JPH0913902A - タービン - Google Patents
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- JPH0913902A JPH0913902A JP8078609A JP7860996A JPH0913902A JP H0913902 A JPH0913902 A JP H0913902A JP 8078609 A JP8078609 A JP 8078609A JP 7860996 A JP7860996 A JP 7860996A JP H0913902 A JPH0913902 A JP H0913902A
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気又は蒸気で冷却できるガスタービンを提
供する。 【解決手段】 回転子冷却回路が、タービン・ホィール
及びスペーサ円板のリムを通る複数個の軸方向通路に冷
却媒質を供給する冷却媒質供給貯蔵槽を含む。流れが高
圧室へ一緒にされて、冷却媒質を第１段及び第２段バケ
ットに流れさせる。ホィール及びスペーサ円板のリムを
通る戻り通路が、バケットからの使用済み冷却媒質を回
転子の外部の戻り部へ戻す。バケットと回転子リム内に
あるスペーサ板との間の移行要素が、継目に於ける冷却
媒質の漏れを防止する為に、隣接するバケットとスペー
サ板の間の熱的な不整合があっても差し支えない様に構
成する。
供する。 【解決手段】 回転子冷却回路が、タービン・ホィール
及びスペーサ円板のリムを通る複数個の軸方向通路に冷
却媒質を供給する冷却媒質供給貯蔵槽を含む。流れが高
圧室へ一緒にされて、冷却媒質を第１段及び第２段バケ
ットに流れさせる。ホィール及びスペーサ円板のリムを
通る戻り通路が、バケットからの使用済み冷却媒質を回
転子の外部の戻り部へ戻す。バケットと回転子リム内に
あるスペーサ板との間の移行要素が、継目に於ける冷却
媒質の漏れを防止する為に、隣接するバケットとスペー
サ板の間の熱的な不整合があっても差し支えない様に構
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は全般的にタービ
ン、特に高温ガス通路部品の閉回路蒸気冷却又は開放又
は閉回路空冷の何れをも用いる陸上用ガスタービンに関
する。更に具体的に云うと、この発明はタービン回転子
を空冷及び蒸気冷却の間で転換することが出来る様にす
る、タービンの回転部品の閉回路蒸気冷却又は開放或い
は閉回路空冷に関する。
ン、特に高温ガス通路部品の閉回路蒸気冷却又は開放又
は閉回路空冷の何れをも用いる陸上用ガスタービンに関
する。更に具体的に云うと、この発明はタービン回転子
を空冷及び蒸気冷却の間で転換することが出来る様にす
る、タービンの回転部品の閉回路蒸気冷却又は開放或い
は閉回路空冷に関する。
【０００２】
【背景】ガスタービンの高温ガス通路部品は、高い温度
に晒される面を冷却する為に空気対流及び空気境膜技術
を用いるのが典型的である。普通、高圧空気が圧縮機か
ら抽出され、空気が冷却に使われた後、この空気を圧縮
するエネルギが失われる。例えば複合サイクル発電所の
熱回収形蒸気発生器並びに／又は蒸気タービン部品から
利用し得る蒸気を用いた高温ガス通路部品の蒸気冷却が
提案されている。ガスタービン部品に対する冷却材とし
て蒸気が使われる場合、蒸気タービンを駆動するエネル
ギを供給する代わりに、蒸気を冷却材として使うことに
伴う損失を埋め合わせる以上には（典型的には開放サイ
クル形式で）冷却用に圧縮機抽出空気を抽出しないこと
によって、利得が実現されるので、正味の効率利得があ
るのが典型的である。蒸気冷却材が閉回路で得られ、こ
の為、ガスタービン部品を冷却する時に蒸気に加えられ
た熱エネルギが、蒸気タービンを駆動する上での有効仕
事としても回収される時、蒸気冷却は更に有利である。
に晒される面を冷却する為に空気対流及び空気境膜技術
を用いるのが典型的である。普通、高圧空気が圧縮機か
ら抽出され、空気が冷却に使われた後、この空気を圧縮
するエネルギが失われる。例えば複合サイクル発電所の
熱回収形蒸気発生器並びに／又は蒸気タービン部品から
利用し得る蒸気を用いた高温ガス通路部品の蒸気冷却が
提案されている。ガスタービン部品に対する冷却材とし
て蒸気が使われる場合、蒸気タービンを駆動するエネル
ギを供給する代わりに、蒸気を冷却材として使うことに
伴う損失を埋め合わせる以上には（典型的には開放サイ
クル形式で）冷却用に圧縮機抽出空気を抽出しないこと
によって、利得が実現されるので、正味の効率利得があ
るのが典型的である。蒸気冷却材が閉回路で得られ、こ
の為、ガスタービン部品を冷却する時に蒸気に加えられ
た熱エネルギが、蒸気タービンを駆動する上での有効仕
事としても回収される時、蒸気冷却は更に有利である。
【０００３】空気と蒸気の間には熱伝達特性に違いがあ
る為、こう云う冷却媒質を利用する様に設計されたター
ビン部品が異なる構造であることが予想される。例え
ば、開放回路の空冷によって冷却される様に設計された
タービン・バケットは、閉回路蒸気によって冷却される
様に設計されたタービン・バケットとは実質的に異なる
と予想される。蒸気冷却の場合、冷却材がタービン・バ
ケットから回収されて、他の場所で有効仕事をする。空
冷の場合、典型的には空気はバケットから高温ガス通路
に放出される。回転する高温ガス通路部品に対する冷却
回路を作る内部通路は、典型的には異なる形に設計され
ると予想される。
る為、こう云う冷却媒質を利用する様に設計されたター
ビン部品が異なる構造であることが予想される。例え
ば、開放回路の空冷によって冷却される様に設計された
タービン・バケットは、閉回路蒸気によって冷却される
様に設計されたタービン・バケットとは実質的に異なる
と予想される。蒸気冷却の場合、冷却材がタービン・バ
ケットから回収されて、他の場所で有効仕事をする。空
冷の場合、典型的には空気はバケットから高温ガス通路
に放出される。回転する高温ガス通路部品に対する冷却
回路を作る内部通路は、典型的には異なる形に設計され
ると予想される。
【０００４】ガスタービンが（以下説明するこの発明の
特徴であるが）空気でも蒸気でも冷却出来る融通性を持
つ様にする為には、両方の冷却媒質に合う様に冷却回路
を設計することが必要である。例えば、単純サイクル・
ガスタービン発電所を買う顧客は、別の冷却材の源が利
用出来ない場合、タービン部品を空気で冷却する様にす
る必要がある。しかし、後になって、顧客が自分のプラ
ントを高級な複合サイクル・プラントに拡張する場合、
冷却材として蒸気が容易に利用出来る様になり、効率の
観点からすれば、タービンを冷却するのにこの蒸気を利
用するのが有利であろう。その為、この発明で取り上げ
る問題は、ガスタービンの回転部品に、冷却媒質として
空気又は蒸気の何れを使ってでもこう云う部品を冷却す
る様に容易に転換することの出来る冷却回路を提供する
ことである。
特徴であるが）空気でも蒸気でも冷却出来る融通性を持
つ様にする為には、両方の冷却媒質に合う様に冷却回路
を設計することが必要である。例えば、単純サイクル・
ガスタービン発電所を買う顧客は、別の冷却材の源が利
用出来ない場合、タービン部品を空気で冷却する様にす
る必要がある。しかし、後になって、顧客が自分のプラ
ントを高級な複合サイクル・プラントに拡張する場合、
冷却材として蒸気が容易に利用出来る様になり、効率の
観点からすれば、タービンを冷却するのにこの蒸気を利
用するのが有利であろう。その為、この発明で取り上げ
る問題は、ガスタービンの回転部品に、冷却媒質として
空気又は蒸気の何れを使ってでもこう云う部品を冷却す
る様に容易に転換することの出来る冷却回路を提供する
ことである。
【０００５】
【発明の開示】説明の便宜の為、こゝで説明し図示する
この発明のタービンは、内側殻体の中に第１段及び第２
段ノズルと第１段及び第２段シュラウドを取付け、外側
殻体に第３段及び第４段ノズル及びシュラウドを取付け
た４段で構成されると考えることが好ましい。しかし、
タービン段の数をこれより多くしても少なくてもよい
し、内側及び外側殻体によって支持されるノズル段及び
シュラウドの数がこれと違っていてもよいことを承知さ
れたい。空冷タービンを設ける場合、不動部品、例えば
第１段及び第２段ノズルに、圧縮機からの高圧空気の一
部分として冷却空気が供給されることが理解されよう。
冷却空気は開放回路で供給され、第１段及び第２段ノズ
ルの仕切り壁又はベーンを出て境膜冷却をし、高温ガス
流の中に入る。同様に、冷却空気は配管によって直接的
に外側殻体を通って第３段ノズルに送ることが出来、こ
れに対して第４段ノズルは冷却されないまゝであっても
よい。タービンの回転部品、即ちバケットにも、普通の
様に空冷の開放回路が設けられる。
この発明のタービンは、内側殻体の中に第１段及び第２
段ノズルと第１段及び第２段シュラウドを取付け、外側
殻体に第３段及び第４段ノズル及びシュラウドを取付け
た４段で構成されると考えることが好ましい。しかし、
タービン段の数をこれより多くしても少なくてもよい
し、内側及び外側殻体によって支持されるノズル段及び
シュラウドの数がこれと違っていてもよいことを承知さ
れたい。空冷タービンを設ける場合、不動部品、例えば
第１段及び第２段ノズルに、圧縮機からの高圧空気の一
部分として冷却空気が供給されることが理解されよう。
冷却空気は開放回路で供給され、第１段及び第２段ノズ
ルの仕切り壁又はベーンを出て境膜冷却をし、高温ガス
流の中に入る。同様に、冷却空気は配管によって直接的
に外側殻体を通って第３段ノズルに送ることが出来、こ
れに対して第４段ノズルは冷却されないまゝであっても
よい。タービンの回転部品、即ちバケットにも、普通の
様に空冷の開放回路が設けられる。
【０００６】タービンに対する閉回路蒸気冷却装置で
は、内側殻体を通って仕切り壁に結合されると共に、そ
の外側端で外側殻体に解放自在に結合された別々の蒸気
供給及び使用済み冷却蒸気出口管によって、第１段及び
第２段の各々のノズル仕切り壁に冷却蒸気が供給され
る。この発明は第１段及び第２段のバケットと、回転子
ホィール空所及び回転子のリムに冷却媒質（蒸気又は空
気）を送り出す為の、タービン回転子に対する閉回路蒸
気冷却供給及び使用済み冷却蒸気戻り導管並びに開放回
路空冷導管を特に取り上げるものである。
は、内側殻体を通って仕切り壁に結合されると共に、そ
の外側端で外側殻体に解放自在に結合された別々の蒸気
供給及び使用済み冷却蒸気出口管によって、第１段及び
第２段の各々のノズル仕切り壁に冷却蒸気が供給され
る。この発明は第１段及び第２段のバケットと、回転子
ホィール空所及び回転子のリムに冷却媒質（蒸気又は空
気）を送り出す為の、タービン回転子に対する閉回路蒸
気冷却供給及び使用済み冷却蒸気戻り導管並びに開放回
路空冷導管を特に取り上げるものである。
【０００７】このタービンの開発状態をまとめて云う
と、空冷及び蒸気冷却の間で転換することの出来るター
ビンの不動部品を支持する為に内側及び外側殻体を使う
ことが、係属中の米国特許出願通し番号０８／４１４６
９８、発明の名称「バケット先端すき間制御を備えた着
脱自在の内側タービン殻体」（出願人控え番号８３９−
３４６）に記載されている。蒸気冷却バケットの完全な
説明については、係属中の米国特許出願通し番号０８／
４１４７００、発明の名称「閉回路蒸気冷却バケット」
（出願人控え番号８３９−３５２）を参照されたい。固
定子ベーン及び関連する外側及び内側壁を含む蒸気冷却
の第１段及び第２段ノズルの完全な説明については、係
属中の米国特許出願通し番号０８／４１４６９７、発明
