JPH1150803A - ガスタービンディスク連結用ボルト孔の隙間シール構造 - Google Patents
ガスタービンディスク連結用ボルト孔の隙間シール構造Info
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- JPH1150803A JPH1150803A JP20774797A JP20774797A JPH1150803A JP H1150803 A JPH1150803 A JP H1150803A JP 20774797 A JP20774797 A JP 20774797A JP 20774797 A JP20774797 A JP 20774797A JP H1150803 A JPH1150803 A JP H1150803A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
- F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蒸気冷却方式のガスタービンのディスク連結
用ボルト孔の隙間シール構造に関し、隙間から低圧側へ
洩れる連結蒸気を抑える。 【解決手段】 タービンディスク２ａ、２ｂにはボルト
孔４が明けられ、連結用ボルト１が挿通している。冷却
媒体３は供給パイプ１４からキャビティ１６、１７、ラ
ジアル孔１９、２０より翼に供給され、冷却後キャビテ
ィ１８、回収パイプ１５より回収される。この時冷却媒
体３はキャビティ１８からボルト孔４と連結用ボルト１
との隙間５より低圧部２３へ洩れるが、止め輪７とシー
ルピース６を設け、隙間５はシールピース６により、外
径側隙間９ａと内径側隙間９ｂのように小さくなるので
洩れを抑える。又、ボルト１が遠心力により外側へずれ
てもシールピース６は径方向の溝へ移動し、ボルト１の
面圧を回避できる。
用ボルト孔の隙間シール構造に関し、隙間から低圧側へ
洩れる連結蒸気を抑える。 【解決手段】 タービンディスク２ａ、２ｂにはボルト
孔４が明けられ、連結用ボルト１が挿通している。冷却
媒体３は供給パイプ１４からキャビティ１６、１７、ラ
ジアル孔１９、２０より翼に供給され、冷却後キャビテ
ィ１８、回収パイプ１５より回収される。この時冷却媒
体３はキャビティ１８からボルト孔４と連結用ボルト１
との隙間５より低圧部２３へ洩れるが、止め輪７とシー
ルピース６を設け、隙間５はシールピース６により、外
径側隙間９ａと内径側隙間９ｂのように小さくなるので
洩れを抑える。又、ボルト１が遠心力により外側へずれ
てもシールピース６は径方向の溝へ移動し、ボルト１の
面圧を回避できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回収式蒸気冷却を
用いるガスタービンにおいて、ディスク連結用ボルト孔
の隙間のシール構造に関する。
用いるガスタービンにおいて、ディスク連結用ボルト孔
の隙間のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の説明に先立ち、ガスタービン
における冷却技術の位置づけについて概要を説明する。
ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントを組合わ
せたコンバインド発電プラントは、熱エネルギーの高温
域をガスタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそ
れぞれ分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収して
利用するようにしたものであり、近年特に脚光を浴びて
いる発電システムである。
における冷却技術の位置づけについて概要を説明する。
ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントを組合わ
せたコンバインド発電プラントは、熱エネルギーの高温
域をガスタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそ
れぞれ分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収して
利用するようにしたものであり、近年特に脚光を浴びて
いる発電システムである。
【０００３】このようなコンバインド発電プラントにお
いては、トッピングサイクルのガスタービンを冷却する
手法が技術開発の一つの大きなテーマであり、より効率
的な冷却手法を求めて試行錯誤が重ねられた結果、冷却
媒体として圧縮空気を使用した空気冷却方式から、ボト
ミングサイクルで得られる蒸気を使用する蒸気冷却方式
へと推移している状況にある。
いては、トッピングサイクルのガスタービンを冷却する
手法が技術開発の一つの大きなテーマであり、より効率
的な冷却手法を求めて試行錯誤が重ねられた結果、冷却
媒体として圧縮空気を使用した空気冷却方式から、ボト
ミングサイクルで得られる蒸気を使用する蒸気冷却方式
へと推移している状況にある。
【０００４】一方、蒸気冷却方式を採用するに際して
は、冷却媒体である蒸気の経路途中での漏洩を極力防止
することがサイクルの効率を向上させるための重要な要
件であり、同蒸気経路の各所において、それぞれの機
能、構造に応じた種々の改良が加えられている。
は、冷却媒体である蒸気の経路途中での漏洩を極力防止
することがサイクルの効率を向上させるための重要な要
件であり、同蒸気経路の各所において、それぞれの機
能、構造に応じた種々の改良が加えられている。
【０００５】図５は、従来の蒸気冷却式ガスタービンの
構造断面図を示す。まず、同図より冷却媒体３の流れを
説明する。ガスタービン後部ロータ１３の外周パイプ１
３ａより取入れられた冷却媒体３は、ディスク２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄの各段を貫く冷却媒体供給パイプ１４を
通り、タービンブレード１１、１２の下方に配置された
キャビティ１６、１７に送り込まれる。その後、冷却媒
体３は、各キャビティ１６、１７の外径側に夫々配置さ
