JP2001234701A - Refrigerant recovery type gas turbine rotor - Google Patents

Refrigerant recovery type gas turbine rotor

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JP2001234701A
JP2001234701A JP2000054380A JP2000054380A JP2001234701A JP 2001234701 A JP2001234701 A JP 2001234701A JP 2000054380 A JP2000054380 A JP 2000054380A JP 2000054380 A JP2000054380 A JP 2000054380A JP 2001234701 A JP2001234701 A JP 2001234701A
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JP
Japan
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heat shield
refrigerant
duct
shield duct
gas turbine
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Application number
JP2000054380A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Matsumoto
学 松本
Shinya Marushima
信也 圓島
Saneyuki Ueno
実行 上野
Takeshi Takano
剛 高野
Takashi Ikeguchi
隆 池口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerant recovery type gas turbine rotor which can easily be manufactured and sufficiently reduce stress based on thermal stress and centrifugal load generated due to refrigerant recovery. SOLUTION: In this refrigerant recovery type gas turbine rotor, a disc 5 is so constructed that a moving blade is planted in the outer peripheral part and an axial refrigerant passage for circulating a refrigerant in the axial direction is provided in the interior, plural discs 51 are axially stacked through spacers 52, and a heat insulating duct 7 for supplying and discharging a refrigerant from the axial refrigerant passage to the moving blade is provided between the disc and the space. In the gas turbine rotor, the heat insulating duct 7 is stored in a groove 57 provided extending in the radial direction in the side wall of the disc, a projecting part 73 is provided on the side wall of the heat insulating duct 7, and the groove wall of the disc where the heat insulating duct is stored is provided with an engagement groove 59 for fitting the projecting part of the heat insulating duct.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は冷媒回収型ガスター
ビンロータに係わり、特に外周部に動翼が植設され、か
つ内部に冷媒が軸方向に流通する軸方向冷媒流通路を有
するディスクが、スペーサを介して軸方向に複数個積層
され、かつ前記ディスクとスペーサ間に前記軸方向冷媒
流通路から前記動翼に冷媒を給排する遮熱ダクトを備え
ている冷媒回収型ガスタービンロータに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerant recovery type gas turbine rotor, and more particularly, to a disk having a rotor blade implanted on an outer peripheral portion and having an axial refrigerant flow passage through which a refrigerant flows in an axial direction. The present invention relates to a refrigerant recovery type gas turbine rotor having a plurality of heat-shielding ducts laminated in the axial direction via a spacer and provided between the disk and the spacer to supply and discharge the refrigerant from the axial refrigerant flow passage to the rotor blades. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンは、圧縮空気で燃料を燃や
して生成した高温高圧の燃焼ガスでタービンを回転させ
て動力を発生するエンジンであり、ガスパス(高温高圧
の燃焼ガス流通路)路に配置されている静翼および動翼
は、内部に冷媒流通路が形成されており、この冷媒流通
路に冷却媒体を流通させることにより冷却されるように
形成されている。
2. Description of the Related Art A gas turbine is an engine that generates power by rotating a turbine with high-temperature and high-pressure combustion gas generated by burning fuel with compressed air, and is disposed in a gas path (high-temperature and high-pressure combustion gas flow passage). The stationary blades and the moving blades each have a refrigerant flow passage formed therein, and are formed so as to be cooled by flowing a cooling medium through the refrigerant flow passage.

【0003】従来一般に採用されているガスタービンで
は、静翼や動翼を冷却した後の冷媒をガスパス中に放出
するようにしているのが普通であるが、この冷媒をガス
パス中に放出するものでは、低温の冷媒が作動ガス中に
混入されるため、ガスタービンの効率を低下させる恐れ
がある。このため最近においては、冷却後の冷媒を回収
して再利用するクローズド冷却式ガスタービン(冷媒回
収型ガスタービン)が開発されつゝある。
[0003] In a gas turbine generally used in the past, it is common to discharge a refrigerant after cooling a stationary blade or a moving blade into a gas path. In such a case, since the low-temperature refrigerant is mixed into the working gas, the efficiency of the gas turbine may be reduced. For this reason, recently, a closed cooling type gas turbine (refrigerant recovery type gas turbine) that collects and reuses the cooled refrigerant has been developed.

【0004】クローズド冷却式ガスタービンで動翼を冷
却したあとの冷媒を回収するには、ガスタービンロータ
の内部に供給流路と回収流路の両者を形成する必要があ
るが、動翼を冷却することによって冷媒の温度は200
℃以上も上昇するため、供給冷媒と回収冷媒の温度差に
起因してロータ構成部材に温度勾配が形成され、大きな
熱応力が発生する。クローズド冷却式ガスタービンで
は、ロータ内での冷媒流通路配置上の制約が多い中で、
この熱応力をいかに低減するかが開発上のひとつの大き
な課題である。
[0004] In order to recover the refrigerant after cooling the rotor blades with a closed cooling gas turbine, it is necessary to form both a supply flow path and a recovery flow path inside the gas turbine rotor. As a result, the temperature of the refrigerant becomes 200
Since the temperature rises by more than ° C., a temperature gradient is formed in the rotor component due to the temperature difference between the supplied refrigerant and the recovered refrigerant, and a large thermal stress is generated. In closed-cooled gas turbines, there are many restrictions on the refrigerant flow path arrangement in the rotor,
How to reduce this thermal stress is one of the major issues in development.

