JPH04232335A - ガスタービン回転子集成体及びその運転方法 - Google Patents
ガスタービン回転子集成体及びその運転方法Info
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- JPH04232335A JPH04232335A JP3188310A JP18831091A JPH04232335A JP H04232335 A JPH04232335 A JP H04232335A JP 3188310 A JP3188310 A JP 3188310A JP 18831091 A JP18831091 A JP 18831091A JP H04232335 A JPH04232335 A JP H04232335A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
- F02C3/107—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with two or more rotors connected by power transmission
-
- 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
-
- 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
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/16—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means
- F01D11/18—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means using stator or rotor components with predetermined thermal response, e.g. selective insulation, thermal inertia, differential expansion
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【発明の背景及び要約】この発明は定常状態の回転子の
運転中は冷却空気の損失を伴わずに、過渡的な運手の間
、回転子円板の略一様な加熱及び冷却を行なう様に、ガ
スタービン回転子を通る空気の流量を制御する装置と方
法に関する。
運転中は冷却空気の損失を伴わずに、過渡的な運手の間
、回転子円板の略一様な加熱及び冷却を行なう様に、ガ
スタービン回転子を通る空気の流量を制御する装置と方
法に関する。
【０００２】今日のガスタービンでは、効率及び出力を
大きくすることが必要になった結果、動作温度が可成り
高くなっている。この為、異なる材料を用いた複合回転
子構造を設計して作る様になっている。更に、高温での
運転に対処する為に、高温ガスに露出する部分を含めて
、ガスタービンの種々の部分に冷却空気を送出す為の多
数の複雑な内部流れ回路も開発される様になった。
大きくすることが必要になった結果、動作温度が可成り
高くなっている。この為、異なる材料を用いた複合回転
子構造を設計して作る様になっている。更に、高温での
運転に対処する為に、高温ガスに露出する部分を含めて
、ガスタービンの種々の部分に冷却空気を送出す為の多
数の複雑な内部流れ回路も開発される様になった。
【０００３】効率の高い高温ガスタービンの運転の大き
な問題は、回転子円板の加熱及び冷却が一様でないこと
である。例えば、過渡的な運転状態の間、即ち、始動の
時や、或いは始動とタービンの定格速度の間の速度変化
の時、バケットを含むタービン円板の外周部分と回転子
円板の内側部分の間に可成りの温度差がある。この実質
的な半径方向の温度勾配により、大きな熱応力が起こる
ことがある。こう云う過渡的な運転の間、特に始動の時
は、それに伴って、例えば回転子部品が片側だけから加
熱又は冷却される時、軸方向の一様でない加熱及び冷却
も起こる。即ち、回転子円板の両側で軸方向に温度勾配
が存在する。回転子の冷却回路は、バケットに対する空
気通路が、円板の片側、例えば前側だけを通り、その反
対側、例えば後側を通らない場合が多い。その為、この
軸方向の温度勾配の為に、円板の歪み、例えば皿形変形
が起こることがある。これが回転子の構造的な慣性、即
ち回転子の安定性又は構造的な頑丈さの変化を招き、そ
の結果過渡状態での強い回転子の振動を生じ、不平衡及
び構造的な破損を招く惧れがある。
な問題は、回転子円板の加熱及び冷却が一様でないこと
である。例えば、過渡的な運転状態の間、即ち、始動の
時や、或いは始動とタービンの定格速度の間の速度変化
の時、バケットを含むタービン円板の外周部分と回転子
円板の内側部分の間に可成りの温度差がある。この実質
的な半径方向の温度勾配により、大きな熱応力が起こる
ことがある。こう云う過渡的な運転の間、特に始動の時
は、それに伴って、例えば回転子部品が片側だけから加
熱又は冷却される時、軸方向の一様でない加熱及び冷却
も起こる。即ち、回転子円板の両側で軸方向に温度勾配
が存在する。回転子の冷却回路は、バケットに対する空
気通路が、円板の片側、例えば前側だけを通り、その反
対側、例えば後側を通らない場合が多い。その為、この
軸方向の温度勾配の為に、円板の歪み、例えば皿形変形
が起こることがある。これが回転子の構造的な慣性、即
ち回転子の安定性又は構造的な頑丈さの変化を招き、そ
の結果過渡状態での強い回転子の振動を生じ、不平衡及
び構造的な破損を招く惧れがある。
【０００４】従って、過渡的な状態の間、軸方向の温度
勾配を補償して、円板の略一様な加熱を行なう様な追加
の冷却回路が必要である。然し、追加の冷却回路は、タ
ービンの運転範囲全体に亘っていつも連続的に設けられ
ると、タービンの効率にとって可成りの損失になる。即
ち、追加の冷却回路は、定常状態運転の間は必要ではな
く、過渡的な運転の間に必要な冷却の為に設けた場合、
エンジンの効率の低下を招く。その為、過渡的な運転の
間、内部の空気送出し装置が一様でないことによる回転
子の歪み及び熱的な不安定性を最小限にし、定常状態運
転の間のこう云う追加の冷却回路による冷却空気損失を
なくす様な空気流れ制御装置に対する必要が生じた。当
業者であれば、こゝで冷却空気と云うのが、６００°Ｆ
程度の可成り高温の圧縮機吐出空気のことであるが、こ
れは過渡的及び定常状態の運転の間のバケットの温度に
対しては低温であることが理解されよう。
勾配を補償して、円板の略一様な加熱を行なう様な追加
の冷却回路が必要である。然し、追加の冷却回路は、タ
ービンの運転範囲全体に亘っていつも連続的に設けられ
ると、タービンの効率にとって可成りの損失になる。即
ち、追加の冷却回路は、定常状態運転の間は必要ではな
く、過渡的な運転の間に必要な冷却の為に設けた場合、
エンジンの効率の低下を招く。その為、過渡的な運転の
