JPH10325361A - ガスタービンのタービン翼冷却装置 - Google Patents

ガスタービンのタービン翼冷却装置

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JPH10325361A
JPH10325361A JP13637397A JP13637397A JPH10325361A JP H10325361 A JPH10325361 A JP H10325361A JP 13637397 A JP13637397 A JP 13637397A JP 13637397 A JP13637397 A JP 13637397A JP H10325361 A JPH10325361 A JP H10325361A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
space
turbine
hollow shaft
cooling device
blade
Prior art date
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Pending
Application number
JP13637397A
Other languages
English (en)
Inventor
Kuniyuki Imanari
邦之 今成
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.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧タービンの冷却を適切に行なうタービン
翼冷却装置を提供する。 【解決手段】 中心側に中心側開口16を有し外周に動
翼13を設けたタービンディスク14どうしを、間に静
翼12の入る間隔を設けて中空軸15で接続し、この中
空軸15内側の空間を内側空間17、外側を外側空間1
8とし、この中空軸15に通風口19を設けて内側空間
17と外側空間18を連通させたタービン翼冷却装置で
あって、内側空間17内に配置され、いずれか一方のタ
ービンディスク14に、中心軸を同じくするラジアルフ
ァン20を取付け、中心側開口16より流入する空気を
外側空間18に送るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービン動翼を外
周に設けたタービンディスクやその周囲構造を空気で冷
却するガスタービンのタービン翼冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンの一例としてジェットエン
ジンを図5に示す。ジェットエンジンンジン1は、空気
を取り入れるファン2、取り入れた空気を圧縮する圧縮
機3、圧縮した空気に燃料を吹き込み燃焼させる燃焼器
4、燃焼ガスにより回転し圧縮機3を回転駆動する高圧
タービン5、高圧タービン5を回転させた燃焼ガスによ
り回転しファン2を回転駆動する低圧タービン6とを備
えている。ジェットエンジン1の回転軸は2重の回転軸
より構成され、内側は低圧タービン6とファン2とを接
続する低圧タービン軸10であり、外側は高圧タービン
5と圧縮機3とを接続する高圧タービン軸15である。
【0003】図6は高圧タービンの冷却構造を示す図で
ある。低圧タービン軸10はエンジンの中心を通ってお
り、この周囲にタービン流路11が形成され、このター
ビン流路11内に静翼12と動翼13が交互に設けられ
ている。静翼12は静翼支持部12aで支持され、動翼
13はタービンディスク14の外周に取付けられてい
る。タービンディスク14は中心側に開口16を有し、
この直径は低圧タービン軸10の直径より大きく、両直
径の差が通風路となっている。タービンディスク14は
間に静翼12を挟んで円筒状中空の高圧タービン軸15
で接合されいる。タービンディスク14間の空間は高圧
タービン軸15によって内側空間17と外側空間18に
区分され、高圧タービン軸15に設けられた通風口19
によって連通しており、中心側開口16を通って流入す
る冷却空気はこの通風口19を通って外側空間18に流
れ、タービンディスク14や静翼支持部12aを冷却す
るようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】タービン冷却用の2次
空気は圧縮機3から抽気して高圧タービン軸15の内・
外を流れ、図6に示すようにタービンディスク14の中
心側開口16に流入するようになっている。しかし、こ
の2次空気の圧力が低く冷却が必要な外側空間18へ冷
却空気が十分流れない場合が多かった。このため冷却空
気不足でタービン温度が許容値を越え、高出力の運転が
できない事態が発生していた。
【0005】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、高圧タービンの冷却を適切に行なうタービン翼
冷却装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、中心側に中心側開口を有し外
周に動翼を設けたタービンディスクどうしを、間に静翼
の入る間隔を設けて中空軸で接続し、この中空軸内側の
空間を内側空間、外側を外側空間とし、この中空軸に通
風口を設けて内側空間と外側空間を連通させたタービン
翼冷却装置であって、前記内側空間内に配置され、いず
れか一方のタービンディスクに、中心軸を同じくするラ
ジアルファンを取付け、前記中心側開口より流入する空
気を前記外側空間に送るようにする。
【0007】内側空間にタービンディスクと一体になっ
て回転するラジアルファンを設けることにより、中心側
開口より流入する冷却空気を通風口を通して外側空間に
十分送風することができ、燃焼ガスにより高温となる外
側空間内およびこれに接する機器の冷却を適切に行なう
ことができる。
【0008】請求項2の発明によれば、中心側に開口を
有し外周に動翼を設けたタービンディスクどうしを、間
に静翼の入る間隔を設けて中空軸で接続し、この中空軸
内側の空間を内側空間、外側を外側空間とし、この中空
軸に通風口を設けて内側空間と外側空間を連通させたタ
ービン翼冷却装置であって、前記中心側開口内周上に翼
列を設け、前記中心側開口より流入する空気を周方向お
よび軸方向に送出し、内側空間と外側空間に冷却空気を
送るようにする。
【0009】中心側開口内周上に軸流圧縮機の翼列を設
けることにより、中心側開口に流入する冷却空気に周方
向と軸方向の流速を与えることができ、内側空間への流
れが加速され、通風口を通り外側空間に冷却空気が十分
に流れるようになる。これにより燃焼ガスで高温となる
外側空間内およびこれに接する機器の冷却を適切に行な
うことができる。なお静翼および動翼自体の冷却は別の
方法で行われている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について、
図面を参照して説明する。図1は第1実施形態のタービ
ン翼冷却装置の構成を示す図であり、図2は図1のX−
X断面図である。これらの図において図6と同一符号は
同一の機能を有する機器や部品を表す。低圧タービン軸
10はエンジンの中心を通っており、この周囲にタービ
ン流路11が形成され、燃焼器4で燃焼した燃焼ガスが
流入する。このタービン流路11内には静翼12と動翼
13が交互に設けられ、静翼12で整流された燃焼ガス
が動翼13に流入し動翼13を高速で回転させる。静翼
12は静翼支持部12aで支持され、動翼13はタービ
ンディスク14の外周に取付けられている。タービンデ
ィスク14は中心側に開口16を有し、この直径は低圧
タービン軸10の直径より大きく、両直径の差が冷却空
気の通風路となっている。タービンディスク14は間に
静翼12を挟んで円筒状中空の高圧タービン軸15で接
合されており、この高圧タービン軸15は圧縮機3に接
続し圧縮機3を回転して燃焼器4に圧縮空気を送り込
み、噴射される燃料を燃焼させて燃焼ガスをタービン流
路11に送り込む。タービンディスク14間の空間は高
圧タービン軸15によって内側空間17と外側空間18
に区分され、高圧タービン軸15に設けられた通風口1
9によって連通しており、中心側開口16を通って流入
する冷却空気はこの通風口19を通って、タービン流路
11に近く燃焼ガスで加熱される外側空間18に流れ、
この外側空間18内または接するタービンディスク14
や静翼支持部12aを冷却するようになっている。
【0011】以上の構成は図6で説明した従来の構造と
同じである。本実施形態では、内側空間17にラジアル
ファン20を設け、内側空間17を構成する一方のター
ビンディスク14に固定し一体で回転するようにしてい
る。図2に示すようにラジアルファン20の中心側には
タービンディスク14の中心側開口16よりやや大きい
ラジアル中心開口20aを設け、冷却空気が流入するよ
うにする。2つのタービンディスク14に囲まれた内側
空間17および外側空間18内の流れは、ラジアルファ
ン20を設けない状態では渦なし流れに近く、タービン
翼側の外側空間18と低圧タービン軸10側の内側空間
17の圧力差は非常に小さく冷却空気が流れ難い。この
内側空間17に圧縮機翼列を有するラジアルファン20
を設け外側空間18に送風する。この結果冷却空気は従
来よりも格段にタービン翼側に流れ易くなる。送風量は
翼列のソリディティとキャンバーで調整する。
【0012】次に第2実施形態を説明する。図3は第2
実施形態のタービン翼冷却装置の構成を示す図であり、
図4は図3のY−Y断面図である。これらの図において
図1、図6と同一符号は同一の機能を有する機器や部品
を表す。本実施形態は、中心側開口16の内周上に軸流
圧縮機の翼列21を設けることにより、中心側開口16
に流入する冷却空気に周方向と軸方向の流速を与えるよ
うにしたもので、他は図6に示した構成と同一である。
中心側開口16の内周に取付けた圧縮機翼列21により
タービンディスク14の回転エネルギの一部を冷却空気
に与えて周方向速度成分を持たせる。内側空間17内の
流れは剛体流れに近づき、内側空間17と外側空間18
との圧力差は増大し、冷却空気はタービン翼側の外側空
間18に流れ易くなる。送風量は翼列のソリディティと
キャンバーで調整する。
【0013】上記2つの実施形態ではジェットエンジン
の場合について説明したが、本発明は地上で用いる一般
のガスタービンにも同様に適用できる。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、タ
ービンディスクどうしの間にラジアルファンを設けるこ
とにより、またはタービンディスクの中心側開口に翼列
を設けることにより、冷却空気に円周方向の速度成分を
与えることができ、これによりタービン翼側に冷却空気
を十分供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の構成を示す図である。
【図2】図1のX−X断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態の構成を示す図である。
【図4】図1のY−Y断面図である。
【図5】ジェットエンジンの構成を示す図である。
【図6】従来の高圧タービンの冷却を示す図である。
【符号の説明】
1 ジェットエンジン 2 ファン 3 圧縮機 4 燃焼器 5 高圧タービン 6 低圧タービン 10 低圧タービン軸 11 タービン流路 12 静翼 13 動翼 14 タービンディスク 15 高圧タービン軸 16 中心側開口 17 内側空間 18 外側空間 19 通風口 20 ラジアルファン 20a ラジアル中心開口 21 翼列