れたラジアル孔１９、２０を通り、各タービンブレード
１１、１２に供給される。
構造断面図を示す。まず、同図より冷却媒体３の流れを
説明する。ガスタービン後部ロータ１３の外周パイプ１
３ａより取入れられた冷却媒体３は、ディスク２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄの各段を貫く冷却媒体供給パイプ１４を
通り、タービンブレード１１、１２の下方に配置された
キャビティ１６、１７に送り込まれる。その後、冷却媒
体３は、各キャビティ１６、１７の外径側に夫々配置さ
れたラジアル孔１９、２０を通り、各タービンブレード
１１、１２に供給される。
【０００６】タービンブレード１１、１２に供給された
冷却媒体３は、各々のタービンブレード１１、１２を冷
却した後、再びラジアル孔２１、２２を通ってキャビテ
ィ１８へ回収され、同部から冷却媒体供給パイプ１４と
位相を変えて配置されている冷却媒体回収パイプ１５を
通って後部ロータ１３へ戻される。後部ロータ１３へ戻
された冷却媒体３は、内周パイプ１３ｂを通してガスタ
ービン外部へ送り出される。
冷却媒体３は、各々のタービンブレード１１、１２を冷
却した後、再びラジアル孔２１、２２を通ってキャビテ
ィ１８へ回収され、同部から冷却媒体供給パイプ１４と
位相を変えて配置されている冷却媒体回収パイプ１５を
通って後部ロータ１３へ戻される。後部ロータ１３へ戻
された冷却媒体３は、内周パイプ１３ｂを通してガスタ
ービン外部へ送り出される。
【０００７】次に、各ディスク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ
及び後部ロータ１３の組立て構造について説明する。各
ディスク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び後部ロータ１３
は、ディスクの連結用ボルト１によって連結されてい
る。よって各ディスク及びロータには、連結用ボルト１
を通すために軸方向に貫通したボルト孔４が開けられて
いる。これらボルト孔４は、複数のディスクをボルトで
連結するために、組立性の観点から、連結用ボルト１の
径よりも十分大きな孔径が開けられている。従ってボル
ト連結後、ボルト孔４と連結用ボルト１の間には、大き
な隙間５が空くような構造となっている。これにより、
連結される各ディスク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び後部
ロータ１３に開けられるボルト孔４の配置のピッチが加
工公差の範囲内で若干ずれても、滑らかに連結用ボルト
１を貫通し、連結することが出来る。
及び後部ロータ１３の組立て構造について説明する。各
ディスク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び後部ロータ１３
は、ディスクの連結用ボルト１によって連結されてい
る。よって各ディスク及びロータには、連結用ボルト１
を通すために軸方向に貫通したボルト孔４が開けられて
いる。これらボルト孔４は、複数のディスクをボルトで
連結するために、組立性の観点から、連結用ボルト１の
径よりも十分大きな孔径が開けられている。従ってボル
ト連結後、ボルト孔４と連結用ボルト１の間には、大き
な隙間５が空くような構造となっている。これにより、
連結される各ディスク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び後部
ロータ１３に開けられるボルト孔４の配置のピッチが加
工公差の範囲内で若干ずれても、滑らかに連結用ボルト
１を貫通し、連結することが出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図６は前述の図５に示
す従来の蒸気冷却ガスタービンにおけるディスク２ａ、
２ｂ部の詳細図である。同図より、前記した従来のガス
タービンディスクでは、ディスク２ａにおいて、キャビ
ティ１８に送られてきた冷却媒体３が連結用ボルト１と
同ボルトを通すためにディスク２ａに設けられたボルト
孔４との隙間５から系外の低圧部２３へ漏洩してしま
い、洩れた蒸気は回収が不可能となる。これは、冷却媒
体３の圧力が上昇するほど多量の漏洩を許してしまうこ
ととなり、コンバインドサイクルとしての効率を下げて
しまう。図７は上記の漏洩部の拡大図を示し、（ａ）が
縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図であ
り、ボルト孔４には連結用ボルト１が挿通され、その隙
間より冷却媒体３が洩れる状態が示されている。
す従来の蒸気冷却ガスタービンにおけるディスク２ａ、
２ｂ部の詳細図である。同図より、前記した従来のガス
タービンディスクでは、ディスク２ａにおいて、キャビ
ティ１８に送られてきた冷却媒体３が連結用ボルト１と
同ボルトを通すためにディスク２ａに設けられたボルト
孔４との隙間５から系外の低圧部２３へ漏洩してしま
い、洩れた蒸気は回収が不可能となる。これは、冷却媒
体３の圧力が上昇するほど多量の漏洩を許してしまうこ
ととなり、コンバインドサイクルとしての効率を下げて
しまう。図７は上記の漏洩部の拡大図を示し、（ａ）が
縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図であ
り、ボルト孔４には連結用ボルト１が挿通され、その隙
間より冷却媒体３が洩れる状態が示されている。
【０００９】また、図８は上記のボルト孔４と連結用ボ
ルト１との隙間にシールピースを装着した場合を示し、
（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ
断面図である。図８に示すように単純にこの連結用ボル
ト１とボルト孔４との隙間５を塞ぐために隙間に密着す
るようなシールピース３１を装着した場合、同部からの
冷却媒体３の漏洩は防げるが、ディスクの回転時に連結
用ボルト１の遠心力による大きな面圧をシールピース３
１自身が受け持つこととなる。このため、シールピース
３１は、連結用ボルト１との接触部３４に摩耗を生じ、
