JP3349056B2 - 冷媒回収型ガスタービン - Google Patents
冷媒回収型ガスタービンInfo
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- JP3349056B2 JP3349056B2 JP02471697A JP2471697A JP3349056B2 JP 3349056 B2 JP3349056 B2 JP 3349056B2 JP 02471697 A JP02471697 A JP 02471697A JP 2471697 A JP2471697 A JP 2471697A JP 3349056 B2 JP3349056 B2 JP 3349056B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷媒回収型ガスター
ビンの改良に係わり、特に外周部に動翼が植設された複
数のディスクとこれらのディスク間に介在された複数の
スペーサとの接合部に、動翼を冷却する冷媒流通路を備
えている冷媒回収型のガスタービン、所謂、クローズド
冷却式のガスタービンに関するものである。
ビンの改良に係わり、特に外周部に動翼が植設された複
数のディスクとこれらのディスク間に介在された複数の
スペーサとの接合部に、動翼を冷却する冷媒流通路を備
えている冷媒回収型のガスタービン、所謂、クローズド
冷却式のガスタービンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種ガスタ
ービンの動翼は、ロータの内部を経て供給される空気に
よって冷却されている。空気源としては燃焼用圧縮空気
の一部が使用されており、冷却後は燃焼ガスの通路（以
下、ガスパスと言う）に放出される。
ービンの動翼は、ロータの内部を経て供給される空気に
よって冷却されている。空気源としては燃焼用圧縮空気
の一部が使用されており、冷却後は燃焼ガスの通路（以
下、ガスパスと言う）に放出される。
【０００３】タービン効率の向上を図るには、燃焼ガス
の温度（タービン入り口温度）を高める必要がある。し
かし、同温度を高めることによって必然的に冷却空気の
消費量も増大し、この空気がガスパス中に放出されるこ
とによって燃焼ガスの温度が低下するばかりでなく、ガ
スの流れを乱してタービン性能を悪化させるために、燃
焼ガスの高温化によるタービン効率の向上には限度があ
る。
の温度（タービン入り口温度）を高める必要がある。し
かし、同温度を高めることによって必然的に冷却空気の
消費量も増大し、この空気がガスパス中に放出されるこ
とによって燃焼ガスの温度が低下するばかりでなく、ガ
スの流れを乱してタービン性能を悪化させるために、燃
焼ガスの高温化によるタービン効率の向上には限度があ
る。
【０００４】そこで、さらに性能向上を図るには、前述
した問題点を解消するために、翼の冷却に供した空気を
回収する必要がある。このため、例えば特開昭５４−１
３８０９号公報に開示されているように、ロータの内部
に配管によって冷媒の供給、回収経路を構成し、また特
開平３−２７５９４６号公報のようにロータ構成部材の
内部に穿孔して冷媒の供給、回収経路を構成する方法が
提案されている。
した問題点を解消するために、翼の冷却に供した空気を
回収する必要がある。このため、例えば特開昭５４−１
３８０９号公報に開示されているように、ロータの内部
に配管によって冷媒の供給、回収経路を構成し、また特
開平３−２７５９４６号公報のようにロータ構成部材の
内部に穿孔して冷媒の供給、回収経路を構成する方法が
提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ロータは高速
回転するために構造はできるだけ簡素化する方が良く、
また応力集中を避けるためにねじ締結構造等は極力回避
することが望ましい。また、作動ガス温度１５００℃以
上のガスタービンでは、冷媒の種類によっても異なる
が、空気では翼を冷却することによって冷媒の温度は２
５０度以上も上昇する。このため、回収経路は供給経路
より２５０度高い温度の環境に曝されることになり、ロ
ータ部材に穿孔によって形成した流路の配置構成によっ
ては、多大な熱応力が発生する恐れがある。
回転するために構造はできるだけ簡素化する方が良く、
また応力集中を避けるためにねじ締結構造等は極力回避
することが望ましい。また、作動ガス温度１５００℃以
上のガスタービンでは、冷媒の種類によっても異なる
が、空気では翼を冷却することによって冷媒の温度は２
５０度以上も上昇する。このため、回収経路は供給経路
より２５０度高い温度の環境に曝されることになり、ロ
ータ部材に穿孔によって形成した流路の配置構成によっ