間、内部の空気送出し装置が一様でないことによる回転
子の歪み及び熱的な不安定性を最小限にし、定常状態運
転の間のこう云う追加の冷却回路による冷却空気損失を
なくす様な空気流れ制御装置に対する必要が生じた。当
業者であれば、こゝで冷却空気と云うのが、６００°Ｆ
程度の可成り高温の圧縮機吐出空気のことであるが、こ
れは過渡的及び定常状態の運転の間のバケットの温度に
対しては低温であることが理解されよう。
【０００５】この発明では、回転子円板の略一様な加熱
及び冷却を行なう様な形で、回転子の中での空気の流れ
を制御し、こうして円板の熱的な不安定性、応力及び歪
みを避けると同時に、定常状態運転に於る装置の冷却空
気損失を避ける様な線形中央アクチュエータを提供する
。即ち、この発明はそうする必要がある時だけ、即ち始
動を含めた過渡的な運転の間だけ、加熱を一様にする為
に回転子円板に冷却空気を導入するが、定常状態運転の
間は、追加の冷却回路を自動的に運転停止して冷却空気
損失を避ける様な形で空気の流れを制御する。この目的
を達成する為、この発明では、回転子円板に対する空気
、特に圧縮機抽出空気の流れを制御する線形アクチュエ
ータを提供する。これは全体的に円筒形の一対のアクチ
ュエータを含んでいて、その反対側の端が、複数個の回
転子円板及びスペーサを取付けた回転子軸の両端にある
フランジに夫々固着されている。アクチュエータは回転
子軸線の周りに同心に配置されている。円筒形アクチュ
エータの末端又は内側の端は互いに重なり合っていて、
同心である。各々のアクチュエータが複数個の開口を、
好しくは互いに円周方向及び軸方向に隔たって備えてい
て、圧縮機からの空気を１つ又は更に多くの円板、好ま
しくは後側の回転子円板（１つ又は複数）の両側に通し
、用途に応じて、その一様な加熱又は冷却を行なう。具
体的に云うと、アクチュエータは、何れも温度変化に応
答して、軸方向に熱膨張する。アクチュエータにある開
口の整合又はずれが、この為軸方向の一方又は両方のア
クチュエータの熱膨張によって制御される。従って、ア
クチュエータの重なり合う部分の開口がずれている時、
空気が開口を通ることができない。開口が部分的に又は
一杯に整合した時、空気がそれを通抜けて、回転子円板
（１つ又は複数）の両側へ流れることができる。 即ち、夫々のアクチュエータの重なり合う部分にある開
口の整合の程度が、アクチュエータの熱膨張によって決
定される。従って、開口を通る空気流量が自動的に制御
され、従って回転子円板の内側部分の加熱が制御される
。
及び冷却を行なう様な形で、回転子の中での空気の流れ
を制御し、こうして円板の熱的な不安定性、応力及び歪
みを避けると同時に、定常状態運転に於る装置の冷却空
気損失を避ける様な線形中央アクチュエータを提供する
。即ち、この発明はそうする必要がある時だけ、即ち始
動を含めた過渡的な運転の間だけ、加熱を一様にする為
に回転子円板に冷却空気を導入するが、定常状態運転の
間は、追加の冷却回路を自動的に運転停止して冷却空気
損失を避ける様な形で空気の流れを制御する。この目的
を達成する為、この発明では、回転子円板に対する空気
、特に圧縮機抽出空気の流れを制御する線形アクチュエ
ータを提供する。これは全体的に円筒形の一対のアクチ
ュエータを含んでいて、その反対側の端が、複数個の回
転子円板及びスペーサを取付けた回転子軸の両端にある
フランジに夫々固着されている。アクチュエータは回転
子軸線の周りに同心に配置されている。円筒形アクチュ
エータの末端又は内側の端は互いに重なり合っていて、
同心である。各々のアクチュエータが複数個の開口を、
好しくは互いに円周方向及び軸方向に隔たって備えてい
て、圧縮機からの空気を１つ又は更に多くの円板、好ま
しくは後側の回転子円板（１つ又は複数）の両側に通し
、用途に応じて、その一様な加熱又は冷却を行なう。具
体的に云うと、アクチュエータは、何れも温度変化に応
答して、軸方向に熱膨張する。アクチュエータにある開
口の整合又はずれが、この為軸方向の一方又は両方のア
クチュエータの熱膨張によって制御される。従って、ア
クチュエータの重なり合う部分の開口がずれている時、
空気が開口を通ることができない。開口が部分的に又は
一杯に整合した時、空気がそれを通抜けて、回転子円板
（１つ又は複数）の両側へ流れることができる。 即ち、夫々のアクチュエータの重なり合う部分にある開
口の整合の程度が、アクチュエータの熱膨張によって決
定される。従って、開口を通る空気流量が自動的に制御
され、従って回転子円板の内側部分の加熱が制御される
。
【０００６】始動の時、即ち、回転子が低温である時、
アクチュエータの開口は最初はずれている。始動すると
、圧縮機抽出空気が内部の冷却通路を通されて、夫々第
１段及び第２段バケットの後側及び前側に空気を供給す
る。冷却空気通路が第１段円板の根元を通越し、この為
、第１のアクチュエータの外側の上に空気を流れさせ、
重ならない開口を通ってその内部に入る。圧縮機抽出空
気が最初は低温の第１のアクチュエータを加熱する時、
それが軸方向に熱膨張して、その開口を軸方向後向きに
変位させる。時定数及び熱膨張係数の様な因子に応じて
、熱膨張する第１のアクチュエータの開口が軸方向の１
つ又は更に多くの場所で第２のアクチュエータの開口と
重なり始める。これによって、圧縮機抽出空気が重なり
合ったアクチュエータの中から整合する開口を通って、
後側回転子円板（１つ又は複数）の両側にある室へと半
径方向外向きに流れることができる。空気が整合した開
口を流れ始めると、この空気が第２のアクチュエータを
加熱し、それを第１のアクチュエータの膨張する方向に
対して反対の軸方向、即ち、上流側又は前側へ熱膨張さ
せる。この第２のアクチュエータの追加の膨張により、
アクチュエータの互いに整合する合計面積が増加し、従
って後側回転子円板（１つ又は複数）の両側にある室に
入る空気流量が増加し、それを一様に加熱する。
アクチュエータの開口は最初はずれている。始動すると
、圧縮機抽出空気が内部の冷却通路を通されて、夫々第
１段及び第２段バケットの後側及び前側に空気を供給す
る。冷却空気通路が第１段円板の根元を通越し、この為
、第１のアクチュエータの外側の上に空気を流れさせ、
重ならない開口を通ってその内部に入る。圧縮機抽出空
気が最初は低温の第１のアクチュエータを加熱する時、
それが軸方向に熱膨張して、その開口を軸方向後向きに
変位させる。時定数及び熱膨張係数の様な因子に応じて
、熱膨張する第１のアクチュエータの開口が軸方向の１
つ又は更に多くの場所で第２のアクチュエータの開口と
重なり始める。これによって、圧縮機抽出空気が重なり
合ったアクチュエータの中から整合する開口を通って、
後側回転子円板（１つ又は複数）の両側にある室へと半
径方向外向きに流れることができる。空気が整合した開
口を流れ始めると、この空気が第２のアクチュエータを
加熱し、それを第１のアクチュエータの膨張する方向に
対して反対の軸方向、即ち、上流側又は前側へ熱膨張さ
せる。この第２のアクチュエータの追加の膨張により、
アクチュエータの互いに整合する合計面積が増加し、従
