JP3149774B2 - ガスタービンロータ - Google Patents
ガスタービンロータInfo
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- JP3149774B2 JP3149774B2 JP06248396A JP6248396A JP3149774B2 JP 3149774 B2 JP3149774 B2 JP 3149774B2 JP 06248396 A JP06248396 A JP 06248396A JP 6248396 A JP6248396 A JP 6248396A JP 3149774 B2 JP3149774 B2 JP 3149774B2
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- JP
- Japan
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- rotating disk
- thickness
- gas turbine
- inner hole
- inner diameter
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンのロ−
タ構造に関する。
タ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の回転ディスクの形状は、任意の径
位置における発生応力が全径位置を通して等しくなるよ
うな等応力円板に、隣接する円板との当たり面としてハ
ブ部を両側面に設けるという設計思想に基づいて決定さ
れていた。
位置における発生応力が全径位置を通して等しくなるよ
うな等応力円板に、隣接する円板との当たり面としてハ
ブ部を両側面に設けるという設計思想に基づいて決定さ
れていた。
【０００３】しかし近年ガスタービン設備においては、
省エネルギー、環境保全を目的として、システムの高効
率化が求められるようになってきた。高効率化の一手段
としては、タービン入口温度の上昇が挙げられる。
省エネルギー、環境保全を目的として、システムの高効
率化が求められるようになってきた。高効率化の一手段
としては、タービン入口温度の上昇が挙げられる。
【０００４】また近年の電力需要の増大、特にピーク電
力の増大に伴いガスタービンの大出力化が求められるよ
うになってきた。大出力化の一手段としては、ガス流路
の円環面積の増大が挙げられる。
力の増大に伴いガスタービンの大出力化が求められるよ
うになってきた。大出力化の一手段としては、ガス流路
の円環面積の増大が挙げられる。
【０００５】タービン入り口温度の上昇により、回転デ
ィスクがさらされる環境温度も上昇するが、一般に回転
ディスクに用いられる材料の強度は、その環境温度の上
昇に伴い低下する。よって回転ディスクの肉厚を厚くす
ることにより発生応力を低減することで、材料強度が低
下した分を補正する事が必要となる。
ィスクがさらされる環境温度も上昇するが、一般に回転
ディスクに用いられる材料の強度は、その環境温度の上
昇に伴い低下する。よって回転ディスクの肉厚を厚くす
ることにより発生応力を低減することで、材料強度が低
下した分を補正する事が必要となる。
【０００６】またガス流路の円環面積の増大は、翼遠心
力の増大を招き、結果として回転ディスク中心部での発
生応力が大きくなり、やはり発生応力低減のために回転
ディスクの厚肉化が求められる。
力の増大を招き、結果として回転ディスク中心部での発
生応力が大きくなり、やはり発生応力低減のために回転
ディスクの厚肉化が求められる。
【０００７】従来、この種のガスタービンロータに係る
技術として、例えば図７に示すような構造が、この厚肉
化に対処する構造として提案されている。図７は横浜国
際ガスタービン学会(1995年)において公表された、ジー
メンス社のガスタービンV84.3のタービン部の構造断面
図である。図７は複数枚の動翼が嵌合されるディスクを
多段単位で回転軸方向に重ね合わせるスタックドロータ
の断面図であり、左側が上流前段側、右側が下流後段側
である。図中１はディスク、２は動翼、３はスタッキン
グボルト、４は静翼、５はシュラウドを示す。構成上前
記ディスク１は、スタッキングボルトによって中心部に
あけられた内孔を貫通され、両端からスタックされるこ
とで締結されている。
技術として、例えば図７に示すような構造が、この厚肉
化に対処する構造として提案されている。図７は横浜国
際ガスタービン学会(1995年)において公表された、ジー
メンス社のガスタービンV84.3のタービン部の構造断面
図である。図７は複数枚の動翼が嵌合されるディスクを
多段単位で回転軸方向に重ね合わせるスタックドロータ
の断面図であり、左側が上流前段側、右側が下流後段側
である。図中１はディスク、２は動翼、３はスタッキン
グボルト、４は静翼、５はシュラウドを示す。構成上前
記ディスク１は、スタッキングボルトによって中心部に
あけられた内孔を貫通され、両端からスタックされるこ
とで締結されている。
【０００８】図７の回転ディスク１においては、動翼２
およびディスク外周側の遠心力の作用に伴い中心部で発
生する大きな遠心応力を許容応力内に抑制し、かつ環境
温度上昇に伴う材料強度の低下を補正するために、ディ
スクの肉厚を中心部に近づくにしたがって厚くするとと
