JPH10259702A - ガスタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスクの熱応力の低減、動翼冷却用媒体を流
すパイプのたわみ抑制、動翼冷却用媒体を流すパイプか
らディスクへの放熱の低減等により信頼性の高いタービ
ンを提供すること。 【解決手段】動翼冷却手段に、ガスタービンの外部から
供給される冷却媒体を回転ディスクの内部に導入する第
１の冷却冷媒流路と、冷却冷媒を回転ディスク経由で動
翼に供給する第２の冷却冷媒流路と、動翼からの冷却冷
媒を回転ディスクの内周方向に導入する第３の冷却冷媒
流路と、冷却冷媒をガスタービンの外部に放出する第４
の冷却冷媒流路とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンに係
り、特に動翼冷却システムを備えたガスタービンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のタービンの動翼冷却システムは、
圧縮機の任意の段から抽気された空気をタービン内部へ
導くことによりディスクの暖気もしくは冷却を行うこと
でディスクに発生する温度勾配を緩和した後に、その空
気を動翼内部に導入して動翼メタル温度を低減し、さら
にその空気をタービンガス流路中に放出するオープン冷
却システムが一般的であった。しかし近年ガスタービン
設備においては省エネルギー、環境保全を目的として、
システムの高効率化が、また夏場の電力需要の増大に伴
い大出力化が求められるようになってきた。

【０００３】高効率化の一手段として動翼冷却用媒体
を、動翼冷却後にタービンガス流路中に放出せずに回収
するクローズド冷却システムが採用されつつある。また
出力増大を目的とし、ガスタービンのロータ外径寸法の
増加による環状流路面積の増大を図る傾向にある。クロ
ーズド冷却システムを採用する場合には、動翼冷却後に
高温となった冷却用媒体を別途回収する必要が生じる。
従来のオープン冷却システムでは動翼冷却後に高温にな
った冷却用媒体はタービンガス流路に放出できたため
に、タービン冷却システム内においてこのような回収シ
ステムは特に必要にならなかった。しかしクローズド冷
却システムを採用する場合には、冷却効率の面からこの
冷却用媒体を冷却前と冷却後の状態で互いに触れさせる
事なく動翼へ供給し、冷却後に回収するシステムが必要
となる。

【０００４】このような冷却用媒体の供給−回収システ
ムの一例として、特開平3-275946号公報に次にようなク
ローズド冷却システムが開示されている。図２は上記従
来技術のタービン部の構造断面図である。図２は複数枚
の動翼が嵌合されるディスクを、スペーサを介して多段
単位で回転中心軸方向に重ね合わせるスタックドロータ
の断面図であり、左側が上流前段側、右側が下流後段側
である。図中１はディスク、２は動翼、３はスタッキン
グボルト、４は静翼、５はシュラウドを示す。前記ディ
スク１は、スタッキングボルト３によって隣接するディ
スク１’との当たり面６にあけられたボルト孔７を貫通
され、両端からスタックされることで締結されている。

【０００５】図２において動翼冷却前の媒体は、まず冷
却媒体入出管８により外部より導入され、ディスク１の
外周側ホイールスペース９、および冷却媒体用パイプ１
０を経由した後に動翼２の内部へ導かれている。そして
動翼冷却後の媒体は、外周側ホイールスペース９’、冷
却媒体用パイプ１０’および１段ディスク１１を経由し
て中心孔へ導かれた後に、冷却媒体入出管８’を用いて
外部へ回収されることにより、動翼冷却前後の媒体が互
いに隔離された状態でのクローズド冷却システムが実現
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、冷却
用媒体をディスクのハブ部に設けた孔に流すので、冷却
用媒体が有する熱量が孔の表面を介してディスクに流出
して、ディスクのハブ部周辺温度がディスクの外周側温
度より上昇する。その結果、ディスクのハブ部周辺の熱
膨張量がディスクの外周側の熱膨張量よりも多くなるた
め、ディスク内部には、ハブ部周辺の熱膨張量が外周側
により拘束されることにより熱応力が発生するという問
題がある。

【０００７】ガスタービンにおいては今後さらなる高効
率化、およびその一手段としてのタービン入口温度の上
昇が求められることが予想されており、この熱応力の問
題はより重要となる。また応力集中の要因となる動翼冷
却用媒体を流すための流路を従来技術の延長により低応
力部であるディスクおよびスペーサのハブ部に設けるた
めには、ハブ部に設けられるスタッキングボルト用の孔
と流路用の孔の間隔を応力集中の干渉を避けるためにあ
る程度大きく設定する必要があるためハブ部寸法を大き
くする必要がある。しかしハブ部寸法の増大はディスク
内部に発生する遠心力が増大するという問題がある。

