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公開番号2024120505
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-05
出願番号2023027337
出願日2023-02-24
発明の名称タービンおよび遮熱装置
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類F01D 9/04 20060101AFI20240829BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】破損の防止を容易に実現可能であると共に、遮熱ピースの間におけるシール特性を向上可能なタービン等を提供する。
【解決手段】実施形態のタービンは、タービンロータの外周面のうち静翼に対面する部分において、複数の遮熱ピースがタービンロータの回転方向に配置される遮熱部材を有する。複数の遮熱ピースのそれぞれは、回転方向において前方側に位置する前方端面と、回転方向において後方側に位置する後方端面とを含み、前方端面と後方端面とのうち一方の面には、凸部が設けられ、前方端面と後方端面とのうち他方の面には、凹部が設けられている。凸部は、遮熱ピースと一体的に形成されている。複数の遮熱ピースのそれぞれの間において、凸部が凹部に収容されることによって、複数の遮熱ピースのそれぞれの間がシールされる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングに収容されており、回転軸に沿った軸方向に作動媒体が流れることによって回転するタービンロータと、
前記ケーシングの内部に設置されている静翼および前記タービンロータの外周面に設置されている動翼を含むタービン段落と、
を備え、前記タービン段落が前記軸方向において複数設けられているタービンであって、
前記タービンロータの外周面のうち前記静翼に対面する部分において、複数の遮熱ピースが前記タービンロータの回転方向に配置される遮熱部材
を有し、
前記複数の遮熱ピースのそれぞれは、
前記回転方向において前方側に位置する前方端面と、
前記回転方向において後方側に位置する後方端面と
を含み、
前記前方端面と前記後方端面とのうち一方の面には、凸部が設けられ、
前記前方端面と前記後方端面とのうち他方の面には、凹部が設けられ、
前記凸部は、前記遮熱ピースと一体的に形成されており、
前記複数の遮熱ピースのそれぞれの間において、前記凸部が前記凹部に収容されることによって、前記複数の遮熱ピースのそれぞれの間がシールされるように構成されている、
タービン。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記遮熱部材は、
前記タービンロータの外周面に形成された被係合溝ＴＲに内側部分が係合される脚部と、
前記脚部の外側部分に位置する遮熱板と
を有し、
前記脚部は、前記軸方向において上流側に位置する上流側空間と下流側に位置する下流側空間とを前記脚部が区画するように構成されており、
前記複数の遮熱ピースのそれぞれの間において前記凸部が前記凹部に収容されることによって、前記上流側空間と前記下流側空間との間をシールし、前記上流側空間から前記下流側空間への冷却流体の漏洩を防止するように構成されている、
請求項１に記載のタービン。
【請求項３】
前記複数の遮熱ピースのそれぞれは、
前記脚部を構成する脚部ピースと、
前記遮熱板を構成する遮熱板ピースと
を含み、
前記凸部は、
前記遮熱板ピースにおいて前記一方の面に設けられた第１の凸部と
前記脚部ピースにおいて前記一方の面に設けられた第２の凸部と
を含み、
前記凹部は、
前記遮熱板ピースにおいて前記他方の面に設けられた第１の凹部と
前記脚部ピースにおいて前記他方の面に設けられた第２の凹部と
を含み、
前記複数の遮熱ピースのそれぞれの間において、前記第１の凸部が前記第１の凹部に収容されると共に、前記第２の凸部が前記第２の凹部に収容されるように構成されている、
請求項２に記載のタービン。
【請求項４】
前記第１の凸部は、
前記遮熱板ピースにおいて前記タービンロータの径方向に延在する第１の径方向凸部と、
前記遮熱板ピースにおいて前記タービンロータの軸方向に延在する第１の軸方向凸部と
を含み、
前記第１の凹部は、
前記遮熱板ピースにおいて前記タービンロータの径方向に延在する第１の径方向凹部と、
前記遮熱板ピースにおいて前記タービンロータの軸方向に延在する第１の軸方向凹部と
を含む、
請求項３に記載のタービン。
【請求項５】
前記第１の凸部は、前記第１の径方向凸部を複数含み、当該複数の第１の径方向凸部が前記軸方向に間を隔てて並ぶように設けられ、
前記第１の凹部は、前記第１の径方向凹部を複数含み、当該複数の第１の径方向凹部が前記軸方向に間を隔てて並ぶように設けられている、
請求項４に記載のタービン。
【請求項６】
前記第２の凸部は、
前記脚部ピースにおいて前記タービンロータの径方向に延在する第２の径方向凸部と、
前記脚部ピースにおいて前記タービンロータの軸方向に延在する第２の軸方向凸部と
を含み、
前記第２の凹部は、
前記脚部ピースにおいて前記タービンロータの径方向に延在する第２の径方向凹部と、
前記脚部ピースにおいて前記タービンロータの軸方向に延在する第２の軸方向凹部と
を含む、
請求項３から５のいずれかに記載のタービン。
【請求項７】
