ガスタービン及びガスタービンの補修方法
【課題】翼環の減肉を抑制するガスタービン及びガスタービンの補修方法を提供する
【解決手段】高温ガスＷの流路を外周側から囲う分割環１３及び遮熱環１５と、分割環１３及び遮熱環１５の外周側に環状に形成された翼環１６と、翼環１６の軸線Ｐ方向端面から凹む嵌合凹部３１に嵌合され、分割環１３及び遮熱環１５を支持する耐熱材からなる支持部材１８とを備え、嵌合凹部３１の内壁面は、嵌合凹部３１の開口縁部から翼環１６の軸線Ｐ方向端面から該翼環１６の軸線Ｐ方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面１９を有するとともに、支持部材１８は、第一傾斜面１９に対応するように傾斜する第二傾斜面２０を有している。
【解決手段】高温ガスＷの流路を外周側から囲う分割環１３及び遮熱環１５と、分割環１３及び遮熱環１５の外周側に環状に形成された翼環１６と、翼環１６の軸線Ｐ方向端面から凹む嵌合凹部３１に嵌合され、分割環１３及び遮熱環１５を支持する耐熱材からなる支持部材１８とを備え、嵌合凹部３１の内壁面は、嵌合凹部３１の開口縁部から翼環１６の軸線Ｐ方向端面から該翼環１６の軸線Ｐ方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面１９を有するとともに、支持部材１８は、第一傾斜面１９に対応するように傾斜する第二傾斜面２０を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気と燃料とを混合し燃焼させた高温ガスによってタービンを回転させ、回転動力を得るガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、動力装置本体の重量や体積が同等の他の動力装置と比較した場合、高い出力が得られることや高速起動できる等の利点があり、現在では、航空機や船舶のエンジンや発電設備等の様々な分野に用いられている。
【０００３】
このガスタービンは、主に圧縮機、燃焼器及びタービンから構成されており、このタービンにおける高温ガスの流動方向の差異によって、タービンは軸流タービンと半径流タービンとに分類される。
そして、軸流タービンを用いたガスタービンの一例は特許文献１に開示されており、この軸流タービンにおいては、外形を形成するケーシングの内周側に環状をなすように回転軸方向に向かって連続的に翼環が固定されている。また、この翼環の内周側には分割環が遮熱環を介して支持されており、この分割環は、軸流タービンの回転軸方向に間隙を設けて環状に配置され、この間隙に静翼が固定されている。そして、回転軸方向の静翼同士の間、即ち、分割環に対応する位置には動翼が設けられるため、回転軸方向に静翼と動翼とが交互に配置されている。
さらに、分割環及び遮熱環と翼環とを回転軸方向から接続し、分割環及び遮熱環の移動を規制する支持部材が、翼環の回転軸方向の端面に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３８４９１号公報
【発明の概要】
【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におけるガスタービンにおいては、隣接する翼環同士の間隙に高温ガスが流入することによって、上記支持部材周辺の翼環に高温酸化反応が引き起こされ、翼環が減肉してしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、翼環の減肉を抑制できるガスタービン及びガスタービンの補修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、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るガスタービンは、高温ガスの流路を外周側から囲う耐熱部と、前記耐熱部の外周側に環状に形成された翼環と、前記翼環の軸方向端面から凹む嵌合凹部内に嵌合され、前記耐熱部を支持する耐熱材からなる支持部材とを備え、前記嵌合凹部の内壁面は、その開口縁部から前記翼環の軸方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面を有するとともに、前記支持部材は、前記第一傾斜面に対応するように傾斜する第二傾斜面を有していることを特徴とする。
【０００８】
このようなガスタービンにおいては、上記嵌合凹部における第一傾斜面と上記支持部材における第二傾斜面との間に間隙ができることなく、これら第一傾斜面へ第二傾斜面が当接されることによって、この間隙への高温ガス流入が抑制される。従って、この間隙及び間隙周辺において、高温ガスが滞留することがないため、翼環の高温酸化反応を低減することができ、翼環の減肉を抑制することが可能となる。また、上記支持部材が耐熱材からなることによって、支持部材自身へ作用する高温酸化反応も低減される。
【０００９】
さらに、本発明に係るガスタービンにおいて、前記第一傾斜面には、耐酸化コーティングが施されていてもよい。
【００１０】
耐酸化コーティングによって、高温ガス接触により第一傾斜面に発生する高温酸化反応を低減することが可能となり、当該第一傾斜面における翼環の減肉を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係るガスタービンの補修方法は、高温ガスの流路を外周側から囲う耐熱部と、前記耐熱部の外周側に環状に形成された翼環と、前記翼環の軸方向端面から凹む嵌合凹部内に嵌合され、前記耐熱部を支持する耐熱材からなる従来型支持部材とを備えたガスタービンの補修方法であって、前記従来型支持部材を撤去する部品撤去工程と、前記嵌合凹部の内壁面に、前記嵌合凹部の開口縁部から前記翼環の軸方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面を形成する外形形成工程と、前記従来型支持部材に代えて、前記第一傾斜面に対応するように傾斜する第二傾斜面を有する支持部材を前記嵌合凹部内に設置する部品設置工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このようなガスタービンの補修方法によれば、従来型支持部材を支持部材へ交換することによって、上記第一傾斜面へ上記第二傾斜面が間隙無く当接され、翼環と支持部材との間の間隙へ高温ガスが流入することを抑制できる。従って、この間隙及び間隙周辺において、高温ガスが滞留することがなくなり、翼環の高温酸化反応を低減することができ、翼環の減肉を抑制することが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明のガスタービンの補修方法において、前記外形形成工程を実施した後に、前記第一傾斜面に耐酸化コーティングを施すコーティング工程を備えていてもよい。
【００１４】