の名称「組合せ空気及び蒸気冷却回路を持つタービン固
定子ベーン・セグメント」（出願人控え番号８３９−３
５４）を参照されたい。空冷バケットは周知であり、例
えば米国特許第５３４０２７４号、第５２５９７３０
号、第５２３２３４３号を参照されたい。従って、個別
のタービンで空冷及び蒸気冷却の間で転換を行う為に
は、タービン回転子に対する冷却回路が、回転子及びタ
ービン・バケットに対する空冷及び蒸気冷却の両方に対
処する様に設計されていなければならないことが理解さ
れよう。
と、空冷及び蒸気冷却の間で転換することの出来るター
ビンの不動部品を支持する為に内側及び外側殻体を使う
ことが、係属中の米国特許出願通し番号０８／４１４６
９８、発明の名称「バケット先端すき間制御を備えた着
脱自在の内側タービン殻体」（出願人控え番号８３９−
３４６）に記載されている。蒸気冷却バケットの完全な
説明については、係属中の米国特許出願通し番号０８／
４１４７００、発明の名称「閉回路蒸気冷却バケット」
（出願人控え番号８３９−３５２）を参照されたい。固
定子ベーン及び関連する外側及び内側壁を含む蒸気冷却
の第１段及び第２段ノズルの完全な説明については、係
属中の米国特許出願通し番号０８／４１４６９７、発明
の名称「組合せ空気及び蒸気冷却回路を持つタービン固
定子ベーン・セグメント」（出願人控え番号８３９−３
５４）を参照されたい。空冷バケットは周知であり、例
えば米国特許第５３４０２７４号、第５２５９７３０
号、第５２３２３４３号を参照されたい。従って、個別
のタービンで空冷及び蒸気冷却の間で転換を行う為に
は、タービン回転子に対する冷却回路が、回転子及びタ
ービン・バケットに対する空冷及び蒸気冷却の両方に対
処する様に設計されていなければならないことが理解さ
れよう。
【０００８】この発明では、こう云う目的を達成する
為、タービンが、冷却供給用円板モジュール及び後側タ
ービン・ホィール、例えば第４段タービン・ホィールの
間の第１の後側ホィール空所に冷却媒質を供給する為
に、後側回転子の周りに高圧室を構成するハウジングを
有する。（この明細書で云う「後側」と云う言葉は、タ
ービンを通る高温ガス流の下流側に向かう方向にあるタ
ービンの部品を指す。）円周方向に相隔たって軸方向に
伸びる複数個の開口又は穿孔がホィール、並びに該ホィ
ールの間のスペーサ円板のリムに設けられ、軸方向に伸
びる冷却媒質供給通路とする。こう云う軸方向に伸びる
通路の内のあるもの、例えば、好ましくは２４個の通抜
けの孔の内の１２個には、管が設けられる。これらの管
は別々の流路を構成する様に縦筋をつけることが好まし
い。こう云う流路を通る流れが、ホィール空所と直列
に、全体的に蛇行通路（流路を含む）として、第１段及
び第２段バケットに対する冷却媒質を供給する。この
為、管の縦筋と開口の壁の間に構成されたこう云う流路
が、隣接したホィールの間にあるホィール円板の両側に
ある環状空所に冷却媒質を供給し、第１段及び第２段ホ
ィールの間に配置された内側供給高圧室に流れる様にす
ると共に、更に第１及び第２のバケットに流れる様にす
る。ホィール及びスペーサ円板のリムに沿った残りの１
２個の通路が回転子の略全長にわたって伸びる通抜けの
軸方向の穿孔となり、軸方向の通路に沿って直接的に内
側供給高圧室に冷却媒質を供給する。冷却媒質を供給す
る２つの流れ、即ち、軸方向の流れと蛇行の流れが、内
側供給高圧室で一緒になって、半径方向外向きに溝孔を
通って外側供給高圧室へ流れる。この外側供給高圧室
が、第１段及び第２段のバケットに冷却媒質を供給す
る。
為、タービンが、冷却供給用円板モジュール及び後側タ
ービン・ホィール、例えば第４段タービン・ホィールの
間の第１の後側ホィール空所に冷却媒質を供給する為
に、後側回転子の周りに高圧室を構成するハウジングを
有する。（この明細書で云う「後側」と云う言葉は、タ
ービンを通る高温ガス流の下流側に向かう方向にあるタ
ービンの部品を指す。）円周方向に相隔たって軸方向に
伸びる複数個の開口又は穿孔がホィール、並びに該ホィ
ールの間のスペーサ円板のリムに設けられ、軸方向に伸
びる冷却媒質供給通路とする。こう云う軸方向に伸びる
通路の内のあるもの、例えば、好ましくは２４個の通抜
けの孔の内の１２個には、管が設けられる。これらの管
は別々の流路を構成する様に縦筋をつけることが好まし
い。こう云う流路を通る流れが、ホィール空所と直列
に、全体的に蛇行通路（流路を含む）として、第１段及
び第２段バケットに対する冷却媒質を供給する。この
為、管の縦筋と開口の壁の間に構成されたこう云う流路
が、隣接したホィールの間にあるホィール円板の両側に
ある環状空所に冷却媒質を供給し、第１段及び第２段ホ
ィールの間に配置された内側供給高圧室に流れる様にす
ると共に、更に第１及び第２のバケットに流れる様にす
る。ホィール及びスペーサ円板のリムに沿った残りの１
２個の通路が回転子の略全長にわたって伸びる通抜けの
軸方向の穿孔となり、軸方向の通路に沿って直接的に内
側供給高圧室に冷却媒質を供給する。冷却媒質を供給す
る２つの流れ、即ち、軸方向の流れと蛇行の流れが、内
側供給高圧室で一緒になって、半径方向外向きに溝孔を
通って外側供給高圧室へ流れる。この外側供給高圧室
が、第１段及び第２段のバケットに冷却媒質を供給す
る。
【０００９】閉回路冷却装置が使われる時、縦筋を設け
た管を通る中心通路により、冷却媒質の戻りの流れが作
られる。即ち、冷却媒質として蒸気が利用される閉回路
冷却装置では、蒸気が後側高圧室から後側ホィール空所
へ流れ、軸方向の通路及び蛇行通路を流れる様に分割さ
れ、内側供給高圧室で再び一緒になり、半径方向外向き
に外側供給高圧室へ、そして第１段及び第２段バケット
へ半径方向外向きに流れる。戻り蒸気は第１段及び第２
段バケットから、第１段及び第２段ホィールの間にある
戻り高圧室へ流れ、この高圧室から溝孔に沿って半径方
向内向きに、縦筋を設けた管の中心戻り通路へ流れ、そ
の後回転子の後端で更に半径方向内向きに流れ、同軸の
通路を介して吐出される。
た管を通る中心通路により、冷却媒質の戻りの流れが作
られる。即ち、冷却媒質として蒸気が利用される閉回路
冷却装置では、蒸気が後側高圧室から後側ホィール空所
へ流れ、軸方向の通路及び蛇行通路を流れる様に分割さ
れ、内側供給高圧室で再び一緒になり、半径方向外向き
に外側供給高圧室へ、そして第１段及び第２段バケット
へ半径方向外向きに流れる。戻り蒸気は第１段及び第２
段バケットから、第１段及び第２段ホィールの間にある
戻り高圧室へ流れ、この高圧室から溝孔に沿って半径方
向内向きに、縦筋を設けた管の中心戻り通路へ流れ、そ
の後回転子の後端で更に半径方向内向きに流れ、同軸の
通路を介して吐出される。
【００１０】空冷では、蒸気冷却装置で使われたのと同
じ部品を空冷装置でも使うことが出来る。空冷装置で
は、蒸気供給回路の場合と同様に、空気がホィール及び
ディスクのリムと、第１段及び第２段バケットに供給さ
れる。即ち、空気が最初は、ホィール及び円板のリムを
通る通路に沿った軸方向の流れと、ホィール空所を通る
蛇行した流れの通路とに分割され、これらの流れが内側
供給高圧室で再び一緒になり、外側供給高圧室へ流れ
る。空気が、前に説明した蒸気戻り通路で第１段及び第
２段バケットに供給される。即ち、管の中心通路と冷却
媒質戻り高圧室から、第１段及び第２段バケットに流れ
る。この為、蒸気冷却回路の戻り通路が空冷回路の供給
通路として使われる。
じ部品を空冷装置でも使うことが出来る。空冷装置で
は、蒸気供給回路の場合と同様に、空気がホィール及び
ディスクのリムと、第１段及び第２段バケットに供給さ
れる。即ち、空気が最初は、ホィール及び円板のリムを
通る通路に沿った軸方向の流れと、ホィール空所を通る
蛇行した流れの通路とに分割され、これらの流れが内側
供給高圧室で再び一緒になり、外側供給高圧室へ流れ
る。空気が、前に説明した蒸気戻り通路で第１段及び第
２段バケットに供給される。即ち、管の中心通路と冷却
媒質戻り高圧室から、第１段及び第２段バケットに流れ
る。この為、蒸気冷却回路の戻り通路が空冷回路の供給
通路として使われる。
【００１１】この発明の別の一面では、熱的に不整合に
なるかも知れない回転部品の隣接部分の間での冷却媒質
の移行の為に、冷却回路にスプーリが設けられる。蒸気
冷却では、隣接する回転部品の間の漏れ区域を介して蒸
気が高温ガス通路へ漏れないことが重要である。典型的
には、漏れは、隣接する部品の熱成長率が異なる所で起
こる。異なる熱成長率に対処する為、これらの部品の間
にスプーリを位置ぎめして、熱的な不整合によって起こ
り得る漏れを生ぜずに、こう云う移行区域に冷却媒質を
流れさせることが出来る様にする。この為、スプーリ
が、２つの回転部品の間のこう云う移行区域を実効的に
密封する。
なるかも知れない回転部品の隣接部分の間での冷却媒質
の移行の為に、冷却回路にスプーリが設けられる。蒸気
冷却では、隣接する回転部品の間の漏れ区域を介して蒸
気が高温ガス通路へ漏れないことが重要である。典型的
には、漏れは、隣接する部品の熱成長率が異なる所で起
こる。異なる熱成長率に対処する為、これらの部品の間
にスプーリを位置ぎめして、熱的な不整合によって起こ
り得る漏れを生ぜずに、こう云う移行区域に冷却媒質を
流れさせることが出来る様にする。この為、スプーリ
が、２つの回転部品の間のこう云う移行区域を実効的に
密封する。
【００１２】この発明の好ましい実施例では、軸線を持
つと共に、タービン・バケットを取付けるリムを持つ複
数個のタービン・ホィール、及びリムを持つスペーサ円
板を含み、スペーサ円板がホィールの間に交互に配置さ
れていて、その間にホィール空所を構成し、ホィール及
びスペーサ円板が互いに固着されている様な多段回転子
と、回転子に冷却媒質を供給する貯蔵槽と、ホィール及
びスペーサ円板のリムを通ると共に、冷却媒質を供給す
る貯蔵槽と連通して、回転子の少なくとも１段のタービ
ン・バケットに冷却媒質を供給する全体的に軸方向に伸
びる複数個の通路とを有するタービンが提供される。回
転子が冷却媒質を供給する貯蔵槽と連通する通路を持っ
ていて、冷却媒質をホィール空所に供給すると共に、そ
こから冷却媒質を１段のタービン・バケットに通過させ
る。
つと共に、タービン・バケットを取付けるリムを持つ複
数個のタービン・ホィール、及びリムを持つスペーサ円
板を含み、スペーサ円板がホィールの間に交互に配置さ
れていて、その間にホィール空所を構成し、ホィール及
びスペーサ円板が互いに固着されている様な多段回転子
と、回転子に冷却媒質を供給する貯蔵槽と、ホィール及
びスペーサ円板のリムを通ると共に、冷却媒質を供給す
る貯蔵槽と連通して、回転子の少なくとも１段のタービ
ン・バケットに冷却媒質を供給する全体的に軸方向に伸
びる複数個の通路とを有するタービンが提供される。回
転子が冷却媒質を供給する貯蔵槽と連通する通路を持っ
ていて、冷却媒質をホィール空所に供給すると共に、そ
こから冷却媒質を１段のタービン・バケットに通過させ
る。
【００１３】この発明の別の好ましい実施例では、軸線
を持つと共に、タービン・バケットを取付けるリムを持
つ複数個のタービン・ホィール、及びリムを持つスペー
サ円板を含み、スペーサ円板がホィールの間に交互に配
置されていてその間にホィール空所を構成し、ホィール
及びスペーサ円板が互いに固着されている多段回転子
と、この回転子に冷却媒質を供給する貯蔵槽と、冷却媒
質を供給する貯蔵槽と連通すると共に、ホィール及びス
ペーサ円板のリムを軸方向に通抜けて、回転子の少なく
とも１段のタービン・バケットに冷却媒質を供給する全
体的に軸方向に伸びる複数個の通路と、１段のタービン
・バケットと連通していて、使用済みの冷却媒質を軸方