って後側回転子円板（１つ又は複数）の両側にある室に
入る空気流量が増加し、それを一様に加熱する。
【０００７】アクチュエータの材料及び形状は、アクチ
ュエータの開口の最大の整合が、タービンが定常状態温
度に達する少し前に達せられる様に選ばれる。回転子温
度が定常状態まで高くなると、回転子構造は連続的に加
熱される。この結果、回転子が膨張し、それによって第
２のアクチュエータが軸方向後向きに変位する。この変
位が第２のアクチュエータの開口を、整合する開口の合
計面積を減らす方向に動かし、従って開口を通る空気流
量を減少する。始動又はその他の過渡的な運転から予定
の時間の後、定常状態の運転に達すると、回転子の変位
は、開口が完全にずれる様になり、この為開口を通る空
気の流れが完全に閉塞される。即ち、回転子が定常状態
の温度に達した時、後側回転子の両側の一様な加熱を行
なわせる追加の空気回路が締切られ、こうして冷却空気
の損失を避ける。
ュエータの開口の最大の整合が、タービンが定常状態温
度に達する少し前に達せられる様に選ばれる。回転子温
度が定常状態まで高くなると、回転子構造は連続的に加
熱される。この結果、回転子が膨張し、それによって第
２のアクチュエータが軸方向後向きに変位する。この変
位が第２のアクチュエータの開口を、整合する開口の合
計面積を減らす方向に動かし、従って開口を通る空気流
量を減少する。始動又はその他の過渡的な運転から予定
の時間の後、定常状態の運転に達すると、回転子の変位
は、開口が完全にずれる様になり、この為開口を通る空
気の流れが完全に閉塞される。即ち、回転子が定常状態
の温度に達した時、後側回転子の両側の一様な加熱を行
なわせる追加の空気回路が締切られ、こうして冷却空気
の損失を避ける。
【０００８】アクチュエータの応答、従って開口が整合
した状態、部分的に整合した状態又は完全にずれた状態
へ移動することは、アクチュエータの直径、両方のアク
チュエータにある開口の寸法、数及び形、アクチュエー
タの材料の選び方、即ち、その膨張係数並びに伝導度、
回転子円板を形成する構造材料、アクチュエータ及び回
転子円板の時定数、アクチュエータの長さ、及び冷却空
気の流量と圧力を含む多数の因子に関係する。
した状態、部分的に整合した状態又は完全にずれた状態
へ移動することは、アクチュエータの直径、両方のアク
チュエータにある開口の寸法、数及び形、アクチュエー
タの材料の選び方、即ち、その膨張係数並びに伝導度、
回転子円板を形成する構造材料、アクチュエータ及び回
転子円板の時定数、アクチュエータの長さ、及び冷却空
気の流量と圧力を含む多数の因子に関係する。
【０００９】上に伸びた装置及び運転方法には、重要な
利点がある。例えば、ガスタービン回転子集成体の主要
な部品を素早く且つ一様に加熱することができ、こうし
て応力、重量及び材料コストを下げる。回転子の慣性の
損失なしに（熱によって誘起される振動なしに）熱的に
安定な回転子構造が得られる。冷却空気は、始動を含め
て過渡的な運転の間だけ、回転子円板の一様な加熱を行
なわせる為に使われるのであるから、定常状態の運転で
は冷却空気の損失がない。装置は軸方向の単純な直線運
動によって自己調整される。或る回転子材料では、過渡
的な状態の早期に円板の中穴を予熱することにより、予
熱しない場合よりも寸法を小さめに作った円板にするこ
とができ、これは回転子の寿命、コスト及び再現性の観
点から望ましい特徴である。部品を流れ面積の或る組合
せに合せることができる様にすることにより、設計の融
通性も得られる。更に、部品は低ｇの環境、即ち回転子
軸線に隣接した応力の小さい環境内に自蔵される。アク
チュエータは手入れの為に、ガスタービンの後側から接
近可能であり、手入れの為にタービンを開く必要はない
。アクチュエータを変更して、運転条件が変化した時、
流量を調節し、時間応答曲線をずらすことは容易にでき
る。最後に、バケットの供給圧力を犠牲にせずに、ター
ビン円板の中穴の過渡的な加熱が達成される。別の実施
例として、アクチュエータは、過渡的な又は定常状態の
運転の間、バケットの冷却用の流れを制御する様に修正
することができる。
利点がある。例えば、ガスタービン回転子集成体の主要
な部品を素早く且つ一様に加熱することができ、こうし
て応力、重量及び材料コストを下げる。回転子の慣性の
損失なしに（熱によって誘起される振動なしに）熱的に
安定な回転子構造が得られる。冷却空気は、始動を含め
て過渡的な運転の間だけ、回転子円板の一様な加熱を行
なわせる為に使われるのであるから、定常状態の運転で
は冷却空気の損失がない。装置は軸方向の単純な直線運
動によって自己調整される。或る回転子材料では、過渡
的な状態の早期に円板の中穴を予熱することにより、予
熱しない場合よりも寸法を小さめに作った円板にするこ
とができ、これは回転子の寿命、コスト及び再現性の観
点から望ましい特徴である。部品を流れ面積の或る組合
せに合せることができる様にすることにより、設計の融
通性も得られる。更に、部品は低ｇの環境、即ち回転子
軸線に隣接した応力の小さい環境内に自蔵される。アク
チュエータは手入れの為に、ガスタービンの後側から接
近可能であり、手入れの為にタービンを開く必要はない
。アクチュエータを変更して、運転条件が変化した時、
流量を調節し、時間応答曲線をずらすことは容易にでき
る。最後に、バケットの供給圧力を犠牲にせずに、ター
ビン円板の中穴の過渡的な加熱が達成される。別の実施
例として、アクチュエータは、過渡的な又は定常状態の
運転の間、バケットの冷却用の流れを制御する様に修正
することができる。
【００１０】この発明の好しい実施例では、回転自在の
軸と、何れも軸に取付けられた円板を含む複数個のター
ビン回転子と、円板の外側の縁に取付けられたタービン
・バケットとを有するガスタービン回転子集成体が提供
される。一対の円筒形アクチュエータの反対側の端が、
夫々軸に固着され、隣合った末端は自由であって、円板
より半径方向内側で、互いに同心に１つが他方の内側に
重なり合っている。少なくとも一方のアクチュエータは
温度変化に応答して、他方のアクチュエータに対して一
方の軸方向に膨張する。アクチュエータは重なる部分に
通抜けの少なくとも１つの開口を夫々持っている。圧縮
機抽出空気を円筒形アクチュエータの中に供給して開口
と連通させる手段を設ける。過渡的なタービン運転の間
、一方のアクチュエータが温度変化に応答して一方の軸
方向に可動であって、少なくとも部分的にその開口を他
方のアクチュエータの開口と整合させて、アクチュエー
タの内部から整合する開口を介して１つの回転子円板の
両側へ空気が流れることができる様にする。
軸と、何れも軸に取付けられた円板を含む複数個のター
ビン回転子と、円板の外側の縁に取付けられたタービン
・バケットとを有するガスタービン回転子集成体が提供
される。一対の円筒形アクチュエータの反対側の端が、
夫々軸に固着され、隣合った末端は自由であって、円板
より半径方向内側で、互いに同心に１つが他方の内側に
重なり合っている。少なくとも一方のアクチュエータは