ては、多大な熱応力が発生する恐れがある。
【０００６】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、冷媒から部材への伝熱，すなわち
ディスクおよびディスク間に介在されたスペーサ部への
伝熱を低減することにより、ディスクおよびスペーサ部
に熱応力発生の少ないこの種の冷媒回収型ガスタービン
を提供するにある。
目的とするところは、冷媒から部材への伝熱，すなわち
ディスクおよびディスク間に介在されたスペーサ部への
伝熱を低減することにより、ディスクおよびスペーサ部
に熱応力発生の少ないこの種の冷媒回収型ガスタービン
を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は外周
部に動翼が植設され、かつ軸方向に並設された複数のデ
ィスクと、これらのディスク間に介在された複数のスペ
ーサとを備え、このスペーサと前記ディスクとの接合部
を介して動翼を冷却する冷媒を流通させるように形成さ
れている冷媒回収型ガスタービンにおいて、前記ディス
クとスペーサとの接合部間に、外周側壁面にリブを有
し、かつ径方向に伸びた遮熱ダクトを設け、この遮熱ダ
クト内に動翼を冷却する冷媒を流通させるように形成し
所期の目的を達成するようにしたものである。
部に動翼が植設され、かつ軸方向に並設された複数のデ
ィスクと、これらのディスク間に介在された複数のスペ
ーサとを備え、このスペーサと前記ディスクとの接合部
を介して動翼を冷却する冷媒を流通させるように形成さ
れている冷媒回収型ガスタービンにおいて、前記ディス
クとスペーサとの接合部間に、外周側壁面にリブを有
し、かつ径方向に伸びた遮熱ダクトを設け、この遮熱ダ
クト内に動翼を冷却する冷媒を流通させるように形成し
所期の目的を達成するようにしたものである。
【０００８】なおこの場合、前記遮熱ダクトの反動翼側
の端部に円筒形のリブを設けるとともに、このリブを前
記ディスクに穿けた孔に挿入し、遮熱ダクトの遠心荷重
を支持するようにしたものである。
の端部に円筒形のリブを設けるとともに、このリブを前
記ディスクに穿けた孔に挿入し、遮熱ダクトの遠心荷重
を支持するようにしたものである。
【０００９】また第２の手段として、ディスクとスペー
サの接合部より外周側に一端を開口し、他端を動翼の冷
却流路に通じるように形成した翼とＬ字状の供給孔と回
収孔を有する冷媒回収型ガスタービンにおいて、ディス
クに隣接するスペーサの接合部と外周のシールランド間
の側面にフィンを設け、このフィンによって前記ディス
クとスペーサ間のキャビティを２室に仕切るとともに、
フィンの内側と接合部間に、前記した回収孔の出口を開
口する狭いスペースのキャビティを形成するとともに、
前記シールランドの側端と前記ディスクの側面間に間隙
を設けて、前記フィンより外側のスペースがシールラン
ドの外側に形成されたホイルスペースに連通するように
したものである。
サの接合部より外周側に一端を開口し、他端を動翼の冷
却流路に通じるように形成した翼とＬ字状の供給孔と回
収孔を有する冷媒回収型ガスタービンにおいて、ディス
クに隣接するスペーサの接合部と外周のシールランド間
の側面にフィンを設け、このフィンによって前記ディス
クとスペーサ間のキャビティを２室に仕切るとともに、
フィンの内側と接合部間に、前記した回収孔の出口を開
口する狭いスペースのキャビティを形成するとともに、
前記シールランドの側端と前記ディスクの側面間に間隙
を設けて、前記フィンより外側のスペースがシールラン
ドの外側に形成されたホイルスペースに連通するように
したものである。
【００１０】さらに第３の手段として、ディスクとスペ
ーサの接合面間に半径方向に伸びる回収流路を有する冷
媒回収型ガスタービンにおいて、ディスクの外周部に、
前記動翼の冷却流路から側面に通じる回収孔を形成する
とともに、開口した面に隣接するスペーサの接合部と外
周のシールランド間の側面にフィンを設けてディスクと
スペーサ間のキャビティを２室に仕切り、フィンより内
側の室は前記した接合面間の回収流路に連通させるとと
もに、前記回収孔とフィンより内側の室を管路で接続す
るようにしたものである。
ーサの接合面間に半径方向に伸びる回収流路を有する冷
媒回収型ガスタービンにおいて、ディスクの外周部に、
前記動翼の冷却流路から側面に通じる回収孔を形成する
とともに、開口した面に隣接するスペーサの接合部と外
周のシールランド間の側面にフィンを設けてディスクと
スペーサ間のキャビティを２室に仕切り、フィンより内
側の室は前記した接合面間の回収流路に連通させるとと
もに、前記回収孔とフィンより内側の室を管路で接続す
