JP5129633B2 - 冷却通路用カバーおよび該カバーの製造方法ならびにガスタービン - Google Patents

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Description

本発明は、ガスタービンのタービン動翼を冷却する冷却空気を供給するための冷却通路をなす冷却通路用カバーおよび該カバーの製造方法ならびに前記カバーを適用したガスタービンに関するものである。
ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮させることで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスとする。タービンは、ケーシング内に複数のタービン静翼およびタービン動翼が交互に配設されて構成されており、排気通路に供給された燃焼ガスによりタービン動翼が駆動されることで、例えば、発電機に連結されたロータを回転駆動する。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、ディフューザにより静圧に変換されてから大気に放出される。
このように構成されるガスタービンにおいては、タービン動翼に作用する燃焼ガスが高温であり、ガスタービンでは、圧縮機から圧縮空気を外部に取り出し、この空気を外部クーラで冷却して冷却空気としタービン動翼に供給することによりタービン動翼の冷却を行っている。
冷却空気を外部クーラからタービン動翼に供給する場合、冷却通路が設けられる。例えば、ロータの下流側から最終段タービン動翼に冷却空気を導入する冷却通路では、ロータの回転軸に沿って最終段タービン動翼のディスクの中心部に至り延在し、そこから径外方向に延在して最終段タービン動翼に通じる態様で構成することが考えられる。しかし、かかる構成は、ディスクの中心部から最終段タービン動翼に至り径方向に冷却通路が長く延在するため、ディスクの強度を低下させることになり好ましくない。
そこで、ディスクの強度を低下させることがないように、図6に示す冷却通路5では、ディスク35の中心部から径外方向に延在する第1通路51が、ディスク35の外周に環状に設けられたキャビティ53に開通して形成されていると共に、最終段タービン動翼33aに通じて前記キャビティ53に開通する第2通路52が、最終段タービン動翼33aを固定するディスク35に形成されている。そして、ディスク35の外周に、各通路51,52を連通するようにキャビティ53を塞ぐ筒状の冷却通路用カバー55が設けられている。かかる構成では、冷却通路5が第1通路51と第2通路52とに分けられ、それぞれが径方向で短く形成されるのでディスク35の強度低下を防ぐ。
ところで、図6に示すように冷却通路5を構成した場合、キャビティ53を境にして、タービンにおける燃焼ガスの流れの上流側(前側)と下流側(後側)との温度差が大きいことからタービン軸方向にキャビティ53に歪みが生じる。また、ロータ4の両端が軸受で支持され、遠心力によってロータ4の中央部がタービン径方向に変形することにより、ロータ4を構成するディスク35の外周に存在するキャビティ53の上流側と下流側とがタービン軸方向で接近または離隔するように変形する。したがって、このような温度差による歪みや遠心力による変形を吸収する機能を冷却通路用カバー55に設ける必要がある。
従来では、熱変形による伸び量を吸収するため、タービン軸方向への摺動部分にシール材が設けられたガスタービンが知られている(例えば、特許文献1参照)。よって、図6に示すように、冷却通路用カバー55をタービン軸方向で上流側と下流側とに分割し、その間にタービン軸方向への摺動を許容するようにシール材551を設けることが想定できる。
特開平11−229804号公報
しかしながら、図6に示す冷却通路用カバー55では、シール材551が摺動を許容するように設けられているため、摺動部分での冷却空気の漏れが生じやすく、ガスタービンの下流に蒸気発生装置および蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクルの場合にその効率が低下する。