JP3901828B2

JP3901828B2 - 蒸気冷却ガスタービン

Info

Publication number: JP3901828B2
Application number: JP03474098A
Authority: JP
Inventors: 素直青木; 克則田中; 一晴廣川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JPH11229804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気冷却ガスタービンに関し、冷却用の蒸気の漏れを防止するような構造にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の代表的な蒸気冷却方式を採用したガスタービンの断面図である。図において、５０は圧縮機、５１はガスタービンであり、ガスタービン５１にはロータ６０の周囲に設けられた動翼７１，７２，７３が設けられており、高温燃焼ガスが燃焼ガス通路５２に導かれて流れ、固定側の静翼８３，８４，８５との間で動翼７１，７２，７３が回転し、ロータ６０を回転させる。
【０００３】
ロータディスク６１には蒸気通路６３が連通して軸方向に貫通しており、この蒸気通路６３は周方向に複数本設けられている。冷却用蒸気８０はシャフト６４の蒸気入口６５から蒸気通路に導かれ、通路６２を通り、キャビティ６６に入り、供給側通路６７から２段動翼７２内に入り、翼を冷却し、冷却後の蒸気は回収側通路６８よりキャビティ６９に流出する。一方、蒸気通路６２の蒸気はキャビティ９０より供給側通路９１へ入り、ここから１段動翼７１に流入して翼内部を冷却し、冷却後の蒸気は回収側通路９２よりキャビティ６９に流出し、ここから先の２段動翼７２から流出した回収蒸気と合流してキャビティ９３に流出し、ロータ６０の中心を通ってシャフト６４側へ回収される。又、蒸気通路６２からの蒸気の一部はキャビティ９４を通り、圧縮機５０側へも供給され、冷却に供される。
【０００４】
上記のような蒸気冷却方式を採用したガスタービンは、近年の発電プラントの高温、高効率化に伴ってコンバインドサイクルのプラントが多く建設されるようになるに従い、ガスタービンの有力な冷却方式として空気冷却方式に代わり、採用が検討されている。特にコンバインドプラントにおいては蒸気タービンで発生した蒸気の一部を抽気してガスタービンに導き、ガスタービンを冷却し、冷却後の温度が上昇した蒸気を回収して蒸気タービン側へ戻し、有効活用できるので発電プラントの効率化に貢献するもので、近年注目を集めている。
【０００５】
このような従来の蒸気冷却方式ではロータ周囲から低温、高圧蒸気を供給するために、供給の途中において外部の低圧側に洩れる個所が多くなり、このような供給側の蒸気の洩れを如何にして防止するかが蒸気冷却方式における大きな課題となっている。
【０００６】
図９、図１０は蒸気冷却方式を採用した他の例を示す図であり、図９は４段動翼の後方を示す断面図であり、４段ディスク１００にはシールディスク１０１を介して後方円板１０２（ジャーナル軸受）が取付けられ、後方円板１０２には外側回転軸１０３と内側回転軸１０８が取付けられ、４段ディスク１００と共に回転する構造である。１０５は静止側のハウジングで、外側回転軸１０３とはシール部となる軸受１０５と、内側回転軸１０８とは同じくシール部となる軸受１０７で、回転側と対向して設けられている。１０６は高圧チャンバで、１０９は環状通路であり、蒸気の通路となり、外側回転軸１０３と内側回転軸１０８との間に形成されている。
【０００７】
上記構成の蒸気冷却方式のガスタービンにおいて、供給側蒸気１２０はチャンバ１０６より環状通路１０９を通り、環状高圧室１１０に入り、通路１１１を通ってキャビティ１１２に流入し、ここから４段ディスク１００に設けられた図示省略の通路を通り、１段、２段動翼へ導かれる。動翼を冷却した空気は、図示省略の内側回転軸１０８内を通り、回収側蒸気１２１として回収される。
【０００８】