前記第２の凸部は、前記第２の軸方向凸部を複数含み、当該複数の第２の軸方向凸部が前記径方向に間を隔てて並ぶように設けられ、
前記第２の凹部は、前記第２の軸方向凹部を複数含み、当該複数の第２の軸方向凹部が前記径方向に間を隔てて並ぶように設けられている、
請求項６に記載のタービン。
【請求項８】
ケーシングと、前記ケーシングに収容されており、回転軸に沿った軸方向に作動媒体が流れることによって回転するタービンロータと、前記ケーシングの内部に設置されている静翼および前記タービンロータの外周面に設置されている動翼を含むタービン段落とを備え、前記タービン段落が前記軸方向において複数設けられているタービンにおいて遮熱を行うための遮熱装置であって、
前記タービンロータの外周面のうち前記静翼に対面する部分において、複数の遮熱ピースが前記タービンロータの回転方向に配置される遮熱部材
を有し、
前記複数の遮熱ピースのそれぞれは、
前記回転方向において前方側に位置する前方端面と、
前記回転方向において後方側に位置する後方端面と
を含み、
前記前方端面と前記後方端面とのうち一方の面には、凸部が設けられ、
前記前方端面と前記後方端面とのうち他方の面には、凹部が設けられ、
前記複数の遮熱ピースのそれぞれの間において、前記凸部が前記凹部に収容されることによって、前記複数の遮熱ピースのそれぞれの間がシールされるように構成されている、
遮熱装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、タービンおよび遮熱装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスタービンなどのタービンを備える発電プラントにおいては、発電効率の向上のために、タービンの入口に供給される作動媒体の温度が高くなっている。このため、タービンにおいては、タービンロータや動翼等の部材を高温の作動媒体から保護し、強度を維持するために、遮熱装置が設けられている。
【０００３】
遮熱装置は、例えば、タービンロータの外周面のうち静翼に対面する部分に設けられる遮熱部材であって、遮熱部材は、例えば、複数の遮熱ピースがタービンロータの回転方向に配置されることで構成される。そして、遮熱部材とタービンロータとの間に介在する空間に冷却流体を導入することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許４４６０４７１号
特許３０４０６５６号
ＷＯ２０１６－１４２９８２
特開２００８－１５１００７号公報
特開２０１１－０３８４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［Ａ］タービン段落の構成
図８Ａは、関連技術に係るタービンにおいて、タービン段落が設けられた部分の要部を示す図である。図８Ａでは、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を模式的に示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が第１水平方向ｘであり、紙面に直交する方向が第２水平方向ｙである。図８Ａにおいては、作動媒体Ｍの流れ方向に関して太い矢印で示しており、左側が上流側Ｕｓであって右側が下流側Ｄｓである。
【０００６】
［Ａ－１］タービンロータ４３
タービン４において、タービンロータ４３は、ケーシング４１に収容されており、回転軸ＡＸに沿った軸方向に作動媒体Ｍが流れることによって回転方向Ｒに回転するように構成されている。タービンロータ４３は、ロータ本体部４３１にロータディスク４３２が設けられている。ロータ本体部４３１は、回転軸ＡＸに沿って延在している。ロータディスク４３２は、ロータ本体部４３１の外周面において凸状に突き出るように複数設けられている。複数のロータディスク４３２は、回転軸ＡＸに沿った軸方向（ｘ）において間を隔てて配置されている。そして、ロータディスク４３２の外周面に動翼４６が設けられている。
【０００７】
［Ａ－２］動翼４６
動翼４６は、タービンロータ４３の径方向において内側（図８Ａでは下側）に植込部４６１が設けられている。植込部４６１は、ロータディスク４３２の外周面に嵌合されている。
【０００８】
［Ａ－３］静翼４５
静翼４５は、ケーシング４１の内周面に設置されている。静翼４５は、タービンロータ４３の径方向において内側にダイヤフラム内輪４５１が設けられている。ダイヤフラム内輪４５１の内周面には、シールフィン４５１ｆが設けられている。
【０００９】
［Ａ－４］遮熱部材５０
そして、タービンロータ４３の外周面のうち静翼４５に対面する部分には、遮熱部材５０が遮熱装置として設けられている。ここでは、遮熱部材５０は、タービンロータ４３を構成するロータ本体部４３１の外周面においてダイヤフラム内輪４５１の内周面に対面する部分に支持されている。遮熱部材５０は、ケーシング４１の内部において作動媒体が流れる主流路と、タービンロータ４３との間を遮断しており、作動媒体の熱からタービンロータ４３を保護するために設けられている。
【００１０】
遮熱部材５０は、遮熱板５１と脚部５２とを備えており、タービンロータ４３の径方向において外側から内側へ（図８Ａでは上側から下側へ）向かうに伴って、遮熱板５１と脚部５２とが順次設けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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