JP2000291402A - ガスタービン - Google Patents
ガスタービンInfo
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- JP2000291402A JP2000291402A JP11094568A JP9456899A JP2000291402A JP 2000291402 A JP2000291402 A JP 2000291402A JP 11094568 A JP11094568 A JP 11094568A JP 9456899 A JP9456899 A JP 9456899A JP 2000291402 A JP2000291402 A JP 2000291402A
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- Japan
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- turbine
- intermediate shaft
- compressor
- refrigerant
- rotor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、ロータの剛性の低下を抑制し
ロータの信頼性を向上することにある。 【解決手段】本発明のガスタービンは、タービン側ロー
タと圧縮機側ロータとそれらを連結する中間軸を備え、
タービン動翼を冷媒を用いて冷却して、その冷媒を回収
し、前記回収冷媒を回収する為の回収孔をタービン側ロ
ータ、中間軸に有し、該中間軸に該回収孔の出口が存在
するガスタービンにおいて、該回収孔出口より、ガスパ
ス上流側又はガスパス下流側の少なくともいずれか片方
の外周側表面に、冷却空気を流すことを特徴とする。
ロータの信頼性を向上することにある。 【解決手段】本発明のガスタービンは、タービン側ロー
タと圧縮機側ロータとそれらを連結する中間軸を備え、
タービン動翼を冷媒を用いて冷却して、その冷媒を回収
し、前記回収冷媒を回収する為の回収孔をタービン側ロ
ータ、中間軸に有し、該中間軸に該回収孔の出口が存在
するガスタービンにおいて、該回収孔出口より、ガスパ
ス上流側又はガスパス下流側の少なくともいずれか片方
の外周側表面に、冷却空気を流すことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンのロー
タ構造に関する。特にタービン動翼を冷却した冷媒を回
収する構造を持つガスタービンに関する。
タ構造に関する。特にタービン動翼を冷却した冷媒を回
収する構造を持つガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンの燃焼温度は、効率向上の
ために年々高くなる傾向にあり、燃焼器で燃焼した後、
そのエネルギを回収するタービン動翼部分は特に高い温
度にさらされる。このため通常は圧縮機の中の圧縮空気
やコンバインドサイクルの場合は蒸気タービン部の蒸気
などを冷媒として用いてタービン動翼部分を冷却するこ
とが考えられる。この時、冷却に用いる冷媒は、タービ
ン動翼冷却後は高温となる。この高温となった冷媒を効
率向上のために回収する構造を持つものを閉回路冷却構
造という。
ために年々高くなる傾向にあり、燃焼器で燃焼した後、
そのエネルギを回収するタービン動翼部分は特に高い温
度にさらされる。このため通常は圧縮機の中の圧縮空気
やコンバインドサイクルの場合は蒸気タービン部の蒸気
などを冷媒として用いてタービン動翼部分を冷却するこ
とが考えられる。この時、冷却に用いる冷媒は、タービ
ン動翼冷却後は高温となる。この高温となった冷媒を効
率向上のために回収する構造を持つものを閉回路冷却構
造という。
【０００３】圧縮機部とタービン部を結合する部分には
中間軸が配置されている。中間軸はガスパス上流側の圧
縮機中間軸とガスパス下流側のタービン中間軸を軸方向
に積み重ねてそれらを連結ボルトで締め付けることによ
って構成されている。そして、タービン側ロータとター
ビン中間軸に貫通するようなボルトを通してこのボルト
を締め付けることによってタービン側ロータと結合され
ており、圧縮機側ロータと圧縮機中間軸に貫通するよう
なボルトを通してこのボルトを締め付けることによって
圧縮機側ロータとも結合されている。タービン動翼を冷
却した冷媒を回収する閉回路冷却構造を持つガスタービ
ンにおいて、回収冷媒を燃焼器入口に流す構造を持つガ
スタービンは、タービン中間軸にタービン動翼を冷却し
た冷媒を回収する回収孔の出口が存在する。
中間軸が配置されている。中間軸はガスパス上流側の圧
縮機中間軸とガスパス下流側のタービン中間軸を軸方向
に積み重ねてそれらを連結ボルトで締め付けることによ
って構成されている。そして、タービン側ロータとター
ビン中間軸に貫通するようなボルトを通してこのボルト
を締め付けることによってタービン側ロータと結合され
ており、圧縮機側ロータと圧縮機中間軸に貫通するよう
なボルトを通してこのボルトを締め付けることによって
圧縮機側ロータとも結合されている。タービン動翼を冷
却した冷媒を回収する閉回路冷却構造を持つガスタービ
ンにおいて、回収冷媒を燃焼器入口に流す構造を持つガ
スタービンは、タービン中間軸にタービン動翼を冷却し
た冷媒を回収する回収孔の出口が存在する。
【０００４】特願平10−216824号に記載のガスタービン
は、タービン中間軸にタービン動翼を冷却した冷媒を回
収する回収孔の出口が存在しており、タービン動翼を冷
却した後の回収冷媒は前記回収孔出口から流出する。
は、タービン中間軸にタービン動翼を冷却した冷媒を回
収する回収孔の出口が存在しており、タービン動翼を冷
