JPH01125526A - Cooling air introducing device for gas turbine - Google Patents

Cooling air introducing device for gas turbine

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Publication number
JPH01125526A
JPH01125526A JP28334987A JP28334987A JPH01125526A JP H01125526 A JPH01125526 A JP H01125526A JP 28334987 A JP28334987 A JP 28334987A JP 28334987 A JP28334987 A JP 28334987A JP H01125526 A JPH01125526 A JP H01125526A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling air
flow path
inducer
rotor
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28334987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ikeguchi
池口 隆
Kazuhiko Kawaike
川池 和彦
Masami Noda
雅美 野田
Tetsuo Sasada
哲男 笹田
Isao Takehara
勲 竹原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP28334987A priority Critical patent/JPH01125526A/en
Publication of JPH01125526A publication Critical patent/JPH01125526A/en
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To supply stably cooling air without pressure losses by constituting a cooling air flow path for introducing cooling air into a center hole in a turbine rotor from a plurality of slant introducing holes, a rotary cavity flow path and a plurality of inducer flow path rows disposed sequentially from the radial outside. CONSTITUTION:A distance piece 1 interconnecting a compressor rotor 10 and turbine rotor 8 is provided on the radial inside in the central portion with a disk 2 to which an inducer 12 is bolt fixed 4. The inducer 12 is provided with groove-like inducer flow paths 3 radially directed to the center of rotor. The radial outside and inside of the flow path 3 are respectively connected to a plurality of circular skew introducing holes 11 provided in the distance piece 1 and the center hole 5 of rotor. The inner peripheral side outlets of a plurality of said holes 11 are connected to a rotary cavity flow path 13 extending circumferentially and the inner peripheral side of the flow pat 13 is connected to the same number of inducer flow paths 3 as the introducing circular holes 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービン用冷却空気導入装置に係り、特に
、冷却空気をガスタービン外部がらロータ内に供給する
のに好適なガスタービン用冷却空気導入装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a cooling air introduction device for a gas turbine, and particularly to a cooling air introduction device for a gas turbine suitable for supplying cooling air from the outside of the gas turbine into the rotor. Regarding the introduction device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のガスタービン用冷却空気導入装置は、例えば、特
願昭56−62678号明細書に記載のように。
A conventional cooling air introduction device for a gas turbine is described, for example, in Japanese Patent Application No. 56-62678.

タービンロータに直接取付けられている湾曲流路(ロー
タ中心孔に接続している)の前部にノズルを配置し、ノ
ズルで加速された冷却空気を湾曲流路で流れ角を転向さ
せロータ中心孔に導いている。
A nozzle is placed at the front of a curved flow path (connected to the rotor center hole) that is directly attached to the turbine rotor, and the cooling air accelerated by the nozzle is diverted through the curved flow path to flow through the rotor center hole. is leading to

この装置では、ロータ中心孔に入る冷却空気の旋回速度
を低く制御することができ、冷却空気の温度も低くする
ことができる。
With this device, the swirling speed of the cooling air entering the rotor center hole can be controlled to be low, and the temperature of the cooling air can also be lowered.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術は、主に冷却空気を圧縮機出口から直接ロ
ータ内部に導く系統を対象としている。
The above-mentioned conventional technology is mainly aimed at a system that directly guides cooling air from the compressor outlet into the rotor.

従って冷却空気を圧縮機から抽気し、ガスタービン本体
とは別置のインタークーラで冷却し、再び、ガスタービ
ンロータ内部に戻す場合や、湾曲流路の前のノズルを設
置するスペースがない場合には、そのまま適用すること
はできない。
Therefore, when cooling air is extracted from the compressor, cooled in an intercooler installed separately from the gas turbine body, and then returned to the inside of the gas turbine rotor, or when there is no space to install a nozzle in front of a curved flow path, cannot be applied as is.