上記第一傾斜面に耐酸化コーティングが施されることによって、上述のように、高温ガス接触による第一傾斜面の高温酸化反応を低減することが可能となり、当該第一傾斜面における翼環の減肉を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のガスタービン及びガスタービンの補修方法によれば、翼環と支持部材との間隙への高温ガス流入を防ぐことができ、翼環の減肉の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係るガスタービンの概略構成を示す半断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るガスタービンにおけるタービンの要部を拡大し、簡略化して示す断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るガスタービンにおけるタービンの要部を翼環の軸方向端面から見た図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るガスタービンにおける支持部材及び嵌合凹部を示す図であって、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。
【図５】本発明の第二実施形態に係るガスタービンにおける従来型支持部材及び従来型嵌合凹部を示す図であって、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面を示す。
【図６】本発明の第二実施形態に係るガスタービンの補修工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第一実施形態に係るガスタービン１について説明する。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮機２において生成された圧縮空気を燃焼器３で燃料と混合した後に燃焼し、高温ガスＷを生成する。この高温ガスＷを軸流タービン４（以下、単にタービン４と称する）へ流入させることによって、このタービン４を軸線Ｐ回りに回転させ、回転動力を得る。そして、タービン４は、例えば、図示しない発電機に接続され、このガスタービン１から得られる回転動力を電気に変換することによって発電を行なうことができる。
なお、以下では、ガスタービン１の圧縮機２側（図１の紙面左側）を軸線Ｐ方向上流側と称し、タービン４側（図１の紙面右側）を軸線Ｐ方向下流側と称する。
【００１８】
図２に示すように、タービン４は、軸線Ｐを中心に回転可能なロータ１１と、このロータ１１の外周面上に設けられる複数の動翼１２と、この動翼１２の外周側、即ち、径方向外側に設置される分割環（耐熱部）１３と、分割環１３の径方向外側に遮熱環（耐熱部）１５を介して設けられる翼環１６と、翼環１６の径方向外側に設けられたケーシング１７とを備えている。
【００１９】
さらに、このタービン４は、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面から凹む嵌合凹部３１と、この嵌合凹部３１に嵌合され遮熱環１５を支持する支持部材１８とを備えている。
【００２０】
ロータ１１は、軸線Ｐ方向に延在し、この軸線Ｐを中心に回転するシャフト状の部材である。以下、このロータ１１の回転方向を周方向と称する。
【００２１】
動翼１２は、上記ロータ１１の外周面上に径方向外側へ向かって、軸線Ｐ方向及び周方向に間隔を空けて複数が設けられている。即ち、周方向に隣り合う動翼１２同士によって動翼列２２が形成され、この動翼列２２が軸線Ｐ方向に間隔を空けて配置され、ロータ１１と共に軸線Ｐを中心に回転するように構成されている。
【００２２】
分割環１３は、周方向に複数（本実施形態においては周方向に４８個）に分割されており、図示しない封止部材を用いて周方向に隣接する分割環１３同士が結合されることによって環状に形成され、分割環列２３をなしている。そして、軸線Ｐ方向に隣り合う分割環列２３は、動翼列２２同士の軸線Ｐ方向に沿った間隔と同じ間隔を空けて設けられている。さらに、分割環１３の径方向内側を向く面は、動翼１２の径方向外側を向く端面と間隙を介して対向している。
【００２３】
また、分割環列２３同士の間には、周方向に間隔を空けて配置され、分割環１３の軸線Ｐ方向上流側の端面に結合される複数の静翼１４が設けられ、周方向に隣り合う静翼１４同士によって静翼列２４が形成されている。従って、一つの分割環列２３と静翼列２４とが結合されることによって静翼ユニット列２８が形成されており、この静翼ユニット列２８と動翼列２２とが軸線Ｐ方向に交互に並ぶように配置される。
【００２４】
遮熱環１５は、周方向に複数（本実施形態においては周方向に４８個）に分割される部材であり、図示しない封止部材を用いて周方向に隣接する遮熱環１５同士が結合されることによって環状に形成され、遮熱環列２５をなしている。
【００２５】
また、この遮熱環列２５は、静翼ユニット列２８の径方向外側に環状に設けられており、即ち、この静翼ユニット列２８の外周側を取り囲んでいる。そして、静翼ユニット列２８の径方向外側を向く面に設けられた複数の嵌合部２７ａへ、遮熱環列２５における遮熱環１５各々の径方向内側部分が嵌入されることによって、遮熱環列２５が分割環列２３に固定されている。この複数の嵌合部２７ａは、静翼ユニット列２８毎に、静翼ユニット列２８の径方向外側を向く面において、軸線Ｐ方向上流側、下流側及び中央部（静翼１４と分割環１３のつなぎ目）の三箇所に設けられているため、一つの静翼ユニット列２８に対して、三つの遮熱環列２５が嵌合されることによって遮熱環列２５と静翼ユニット列２８とが結合されている。
【００２６】
翼環１６は、遮熱環列２５のさらに外周側を取り囲むように、環状に形成される部材であり、周方向に隣り合う翼環１６同士で翼環列２６が形成され、軸線Ｐ方向に連続するように複数の翼環列２６が隣り合って配置されることによって筒状に形成されている。そして、この翼環１６の径方向内側を向く面には、複数の嵌合部２７ｂが、翼環列２６毎に嵌合部２７ａに対応するように、軸線Ｐ方向上流側、下流側及び中央部の三箇所に形成されている。そして、この嵌合部２７ｂに遮熱環列２５の径方向外側部分が嵌入されることによって、翼環１６と遮熱環１５とが固定されている。
【００２７】
ケーシング１７は、翼環１６をさらに外周側から取り囲むように、タービン４の外形を形成しており、また、ケーシング１７の径方向内側と翼環１６の径方向外側とが結合されることによって、翼環１６を径方向内側に支持している。
【００２８】
次に、嵌合凹部３１及び支持部材１８について説明する。
図２、図３及び図４に示すように、嵌合凹部３１は、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面から、軸線Ｐ方向上流側へ向かって凹むように形成されている。この嵌合凹部３１の内壁面は、軸線Ｐ方向下流側から見た場合、径方向外側部分が半円形状をなし、径方向内側部分が径方向を長手方向とした矩形状をなしている。また、嵌合凹部３１の上記内壁面は、開口縁部３３から軸線Ｐ方向下流側に向かうに従って、漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面１９とされている。そしてこの第一傾斜面１９は、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と、嵌合凹部３１の軸線Ｐ方向下流側を向く底面との間の中途まで形成されている。