却した後の回収冷媒は前記回収孔出口から流出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特願平10−216824号に
記載のガスタービンは、中間軸にタービン動翼を冷却し
た冷媒を回収する回収孔の出口が有り、該回収孔出口か
ら流出する冷媒が直接タービンスタッキングボルト端部
に接触する。ここで、タービン動翼を冷却した後の回収
冷媒は高温となっているため、タービンスタッキングボ
ルト端部周辺の部材が高温となり、タービンスタッキン
グボルトの締付力によってクリープ変形を生じ易くな
る。中間軸のタービンスタッキングボルト周辺にクリー
プ変形が生じると、その部分が締付力によって縮むよう
に変形する為、タービンスタッキングボルトの締付力が
弱くなり、タービン側ロータの剛性が低下する。
記載のガスタービンは、中間軸にタービン動翼を冷却し
た冷媒を回収する回収孔の出口が有り、該回収孔出口か
ら流出する冷媒が直接タービンスタッキングボルト端部
に接触する。ここで、タービン動翼を冷却した後の回収
冷媒は高温となっているため、タービンスタッキングボ
ルト端部周辺の部材が高温となり、タービンスタッキン
グボルトの締付力によってクリープ変形を生じ易くな
る。中間軸のタービンスタッキングボルト周辺にクリー
プ変形が生じると、その部分が締付力によって縮むよう
に変形する為、タービンスタッキングボルトの締付力が
弱くなり、タービン側ロータの剛性が低下する。
【０００６】又、中間軸と圧縮機ロータを結合している
圧縮機スタッキングボルト端部にも、前記回収孔出口か
ら流出する冷媒が直接接触するため、圧縮機スタッキン
グボルト周辺の部材も高温となり、圧縮機スタッキング
ボルトの締付力によってクリープ変形を生じ易くなる。
中間軸の圧縮機スタッキングボルト周辺にクリープ変形
が生じると、その部分が締付力によって縮むように変形
する為、圧縮機スタッキングボルトの締付力が弱くな
り、圧縮機側ロータの剛性が低下する。又、中間軸は、
圧縮機中間軸とタービン中間軸を軸方向に積み重ねてそ
れらに貫通する連結ボルトを通して連結ボルトを締め付
けることによって構成されているが、連結ボルト周辺に
も前記回収孔出口から流出した回収冷媒が直接接触す
る。このため連結ボルト周辺の部材も高温となり、クリ
ープ変形を生じ易くなる。連結ボルト周辺にクリープ変
形が生じると、締付力によって縮むように変形する為、
連結ボルトの締付力が低下して、中間軸の剛性が低下す
る。通常、ロータの曲げ１次危険速度はガスタービンの
運転時の回転数よりも高くなければならないため、ロー
タの曲げ１次危険速度は高くなるように設計する。しか
し、ロータの剛性が低下することによって、ロータの曲
げ１次危険速度は低下して、軸振動が発生し易くなり、
ロータの信頼性が低下すると言う課題があった。
圧縮機スタッキングボルト端部にも、前記回収孔出口か
ら流出する冷媒が直接接触するため、圧縮機スタッキン
グボルト周辺の部材も高温となり、圧縮機スタッキング
ボルトの締付力によってクリープ変形を生じ易くなる。
中間軸の圧縮機スタッキングボルト周辺にクリープ変形
が生じると、その部分が締付力によって縮むように変形
する為、圧縮機スタッキングボルトの締付力が弱くな
り、圧縮機側ロータの剛性が低下する。又、中間軸は、
圧縮機中間軸とタービン中間軸を軸方向に積み重ねてそ
れらに貫通する連結ボルトを通して連結ボルトを締め付
けることによって構成されているが、連結ボルト周辺に
も前記回収孔出口から流出した回収冷媒が直接接触す
る。このため連結ボルト周辺の部材も高温となり、クリ
ープ変形を生じ易くなる。連結ボルト周辺にクリープ変
形が生じると、締付力によって縮むように変形する為、
連結ボルトの締付力が低下して、中間軸の剛性が低下す
る。通常、ロータの曲げ１次危険速度はガスタービンの
運転時の回転数よりも高くなければならないため、ロー
タの曲げ１次危険速度は高くなるように設計する。しか
し、ロータの剛性が低下することによって、ロータの曲
げ１次危険速度は低下して、軸振動が発生し易くなり、
ロータの信頼性が低下すると言う課題があった。
【０００７】更に、特願平10−216824号に記載のガスタ
ービンでは、前記回収孔出口から流出する冷媒が、ター
ビン動翼とホイールの連結部であるダブティル部にも接
触するため、ダブティル部のメタル温度が上昇する。ダ
ブティル部のメタル温度が上昇すると、ダブティル部を
構成する部材の強度が低下する。ここで、ダブティル部
にはタービン動翼の遠心力が作用する為、大きな応力が
発生しており、ダブティル部を構成する部材の強度が低
下するとダブティル部が破壊する可能性が高くなり、ダ
ブティル部の信頼性が低下すると言う課題が有った。
ービンでは、前記回収孔出口から流出する冷媒が、ター
ビン動翼とホイールの連結部であるダブティル部にも接
触するため、ダブティル部のメタル温度が上昇する。ダ
ブティル部のメタル温度が上昇すると、ダブティル部を
構成する部材の強度が低下する。ここで、ダブティル部
にはタービン動翼の遠心力が作用する為、大きな応力が
発生しており、ダブティル部を構成する部材の強度が低
下するとダブティル部が破壊する可能性が高くなり、ダ
ブティル部の信頼性が低下すると言う課題が有った。
【０００８】本発明の目的は、ガスタービンの構成部材
の剛性低下を抑制することにある。
の剛性低下を抑制することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のガスタービン
は、タービン側ロータと圧縮機側ロータとそれらを連結
する中間軸を備え、タービン動翼を冷媒を用いて冷却し
て、その冷媒を回収し、前記回収冷媒を回収する為の回
収孔をタービン側ロータ、中間軸に有し、該中間軸に該
