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DE69933601T2 - Gasturbine - Google Patents

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DE69933601T2
DE69933601T2 DE69933601T DE69933601T DE69933601T2 DE 69933601 T2 DE69933601 T2 DE 69933601T2 DE 69933601 T DE69933601 T DE 69933601T DE 69933601 T DE69933601 T DE 69933601T DE 69933601 T2 DE69933601 T2 DE 69933601T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cavity
vane
gas turbine
upstream
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69933601T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69933601D1 (de
Inventor
Koji Takasago-shi Watanabe
Akiko Takasago-shi Aizawa
Rintaro Takasago-shi Chikami
Kiyoshi Takasago-shi SUENAGA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Priority claimed from JP05044298A external-priority patent/JP3631898B2/ja
Priority claimed from JP6671598A external-priority patent/JPH11257015A/ja
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of DE69933601D1 publication Critical patent/DE69933601D1/de
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Publication of DE69933601T2 publication Critical patent/DE69933601T2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine mit einer Dichtungsstruktur zum Verhindern eines Eindringens von Verbrennungsgas in eine Turbinenscheibe.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Was den Gesamtaufbau der Gasturbine betrifft, wie er schematisch in 9 dargestellt ist, so wird Luft in einem Kompressor 81 komprimiert, Brennstoff in eine Brennkammer 82 ausgetragen, um Verbrennungsgas zu erzeugen, und dann wird dieses Verbrennungsgas in eine Turbine 83 als Hauptstromgas eingeleitet, um einen Generator 84 zu drehen.
  • Wie allgemein in 10 dargestellt ist, umfasst eine Turbine 83 mehrere Reihen von statischen Schaufeln bzw. Leitschaufeln 3 und mehrere Reihen von beweglichen Schaufeln bzw. Laufschaufeln 2, die alternierend angeordnet sind, und eine Außenumfangsseite in der Radiusrichtung (oder Außendurchmesserseite in der Radiusrichtung) der Laufschaufel 2 ist so aufgebaut, dass sie von mehreren Ringsegmenten oder Spitzendichtungssegmenten 90 umgeben ist, die in der Umfangsrichtung so unterteilt sind, dass ein Hochtemperaturgas stromabwärts durch einen geeigneten Zwischenraum zwischen diesem Ring und der Laufschaufel 2 eingespeist wird.
  • Es wird nun auf dieses Ringsegment 90 eingegangen, das eine Kühlstruktur aufweist, welche einem Hochtemperatur-Hauptstromgas 15, das von der Brennkammer 82 ausgetragen wird, widersteht.
  • Die Leistung bzw. der Wirkungsgrad der Gasturbine wird durch Erhöhen der Temperatur des Verbrennungsgases verbessert, wobei in dem Schaufelabschnitt, auf den das Hochtemperatur-Verbrennungsgas infolgedessen direkt auftrifft, Kühlluft durch das Innere der Schaufel gegen einen Temperaturanstieg des Verbrennungsgases zugeführt wird, um einen Temperaturanstieg des Schaufelabschnitts zu mindern.
  • So ist in einem Scheibenabschnitt zum Haltern des vorgenannten Schaufelabschnitts ein Hohlraum zwischen dem Scheibenabschnitt und einem Gasdurchgang vorgesehen, damit die Scheibe nicht in direkten Kontakt mit dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas kommt, und dann wird durch Zuführen von Luft mit höherem Druck und niedrigerer Temperatur als in dem Gasdurchgang zu diesem Hohlraum das Verbrennungsgas abgedichtet, um einen Temperaturanstieg des Rotors zu verhindern.
  • Bezüglich einer herkömmlichen industriellen Gasturbine, die gemäß einer solchen Philosophie aufgebaut ist, wird ein konkreter Aufbau zum Vermeiden eines Temperaturanstiegs des vorgenannten Scheibenabschnitts durch das Hochtemperatur-Verbrennungsgas (Hochtemperaturgas, Hauptstromgas) unter Bezugnahme auf die 4, 5 beschrieben.