【００２９】
そして、上記嵌合凹部３１の径方向外側部分には、軸線Ｐ方向上流側を向く底面から軸線Ｐ方向下流側に向かってボルト穴３４が形成されており、このボルト穴３４の内周面には雌ネジ部３５が形成されている。
【００３０】
また、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と径方向内側を向く端面との間に形成される角部、及び嵌合凹部３１の開口縁部３３においては、面取りが施され、面取り部３２が形成されている。
【００３１】
支持部材１８は、耐熱材によって嵌合凹部３１にちょうど嵌入される形状に形成され、第一傾斜面１９に対応し、この第一傾斜面１９に間隙無く当接される第二傾斜面２０を有している。また、嵌合凹部３１にこの支持部材１８が嵌入された際には、翼環１６及び支持部材１８の軸線Ｐ方向下流側を向く端面が同一面上に位置するように支持部材１８が形成されている。
【００３２】
そして、この支持部材１８の軸線Ｐ方向下流側を向く端面には、径方向外側に位置するボルト孔３６が形成されており、支持部材１８におけるボルト孔３６と、嵌合凹部３１におけるボルト穴３４とへボルト３７を挿入し、ボルト３７が雌ネジ部３５へ螺合することによって支持部材１８が嵌合凹部３１、即ち、翼環１６へ固定される。
【００３３】
また、支持部材１８には軸線Ｐ方向上流側を向く面の径方向内側部分に凹部３８が形成され、翼環列２６の軸線Ｐ方向下流側に結合された遮熱環列２５を構成する各々の遮熱環１５には、この遮熱環１５の軸線Ｐ方向上流側を向く面の径方向内側部分に凸部３９が形成されている。そして、これら凹部３８に凸部３９が嵌合されることによって、支持部材１８と遮熱環１５とが固定されており、遮熱環１５が周方向及び軸線Ｐ方向に移動することを支持部材１８が規制している。
【００３４】
さらに、図４に示すように、第一傾斜面１９と、第一傾斜面１９周辺の翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面とには、金属溶射によって例えば、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ等の耐酸化コーティング４１が施されている。
【００３５】
以上のようなガスタービン１によれば、稼動時にはタービン４内において、高温ガスＷが軸線Ｐ方向上流側から下流側へ向かって流動する。そして、この高温ガスＷがタービン４内の高圧部分から低圧部分へ流動しようとすることや、静翼１４に衝突すること等によって、軸線Ｐ方向に隣り合う翼環列２６同士の間隙、即ち、翼環列２６の軸線Ｐ方向下流側の端面に巻き込まれる。
【００３６】
この際、翼環１６の嵌合凹部３１に形成された第一傾斜面１９と、支持部材１８に形成された第二傾斜面２０とが密着して嵌合されることによって、上記高温ガスＷが嵌合凹部３１と支持部材１８との間隙に侵入することが抑制される。さらに、翼環１６の軸線Ｐ方向上流側を向く端面と支持部材１８の軸線Ｐ方向上流側を向く端面とが同一面上に位置していることによって、高温ガスＷの滞留を回避できる。従って、支持部材１８周辺において高温酸化反応を抑えることができ、翼環１６の減肉を抑制できる。
【００３７】
ここで、仮に第一傾斜面１９及び第二傾斜面２０を形成せず、嵌合凹部３１へ支持部材１８を嵌入する際に、この嵌合凹部３１と支持部材１８との間に間隙が無いようにするためには、嵌合凹部３１と支持部材１８とにかなりの加工精度が要求される。この点、本実施形態におけるガスタービン１では、第一傾斜面１９と第二傾斜面２０とを当接させることによって、間隙を設けないように容易に嵌合凹部３１へ支持部材１８を嵌入できる。
【００３８】
また、翼環１６の第一傾斜面１９の表面及びその周辺に施された耐酸化コーティング４１によって、高温ガスＷから翼環１６の表面を保護し、高温酸化反応を低減することができ、翼環１６の減肉の抑制が可能となる。
【００３９】
さらに、面取り部３２においては、面取りが施されていることによって、耐酸化コーティング４１のコーティング金属を溶射する際、この溶射が不均一になることが回避され、高温酸化反応の発生を低減できる。さらに、支持部材１８は耐熱材よりなるため、支持部材１８自身の高温酸化反応も防ぐことが可能となる。
【００４０】
ここで、一般に金属溶射とは、溶射材となる金属を加熱して被施工物へ吹き付けることによって、この被施工物表面に皮膜を形成する表面処理方法である。施工時間が短く、容易に施工できることが特徴となっており、溶射材には金属以外の、例えば、セラミックスやプラスチック等を用いることも可能である。
【００４１】
また、この面取り部３２において、仮に面取りがなされず、角が残された状態となっている場合、この面取り部３２は二面から加熱されることになり、熱が滞留し易くなる。このため、高温酸化反応の発生の可能性も増大してしまうおそれがあった。この点、本実施形態のガスタービン１によれば、面取りによって熱の滞留を回避し、高温酸化反応を低減できる。
【００４２】
本実施形態に係るガスタービン１においては、支持部材１８が嵌合凹部３１に間隙を設けず嵌入されることによって、嵌合凹部３１への高温ガスＷの侵入が抑制される。また、第一傾斜面１９の表面及び嵌合凹部３１の周辺の翼環１６に耐酸化コーティング４１が施されることによって、高温ガスＷによって引き起こされる高温酸化反応を低減することができ、この結果、翼環１６の減肉を抑制することが可能となる。
【００４３】
次に、図５及び図６を参照して、第二実施形態のガスタービン１の補修方法について説明する。なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態において補修されるガスタービン１は、嵌合凹部３１が従来型嵌合凹部３１Ａとされている点、支持部材１８が従来型支持部材１８Ａとされている点、及び翼環１６の面取り部３２が無い点で第一実施形態とは異なっている。
【００４４】
図５に示すように、従来型嵌合凹部３１Ａは、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面から、軸線Ｐ方向上流側へ向かって凹むように形成されており、この従来型嵌合凹部３１Ａの内壁面は、軸線Ｐ方向下流側から見た際、径方向外側部分が半円形状をなし、径方向内側部分が径方向を長手方向とした矩形状をなしている。
そして、従来型嵌合凹部３１Ａの軸線Ｐ方向上流側を向く底面において、径方向外側には軸線Ｐ方向下流側に向かって、ボルト穴３４が形成されており、また、このボルト穴３４の内周面には雌ネジ部３５が形成されている。
【００４５】
従来型支持部材１８Ａは、従来型嵌合凹部３１Ａへちょうど嵌入される形状に形成されており、軸線Ｐ方向下流側を向く面には、径方向外側に位置するボルト孔３６Ａが形成されている。そして、従来型支持部材１８Ａにおけるボルト孔３６Ａと従来型嵌合凹部３１Ａにおけるボルト穴３４とへボルト３７を挿入し、雌ネジ部３５へボルト３７を螺合することによって、従来型支持部材１８Ａが従来型嵌合凹部３１Ａ、即ち、翼環１６へ固定される。