もに、最内周付近では隣接するディスクが互いに接触す
る極限にまで、ディスクの厚肉化を図っている。
およびディスク外周側の遠心力の作用に伴い中心部で発
生する大きな遠心応力を許容応力内に抑制し、かつ環境
温度上昇に伴う材料強度の低下を補正するために、ディ
スクの肉厚を中心部に近づくにしたがって厚くするとと
もに、最内周付近では隣接するディスクが互いに接触す
る極限にまで、ディスクの厚肉化を図っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービンにおいて
は、今後さらに高効率化および大出力化が求められるこ
とが予想されるが、この要求に応えるために従来技術の
延長で回転ディスク内周部の肉厚を増大させる方法を採
用した場合、肉厚化した内周部において隣接する回転デ
ィスクが互いに接触してしまう可能性があるために、肉
厚の増加には限界がある。また回転ディスク中央部の円
形開口部（以下、内口という）の表面では、中央部がデ
ィスク外周側および動翼の大きな引張遠心力により大き
く外周側に引っ張られる。したがって内孔表面におい
て、中央部と左右両端部との径方向変形に大きな差が生
じ、内孔表面の中央部近傍における相当応力成分は、肉
厚方向の圧縮応力成分が寄与することにより局所的に高
くなる。よってこの局所的なピーク相当応力の低減に
は、回転ディスク内周部の肉厚増加だけでは対処しきれ
ないという問題があった。
は、今後さらに高効率化および大出力化が求められるこ
とが予想されるが、この要求に応えるために従来技術の
延長で回転ディスク内周部の肉厚を増大させる方法を採
用した場合、肉厚化した内周部において隣接する回転デ
ィスクが互いに接触してしまう可能性があるために、肉
厚の増加には限界がある。また回転ディスク中央部の円
形開口部（以下、内口という）の表面では、中央部がデ
ィスク外周側および動翼の大きな引張遠心力により大き
く外周側に引っ張られる。したがって内孔表面におい
て、中央部と左右両端部との径方向変形に大きな差が生
じ、内孔表面の中央部近傍における相当応力成分は、肉
厚方向の圧縮応力成分が寄与することにより局所的に高
くなる。よってこの局所的なピーク相当応力の低減に
は、回転ディスク内周部の肉厚増加だけでは対処しきれ
ないという問題があった。
【００１０】本発明の目的は、回転ディスクの内径部に
発生するピーク相当応力を低減させて、高効率化および
大出力化に対応できるガスタービンを提供することであ
る。
発生するピーク相当応力を低減させて、高効率化および
大出力化に対応できるガスタービンを提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガスタービンは、次のいずれかの構成を特
徴とする。なお、本発明のガスタービンは、中央部に円
形の開口部と、側面に隣接部材と接触する定肉厚部を有
し、周方向に複数の孔が設置されたハブ部と、を有する
複数の回転ディスクと、前記複数の回転ディスクの前記
孔を貫通して締結されるスタッキングボルトと、を有す
るガスタービンロータを備える。
め、本発明のガスタービンは、次のいずれかの構成を特
徴とする。なお、本発明のガスタービンは、中央部に円
形の開口部と、側面に隣接部材と接触する定肉厚部を有
し、周方向に複数の孔が設置されたハブ部と、を有する
複数の回転ディスクと、前記複数の回転ディスクの前記
孔を貫通して締結されるスタッキングボルトと、を有す
るガスタービンロータを備える。
【００１２】（１）：前記回転ディスクの内周面に発生
する応力が全ての領域において略等しくなるように、前
記回転ディスク側面の肉厚部（ハブ部）内径から前記回
転ディスク内径までの範囲における前記回転ディスクの
肉厚を定めたこと。
する応力が全ての領域において略等しくなるように、前
記回転ディスク側面の肉厚部（ハブ部）内径から前記回
転ディスク内径までの範囲における前記回転ディスクの
肉厚を定めたこと。
【００１３】（２）：前記回転ディスク側面の肉厚部
（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径までの範囲に
おける前記回転ディスクの肉厚は、前記回転ディスク側
面の肉厚部（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径ま
での間に最大値を有し、最大肉厚位置から前記回転ディ
スク内径までは前記回転ディスクの肉厚が連続的に減少
すること。
（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径までの範囲に
おける前記回転ディスクの肉厚は、前記回転ディスク側
面の肉厚部（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径ま
での間に最大値を有し、最大肉厚位置から前記回転ディ
スク内径までは前記回転ディスクの肉厚が連続的に減少
すること。
【００１４】（３）：前記回転ディスク側面の肉厚部
（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径までの範囲に
おける前記回転ディスクの肉厚は、前記回転ディスク側
面の肉厚部（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径ま