温度変化に応答して、他方のアクチュエータに対して一
方の軸方向に膨張する。アクチュエータは重なる部分に
通抜けの少なくとも１つの開口を夫々持っている。圧縮
機抽出空気を円筒形アクチュエータの中に供給して開口
と連通させる手段を設ける。過渡的なタービン運転の間
、一方のアクチュエータが温度変化に応答して一方の軸
方向に可動であって、少なくとも部分的にその開口を他
方のアクチュエータの開口と整合させて、アクチュエー
タの内部から整合する開口を介して１つの回転子円板の
両側へ空気が流れることができる様にする。
【００１１】この発明の別の好しい実施例では、回転自
在の軸と、何れも軸に取付けられた円板を含む複数個の
タービン回転子と、円板の外側の縁に沿って設けられた
タービン・バケットとを有するガスタービン回転子集成
体が提供される。一対の円筒形アクチュエータの反対側
の端が夫々軸に固着され、隣合った端は自由であって、
円板より半径方向内側で同心に互いに１つが他方の内側
に重なり合っている。少なくとも一方のアクチュエータ
は、温度変化に応答して、他方のアクチュエータに対し
て一方の軸方向に膨張する。アクチュエータは重なり合
う部分に夫々通抜けの少なくとも１つの開口を持ってお
り、開口が少なくとも部分的に互いに整合する。圧縮機
抽出空気を円筒形アクチュエータの中に供給して、整合
する開口に連通させる手段を設ける。過渡的なタービン
運転の間、一方のアクチュエータが温度変化に応答して
一方の軸方向に可動であって、開口相互の整合の程度を
変え、こうしてアクチュエータの内部から整合する開口
を通って１つの回転子円板の両側へ行く空気の流量を変
える。
在の軸と、何れも軸に取付けられた円板を含む複数個の
タービン回転子と、円板の外側の縁に沿って設けられた
タービン・バケットとを有するガスタービン回転子集成
体が提供される。一対の円筒形アクチュエータの反対側
の端が夫々軸に固着され、隣合った端は自由であって、
円板より半径方向内側で同心に互いに１つが他方の内側
に重なり合っている。少なくとも一方のアクチュエータ
は、温度変化に応答して、他方のアクチュエータに対し
て一方の軸方向に膨張する。アクチュエータは重なり合
う部分に夫々通抜けの少なくとも１つの開口を持ってお
り、開口が少なくとも部分的に互いに整合する。圧縮機
抽出空気を円筒形アクチュエータの中に供給して、整合
する開口に連通させる手段を設ける。過渡的なタービン
運転の間、一方のアクチュエータが温度変化に応答して
一方の軸方向に可動であって、開口相互の整合の程度を
変え、こうしてアクチュエータの内部から整合する開口
を通って１つの回転子円板の両側へ行く空気の流量を変
える。
【００１２】この発明の別の好しい実施例では、回転自
在の軸と、軸に取付けられていて、何れもその外側の縁
にバケットを持つ円板を含む複数個のタービン回転子と
、空気流路を構成していて、重なり合う部分を持ち、通
抜けの開口が回転子に空気を供給する様になっている一
対の円筒形アクチュエータとを有するガスタービン回転
子集成体を運転する方法を提供する。この方法は、（イ
）一方のアクチュエータを一方の軸方向に熱膨張させて
、該一方のアクチュエータの開口の少なくとも一部分を
他方のアクチュエータの開口と整合させて、流路からの
空気が少なくとも１つの回転子へ流れることができる様
にし、（ロ）他方のアクチュエータを軸方向に熱膨張さ
せて、開口相互の整合の程度を変えて、流路から整合す
る開口を通って回転子へ行く空気の流量を変える工程を
含む。
在の軸と、軸に取付けられていて、何れもその外側の縁
にバケットを持つ円板を含む複数個のタービン回転子と
、空気流路を構成していて、重なり合う部分を持ち、通
抜けの開口が回転子に空気を供給する様になっている一
対の円筒形アクチュエータとを有するガスタービン回転
子集成体を運転する方法を提供する。この方法は、（イ
）一方のアクチュエータを一方の軸方向に熱膨張させて
、該一方のアクチュエータの開口の少なくとも一部分を
他方のアクチュエータの開口と整合させて、流路からの
空気が少なくとも１つの回転子へ流れることができる様
にし、（ロ）他方のアクチュエータを軸方向に熱膨張さ
せて、開口相互の整合の程度を変えて、流路から整合す
る開口を通って回転子へ行く空気の流量を変える工程を
含む。
【００１３】従って、この発明の主な目的は、始動を含
めた過渡的な運転の間、タービン回転子の１つ又は更に
多くの円板の両側を一様に加熱するが、定常状態の運転
の間の冷却空気の損失を伴わない様な新規で改良された
装置と方法を提供することである。
めた過渡的な運転の間、タービン回転子の１つ又は更に
多くの円板の両側を一様に加熱するが、定常状態の運転
の間の冷却空気の損失を伴わない様な新規で改良された
装置と方法を提供することである。
【００１４】この発明の上記並びにその他の目的及び利
点は、以下図面について説明する所から明らかになろう
。
点は、以下図面について説明する所から明らかになろう
。
【００１５】
【実施例の記載】次に図面に例として示したこの発明の
現在好しいと考えられる実施例を詳しく説明する。
現在好しいと考えられる実施例を詳しく説明する。
【００１６】特に図１及び２には、全体を１０で示した
ガスタービンの回転子構造の一部分が断面図で示されて
いる。ガスタービンが普通の圧縮機、燃焼器、外側ケー
シング及びその他の付属構造を持っており、これは当業
者に明らかであろう。図１に示す様に、回転子構造１０
が軸１２を持ち、これは前側フランジ１４及び後側フラ
ンジ１６を有する。軸１２には複数個の回転子円板が装
着されている。図面では３個あり、前側円板１８、中間
円板２０及び後側円板２２を含む。この発明がこの他の
円板を持つタービンにも使えることは云うまでもない。 バケット２４，２６，２８が夫々回転子１８，２０，２
２の外周の周りに取付けられている。スペーサ３０，３
２は前側及び中間円板１８，２０の間、及び中間及び後
側円板２０，２２の間を夫々密封する様に配置されてい
る。その１つを３４に示してあるが、ボルトが軸１２の
前端及び後端にあるフランジ１４，１６を通抜けて、回
転子円板及びスペーサを互いに突合せに固着している。 上に述べた回転子構造は従来公知のものであって、こゝ
に示してなくても、当業者がよく知られている様なこの
他の構造も、ガスタービン回転子の運転に必要であるこ
とが理解されよう。
ガスタービンの回転子構造の一部分が断面図で示されて
いる。ガスタービンが普通の圧縮機、燃焼器、外側ケー
シング及びその他の付属構造を持っており、これは当業
者に明らかであろう。図１に示す様に、回転子構造１０
が軸１２を持ち、これは前側フランジ１４及び後側フラ
ンジ１６を有する。軸１２には複数個の回転子円板が装
着されている。図面では３個あり、前側円板１８、中間
円板２０及び後側円板２２を含む。この発明がこの他の
円板を持つタービンにも使えることは云うまでもない。 バケット２４，２６，２８が夫々回転子１８，２０，２
２の外周の周りに取付けられている。スペーサ３０，３
２は前側及び中間円板１８，２０の間、及び中間及び後