  • Das Hochtemperaturgas A strömt in der durch einen Pfeil 8 angegebenen Richtung, so dass es der Reihe nach die Laufschaufel 1, die Leitschaufel 3 und die Laufschaufel 2 von der stromaufwärtigen Seite der Turbine zur stromabwärtigen durchströmt, wodurch ein Gasdurchgang 7 gebildet wird. Wenn hierbei das Hochtemperaturgas A in den Gasdurchgang 7 (entspricht dem Hauptstromgas 15 in 1, 10 u.a.) in den stromaufwärtigen Hohlraum 31 und den stromabwärtigen Hohlraum 32 eindringt, die durch die Leitschaufel 3, die Scheibe 4 und die Scheibe 5 gebildet werden, wird die Temperatur der Scheibe 4 und der Scheibe 5 höher als ein zulässiger Wert.
  • Um diese Erscheinung zu verhindern, wird Dichtungsluft B mit einem höheren Druck und einer niedrigeren Temperatur als in dem Gasdurchgang 7 von einer Außendurchmesserseite der Leitschaufel 3 in einen inneren Leitschaufel-Hohlraum 33 eingeleitet (nachstehend als Hohlraum 33 bezeichnet), der durch die Innendurchmesserseite (oder Innenumfangsseite) der Leitschaufel 3 und einen gegenüber dieser angeordneten Haltering 38 gebildet wird, und durch Zuführen der vorgenannten Dichtungsluft B aus dem Hohlraum 33 in der durch einen Pfeil 35 angegebenen Richtung durch ein zu dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 hin offenes Loch 34 wird ein Druck des stromaufwärtigen Hohlraums 31 höher gehalten als der Druck des Gasdurchgangs 7, so dass ein Eindringen des Hochtemperaturgases A vermieden wird.
  • Die dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 auf diese Weise zugeführte Dichtungsluft B passiert einen Zwischenraum 6, der durch ein am Haltering 38 angebrachtes Dichtungsteil 9 gebildet wird, und durch die mit einer Zwischenscheibendichtung 50 abgedichteten Scheiben 4, 5, und strömt in einer durch einen Pfeil 36 angegebenen Richtung, so dass die Dichtungsluft B von dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 zu dem stromabwärtigen Hohlraum 32 mit einem niedrigeren Druck zugeführt wird.
  • Infolgedessen wird der Druck des stromabwärtigen Hohlraums 32 ebenfalls höher gehalten als der Druck des Gasdurchgangs 7, der der stromabwärtigen Position in bezug auf die Leitschaufel 3 entspricht, so dass ein Eindringen des Hochtemperaturgases A in den stromaufwärtigen Hohlraum 32 vermieden wird.
  • Wenn aber der Zwischenraum 6 zu groß ist, strömt die Dichtungsluft B wahrscheinlicher in den stromabwärtigen Hohlraum 32, so dass ein Druck des stromaufwärtigen Hohlraums 31 fällt. Um diesen Druckabfall zu vermeiden, ist es nötig, den Druck des stromaufwärtigen Hohlraums 31 höher zu halten als den Druck des Gasdurchgangs 7. Somit ist eine große Menge an Dichtungsluft B notwendig.
  • Diese Dichtungsluft B hält die Drücke des stromaufwärtigen Hohlraums 31 und des stromabwärtigen Hohlraums 32 höher als den Druck des Gasdurchgangs 7, um so einen Temperaturanstieg des Scheibenabschnitts zu vermeiden, und wird dann in den Gasdurchgang 7 geblasen. Damit verwandelt sich nach diesem Einblasen die Dichtungsluft B in Abluft, die keine Arbeit verrichtet.
  • Obwohl eine Reduzierung der Gesamtströmungsrate der Dichtungsluft B soweit wie möglich erwünscht ist, ohne den vorgenannten Zwischenraum 6 hinsichtlich der Verbesserung eines Wirkungsgrads der Gasturbine auszudehnen, falls der Zwischenraum 6 zu klein ist, kommen deshalb das Dichtungsteil 9 und die Scheiben 4, 5 in Kontakt miteinander, so dass darin infolge einer Differenz der Wärmedehnung in einem Nicht-Dauerbetriebszustand während des Gasturbinenbetriebs Schaden entsteht. Daher ist es nötig, einen notwendigen, wenn auch minimalen Zwischenraum einzustellen und beizubehalten, indem der Kontakt und die Beschädigung verhindert werden und die Strömungsrate minimiert wird.