長時間の耐久性が劣るといった問題点を含んでいる。
ルト１との隙間にシールピースを装着した場合を示し、
（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ
断面図である。図８に示すように単純にこの連結用ボル
ト１とボルト孔４との隙間５を塞ぐために隙間に密着す
るようなシールピース３１を装着した場合、同部からの
冷却媒体３の漏洩は防げるが、ディスクの回転時に連結
用ボルト１の遠心力による大きな面圧をシールピース３
１自身が受け持つこととなる。このため、シールピース
３１は、連結用ボルト１との接触部３４に摩耗を生じ、
長時間の耐久性が劣るといった問題点を含んでいる。
【００１０】そこで本発明は、従来の冷却媒体を導き、
翼を冷却するガスタービンディスクにおいて、ディスク
の連結用ボルトとボルト孔との隙間から洩れる冷却媒体
を低減するためのシール構造を提供することを課題とし
てなされたものである。
翼を冷却するガスタービンディスクにおいて、ディスク
の連結用ボルトとボルト孔との隙間から洩れる冷却媒体
を低減するためのシール構造を提供することを課題とし
てなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
【００１２】（１）ディスクの軸方向に貫通したボルト
孔を設け、同ボルトに連結用ボルトを通してディスクを
連結し、同ディスクに設けられた通路から冷却媒体を導
いて翼に供給し、翼を冷却後同冷却媒体を回収するよう
に構成したガスタービンディスクにおいて、前記ボルト
孔の一端側の周囲に径方向に拡大した段部を設け、同段
部に前記連結用ボルトと前記ボルト孔との隙間を閉じ、
同隙間を小さくするブッシュ状のシールピースを配設し
てシールすることを特徴とするガスタービンディスク連
結用ボルト孔の隙間シール構造。
孔を設け、同ボルトに連結用ボルトを通してディスクを
連結し、同ディスクに設けられた通路から冷却媒体を導
いて翼に供給し、翼を冷却後同冷却媒体を回収するよう
に構成したガスタービンディスクにおいて、前記ボルト
孔の一端側の周囲に径方向に拡大した段部を設け、同段
部に前記連結用ボルトと前記ボルト孔との隙間を閉じ、
同隙間を小さくするブッシュ状のシールピースを配設し
てシールすることを特徴とするガスタービンディスク連
結用ボルト孔の隙間シール構造。
【００１３】（２）上記（１）の発明において、前記シ
ールピースは前記径方向に拡大した段部で径方向に摺動
可能とし、前記連結用ボルトが遠心力により前記ボルト
孔内でディスク外径側へ移動した時に、前記シールピー
スも同連結用ボルトと共に移動し、かつシールピースの
内側と前記連結用ボルトとの間には所定の最小隙間が開
くように前記段部内で径方向に移動可能に配設されてい
ることを特徴とするガスタービンディスク連結用ボルト
孔の隙間シール構造。
ールピースは前記径方向に拡大した段部で径方向に摺動
可能とし、前記連結用ボルトが遠心力により前記ボルト
孔内でディスク外径側へ移動した時に、前記シールピー
スも同連結用ボルトと共に移動し、かつシールピースの
内側と前記連結用ボルトとの間には所定の最小隙間が開
くように前記段部内で径方向に移動可能に配設されてい
ることを特徴とするガスタービンディスク連結用ボルト
孔の隙間シール構造。
【００１４】本発明の（１）においてはブッシュ状のシ
ールピースを設けたので、冷却媒体の漏洩を支配してい
た隙間が、連結用ボルトとボルト孔の隙間から、より小
さなシールピースと連結用ボルトとの隙間へ移行するこ
とによって冷却媒体の漏洩が抑えられる。
ールピースを設けたので、冷却媒体の漏洩を支配してい
た隙間が、連結用ボルトとボルト孔の隙間から、より小
さなシールピースと連結用ボルトとの隙間へ移行するこ
とによって冷却媒体の漏洩が抑えられる。
【００１５】本発明の（２）においては、ディスクの回
転時、連結用ボルトがボルト孔内で遠心力によりディス
ク外径側へ移動した場合でも、シールピースも同様に連
結用ボルトに接触しないように一定の距離を保ちながら
段部内でディスク外径側へ移動するし、また、最終的は
段部内のボルト孔の径方向の接触面へ接触することによ
って位置決めされる。よって、シールピースは、連結用
ボルトの遠心力による面圧を回避することができ、これ
による摩耗が生じないため、耐久性を向上させることが
可能となる。
転時、連結用ボルトがボルト孔内で遠心力によりディス
ク外径側へ移動した場合でも、シールピースも同様に連
結用ボルトに接触しないように一定の距離を保ちながら
段部内でディスク外径側へ移動するし、また、最終的は
段部内のボルト孔の径方向の接触面へ接触することによ
って位置決めされる。よって、シールピースは、連結用
ボルトの遠心力による面圧を回避することができ、これ
による摩耗が生じないため、耐久性を向上させることが
可能となる。
【００１６】上記の（１），（２）の発明により、ガス
タービンの冷却媒体経路からの漏洩は、極力低減し、シ
ールピース自身の耐久性も向上することから、蒸気冷却
方式の採用の実現性を大幅に促進することができたもの
である。
タービンの冷却媒体経路からの漏洩は、極力低減し、シ
ールピース自身の耐久性も向上することから、蒸気冷却
方式の採用の実現性を大幅に促進することができたもの
である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービンディスク連結用ボルト孔
の隙間シール構造の全体説明図で、（ａ）はディスク回
転時におけるディスクの連結用ボルトとボルト孔との隙
間のシール構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ａ−Ａ断面図である。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービンディスク連結用ボルト孔
の隙間シール構造の全体説明図で、（ａ）はディスク回
転時におけるディスクの連結用ボルトとボルト孔との隙
間のシール構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ａ−Ａ断面図である。