での間に最大値を有し、この最大値が前記回転ディスク
の径方向の任意の距離一定であり、前記最大値終了位置
から前記回転ディスク内径までは前記回転ディスクの肉
厚が連続的に減少すること。
（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径までの範囲に
おける前記回転ディスクの肉厚は、前記回転ディスク側
面の肉厚部（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径ま
での間に最大値を有し、この最大値が前記回転ディスク
の径方向の任意の距離一定であり、前記最大値終了位置
から前記回転ディスク内径までは前記回転ディスクの肉
厚が連続的に減少すること。
【００１５】（４）：（２）または（３）において、前
記肉厚の最大値位置から前記回転ディスク内径位置ま
で、前記肉厚が一定である領域を含みつつ段階的に減少
することを特徴とするガスタービンロータ。
記肉厚の最大値位置から前記回転ディスク内径位置ま
で、前記肉厚が一定である領域を含みつつ段階的に減少
することを特徴とするガスタービンロータ。
【００１６】以上のように構成した本発明のガスタービ
ンにおいては、回転ディスクがハブ根元部近傍における
左右両表面の肉厚を大きくしているので、その内周側に
当たる中心部近傍において左右両表面での発生遠心力が
増大している。また回転ディスク中心部近傍の左右両表
面部の径方向の剛性を、左右両表面部の肉厚を削り込む
ことにより低減している。そのため、中心部近傍での左
右両端部の径方向変形は大きくなり、内孔表面における
中央部と左右両表面部の径方向変形の差異は軽減され
る。さらに中心部近傍での径方向変形に対する剛性が向
上しているために、内孔表面における中央部の径方向変
形が軽減される。以上の結果、内孔表面の中央部近傍に
おける肉厚方向の圧縮応力成分を低減し、内孔表面での
ピーク相当応力を低減することを可能とする。また、そ
の他以下のような作用が得られる。
ンにおいては、回転ディスクがハブ根元部近傍における
左右両表面の肉厚を大きくしているので、その内周側に
当たる中心部近傍において左右両表面での発生遠心力が
増大している。また回転ディスク中心部近傍の左右両表
面部の径方向の剛性を、左右両表面部の肉厚を削り込む
ことにより低減している。そのため、中心部近傍での左
右両端部の径方向変形は大きくなり、内孔表面における
中央部と左右両表面部の径方向変形の差異は軽減され
る。さらに中心部近傍での径方向変形に対する剛性が向
上しているために、内孔表面における中央部の径方向変
形が軽減される。以上の結果、内孔表面の中央部近傍に
おける肉厚方向の圧縮応力成分を低減し、内孔表面での
ピーク相当応力を低減することを可能とする。また、そ
の他以下のような作用が得られる。
【００１７】（ａ）前記回転ディスク側面の肉厚部（ハ
ブ部）内径から前記回転ディスク内径までの範囲におけ
る前記回転ディスクの肉厚は、前記回転ディスク側面の
肉厚部（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径までの
間に最大値を有することから、回転ディスク中心部近傍
の左右両表面部の径方向の剛性がされ、しかも、スペー
サとのインロー部の回転ディスクの形状が小さくなるた
め、回転ディスクとのインロー部領域が十分確保でき
る。
ブ部）内径から前記回転ディスク内径までの範囲におけ
る前記回転ディスクの肉厚は、前記回転ディスク側面の
肉厚部（ハブ部）内径から前記回転ディスク内径までの
間に最大値を有することから、回転ディスク中心部近傍
の左右両表面部の径方向の剛性がされ、しかも、スペー
サとのインロー部の回転ディスクの形状が小さくなるた
め、回転ディスクとのインロー部領域が十分確保でき
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の回転ディスクは、動翼
と、動翼が植え込まれる回転ディスクと、回転ディスク
を複数段貫通して締結するためのスタッキングボルトを
備えている。動翼はその根元部に回転ディスクに植え込
まれるためのファーツリーを有し、回転ディスクの外周
表面には回転軸方向もしくは周方向に任意の角度をもっ
て溝が切られ、動翼のファーツリーが植え込まれるよう
になっている。また回転ディスク両側面には隣接スペ−
サとの当たり面として定肉厚のハブ部が設けられ、ハブ
部には回転中心軸からの径位置がともに等しく周方向に
等間隔にあけられた孔群を有しており、複数本のスタッ
キングボルトにより貫通されて締結されることによっ
て、複数段の回転ディスクがスタックされて軸方向に固
定されている。さらに回転ディスクは隣接するスペ−サ
との接触部にインロー部を有し、隣接するスペ−サと互
いに噛み合うことによって、径方向に固定される。以下
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
と、動翼が植え込まれる回転ディスクと、回転ディスク
を複数段貫通して締結するためのスタッキングボルトを
備えている。動翼はその根元部に回転ディスクに植え込
まれるためのファーツリーを有し、回転ディスクの外周
表面には回転軸方向もしくは周方向に任意の角度をもっ
て溝が切られ、動翼のファーツリーが植え込まれるよう
になっている。また回転ディスク両側面には隣接スペ−