向に伸びる戻り通路に流れさせる半径方向内向きの複数
個の通路とを有するタービンが提供される。
を持つと共に、タービン・バケットを取付けるリムを持
つ複数個のタービン・ホィール、及びリムを持つスペー
サ円板を含み、スペーサ円板がホィールの間に交互に配
置されていてその間にホィール空所を構成し、ホィール
及びスペーサ円板が互いに固着されている多段回転子
と、この回転子に冷却媒質を供給する貯蔵槽と、冷却媒
質を供給する貯蔵槽と連通すると共に、ホィール及びス
ペーサ円板のリムを軸方向に通抜けて、回転子の少なく
とも１段のタービン・バケットに冷却媒質を供給する全
体的に軸方向に伸びる複数個の通路と、１段のタービン
・バケットと連通していて、使用済みの冷却媒質を軸方
向に伸びる戻り通路に流れさせる半径方向内向きの複数
個の通路とを有するタービンが提供される。
【００１４】この発明の更に別の好ましい実施例では、
隣接した別々の第１及び第２の部品の整合するポートの
間を密封して、これらの部品の間を冷却媒質が流れるこ
とが出来る様にする移行集成体が提供される。移行集成
体は、第１及び第２の部品の継目で、一端が夫々ポート
に密封して固定されて夫々部品の中に入り込み、この一
端から離れた場所では、当該ブッシングが夫々ポートの
内壁から隔たっている様な筒形ブッシングと、ブッシン
グ内及びブッシングの間を伸びていて、その終端する端
がブッシングと係合して、第１及び第２の部品の間の熱
的な不整合による応力を減少して、冷却媒質が当該筒形
要素を通って部品の間を流れることが出来る様にする封
じを形成する同軸の筒形要素とを有する。
隣接した別々の第１及び第２の部品の整合するポートの
間を密封して、これらの部品の間を冷却媒質が流れるこ
とが出来る様にする移行集成体が提供される。移行集成
体は、第１及び第２の部品の継目で、一端が夫々ポート
に密封して固定されて夫々部品の中に入り込み、この一
端から離れた場所では、当該ブッシングが夫々ポートの
内壁から隔たっている様な筒形ブッシングと、ブッシン
グ内及びブッシングの間を伸びていて、その終端する端
がブッシングと係合して、第１及び第２の部品の間の熱
的な不整合による応力を減少して、冷却媒質が当該筒形
要素を通って部品の間を流れることが出来る様にする封
じを形成する同軸の筒形要素とを有する。
【００１５】従って、この発明の主な目的は、開放回路
空気冷却及び閉回路蒸気冷却の間の転換が出来る様な、
タービン回転子に対する新規で改良された冷却回路を提
供することである。
空気冷却及び閉回路蒸気冷却の間の転換が出来る様な、
タービン回転子に対する新規で改良された冷却回路を提
供することである。
【００１６】
【この発明を実施する最善の態様】図１はこの発明を用
いた単純サイクル単軸ヘビーデューティ・ガスタービン
１０の略図である。このガスタービンは、回転子軸１４
を持つ多段軸流圧縮機１２で構成されていると見なすこ
とが出来る。空気が１６の所で圧縮機の入口に入り、軸
流圧縮機１２によって圧縮され、その後燃焼器１８に吐
出され、そこで天然ガスの様な燃料を燃焼して、タービ
ン２０を駆動する高エネルギ燃焼ガスを発生する。ター
ビン２０では、高温ガスのエネルギが仕事に変換され、
その仕事の一部分を使って、軸１４を介して圧縮機１２
を駆動し、残りは電力を発生する為に、回転子軸２４を
介して発電機２２の様な負荷を駆動する為の有効仕事に
利用することが出来る。典型的な単純サイクル・ガスタ
ービンは、燃料入力の３０乃至３５％を軸出力に変換す
る。残りの１乃至２％を除いた全部は、廃熱の形であ
り、これが２６の所でタービン２０を出て行く。タービ
ンの排気流のエネルギを別の有効仕事に変換する複合サ
イクル形式でガスタービン１０を利用することにより、
一層高い効率を達成することが出来る。
いた単純サイクル単軸ヘビーデューティ・ガスタービン
１０の略図である。このガスタービンは、回転子軸１４
を持つ多段軸流圧縮機１２で構成されていると見なすこ
とが出来る。空気が１６の所で圧縮機の入口に入り、軸
流圧縮機１２によって圧縮され、その後燃焼器１８に吐
出され、そこで天然ガスの様な燃料を燃焼して、タービ
ン２０を駆動する高エネルギ燃焼ガスを発生する。ター
ビン２０では、高温ガスのエネルギが仕事に変換され、
その仕事の一部分を使って、軸１４を介して圧縮機１２
を駆動し、残りは電力を発生する為に、回転子軸２４を
介して発電機２２の様な負荷を駆動する為の有効仕事に
利用することが出来る。典型的な単純サイクル・ガスタ
ービンは、燃料入力の３０乃至３５％を軸出力に変換す
る。残りの１乃至２％を除いた全部は、廃熱の形であ
り、これが２６の所でタービン２０を出て行く。タービ
ンの排気流のエネルギを別の有効仕事に変換する複合サ
イクル形式でガスタービン１０を利用することにより、
一層高い効率を達成することが出来る。
【００１７】図２は最も簡単な形の複合サイクルを示
す。２６の所でタービン２０を出て行く排ガスが熱回収
形蒸気発生器２８に入り、そこでボイラ式に水を蒸気に
変換する。こうして発生された蒸気が蒸気タービン３０
を駆動し、こゝで別の仕事を抽出して、軸３２を介し
て、別の電力を発生する第２の発電機３４の様な別の負
荷を駆動する。ある形式では、タービン２０、３０が共
通の発電機を駆動する。電力だけを発生する複合サイク
ルは、高級なガスタービンを使うと、熱効率が５０乃至
６０％の範囲内である。
す。２６の所でタービン２０を出て行く排ガスが熱回収
形蒸気発生器２８に入り、そこでボイラ式に水を蒸気に
変換する。こうして発生された蒸気が蒸気タービン３０
を駆動し、こゝで別の仕事を抽出して、軸３２を介し
て、別の電力を発生する第２の発電機３４の様な別の負
荷を駆動する。ある形式では、タービン２０、３０が共
通の発電機を駆動する。電力だけを発生する複合サイク
ルは、高級なガスタービンを使うと、熱効率が５０乃至
６０％の範囲内である。
【００１８】図３は、この発明の焦点であり、図２の複
合サイクル形式で使うことが好ましいガスタービンを更
に詳しく示す。圧縮機１２からの空気が燃焼器１８を構
成する燃焼缶に吐出される。燃焼缶が普通の様に、回転
子１４の周りに円周方向に配置されていて、この様な１
つの「缶」を３６に示してある。燃焼の後、その結果生
じた燃焼ガスを使ってタービン部分２０を駆動する。こ
のタービン部分は、この例では、タービン回転子を構成
する４つのホィール３８、４０、４２、４４で表した相
次ぐ４段を持っており、これらが回転子軸１４に装着さ
れてそれと一緒に回転する。各々のホィールが、羽根４
６、４８、５０、５２で夫々表した１列のバケットを担
持している。これらの羽根が、夫々ベーン５４、５６、
５８、６０で表した固定ノズルの間に交互に配置されて
いる。回転子は、バケット・ホィールの間に交互に配置
されたスペーサ円板３９、４１、４３をも含む。従っ
て、４段タービンが示されていることが理解されよう。
第１段はノズル５４とバケット４６で構成され、第２段
はノズル５６とバケット４８、第３段はノズル５８とバ
ケット５０、第４段はノズル６０とバケット５２で構成
される。前に引用した係属中の米国特許出願に於ける様
に、第１段及び第２段ノズル５４、５６が、内側殻体７
２に取付けられ、この殻体が、第３段及び第４段ノズル
を取付けた外側殻体にピン留めされている。外側殻体
は、外側殻体をタービン・ハウジング部分７７、７９に
夫々ボルト止めしているボルト・フランジ７４、７５の
所で取外し自在であり、この為、上側の外側殻体及び内
側殻体７２がタービンから取外し自在であって、高温ガ
ス通路部品への接近が出来る。
合サイクル形式で使うことが好ましいガスタービンを更
に詳しく示す。圧縮機１２からの空気が燃焼器１８を構
成する燃焼缶に吐出される。燃焼缶が普通の様に、回転
子１４の周りに円周方向に配置されていて、この様な１
つの「缶」を３６に示してある。燃焼の後、その結果生
じた燃焼ガスを使ってタービン部分２０を駆動する。こ
のタービン部分は、この例では、タービン回転子を構成
する４つのホィール３８、４０、４２、４４で表した相
次ぐ４段を持っており、これらが回転子軸１４に装着さ
れてそれと一緒に回転する。各々のホィールが、羽根４
６、４８、５０、５２で夫々表した１列のバケットを担
持している。これらの羽根が、夫々ベーン５４、５６、
５８、６０で表した固定ノズルの間に交互に配置されて
いる。回転子は、バケット・ホィールの間に交互に配置
されたスペーサ円板３９、４１、４３をも含む。従っ
て、４段タービンが示されていることが理解されよう。
第１段はノズル５４とバケット４６で構成され、第２段
はノズル５６とバケット４８、第３段はノズル５８とバ
ケット５０、第４段はノズル６０とバケット５２で構成
される。前に引用した係属中の米国特許出願に於ける様
に、第１段及び第２段ノズル５４、５６が、内側殻体７
２に取付けられ、この殻体が、第３段及び第４段ノズル
を取付けた外側殻体にピン留めされている。外側殻体
は、外側殻体をタービン・ハウジング部分７７、７９に
夫々ボルト止めしているボルト・フランジ７４、７５の
所で取外し自在であり、この為、上側の外側殻体及び内
側殻体７２がタービンから取外し自在であって、高温ガ
ス通路部品への接近が出来る。
【００１９】図４について説明すると、渡り円板７６及
び末端円板７８が、タービン回転子の両端に配置されて
いる。冷却供給円板モジュール８０も後端円板７８と第
４段ホィール４４の間に配置されている。ホィール及び
円板はさねはぎ継ぎで同心に保たれており、タービン回
転子集成体の全体が、ホィール及び円板の軸方向に隣接
するリムを通抜ける、円周方向に相隔たって軸方向に伸
びる一連のボルト８２によってまとめて保持されてい
る。ホィール及びスペーサ円板のリムの間の突合せ継目
に封じが設けられていること、並びに各々のスペーサ円
板３９、４１、４３の両側には、夫々の隣接するホィー
ルとの間に環状空所８４、８６が形成されていることが
理解されよう。
び末端円板７８が、タービン回転子の両端に配置されて
いる。冷却供給円板モジュール８０も後端円板７８と第
４段ホィール４４の間に配置されている。ホィール及び
円板はさねはぎ継ぎで同心に保たれており、タービン回
転子集成体の全体が、ホィール及び円板の軸方向に隣接
するリムを通抜ける、円周方向に相隔たって軸方向に伸
びる一連のボルト８２によってまとめて保持されてい
る。ホィール及びスペーサ円板のリムの間の突合せ継目
に封じが設けられていること、並びに各々のスペーサ円
板３９、４１、４３の両側には、夫々の隣接するホィー
ルとの間に環状空所８４、８６が形成されていることが
理解されよう。
【００２０】外側軸９０及び同心に配置された内側軸９
２を含んでいて、その間に環状通路９４を形成している
後側回転子軸集成体８８が、後端円板７８にボルト止め
されている。軸９０、９２がタービン回転子と一緒に回
転する。タービンの不動部分を形成するハウジング９５
が外側軸９０の周りに環状高圧室９６を構成し、夫々軸
９０、９２の周りに軸受９７、９８を有する。高圧室９
６は、軸９０、９２の間の通路９４、並びに末端円板７
８より後方の後側環状高圧室１００に流れる冷却媒質の
貯蔵槽となる。高圧室９６に供給される冷却媒質は、タ
ービンの蒸気冷却又は空気冷却のどちらが必要であるか
に応じて、蒸気でも空気でもよいことが理解されよう。
円周方向に相隔たる複数個の通路１０２が後側高圧室１
００と一番後側の空所８６の間を連通させる。
２を含んでいて、その間に環状通路９４を形成している
後側回転子軸集成体８８が、後端円板７８にボルト止め
されている。軸９０、９２がタービン回転子と一緒に回
転する。タービンの不動部分を形成するハウジング９５