  • Als nächstes wird als weiteres herkömmliches Beispiel eine Luftfahrzeug-Gasturbine mit Bezug auf 6 bis 8 beschrieben.
  • Die Dichtungsluft B wird von einer Außendurchmesserseite der Leitschaufel 3 in einen innenseitigen Hohlraum 53 der Leitschaufel (nachstehend als Hohlraum 53 bezeichnet) geleitet, der durch einen an der Innendurchmesserseite jeder Leitschaufel 3 angebrachten Kasten 57 gebildet ist, und wird durch ein Loch 54, welches zu dem stromaufwärtigen Hohlraum 51 offen ist, in einer durch einen Pfeil 55 angedeuteten Richtung zugeführt, so dass der Druck des stromaufwärtigen Hohlraums 51 höher ist als der Druck des Gasdurchgangs 7, wodurch ein Eindringen des Hochtemperaturgases A vermieden wird.
  • Der Kasten 57 hat eine komplett abgedichtete Struktur außer dem Loch 54 zum Zuführen der Dichtungsluft B zu dem stromaufwärtigen Hohlraum 51, so dass die Dichtungsluft B nicht aus dem Hohlraum 53 direkt in den stromabwärtigen Hohlraum 52 leckt.
  • Da die gesamte in den Hohlraum 53 eingeleitete Dichtungsluft B dem stromaufwärtigen Hohlraum 51 zugeführt wird, wird daher das Auslecken der Dichtungsluft B eliminiert, so dass die Dichtungsluftmenge B reduziert werden kann.
  • Ferner wird die Menge der von dem stromaufwärtigen Hohlraum 51 zu dem stromabwärtigen Hohlraum 52 in einer durch einen Pfeil 56 angegebenen Richtung zugeführten Dichtungsluft B durch den Zwischenraum 6 begrenzt, der von dem an einer Innendurchmesserseite des Kastens 57 angebrachten Dichtungsteil 9 und den Scheiben 4, 5 gebildet wird.
  • Der Kasten 57 ist direkt an der Innendurchmesserseite der Leitschaufel 3 angebracht, und da die Leitschaufel 3 in dem Gasdurchgang 7 so angeordnet ist, dass sie in Kontakt mit dem Hochtemperaturgas A steht, ist eine Temperaturänderung hiervon groß, und eine Änderungsrate hiervon infolge der Wärmedehnung ist ebenfalls groß. Daher wird eine Verschiebung in der Radiusrichtung des Dichtungsteils 9, das an diesem Kasten 57 angebracht ist, von dem Kasten 57 und der Leitschaufel 3 so gesteuert, dass sie größer wird.
  • Aus diesem Grund muß der Zwischenraum 6 an der Aufbaustufe (Anfangsstufe) der Turbine unter Berücksichtigung eines Wärmedehnungsbetrags 71 der Leitschaufel 3 gemäß 8 eingestellt werden, und daher expandiert der Zwischenraum 6, bis die Wärmedehnung ihren Sättigungspunkt erreicht (die Menge der Dichtungsluft B muß erhöht werden), so dass die Leistung der Turbine bei einer Teillast sinkt.
  • Da der Wärmedehnungsbetrag der Leitschaufel 3 in Abhängigkeit von der Temperaturverteilung des Verbrennungsgases bestimmt wird, bei dem die Entstehung einer Abweichung in der Temperaturverteilung wahrscheinlich ist, wenn ein Maximum dieser Abweichung berücksichtigt wird, ist es schwierig, die Größe des Zwischenraums 6 zu verringern.