【００４６】
また、従来型支持部材１８Ａには軸線Ｐ方向上流側を向く面に形成された凹部３８Ａが遮熱環１５の凸部３９と嵌合され、従来型支持部材１８Ａと遮熱環１５とが固定されている。
【００４７】
そして、ガスタービン１は、一定期間の稼動によって、従来型嵌合凹部３１Ａの周辺の翼環１６に、高温ガスＷによる高温酸化反応が引き起こされ、翼環１６の減肉が発生し、補修が必要な状態となっている。
【００４８】
次に、上記ガスタービン１の補修方法の手順について説明する。
図６は、ガスタービン１の補修工程を示すフロー図であって、この補修工程は、部品撤去工程Ｓ１と、外形形成工程Ｓ２と、コーティング工程Ｓ３と、部品設置工程Ｓ４とを備えている。
【００４９】
まず、部品撤去工程Ｓ１を実行する。即ち、ボルト３７を撤去することによって、翼環１６及び遮熱環１５から従来型支持部材１８Ａを取り外す。
【００５０】
次いで、外形形成工程Ｓ２を実行する。即ち、従来型支持部材１８Ａの撤去によって開口した従来型嵌合凹部３１Ａの開口縁部３３Ａに対して、減肉部分へ肉盛溶接を施した後に、切削加工等を用いて第一傾斜面１９を形成する。そして、第一傾斜面１９の形成の際には、従来型嵌合凹部３１Ａの内壁面を、開口縁部３３Ａから軸線Ｐ方向上流側に向かうに従って漸次幅を狭めるように、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と嵌合凹部３１Ａの軸線Ｐ方向下流側を向く底面との中途まで加工を行なう。このようにして、従来型嵌合凹部３１Ａから嵌合凹部３１を形成する。
【００５１】
さらに、この外形形成工程Ｓ２においては、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と径方向内側を向く端面との間に形成される角部、及び従来型嵌合凹部３１Ａの開口縁部３３Ａに対して面取りを施し、面取り部３２を形成する。
【００５２】
続いて、コーティング工程Ｓ３を実行する。翼環１６の嵌合凹部３１に形成された第一傾斜面１９及びその周辺へ金属溶射を行い、表面に耐酸化コーティング４１（本実施形態では、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ）を施す。
【００５３】
最後の工程として、部品設置工程Ｓ４を実行する。即ち、第二傾斜面２０を有する支持部材１８を別途製作し、第二傾斜面２０が第一傾斜面１９に間隙無く当接するように嵌合凹部３１へ支持部材１８を嵌入する。そしてこのとき、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と支持部材１８の軸線Ｐ方向下流側を向く端面とが同一面上に位置する。
【００５４】
以上のようなガスタービン１の補修方法によれば、一定期間稼動後に、翼環列２６の軸線Ｐ方向下流側の端面に巻き込まれた高温ガスＷによって減肉した翼環１６を肉盛溶接によって補修すると共に、第一傾斜面１９を形成する。このため、従来型支持部材１８Ａを第二傾斜面２０を有する支持部材１８に交換することが可能となる。従って、第一傾斜面１９と第二傾斜面２０とを間隙無く当接させ、嵌合凹部３１と支持部材１８との間隙への高温ガスＷの侵入を抑制し、高温酸化反応を低減することができる。
【００５５】
さらに、従来型支持部材１８Ａを支持部材１８に交換した後には、翼環１６の軸線Ｐ方向上流側を向く端面と支持部材１８の軸線Ｐ方向上流側を向く端面とが同一面上に位置することによって、高温ガスＷの滞留を回避できる。従って、支持部材１８周辺において翼環１６の高温酸化反応を抑えることができる。
【００５６】
また、面取り部３２を形成することによって、耐酸化コーティング４１のコーティング金属を溶射する際にこの溶射が不均一になることを回避でき、さらに、熱の滞留も回避することができる。この結果、高温酸化反応の低減が可能となる。
【００５７】
本実施形態に係るガスタービン１の補修方法においては、このガスタービン１が一定期間稼動することによって発生する高温酸化反応による翼環１６の減肉を補修することができる。さらに、再稼動以降の高温酸化反応を低減でき、翼環１６の減肉を抑制することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態についての詳細説明を行なったが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、第一傾斜面１９及びその周辺へ耐酸化コーティング４１を必ずしも施す必要はなく、この場合、製作工数及び補修工数を低減することが可能となる。
【００５９】
なお、本実施形態では軸線Ｐ方向上流側を向く端面に支持部材１８が設けられているが、軸線Ｐ方向下流側を向く端面に設けられるものもある。また、支持部材１８が分割環１３と遮熱環１５との双方を支持するものや、いずれか一方を支持する場合等、様々なパターンがある。さらに、支持部材１８、凹部３８、凸部３９の形状も様々である。
【符号の説明】
【００６０】
１…ガスタービン、２…圧縮機、３…燃焼器、４…（軸流）タービン、１１…ロータ、１２…動翼、１３…分割環（耐熱部）、１４…静翼、１５…遮熱環（耐熱部）、１６…翼環、１７…ケーシング、１８…支持部材、１８Ａ…従来型支持部材、１９…第一傾斜面、２０…第二傾斜面、２２…動翼列、２３…分割環列、２４…静翼列、２５…遮熱環列、２６…翼環列、２７ａ…嵌合部、２７ｂ…嵌合部、２８…静翼ユニット列、３１…嵌合凹部、３１Ａ…従来型嵌合凹部、３２…面取り部、３３…開口縁部、３３Ａ…開口縁部、３４…ボルト穴、３５…雌ネジ部、３６…ボルト孔、３６Ａ…ボルト孔、３７…ボルト、３８…凹部、３８Ａ…凹部、３９…凸部、４１…耐酸化コーティング、Ｗ…高温ガス、Ｐ…軸線、Ｓ１…部品撤去工程、Ｓ２…外形形成工程、Ｓ３…コーティング工程、Ｓ４…部品設置工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気と燃料とを混合し燃焼させた高温ガスによってタービンを回転させ、回転動力を得るガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、動力装置本体の重量や体積が同等の他の動力装置と比較した場合、高い出力が得られることや高速起動できる等の利点があり、現在では、航空機や船舶のエンジンや発電設備等の様々な分野に用いられている。
【０００３】
このガスタービンは、主に圧縮機、燃焼器及びタービンから構成されており、このタービンにおける高温ガスの流動方向の差異によって、タービンは軸流タービンと半径流タービンとに分類される。
そして、軸流タービンを用いたガスタービンの一例は特許文献１に開示されており、この軸流タービンにおいては、外形を形成するケーシングの内周側に環状をなすように回転軸方向に向かって連続的に翼環が固定されている。また、この翼環の内周側には分割環が遮熱環を介して支持されており、この分割環は、軸流タービンの回転軸方向に間隙を設けて環状に配置され、この間隙に静翼が固定されている。そして、回転軸方向の静翼同士の間、即ち、分割環に対応する位置には動翼が設けられるため、回転軸方向に静翼と動翼とが交互に配置されている。