【００１８】図１において、符号１乃至５、１４乃至２
２は図５に示す従来例と同一機能を有するものであるの
で詳しい説明は省略し、そのまま引用して説明するが、
本発明の特徴部分は符号６、７で示す部分であり、以下
に詳しく説明する。
２は図５に示す従来例と同一機能を有するものであるの
で詳しい説明は省略し、そのまま引用して説明するが、
本発明の特徴部分は符号６、７で示す部分であり、以下
に詳しく説明する。
【００１９】図１（ａ）において、従来例で説明したよ
うに、ディスクの連結用ボルト１と同ボルトを通すため
にディスク２ａに設けられたボルト孔４との隙間５よ
り、冷却媒体３の低圧部２３側への漏洩が発生する。こ
れを防止するため、ブッシュ状のシールピース６および
シールピース６の抜け止め用に同心状の止め輪７を連結
用ボルト１とボルト孔４の間に装着する。
うに、ディスクの連結用ボルト１と同ボルトを通すため
にディスク２ａに設けられたボルト孔４との隙間５よ
り、冷却媒体３の低圧部２３側への漏洩が発生する。こ
れを防止するため、ブッシュ状のシールピース６および
シールピース６の抜け止め用に同心状の止め輪７を連結
用ボルト１とボルト孔４の間に装着する。
【００２０】図１（ｂ）に示すようにディスク回転時に
は連結用ボルト１は遠心力によりディスク外径側に移動
し、外側はボルト孔４の外側へ移動し、ボルト孔４の内
側は隙間５を生じるが、このシールピース６を装着する
ことにより冷却媒体３の漏洩を支配していた隙間が、連
結用ボルト１とボルト孔４の隙間５から、より小さなシ
ールピース６と連結用ボルト１との隙間９へ移行するこ
とによって冷却媒体３の漏洩が抑えられる。
は連結用ボルト１は遠心力によりディスク外径側に移動
し、外側はボルト孔４の外側へ移動し、ボルト孔４の内
側は隙間５を生じるが、このシールピース６を装着する
ことにより冷却媒体３の漏洩を支配していた隙間が、連
結用ボルト１とボルト孔４の隙間５から、より小さなシ
ールピース６と連結用ボルト１との隙間９へ移行するこ
とによって冷却媒体３の漏洩が抑えられる。
【００２１】図２は本実施の形態におけるガスタービン
組立時におけるディスクの連結用ボルト１とボルト孔４
との隙間５のシール構造の詳細な断面図、図３はガスタ
ービンのディスク回転時の連結用ボルト１とボルト孔４
との隙間５のシール構造の詳細な断面図である。
組立時におけるディスクの連結用ボルト１とボルト孔４
との隙間５のシール構造の詳細な断面図、図３はガスタ
ービンのディスク回転時の連結用ボルト１とボルト孔４
との隙間５のシール構造の詳細な断面図である。
【００２２】図２に示すように組立時においては、連結
用ボルト１はボルト孔４の中心に配置されており、連結
用ボルト中心３２とボルト孔中心３３とは一致してい
る。シールピース６は連結用ボルト１の周囲に、シール
ピース内径と連結用ボルト外径との間に隙間９を保ち、
その高圧側の面は止め輪７で押えられ、反対の低圧側の
面はディスク２ａの段部のボルト孔内のシールピース軸
方向接触面８で接している。
用ボルト１はボルト孔４の中心に配置されており、連結
用ボルト中心３２とボルト孔中心３３とは一致してい
る。シールピース６は連結用ボルト１の周囲に、シール
ピース内径と連結用ボルト外径との間に隙間９を保ち、
その高圧側の面は止め輪７で押えられ、反対の低圧側の
面はディスク２ａの段部のボルト孔内のシールピース軸
方向接触面８で接している。
【００２３】上記のようなシール構造によりシールピー
ス６とボルト孔４の間からの冷却媒体３の漏洩は、シー
ルピース６がシールピース前後の高い差圧によって、ボ
ルト孔内の軸方向接触面８に押付けられることによりシ
ールされる。
ス６とボルト孔４の間からの冷却媒体３の漏洩は、シー
ルピース６がシールピース前後の高い差圧によって、ボ
ルト孔内の軸方向接触面８に押付けられることによりシ
ールされる。
【００２４】図３に示すように回転時においては、ディ
スク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及びロータ１３は回転し、
連結用ボルト１はボルト孔４内で遠心力によりディスク
外径側へ移動し、連結用ボルト中心３２とボルト孔中心
３３はずれてしまう。シールピース６も同様にディスク
外径側へ移動する。
スク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及びロータ１３は回転し、
連結用ボルト１はボルト孔４内で遠心力によりディスク
外径側へ移動し、連結用ボルト中心３２とボルト孔中心
３３はずれてしまう。シールピース６も同様にディスク
外径側へ移動する。
【００２５】この時、連結用ボルト１は、ボルト孔４の
ディスク外径側内面に当り、それ以上外径側に移動でき
ないのに対し、シールピース６の方は、連結用ボルト１
がボルト孔４の外径側内面に当った時点でもシールピー
ス６の対応部のボルト孔４の内面、即ち、ボルト孔の径
方向接触面１０に達せず、更に外径側に上記接触面１０
に当る。
ディスク外径側内面に当り、それ以上外径側に移動でき
ないのに対し、シールピース６の方は、連結用ボルト１
がボルト孔４の外径側内面に当った時点でもシールピー
ス６の対応部のボルト孔４の内面、即ち、ボルト孔の径
方向接触面１０に達せず、更に外径側に上記接触面１０
に当る。
【００２６】よって、連結用ボルト１の外径面とシール
ピース６の内径面との間に隙間９が形成され、ディスク
外径側であっても、シールピース６は連結用ボルト１の
外径面には、接触しない。また、ボルト孔４のディスク
外径側の反対（中心）内径側においても、シールピース
６の内径面は、連結用ボルト１の外径面と接触しない。
ピース６の内径面との間に隙間９が形成され、ディスク
外径側であっても、シールピース６は連結用ボルト１の
外径面には、接触しない。また、ボルト孔４のディスク
外径側の反対（中心）内径側においても、シールピース
６の内径面は、連結用ボルト１の外径面と接触しない。
【００２７】このように連結用ボルト１の外径、ボルト
孔径、シールピース６の内、外径、及びそれらの加工公
差の組合せを設定することにより、シールピース６の内
径面は、常に全周にわたり連結用ボルト１の外径面と接