しかも、摺動によってシール材551がすり減るので、該シール材551を頻繁に交換する必要があり、タービンの分解・組立にかかる作業コストが嵩み、かつガスタービンの稼働を停止する時間を要することになる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却空気の漏れを低減し、かつ交換部品を要さずに長期にわたって使用することのできる冷却通路用カバーおよび該カバーの製造方法ならびにガスタービンを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の冷却通路用カバーでは、タービンのディスク内部を介してタービン動翼に冷却空気を供給するための冷却通路をなす冷却通路用カバーであって、前記ディスクの外周に環状に設けられたキャビティに対して前記ディスク内部から開通された第1通路、および前記キャビティに対して前記タービン動翼の冷却部から開通された第2通路を互いに連通する態様で前記キャビティを塞ぐ筒状の被覆部と、前記被覆部に一体に形成され、前記タービン軸方向への撓みを許容する可撓部とを備えたことを特徴とする。
この冷却通路用カバーは、可撓部がタービン軸方向に撓むことにより、温度差による歪みや遠心力による変形がキャビティに生じても、これを吸収できる。このため、従来想定し得る冷却通路用カバーと比較して、冷却空気の漏れを低減し、かつシール材のような交換部品を要さずに長期にわたって使用できる。
また、本発明の冷却通路用カバーでは、前記可撓部は、前記被覆部の周壁が径方向外側に膨出し、かつ前記被覆部と比較して肉厚を薄く形成されていることを特徴とする。
この冷却通路用カバーは、可撓部が径方向外側に膨出しているため、ロータの軸心に沿って挿入しても可撓部が邪魔にならずにロータ側への取り付けを行える。
また、本発明の冷却通路用カバーでは、前記膨出部分にドレン孔を設けたことを特徴とする。
この冷却通路用カバーは、結露によって冷却通路用カバー内に付着した水滴が径方向外側に膨出した可撓部に溜めることなく排出できる。
また、本発明の冷却通路用カバーでは、前記可撓部は、前記被覆部の周壁が径方向外側に延在し、かつ前記被覆部と比較して肉厚を薄く形成されていることを特徴とする。
この冷却通路用カバーは、被覆部の周壁が径方向外側に延在して可撓部が形成されているため、結露によって冷却通路用カバー内に付着した水滴が可撓部に溜まることがない。
上記の目的を達成するために、本発明の冷却通路用カバーの製造方法では、タービンのディスクの外周に環状に設けられたキャビティに対して前記ディスク内部から開通された第1通路、およびタービン動翼の冷却部から当該タービン動翼を固定する前記ディスクを経て前記キャビティに開通された第2通路を互いに連通する態様で前記キャビティを塞ぐ筒状の被覆部を有し、前記ディスク内部を介して前記タービン動翼に冷却空気を供給するための冷却通路をなす冷却通路用カバーの製造方法であって、前記ディスク側に固定される固定部を切削加工する工程と、次に、前記被覆部にタービン軸方向への撓みを許容する可撓部を一体に形成するように筒状の内周面を切削加工する工程と、次に、前記固定部を所定の治具に固定する工程と、次に、筒状の外周面を切削加工する工程とを含むことを特徴とする。
この冷却通路用カバーの製造方法は、本発明の冷却通路用カバーを製造できる。
上記の目的を達成するために、本発明のガスタービンでは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させた燃焼ガスをタービンに供給して動力を得るガスタービンにおいて、前記タービンのロータ内部を介してタービン動翼に冷却空気を供給するための冷却通路をなす態様で、請求項1〜4のいずれか一つに記載の冷却通路用カバーを備えたことを特徴とする。
このガスタービンは、冷却通路用カバーの可撓部がタービン軸方向に撓むことにより、温度差による歪みや遠心力による変形がキャビティに生じても、これを吸収できる。このため、従来想定し得る冷却通路用カバーと比較して、冷却空気の漏れを低減し、かつシール材のような交換部品を要さずに長期にわたって使用できる。
さらに、本発明のガスタービンでは、ガスタービンの下流側のタービン軸端から前記ロータ内部を介して冷却空気を最終段タービン動翼に供給することを特徴とする。
このガスタービンは、最終段タービン動翼以外に供給される高圧抽気ガスを用いることなく、低圧抽気ガスを最終段タービン動翼に低圧抽気ガスを別途供給することができる。ロータの下流側から導入された冷却空気により最終段タービン動翼を確実に冷却しつつ、ガスタービン全体の効率を向上できる。
本発明によれば、タービンのロータ内部を介してタービン動翼に冷却空気を供給するための冷却通路において、冷却空気の漏れを低減し、かつ交換部品を要さずに長期にわたって使用できる。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却通路用カバーおよび冷却通路用カバーの製造方法ならびにガスタービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、本発明の実施例に係るガスタービンの概略構成図、図2は、図1に示すガスタービンにおける冷却通路の概略構成図、図3は、図2に示す冷却通路をなす冷却通路用カバーの概略構成図である。
