JPH11132002A - 流量調整プラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ガスタービン動翼のディスクに吹き付けて当
該ディスクを冷却する冷却流体用ダクトの流出口に装着
され、冷却用空気の流量を調整するプラグは、テーパを
付けたくさび状のものが使用されていたため、流量調整
のため軸心に沿って穴をあける場合、あける穴が長くな
り切粉の発生が著しく、また、これが冷却流体用ダクト
内に流入して、その摘出が困難であるとともに、穴を明
けるドリル加工が難しいという不具合があった。 【解決手段】 流量調整用プラグは、高温になる回転部
材の全周側面から冷却用流体の旋回流を吹き付け、回転
部材を効率良く冷却するための内部に翼列２を設けた冷
却流体用ダクト１の流出口３から流出する冷却用流体６
の流出量を、回転部材の冷却に対応した予め設定した量
にする流出面積にするための、Ｌ字断面形状の閉塞部材
５を流出口に設けるものにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ガスター
ビン動翼を周方向に等ピッチに植設するディスク等、高
温ガスに晒らされるガスタービン回転部品等の回転部材
を冷却するため、回転部材の側面全周から回転部材にス
ワラーをかけながら、圧縮空気等の冷却用流体を吹き付
け冷却する冷却用流体ダクトの流出口に装着され、回転
部材に吹き付ける冷却用流体の流量を制御するための流
量調整プラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に、予め設定された流出量の冷却用
流体を旋回流にして、回転部材としてのガスタービン動
翼を周方向に等ピッチに植設したディスクの側面に吹き
付けるようにした冷却用流体ダクトの断面図を示す。

【０００３】図５（ａ）は、冷却用流体ダクトの後方か
らディスクの側面を見るように示した１／４部分図、図
５（ｂ）は、図５（ａ）の矢視Ｃ−Ｃにおける断面図で
ある。

【０００４】軸心ＣＬまわりに回動する、図示省略され
たロータの外周面から突設され、上方に、同様に図示省
略された、高温の燃焼ガス中で作動するガスタービン動
翼を等ピッチで周方向に植設するようにした、回転部材
としてのディスク７の側部には、略水平に配置された円
環状の冷却流体用ダクト１が配設され、図示省略された
圧縮機等から供給される冷却用流体としての圧縮空気６
をディスク７の側面の全周にわたって、スワラー（旋回
流）をかけながら噴射させて冷却するようにしている。

【０００５】また、ディスク７の側面の全周にわたり圧
縮空気６を噴射させるようにした冷却流体用ダクト１の
内部には、冷却効果を上げるため圧縮空気６の流れをス
ワラーにして、ディスク７の側面に噴射するために翼２
が円環状の内部に、等ピッチに配設されている。

【０００６】次に、図６は、この翼２を冷却流体ダクト
１の流出口近傍に配設した部分を示す断面図である。図
に示すように、両側端が円環状の冷却流体用ダクト１の
内周面に固着されて、冷却流体用ダクト１の内部に配設
される翼２は、隣接する翼２と内周側および外周側の冷
却流体用ダクト１で形成される流路を流すようにした圧
縮空気６に、冷却流体用ダクト１の円周方向の流れ、い
わゆるスワラーが発生するような形状にされて設置され
るとともに、冷却流体ダクト１の流出口３近傍では、特
に、ディスク７の側面に沿う成分が大きくなるスワラー
を発生させて、圧縮空気６をディスク７の側面に噴射で
きるように、ディスク７の回転方向に急激に曲げて配設
されている。

【０００７】また、流出口３の近傍で、隣接する翼２等
で形成される流路高さは流出口３端で最も狭くなるよう
にした、ノズルを形成し、流路内を旋回しながら流れて
きた圧縮空気６を加速して、ディスク７の側面に沿って
高速で吹き付けるようにしている。

【０００８】また、流出口３には、図７の斜視図に示す
ように、側面にテーパ４を形成した流量調整プラグとし
てのくさび形状のプラグ８が挿入、装着できるようにし
ている。すなわち、流出口３からディスク７の側面に沿
って吹き付ける圧縮空気６は、常に、ディスク７の全周
にわたって設けた全部の流出口３から流出させる必要は
なく、圧縮機を含めたガスタービンの稼動状態に応じて
流出させれば良く、流出口３からの圧縮空気６の流出量
に合せて、任意の流出口３に溶接して、必要数装着し、
閉塞し、流量を調整するようにしている。