さらに、分割環及び遮熱環と翼環とを回転軸方向から接続し、分割環及び遮熱環の移動を規制する支持部材が、翼環の回転軸方向の端面に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３８４９１号公報
【発明の概要】
【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におけるガスタービンにおいては、隣接する翼環同士の間隙に高温ガスが流入することによって、上記支持部材周辺の翼環に高温酸化反応が引き起こされ、翼環が減肉してしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、翼環の減肉を抑制できるガスタービン及びガスタービンの補修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、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るガスタービンは、高温ガスの流路を外周側から囲う耐熱部と、前記耐熱部の外周側に環状に形成された翼環と、前記翼環の軸方向端面から凹む嵌合凹部内に嵌合され、前記耐熱部を支持する耐熱材からなる支持部材とを備え、前記嵌合凹部の内壁面は、その開口縁部から前記翼環の軸方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面を有するとともに、前記支持部材は、前記第一傾斜面に対応するように傾斜する第二傾斜面を有していることを特徴とする。
【０００８】
このようなガスタービンにおいては、上記嵌合凹部における第一傾斜面と上記支持部材における第二傾斜面との間に間隙ができることなく、これら第一傾斜面へ第二傾斜面が当接されることによって、この間隙への高温ガス流入が抑制される。従って、この間隙及び間隙周辺において、高温ガスが滞留することがないため、翼環の高温酸化反応を低減することができ、翼環の減肉を抑制することが可能となる。また、上記支持部材が耐熱材からなることによって、支持部材自身へ作用する高温酸化反応も低減される。
【０００９】
さらに、本発明に係るガスタービンにおいて、前記第一傾斜面には、耐酸化コーティングが施されていてもよい。
【００１０】
耐酸化コーティングによって、高温ガス接触により第一傾斜面に発生する高温酸化反応を低減することが可能となり、当該第一傾斜面における翼環の減肉を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係るガスタービンの補修方法は、高温ガスの流路を外周側から囲う耐熱部と、前記耐熱部の外周側に環状に形成された翼環と、前記翼環の軸方向端面から凹む嵌合凹部内に嵌合され、前記耐熱部を支持する耐熱材からなる従来型支持部材とを備えたガスタービンの補修方法であって、前記従来型支持部材を撤去する部品撤去工程と、前記嵌合凹部の内壁面に、前記嵌合凹部の開口縁部から前記翼環の軸方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面を形成する外形形成工程と、前記従来型支持部材に代えて、前記第一傾斜面に対応するように傾斜する第二傾斜面を有する支持部材を前記嵌合凹部内に設置する部品設置工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このようなガスタービンの補修方法によれば、従来型支持部材を支持部材へ交換することによって、上記第一傾斜面へ上記第二傾斜面が間隙無く当接され、翼環と支持部材との間の間隙へ高温ガスが流入することを抑制できる。従って、この間隙及び間隙周辺において、高温ガスが滞留することがなくなり、翼環の高温酸化反応を低減することができ、翼環の減肉を抑制することが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明のガスタービンの補修方法において、前記外形形成工程を実施した後に、前記第一傾斜面に耐酸化コーティングを施すコーティング工程を備えていてもよい。
【００１４】
上記第一傾斜面に耐酸化コーティングが施されることによって、上述のように、高温ガス接触による第一傾斜面の高温酸化反応を低減することが可能となり、当該第一傾斜面における翼環の減肉を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のガスタービン及びガスタービンの補修方法によれば、翼環と支持部材との間隙への高温ガス流入を防ぐことができ、翼環の減肉の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係るガスタービンの概略構成を示す半断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るガスタービンにおけるタービンの要部を拡大し、簡略化して示す断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るガスタービンにおけるタービンの要部を翼環の軸方向端面から見た図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るガスタービンにおける支持部材及び嵌合凹部を示す図であって、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。
【図５】本発明の第二実施形態に係るガスタービンにおける従来型支持部材及び従来型嵌合凹部を示す図であって、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面を示す。
【図６】本発明の第二実施形態に係るガスタービンの補修工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第一実施形態に係るガスタービン１について説明する。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮機２において生成された圧縮空気を燃焼器３で燃料と混合した後に燃焼し、高温ガスＷを生成する。この高温ガスＷを軸流タービン４（以下、単にタービン４と称する）へ流入させることによって、このタービン４を軸線Ｐ回りに回転させ、回転動力を得る。そして、タービン４は、例えば、図示しない発電機に接続され、このガスタービン１から得られる回転動力を電気に変換することによって発電を行なうことができる。
なお、以下では、ガスタービン１の圧縮機２側（図１の紙面左側）を軸線Ｐ方向上流側と称し、タービン４側（図１の紙面右側）を軸線Ｐ方向下流側と称する。
【００１８】
図２に示すように、タービン４は、軸線Ｐを中心に回転可能なロータ１１と、このロータ１１の外周面上に設けられる複数の動翼１２と、この動翼１２の外周側、即ち、径方向外側に設置される分割環（耐熱部）１３と、分割環１３の径方向外側に遮熱環（耐熱部）１５を介して設けられる翼環１６と、翼環１６の径方向外側に設けられたケーシング１７とを備えている。
【００１９】