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心側に中心側開口を有し外周に動翼を
    設けたタービンディスクどうしを、間に静翼の入る間隔
    を設けて中空軸で接続し、この中空軸内側の空間を内側
    空間、外側を外側空間とし、この中空軸に通風口を設け
    て内側空間と外側空間を連通させたタービン翼冷却装置
    であって、前記内側空間内に配置され、いずれか一方の
    タービンディスクに、中心軸を同じくするラジアルファ
    ンを取付け、前記中心側開口より流入する空気を前記外
    側空間に送るようにしたことを特徴とするガスタービン
    のタービン翼冷却装置。
  2. 【請求項2】 中心側に開口を有し外周に動翼を設けた
    タービンディスクどうしを、間に静翼の入る間隔を設け
    て中空軸で接続し、この中空軸内側の空間を内側空間、
    外側を外側空間とし、この中空軸に通風口を設けて内側
    空間と外側空間を連通させたタービン翼冷却装置であっ
    て、前記中心側開口内周上に翼列を設け、前記中心側開
    口より流入する空気を周方向および軸方向に送出し、内
    側空間と外側空間に冷却空気を送るようにしたことを特
    徴とするガスタービンのタービン翼冷却装置。
JP13637397A 1997-05-27 1997-05-27 ガスタービンのタービン翼冷却装置 Pending JPH10325361A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012067767A (ja) * 2008-06-30 2012-04-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン及びガスタービンの運転方法
JP2013060948A (ja) * 2011-09-12 2013-04-04 Alstom Technology Ltd ガスタービン

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