(57)【要約】【課題】ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を向上させることができ、漏れ空気量を低減させることができるとともに、外周側シール部材の振動を低減させることができ、部品交換の頻度を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができるガスタービン燃焼器出口シール構造を提供すること。【解決手段】半径方向外側に位置して、タービン第１段静翼２の外側シュラウド５との間を周方向にわたってシールする外周側シール部材１１が、前記外側シュラウド５を支持する翼環７ａと、ガスタービン燃焼器尾筒１のガス流出端から周方向に沿うとともに半径方向外側に向かって張り出す第１のフランジ１３との間に、これら翼環７ａおよび第１のフランジ１３と周方向に沿って接触するように配置されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン燃焼器尾筒のガス流出端と、タービン第１段静翼との間をシールするガスタービン燃焼器出口シール構造であって、
半径方向内側に位置して、前記タービン第１段静翼の内側シュラウドとの間を周方向にわたってシールする内周側シール部材と、
半径方向外側に位置して、前記タービン第１段静翼の外側シュラウドとの間を周方向にわたってシールする外周側シール部材とを備え、
前記外周側シール部材が、前記外側シュラウドを支持する翼環と、前記ガス流出端から周方向に沿うとともに半径方向外側に向かって張り出す第１のフランジとの間に、これら翼環および第１のフランジと周方向に沿って接触するように配置されていることを特徴とするガスタービン燃焼器出口シール構造。
【請求項２】
ガスタービン燃焼器尾筒のガス流出端と、タービン第１段静翼との間をシールするガスタービン燃焼器出口シール構造であって、
半径方向内側に位置して、前記タービン第１段静翼の内側シュラウドとの間を周方向にわたってシールする内周側シール部材と、
半径方向外側に位置して、前記タービン第１段静翼の外側シュラウドとの間を周方向にわたってシールする外周側シール部材とを備え、
前記外周側シール部材が、前記外側シュラウドと、前記ガス流出端から周方向に沿うとともに半径方向外側に向かって張り出す第１のフランジとの間に、これら外側シュラウドおよび第１のフランジと周方向に沿って接触するように配置されていることを特徴とするガスタービン燃焼器出口シール構造。
【請求項３】
前記外周側シール部材が断面視Ｕ字状を呈する板バネシールであり、半径方向外側に位置して前記翼環または前記外側シュラウドと接触する一端部に、長手方向と直交する方向に沿って延びるとともに、板厚方向に貫通する複数本のスリットが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービン燃焼器出口シール構造。
【請求項４】
前記外周側シール部材が、所定の設置場所から脱落することを防止する脱落防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービン燃焼器出口シール構造。
【請求項５】
前記内周側シール部材と前記内側シュラウドとの間、および前記内周側シール部材と前記ガスタービン燃焼器尾筒の後端部から周方向に沿うとともに半径方向内側に向かって張り出す第２のフランジとの間に、これら内周側シール部材、内側シュラウド、および第２のフランジと周方向に沿って接触する板バネシールが配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガスタービン燃焼器出口シール構造。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービン燃焼器出口シール構造を備えてなることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン燃焼器尾筒とガスタービンタービン第１段静翼との間に介在するガスタービン燃焼器出口シール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなガスタービン燃焼器出口シール構造を開示する文献としては、例えば、特許文献１がある。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１７６４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたガスタービン燃焼器出口シール構造では、ガスタービン運転時の熱伸び差を吸収し、かつ、ガスタービン燃焼器の組立性を確保するため、ガスタービン燃焼器尾筒との間およびガスタービンタービン第１段静翼との間に、それぞれ隙間（ガタ）が設けられている。そのため、これらの隙間から空気が漏れ出してしまうといった問題点があった。