るようにしたものである。
【００１１】なおこの場合、前記フィンより外側の室
と、ディスクの反対側に有する供給流路とを連通する小
径の孔を形成しても良い。
と、ディスクの反対側に有する供給流路とを連通する小
径の孔を形成しても良い。
【００１２】第１の手段によってスリット流路に遮熱ダ
クトを装着することにより、スリットの壁面と遮熱ダク
ト間に間隙が形成され、この間隙によって冷媒からロー
タ構成部材への伝熱がシールドされるために、供給と回
収冷媒の温度差に起因する温度勾配が緩和され、熱応力
が低減される。
クトを装着することにより、スリットの壁面と遮熱ダク
ト間に間隙が形成され、この間隙によって冷媒からロー
タ構成部材への伝熱がシールドされるために、供給と回
収冷媒の温度差に起因する温度勾配が緩和され、熱応力
が低減される。
【００１３】また、第２の手段によってスペーサ外周の
シールランドとディスク側面間に間隙を設けて外側のホ
イルスペースと連通することにより、ディスク外周部の
両側面を類似した伝熱環境に設定できるため、特にディ
スク外周部の熱応力を低減できる。
シールランドとディスク側面間に間隙を設けて外側のホ
イルスペースと連通することにより、ディスク外周部の
両側面を類似した伝熱環境に設定できるため、特にディ
スク外周部の熱応力を低減できる。
【００１４】さらに第３の手段として、ディスクの外周
からディスクの内部を経ずに管路によって接合部のスリ
ットに高温の冷媒を回収することにより、ディスクの片
面がほぼ断熱の環境になるため、ディスク側面間の温度
勾配が緩やかとなり、熱応力はさらに低減するのであ
る。
からディスクの内部を経ずに管路によって接合部のスリ
ットに高温の冷媒を回収することにより、ディスクの片
面がほぼ断熱の環境になるため、ディスク側面間の温度
勾配が緩やかとなり、熱応力はさらに低減するのであ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１は、本発明によるクローズ
ド空気冷却型ガスタービンの上半部の断面構造を示して
おり、ケーシング１と、その内部に配置された圧縮機
２、燃焼器３、およびタービン部の静翼４、動翼５、タ
ービンロータ６によって構成されている。
発明を詳細に説明する。図１は、本発明によるクローズ
ド空気冷却型ガスタービンの上半部の断面構造を示して
おり、ケーシング１と、その内部に配置された圧縮機
２、燃焼器３、およびタービン部の静翼４、動翼５、タ
ービンロータ６によって構成されている。
【００１６】タービンロータ６は、外周部に動翼が植設
された４個のディスク１１、１２、１３、１４と、スペ
ーサ１５、１６、１７およびスタブシャフト１８からな
り、接合部Ａでディスタントピース１９を介して圧縮機
２のロータと一体に締結されている。一端は、軸受２０
によって支持されている。かかる構成において、燃焼器
で生成された高温、高圧の燃焼ガスがガスパス１０を流
れることによって軸受２０に支持されたロータ６が回転
し、動力を発生する。
された４個のディスク１１、１２、１３、１４と、スペ
ーサ１５、１６、１７およびスタブシャフト１８からな
り、接合部Ａでディスタントピース１９を介して圧縮機
２のロータと一体に締結されている。一端は、軸受２０
によって支持されている。かかる構成において、燃焼器
で生成された高温、高圧の燃焼ガスがガスパス１０を流
れることによって軸受２０に支持されたロータ６が回転
し、動力を発生する。
【００１７】翼は高温の燃焼ガスに曝され、熱負荷は燃
焼器出口のガス温度によって異なる。このため１〜３段
の動翼の内部には、ガス温度と外表面の耐熱温度差に基
ずく熱負荷に見合った冷却流路が形成されており、翼の
根元から供給する低温の空気によって冷却するようにな
っている。
焼器出口のガス温度によって異なる。このため１〜３段
の動翼の内部には、ガス温度と外表面の耐熱温度差に基
ずく熱負荷に見合った冷却流路が形成されており、翼の
根元から供給する低温の空気によって冷却するようにな
っている。
【００１８】このためロータ内には、矢印８０で示すよ
うに、軸端の供給口２１から初段と２段の動翼に冷却空
気を導くための供給通路が、軸内孔、スタッキング接合
部の孔２２、接合面間に半径方向に形成したスリット２
３、フィン２４もしくは２５を突出させて形成されたキ
ャビティ２６、および初段と２段のディスクウェブに穿
けたＬ字状の孔２７を経て形成されている。
うに、軸端の供給口２１から初段と２段の動翼に冷却空
気を導くための供給通路が、軸内孔、スタッキング接合
部の孔２２、接合面間に半径方向に形成したスリット２
３、フィン２４もしくは２５を突出させて形成されたキ
ャビティ２６、および初段と２段のディスクウェブに穿
