】
前記タービン部２は、軸支された回転軸６と、この回転軸６の周囲に複数放射状に取付けられ軸方向に多段に配置された動翼７と、これら動翼７の外周を被うケーシング８と、このケーシング８の内周に設けられ回転軸６の中心に向かって突出し前記多段の動翼７の間に配置された多段の静翼９とを備えている。
【００１１】
前記圧縮機３もタービン部２と同様に、前記回転軸６と同心の回転部１０に取付けられた動翼１１と、固定部に取付けられた静翼１２を備えた構成をしている。
【００１２】
前記燃焼部５Ａは、前記回転軸６を中心として複数同心的に設置されている。
【００１３】
複数の燃焼部５Ａの燃焼ガス排出口には、図２に示すように、夫々トランジションピース５Ｂの燃焼ガスの上流側が連結され、燃焼ガスの下流側となるトランジションピース５Ｂの燃焼ガス出口１３は、前記タービン部２の燃焼ガス入口１４に連結される。これら複数のトランジションピース５Ｂも前記回転軸６を中心として同心的に設置される。前記燃焼ガス出口１３は、図４に示すように、内周縁１６と外周縁１７と両縁を繋ぐ放射状縁１８Ａ，１８Ｂとで扇状を形成している。そして、隣接する燃焼ガス出口１３の放射状縁１８Ａ−１８Ｂ間は塞がれて気密に構成されている。
【００１４】
他方、タービン部２の燃焼ガス入口１４は、前記燃焼ガス出口１３の内周縁１６と外周縁１７に対向する内周縁１９と外周縁２０が形成されている。
【００１５】
ところで、前記トランジションピース５Ｂは、運転中に燃焼ガス流通方向の熱伸びが生じるので、その熱伸びを考慮して前記燃焼ガス出口１３と前記燃焼ガス入口１４との対向部に隙間Ｌ，Ｋを設けている。そして、この隙間Ｌ，Ｋを塞ぐために、前記燃焼ガス出口１３と前記燃焼ガス入口１４に跨ってシール部材２１，２２を係合させている。
【００１６】
これらシール部材２１，２２は、前記隙間Ｌ，Ｋの変化に追従できるように、横断面Ｕ字状部２１ａ，２２ａとＵ字状の一方の脚部から外側に直角に伸びる延在部２１ｂ，２２ｂとを有する。
【００１７】
前記燃焼ガス出口１３と前記燃焼ガス入口１４の内周縁１６，１９及び外周縁１７，２０には、前記シール部材２１，２２を夫々係合する係合溝が形成されている。具体的に説明すると、前記燃焼ガス出口１３の内周縁１６の内周部及び外周縁１７の外周部には、内径側及び外径側に向けて開口し前記回転軸６を中心とする円弧状の軸方向係合溝２３，２４が形成されている。そして、前記燃焼ガス入口１４の内周縁１９及び外周縁２０の端面には、前記燃焼ガス出口１３側に向けて開口する周方向係合溝２５，２６が形成されている。
【００１８】
このように形成された軸方向係合溝２３，２４には、前記シール部材２１，２２の横断面Ｕ字状部２１ａ，２２ａの一脚を内径側及び外形側から挿入して係合させる。その結果、係合溝２３，２４とシール部材２１，２２とは、径方向には変位可能であるが軸方向には変位が拘束される係合状態となる。他方、周方向係合溝２５，２６には、シール部材２１，２２の延在部２１ｂ，２２ｂを軸方向から挿入して係合させる。その結果、前記周方向係合溝２５，２６とシール部材２１，２２とは、軸方向には変位可能であるが周方向には変位を拘束される係合状態となる。
【００１９】
さらに、前記トランジションピース５Ｂは、前記燃焼部５Ａに接近する側をケーシング８に対して保持する保持機構２７が設けられている。この保持機構２７は、ケーシング８に対して前記トランジションピース５Ｂを燃焼ガス流通方向（回転軸６に沿う軸方向）に変位できるように保持している。
【００２０】
そして前記トランジションピース５Ｂとタービン部２との間には、両者の前記燃焼ガス出口１３と前記燃焼ガス入口１４の対向位置を決める位置決め機構２８が設けられている。この位置決め機構２８は、前記トランジションピース５Ｂのタービン部２側に一端を軸支されたエンドブラケット２９と、このエンドブラケット２９の他端に設けた位置決めピン３０と、この位置決めピン３０を差し込んで位置を決めるために前記燃焼ガス入口１４の外周部、云い代えれば１段目の静翼９の外周部に位置するケーシング１に形成したピン穴３１とによって構成されている。