ガスタービンは、図1に示すように、圧縮機1と燃焼器2とタービン3とにより構成されている。また、圧縮機1、燃焼器2およびタービン3の中心部には、ロータ4が貫通して配置されている。圧縮機1、燃焼器2およびタービン3は、ロータ4の軸心Rに沿い、空気または燃焼ガスの流れの上流側(前側)から下流側(後側)に向かって順に並設されている。なお、以下の説明において、軸方向とは軸心Rに平行な方向をいい、周方向とは軸心Rを中心とした周り方向をいい、径方向とは軸心Rに直交する方向をいう。
圧縮機1は、空気を圧縮して圧縮空気とするものである。圧縮機1は、空気を取り込む空気取入口11を有した圧縮機ケーシング12内に、圧縮機静翼13および圧縮機動翼14が設けられている。圧縮機静翼13は、圧縮機ケーシング12側に取り付けられて周方向に複数並設されている。また、圧縮機動翼14は、圧縮機ディスクに取り付けられて周方向に複数並設されている。これら圧縮機静翼13と圧縮機動翼14とは、軸方向に沿って交互に設けられている。
燃焼器2は、圧縮機1で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給することで、高温・高圧の燃焼ガスを生成するものである。燃焼器2は、燃焼筒として、圧縮空気と燃料を混合して燃焼させる内筒21と、内筒21から燃焼ガスをタービン3に導く尾筒22と、内筒21の外周を覆い、圧縮機1からの圧縮空気を内筒21に導く外筒23とを有している。この燃焼器2は、燃焼器ケーシング24に対し周方向に複数(例えば16個)並設されている。
タービン3は、燃焼器2で燃焼された燃焼ガスにより回転動力を生じるものである。タービン3は、タービンケーシング31内にタービン静翼32およびタービン動翼33が設けられている。タービン静翼32は、タービンケーシング31側に取り付けられて周方向に複数並設されている。また、タービン動翼33は、ロータ4の軸心Rを中心とした円盤状のディスク35の外周に固定されて周方向に複数並設されている。これらタービン静翼32とタービン動翼33とは、軸方向に沿って複数交互に設けられている。また、タービンケーシング31の後側には、タービン3に連続する排気ディフューザ34aを有した排気室34が設けられている。
なお、タービン動翼33は、軸方向に沿って複数段(本実施例では4段)設けられている。そして、それぞれの段のディスク35がボルト(図示せず)で固定されることによりロータ4の一部が構成されている。また、燃焼ガスの流れの下流側である最終段タービン動翼33aでは、そのディスク35が下流側に延在してロータ4の一部が構成されている(図2参照)。
ロータ4は、複数のディスク35が同心になるように重ねられスピンドルボルト56により結合されて構成されている。また、ロータ4は、圧縮機1側の端部が軸受部41により支持され、排気室34側の端部が軸受部42により支持されて、軸心Rを中心として回転自在に設けられている。そして、ロータ4の排気室34側の端部には、発電機(図示せず)の駆動軸が連結されている。
このようなガスタービンは、圧縮機1の空気取入口11から取り込まれた空気が、複数の圧縮機静翼13と圧縮機動翼14とを通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。この圧縮空気に対し、燃焼器2から燃料が供給されることで高温・高圧の燃焼ガスが生成される。そして、この燃焼ガスがタービン3のタービン静翼32とタービン動翼33とを通過することでロータ4が回転駆動され、このロータ4に連結された発電機に回転動力を付与することで発電を行う。そして、ロータ4を回転駆動した後の排気ガスは、排気室34の排気ディフューザ34aで静圧に変換されてから大気に放出される。
このように構成されるガスタービンにおいては、タービン動翼33に作用する燃焼ガスが高温であるため、ガスタービンでは、圧縮機1から圧縮空気を外部に取り出し、この空気を外部クーラ(図示せず)で冷却して冷却空気としタービン動翼33に供給することによりタービン動翼33の冷却を行う。