さらに、このタービン４は、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面から凹む嵌合凹部３１と、この嵌合凹部３１に嵌合され遮熱環１５を支持する支持部材１８とを備えている。
【００２０】
ロータ１１は、軸線Ｐ方向に延在し、この軸線Ｐを中心に回転するシャフト状の部材である。以下、このロータ１１の回転方向を周方向と称する。
【００２１】
動翼１２は、上記ロータ１１の外周面上に径方向外側へ向かって、軸線Ｐ方向及び周方向に間隔を空けて複数が設けられている。即ち、周方向に隣り合う動翼１２同士によって動翼列２２が形成され、この動翼列２２が軸線Ｐ方向に間隔を空けて配置され、ロータ１１と共に軸線Ｐを中心に回転するように構成されている。
【００２２】
分割環１３は、周方向に複数（本実施形態においては周方向に４８個）に分割されており、図示しない封止部材を用いて周方向に隣接する分割環１３同士が結合されることによって環状に形成され、分割環列２３をなしている。そして、軸線Ｐ方向に隣り合う分割環列２３は、動翼列２２同士の軸線Ｐ方向に沿った間隔と同じ間隔を空けて設けられている。さらに、分割環１３の径方向内側を向く面は、動翼１２の径方向外側を向く端面と間隙を介して対向している。
【００２３】
また、分割環列２３同士の間には、周方向に間隔を空けて配置され、分割環１３の軸線Ｐ方向上流側の端面に結合される複数の静翼１４が設けられ、周方向に隣り合う静翼１４同士によって静翼列２４が形成されている。従って、一つの分割環列２３と静翼列２４とが結合されることによって静翼ユニット列２８が形成されており、この静翼ユニット列２８と動翼列２２とが軸線Ｐ方向に交互に並ぶように配置される。
【００２４】
遮熱環１５は、周方向に複数（本実施形態においては周方向に４８個）に分割される部材であり、図示しない封止部材を用いて周方向に隣接する遮熱環１５同士が結合されることによって環状に形成され、遮熱環列２５をなしている。
【００２５】
また、この遮熱環列２５は、静翼ユニット列２８の径方向外側に環状に設けられており、即ち、この静翼ユニット列２８の外周側を取り囲んでいる。そして、静翼ユニット列２８の径方向外側を向く面に設けられた複数の嵌合部２７ａへ、遮熱環列２５における遮熱環１５各々の径方向内側部分が嵌入されることによって、遮熱環列２５が分割環列２３に固定されている。この複数の嵌合部２７ａは、静翼ユニット列２８毎に、静翼ユニット列２８の径方向外側を向く面において、軸線Ｐ方向上流側、下流側及び中央部（静翼１４と分割環１３のつなぎ目）の三箇所に設けられているため、一つの静翼ユニット列２８に対して、三つの遮熱環列２５が嵌合されることによって遮熱環列２５と静翼ユニット列２８とが結合されている。
【００２６】
翼環１６は、遮熱環列２５のさらに外周側を取り囲むように、環状に形成される部材であり、周方向に隣り合う翼環１６同士で翼環列２６が形成され、軸線Ｐ方向に連続するように複数の翼環列２６が隣り合って配置されることによって筒状に形成されている。そして、この翼環１６の径方向内側を向く面には、複数の嵌合部２７ｂが、翼環列２６毎に嵌合部２７ａに対応するように、軸線Ｐ方向上流側、下流側及び中央部の三箇所に形成されている。そして、この嵌合部２７ｂに遮熱環列２５の径方向外側部分が嵌入されることによって、翼環１６と遮熱環１５とが固定されている。
【００２７】
ケーシング１７は、翼環１６をさらに外周側から取り囲むように、タービン４の外形を形成しており、また、ケーシング１７の径方向内側と翼環１６の径方向外側とが結合されることによって、翼環１６を径方向内側に支持している。
【００２８】
次に、嵌合凹部３１及び支持部材１８について説明する。
図２、図３及び図４に示すように、嵌合凹部３１は、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面から、軸線Ｐ方向上流側へ向かって凹むように形成されている。この嵌合凹部３１の内壁面は、軸線Ｐ方向下流側から見た場合、径方向外側部分が半円形状をなし、径方向内側部分が径方向を長手方向とした矩形状をなしている。また、嵌合凹部３１の上記内壁面は、開口縁部３３から軸線Ｐ方向下流側に向かうに従って、漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面１９とされている。そしてこの第一傾斜面１９は、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と、嵌合凹部３１の軸線Ｐ方向下流側を向く底面との間の中途まで形成されている。
【００２９】
そして、上記嵌合凹部３１の径方向外側部分には、軸線Ｐ方向上流側を向く底面から軸線Ｐ方向下流側に向かってボルト穴３４が形成されており、このボルト穴３４の内周面には雌ネジ部３５が形成されている。
【００３０】
また、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と径方向内側を向く端面との間に形成される角部、及び嵌合凹部３１の開口縁部３３においては、面取りが施され、面取り部３２が形成されている。
【００３１】
支持部材１８は、耐熱材によって嵌合凹部３１にちょうど嵌入される形状に形成され、第一傾斜面１９に対応し、この第一傾斜面１９に間隙無く当接される第二傾斜面２０を有している。また、嵌合凹部３１にこの支持部材１８が嵌入された際には、翼環１６及び支持部材１８の軸線Ｐ方向下流側を向く端面が同一面上に位置するように支持部材１８が形成されている。
【００３２】
そして、この支持部材１８の軸線Ｐ方向下流側を向く端面には、径方向外側に位置するボルト孔３６が形成されており、支持部材１８におけるボルト孔３６と、嵌合凹部３１におけるボルト穴３４とへボルト３７を挿入し、ボルト３７が雌ネジ部３５へ螺合することによって支持部材１８が嵌合凹部３１、即ち、翼環１６へ固定される。
【００３３】
また、支持部材１８には軸線Ｐ方向上流側を向く面の径方向内側部分に凹部３８が形成され、翼環列２６の軸線Ｐ方向下流側に結合された遮熱環列２５を構成する各々の遮熱環１５には、この遮熱環１５の軸線Ｐ方向上流側を向く面の径方向内側部分に凸部３９が形成されている。そして、これら凹部３８に凸部３９が嵌合されることによって、支持部材１８と遮熱環１５とが固定されており、遮熱環１５が周方向及び軸線Ｐ方向に移動することを支持部材１８が規制している。
【００３４】
さらに、図４に示すように、第一傾斜面１９と、第一傾斜面１９周辺の翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面とには、金属溶射によって例えば、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ等の耐酸化コーティング４１が施されている。
【００３５】
以上のようなガスタービン１によれば、稼動時にはタービン４内において、高温ガスＷが軸線Ｐ方向上流側から下流側へ向かって流動する。そして、この高温ガスＷがタービン４内の高圧部分から低圧部分へ流動しようとすることや、静翼１４に衝突すること等によって、軸線Ｐ方向に隣り合う翼環列２６同士の間隙、即ち、翼環列２６の軸線Ｐ方向下流側の端面に巻き込まれる。