【0005】そこで、例えば特開平11−153001
号公報では、ロータ内部の冷媒供給、回収流路に遮熱部
材を装着して冷媒とロータ構成部材間の伝熱を抑制し、
熱応力の低減を図っている。
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-153001
In the publication, a heat shield member is attached to the refrigerant supply and recovery flow passage inside the rotor to suppress heat transfer between the refrigerant and the rotor constituent members,
The thermal stress is reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】冷媒流路に装着する遮
熱部材としては、(1)回収冷媒の温度に耐える材料で
あること、(2)強力な遠心力に耐える構造であるこ
と、(3)遮熱部材の外側を冷媒が流れて遮熱効果が低
下しないこと、(4)起動時に遮熱部材とロータの熱伸
び差を吸収する間隙を有していること、(5)加工およ
び組み立てが容易であること、(6)装着半径位置が移
動して回転アンバランスを誘発しないこと、等が要求さ
れる。
The heat shielding member to be mounted on the refrigerant channel is (1) a material that can withstand the temperature of the recovered refrigerant, (2) a structure that can withstand a strong centrifugal force, 3) that the coolant does not flow outside the heat shield member to reduce the heat shield effect, (4) that the heat shield member has a gap that absorbs the difference in thermal expansion between the heat shield member and the rotor at the time of startup, (5) processing and It is required to be easy to assemble, and (6) not to induce rotational imbalance by moving the mounting radius position.

【0007】前述した従来のものでは、ディスクを積層
したロータのスタッキング接合部に冷媒の供給と回収流
路を形成して、軸方向の円孔流路には遮熱管、半径方向
のディスク接合部に形成されたスリット流路には一端に
円管を有する遮熱ダクト(特開平11−153001号
公報図3参照)が装着されており、遮熱ダクトに作用す
る遠心荷重は、円管の両端を軸方向流路の孔に挿入する
ことによって支持されている。
In the prior art described above, the supply and recovery channels for the refrigerant are formed at the stacking joints of the rotor on which the disks are stacked, and the heat shield tubes and the radial disk joints are formed at the axial circular passages. A heat shield duct having a circular pipe at one end (see FIG. 3 of JP-A-11-153001) is attached to the slit flow path formed at the end of the slit flow path. Is inserted into the hole of the axial flow path.

【0008】しかし、この場合には、遮熱ダクトをスタ
ッキングの接合面に挟んで組み立てる関係上、両端の円
管はそれぞれ別部材の孔に加工および組み立てによって
生じた芯ずれを伴って挿入されることになる。このた
め、遠心荷重が作用した際に片支持状態となり、付け根
の応力が増大するほか、高速回転体として好ましい支持
構造とは言えない。
However, in this case, since the heat shield duct is interposed between the joining surfaces of the stacking, the circular pipes at both ends are inserted into holes of different members with misalignment caused by processing and assembling. Will be. For this reason, when a centrifugal load is applied, it becomes a single support state, the stress at the base increases, and it cannot be said that it is a preferable support structure as a high-speed rotating body.

【0009】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、製作が容易であり、かつ冷媒回収
に起因して発生する熱応力および遠心荷重に基づく応力
を充分低減することが可能なこの種のガスタービンロー
タを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing, and it is an object of the present invention to make it easy to manufacture and sufficiently reduce thermal stress generated due to refrigerant recovery and stress caused by centrifugal load. It is an object of the invention to provide a possible gas turbine rotor of this kind.

【0010】[0010]

【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、かつ内部に冷媒が軸方向に流通す
る軸方向冷媒流通路を有するディスクが、スペーサを介
して軸方向に複数個積層され、かつ前記ディスクとスペ
ーサ間に前記軸方向冷媒流通路から前記動翼に冷媒を給
排する遮熱ダクトを備えている冷媒回収型ガスタービン
ロータにおいて、前記遮熱ダクトを、前記ディスクの側
壁に径方向にのびて設けられた溝内に収納するように形
成するとともに、前記遮熱ダクトの側壁に突出部を設
け、かつ前記遮熱ダクトが収納されているディスクの溝
壁に前記遮熱ダクトの突出部が嵌合される係合溝を設け
るようにし所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
That is, according to the present invention, there is provided a disk in which a rotor blade is implanted on an outer peripheral portion and which has an axial refrigerant flow passage through which a refrigerant flows in an axial direction. In a refrigerant recovery type gas turbine rotor comprising a plurality of stacked, and a heat shield duct for supplying and discharging the refrigerant from the axial refrigerant flow passage to the rotor blade between the disk and the spacer, the heat shield duct, A groove wall formed on the side wall of the disk so as to be accommodated in a groove extending in a radial direction, a protrusion is provided on a side wall of the heat shield duct, and a groove wall of the disk in which the heat shield duct is housed. And an engagement groove into which the protruding portion of the heat shield duct is fitted, thereby achieving an intended purpose.