けたＬ字状の孔２７を経て形成されている。
【００１９】冷却後の空気は、矢印８１で示すように、
動翼５の根元から初段および２段ディスクのウェブに穿
けた孔３０、スペーサ１５のフィン２５とディスク間に
形成されたキャビティ３１、スリット３２を経て接合部
Ａの孔３３で合流し、流出口３４から燃焼室３５内に回
収される。
動翼５の根元から初段および２段ディスクのウェブに穿
けた孔３０、スペーサ１５のフィン２５とディスク間に
形成されたキャビティ３１、スリット３２を経て接合部
Ａの孔３３で合流し、流出口３４から燃焼室３５内に回
収される。
【００２０】キャビティ２６および３１を形成している
フィン２４および２５の半径位置は冷却空気を供給、回
収するのに支障を及ぼさない範囲で極力狭いスペースか
つ同一半径位置になるように形成されている。またラビ
リンスシールランドとディスク間には、一定幅の間隙を
設けて静翼を支持しているダイヤフラム側面のホイルス
ペースがフィン側壁まで延長されている。
フィン２４および２５の半径位置は冷却空気を供給、回
収するのに支障を及ぼさない範囲で極力狭いスペースか
つ同一半径位置になるように形成されている。またラビ
リンスシールランドとディスク間には、一定幅の間隙を
設けて静翼を支持しているダイヤフラム側面のホイルス
ペースがフィン側壁まで延長されている。
【００２１】図２は、図１のＸ部を拡大して示した図
で、スタッキング接合部の供給孔２２および回収孔３３
内には、リブ４１を介して孔の内壁に支持された遮熱管
４０が装着されており、リブ４１以外の管の外壁と孔内
壁間に間隙４２を形成することによって熱シールドされ
ている。また供給および回収スリット２３、３２内にお
いても、間隙を利用した熱シールド用の遮熱ダクト５０
が装着されている。
で、スタッキング接合部の供給孔２２および回収孔３３
内には、リブ４１を介して孔の内壁に支持された遮熱管
４０が装着されており、リブ４１以外の管の外壁と孔内
壁間に間隙４２を形成することによって熱シールドされ
ている。また供給および回収スリット２３、３２内にお
いても、間隙を利用した熱シールド用の遮熱ダクト５０
が装着されている。
【００２２】図３は、前記遮熱ダクト５０の外観を示し
ており、ダクト５１の側面に間隙を形成するためのリブ
５３が形成されているほか、ダクトの端分には円筒形の
リブ５４が形成されており、このリブ部を供給孔２２も
しくは回収孔３３内に挿入することによって遠心荷重を
支持するように形成されている。
ており、ダクト５１の側面に間隙を形成するためのリブ
５３が形成されているほか、ダクトの端分には円筒形の
リブ５４が形成されており、このリブ部を供給孔２２も
しくは回収孔３３内に挿入することによって遠心荷重を
支持するように形成されている。
【００２３】図４は、図１のＹ−Ｙ矢視図で、ディスク
の側面からみた供給および回収通路の配置状況を示して
おり、図から分かるように、スタッキング接合部の供給
孔２２および回収孔２３は、スタッキングボルト孔６０
の中間位置に交互に配置されている。また回収スリット
には、複数個の孔から回収空気が合流しており、流路断
面積としたは段動翼枚数／スリット分の流量の冷却空気
が流れる面積を確保する必要がある。
の側面からみた供給および回収通路の配置状況を示して
おり、図から分かるように、スタッキング接合部の供給
孔２２および回収孔２３は、スタッキングボルト孔６０
の中間位置に交互に配置されている。また回収スリット
には、複数個の孔から回収空気が合流しており、流路断
面積としたは段動翼枚数／スリット分の流量の冷却空気
が流れる面積を確保する必要がある。
【００２４】一方、３段動翼には、矢印８２で示したよ
うに、圧縮機２から抽気した空気がディスタントピース
１９の内孔６１、ディスク中心孔６２等によって形成さ
れたロータ中心部の通路を経て供給されている。抽気空
気の温度は圧縮機からの抽気位置によって変わるが、少
なくとも翼の冷却空気供給温度と回収温度の平均温度以
上になるような段落位置に選定されている。
うに、圧縮機２から抽気した空気がディスタントピース
１９の内孔６１、ディスク中心孔６２等によって形成さ
れたロータ中心部の通路を経て供給されている。抽気空
気の温度は圧縮機からの抽気位置によって変わるが、少
なくとも翼の冷却空気供給温度と回収温度の平均温度以
上になるような段落位置に選定されている。
【００２５】一方、ロータの外周側においては、３段動
翼についても接合部の供給孔２２から分岐して、１、２
段と同様に冷却後の空気を燃焼室３５に回収することが
できるが、敢えてロータ中心部を通る独立した供給通路
を形成したのは、タービン起動時にディスク中心部の昇
