JP3481596B2 - ガスタービン - Google Patents
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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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/12—Cooling
- F01D25/125—Cooling of bearings
-
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- 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
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
-
- 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
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/085—Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
- F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンに係わ
り、特に軸受メタルを備えた軸受によって支持される後
部軸の中心孔から冷却媒体が供給され、タービンロータ
の動翼を冷却するガスタービンに関する。
り、特に軸受メタルを備えた軸受によって支持される後
部軸の中心孔から冷却媒体が供給され、タービンロータ
の動翼を冷却するガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的にガスタービンのタービンロータ
は、動翼を外周に備えた複数のタービンディスクを軸方
向に積み重ねた構造をなし、その最も前方側（タービン
部内の燃焼ガス流通路であるガスパスの上流側）および
後方側のタービンディスクにそれぞれ中空管形状の軸部
を取り付けて一体に結合し後方側タービンディスクの軸
部、即ち後部軸は軸受メタルを備えた軸受により本体静
止側に対して支持されている。
は、動翼を外周に備えた複数のタービンディスクを軸方
向に積み重ねた構造をなし、その最も前方側（タービン
部内の燃焼ガス流通路であるガスパスの上流側）および
後方側のタービンディスクにそれぞれ中空管形状の軸部
を取り付けて一体に結合し後方側タービンディスクの軸
部、即ち後部軸は軸受メタルを備えた軸受により本体静
止側に対して支持されている。
【０００３】ガスタービンは効率向上のため燃焼温度を
年々高くする傾向にあり、そのためガスタービンロータ
の燃焼ガスのエネルギを回収する動翼部分は、その構成
材料の耐熱温度以上に高い温度の燃焼ガスにさらされる
ことになる。このため圧縮機で生成した圧縮空気や、蒸
気タービンからの蒸気を冷却媒体として動翼内部に供給
し、動翼部分を冷却する技術が採用されている。
年々高くする傾向にあり、そのためガスタービンロータ
の燃焼ガスのエネルギを回収する動翼部分は、その構成
材料の耐熱温度以上に高い温度の燃焼ガスにさらされる
ことになる。このため圧縮機で生成した圧縮空気や、蒸
気タービンからの蒸気を冷却媒体として動翼内部に供給
し、動翼部分を冷却する技術が採用されている。
【０００４】従来では、動翼冷却後の冷却媒体を燃焼ガ
ス中に排出するオープン冷却方式が一般的である。
ス中に排出するオープン冷却方式が一般的である。
【０００５】また近年においては、圧縮空気等の利用効
率を向上させると共にタービン出力の低下を防ぐ目的
で、動翼冷却後の冷却媒体を燃焼ガス中に排出せずに、
ガスタービンロータ内部で回収して燃焼用空気などに再
利用するクローズド冷却方式が提案されている。このク
ローズド冷却方式は、冷却後の冷却媒体の回収方式とし
て、回収通路をタービン部の前方側に設ける方式（以
下、前方回収方式という）と後方側に設ける方式（以
下、後方回収方式という）の両方がある。
率を向上させると共にタービン出力の低下を防ぐ目的
で、動翼冷却後の冷却媒体を燃焼ガス中に排出せずに、
ガスタービンロータ内部で回収して燃焼用空気などに再
利用するクローズド冷却方式が提案されている。このク
ローズド冷却方式は、冷却後の冷却媒体の回収方式とし
て、回収通路をタービン部の前方側に設ける方式（以
下、前方回収方式という）と後方側に設ける方式（以
下、後方回収方式という）の両方がある。
【０００６】後方回収方式の従来技術としては特開平１
１−５０８０８号公報及び特開平１１−２２９８０４号
公報に記載のものがある。
１−５０８０８号公報及び特開平１１−２２９８０４号
公報に記載のものがある。
【０００７】特開平１１−５０８０８号公報に記載の従
来技術では、後部軸の中心孔の内部は大小２つの異なる
直径の隔壁管を同一の軸心位置に配置して３重管構造と
なっており、最も中心に位置する小径隔壁管の内部に形
成される通路が冷却媒体の供給通路として用いられ、小
径隔壁管と大径隔壁管の間に形成される通路が冷却媒体
の回収通路として用いられ、大径隔壁管と後部軸中心孔
との間に形成される通路が冷却媒体の熱から軸受メタル
を保護する空気通路として用いられている。
来技術では、後部軸の中心孔の内部は大小２つの異なる
直径の隔壁管を同一の軸心位置に配置して３重管構造と
なっており、最も中心に位置する小径隔壁管の内部に形
成される通路が冷却媒体の供給通路として用いられ、小
径隔壁管と大径隔壁管の間に形成される通路が冷却媒体
の回収通路として用いられ、大径隔壁管と後部軸中心孔
との間に形成される通路が冷却媒体の熱から軸受メタル
を保護する空気通路として用いられている。
【０００８】特開平１１−２２９８０４号公報に記載の
従来技術では、その図１に示されているように、後部軸
はその中心孔に配置される遮熱パイプと、この遮熱パイ
プの後方に直列に配置されるシール軸とを備えている。
遮熱パイプは後部軸の内壁との間に冷却媒体の熱から軸
受メタルを保護する空気層を形成しており、シール軸は
その外壁を包囲する本体静止側の対向面との間にラビリ
ンスシールを形成してガスタービンロータと本体静止側
の間から冷却媒体が漏れるのを防いでいる。そしてそれ
らは個々に備えるフランジをそれぞれ後部軸の後方端面
にボルト接続することで設置されている。
従来技術では、その図１に示されているように、後部軸
はその中心孔に配置される遮熱パイプと、この遮熱パイ
プの後方に直列に配置されるシール軸とを備えている。
遮熱パイプは後部軸の内壁との間に冷却媒体の熱から軸
受メタルを保護する空気層を形成しており、シール軸は
その外壁を包囲する本体静止側の対向面との間にラビリ
ンスシールを形成してガスタービンロータと本体静止側
の間から冷却媒体が漏れるのを防いでいる。そしてそれ
らは個々に備えるフランジをそれぞれ後部軸の後方端面
にボルト接続することで設置されている。
【０００９】前方回収方式の従来技術としては特開平７
−１８９７３９号公報に記載のものがあり、その図１に
示されるように、最も前方側のタービンディスクに冷却
媒体回収通路を設けることで、後部軸内部における冷却
媒体回収通路の構成が省略でき、内部構造を簡略化させ
ている。
−１８９７３９号公報に記載のものがあり、その図１に
示されるように、最も前方側のタービンディスクに冷却
媒体回収通路を設けることで、後部軸内部における冷却
媒体回収通路の構成が省略でき、内部構造を簡略化させ
ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術には次のような問題がある。
術には次のような問題がある。
【００１１】後方回収方式である上記特開平１１−５０
８０８号公報及び上記特開平１１−２２９８０４号公報
に記載の従来技術では、後部軸中心孔の内部に大きな隔
壁管を配置して複数の冷媒通路（供給用と回収用の２
つ）を形成しているため、必然的に設置する部品点数及
びそれらの接続箇所が多くなり内部構造が複雑となって
しまう。したがって、製造時における組立が困難であ
り、その結果、製造時における作業の長期化及び高コス
ト化を招く原因となっている。
８０８号公報及び上記特開平１１−２２９８０４号公報
に記載の従来技術では、後部軸中心孔の内部に大きな隔
壁管を配置して複数の冷媒通路（供給用と回収用の２
つ）を形成しているため、必然的に設置する部品点数及
びそれらの接続箇所が多くなり内部構造が複雑となって
しまう。したがって、製造時における組立が困難であ
り、その結果、製造時における作業の長期化及び高コス
ト化を招く原因となっている。
【００１２】特に、特開平１１−５０８０８号公報に記
載の従来技術では、２つの隔壁管はどちらも大きい部材
であり、またどちらの隔壁管も前端部がテーパ形状のフ
ランジ部を形成して後方側タービンディスクに接続する
複雑な構成となっている。
載の従来技術では、２つの隔壁管はどちらも大きい部材
であり、またどちらの隔壁管も前端部がテーパ形状のフ
ランジ部を形成して後方側タービンディスクに接続する
複雑な構成となっている。
【００１３】また、特開平１１−２２９８０４号公報に
記載の構成においては、遮熱パイプ及びシール軸のそれ
ぞれにフランジを設け後部軸の後方端部にボルト接続し
ていることから、後部軸は芯ズレによる振動を発生させ
やすい構成となっている。つまり、通常フランジによる
ボルト接続は、設置の基台側である後部軸に雌ネジを切
り、設置する側の遮熱パイプおよびシール軸のそれぞれ
のフランジにボルトより大径のボルト挿入孔（バカ孔）
を穿孔することにより行う。このため、ボルト接続時は
ボルトとボルト挿入孔の間に径方向の隙間が必然的に形
成されてしまい、このような径方向の隙間が遮熱パイプ
とシール軸の両方に形成されることから、ガスタービン
ロータの高速回転時にはそれらのわずかなアンバランス
によって容易に芯ズレが生じやすく、振動を誘発する原
因となっている。
記載の構成においては、遮熱パイプ及びシール軸のそれ
ぞれにフランジを設け後部軸の後方端部にボルト接続し
ていることから、後部軸は芯ズレによる振動を発生させ
やすい構成となっている。つまり、通常フランジによる
ボルト接続は、設置の基台側である後部軸に雌ネジを切
り、設置する側の遮熱パイプおよびシール軸のそれぞれ
のフランジにボルトより大径のボルト挿入孔（バカ孔）
を穿孔することにより行う。このため、ボルト接続時は
ボルトとボルト挿入孔の間に径方向の隙間が必然的に形
成されてしまい、このような径方向の隙間が遮熱パイプ
とシール軸の両方に形成されることから、ガスタービン
ロータの高速回転時にはそれらのわずかなアンバランス
によって容易に芯ズレが生じやすく、振動を誘発する原
因となっている。
【００１４】更に、上記特開平１１−２２９８０４号公
報に記載の従来技術の構成では、遮熱パイプはその先端
接触部のみで後部軸中心孔と嵌合接触しているため、こ
の箇所では径方向に固定されて芯ズレを起こすことはな
いものの、後端側ではフランジ部でボルト接続されてい
るだけであるため、遮熱パイプの後方側は芯ズレにより
振動を起こし易い構造となっている。
報に記載の従来技術の構成では、遮熱パイプはその先端
接触部のみで後部軸中心孔と嵌合接触しているため、こ
の箇所では径方向に固定されて芯ズレを起こすことはな
いものの、後端側ではフランジ部でボルト接続されてい
るだけであるため、遮熱パイプの後方側は芯ズレにより
振動を起こし易い構造となっている。
【００１５】また、遮熱パイプは、その先端部分に後部
軸の内壁と接触する環状の接触部を形成しているが、そ
の先端接触部の外径は完全な真円に製造することは難し
く、公差範囲内でばらつきを持っている。このため、先
端接触部は後部軸の内壁に全周に渡って均一に接触せ
ず、後部軸の内壁との間に周方向数カ所の隙間を形成す
ることになる。このように隙間があると、後部軸内部を
通過する冷却媒体が空気層内に進入し、空気層の遮熱効
果が低下してしまう。
軸の内壁と接触する環状の接触部を形成しているが、そ
の先端接触部の外径は完全な真円に製造することは難し
く、公差範囲内でばらつきを持っている。このため、先
端接触部は後部軸の内壁に全周に渡って均一に接触せ
ず、後部軸の内壁との間に周方向数カ所の隙間を形成す
ることになる。このように隙間があると、後部軸内部を
通過する冷却媒体が空気層内に進入し、空気層の遮熱効
果が低下してしまう。
【００１６】更に、運転中に遮熱パイプがその軸方向中
央位置で破損した場合は、前側の破損部分が前方に移動
して後部軸内前方の空間内で飛散し、タービンディスク
と衝突し大きな振動を引き起こし、場合によってはター
ビンディスクを破損させるおそれもある。
央位置で破損した場合は、前側の破損部分が前方に移動
して後部軸内前方の空間内で飛散し、タービンディスク
と衝突し大きな振動を引き起こし、場合によってはター
ビンディスクを破損させるおそれもある。
【００１７】一方、前方回収方式である上記特開平７−
１８９７３９号公報に記載の従来技術では、後部軸の内
部に設置する部品の点数を少なくし構造を簡略化できる
ため、芯ズレによる振動の発生を低減できる。しかしこ
の従来技術では軸受メタルを冷却媒体の熱から保護する
構成については検討されていない。
１８９７３９号公報に記載の従来技術では、後部軸の内
部に設置する部品の点数を少なくし構造を簡略化できる
ため、芯ズレによる振動の発生を低減できる。しかしこ
の従来技術では軸受メタルを冷却媒体の熱から保護する
構成については検討されていない。
【００１８】一般的に軸受メタルの耐熱温度は１００℃
〜１５０℃程度であり、耐熱温度を超えると軸受メタル
が溶融する恐れがある。しかし、供給される冷却媒体は
動翼を冷却する前であっても軸受メタルの耐熱温度以上
（およそ２００℃以上）であることが多く、その熱が後
部軸内部から軸受メタルに伝達されると軸受メタルの温
度が耐熱温度を超える可能性がある。
〜１５０℃程度であり、耐熱温度を超えると軸受メタル
が溶融する恐れがある。しかし、供給される冷却媒体は
動翼を冷却する前であっても軸受メタルの耐熱温度以上
（およそ２００℃以上）であることが多く、その熱が後
部軸内部から軸受メタルに伝達されると軸受メタルの温
度が耐熱温度を超える可能性がある。
【００１９】また、この問題はオープン冷却方式の場合
でも起こりうる問題であり、そのため軸受メタルを冷却
媒体の熱から保護する構成について検討する場合には、
構造の簡単さ、振動の発生防止、遮熱効果の低下、遮熱
部品破損時の飛散防止を考慮する必要がある。
でも起こりうる問題であり、そのため軸受メタルを冷却
媒体の熱から保護する構成について検討する場合には、
構造の簡単さ、振動の発生防止、遮熱効果の低下、遮熱
部品破損時の飛散防止を考慮する必要がある。
【００２０】本発明の第１の目的は、冷却媒体をタービ
ン動翼内に流通させて冷却するものにおいて、軸受メタ
ルへの冷却媒体の熱の伝達を低減する遮熱効果を得るこ
とができ、かつ構造が簡単で製造が容易で運転時に芯ズ
レによる振動を起こしにくいガスタービンを提供するこ
とである。
ン動翼内に流通させて冷却するものにおいて、軸受メタ
ルへの冷却媒体の熱の伝達を低減する遮熱効果を得るこ