  • Obwohl diese Wärmedehnung nur einen geringfügigen Einfluß in dem Fall einer Luftfahrzeug-Gasturbine ausübt, da der Durchmesser derselben gering ist, ist jedoch, wenn die gleiche Struktur auf eine industrielle Gasturbine angewandt wird, eine Verschiebung durch die Wärmedehnung der Leitschaufel bei der industriellen Gasturbine mit großem Durchmesser groß, wie in 8 als starke Verschiebung 72 angegeben ist, und wird daher zu einem Problem, das nicht vernachlässigt werden kann.
  • Im Vergleich zu der herkömmlichen industriellen Gasturbine gemäß 4, 5 bezüglich dieses Punktes ist bei dieser industriellen Gasturbine der Haltering 38, an dem das Dichtungsteil 9 angebracht ist, von ringartigem Aufbau unabhängig von der Leitschaufel 3 in der Radiusrichtung. Daher wird die Verschiebung des daran angebrachten Dichtungsteils 9 in der Radiusrichtung nur durch die Wärmedehnung des Halterings 38 gesteuert.
  • Da ferner Unterschiede im Durchmesser und der Temperatur zwischen dem Haltering 38 und den Scheiben 4, 5 gering sind, ist die Verschiebung des Zwischenraums 6 in einem Nicht-Dauerbetriebszustand gering, wie es durch eine geringe Verschiebung 73 angegeben ist, und daher kann der Zwischenraum 6 bei der Montage (der Anhangsstufe) klein eingestellt werden.
  • Da ferner die Verschiebung des Zwischenraums 6 unabhängig von der Wärmedehnung der Leitschaufel 3 ist, die weitgehend durch eine Temperaturverteilung des Verbrennungsgases beeinflusst wird und daher eine starke Verschiebung aufweist, wird sie nicht von der Dehnung der Leitschaufel beeinflusst. Daher muß die vorgenannte Verschiebung nicht berücksichtigt werden, und entsprechend kann der Zwischenraum 6 verschmälert werden. Somit kann die Strömungsrate der Dichtungsluft B, die von dem Hohlraum 31 dem Hohlraum 32 zugeführt wird, auf ein notwendiges, aber minimales Niveau zu allen Zeiten einschließlich einer Teillastzeit verringert werden.
  • Der Aufbau des Dichtungsabschnitts bei der industriellen Gasturbine nach der vorangehenden Beschreibung als herkömmliches Beispiel, das sich auf die Abdichtung für den Gasturbinen-Scheibenabschnitt bezieht, weist die folgenden Probleme bei der Reduzierung der Strömungsrate der oben erwähnten Dichtungsluft B auf.
  • Da die Leitschaufeln 3 voneinander unabhängig sind, wird ein Zwischenraum zwischen einer Schaufel und der anderen gebildet. Obwohl eine Dichtungsplatte 37 eingefügt ist, um diesen Zwischenraum zu schließen, kann der Zwischenraum nicht vollständig durch diese Maßnahme geschlossen werden, so dass Zwischenräume 39, 40 belassen werden, wie in 4 gezeigt ist.
  • Infolgedessen wird die von der Außendurchmesserseite der Leitschaufel 3 in den Hohlraum 33 eingeleitete Dichtungsluft B dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 durch das Loch 34 zugeführt, und leckt gleichzeitig direkt in den stromabwärtigen Hohlraum 32 über die Spalte bzw. Zwischenräume 39, 40 als Leckluft C.
  • Somit ist bei dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 die Strömungsrate der zugeführten Dichtungsluft B ungenügend, so dass der Druck hiervon abfällt und das Hochtemperaturgas A eindringt. Um vor dieser Erscheinung zu schützen, wird eine größere Menge der Dichtungsluft B unter Berücksichtigung der Strömungsrate der Leckluft C benötigt, so dass der Wirkungsgrad der Gasturbine sinkt.
  • Andererseits besteht im Fall der herkömmlichen Luftfahrzeug-Gasturbine, obwohl die Entstehung der Leckluft C an dem stromabwärtigen Hohlraum 32, wie sie bei der vorgenannten industriellen Gasturbine auftrat, vermieden wurde, ein Problem insofern, als die Verschiebung bzw. Bewegung des Zwischenraums weitgehend durch die Wärmeverformung der Leitschaufel gesteuert wird und groß wird.
  • Hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Hohlraum 33 der industriellen Gasturbine oder dem Hohlraum 53 der Luftfahrzeug-Gasturbine und jedem entsprechenden stromaufwärtigen Hohlraum 31, 51 sowie stromabwärtigen Hohlraum 32, 52 haben die herkömmliche industrielle Turbine und die Luftfahrzeugturbine Vorteile und Nachteile, und daher ist es schwierig festzulegen, welche besser ist.
  • JP 05052102 A offenbart die Bereitstellung eines radialen Innendichtungs-Luftkastens oder Hohlraums für eine Leitschaufel in einer Gasturbine. Eine Dichtungsstruktur für den Spalt bzw. Zwischenraum zwischen dem innenseitigen Hohlraum und den beweglichen Schaufelscheiben der benachbarten Laufschaufeln ist ähnlich einer Labyrinth- oder Verschleißdichtung.
  • US-A-3544231 ist gegenüber der vorhergehenden in dieser Hinsicht ähnlich, bei der die Dichtungsstruktur durch ein Verschleißelement gebildet ist, das feststehend an dem radialen Innenabschnitt eines radialen inneren Kastens der Leitschaufel angebracht ist. Eine sehr ähnliche Struktur ist auch in EP-A-0 383 046 offenbart.
  • US-A-3807891 offenbart eine Dichtungsstruktur für eine Leitschaufel einer Gasturbine mit einem Ring, der mehrere sich nach außen streckende Vorsprünge hält, welche Messerkanten umschließen, die sich von einem benachbarte Turbinenscheiben verbindenden zylindrischen Element nach außen erstrecken. Ein Flansch des Rings ist radial beweglich entlang einem Stift bzw. Zapfen geführt, welcher an einem Flansch jeder Leitschaufel befestigt ist, um ein radiales Wachstum nach außen zwischen dem Ring und den Schaufeln zu ermöglichen.
  • ABRISS DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gasturbine bereitzustellen, bei der an einer Leitschaufel zwischen einem Paar Laufschaufeln ein Lecken der Dichtungsluft unterdrückt wird und eine Dehnung des Zwischenraums vermieden wird, um eine bevorzugte Dichtung bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, indem eine Gasturbine bereitgestellt wird, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird an der Innenumfangsseite die in den Hohlraum an der Innendurchmesserseite der Leitschaufel eingeleitete Dichtungsluft zu dem anderen Hohlraum geleitet, der in einem Zwischenraum zwischen der Laufschaufel und Leitschaufel ausgebildet ist und unter einem höheren Druck gehalten wird als der Gaswegdruck, so dass das Hauptstromgas abgedichtet wird. Infolgedessen wird ein Lecken der Luft durch einen Spalt bzw. Zwischenraum an der stromabwärtigen Seite minimiert, so dass der Wirkungsgrad verbessert wird.
  • Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung an der Innendurchmesserseite der Gasturbine der Hohlraum innerhalb der Leitschaufel, der mit der Dichtungsluft versorgt wird, durch den Kasten gebildet, der diese von dem stromabwärtigen Hohlraum abdichtet, so dass die genannte Dichtungsluft dem stromaufwärtigen Hohlraum ohne Lecken zugeführt wird, wodurch keine Minderung des Wirkungsgrads induziert wird. Da der Zwischenraum, der von dem stromaufwärtigen Hohlraum zum stromabwärtigen Hohlraum in Kommunikation steht, durch das von dem ringartigen Haltering, der in der Radiusrichtung relativ zu dem oben genannten Kasten beweglich ist, geregelt wird, wird der Hohlraum von einem Einfluß der Wärmeverformung des Kastens und der Leitschaufel abgeschirmt. Infolgedessen besteht keine Befürchtung, dass die Dichtungsrippe den Hohlraum verströßert, so dass eine große Menge an Dichtungsluft zum Strömen gebracht wird, was zu einer Minderung des Wirkungsgrads führt. Das heißt es ist möglich, eine stabilisierte Zufuhr der Dichtungsluft zu gewährleisten, die keine Verringerung des Wirkungsgrads induziert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine teilweise weggebrochene Schnittansicht einer Kühlstruktur in einem Ringsegment und einer Dichtungsstruktur in einer Scheibe einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Dichtungsstruktur für die Scheibe in der Gasturbine, die sich an der Innendurchmesserseite in der Radiusrichtung von 1 befindet,
  • 3 eine Ansicht aus der Vogelperspektive zur Darstellung von Hauptteilen der 2 im Detail,
  • 4 eine Schnittansicht zur Darstellung der Dichtungsscheibenstruktur bei der herkömmlichen industriellen Gasturbine,
  • 5 eine Draufsicht auf eine Vergrößerung der Hauptteile der 4,
  • 6 eine Schnittansicht zur Darstellung der Scheibendichtungsstruktur bei der herkömmlichen Luftfahrzeug-Gasturbine,
  • 7 eine Ansicht aus der Vogelperspektive zur Darstellung der Hauptteile der 6,
  • 8 eine erläuternde Ansicht zur Darstellung von Änderungen des Abstands bzw. Zwischenraums in der Anlaufzeit der herkömmlichen industriellen Gasturbine und der Luftfahrzeuggasturbine,
  • 9 eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine Gesamtstruktur der Gasturbine zeigt, und
  • 10 eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine allgemeine Struktur des Turbinenabschnitts zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt eine Gesamtstruktur einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 und 3 zeigen die Dichtungsstruktur der Innendurchmesserseite.
  • Gleiche Komponenten wie die der vorgenannten herkömmlichen Vorrichtung werden in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und eine Beschreibung mit dem gleichen Inhalt entfällt wenn möglich, und es werden hauptsächlich spezielle Punkte der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Die Bezugziffer 90 bezeichnet ein Ringsegment, das nahe einem spitzen Ende einer beweglichen Schaufel bzw. Laufschaufel angeordnet ist, um einen Zwischenraum an dem spitzen Ende der Laufschaufel abzudichten.
  • Die Bezugsziffer 92 bezeichnet eine Beaufschlagungs-Kühlplatte, die durch einen Hitzeabschirmring 99 so gehaltert ist, dass sie über einen geeigneten Zwischenraum in bezug auf das Ringsegment 90 koaxial mit diesem entlang dem Außenumfang des Ringsegments 90 angeordnet ist. Die Beaufschlagungs-Kühlplatte 92 hat einen Hohlraum zur Aufnahme eines Kühlmediums zwischen ihr und dem vorgenannten Ringsegment 90, wobei das Kühlmedium über mehrere Beaufschlagungs-Kühllöcher 91 geliefert wird, die auf der Plattenseite vorgesehen sind.
  • Die Bezugsziffer 98 bezeichnet eine Nut bzw. Rille, die an der Oberfläche des Ringsegments 90 vorgesehen ist, wobei sich die Nut entlang dem Umfang erstreckt. Eine Druckteilungsplatte 97, deren Oberseite in Kontakt mit der Beaufschlagungs-Kühlplatte 92 steht, steht in Eingriff mit dieser Nut bzw. Rille 98, so dass der zwischen dem vorgenannten Ringsegment 90 und der Beaufschlagungs-Kühlplatte 92 gebildete Hohlraum in einen stromaufwärtigen Hohlraum 96a und einen stromabwärtigen Hohlraum 96b unterteilt wird.
  • Als nächstes wird bei der in 1 gezeigten Gesamtstruktur die Dichtungsstruktur an dem Innendurchmesser in der Radiusrichtung mit Bezug auf die 1, 2, 3 beschrieben.