触しないことになる。これによりシールピース６は、連
結用ボルト１からの面圧を回避することが出来、接触部
の摩耗が生じないので耐久性を向上させることが出来
る。
孔径、シールピース６の内、外径、及びそれらの加工公
差の組合せを設定することにより、シールピース６の内
径面は、常に全周にわたり連結用ボルト１の外径面と接
触しないことになる。これによりシールピース６は、連
結用ボルト１からの面圧を回避することが出来、接触部
の摩耗が生じないので耐久性を向上させることが出来
る。
【００２８】当然ながら、遠心力により連結用ボルト１
およびシールピース６がディスク外径側に移動した後に
も、両者の隙間９は組立時と同様に最小限度に抑えられ
ているため、シール性は損なわれない。
およびシールピース６がディスク外径側に移動した後に
も、両者の隙間９は組立時と同様に最小限度に抑えられ
ているため、シール性は損なわれない。
【００２９】次に、具体的な適用の一例として、加工公
差を考慮した場合の連結用ボルト１、同ボルトを通すた
めディスクに設けられた軸方向に貫通したボルト孔４、
シールピース６および、シールピースの径方向接触面１
０の各径寸法と、それらを組合せた状態でのディスク回
転時の連結用ボルト１とシールピース６との隙間９の関
係の一形態を図４に示す。
差を考慮した場合の連結用ボルト１、同ボルトを通すた
めディスクに設けられた軸方向に貫通したボルト孔４、
シールピース６および、シールピースの径方向接触面１
０の各径寸法と、それらを組合せた状態でのディスク回
転時の連結用ボルト１とシールピース６との隙間９の関
係の一形態を図４に示す。
【００３０】図４においてａは連結用ボルト１の外径、
ｂはシールピース６の内径、ｃはシールピース６の外
径、ｄはボルト孔４の径、ｅはシールピースの径方向接
触面１０の径である。
ｂはシールピース６の内径、ｃはシールピース６の外
径、ｄはボルト孔４の径、ｅはシールピースの径方向接
触面１０の径である。
【００３１】次に、上記の図４を参照し、上記に説明の
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの寸法、加工公差、隙間５、隙間９
ａ，９ｂ、シールピース６の隙間面積、ボルト孔４の隙
間面積の各具体的数値を表１に示す。表２はシールピー
ス６内径と連結用ボルト１の隙間９がディスクの外径側
９ａで最小の時、また、表３はシールピース６内径と連
結用ボルト１の隙間９が逆にディスク内径側９ｂで最小
の時の数値で、それぞれ加工公差を考慮した寸法、隙間
９ａ，９ｂを示している。
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの寸法、加工公差、隙間５、隙間９
ａ，９ｂ、シールピース６の隙間面積、ボルト孔４の隙
間面積の各具体的数値を表１に示す。表２はシールピー
ス６内径と連結用ボルト１の隙間９がディスクの外径側
９ａで最小の時、また、表３はシールピース６内径と連
結用ボルト１の隙間９が逆にディスク内径側９ｂで最小
の時の数値で、それぞれ加工公差を考慮した寸法、隙間
９ａ，９ｂを示している。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【表３】
【００３５】シールピース６のない状態で、冷却媒体３
の漏洩を支配していたディスクの連結用ボルト１とボル
ト孔４との隙間５の面積は、上記の表１より平均で２
１．６ｍｍ2 となる。これに対して、シールピース６を
装着することによって、冷却媒体３の漏洩を支配する隙
間は、連結用ボルト１とシールピース６との隙間９へ移
行し、その面積は、同じく表１より平均で６．５ｍｍ2
（最大７．８ｍｍ2 −最小５．２ｍｍ2 ）と前述の隙間
面積の約３０％に低減することができ、シール性が著し
く向上する。
の漏洩を支配していたディスクの連結用ボルト１とボル
ト孔４との隙間５の面積は、上記の表１より平均で２
１．６ｍｍ2 となる。これに対して、シールピース６を
装着することによって、冷却媒体３の漏洩を支配する隙
間は、連結用ボルト１とシールピース６との隙間９へ移
行し、その面積は、同じく表１より平均で６．５ｍｍ2
（最大７．８ｍｍ2 −最小５．２ｍｍ2 ）と前述の隙間
面積の約３０％に低減することができ、シール性が著し
く向上する。
【００３６】更に、各部位が表１に示す加工公差で作製
されて回転している状態においては、隙間９は加工公差
の関係からディスク外径側で最も小さくなり、その値は
表２に示す如く０．００５ｍｍである。また、ディスク
内径（中心）側で最も小さくなる時を表３で示してお
り、０．００５ｍｍである。
されて回転している状態においては、隙間９は加工公差
の関係からディスク外径側で最も小さくなり、その値は
表２に示す如く０．００５ｍｍである。また、ディスク
内径（中心）側で最も小さくなる時を表３で示してお
り、０．００５ｍｍである。
【００３７】上記の表１〜表３の結果より、連結用ボル
ト１の外径面とシールピース６の内径面は、加工公差
上、最も接近する場合でも表２、表３に示す隙間９を保
つため両者の接触は回避され、連結用ボルト１の面圧に
よるシールピース６の摩耗は、防がれる。
ト１の外径面とシールピース６の内径面は、加工公差
上、最も接近する場合でも表２、表３に示す隙間９を保
つため両者の接触は回避され、連結用ボルト１の面圧に
よるシールピース６の摩耗は、防がれる。
【００３８】以上説明したように本実施の形態において
は、ガスタービンディスクにおいて、ディスクの連結用
ボルト１と同ボルトを通すためにディスクに設けられた
軸方向に貫通したボルト孔４との隙間５へ、ブッシュ状
のシールピース６およびシールピースの抜け止め用の同
心状の止め輪７を装着することにより、冷却媒体３の漏
洩を支配していた隙間が、連結用ボルト１とボルト孔４
の隙間５から、より小さなシールピース６と連結用ボル
ト１との隙間９へ移行することによって冷却媒体３の漏
洩が抑えられる。
は、ガスタービンディスクにおいて、ディスクの連結用
ボルト１と同ボルトを通すためにディスクに設けられた
軸方向に貫通したボルト孔４との隙間５へ、ブッシュ状