【0011】また本発明は、外周部に動翼が植設され、
かつ内部に冷媒が軸方向に流通する軸方向冷媒流通路を
有するディスクが、スペーサを介して軸方向に複数個積
層され、かつ前記ディスクと前記スペーサ間に、前記軸
方向冷媒流通路から前記動翼に冷媒を給排する遮熱ダク
トを備えている冷媒回収型ガスタービンロータにおい
て、前記遮熱ダクトを、前記ディスクの側壁に径方向に
のびて設けられた溝内に収納するとともに、前記遮熱ダ
クトの対向する両側壁の外側にそれぞれ前記遮熱ダクト
と同一部材の突出部を設け、かつ前記遮熱ダクトが収納
されているディスクの溝壁に前記遮熱ダクトの突出部が
それぞれ嵌合される係合溝を設けるようにしたものであ
る。
Further, according to the present invention, a rotor blade is implanted on an outer peripheral portion,
A plurality of disks each having an axial refrigerant flow passage through which the refrigerant flows in the axial direction are stacked in the axial direction via a spacer, and the disk is moved from the axial refrigerant flow passage to the space between the disk and the spacer. In a refrigerant recovery type gas turbine rotor provided with a heat shield duct for supplying and discharging a refrigerant to and from a blade, the heat shield duct is housed in a groove extending in a radial direction on a side wall of the disk, and the heat shield duct is provided. Protrusions of the same member as the heat shield duct are respectively provided outside the opposite side walls of the heat duct, and the protrusions of the heat shield duct are fitted into groove walls of a disk in which the heat shield duct is housed, respectively. The engagement groove is provided.

【0012】また、この場合、前記遮熱ダクトの軸芯側
端部に、前記軸方向冷媒流通路とほぼ同一径の円筒体が
設けられるとともに、この円筒体内と前記遮熱ダクト内
が連通するように形成したものである。また、前記遮熱
ダクトの軸芯側端部に、前記軸方向冷媒流通路とほぼ同
一径の半月筒体を設けるとともに、この半月筒体内と前
記遮熱ダクト内が連通するように形成し、かつ前記軸方
向冷媒流通路に前記半月筒体と合わされて円筒を形成す
る半月筒部を設けるようにしたものである。また、前記
遮熱ダクトの側壁に設けられる突出部を、遮熱ダクトの
長手方向中間部に設けるようにしたものである。また、
前記遮熱ダクトが収納される溝に設けられる係合溝の奥
底の形状を、円状底としたものである。
In this case, a cylindrical body having substantially the same diameter as the axial refrigerant flow passage is provided at an end of the heat shield duct on the shaft core side, and the cylindrical body and the inside of the heat shield duct communicate with each other. It was formed as follows. Further, at the axial end of the heat shield duct, a half-moon cylinder having substantially the same diameter as the axial refrigerant flow passage is provided, and the half-moon cylinder and the heat shield duct are formed so as to communicate with each other, In addition, a half-moon tube portion that is combined with the half-moon tube to form a cylinder is provided in the axial refrigerant flow passage. Further, the protrusion provided on the side wall of the heat shield duct is provided at an intermediate portion in the longitudinal direction of the heat shield duct. Also,
The shape of the deep bottom of the engagement groove provided in the groove in which the heat shield duct is housed is a circular bottom.

【0013】すなわちこのように形成された冷媒回収型
ガスタービンロータであると、遮熱ダクトが、ディスク
の側壁に径方向にのびて設けられた溝内に収納されるよ
うに形成されるとともに、遮熱ダクトの側壁に突出部が
設けられ、また遮熱ダクトが収納されているディスクの
溝壁に遮熱ダクトの突出部が嵌合される係合溝が設けら
れていることから、遮熱ダクトは遮熱ダクトの側壁に設
けられている突出部とディスク溝に設けられている係合
溝との係合により支持されるので、遮熱ダクトの遠心力
はディスクによって充分に保持され、冷媒回収に起因し
て発生する熱応力および遠心荷重に基づく応力は充分低
減され、また遮熱ダクトの突出部およびディスクの溝加
工だけでよいので、その製作は容易であり、また構成も
非常に簡単である。
That is, in the refrigerant recovery type gas turbine rotor formed as described above, the heat shield duct is formed so as to be housed in a groove provided to extend radially on the side wall of the disk. A protrusion is provided on the side wall of the heat shield duct, and an engagement groove for fitting the protrusion of the heat shield duct is provided on the groove wall of the disk in which the heat shield duct is housed. Since the duct is supported by the engagement between the protrusion provided on the side wall of the heat shield duct and the engagement groove provided on the disk groove, the centrifugal force of the heat shield duct is sufficiently held by the disk, and the refrigerant Thermal stress due to recovery and stress due to centrifugal load are sufficiently reduced, and only the protruding part of the heat shield duct and the groove of the disk need to be machined, making it easy to manufacture and very simple in construction. Is

【0014】[0014]

【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に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および遮熱ダ
クトが示されている。クローズド空気冷却型ガスタービ
ンは、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4段で構成された静翼41、動翼
42、ロータ5からなるタービン部によって構成されて
いる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a cross section of the upper half of a closed air-cooled gas turbine according to the present invention and a heat shield duct. The closed air-cooled gas turbine includes a casing 1, a compressor 2, a combustor 3, and a turbine unit including four stages, a stationary blade 41, a moving blade 42, and a rotor 5 disposed therein. ing.

【0015】ガスタービンは、燃焼器3で生成された高
温かつ高圧の燃焼ガスが、ガスパス部,すなわち静翼4
1および動翼42が交互に配置されて形成されたガスパ
ス4を流れることによって、軸受11に支持されたロー
タ5が回転して動力が発生される。
In the gas turbine, the high-temperature and high-pressure combustion gas generated in the combustor 3 is supplied to a gas path section, that is, a stationary blade 4.
By flowing through the gas path 4 formed by alternately arranging the rotor blades 1 and the moving blades 42, the rotor 5 supported by the bearing 11 rotates to generate power.