【０００８】また今後さらなるガスタービンの大出力化
が求められることが予想されるが、この要求に応えるた
めにロータ外径寸法を増加させることは、やはりディス
ク内部に発生する遠心力が増大するため、ディスクには
熱応力と遠心力が重畳して発生するという問題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、外周面に
動翼が嵌合され両側面にハブ部が形成された複数の回転
ディスクと、これらの回転ディスクを回転ディスクの軸
方向に複数段スタックさせるためのスタック手段と、前
記動翼を冷却するための動翼冷却手段とを備えたガスタ
ービンにおいて、前記動翼冷却手段に、前記ガスタービ
ンの外部から供給される冷却媒体が前記回転ディスクの
内部まで導入されるように構成された第１の冷却冷媒流
路と、この第１の冷却冷媒流路から導入された前記冷却
冷媒が前記回転ディスク内を前記回転ディスクの外周方
向に移動して前記動翼に供給されるように構成された第
２の冷却冷媒流路と、前記動翼から放出される前記冷却
冷媒が前記回転ディスク内を前記回転ディスクの内周方
向に移動するように構成された第３の冷却冷媒流路と、
この第３の冷却冷媒流路から導入された前記冷却冷媒が
前記ガスタービンの外部に放出されるように構成された
第４の冷却冷媒流路とを備えることで解決できる。

【００１０】またさらに、前記第１の冷却冷媒流路及び
前記第４の冷却冷媒流路は、前記回転ディスクを前記回
転ディスクの軸方向に貫通する部分と、前記タブ部の前
記回転ディスク内周側の面に接する部分とを有すること
で解決できる。

【００１１】本願発明のガスタービンの実施形態として
次のものが考えられる。 （１）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハブ
部の内周表面に接するように、ディスクを貫通して回転
中心軸方向に配置されたパイプ、ディスクの動翼嵌合部
から中心方向へパイプまで貫通した孔を用いて行うこ
と。 （２）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハブ
部の内周表面に接するようにディスクを貫通して回転中
心軸方向に配置されたパイプ、ディスクの動翼嵌合部か
ら中心方向へハブ部の外周側へ貫通した孔、およびディ
スク間の前記当たり面に設けられた溝を用いて行うこ
と。 （３）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハブ
部の内周表面に接するようにディスクを貫通して回転中
心軸方向に配置されたパイプ、ディスクの動翼嵌合部か
ら中心方向へハブ部の外周側へ貫通した孔、ディスク間
の前記当たり面に設けられた溝、およびディスクの動翼
嵌合部から中心方向へパイプまで貫通した孔を用いて行
うこと。 （４）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハブ
の内周表面に接するようにディスクを貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ、ディスクの動翼嵌合部から
中心方向へハブ部の外周側へ貫通した孔、ディスク間の
前記当たり面に設けられた溝、およびディスクの中心孔
に回転中心軸方向に配置された中空シャフトを用いて行
うこと。 （５）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハブ
部の内周表面に接するようにディスクを貫通して回転中
心軸方向に配置されたパイプ、ディスクの動翼嵌合部か
ら中心方向へハブ部の外周側へ貫通した孔、ディスク間
の当たり面に設けられた溝、およびディスクの中心孔に
回転中心軸方向に配置された中空シャフト、およびディ
スクの動翼嵌合部から中心方向へパイプまで貫通した孔
を用いて行うこと。 （７）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハブ
部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサを
貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディスク
の動翼嵌合部から中心方向へパイプまで貫通した孔、デ
ィスクの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の外周側へ貫
通した孔、およびスペーサ外周部から中心方向へパイプ
まで貫通した孔を用いて行うこと。 （８）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハブ
部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサを
貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディスク
の動翼嵌合部から中心方向へパイプまであけられた孔、
ディスクの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の外周側へ
貫通した孔、スペーサ外周部から中心方向へ中心孔表面
まで貫通した孔、およびディスク、スペーサの中心孔に
回転中心軸方向に配置された中空シャフトを用いて行う
こと。 （９）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハブ
部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサを
貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディスク
の動翼嵌合部からディスク中心方向へパイプまで貫通し
た孔、ディスクの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の外
周側へ貫通した孔、およびディスクとスペーサの当たり
面に設けられた溝を介して行うこと。 （１０）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハ
ブ部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサ
を貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディス
クの動翼嵌合部からディスク中心方向へパイプまで貫通
した孔、ディスクの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の
外周側へ貫通した孔、ディスクとスペーサの当たり面に
設けられた溝、およびディスク，スペーサの中心孔に回
転中心軸方向に配置された中空シャフトを用いて行うこ
と。 （１１）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハ
ブ部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサ
を貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディス
クの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の外周側へ貫通し
た孔、およびスペーサ外周部から中心方向へパイプまで
貫通した孔を用いて行うこと。 （１２）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハ
ブ部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサ
を貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディス
クの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の外周側へ貫通し
た孔、スペーサ外周部から中心方向へパイプまで貫通し
た孔、ディスクとスペーサの当たり面に設けられた溝、
およびディスク，スペーサの中心孔に回転中心軸方向に
配置された中空シャフトを用いて行うこと。 （１３）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハ
ブ部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサ
を貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディス
クの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の外周側へ貫通し
た孔、およびディスクとスペーサの当たり面に設けられ
た溝を介して行うこと。 （１４）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハ
ブ部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサ
を貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディス
クの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の外周側へ貫通し
た孔、ディスクとスペーサの当たり面に設けられた溝、
およびディスク、スペーサの中心孔に回転中心軸方向に
配置された中空シャフトを用いて行うこと。 （１５）冷却用媒体の動翼への供給もしくは回収を、ハ
ブ部の内周表面に接するようにディスクおよびスペーサ
を貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ、ディス
クの動翼嵌合部から中心方向へハブ部の外周側へ貫通し
た孔、スペーサ外周部から中心方向へ中心孔表面まで貫
通した孔、スペーサ外周部から中心方向へパイプまで貫
通した孔、ディスクとスペーサの当たり面に設けられた
溝、およびディスク、スペーサの中心孔に回転中心軸方
向に配置された中空シャフトを用いて行うこと。