回収孔の出口が存在するガスタービンにおいて、該回収
孔出口より、ガスパス上流側又はガスパス下流側の少な
くともいずれか片方の外周側表面に、冷却空気を流すこ
とを特徴とする。
は、タービン側ロータと圧縮機側ロータとそれらを連結
する中間軸を備え、タービン動翼を冷媒を用いて冷却し
て、その冷媒を回収し、前記回収冷媒を回収する為の回
収孔をタービン側ロータ、中間軸に有し、該中間軸に該
回収孔の出口が存在するガスタービンにおいて、該回収
孔出口より、ガスパス上流側又はガスパス下流側の少な
くともいずれか片方の外周側表面に、冷却空気を流すこ
とを特徴とする。
【００１０】或いは、本発明のガスタービンは、タービ
ン側ロータと圧縮機側ロータとそれらを連結する中間軸
を備え、タービン動翼を冷媒を用いて冷却して、その冷
媒を回収し、前記回収冷媒を回収する為の回収孔をター
ビン側ロータ、中間軸内に有し、該中間軸に該回収孔の
出口が存在するガスタービンにおいて、該回収孔出口よ
り、ガスパス上流側又はガスパス下流側の少なくともい
ずれか片方に、該回収冷媒が漏れないようなシール構造
を設け、該シール構造部分に冷却空気を流すことを特徴
とする。
ン側ロータと圧縮機側ロータとそれらを連結する中間軸
を備え、タービン動翼を冷媒を用いて冷却して、その冷
媒を回収し、前記回収冷媒を回収する為の回収孔をター
ビン側ロータ、中間軸内に有し、該中間軸に該回収孔の
出口が存在するガスタービンにおいて、該回収孔出口よ
り、ガスパス上流側又はガスパス下流側の少なくともい
ずれか片方に、該回収冷媒が漏れないようなシール構造
を設け、該シール構造部分に冷却空気を流すことを特徴
とする。
【００１１】或いは、本発明のガスタービンは、タービ
ン側ロータと圧縮機側ロータとそれらを連結する中間軸
を備え、タービン動翼を冷媒を用いて冷却して、その冷
媒を回収し、前記回収冷媒を回収する為の回収孔をター
ビン側ロータ、中間軸内に有し、該中間軸に該回収孔の
出口が存在し、該回収孔出口よりガスパス下流側にター
ビン側ロータと中間軸を連結するタービンスタッキング
ボルトを備え、該回収孔出口よりガスパス上流側に圧縮
機側ロータと中間軸を連結する圧縮機スタッキングボル
トを備えるガスタービンにおいて、該回収孔出口とター
ビンスタッキングボルトの間又は該回収孔出口と圧縮機
スタッキングボルトの間の少なくともいずれか片方に、
該回収冷媒が漏れないようなシール構造を設け、該シー
ル構造部分に冷却空気を流すことを特徴とする。
ン側ロータと圧縮機側ロータとそれらを連結する中間軸
を備え、タービン動翼を冷媒を用いて冷却して、その冷
媒を回収し、前記回収冷媒を回収する為の回収孔をター
ビン側ロータ、中間軸内に有し、該中間軸に該回収孔の
出口が存在し、該回収孔出口よりガスパス下流側にター
ビン側ロータと中間軸を連結するタービンスタッキング
ボルトを備え、該回収孔出口よりガスパス上流側に圧縮
機側ロータと中間軸を連結する圧縮機スタッキングボル
トを備えるガスタービンにおいて、該回収孔出口とター
ビンスタッキングボルトの間又は該回収孔出口と圧縮機
スタッキングボルトの間の少なくともいずれか片方に、
該回収冷媒が漏れないようなシール構造を設け、該シー
ル構造部分に冷却空気を流すことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】タービン側ロータと圧縮機側ロー
タの間にタービン中間軸と圧縮機中間軸を備え、タービ
ン動翼を冷媒を用いて冷却して、その冷媒を回収し、回
収冷媒を回収する為の回収孔をタービン側ロータ、ター
ビン中間軸内に有し、タービン中間軸に回収孔の出口が
存在し、回収孔出口よりガスパス下流側にタービン側ロ
ータとタービン中間軸を連結するタービンスタッキング
ボルトを備え、該回収孔出口よりガスパス上流側に圧縮
機側ロータと圧縮機中間軸を連結する圧縮機スタッキン
グボルトと圧縮機中間軸とタービン中間軸を連結する連
結ボルトを備えるガスタービンにおいて、回収孔出口よ
りもガスパス下流側のタービン中間軸表面に冷却空気を
流し、回収孔出口よりもガスパス下流側のガス温度を下
げることによって、回収孔出口よりも下流側にあるター
ビンスタッキングボルト端部周辺のメタル温度及びダブ
ティル部のメタル温度を下げ、又、回収孔出口よりもガ
スパス上流側のタービン中間軸表面に冷却空気を流し、
回収孔出口よりも上流側のガス温度を下げることによっ
て、回収孔出口よりも上流側にある連結ボルト周辺と圧
縮機スタッキングボルト端部周辺のメタル温度を下げて
いる。
タの間にタービン中間軸と圧縮機中間軸を備え、タービ
ン動翼を冷媒を用いて冷却して、その冷媒を回収し、回
収冷媒を回収する為の回収孔をタービン側ロータ、ター
ビン中間軸内に有し、タービン中間軸に回収孔の出口が
存在し、回収孔出口よりガスパス下流側にタービン側ロ
ータとタービン中間軸を連結するタービンスタッキング
ボルトを備え、該回収孔出口よりガスパス上流側に圧縮
機側ロータと圧縮機中間軸を連結する圧縮機スタッキン
グボルトと圧縮機中間軸とタービン中間軸を連結する連
結ボルトを備えるガスタービンにおいて、回収孔出口よ
りもガスパス下流側のタービン中間軸表面に冷却空気を
流し、回収孔出口よりもガスパス下流側のガス温度を下
げることによって、回収孔出口よりも下流側にあるター
ビンスタッキングボルト端部周辺のメタル温度及びダブ
ティル部のメタル温度を下げ、又、回収孔出口よりもガ
スパス上流側のタービン中間軸表面に冷却空気を流し、
回収孔出口よりも上流側のガス温度を下げることによっ
て、回収孔出口よりも上流側にある連結ボルト周辺と圧
縮機スタッキングボルト端部周辺のメタル温度を下げて
いる。
【００１３】更に、タービン中間軸の回収孔出口とター