【0016】この場合、静翼41や動翼42は、高温の
燃焼ガスに曝されることから、その内部には冷媒の流通
路が形成されており、この流通路に流れる冷媒によって
冷却されるように形成されている。本実施例では冷媒と
して燃焼用圧縮空気の一部を用いており、初段と2段動
翼の冷媒は冷却後に燃焼器3に回収する。このため動翼
を支持するディスク51とスペーサ52を交互に積層し
て構成されたロータ5の内部には、図中矢印Aで示すよ
うに、軸端からスタッキング接合部53を通って動翼に
至る冷媒の供給流路54と、動翼からスタッキング接合
部53を経て燃焼器3に至る回収流路55が形成されて
いる。なお、軸方向の流路内には遮熱管6が装着されて
おり、半径方向の流路内には遮熱ダクト7が装着されて
いる。
In this case, since the stationary blades 41 and the moving blades 42 are exposed to the high-temperature combustion gas, a refrigerant passage is formed inside the stationary blades 41 and the moving blades 42, and are cooled by the refrigerant flowing through the passages. It is formed as follows. In this embodiment, a part of the compressed air for combustion is used as the refrigerant, and the refrigerant of the first stage and the second stage rotor blades is collected in the combustor 3 after cooling. For this reason, as shown by an arrow A in the figure, inside the rotor 5 formed by alternately stacking the disks 51 and the spacers 52 that support the moving blades, pass through the stacking joints 53 from the shaft ends to the moving blades. A refrigerant supply flow path 54 and a recovery flow path 55 from the rotor blade to the combustor 3 via the stacking joint 53 are formed. A heat shield tube 6 is mounted in the axial flow path, and a heat shield duct 7 is mounted in the radial flow path.

【0017】図2は、図1(a)の断面を示したもの
で、供給流路54と回収流路55は、周方向に間隔をお
いて配置されているスタッキングボルト孔56の中間に
形成されている。なお、この場合、位相を変えて交互に
配置されているため、両者が交差することは無い。
FIG. 2 shows a cross section of FIG. 1A, in which a supply channel 54 and a recovery channel 55 are formed in the middle of stacking bolt holes 56 which are arranged at intervals in the circumferential direction. Have been. In this case, since they are alternately arranged with a changed phase, they do not intersect.

【0018】図1に戻り、図1(b)は、遮熱管6およ
び遮熱ダクト7の単品を斜視図で示したものである。遮
熱管6は両端にリブ61を有する管で形成され、内部に
は流路62が形成されている。これに対して遮熱ダクト
7は、矩形断面(幅a×b)のダクト71の内径側に遮
熱管6と同径の流路を有する円筒72が結合されて形成
されている。また、このダクト71の周方向側壁には両
側にフック(突出部)73が設けられている。
Returning to FIG. 1, FIG. 1B is a perspective view showing a single unit of the heat shield tube 6 and the heat shield duct 7. The heat shield tube 6 is formed of a tube having ribs 61 at both ends, and a flow path 62 is formed inside. On the other hand, the heat shield duct 7 is formed by connecting a cylinder 72 having a flow path of the same diameter as the heat shield tube 6 to the inner diameter side of a duct 71 having a rectangular cross section (width a × b). Hooks (projections) 73 are provided on both sides of the duct 71 in the circumferential direction.

【0019】図3は、ディスク51の一部の形状を示す
もので、ディスク51の側面には、遮熱管6と遮熱ダク
ト7の収納部が形成されている。すなわち、ディスク5
1のスタッキング接合部53には、幅がa、深さbのス
リット(溝)57および軸方向に貫通する孔58が形成
されており、スリットの中間位置にはフック溝59がス
リットに直交して形成されている。この場合、このフッ
ク溝59は溝底部が円形状に形成されている。
FIG. 3 shows a part of the shape of the disk 51. On the side surface of the disk 51, a storage portion for the heat shield tube 6 and the heat shield duct 7 is formed. That is, the disk 5
A slit (groove) 57 having a width a and a depth b and a hole 58 penetrating in the axial direction are formed in the stacking joint portion 53, and a hook groove 59 is perpendicular to the slit at an intermediate position of the slit. It is formed. In this case, the bottom of the hook groove 59 is formed in a circular shape.

【0020】ロータの組み立ての際には、先ずディスク
51の貫通孔58に遮熱管6を、スリット57に遮熱ダ
クト7を装着し、ダクト71の側面がディスク51の側
面よりも露出していないことを確認した上でロータ5を
スタッキングする。
At the time of assembling the rotor, first, the heat shield tube 6 is mounted on the through hole 58 of the disk 51 and the heat shield duct 7 is mounted on the slit 57, and the side of the duct 71 is not more exposed than the side of the disk 51. After confirming this, the rotor 5 is stacked.

【0021】ロータが回転することによって遮熱ダクト
7に作用する遠心荷重は、2ヵ所のフック73で支持さ
れるが、フック溝59のタッチ面半径位置Rは両側同時
に精度良く加工できるため、荷重を均等に分散させて支
持できる。また、ダクトの半径方向にはフックタッチ面
より外径側に引張荷重、内径側に圧縮荷重が作用し、半
径位置Rの設定によって両者の配分が変るため、半径を
適切な位置に設計すれば応力を最小限に抑制できる。
The centrifugal load acting on the heat shield duct 7 due to the rotation of the rotor is supported by the two hooks 73. However, since the touch surface radius position R of the hook groove 59 can be machined simultaneously on both sides with high accuracy, the load is reduced. Can be evenly dispersed and supported. Also, in the radial direction of the duct, a tensile load acts on the outer diameter side and a compressive load acts on the inner diameter side from the hook touch surface, and the distribution of both changes depending on the setting of the radius position R, so if the radius is designed at an appropriate position Stress can be minimized.