温速度を早めて非定常熱応力低減するためである。
翼についても接合部の供給孔２２から分岐して、１、２
段と同様に冷却後の空気を燃焼室３５に回収することが
できるが、敢えてロータ中心部を通る独立した供給通路
を形成したのは、タービン起動時にディスク中心部の昇
温速度を早めて非定常熱応力低減するためである。
【００２６】一例として、燃焼器出口のガス温度を１５
００℃とすると、初段動翼は概ね１３００℃、２段動翼
は１０５０℃、３段動翼は９００℃のガスに曝され、こ
の熱負荷によって初段に供給する冷却空気の温度は約２
５０度上昇する。ロータの許容温度は耐熱性の高い材料
でも５００℃が限度であることから、冷却空気の供給温
度は２５０℃以下にする必要がある。
００℃とすると、初段動翼は概ね１３００℃、２段動翼
は１０５０℃、３段動翼は９００℃のガスに曝され、こ
の熱負荷によって初段に供給する冷却空気の温度は約２
５０度上昇する。ロータの許容温度は耐熱性の高い材料
でも５００℃が限度であることから、冷却空気の供給温
度は２５０℃以下にする必要がある。
【００２７】初段および２段ディスクのスタッキング接
合部には、周方向に供給孔２２と回収孔３３が交互に配
置されている関係上、同部の温度は供給空気と回収空気
のほぼ中間温度になると予想されるため、供給温度を２
５０℃とした場合接合部の温度は３７５℃前後の温度と
なる。そこで圧縮機から同温度以上の空気を抽気して３
段動翼に供給することにより、定常運転時には、ディス
クの中心部は接合部の温度よりも高くなる。
合部には、周方向に供給孔２２と回収孔３３が交互に配
置されている関係上、同部の温度は供給空気と回収空気
のほぼ中間温度になると予想されるため、供給温度を２
５０℃とした場合接合部の温度は３７５℃前後の温度と
なる。そこで圧縮機から同温度以上の空気を抽気して３
段動翼に供給することにより、定常運転時には、ディス
クの中心部は接合部の温度よりも高くなる。
【００２８】ディスク中心部の温度を外周側より高くす
ることによって、熱膨張差により同部に作用する遠心応
力は軽減されるため、３段動翼冷却用の空気を圧縮機か
ら抽気する冷却システムの構造は、定常運転時の応力を
低減する上でも効果がある。
ることによって、熱膨張差により同部に作用する遠心応
力は軽減されるため、３段動翼冷却用の空気を圧縮機か
ら抽気する冷却システムの構造は、定常運転時の応力を
低減する上でも効果がある。
【００２９】初段ディスクから２段ディスクにかけての
接合部には、周方向に配置した供給孔２２と回収孔３３
を２５０℃と５００℃の空気が交互に流れるほか、ディ
スクの両側面に形成されたスリット２３、３２を２５０
度の温度差がある空気が流れるが、供給、回収孔および
スリットには前述したように遮熱管４０と遮熱ダクト５
０が装着されており、これらの遮熱体はリブからの熱伝
導を考慮しても装着しない場合に比較して伝熱量を１０
分の１に抑える効果があるため、温度勾配は大幅に平滑
化されると推定される。
接合部には、周方向に配置した供給孔２２と回収孔３３
を２５０℃と５００℃の空気が交互に流れるほか、ディ
スクの両側面に形成されたスリット２３、３２を２５０
度の温度差がある空気が流れるが、供給、回収孔および
スリットには前述したように遮熱管４０と遮熱ダクト５
０が装着されており、これらの遮熱体はリブからの熱伝
導を考慮しても装着しない場合に比較して伝熱量を１０
分の１に抑える効果があるため、温度勾配は大幅に平滑
化されると推定される。
【００３０】中間段のスペーサ１６からスタブシャフト
１８の接合部にかけては、回収空気による熱源が負荷さ
れないうえに、供給孔２２には遮熱管４０が装着されて
いるために起動および定常運転を通じて発生する熱応力
は小さい。
１８の接合部にかけては、回収空気による熱源が負荷さ
れないうえに、供給孔２２には遮熱管４０が装着されて
いるために起動および定常運転を通じて発生する熱応力
は小さい。
【００３１】一方ディスクの外周部に着目すると、特に
初段および２段のディスクのウェブ内部には、比較的近
い距離を隔ててＬ字状に形成された供給、回収孔２７お
よび３０内に温度差２５０度の空気が向きを変えて流れ
るが、外壁面は、キャビティ２６および３１の狭い領域
を除けば、ダイヤフラム側面のホイルスペースをフィン
位置まで延長したことによって両側が伝熱的に類似した
環境になっている。また静止側から操作できるため、必
要に応じて環境温度を調整することが可能である。した
がって、ディスク外周側に作用する遠心応力は中心側に
比べて２分の１以下と小さいことを考慮すれば、側面の
伝熱環境を最適化することによって、内部供給、回収孔
間に発生する熱応力を緩和し、許容応力以内に抑えるこ