【００３６】
この際、翼環１６の嵌合凹部３１に形成された第一傾斜面１９と、支持部材１８に形成された第二傾斜面２０とが密着して嵌合されることによって、上記高温ガスＷが嵌合凹部３１と支持部材１８との間隙に侵入することが抑制される。さらに、翼環１６の軸線Ｐ方向上流側を向く端面と支持部材１８の軸線Ｐ方向上流側を向く端面とが同一面上に位置していることによって、高温ガスＷの滞留を回避できる。従って、支持部材１８周辺において高温酸化反応を抑えることができ、翼環１６の減肉を抑制できる。
【００３７】
ここで、仮に第一傾斜面１９及び第二傾斜面２０を形成せず、嵌合凹部３１へ支持部材１８を嵌入する際に、この嵌合凹部３１と支持部材１８との間に間隙が無いようにするためには、嵌合凹部３１と支持部材１８とにかなりの加工精度が要求される。この点、本実施形態におけるガスタービン１では、第一傾斜面１９と第二傾斜面２０とを当接させることによって、間隙を設けないように容易に嵌合凹部３１へ支持部材１８を嵌入できる。
【００３８】
また、翼環１６の第一傾斜面１９の表面及びその周辺に施された耐酸化コーティング４１によって、高温ガスＷから翼環１６の表面を保護し、高温酸化反応を低減することができ、翼環１６の減肉の抑制が可能となる。
【００３９】
さらに、面取り部３２においては、面取りが施されていることによって、耐酸化コーティング４１のコーティング金属を溶射する際、この溶射が不均一になることが回避され、高温酸化反応の発生を低減できる。さらに、支持部材１８は耐熱材よりなるため、支持部材１８自身の高温酸化反応も防ぐことが可能となる。
【００４０】
ここで、一般に金属溶射とは、溶射材となる金属を加熱して被施工物へ吹き付けることによって、この被施工物表面に皮膜を形成する表面処理方法である。施工時間が短く、容易に施工できることが特徴となっており、溶射材には金属以外の、例えば、セラミックスやプラスチック等を用いることも可能である。
【００４１】
また、この面取り部３２において、仮に面取りがなされず、角が残された状態となっている場合、この面取り部３２は二面から加熱されることになり、熱が滞留し易くなる。このため、高温酸化反応の発生の可能性も増大してしまうおそれがあった。この点、本実施形態のガスタービン１によれば、面取りによって熱の滞留を回避し、高温酸化反応を低減できる。
【００４２】
本実施形態に係るガスタービン１においては、支持部材１８が嵌合凹部３１に間隙を設けず嵌入されることによって、嵌合凹部３１への高温ガスＷの侵入が抑制される。また、第一傾斜面１９の表面及び嵌合凹部３１の周辺の翼環１６に耐酸化コーティング４１が施されることによって、高温ガスＷによって引き起こされる高温酸化反応を低減することができ、この結果、翼環１６の減肉を抑制することが可能となる。
【００４３】
次に、図５及び図６を参照して、第二実施形態のガスタービン１の補修方法について説明する。なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態において補修されるガスタービン１は、嵌合凹部３１が従来型嵌合凹部３１Ａとされている点、支持部材１８が従来型支持部材１８Ａとされている点、及び翼環１６の面取り部３２が無い点で第一実施形態とは異なっている。
【００４４】
図５に示すように、従来型嵌合凹部３１Ａは、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面から、軸線Ｐ方向上流側へ向かって凹むように形成されており、この従来型嵌合凹部３１Ａの内壁面は、軸線Ｐ方向下流側から見た際、径方向外側部分が半円形状をなし、径方向内側部分が径方向を長手方向とした矩形状をなしている。
そして、従来型嵌合凹部３１Ａの軸線Ｐ方向上流側を向く底面において、径方向外側には軸線Ｐ方向下流側に向かって、ボルト穴３４が形成されており、また、このボルト穴３４の内周面には雌ネジ部３５が形成されている。
【００４５】
従来型支持部材１８Ａは、従来型嵌合凹部３１Ａへちょうど嵌入される形状に形成されており、軸線Ｐ方向下流側を向く面には、径方向外側に位置するボルト孔３６Ａが形成されている。そして、従来型支持部材１８Ａにおけるボルト孔３６Ａと従来型嵌合凹部３１Ａにおけるボルト穴３４とへボルト３７を挿入し、雌ネジ部３５へボルト３７を螺合することによって、従来型支持部材１８Ａが従来型嵌合凹部３１Ａ、即ち、翼環１６へ固定される。
【００４６】
また、従来型支持部材１８Ａには軸線Ｐ方向上流側を向く面に形成された凹部３８Ａが遮熱環１５の凸部３９と嵌合され、従来型支持部材１８Ａと遮熱環１５とが固定されている。
【００４７】
そして、ガスタービン１は、一定期間の稼動によって、従来型嵌合凹部３１Ａの周辺の翼環１６に、高温ガスＷによる高温酸化反応が引き起こされ、翼環１６の減肉が発生し、補修が必要な状態となっている。
【００４８】
次に、上記ガスタービン１の補修方法の手順について説明する。
図６は、ガスタービン１の補修工程を示すフロー図であって、この補修工程は、部品撤去工程Ｓ１と、外形形成工程Ｓ２と、コーティング工程Ｓ３と、部品設置工程Ｓ４とを備えている。
【００４９】
まず、部品撤去工程Ｓ１を実行する。即ち、ボルト３７を撤去することによって、翼環１６及び遮熱環１５から従来型支持部材１８Ａを取り外す。
【００５０】
次いで、外形形成工程Ｓ２を実行する。即ち、従来型支持部材１８Ａの撤去によって開口した従来型嵌合凹部３１Ａの開口縁部３３Ａに対して、減肉部分へ肉盛溶接を施した後に、切削加工等を用いて第一傾斜面１９を形成する。そして、第一傾斜面１９の形成の際には、従来型嵌合凹部３１Ａの内壁面を、開口縁部３３Ａから軸線Ｐ方向上流側に向かうに従って漸次幅を狭めるように、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と嵌合凹部３１Ａの軸線Ｐ方向下流側を向く底面との中途まで加工を行なう。このようにして、従来型嵌合凹部３１Ａから嵌合凹部３１を形成する。
【００５１】
さらに、この外形形成工程Ｓ２においては、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と径方向内側を向く端面との間に形成される角部、及び従来型嵌合凹部３１Ａの開口縁部３３Ａに対して面取りを施し、面取り部３２を形成する。
【００５２】
続いて、コーティング工程Ｓ３を実行する。翼環１６の嵌合凹部３１に形成された第一傾斜面１９及びその周辺へ金属溶射を行い、表面に耐酸化コーティング４１（本実施形態では、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ）を施す。
【００５３】
最後の工程として、部品設置工程Ｓ４を実行する。即ち、第二傾斜面２０を有する支持部材１８を別途製作し、第二傾斜面２０が第一傾斜面１９に間隙無く当接するように嵌合凹部３１へ支持部材１８を嵌入する。そしてこのとき、翼環１６の軸線Ｐ方向下流側を向く端面と支持部材１８の軸線Ｐ方向下流側を向く端面とが同一面上に位置する。
【００５４】