【0022】遮熱管外側およびダクト側面に設けられて
いるくぼみ63,74は、組み立て後にディスク壁面と
の間に空隙を設けて遮熱効果を高めるために形成されて
いるが、同部に流れが発生すると伝熱が促進されるため
に遮熱効果は低下する。遮熱管6のリブ61をしまりば
めすることによって軸方向流路側の空隙63と半径方向
流路側の空隙74aが遮断されているために、遮熱ダク
ト周りの前記した流れは、遮熱ダクト円筒72の端面に
形成されるリング状の間隙64とダクト外径側の4辺の
間隙75との間に冷媒流路62からリークした冷媒によ
って形成されるが、その流量は流路断面積の小さいダク
ト4辺の間隙75によって規制される。
The recesses 63 and 74 provided on the outside of the heat shield tube and on the side surface of the duct are formed to provide a gap between the disk wall surface after assembly and to enhance the heat shielding effect. When generated, the heat transfer is promoted, so that the heat shielding effect is reduced. Since the gap 63 on the axial flow path side and the gap 74a on the radial flow path side are blocked by tightly fitting the ribs 61 of the heat shield pipe 6, the above-mentioned flow around the heat shield duct is a heat shield duct cylinder. A coolant leaked from the coolant passage 62 is formed between the ring-shaped gap 64 formed on the end face of the 72 and the gap 75 on the four sides on the outer diameter side of the duct. It is regulated by the gap 75 on the four sides of the duct.

【0023】フック半径位置の軸方向側壁にリブ76を
形成することにより、フック73がディスクのフック溝
59に面タッチするために、前述の流路断面積はa/
(a+b)に縮小するため、本支持構造は遮熱を効果的
に維持する上でも有効である。
The rib 76 is formed on the axial side wall at the radius of the hook, so that the hook 73 comes into surface contact with the hook groove 59 of the disk.
Since the size is reduced to (a + b), the present support structure is also effective in effectively maintaining the heat shielding.

【0024】図4は、遮熱ダクトのもう一つの実施例を
示しており、この場合は、前述した実施例とは遠心荷重
を支えるフックの形状が異なっている。遮熱ダクト8
は、半径方向の流路を有するダクト81と軸方向流路を
有する円筒82からなり、側面には窪み83を有してい
る。但し円筒82の外側はダクト側に拡張した長円形状
をしており、同長円部の外壁を支持面として、遠心荷重
をフック84により支持する。
FIG. 4 shows another embodiment of the heat shield duct. In this case, the shape of the hook for supporting the centrifugal load is different from that of the above-described embodiment. Heat shield duct 8
Consists of a duct 81 having a radial flow path and a cylinder 82 having an axial flow path, and has a depression 83 on the side surface. However, the outside of the cylinder 82 has an oval shape expanded toward the duct, and the centrifugal load is supported by the hook 84 using the outer wall of the oval portion as a support surface.

【0025】なお、長円形状にしたのはフック周りの強
度を高めるためであり、荷重が作用することによってフ
ック84には、矢印Bで示したダクトおよび円筒をつぶ
す方向の曲げモーメントが作用するが、長円にすること
によって同部の剛性が増し、長円の離芯率を適切に設計
すれば遠心荷重によってつぶされることなく支持でき
る。
The elliptical shape is used to increase the strength around the hook. When a load acts on the hook 84, a bending moment in the direction of crushing the duct and cylinder indicated by the arrow B acts on the hook 84. However, the rigidity of the part is increased by making it oval, and if the eccentricity of the oval is appropriately designed, it can be supported without being crushed by centrifugal load.

【0026】ディスクには遮熱ダクト8の投影面を彫り
込めばよく、フック収納部は円筒82の外径Dと同径の
エンドミルカッターで半径方向に切削することによって
形成される。したがってフックタッチ面の半径位置は高
精度で加工でき、曲面であっても遠心荷重を片側フック
だけで支持することはない。むしろ曲面にしてタッチ面
積を拡げることにより、荷重を分散させてタッチ面圧を
小さくする効果が得られる。
The projection surface of the heat shield duct 8 may be engraved on the disk, and the hook storage portion is formed by cutting in the radial direction with an end mill cutter having the same diameter as the outer diameter D of the cylinder 82. Therefore, the radial position of the hook touch surface can be processed with high precision, and even if it is a curved surface, the centrifugal load is not supported by only one side hook. Rather, by making the touch area curved, the load can be dispersed and the effect of reducing the touch surface pressure can be obtained.

【0027】なお、円筒で遠心荷重を支持する点では従
来技術と共通しているが、本発明の意図はロータ構成部
材であるディスクもしくはスペーサ単体で遮熱ダクトに
作用する遠心荷重を支持し、かつ支持合力の作用腺を遮
熱ダクトの遠心荷重作用腺とを一致させて支持する構造
にある。
Although the present invention is common to the prior art in that a centrifugal load is supported by a cylinder, the intent of the present invention is to support a centrifugal load acting on a heat shield duct by a disk or spacer as a rotor constituent member. In addition, there is a structure in which the working gland of the supporting resultant force is supported in accordance with the centrifugal load working gland of the heat shield duct.