ビンスタッキングボルト端部の間に、中間軸の回収孔出
口から流出する高温の回収冷媒が、タービンスタッキン
グボルト端部に漏れにくくするようなシール構造を設
け、シール構造部分に冷却空気を流して、タービンスタ
ッキングボルト周辺のガス温度上昇を抑制し、タービン
スタッキングボルト端部周辺のメタル温度とダブティル
部のメタル温度を下げている。又タービン中間軸の回収
孔出口と連結ボルトの間に、タービン中間軸の回収孔出
口から流出する高温の回収冷媒が連結ボルトと圧縮機ス
タッキングボルト端部に漏れにくくするようなシール構
造を設け、このシール構造部分に冷却空気を流して、連
結ボルトと圧縮機スタッキングボルト周辺のガス温度上
昇を抑制し、連結ボルトと圧縮機スタッキングボルト周
辺のメタル温度を下げている。冷却空気として、圧縮機
内の圧縮空気を取り出して用いており、前記圧縮空気の
温度が回収冷媒よりも高い時や冷却効果を増大させたい
時は、タービン中間軸に送る前に冷却して圧縮空気の温
度を下げ、前記圧縮空気の圧力が低い時は、逆流を防ぐ
為、圧縮空気の圧力を昇圧機を用いて高くして用いる。
ビンスタッキングボルト端部の間に、中間軸の回収孔出
口から流出する高温の回収冷媒が、タービンスタッキン
グボルト端部に漏れにくくするようなシール構造を設
け、シール構造部分に冷却空気を流して、タービンスタ
ッキングボルト周辺のガス温度上昇を抑制し、タービン
スタッキングボルト端部周辺のメタル温度とダブティル
部のメタル温度を下げている。又タービン中間軸の回収
孔出口と連結ボルトの間に、タービン中間軸の回収孔出
口から流出する高温の回収冷媒が連結ボルトと圧縮機ス
タッキングボルト端部に漏れにくくするようなシール構
造を設け、このシール構造部分に冷却空気を流して、連
結ボルトと圧縮機スタッキングボルト周辺のガス温度上
昇を抑制し、連結ボルトと圧縮機スタッキングボルト周
辺のメタル温度を下げている。冷却空気として、圧縮機
内の圧縮空気を取り出して用いており、前記圧縮空気の
温度が回収冷媒よりも高い時や冷却効果を増大させたい
時は、タービン中間軸に送る前に冷却して圧縮空気の温
度を下げ、前記圧縮空気の圧力が低い時は、逆流を防ぐ
為、圧縮空気の圧力を昇圧機を用いて高くして用いる。
【００１４】更に、シール構造の下にタービンスタッキ
ングボルト孔やタービンスタッキングボルト孔のざぐり
面が存在しない構造として、シール部の強度を確保し、
運転時のシール部の変形量を小さくすることで、シール
部の間隙を小さくして、シール性能を向上させている。
ングボルト孔やタービンスタッキングボルト孔のざぐり
面が存在しない構造として、シール部の強度を確保し、
運転時のシール部の変形量を小さくすることで、シール
部の間隙を小さくして、シール性能を向上させている。
【００１５】図７はガスタービンの全体図であり、１０
１が圧縮機、１０２が燃焼器及び１０３がタービンであ
る。ガスタービンとは圧縮機で空気を圧縮してその圧縮
空気を燃焼器へ導き、そこで燃料と混合して燃焼させ、
そのエネルギをタービンで回収するものである。運転時
には、燃焼器では常に作動流体の燃焼が行われており、
圧縮機およびタービンは中心線１０４を中心として高速
で回転している。又、１０９はタービン側ロータと圧縮
機側ロータと各々連結されている中間軸であり、タービ
ン側ロータとは、タービンスタッキングボルト１０７で
連結されており、圧縮機側ロータとは圧縮機スタッキン
グボルト１０８で連結されている。
１が圧縮機、１０２が燃焼器及び１０３がタービンであ
る。ガスタービンとは圧縮機で空気を圧縮してその圧縮
空気を燃焼器へ導き、そこで燃料と混合して燃焼させ、
そのエネルギをタービンで回収するものである。運転時
には、燃焼器では常に作動流体の燃焼が行われており、
圧縮機およびタービンは中心線１０４を中心として高速
で回転している。又、１０９はタービン側ロータと圧縮
機側ロータと各々連結されている中間軸であり、タービ
ン側ロータとは、タービンスタッキングボルト１０７で
連結されており、圧縮機側ロータとは圧縮機スタッキン
グボルト１０８で連結されている。
【００１６】図４は、本発明におけるガスタービンの冷
却空気の系統図である。６１は圧縮機、６２は燃焼器、
６３はタービンである。矢印６６は圧縮機から抽気され
た圧縮空気が流れる経路であり、矢印７１，６９方向へ
分岐する。ここで、矢印７１はタービン動翼を冷却する
ための経路であり、矢印６９は中間軸へ圧縮空気を冷却
空気として供給するための経路である。圧縮機から取り
出した圧縮空気は高温である為、タービン動翼を冷却す
る為、プリクーラ６７で冷却されている。又、タービン
動翼冷却に充分な圧力を与える為、昇圧機６８で圧力を
上昇させている。矢印７１のタービン動翼を冷却した圧
縮空気は、中間軸６４へ回収された後、矢印７２を通っ
て燃焼器へ回収される。しかし、中間軸に回収された圧
縮空気（回収冷媒）は矢印７３，７４方向の圧縮側ロー
タ、タービン側ロータへ漏れを生じる。ここで、タービ
ン動翼を冷却した後の回収冷媒は高温となっており、７
３，７４方向へ漏れを生じると、圧縮機側ロータ，ター
ビン側ロータのメタル温度が上昇してクリープ変形を生
じ易くなる為、矢印６９の圧縮空気を冷却空気として中
間軸へ供給して矢印７３，７４と混合させて矢印７３，
７４の回収冷媒を減温させている。
却空気の系統図である。６１は圧縮機、６２は燃焼器、
６３はタービンである。矢印６６は圧縮機から抽気され
た圧縮空気が流れる経路であり、矢印７１，６９方向へ
分岐する。ここで、矢印７１はタービン動翼を冷却する
ための経路であり、矢印６９は中間軸へ圧縮空気を冷却
空気として供給するための経路である。圧縮機から取り
出した圧縮空気は高温である為、タービン動翼を冷却す