が外側軸９０の周りに環状高圧室９６を構成し、夫々軸
９０、９２の周りに軸受９７、９８を有する。高圧室９
６は、軸９０、９２の間の通路９４、並びに末端円板７
８より後方の後側環状高圧室１００に流れる冷却媒質の
貯蔵槽となる。高圧室９６に供給される冷却媒質は、タ
ービンの蒸気冷却又は空気冷却のどちらが必要であるか
に応じて、蒸気でも空気でもよいことが理解されよう。
円周方向に相隔たる複数個の通路１０２が後側高圧室１
００と一番後側の空所８６の間を連通させる。
【００２１】次に図８について説明すると、ホィール３
８、４０、４２又は４４のリム１０４の一部分の拡大簡
略断面図が示されている。ボルト８２に対するボルト円
開口８１が、タービン・ホィール及びスペーサ円板のリ
ムに沿った円周方向に相隔たる開口の外側リングとして
示されている。内側の一連の円周方向に相隔たって軸方
向に伸びる穿孔１０６が、ホィール４０、４２、４４及
びスペーサ円板３９、４１、４３のリムを通って設けら
れ、回転子の最初のホィール３８の後面に隣接して終端
する。即ち、孔１０６は、第１段ホィール３８を除い
て、各々のホィールのリム及びスペーサ円板のリムを通
抜ける。任意の数の穿孔を使うことが出来るが、２４個
の穿孔が好ましい。ある数の穿孔１０６ａ、例えば、２
４個の穿孔の内の１２個は、中に何もなく、冷却媒質を
ホィール及び円板のリムに沿って軸方向に、これから説
明する内側冷却媒質供給高圧室まで直接的に通す通抜け
の通路を構成する。交互の穿孔１０６ｂは夫々細長い管
１１２を持ち、この管は、穿孔の壁に締まりばめで接触
していて、管１１２の周りの相隔たる円周方向の場所に
半径方向外向きに突出するスポーク又は縦筋１１４を有
する。図から判る様に、縦筋１１４が、各々の管１１２
の外面の周りに別々の通路１１８を形成する。しかし、
円筒形又はその他の断面形の管を使うことが出来ること
が以下の説明から明らかになろう。更に、穿孔１０６
ａ、１０６ｂの後端が供給円板モジュール８０の前面に
形成された半径方向の溝孔を介して、後側空所８６と連
通する。
８、４０、４２又は４４のリム１０４の一部分の拡大簡
略断面図が示されている。ボルト８２に対するボルト円
開口８１が、タービン・ホィール及びスペーサ円板のリ
ムに沿った円周方向に相隔たる開口の外側リングとして
示されている。内側の一連の円周方向に相隔たって軸方
向に伸びる穿孔１０６が、ホィール４０、４２、４４及
びスペーサ円板３９、４１、４３のリムを通って設けら
れ、回転子の最初のホィール３８の後面に隣接して終端
する。即ち、孔１０６は、第１段ホィール３８を除い
て、各々のホィールのリム及びスペーサ円板のリムを通
抜ける。任意の数の穿孔を使うことが出来るが、２４個
の穿孔が好ましい。ある数の穿孔１０６ａ、例えば、２
４個の穿孔の内の１２個は、中に何もなく、冷却媒質を
ホィール及び円板のリムに沿って軸方向に、これから説
明する内側冷却媒質供給高圧室まで直接的に通す通抜け
の通路を構成する。交互の穿孔１０６ｂは夫々細長い管
１１２を持ち、この管は、穿孔の壁に締まりばめで接触
していて、管１１２の周りの相隔たる円周方向の場所に
半径方向外向きに突出するスポーク又は縦筋１１４を有
する。図から判る様に、縦筋１１４が、各々の管１１２
の外面の周りに別々の通路１１８を形成する。しかし、
円筒形又はその他の断面形の管を使うことが出来ること
が以下の説明から明らかになろう。更に、穿孔１０６
ａ、１０６ｂの後端が供給円板モジュール８０の前面に
形成された半径方向の溝孔を介して、後側空所８６と連
通する。
【００２２】各々のホィール４０、４２、４４はホィー
ルの両側に、穿孔１０６ｂ及び隣接する環状空所８４、
８６と連通する全体的に半径方向の入口及び出口を持
つ。出口１１０が図８に示されている。即ち、ホィール
４４の穿孔１０６ｂがモジュール８０の溝孔と連通して
いて、後側ホィール空所８６からの冷却媒質をホィール
４４のリムに沿って軸方向に供給する。ホィール４４
は、穿孔１０６ｂ、及びスペーサ円板４３とホィール４
４の間のホィール空所８４と連通する出口１１０をも持
っている。同様に、ホィール４２が、穿孔１０６ｂと、
円板４３及びホィール４２の間の空所８６と連通する入
口１０８、及び穿孔１０６ｂと、ホィール４２及び円板
４１の間の空所８４と連通する出口１１０を持ってい
る。同じく、ホィール４０が、穿孔１０６ｂと、円板４
１及びホィール４０の間の空所８６と連通する入口、及
び穿孔１０６ｂとホィール４０及び円板３９の間の空所
８４と連通する出口を持っている。第１段ホィール３８
が、円板３９及びホィール３８の間の空所８６と連通す
る内側冷却媒質環状供給高圧室１０９（図９）を有す
る。以下の説明から判るが、縦筋が各々の管１１２の外
面の周りに別々の通路１１８を形成する。更に具体的に
云うと、各々の管１１２の縦筋１１４及び穿孔１０６ｂ
の内壁の間の通路１１８が、夫々入口及び出口１０８、
１１０、及びタービン・ホィール−円板空所８４、８６
と直列に冷却媒質を供給するのに専用の供給モジュール
の溝孔と連通する軸方向に伸びる通路を構成する。後で
説明するが、穿孔１０６ｂ内にある各々の管１１２の中
心通路１２０が、タービンが蒸気冷却である時の使用済
み冷却媒質の戻り、並びにタービンが空冷である時の冷
却空気の供給の為の閉回路戻り通路として作用する。閉
回路蒸気冷却では、蒸気供給通路１１８が回転子ホィー
ル及びスペーサ円板のリム構造を、中心通路１２０の中
を流れる使用済みの高温の戻り蒸気から隔離することに
注意されたい。
ルの両側に、穿孔１０６ｂ及び隣接する環状空所８４、
８６と連通する全体的に半径方向の入口及び出口を持
つ。出口１１０が図８に示されている。即ち、ホィール
４４の穿孔１０６ｂがモジュール８０の溝孔と連通して
いて、後側ホィール空所８６からの冷却媒質をホィール
４４のリムに沿って軸方向に供給する。ホィール４４
は、穿孔１０６ｂ、及びスペーサ円板４３とホィール４
４の間のホィール空所８４と連通する出口１１０をも持
っている。同様に、ホィール４２が、穿孔１０６ｂと、
円板４３及びホィール４２の間の空所８６と連通する入
口１０８、及び穿孔１０６ｂと、ホィール４２及び円板
４１の間の空所８４と連通する出口１１０を持ってい
る。同じく、ホィール４０が、穿孔１０６ｂと、円板４
１及びホィール４０の間の空所８６と連通する入口、及
び穿孔１０６ｂとホィール４０及び円板３９の間の空所
８４と連通する出口を持っている。第１段ホィール３８
が、円板３９及びホィール３８の間の空所８６と連通す
る内側冷却媒質環状供給高圧室１０９（図９）を有す
る。以下の説明から判るが、縦筋が各々の管１１２の外
面の周りに別々の通路１１８を形成する。更に具体的に
云うと、各々の管１１２の縦筋１１４及び穿孔１０６ｂ
の内壁の間の通路１１８が、夫々入口及び出口１０８、
１１０、及びタービン・ホィール−円板空所８４、８６
と直列に冷却媒質を供給するのに専用の供給モジュール
の溝孔と連通する軸方向に伸びる通路を構成する。後で
説明するが、穿孔１０６ｂ内にある各々の管１１２の中
心通路１２０が、タービンが蒸気冷却である時の使用済
み冷却媒質の戻り、並びにタービンが空冷である時の冷
却空気の供給の為の閉回路戻り通路として作用する。閉
回路蒸気冷却では、蒸気供給通路１１８が回転子ホィー
ル及びスペーサ円板のリム構造を、中心通路１２０の中
を流れる使用済みの高温の戻り蒸気から隔離することに
注意されたい。
【００２３】通路１１８はスペーサ円板がある軸方向の
場所で塞がれ又は閉塞され、この為、最初の後側空所８
６から通路１１８へ、そして円板とホィールの間の空所
への直列の流れが、図５に蛇行する矢印で示す様に得ら
れることが理解されよう。この為、冷却媒質の蛇行する
直列の向きの流れが、高圧室９６から、通路９４、後側
高圧室１００及び通路１０２を介してホィール空所８
４、８６に供給され、最終的には冷却媒質が回転子ホィ
ール３８と円板３９の間の空所８６に入り、好ましくは
第１段ホィール３８とスペーサ円板３９の間にある供給
高圧室１０９に流れ込む。ホィール空所に於ける冷却媒
質のこの蛇行する流れは、円板にわたる温度勾配があっ
ても、それを最小限に抑え、こうして回転子の歪みを防
止する。管１１２は、スペーサ円板３９と第２段ホィー
ル４０の間のスペーサ板１２４（図９）に隣接して終端
し、通路１１８が流れを第２段ホィール４０の最後の出
口１０８に連通させる。この為冷却媒質はホィール及び
スペーサ円板のリムに沿って軸方向に通路又は穿孔１０
６ａを介して内側冷却媒質供給高圧室１０９へ流れ（破
線の矢印）、これに対して縦筋つきの管１１２及び穿孔
１０６ｂによって構成された通路１１８から供給された
冷却媒質（実線の矢印）は、ホィール空所に直列に入っ
たり出たりし、全体的に蛇行する流れ通路を形成し、最
終的には一番前側のホィール空所８６に入り、内側冷却
媒質供給高圧室１０９へ流れ込む。この為、軸方向の流
れ（破線の矢印）及び蛇行する流れ（実線の矢印）が内
側冷却媒質供給高圧室１０９で再び一緒になる。
場所で塞がれ又は閉塞され、この為、最初の後側空所８
６から通路１１８へ、そして円板とホィールの間の空所
への直列の流れが、図５に蛇行する矢印で示す様に得ら
れることが理解されよう。この為、冷却媒質の蛇行する
直列の向きの流れが、高圧室９６から、通路９４、後側
高圧室１００及び通路１０２を介してホィール空所８
４、８６に供給され、最終的には冷却媒質が回転子ホィ
ール３８と円板３９の間の空所８６に入り、好ましくは
第１段ホィール３８とスペーサ円板３９の間にある供給
高圧室１０９に流れ込む。ホィール空所に於ける冷却媒
質のこの蛇行する流れは、円板にわたる温度勾配があっ
ても、それを最小限に抑え、こうして回転子の歪みを防
止する。管１１２は、スペーサ円板３９と第２段ホィー
ル４０の間のスペーサ板１２４（図９）に隣接して終端
し、通路１１８が流れを第２段ホィール４０の最後の出
口１０８に連通させる。この為冷却媒質はホィール及び
スペーサ円板のリムに沿って軸方向に通路又は穿孔１０
６ａを介して内側冷却媒質供給高圧室１０９へ流れ（破
線の矢印）、これに対して縦筋つきの管１１２及び穿孔
１０６ｂによって構成された通路１１８から供給された
冷却媒質（実線の矢印）は、ホィール空所に直列に入っ
たり出たりし、全体的に蛇行する流れ通路を形成し、最
終的には一番前側のホィール空所８６に入り、内側冷却
媒質供給高圧室１０９へ流れ込む。この為、軸方向の流
れ（破線の矢印）及び蛇行する流れ（実線の矢印）が内
側冷却媒質供給高圧室１０９で再び一緒になる。
【００２４】次に図９、１０Ａ及び１０Ｂを参照して、
内側冷却媒質供給高圧室１０９から第１段及び第２段バ
ケットへの流れ、及び閉回路冷却形式で戻る時のバケッ
トからの流れの移行について説明する。図９に示す様
に、スペーサ板１２２が第１段ホィール３８とスペーサ
円板３９の前面の間に配置されている。前に述べた様
に、スペーサ板１２４が第２段ホィール４０の前面とス
ペーサ円板３９の後面の間に配置されている。これらの
スペーサ板１２２、１２４は高圧室１０９からの冷却媒
質を第１段及び第２段バケットのあり溝に流す前側及び
後側冷却媒質入口通路１１１ｆ、１１１ａを有する。更
に、スペーサ板１２２、１２４は、閉回路でバケットか
らの使用済み冷却媒質を戻す前側及び後側出口１１３
ｆ、１１３ａを夫々持っている。後で説明するが、バケ
ットのあり溝とスペーサ板の夫々入口並びに出口１１
１、１１３の間で流れを移行させる為の「スプーリ」が
設けられている。タービン・バケットにある冷却媒質通
路について詳しいことは、係属中の米国特許出願通し番
号０８／４１４７００、発明の名称「閉回路蒸気冷却バ
ケット」（出願人控え番号８３９−３５２）を参照され
たい。
内側冷却媒質供給高圧室１０９から第１段及び第２段バ
ケットへの流れ、及び閉回路冷却形式で戻る時のバケッ
トからの流れの移行について説明する。図９に示す様
に、スペーサ板１２２が第１段ホィール３８とスペーサ
円板３９の前面の間に配置されている。前に述べた様
に、スペーサ板１２４が第２段ホィール４０の前面とス
ペーサ円板３９の後面の間に配置されている。これらの
スペーサ板１２２、１２４は高圧室１０９からの冷却媒
質を第１段及び第２段バケットのあり溝に流す前側及び
後側冷却媒質入口通路１１１ｆ、１１１ａを有する。更
に、スペーサ板１２２、１２４は、閉回路でバケットか
らの使用済み冷却媒質を戻す前側及び後側出口１１３
ｆ、１１３ａを夫々持っている。後で説明するが、バケ
ットのあり溝とスペーサ板の夫々入口並びに出口１１
１、１１３の間で流れを移行させる為の「スプーリ」が
設けられている。タービン・バケットにある冷却媒質通
路について詳しいことは、係属中の米国特許出願通し番
号０８／４１４７００、発明の名称「閉回路蒸気冷却バ
ケット」（出願人控え番号８３９−３５２）を参照され
たい。
【００２５】次に図９及び１０について説明すると、ス
ペーサ円板３９の前面は円周方向に相隔たった、半径方
向外向きの複数個の溝孔１１５を持ち、これはその半径
方向の一番内側の端で内側高圧室１０９と連通し、その
外側の端で外側環状冷却媒質供給高圧室１１７と連通し
ている。図９に示す様に、外側高圧室１１７が、スペー
サ板１２２を介して入口１１１ｆと連通し、冷却媒質を
バケットのあり溝に供給する。スペーサ板１２２がスペ
ーサ円板３９の前面に重なって半径方向の溝孔１１５を
閉じ、内側及び外側高圧室１０９、１１７の間の連通が
出来る様にしていることが理解されよう。
ペーサ円板３９の前面は円周方向に相隔たった、半径方
向外向きの複数個の溝孔１１５を持ち、これはその半径
方向の一番内側の端で内側高圧室１０９と連通し、その
外側の端で外側環状冷却媒質供給高圧室１１７と連通し
ている。図９に示す様に、外側高圧室１１７が、スペー
サ板１２２を介して入口１１１ｆと連通し、冷却媒質を
バケットのあり溝に供給する。スペーサ板１２２がスペ
ーサ円板３９の前面に重なって半径方向の溝孔１１５を
閉じ、内側及び外側高圧室１０９、１１７の間の連通が
出来る様にしていることが理解されよう。
【００２６】スペーサ円板３９の後面が図１０Ｂに示さ
れている。図１０Ｂでは、円周方向に相隔たる複数個の
開口１１９が、外側供給高圧室１１７と、円板３９の後
面に形成された別の外側供給環状高圧室１２１の間を連
通させている。外側高圧室１２１が入口１１１ａと連通
して、冷却媒質を第２段のバケットのあり溝に供給す
る。
れている。図１０Ｂでは、円周方向に相隔たる複数個の
開口１１９が、外側供給高圧室１１７と、円板３９の後
面に形成された別の外側供給環状高圧室１２１の間を連
通させている。外側高圧室１２１が入口１１１ａと連通
して、冷却媒質を第２段のバケットのあり溝に供給す
る。
【００２７】バケットからの使用済み冷却媒質に対する
戻り回路を作る為、スペーサ円板３９の前面は、外側供
給高圧室１１７より半径方向内側の場所に、円周方向に
相隔たって弓形に伸びる複数個の戻り高圧室セグメント
１２３を備えている。スペーサ板１２２にある出口１１
３ｆが戻りセグメント１２３と連通する。スペーサ円板
３９の後面が、供給高圧室１２１より半径方向内側にあ
って、スペーサ円板３９のリムを通る円周方向に相隔た
った複数個の孔１２７を介して戻り高圧室セグメント１
２３と連通する環状高圧室１２５を有する。更に、戻り
高圧室１２５が第２段バケットからの出口１１３ａと連
通する。円周方向に相隔たって内向きに伸びる複数個の
溝孔１２９が戻り高圧室１２５及び縦筋１１２の中心通
路１２０と連通し、この為使用済み冷却媒質を回転子の
リムに沿って軸方向に戻り部へ通すことが出来る。縦筋
つき管１１２の中心通路１２０とスペーサ板１２４にあ
る溝孔１２９の軸方向開口との間の接続部に、これから
説明する様なスプーリを設けて、回転する部品の間の移
行部を作る。
戻り回路を作る為、スペーサ円板３９の前面は、外側供
給高圧室１１７より半径方向内側の場所に、円周方向に
相隔たって弓形に伸びる複数個の戻り高圧室セグメント
１２３を備えている。スペーサ板１２２にある出口１１
３ｆが戻りセグメント１２３と連通する。スペーサ円板
３９の後面が、供給高圧室１２１より半径方向内側にあ
って、スペーサ円板３９のリムを通る円周方向に相隔た
った複数個の孔１２７を介して戻り高圧室セグメント１
２３と連通する環状高圧室１２５を有する。更に、戻り
高圧室１２５が第２段バケットからの出口１１３ａと連
通する。円周方向に相隔たって内向きに伸びる複数個の
溝孔１２９が戻り高圧室１２５及び縦筋１１２の中心通
路１２０と連通し、この為使用済み冷却媒質を回転子の
リムに沿って軸方向に戻り部へ通すことが出来る。縦筋
つき管１１２の中心通路１２０とスペーサ板１２４にあ
る溝孔１２９の軸方向開口との間の接続部に、これから
説明する様なスプーリを設けて、回転する部品の間の移
行部を作る。
【００２８】好ましい実施例では、図９、１０Ａ及び１
０Ｂを参照して説明すると、８個の半径方向外向きの溝
孔１１５を設けて、高圧室１０９からの冷却媒質を高圧
室１１７と連通させる。６４個のバケットを取付けたタ
ービン・ホィールでは、６４個の入口開口１１１ｆを外
側環状供給高圧室１１７と連通する様に設ける。円周方
向に相隔たる８個の開口１１９が高圧室１１７、１２１
の間を連通させる。第２段タービン・ホィールは６４個
のバケットを取付けてあるから、６４個の入口通路１１
１ａが環状高圧室１２１とこれらのバケットとの間を連
通させる。戻り側では、６４個の出口１１３ｆが８個の
戻り高圧室セグメント１２３と連通する。各々のセグメ
ント１２３とは８個の出口１１３ｆが連通する。円周方
向に相隔たる１６個の孔１２７が戻り高圧室セグメント
１２３と環状戻り高圧室１２５の間を連通させる。戻り
高圧室セグメント１２５毎に２つの孔１２７がある。半
径方向内向きの１２個の溝孔１２９が環状戻り高圧室１
２５と縦筋つき管１１２の１２個の中心通路との間を連
通させる。
０Ｂを参照して説明すると、８個の半径方向外向きの溝
孔１１５を設けて、高圧室１０９からの冷却媒質を高圧
室１１７と連通させる。６４個のバケットを取付けたタ
ービン・ホィールでは、６４個の入口開口１１１ｆを外
側環状供給高圧室１１７と連通する様に設ける。円周方
向に相隔たる８個の開口１１９が高圧室１１７、１２１
の間を連通させる。第２段タービン・ホィールは６４個
のバケットを取付けてあるから、６４個の入口通路１１
１ａが環状高圧室１２１とこれらのバケットとの間を連
通させる。戻り側では、６４個の出口１１３ｆが８個の
戻り高圧室セグメント１２３と連通する。各々のセグメ
ント１２３とは８個の出口１１３ｆが連通する。円周方
向に相隔たる１６個の孔１２７が戻り高圧室セグメント
１２３と環状戻り高圧室１２５の間を連通させる。戻り
高圧室セグメント１２５毎に２つの孔１２７がある。半
径方向内向きの１２個の溝孔１２９が環状戻り高圧室１
２５と縦筋つき管１１２の１２個の中心通路との間を連
通させる。
【００２９】従って、蒸気冷却を必要とする場合、蒸気
が高圧室９６から環状通路９４、後側高圧室１００、通
路１０２、後側空所８６及び穿孔１０６内の通路を介し
て供給される。多数の穿孔１０６、即ち穿孔１０６ａ、
がホィール及びスペーサ円板のリムに沿って直接的に蒸
気を高圧室１０９に供給する。穿孔１０６ｂの縦筋によ
って作られた通路１１８が蛇行形式で空所８４、８６と
直列に蒸気を供給し、この蒸気は最終的には高圧室１０
９で通路１０６ａを通った蒸気の流れと一緒になる。高
圧室１０９から、冷却蒸気が半径方向外向きの溝孔１１
５に沿って高圧室１１７に流れ、軸方向反対向きに流れ
る。前向きの流れが６４個の入口１１１ｆを通過し、冷
却蒸気を各々の第１段バケットに供給する。後向きの流
れが８個の開口１１９を介して環状高圧室１２１へ通過
し、６４個の入口１１１ａを介して第２段バケットに蒸
気を供給する。戻り側では、第１段バケットからの使用
済み蒸気が出口１１３ｆを介して戻り高圧室セグメント
１２３に通過し、１６個の孔１２７を介して半径方向内
側の環状戻り高圧室１２５へ通過する。第２段バケット
からの使用済み蒸気が６４個の出口１１３ａを介して戻
り高圧室１２５へ通過する。この後、使用済み蒸気が、
１２個の溝孔１２９に沿って半径方向内向きに通過し、
縦筋つきの管１１２の１２個の中心通路１２０を介して
戻る。蒸気の供給によってホィールのリム、ホィール空
所及び第１段及び第２段のバケットが冷却されて、閉回
路で戻ることが理解されよう。
が高圧室９６から環状通路９４、後側高圧室１００、通
路１０２、後側空所８６及び穿孔１０６内の通路を介し
て供給される。多数の穿孔１０６、即ち穿孔１０６ａ、
がホィール及びスペーサ円板のリムに沿って直接的に蒸
気を高圧室１０９に供給する。穿孔１０６ｂの縦筋によ
って作られた通路１１８が蛇行形式で空所８４、８６と
直列に蒸気を供給し、この蒸気は最終的には高圧室１０
９で通路１０６ａを通った蒸気の流れと一緒になる。高
圧室１０９から、冷却蒸気が半径方向外向きの溝孔１１
５に沿って高圧室１１７に流れ、軸方向反対向きに流れ
る。前向きの流れが６４個の入口１１１ｆを通過し、冷
却蒸気を各々の第１段バケットに供給する。後向きの流
れが８個の開口１１９を介して環状高圧室１２１へ通過
し、６４個の入口１１１ａを介して第２段バケットに蒸
気を供給する。戻り側では、第１段バケットからの使用
済み蒸気が出口１１３ｆを介して戻り高圧室セグメント
１２３に通過し、１６個の孔１２７を介して半径方向内
側の環状戻り高圧室１２５へ通過する。第２段バケット
からの使用済み蒸気が６４個の出口１１３ａを介して戻
り高圧室１２５へ通過する。この後、使用済み蒸気が、
１２個の溝孔１２９に沿って半径方向内向きに通過し、
縦筋つきの管１１２の１２個の中心通路１２０を介して
戻る。蒸気の供給によってホィールのリム、ホィール空
所及び第１段及び第２段のバケットが冷却されて、閉回
路で戻ることが理解されよう。
【００３０】重要なことは、回転子が蒸気冷却である
時、空所８４を半径方向内向きに通り、スペーサ円板の
向かい合った側面の間を通過する蒸気の流れが、遠心力
によって蒸気の洗浄作用を行い、この為、蒸気の不純物
が冷却蒸気から取り去られて、空所内の半径方向外側に
沈積することである。即ち、回転子が回転するにつれ
て、蒸気内の粒子状不純物が遠心力によって半径方向外
向きに飛ばされるのに対し、蒸気圧力は、蒸気が空所を
全体的に蛇行通路に沿って流れる時、蒸気が半径方向内
向き及び外向きに流れる様に強制し、この為、実質的に
こう云う不純物のない蒸気が第１段及び第２段バケット
に供給される。この過程が３つの空所８４の各々で繰り
返され、こうして回転子の内部で蒸気をきれいにする。
更に、冷却蒸気の一部分が通路１１８を通る時、こう云
う一層低温の通路がホィール及び円板のリム構造を高温
の戻り蒸気から絶縁する。
時、空所８４を半径方向内向きに通り、スペーサ円板の
向かい合った側面の間を通過する蒸気の流れが、遠心力
によって蒸気の洗浄作用を行い、この為、蒸気の不純物
が冷却蒸気から取り去られて、空所内の半径方向外側に
沈積することである。即ち、回転子が回転するにつれ
て、蒸気内の粒子状不純物が遠心力によって半径方向外
向きに飛ばされるのに対し、蒸気圧力は、蒸気が空所を
全体的に蛇行通路に沿って流れる時、蒸気が半径方向内
向き及び外向きに流れる様に強制し、この為、実質的に
こう云う不純物のない蒸気が第１段及び第２段バケット
に供給される。この過程が３つの空所８４の各々で繰り
返され、こうして回転子の内部で蒸気をきれいにする。
更に、冷却蒸気の一部分が通路１１８を通る時、こう云
う一層低温の通路がホィール及び円板のリム構造を高温
の戻り蒸気から絶縁する。
【００３１】空冷タービンを必要とする場合、蒸気冷却
の為に設けられたのと同一の構造を、タービンの回転部
品の空冷に使うことが出来る。蒸気冷却の為の供給及び
戻り回路の両方を使って、冷却空気を第１段及び第２段
バケットに供給する。即ち、空気は、第１段及び第２段
タービン・バケットへ流れる蒸気について上に述べた様
に、これらのバケットに流れる様に内側高圧室１０９を
介して供給することが出来る。空気は、前に述べた蛇行
供給通路を介しても高圧室１０９に供給される。更に空
気が、縦筋つきの管１１２内の通路１２０、溝孔１２
９、高圧室１２５、出口１１３及び１１３ａを介して第
１段及び第２段バケットに供給される。空冷回路は開放
しており、空気はタービン・バケットへ流れてから、バ
ケットの境膜冷却の為に高温ガス通路へ出て行くので、
空気に対して戻り通路は必要ではない。次に図１１につ
いて説明する。スペーサ板１２２、１２４及び第１段並
びに第２段バケットの間に軸方向移行部があることが認
められよう。これらの部分は、熱成長又は膨張率が異な
る為に、相対的な移動が起こることがある。蒸気が高温
ガス通路に漏れることによって性能が劣化することがあ
るので、こう云う移行区域に於ける相対的な熱成長を吸
収して、有効な封じを設けることが重要である。図１１
には、冷却媒質の流れをスペーサ板１２２、１２４と夫
々のバケットの間で渡らせる為の「スプーリ」集成体が
示されている。即ち、図１１ではタービン・バケットが
１４０に示されており、スペーサ板１２２が示されてい
る。スペーサ板１２２にある冷却供給通路は矢印で示し
てある。軸方向スプーリは、スペーサ板１２２、バケッ
ト１４０にある整合する凹部に受け入れられた１対のブ
ッシング１４４、１４６で構成される。スプーリ装置
が、スペーサ板の通路と関連するバケットの各々の継目
に使われることを承知されたい。ブッシング１４４、１
４６は筒形であって、それらの隣接端は夫々フランジ１
４５、１４７が設けられ、対応する溝と締まりばめにな
っている。ブッシングはフランジを設けた端から半径方
向内向きにテーパーがついていて、ブッシングを凹部の
壁から隔てゝいる。他の点では、ブッシングはスペーサ
板１２２及びバケット１４０に固定されていない。スプ
ーリ１４８は球根状の端１５０、１５２を持つ軸方向に
伸びる管で構成されている。球根状の端１５０、１５２
が、ブッシング１４４、１４６の夫々の自由端に隣接し
て締まりばめになり、こうして密封する。ブッシングの
目的は、スプリーとその支持構造の間の熱的不整合を最
小限に抑え、こうして相対的な摺動による疲労の大きさ
を減ずることである。スプーリとの界面に於けるブッシ
ングの支持長を同じに近いか又は一層小さいスチフネス
にすることにより、スプーリ１４８とブッシングの界面
に於ける支承応力も減少する。スプーリ集成体は、遠心
荷重によるスプーリ／ブッシングの支承応力を減少する
為、並びにスプーリ／構造間の熱的な均衡によるスプー
リ／ブッシング界面に於ける疲労を減少する為、出来る
だけ可撓性を持つ様に構成される。スプーリ及びブッシ
ングは、ニッケルを基本とした合金で形成することが好
ましい。
の為に設けられたのと同一の構造を、タービンの回転部
品の空冷に使うことが出来る。蒸気冷却の為の供給及び
戻り回路の両方を使って、冷却空気を第１段及び第２段
バケットに供給する。即ち、空気は、第１段及び第２段
タービン・バケットへ流れる蒸気について上に述べた様
に、これらのバケットに流れる様に内側高圧室１０９を
介して供給することが出来る。空気は、前に述べた蛇行
供給通路を介しても高圧室１０９に供給される。更に空
気が、縦筋つきの管１１２内の通路１２０、溝孔１２
９、高圧室１２５、出口１１３及び１１３ａを介して第
１段及び第２段バケットに供給される。空冷回路は開放
しており、空気はタービン・バケットへ流れてから、バ
ケットの境膜冷却の為に高温ガス通路へ出て行くので、
空気に対して戻り通路は必要ではない。次に図１１につ
いて説明する。スペーサ板１２２、１２４及び第１段並
びに第２段バケットの間に軸方向移行部があることが認
められよう。これらの部分は、熱成長又は膨張率が異な
る為に、相対的な移動が起こることがある。蒸気が高温
ガス通路に漏れることによって性能が劣化することがあ
るので、こう云う移行区域に於ける相対的な熱成長を吸
収して、有効な封じを設けることが重要である。図１１
には、冷却媒質の流れをスペーサ板１２２、１２４と夫
々のバケットの間で渡らせる為の「スプーリ」集成体が
示されている。即ち、図１１ではタービン・バケットが
１４０に示されており、スペーサ板１２２が示されてい
る。スペーサ板１２２にある冷却供給通路は矢印で示し
てある。軸方向スプーリは、スペーサ板１２２、バケッ
ト１４０にある整合する凹部に受け入れられた１対のブ
ッシング１４４、１４６で構成される。スプーリ装置
が、スペーサ板の通路と関連するバケットの各々の継目
に使われることを承知されたい。ブッシング１４４、１
４６は筒形であって、それらの隣接端は夫々フランジ１
４５、１４７が設けられ、対応する溝と締まりばめにな
っている。ブッシングはフランジを設けた端から半径方
向内向きにテーパーがついていて、ブッシングを凹部の
壁から隔てゝいる。他の点では、ブッシングはスペーサ
板１２２及びバケット１４０に固定されていない。スプ
ーリ１４８は球根状の端１５０、１５２を持つ軸方向に
伸びる管で構成されている。球根状の端１５０、１５２
が、ブッシング１４４、１４６の夫々の自由端に隣接し
て締まりばめになり、こうして密封する。ブッシングの
目的は、スプリーとその支持構造の間の熱的不整合を最
小限に抑え、こうして相対的な摺動による疲労の大きさ
を減ずることである。スプーリとの界面に於けるブッシ
ングの支持長を同じに近いか又は一層小さいスチフネス
にすることにより、スプーリ１４８とブッシングの界面
に於ける支承応力も減少する。スプーリ集成体は、遠心
荷重によるスプーリ／ブッシングの支承応力を減少する
為、並びにスプーリ／構造間の熱的な均衡によるスプー
リ／ブッシング界面に於ける疲労を減少する為、出来る
だけ可撓性を持つ様に構成される。スプーリ及びブッシ
ングは、ニッケルを基本とした合金で形成することが好
ましい。
【００３２】図１２Ａには、スペーサ板とバケットの間
で冷却媒質の流れを移行させ、その間の熱的な不整合が
あってもそれを補償する別の形のスプーリ集成体が示さ
れている。図１２Ａでは、刃先１５０を持つ円筒形ナイ
フ１４８が、スペーサ１２２にある凹部内に配置された
閉塞リム１５２によって担持されている。刃先１５０が
温度に対して抵抗力を持つ軟質金属合金リング１５４の
中に埋設され、それと共に封じを形成する。
で冷却媒質の流れを移行させ、その間の熱的な不整合が
あってもそれを補償する別の形のスプーリ集成体が示さ
れている。図１２Ａでは、刃先１５０を持つ円筒形ナイ
フ１４８が、スペーサ１２２にある凹部内に配置された
閉塞リム１５２によって担持されている。刃先１５０が
温度に対して抵抗力を持つ軟質金属合金リング１５４の
中に埋設され、それと共に封じを形成する。
【００３３】図１２Ｂのスプーリ集成体では、圧縮ばね
１６０がバケット１４０にある凹部の底に接し、他端で
は膨張リング１６２に接する。リング１６２が、環状密
封プラグ１６４の球形面と密封する様に界面接触する平
坦なテーパつきの面を有する。密封プラグ１６４が他端
に球形密封面１６６を持ち、これがスペーサ板１２２の
凹部に取付けられた凸の球形閉塞リング１６８と密封係
合する。
１６０がバケット１４０にある凹部の底に接し、他端で
は膨張リング１６２に接する。リング１６２が、環状密
封プラグ１６４の球形面と密封する様に界面接触する平
坦なテーパつきの面を有する。密封プラグ１６４が他端
に球形密封面１６６を持ち、これがスペーサ板１２２の
凹部に取付けられた凸の球形閉塞リング１６８と密封係
合する。
【００３４】図１３には、スペーサ１２２とタービン・
バケット１４０の間の移行の為の更に別の形のスプーリ
集成体が示されている。この形式では、熱的に平衡した
スプーリ及びスリーブ集成体が提供される。即ち、フラ
ンジ１７２を持つ筒形ブッシング１７０が、冷却通路の
外側端に隣接してスペーサ板１２２に接続され、同様な
ブッシング１７４がフランジ１７６によってバケット１
４０の入口端に接続される。フランジ１７２、１７６
が、他の点では支持されていないスプーリ集成体をバケ
ットとスペーサ板の継目で支持する。スリーブ１７８が
フランジ１７２から伸びていて、通路及びブッシング１
７０の壁の間で隔たっており、その入口端では、一連の
開口１８２を持つ半径方向内向きの球根状部分１８０に
終端する。フランジ１７２に隣接するスリーブ１７８の
端に複数個の開口１８４が設けられる。同じ様に構成さ
れたスリーブ１８４が、バケットの入口端に配置され、
ブッシング１７４をバケットの入口の壁から隔てると共
に、開口１８８を持つ半径方向内向きの球根状の端１８
６で終端する。フランジ１７６に隣接したスリーブ１８
４の端に複数個の開口１８９が設けられている。半径方
向外向きの球根状の端１９２、１９４を持つ筒形スプー
リ１９０がブッシング１７０、１７４の内側に配置さ
れ、それに対して締まりばめになっている。この為、矢
印で示す様に、冷却媒質がスリーブ１７８の両側を流
れ、開口１８２を介して再び主流に入りスリーブ１７
８、ブッシング１７０及びスプーリ１９０の前後で熱的
な平衡を持たせる。スプーリ集成体の出口端では、冷却
媒質がブッシング１７４とスリーブ１８４の間を流れ、
開口１８９を通って、ブッシング１８４と入口開口の壁
の間の空間に入り、開口１８８から主入口通路へと半径
方向内向きに流れる。この為、熱的な不整合によってス
ペーサ板とタービン・バケットの間の相対的な移動が起
こっても、スプーリ集成体によって対処できる。
バケット１４０の間の移行の為の更に別の形のスプーリ
集成体が示されている。この形式では、熱的に平衡した
スプーリ及びスリーブ集成体が提供される。即ち、フラ
ンジ１７２を持つ筒形ブッシング１７０が、冷却通路の
外側端に隣接してスペーサ板１２２に接続され、同様な
ブッシング１７４がフランジ１７６によってバケット１
４０の入口端に接続される。フランジ１７２、１７６
が、他の点では支持されていないスプーリ集成体をバケ
ットとスペーサ板の継目で支持する。スリーブ１７８が
フランジ１７２から伸びていて、通路及びブッシング１
７０の壁の間で隔たっており、その入口端では、一連の
開口１８２を持つ半径方向内向きの球根状部分１８０に
終端する。フランジ１７２に隣接するスリーブ１７８の
端に複数個の開口１８４が設けられる。同じ様に構成さ
れたスリーブ１８４が、バケットの入口端に配置され、
ブッシング１７４をバケットの入口の壁から隔てると共
に、開口１８８を持つ半径方向内向きの球根状の端１８
６で終端する。フランジ１７６に隣接したスリーブ１８
４の端に複数個の開口１８９が設けられている。半径方
向外向きの球根状の端１９２、１９４を持つ筒形スプー
リ１９０がブッシング１７０、１７４の内側に配置さ
れ、それに対して締まりばめになっている。この為、矢
印で示す様に、冷却媒質がスリーブ１７８の両側を流
れ、開口１８２を介して再び主流に入りスリーブ１７
８、ブッシング１７０及びスプーリ１９０の前後で熱的
な平衡を持たせる。スプーリ集成体の出口端では、冷却
媒質がブッシング１７４とスリーブ１８４の間を流れ、
開口１８９を通って、ブッシング１８４と入口開口の壁
の間の空間に入り、開口１８８から主入口通路へと半径
方向内向きに流れる。この為、熱的な不整合によってス
ペーサ板とタービン・バケットの間の相対的な移動が起
こっても、スプーリ集成体によって対処できる。
【００３５】図１４には、冷却媒質をホィールのリムか
ら半径方向外向きにタービン・バケットへと流れさせ、
この媒質に対する戻り通路を作り、そこで蒸気冷却を利
用する半径方向スプーリ装置が示されている。タービン
・バケットに軸方向延長部１９８を設け、冷却媒質を受
入れる半径方向内向きの開口２００を設ける。タービン
・バケットの軸方向反対側にも、バケットから出で行く
蒸気に対し、又はバケットに空気を供給する為に、同様
な開口２０２が設けられる。半径方向スプーリを使う場
合、この様なスプーリは、バケットの取付け及び取外し
の時、バケット・ホィールに対するタービン・バケット
の摺動に対処しなければならないと同時に、取付けの後
は、熱的な成長が封じに影響しない様に、２つの部品の
間に適当な封じを施すことが必要であることが理解され
よう。
ら半径方向外向きにタービン・バケットへと流れさせ、
この媒質に対する戻り通路を作り、そこで蒸気冷却を利
用する半径方向スプーリ装置が示されている。タービン
・バケットに軸方向延長部１９８を設け、冷却媒質を受
入れる半径方向内向きの開口２００を設ける。タービン
・バケットの軸方向反対側にも、バケットから出で行く
蒸気に対し、又はバケットに空気を供給する為に、同様
な開口２０２が設けられる。半径方向スプーリを使う場
合、この様なスプーリは、バケットの取付け及び取外し
の時、バケット・ホィールに対するタービン・バケット
の摺動に対処しなければならないと同時に、取付けの後
は、熱的な成長が封じに影響しない様に、２つの部品の
間に適当な封じを施すことが必要であることが理解され
よう。
【００３６】この目的の為、図１４及び１５について説
明すると、バケット入口２００が外向きにテーパーのつ
いた平坦な密封面２０４に終端する。スプーリ２０６
は、その半径方向外側端で密封関係を持って平坦なテー
パー面２０４と係合する凸の球面２０８に終端する全体
的に筒形の要素で構成される。筒形スプーリ２０６がホ
ィールのリムの開口２１０に入り込み、ばね２１２によ
って半径方向外向きに移動する様に偏圧される。ばねが
密封リング２１４に接し、このリングが筒形スプーリ２
０６の外側の縁に沿って形成された相補形の面と係合す
る密封面２１６を有する。これらの部分が協力して、筒
形スプーリ２０６と開口２１０を構成する内壁の間に封
じを形成する。ストッパ・リング２２０がスプーリ２０
６の半径方向外側の上側部分の周りに配置されて、スプ
ーリの半径方向外側の端をバケットの界面より下方に位
置ぎめする為に、筒形スプーリ２０６が半径方向内向き
に変位した時に、肩２２２に係合する様にする。突起２
２６を持つ２叉状要素２２４がリング２２０の上方に配
置され、ばね２１２の偏圧に逆らって筒形スプーリ２０
６を半径方向内向きに変位させる道具として作用し、バ
ケットが、バケットとホィールの間の典型的な舌片と溝
形の接続部に沿って、スプーリの上を摺動することが出
来る様にする。その後、この道具を解放して、スプーリ
を半径方向外向きに変位させ、球形の支承面２０８をバ
ケットのテーパーつきの密封面２０４と係合させること
が出来る。こうして、熱的な不整合による部品の間の動
きの影響を実効的になくす半径方向スプーリを使って、
バケット・ホィールとバケットの間の封じが施される。
明すると、バケット入口２００が外向きにテーパーのつ
いた平坦な密封面２０４に終端する。スプーリ２０６
は、その半径方向外側端で密封関係を持って平坦なテー
パー面２０４と係合する凸の球面２０８に終端する全体
的に筒形の要素で構成される。筒形スプーリ２０６がホ
ィールのリムの開口２１０に入り込み、ばね２１２によ
って半径方向外向きに移動する様に偏圧される。ばねが
密封リング２１４に接し、このリングが筒形スプーリ２
０６の外側の縁に沿って形成された相補形の面と係合す
る密封面２１６を有する。これらの部分が協力して、筒
形スプーリ２０６と開口２１０を構成する内壁の間に封
じを形成する。ストッパ・リング２２０がスプーリ２０
６の半径方向外側の上側部分の周りに配置されて、スプ
ーリの半径方向外側の端をバケットの界面より下方に位
置ぎめする為に、筒形スプーリ２０６が半径方向内向き
に変位した時に、肩２２２に係合する様にする。突起２
２６を持つ２叉状要素２２４がリング２２０の上方に配
置され、ばね２１２の偏圧に逆らって筒形スプーリ２０
６を半径方向内向きに変位させる道具として作用し、バ
ケットが、バケットとホィールの間の典型的な舌片と溝
形の接続部に沿って、スプーリの上を摺動することが出
来る様にする。その後、この道具を解放して、スプーリ
を半径方向外向きに変位させ、球形の支承面２０８をバ
ケットのテーパーつきの密封面２０４と係合させること
が出来る。こうして、熱的な不整合による部品の間の動
きの影響を実効的になくす半径方向スプーリを使って、
バケット・ホィールとバケットの間の封じが施される。
【００３７】次に図１６及び１７には、別個の配管及び
回転子の中心を通る蒸気冷却を使う戻り通路を用いたタ
ービン回転子に対する別の形式の蒸気冷却回路が示され
ている。更に、ホィール空所は加圧せず、冷却媒質はホ
ィール円板と接触しない。この形式では、後側高圧室１
００に、後側スペーサ２４２及び末端円板７８の間を半
径方向外向きに伸びる円周方向に相隔たった複数個のパ
イプ接続部２４０を設ける。パイプ２４０が、前側スペ
ーサ円板２５０内の位置まで、スペーサ円板及びホィー
ルの中を軸方向に通る。パイプは、冷却媒質を第１段及
び第２段バケットに軸方向に送り出す為に、略「Ｙ」字
形接続部の形に分割される。この後、流れは第１段及び
第２段バケット内で半径方向に転じ、バケットに沿った
冷却用の流れとなる。軸方向スプーリを使って、冷却パ
イプとバケットの間の移行にしていることが理解されよ
う。同様な軸方向戻りスプーリを使って、バケットから
戻りパイプ２５２への渡りを行う。戻りパイプ２５２は
戻りスプーリと直接的に連通し、使用済みの冷却用の流
れを回転子の中心まで半径方向内向きに差し向ける。回
転子の中心部分が、機械と同軸の軸方向管２５６によっ
て構成される。この回転子形式では、両方のパイプ２４
０、２５２を介して空気を供給することにより、空冷も
使うことが出来る。
回転子の中心を通る蒸気冷却を使う戻り通路を用いたタ
ービン回転子に対する別の形式の蒸気冷却回路が示され
ている。更に、ホィール空所は加圧せず、冷却媒質はホ
ィール円板と接触しない。この形式では、後側高圧室１
００に、後側スペーサ２４２及び末端円板７８の間を半
径方向外向きに伸びる円周方向に相隔たった複数個のパ
イプ接続部２４０を設ける。パイプ２４０が、前側スペ
ーサ円板２５０内の位置まで、スペーサ円板及びホィー
ルの中を軸方向に通る。パイプは、冷却媒質を第１段及
び第２段バケットに軸方向に送り出す為に、略「Ｙ」字
形接続部の形に分割される。この後、流れは第１段及び
第２段バケット内で半径方向に転じ、バケットに沿った
冷却用の流れとなる。軸方向スプーリを使って、冷却パ
イプとバケットの間の移行にしていることが理解されよ
う。同様な軸方向戻りスプーリを使って、バケットから
戻りパイプ２５２への渡りを行う。戻りパイプ２５２は
戻りスプーリと直接的に連通し、使用済みの冷却用の流
れを回転子の中心まで半径方向内向きに差し向ける。回
転子の中心部分が、機械と同軸の軸方向管２５６によっ
て構成される。この回転子形式では、両方のパイプ２４
０、２５２を介して空気を供給することにより、空冷も
使うことが出来る。
【００３８】この発明を最も実際的で好ましい実施例と
現在考えられるものについて説明したが、この発明がこ
ゝに例示された実施例に制限されるものではなく、むし
ろ特許請求の範囲内に含まれる種々の変形及び均等物を
カバーするものであることを承知されたい。
現在考えられるものについて説明したが、この発明がこ
ゝに例示された実施例に制限されるものではなく、むし
ろ特許請求の範囲内に含まれる種々の変形及び均等物を
カバーするものであることを承知されたい。
【図１】この発明に用いられるガスタービンの略図。
【図２】効率を一層高める為にガスタービン及び熱回収
形蒸気発生器を使ってこの発明に用いられる複合サイク
ル装置の略図。
形蒸気発生器を使ってこの発明に用いられる複合サイク
ル装置の略図。
【図３】ガスタービンの一部分の断面図で、その燃焼、
圧縮機、及びタービン回転子の各部分を例示する。
圧縮機、及びタービン回転子の各部分を例示する。
【図４】後側回転子装置の部分を含むタービン回転子部
分の略図で、タービン回転子に対する冷却回路を示す。
分の略図で、タービン回転子に対する冷却回路を示す。
【図５】後側回転子装置の部分を含むタービン回転子部
分の略図で、タービン回転子に対する冷却回路を示す。
分の略図で、タービン回転子に対する冷却回路を示す。
【図６】後側回転子装置の部分を含むタービン回転子部
分の略図で、タービン回転子に対する冷却回路を示す。
分の略図で、タービン回転子に対する冷却回路を示す。
【図７】後側回転子装置の部分を含むタービン回転子部
分の略図で、タービン回転子に対する冷却回路を示す。
分の略図で、タービン回転子に対する冷却回路を示す。
【図８】回転子ホィールのリムの一部分の部分的な拡大
断面図。
断面図。
【図９】回転子の軸平面で切った部分的な拡大断面図
で、バケットとの間で冷却媒質を流す為の、第１及び第
２のホィール円板の間の冷却媒質供給及び戻り通路を例
示している。
で、バケットとの間で冷却媒質を流す為の、第１及び第
２のホィール円板の間の冷却媒質供給及び戻り通路を例
示している。
【図１０】Ａは、図９の線６Ａ−６Ａで切った部分的な
断面図。Ｂは、図９の線６Ｂ−６Ｂで切った部分的な断
面図。
断面図。Ｂは、図９の線６Ｂ−６Ｂで切った部分的な断
面図。
【図１１】回転子集成体の隣接部品の間で冷却媒質を移
行させる為の軸方向「スプーリ」の実施例の拡大断面
図。
行させる為の軸方向「スプーリ」の実施例の拡大断面
図。
【図１２】図Ａ、Ｂは、回転子集成体の隣接部品の間で
冷却媒質を移行させる為の軸方向「スプーリ」の実施例
の拡大断面図。
冷却媒質を移行させる為の軸方向「スプーリ」の実施例
の拡大断面図。
【図１３】別の形式の軸方向スプーリの拡大断面図。
【図１４】ホィールのリムに取付けられたバケットの簡
略拡大図で、冷却媒質を流す為の半径方向スプーリ装置
を示す。
略拡大図で、冷却媒質を流す為の半径方向スプーリ装置
を示す。
【図１５】図１４に示したスプーリの一部分の拡大断面
図。
図。
【図１６】タービン回転子に対する別の形式の冷却回路
の簡略拡大図。
の簡略拡大図。
【図１７】図１６に示す冷却回路の部分的な拡大端面
図。
図。