側円板２０，２２の間を夫々密封する様に配置されてい
る。その１つを３４に示してあるが、ボルトが軸１２の
前端及び後端にあるフランジ１４，１６を通抜けて、回
転子円板及びスペーサを互いに突合せに固着している。 上に述べた回転子構造は従来公知のものであって、こゝ
に示してなくても、当業者がよく知られている様なこの
他の構造も、ガスタービン回転子の運転に必要であるこ
とが理解されよう。
【００１７】この発明では、全体的に円筒形の第１及び
第２のアクチュエータ４０，４２を設ける。各々のアク
チュエータの一端が軸１２の向い合った端、即ち、夫々
フランジ１４，１６に固着され、互いに他方のアクチュ
エータの方に向って伸び、自由な末端で終端する。即ち
、第１のアクチュエータ４０の前端が適当なボルト４４
によってフランジ１４に固着され、後向きに伸びる。 第２のアクチュエータ４２がボルト４６によって軸１２
の後端に固定され、前向きに伸びる。アクチュエータ４
０，４２の末端の一部分が重なり合い、互いに同心であ
る。即ち、アクチュエータ４０の末端部分がアクチュエ
ータ４２の末端部分と重なり、その内側にある。各々の
アクチュエータ４０，４２には、円周方向及び軸方向に
隔たった位置に複数個の開口４８，５０が夫々設けられ
ている。例えば、アクチュエータ４０は、最初はアクチ
ュエータ４２と重ならないアクチュエータの区域に開口
４８ａを持つと共に、アクチュエータ４２と重なるアク
チュエータ４０の区域に開口４８ｂを持っている。アク
チュエータ４２はアクチュエータ４０の末端部分と重な
る開口５０を有する。
第２のアクチュエータ４０，４２を設ける。各々のアク
チュエータの一端が軸１２の向い合った端、即ち、夫々
フランジ１４，１６に固着され、互いに他方のアクチュ
エータの方に向って伸び、自由な末端で終端する。即ち
、第１のアクチュエータ４０の前端が適当なボルト４４
によってフランジ１４に固着され、後向きに伸びる。 第２のアクチュエータ４２がボルト４６によって軸１２
の後端に固定され、前向きに伸びる。アクチュエータ４
０，４２の末端の一部分が重なり合い、互いに同心であ
る。即ち、アクチュエータ４０の末端部分がアクチュエ
ータ４２の末端部分と重なり、その内側にある。各々の
アクチュエータ４０，４２には、円周方向及び軸方向に
隔たった位置に複数個の開口４８，５０が夫々設けられ
ている。例えば、アクチュエータ４０は、最初はアクチ
ュエータ４２と重ならないアクチュエータの区域に開口
４８ａを持つと共に、アクチュエータ４２と重なるアク
チュエータ４０の区域に開口４８ｂを持っている。アク
チュエータ４２はアクチュエータ４０の末端部分と重な
る開口５０を有する。
【００１８】アクチュエータ４２は軸方向に隔たる一対
のカラー５４，５６を持ち、これが外面から半径方向外
向きに突出して、夫々回転子円板２２，２０の内周面と
密封係合する。図示の様に、カラー５４が後側回転子円
板２２の両側にある室５８，６０を互いに分離している
。前側のカラー５６が中間の回転子円板２０の内面に接
する。
のカラー５４，５６を持ち、これが外面から半径方向外
向きに突出して、夫々回転子円板２２，２０の内周面と
密封係合する。図示の様に、カラー５４が後側回転子円
板２２の両側にある室５８，６０を互いに分離している
。前側のカラー５６が中間の回転子円板２０の内面に接
する。
【００１９】以上述べた所から、各々のアクチュエータ
４０，４２が一端でだけ支持されていて、他端は自由に
伸びていることが認められよう。アクチュエータはステ
ンレス鋼又はニッケル合金の様な膨張の強い材料で形成
することができる。即ち、アクチュエータは、温度変化
に応答して、アクチュエータの軸方向の熱膨張が得られ
る様に構成される。熱膨張に応答したアクチュエータ４
０，４２の相対的な動きにより、開口４８ｂ，５０が、
完全にずれた位置、部分的に重なる整合した位置、及び
完全に重なる最大面積の整合位置の間で移動することが
理解されよう。更に、アクチュエータ開口４８ａを介し
てアクチュエータの内側に供給される高温の圧縮機吐出
ガス（冷却空気）が、アクチュエータの開口がずれてい
る時はその中に入っていて、開口４８ｂ，５０が部分的
又は完全に互いに整合する時には、開口半径方向を外向
きに通って流れることも理解されよう。
４０，４２が一端でだけ支持されていて、他端は自由に
伸びていることが認められよう。アクチュエータはステ
ンレス鋼又はニッケル合金の様な膨張の強い材料で形成
することができる。即ち、アクチュエータは、温度変化
に応答して、アクチュエータの軸方向の熱膨張が得られ
る様に構成される。熱膨張に応答したアクチュエータ４
０，４２の相対的な動きにより、開口４８ｂ，５０が、
完全にずれた位置、部分的に重なる整合した位置、及び
完全に重なる最大面積の整合位置の間で移動することが
理解されよう。更に、アクチュエータ開口４８ａを介し
てアクチュエータの内側に供給される高温の圧縮機吐出
ガス（冷却空気）が、アクチュエータの開口がずれてい
る時はその中に入っていて、開口４８ｂ，５０が部分的
又は完全に互いに整合する時には、開口半径方向を外向
きに通って流れることも理解されよう。
【００２０】図１について動作を説明すると、回転子集
成体１０の始動状態が示されている。即ち低温の状態で
ある。アクチュエータ４２，４０の開口５０，４８ｂが
夫々ずれており、その為アクチュエータの内側と室５８
，６０との間でこれらの開口を介しての空気の連通が防
止される。始動した時、冷却空気が通路６０，６２を介
して、前側円板１８の後側とスペーサ３０の前側の間、
並びにスペーサ３０の後側と円板２０の前側の間に通さ
れる。高温の圧縮機抽出空気がアクチュエータ４０の上
を、その半径方向外側の面に沿って、開口４８ａを通っ
て半径方向内側に通ると、アクチュエータ４０が軸方向
後向きに熱膨張し、開口４８ｂを、開口４２の開口５０
と少なくとも部分的に重なる様に移動させる。こうして
部分的に重なる開口４８ｂ，５０が、開口４８ａを介し
て供給されたアクチュエータ内部の圧縮機抽出空気が、
部分的に整合している開口４８ｂ及び５０を介して、後
側回転子円板２２の両側にある室５８，６０へと半径方
向外向きに流れることができる様にする。部分的に整合
した開口を通る高温の圧縮機抽出ガスがアクチュエータ
４２をも加熱する。この為、アクチュエータ４２が軸方
向前向き、即ちアクチュエータ４０が軸方向に膨張する
向きとは反対の軸方向に膨張し、その開口５０をアクチ
ュエータ５０の開口４８ｂと更に整合する様に移動させ
る。こうして、整合する開口を通る合計の流れ面積が増
加し、一層大量の圧縮機突出空気が開口４８ｂ，５０を
介して回転子円板２２の両側に供給される。その為、室
５８，６０に入る空気が、回転子２２，２０の各々の後
側部分と回転子２２の前側部分とを一様に加熱する。
成体１０の始動状態が示されている。即ち低温の状態で
ある。アクチュエータ４２，４０の開口５０，４８ｂが
夫々ずれており、その為アクチュエータの内側と室５８
，６０との間でこれらの開口を介しての空気の連通が防