【0028】図5は、さらに他の実施例を示している。
この実施例では分岐部の遮熱構造を変えており、遮熱ダ
クト9は、ダクト91の端部を半月状にえぐることによ
って円筒の半円分に対応する遮熱壁92を形成してお
り、ダクトの側面にフック93を有している。この場
合、残りの半円分に対するディスク孔の壁面が冷媒に曝
されるようになるため、軸方向流路に半円筒の遮熱壁6
7を延長させた遮熱管66を装着した。
FIG. 5 shows still another embodiment.
In this embodiment, the heat shield structure of the branch part is changed, and the heat shield duct 9 forms a heat shield wall 92 corresponding to the semicircle of the cylinder by circling the end of the duct 91 in a semilunar shape. And a hook 93 on the side of the duct. In this case, since the wall surface of the disk hole corresponding to the remaining semicircle is exposed to the refrigerant, the semi-cylindrical heat shield wall 6 is formed in the axial flow path.
7 was fitted with a heat shield tube 66 extended.

【0029】遮熱ダクト9はダクト91の端部を半月状
に削除するだけで成形できるため、製作が大幅に簡素化
されるほか、両者をロータに組み込むことによって見か
けは遮熱ダクト7と同様の形が形成されるため、同等の
遮熱効果が得られる。
Since the heat shield duct 9 can be formed simply by removing the end of the duct 91 in a half-moon shape, the production is greatly simplified. In addition, the appearance of the heat shield duct 7 is the same as that of the heat shield duct 7 by incorporating both of them into the rotor. Is formed, the same heat shielding effect can be obtained.

【0030】但し、遮熱ダクト9の端部と遮熱管の遮熱
壁67の境界に間隙68が形成されるため、同間隙から
冷媒がリークして遮熱効果が減退することが懸念され
る。間隙68は運転時の熱伸びを考慮して設計されるた
め、間隙64より長さ比L/bだけ余分に間隙を拡げる
必要があるが、間隙の長さは、遮熱壁67を延長させる
ことによって4b/πD(b=15mm、D=40mm
で約半分)に短縮するため、間隙のリーク流路断面積と
しては大きな差はなく、遮熱効果が減退することはな
い。
However, since the gap 68 is formed at the boundary between the end of the heat shield duct 9 and the heat shield wall 67 of the heat shield tube, there is a concern that the refrigerant leaks from the gap and the heat shield effect is reduced. . Since the gap 68 is designed in consideration of thermal expansion during operation, it is necessary to expand the gap by a length ratio L / b more than the gap 64, but the length of the gap extends the heat shield wall 67. By this, 4b / πD (b = 15 mm, D = 40 mm
Therefore, there is no significant difference in the cross-sectional area of the leak passage in the gap, and the heat shielding effect does not decrease.

【0031】また、遮熱ダクトから遮熱壁67を切り離
した分のフック93に作用する遠心荷重が軽減されるほ
か、分岐部の遮熱壁を円筒状に形成した場合に発生する
曲がり応力の問題を排除できるため、強度設計が容易に
なる大きな利点が得られる。
In addition to reducing the centrifugal load acting on the hook 93 by an amount corresponding to the separation of the heat shield wall 67 from the heat shield duct, the bending stress generated when the heat shield wall of the branch portion is formed in a cylindrical shape is reduced. Since the problem can be eliminated, a great advantage that the strength design becomes easy can be obtained.

【0032】だし遮熱壁67の片持ち支持による曲げ応
力が新たに発生するが、付け根69を厚肉にして補強す
る等の対策によってさらに軽減できるため、大きな問題
にはならない。
Although bending stress is newly generated due to the cantilever support of the heat shield wall 67, it is not a serious problem since it can be further reduced by measures such as thickening and reinforcing the base 69.

【0033】上述した実施例では、遮熱向上のための空
隙を形成する窪みをダクト角部のリブによって形成した
が、壁の強度に余裕があればダクト端部4辺のリブ以外
は省いて良く、逆に強度が不足する場合は壁上に格子状
のリブを形成しても空隙は形成できる。
In the above-described embodiment, the recess forming the gap for improving the heat shielding is formed by the ribs at the corners of the duct. However, if the wall has sufficient strength, the ribs other than the ribs at the four sides of the duct end are omitted. On the contrary, when the strength is insufficient, a gap can be formed even if a grid-like rib is formed on the wall.

【0034】なお、実施例では遮熱ダクトを分岐流路に
適用したが、ガスタービンによってはロータ中心部に供
給流路を形成し、半径方向にはスタッキング接合部を横
断するのみに流路を形成する場合があるが、本発明によ
るダクト側面での遠心荷重支持構造、分岐無しのストレ
ート形遮熱ダクトに対しても適用でき、またダクトの断
面は矩形に限らず円形でも形成できる。
In the embodiment, the heat shield duct is applied to the branch flow path. However, depending on the gas turbine, a supply flow path is formed at the center of the rotor, and the flow path is formed only across the stacking joint in the radial direction. Although it may be formed, it can be applied to the centrifugal load supporting structure on the side of the duct according to the present invention, a straight type heat shield duct without branching, and the cross section of the duct is not limited to a rectangle but may be a circle.

【0035】また冷媒は空気に限らず、例えばガスター
ビンの排熱を利用して生成した蒸気を翼の冷媒とするコ
ンバインド発電プラントのガスタービン等に対しても本
発明による遮熱ダクトは適用できる。
The refrigerant is not limited to air, and the heat shield duct according to the present invention can be applied to, for example, a gas turbine of a combined power generation plant using steam generated by utilizing exhaust heat of a gas turbine as a blade refrigerant. .