ところで、周知のガスタービンでは、タービンの下流側の最終段タービン動翼33aでは、燃焼ガスの膨張により、該燃焼ガスの温度が700℃まで下がることから、最終段タービン動翼33aの冷却を行っていない。しかし、近年では、ガスタービンの高効率化に伴う高温化により、最終段タービン動翼33aも冷却する必要がある。また、最終段タービン動翼33aを冷却する場合、該最終段タービン動翼33aの付近では、燃焼ガスが膨張して圧が下がるので、圧縮機1の途中から同等圧の空気を外部に取り出して外部クーラ(図示せず)で冷却空気として最終段タービン動翼33aに供給する。
冷却空気を外部クーラ(図示せず)から最終段タービン動翼33aに供給する冷却通路5は、タービンの下流側(後側)のタービン軸端からロータ4を介して最終段タービン動翼33aに冷却空気を供給する構成とされている。この冷却通路5は、図2に示すように、ディスク35の中心部から径外方向(放射方向)に延在する複数の第1通路51が、ディスク35の外周に沿って環状に設けられたキャビティ53に開通して形成されている。さらに、冷却通路5は、キャビティ53に対して各最終段タービン動翼33aの冷却部(最終段タービン動翼33aを冷却するための空間)から開通する複数の第2通路52が、最終段タービン動翼33aを固定するディスク35に径方向(放射方向)に延在して形成されている。また、冷却通路5には、各通路51,52を連通するようにディスク35の外周からキャビティ53を塞ぐ筒状の冷却通路用カバー54が設けられている。
冷却通路用カバー54は、図3に示すように、被覆部541と可撓部542とを有している。被覆部541は、キャビティ53の開口を覆うもので、ディスク35の外周に沿って筒状に形成されている。
また、被覆部541には、冷却通路用カバー54をディスク35側に固定するための固定部543が設けられている。固定部543は、被覆部541の筒状の前端側と後端側とに設けられ、それぞれディスク35側で後方に向く平坦面4aに対して合わさる平坦面543aが設けられている。また。固定部543は、ディスク35側に対して径方向で係合する係合部543bが設けられている。前側の係合部543bは、ディスク35側の径方向軸心側に向く平坦面4bに合わさる平坦面として形成され、後側の係合部543bは、ディスク35側の平坦面4aに設けられた凹部4cに嵌合する突起として形成されている。そして、固定部543は、各平坦面543aがディスク35側の平坦面4aに合わさり、かつ各係合部543bがロータ4側に係合した状態で、被覆部541の筒状の前端側および後端側をボルト543cによってディスク35側に固定する。
可撓部542は、被覆部541に一体に形成されている。この可撓部542は、被覆部541の周壁が径方向外側(軸心Rから離れる方向)に膨出して筒状の周方向に沿って設けられ、かつ被覆部541と比較して肉厚を薄く形成されている。すなわち、可撓部542は、ダイヤフラム構造とされ、軸方向に撓むことが可能に設けられている。この可撓部542は、被覆部541の後側の固定部543が固定されるディスク35側の部位よりも径方向外側に設けられている。また、可撓部542の膨出部分には、ドレン孔542aが設けられている。このドレン孔542aは、可撓部542の周方向で複数(例えば、4個)設けられている。
かかる構成において、冷却通路5が第1通路51と第2通路52とに分けられ、それぞれが径方向で短く形成されているのでディスク35の強度低下を防ぐことができる。ここで、図2および図3に示すように構成された冷却通路5では、キャビティ53を境にして、タービンにおける燃焼ガスの流れの上流側(前側)と下流側(後側)との温度差が大きいことからタービン軸方向にキャビティ53に歪みが生じる。また、ロータ4の両端が軸受部41,42で支持され、遠心力によってロータ4の中央部が径方向に変形することにより、ディスク35の外周に存在するキャビティ53の上流側と下流側とがタービン軸方向で接近または離隔するように変形する。
この点、上述した構成の冷却通路用カバー54およびガスタービンによれば、可撓部542がタービン軸方向に撓むことにより、温度差による歪みや遠心力による変形がキャビティ53に生じても、これを吸収できる。このため、図6に示す冷却通路用カバー55と比較して、冷却空気の漏れを低減し、かつシール材551のような交換部品を要さずに長期にわたって使用できる。例えば、図6に示す冷却通路用カバー55では、0.013%の冷却空気の漏れがあるのに対し、上述した構成の冷却通路用カバー54では、0.003%の冷却空気の漏れしかなく、冷却空気の漏れを0.010ポイント抑えることによりコンバインドサイクル効率を向上できる。