【０００９】勿論流出口３から流出させる圧縮空気６の
流出量の調整は、任意の流出口３に流量調整プラグとし
ての鋳物を溶接して閉塞するようにしても良いが、テー
パ部４を持つ、くさび形形状にされたプラグ８を使用す
ることにより、流出口３に溶接する際、プラグ８が翼２
の間で容易に固定でき、溶接作業を容易にできるメリッ
トがある。

【００１０】しかしながら、このように流出口３にプラ
グ８を溶接し、又は鋳物を溶着し、固着するようにし
て、流出口３から流出する圧縮空気６の流出量を制御す
るようにしたプラグ８では、流出口３を塞ぎ過ぎた場
合、あるいは、オーバーホールでディスク７の冷却する
圧縮空気の流量を増大側に変更する必要が生じた場合に
は、プラグ８を固着して流量調整をするようにした場合
にはドリルで、また、鋳物を固着するようにして、流量
調整をするようにした場合には、放電加工で図８に示す
ように、必要数穴９を開け、圧縮空気６の流出量を増大
させる必要が生じる場合がある。

【００１１】このため、例えば、特定の流出口３とプラ
グ８で閉塞して、流出口３からの圧縮空気６の流出量を
予め設定した量にするために、プラグ８に穴９を開ける
ような場合、流出口３の形状、特に奥部の形状が複雑で
あるため、流出量の再調整が殆ど必要となり、このため
穴９をあけるドリルで発生する切粉がプラグ８長さ分の
切粉が出て、冷却流体用ダクト１本体の中に入ってしま
い、しかも入った切粉の摘出が難しくなるという不具合
がある。

【００１２】さらに、プラグ８に穴９を開ける場合、ド
リル入手角に対して、プラグ８表面が斜めになっている
ため、ドリル加工が難しいという不具合もある。これら
の不具合は、流量調整プラグとして鋳物を使用して閉塞
した流出口３を、放電加工により穴９を設けるような場
合にも、同様に発生するものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した流
量調整プラグとして、プラグ又は鋳物を使用して閉鎖し
た流出口に、流出口からの流出量を予め設定した量にす
るために穴を設けるときに生じる、上述した不具合を解
消するために、流量調整プラグの開口時、又は穴の再調
整時に発生する切粉の冷却流体用ダクト内への侵入量を
低減し、しかも冷却流体用ダクト内へ侵入した切粉の摘
出が容易になるとともに、穴明け加工作業自体も容易に
なる流量調整プラグを提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の流量
調整プラグは、次の手段とした。

【００１５】（１）高温になる回転部材の全周側面から
冷却用流体の旋回流を吹き付け、回転部材を効率良く冷
却するため、内部に翼列を設けた冷却流体用ダクトの流
出口から流出する冷却用流体の流出量を、回転部材の冷
却の程度に対応した、予め設定した量にする流出面積に
するＬ字断面形状の閉塞部材で形成されるものとした。

【００１６】なお、閉塞部材の断面Ｌ字の一辺は、長さ
および巾が、隣接する翼および冷却流体用ダクトで区画
される１個の流出口を、完全に閉塞できる大きさのもの
にするとともに、厚みは流出口から流出する冷却用流体
の流体圧に耐える程度の薄厚のものにすることが好まし
い。

【００１７】また、閉塞部材の断面Ｌ字の他辺は、流出
口を形成する翼面に固着されて、冷却用流体の流体圧に
耐えて閉塞部材を配置した位置に固定できるとともに、
閉塞部材に穴を明ける場合のドリル入手角に対して、流
出口を閉塞する断面Ｌ字の一辺が垂直面をなすように、
閉塞部材を流出口に配置できるものにすることが好まし
い。

【００１８】（ａ）本発明の流量調整プラグは、上述
（１）の手段により、冷却流体用ダクトの流出口から流
出する冷却用流体の流出量を予め設定された量にするた
め、開塞部材に穴を開ける場合、切粉は出るが、穴の奥
行きが小さいので切粉の発生は最小限にできる。

【００１９】これにより、流量調整プラグ、換言すれば
閉塞部材の開口時、又は穴の再調整時に発生する切粉の
冷却流体用ダクト内への侵入量を低減し、しかも、冷却
流体用ダクト内へ侵入した切粉の外部への摘出が容易に
なる。また、ドリル入手角に対して、流出口を閉塞する
閉塞部材の表面が垂直になるような形状にできるので、
流出量調整のために開口を設けるドリル加工が容易にな
る。