る為、プリクーラ６７で冷却されている。又、タービン
動翼冷却に充分な圧力を与える為、昇圧機６８で圧力を
上昇させている。矢印７１のタービン動翼を冷却した圧
縮空気は、中間軸６４へ回収された後、矢印７２を通っ
て燃焼器へ回収される。しかし、中間軸に回収された圧
縮空気（回収冷媒）は矢印７３，７４方向の圧縮側ロー
タ、タービン側ロータへ漏れを生じる。ここで、タービ
ン動翼を冷却した後の回収冷媒は高温となっており、７
３，７４方向へ漏れを生じると、圧縮機側ロータ，ター
ビン側ロータのメタル温度が上昇してクリープ変形を生
じ易くなる為、矢印６９の圧縮空気を冷却空気として中
間軸へ供給して矢印７３，７４と混合させて矢印７３，
７４の回収冷媒を減温させている。
【００１７】図１は、本発明におけるガスタービンの中
間軸周辺の断面図である。
間軸周辺の断面図である。
【００１８】１は外周側に１段タービン動翼１０を備え
る１段ホイールであり、２は１段ホイール１と隣接する
１段スペーサであり、７はタービン中間軸であり、３は
ホイールとスペーサとタービン中間軸に貫通するように
通されているタービンスタッキングボルトである。ター
ビンロータは、ホイールとスペーサとタービン中間軸を
タービンスタッキングボルトで締め付けて固定すること
によって形成されている。５は、タービンスタッキング
ボルト端部である。ここで、本発明におけるボルトとは
ナットを包含した意味で用いている。このため５はナッ
トである場合を含んでいる。又、４３は圧縮機動翼であ
り４２は圧縮機静翼であり、４４は外周側に圧縮機動翼
４３を備える圧縮機ホイールであり、４５は圧縮機中間
軸である。４１は圧縮機ホイールと圧縮機中間軸に貫通
するように通されている圧縮機スタッキングボルトであ
る。圧縮機ロータは圧縮機ホイールと圧縮機中間軸を圧
縮機スタッキングボルトで締め付けて固定することによ
って形成されている。１２はタービン中軸間７と圧縮機
中間軸４５を連結する連結ボルトである。又、４１は圧
縮機スタッキングボルト端部である。４は１段タービン
動翼１０を冷却した後の冷媒を回収する回収孔であり、
８は１段タービン動翼１０を冷却する冷媒を供給する供
給孔である。ここでは１段タービン動翼を冷却する為の
冷媒として、図４の矢印７１の圧縮空気を用いている。
る１段ホイールであり、２は１段ホイール１と隣接する
１段スペーサであり、７はタービン中間軸であり、３は
ホイールとスペーサとタービン中間軸に貫通するように
通されているタービンスタッキングボルトである。ター
ビンロータは、ホイールとスペーサとタービン中間軸を
タービンスタッキングボルトで締め付けて固定すること
によって形成されている。５は、タービンスタッキング
ボルト端部である。ここで、本発明におけるボルトとは
ナットを包含した意味で用いている。このため５はナッ
トである場合を含んでいる。又、４３は圧縮機動翼であ
り４２は圧縮機静翼であり、４４は外周側に圧縮機動翼
４３を備える圧縮機ホイールであり、４５は圧縮機中間
軸である。４１は圧縮機ホイールと圧縮機中間軸に貫通
するように通されている圧縮機スタッキングボルトであ
る。圧縮機ロータは圧縮機ホイールと圧縮機中間軸を圧
縮機スタッキングボルトで締め付けて固定することによ
って形成されている。１２はタービン中軸間７と圧縮機
中間軸４５を連結する連結ボルトである。又、４１は圧
縮機スタッキングボルト端部である。４は１段タービン
動翼１０を冷却した後の冷媒を回収する回収孔であり、
８は１段タービン動翼１０を冷却する冷媒を供給する供
給孔である。ここでは１段タービン動翼を冷却する為の
冷媒として、図４の矢印７１の圧縮空気を用いている。
【００１９】図２は、１段ホイールの断面図であり、５
３はタービンスタッキングボルト孔、５４は回収孔、５
５は供給孔である。回収孔と供給孔は図２に示すように
周方向に位相をずらして設けられている。
３はタービンスタッキングボルト孔、５４は回収孔、５
５は供給孔である。回収孔と供給孔は図２に示すように
周方向に位相をずらして設けられている。
【００２０】１段タービン動翼１０を冷却する冷媒は、
供給孔８から矢印９の方向に流れて、矢印１１方向へ流
れて１段タービン動翼１０を冷却し、矢印１３の方向に
回収孔１５へ流れ、前記中間軸の回収孔出口へ矢印１６
の方向へ流出する。ここで、１段タービン動翼１０を冷
却した回収冷媒は高温となっている。その後、回収冷媒
は圧縮機によって圧縮された圧縮空気１４と合流して矢
印１７の方向へ流れ、燃焼器へ回収される。ここで、矢
印１４の上流側（圧縮機側）がガスパス上流側であり、
矢印１４の下流側（タービン側）がガスパス下流側であ
る。
供給孔８から矢印９の方向に流れて、矢印１１方向へ流
れて１段タービン動翼１０を冷却し、矢印１３の方向に
回収孔１５へ流れ、前記中間軸の回収孔出口へ矢印１６
の方向へ流出する。ここで、１段タービン動翼１０を冷
却した回収冷媒は高温となっている。その後、回収冷媒
は圧縮機によって圧縮された圧縮空気１４と合流して矢
印１７の方向へ流れ、燃焼器へ回収される。ここで、矢
印１４の上流側（圧縮機側）がガスパス上流側であり、
矢印１４の下流側（タービン側）がガスパス下流側であ
る。
【００２１】図３は、中間軸７のＡ−Ａ断面である。５
１はタービンスタッキングボルト孔であり、５２は図１
における回収孔１５である。図３に示すように、タービ
ンスタッキングボルト孔５１と回収孔５２は周方向に位
相をずらして配置している。図１の２０は回収孔４から
流出した高温回収冷媒が矢印２２方向へ漏れない様にシ
ールをするラビリンスであり、２１は高温回収冷媒が矢
印２３方向へ漏れない様にシールをするラビリンスであ
る。ここで、中間軸７は運転時には高速で回転する部材