止される。始動した時、冷却空気が通路６０，６２を介
して、前側円板１８の後側とスペーサ３０の前側の間、
並びにスペーサ３０の後側と円板２０の前側の間に通さ
れる。高温の圧縮機抽出空気がアクチュエータ４０の上
を、その半径方向外側の面に沿って、開口４８ａを通っ
て半径方向内側に通ると、アクチュエータ４０が軸方向
後向きに熱膨張し、開口４８ｂを、開口４２の開口５０
と少なくとも部分的に重なる様に移動させる。こうして
部分的に重なる開口４８ｂ，５０が、開口４８ａを介し
て供給されたアクチュエータ内部の圧縮機抽出空気が、
部分的に整合している開口４８ｂ及び５０を介して、後
側回転子円板２２の両側にある室５８，６０へと半径方
向外向きに流れることができる様にする。部分的に整合
した開口を通る高温の圧縮機抽出ガスがアクチュエータ
４２をも加熱する。この為、アクチュエータ４２が軸方
向前向き、即ちアクチュエータ４０が軸方向に膨張する
向きとは反対の軸方向に膨張し、その開口５０をアクチ
ュエータ５０の開口４８ｂと更に整合する様に移動させ
る。こうして、整合する開口を通る合計の流れ面積が増
加し、一層大量の圧縮機突出空気が開口４８ｂ，５０を
介して回転子円板２２の両側に供給される。その為、室
５８，６０に入る空気が、回転子２２，２０の各々の後
側部分と回転子２２の前側部分とを一様に加熱する。
【００２１】回転子構造の温度が定常状態の運転に向っ
て高くなると、回転子自体が軸方向に膨張する。これに
よってアクチュエータ４２がアクチュエータ４０から遠
ざかる向きに又は後向きに変位し、こうして整合する開
口の面積を減少し、整合する開口を通る流量を減少する
。回転子が引続いて加熱され、定常状態の温度に近づく
と、回転子の膨張の効果により、開口５０，４８ｂがず
れ、開口を通る冷却空気の流れが完全に閉塞される。
て高くなると、回転子自体が軸方向に膨張する。これに
よってアクチュエータ４２がアクチュエータ４０から遠
ざかる向きに又は後向きに変位し、こうして整合する開
口の面積を減少し、整合する開口を通る流量を減少する
。回転子が引続いて加熱され、定常状態の温度に近づく
と、回転子の膨張の効果により、開口５０，４８ｂがず
れ、開口を通る冷却空気の流れが完全に閉塞される。
【００２２】こう云う種類の動作が、図３ａ及び４にグ
ラフで示されている。図３ａには、横軸に時間をとり、
始動の際の整合する開口の通抜けの流れ面積のグラフが
示されている。即ち、時刻０には、開口４８ｂ，５０が
完全にずれており、それを通る流れはない。始動した時
、前に述べた様なアクチュエータ４０，４２の熱膨張に
より、初期の重なりが生じ、その後重なりが大きくなっ
て、時刻３まで、整合した開口の合計の通抜けの流れ面
積が徐々に増加する。時刻３で、タービン回転子集成体
は定常状態の運転に近づきつゝあり、その為、こう云う
温度状態に応答して、それ自身が軸方向に膨張する。 回転子集成体の熱膨張により、アクチュエータ４２、並
びにそれに伴って開口５０が軸方向に変位し、整合した
開口の合計の通抜けの流れ面積が減少する。これが時刻
３及び時刻６の間で図３の曲線が下向きになることによ
って示されている。時刻６に、定常状態の運転に対し、
回転子集成体の熱膨張により、開口が完全に閉じる。
ラフで示されている。図３ａには、横軸に時間をとり、
始動の際の整合する開口の通抜けの流れ面積のグラフが
示されている。即ち、時刻０には、開口４８ｂ，５０が
完全にずれており、それを通る流れはない。始動した時
、前に述べた様なアクチュエータ４０，４２の熱膨張に
より、初期の重なりが生じ、その後重なりが大きくなっ
て、時刻３まで、整合した開口の合計の通抜けの流れ面
積が徐々に増加する。時刻３で、タービン回転子集成体
は定常状態の運転に近づきつゝあり、その為、こう云う
温度状態に応答して、それ自身が軸方向に膨張する。 回転子集成体の熱膨張により、アクチュエータ４２、並
びにそれに伴って開口５０が軸方向に変位し、整合した
開口の合計の通抜けの流れ面積が減少する。これが時刻
３及び時刻６の間で図３の曲線が下向きになることによ
って示されている。時刻６に、定常状態の運転に対し、
回転子集成体の熱膨張により、開口が完全に閉じる。
【００２３】図４には、横軸に始動からの時間をとり、
縦軸に合計の開口面積をとった実際のグラフが示されて
いる。始動が行なわれると、アクチュエータの熱膨張に
より、合計の流れ面積が増加し、こうして予定の時刻、
この例では始動から約１６００秒後まで、回転子円板の
両側に一様な空気を供給することが理解されよう。この
時刻で、回転子集成体は定常状態温度に近づきつゝあり
、従って、回転子集成体自体の熱膨張により、開口５０
，４８ｂのずれが増加して、整合する開口の通抜けの面
積が減少する。これが、開口が完全にずれる交点に曲線
が達するまでの、図４の曲線が下向きであることによっ
て示されている。
縦軸に合計の開口面積をとった実際のグラフが示されて
いる。始動が行なわれると、アクチュエータの熱膨張に
より、合計の流れ面積が増加し、こうして予定の時刻、
この例では始動から約１６００秒後まで、回転子円板の
両側に一様な空気を供給することが理解されよう。この
時刻で、回転子集成体は定常状態温度に近づきつゝあり
、従って、回転子集成体自体の熱膨張により、開口５０
，４８ｂのずれが増加して、整合する開口の通抜けの面
積が減少する。これが、開口が完全にずれる交点に曲線
が達するまでの、図４の曲線が下向きであることによっ
て示されている。
【００２４】時間に対する回転子集成体及びアクチュエ
ータの合計の軸方向の変位が図５に示されている。この
グラフで曲線Ａから、アクチュエータの熱による変位が
、曲線Ｂで示した回転子集成体自体の変位よりも一層速
いペースで進むことが分かる。然し、曲線Ａの平らにな
った部分Ａ１で示す様に、定常状態に近づくとアクチュ
エータの変位がゆっくりしてきて、曲線Ａ及びＢの交差
で示す様に、変位は定常状態では同じになる。
ータの合計の軸方向の変位が図５に示されている。この
グラフで曲線Ａから、アクチュエータの熱による変位が
、曲線Ｂで示した回転子集成体自体の変位よりも一層速
いペースで進むことが分かる。然し、曲線Ａの平らにな
った部分Ａ１で示す様に、定常状態に近づくとアクチュ
エータの変位がゆっくりしてきて、曲線Ａ及びＢの交差
で示す様に、変位は定常状態では同じになる。
【００２５】アクチュエータ並びにガスタービン回転子
内でのその配置は、過渡的又は定常状態の運転の間のバ
ケットの冷却流を制御する様にすることもできる。即ち
、熱式線形アクチュエータを今述べたのと逆の形で使っ
て、定常状態運転の間、タービン・バケットに冷却空気
を供給し、始動の際、バケットに圧縮機抽出空気を供給
し、過渡的な時間の間、圧縮機抽出空気を調節し、例え
ばサイクル疲労を小さくすると云う問題を軽減すること
ができる。この為には、最初アクチュエータは、重なる
部分の開口が最初は互いに整合する様に形成することが
できる。更に、回転子内、又は回転子及びスペーサとタ
ービン・バケットの間に通路を設けて、始動の際、バケ