【００２１】
前記エンドブラケット２９の一端には連結軸３２が設けられ、この連結軸３２はトランジションピース５Ｂに固定された軸受３３に支持されている。この軸受３３には、嵌め込み穴３４が設けられ、この嵌め込み穴３４には円筒状の偏芯ブッシュ３５が嵌め込まれている。偏芯ブッシュ３５には、前記連結軸３２を支持する軸穴３６が設けられ、この軸穴３６は、偏芯ブッシュ３５の中心よりもＸ寸法偏芯した中心を有するものである。
【００２２】
上記構成のガスタービン設備において、経年的な寸法変化による前記トランジションピース５Ｂの燃焼ガス出口１３と前記タービン部２の燃焼ガス入口１４との隙間の間隔が変位したり、前記タービン部２に対して前記トランジションピース５Ｂの位置がずれて前記隙間の間隔が変位したりする場合が生じる。このような隙間の変位が生じた場合、シール部材２１，２２の係合が正規な状態ではなくなって摩耗を早めるので、前記隙間の変位を調節しなければならない。その隙間の変位を調節する手順を図９に基づいて説明する。
【００２３】
前記トランジションピース５Ｂの燃焼部５Ａに接近する側をケーシング８に保持するための保持機構２７による保持点をａ点、偏芯ブッシュ３５に保持された連結軸３２の中心をｂ点、燃焼ガス出口１３の外周縁１７と前記シール部材２２との係合部をｃ点、燃焼ガス出口１３の内周縁１６と前記シール部材２２との係合部をｄ点、燃焼ガス入口１４の外周縁２０と前記シール部材２２との係合部をｆ点、燃焼ガス入口１４の内周縁１９と前記シール部材２２との係合部をｅ点、前記位置決めピン３０とケーシング８側に形成したピン穴３１との嵌め合い部をｇ点と定義すると、前記トランジションピース５Ｂの各点は、四角形ａ，ｂ，ｃ，ｄで表される。
【００２４】
経年的な寸法変化によって、トランジションピース５Ｂが四角形ａ，ｂ，ｃ，ｄのように変位すると、隙間Ｌ１は、隙間Ｋ１に比べて大きいので、線ｆ−ｅと線ｃ−ｄとは不平行状態になり、燃焼ガス出口１３の内周縁１６と燃焼ガス入口１４の内周縁１９とが口開きの状態となる。このとき、燃焼ガス入口１４の外周縁２０の係合部ｆ点に対する燃焼ガス出口１３の外周縁１７の係合部ｃは、内径側にＹ１寸法変位している。そして、燃焼ガス入口１４の内周縁１９の係合部ｅ点に対する燃焼ガス出口１３の内周縁１６の係合部ｄは、内径側にＹ２寸法変位している。
【００２５】
このため、シール部材２１，２２の各係合部が正常な係合状態になく、各軸方向係合溝２３，２４や各周方向係合溝２５，２６内に片当り等して異常摩耗を引き起こす状態にある。
【００２６】
そこで、偏芯量Ｘを有する偏芯ブッシュ３５を回転させ、連結軸３２の中心位置をｂ点からｂ´点に移動させる。このように連結軸３２の中心位置をｂ´点に移動させることにより、トランジションピース５Ｂの燃焼ガス出口１３側を外径側に持ち上げることができるので、内径側に変位したＹ１，Ｙ２寸法を減少あるいはゼロにすることができる。
【００２７】
また、ｂ点をｂ´点に変位させることで，四角形ａ，ｂ，ｃ，ｄは、四角形ａ´，ｂ´，ｃ´，ｄ´まで回転することになるが、その際、ａ点はａ´点に僅かではあるが軸方向に移動する。そのために、前述したように、保持機構２７は、ケーシング８に対して前記トランジションピース５Ｂを軸方向に変位できるように保持しているのである。このように、前記トランジションピース５Ｂの燃焼ガス出口１３側の傾きを、偏芯ブッシュ３５を回転させることで修正したので、隙間Ｌ１，Ｋ１は、隙間Ｌ２，Ｋ２に修正される。そして、最終的に不平行状態にあった線ｆ−ｅと線ｃ−ｄとは、線ｆ−ｅと線ｃ´−ｄ´のように平行になり、シール部材２１，２２は各軸方向係合溝２３，２４や各周方向係合溝２５，２６内に正規に係合されることになる。
【００２８】
したがって、シール部材２１，２２の片当たり等による異常摩耗はなくなり、シール部材２１，２２の寿命を延長させることができる。