であるが、ラビリンス２０，２１が固定されている２
５，２６は静止部材である為、ラビリンス２０，２１の
静止側部材と中間軸側部材は間隙を有するように設けら
れている。このため、ラビリンス２０，２１では矢印２
２，２３方向への高温回収冷媒の漏れを完全に防止する
ことはできない。そこで、矢印３０，３１方向に冷却空
気を流して、高温回収冷媒が矢印２２，２３方向に漏れ
ないようにしている。ここでは矢印３０，３１に用いる
冷却空気として、図４の矢印６９の圧縮空気を用いてい
る。又、前記圧縮空気の温度が回収冷媒よりも高い時や
冷却空気による冷却効果を増大させたい時は、図５のよ
うに中間軸に圧縮空気を送る前にプリクーラ６７で冷却
して圧縮空気の温度を下げることが考えられる。又、前
記圧縮空気の圧力が回収冷媒よりも低い時は、逆流を防
ぐ為、図６のように圧縮空気の圧力を昇圧機６８を用い
て高くすることが考えられる。
１はタービンスタッキングボルト孔であり、５２は図１
における回収孔１５である。図３に示すように、タービ
ンスタッキングボルト孔５１と回収孔５２は周方向に位
相をずらして配置している。図１の２０は回収孔４から
流出した高温回収冷媒が矢印２２方向へ漏れない様にシ
ールをするラビリンスであり、２１は高温回収冷媒が矢
印２３方向へ漏れない様にシールをするラビリンスであ
る。ここで、中間軸７は運転時には高速で回転する部材
であるが、ラビリンス２０，２１が固定されている２
５，２６は静止部材である為、ラビリンス２０，２１の
静止側部材と中間軸側部材は間隙を有するように設けら
れている。このため、ラビリンス２０，２１では矢印２
２，２３方向への高温回収冷媒の漏れを完全に防止する
ことはできない。そこで、矢印３０，３１方向に冷却空
気を流して、高温回収冷媒が矢印２２，２３方向に漏れ
ないようにしている。ここでは矢印３０，３１に用いる
冷却空気として、図４の矢印６９の圧縮空気を用いてい
る。又、前記圧縮空気の温度が回収冷媒よりも高い時や
冷却空気による冷却効果を増大させたい時は、図５のよ
うに中間軸に圧縮空気を送る前にプリクーラ６７で冷却
して圧縮空気の温度を下げることが考えられる。又、前
記圧縮空気の圧力が回収冷媒よりも低い時は、逆流を防
ぐ為、図６のように圧縮空気の圧力を昇圧機６８を用い
て高くすることが考えられる。
【００２２】本実施例では、ラビリンス２０及び冷却空
気３０が高温回収冷媒が流出する冷媒回収孔出口とター
ビンスタッキングボルト端部５の間に有る為、高温空気
が冷却空気により減温され、タービンスタッキングボル
ト端部５に高温回収冷媒が接触しない構造となってい
る。このため、タービンスタッキングボルト端部周辺の
メタル温度が上昇するのを抑制でき、タービンスタッキ
ングボルトの締付力によってクリープ変形が生じるのを
抑制できる。その結果、タービンスタッキングボルトの
締付力の低下が抑制でき、タービンロータの剛性低下を
抑制できる。又、ラビリンス２１及び冷却空気３１が、
高温回収冷媒が流出する回収孔出口と連結ボルト端部１
２の間に有る為、高温空気が冷却空気により減温され、
連結ボルト端部及び連結ボルトよりガスパス上流側にあ
る圧縮機スタッキングボルト端部に高温回収冷媒が接触
しない構造となっているため、連結ボルト端部及び圧縮
機スタッキングボルト端部周辺のメタル温度の上昇を抑
制できる。メタル温度が低ければ、クリープ変形が起こ
りにくい為、連結ボルト端部及び圧縮機スタッキングボ
ルト端部周辺の中間軸が連結ボルト及び圧縮機スタッキ
ングボルトの締付力によって縮むように変形する事を抑
制でき、連結ボルト及び圧縮機スタッキングボルトの締
付力が低下する事を抑制できる。このため、中間軸及び
圧縮機ロータの剛性低下が抑制され、ロータの曲げ１次
危険速度が低下するのを抑制でき、ガスタービンの信頼
性が向上する。又、タービンスタッキングボルト端部と
回収孔出口の間にシール構造がある為、タービンスタッ
キングボルト端部よりも更にガスパス下流側にある、タ
ービン動翼とホイールの連結部であるダブティル部４６
にも高温の回収冷媒が接触しない構造となっている。こ
のためダブティル部のメタル温度上昇を抑制でき、ダブ
ティルを構成する部材の強度の低下を抑制できるため、
ダブティル部の信頼性が向上する。又、ラビリンス２０
の下にタービンスタッキングボルト孔やタービンスタッ
キングボルト孔のざぐり面が存在しない為、ラビリンス
部の強度が確保され、運転時の遠心力によるラビリンス
部の変形量を小さくすることができる。このため、ラビ
リンス部の間隙を小さくすることができ、シール性能が
向上する。
気３０が高温回収冷媒が流出する冷媒回収孔出口とター
ビンスタッキングボルト端部５の間に有る為、高温空気
が冷却空気により減温され、タービンスタッキングボル
ト端部５に高温回収冷媒が接触しない構造となってい
る。このため、タービンスタッキングボルト端部周辺の
メタル温度が上昇するのを抑制でき、タービンスタッキ
ングボルトの締付力によってクリープ変形が生じるのを
抑制できる。その結果、タービンスタッキングボルトの
締付力の低下が抑制でき、タービンロータの剛性低下を
抑制できる。又、ラビリンス２１及び冷却空気３１が、
高温回収冷媒が流出する回収孔出口と連結ボルト端部１
２の間に有る為、高温空気が冷却空気により減温され、
連結ボルト端部及び連結ボルトよりガスパス上流側にあ
る圧縮機スタッキングボルト端部に高温回収冷媒が接触
しない構造となっているため、連結ボルト端部及び圧縮
機スタッキングボルト端部周辺のメタル温度の上昇を抑
制できる。メタル温度が低ければ、クリープ変形が起こ
りにくい為、連結ボルト端部及び圧縮機スタッキングボ
ルト端部周辺の中間軸が連結ボルト及び圧縮機スタッキ
ングボルトの締付力によって縮むように変形する事を抑