サとの当たり面として定肉厚のハブ部が設けられ、ハブ
部には回転中心軸からの径位置がともに等しく周方向に
等間隔にあけられた孔群を有しており、複数本のスタッ
キングボルトにより貫通されて締結されることによっ
て、複数段の回転ディスクがスタックされて軸方向に固
定されている。さらに回転ディスクは隣接するスペ−サ
との接触部にインロー部を有し、隣接するスペ−サと互
いに噛み合うことによって、径方向に固定される。以下
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１９】図１および図２は、本発明の特徴を最も良
く表しているタービン回転ディスクの回転軸方向断面図
である。図１および図２において動翼２は、静翼４およ
び各翼間ガス圧シール用シュラウド５と、タービンの上
流側から下流側へ向かって交互に配置される。動翼２は
根元部に設けられたファーツリー６を回転ディスク１の
外周部にあけられたファーツリー溝７に植え込まれるこ
とによって固定される。タービン流路断面積は上流から
下流へ増加し、回転ディスク１の外周径は上流から下流
へ減少する傾向にある。回転ディスク１には隣接するス
ペーサ８との当たり面９にハブ部１０およびインロー部
１１が設けられ、隣接するスペーサ８と互いに噛み合う
事によって、径方向に拘束される。さらに回転ディスク
１の隣接するスペーサ８との当たり面９には、回転中心
軸１２からの半径位置が等しいボルト孔群があけられ、
そこへスタッキングボルト３群が貫通し、ナット１３お
よび１３‘によりディスタントピース１４、スタブシャ
フト１５を介して両端を締め付けられることで全段が締
結され、回転ディスク１群が回転軸方向に拘束されてい
る。またスペーサ８の外周部には、静翼４の先端に設け
られるシュラウド５との間に、ラビリンスシール面１６
が設けられている。
く表しているタービン回転ディスクの回転軸方向断面図
である。図１および図２において動翼２は、静翼４およ
び各翼間ガス圧シール用シュラウド５と、タービンの上
流側から下流側へ向かって交互に配置される。動翼２は
根元部に設けられたファーツリー６を回転ディスク１の
外周部にあけられたファーツリー溝７に植え込まれるこ
とによって固定される。タービン流路断面積は上流から
下流へ増加し、回転ディスク１の外周径は上流から下流
へ減少する傾向にある。回転ディスク１には隣接するス
ペーサ８との当たり面９にハブ部１０およびインロー部
１１が設けられ、隣接するスペーサ８と互いに噛み合う
事によって、径方向に拘束される。さらに回転ディスク
１の隣接するスペーサ８との当たり面９には、回転中心
軸１２からの半径位置が等しいボルト孔群があけられ、
そこへスタッキングボルト３群が貫通し、ナット１３お
よび１３‘によりディスタントピース１４、スタブシャ
フト１５を介して両端を締め付けられることで全段が締
結され、回転ディスク１群が回転軸方向に拘束されてい
る。またスペーサ８の外周部には、静翼４の先端に設け
られるシュラウド５との間に、ラビリンスシール面１６
が設けられている。
【００２０】さらに本発明の回転ディスクにおいては図
１および図２に示すように、ハブ部１０よりも内周側の
肉厚は、ハブ部根元部１７と内孔１８の間にその最大を
有し、最大肉厚の径位置１９から内孔１８までは肉厚が
連続的に減少する形状をなす。
１および図２に示すように、ハブ部１０よりも内周側の
肉厚は、ハブ部根元部１７と内孔１８の間にその最大を
有し、最大肉厚の径位置１９から内孔１８までは肉厚が
連続的に減少する形状をなす。
【００２１】図３には実施例の効果を模式的に示す。図
３において実線の矢印は力を、点線の矢印は変形を表
す。図３（a）には、従来の等応力円板にハブ部１０を
設けた形状を有する回転ディスクに作用する力および変
形を示す。図３（b）には、本発明の形状を有する回転
ディスクに作用する力および変形を示す。
３において実線の矢印は力を、点線の矢印は変形を表
す。図３（a）には、従来の等応力円板にハブ部１０を
設けた形状を有する回転ディスクに作用する力および変
形を示す。図３（b）には、本発明の形状を有する回転
ディスクに作用する力および変形を示す。
【００２２】図３（a）に示す従来例の場合、ハブ部根
元部１７よりも内周側の回転ディスクの肉厚は、等応力
円板をなす形状を採用している。また動翼および回転デ
ィスク外周側で発生する遠心力２２は、内孔１８の表面
左右両端部２３よりも表面中央部２４において、より大
きく作用する。また中心部近傍２１において肉厚が最も
大きいために、左右両表面近傍２０の径方向の剛性が大
きい。そのため内孔１８の表面中央部２４の径方向変形
２５と表面左右両端部２３の径方向変形２６の差異が大
きくなり、内孔１８の表面中央部２４において肉厚方向
の圧縮応力成分２７および径方向と肉圧方向間の剪断応
力成分２８が大きくなり、内孔表面でのピーク相当応力
が増加する。
元部１７よりも内周側の回転ディスクの肉厚は、等応力
円板をなす形状を採用している。また動翼および回転デ
ィスク外周側で発生する遠心力２２は、内孔１８の表面
左右両端部２３よりも表面中央部２４において、より大
きく作用する。また中心部近傍２１において肉厚が最も
大きいために、左右両表面近傍２０の径方向の剛性が大
きい。そのため内孔１８の表面中央部２４の径方向変形
２５と表面左右両端部２３の径方向変形２６の差異が大