とができる。
初段および２段のディスクのウェブ内部には、比較的近
い距離を隔ててＬ字状に形成された供給、回収孔２７お
よび３０内に温度差２５０度の空気が向きを変えて流れ
るが、外壁面は、キャビティ２６および３１の狭い領域
を除けば、ダイヤフラム側面のホイルスペースをフィン
位置まで延長したことによって両側が伝熱的に類似した
環境になっている。また静止側から操作できるため、必
要に応じて環境温度を調整することが可能である。した
がって、ディスク外周側に作用する遠心応力は中心側に
比べて２分の１以下と小さいことを考慮すれば、側面の
伝熱環境を最適化することによって、内部供給、回収孔
間に発生する熱応力を緩和し、許容応力以内に抑えるこ
とができる。
【００３２】図５は、ディスクウェブの供給、回収構造
に対する他の実施例を示している。この実施例では、前
述の初段と２段のディスク内部に形成したＬ字状の供
給、回収孔の変わりに、回収経路をディスクの外部に管
路７０で構成した。すなわち、ディスクの外周部に傾斜
した回収孔７１を形成する一方、スペーサ７２の外周側
に、フィン７３で仕切った２つのキャビティ７４、７５
を形成する。内側のキャビティ７５は冷却空気回収用の
スリット３２と連通しており、このキャビティ７５と前
記の回収孔７１を管路７０で接続することによって、動
翼から冷却空気を回収する。
に対する他の実施例を示している。この実施例では、前
述の初段と２段のディスク内部に形成したＬ字状の供
給、回収孔の変わりに、回収経路をディスクの外部に管
路７０で構成した。すなわち、ディスクの外周部に傾斜
した回収孔７１を形成する一方、スペーサ７２の外周側
に、フィン７３で仕切った２つのキャビティ７４、７５
を形成する。内側のキャビティ７５は冷却空気回収用の
スリット３２と連通しており、このキャビティ７５と前
記の回収孔７１を管路７０で接続することによって、動
翼から冷却空気を回収する。
【００３３】管路７０の入口端は、スペーサ７２の外周
側シールランド７６とディスク外周の側面に圧接支持さ
れ、他端は側面に形成したフィン７３に形成した孔に挿
入して支持されている。組み立て時にはスペーサ側に装
着して、ディスクと接合する際に固着される。
側シールランド７６とディスク外周の側面に圧接支持さ
れ、他端は側面に形成したフィン７３に形成した孔に挿
入して支持されている。組み立て時にはスペーサ側に装
着して、ディスクと接合する際に固着される。
【００３４】一方供給側は、ディスタントピースに形成
したフィン７７を外周側に伸ばして広いスペースのキャ
ビティ７８を形成した。
したフィン７７を外周側に伸ばして広いスペースのキャ
ビティ７８を形成した。
【００３５】冷却経路を上述したように構成することに
よって、ディスクウェブ部は片面が２５０℃の供給空気
によって冷却される一方、反対側の壁面は、大部分が僅
かに管路接続部から漏れた回収空気によって加熱される
程度で、ほとんど断熱に近い。このため両側面間の温度
勾配は小さく、熱往応力の発生も少ない。
よって、ディスクウェブ部は片面が２５０℃の供給空気
によって冷却される一方、反対側の壁面は、大部分が僅
かに管路接続部から漏れた回収空気によって加熱される
程度で、ほとんど断熱に近い。このため両側面間の温度
勾配は小さく、熱往応力の発生も少ない。
【００３６】ディスクの外周部にキャビティ７８からキ
ャビティ７４に通じる小径の孔７９を開けて、ガスター
ビンの効率に影響を及ぼさない程度の供給空気をキャビ
ティ７４側にリークさせることによって、同キャビテイ
７４が供給温度に近い環境になるため、熱応力の低減効
果は一層顕著の発揮される。キャビティ７４を低温環境
にすることによってスペーサ外周部の温度が低下するた
め、同スペーサの応力を低減するうえでも効果がある。
ャビティ７４に通じる小径の孔７９を開けて、ガスター
ビンの効率に影響を及ぼさない程度の供給空気をキャビ
ティ７４側にリークさせることによって、同キャビテイ
７４が供給温度に近い環境になるため、熱応力の低減効
果は一層顕著の発揮される。キャビティ７４を低温環境
にすることによってスペーサ外周部の温度が低下するた
め、同スペーサの応力を低減するうえでも効果がある。
【００３７】以上説明してきたようにこのように形成さ
れた冷媒回収型ガスタービンであると、冷媒の回収に起
因してロータ内部に形成される温度勾配が緩和され、こ
れによってロータ構成部材に発生する熱応力が低減し、
クローズド冷却式のガスタービンの実用化によって、効
率の良いガスタービンとすることができるのである。
れた冷媒回収型ガスタービンであると、冷媒の回収に起
因してロータ内部に形成される温度勾配が緩和され、こ