とができ、かつ構造が簡単で製造が容易で運転時に芯ズ
レによる振動を起こしにくいガスタービンを提供するこ
とである。
【００２１】本発明の第２の目的は、冷却媒体をタービ
ン動翼内に流通させて冷却するものにおいて、軸受メタ
ルへの冷却媒体の熱の伝達を低減する遮熱効果を得るこ
とができ、かつその遮熱効果の低下を起こしにくいガス
タービンを提供することである。
ン動翼内に流通させて冷却するものにおいて、軸受メタ
ルへの冷却媒体の熱の伝達を低減する遮熱効果を得るこ
とができ、かつその遮熱効果の低下を起こしにくいガス
タービンを提供することである。
【００２２】本発明の第３の目的は、冷却媒体をタービ
ン動翼内に流通させて冷却するものにおいて、軸受メタ
ルへの冷却媒体の熱の伝達を低減する遮熱効果を得るこ
とができ、かつそのために設けた部品の破損時に破損部
品の飛散を防止することができるガスタービンを提供す
ることである。
ン動翼内に流通させて冷却するものにおいて、軸受メタ
ルへの冷却媒体の熱の伝達を低減する遮熱効果を得るこ
とができ、かつそのために設けた部品の破損時に破損部
品の飛散を防止することができるガスタービンを提供す
ることである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】（１）上記第１の目的を
達成するために、本発明は、タービンロータを構成する
タービンディスクと、このタービンディスクのガスパス
下流側に接続され、本体静止側に対して軸受メタルを備
えた軸受により支持された後部軸とを備え、前記タービ
ンディスク内にはディスク内冷却媒体通路を形成し、前
記後部軸内には冷却媒体を流通させる中心孔を形成し、
前記後部軸の後方側から前記中心孔に冷却媒体を供給
し、前記中心孔内を軸方向に後方側から前方側に向かっ
て冷却媒体を流通させ前記ディスク内冷却媒体通路へと
冷却媒体を導き、その冷却媒体をタービン動翼内に流通
させてタービン動翼を冷却し、冷却後の該冷却媒体を前
方側から回収するガスタービンにおいて、前記後部軸の
中心孔内に配置され、前記軸受メタルの軸方向範囲の前
方側に位置する第１接触部で前記後部軸の内壁と接触し
後部軸の内壁との間に空気層を形成する遮熱パイプ部
と、前記遮熱パイプの後方に位置し、前記本体静止側の
対向面との間に前記冷却媒体の漏れを防止するシール部
を形成するシール軸部と、前記遮熱パイプ部と前記シー
ル軸部との間に位置し、前記後部軸の後部端面にボルト
接続されるフランジ部とを一体部品として構成した遮熱
シールパイプを備えるものとする。
達成するために、本発明は、タービンロータを構成する
タービンディスクと、このタービンディスクのガスパス
下流側に接続され、本体静止側に対して軸受メタルを備
えた軸受により支持された後部軸とを備え、前記タービ
ンディスク内にはディスク内冷却媒体通路を形成し、前
記後部軸内には冷却媒体を流通させる中心孔を形成し、
前記後部軸の後方側から前記中心孔に冷却媒体を供給
し、前記中心孔内を軸方向に後方側から前方側に向かっ
て冷却媒体を流通させ前記ディスク内冷却媒体通路へと
冷却媒体を導き、その冷却媒体をタービン動翼内に流通
させてタービン動翼を冷却し、冷却後の該冷却媒体を前
方側から回収するガスタービンにおいて、前記後部軸の
中心孔内に配置され、前記軸受メタルの軸方向範囲の前
方側に位置する第１接触部で前記後部軸の内壁と接触し
後部軸の内壁との間に空気層を形成する遮熱パイプ部
と、前記遮熱パイプの後方に位置し、前記本体静止側の
対向面との間に前記冷却媒体の漏れを防止するシール部
を形成するシール軸部と、前記遮熱パイプ部と前記シー
ル軸部との間に位置し、前記後部軸の後部端面にボルト
接続されるフランジ部とを一体部品として構成した遮熱
シールパイプを備えるものとする。
【００２４】このように遮熱パイプ部を備えた遮熱シー
ルパイプを設けることにより、軸受メタルへの冷却媒体
の熱の伝達を低減する遮熱効果を得ることができる。ま
た、遮熱シールパイプを、遮熱パイプ部とシール軸部と
フランジ部を一体部品として構成することにより、後部
軸にボルト接続する部品点数が１つとなり、構造が簡単
で製造が容易であり、かつ運転時に芯ズレによる振動を
起こしにくくなる。
ルパイプを設けることにより、軸受メタルへの冷却媒体
の熱の伝達を低減する遮熱効果を得ることができる。ま
た、遮熱シールパイプを、遮熱パイプ部とシール軸部と
フランジ部を一体部品として構成することにより、後部
軸にボルト接続する部品点数が１つとなり、構造が簡単
で製造が容易であり、かつ運転時に芯ズレによる振動を
起こしにくくなる。
【００２５】（２）上記（１）のガスタービンにおい
て、前記遮熱シールパイプの遮熱パイプ部は、前記軸受
メタルが位置する軸方向範囲の後方側の軸方向位置で前
記後部軸の内壁と接触する第２接触部を更に有するもの
とする。
て、前記遮熱シールパイプの遮熱パイプ部は、前記軸受
メタルが位置する軸方向範囲の後方側の軸方向位置で前
記後部軸の内壁と接触する第２接触部を更に有するもの
とする。
【００２６】これにより、遮熱シールパイプは、軸受メ
タルが位置する軸方向範囲を挟んで第１接触部と第２接
触部の２箇所で後部軸の内壁と接触するため、遮熱シー
ルパイプを径方向に確実に固定でき、運転時に更に芯ズ
レによる振動を起こしにくくなる。
タルが位置する軸方向範囲を挟んで第１接触部と第２接
触部の２箇所で後部軸の内壁と接触するため、遮熱シー
ルパイプを径方向に確実に固定でき、運転時に更に芯ズ
レによる振動を起こしにくくなる。
【００２７】（３）また上記第２の目的を達成するため
に、本発明は、上記（１）又は（２）のガスタービンに
おいて、前記遮熱シールパイプの遮熱パイプ部は、少な
くとも前記第１接触部を締め代を持つ嵌め合い構造とな
っているものとする。
に、本発明は、上記（１）又は（２）のガスタービンに
おいて、前記遮熱シールパイプの遮熱パイプ部は、少な
くとも前記第１接触部を締め代を持つ嵌め合い構造とな
っているものとする。
【００２８】これにより第１の接触部と後部軸の内壁と
の間を全周に渡って密着嵌合できるため、冷却媒体が空
気層に進入することが防止でき、軸受メタルに対する遮
熱効果の低下を起こしにくくなる。
の間を全周に渡って密着嵌合できるため、冷却媒体が空
気層に進入することが防止でき、軸受メタルに対する遮
熱効果の低下を起こしにくくなる。
【００２９】（４）また上記第３の目的を達成するため
に、本発明は、タービンロータを構成するタービンディ
スクと、このタービンディスクのガスパス下流側に接続
され、本体静止側に対して軸受メタルを備えた軸受によ
り支持された後部軸とを備え、前記タービンディスク内
にはディスク内冷却媒体通路を形成し、前記後部軸内に
は冷却媒体を流通させる中心孔を形成し、前記後部軸の
後方側から前記中心孔に冷却媒体を供給し、前記中心孔
内を軸方向に後方側から前方側に向かって冷却媒体を流
通させ前記ディスク内冷却媒体通路へと冷却媒体を導
き、その冷却媒体をタービン動翼内に流通させてタービ
ン動翼を冷却するガスタービンにおいて、前記後部軸の
中心孔内に配置され、前記軸受メタルの軸方向範囲の前
方側に位置する第１接触部で前記後部軸の内壁と接触し
後部軸の内壁との間に空気層を形成する遮熱パイプ部
と、前記遮熱パイプの後方に位置し、前記本体静止側の
対向面との間に前記冷却媒体の漏れを防止するシール部
を形成するシール軸部と、前記遮熱パイプ部と前記シー
ル軸部との間に位置し、前記後部軸の後部端面にボルト
接続されるフランジ部とを一体部品として構成した遮熱
シールパイプを備え、前記後部軸は、前記遮熱パイプ部
の先端部の端面に隣接した内壁部分に円周状に形成され