  • Die Struktur des Dichtungsabschnitts umfasst den Kasten 57, den Haltering 38 und das Dichtungsteil 9. Der Kasten 57 ist an der Innendurchmesserseite der Leitschaufel 3 wie die Kastenstruktur bei der herkömmlichen Luftfahrzeug-Gasturbine ausgebildet und bildet den Hohlraum 53, der komplett von außen abgedichtet ist, außer dem Loch 54 zum Zuführen der von dem Außendurchmesser der Leitschaufel 3 zu dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 an der Scheibe 4 eingeleiteten Dichtungsluft B.
  • Das Dichtungsteil 9 ist an dem ringartigen Haltering 38 wie bei der herkömmlichen industriellen Gasturbine angebracht. Der Zwischenraum 6, der von dem Dichtungsteil 9 und den Scheiben 4, 5 gebildet wird, durch die die Dichtungsluft B, die von dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 zu dem stromabwärtigen Hohlraum 32 geliefert wird, hindurchgeht, wird nur durch einen Unterschied zwischen der Wärmedehnung des Halterings 38 wie bei der herkömmlichen industriellen Gasturbine und der Wärmedehnung plus der Zentrifugaldehnung der Scheiben 4 und 5 gesteuert, so dass der Zwischenraum leicht verengt werden kann.
  • Das heißt, der Haltering 38 ist mit dem Kasten 57 über einen Einsetzabschnitt 19 gekoppelt, wie in 2 gezeigt ist. Der Einsetzabschnitt 19 bietet eine Struktur zum Einsetzeingriff in der Durchmesserrichtung und blockt eine Verschiebung in der Axialrichtung ab, gestattet aber eine freie Verschiebung in der Radiusrichtung. Daher kommt es zu keinem Abblocken der Wärmedehnung in der Radiusrichtung, so dass die Wärmedehnung der vorgenannten Leitschaufel 3 und dgl. den Haltering 38 nicht beeinträchtigt.
  • Bei der oben beschriebenen Struktur ist der Hohlraum 53, der von dem Kasten 57 mit der gleichen Struktur wie die Kastenstruktur der herkömmlichen Luftfahrzeug-Gasturbine ein komplett abgedichteter Raum außer dem Loch 34 zum Zuführen der Dichtungsluft B zu dem stromabwärtigen Hohlraum 31 an der Scheibe 4, und erzeugt kein Luftleck zu dem anderen Teil.
  • So kann die Strömungsrate der Dichtungsluft B, die nötig ist, um den Druck des stromaufwärtigen Hohlraums 31 höher zu halten als den des Gasdurchgangs 7, reduziert werden, da die Leckluft nicht in dem Hohlraum 53 entsteht.
  • Da ferner das Dichtungsteil 9 an dem ringartigen Haltering 38 wie bei der herkömmlichen industriellen Gasturbine angebracht ist, kann zum Einstellen des Zwischenraums 6, der als Weg zum Zuführen der Dichtungsluft B von dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 zu dem stromabwärtigen Hohlraum 32 dient, nur der Unterschied zwischen der Wärmedehnung des Halterings 38 und der Wärmedehnung plus der Zentrifugaldehnung der Scheiben 4, 5 berücksichtigt werden.
  • Da sowohl der Haltering 38 als auch die Scheiben 4, 5 geringe Unterschiede im Durchmesser und der Temperatur aufweisen, ist der Unterschied der Verschiebung zwischen ihnen auch in dem Nicht-Dauerbetriebszustand gering. So kann der Zwischenraum 6 in der Montagestufe (Anfangsstufe) klein eingestellt werden, so dass die Strömungsrate der von dem stromaufwärtigen Hohlraum 31 zu dem stromabwärtigen Hohlraum 32 gelieferten Dichtungsluft B in vollem Betriebszustand reduziert werden kann.