れによってロータ構成部材に発生する熱応力が低減し、
クローズド冷却式のガスタービンの実用化によって、効
率の良いガスタービンとすることができるのである。
【００３８】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、冷媒から部材への伝熱，すなわちディスクおよびデ
ィスク間に介在されたスペーサ部への伝熱を低減するこ
とにより、ディスクおよびスペーサ部に熱応力発生の少
ないこの種の冷媒回収型ガスタービンを得ることができ
る。
ば、冷媒から部材への伝熱，すなわちディスクおよびデ
ィスク間に介在されたスペーサ部への伝熱を低減するこ
とにより、ディスクおよびスペーサ部に熱応力発生の少
ないこの種の冷媒回収型ガスタービンを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷媒回収型ガスタービンの一実施例を
示す縦断側面図である。
示す縦断側面図である。
【図２】図１のＸ部拡大図である。
【図３】本発明の冷媒回収型ガスタービンに用いられる
遮熱ダクトの外観図である。
遮熱ダクトの外観図である。
【図４】本発明の冷媒回収型ガスタービンのディスク側
面から見た図である。
面から見た図である。
【図５】本発明の冷媒回収型ガスタービンの他の実施例
を示す縦断側面図である。
を示す縦断側面図である。
５…動翼、６…タービンロータ、１１，１２…ディス
ク、１５，１６…スペーサ、２３，３２…スリット、２
４，２５…フィン、２６，３１，７４，７５…キャビテ
ィ、２７…Ｌ字状孔、３３…回収孔、４０…遮熱管、４
１，５３…リブ、５０…遮熱ダクト、５４…円筒形リ
ブ、５６…ラビリンスシールランド、５７…ホイルスペ
ース、７０…管路、７１…回収孔、７９…孔。
ク、１５，１６…スペーサ、２３，３２…スリット、２
４，２５…フィン、２６，３１，７４，７５…キャビテ
ィ、２７…Ｌ字状孔、３３…回収孔、４０…遮熱管、４
１，５３…リブ、５０…遮熱ダクト、５４…円筒形リ
ブ、５６…ラビリンスシールランド、５７…ホイルスペ
ース、７０…管路、７１…回収孔、７９…孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 眞一 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社日立製作所 電力・電機開発本 部内 (72)発明者 池口 隆 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社日立製作所 電力・電機開発本 部内 (72)発明者 川池 和彦 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社日立製作所 電力・電機開発本 部内 (56)参考文献 特開 平７−189739（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−13902（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−26903（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−277725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−13809（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−275946（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−205302（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 7/16 F01D 5/08
Claims (5)
- 【請求項１】 外周部に動翼が植設され、かつ軸方向に
並設された複数のディスクと、これらのディスク間に介
在された複数のスペーサとを備え、このスペーサと前記
ディスクとの接合部を介して動翼を冷却する冷媒を流通
させるように形成されている冷媒回収型ガスタービンに
おいて、 前記ディスクとスペーサとの接合部間に、外周側壁面に
リブを有し、かつ径方向に伸びた遮熱ダクトを設け、こ
の遮熱ダクト内に動翼を冷却する冷媒を流通させるよう
に形成したことを特徴とする冷媒回収型ガスタービン。 - 【請求項２】 前記遮熱ダクトの反動翼側の端部に円筒
形のリブを設けるとともに、このリブを前記ディスクに
穿けた孔に挿入し、遮熱ダクトの遠心荷重を支持するよ
うにした請求項１記載の冷媒回収型ガスタービン。 - 【請求項３】 外周に動翼を植設した複数のディスク