た径方向の突起部を有するものとする。
に、本発明は、タービンロータを構成するタービンディ
スクと、このタービンディスクのガスパス下流側に接続
され、本体静止側に対して軸受メタルを備えた軸受によ
り支持された後部軸とを備え、前記タービンディスク内
にはディスク内冷却媒体通路を形成し、前記後部軸内に
は冷却媒体を流通させる中心孔を形成し、前記後部軸の
後方側から前記中心孔に冷却媒体を供給し、前記中心孔
内を軸方向に後方側から前方側に向かって冷却媒体を流
通させ前記ディスク内冷却媒体通路へと冷却媒体を導
き、その冷却媒体をタービン動翼内に流通させてタービ
ン動翼を冷却するガスタービンにおいて、前記後部軸の
中心孔内に配置され、前記軸受メタルの軸方向範囲の前
方側に位置する第１接触部で前記後部軸の内壁と接触し
後部軸の内壁との間に空気層を形成する遮熱パイプ部
と、前記遮熱パイプの後方に位置し、前記本体静止側の
対向面との間に前記冷却媒体の漏れを防止するシール部
を形成するシール軸部と、前記遮熱パイプ部と前記シー
ル軸部との間に位置し、前記後部軸の後部端面にボルト
接続されるフランジ部とを一体部品として構成した遮熱
シールパイプを備え、前記後部軸は、前記遮熱パイプ部
の先端部の端面に隣接した内壁部分に円周状に形成され
た径方向の突起部を有するものとする。
【００３０】これにより万一遮熱パイプ部が破損した場
合でも、突起部により破損部品の前方への移動が止めら
れ、後部軸前方空間内での破損部品の飛散を防止するこ
とができる。
合でも、突起部により破損部品の前方への移動が止めら
れ、後部軸前方空間内での破損部品の飛散を防止するこ
とができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００３２】図１は、本発明の第１の実施の形態に係わ
るガスタービンの全体構成を示す図である。
るガスタービンの全体構成を示す図である。
【００３３】図１において、１００はガスタービンであ
り、このガスタービン１００は、燃焼ガスの流れ方向Ａ
で見て、前方（上流側）に位置する圧縮機１０１と、後
方（下流側）に位置し内部にタービンロータ１０２を有
するタービン部１０３と、圧縮機１０１内の図示しない
回転体とタービン部１０３のタービンロータ１０２を接
続する中間軸１０４と、タービンロータ１０２の後方側
に接続された後部軸１０５と、圧縮空気通路１０６を介
して圧縮機１０１に接続されると共に燃焼ガス通路１０
７を介してタービン部１０３に接続される燃焼器１０８
と、圧縮機１０１の中段位置を後部軸１０５の後方側に
接続する冷却媒体供給通路１１６と、タービン部１０３
の前方側を圧縮空気通路１０６に接続する冷却媒体回収
通路１１７と、圧縮機１０１の回転体の前端部側の軸部
１１８及び後部軸１０５をそれぞれ支持する軸受１１
１，１１２とを備えている。
り、このガスタービン１００は、燃焼ガスの流れ方向Ａ
で見て、前方（上流側）に位置する圧縮機１０１と、後
方（下流側）に位置し内部にタービンロータ１０２を有
するタービン部１０３と、圧縮機１０１内の図示しない
回転体とタービン部１０３のタービンロータ１０２を接
続する中間軸１０４と、タービンロータ１０２の後方側
に接続された後部軸１０５と、圧縮空気通路１０６を介
して圧縮機１０１に接続されると共に燃焼ガス通路１０
７を介してタービン部１０３に接続される燃焼器１０８
と、圧縮機１０１の中段位置を後部軸１０５の後方側に
接続する冷却媒体供給通路１１６と、タービン部１０３
の前方側を圧縮空気通路１０６に接続する冷却媒体回収
通路１１７と、圧縮機１０１の回転体の前端部側の軸部
１１８及び後部軸１０５をそれぞれ支持する軸受１１
１，１１２とを備えている。
【００３４】タービン部１０３において、タービンロー
タ１０２はタービンケース１０９内に位置し、タービン
ロータ１０２の外周には複数の動翼１１３，１１４，１
１５が周方向に設置されている。
タ１０２はタービンケース１０９内に位置し、タービン
ロータ１０２の外周には複数の動翼１１３，１１４，１
１５が周方向に設置されている。
【００３５】以上のように構成したガスタービン１００
においては、圧縮機１０１で圧縮した作動流体（空気）
を圧縮空気通路１０６を介して燃焼器１０８へ送り、燃
焼器１０８で燃焼させてエネルギを高め、燃焼ガスを燃
焼ガス通路１０７を介してタービン部１０３へ送り、タ
ービンロータ１０２を回転させることで燃焼ガスのエネ
ルギをタービン部１０３で回収し、発電等を行う。
においては、圧縮機１０１で圧縮した作動流体（空気）
を圧縮空気通路１０６を介して燃焼器１０８へ送り、燃
焼器１０８で燃焼させてエネルギを高め、燃焼ガスを燃
焼ガス通路１０７を介してタービン部１０３へ送り、タ
ービンロータ１０２を回転させることで燃焼ガスのエネ
ルギをタービン部１０３で回収し、発電等を行う。
【００３６】また、圧縮機１０１で圧縮した空気の一部
は冷却媒体として抽気され、冷却媒体供給通路１１６を
介して後部軸１０５の後方側から流入させ、タービンロ
ータ１０２及び動翼１１３，１１４の内部を循環し、第
１段動翼１１３、第２段動翼１１４を冷却する。冷却後
の冷却媒体は、タービン部１０３の前方側から冷却媒体
回収通路１１７を介して圧縮空気通路１０６に戻され、
燃焼用空気として再利用される。
は冷却媒体として抽気され、冷却媒体供給通路１１６を
介して後部軸１０５の後方側から流入させ、タービンロ
ータ１０２及び動翼１１３，１１４の内部を循環し、第
１段動翼１１３、第２段動翼１１４を冷却する。冷却後
の冷却媒体は、タービン部１０３の前方側から冷却媒体
回収通路１１７を介して圧縮空気通路１０６に戻され、
燃焼用空気として再利用される。
【００３７】図２は本発明の第１の実施の形態に係わる
ガスタービン１００の要部の拡大断面図である。
ガスタービン１００の要部の拡大断面図である。
【００３８】図２において、タービンロータ１０２は、
第１段タービンディスク２、第２段タービンディスク
３、第３段タービンディスク４と、各段のタービンディ
スクの外周上に設置される第１段動翼１１３、第２段動
翼１１４、第３段動翼１１５と、各段のタービンディス
ク間に配置されるスペーサ８，９とで構成されている。
第１段タービンディスク２、第２段タービンディスク
３、第３段タービンディスク４と、各段のタービンディ
スクの外周上に設置される第１段動翼１１３、第２段動
翼１１４、第３段動翼１１５と、各段のタービンディス
ク間に配置されるスペーサ８，９とで構成されている。
【００３９】各段のタービンディスク２，３，４はそれ
ぞれスペーサ８，９を挟んで軸方向に重ねられており、
第１段タービンディスク２の前方側部には中間軸１０４
が重ねられ、第３段タービンディスク４の後方側部には
後部軸１０５の後部軸フランジ１０５ｃが重ねられ、こ
れらは各部材を貫通する図示しないスタッキングボルト
により強固に連結されている。
ぞれスペーサ８，９を挟んで軸方向に重ねられており、
第１段タービンディスク２の前方側部には中間軸１０４
が重ねられ、第３段タービンディスク４の後方側部には
後部軸１０５の後部軸フランジ１０５ｃが重ねられ、こ
れらは各部材を貫通する図示しないスタッキングボルト
により強固に連結されている。
【００４０】後部軸１０５は中心孔１０５を形成した中
空管形状であり、その後方部分は概略円筒形状をなし、
前方部分はテーパ状に広がり、その先端に後部軸フラン
ジ１０５ｃが形成されている。
空管形状であり、その後方部分は概略円筒形状をなし、
前方部分はテーパ状に広がり、その先端に後部軸フラン
ジ１０５ｃが形成されている。
【００４１】軸受１１２は本体静止側に位置する軸受メ
