JP3853383B2 - 冷却されたロータを備えているガスタービン - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電流を発生するための単軸式の定置ガスタービンであって、多数のディスクから溶接結合された、翼の付けられたロータを備えており、ディスクの間には中空室が存在し、かつロータ翼乃至熱止めセグメントプレートによって形成されたプラットフォームと、ロータ表面との間にはロータ外周部において軸方向通路が存在している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のガスタービンは公知であり、その際公知のガスタービンにあっては冷却空気が圧縮機の高圧部分から抽気されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式のガスタービンを改良して、ロータの良好な冷却機能が達成されうるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明では軸方向通路への冷却空気の供給が、ロータディスク間の少くとも１つの中空室から行われるようになっており、前記中空室が、接続開口を介して前記軸方向通路に接続されており、前記接続開口が前記中空室の、ロータ軸線からの最大の半径方向距離の位置に取り付けられており、前記中空室が、少なくともロータ軸線から所定の半径方向の距離を置いて接続開口に向って連続的に先細りになっていることによって、上記課題を解決することができた。
【０００５】
【発明の効果】
本発明にあっては、冷却空気がロータディスク間の中空室からロータ外周部の軸方向通路へ供給されている。その際中空室は、有利には接続開口を介して前述の軸方向通路に接続されており、かつ下流側に位置するロータの終端部から出発している中央冷却空気供給通路を介して冷却空気の供給を受けている。
【０００６】
本発明の重要な利点は、冷却空気が圧縮機の中心部分から抽気されているという点であり、その位置で冷却空気は、圧縮機出口における圧力及び温度よりもより小さな圧力とより低い温度とを有している。公知の高圧冷却装置に比較してこの場合の低圧冷却装置はより効果的であって、しかも少ない冷却空気流で充分である。また損失が少なく従って効率を改善することができる。
【０００７】
その他の有利な構成が請求項２以下に述べられている。
【０００８】
【実施例】
次に本発明を、図面を参照し乍ら実施例に基いて詳しく説明することにする。
【０００９】
図１に図示されているガスタービンは、圧縮機１と、タービン２と、排気ガスケーシング３と、排気ガスディフューザ４とを有している。符号５で燃焼室が、また符号６でロータが、夫々表わされている。ロータ６はその軸線方向における多数のディスクから溶接結合されており、その際個々のディスクの間には夫々中空室が形成されている。図１では２つディスクが符号７及び８で表わされている。ロータディスク間の中空室の構造は、図２の区分拡大図で知ることができる。ロータディスク７及び８の間の位置に図示されている中空室は符号９で表わされている。この中空室９はロータ軸線１０の周りのその中心領域において狭く、かつ外方に向って一種のリングチャンバに拡幅されている。符号１２で、隣接する２つのロータディスク７及び８間の溶接シームが表わされている。２つのロータディスク７及び８は、これらのロータディスクの縁部ゾーンにおいてこれらのロータディスク間を完全に環状に、即ちリング状に延びる溶接シーム１２を介して相互に溶接されている。図２の上方部分には、タービン２のロータ翼１３及びノズル翼１４が極く簡単に図示されている。同じ様に極く簡単に図示された、ロータ翼及び熱止めセグメントプレートによって構成されているプラットフォーム１６と、本来のロータ表面１５との間に軸方向通路１７が設けられており、該通路１７は、シール装置２６によって高圧区分１７ＨＤと低圧区分１７ＮＤとに分割されている。ロータディスク間の中空室９は、夫々周方向に亘って分配された多数の接続開口１８を介して軸方向通路１７に接続されている。
【００１０】
更に図１からよく判るように、ロータ６はその軸線に沿って、その下流側に位置する終端部の端面１９から出発している中央通路２０を備えている。中央通路２０、中空室９及び接続開口１８を貫通して、そのロータ外周部の軸方向通路１７に、冷却空気が供給されている。
【００１１】
冷却空気は、圧縮機の中心部分においてその位置で既に部分的に圧縮されたプロセス空気から抽気され、かつ導管２１を介し下流側に位置するロータ終端部の端面１９に対して供給されている。その際導管２１は、排気ガスディフューザ乃至排気ガスケーシング３，４の外方リング２３と内方リング２４との間で中空リブ２２を貫通している。
【００１２】