ットに加熱（冷却）空気を供給することができる。この
様に開口が最初に整合している時、圧縮機抽出空気が開
口及びバケットへの通路を通って、必要な場合、バケッ
トを予熱することができる。バケットが充分に予熱され
ると、アクチュエータはその熱膨張特性により、互いに
変位して、開口をずらし、こうして圧縮機抽出空気がタ
ービン・バケットの中及び周りを流れるのを減少する。 タービン・バケットが加熱されて定常状態の運転に達し
たら、同じ通路を介してバケットを過剰冷却することが
望ましいことがある。即ち、回転子集成体が更に熱膨張
すると、再び開口が互いに整合し、圧縮機抽出空気がバ
ケットへ流れることができる様にすることがある。
内でのその配置は、過渡的又は定常状態の運転の間のバ
ケットの冷却流を制御する様にすることもできる。即ち
、熱式線形アクチュエータを今述べたのと逆の形で使っ
て、定常状態運転の間、タービン・バケットに冷却空気
を供給し、始動の際、バケットに圧縮機抽出空気を供給
し、過渡的な時間の間、圧縮機抽出空気を調節し、例え
ばサイクル疲労を小さくすると云う問題を軽減すること
ができる。この為には、最初アクチュエータは、重なる
部分の開口が最初は互いに整合する様に形成することが
できる。更に、回転子内、又は回転子及びスペーサとタ
ービン・バケットの間に通路を設けて、始動の際、バケ
ットに加熱（冷却）空気を供給することができる。この
様に開口が最初に整合している時、圧縮機抽出空気が開
口及びバケットへの通路を通って、必要な場合、バケッ
トを予熱することができる。バケットが充分に予熱され
ると、アクチュエータはその熱膨張特性により、互いに
変位して、開口をずらし、こうして圧縮機抽出空気がタ
ービン・バケットの中及び周りを流れるのを減少する。 タービン・バケットが加熱されて定常状態の運転に達し
たら、同じ通路を介してバケットを過剰冷却することが
望ましいことがある。即ち、回転子集成体が更に熱膨張
すると、再び開口が互いに整合し、圧縮機抽出空気がバ
ケットへ流れることができる様にすることがある。
【００２６】これが図３ｂにグラフで示されている。即
ち、始動の時、通抜けの流れ面積が最大であり、最初に
バケットを加熱する様に空気が供給される。バケットが
加熱されるに連れて、アクチュエータの熱膨張によって
、開口が閉じる。これが図３ｂの曲線Ｃによって示され
ている。タービン・バケットが十分に予熱されると、ア
クチュエータの熱膨張によって開口が閉じられ、開口を
通る流れが閉塞され、こうしてバケットの外皮温度とバ
ケットの内部冷却通路との温度差を減少する。この動作
区域が曲線Ｃ及びＥの間にある図３ｂのＤに示した通抜
けの流れ面積が０である限界によって示されている。 定常状態運転に達すると、熱膨張により、開口が再び互
いに整合し、更に高い燃焼温度で冷却空気がタービン・
バケットに供給される。これが曲線Ｅによって示されて
おり、この曲線は定常状態運転では、開口が互いに完全
に整合していることを示している。この為、過渡的な運
転の間、バケットに対する加熱及び冷却用の流れを制御
することができる。
ち、始動の時、通抜けの流れ面積が最大であり、最初に
バケットを加熱する様に空気が供給される。バケットが
加熱されるに連れて、アクチュエータの熱膨張によって
、開口が閉じる。これが図３ｂの曲線Ｃによって示され
ている。タービン・バケットが十分に予熱されると、ア
クチュエータの熱膨張によって開口が閉じられ、開口を
通る流れが閉塞され、こうしてバケットの外皮温度とバ
ケットの内部冷却通路との温度差を減少する。この動作
区域が曲線Ｃ及びＥの間にある図３ｂのＤに示した通抜
けの流れ面積が０である限界によって示されている。 定常状態運転に達すると、熱膨張により、開口が再び互
いに整合し、更に高い燃焼温度で冷却空気がタービン・
バケットに供給される。これが曲線Ｅによって示されて
おり、この曲線は定常状態運転では、開口が互いに完全
に整合していることを示している。この為、過渡的な運
転の間、バケットに対する加熱及び冷却用の流れを制御
することができる。
【００２７】この発明を現在最も実用的で好しいと考え
られる実施例について説明したが、この発明がこゝで説
明した実施例に制限されず、むしろ特許請求の範囲内で
、種々の変更を加えることができることを承知されたい
。
られる実施例について説明したが、この発明がこゝで説
明した実施例に制限されず、むしろ特許請求の範囲内で
、種々の変更を加えることができることを承知されたい
。
【図１】この発明に従って構成されたガスタービンの軸
線を通る縦断面の半分ずつの断面図で、図１はタービン
の始動又は低温状態、図２は過渡的な運転の時のタービ
ンを示す。
線を通る縦断面の半分ずつの断面図で、図１はタービン
の始動又は低温状態、図２は過渡的な運転の時のタービ
ンを示す。
【図２】この発明に従って構成されたガスタービンの軸
線を通る縦断面の半分ずつの断面図で、図１はタービン
の始動又は低温状態、図２は過渡的な運転の時のタービ
ンを示す。
線を通る縦断面の半分ずつの断面図で、図１はタービン
の始動又は低温状態、図２は過渡的な運転の時のタービ
ンを示す。
【図３】図３ａは、横軸に時間をとり、縦軸にアクチュ
エータの整合する開口の通抜けの流れ面積を示した過渡
的な開口応答曲線を示すグラフ。図３ｂは、図３ａと同
様なグラフであるが、この発明の異なる用途に対する別
の実施例を示す。即ち、定常状態で空気流がバケットの
冷却に利用できる様にするが、過渡的な運転の間はそれ
を制限し、熱応力を減少すると共に低サイクル疲労寿命
を長くする。
エータの整合する開口の通抜けの流れ面積を示した過渡
的な開口応答曲線を示すグラフ。図３ｂは、図３ａと同
様なグラフであるが、この発明の異なる用途に対する別
の実施例を示す。即ち、定常状態で空気流がバケットの
冷却に利用できる様にするが、過渡的な運転の間はそれ
を制限し、熱応力を減少すると共に低サイクル疲労寿命
を長くする。
【図４】横軸に時間、縦軸に回転子及びアクチュエータ
の過渡的な軸方向の変位をとって示すグラフ。
の過渡的な軸方向の変位をとって示すグラフ。
【図５】時間に対する回転子集成体及びアクチュエータ
の両方の過渡的な軸方向の変位を示すグラフ。
の両方の過渡的な軸方向の変位を示すグラフ。
１２ 軸
１８，２０，２２ 回転子円板
２４，２６，２８ タービンバケット４０，４２
アクチュエータ ４８，５０ 開口
アクチュエータ ４８，５０ 開口
Claims (21)
- 【請求項１】 回転自在の軸と、何れも前記軸に装着
された円板を持つ複数個のタービン回転子と、該円板の
外側の縁に沿って設けられたタービン・バケットと、一
対の円筒形アクチュエータとを有し、該アクチュエータ
の反対側の端が夫々軸に固着されていて、隣接端は自由
で、前記円板より半径方向内側で互いに同心に一方が他
方の内側にくる様に重なっており、少なくとも一方のア
クチュエータは温度変化に応答して、他方のアクチュエ
ータに対して、一方の軸方向に膨張し、前記アクチュエ
ータは前記重なる部分に通抜けの少なくとも一つの開口