【００１２】本発明のタービンは上記の構成により、デ
ィスクのハブ部と外周側での温度差が少なくなるため、
ディスク内部の熱応力を低減することができ、タービン
の信頼性を高めることが可能である。本発明の場合、デ
ィスクの板厚方向（回転中心軸方向）には温度勾配が発
生するが、この温度勾配によるディスクの熱膨張は拘束
されることなくディスクの変形により解放されるため、
ディスク内部に熱応力が生じることはない。

【００１３】またトルクの伝達をハブ部の当たり面に設
けられた溝を介して行うことにより、ハブ部の寸法低減
によるディスクの発生遠心応力の低減が可能となる。し
たがって応力集中の要因となる回転中心軸方向の貫通孔
を、従来のハブ部から応力の低減したディスク円板部に
移動することができる。

【００１４】また、動翼冷却用媒体を流すパイプをこの
貫通孔へ差し込み、このパイプがハブ部の内周表面に接
するように配置することにより、ディスクの回転ととも
にパイプに発生する遠心たわみをハブ部の内周表面にて
抑制することが可能である。そしてこの場合、動翼冷却
用媒体を流すパイプとハブ部の内周表面との接触部は極
僅かであり、動翼冷却用媒体の有する熱量がディスクに
流入出する表面積を低減できるため、ディスクの内部に
おける温度勾配を低減することが可能である。

【００１５】このように、本発明によれば、ディスク内
で発生する応力を低減することが可能であるため、信頼
性の高いガスタービンを提供することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のロータディスクは、流体
から仕事を受け取る複数枚の動翼と、動翼が植え込まれ
る回転ディスクと、ディスクを複数段貫通して締結する
ためのスタッキングボルトを備えている。動翼はその根
元部にディスクに植え込まれるためのファーツリーを有
し、ディスクの外周表面には回転中心軸方向もしくは周
方向に任意の角度をもって溝が切られ、動翼のファーツ
リーが植え込まれるようになっている。またディスク両
側面には隣接するディスクもしくはスペーサとの当たり
面として定肉厚リング状のハブ部が設けられ、ハブ部に
は周方向に等間隔に回転中心軸から放射状に切られた溝
を有している。

【００１７】各ディスクおよびスペーサは回転中心軸か
らの径位置がともに等しく周方向に等間隔にあけられた
孔群を有しており、複数本のスタッキングボルトにより
貫通され、ハブ部を介して締結されることによって、複
数段のディスクがスタックされて軸方向に固定されてい
る。さらに各ディスクと隣接するディスクもしくはスペ
ーサ間の径方向の固定はこの溝により行われる。

【００１８】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１および図３は、本発明の一実施例の特徴を最
も良く表しているガスタービンの断面図である。図１は
ガスタ−ビンの回転中心軸方向断面図であり、図３は図
１中の１段ディスク１１の構造模式図である。図１中に
おいて、２点鎖線は動翼冷却前の媒体の流れ１２を示
し、点線が動翼冷却後の媒体の流れ１３である。図１お
よび図３において、動翼２と静翼４および各翼間ガス圧
シール用ダイアフラム１４とは、タービンの上流側から
下流側へ向かって交互に配置される。動翼２は根元部に
設けられたファーツリー１５をディスク１の外周部にあ
けられたファーツリー溝１６に植え込まれることによっ
て固定される。ディスク１の外周部と、静翼４の先端に
設けられるシュラウド５との間には、ダイアフラム１４
が設けられている。またタービン流路断面積は上流から
下流へ向かって増加するように構成されている。