のシールピース６およびシールピースの抜け止め用の同
心状の止め輪７を装着することにより、冷却媒体３の漏
洩を支配していた隙間が、連結用ボルト１とボルト孔４
の隙間５から、より小さなシールピース６と連結用ボル
ト１との隙間９へ移行することによって冷却媒体３の漏
洩が抑えられる。
【００３９】また、ディスクの回転時、連結用ボルト１
がボルト孔４内で遠心力によりディスク外径側へ移動し
た場合でも、シールピース６も同様に連結用ボルト１に
接触しないように一定の距離を保ちながらディスク外径
側へ移動するし、また、シールピース６は最終的にボル
ト孔４の径方向の接触面１０へ接触することによって位
置決めされる。よって、シールピース６は、連結用ボル
ト１の遠心力による面圧を回避することができ、これに
よる摩耗が生じないため、耐久性を向上させることが可
能となる。
がボルト孔４内で遠心力によりディスク外径側へ移動し
た場合でも、シールピース６も同様に連結用ボルト１に
接触しないように一定の距離を保ちながらディスク外径
側へ移動するし、また、シールピース６は最終的にボル
ト孔４の径方向の接触面１０へ接触することによって位
置決めされる。よって、シールピース６は、連結用ボル
ト１の遠心力による面圧を回避することができ、これに
よる摩耗が生じないため、耐久性を向上させることが可
能となる。
【００４０】以上の結果、ガスタービンの冷却媒体経路
からの漏洩は、極力低減し、シールピース自身の耐久性
も向上することから、蒸気冷却方式の採用の実現性を大
幅に促進することができたものである。
からの漏洩は、極力低減し、シールピース自身の耐久性
も向上することから、蒸気冷却方式の採用の実現性を大
幅に促進することができたものである。
【００４１】
【発明の効果】本発明の（１）のガスタービンディスク
連結用ボルト孔の隙間シール構造は、ディスクの軸方向
に貫通したボルト孔を設け、同ボルトに連結用ボルトを
通してディスクを連結し、同ディスクに設けられた通路
から冷却媒体を導いて翼に供給し、翼を冷却後同冷却媒
体を回収するように構成したガスタービンディスクにお
いて、前記ボルト孔の一端側の周囲に径方向に拡大した
段部を設け、同段部に前記連結用ボルトと前記ボルト孔
との隙間を閉じ、同隙間を小さくするブッシュ状のシー
ルピースを配設してシールすることを特徴としている。
このような構成により、冷却媒体の漏洩を支配していた
隙間が、連結用ボルトとボルト孔の隙間から、より小さ
なシールピースと連結用ボルトとの隙間へ移行すること
によって冷却媒体の漏洩が抑えられる。
連結用ボルト孔の隙間シール構造は、ディスクの軸方向
に貫通したボルト孔を設け、同ボルトに連結用ボルトを
通してディスクを連結し、同ディスクに設けられた通路
から冷却媒体を導いて翼に供給し、翼を冷却後同冷却媒
体を回収するように構成したガスタービンディスクにお
いて、前記ボルト孔の一端側の周囲に径方向に拡大した
段部を設け、同段部に前記連結用ボルトと前記ボルト孔
との隙間を閉じ、同隙間を小さくするブッシュ状のシー
ルピースを配設してシールすることを特徴としている。
このような構成により、冷却媒体の漏洩を支配していた
隙間が、連結用ボルトとボルト孔の隙間から、より小さ
なシールピースと連結用ボルトとの隙間へ移行すること
によって冷却媒体の漏洩が抑えられる。
【００４２】本発明の（２）は、上記（１）の発明にお
いて、前記シールピースは前記径方向に拡大した段部で
径方向に摺動可能とし、前記連結用ボルトが遠心力によ
り前記ボルト孔内でディスク外径側へ移動した時に、前
記シールピースも同連結用ボルトと共に移動し、かつシ
ールピースの内側と前記連結用ボルトとの間には所定の
最小隙間が開くように前記段部内で径方向に移動可能に
配設されていることを特徴としている。このような構成
により、ディスクの回転時、連結用ボルトがボルト孔内
で遠心力によりディスク外径側へ移動した場合でも、シ
ールピース同様に連結用ボルトに接触しないように一定
の距離を保ちながらディスク外径側へ移動し、最終的に
ボルト孔の段部の接触面へ接触することによって位置決
めされる。よって、シールピースは、連結用ボルト遠心
力による面圧を回避することができ、これによる摩耗が
生じないため、耐久性を向上させることが可能となる。
いて、前記シールピースは前記径方向に拡大した段部で
径方向に摺動可能とし、前記連結用ボルトが遠心力によ
り前記ボルト孔内でディスク外径側へ移動した時に、前
記シールピースも同連結用ボルトと共に移動し、かつシ
ールピースの内側と前記連結用ボルトとの間には所定の
最小隙間が開くように前記段部内で径方向に移動可能に
配設されていることを特徴としている。このような構成
により、ディスクの回転時、連結用ボルトがボルト孔内
で遠心力によりディスク外径側へ移動した場合でも、シ
ールピース同様に連結用ボルトに接触しないように一定
の距離を保ちながらディスク外径側へ移動し、最終的に
ボルト孔の段部の接触面へ接触することによって位置決
めされる。よって、シールピースは、連結用ボルト遠心
力による面圧を回避することができ、これによる摩耗が
生じないため、耐久性を向上させることが可能となる。
【００４３】上記のようにガスタービンの冷却媒体経路
からの漏洩は、極力低減し、シールピース自身の耐久性
も向上することから、蒸気冷却方式の採用の実現性を大
幅に促進することができたものである。
からの漏洩は、極力低減し、シールピース自身の耐久性
も向上することから、蒸気冷却方式の採用の実現性を大
幅に促進することができたものである。
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービンディ
スク連結用ボルト孔の隙間シール構造を示す全体の断面
図である。
スク連結用ボルト孔の隙間シール構造を示す全体の断面
図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係るガスタービン組立
て時におけるディスクの連結用ボルトとボルト孔との隙
間シール構造を示す部分拡大断面図である。
て時におけるディスクの連結用ボルトとボルト孔との隙