【００２０】また、本発明の流量調整プラグは、上述
（１）の手段に加え、次の手段とした。

【００２１】（２）閉塞部材が、斜め切欠き形状に形成
された流出口の端部を形成する翼面と同形状の接触面を
Ｌ字断面形状の一端部に設け、流出口の端部に、この接
触面を接触させて、閉塞部材を流出口に固着、接続する
ものにした。

【００２２】なお、接触面は、流出口を閉塞する断面Ｌ
字の一辺から、流出口の外側から内側に向けて設けるよ
うにしても、又は内側から外側に向けて設けるようにし
ても良い。

【００２３】（ｂ）本発明の流量調整プラグは、上述
（ａ）に加え、上述（２）の手段により、流出口端部の
三次元形状にされた翼端部への閉塞部材の１時的な取付
が容易になり、多少の衝撃力が発生したときでも、閉塞
部材の翼端部から脱落が防止でき、流出口への閉塞部材
の溶接作業が容易になる。

【００２４】このことは、閉塞部材の流出口への取付け
が安定した強度のものにでき、多少の衝撃力によって
も、運転中に閉塞部材が脱落することのない強固なもの
にでき、脱離した閉塞部材による回転部材の損傷を確実
に防止できるとともに、流出量調整時に行う閉塞部材の
穴明け加工がさらに容易になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の流量調整プラグの
実施の一形態を図面にもとづき説明する。なお、図面に
おいて、図５ないし図８において説明した部材と同一、
若しくは類似の部材については、同一符号を符し、説明
は省略する。

【００２６】図１は、本発明の流量調整プラグの実施の
第１形態としての流量調整プラグの装着図で、図１
（ａ）は断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢視Ａ−Ａ
における流出口正面図である。図５において、説明した
ように高温ガス中で作動するガスタービン動翼を周方向
に植設し、高温になる回転部材としてのディスク７の全
周側面から冷却用流体として圧縮空気６の旋回流を吹き
付け、ディスク７を効率良く冷却するための、内部に翼
２を配列した冷却流体用ダクト１の流出口３には、流出
口３から流出する圧縮空気６の流出量を調整するように
した、流量調整プラグとしての閉塞部材５が装着されて
いる。

【００２７】このように圧縮空気６の流出口３からの流
出量をディスク７の冷却に好適な予め設定した量にする
ため、ディスク７の側面の全周にわたって設けられた流
出口３のうちの、特定の複数の流出口３に設置する閉塞
部材５は、Ｌ字断面形状に形成されるとともに、流出口
３を閉塞する閉塞部材５の断面Ｌ字の一辺（以下閉塞面
という）５１の巾および長さは、流出口３を完全に閉塞
できる大きさにするとともに、閉塞部材５の斜視図であ
る図２に示すように、閉塞部材５を溶接をする際、閉塞
部材５が翼２の間で固定され、溶接作業を容易にするた
め、斜め切欠き形状に形成された流出口３の翼２端部と
略同形状のテーパ状にされた接触面５２を設けた断面Ｌ
字の一端部除き、板金並に板厚を薄くしている。

【００２８】このように、圧縮空気６の流出口３からの
流出量を、ディスク７の冷却に好適な予め設定した量に
するため、ディスク７の側面の全周にわたって設けられ
た流出口３のうちの、特定の複数の流出口３に設置する
閉塞部材５は、Ｌ字断面形状に形成され、図１に示すよ
うに流出口３から内部に挿入され、斜め切欠き形状に形
成された流出口３の翼２端部と略同形状のテーパ状にさ
れ、他の部分よりも厚肉にされた接触面５２を翼２端部
に溶接した後、閉鎖面５１の周囲を、冷却流体用ダクト
１および接触面で接合された翼２に隣接する翼２に溶接
して流量調整プラグとしての閉塞部材５の流出口への取
付けが完了する。

【００２９】次に、図３は本発明の流量調整プラグの実
施の第２形態としての流量調整プラグの装着図で、図３
（ａ）は断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ
における流出口正面図である。