きくなり、内孔１８の表面中央部２４において肉厚方向
の圧縮応力成分２７および径方向と肉圧方向間の剪断応
力成分２８が大きくなり、内孔表面でのピーク相当応力
が増加する。
【００２３】図３（b）に示す本実施例の場合、ハブ部
根元部１７における左右両表面近傍２０の肉厚が大きい
ために、その内周側に当たる左右両表面近傍２０での発
生遠心力２９が増大している。また最大肉厚の径位置１
９から内孔１８まで肉厚を連続的に減少させることで、
中心部近傍２１の左右両表面近傍２０の径方向の剛性を
低減している。したがって内孔１８の表面中央部２４の
径方向変形２５と、表面左右両端部２３の径方向変形２
６の差異が軽減することで、内孔１８の表面中央部２４
における肉厚方向の圧縮応力成分２７および径方向と肉
圧方向間の剪断応力成分２８を低減し、さらに中心部近
傍２１での径方向変形に対する剛性の向上により、内孔
表面中央部２４の径方向変形２５を低減することで、内
孔表面中央部２４近傍における周方向応力を低減し、内
孔表面でのピーク相当応力を低減することを可能とす
る。
根元部１７における左右両表面近傍２０の肉厚が大きい
ために、その内周側に当たる左右両表面近傍２０での発
生遠心力２９が増大している。また最大肉厚の径位置１
９から内孔１８まで肉厚を連続的に減少させることで、
中心部近傍２１の左右両表面近傍２０の径方向の剛性を
低減している。したがって内孔１８の表面中央部２４の
径方向変形２５と、表面左右両端部２３の径方向変形２
６の差異が軽減することで、内孔１８の表面中央部２４
における肉厚方向の圧縮応力成分２７および径方向と肉
圧方向間の剪断応力成分２８を低減し、さらに中心部近
傍２１での径方向変形に対する剛性の向上により、内孔
表面中央部２４の径方向変形２５を低減することで、内
孔表面中央部２４近傍における周方向応力を低減し、内
孔表面でのピーク相当応力を低減することを可能とす
る。
【００２４】図４に示す実施例においては、回転ディス
クのハブ部根元部１７から、最大肉厚の径位置１９まで
段階的に肉厚を増加させ、最大肉厚の径位置１９から内
孔１８まで、肉厚を連続的に減少させることで、内孔１
８の表面中央部２４の径方向変形と表面左右両端部２３
の径方向変形の差異を軽減し、さらに内孔表面中央部２
４の径方向変形２５を低減することで、内孔１８でのピ
ーク相当応力を低減することができる。
クのハブ部根元部１７から、最大肉厚の径位置１９まで
段階的に肉厚を増加させ、最大肉厚の径位置１９から内
孔１８まで、肉厚を連続的に減少させることで、内孔１
８の表面中央部２４の径方向変形と表面左右両端部２３
の径方向変形の差異を軽減し、さらに内孔表面中央部２
４の径方向変形２５を低減することで、内孔１８でのピ
ーク相当応力を低減することができる。
【００２５】図５に示す実施例においては、回転ディス
クのハブ部１０より内周側における最大肉厚の径位置１
９から内孔まで、肉厚を一部一定の区間を含みつつ段階
的に減少させることで、内孔１８の表面中央部２４の径
方向変形と表面左右両端部２３の径方向変形の差異を軽
減し、さらに内孔表面中央部２４の径方向変形２５を低
減することで、内孔１８でのピーク相当応力を低減する
ことができる。
クのハブ部１０より内周側における最大肉厚の径位置１
９から内孔まで、肉厚を一部一定の区間を含みつつ段階
的に減少させることで、内孔１８の表面中央部２４の径
方向変形と表面左右両端部２３の径方向変形の差異を軽
減し、さらに内孔表面中央部２４の径方向変形２５を低
減することで、内孔１８でのピーク相当応力を低減する
ことができる。
【００２６】図６に示す実施例においては、回転ディス
クのハブ部１０より内周側における最大肉厚の径位置は
一箇所ではなく、外周側径位置３０から内周側径位置３
１まで任意の径距離間は肉厚が最大かつ一定であり、最
大肉厚の内周側径位置３１から内孔１８まで肉厚を連続
的に減少させることで、内孔１８の表面中央部２４の径
方向変形と表面左右両端部２３の径方向変形の差異を軽
減し、さらに内孔表面中央部２４の径方向変形２５を低
減することで、内孔１８でのピーク相当応力を低減する
ことができる。
クのハブ部１０より内周側における最大肉厚の径位置は
一箇所ではなく、外周側径位置３０から内周側径位置３
１まで任意の径距離間は肉厚が最大かつ一定であり、最
大肉厚の内周側径位置３１から内孔１８まで肉厚を連続
的に減少させることで、内孔１８の表面中央部２４の径
方向変形と表面左右両端部２３の径方向変形の差異を軽
減し、さらに内孔表面中央部２４の径方向変形２５を低
減することで、内孔１８でのピーク相当応力を低減する
ことができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明におい
てはハブ根元部近傍における左右両表面の肉厚を大きく
するとともに、中心部近傍において左右両表面部の肉厚
を削り込むことで、中心部近傍の左右両表面部での発生
遠心力を増大させると同時に径方向の剛性を低減してい
る。その結果中心部近傍での左右両表面部の径方向変形
を大きくすることで、内孔表面における中央部と左右両
端部の径方向変形の差異を軽減している。さらに中心部
近傍での径方向変形に対する剛性が向上しているため
に、内孔表面における中央部の径方向変形が軽減され
る。以上の結果、内孔表面の中央部近傍における肉厚方
向の圧縮応力成分および周方向応力を低減し、内孔表面