【００１９】ディスク１には隣接するディスク１'との
当たり面６にハブ部１７が設けられ、当たり面に設けら
れた回転中心軸１８から放射状に切られた溝１９を介し
て、隣接するディスク同士が互いに噛み合う事によって
径方向に拘束される。さらにディスク１には、回転中心
軸１８からの半径位置が等しいボルト孔７があけられ、
そこへスタッキングボルト３が貫通し、ナット２０およ
び２０'によりディスタントピース２１、スタブシャフ
ト２２を介して両端を締め付けることで全段が締結さ
れ、ディスク１が回転中心軸方向に拘束されている。

【００２０】実施例のタービンの冷却システムにおいて
は、図１に示すようにタービンの外から供給された動翼
冷却用媒体は、ディスク１のハブ部１７の内周表面に接
するようにディスク１を貫通して回転中心軸方向に配置
された冷却媒体用パイプ１０のうち、動翼冷却前の媒体
用に選択されたパイプ１０'と、ディスク１内部にて動
翼嵌合部から中心方向へパイプ１０'まで貫通した冷却
媒体用縦孔２３を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体はディスク１内部にて動翼嵌合部から中心方
向へ貫通した冷却媒体用縦孔２３'を介して、ディスク
１のハブ部１７の内周表面に接するようにディスク１を
貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ１０のう
ち、動翼冷却後の媒体用に選択されたパイプ１０''へと
導かれる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２２へ
導かれて、タービン構造の外へ回収されることによっ
て、ディスク１においては、ハブ部近傍と外周側との温
度差を低減することができるのでディスク１内で発生す
る熱応力が低減され、タービンの信頼性が向上できる。

【００２１】図４に示す実施例においては、タービン構
造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１の
ハブ部１７の内周表面に接するようにディスク１を貫通
して回転中心軸方向に配置されたパイプ１０のうち、動
翼冷却前の媒体用に選択されたパイプ１０'と、ディス
ク１および隣接するディスク１'間の当たり面６に設け
られた溝１９、動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫
通した冷却媒体用縦孔２４を冷却前の状態で通り、ディ
スク１の外周側へ導かれることでまず動翼２を冷却す
る。そして冷却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の
外周側へ貫通した冷却媒体用縦孔２４'、ディスク１お
よび隣接するディスク１'間の当たり面６に設けられた
溝１９を介して、ディスク１のハブ部１７の内周表面に
接するようにディスク１を貫通して回転中心軸方向に配
置されたパイプ１０のうち、動翼冷却後の媒体用に選択
されたパイプ１０''へと導かれる。冷却後の媒体はその
後スタブシャフト２２へ導かれて、タービン構造の外へ
回収されることによって、ディスク１においては、ハブ
部近傍と外周側との温度差を低減することができるので
ディスク１内で発生する熱応力が低減され、タービンの
信頼性が向上できる。

【００２２】図５に示す実施例においては、タービン構
造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１の
ハブ部１７の内周表面に接するようにディスク１を貫通
して回転中心軸方向に配置されたパイプ１０のうち、動
翼冷却前の媒体用に選択されたパイプ１０'と、ディス
ク１内部にて動翼嵌合部から中心方向へパイプ１０'ま
で貫通した冷却媒体用縦孔２３を冷却前の状態で通り、
ディスク１の外周側へ導かれることでまず動翼２を冷却
する。そして冷却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７
の外周側へ貫通した冷却媒体用縦孔２４、ディスク１お
よび隣接するディスク１'間の当たり面６に設けられた
溝１９を介して、ディスク１のハブ部１７の内周表面に
接するようにディスク１を貫通して回転中心軸方向に配
置されたパイプ１０のうち、動翼冷却後の媒体用に選択
されたパイプ１０''へと導かれる。冷却後の媒体はその
後スタブシャフト２２へ導かれて、タービン構造の外へ
回収されることによって、ディスク１においては、ハブ
部近傍と外周側との温度差を低減することができるので
ディスク１内で発生する熱応力が低減され、タービンの
信頼性が向上できる。

【００２３】図６に示す実施例においては、タービン構
造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１の
ハブ部１７の内周表面に接するようにディスク１を貫通
して回転中心軸方向に配置されたパイプ１０と、ディス
ク１および隣接するディスク１'間の当たり面６に設け
られた溝１９、動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫
通した冷却媒体用縦孔２４を冷却前の状態で通り、ディ
スク１の外周側へ導かれることでまず動翼２を冷却す
る。そして冷却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の
外周側へ貫通した冷却媒体用縦孔２４'、ディスク１お
よび隣接するディスク１'間の当たり面６に設けられた
溝１９を介して、ディスク１および隣接するディスク
１'間の内周側ホイールスペース２５へ導かれ、ディス
ク１の中心孔内に配置された中空のシャフト２６内へと
導かれる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２２へ
導かれて、タービン構造の外へ回収されることによっ
て、ディスク１においては、ハブ部近傍と外周側との温
度差を低減することができるのでディスク１内で発生す
る熱応力が低減され、タービンの信頼性が向上できる。