間シール構造を示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係るガスタービンのデ
ィスク回転時におけるディスクの連結用ボルトとボルト
孔との隙間シール構造を示す部分拡大断面図である。
ィスク回転時におけるディスクの連結用ボルトとボルト
孔との隙間シール構造を示す部分拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係るガスタービンディ
スク連結用ボルト孔の隙間シール構造の各部の加工公差
を含めた寸法の表記位置を示す図で、（ａ）は軸方向の
断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）
は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
スク連結用ボルト孔の隙間シール構造の各部の加工公差
を含めた寸法の表記位置を示す図で、（ａ）は軸方向の
断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）
は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図５】従来の蒸気冷却ガスタービンの断面図で、冷却
媒体の流れを示す。
媒体の流れを示す。
【図６】従来の蒸気冷却ガスタービンにおけるディスク
の連結用ボルトとボルト孔との隙間を示し、（ａ）は軸
方向の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図で
ある。
の連結用ボルトとボルト孔との隙間を示し、（ａ）は軸
方向の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図で
ある。
【図７】従来の蒸気冷却ガスタービンのディスク連結用
ボルトとボルト孔との隙間からの冷却媒体の漏洩を示
し、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ｅ−Ｅ断面図である。
ボルトとボルト孔との隙間からの冷却媒体の漏洩を示
し、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ｅ−Ｅ断面図である。
【図８】従来の蒸気冷却ガスタービンのディスク連結用
ボルトとボルト孔との隙間にシールピースを設けた例を
示し、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ｆ−Ｆ断面図である。
ボルトとボルト孔との隙間にシールピースを設けた例を
示し、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ｆ−Ｆ断面図である。
１ 連結用ボルト ２ａ〜２ｄ タービンディスク ３ 冷却媒体 ４ ボルト孔 ５，９ 隙間 ６ シールピース ７ 止め輪 ８ シールピース軸方向接触面 ９ａ 外径側隙間 ９ｂ 内径側隙間 １０ シールピース径方向接触面 １１，１２ タービンブレード １３ 後部ロータ １６〜１８ キャビティ １９〜２２ ラジアル孔 ２３ 低圧部
Claims (2)
- 【請求項１】 ディスクの軸方向に貫通したボルト孔を
設け、同ボルトに連結用ボルトを通してディスクを連結
し、同ディスクに設けられた通路から冷却媒体を導いて
翼に供給し、翼を冷却後同冷却媒体を回収するように構
成したガスタービンディスクにおいて、前記ボルト孔の
一端側の周囲に径方向に拡大した段部を設け、同段部に
前記連結用ボルトと前記ボルト孔との隙間を閉じ、同隙
間を小さくするブッシュ状のシールピースを配設してシ
ールすることを特徴とするガスタービンディスク連結用
ボルト孔の隙間シール構造。 - 【請求項２】 前記シールピースは前記径方向に拡大し
た段部で径方向に摺動可能とし、前記連結用ボルトが遠
心力により前記ボルト孔内でディスク外径側へ移動した
時に、前記シールピースも同連結用ボルトと共に移動
し、かつシールピースの内側と前記連結用ボルトとの間
には所定の最小隙間が開くように前記段部内で径方向に
移動可能に配設されていることを特徴とする請求項１記
載のガスタービンディスク連結用ボルト孔の隙間シール
構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20774797A JPH1150803A (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | ガスタービンディスク連結用ボルト孔の隙間シール構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20774797A JPH1150803A (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | ガスタービンディスク連結用ボルト孔の隙間シール構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1150803A true JPH1150803A (ja) | 1999-02-23 |
Family
ID=16544879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20774797A Withdrawn JPH1150803A (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | ガスタービンディスク連結用ボルト孔の隙間シール構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1150803A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0902163A2 (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Seal device between fastening bolt and bolthole in gas turbine disc |