今度は再度図２を参照して頂き度い。図２から判るように、接続開口１８は中空室９において完全に外方に取り付けられている。つまりその位置で接続開口１８はその最大の直径乃至は半径方向の距離Ｒ１を有している。この距離Ｒ１に対し、ひいては接続開口１８に向って、中空室９のリング室１１が半径Ｒ２を越えて夫々連続的に先細りになっている。これによって冷却空気に伴われた汚染物は、中空室９内に集められることなく、接続開口１８を貫いて外方に向って噴出せしめられる。これによって熱遮断効果の外に、推積された汚染物に基く、汚染物集積によって惹き起されるロータの不釣合を阻止することができる。
【００１３】
溶接シーム１２は本実施例の場合、接続開口１８に対し軸方向に若干ずらされて配置されている。従ってそのルート２５は、接続開口１８が出発している半径方向距離Ｒ１よりも若干小さいような、ロータ軸線１０からの半径方向距離Ｒ３の近くに位置するようになっている。溶接シームルート２５の溶接応力を軽減するため従来技術では通常行われていた、中空室９の外方ゾーンの溶接シーム１２の両側にポケットを形成するということは、汚染物の噴出が可能であるとの見地からこれを省略することができる。
【００１４】
一定尺度で表わされていない図２の図面は別にして、溶接シーム１２が夫々、ロータディスクの最小の相互間隔よりも厚肉状に形成されている場合は有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービンの概略図である。
【図２】図２の円Ａの部分の拡大区分図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ タービン
３ 排気ガスケーシング
４ 排ガスディフューザ
５ 燃焼室
６ ロータ
７，８ ロータディスク
９ ２つのディスク間の中空室
１０ ロータ軸線
１１ リングチャンバ
１２ 溶接シーム
１３ ロータ翼
１４ ノズル翼
１５ ロータ表面
１６ プラットフォーム
１７ ロータ外周部における軸方向通路
１８ 接続開口
１９ 下流側に位置するロータ終端部の端面
２０ 中央冷却空気供給通路
２１ 冷却空気導管
２２ 中空リブ
２３ 外方リング
２４ 内方リング
２５ 溶接シームルート
２６ 高圧の低圧に対するシール装置

Claims (7)

  1. 電流を発生するための単軸式の定置ガスタービンであって、多数のディスク（７，８）から溶接結合された、翼の付けられたロータ（６）を備えており、ディスク（７，８）の間には中空室（９）が存在し、かつロータ翼（１３）乃至熱止めセグメントプレートによって形成されたプラットフォーム（１６）と、ロータ表面（１５）との間にはロータ外周部において軸方向通路（１７）が存在している形式のものにおいて、軸方向通路（１７）への冷却空気の供給が、ロータディスク( ７，８ )間の少くとも１つの中空室( ９ )から行われるようになっており、前記中空室 ( ９ ) が、接続開口（１８）を介して前記軸方向通路（１７）に接続されており、前記接続開口（１８）が前記中空室（９）の、ロータ軸線（１０）からの最大の半径方向距離（Ｒ１）の位置に取り付けられており、前記中空室（９）が、少なくともロータ軸線（１０）から所定の半径方向の距離（Ｒ２）を置いて接続開口（１８）に向って連続的に先細りになっていることを特徴とする、冷却されたロータを備えているガスタービン。
  2. ロータ（６）の軸線（１０）に沿って中央冷却空気供給通路（２０）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のガスタービン。
  3. 中央ロータ冷却空気供給通路（２０）が下流側に位置するロータ終端部の端面（１９）から出発しており、かつそこから冷却空気が中央冷却空気供給通路に供給されることを特徴とする、請求項２記載のガスタービン。
  4. 下流側に位置するロータ終端部を受容している内方リング（２４）と、外方リング（２３）と、内方リングと外方リングとを相互に結合している中空リブ（２２）とを備えた排ガスディフューザ（４）を有し、少くとも１つの冷却空気導管（２１）内の冷却空気が、少くとも１つの中空リブ（２２）を通って下流側に位置するロータ終端部に対し供給されていることを特徴とする、請求項３記載のガスタービン。
  5. 冷却空気が圧縮機の中心部分から抽気されていることを特徴とする、請求項１から４までのいづれか１項記載のガスガスタービン。
  6. 個々のロータディスク（７，８）がその縁部ゾーンにおいて夫々リング状に延びる溶接シーム（１２）を介して相互に溶接されており、溶接シーム（１２）が夫々上記の接続開口（１８）に対し軸方向にずらされて配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいづれか１項記載のガスタービン。
  7. 接続開口（１８）が出発している、ロータ軸線（１０）からの半径方向の距離（Ｒ１）が、溶接シーム（１２）のルートが配置されている半径方向の距離（Ｒ３）よりも大きいことを特徴とする、請求項６記載のガスタービン。
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