【００２９】
以上から位置決め機構２８が、前記対向部の隙間の間隔を調節するために前記トランジションピースと前記タービン部との間に設けられた調節手段となり、又は、前記トランジションピースの位置を前記タービン部に対して調節するための調節手段となる。
【００３０】
次に、本発明によるガスタービン設備の第二の実施の形態を図１０〜図１３に基づいて説明する。
【００３１】
第一の実施の形態においては、位置決め機構２８のエンドブラケット２９をトランジションピース５Ｂに軸支する位置に調節機構を設けたものであるが、本第二の実施の形態では、エンドブラケット２９の先端に調節機構を設けたのである。
【００３２】
具体的には、エンドブラケット２９の先端に円形の嵌め込み穴２９Ｈを設け、この嵌め込み穴２９Ｈと同径の外径を有する偏芯ブッシュ３７を設けたのである。この偏芯ブッシュ３７は、直径方向にストッパ３７Ｓを２つ突出させており、前記エンドブラケット２９の嵌め込み穴２９Ｈにも前記ストッパ３７Ｓを嵌合する凹状のストッパ溝２９Ｇを設けている。
【００３３】
一方、前記偏芯ブッシュ３７には、前記位置決めピン３０を挿入して固定するピン穴３７Ｈが設けられている。このピン穴３７Ｈは偏芯ブッシュ３７の中心よりもＸ寸法偏芯した位置で、前記直径方向の２つのストッパ３７Ｓを結ぶ中心線からＸ寸法偏芯した位置に中心を有するものである。
【００３４】
したがって、偏芯ブッシュ３７を１８０度回転させて前記嵌め込み穴２９Ｈに嵌合することにより、偏芯量Ｘの調節が行えるのである。
【００３５】
上記構成のガスタービン設備において、経年的な寸法変化による前記トランジションピース５Ｂの燃焼ガス出口１３と前記タービン部２の燃焼ガス入口１４との隙間の間隔が変位した場合、又は、前記タービン部２に対して前記トランジションピース５Ｂの位置がずれて前記隙間の間隔が変位した場合、その隙間の変位を調節する手順を図１３に基づいて説明する。
【００３６】
尚、図中の符号は、図９の符号と同じなので、再度の符号の説明は省略する。
【００３７】
経年的な寸法変化によって、トランジションピース５Ｂが四角形ａ，ｂ，ｃ，ｄのように変位すると、隙間Ｌ１は、隙間Ｋ１に比べて大きくなるので、線ｆ−ｅと線ｃ−ｄとは不平行状態にあり、燃焼ガス出口１３の内周縁１６と燃焼ガス入口１４の内周縁１９とが口開きの状態にある。このとき、燃焼ガス入口１４の外周縁２０の係合部ｆ点に対する燃焼ガス出口１３の外周縁１７の係合部ｃは、内径側にＹ１寸法変位している。そして、燃焼ガス入口１４の内周縁１９の係合部ｅ点に対する燃焼ガス出口１３の内周縁１６の係合部ｄは、内径側にＹ２寸法変位している。
【００３８】
このため、シール部材２１，２２の各係合部が正常な係合状態になく、各軸方向係合溝２３，２４や各周方向係合溝２５，２６内に片当り等して異常摩耗を引き起こす状態にある。
【００３９】
そこで、偏芯量Ｘを有する偏芯ブッシュ３７を回転させ、位置決めピン３０の中心位置をｇ点からｇ´点に移動させる。このように位置決めピン３０の中心位置をｇ´点に移動させることにより、トランジションピース５Ｂの燃焼ガス出口１３側を外径側に持ち上げることができるので、内径側に変位したＹ１，Ｙ２を減少あるいはゼロにすることができる。また、ｂ点をｂ´点に変位させることで，四角形ａ，ｂ，ｃ，ｄは、四角形ａ´，ｂ´，ｃ´，ｄ´まで回転することになる。このように、前記トランジションピース５Ｂの燃焼ガス出口１３側の傾きを、位置決めピン３０を回転させることで修正したので、隙間Ｌ１，Ｋ１は、隙間Ｌ２，Ｋ２に修正される。そして、最終的に不平行状態にあった線ｆ−ｅと線ｃ−ｄとは、線ｆ−ｅと線ｃ´−ｄ´のように平衡になり、シール部材２１，２２は各軸方向係合溝２３，２４や各周方向係合溝２５，２６内に正規に係合されることになる。
【００４０】
したがって、シール部材２１，２２の片当たり等による異常摩耗はなくなり、シール部材２１，２２の寿命を延長させることができる。
【００４１】