【００２４】図７に示す実施例においては、タービン構
造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１の
ハブ部１７の内周表面に接するようにディスク１を貫通
して回転中心軸方向に配置されたパイプ１０と、ディス
ク１内部にて動翼嵌合部から中心方向へパイプ１０まで
貫通した冷却媒体用縦孔２３を冷却前の状態で通り、デ
ィスク１の外周側へ導かれることでまず動翼２を冷却す
る。そして冷却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の
外周側へ貫通した冷却媒体用縦孔２４、ディスク１およ
び隣接するディスク１'間の当たり面６に設けられた溝
１９を介して、ディスク１および隣接するディスク１'
間の内周側ホイールスペース２５へ導かれ、ディスク１
の中心孔内に配置された中空のシャフト２６内へと導か
れる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２２へ導か
れて、タービン構造の外へ回収されることによって、デ
ィスク１においては、ハブ部近傍と外周側との温度差を
低減することができるのでディスク１内で発生する熱応
力が低減され、タービンの信頼性が向上できる。

【００２５】図８に示す実施例においては、タービン構
造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１お
よびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよう
にディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心軸
方向に配置されたパイプ１０のうち、動翼冷却前の媒体
用に選択されたパイプ１０'と、ディスク１内部にて動
翼嵌合部から中心方向へパイプ１０'まで貫通した冷却
媒体用縦孔２３を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体はディスク１内部にて動翼嵌合部から中心方
向へ貫通した冷却媒体用縦孔２３'を介して、ディスク
１およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接する
ようにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中
心軸方向に配置されたパイプ１０のうち、動翼冷却後の
媒体用に選択されたパイプ１０''へと導かれる。冷却後
の媒体はその後スタブシャフト２２へ導かれて、タービ
ン構造の外へ回収されることによって、ディスク１にお
いては、ハブ部近傍と外周側との温度差を低減すること
ができるのでディスク１内で発生する熱応力が低減さ
れ、タービンの信頼性が向上できる。

【００２６】図９に示す実施例においては、タービン構
造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１お
よびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよう
にディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心軸
方向に配置されたパイプ１０のうち、動翼冷却前の媒体
用に選択されたパイプ１０'と、ディスク１内部にて動
翼嵌合部から中心方向へパイプ１０'まで貫通した冷却
媒体用縦孔２３を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通
した冷却媒体用縦孔２４、スペーサ２７内部にてハブ部
１７の外周側から中心方向へ貫通した冷却媒体用縦孔２
８を介して、ディスク１およびスペーサ２７のハブ部１
７の内周表面に接するようにディスク１およびスペーサ
２７を貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ１０
のうち、動翼冷却後の媒体用に選択されたパイプ１０''
へと導かれる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２
２へ導かれて、タービン構造の外へ回収されることによ
って、ディスク１においては、ハブ部近傍と外周側との
温度差を低減することができるのでディスク１内で発生
する熱応力が低減され、タービンの信頼性が向上でき
る。

【００２７】図１０に示す実施例においては、タービン
構造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１
およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよ
うにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ１０と、ディスク１内部にて
動翼嵌合部から中心方向へパイプ１０まで貫通した冷却
媒体用縦孔２３を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通
した冷却媒体用縦孔２４、スペーサ２７の外周部から中
心方向へ中心孔表面まで貫通した孔２８を介して、ディ
スク１および隣接するスペーサ２７間の内周側ホイール
スペース２５へ導かれ、ディスク１およびスペーサ２７
の中心孔内に配置された中空のシャフト２６内へと導か
れる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２２へ導か
れて、タービン構造の外へ回収されることによって、当
たり面６の内周側でのディスク１の表面には、冷却前と
冷却後の動翼冷却用媒体の両方が同時に触れることがな
い。よってディスク１の内部における温度勾配が低減さ
れることで、ディスク１内で発生する熱応力が低減され
る。

【００２８】図１１に示す実施例においては、タービン
構造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１
およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよ
うにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ１０のうち、動翼冷却前の媒
体用に選択されたパイプ１０'と、ディスク１内部にて
動翼嵌合部から中心方向へパイプ１０'まで貫通した冷
却媒体用縦孔２３を冷却前の状態で通り、ディスク１の
外周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして
冷却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫
通した冷却媒体用縦孔２４、ディスク１および隣接する
スペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１９を介し
て、ディスク１およびスペーサ２７のハブ部１７の内周
表面に接するようにディスク１およびスペーサ２７を貫
通して回転中心軸方向に配置されたパイプ１０のうち、
動翼冷却後の媒体用に選択されたパイプ１０''へと導か
れる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２２へ導か
れて、タービン構造の外へ回収されることによって、デ
ィスク１においては、ハブ部近傍と外周側との温度差を
低減することができるのでディスク１内で発生する熱応
力が低減され、タービンの信頼性が向上できる。