また、可撓部542は、被覆部541の後側の固定部543が固定されるディスク35側の部位よりも径方向外側に設けられ、かつ径方向外側に膨出して形成されている。よって、冷却通路用カバー54をディスク35に取り付ける際、ディスク35の後側からディスク35の軸心Rに沿って挿入しても可撓部542が邪魔にならず、かつボルト543cによりディスク35の後側から固定することができ、冷却通路用カバー54の取り付けを容易に行える。
なお、冷却通路用カバー54の内周面は、冷却空気によって冷やされ、結露により冷却空気内の水蒸気が水滴となって付着する。そして、水滴は、可撓部542の膨出部分に溜まることになる。この点、本実施例では、可撓部542の膨出部分にドレン孔542aが設けられているので、冷却通路用カバー54の内周面に付着した水滴をドレン孔542aから排出できる。
さらに、上述したガスタービンでは、ガスタービンの下流側のタービン軸端からロータ4内部を介して冷却空気を最終段タービン動翼33aに供給している。かかる構成によれば、最終段タービン動翼33a以外に供給される高圧抽気ガスを用いることなく、低圧抽気ガスを最終段タービン動翼33aに低圧抽気ガスを別途供給することができる。ロータ4の下流側から導入された冷却空気により最終段タービン動翼33aを確実に冷却しつつ、ガスタービン全体の効率を向上できる。
図4は、冷却通路用カバーの製造工程の概略図である。なお、図4では筒状の冷却通路用カバー54の一部断面を示している。先ず、鍛造素材からなる基材を大まかな筒状とし、そこにディスク35側に固定される固定部543を切削加工する。固定部543は、上述した平坦面543aおよび係合部543bの他、ボルト543cを挿通するボルト穴543dを切削加工する(図4(a)参照)。
次に、筒状の内周面を切削加工する。ここでは、軸心R(図示せず)を中心に基材を回転させながら被覆部541に可撓部542を一体に形成するように被覆部541および可撓部542の内周面を切削加工する(図4(b)参照)。
次に、ボルト543cにより固定部543を所定の治具4’に固定する。ここでの治具4’は、冷却通路用カバーを製造する専用のものでよく、もしくは冷却通路用カバー54が取り付けられるディスク35そのものであってもよい(図4(c)参照)。
次に、筒状の外周面を切削加工する。ここでは、軸心R(図示せず)を中心に治具4’を回転させながら被覆部541および可撓部542の外周面を切削加工する(図4(d)参照)。
そして、図には明示しないが、最後に、ドレン孔542aを切削加工することにより、冷却通路用カバー54が製造される。
かかる製造方法によれば、上述した冷却通路用カバー54を製造でき、特に可撓部542の薄肉部分を膨出した内周面から先に切削加工することにより精度良く製造できる。
図5は、別の構成の冷却通路用カバーの概略構成図である。図5に示すように別の構成の冷却通路用カバー54’は、図3に示す冷却通路用カバー54とは、可撓部の構成が異なる。この可撓部542’は、被覆部541の前端側において、ディスク35側と非接触な状態で被覆部541の周壁が径方向外側に延在し、かつ被覆部541と比較して肉厚を薄く形成されている。すなわち、可撓部542’は、ベローズ構造とされ、タービン軸方向に撓むことが可能に設けられている。
かかる構成の冷却通路用カバー54’およびガスタービンによれば、可撓部542’がタービン軸方向に撓むことにより、温度差による歪みや遠心力による変形がキャビティ53にあっても、これを吸収する。このため、図6に示す冷却通路用カバー55と比較して、冷却空気の漏れを低減し、かつシール材551のような交換部品を要さずに長期にわたって使用できる。また、図3に示す可撓部542のように径方向外側に膨出した構成でないことから、結露による水滴が溜まることがない。このため、ドレン孔542aを必要とせず、ドレン孔542aを設けたことによる微小な冷却空気の漏れをも防ぐことができる。冷却空気の性状によってはこのような形態の冷却通路用カバー54’も適用できる。
以上のように、本発明に係る冷却通路用カバーおよび該カバーの製造方法ならびにガスタービンは、タービンのロータ内部を介してタービン動翼に冷却空気を供給するための冷却通路において、冷却空気の漏れを低減し、かつ交換部品を要さずに長期にわたって使用することに適している。
本発明の実施例に係るガスタービンの概略構成図である。 図1に示すガスタービンにおける冷却通路の概略構成図である。 図2に示す冷却通路をなす冷却通路用カバーの概略構成図である。 冷却通路用カバーの製造工程の概略図である。 別の構成の冷却通路用カバーの概略構成図である。 従来想定し得る冷却通路用カバーの概略構成図である。
符号の説明
1 圧縮機
2 燃焼器
3 タービン
31 タービンケーシング
32 タービン静翼
33 タービン動翼
33a 最終段タービン動翼
34 排気室
34a 排気ディフューザ
35 ディスク
4 ロータ
4a 平坦面
4b 平坦面
4c 凹部
4’ 治具
41,42 軸受部
5 冷却通路
51 第1通路
52 第2通路
53 キャビティ
54,54’ 冷却通路用カバー
541 被覆部
542a ドレン孔
542 可撓部
543 固定部
543a 平坦面
543b 係合部
543c ボルト
543d ボルト穴
R 軸心

Claims (7)

  1. タービンのディスク内部を介してタービン動翼に冷却空気を供給するための冷却通路をなす冷却通路用カバーであって、
    前記ディスクの外周に環状に設けられたキャビティに対して前記ディスク内部から開通された第1通路、および前記キャビティに対して前記タービン動翼の冷却部から開通された第2通路を互いに連通する態様で前記キャビティを塞ぐ筒状の被覆部と、
    前記被覆部に一体に形成され、前記タービン軸方向への撓みを許容する可撓部と
    を備えたことを特徴とする冷却通路用カバー。
  2. 前記可撓部は、前記被覆部の周壁が径方向外側に膨出し、かつ前記被覆部と比較して肉厚を薄く形成されていることを特徴とする請求項1に記載の冷却通路用カバー。
  3. 前記膨出部分にドレン孔を設けたことを特徴とする請求項2に記載の冷却通路用カバー。
  4. 前記可撓部は、前記被覆部の周壁が径方向外側に延在し、かつ前記被覆部と比較して肉厚を薄く形成されていることを特徴とする請求項1に記載の冷却通路用カバー。
  5. タービンのディスクの外周に環状に設けられたキャビティに対して前記ディスク内部から開通された第1通路、およびタービン動翼の冷却部から当該タービン動翼を固定する前記ディスクを経て前記キャビティに開通された第2通路を互いに連通する態様で前記キャビティを塞ぐ筒状の被覆部を有し、前記ディスク内部を介して前記タービン動翼に冷却空気を供給するための冷却通路をなす冷却通路用カバーの製造方法であって、
    前記ディスク側に固定される固定部を切削加工する工程と、
    次に、前記被覆部にタービン軸方向への撓みを許容する可撓部を一体に形成するように筒状の内周面を切削加工する工程と、
    次に、前記固定部を所定の治具に固定する工程と、
    次に、筒状の外周面を切削加工する工程と
    を含むことを特徴とする冷却通路用カバーの製造方法。
  6. 圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させた燃焼ガスをタービンに供給して動力を得るガスタービンにおいて、
    前記タービンのロータ内部を介してタービン動翼に冷却空気を供給するための冷却通路をなす態様で、請求項1〜4のいずれか一つに記載の冷却通路用カバーを備えたことを特徴とするガスタービン。
  7. ガスタービンの下流側のタービン軸端から前記ロータ内部を介して冷却空気を最終段タービン動翼に供給することを特徴とする請求項6に記載のガスタービン。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4939461B2 (ja) * 2008-02-27 2012-05-23 三菱重工業株式会社 タービンディスク及びガスタービン
FR2954797B1 (fr) * 2009-12-29 2016-03-18 Snecma Rotor de turbine basse pression a agencement de ventilation de l'arriere vers l'avant d'un disque aval de tambour, et turbomachine equipee d'un tel rotor
US20120321441A1 (en) * 2011-06-20 2012-12-20 Kenneth Moore Ventilated compressor rotor for a turbine engine and a turbine engine incorporating same
JP5927893B2 (ja) * 2011-12-15 2016-06-01 株式会社Ihi インピンジ冷却機構、タービン翼及び燃焼器
JP5834876B2 (ja) * 2011-12-15 2015-12-24 株式会社Ihi インピンジ冷却機構、タービン翼及び燃焼器
JP6013288B2 (ja) 2012-07-20 2016-10-25 株式会社東芝 タービン、及び発電システム
US9951621B2 (en) * 2013-06-05 2018-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Rotor disc with fluid removal channels to enhance life of spindle bolt
JP6432110B2 (ja) 2014-08-29 2018-12-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン
US10344597B2 (en) * 2015-08-17 2019-07-09 United Technologies Corporation Cupped contour for gas turbine engine blade assembly
US10655480B2 (en) * 2016-01-18 2020-05-19 United Technologies Corporation Mini-disk for gas turbine engine
EP3348786A1 (de) * 2017-01-17 2018-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Rotor mit ringabdeckung und dichtblechen
US11725531B2 (en) * 2021-11-22 2023-08-15 Raytheon Technologies Corporation Bore compartment seals for gas turbine engines

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB612097A (en) * 1946-10-09 1948-11-08 English Electric Co Ltd Improvements in and relating to the cooling of gas turbine rotors
US3945758A (en) * 1974-02-28 1976-03-23 Westinghouse Electric Corporation Cooling system for a gas turbine
JPH0740642Y2 (ja) * 1986-04-17 1995-09-20 三菱重工業株式会社 ガスタービン動翼への冷却空気供給構造
US5755556A (en) * 1996-05-17 1998-05-26 Westinghouse Electric Corporation Turbomachine rotor with improved cooling
US6393829B2 (en) * 1996-11-29 2002-05-28 Hitachi, Ltd. Coolant recovery type gas turbine
JP3901828B2 (ja) * 1998-02-17 2007-04-04 三菱重工業株式会社 蒸気冷却ガスタービン
JP3285816B2 (ja) 1998-03-16 2002-05-27 三菱重工業株式会社 ガスタービンの冷却媒体移送パイプ
CA2262050C (en) * 1998-02-17 2003-07-08 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Steam-cooling type gas turbine
JP2001329859A (ja) * 2000-05-23 2001-11-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービンの動翼構造
FR2810365B1 (fr) * 2000-06-15 2002-10-11 Snecma Moteurs Systeme de ventilation d'une paire de plates-formes d'aubes juxtaposees
DE60132642T2 (de) * 2000-09-26 2008-05-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wellen- und Lageranordnung für eine dampfgekühlte Gasturbine

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