また、隙間の設けられている部分では、振動によりこれら部材の摩耗が激しくなり、部品交換の頻度が増加し、ランニングコストが増加してしまうといった問題点もあった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を向上させることができ、漏れ空気量を低減させることができるとともに、外周側シール部材の振動を低減させることができ、部品交換の頻度を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができるガスタービン燃焼器出口シール構造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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るガスタービン燃焼器出口シール構造は、ガスタービン燃焼器尾筒のガス流出端と、タービン第１段静翼との間をシールするガスタービン燃焼器出口シール構造であって、半径方向内側に位置して、前記タービン第１段静翼の内側シュラウドとの間を周方向にわたってシールする内周側シール部材と、半径方向外側に位置して、前記タービン第１段静翼の外側シュラウドとの間を周方向にわたってシールする外周側シール部材とを備え、前記外周側シール部材が、前記外側シュラウドを支持する翼環と、前記ガス流出端から周方向に沿うとともに半径方向外側に向かって張り出す第１のフランジとの間に、これら翼環および第１のフランジと周方向に沿って接触するように配置されている。
【０００７】
本発明に係るガスタービン燃焼器出口シール構造は、ガスタービン燃焼器尾筒のガス流出端と、タービン第１段静翼との間をシールするガスタービン燃焼器出口シール構造であって、半径方向内側に位置して、前記タービン第１段静翼の内側シュラウドとの間を周方向にわたってシールする内周側シール部材と、半径方向外側に位置して、前記タービン第１段静翼の外側シュラウドとの間を周方向にわたってシールする外周側シール部材とを備え、前記外周側シール部材が、前記外側シュラウドと、前記ガス流出端から周方向に沿うとともに半径方向外側に向かって張り出す第１のフランジとの間に、これら外側シュラウドおよび第１のフランジと周方向に沿って接触するように配置されている。
【０００８】
本発明に係るガスタービン燃焼器出口シール構造によれば、ガスタービン燃焼器尾筒のガス流出端から周方向に沿うとともに外側に向かって張り出す第１のフランジと、翼環との間に配置された外周側シール部材の外周面が翼環の内周面と接触し、内周面が第１のフランジの外周面と接触することとなるので、ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を向上させることができ、漏れ空気量を低減させることができる。
また、第１のフランジと翼環との間に外周側シール部材が挟み込まれ、ガタの無い構造となることにより、外周側シール部材の振動が低減するとともに、摩耗による減肉が抑制されることとなるので、部品交換の頻度を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができる。
【０００９】
上記ガスタービン燃焼器出口シール構造において、前記外周側シール部材が断面視Ｕ字状を呈する板バネシールであり、半径方向外側に位置して前記翼環または前記外側シュラウドと接触する一端部に、長手方向と直交する方向に沿って延びるとともに、板厚方向に貫通する複数本のスリットが設けられているとさらに好適である。
【００１０】
このようなガスタービン燃焼器出口シール構造によれば、外周側シール部材をガスタービン運転時の熱伸び差にあわせて変形させることができ、ガスタービン運転時の熱伸び差に関係なくシール性を維持することができる。
【００１１】
上記ガスタービン燃焼器出口シール構造において、前記外周側シール部材が、所定の設置場所から脱落することを防止する脱落防止手段が設けられているとさらに好適である。
【００１２】
このようなガスタービン燃焼器出口シール構造によれば、外周側シール部材の脱落を防止することができ、長期間にわたってガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を確保することができる。
【００１３】
上記ガスタービン燃焼器出口シール構造において、前記内周側シール部材と前記内側シュラウドとの間、および前記内周側シール部材と前記ガスタービン燃焼器尾筒の後端部から周方向に沿うとともに半径方向内側に向かって張り出す第２のフランジとの間に、これら内周側シール部材、内側シュラウド、および第２のフランジと周方向に沿って接触する板バネシールが配置されているとさらに好適である。
【００１４】
このようなガスタービン燃焼器出口シール構造によれば、内周側シール部材と第２のフランジとの間、および内周側シール部材と内側シュラウドとの間のシール性が向上することとなるので、ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性をさらに向上させることができ、漏れ空気量をさらに低減させることができる。
【００１５】
本発明に係るガスタービンによれば、ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を向上させることができ、漏れ空気量を低減させることができるガスタービン燃焼器出口シール構造を具備しているので、燃焼用空気を確保することができ、燃料を十分な空気量と予混合して蒸発させ、燃焼させることにより、ＮＯｘを低減させることができる。