本発明の目的は、大きな圧力損失を生じることなく冷却
空気をロータ中心孔まで導入することのできるガスター
ビン用冷却空気導入装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a cooling air introduction device for a gas turbine that can introduce cooling air to a rotor center hole without causing a large pressure loss.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、タービンロータの中心孔に冷却空気を導く
冷却空気流路を、半径方向外側から順に複数個の斜めの
円形導入孔と周方向につながっている回転キャビティ流
路とロータ中心孔に接続している複数列のインデューサ
流路とで構成することにより達成される。
The above purpose is to connect the cooling air flow path that leads cooling air to the center hole of the turbine rotor to the rotor center hole and the rotating cavity flow path, which is connected in the circumferential direction to multiple diagonal circular introduction holes in order from the outside in the radial direction. This is achieved by constructing multiple rows of inducer channels.

また、複数個の斜めの円形導入孔とインデューサ流路と
の数は同一にするのが好ましい。
Further, it is preferable that the number of the plurality of oblique circular introduction holes and the number of inducer channels be the same.

更に、インデューサ流路の入口角度と冷却空気の流れ角
度が、はぼ、一致するように回転キャビティ流路の半径
方向長さを設定するのがよい。
Furthermore, it is preferable to set the radial length of the rotary cavity flow path so that the inlet angle of the inducer flow path and the flow angle of the cooling air closely match.

〔作用〕[Effect]

ロータ中心孔までの冷却空気流路の内、円形導入孔は、
導入孔出口で冷却空気が持つ旋回速度が、その半径位置
での周速より小さくなるように周方内科めにあけられて
いる。それによって1回転キャビティ流路内での冷却空
気の圧力低下を小さくすることができ、回転流路内へ冷
却空気を導き易くなる6回転キャビティ流路は5周方向
につながっているので、複数の円形導入孔から出た冷却
空気を周方向均一の状態にする機能があり、インデュー
サ流路内での圧力の脈動を防止することができる。イン
デューサ流路はロータ中心に向かった流路となっている
ので、ロータ中心孔に入る冷却空気が過大な旋回速度を
持つことがなく、圧力損失を小さくすることができる。
Among the cooling air flow paths up to the rotor center hole, the circular introduction hole is
The introduction hole is opened circumferentially so that the swirling speed of the cooling air at the outlet is smaller than the circumferential speed at that radial position. This makes it possible to reduce the pressure drop of the cooling air in the 1-turn cavity flow path, making it easier to guide the cooling air into the 6-turn cavity flow path.Since the 6-turn cavity flow path is connected in the 5 circumferential direction, multiple It has the function of making the cooling air coming out of the circular introduction hole uniform in the circumferential direction, and can prevent pressure pulsations within the inducer flow path. Since the inducer flow path is a flow path toward the center of the rotor, the cooling air entering the rotor center hole does not have an excessive swirling speed, and pressure loss can be reduced.

また、円形導入孔とインデューサ流路の数が一致してい
るので、各インデューサ流路での流量の偏りや圧力起動
は少なくなる。
Furthermore, since the number of circular introduction holes and the number of inducer channels are the same, unevenness in flow rate and pressure activation in each inducer channel are reduced.

更に1周方向につながっている回転キャビティ流路では
、冷却空気の角運動量が保存されるので、回転キャビテ
ィ流路の半径方向長さをインデューサ流路の入口角度と
回転キャビティ流路出口の冷却空気の流れ角度とが一致
するように設定しである。このため、インデューサ入口
部での冷却空気の圧力損失が少なくなる。
Furthermore, since the angular momentum of the cooling air is conserved in the rotating cavity flow path connected in one circumferential direction, the radial length of the rotating cavity flow path can be adjusted by adjusting the inlet angle of the inducer flow path and the cooling air outlet of the rotating cavity flow path. Set so that the air flow angle matches. Therefore, the pressure loss of the cooling air at the inducer inlet is reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図を用いて説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図において1はデイスタンドピースであり、圧縮機
ロータ10とタービンロータ8を接続しており、その中
央部には円板2が半径方向内側に延びている0円板2に
はインデューサ12がボルト4で固定されている。イン
デューサ12には溝状のインデューサ流路3が設けられ
、インデューサ12の半径方向外側は、デイスタンドピ
ース1に設けられた円形導入孔11に、半径方向内側は
ロータ中心孔5に接続されている。冷却空気6は図示し
ていないがインタークーラよりインデューサ12を経て
ロータ中心孔5に導かれる。
In Fig. 1, 1 is a daystand piece, which connects the compressor rotor 10 and the turbine rotor 8, and has a disk 2 in its center extending radially inward. 12 is fixed with bolt 4. The inducer 12 is provided with a groove-shaped inducer flow path 3, and the radially outer side of the inducer 12 is connected to the circular introduction hole 11 provided in the day stand piece 1, and the radially inner side is connected to the rotor center hole 5. has been done. Although not shown, the cooling air 6 is guided from an intercooler to the rotor center hole 5 via an inducer 12.