を持ち、更に、圧縮機抽出空気を前記開口と連通する様
に前記円筒形アクチュエータ内に供給する手段を有し、
前記一方のアクチュエータは、過渡的なタービン運転の
間、温度変化に応答して前記一方の軸方向に可動であっ
てその開口を少なくとも部分的に他方のアクチュエータ
の開口と整合させて、整合した開口を介して前記アクチ
ュエータの内部から空気が少なくとも一つの回転子円板
の両側へ流れることができる様にしたガスタービン回転
子集成体。 - 【請求項２】 前記他方のアクチュエータが、過渡的
な運転の間、温度変化に応答して反対の軸方向に可動で
あって、その開口を変位させて、整合する開口の整合面
積並びに該整合する開口を通る空気流量を増加する請求
項１記載のガスタービン回転子集成体。 - 【請求項３】 タービン回転子の始動の時、アクチュ
エータの重なり合う部分にある開口は互いに整合しない
状態であって、アクチュエータの重なり合う部分を介し
ての連通を防止した請求項１記載のガスタービン回転子
集成体。 - 【請求項４】 前記他方のアクチュエータが、過渡的
な運転の間、温度変化に応答して反対の軸方向に可動で
あって、その開口を変位させ、整合する開口の整合面積
並びに該整合する開口を通る空気流量を増加する様にな
っている請求項３記載のガスタービン回転子集成体。 - 【請求項５】 過渡的な運転の間、温度変化に応答し
て、アクチュエータを相互に変位させて、整合する開口
の整合面積並びに該整合する開口を通る冷却空気の合計
の流量を減少する様になっている請求項１記載のガスタ
ービン回転子集成体。 - 【請求項６】 前記他方のアクチュエータが、過渡的
な運転の間、温度変化に応答して反対の軸方向に可動で
あって、その開口を変位させて、整合する開口の整合面
積並びに該整合する開口を通る空気の合計流量を増加す
る請求項５記載のガスタービン回転子集成体。 - 【請求項７】 タービン回転子の始動の時、アクチュ
エータの重なり合う部分にある開口が互いに整合してい
ない状態にあって、アクチュエータの重なり合う部分を
通しての連通を防止した請求項６記載のガスタービン回
転子集成体。 - 【請求項８】 前記他方のアクチュエータが封じを担
持して前記１つの円板の内面を密封し、各々のアクチュ
エータは少なくとも一対の軸方向に隔たる開口を持って
いる請求項１記載のガスタービン回転子集成体。 - 【請求項９】 前記他方のアクチュエータの開口が前
記封じの両側にあって、前記１つの円板の両側に沿って
空気が流れることができる様にしている請求項８記載の
ガスタービン回転子集成体。 - 【請求項１０】 回転自在の軸と、何れも前記軸に取
付けられた円板を含む数個のタービン回転子と、該円板
の外側の縁に沿って設けられたタービン・バケットと、
一対の円筒形アクチュエータとを有し、該アクチュエー
タの反対側の端が夫々軸に固着されていて、隣接する端
が自由であって、前記円板より半径方向内側で同心に互
いに一方が他方の内側になる様に重なり合い、少なくと
も一方のアクチュエータは温度変化に応答して、他方の
アクチュエータに対し、一方の軸方向に膨張し、前記ア
クチュエータは前記重なり合う部分に何れも通抜けの少
なくとも１つの開口を持ち、該開口が少なくとも部分的
に互いに整合し、更に、圧縮機抽出空気を前記整合する
開口と連通する様に、円筒形アクチュエータ内に供給す
る手段を有し、前記一方のアクチュエータは過渡的なタ
ービン運転の間、温度変化に応答して前記一方の軸方向
に可動であって、前記開口の相互の整合の程度を変えて
、前記アクチュエータ内部から前記整合する開口を通っ
て１つの回転子円板の両側へ流れる空気の流量を変える
様になっているガスタービン回転子集成体。 - 【請求項１１】 前記他方のアクチュエータが、過渡
的な運転の間の温度変化に応答して反対の軸方向に可動
であって、その開口を変位させて、整合する開口の整合
面積並びに該整合する開口を通る空気流量を増加する請
求項１０記載のガスタービン回転子集成体。 - 【請求項１２】 過渡的な運転の間の温度変化に応答
して、前記アクチュエータを相互に変位させて、整合す
る開口の整合面積並びに該整合する開口を通る冷却空気
の流量を減少する手段を有する請求項１０記載のガスタ
ービン回転子集成体。 - 【請求項１３】 回転自在の軸、該軸に装着され、何
れもその外側の縁に沿ってバケットを持つ円板を有する
複数個のタービン回転子、及び空気流路を構成していて
、前記回転子に空気を供給するために通抜けの開口を持
つ重なり合う部分を有する一対の円筒形アクチュエータ
を持つガスタービン回転子集成体を運転する方法に於て
、一方のアクチュエータを一方の軸方向に熱膨張させて
、該一方のアクチュエータの開口の少なくとも一部分を
他方のアクチュエータの開口と整合させて、前記流路か
らの空気が少なくとも１つの回転子へ流れることができ
る様にし、他方のアクチュエータを軸方向に熱膨張させ
て前記開口の相互の整合の程度を変えて、前記流路から
前記整合する開口を通して回転子へ行く空気の流量を変
える工程を含む方法。 - 【請求項１４】 前記他方のアクチュエータを前記一
方のアクチュエータに対し、前記一方の方向に変位させ
て、前記アクチュエータの整合する開口を通る空気流量
を変えることを含む請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 前記他方のアクチュエータを変位さ
せて、その開口を前記一方のアクチュエータの開口から
ずらし、前記流路から前記開口を通る空気の流れを防止
することを含む請求項１３記載の方法。 - 【請求項１６】 前記他方のアクチュエータを、前記
一方のアクチュエータの熱膨張の軸方向とは反対の軸方
向に熱膨張させて、前記開口の整合の程度を増加し、前
記流路から前記整合する開口を通る空気流量を増加する
ことを含む請求項１３記載の方法。 - 【請求項１７】 前記他方のアクチュエータを前記一
方のアクチュエータに対して前記一方の方向に変位させ
て、前記アクチュエータの整合する開口を通る空気流量
を減少することを含む請求項１６記載の方法。 - 【請求項１８】 タービンの始動の前、前記アクチュ
エータの開口はずれており、始動の後、定常状態運転の
前に、前記一方のアクチュエータを一方の軸方向に熱膨
張させることを含む請求項１６記載の方法。 - 【請求項１９】 定常状態運転が行なわれる前に前記
他方のアクチュエータを軸方向に熱膨張させることを含
む請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】 定常状態運転の前に、前記他方のア
クチュエータを変位させて、その開口を前記一方のアク
チュエータの開口に対してずらし、こうして前記流路か
ら前記開口を通る流れを全部又は部分的に閉塞すること
を含む請求項１９記載の方法。 - 【請求項２１】 定常状態運転の間、前記開口がずれ
ていて、該開口を通る流れが閉塞されている請求項２０
記載の方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |