JPH0486334A - ガスタービン用冷却媒体導入装置 - Google Patents

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。

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媒体導入装置に係り、特に
、回転数の高い中・小型ガスタービンのロータ内に冷却
媒体を供給するのに好適なガスタビン用冷却媒体心人装
置に関する。

〔従来の技術〕

冷却媒体として空気を使用した場合の従来のガスタービ
ン用冷却空気導入装置は、例えば、特願昭５６−６２６
７８　号明細書に記載のように、タービンロータに、直
接、取付けられている湾曲流路（ロ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てロータ中心孔に
導いている。

この装置では、ロータの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、ロータ中心孔に対して冷
却空気の圧力損失や圧力変動を抑制することができてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ロータ中心孔での冷却媒体の旋回速度が軸流速度にくら
べて大きい場合には、ロータ中心孔で流れの不安定現象
（ポルテックス　ブレイクダウン）が起こり、大きな圧
力損失を生じることが知られている。

従って、ロータ中心孔に導かれる冷却媒体の旋回速度を
従来技術共」二に低く制御することは重要である。

本発明の目的は、大きな圧力損失を生じることなく冷却
媒体をロータ中心孔まで導入することのできるガスター
ビン用冷却媒体導入装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、タービンロータの中心孔に冷却媒体を導く
複数列のインデューサ流路の側壁の一部又は全てをロー
タ中心孔まで延ばすことにより達成される。更に、ター
ビンロータに設けられた軸方向の孔をロータ中心から離
れた同一半径位置に複数個配置することにより達成され
る。

〔作用〕 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
おり、しかも、インデューサ流路を形成している側壁の
一部又は全てがロータ中心孔まで延びているので、ロー
タ中心孔に入る冷却媒体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。

また、ロータに設けられた軸方向の孔を、ロータ中心か
ら離れた同一半径位置に複数個配置することにより冷却
媒体の旋回速度を抑制することができる。

〔実施例〕

以−ト、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。

本実施例は冷却媒体として空気を使用し、かつ、冷却空
気は圧縮機より抽気してガスタービン外部のインターク
ーラに導き、そこで冷却した後再びガスタービンに戻す
場合について述べる。

第１図において、１はデイスタン１−ピースであり、圧
縮機ロータとタービンロータ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。円板２に
はインデューサ１２がポル１へ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。

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ｎ−ｎ矢視部分断面図である
。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、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。

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に接続されている。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うようにし
である。

また、インデューサ流路を形成している側壁２］の一部
（本実施例では二個に一個の割合）は、中心孔５まで延
びている。ロータ中心孔５は、タービンロータ８に設け
た中心孔に接続している。

次に本発明の動作について説明する。

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。

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。

回転キャビティ流路］３は周方向につながっているので
、複数の円形導入孔１−１から出た冷却空気を周方向均
一の状態にする機能がある。また、本実施例では回転キ
ャビティ出口の冷却空気がロータ中心に向かうように、
円形導入孔の角度や回転キャビティ流路の半径位置を設
計しである。

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
。

インデューサ流路３はロータ中心に向っているので、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。

更に、本実施例では、インデューサ流路を形成している
側壁２１の一部がロータ中心孔５まで延びているので、
冷却空気の旋回速度を抑制する効果は大きい。当然では
あるが、側壁２１の総てをロータ中心孔５まで延ばして
もよい。

ここで側壁２１の一部だけをロータ中心孔５まで延ばし
た理由について説明する。比較的小型のガスタービンに
対して、インデューサ流路３を形成する側壁２１を総て
ロータ中心孔まで延ばした場合、側壁の端部（第２図の
Ｐ部）の厚みを確保できなかったり、実用」−許されな
い厚みになる。

小型ガスタービンを対象とした本実施例では、強度及び
加工上必要な厚みを確保するため、二個に一個の割合で
側壁をロータ中心孔まで延ばしである。

ロータ中心孔５を出た冷却空気は、タービンロータ８に
設けた中心孔を通りタービンロータのディスク側面を流
れながら動翼に導かれる。冷却空気はこの過程でタービ
ンロータや動翼を冷却する。

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。

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１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。

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１−ピースから口−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。

更に、本実施例では冷却空気を系外のインタクーラから
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。

更に、冷却媒体として空気だけでなく、蒸気を使用する
場合にも適用することができる。

次に本発明の他の実施例を第３図、第４図を用いて説明
する。

第３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。円板２には
インデューサ１２がボルト４て固定されている。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１〜ピ
ース１１こ設けられた円形導入孔１１に、半径方向内側
はロータに設けられた孔５（以下ロータ孔と称す）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ク
ーラよりインデューサ１２を経てロータ孔５に４かれる
。

インデューサ１２の構造を第４図を用いて更に詳しく説
明する。第２図は第１゜図のｎ−ｎ矢視部分断面図であ
る。インデューサ」−２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
］３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と同し数のインデューサ流路３が続
いている。

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ようにしである
。

本実施例では、インデューサ流路３を形成する側壁２］
は、ロータ孔５まで延びていない。これは、前述したよ
うに、小型ガスタービンを対象とした場合、側壁端部を
実用的に厚くできなかったからである。また、ロータ孔
５は、ロータ中心軸に設けているのではなく同一半径の
位置に四個段けである。

次に本発明の動作について説明する。

インク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１
〜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。このとき、円形導入孔〕１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を経てインデュー
サ流路３に流れる。

インデューサ流路３はロータ中心に向がっているので、
インデューサ出Ｌ１での冷却空気の旋回速度は小さく、
周速度となっている。

インデューサ出口と四個のロータ孔５とは直接接続して
いないので、この間で自由渦理論により冷却空気の旋回
速度が増加する。ロータ孔５は、ロータ中心軸に設けて
いるのではなく、中心から離れた同一半径位置に設けで
あるので、冷却空気の旋回速度の増加は、ロータ孔５が
ロータ中心にあるときよりも少ない。従って、ロータ孔
ての圧力損失も小さくすることができる。

ロータ孔５より出た冷却空気は、タービンロタ８に設け
た中心孔を通り、タービンロータのディスク側面を流れ
ながら動翼に導かれる。冷却空気はこの過程で、タービ
ンロータや動翼を冷却する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各冷却媒体流路の入［１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媒体
を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

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ｎ−ｎ矢視断面図、第３図は本発明の他の実施例を
示す断面図、第４図は第３図の１ｖｔＶ矢視断面図であ
る。

Claims (1)

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
   ータの中心に設けられた孔に冷却媒体を導く複数列のイ
   ンデューサ流路とより成るガスタービン用冷却媒体導入
   装置において、前記インデューサ流路を形成している側
   壁の一部、又は、全てが前記ガスタービンロータの中心
   孔まで延びていることを特徴とするガスタービン用冷却
   媒体導入装置。 ２、ガスタービンのタービンロータと、前記タービンロ
   ータに設けられた軸方向の孔に冷却媒体を導く複数列の
   インデューサ流路とより成るガスタービン用冷却媒体導
   入装置において、前記タービンロータに設けられた軸方
   向の孔を複数個とすることを特徴とするガスタービン用
   冷却媒体導入装置。