【００２９】図１２に示す実施例においては、タービン
構造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１
およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよ
うにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ１０と、ディスク１内部にて
動翼嵌合部から中心方向へパイプ１０まで貫通した冷却
媒体用縦孔２３を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通
した冷却媒体用縦孔２４、ディスク１および隣接するス
ペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１９を介し
て、ディスク１および隣接するスペーサ２７の内周側ホ
イールスペース２５へ導かれ、ディスク１およびスペー
サ２７の中心孔内に配置された中空のシャフト２６内へ
と導かれる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２２
へ導かれて、タービン構造の外へ回収されることによっ
て、ディスク１においては、ハブ部近傍と外周側との温
度差を低減することができるのでディスク１内で発生す
る熱応力が低減され、タービンの信頼性が向上できる。

【００３０】図１３に示す実施例においては、タービン
構造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１
およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよ
うにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ１０のうち、動翼冷却前の媒
体用に選択されたパイプ１０'と、ディスク１および隣
接するスペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１
９、動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通した冷却
媒体用縦孔２４を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通
した冷却媒体用縦孔２４'、スペーサ２７内部にてハブ
部１７の外周側から中心方向へ貫通した冷却媒体用縦孔
２８を介して、ディスク１およびスペーサ２７のハブ部
１７の内周表面に接するようにディスク１およびスペー
サ２７を貫通して回転中心軸方向に配置されたパイプ１
０のうち、動翼冷却後の媒体用に選択されたパイプ１
０''へと導かれる。冷却後の媒体はその後スタブシャフ
ト２２へ導かれて、タービン構造の外へ回収されること
によって、ディスク１においては、ハブ部近傍と外周側
との温度差を低減することができるのでディスク１内で
発生する熱応力が低減され、タービンの信頼性が向上で
きる。

【００３１】図１４に示す実施例においては、タービン
構造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１
およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよ
うにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ１０と、スペーサ２７内部に
てパイプ１０から外周側へ貫通した冷却媒体用縦孔２
８、動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通した冷却
媒体用縦孔２４を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通
した冷却媒体用縦孔２４'、ディスク１および隣接する
スペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１９を介し
て、ディスク１および隣接するスペーサ２７間の内周側
ホイールスペース２５へ導かれ、ディスク１およびスペ
ーサ２７の中心孔内に配置された中空のシャフト２６内
へと導かれる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２
２へ導かれて、タービン構造の外へ回収されることによ
って、当たり面６の内周側でのディスク１の表面には、
冷却前と冷却後の動翼冷却用媒体の両方が同時に触れる
ことがない。よってディスク１の内部における温度勾配
が低減されることで、ディスク１内で発生する熱応力が
低減される。

【００３２】図１５に示す実施例においては、タービン
構造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１
およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよ
うにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ１０のうち、動翼冷却前の媒
体用に選択されたパイプ１０'と、ディスク１および隣
接するスペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１
９、動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通した冷却
媒体用縦孔２４を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通
した冷却媒体用縦孔２４'、ディスク１および隣接する
スペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１９を介し
て、ディスク１およびスペーサ２７のハブ部１７の内周
表面に接するようにディスク１およびスペーサ２７を貫
通して回転中心軸方向に配置されたパイプ１０のうち、
動翼冷却後の媒体用に選択されたパイプ１０''へと導か
れる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２２へ導か
れて、タービン構造の外へ回収されることによって、デ
ィスク１においては、ハブ部近傍と外周側との温度差を
低減することができるのでディスク１内で発生する熱応
力が低減され、タービンの信頼性が向上できる。

【００３３】図１６に示す実施例においては、タービン
構造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１
およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよ
うにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ１０と、ディスク１および隣
接するスペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１
９、動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通した冷却
媒体用縦孔２４を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通
した冷却媒体用縦孔２４'、ディスク１および隣接する
スペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１９を介し
て、ディスク１および隣接するスペーサ２７間の内周側
ホイールスペース２５へ導かれ、ディスク１およびスペ
ーサ２７の中心孔内に配置された中空のシャフト２６内
へと導かれる。冷却後の媒体はその後スタブシャフト２
２へ導かれて、タービン構造の外へ回収されることによ
って、当たり面６の内周側でのディスク１の表面には、
冷却前と冷却後の動翼冷却用媒体の両方が同時に触れる
ことがない。よってディスク１の内部における温度勾配
が低減されることで、ディスク１内で発生する熱応力が
低減される。