タル１６を有し、この軸受メタル１６により後部軸１０
５の円筒形状部分を回転可能に支持している。
タル１６を有し、この軸受メタル１６により後部軸１０
５の円筒形状部分を回転可能に支持している。
【００４２】各段のタービンディスク２，３，４及びス
ペーサ８，９の内部には、第３段タービンディスク４の
後方側部から軸方向に穿孔されたディスク内冷却媒体通
路１７が設けられており、また各ディスク内冷却媒体通
路１７は第１段タービン冷却母管１８、第２段タービン
冷却母管１９を経てそれぞれ第１段動翼１１３、第２段
動翼１１４の内部に連通されている。
ペーサ８，９の内部には、第３段タービンディスク４の
後方側部から軸方向に穿孔されたディスク内冷却媒体通
路１７が設けられており、また各ディスク内冷却媒体通
路１７は第１段タービン冷却母管１８、第２段タービン
冷却母管１９を経てそれぞれ第１段動翼１１３、第２段
動翼１１４の内部に連通されている。
【００４３】前述の如く圧縮機１０１より冷却媒体は後
部軸１０５の後方から矢印Ｂ方向に流入され、後部軸１
０５の中心孔１０５ａを通過してディスク内冷却媒体通
路１７に流入し、第１段タービン冷却母管１８及び第２
段タービン冷却母管１９を経てそれぞれ第１段動翼１１
３および第２段動翼１１４の内部に導かれ、各動翼の冷
却を行う。
部軸１０５の後方から矢印Ｂ方向に流入され、後部軸１
０５の中心孔１０５ａを通過してディスク内冷却媒体通
路１７に流入し、第１段タービン冷却母管１８及び第２
段タービン冷却母管１９を経てそれぞれ第１段動翼１１
３および第２段動翼１１４の内部に導かれ、各動翼の冷
却を行う。
【００４４】後部軸１０５には後部軸１０５の後部端面
にボルト接続された遮熱シールパイプ１２が設置されて
いる。この遮熱シールパイプ１２は、後部軸１０５の中
心孔１０５ａ内に位置する遮熱パイプ部１２ａと、遮熱
パイプ部１２ａの後方に位置するシール軸部１２ｃと、
遮熱パイプ部１２ａとシール軸部１２ｃの間に位置する
フランジ部１２ｂとを有している。
にボルト接続された遮熱シールパイプ１２が設置されて
いる。この遮熱シールパイプ１２は、後部軸１０５の中
心孔１０５ａ内に位置する遮熱パイプ部１２ａと、遮熱
パイプ部１２ａの後方に位置するシール軸部１２ｃと、
遮熱パイプ部１２ａとシール軸部１２ｃの間に位置する
フランジ部１２ｂとを有している。
【００４５】遮熱パイプ部１２ａは後部軸１０５の円筒
形状部分に嵌合され、後部軸１０５の内壁１０５ｂとの
間に空気層２１を形成している。また、遮熱パイプ部１
２ａの先端には軸受メタル１６が位置する軸方向範囲の
前方側で後部軸１０５の内壁１０５ｂと接触する接触部
２３が設けられ、中心孔１０５ａと空気層２１の連通を
遮断している。
形状部分に嵌合され、後部軸１０５の内壁１０５ｂとの
間に空気層２１を形成している。また、遮熱パイプ部１
２ａの先端には軸受メタル１６が位置する軸方向範囲の
前方側で後部軸１０５の内壁１０５ｂと接触する接触部
２３が設けられ、中心孔１０５ａと空気層２１の連通を
遮断している。
【００４６】シール軸部１２ｃは後部軸１０５の外側に
突出して位置し、その外周に複数の径方向フィン１５ａ
が形成され、この径方向フィン１５ａは本体静止側の内
周面に形成された複数の径方向フィン１５ｂと共働して
ラビリンスシール１４を形成している。
突出して位置し、その外周に複数の径方向フィン１５ａ
が形成され、この径方向フィン１５ａは本体静止側の内
周面に形成された複数の径方向フィン１５ｂと共働して
ラビリンスシール１４を形成している。
【００４７】フランジ部１２ｂは遮熱シールパイプ１２
を後部軸１０５の後部端面にボルト接続するためのもの
であり、フランジ部１２ｂの側面には円周方向に複数の
ボルト挿入孔２６が形成され、フランジ部１２ｂの側面
を後部軸１０５の後部端面に密着してボルト挿入孔２６
にボルト２７を挿入し、後部軸１０５の後部端面に設け
られたネジ穴２８にボルト２７をネジ込むことにより遮
熱シールパイプ１２は後部軸１０５の後部端面に締結さ
れる。
を後部軸１０５の後部端面にボルト接続するためのもの
であり、フランジ部１２ｂの側面には円周方向に複数の
ボルト挿入孔２６が形成され、フランジ部１２ｂの側面
を後部軸１０５の後部端面に密着してボルト挿入孔２６
にボルト２７を挿入し、後部軸１０５の後部端面に設け
られたネジ穴２８にボルト２７をネジ込むことにより遮
熱シールパイプ１２は後部軸１０５の後部端面に締結さ
れる。
【００４８】また、以上の遮熱パイプ部１２ａ、フラン
ジ部１２ｂ、シール軸部１２ｃは好ましくは一体の材料
から形成された一体部品として構成されている。
ジ部１２ｂ、シール軸部１２ｃは好ましくは一体の材料
から形成された一体部品として構成されている。
【００４９】なお、遮熱シールパイプ１２は、遮熱パイ
プ部１２ａとフランジ部１２ｂとシール軸部１２ｃを別
体で構成したものを溶接などにより接合し、一体部品と
してもよい。
プ部１２ａとフランジ部１２ｂとシール軸部１２ｃを別
体で構成したものを溶接などにより接合し、一体部品と
してもよい。
【００５０】次に、以上のように構成した遮熱シールパ
イプ１２の作用を説明する。
イプ１２の作用を説明する。
【００５１】本実施の形態におけるガスタービン１００
では、後部軸１０５の後方から矢印Ｂ方向に冷却媒体が
供給される。このとき、矢印Ｘ方向に冷却媒体の漏れが
生じる。ここで、第１段動翼１１３と第２段動翼１１４
を冷却するための冷却媒体を十分に確保するため、矢印
Ｘ方向の漏れ量をあらかじめ見積もり、漏れ量分多めに
冷却媒体を供給する必要がある。矢印Ｘ方向の漏れ量が
大きいと、その分多くの冷却媒体を供給する必要性が生
じ、ガスタービン１００の効率が低下する。遮熱シール
パイプ１２のシール軸部１２ｃと本体静止側との間に形
成されたラビリンスシール１４により矢印Ｘ方向の冷却
媒体の漏れ量が少なくなり、ガスタービンの効率を向上
できる。
では、後部軸１０５の後方から矢印Ｂ方向に冷却媒体が
供給される。このとき、矢印Ｘ方向に冷却媒体の漏れが
生じる。ここで、第１段動翼１１３と第２段動翼１１４
を冷却するための冷却媒体を十分に確保するため、矢印
Ｘ方向の漏れ量をあらかじめ見積もり、漏れ量分多めに
冷却媒体を供給する必要がある。矢印Ｘ方向の漏れ量が
大きいと、その分多くの冷却媒体を供給する必要性が生
じ、ガスタービン１００の効率が低下する。遮熱シール
パイプ１２のシール軸部１２ｃと本体静止側との間に形
成されたラビリンスシール１４により矢印Ｘ方向の冷却
媒体の漏れ量が少なくなり、ガスタービンの効率を向上
できる。
【００５２】軸受メタル１６の耐熱温度は一般的に１０
０℃〜１５０℃程度であり、耐熱温度を超えると軸受メ
タル１６が溶融する可能性がある。しかし、後部軸１０
５の後方より供給される冷却媒体は軸受メタル１６の耐
熱温度以上であることが多く、その熱が熱伝達によって
後部軸１０５の内部から軸受メタル１６に伝わると軸受
メタル１６の温度が耐熱温度を超える可能性がある。遮
熱シールパイプ１２の遮熱パイプ部１２ａと後部軸１０
５の内壁１０５ｂとの間に空気層２１を設けることによ
りその部分の熱通過係数が下がり、後部軸１０５の中心
孔１０５ａを通過する冷却媒体の熱が後部軸１０５の外
周に位置する軸受メタル１６まで伝わりにくくなる。こ
れにより、軸受メタル１６の温度を１００℃〜１５０℃
以下に押さえることができる。
０℃〜１５０℃程度であり、耐熱温度を超えると軸受メ
タル１６が溶融する可能性がある。しかし、後部軸１０
５の後方より供給される冷却媒体は軸受メタル１６の耐
熱温度以上であることが多く、その熱が熱伝達によって
後部軸１０５の内部から軸受メタル１６に伝わると軸受
メタル１６の温度が耐熱温度を超える可能性がある。遮
熱シールパイプ１２の遮熱パイプ部１２ａと後部軸１０
５の内壁１０５ｂとの間に空気層２１を設けることによ
りその部分の熱通過係数が下がり、後部軸１０５の中心
孔１０５ａを通過する冷却媒体の熱が後部軸１０５の外
周に位置する軸受メタル１６まで伝わりにくくなる。こ
れにより、軸受メタル１６の温度を１００℃〜１５０℃
以下に押さえることができる。
【００５３】また、本実施の形態においては、遮熱パイ
プ部１２ａとフランジ部１２ｂとシール軸部１２ｃが一
体部品として構成されている。このため、遮熱パイプ部
１２ａとシール軸部１２ｃあるいは遮熱パイプ部１２ａ
及びシール軸部１２ｃとフランジ部１２ｂとが別々の部
材として構成される場合に比べて、部品点数が少なくな
っている。ここで、遮熱シールパイプ１２は、ガスター
ビン１００の運転時には後部軸１０５と一緒に回転す
る。回転部品にアンバランスがあると、回転時に振動を
引き起こす原因となるため、遮熱シールパイプ１２は製
造時に芯出しを行う必要がある。この場合、遮熱シール
パイプ１２の遮熱パイプ部１２ａ、フランジ部１２ｂ、
シール軸部１２ｃが別々の部品で構成されていると、そ
れぞれの部品の芯出しを行う必要がある。本実施の形態
では遮熱パイプ部１２ａ、フランジ部１２ｂ、シール軸
部１２ｃを一体部品として構成したので、部品点数が少
なく、製造コストの削減及び製造期間の短期化を実現で
きる。
プ部１２ａとフランジ部１２ｂとシール軸部１２ｃが一
体部品として構成されている。このため、遮熱パイプ部
１２ａとシール軸部１２ｃあるいは遮熱パイプ部１２ａ
及びシール軸部１２ｃとフランジ部１２ｂとが別々の部
材として構成される場合に比べて、部品点数が少なくな
っている。ここで、遮熱シールパイプ１２は、ガスター
ビン１００の運転時には後部軸１０５と一緒に回転す
る。回転部品にアンバランスがあると、回転時に振動を
引き起こす原因となるため、遮熱シールパイプ１２は製
造時に芯出しを行う必要がある。この場合、遮熱シール
パイプ１２の遮熱パイプ部１２ａ、フランジ部１２ｂ、
シール軸部１２ｃが別々の部品で構成されていると、そ
れぞれの部品の芯出しを行う必要がある。本実施の形態
では遮熱パイプ部１２ａ、フランジ部１２ｂ、シール軸
部１２ｃを一体部品として構成したので、部品点数が少
なく、製造コストの削減及び製造期間の短期化を実現で
きる。
【００５４】また、遮熱パイプとシール軸が別々の部品
であり、それぞれにフランジを設けて後部軸にボルト接
続した場合は、ボルト接続箇所が多くなり、芯ズレによ
る振動が発生しやすくなる。
であり、それぞれにフランジを設けて後部軸にボルト接
続した場合は、ボルト接続箇所が多くなり、芯ズレによ
る振動が発生しやすくなる。
【００５５】本実施の形態では遮熱シールパイプ１２の
フランジ部１２ｂは１つであり、ボルト接続箇所が低減
し運転時に芯ズレによる振動が発生しにくくなる。
フランジ部１２ｂは１つであり、ボルト接続箇所が低減
し運転時に芯ズレによる振動が発生しにくくなる。
【００５６】以上のように本実施の形態によれば、冷却
媒体をタービン動翼内に流通させて冷却する方式のガス
タービン１００において、冷却媒体の漏れ量を低減する
シール効果、軸受メタル１６へ冷却媒体の熱が伝わらな
いようにする遮熱効果が得られると共に、ガスタービン
の製造コストの低減、製造期間の短期化、運転時の芯ズ
レ抑制による振動低減の効果を得ることができる。
媒体をタービン動翼内に流通させて冷却する方式のガス
タービン１００において、冷却媒体の漏れ量を低減する
シール効果、軸受メタル１６へ冷却媒体の熱が伝わらな
いようにする遮熱効果が得られると共に、ガスタービン
の製造コストの低減、製造期間の短期化、運転時の芯ズ
レ抑制による振動低減の効果を得ることができる。
【００５７】本発明の第２の実施の形態を図３により説
明する。図中、図２に示す部分と同等の部分には同じ符
号を付し説明を省略する。本実施の形態は、遮熱シール
パイプの遮熱パイプ部の芯ズレをより確実に防止できる
ようにしたものである。
明する。図中、図２に示す部分と同等の部分には同じ符
号を付し説明を省略する。本実施の形態は、遮熱シール
パイプの遮熱パイプ部の芯ズレをより確実に防止できる
ようにしたものである。
【００５８】図３において、本実施の形態に係わるガス
タービン１００Ａに備わる遮熱シールパイプ１２Ａは遮
熱パイプ部１２Ａａを有し、この遮熱パイプ部１２Ａａ
はその後方側、即ちフランジ部１２ｂの位置する側に、
後部軸１０５の内壁１０５ｂに接触する第２の接触部３
０を形成している。
タービン１００Ａに備わる遮熱シールパイプ１２Ａは遮
熱パイプ部１２Ａａを有し、この遮熱パイプ部１２Ａａ
はその後方側、即ちフランジ部１２ｂの位置する側に、
後部軸１０５の内壁１０５ｂに接触する第２の接触部３
０を形成している。
【００５９】以上のように構成した本実施の形態の効果
を説明する。
を説明する。
【００６０】図２に示した第１の実施の形態におけるガ
スタービンでは、遮熱シールパイプ１２が半径方向に動
くことを拘束している部分は、その先端に設けた接触部
２３のみである。ここで、遮熱シールパイプ１２は後部
軸１０５の後部端面にフランジ部１２ｂによりボルトで
固定されているが、通常、フランジ部１２ｂのボルト挿
入孔の内径は、ボルト外径よりも大きく作られるため、
ボルトで固定してもボルト挿入孔の内径とボルト外径の
差分だけ半径方向に動く可能性があり、遮熱シールパイ
プ１２の半径方向の動きを拘束できない。
スタービンでは、遮熱シールパイプ１２が半径方向に動
くことを拘束している部分は、その先端に設けた接触部
２３のみである。ここで、遮熱シールパイプ１２は後部
軸１０５の後部端面にフランジ部１２ｂによりボルトで
固定されているが、通常、フランジ部１２ｂのボルト挿
入孔の内径は、ボルト外径よりも大きく作られるため、
ボルトで固定してもボルト挿入孔の内径とボルト外径の
差分だけ半径方向に動く可能性があり、遮熱シールパイ
プ１２の半径方向の動きを拘束できない。
【００６１】本実施の形態におけるガスタービン１００
Ａでは、遮熱シールパイプ１２Ａの遮熱パイプ部１２Ａ
ａの外周側が軸受メタル１６よりも前側の接触部２３
と、軸受メタル１６より後側の接触部３０で、後部軸１
０５の内壁１０５ｂと接触している。このため、遮熱シ
ールパイプ１２Ａの半径方向の動きは軸受メタル１６の
前側及び後側の２箇所で拘束されることとなり、より確
実に遮熱シールパイプ１２Ａの半径方向の動きを抑制で
きる。このように遮熱シールパイプ１２Ａの半径方向の
動きを抑制できると、遮熱シールパイプ１２Ａと後部軸
１０５の間に芯ズレが発生することを抑制できるため、
運転時に遮熱シールパイプ１２Ａと後部軸１０５の間に
芯ズレが生じることによって発生する振動をより確実に
抑制することができる。
Ａでは、遮熱シールパイプ１２Ａの遮熱パイプ部１２Ａ
ａの外周側が軸受メタル１６よりも前側の接触部２３
と、軸受メタル１６より後側の接触部３０で、後部軸１
０５の内壁１０５ｂと接触している。このため、遮熱シ
ールパイプ１２Ａの半径方向の動きは軸受メタル１６の
前側及び後側の２箇所で拘束されることとなり、より確
実に遮熱シールパイプ１２Ａの半径方向の動きを抑制で
きる。このように遮熱シールパイプ１２Ａの半径方向の
動きを抑制できると、遮熱シールパイプ１２Ａと後部軸
１０５の間に芯ズレが発生することを抑制できるため、
運転時に遮熱シールパイプ１２Ａと後部軸１０５の間に
芯ズレが生じることによって発生する振動をより確実に
抑制することができる。
【００６２】本発明の第３の実施の形態を図２及び図３
を利用して説明する。
を利用して説明する。
【００６３】本実施の形態は第１及び第２の実施の形態
における遮熱シールパイプ１２又は１２Ａの遮熱パイプ
部１２ａ又は１２Ａａに設けた接触部２３又は接触部２
３，３０を締め代を有する嵌め合い構造としたものであ
る。
における遮熱シールパイプ１２又は１２Ａの遮熱パイプ
部１２ａ又は１２Ａａに設けた接触部２３又は接触部２
３，３０を締め代を有する嵌め合い構造としたものであ
る。
【００６４】第１の実施の形態では、遮熱シールパイプ
１２の遮熱パイプ部１２ａはその外周側を、接触部２３
において後部軸１０５の内壁１０５ｂに接触させてい
る。しかし、接触部２３の外周部の外径は、製造後も公
差範囲内でばらつきを持つ。このため、接触部２３が周
方向全体で接触せず、後部軸１０５の内壁１０５ｂと接
触部２３の外周側との間に周方向に数箇所の隙間を持つ
こととなる。この隙間が存在すると、後部軸１０５の後
方から供給される冷却媒体が空気層２１に進入するた
め、軸受メタル１６へ冷却媒体の熱が伝わらないように
する遮熱効果が低下する。第２の実施の形態の接触部２
３，３０も同様である。本実施の形態では、遮熱シール
パイプ１２又は１２Ａの接触部２３に締め代を設けて焼
嵌め又は冷し嵌めとすることによって、接触部２３の外
周側を後部軸１０５の内壁１０５ｂに全体で密着させる
ことができる。これによって、空気層２１に冷却媒体が
進入することを防止でき、軸受メタル１６に冷却媒体の
熱が伝わりにくくすることができ、遮熱シールパイプ１
２又は１２Ａによる遮熱効果の低下を防止することがで
きる。
１２の遮熱パイプ部１２ａはその外周側を、接触部２３
において後部軸１０５の内壁１０５ｂに接触させてい
る。しかし、接触部２３の外周部の外径は、製造後も公
差範囲内でばらつきを持つ。このため、接触部２３が周
方向全体で接触せず、後部軸１０５の内壁１０５ｂと接
触部２３の外周側との間に周方向に数箇所の隙間を持つ
こととなる。この隙間が存在すると、後部軸１０５の後
方から供給される冷却媒体が空気層２１に進入するた
め、軸受メタル１６へ冷却媒体の熱が伝わらないように
する遮熱効果が低下する。第２の実施の形態の接触部２
３，３０も同様である。本実施の形態では、遮熱シール
パイプ１２又は１２Ａの接触部２３に締め代を設けて焼
嵌め又は冷し嵌めとすることによって、接触部２３の外
周側を後部軸１０５の内壁１０５ｂに全体で密着させる
ことができる。これによって、空気層２１に冷却媒体が
進入することを防止でき、軸受メタル１６に冷却媒体の
熱が伝わりにくくすることができ、遮熱シールパイプ１
２又は１２Ａによる遮熱効果の低下を防止することがで
きる。
【００６５】本発明の第４の実施の形態を図４により説
明する。図中、図２、図３に示す部分と同等の部分には
同じ符号を付し説明を省略する。本実施の形態は、遮熱
パイプ部の破損時に破損部分が前方に移動し飛散するの
を防止できるようにしたものである。
明する。図中、図２、図３に示す部分と同等の部分には
同じ符号を付し説明を省略する。本実施の形態は、遮熱
パイプ部の破損時に破損部分が前方に移動し飛散するの
を防止できるようにしたものである。
【００６６】図４において、本実施の形態に係わるガス
タービン１００Ｂに備わる後部軸１０５Ｂは、遮熱パイ
プ部１２Ａａの先端部の前方側端面に隣接する内壁１０
５ｂ部分にその端面に接するよう円周状に径方向の突起
部３１が設けられている。
タービン１００Ｂに備わる後部軸１０５Ｂは、遮熱パイ
プ部１２Ａａの先端部の前方側端面に隣接する内壁１０
５ｂ部分にその端面に接するよう円周状に径方向の突起
部３１が設けられている。
【００６７】以上のように構成した本実施の形態の効果
を説明する。
を説明する。
【００６８】運転時に遮熱シールパイプ１２Ａの遮熱パ
イプ部１２Ａａが接触部２３と接触部３０の間で破損
し、前側の破損部分が後側と切断された場合でも、前側
の破損部分が後部軸１０５の内壁１０５ｂに設けた突起
部３１と接触することによりその突起部３１より前への
移動が止められる。もし前方の破損部が後部軸１０５の
突起部３１よりも前側に移動した場合には、前方の破損
部分が後部軸１０５内の前方の広い空間３２内で飛散し
て、タービンディスクと衝突し大きな振動を引き起こ
し、場合によってはタービンディスクを破損させる可能
性がある。本実施の形態では後部軸１０５の内壁１０５
ｂに突起部３１が存在することによって、このような事
態の発生を回避することができる。
イプ部１２Ａａが接触部２３と接触部３０の間で破損
し、前側の破損部分が後側と切断された場合でも、前側
の破損部分が後部軸１０５の内壁１０５ｂに設けた突起
部３１と接触することによりその突起部３１より前への
移動が止められる。もし前方の破損部が後部軸１０５の
突起部３１よりも前側に移動した場合には、前方の破損
部分が後部軸１０５内の前方の広い空間３２内で飛散し
て、タービンディスクと衝突し大きな振動を引き起こ
し、場合によってはタービンディスクを破損させる可能
性がある。本実施の形態では後部軸１０５の内壁１０５
ｂに突起部３１が存在することによって、このような事
態の発生を回避することができる。
【００６９】なお、以上の実施の形態は、冷却媒体をタ
ービン部の前方から回収するクローズド冷却方式のもの
を例に説明したが、本発明はこれに限られず、冷却媒体
を燃焼ガス中に排出するオープン冷却方式のガスタービ
ンにも適用することができ、この場合も同様の効果が得
られる。
ービン部の前方から回収するクローズド冷却方式のもの
を例に説明したが、本発明はこれに限られず、冷却媒体
を燃焼ガス中に排出するオープン冷却方式のガスタービ
ンにも適用することができ、この場合も同様の効果が得
られる。
【００７０】
【発明の効果】本発明によれば、冷却媒体をタービン動
翼内に流通させて冷却するガスタービンにおいて、軸受
メタルへの冷却媒体の熱の伝達を低減する遮熱効果を得
ることができる。また、後部軸にボルト接続する部品点
数が１つとなり、構造が簡単で製造が容易であり、かつ
運転時に芯ズレによる振動を起こしにくくなる。
翼内に流通させて冷却するガスタービンにおいて、軸受
メタルへの冷却媒体の熱の伝達を低減する遮熱効果を得
ることができる。また、後部軸にボルト接続する部品点
数が１つとなり、構造が簡単で製造が容易であり、かつ
運転時に芯ズレによる振動を起こしにくくなる。
【００７１】また本発明によれば、第１の接触部と後部
軸の内壁との間を全周に渡って密着嵌合できるため、冷
却媒体が空気層に進入することが防止でき、軸受メタル
に対する遮熱効果の低下を防止できる。
軸の内壁との間を全周に渡って密着嵌合できるため、冷
却媒体が空気層に進入することが防止でき、軸受メタル
に対する遮熱効果の低下を防止できる。
【００７２】また本発明によれば、万一遮熱パイプ部が
破損した場合でも、突起部により破損部品の前方への移
動が止められ、後部軸前方空間内での破損部品の飛散を
防止することができる。
破損した場合でも、突起部により破損部品の前方への移
動が止められ、後部軸前方空間内での破損部品の飛散を
防止することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるガスタービ
ンの全体構成を示す図である。
ンの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わるガスタービ
ンの要部の拡大断面図である。
ンの要部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わるガスタービ
