JP3442959B2 - ガスタービン動翼の冷却媒体通路 - Google Patents
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- 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
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
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Description
ロータ内部側から供給して冷却するようにしたガスター
ビン動翼の冷却通路に関する。 【0002】 【従来の技術】図3ないし図5に基づいて従来のものに
ついて説明する。図3は冷却媒体として空気を用いたも
ので、ガスタービン動翼へ冷却空気を取り入れる一例を
示すものである。 【0003】冷却空気管51内を矢印のように流れる冷
却空気は、ロータディスク52の穴53を通って中空動
翼54内に流入して所期の冷却を行うようになってい
る。なお、図中55は燃焼器、56は軸流圧縮機であ
る。図4は翼内に冷却通路を有する動翼の一例を示すも
のである。 【0004】翼根71の底部から流入した冷却空気は、
矢印の方向に流れて動翼を冷却する。即ち、前縁側72
Aから流入した冷却空気は、タービュレンスプロモータ
を形成する多数の冷却フィン73を有する冷却空気通路
を流れて翼を冷却し、チップシンニング74が設けられ
た翼頂部の穴Aから流出して主ガス流れに合流する。 【0005】一方、後縁部72Bから流入した冷却空気
は、多数の冷却フィン73が設けられた冷却空気通路を
矢印の方向に流れ、最後にピンフィン75で翼後縁を冷
却した後、翼端に設けられた多数の孔Bから流出して主
ガス流れに合流する。なお、76は翼台を示している。 【0006】このように従来の空気冷却の場合はディス
クから翼根に受渡しされた冷却空気は動翼の冷却に供せ
られた後、主ガス流れの中に放出されるように設計され
ている。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】前記したように従来の
ものでは、動翼の冷却を行った後の冷却空気を主流ガス
流れ中に放出しているので、タービンの熱効率上マイナ
ス要因となっている。 【0008】また、空冷式ガスタービンでは、主流ガス
とロータ内部とのシールを強化して少ない空気でシール
部からのホットガスの逆流を防ぐことにより、主流へ流
れ込む空気量を減らして熱効率を向上させることができ
るため、動翼へ冷却に必要な冷却空気を確実に送り込み
残りの空気でシールを成立させる構造が有効である。 【0009】又最近では、ガスタービンの効率向上のた
めに冷却空気に替えて冷却媒体として蒸気が利用され始
めている。しかしこのように蒸気冷却を行う場合は、コ
ンバインドサイクルを構成する蒸気タービンの抽気蒸気
又は廃熱ボイラ蒸気等が使用されているので、冷却用蒸
気のガスタービン内への漏れ量を皆無にすることが純水
の補給、プラント熱効率の低下防止等、蒸気側サイクル
上の理由から要求される。 【0010】そのために冷却媒体通路は外部に対して閉
じ、供給口と回収口を備え且つ製造が容易であることが
要求されるので、冷却媒体通路はガスタービンロータの
排気側軸端から供給し軸端に回収する方法が採られてい
る。 【0011】以上のように空気冷却、蒸気冷却いずれの
場合も冷却媒体を漏らさずに確実に動翼に供給すること
が要求されている。そして、冷却媒体が空気及び蒸気の
いずれの場合であっても冷却媒体を確実に回収すること
が必須のことであるが、しかし従来の冷却媒体通路は、
冷却媒体を確実に回収して利用するのに適した構造には
なっていない。 【0012】また、例えばディスクと翼根の冷却媒体の
受渡し部位についてみても、冷却媒体の内圧やディスク
と翼根との熱膨張差及び遠心力等によりシール性が確保
されないというのが実情である。 【0013】本発明は前記した従来のものにおける種々
の不具合を解消し、シール性を向上して冷却媒体の外部
への漏れを防止し、ガスタービンの熱効率向上を図るよ
うにしたものを提供することを課題とするものである。 【0014】 【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決するべくなされたもので、動翼内に冷却媒体をロー
タ内部側から供給して冷却するようにしたガスタービン
において、翼側冷却媒体通路の端部内面に凹球面を形成
し、一端に前記凹球面に嵌合する凸球面を有し、他端に
ロータディスク側冷却媒体通路内面に係合する凸球面を
形成した中空パイプを設け、同中空パイプで前記翼側冷
却媒体通路とロータディスク側冷却媒体通路との間を連
通し、この連通位置に前記中空パイプを保持する支持装
置を設けたガスタービン動翼の冷却媒体通路を提供し、
翼側冷却媒体通路とロータディスク側冷却媒体通路を連
通する中空パイプは、一端に翼側冷却媒体通路端部内面
の凹球面に係合する凸球面を有し、他端にロータディス
ク側冷却媒体通路内面に係合する凸球面を有して連通を
行うので、冷却媒体の受渡しに際して遠心力及び熱膨張