インデューサ12の構造を第2図を用いて更に詳しく説
明する。第2図は第1図のAA部分断面図である。イン
デューサ12の外周側には、複数個の斜めの円形導入孔
11が設けられており、円形導入孔11の内周側出口は
周方向につながっている回転キャビティ流路13に続い
ている。回転キャビティ流路13の内周側には、円形導
入孔11と同じ数のインデューサ流路3が続いている。
The structure of the inducer 12 will be explained in more detail using FIG. 2. FIG. 2 is a partial sectional view taken along line AA in FIG. 1. A plurality of diagonal circular introduction holes 11 are provided on the outer circumferential side of the inducer 12, and the inner circumferential outlet of the circular introduction holes 11 continues to a rotating cavity flow path 13 connected in the circumferential direction. The same number of inducer channels 3 as the circular introduction holes 11 continue on the inner peripheral side of the rotating cavity channel 13 .

複数列のインデューサ流路3の内周側出口は、すべてロ
ータ中心孔5に接続している。この実施例ではインデュ
ーサ流路3は、放射線状にロータ中心に向かうようにし
である。
The inner peripheral side outlets of the plurality of rows of inducer channels 3 are all connected to the rotor center hole 5. In this embodiment, the inducer channels 3 are arranged radially toward the center of the rotor.

次に本発明の動作について説明する。Next, the operation of the present invention will be explained.

インタークーラで冷却された空気はデイスタンドピース
1の外周側に配管で導かれる。冷却空気6はデイスタン
ドピース11の外周側に設けられた斜めの円形導入孔1
1から回転体の中に入る。
Air cooled by the intercooler is guided to the outer circumferential side of the day stand piece 1 through piping. The cooling air 6 is supplied through an oblique circular introduction hole 1 provided on the outer circumferential side of the day stand piece 11.
Enter the rotating body from 1.

このとき、円形導入孔11は、回転方向に傾いているの
で冷却空気6は流れ込み易く、入口部での圧力損失は少
ない。円形導入孔11を出た冷却空気6は回転キャビテ
ィ流路13内に流れる。回転キャビティ13内の流れに
ついて第3図を用いて説明する。
At this time, since the circular introduction hole 11 is inclined in the direction of rotation, the cooling air 6 can easily flow in, and there is little pressure loss at the inlet. The cooling air 6 exiting the circular introduction hole 11 flows into the rotary cavity flow path 13. The flow inside the rotating cavity 13 will be explained using FIG. 3.

第3図は回転キャビティ流路の入口と出口の速度三角形
を示したものである1回転キャビティ入口(半径r=r
1)では、冷却空気は円形導入孔11の傾き角θ1と同
じ方向に相対速度w1で流れている。絶対速度v1に対
応した旋回速度Vulは第3図に示したように周速度u
i(=rx・ω ω;角速度)より小さくしである。回
転キャビティ内では冷却空気の角運動量は保存されるの
で、出口半径をrZとするとき Vul  Il rl=Vu!’  rZが成立する0
本実施例では回転キャビティ出口の旋回速度Vu2が Vu2=     ’Vu1 = r2ω = uz を満たすように、出口半径rzを決定しである。
Figure 3 shows the velocity triangle at the entrance and exit of the rotating cavity flow path.One rotation cavity entrance (radius r = r
In 1), the cooling air flows in the same direction as the inclination angle θ1 of the circular introduction hole 11 at a relative speed w1. The turning speed Vul corresponding to the absolute speed v1 is the circumferential speed u as shown in FIG.
It is smaller than i (=rx·ωω; angular velocity). The angular momentum of the cooling air is conserved in the rotating cavity, so when the exit radius is rZ, Vul Il rl=Vu! '0 for which rZ holds true
In this embodiment, the exit radius rz is determined so that the turning speed Vu2 at the exit of the rotating cavity satisfies Vu2='Vu1=r2ω=uz.