また、ガスタービン燃焼器の出口部における振動を低減させることができるガスタービン燃焼器出口シール構造を具備しているので、部品交換の頻度を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を向上させることができ、漏れ空気量を低減させることができるとともに、外周側シール部材の振動を低減させることができ、部品交換の頻度を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るガスタービン燃焼器出口シール構造の第１実施形態について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係るガスタービン燃焼器出口シール構造を備えたガスタービン燃焼器の出口部を示す断面図、図２は図１の要部を拡大した拡大図、図３は図１および図２に示す外側シール部材の全体斜視図である。
【００１８】
図１において符号１はガスタービン燃焼器の尾筒、２はタービンの第１段静翼、３はタービンの第１段動翼、４は第１段静翼２の内側シュラウド、５は第１段静翼２の外側シュラウド、６は尾筒１と内側シュラウド４および外側シュラウド５との間に介在してガスタービン燃焼器と車室との間を封止するガスタービン燃焼器出口シール構造（以下、「シール構造」という。）、７，７ａは翼環、８は下流側ジャケットである。
【００１９】
ガスタービン燃焼筒は、ノズル（図示せず）から供給された燃料と空気とを反応させて燃焼させる部位であり、燃料と空気とを燃焼させる内筒（図示せず）と、燃焼ガスの流速を速めて後段のタービンに導入する尾筒１とを備えている。
また、翼環７には、第１段静翼２の外側シュラウド５が嵌着されているとともに、ボルト９を介して翼環７ａが固定されている。
下流側ジャケット８の内部には、冷却用の空気（以下、「冷却空気」という。）が供給されるようになっており、この冷却空気によって尾筒１の出口部が冷却されるようになっている。
【００２０】
さて、図２に示すように、本実施形態に係るシール構造６は、内側（内周側）シール部材１０と、外側（外周側）シール部材１１とを備えている。
内側シール部材１０は、板状の部材であり、尾筒１の後端部から周方向に沿うとともに内側（半径方向内側）に向かって張り出す第１のフランジ１２、および第１段静翼２の内側シュラウド４と連結されている。
【００２１】
外側シール部材１１は、断面視Ｕ字状を呈する板バネシールであり、尾筒１の後端から周方向に沿うとともに外側（半径方向外側）および内側（半径方向内側）に向かって張り出す第２のフランジ１３と、翼環７ａとの間に挟み込まれている（配置されている）。すなわち、外側シール部材１１は、翼環７ａの一端部（内側（半径方向内側）の端部）に形成されて上流側（図１および図２において左側）に開口する凹部を形成する二つの壁面と、第２のフランジ１３の外周面１３ａとで形成される空間Ｓ１内に収められている（収容されている）。
また、外側シール部材１１の外周面１１ａと翼環７ａの内周面７ｂとは接触（密着）し、外側シール部材１１の内周面１１ｂと第２のフランジ１３の外周面１３ａとは接触（密着）している。
さらに、図３に示すように、外側シール部材１１の一端部（外周面１１ａを備えた端部）には、長手方向と直交する方向に沿って延びるとともに、板厚方向に貫通する複数本のスリット（切欠）１１ｃが設けられている（形成されている）。これにより、外側シール部材１１をガスタービン運転時の熱伸び差にあわせて変形させることができ、ガスタービン運転時の熱伸び差に関係なくシール性を維持することができる。
【００２２】
本実施形態に係るシール構造６によれば、尾筒１の後端から周方向に沿うとともに外側に向かって張り出す第２のフランジ１３と、翼環７ａとの間に配置された外側シール部材１１の外周面１１ａが翼環７ａの内周面７ｂと密着し、内周面１１ｂが第２のフランジ１３の外周面１３ａと密着することとなるので、ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を向上させることができ、漏れ空気量を低減させることができる。
また、本実施形態に係るシール構造６によれば、第２のフランジ１３と翼環７ａとの間に外側シール部材１１が挟み込まれ、ガタの無い構造となることにより、外側シール部材１１の振動が低減するとともに、摩耗による減肉が抑制されることとなるので、部品交換の頻度を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができる。
【００２３】
本実施形態に係るシール構造６を備えたガスタービンによれば、ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を向上させることができ、漏れ空気量を低減させることができるシール構造６を具備しているので、燃焼用空気を確保することができ、燃料を十分な空気量と予混合して蒸発させ、燃焼させることにより、ＮＯｘを低減させることができる。
また、外側シール部材１１の振動を低減させるとともに、摩耗による減肉を抑制するシール構造６を具備しているので、部品交換の頻度を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができる。
【００２４】
本発明に係るシール構造の第２実施形態を図４に基づいて説明する。図４は本実施形態に係るシール構造の要部を拡大した拡大図である。