でのピーク相当応力を低減することを可能としている。
てはハブ根元部近傍における左右両表面の肉厚を大きく
するとともに、中心部近傍において左右両表面部の肉厚
を削り込むことで、中心部近傍の左右両表面部での発生
遠心力を増大させると同時に径方向の剛性を低減してい
る。その結果中心部近傍での左右両表面部の径方向変形
を大きくすることで、内孔表面における中央部と左右両
端部の径方向変形の差異を軽減している。さらに中心部
近傍での径方向変形に対する剛性が向上しているため
に、内孔表面における中央部の径方向変形が軽減され
る。以上の結果、内孔表面の中央部近傍における肉厚方
向の圧縮応力成分および周方向応力を低減し、内孔表面
でのピーク相当応力を低減することを可能としている。
【図１】本発明の一実施例に係るガスタービン構造を最
も良く表す構造断面図である。
も良く表す構造断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るガスタービンの動翼植
え込みファーツリー部の模式図である。
え込みファーツリー部の模式図である。
【図３】本発明の一実施例に係るガスタービンの内孔表
面における径方向変形の比較図である。
面における径方向変形の比較図である。
【図４】本発明の一実施例に係るガスタービンのハブ根
元肉厚から最大肉厚まで肉厚が段階的に増加するガスタ
ービン構造断面図である。
元肉厚から最大肉厚まで肉厚が段階的に増加するガスタ
ービン構造断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係るガスタービンの最大肉
厚から内孔肉厚まで肉厚が段階的に減少するガスタービ
ン構造断面図。
厚から内孔肉厚まで肉厚が段階的に減少するガスタービ
ン構造断面図。
【図６】本発明の一実施例に係るガスタービンの任意の
径距離間の肉厚が最大かつ一定であるタービン構造断面
図である。
径距離間の肉厚が最大かつ一定であるタービン構造断面
図である。
【図７】従来技術のガスタービン構造断面図である。
１…回転ディスク、２…動翼、３…スタッキングボル
ト、４…静翼、５…シュラウド、６…ファーツリー、７
…ファーツリー溝、８…スペーサ、９…当たり面、１０
…ハブ部１１…インロー部、１２…回転中心軸、１３…
ナット、１４…ディスタントピース １５…スタブシャフト、１６…ラビリンスシール面、１
７…ハブ部根元部、１８…内孔 １９…最大肉厚の径位置、２０…左右両表面近傍、２１
…中心部近傍、２２…動翼および回転ディスク外周側に
より発生する遠心力、２３…内孔表面左右両端部、２４
…内孔表面中央部、２５…内孔表面中央部での径方向変
形、２６…内孔表面左右両端部での径方向変形、２７…
内孔表面肉厚方向圧縮応力成分、２８…内孔表面径方向
と肉厚方向間の剪断応力成分、２９…ハブ根元部厚肉化
により発生する遠心力、３０…最大肉厚の外周側径位
置、３１…最大肉厚の内周側径位置
ト、４…静翼、５…シュラウド、６…ファーツリー、７
…ファーツリー溝、８…スペーサ、９…当たり面、１０
…ハブ部１１…インロー部、１２…回転中心軸、１３…
ナット、１４…ディスタントピース １５…スタブシャフト、１６…ラビリンスシール面、１
７…ハブ部根元部、１８…内孔 １９…最大肉厚の径位置、２０…左右両表面近傍、２１
…中心部近傍、２２…動翼および回転ディスク外周側に
より発生する遠心力、２３…内孔表面左右両端部、２４
…内孔表面中央部、２５…内孔表面中央部での径方向変
形、２６…内孔表面左右両端部での径方向変形、２７…
内孔表面肉厚方向圧縮応力成分、２８…内孔表面径方向
と肉厚方向間の剪断応力成分、２９…ハブ根元部厚肉化
により発生する遠心力、３０…最大肉厚の外周側径位
置、３１…最大肉厚の内周側径位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】中央部に円形の開口部と、 側面に隣接部材と接触する定肉厚部を有し、周方向に複
数の孔が設置されたハブ部と、 を有する複数の回転ディスクと、 前記複数の回転ディスクの前記孔を貫通して締結される
スタッキングボルトと、を有するガスタービンロータを
備えたガスタービンであって、 前記回転ディスクの側面の前記ハブ部内径から前記回転
ディスク内径までの間に肉厚が最大となる最大位置と、
前記最大位置から前記回転ディスク内径まで前記回転デ
ィスクの肉厚が連続的に減少する減少部を備えることを
特徴とするガスタービン。 - 【請求項２】中央部に円形の開口部と、 側面に隣接部材と接触する定肉厚部を有し、周方向に複
数の孔が設置されたハブ部と、 を有する複数の回転ディスクと、 前記複数の回転ディスクの前記孔を貫通して締結される
スタッキングボルトと、を有するガスタービンロータを
備えたガスタービンであって、 前記回転ディスクの側面の前記ハブ部内径から前記回転
ディスク内径までの間に肉厚が最大となる最大位置と、
前記最大位置から前記回転ディスク内径側にかけて前記
回転ディスクの肉厚が減少する減少部を備えることを特
徴とするガスタービン。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06248396A JP3149774B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | ガスタービンロータ |