以上のようなガスタービン１の補修方法によれば、一定期間稼動後に、翼環列２６の軸線Ｐ方向下流側の端面に巻き込まれた高温ガスＷによって減肉した翼環１６を肉盛溶接によって補修すると共に、第一傾斜面１９を形成する。このため、従来型支持部材１８Ａを第二傾斜面２０を有する支持部材１８に交換することが可能となる。従って、第一傾斜面１９と第二傾斜面２０とを間隙無く当接させ、嵌合凹部３１と支持部材１８との間隙への高温ガスＷの侵入を抑制し、高温酸化反応を低減することができる。
【００５５】
さらに、従来型支持部材１８Ａを支持部材１８に交換した後には、翼環１６の軸線Ｐ方向上流側を向く端面と支持部材１８の軸線Ｐ方向上流側を向く端面とが同一面上に位置することによって、高温ガスＷの滞留を回避できる。従って、支持部材１８周辺において翼環１６の高温酸化反応を抑えることができる。
【００５６】
また、面取り部３２を形成することによって、耐酸化コーティング４１のコーティング金属を溶射する際にこの溶射が不均一になることを回避でき、さらに、熱の滞留も回避することができる。この結果、高温酸化反応の低減が可能となる。
【００５７】
本実施形態に係るガスタービン１の補修方法においては、このガスタービン１が一定期間稼動することによって発生する高温酸化反応による翼環１６の減肉を補修することができる。さらに、再稼動以降の高温酸化反応を低減でき、翼環１６の減肉を抑制することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態についての詳細説明を行なったが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、第一傾斜面１９及びその周辺へ耐酸化コーティング４１を必ずしも施す必要はなく、この場合、製作工数及び補修工数を低減することが可能となる。
【００５９】
なお、本実施形態では軸線Ｐ方向上流側を向く端面に支持部材１８が設けられているが、軸線Ｐ方向下流側を向く端面に設けられるものもある。また、支持部材１８が分割環１３と遮熱環１５との双方を支持するものや、いずれか一方を支持する場合等、様々なパターンがある。さらに、支持部材１８、凹部３８、凸部３９の形状も様々である。
【符号の説明】
【００６０】
１…ガスタービン、２…圧縮機、３…燃焼器、４…（軸流）タービン、１１…ロータ、１２…動翼、１３…分割環（耐熱部）、１４…静翼、１５…遮熱環（耐熱部）、１６…翼環、１７…ケーシング、１８…支持部材、１８Ａ…従来型支持部材、１９…第一傾斜面、２０…第二傾斜面、２２…動翼列、２３…分割環列、２４…静翼列、２５…遮熱環列、２６…翼環列、２７ａ…嵌合部、２７ｂ…嵌合部、２８…静翼ユニット列、３１…嵌合凹部、３１Ａ…従来型嵌合凹部、３２…面取り部、３３…開口縁部、３３Ａ…開口縁部、３４…ボルト穴、３５…雌ネジ部、３６…ボルト孔、３６Ａ…ボルト孔、３７…ボルト、３８…凹部、３８Ａ…凹部、３９…凸部、４１…耐酸化コーティング、Ｗ…高温ガス、Ｐ…軸線、Ｓ１…部品撤去工程、Ｓ２…外形形成工程、Ｓ３…コーティング工程、Ｓ４…部品設置工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガスの流路を外周側から囲う耐熱部と、
前記耐熱部の外周側に環状に形成された翼環と、
前記翼環の軸方向端面から凹む嵌合凹部内に嵌合され、前記耐熱部を支持する耐熱材からなる支持部材とを備え、
前記嵌合凹部は、その開口縁部から前記翼環の軸方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面を有するとともに、
前記支持部材は、前記第一傾斜面に対応するように傾斜する第二傾斜面を有していることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記第一傾斜面に、耐酸化コーティングが施されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
高温ガスの流路を外周側から囲う耐熱部と、
前記耐熱部の外周側に環状に形成された翼環と、
前記翼環の軸方向端面から凹む嵌合凹部内に嵌合され、前記耐熱部を支持する耐熱材からなる従来型支持部材とを備えたガスタービンの補修方法であって、
前記従来型支持部材を撤去する部品撤去工程と、
前記嵌合凹部の内壁面に、前記嵌合凹部の開口縁部から前記翼環の軸方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面を形成する外形形成工程と、
前記従来型支持部材に代えて、前記第一傾斜面に対応するように傾斜する第二傾斜面を有する支持部材を前記嵌合凹部内に設置する部品設置工程とを備えることを特徴とするガスタービンの補修方法。
【請求項４】
前記外形形成工程を実施した後に、前記第一傾斜面に耐酸化コーティングを施すコーティング工程を備えることを特徴とする請求項３に記載のガスタービンの補修方法。
【請求項１】
高温ガスの流路を外周側から囲う耐熱部と、
前記耐熱部の外周側に環状に形成された翼環と、
前記翼環の軸方向端面から凹む嵌合凹部内に嵌合され、前記耐熱部を支持する耐熱材からなる支持部材とを備え、
前記嵌合凹部は、その開口縁部から前記翼環の軸方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面を有するとともに、
前記支持部材は、前記第一傾斜面に対応するように傾斜する第二傾斜面を有していることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記第一傾斜面に、耐酸化コーティングが施されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
高温ガスの流路を外周側から囲う耐熱部と、
前記耐熱部の外周側に環状に形成された翼環と、
前記翼環の軸方向端面から凹む嵌合凹部内に嵌合され、前記耐熱部を支持する耐熱材からなる従来型支持部材とを備えたガスタービンの補修方法であって、
前記従来型支持部材を撤去する部品撤去工程と、
前記嵌合凹部の内壁面に、前記嵌合凹部の開口縁部から前記翼環の軸方向内側に向かうに従って漸次幅を狭めるように傾斜する第一傾斜面を形成する外形形成工程と、
前記従来型支持部材に代えて、前記第一傾斜面に対応するように傾斜する第二傾斜面を有する支持部材を前記嵌合凹部内に設置する部品設置工程とを備えることを特徴とするガスタービンの補修方法。
【請求項４】
前記外形形成工程を実施した後に、前記第一傾斜面に耐酸化コーティングを施すコーティング工程を備えることを特徴とする請求項３に記載のガスタービンの補修方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２４１３（Ｐ２０１３−２４１３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６４４６（Ｐ２０１１−１３６４４６）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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