と、ディスク間に介在させた複数のスペーサからなるタ
ービンロータの内部に動翼用の冷媒を供給、回収する冷
却系統を有し、この冷却系統を構成している流路の一部
として、ディスクとスペーサの接合部より外周側に、接
合部に近接した位置に一端を開口し、他端を動翼の冷却
流路に通じるように形成した翼と同数のほぼＬ字状の供
給孔と回収孔を有する冷媒回収型ガスタービンにおい
て、 前記ディスクに隣接するスペーサの接合部と外周のシー
ルランド間の側面にフィンを設け、このフィンによって
前記ディスクとスペーサ間のキャビティを２室に仕切る
とともに、フィンの内側と接合部間に、回収孔の出口を
開口する狭いスペースのキャビティを形成するととも
に、前記シールランドの側端と前記ディスクの側面間に
間隙を設けて、前記フィンより外側のスペースがシール
ランドの外側に形成されたホイルスペースに連通するよ
うにしたことを特徴とする冷媒回収型ガスタービン。 - 【請求項４】 外周に動翼を植設した複数のディスク
と、ディスク間に介在させた複数のスペーサからなるタ
ービンロータの内部に動翼用の冷媒を供給、回収する冷
却系統を有し、この冷却系統を構成している流路の一部
として、前記ディスクとスペーサの接合面間に半径方向
に形成した回収流路を有する冷媒回収型ガスタービンに
おいて、 ディスクの外周部に、前記動翼の冷却流路から側面に通
じる回収孔を形成するとともに、開口した面に隣接する
スペーサの接合部と外周のシールランド間の側面にフィ
ンを設けてディスクとスペーサ間のキャビティを２室に
仕切り、フィンより内側の室は前記した接合面間の回収
流路に連通させるとともに、前記回収孔とフィンより内
側の室を管路で接続するようにしたことを特徴とする冷
媒回収型ガスタービン。 - 【請求項５】 前記フィンより外側の室と、ディスクの
反対側に形成されている供給流路とを小径の孔で連通す
るように形成した請求項４記載の冷媒回収型ガスタービ
ン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02471697A JP3349056B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 冷媒回収型ガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02471697A JP3349056B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 冷媒回収型ガスタービン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10220201A JPH10220201A (ja) | 1998-08-18 |
| JP3349056B2 true JP3349056B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=12145900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02471697A Expired - Fee Related JP3349056B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | 冷媒回収型ガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349056B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3518447B2 (ja) | 1999-11-05 | 2004-04-12 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン，ガスタービン装置およびガスタービン動翼の冷媒回収方法 |
| JP3762661B2 (ja) | 2001-05-31 | 2006-04-05 | 株式会社日立製作所 | タービンロータ |
-
1997
- 1997-02-07 JP JP02471697A patent/JP3349056B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10220201A (ja) | 1998-08-18 |
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| JP2000045705A (ja) | ガスタービン |
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