| EP1050665A2 (en) * | 1999-05-03 | 2000-11-08 | General Electric Company | Bushing retention system for cooling tubes in a gas turbine rotor |
| JP2000314325A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-11-14 | General Electric Co <Ge> | ロータ中孔及びタービン・ロータ・ホイール／スペーサ熱交換流れ回路 |
| EP1088976A2 (en) * | 1999-09-30 | 2001-04-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | An arrangement for sealing a steam-cooled gas turbine |
| CN105401986A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-16 | 成都发动机（集团）有限公司 | 航空发动机高压涡轮冷却气流路布置结构 |
| CN106050312A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-10-26 | 上海电气燃气轮机有限公司 | 周向拉杆转子所用的轮盘、周向拉杆转子及燃气轮机 |
| CN109488389A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种氦气轮机涡轮转子 |
-
1997
- 1997-08-01 JP JP20774797A patent/JPH1150803A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0902163A3 (en) * | 1997-09-11 | 2000-03-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Seal device between fastening bolt and bolthole in gas turbine disc |
| EP0902163A2 (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Seal device between fastening bolt and bolthole in gas turbine disc |
| JP2000314325A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-11-14 | General Electric Co <Ge> | ロータ中孔及びタービン・ロータ・ホイール／スペーサ熱交換流れ回路 |
| EP1050665A3 (en) * | 1999-05-03 | 2002-11-20 | General Electric Company | Bushing retention system for cooling tubes in a gas turbine rotor |
| EP1050665A2 (en) * | 1999-05-03 | 2000-11-08 | General Electric Company | Bushing retention system for cooling tubes in a gas turbine rotor |
| US6524061B1 (en) | 1999-09-30 | 2003-02-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Arrangement for sealing a steam-cooled gas turbine |
| EP1088976A2 (en) * | 1999-09-30 | 2001-04-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | An arrangement for sealing a steam-cooled gas turbine |
| EP1088976A3 (en) * | 1999-09-30 | 2004-05-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | An arrangement for sealing a steam-cooled gas turbine |
| EP1744034A2 (en) * | 1999-09-30 | 2007-01-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | An arrangement for sealing a steam-cooled gas turbine |
| EP1744034A3 (en) * | 1999-09-30 | 2007-11-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | An arrangement for sealing a steam-cooled gas turbine |
| CN105401986A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-16 | 成都发动机（集团）有限公司 | 航空发动机高压涡轮冷却气流路布置结构 |
| CN106050312A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-10-26 | 上海电气燃气轮机有限公司 | 周向拉杆转子所用的轮盘、周向拉杆转子及燃气轮机 |
| CN109488389A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种氦气轮机涡轮转子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041005 |