制でき、連結ボルト及び圧縮機スタッキングボルトの締
付力が低下する事を抑制できる。このため、中間軸及び
圧縮機ロータの剛性低下が抑制され、ロータの曲げ１次
危険速度が低下するのを抑制でき、ガスタービンの信頼
性が向上する。又、タービンスタッキングボルト端部と
回収孔出口の間にシール構造がある為、タービンスタッ
キングボルト端部よりも更にガスパス下流側にある、タ
ービン動翼とホイールの連結部であるダブティル部４６
にも高温の回収冷媒が接触しない構造となっている。こ
のためダブティル部のメタル温度上昇を抑制でき、ダブ
ティルを構成する部材の強度の低下を抑制できるため、
ダブティル部の信頼性が向上する。又、ラビリンス２０
の下にタービンスタッキングボルト孔やタービンスタッ
キングボルト孔のざぐり面が存在しない為、ラビリンス
部の強度が確保され、運転時の遠心力によるラビリンス
部の変形量を小さくすることができる。このため、ラビ
リンス部の間隙を小さくすることができ、シール性能が
向上する。
【００２３】本実施例によれば、シール構造及び冷却空
気が、高温回収冷媒が流出する冷媒回収孔出口とタービ
ンスタッキングボルト端部の間に有る為、高温空気が冷
却空気により減温され、タービンスタッキングボルト端
部に高温回収冷媒が接触しない構造となっている。この
ため、タービンスタッキングボルト端部周辺のメタル温
度が上昇するのを抑制でき、タービンスタッキングボル
トの締付力によってクリープ変形が生じるのを抑制でき
る。その結果、タービンスタッキングボルトの締付力の
低下が抑制でき、タービンロータの剛性低下を抑制でき
る。又、シール構造及び冷却空気が、高温回収冷媒が流
出する回収孔出口と連結ボルト端部の間に有る為、高温
空気が冷却空気により減温され、連結ボルト端部及び連
結ボルトよりガスパス上流側にある圧縮機スタッキング
ボルト端部に高温回収冷媒が接触しない構造となってい
るため、中間軸及び圧縮機ロータの剛性低下も抑制でき
る。このため、ロータの曲げ１次危険速度が低下するの
を抑制でき、ガスタービンの信頼性が向上する。又、タ
ービンスタッキングボルト端部と回収孔出口の間にシー
ル構造がある為、タービンスタッキングボルト端部より
も更にガスパス下流側にある、タービン動翼とホイール
の連結部であるダブティル部にも高温の回収冷媒が接触
しない構造となっている。このためダブティル部のメタ
ル温度上昇を抑制でき、ダブティル部を構成する部材の
強度の低下を抑制できるため、ダブティル部の信頼性が
向上する。又、シール部の下にタービンスタッキングボ
ルト孔やタービンスタッキングボルト孔のざぐり面が存
在しない為、シール部の強度が確保され、運転時の遠心
力によるシール部の変形量を小さくすることができる。
このため、シール部の間隙を小さくすることができ、シ
ール性能が向上する。
気が、高温回収冷媒が流出する冷媒回収孔出口とタービ
ンスタッキングボルト端部の間に有る為、高温空気が冷
却空気により減温され、タービンスタッキングボルト端
部に高温回収冷媒が接触しない構造となっている。この
ため、タービンスタッキングボルト端部周辺のメタル温
度が上昇するのを抑制でき、タービンスタッキングボル
トの締付力によってクリープ変形が生じるのを抑制でき
る。その結果、タービンスタッキングボルトの締付力の
低下が抑制でき、タービンロータの剛性低下を抑制でき
る。又、シール構造及び冷却空気が、高温回収冷媒が流
出する回収孔出口と連結ボルト端部の間に有る為、高温
空気が冷却空気により減温され、連結ボルト端部及び連
結ボルトよりガスパス上流側にある圧縮機スタッキング
ボルト端部に高温回収冷媒が接触しない構造となってい
るため、中間軸及び圧縮機ロータの剛性低下も抑制でき
る。このため、ロータの曲げ１次危険速度が低下するの
を抑制でき、ガスタービンの信頼性が向上する。又、タ
ービンスタッキングボルト端部と回収孔出口の間にシー
ル構造がある為、タービンスタッキングボルト端部より
も更にガスパス下流側にある、タービン動翼とホイール
の連結部であるダブティル部にも高温の回収冷媒が接触
しない構造となっている。このためダブティル部のメタ
ル温度上昇を抑制でき、ダブティル部を構成する部材の
強度の低下を抑制できるため、ダブティル部の信頼性が
向上する。又、シール部の下にタービンスタッキングボ
ルト孔やタービンスタッキングボルト孔のざぐり面が存
在しない為、シール部の強度が確保され、運転時の遠心
力によるシール部の変形量を小さくすることができる。
このため、シール部の間隙を小さくすることができ、シ
ール性能が向上する。
【００２４】
【発明の効果】本発明によると、ガスタービンの構成部
材の剛性低下を抑制することができる。
材の剛性低下を抑制することができる。
【図１】本発明の一実施例であるタービンロータの実施
例の断面図。
例の断面図。
【図２】図１で示した１段ホイールの断面図。
【図３】図１で示した中間軸のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の一実施例であるガスタービンの冷却空
気の系統図。
気の系統図。
【図５】本発明の一実施例であるガスタービンの冷却空
気の系統図。
気の系統図。
【図６】本発明の一実施例であるガスタービンの冷却空
気の系統図。
気の系統図。
【図７】本発明の一実施例であるガスタービンの全体
図。
図。
１…１段ホイール、２…２段ホイール、５…タービンス
タッキングボルト端部、７…中間軸、２０，２１…ラビ
リンス。
タッキングボルト端部、７…中間軸、２０，２１…ラビ