| US08/791,510 US5860789A (en) | 1996-03-19 | 1997-01-30 | Gas turbine rotor |
| DE19705011A DE19705011A1 (de) | 1996-03-19 | 1997-02-10 | Gasturbinenrotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06248396A JP3149774B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | ガスタービンロータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09250301A JPH09250301A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3149774B2 true JP3149774B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=13201482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06248396A Expired - Lifetime JP3149774B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | ガスタービンロータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5860789A (ja) |
| JP (1) | JP3149774B2 (ja) |
| DE (1) | DE19705011A1 (ja) |
Families Citing this family (19)
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|---|---|---|---|---|
| JP3475838B2 (ja) * | 1999-02-23 | 2003-12-10 | 株式会社日立製作所 | タービンロータ及びタービンロータのタービン動翼冷却方法 |
| EP1033476B1 (en) * | 1999-03-03 | 2006-09-13 | General Electric Company | Heat exchange flow circuit for a turbine rotor |
| US6250883B1 (en) * | 1999-04-13 | 2001-06-26 | Alliedsignal Inc. | Integral ceramic blisk assembly |
| US6428270B1 (en) * | 2000-09-15 | 2002-08-06 | General Electric Company | Stage 3 bucket shank bypass holes and related method |
| EP1321626A1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Gasturbinenrotor |
| EP1577493A1 (de) * | 2004-03-17 | 2005-09-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Strömungsmaschine und Rotor für eine Strömungsmaschine |
| EP1614857A1 (de) * | 2004-07-05 | 2006-01-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Strömungsmaschine mit einem Rotor der zumindest eine gebohrene Rotorscheibe aufweist |
| JP4409409B2 (ja) * | 2004-10-25 | 2010-02-03 | 株式会社日立製作所 | Ｎｉ−Ｆｅ基超合金とその製造法及びガスタービン |
| US7540713B1 (en) | 2005-08-26 | 2009-06-02 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Threaded rotor assembly with a centrifugal lock |
| US7578656B2 (en) * | 2005-12-20 | 2009-08-25 | General Electric Company | High pressure turbine disk hub with reduced axial stress and method |
| US7458774B2 (en) * | 2005-12-20 | 2008-12-02 | General Electric Company | High pressure turbine disk hub with curved hub surface and method |
| GB0614972D0 (en) * | 2006-07-28 | 2006-09-06 | Rolls Royce Plc | A mounting disc |