図４に示すように、本実施形態に係るシール構造２１は、外側シール部材１１の代わりに外側シール部材２２および脱落防止手段２３が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２５】
外側シール部材２２は、金属製のチューブシールであり、尾筒１の後端から周方向に沿うとともに外側（半径方向外側）に向かって張り出す第２のフランジ１３と、翼環７ａとの間に挟み込まれている（配置されている）。また、外側シール部材２２の外周面２２ａと翼環７ａの内周面７ｂおよび第２のフランジ１３の外周面１３ａとは接触（密着）している。
【００２６】
脱落防止手段２３は、空間Ｓ１の開口を塞ぐようにして配置され、外側シール部材２２の脱落を防止する脱落防止板２４と、この脱落防止板２４を翼環７ａの一端部に固定する固定用ボルト２５とを備えている。また、外側シール部材２２の外周面２２ａと脱落防止板２４の内面２４ａとは接触（密着）している。
【００２７】
本実施形態に係るシール構造２１によれば、脱落防止手段２３が設けられているので、外側シール部材２２の脱落を防止することができ、長期間にわたってガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性を確保することができる。
その他の本実施形態に係るシール構造２１による作用効果、および本実施形態に係るシール構造２１を備えたガスタービンによる作用効果は、上述した実施形態に係るシール構造６による作用効果、および上述した実施形態に係るシール構造６を備えたガスタービンの作用効果と略同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００２８】
本発明に係るシール構造の第３実施形態を図５に基づいて説明する。図５は本実施形態に係るシール構造の要部を拡大した拡大図である。
図５に示すように、本実施形態に係るシール構造３１は、外側シール部材２２が空間Ｓ２内に収められている（収容されている）という点で上述した第２実施形態のものと異なる。
なお、上述した第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２９】
外側シール部材２２は、翼環７ａの一端部（内側（半径方向内側）の端部）に形成されて半径方向内側（図５において下側）に開口する凹部を形成する三つの壁面と、第２のフランジ１３の外周面１３ａとで形成されるとともに、空間Ｓ２内に収められている（収容されている）。
また、外側シール部材２２の外周面２２ａと凹部を形成するとともに第２のフランジ１３の外周面１３ａと直交する二つの壁面とは接触（密着）し、外側シール部材２２の外周面２２ａと第２のフランジ１３の外周面１３ａとは接触（密着）している。
【００３０】
本実施形態に係るシール構造３１によれば、第２実施形態のところで説明した脱落防止手段２３を不要とすることができるので、製造コストおよび組立に要する作業時間を低減させることができる。
その他の本実施形態に係るシール構造３１による作用効果、および本実施形態に係るシール構造３１を備えたガスタービンによる作用効果は、上述した第２実施形態に係るシール構造２１による作用効果、および上述した実施形態に係るシール構造２１を備えたガスタービンの作用効果と略同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００３１】
本発明に係るシール構造の第４実施形態を図６に基づいて説明する。図６は本実施形態に係るシール構造の要部を拡大した拡大図である。
図６に示すように、本実施形態に係るシール構造４１は、外側シール部材２２の代わりに外側シール部材４２が設けられているという点で上述した第３実施形態のものと異なる。
なお、上述した第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３２】
外側シール部材４２は、金属の薄板を曲げ成形したオメガシール（またはＥシール）であり、翼環７ａの一端部（内側（半径方向内側）の端部）に形成されて半径方向内側（図６において下側）に開口する凹部を形成する三つの壁面と、第２のフランジ１３の外周面１３ａとで形成されるとともに、空間Ｓ２内に収められている（収容されている）。
また、外側シール部材４２の外周面４２ａと凹部を形成するとともに第２のフランジ１３の外周面１３ａと直交する二つの壁面とは接触（密着）し、外側シール部材４２の外周面４２ａと第２のフランジ１３の外周面１３ａとは接触（密着）している。
【００３３】
本実施形態に係るシール構造４１によれば、外側シール部材４２として、安価で、変形しやすく、シール性に富んだオメガシール（またはＥシール）を採用したので、製造コストを低減させることができ、組立時の作業性を向上させることができて、シール性をさらに向上させることができる。
その他の本実施形態に係るシール構造４１による作用効果、および本実施形態に係るシール構造４１を備えたガスタービンによる作用効果は、上述した第３実施形態に係るシール構造３１による作用効果、および上述した実施形態に係るシール構造３１を備えたガスタービンの作用効果と略同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００３４】