【0036】以上種々説明してきたようにこのように形
成されたガスタービンロータであると、ディスクの溝に
ダクトで形成された遮熱ダクトが装着され、この遮熱ダ
クト周方向側壁の中間半径位置に遠心荷重を支持するた
めのフック,特に遮熱ダクトと同一部材のフックが形成
されているので、遮熱ダクトは同一部材によって支持さ
れることになるため、加工および組立上で隣接部材との
かかわりに配慮する必要がなく、また両側フック半径位
置をそろえる加工が容易にできるため、支持荷重を両フ
ックに分散させた好適な支持構造,すなわち応力的に堅
牢な支持構造が得られるのである。
As described above, in the gas turbine rotor formed as described above, the heat shield duct formed by the duct is mounted on the groove of the disk, and the intermediate radial position of the heat shield duct circumferential side wall is provided. A hook for supporting a centrifugal load, especially a hook of the same member as the heat shield duct, is formed. Therefore, the heat shield duct is supported by the same member. It is not necessary to consider the relationship, and it is easy to work to align the radial positions of the hooks on both sides, so that a suitable support structure in which the support load is distributed to both hooks, that is, a support structure that is robust in terms of stress can be obtained.

【0037】なお、上述の支持構造は引用例で示した半
径方向と軸方向が交差する流路の遮熱部材に対しても同
様に適用でき、断面が矩形状のダクトの一端に円筒を直
交させて内部に分岐流路を形成し、該遮熱ダクト周方向
側壁の中間半径位置にフックを形成する。これによっ
て、円筒をダクト軸芯に対して対象的に形成すれば、上
記と同様に遠心荷重を分散させてバランス良く支持でき
る。
The above-described support structure can be similarly applied to the heat shielding member of the flow path where the radial direction and the axial direction intersect as shown in the cited example. Then, a branch flow path is formed inside, and a hook is formed at an intermediate radius position of the heat shielding duct circumferential side wall. Thus, if the cylinder is formed symmetrically with respect to the axis of the duct, the centrifugal load can be dispersed and supported in a well-balanced manner as described above.

【0038】また、上述の分岐流路に対する遮熱構造は
ダクトの一端を半月状に切り欠いても形成できる。この
場合、残りの半円部に対向する分岐流路の内壁が冷媒に
曝さらされるようになるため、軸方向流路に、分岐側に
半円筒状の遮熱壁を有する遮熱管を装着する。これによ
って上述の管路を設けた場合と同等の遮熱効果が得られ
るほか、円筒部を形成しないため製作が容易になり、ま
たダクトに作用する遠心荷重を軽減できるほか、分岐部
遮熱壁の応力を低減する大きな利点が得られるのであ
る。
Further, the above-mentioned heat shielding structure for the branch flow path can be formed even if one end of the duct is cut off in a half-moon shape. In this case, since the inner wall of the branch flow path facing the remaining semicircular portion is exposed to the refrigerant, a heat shield tube having a semi-cylindrical heat shield wall on the branch side is attached to the axial flow path. . As a result, a heat shielding effect equivalent to the case where the above-described conduit is provided is obtained. Further, since a cylindrical portion is not formed, manufacturing is facilitated. Further, a centrifugal load acting on the duct can be reduced. The great advantage of reducing the stress of the above is obtained.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、構成簡単かつ製作容易にして、冷媒回収に起因して
発生する熱応力および遠心荷重に基づく応力を充分低減
することが可能な冷媒回収型ガスタービンロータを得る
ことができる。
As described above, according to the present invention, a refrigerant having a simple structure and easy manufacture, and capable of sufficiently reducing thermal stress generated due to refrigerant recovery and stress based on centrifugal load. A recovery type gas turbine rotor can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の冷媒回収型ガスタービンロータを備え
たガスタービンの一実施例を示す縦断側面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view showing one embodiment of a gas turbine provided with a refrigerant recovery type gas turbine rotor of the present invention.

【図2】図1のX−X線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.

【図3】ディスクの遮熱ダクト収納部溝形状を示す斜視
図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a groove shape of a heat shielding duct accommodating portion of the disk.

【図4】本発明のガスタービンロータに用いられる遮熱
ダクトの他の実施例を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the heat shield duct used in the gas turbine rotor of the present invention.

【図5】本発明のガスタービンロータに用いられる遮熱
ダクトの他の実施例を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the heat shield duct used in the gas turbine rotor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…タービンロータ、6,66…遮熱管、7,8,9…
遮熱ダクト、42…動翼、51…ディスク、53…スタ
ッキング接合部、54…供給流路、55…回収流路、5
7…スリット、59…フック溝(係合溝)、61…リ
ブ、63,68,74,75…間隙、67,92…遮熱
壁、71,81…ダクト、72,82…円筒、73,8
4,93…フック(突出部)。
5: Turbine rotor, 6, 66: Heat shield tube, 7, 8, 9 ...
Heat shielding duct, 42 ... Blade, 51 ... Disk, 53 ... Stacking joint, 54 ... Supply channel, 55 ... Recovery channel, 5
7: slit, 59: hook groove (engagement groove), 61: rib, 63, 68, 74, 75: gap, 67, 92: heat shield wall, 71, 81: duct, 72, 82: cylinder, 73, 8
4,93 ... hook (projection).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 実行 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・電機開発研究所内 (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・電機開発研究所内 (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・電機開発研究所内 Fターム(参考) 3G002 AA06 AB01 AB08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Ueno Execution 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Power and Electricity Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tsuyoshi Takano Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki 7-2-1, Hitachi, Ltd. Electric Power and Electricity Development Laboratory (72) Inventor Takashi Ikeguchi 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi, Ltd. Electric Power and Electricity Development Laboratory Reference) 3G002 AA06 AB01 AB08