次に、本発明によるガスタービン設備の第三の実施の形態を図１４〜図１６に基づいて説明する。
【００４２】
本実施の形態では、二辺が径方向と平行となる正四角形の嵌め込み穴３８を設け、この嵌め込み穴３８に嵌合する正四角形の偏芯ブッシュ３９を設けたのである。この偏芯ブッシュ３９には、前記位置決めピン３０を挿入して固定するピン穴３８Ｈが設けられている。このピン穴３８Ｈは偏芯ブッシュ３９の２つの対角線が交差する中心よりもＸ寸法径方向に偏芯した中心を有するものである。
【００４３】
したがって、偏芯ブッシュ３９を１８０度回転させて前記嵌め込み穴３８に嵌合することにより、偏芯量Ｘの調節が行えるのである。その結果、前記第二の実施の形態と同じように経年的寸法変化に対応して燃焼ガス出口１３と燃焼ガス入口１４との隙間の変位を調節することができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、前記第二の実施の形態に比べ、エンドブラケット２９の嵌め込み穴３８及び偏芯ブッシュ３９の形状が簡単なので、製作が簡単になる。さらに、偏芯ブッシュ３９がガス燃焼時の振動等を受けて回転しようとした場合、第二の実施の形態では、２つのストッパ３７Ｓの断面部分で回転力を受けるが、本実施の形態によれば、角穴の４面で回転力を受けるので、強度面での信頼性が高くなる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、トランジションピースの燃焼ガス出口とタービン部の燃焼ガス入口との隙間の変化を容易に修復できてシール部材の早期の摩耗を防止できるガスタービン設備を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガスタービン設備の概要を示す一部縦断側面図。
【図２】図１の燃焼装置とトランジションピースとの周辺を示す拡大側面図。
【図３】図２のトランジションピースを示す外観側面図。
【図４】図３の右面図。
【図５】図２のトランジションピースの配列の一部を示す右面図。
【図６】図２のトランジションピースとタービン部との連結部を示す縦断拡大側面図。
【図７】図３の位置決め機構のトランジションピース側を示す拡大図。
【図８】図７の位置決め機構に用いた偏芯ブッシュを示す斜視図。
【図９】トランジションピースの変位の調節を示すもので、（Ａ）は構造図、（Ｂ）は説明線図である。
【図１０】本発明による第二の実施の形態を示す図６相当図。
【図１１】図１０のエンドブラケット先端を示す斜視図。
【図１２】図１１のエンドブラケットに用いられる偏芯ブッシュを示す斜視図。
【図１３】第二の実施の形態における図９（Ｂ）相当図。
【図１４】本発明による第三の実施の形態を示す図１０相当図。
【図１５】第三の実施の形態における図１１相当図。
【図１６】図１５のエンドブラケットに用いられる偏芯ブッシュを示す斜視図。
【符号の説明】
１…ガスタービン設備、２…タービン部、３…圧縮機、４…燃焼装置、５Ａ…燃焼部、５Ｂ…トランジションピース、１３…燃焼ガス出口、１４…燃焼ガス入口、２１，２２…シール部材、２８…位置決め機構、２９…エンドブラケット、３５，３７，３９…偏芯ブッシュ、Ｋ（Ｋ１，Ｋ２），Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）…隙間。
【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】
2004150700.tif 000011
【図１０】
2004150700.tif 000012
【図１１】
2004150700.tif 000013
【図１２】
2004150700.tif 000014
【図１３】
2004150700.tif 000015
【図１４】
2004150700.tif 000016
【図１５】
2004150700.tif 000017
【図１６】
2004150700.tif 000018