本発明に係るシール構造の第５実施形態を図７に基づいて説明する。図７は本実施形態に係るシール構造の要部を拡大した拡大図である。
図７に示すように、本実施形態に係るシール構造５１は、内側シール部材１０と第１のフランジ１２（より詳しくは、第１のフランジ１２の上流側（図７において左側）の壁面１２ａ）との間、および内側シール部材１０と内側シュラウド４（より詳しくは、内側シュラウド４の半径方向内側（図７において下側）の壁面４ａ）との間に、金属の薄板を円環状に成形した板バネシール５２がそれぞれ設けられているという点で上述した実施形態のものと異なる。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３５】
本実施形態に係るシール構造５１によれば、内側シール部材１０と第１のフランジ１２との間、および内側シール部材１０と内側シュラウド４との間のシール性が向上することとなるので、ガスタービン燃焼器の出口部におけるシール性をさらに向上させることができ、漏れ空気量をさらに低減させることができる。
その他の本実施形態に係るシール構造５１による作用効果、および本実施形態に係るシール構造５１を備えたガスタービンによる作用効果は、上述した実施形態に係るシール構造６，２１，３１，４１による作用効果、および上述した実施形態に係るシール構造６，２１，３１，４１を備えたガスタービンの作用効果と略同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で適宜必要に応じて変形実施、変更実施、および組合せ実施可能である。
【００３７】
また、上述した第１実施形態では、外側シール部材１１が、翼環７ａの一端部に形成されて上流側に開口する凹部を形成する二つの壁面と、第２のフランジ１３の外周面１３ａとで形成される空間Ｓ１内に収められている（収容されている）ものについて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図８に示すように、翼環７ａをなくし（省略し）、第２のフランジ１３の外周面１３ａと、外側シュラウド５（より詳しくは、外側シュラウド５の半径方向内側（図８において下側）の壁面５ａ）との間に直接挟み込むように構成することもできる。
【００３８】
本実施形態に係るシール構造６１によれば、ボルト９を介して翼環７に固定される翼環７ａを不要とすることができるので、製造コストおよび組立に要する作業時間を低減させることができる。
その他の本実施形態に係るシール構造６１による作用効果、および本実施形態に係るシール構造６１を備えたガスタービンによる作用効果は、上述した第１実施形態に係るシール構造１１による作用効果、および上述した第１実施形態に係るシール構造１１を備えたガスタービンの作用効果と略同じであるので、ここではその説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器出口シール構造を備えたガスタービン燃焼器の出口部を示す断面図である。
【図２】図１の要部を拡大した拡大図である。
【図３】図１および図２に示す外側シール部材の全体斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器出口シール構造の要部を拡大した拡大図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るガスタービン燃焼器出口シール構造の要部を拡大した拡大図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器出口シール構造の要部を拡大した拡大図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器出口シール構造の要部を拡大した拡大図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係るガスタービン燃焼器出口シール構造の要部を拡大した拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    尾筒（ガスタービン燃焼器尾筒）
２    第１段静翼（タービン第１段静翼）
４    内側シュラウド
５    外側シュラウド
６    シール構造（ガスタービン燃焼器出口シール構造）
７ａ  翼環
１０    内側シール部材（内周側シール部材）
１１    外側シール部材（外周側シール部材）
１１ｃ  スリット
１２    第１のフランジ（第２のフランジ）
１３    第２のフランジ（第１のフランジ）
２１    シール構造（ガスタービン燃焼器出口シール構造）
２２    外側シール部材（外周側シール部材）
２３    脱落防止手段
３１    シール構造（ガスタービン燃焼器出口シール構造）
４１    シール構造（ガスタービン燃焼器出口シール構造）
４２    外側シール部材（外周側シール部材）
５１    シール構造（ガスタービン燃焼器出口シール構造）
５２    板バネシール
６１    シール構造（ガスタービン燃焼器出口シール構造）
【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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