  • Da die Verschiebung des Zwischenraums 6 unabhängig von der Wärmedehnung der Leitschaufel 3 ist, die von der Temperaturverteilung des Verbrennungsgases mit starker Abweichung gesteuert wird, wird sie dadurch nicht beeinflusst. Daher muß die Abweichung infolge der Wärmedehnung der Leitschaufel 3 nicht berücksichtigt werden, und deshalb kann der Zwischenraum entsprechend verengt werden, so dass die Strömungsrate der Dichtungsluft B vom stromaufwärtigen Hohlraum 31 zum stromabwärtigen Hohlraum 32 reduziert werden kann.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß dieser Ausführungsform die Struktur des Kastens 57, welche Leckluft bei der herkömmlichen Luftfahrzeug-Gasturbine eliminiert, als Dichtungsstruktur zum Verhindern eines Eindringens des Verbrennungsgases in die Scheiben 4 und 5 angewandt, und gleichzeitig wird auch die Struktur angewandt, bei der der Spalt bzw. Zwischenraum 6 bei der herkömmlichen industriellen Gasturbine verengt werden kann, wodurch eine Struktur erzielt wird, die bei der Reduzierung der Strömungsrate der Dichtungsluft B wirksam ist.

Claims (3)

  1. Gasturbine mit: einer Leitschaufel (3), die zwischen benachbarten Laufschaufeln (2), die durch eine Verbrennungsgasströmung (15) durch einen Gasdurchgang (7) eines Gehäuses der Gasturbine betätigt werden, angeordnet ist, wobei die benachbarten Laufschaufeln (2) eine Laufschaufelscheibe (4) stromauf der Leitschaufel (3) sowie eine weitere Laufschaufelscheibe (5) stromab der Leitschaufel (3) aufweisen, einem in einem Zwischenraum zwischen der Leitschaufel (3) und den benachbarten Laufschaufeln (2) ausgebildeten Hohlraum, wobei der Hohlraum einen stromaufwärtigen Hohlraum (31), der zwischen der Leitschaufel (3) und einem Wandabschnitt der stromaufwärtigen Laufschaufelscheibe (4) ausgebildet ist, sowie einem stromabwärtigen Hohlraum (32), der zwischen der Leitschaufel (3) und einem Wandabschnitt der stromabwärtigen Laufschaufelscheibe (5) ausgebildet ist, aufweist, und einem innendurchmesserseitigen Leitschaufel-Hohlraum (53), der von einem an einem Innenumfang der Leitschaufel (3) vorgesehenen Kasten (57) gebildet ist, wobei der innendurchmesserseitige Hohlraum (53) der Leitschaufel ein Loch (54) aufweist zum Zuführen von Dichtungsluft (B), die in den innendurchmesserseitigen Leitschaufel-Hohlraum (53) geleitet wird, zu dem stromaufwärtigen Hohlraum (31), um den Druck in dem Hohlraum auf einen Wert über dem in dem Gasdurchgang (7) zu erhöhen, um ein Eindringen des Verbrennungsgases (15) zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringartiger Haltering (38) in der radialen Richtung in Bezug auf den Kasten (57) beweglich gehaltert ist und ein Dichtungsteil (9) an einem radial inneren Umfang desselben zum Regeln eines Abstands (6) aufweist, der als Pfad zum Zuführen von Dichtungsluft (B) aus dem stromaufwärtigen Hohlraum (31) zu dem stromabwärtigen Hohlraum (32) dient.
  2. Gasturbine nach Anspruch 1, wobei der innendurchmesserseitige Leitschaufel-Hohlraum (53), der von dem Kasten (57) gebildet ist, ein außer dem Loch (54) zum Zuführen von Dichtungsluft (B) zu dem stromaufwärtigen Hohlraum (31) vollständig abgedichteter Raum ist.
  3. Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2, wobei der ringartige Haltering (38) mit dem Kasten (57) über einen Einsetzabschnitt (19) gekoppelt ist, der einen Passeingriff in der Durchmesserrichtung bereitstellt, welcher eine Verschiebung in der Radialrichtung ermöglicht, so dass die Wärmeverformung der Leitschaufel (3) den Haltering (38) nicht beeinflusst.
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Inventor name: AIZAWA, AKIKO, TAKASAGO-SHI, HYOGO-KEN, JP

Inventor name: CHIKAMI, RINTARO, TAKASAGO-SHI, HYOGO-KEN, JP

Inventor name: SUENAGA, KIYOSHI, TAKASAGO-SHI, HYOGO-KEN, JP

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