【００３４】図１７に示す実施例においては、タービン
構造の外から供給された動翼冷却用媒体は、ディスク１
およびスペーサ２７のハブ部１７の内周表面に接するよ
うにディスク１およびスペーサ２７を貫通して回転中心
軸方向に配置されたパイプ１０と、スペーサ２７内部に
てパイプ１０から外周側へ貫通した冷却媒体用縦孔２
８、動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通した冷却
媒体用縦孔２４を冷却前の状態で通り、ディスク１の外
周側へ導かれることでまず動翼２を冷却する。そして冷
却後の媒体は動翼嵌合部からハブ部１７の外周側へ貫通
した冷却媒体用縦孔２４'、ディスク１および隣接する
スペーサ２７間の当たり面６に設けられた溝１９、およ
びスペーサ２７の外周部から中心方向へ中心孔表面まで
貫通した孔２８'を介して、ディスク１および隣接する
スペーサ２７間の内周側ホイールスペース２５へ導か
れ、ディスク１およびスペーサ２７の中心孔内に配置さ
れた中空のシャフト２６内へと導かれる。冷却後の媒体
はその後スタブシャフト２２へ導かれて、タービン構造
の外へ回収されることによって、当たり面６の内周側で
のディスク１の表面には、冷却前と冷却後の動翼冷却用
媒体の両方が同時に触れることがない。よってディスク
１の内部における温度勾配が低減されることで、ディス
ク１内で発生する熱応力が低減される。ここで、図１８
は図１７で示した実施例における１、２段ディスク間ス
ペーサに設けられた各種孔の配置図を示すものである。

【００３５】なお、以上の各実施例において、冷却用媒
体の流れは図中の矢印と逆方向、すなわち動翼冷却前が
点線で、動翼冷却後が２点鎖線の流れ方向でも良い。ま
た、ディスク１およびスペーサ２７は中心孔を有する中
空タイプ、もしくは中心孔を有しない中実タイプのいづ
れでも良い。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、ディスクの熱応力の低
減、動翼冷却用媒体を流すパイプのたわみ抑制、動翼冷
却用媒体を流すパイプからディスクへの放熱の低減等に
より信頼性の高いタービンを提供することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるガスタービンの構造断
面図。