図１０は図９における後方円板１０２の拡大図であり、図において、シールディスク１０１側は高温となった回収側蒸気１２１により加熱されており、反対側よりは高温となっている。このために後方円板１０２はシールディスク側が熱伸びの影響を受け、矢印で示すように締結ボルト１１３が引張られて傾きが生ずる。これにより供給側蒸気１２０の一部がこの傾きにより生じた隙間より外部に洩れることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、図１１に示した従来の代表的な蒸気冷却方式を採用したガスタービンにおいては、蒸気タービン側から抽気した蒸気をロータの周囲に設けた複数の蒸気通路からディスクを通り、動翼に導き、動翼を冷却し、冷却後の高温となった蒸気はキャビティよりロータの中心に導き、ロータ中心から回収し、蒸気タービン側に戻し、これを有効活用している。しかし、前述のような従来の蒸気冷却方式では、ロータ周囲から低温、高圧蒸気を供給するために供給の途中において外部の低圧側に洩れる個所が多くなり、そのためのシール部を多く設ける必要がある。従って、高圧の供給蒸気が低圧側に洩れるのを如何にして防止するかが蒸気供給方式における大きな課題となっていた。
【００１０】
又、図１０で示した例でも、後方円板（ジャーナル軸受）１０２は後方円板１０２とディスク側とのカップリング面を通過する回収側蒸気１２１にさらされているため高温となっており、ジャーナル軸受が熱変形して外周側が開き、供給側蒸気１２０の一部１２０ａが漏えいすることになる。又、この変形によりディスク締結ボルト１１３に過大な引張応力が発生する恐れもある。更に、この例においても供給側蒸気１２０が回収側蒸気１２１の外側となっており、回転側である外側回転軸１０３と静止側のシール部である軸受１０５，１０７からの漏れがあり、従って動翼に供給される蒸気量が減少することになる。
【００１１】
そこで本発明は、蒸気冷却ガスタービンにおいて、動翼へ供給する供給側の蒸気の外部への漏れを少くし、又熱変形による伸び量を吸収しやすい構造として熱変形による隙間の発生をなくして蒸気の漏えいを小さくすると共に、蒸気の回収効率も高めることのできる蒸気冷却ガスタービンを提供することを課題としてなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために、次の（１）乃至（４）の手段を提供する。
【００１３】
（１）タービン主軸（１）後端から軸方向に蒸気を供給する主軸内蒸気供給通路（１９）と、同主軸内蒸気供給通路（１９）から蒸気をディスク内に導き、動翼に供給する複数のディスク内蒸気供給通路（１５）と、前記動翼を冷却した蒸気をそれぞれ導き、回収する複数のディスク内蒸気回収通路（１６）と、同ディスク内蒸気回収通路（１６）からの前記動翼を冷却した蒸気を回収する主軸内蒸気回収通路（１８）とを備えた蒸気冷却ガスタービンにおいて、前記主軸内蒸気供給通路（１９）は前記タービン主軸の中心部を通り、前記主軸内蒸気回収通路（１８）は前記主軸内蒸気供給通路（１９）の外周を通ると共に、前記ディスクの最終段（２４）と前記タービン主軸（１）との接合面（２６）には半径方向に放射状の溝（４０）を複数設け、それぞれ前記ディスク内蒸気供給通路（１５）と前記主軸内蒸気供給通路（１９）とを接続すると共に、前記接合面（２６）よりも後方の前記タービン主軸（１）側には放射状の半径方向蒸気回収通路（１７）を複数設け、それぞれ前記ディスク内蒸気回収通路（１６）と前記主軸内蒸気回収通路（１８）とを接続したことを特徴とする蒸気冷却ガスタービン。
【００１４】
（２）上記（１）の発明において、前記主軸内蒸気回収通路（１８）の後端に接続し、前記主軸内蒸気回収通路（１８）の一部を形成すると共に、外周囲に複数のフィン（４ｂ）を有する回転側円筒状シール部材（５）と、同回転側円筒状シール部材（５）の外周囲を覆い、内周面に前記回転側円筒状シール部材（５）のフィン（４ｂ）と対向してシール部を構成する複数のフィン（４ａ）を有する静止側円筒状シール部材と、前記回転側円筒状シール部材（５）と前記主軸内蒸気供給通路（１９）の後端部を固定する芯出し円筒状部材（６）とを設けたことを特徴とする蒸気冷却ガスタービン。