すなわち、rz= G=τフ;  としである。このた
め、回転キャビティ流路13内では旋回速度が過大にな
らないので圧力低下が少なくなるとともに、回転キャビ
ティ出口の冷却空気の流れ角θ2がロータ中心に向かう
ことになる。
That is, rz=G=τf; Therefore, the rotation speed does not become excessive in the rotating cavity flow path 13, so the pressure drop is reduced, and the flow angle θ2 of the cooling air at the outlet of the rotating cavity is directed toward the center of the rotor.

冷却空気6は次に、インデューサ流路3に流入するが、
インデューサ流路3はすべて放射線状にロータ中心に向
かっているので、冷却空気の流れ角とインデューサ流路
3の入口角度は一致しており、インデューサ流路3の入
口部での冷却空気の圧力損失は小さくなっている。また
、冷却空気は周方向につながっている回転キャビティ流
路13で均一な状態となるので、複数列のインデューサ
流路3内の冷却空気流量の偏りや圧力変動も小さくなる
The cooling air 6 then flows into the inducer flow path 3,
Since all of the inducer channels 3 are radially directed toward the center of the rotor, the flow angle of the cooling air and the inlet angle of the inducer channel 3 match, and the cooling air at the inlet of the inducer channel 3 is pressure loss is smaller. Furthermore, since the cooling air is kept in a uniform state in the circumferentially connected rotating cavity flow paths 13, deviations in the cooling air flow rate and pressure fluctuations in the multiple rows of inducer flow paths 3 are also reduced.

インデューサ流路3はロータ中心に向かっているので、
インデューサ出口では、冷却空気の旋回速度とロータ中
心孔5の周速度との差は小さく、ロータ中心孔での圧力
損失も小さく抑制することができる。また、インデュー
サ流路3と円形導入孔11の数が一致しているので、イ
ンデューサ流路入口部での圧力変動も、更に、小さくな
る。
Since the inducer flow path 3 is directed towards the center of the rotor,
At the inducer outlet, the difference between the swirling speed of the cooling air and the circumferential speed of the rotor center hole 5 is small, and the pressure loss at the rotor center hole can also be suppressed to a small value. Furthermore, since the number of inducer flow paths 3 and the number of circular introduction holes 11 are the same, the pressure fluctuation at the inducer flow path inlet is further reduced.

本実施例では、インデューサ流路が直線形状となってい
るのでインデューサ流路の加工が容易である。
In this embodiment, since the inducer flow path has a linear shape, it is easy to process the inducer flow path.

また、インデューサ流路は、流路の入口角度と冷却空気
の流れ角度が一致しておればよく、本実施例のようにイ
ンデューサ流路を、特に、直線形状にする必要はない。
Furthermore, the inducer flow path only needs to have the inlet angle of the flow path coincident with the flow angle of the cooling air, and there is no need for the inducer flow path to have a particularly linear shape as in this embodiment.

更に、本実施例では冷却空気を圧縮機ロータとタービン
ロータの間のデイスタンドピースからロータ内に導き入
れているが、タービンロータの後から導入しても同等の
効果が得られる。
Further, in this embodiment, the cooling air is introduced into the rotor from the stand piece between the compressor rotor and the turbine rotor, but the same effect can be obtained even if the cooling air is introduced after the turbine rotor.

また、インデューサ流路の入口部や円形導入孔の入口部
については、第2図に示したように、角部をとってR加
工するのが望ましい。
Furthermore, it is desirable that the corners of the inlet of the inducer channel and the inlet of the circular introduction hole be rounded and rounded, as shown in FIG.

更に、本実施例では冷却空気を系外のインタークーラか
らロータ中心孔に導く場合について説明しであるが、圧
縮機から系外に抽気しないで直接ロータ中心孔に冷却空
気を導入する場合にも適用することができる。
Furthermore, although this embodiment describes a case in which cooling air is introduced from an intercooler outside the system to the rotor center hole, it can also be introduced directly into the rotor center hole without bleeding air from the compressor to the outside of the system. Can be applied.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、各冷却空気流量の入口部の圧力損失や
ロータ中心孔での圧力損失を低減することができるので
、ガスタービンに少ない圧力損失で安定して冷却空気を
供給することができる。
According to the present invention, the pressure loss at the inlet of each cooling air flow rate and the pressure loss at the rotor center hole can be reduced, so cooling air can be stably supplied to the gas turbine with little pressure loss. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は第1
図のA−A’矢視断面図、第3図は回転キャビティ流路
入口と出口での冷却空気の速度三角形を示す図である。 3・・・インデューサ流路、5・・・ロータ中心孔、6
・・・冷却空気の流れ、8・・・タービンロータ、11
・・・円形導入孔、13・・・回転キャビティ。 第1 図 第2図 第3図 □□□−人 (ヒー1 一身・ (ヒ;に θ;流叡両 W>相打里度 V;絶面1 U;同速度 晃;麿回企浅 V′;も狂 一1ン こ
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA' in the figure, and is a diagram showing the velocity triangle of the cooling air at the inlet and outlet of the rotating cavity flow path. 3... Inducer flow path, 5... Rotor center hole, 6
...Cooling air flow, 8...Turbine rotor, 11
...Circular introduction hole, 13...Rotating cavity. Figure 1 Figure 2 Figure 3 ′;Koichi 1ko

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガスタービンのタービンロータと、前記タービンロ
ータの中心孔に冷却空気を導く冷却空気流路とより成る
ガスタービン用冷却空気導入装置において、 前記冷却空気流路が半径方向外側から順に複数個の斜め
の導入孔と、周方向につながつている回転キャビティ流
路と、前記タービンロータ中心孔につながる複数列のイ
ンデューサ流路とで構成されることを特徴とするガスタ
ービン用冷却空気導入装置。 2、特許請求の範囲第1項において、 前記冷却空気流路の前記導入孔と前記タービンロータの
中心孔につながる前記インデューサ流路の数を同じにし
たことを特徴とするガスタービン用冷却空気導入装置。 3、特許請求の範囲第1項において、 前記冷却空気流路の前記インデューサ流路の入口角度と
冷却空気の流れ角度がほぼ一致するように前記回転キャ
ビティ流路の半径方向長さを設定することを特徴とする
ガスタービン用冷却空気導入装置。
[Scope of Claims] 1. A cooling air introduction device for a gas turbine comprising a turbine rotor of a gas turbine and a cooling air passage that guides cooling air to a center hole of the turbine rotor, wherein the cooling air passage is arranged in a radial direction. A gas turbine comprising, in order from the outside, a plurality of oblique introduction holes, a rotating cavity flow path connected in the circumferential direction, and a plurality of rows of inducer flow paths connected to the center hole of the turbine rotor. cooling air introduction device. 2. Cooling air for a gas turbine according to claim 1, characterized in that the number of the introducing holes of the cooling air flow path and the number of the inducer flow paths connected to the center hole of the turbine rotor are the same. Introduction device. 3. In claim 1, the radial length of the rotary cavity flow path is set so that the inlet angle of the inducer flow path of the cooling air flow path and the flow angle of the cooling air substantially match. A cooling air introduction device for a gas turbine, characterized in that:
JP28334987A 1987-11-11 1987-11-11 Cooling air introducing device for gas turbine Pending JPH01125526A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11066998B2 (en) 2016-03-30 2021-07-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Compressor rotor, compressor and gas turbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11066998B2 (en) 2016-03-30 2021-07-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Compressor rotor, compressor and gas turbine

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