ンの要部の拡大断面図である。
ンの要部の拡大断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わるガスタービ
ンの要部の拡大断面図である。
ンの要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
２ 第１段タービンディスク
３ 第２段タービンディスク
４ 第３段タービンディスク
８，９ スペーサ
１２，１２Ａ 遮熱シールパイプ
１２ａ，１２Ａａ 遮熱パイプ部
１２ｂ フランジ部
１２ｃ シール軸部
１４ ラビリンスシール
１５ａ，１５ｂ 径方向フィン
１６ 軸受メタル
１７ ディスク内冷却媒体通路
１８ 第１段タービン冷却母管
１９ 第２段タービン冷却母管
２１ 空気層
２３ 接触部（第１接触部）
２６ ボルト挿入孔
２７ ボルト
２８ ネジ穴
３０ 接触部（第２接触部）
３１ 突起部
３２ 後部軸内前方空間
１００ 第１の実施の形態のガスタービン
１００Ａ 第２の実施の形態のガスタービン
１００Ｂ 第４の実施の形態のガスタービン
１０１ 圧縮機
１０２ タービンロータ
１０３ タービン部
１０４ 中間軸
１０５，１０５Ｂ 後部軸
１０５ａ 後部軸中心孔
１０５ｂ 後部軸内壁
１０５ｃ 後部軸フランジ
１０６ 圧縮空気通路
１０７ 燃焼ガス通路
１０８ 燃焼器
１０９ タービンケース
１１１，１１２ 軸受
１１３ 第１段動翼
１１４ 第２段動翼
１１５ 第３段動翼
１１８ 軸部
Ａ 燃焼ガスの流通方向
Ｂ 冷却媒体の流通方向
─────────────────────────────────────────────────────
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
研究所内
(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
研究所内
(56)参考文献 特開 平11−229804（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−50808（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−205302（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−189739（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−14064（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01D 5/08 - 11/02,25/16
F02C 7/16 - 7/18
Claims (4)
- 【請求項１】タービンロータを構成するタービンディス
クと、このタービンディスクのガスパス下流側に接続さ
れ、本体静止側に対して軸受メタルを備えた軸受により
支持された後部軸とを備え、前記タービンディスク内に
はディスク内冷却媒体通路を形成し、前記後部軸内には
冷却媒体を流通させる中心孔を形成し、前記後部軸の後
方側から前記中心孔に冷却媒体を供給し、前記中心孔内
を軸方向に後方側から前方側に向かって冷却媒体を流通
させ前記ディスク内冷却媒体通路へと冷却媒体を導き、
その冷却媒体をタービン動翼内に流通させてタービン動
翼を冷却し、冷却後の該冷却媒体を前方側から回収する
ガスタービンにおいて、 前記後部軸の中心孔内に配置され、前記軸受メタルの軸
方向範囲の前方側に位置する第１接触部で前記後部軸の
内壁と接触し後部軸の内壁との間に空気層を形成する遮
熱パイプ部と、前記遮熱パイプの後方に位置し、前記本
体静止側の対向面との間に前記冷却媒体の漏れを防止す
るシール部を形成するシール軸部と、前記遮熱パイプ部
と前記シール軸部との間に位置し、前記後部軸の後部端
面にボルト接続されるフランジ部とを一体部品として構
成した遮熱シールパイプを備えることを特徴とするガス
タービン。 - 【請求項２】請求項１記載のガスタービンにおいて、前
記遮熱シールパイプの遮熱パイプ部は、前記軸受メタル
が位置する軸方向範囲の後方側の軸方向位置で前記後部
軸の内壁と接触する第２接触部を更に有することを特徴
とするガスタービン。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のガスタービンにおい
て、前記遮熱シールパイプの遮熱パイプ部は、少なくと
も前記第１接触部を締め代を持つ嵌め合い構造としたこ
とを特徴とするガスタービン。 - 【請求項４】タービンロータを構成するタービンディス
クと、このタービンディスクのガスパス下流側に接続さ
れ、本体静止側に対して軸受メタルを備えた軸受により
支持された後部軸とを備え、前記タービンディスク内に
はディスク内冷却媒体通路を形成し、前記後部軸内には
冷却媒体を流通させる中心孔を形成し、前記後部軸の後
方側から前記中心孔に冷却媒体を供給し、前記中心孔内
を軸方向に後方側から前方側に向かって冷却媒体を流通
させ前記ディスク内冷却媒体通路へと冷却媒体を導き、
その冷却媒体をタービン動翼内に流通させてタービン動
翼を冷却するガスタービンにおいて、 前記後部軸の中心孔内に配置され、前記軸受メタルの軸
方向範囲の前方側に位置する第１接触部で前記後部軸の
内壁と接触し後部軸の内壁との間に空気層を形成する遮
熱パイプ部と、前記遮熱パイプの後方に位置し、前記本
体静止側の対向面との間に前記冷却媒体の漏れを防止す
るシール部を形成するシール軸部と、前記遮熱パイプ部
と前記シール軸部との間に位置し、前記後部軸の後部端
面にボルト接続されるフランジ部とを一体部品として構
成した遮熱シールパイプを備え、 前記後部軸は、前記遮
熱パイプ部の先端部の端面に隣接した内壁部分に円周状
に形成された径方向の突起部を有することを特徴とする
ガスタービン。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001037566A JP3481596B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | ガスタービン |
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|---|---|---|---|
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| US6224327B1 (en) * | 1998-02-17 | 2001-05-01 | Mitsubishi Heavy Idustries, Ltd. | Steam-cooling type gas turbine |
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- 2001-02-14 JP JP2001037566A patent/JP3481596B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 2001-09-12 US US09/949,821 patent/US6655153B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-09-03 US US10/653,086 patent/US6860110B2/en not_active Expired - Fee Related
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