リンス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 学 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 高野 剛 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 野田 雅美 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 Ｆターム(参考） 3G002 AA06 AA10 AB01 CA08 CB01 HA07 HA10 HA15
Claims (5)
- 【請求項１】タービン側ロータと圧縮機側ロータとそれ
らを連結する中間軸を備え、タービン動翼を冷媒を用い
て冷却して、その冷媒を回収し、前記回収冷媒を回収す
る為の回収孔をタービン側ロータ、中間軸に有し、該中
間軸に該回収孔の出口が存在するガスタービンにおい
て、該回収孔出口より、ガスパス上流側又はガスパス下
流側の少なくともいずれか片方の外周側表面に、冷却空
気を流すことを特徴とするガスタービン。 - 【請求項２】タービン側ロータと圧縮機側ロータとそれ
らを連結する中間軸を備え、タービン動翼を冷媒を用い
て冷却して、その冷媒を回収し、前記回収冷媒を回収す
る為の回収孔をタービン側ロータ、中間軸内に有し、該
中間軸に該回収孔の出口が存在するガスタービンにおい
て、該回収孔出口より、ガスパス上流側又はガスパス下
流側の少なくともいずれか片方に、該回収冷媒が漏れな
いようなシール構造を設け、該シール構造部分に冷却空
気を流すことを特徴とするガスタービン。 - 【請求項３】タービン側ロータと圧縮機側ロータとそれ
らを連結する中間軸を備え、タービン動翼を冷媒を用い
て冷却して、その冷媒を回収し、前記回収冷媒を回収す
る為の回収孔をタービン側ロータ、中間軸内に有し、該
中間軸に該回収孔の出口が存在し、該回収孔出口よりガ
スパス下流側にタービン側ロータと中間軸を連結するタ
ービンスタッキングボルトを備え、該回収孔出口よりガ
スパス上流側に圧縮機側ロータと中間軸を連結する圧縮
機スタッキングボルトを備えるガスタービンにおいて、
該回収孔出口とタービンスタッキングボルトの間又は該
回収孔出口と圧縮機スタッキングボルトの間の少なくと
もいずれか片方に、該回収冷媒が漏れないようなシール
構造を設け、該シール構造部分に冷却空気を流すことを
特徴とするガスタービン。 - 【請求項４】請求項３に記載のガスタービンにおいて、
前記中間軸に環状の突出部を外周側に設け、該突出部は
中間軸の回収孔出口とタービンスタッキングボルト端部
の間にあり、該突出部に前記回収孔から流出する冷媒を
シールするシール部材を設け、該タービンスタッキング
ボルト端部に前記回収冷媒が接触しないようにすること
を特徴とするガスタービン。 - 【請求項５】中間軸のシール部に流す冷却空気として、
圧縮機内の圧縮空気を取り出して使用すること、又は、
圧縮機内の圧縮空気を取り出し、該圧縮空気を冷却して
使用すること、或いは、圧縮機内の圧縮空気を取り出
し、該圧縮空気を冷却して更に昇圧機で圧力を高くして
使用することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
かに記載のガスタービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09456899A JP3975609B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | ガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09456899A JP3975609B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | ガスタービン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000291402A true JP2000291402A (ja) | 2000-10-17 |
| JP3975609B2 JP3975609B2 (ja) | 2007-09-12 |
Family
ID=14113925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09456899A Expired - Lifetime JP3975609B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | ガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3975609B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007291966A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Toshiba Corp | 蒸気タービンおよびタービンロータ |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP09456899A patent/JP3975609B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007291966A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Toshiba Corp | 蒸気タービンおよびタービンロータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3975609B2 (ja) | 2007-09-12 |
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