１４ 回転子軸 ３８、４０、４２、４４ タービン・ホイール ３９、４１、４３ スペーサ円板 ４６、４８、５０、６２ タービン・バケット ８４、８６ ホイール空所 ９６ 環状高圧室 １０４ リム １０６ａ 穿孔（通路） １０６ｂ 穿孔（通路） １０８ （ホイールにある）入口 １０９ 内側供給高圧室 １１０ （ホイールにある）出口 １１２ 管 １１７ 外側供給高圧室 １１８ 通路 １２０ 中心通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルバート・マイヤーズ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、アムス テルダム、アッパー・バン・ダイク・イク ステンション、197番 (72)発明者 ジーン・デイビッド・パーマー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、ジンガム・アベニュー、87 番 (72)発明者 フィリップ・エム・カルソ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、セルカ ーク、ドーチェスター・アベニュー、62番 (72)発明者 イアン・デイビッド・ウィルソン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、マン・ブールバード、18番 (72)発明者 マーティン・カール・ヘムズワース アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、サウス・クリッピンガー・ドライブ、 8040番
Claims (10)
- 【請求項１】 軸線を持つと共に、タービン・バケット
を取付けるリムを持つ複数個のタービン・ホィール及び
リムを持つスペーサ円板を含み、該スペーサ円板が前記
ホィールの間に交互に配置されていて、その間にホィー
ル空所を限定し、前記ホィール及びスペーサ円板が互い
に固定されている多段回転子と、該回転子に冷却媒質を
供給する貯蔵槽と、前記ホィール及び前記スペーサ円板
のリムを全体的に軸方向に通抜け、前記冷却媒質を供給
する貯蔵槽と連通して、回転子の少なくとも１段のター
ビン・バケットに冷却媒質を供給する複数個の通路とを
有し、前記回転子は、前記冷却媒質を供給する貯蔵槽と
連通して、前記冷却媒質をホィール空所に供給すると共
に、そこから前記１段のタービン・バケットに冷却媒質
を通過させる通路を持っているタービン。 - 【請求項２】 前記回転子の通路が、少なくとも１つの
スペーサ円板の両側にある隣接したホィールのリムに入
口及び出口を含み、該入口及び出口は、前記入口からの
冷却媒質を前記１つのスペーサ円板の片側に沿って半径
方向内向きに流れさせ、且つ前記出口へ流れる様に、前
記スペーサ円板の反対側に沿って半径方向外向きに流れ
させる様に位置ぎめされている請求項１記載のタービ
ン。 - 【請求項３】 第１及び第２の回転子段を含み、該第１
及び第２の段のホィールのリムの間を全体的に半径方向
に伸びる溝孔が前記空所を介して前記回転子の通路と連
通し、かつ前記軸方向に伸びる通路と連通して、前記空
所及び軸方向通路からの冷却媒質を第１及び第２の段の
バケットに差し向ける請求項１記載のタービン。 - 【請求項４】 第１及び第２の回転子段を含み、少なく
とも１つの環状供給高圧室が前記第１及び第２の段のホ
ィールのリムの間にあり、前記第１及び第２の段のホィ
ールのリムの間に全体的に半径方向に伸びる溝孔があっ
て、前記空所を介して前記回転子の通路と連通し、かつ
前記軸方向に伸びる通路と連通して、前記空所及び軸方
向通路からの冷却媒質を、前記第１及び第２の段のバケ
ットへ流れる様に前記供給高圧室へ差し向ける請求項１
記載のタービン。 - 【請求項５】 第１及び第２の回転子段を含み、少なく
とも１つの供給高圧室が前記第１及び第２の段のホィー
ルのリムの間にあり、前記第１及び第２の段のホィール
のリムの間にある全体的に半径方向外向きに伸びる溝孔
が前記空所を介して前記回転子の通路と連通し、かつ前
記軸方向に伸びる通路と連通して、前記空所及び前記軸
方向通路からの冷却媒質を、前記第１及び第２の段のバ
ケットへ流れる様に、前記供給高圧室へ差し向け、前記
第１及び第２の段のホィールのリムの間にある戻り高圧
室が前記第１及び第２の段のバケットと連通して、使用
済みの冷却媒質を受取り、少なくとも１つの戻り通路が
前記回転子によって担持されており、前記第１及び第２
の段のホィールのリムの間にある全体的に半径方向内向
きに伸びる溝孔が前記戻り高圧室と連通して、該高圧室
からの使用済み冷却媒質を前記戻り通路へ差し向け、前
記供給高圧室及び戻り高圧室は、前記第１及び第２の段
のホィールのリムの間にあるスペーサ円板の両面に形成
されており、前記高圧室の内の一方は、前記リムに沿っ
て全体的に円周方向に伸びると共に互いに円周方向に隔
てられた複数個の高圧室セグメントと連通しており、各
々の高圧室セグメントがバケットに対する予定数の流れ
ポートと連通して、バケット及び高圧室セグメントの間
で冷却媒質を流れさせる請求項１記載のタービン。 - 【請求項６】 前記タービン・バケットと組合せて、前
記１段を形成する１つのスペーサ円板及びホィールの間
にあるスペーサ板が前記軸方向に伸びる通路及び前記回
転子の通路と連通する複数個の冷却媒質流れポートを持
ち、前記バケットは、その中に冷却媒質を通す為に、前
記スペーサ板のポートと整合した複数個の冷却媒質ポー
トを持ち、更に、前記スペーサ板及び前記バケットのポ
ートの間を密封して、冷却媒質がその中を流れることが
出来る様にする移行集成体を有し、各々の移行集成体
は、バケット及びスペーサ板の継目で、一端が前記整合
するポートに密封して固定された１対の筒形ブッシング
を含み、前記一端から遠い場所にあるブッシングは前記
ポートの内壁から隔たっており、更に、同軸の筒形要素
が前記ブッシング内及び該ブッシングの間を伸びて、そ
れが終端する端が前記ブッシングと係合して、前記バケ
ット及びスペーサ板の間の熱的な不整合による応力を減
少して、冷却媒質が前記筒形要素を通ってポートを流れ
ることが出来る様にする封じを形成している請求項１記
載のタービン。 - 【請求項７】 前記回転子の通路が、少なくとも１つの
スペーサ円板の両側にある隣接したホィール・リムに円
周方向に相隔たる複数個の入口及び出口を含むと共に、
前記隣接するホィール・リムに沿って全体的に軸方向に
その中を通る流路を含んでおり、前記入口及び出口は、
前記入口からの冷却媒質を前記１つのスペーサ円板の片
側に沿って全体的に内向きに流れさせると共に、前記１
つのスペーサ円板の反対側に沿って全体的に外向きに流
れて出口に流れる様にし、こうして前記流路及び前記内
向き及び外向きの流れが全体的に蛇行通路を形成してい
る請求項１記載のタービン。 - 【請求項８】 タービン・バケットと組合せて、前記１
段のホィールを形成する部分が、前記軸方向に伸びる通
路及び前記回転子の通路と連通する複数個の冷却媒質流
れポートを持ち、前記バケットが、その中に冷却媒質が
流れる様にする為に、前記ホィールのポートと整合する
複数個の冷却媒質ポートを持ち、前記ホィール及びバケ
ットのポートの間を密封して、その中を冷却媒質が流れ
ることが出来る様にする移行集成体が設けられ、各々の
移行集成体は、バケット及びホィールの接続部に隣接し
て前記ホィールの整合するポートに摺動自在に且つ密封
して固着された筒形ブッシング、該ブッシングを前記バ
ケットに向かって移動する様に偏圧するばね、その一端
で前記ブッシングによって担持された球形封じ面、及び
その整合するポート内に前記バケットによって担持され
た座を含んでおり、前記ブッシングは、前記バケットが
ホィールと摺動係合する時に、前記ばねの偏圧に逆らっ
て、バケットから遠ざかる向きにホィールのポート内で
摺動自在であると共に、前記バケットが前記ホィール上
に最終的に位置ぎめされたことに応答して、ブッシング
の球形面及び前記座を互いに密封する様に前記ばねの偏
圧のもとに前記バケットに向かう方向に摺動自在である
請求項１記載のタービン。 - 【請求項９】 軸線を持つと共に、タービン・バケット
を取付ける為のリムを持つ複数個のタービン・ホィー
ル、及びリムを持つスペーサ円板を含み、該スペーサ円
板が前記ホィールの間に交互に配置されて、その間にホ
ィール空所を限定し、前記ホィール及びスペーサ円板が
互いに固着されている多段回転子と、該回転子に冷却媒
質を供給する貯蔵槽と、前記冷却媒質を供給する貯蔵槽
に連通すると共に、ホィール及びスペーサ円板のリムを
軸方向に通り抜けて、前記回転子の少なくとも１段のタ
ービン・バケットに冷却媒質を供給する複数個の全体的
に軸方向に伸びる通路と、前記１段のタービン・バケッ
トと連通していて、使用済みの冷却媒質を軸方向に伸び
る戻り通路に流す複数個の半径方向内向きの通路とを有
するタービン。 - 【請求項１０】 隣接した別々の第１及び第２の部品の
整合するポートの間を密封して、該部品の間を冷却媒質
が流れることが出来る様にする移行集成体に於て、前記
第１及び第２の部品の継目で、一端が前記ポートに夫々
密封して固定されると共に該部品の中に夫々入り込み、
前記一端から離れた場所では夫々ポートの内壁から隔た
っている筒形ブッシングと、該ブッシング内並びに該ブ
ッシングの間を伸びていて、それが終端する端が前記ブ
ッシングと係合して、第１及び第２の部品の間の熱的な
不整合による応力を減少して、当該筒形要素を介して前
記部品の間に冷却媒質が流れることが出来る様にする封
じを形成する同軸の筒形要素とを有する移行集成体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/414695 | 1995-03-31 | ||
| US08/414,695 US5593274A (en) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | Closed or open circuit cooling of turbine rotor components |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0913902A true JPH0913902A (ja) | 1997-01-14 |
| JP3725930B2 JP3725930B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=23642545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07860996A Expired - Fee Related JP3725930B2 (ja) | 1995-03-31 | 1996-04-01 | タービン |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5593274A (ja) |
| EP (1) | EP0735238B1 (ja) |
| JP (1) | JP3725930B2 (ja) |
| KR (1) | KR100415951B1 (ja) |
| DE (1) | DE69618492T2 (ja) |
| IN (1) | IN186546B (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0909878A2 (en) | 1997-10-17 | 1999-04-21 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine |
| WO1999031365A1 (fr) * | 1997-12-15 | 1999-06-24 | Hitachi, Ltd. | Turbine a gaz utilisee pour produire de l'energie et systeme mixte de production d'energie |
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