【００１５】
（３）上記（１）の発明において、前記主軸内蒸気回収通路（１８）内面と前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）外周面との間には円周方向に所定の間隙で支持部材（８）を設けると共に、前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の両端部は軸方向に摺動可能であることを特徴とする蒸気冷却ガスタービン。
【００１６】
（４）上記（１）の発明において、前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の前方端部と前記タービン主軸（１）との間には前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の外周囲に溝を設けてピストンリング（４３）を挿入したことを特徴とする蒸気冷却ガスタービン。
【００１７】
本発明の（１）においては、供給側の蒸気はタービン主軸の中心部を通るので供給側の蒸気が回収通路の内側となり、外側へ漏れる量が減少する。従来の蒸気の供給はタービン主軸の外側より供給され、内側より回収していたので、供給される蒸気は静止側と回転側のシール部からの漏れ量が多く、動翼へ供給する蒸気量が減少していたが、本発明では蒸気は回収側の内側を通って供給されるので従来のようにシール部からの漏れがなくなる。
【００１８】
又、放射状の半径方向蒸気回収通路（１７）がディスクとタービン主軸（１）との接合面よりも後流側となるので、高温の回収蒸気が後方側を流れ、ディスクとタービン主軸（１）との接合面が供給側の放射状の溝（４０）が低温の蒸気の流路となる。従って接合面が熱変形により閉じるように作用して接合面から蒸気が漏れるのを防止する。従来の構造では高温の回収蒸気が接合面を流れ、接合面側が高温となり、接合面が熱変形を受けて開くように作用したが、本発明ではこのような開きが防止される。
【００１９】
本発明の（２）では、回転側の円筒状シール部材と静止側円筒状シール部材とでシールを構成し、シールを確実に行うと共に、芯出し円筒状部材で組立も容易となる。
【００２０】
本発明の（３）では、主軸内の蒸気回収通路（１８）と蒸気供給通路（１９）の間の内筒（１０）を支持部材（８）で支持し、両端部は軸方向に摺動可能に支持しているので内筒（１０）の熱変形による軸方向の熱伸びを吸収できる。
【００２１】
本発明の（４）では、主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の前方端部とタービン主軸（１）との間はピストンリング（４３）でシールされて主軸内蒸気回収通路（１８）への漏れを防いでおり、かつ軸方向への熱伸びに対しては移動可能として伸びを吸収することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却ガスタービンの全体の断面図である。図において、タービンロータのディスク２１，２２，２３，２４にはそれぞれ１段動翼１１、２段動翼１２、３段動翼１３、４段動翼１４が取付けられており、これらディスク２１〜２４とタービン主軸１とは締結ボルト２５で互に軸方向に連結されている。
【００２３】
タービン主軸１はカップリング面２６で４段ディスク２４に接して取付けられ、油封入の軸受２で回転可能に支持されている。タービン主軸１の内側にはサーマルシールド３が取付けられ、サーマルシールド３及びタービン主軸１の端面には外筒シール５がカップリングボルト７で軸方向に取付けられており、芯出しピース６で端部が内筒１０に係合されている。外筒シール５の外側の４ａ，４ｂはそれぞれ対向配置された静止側シールフィン、外筒側（回転側）シールフィンである。
【００２４】
又、サーマルシールド３と内筒１０との間にはストラットサポート８が設けられ、空間を形成し、更に内筒１０のキャビティ２７側端部にはストラットサポート９が軸方向へ摺動可能に設けられている。
【００２５】
１段動翼１１には供給用通路１１ａと回収用通路１１ｂが、又２段動翼１２にも供給用通路１２ａと回収用通路１２ｂが設けられており、図２、図３において後述するように、それぞれ供給用通路１２ａは供給通路１５へ、回収用通路１２ｂは回収通路１６へ連通している。供給通路１５は、後述するようにカップリング面に設けられた溝４０に連通してキャビティ２７へ接続し、キャビティ２７は軸方向供給通路１９へ接続している。又、回収通路１６は図示のようにラジアル方向回収通路１７へ連通し、ラジアル方向回収通路１７は軸方向回収通路１８へ接続している。
【００２６】
上記構成の蒸気冷却ガスタービンにおいて、供給側蒸気３０は内筒１０内を通り、キャビティ２７へ入り、キャビティ２７よりカップリング面２６のタービン主軸１の接合面に設けられた溝４０を通り、供給通路１５へ流入する。供給通路１５からはキャビティ２８に入り、ここから供給用通路１１ａを通り、１段動翼１１に入り、動翼１１内の冷却蒸気通路を流れて回収用通路１１ｂよりキャビティ２９ａに入り、ここから回収通路１６へ流出する。
【００２７】
又、供給通路１５からの蒸気はキャビティ２９ｂより供給用通路１２ａに流入し、２段動翼１２内に入り、翼内の冷却蒸気通路を流れて回収用通路１２ｂを通り、キャビティ２９ａに流入し、キャビティ２９ａでは１段動翼１１の回収蒸気と一緒になり、回収通路１６へ流出する。
【００２８】
回収通路１６からの回収側蒸気はラジアル方向回収通路１７を通り、軸方向回収通路１８を流れて、図５に示すように外筒シール５の出口５ａから外部に流出し、図示省略の蒸気回収系に回収される。このような実施の形態の蒸気冷却ガスタービンによれば、供給側蒸気３０はロータの中心側より供給され、その外側より回収側蒸気３１が回収されるので、従来の方式に比べて供給側と回収側が逆になっており、供給側蒸気が外部に漏れにくくなっている。次に、このような供給側蒸気を漏れにくくした構成について詳しく説明する。
【００２９】
図２は図１におけるタービン主軸のカップリング部の詳細を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はその熱応力による変形の説明図である。図（ａ）において、４段目ディスク２４とタービン主軸１とはカップリング面２６で接して締結ボルト２５で結合されている。供給側蒸気３０は冷却用の低温蒸気であり、４段ディスク２４のカップリング面２６に設けられた溝内を通り、動翼へ供給される。
【００３０】
一方、回収側蒸気３１は動翼を冷却して高温になっており、４段ディスク２４側からタービン主軸１内のラジアル方向回収通路１７を通って軸方向回収通路１８へ回収される。従って、図２（ｂ）に示すようにタービン主軸１はカップリング面２６側が低温で主軸１の内部が高温となり、その熱伸びにより矢印のように力が作用し、１′で示すような力を受けてカップリング面２６を閉じるように作用する。従って、図１０に示した従来のように、カップリング面が熱応力によって開くようなことがなく、供給側蒸気の漏れを防止することができる。
【００３１】
図３は図２におけるＡ−Ａ断面図であり、４段ディスク２４のカップリング面２６には放射状に溝４０が設けられ、この溝４０は軸方向の供給通路１５に連通している。供給通路１５の間には軸方向に回収通路１６が設けられている。供給側蒸気３０はロータ中心部の穴４１より軸方向から溝４０内に入り、半径方向に流れて供給通路１５へ入り、動翼へ供給され、冷却後の回収側蒸気３１は回収通路１６を通って図１に図示のタービン主軸１のラジアル方向回収通路１７より回収される。
【００３２】
図４は図１におけるＢ部詳細図であり、タービン主軸１と軸方向回収通路１８との間には円筒状のサーマルシールド３がカップリングボルト７で取付けられ、タービン主軸１との間には空間４２が保たれている。この空間４２は蒸気、又は空気等により気体層を形成し、高温の回収側蒸気３１による熱がタービン主軸１の軸受２側へ伝わるのを防止している。
【００３３】
図５は図１におけるＣ部詳細図であり、内筒１０の後端側には芯出しピース６が取付けられ、円筒状の外筒シール５と結合されている。外筒シール５には穴５ａが設けられており、回収側蒸気３１が、この穴より流出し、図示していない通路を通り、グランド蒸気溜（ヘッダ）へ回収され、プラント内で再利用される。
【００３４】
外筒シール５の外周囲を覆う静止側円筒状シール部材の内側と外筒シール５の外側にはそれぞれ静止側シールフィン４ａと回転側シールフィン４ｂが対向して設けられ静止側と回転側のシールを構成している。供給側蒸気３０の一部の漏れ蒸気３３ａはシール部を通り、漏れ蒸気３３ｂとして流出するが、これらの漏れ蒸気３３ｂはすべて前述のグランド蒸気溜（ヘッダ）へ連通する通路５０へ流出するので、回収されて有効利用される。
【００３５】
図６は図１における矢視Ｄ−Ｄであり、タービン主軸１に取付けられたサーマルシールド３と内筒１０とで軸方向回収通路１８が形成されており、軸方向回収通路１８は複数のストラットサポート８がサーマルシールド３と内筒１０との間に設けられて支持されている。
【００３６】
図７は図１におけるＥ部詳細であり、（ａ）が断面図の詳細、（ｂ）がそのＦ−Ｆ矢視図である。図において内筒１０の端部には溝が設けられ、この溝とタービン主軸１との接合部には摺動可能に円周方向にピストンリング４３が設けられており、軸方向回収通路１８とラジアル方向回収通路１７の接続部をシールしている。又、供給蒸気３０を溝４０に導くように、内筒１０の内側端部には円周方向に多数のストラット９が設けられると共に、その内側中心部には（ｂ）図に示すように中実体４４が設けられている。一方、内筒１０が外側から高温の回収側蒸気３１により加熱されて熱伸びが生じても、タービン主軸１とは内筒１０の外周端に設けたピストンリング４３が摺動して移動可能とし、内筒１０の熱伸びを吸収するような構造となっている。
【００３７】
図８は図１におけるＧ部詳細であり、外筒シール５と内筒１０との間には芯出しピース６が挿入され、そのフランジ部６ａが先端部において外筒シール５とボルト４５で固定されている。内筒１０と芯出しピース６とは軸方向に摺動可能に係合すると共に軸方向回収通路１８先端部のシールとして機能している。このような構造により、内筒１０の先端部においても熱伸びを吸収することができる。
【００３８】
以上説明の実施の形態の蒸気冷却ガスタービンによれば、タービン主軸１内に、外側に軸方向回収通路１８を、その内側に軸方向供給通路１９とをそれぞれ設けて低温の供給側蒸気３０を供給し、高温の蒸気をその外側の軸方向回収通路１８で回収するようにし、供給側蒸気３０の外部への漏れを少くする。又、４段ディスク２４とタービン主軸１とのカップリング面２６に供給側蒸気３０の通路となる溝４０を設け、供給通路１５へ連通させて動翼へ導く構造とし、カップリング面２６が熱応力により閉じるように作用させる。又、タービン主軸１のボア部にサーマルシールド３を設けて空間４２内に気体層を設け、回収側蒸気３１からの高温の熱を軸受２側に伝えないようにして油の焼き付きを防止する。
【００３９】
又、軸方向回収通路１８内を支持するストラットサポート８，９、一端にピストンリング４３、他端に芯出しピース６を設けて内筒１０をラジアル方向に固定すると共に、軸方向へ摺動可能とし、熱伸びを吸収できるようにし、更に芯出しピース６により組立を容易にする構造としている。
【００４０】
更に静止側と固定側とのシールに関しては、静止側シール４ａと回転側シール４ｂとでフィン加工によるシールを構成し、供給側蒸気３０の漏れ蒸気３３ｂをグランド蒸気溜めにすべて回収できるようにして漏れ蒸気を有効に回収できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の（１）の蒸気冷却ガスタービンは、タービン主軸（１）後端から軸方向に蒸気を供給する主軸内蒸気供給通路（１９）と、同主軸内蒸気供給通路（１９）から蒸気をディスク内に導き、動翼に供給する複数のディスク内蒸気供給通路（１５）と、前記動翼を冷却した蒸気をそれぞれ導き、回収する複数のディスク内蒸気回収通路（１６）と、同ディスク内蒸気回収通路（１６）からの前記動翼を冷却した蒸気を回収する主軸内蒸気回収通路（１８）とを備えた蒸気冷却ガスタービンにおいて、前記主軸内蒸気供給通路（１９）は前記タービン主軸（１）の中心部を通り、前記主軸内蒸気回収通路（１８）は前記主軸内蒸気供給通路（１９）の外周を通ると共に、前記ディスクの最終段（２４）と前記タービン主軸（１）との接合面（２６）には半径方向に放射状の溝（４０）を複数設け、それぞれ前記ディスク内蒸気供給通路（１５）と前記主軸内蒸気供給通路（１９）とを接続すると共に、前記接合面（２６）よりも後方の前記タービン主軸（１）側には放射状の半径方向蒸気回収通路（１７）を複数設け、それぞれ前記ディスク内蒸気回収通路（１６）と前記主軸内蒸気回収通路（１８）とを接続したことを特徴としている。
このような構成により供給側の蒸気がタービン主軸（１）の中心を通り、回収側が外側となり、供給側蒸気の外部への漏れを少くすることができる。また、放射状の半径方向蒸気回収通路（１７）がディスクとタービン主軸（１）との接合面よりも後流側となるので、高温の回収蒸気が後方側を流れ、ディスクとタービン主軸（１）との接合面側の放射状の溝（４０）が供給側の低温の蒸気の流路となる。従って接合面が熱変形により閉じるように作用して接合面から蒸気が漏れるのを防止する。
【００４２】
本発明の（２）は、上記（１）の発明において、前記主軸内蒸気回収通路（１８）の後端に接続し、前記主軸内蒸気回収通路（１８）の一部を形成すると共に、外周囲に複数のフィン（４ｂ）を有する回転側円筒状シール部材（５）と、同回転側円筒状シール部材（５）の外周囲を覆い、内周面に前記回転側円筒状シール部材（５）のフィン（４ｂ）と対向してシール部を構成する複数のフィン（４ａ）を有する静止側円筒状シール部材と、前記回転側円筒状シール部材（５）と前記主軸内蒸気供給通路（１９）の後端部を固定する芯出し円筒状部材（６）とを設けたことを特徴としている。このような構成により、回転側の円筒状シール部材（５）と静止側円筒状シール部材とでシールを構成し、シールを確実に行うと共に、芯出し円筒状部材で組立も容易となる。
【００４３】
本発明の（３）は、上記（１）の発明において、前記主軸内蒸気回収通路（１８）内面と前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）外周面との間には円周方向に所定の間隙で支持部材（８）を設けると共に、前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の両端部は軸方向に摺動可能であることを特徴としている。このような構成により、内筒（１０）の熱変形による軸方向の伸びを吸収することができる。
【００４４】
本発明の（４）は、上記（１）の発明において、前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の前方端部と前記タービン主軸（１）との間には前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の外周囲に溝を設けてピストンリング（４３）を挿入したことを特徴としており、これにより供給側の蒸気が主軸内蒸気回収通路（１８）へ漏れるのを防いでおり、かつ軸方向への熱伸びに対しては移動可能として伸びを吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却ガスタービンの全体の断面図である。
【図２】図１におけるタービン主軸とディスクとのカップリング面の詳細を示し、（ａ）は詳細な断面図、（ｂ）は熱変形の説明図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図１におけるＢ部の詳細断面図である。
【図５】図１におけるＣ部の詳細断面図である。
【図６】図１におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図７】図１におけるＥ部の詳細を示し、（ａ）は詳細な断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ矢視図である。
【図８】図１におけるＧ部の詳細な断面図である。
【図９】従来の蒸気冷却方式ガスタービンの４段ディスク部分の一例を示す断面図である。
【図１０】図９に示す従来の蒸気冷却方式ガスタービンのディスクと軸受部とのカップリング面での熱変形を説明する図である。
【図１１】従来の蒸気冷却方式の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１タービン主軸
２軸受
３サーマルシールド
４ａ静止側シールフィン
４ｂ回転側シールフィン
５外筒シール
６芯出しピース
８，９ストラットサポート
１０内筒
１１ａ，１２ａ供給用通路
１１ｂ，１２ｂ回収用通路
１１１段動翼
１２２段動翼
１５供給通路
１６回収通路
１７ラジアル方向回収通路
１８軸方向回収通路
１９軸方向供給通路
２４４段ディスク
２５締結ボルト
２６カップリング面
２７，２８，２９ａ，２９ｂキャビティ
３０供給側蒸気
３１回収側蒸気
３３ａ供給側漏れ蒸気
３３ｂ漏れ蒸気
４２空間
４４中実体

Claims

タービン主軸（１）後端から軸方向に蒸気を供給する主軸内蒸気供給通路（１９）と、同主軸内蒸気供給通路（１９）から蒸気をディスク内に導き、動翼に供給する複数のディスク内蒸気供給通路（１５）と、前記動翼を冷却した蒸気をそれぞれ導き、回収する複数のディスク内蒸気回収通路（１６）と、同ディスク内蒸気回収通路（１６）からの前記動翼を冷却した蒸気を回収する主軸内蒸気回収通路（１８）とを備えた蒸気冷却ガスタービンにおいて、前記主軸内蒸気供給通路（１９）は前記タービン主軸（１）の中心部を通り、前記主軸内蒸気回収通路（１８）は前記主軸内蒸気供給通路（１９）の外周を通ると共に、前記ディスクの最終段（２４）と前記タービン主軸（１）との接合面（２６）には半径方向に放射状の溝（４０）を複数設け、それぞれ前記ディスク内蒸気供給通路（１５）と前記主軸内蒸気供給通路（１９）とを接続すると共に、前記接合面（２６）よりも後方の前記タービン主軸（１）側には放射状の半径方向蒸気回収通路（１７）を複数設け、それぞれ前記ディスク内蒸気回収通路（１６）と前記主軸内蒸気回収通路（１８）とを接続したことを特徴とする蒸気冷却ガスタービン。
前記主軸内蒸気回収通路（１８）の後端に接続し、前記主軸内蒸気回収通路（１８）の一部を形成すると共に、外周囲に複数のフィン（４ｂ）を有する回転側円筒状シール部材（５）と、同回転側円筒状シール部材（５）の外周囲を覆い、内周面に前記回転側円筒状シール部材（５）のフィン（４ｂ）と対向してシール部を構成する複数のフィン（４ａ）を有する静止側円筒状シール部材と、前記回転側円筒状シール部材（５）と前記主軸内蒸気供給通路（１９）の後端部を固定する芯出し円筒状部材（６）とを設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸気冷却ガスタービン。
前記主軸内蒸気回収通路（１８）内面と前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）外周面との間には円周方向に所定の間隙で支持部材（８）を設けると共に、前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の両端部は軸方向に摺動可能であることを特徴とする請求項１記載の蒸気冷却ガスタービン。
前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の前方端部と前記タービン主軸（１）との間には前記主軸内蒸気供給通路（１９）をなす内筒（１０）の外周囲に溝を設けてピストンリング（４３）を挿入したことを特徴とする請求項１記載の蒸気冷却ガスタービン。