差等により球面部での接合がより確実なものとなってシ
ール性が向上し冷却媒体の漏洩が防止される。 【0015】しかも、前記したように中空パイプの形成
する接合部は球面接触であるために、ロータディスク及
び翼根の工作誤差、並びに運転中に作用する遠心力や熱
変形による相対変位に対して可撓性があり、シール性は
十分に確保され漏洩が防止されるものである。 【0016】 【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
1及び図2に基づいて説明する。図1は冷却媒体回収式
の動翼の正面を示し、図2は図1のA部を拡大して示す
ものである。 【0017】動翼1は翼台2の上に位置しており、翼台
2の下には翼根3が位置されている。翼根3の最下部の
軸方向の両端には、供給側と回収側の各突起部4がそれ
ぞれ設けられており、同突起部4の内部には両端を残し
て点線で示すような冷却媒体流路Bが設けられている。
冷却媒体は矢印で示すように流され、中空の翼根及び翼
内を冷却して後、回収される。 【0018】冷却媒体が前記冷却媒体通路Bへ受渡され
る突起部4の部位の詳細を図2により説明する。なおこ
こでは主として供給側について説明し、回収側について
は省略するが両者の構成、機能等全く同一である。 【0019】図2に於いてA部は複数の部品から構成さ
れており、動翼1の翼根3に設けた冷却媒体流路Bの端
部内面(完全な端部でなく少し内側に入った途中であっ
てもよい)が凹球面Cに加工されており、この凹球面部
Cに一端が凸球面Dを形成し他端はディスク5の冷却媒
体通路Eに嵌入される凸球面Fを有する中空パイプ6が
嵌入されている。 【0020】中空パイプ6は翼根3の先端部側面から中
空パイプ6の押え金具7、押え金具取付金8及び側板9
等の支持装置を介して翼根3の凹球面C内に凸球面Dを
嵌入し、他端をディスク5の冷却媒体通路Eに嵌入して
取り付けられている。 【0021】このような構造にすることによってこの受
渡し部位において冷却媒体の内圧による漏洩が防止され
シール性が向上する。しかも中空パイプ6と翼根3は凸
球面Dと凹球面Cとの球面接触であるので、ディスク5
及び翼根3の工作誤差及び運転中の遠心力とか熱による
相対変位に対し可撓性がありこの受渡し部位におけるシ
ール性が確保できることにより漏洩が確実に防止でき
る。 【0022】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。 【0023】 【発明の効果】以上本発明によれば、動翼内に冷却媒体
をロータ内部側から供給して冷却するようにしたガスタ
ービンにおいて、翼側冷却媒体通路の端部内面に凹球面
を形成し、一端に前記凹球面に嵌合する凸球面を有する
と共に他端にロータディスク側冷却媒体通路内面に係合
する凸球面を形成した中空パイプにより前記翼側冷却媒
体通路とロータディスク側冷却媒体通路との間を連通
し、かつ、この連通位置に前記中空パイプを保持する支
持装置を設けてガスタービン動翼の冷却媒体通路を構成
しているので、中空パイプに設けた凸球面、冷却媒体通
路に設けた凹球面等の相互関連によりシール性が向上
し、冷却媒体の供給時における受渡しが漏れなく確実に
行われることは勿論のこと、ディスク及び翼の冷却に供
して加熱された冷却媒体をガスパス中に放出することな
くガスタービン外部に回収することが可能になり、たと
えばコンバインドプラントのガスタービンにあってはそ
の熱効率及び蒸気タービンの蒸気サイクル効率が改善で
き、プラント全体の熱効率向上に寄与することができた
ものである。 【0024】また、蒸気冷却のような回収式のものへの
適用に止まらず、非回収式の空気冷却ガスタービンにお
いても、動翼の冷却に必要な空気を漏すことなく確実に
動翼に供給することが可能となり、これとは別に高温の
主流ガスがロータ内部に流れ込むのを防止するのに使用
するシール空気を削減することができ、主流ガスへ流入
する空気量を減すことが可能となる結果、ガスタービン
の熱効率を向上することができたものである。
の正面図。 【図2】図1のA部を拡大して示す説明図。 【図3】従来のガスタービンにおける冷却媒体の取入れ
を示す説明図。 【図4】従来のガスタービン動翼の翼内冷却を示す説明
図。 【符号の説明】 1 動翼 2 翼台 3 翼根 4 突起部 5 ディスク 6 中空パイプ 7 押え金具 8 押え金具取付金 9 側板 B 冷却媒体通路 C 凹球面 D 凸球面 E 冷却媒体通路 F 凸球面
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 動翼内に冷却媒体をロータ内部側から供
給して冷却するようにしたガスタービンにおいて、翼側
冷却媒体通路の端部内面に凹球面を形成し、一端に前記
凹球面に嵌合する凸球面を有し、他端にロータディスク
側冷却媒体通路内面に係合する凸球面を形成した中空パ
イプを設け、同中空パイプで前記翼側冷却媒体通路とロ
ータディスク側冷却媒体通路との間を連通し、この連通
位置に前記中空パイプを保持する支持装置を設けたこと
を特徴とするガスタービン動翼の冷却媒体通路。
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