| EP2025867A1 (de) * | 2007-08-10 | 2009-02-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor für eine axial durchströmbare Strömungsmaschine |
| JP5173574B2 (ja) * | 2008-05-14 | 2013-04-03 | 三菱重工業株式会社 | タービンのモジュール構造 |
| US9528376B2 (en) * | 2012-09-13 | 2016-12-27 | General Electric Company | Compressor fairing segment |
| US10119400B2 (en) | 2012-09-28 | 2018-11-06 | United Technologies Corporation | High pressure rotor disk |
| JP6096639B2 (ja) * | 2013-10-29 | 2017-03-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
| US10024170B1 (en) * | 2016-06-23 | 2018-07-17 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Integrally bladed rotor with bore entry cooling holes |
| US10794190B1 (en) | 2018-07-30 | 2020-10-06 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Cast integrally bladed rotor with bore entry cooling |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1135837A (fr) * | 1954-08-19 | 1957-05-03 | Rolls Royce | Compresseurs et turbines à écoulement axial |
| FR2295224A1 (fr) * | 1974-12-16 | 1976-07-16 | Europ Turb Vapeur | Disque monte sur un arbre de turbine |
| DE7533660U (de) * | 1975-10-23 | 1976-02-26 | Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh, 8000 Muenchen | Ochtourig umlaufender rotationskoerper |
| FR2607866B1 (fr) * | 1986-12-03 | 1991-04-12 | Snecma | Axes de fixation de rotors de turbomachine, procede de montage et rotors ainsi montes |
| US4784572A (en) * | 1987-10-14 | 1988-11-15 | United Technologies Corporation | Circumferentially bonded rotor |
| JP2756117B2 (ja) * | 1987-11-25 | 1998-05-25 | 株式会社日立製作所 | ガスタービンロータ |
| US4901523A (en) * | 1989-01-09 | 1990-02-20 | General Motors Corporation | Rotor for gas turbine engine |
| US5054996A (en) * | 1990-07-27 | 1991-10-08 | General Electric Company | Thermal linear actuator for rotor air flow control in a gas turbine |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP06248396A patent/JP3149774B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-30 US US08/791,510 patent/US5860789A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-10 DE DE19705011A patent/DE19705011A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5860789A (en) | 1999-01-19 |
| JPH09250301A (ja) | 1997-09-22 |
| DE19705011A1 (de) | 1997-09-25 |
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