【００３０】本実施の形態の流量調整プラグは、実施の
第１形態の流量調整プラグに対して、閉塞部材５の形状
を前後反対にしたものであり、溶接をする際、閉塞部材
５が翼２の間で固定され、溶接作業を容易にするための
テーパ部５２は、実施の第１形態と同様に残してある。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量調整
プラグは； （１）高温になる回転部材の全周側面から冷却用流体の
旋回流を吹き付け、回転部材を効率良く冷却するための
内部に翼列を設けた、冷却流体用ダクトの流出口から流
出する冷却用流体の流出量を、回転部材の冷却に対応し
た予め設定した量にする流出面積にするために、Ｌ字断
面形状の閉塞部材を流出口に設けるものにした。

【００３２】これにより、冷却流体用ダクトの流出口か
ら流出する冷却用流体の流出量を、予め設定された量に
するため、開塞部材に穴を開ける場合、発生する切粉を
最小限にでき、切粉の冷却流体用ダクト内への侵入量が
低減し、しかも冷却流体用ダクト内へ侵入した切粉の外
部への摘出が容易になる。

【００３３】また、ドリル入手角に対して、穴をあける
閉塞面が垂直にできるので、流出量調整のための開口を
設けるドリル加工が容易になる。

【００３４】また、本発明の流量調整プラグは、流量調
整プラグを形成する閉塞部材が、斜め切欠き形状に形成
された流出口の端部の翼面と略同形状の接触面をＬ字断
面形状の一端部に設け、流出口の端部にこの接触面で接
続するものにした。

【００３５】これにより、流出口端部の三次元形状にさ
れた翼端部への閉塞部材の１時的な取付けができ、多少
の衝撃力が発生したときでも、閉塞部材の翼端部から脱
落が防止でき、流出口への閉塞部材の溶接作業が容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流量調整プラグの実施の第１形態とし
ての流量調整プラグ装着図で、図１（ａ）は断面図、図
１（ｂ）は図１（ａ）の矢視Ａ−Ａにおける流出口正面
図、

【図２】図１の流量調整プラグとしての使用される閉塞
部材を示す斜視図、

【図３】本発明の流量調整プラグの実施の第２形態とし
ての流量調整プラグの装着図で、図３（ａ）は断面図、
図３（ｂ）は図３（ａ）の矢視Ｂ−Ｂにおける流出口正
面図、

【図４】図３の流量測定プラグとして使用される閉塞部
材を示す斜視図、

【図５】予め設定された流出、量の冷却用流体を旋回流
にして、回転部材としてのディスク７の側面に吹き付け
るようにした本発明の流量調整プラグの適用を示す図
で、図５（ａ）は冷却用流体ダクトの後方からディスク
の側面を見るように示した１／４部分図、図５（ｂ）
は、図５（ａ）の矢視Ｃ−Ｃにおける断面図、

【図６】従来の流量調整プラグを装着した流出口の一例
を示す図で、図６（ａ）は流出口の部分断面図、図６
（ｂ）は図６（ａ）の矢視Ｄ−Ｄにおける流出口正面
図、

【図７】図６に示すプラグの斜視図、

【図８】従来の流量プラグを装着した流出口の他の例、
すなわち流量調整プラグに流量調整のための穴を穿設し
た例を示す図で、図８（ａ）は流出口の部分断面図、図
８（ｂ）は図８（ａ）の矢視Ｅ−Ｅにおける流出口正面
図である。

【符号の説明】

１ 冷却流体用ダクト ２ 翼 ３ 流出口 ４ テーパ部 ５ 閉塞部材 ５１ 閉塞面 ５２ 接触面 ６ 冷却用流体としての圧縮空気 ７ 回転部材としてのディスク ８ プラグ ９ 穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温になる回転部材の側面から冷却用流
   体の旋回流を吹き付け、前記回転部材を冷却するための
   内部に翼を配列した冷却流体用ダクトの流出口に装着さ
   れ、前記流出口から流出する前記冷却用流体の流出量を
   調整するようにした流量調整プラグにおいて、前記流出
   口に設定流出量を流出させる流出面積にするＬ字断面形
   状の閉塞部材で形成するようにしたことを特徴とする流
   量調整プラグ。
2. 【請求項２】 前記流出口の端部を斜め切欠き形状に形
   成し、同端部と略同形状の接触面を前記閉塞部材のＬ字
   断面形状の一端部に設け、同閉塞部材を前記流出口の端
   部に前記接触面で接続するように取付けたことを特徴と
   する請求項１の流量調整プラグ。