【図２】従来のクローズド冷却システムを採用したガス
タービン構造断面図。

【図３】本発明の一実施例であるガスタ-ビンの１段デ
ィスクの構造模式図。

【図４】本発明の他の実施例であるガスタービンの構造
断面図。

【図５】本発明のさらに他の実施例であるガスタービン
の構造断面図。

【図６】本発明のさらに他の実施例であるガスタービン
の構造断面図。

【図７】本発明のさらに他の実施例であるガスタービン
の構造断面図。

【図８】本発明のさらに他の実施例であるガスタービン
の構造断面図。

【図９】本発明のさらに他の実施例であるガスタービン
の構造断面図。

【図１０】本発明のさらに他の実施例であるガスタービ
ンの構造断面図。

【図１１】本発明のさらに他の実施例であるガスタービ
ンの構造断面図。

【図１２】本発明のさらに他の実施例であるガスタービ
ンの構造断面図。

【図１３】本発明のさらに他の実施例であるガスタービ
ンの構造断面図。

【図１４】本発明のさらに他の実施例であるガスタービ
ンの構造断面図。

【図１５】本発明のさらに他の実施例であるガスタービ
ンの構造断面図。

【図１６】本発明のさらに他の実施例であるガスタービ
ンの構造断面図。

【図１７】本発明のさらに他の実施例であるガスタービ
ンの構造断面図。

【図１８】図１７の１、２段ディスク間スペーサに設け
られた各種孔の配置図。

【符号の説明】

１…ディスク、２…動翼、３…スタッキングボルト、４
…静翼、５…シュラウド、６…当たり面、７…ボルト
孔、８…冷却媒体入出管、９…外周側ホイールスペー
ス、１０…冷却媒体用パイプ、１１…１段ディスク、１
２…動翼冷却前媒体流、１３…動翼冷却後媒体流、１４
…ダイアフラム、１５…ファーツリー、１６…ファーツ
リー溝、１７…リング状ハブ部、１８…回転中心軸、１
９…溝、２０…ナット、２１…ディスタントピース、２
２…スタブシャフト、２３…冷却媒体用縦孔、２４…外
周側冷却媒体用縦孔、２５…内周側ホイールスペース、
２６…中空シャフト、２７…スペーサ、２８…スペーサ
冷却媒体用縦孔。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に動翼が嵌合され両側面にハブ部
   が形成された複数の回転ディスクと、これらの回転ディ
   スクを回転ディスクの軸方向に複数段スタックさせるた
   めのスタック手段と、前記動翼を冷却するための動翼冷
   却手段とを備えたガスタービンにおいて、前記動翼冷却
   手段は、前記ガスタービンの外部から供給される冷却媒
   体が前記回転ディスクの内部まで導入されるように構成
   された第１の冷却冷媒流路と、この第１の冷却冷媒流路
   から導入された前記冷却冷媒が前記回転ディスク内を前
   記回転ディスクの外周方向に移動して前記動翼に供給さ
   れるように構成された第２の冷却冷媒流路と、前記動翼
   から放出される前記冷却冷媒が前記回転ディスク内を前
   記回転ディスクの内周方向に移動するように構成された
   第３の冷却冷媒流路と、この第３の冷却冷媒流路から導
   入された前記冷却冷媒が前記ガスタービンの外部に放出
   されるように構成された第４の冷却冷媒流路とを備えて
   いることを特徴とするガスタービン。
2. 【請求項２】 外周面に動翼が嵌合され両側面にハブ部
   が形成された複数の回転ディスクと、これらの回転ディ
   スクを回転ディスクの軸方向に複数段スタックさせるた
   めのスタック手段と、前記動翼を冷却するための動翼冷
   却手段とを備えたガスタービンにおいて、前記動翼冷却
   手段は、前記ガスタービンの外部から供給される冷却媒
   体が前記回転ディスクの内部まで導入されるように構成
   された第１の冷却冷媒流路と、この第１の冷却冷媒流路
   に接続されており、前記冷却冷媒が前記回転ディスク内
   を前記回転ディスクの外周方向に移動して前記動翼に供
   給されるように構成された第２の冷却冷媒流路と、前記
   動翼から放出される前記冷却冷媒が前記回転ディスク内
   を前記回転ディスクの内周方向に移動するように構成さ
   れた第３の冷却冷媒流路と、この第３の冷却冷媒流路に
   接続されており、前記冷却冷媒が前記ガスタービンの外
   部に放出されるように構成された第４の冷却冷媒流路と
   を備えており、前記第１の冷却冷媒流路及び前記第４の
   冷却冷媒流路は、前記回転ディスクを前記回転ディスク
   の軸方向に貫通する部分と、前記タブ部の前記回転ディ
   スク内周側の面に接する部分とを有していることを特徴
   とするガスタービン。
3. 【請求項３】 外周面に動翼が嵌合され両側面にハブ部
   が形成された複数の回転ディスクと、これらの回転ディ
   スクがスペーサを介して回転ディスクの軸方向に複数段
   スタックさせるためのスタック手段と、前記動翼を冷却
   するための動翼冷却手段とを備えたガスタービンにおい
   て、前記動翼冷却手段は、前記ガスタービンの外部から
   供給される冷却媒体が前記回転ディスクの内部または前
   記スペーサの内部まで導入されるように構成された第１
   の冷却冷媒流路と、この第１の冷却冷媒流路から導入さ
   れた前記冷却冷媒が前記回転ディスク内または前記スペ
   ーサ内を前記回転ディスクの外周方向に移動して前記動
   翼に供給されるように構成された第２の冷却冷媒流路
   と、前記動翼から放出される前記冷却冷媒が前記回転デ
   ィスク内または前記スペーサ内を前記回転ディスクの内
   周方向に移動するように構成された第３の冷却冷媒流路
   と、この第３の冷却冷媒流路から導入された前記冷却冷
   媒が前記ガスタービンの外部に放出されるように構成さ
   れた第４の冷却冷媒流路とを備えていることを特徴とす
   るガスタービン。
4. 【請求項４】 外周面に動翼が嵌合され両側面にハブ部
   が形成された複数の回転ディスクと、これらの回転ディ
   スクがスペーサを介して回転ディスクの軸方向に複数段
   スタックさせるためのスタック手段と、前記動翼を冷却
   するための動翼冷却手段とを備えたガスタービンにおい
   て、前記動翼冷却手段は、前記ガスタービンの外部から
   供給される冷却媒体が前記回転ディスクの内部または前
   記スペーサの内部まで導入されるように構成された第１
   の冷却冷媒流路と、この第１の冷却冷媒流路から導入さ
   れた前記冷却冷媒が前記回転ディスク内または前記スペ
   ーサ内を前記回転ディスクの外周方向に移動して前記動
   翼に供給されるように構成された第２の冷却冷媒流路
   と、前記動翼から放出される前記冷却冷媒が前記回転デ
   ィスク内または前記スペーサ内を前記回転ディスクの内
   周方向に移動するように構成された第３の冷却冷媒流路
   と、この第３の冷却冷媒流路から導入された前記冷却冷
   媒が前記ガスタービンの外部に放出されるように構成さ
   れた第４の冷却冷媒流路とを備えており、前記第１の冷
   却冷媒流路及び前記第４の冷却冷媒流路は、前記回転デ
   ィスクを前記回転ディスクの軸方向に貫通する部分と、
   前記スペーサを前記スペーサの軸方向に貫通する部分
   と、前記タブ部の前記回転ディスク内周側の面に接する
   部分とを有していることを特徴とするガスタービン。