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外周部に動翼が植設され、かつ内部に冷
媒が軸方向に流通する軸方向冷媒流通路を有するディス
クが、スペーサを介して軸方向に複数個積層され、かつ
前記ディスクと前記スペーサ間に、前記軸方向冷媒流通
路から前記動翼に冷媒を給排する遮熱ダクトを備えてい
る冷媒回収型ガスタービンロータにおいて、 前記遮熱ダクトを、前記ディスクの側壁に径方向にのび
て設けられた溝内に収納するとともに、前記遮熱ダクト
の側壁に突出部を設け、かつ前記遮熱ダクトが収納され
ているディスクの溝壁に前記遮熱ダクトの突出部が嵌合
される係合溝を設けたことを特徴とする冷媒回収型ガス
タービンロータ。
1. A plurality of disks each having an axial direction refrigerant flow passage through which a rotor blade is implanted on an outer peripheral portion and through which a refrigerant flows in an axial direction are stacked in the axial direction via a spacer, and And a spacer, between the spacer and the spacer, a heat recovery duct that supplies and discharges the refrigerant from the axial refrigerant flow passage to the rotor blades. The heat shield duct is housed in a groove provided so as to extend, a protrusion is provided on a side wall of the heat shield duct, and the protrusion of the heat shield duct fits into a groove wall of a disk in which the heat shield duct is housed. A refrigerant recovery type gas turbine rotor, characterized in that the engagement groove is provided.
【請求項2】 外周部に動翼が植設され、かつ内部に冷
媒が軸方向に流通する軸方向冷媒流通路を有するディス
クが、スペーサを介して軸方向に複数個積層され、かつ
前記ディスクと前記スペーサ間に、前記軸方向冷媒流通
路から前記動翼に冷媒を給排する遮熱ダクトを備えてい
る冷媒回収型ガスタービンロータにおいて、 前記遮熱ダクトを、前記ディスクの側壁に径方向にのび
て設けられた溝内に収納するとともに、前記遮熱ダクト
の対向する両側壁の外側にそれぞれ前記遮熱ダクトと同
一部材の突出部を設け、かつ前記遮熱ダクトが収納され
ているディスクの溝壁に前記遮熱ダクトの突出部がそれ
ぞれ嵌合される係合溝を設けたことを特徴とする冷媒回
収型ガスタービンロータ。
2. A plurality of disks each having an axial direction refrigerant flow passage in which a rotor blade is implanted in an outer peripheral portion and through which a refrigerant flows in an axial direction are stacked in the axial direction via a spacer, and And a spacer, between the spacer and the spacer, a heat recovery duct that supplies and discharges the refrigerant from the axial refrigerant flow passage to the rotor blades. A disk which is housed in a groove provided so as to extend and which is provided with a protrusion of the same member as the heat shield duct on the outer side of each of the opposite side walls of the heat shield duct, and in which the heat shield duct is housed. A groove for fitting the protrusion of the heat shield duct into the groove wall of the gas turbine rotor.
【請求項3】 前記遮熱ダクトの軸芯側端部に、前記軸
方向冷媒流通路とほぼ同一径の円筒体が設けられるとと
もに、該円筒体内と前記遮熱ダクト内が連通するように
形成されたものである請求項1または2記載の冷媒回収
型ガスタービンロータ。
3. A cylindrical body having substantially the same diameter as the axial refrigerant flow passage is provided at an end of the heat shield duct on the shaft core side, and formed so that the cylindrical body and the inside of the heat shield duct communicate with each other. The refrigerant recovery type gas turbine rotor according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 前記遮熱ダクトの軸芯側端部に、前記軸
方向冷媒流通路とほぼ同一径の半月筒体が設けられると
ともに、該半月筒体内と前記遮熱ダクト内が連通するよ
うに形成され、かつ前記軸方向冷媒流通路に前記半月筒
体と合わされて円筒を形成する半月筒部を設けたもので
ある請求項1または2記載の冷媒回収型ガスタービンロ
ータ。
4. A semi-lunar cylinder having substantially the same diameter as the axial refrigerant flow passage is provided at an end of the heat shield duct on the shaft core side, and the semi-cylindrical body and the inside of the heat shield duct communicate with each other. 3. The refrigerant recovery type gas turbine rotor according to claim 1, further comprising a half-moon tube portion formed in the axial direction refrigerant flow passage and combined with the half-moon tube to form a cylinder.
【請求項5】 前記遮熱ダクトの側壁に設けられる突出
部が、遮熱ダクトの長手方向中間部に設けられたもので
ある請求項1,2,3または4記載の冷媒回収型ガスタ
ービンロータ。
5. A refrigerant recovery type gas turbine rotor according to claim 1, wherein the protrusion provided on the side wall of the heat shield duct is provided at an intermediate portion in the longitudinal direction of the heat shield duct. .
【請求項6】 前記係合溝の奥底の形状が、円状底に形
成されたものである請求項1〜5いずれかに記載の冷媒
回収型ガスタービンロータ。
6. The refrigerant recovery type gas turbine rotor according to claim 1, wherein the inner bottom of the engagement groove is formed in a circular bottom.
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