JPH1150803A - Clearance sealing structure of bolt hole for connecting gas turbine disk - Google Patents
Clearance sealing structure of bolt hole for connecting gas turbine diskInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回収式蒸気冷却を
用いるガスタービンにおいて、ディスク連結用ボルト孔
の隙間のシール構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seal structure for a gap between bolt holes for disk connection in a gas turbine using recovery steam cooling.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来技術の説明に先立ち、ガスタービン
における冷却技術の位置づけについて概要を説明する。
ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントを組合わ
せたコンバインド発電プラントは、熱エネルギーの高温
域をガスタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそ
れぞれ分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収して
利用するようにしたものであり、近年特に脚光を浴びて
いる発電システムである。2. Description of the Related Art Prior to the description of the prior art, the outline of the role of cooling technology in a gas turbine will be described.
Combined power plants that combine a gas turbine plant and a steam turbine plant share the heat energy in the high-temperature region with the gas turbine and the low-temperature region with the steam turbine, and effectively collect and use the heat energy. This is a power generation system that has been particularly spotlighted in recent years.
【０００３】このようなコンバインド発電プラントにお
いては、トッピングサイクルのガスタービンを冷却する
手法が技術開発の一つの大きなテーマであり、より効率
的な冷却手法を求めて試行錯誤が重ねられた結果、冷却
媒体として圧縮空気を使用した空気冷却方式から、ボト
ミングサイクルで得られる蒸気を使用する蒸気冷却方式
へと推移している状況にある。In such a combined power generation plant, a technique for cooling a gas turbine in a topping cycle is one of the major themes of technology development, and as a result of repeated trial and error in search of a more efficient cooling technique, cooling has been performed. There is a transition from an air cooling system using compressed air as a medium to a steam cooling system using steam obtained in a bottoming cycle.
【０００４】一方、蒸気冷却方式を採用するに際して
は、冷却媒体である蒸気の経路途中での漏洩を極力防止
することがサイクルの効率を向上させるための重要な要
件であり、同蒸気経路の各所において、それぞれの機
能、構造に応じた種々の改良が加えられている。On the other hand, when employing the steam cooling system, it is an important requirement for improving the efficiency of the cycle to prevent the leakage of steam as a cooling medium in the course of the steam as much as possible. , Various improvements corresponding to the respective functions and structures have been made.
【０００５】図５は、従来の蒸気冷却式ガスタービンの
構造断面図を示す。まず、同図より冷却媒体３の流れを
説明する。ガスタービン後部ロータ１３の外周パイプ１
３ａより取入れられた冷却媒体３は、ディスク２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄの各段を貫く冷却媒体供給パイプ１４を
通り、タービンブレード１１、１２の下方に配置された
キャビティ１６、１７に送り込まれる。その後、冷却媒
体３は、各キャビティ１６、１７の外径側に夫々配置さ
れたラジアル孔１９、２０を通り、各タービンブレード
１１、１２に供給される。FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional steam-cooled gas turbine. First, the flow of the cooling medium 3 will be described with reference to FIG. Outer peripheral pipe 1 of gas turbine rear rotor 13
The cooling medium 3 taken in from the disks 3a, 2a
The cooling medium is supplied to the cavities 16 and 17 disposed below the turbine blades 11 and 12 through the cooling medium supply pipe 14 passing through the stages b, 2c and 2d. Thereafter, the cooling medium 3 is supplied to the turbine blades 11 and 12 through radial holes 19 and 20 arranged on the outer diameter sides of the cavities 16 and 17 respectively.
【０００６】タービンブレード１１、１２に供給された
冷却媒体３は、各々のタービンブレード１１、１２を冷
却した後、再びラジアル孔２１、２２を通ってキャビテ
ィ１８へ回収され、同部から冷却媒体供給パイプ１４と
位相を変えて配置されている冷却媒体回収パイプ１５を
通って後部ロータ１３へ戻される。後部ロータ１３へ戻
された冷却媒体３は、内周パイプ１３ｂを通してガスタ
ービン外部へ送り出される。After the cooling medium 3 supplied to the turbine blades 11 and 12 cools the respective turbine blades 11 and 12, the cooling medium 3 is returned to the cavity 18 through the radial holes 21 and 22 again, and supplied from the same part. The refrigerant is returned to the rear rotor 13 through a cooling medium recovery pipe 15 arranged out of phase with the pipe 14. The cooling medium 3 returned to the rear rotor 13 is sent out of the gas turbine through the inner peripheral pipe 13b.
【０００７】次に、各ディスク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ
及び後部ロータ１３の組立て構造について説明する。各
ディスク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び後部ロータ１３
は、ディスクの連結用ボルト１によって連結されてい
る。よって各ディスク及びロータには、連結用ボルト１
を通すために軸方向に貫通したボルト孔４が開けられて
いる。これらボルト孔４は、複数のディスクをボルトで
連結するために、組立性の観点から、連結用ボルト１の
径よりも十分大きな孔径が開けられている。従ってボル
ト連結後、ボルト孔４と連結用ボルト１の間には、大き
な隙間５が空くような構造となっている。これにより、
連結される各ディスク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び後部
ロータ１３に開けられるボルト孔４の配置のピッチが加
工公差の範囲内で若干ずれても、滑らかに連結用ボルト
１を貫通し、連結することが出来る。Next, each of the disks 2a, 2b, 2c, 2d
The assembly structure of the rear rotor 13 will be described. Each disk 2a, 2b, 2c, 2d and rear rotor 13
Are connected by a connecting bolt 1 of the disk. Therefore, each disk and rotor has a connecting bolt 1
A bolt hole 4 penetrating in the axial direction is formed in order to allow the passage. These bolt holes 4 are provided with a hole diameter sufficiently larger than the diameter of the connection bolt 1 from the viewpoint of assemblability in order to connect a plurality of disks with bolts. Therefore, after the bolts are connected, a large gap 5 is formed between the bolt hole 4 and the connecting bolt 1. This allows
Even if the pitch of the arrangement of the connected disks 2a, 2b, 2c, 2d and the bolt holes 4 formed in the rear rotor 13 is slightly deviated within the processing tolerance, the connection bolts 1 penetrate smoothly and are connected. I can do it.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図６は前述の図５に示
す従来の蒸気冷却ガスタービンにおけるディスク２ａ、
２ｂ部の詳細図である。同図より、前記した従来のガス
タービンディスクでは、ディスク２ａにおいて、キャビ
ティ１８に送られてきた冷却媒体３が連結用ボルト１と
同ボルトを通すためにディスク２ａに設けられたボルト
孔４との隙間５から系外の低圧部２３へ漏洩してしま
い、洩れた蒸気は回収が不可能となる。これは、冷却媒
体３の圧力が上昇するほど多量の漏洩を許してしまうこ
ととなり、コンバインドサイクルとしての効率を下げて
しまう。図７は上記の漏洩部の拡大図を示し、（ａ）が
縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図であ
り、ボルト孔４には連結用ボルト１が挿通され、その隙
間より冷却媒体３が洩れる状態が示されている。FIG. 6 shows the disks 2a, 2b, 2c, and 2d in the conventional steam-cooled gas turbine shown in FIG.
It is a detailed view of 2b part. As shown in the figure, in the conventional gas turbine disk described above, in the disk 2a, the cooling medium 3 sent to the cavity 18 is connected to the connection bolt 1 and the bolt hole 4 provided in the disk 2a for passing the bolt. Leakage from the gap 5 to the low-pressure part 23 outside the system makes it impossible to recover the leaked steam. This means that as the pressure of the cooling medium 3 increases, a larger amount of leakage is allowed, and the efficiency of the combined cycle decreases. FIG. 7 shows an enlarged view of the above-mentioned leaking part, (a) is a longitudinal sectional view, (b) is an EE sectional view in (a), and the connecting bolt 1 is inserted into the bolt hole 4. The state where the cooling medium 3 leaks from the gap is shown.
【０００９】また、図８は上記のボルト孔４と連結用ボ
ルト１との隙間にシールピースを装着した場合を示し、
（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ
断面図である。図８に示すように単純にこの連結用ボル
ト１とボルト孔４との隙間５を塞ぐために隙間に密着す
るようなシールピース３１を装着した場合、同部からの
冷却媒体３の漏洩は防げるが、ディスクの回転時に連結
用ボルト１の遠心力による大きな面圧をシールピース３
１自身が受け持つこととなる。このため、シールピース
３１は、連結用ボルト１との接触部３４に摩耗を生じ、
長時間の耐久性が劣るといった問題点を含んでいる。FIG. 8 shows a case where a seal piece is mounted in a gap between the bolt hole 4 and the connecting bolt 1.
(A) is a longitudinal sectional view, (b) is FF in (a).
It is sectional drawing. As shown in FIG. 8, when the seal piece 31 is simply attached to the gap so as to close the gap 5 between the connection bolt 1 and the bolt hole 4, leakage of the cooling medium 3 from the gap can be prevented. When the disk rotates, a large surface pressure due to the centrifugal force of the connecting bolt 1 is applied to the seal piece 3.
1 will take charge of itself. For this reason, the seal piece 31 wears at the contact portion 34 with the connecting bolt 1,
There is a problem that the long-term durability is poor.
【００１０】そこで本発明は、従来の冷却媒体を導き、
翼を冷却するガスタービンディスクにおいて、ディスク
の連結用ボルトとボルト孔との隙間から洩れる冷却媒体
を低減するためのシール構造を提供することを課題とし
てなされたものである。Accordingly, the present invention provides a conventional cooling medium,
It is an object of the present invention to provide a seal structure for reducing a cooling medium leaking from a gap between a connection bolt of a disk and a bolt hole in a gas turbine disk for cooling blades.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の（１），（２）の手段を提供する。The present invention provides the following means (1) and (2) to solve the above-mentioned problems.
【００１２】（１）ディスクの軸方向に貫通したボルト
孔を設け、同ボルトに連結用ボルトを通してディスクを
連結し、同ディスクに設けられた通路から冷却媒体を導
いて翼に供給し、翼を冷却後同冷却媒体を回収するよう
に構成したガスタービンディスクにおいて、前記ボルト
孔の一端側の周囲に径方向に拡大した段部を設け、同段
部に前記連結用ボルトと前記ボルト孔との隙間を閉じ、
同隙間を小さくするブッシュ状のシールピースを配設し
てシールすることを特徴とするガスタービンディスク連
結用ボルト孔の隙間シール構造。(1) A bolt hole penetrating in the axial direction of the disk is provided, the disk is connected to the bolt through a connecting bolt, a cooling medium is guided from a passage provided in the disk and supplied to the blade, and the blade is In a gas turbine disk configured to recover the same cooling medium after cooling, a stepped portion that is radially enlarged around one end of the bolt hole is provided, and the connecting bolt and the bolt hole are formed in the same stepped portion. Close the gap,
A clearance seal structure for a bolt hole for connecting a gas turbine disk, wherein a bush-shaped seal piece for reducing the clearance is provided for sealing.
【００１３】（２）上記（１）の発明において、前記シ
ールピースは前記径方向に拡大した段部で径方向に摺動
可能とし、前記連結用ボルトが遠心力により前記ボルト
孔内でディスク外径側へ移動した時に、前記シールピー
スも同連結用ボルトと共に移動し、かつシールピースの
内側と前記連結用ボルトとの間には所定の最小隙間が開
くように前記段部内で径方向に移動可能に配設されてい
ることを特徴とするガスタービンディスク連結用ボルト
孔の隙間シール構造。(2) In the invention of the above (1), the seal piece is slidable in the radial direction at the step portion enlarged in the radial direction, and the connecting bolt is moved outside the disk in the bolt hole by centrifugal force. When moved to the radial side, the seal piece also moves together with the connection bolt, and moves radially within the step so that a predetermined minimum gap is opened between the inside of the seal piece and the connection bolt. A gap sealing structure for a bolt hole for connecting a gas turbine disk, wherein the gap sealing structure is provided so as to be capable of being provided.
【００１４】本発明の（１）においてはブッシュ状のシ
ールピースを設けたので、冷却媒体の漏洩を支配してい
た隙間が、連結用ボルトとボルト孔の隙間から、より小
さなシールピースと連結用ボルトとの隙間へ移行するこ
とによって冷却媒体の漏洩が抑えられる。In (1) of the present invention, since the bush-shaped seal piece is provided, the gap that governs the leakage of the cooling medium is reduced from the gap between the connection bolt and the bolt hole to the smaller seal piece and the connection hole. By shifting to the gap with the bolt, leakage of the cooling medium is suppressed.
【００１５】本発明の（２）においては、ディスクの回
転時、連結用ボルトがボルト孔内で遠心力によりディス
ク外径側へ移動した場合でも、シールピースも同様に連
結用ボルトに接触しないように一定の距離を保ちながら
段部内でディスク外径側へ移動するし、また、最終的は
段部内のボルト孔の径方向の接触面へ接触することによ
って位置決めされる。よって、シールピースは、連結用
ボルトの遠心力による面圧を回避することができ、これ
による摩耗が生じないため、耐久性を向上させることが
可能となる。According to (2) of the present invention, even when the connecting bolt moves to the outer diameter side of the disc due to centrifugal force in the bolt hole during rotation of the disc, the seal piece similarly does not contact the connecting bolt. The disk is moved toward the outer diameter side of the disk within the step portion while maintaining a constant distance, and is finally positioned by contacting the radial contact surface of the bolt hole in the step portion. Therefore, the seal piece can avoid the surface pressure due to the centrifugal force of the connecting bolt and does not wear due to this, so that the durability can be improved.
【００１６】上記の（１），（２）の発明により、ガス
タービンの冷却媒体経路からの漏洩は、極力低減し、シ
ールピース自身の耐久性も向上することから、蒸気冷却
方式の採用の実現性を大幅に促進することができたもの
である。According to the above inventions (1) and (2), the leakage from the cooling medium path of the gas turbine is reduced as much as possible and the durability of the seal piece itself is improved. It was able to greatly promote the nature.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービンディスク連結用ボルト孔
の隙間シール構造の全体説明図で、（ａ）はディスク回
転時におけるディスクの連結用ボルトとボルト孔との隙
間のシール構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ａ−Ａ断面図である。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall explanatory view of a gap sealing structure of a gas turbine disk connecting bolt hole according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (a) shows a seal of a gap between a disk connecting bolt and a bolt hole during rotation of a disk. FIG. 2B is a cross-sectional view showing the structure, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
【００１８】図１において、符号１乃至５、１４乃至２
２は図５に示す従来例と同一機能を有するものであるの
で詳しい説明は省略し、そのまま引用して説明するが、
本発明の特徴部分は符号６、７で示す部分であり、以下
に詳しく説明する。In FIG. 1, reference numerals 1 to 5, 14 and 2
2 has the same function as that of the conventional example shown in FIG.
Characteristic portions of the present invention are portions indicated by reference numerals 6 and 7, which will be described in detail below.
【００１９】図１（ａ）において、従来例で説明したよ
うに、ディスクの連結用ボルト１と同ボルトを通すため
にディスク２ａに設けられたボルト孔４との隙間５よ
り、冷却媒体３の低圧部２３側への漏洩が発生する。こ
れを防止するため、ブッシュ状のシールピース６および
シールピース６の抜け止め用に同心状の止め輪７を連結
用ボルト１とボルト孔４の間に装着する。In FIG. 1A, as described in the conventional example, the cooling medium 3 is supplied from the gap 5 between the connecting bolt 1 of the disk and the bolt hole 4 provided in the disk 2a for passing the bolt. Leakage to the low pressure part 23 side occurs. In order to prevent this, a bush-shaped seal piece 6 and a concentric retaining ring 7 for preventing the seal piece 6 from coming off are mounted between the connection bolt 1 and the bolt hole 4.
【００２０】図１（ｂ）に示すようにディスク回転時に
は連結用ボルト１は遠心力によりディスク外径側に移動
し、外側はボルト孔４の外側へ移動し、ボルト孔４の内
側は隙間５を生じるが、このシールピース６を装着する
ことにより冷却媒体３の漏洩を支配していた隙間が、連
結用ボルト１とボルト孔４の隙間５から、より小さなシ
ールピース６と連結用ボルト１との隙間９へ移行するこ
とによって冷却媒体３の漏洩が抑えられる。As shown in FIG. 1B, during rotation of the disk, the connecting bolt 1 moves to the outer diameter side of the disk due to centrifugal force, moves to the outside of the bolt hole 4 outside, and the gap 5 inside the bolt hole 4. However, when the seal piece 6 is attached, the gap that governs the leakage of the cooling medium 3 is reduced from the gap 5 between the connection bolt 1 and the bolt hole 4 to the smaller seal piece 6 and the connection bolt 1. To the gap 9, the leakage of the cooling medium 3 is suppressed.
【００２１】図２は本実施の形態におけるガスタービン
組立時におけるディスクの連結用ボルト１とボルト孔４
との隙間５のシール構造の詳細な断面図、図３はガスタ
ービンのディスク回転時の連結用ボルト１とボルト孔４
との隙間５のシール構造の詳細な断面図である。FIG. 2 shows a disk connecting bolt 1 and a bolt hole 4 when assembling the gas turbine according to the present embodiment.
3 is a detailed cross-sectional view of a seal structure of a gap 5 between the bolt 1 and the connection bolt 1 when the gas turbine disk rotates.
FIG. 4 is a detailed cross-sectional view of a seal structure of a gap 5 between the first and second embodiments.
【００２２】図２に示すように組立時においては、連結
用ボルト１はボルト孔４の中心に配置されており、連結
用ボルト中心３２とボルト孔中心３３とは一致してい
る。シールピース６は連結用ボルト１の周囲に、シール
ピース内径と連結用ボルト外径との間に隙間９を保ち、
その高圧側の面は止め輪７で押えられ、反対の低圧側の
面はディスク２ａの段部のボルト孔内のシールピース軸
方向接触面８で接している。As shown in FIG. 2, at the time of assembly, the connecting bolt 1 is arranged at the center of the bolt hole 4, and the connecting bolt center 32 and the bolt hole center 33 coincide with each other. The seal piece 6 maintains a gap 9 around the connection bolt 1 between the seal piece inner diameter and the connection bolt outer diameter,
The surface on the high pressure side is pressed by a retaining ring 7 and the surface on the opposite low pressure side is in contact with the axial contact surface 8 of the seal piece in the bolt hole of the step portion of the disk 2a.
【００２３】上記のようなシール構造によりシールピー
ス６とボルト孔４の間からの冷却媒体３の漏洩は、シー
ルピース６がシールピース前後の高い差圧によって、ボ
ルト孔内の軸方向接触面８に押付けられることによりシ
ールされる。The leakage of the cooling medium 3 from between the seal piece 6 and the bolt hole 4 due to the seal structure as described above causes the seal piece 6 to lose its axial contact surface 8 in the bolt hole due to the high differential pressure across the seal piece. Sealed by pressing against
【００２４】図３に示すように回転時においては、ディ
スク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及びロータ１３は回転し、
連結用ボルト１はボルト孔４内で遠心力によりディスク
外径側へ移動し、連結用ボルト中心３２とボルト孔中心
３３はずれてしまう。シールピース６も同様にディスク
外径側へ移動する。As shown in FIG. 3, during rotation, the disks 2a, 2b, 2c, 2d and the rotor 13 rotate,
The connecting bolt 1 moves to the outer diameter side of the disk due to centrifugal force in the bolt hole 4 and the connecting bolt center 32 and the bolt hole center 33 are displaced. Similarly, the seal piece 6 moves to the outer diameter side of the disk.
【００２５】この時、連結用ボルト１は、ボルト孔４の
ディスク外径側内面に当り、それ以上外径側に移動でき
ないのに対し、シールピース６の方は、連結用ボルト１
がボルト孔４の外径側内面に当った時点でもシールピー
ス６の対応部のボルト孔４の内面、即ち、ボルト孔の径
方向接触面１０に達せず、更に外径側に上記接触面１０
に当る。At this time, the connecting bolt 1 hits the inner surface of the bolt hole 4 on the outer diameter side of the disk and cannot move any further to the outer diameter side, whereas the sealing piece 6 has the connecting bolt 1
Does not reach the inner surface of the bolt hole 4 at the corresponding portion of the seal piece 6, that is, the radial contact surface 10 of the bolt hole, and the contact surface 10
Hit.
【００２６】よって、連結用ボルト１の外径面とシール
ピース６の内径面との間に隙間９が形成され、ディスク
外径側であっても、シールピース６は連結用ボルト１の
外径面には、接触しない。また、ボルト孔４のディスク
外径側の反対（中心）内径側においても、シールピース
６の内径面は、連結用ボルト１の外径面と接触しない。Therefore, a gap 9 is formed between the outer diameter surface of the connection bolt 1 and the inner diameter surface of the seal piece 6, and the seal piece 6 has the outer diameter of the connection bolt 1 even on the disk outer diameter side. Do not touch the surface. Also, on the inner diameter side (center) opposite to the outer diameter side of the disk of the bolt hole 4, the inner diameter surface of the seal piece 6 does not contact the outer diameter surface of the connection bolt 1.
【００２７】このように連結用ボルト１の外径、ボルト
孔径、シールピース６の内、外径、及びそれらの加工公
差の組合せを設定することにより、シールピース６の内
径面は、常に全周にわたり連結用ボルト１の外径面と接
触しないことになる。これによりシールピース６は、連
結用ボルト１からの面圧を回避することが出来、接触部
の摩耗が生じないので耐久性を向上させることが出来
る。By setting the combination of the outer diameter of the connecting bolt 1, the diameter of the bolt hole, the inner diameter and the outer diameter of the seal piece 6, and the processing tolerance thereof, the inner diameter surface of the seal piece 6 always has the entire circumference. Does not come into contact with the outer diameter surface of the connecting bolt 1. As a result, the seal piece 6 can avoid the surface pressure from the connecting bolt 1, and the contact portion does not wear, so that the durability can be improved.
【００２８】当然ながら、遠心力により連結用ボルト１
およびシールピース６がディスク外径側に移動した後に
も、両者の隙間９は組立時と同様に最小限度に抑えられ
ているため、シール性は損なわれない。Of course, the connecting bolt 1
Even after the seal piece 6 has moved to the outer diameter side of the disk, the gap 9 between them is kept to a minimum as in the case of assembling, so that the sealing performance is not impaired.
【００２９】次に、具体的な適用の一例として、加工公
差を考慮した場合の連結用ボルト１、同ボルトを通すた
めディスクに設けられた軸方向に貫通したボルト孔４、
シールピース６および、シールピースの径方向接触面１
０の各径寸法と、それらを組合せた状態でのディスク回
転時の連結用ボルト１とシールピース６との隙間９の関
係の一形態を図４に示す。Next, as an example of a specific application, a connecting bolt 1 in consideration of a processing tolerance, a bolt hole 4 provided in a disc for passing the bolt, and penetrating in the axial direction,
Seal piece 6 and radial contact surface 1 of seal piece
FIG. 4 shows one form of the relationship between the diameters 0 and the gap 9 between the connecting bolt 1 and the seal piece 6 when the disk is rotated in a state where they are combined.
【００３０】図４においてａは連結用ボルト１の外径、
ｂはシールピース６の内径、ｃはシールピース６の外
径、ｄはボルト孔４の径、ｅはシールピースの径方向接
触面１０の径である。In FIG. 4, a is the outer diameter of the connecting bolt 1,
b is the inner diameter of the seal piece 6, c is the outer diameter of the seal piece 6, d is the diameter of the bolt hole 4, and e is the diameter of the radial contact surface 10 of the seal piece.
【００３１】次に、上記の図４を参照し、上記に説明の
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの寸法、加工公差、隙間５、隙間９
ａ，９ｂ、シールピース６の隙間面積、ボルト孔４の隙
間面積の各具体的数値を表１に示す。表２はシールピー
ス６内径と連結用ボルト１の隙間９がディスクの外径側
９ａで最小の時、また、表３はシールピース６内径と連
結用ボルト１の隙間９が逆にディスク内径側９ｂで最小
の時の数値で、それぞれ加工公差を考慮した寸法、隙間
９ａ，９ｂを示している。Next, referring to FIG. 4 described above, the dimensions a, b, c, d and e described above, the processing tolerance, the gap 5 and the gap 9
Table 1 shows specific numerical values of a, 9b, the gap area of the seal piece 6, and the gap area of the bolt hole 4. Table 2 shows that the gap 9 between the inner diameter of the seal piece 6 and the connecting bolt 1 is the smallest on the outer diameter side 9a of the disc, and Table 3 shows that the gap 9 between the inner diameter of the seal piece 6 and the connecting bolt 1 is opposite to the inner diameter side of the disc. 9b is the minimum numerical value, and indicates the dimensions and gaps 9a and 9b in consideration of the processing tolerance.
【００３２】[0032]
【表１】 [Table 1]
【００３３】[0033]
【表２】 [Table 2]
【００３４】[0034]
【表３】 [Table 3]
【００３５】シールピース６のない状態で、冷却媒体３
の漏洩を支配していたディスクの連結用ボルト１とボル
ト孔４との隙間５の面積は、上記の表１より平均で２
１．６ｍｍ2 となる。これに対して、シールピース６を
装着することによって、冷却媒体３の漏洩を支配する隙
間は、連結用ボルト１とシールピース６との隙間９へ移
行し、その面積は、同じく表１より平均で６．５ｍｍ2
（最大７．８ｍｍ2 −最小５．２ｍｍ2 ）と前述の隙間
面積の約３０％に低減することができ、シール性が著し
く向上する。With no seal piece 6, the cooling medium 3
The area of the gap 5 between the connecting bolt 1 and the bolt hole 4 of the disk which governed the leakage of
1.6 mm 2 . On the other hand, by installing the seal piece 6, the gap governing the leakage of the cooling medium 3 shifts to the gap 9 between the connection bolt 1 and the seal piece 6, and the area thereof is also averaged from Table 1. 6.5mm 2
(Maximum 7.8 mm 2 -minimum 5.2 mm 2 ), which can be reduced to about 30% of the gap area described above, and the sealing performance is remarkably improved.
【００３６】更に、各部位が表１に示す加工公差で作製
されて回転している状態においては、隙間９は加工公差
の関係からディスク外径側で最も小さくなり、その値は
表２に示す如く０．００５ｍｍである。また、ディスク
内径（中心）側で最も小さくなる時を表３で示してお
り、０．００５ｍｍである。Further, in a state where each part is formed with the processing tolerances shown in Table 1 and is rotating, the gap 9 becomes smallest on the outer diameter side of the disk due to the processing tolerances, and the values are shown in Table 2. 0.005 mm. Table 3 shows the time when the diameter becomes the smallest on the disk inner diameter (center) side, and is 0.005 mm.
【００３７】上記の表１〜表３の結果より、連結用ボル
ト１の外径面とシールピース６の内径面は、加工公差
上、最も接近する場合でも表２、表３に示す隙間９を保
つため両者の接触は回避され、連結用ボルト１の面圧に
よるシールピース６の摩耗は、防がれる。According to the results of Tables 1 to 3, the outer diameter surface of the connecting bolt 1 and the inner diameter surface of the seal piece 6 have the gap 9 shown in Tables 2 and 3 even when they are closest due to processing tolerance. Therefore, contact between the two is avoided, and wear of the seal piece 6 due to the surface pressure of the connecting bolt 1 is prevented.
【００３８】以上説明したように本実施の形態において
は、ガスタービンディスクにおいて、ディスクの連結用
ボルト１と同ボルトを通すためにディスクに設けられた
軸方向に貫通したボルト孔４との隙間５へ、ブッシュ状
のシールピース６およびシールピースの抜け止め用の同
心状の止め輪７を装着することにより、冷却媒体３の漏
洩を支配していた隙間が、連結用ボルト１とボルト孔４
の隙間５から、より小さなシールピース６と連結用ボル
ト１との隙間９へ移行することによって冷却媒体３の漏
洩が抑えられる。As described above, in the present embodiment, in the gas turbine disk, the gap 5 between the bolt 1 for connecting the disk and the bolt hole 4 penetrating in the axial direction provided in the disk for passing the bolt. By mounting a bush-shaped seal piece 6 and a concentric retaining ring 7 for preventing the seal piece from coming off, the gap that governed the leakage of the cooling medium 3 is reduced to the connection bolt 1 and the bolt hole 4.
By moving from the gap 5 to the gap 9 between the smaller seal piece 6 and the connecting bolt 1, leakage of the cooling medium 3 is suppressed.
【００３９】また、ディスクの回転時、連結用ボルト１
がボルト孔４内で遠心力によりディスク外径側へ移動し
た場合でも、シールピース６も同様に連結用ボルト１に
接触しないように一定の距離を保ちながらディスク外径
側へ移動するし、また、シールピース６は最終的にボル
ト孔４の径方向の接触面１０へ接触することによって位
置決めされる。よって、シールピース６は、連結用ボル
ト１の遠心力による面圧を回避することができ、これに
よる摩耗が生じないため、耐久性を向上させることが可
能となる。When the disk is rotating, the connecting bolt 1
In the case where the seal piece 6 moves to the outer diameter side of the disk due to centrifugal force in the bolt hole 4, the seal piece 6 also moves to the outer diameter side of the disk while maintaining a certain distance so as not to contact the connecting bolt 1. The seal piece 6 is positioned by finally contacting the radial contact surface 10 of the bolt hole 4. Therefore, the seal piece 6 can avoid the surface pressure due to the centrifugal force of the connecting bolt 1 and does not wear due to this, so that the durability can be improved.
【００４０】以上の結果、ガスタービンの冷却媒体経路
からの漏洩は、極力低減し、シールピース自身の耐久性
も向上することから、蒸気冷却方式の採用の実現性を大
幅に促進することができたものである。As a result, the leakage from the cooling medium path of the gas turbine is reduced as much as possible and the durability of the seal piece itself is improved, so that the feasibility of adopting the steam cooling system can be greatly promoted. It is a thing.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明の（１）のガスタービンディスク
連結用ボルト孔の隙間シール構造は、ディスクの軸方向
に貫通したボルト孔を設け、同ボルトに連結用ボルトを
通してディスクを連結し、同ディスクに設けられた通路
から冷却媒体を導いて翼に供給し、翼を冷却後同冷却媒
体を回収するように構成したガスタービンディスクにお
いて、前記ボルト孔の一端側の周囲に径方向に拡大した
段部を設け、同段部に前記連結用ボルトと前記ボルト孔
との隙間を閉じ、同隙間を小さくするブッシュ状のシー
ルピースを配設してシールすることを特徴としている。
このような構成により、冷却媒体の漏洩を支配していた
隙間が、連結用ボルトとボルト孔の隙間から、より小さ
なシールピースと連結用ボルトとの隙間へ移行すること
によって冷却媒体の漏洩が抑えられる。According to the first aspect of the present invention, the gap sealing structure of the bolt hole for connecting the gas turbine disk is provided with a bolt hole penetrating in the axial direction of the disk, and the disk is connected to the bolt through the connecting bolt. In a gas turbine disk configured to guide a cooling medium from a passage provided in the disk to supply the blade to the blade and to recover the cooling medium after cooling the blade, the gas turbine disk is radially enlarged around one end of the bolt hole. A step portion is provided, and a gap between the connection bolt and the bolt hole is closed in the step portion, and a bush-shaped seal piece for reducing the gap is provided for sealing.
With such a configuration, the gap that governed the leakage of the cooling medium shifts from the gap between the connecting bolt and the bolt hole to the gap between the smaller seal piece and the connecting bolt, thereby suppressing the leakage of the cooling medium. Can be
【００４２】本発明の（２）は、上記（１）の発明にお
いて、前記シールピースは前記径方向に拡大した段部で
径方向に摺動可能とし、前記連結用ボルトが遠心力によ
り前記ボルト孔内でディスク外径側へ移動した時に、前
記シールピースも同連結用ボルトと共に移動し、かつシ
ールピースの内側と前記連結用ボルトとの間には所定の
最小隙間が開くように前記段部内で径方向に移動可能に
配設されていることを特徴としている。このような構成
により、ディスクの回転時、連結用ボルトがボルト孔内
で遠心力によりディスク外径側へ移動した場合でも、シ
ールピース同様に連結用ボルトに接触しないように一定
の距離を保ちながらディスク外径側へ移動し、最終的に
ボルト孔の段部の接触面へ接触することによって位置決
めされる。よって、シールピースは、連結用ボルト遠心
力による面圧を回避することができ、これによる摩耗が
生じないため、耐久性を向上させることが可能となる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the seal piece is slidable in the radial direction at the step portion enlarged in the radial direction, and the connecting bolt is connected to the bolt by centrifugal force. When the seal piece moves to the outer diameter side of the disk in the hole, the seal piece also moves together with the connection bolt, and a predetermined minimum gap is opened between the inside of the seal piece and the connection bolt. And is disposed so as to be movable in the radial direction. With such a configuration, even when the connecting bolt moves to the outer diameter side of the disc due to centrifugal force in the bolt hole during rotation of the disc, a fixed distance is maintained so as not to contact the connecting bolt similarly to the seal piece. It is moved to the outer diameter side of the disk and finally positioned by contacting the contact surface of the step portion of the bolt hole. Therefore, the seal piece can avoid the surface pressure due to the connection bolt centrifugal force, and the wear does not occur, thereby making it possible to improve the durability.
【００４３】上記のようにガスタービンの冷却媒体経路
からの漏洩は、極力低減し、シールピース自身の耐久性
も向上することから、蒸気冷却方式の採用の実現性を大
幅に促進することができたものである。As described above, the leakage from the cooling medium path of the gas turbine is reduced as much as possible and the durability of the seal piece itself is improved, so that the feasibility of adopting the steam cooling system can be greatly promoted. It is a thing.
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービンディ
スク連結用ボルト孔の隙間シール構造を示す全体の断面
図である。FIG. 1 is an overall sectional view showing a gap sealing structure of a gas turbine disk connecting bolt hole according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の一形態に係るガスタービン組立
て時におけるディスクの連結用ボルトとボルト孔との隙
間シール構造を示す部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view showing a gap sealing structure between a disc connecting bolt and a bolt hole when assembling the gas turbine according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の一形態に係るガスタービンのデ
ィスク回転時におけるディスクの連結用ボルトとボルト
孔との隙間シール構造を示す部分拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a gap sealing structure between a disc connecting bolt and a bolt hole when the disc of the gas turbine according to the embodiment of the present invention is rotating.
【図４】本発明の実施の一形態に係るガスタービンディ
スク連結用ボルト孔の隙間シール構造の各部の加工公差
を含めた寸法の表記位置を示す図で、（ａ）は軸方向の
断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）
は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。FIG. 4 is a diagram showing notation positions of dimensions including processing tolerances of respective parts of a gap seal structure of a bolt hole for connecting a gas turbine disk according to an embodiment of the present invention, and (a) is a sectional view in an axial direction; , (B) is a sectional view taken along line BB in (a), (c)
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
【図５】従来の蒸気冷却ガスタービンの断面図で、冷却
媒体の流れを示す。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional steam-cooled gas turbine, showing a flow of a cooling medium.
【図６】従来の蒸気冷却ガスタービンにおけるディスク
の連結用ボルトとボルト孔との隙間を示し、（ａ）は軸
方向の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図で
ある。FIGS. 6A and 6B show a gap between a connecting bolt of a disk and a bolt hole in a conventional steam-cooled gas turbine, wherein FIG. 6A is an axial sectional view, and FIG. 6B is a DD sectional view in FIG. .
【図７】従来の蒸気冷却ガスタービンのディスク連結用
ボルトとボルト孔との隙間からの冷却媒体の漏洩を示
し、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ｅ−Ｅ断面図である。7A and 7B show leakage of a cooling medium from a gap between a disk connecting bolt and a bolt hole of a conventional steam-cooled gas turbine, wherein FIG. 7A is an axial cross-sectional view, and FIG. It is E sectional drawing.
【図８】従来の蒸気冷却ガスタービンのディスク連結用
ボルトとボルト孔との隙間にシールピースを設けた例を
示し、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ｆ−Ｆ断面図である。8A and 8B show an example in which a seal piece is provided in a gap between a disk connecting bolt and a bolt hole of a conventional steam-cooled gas turbine, wherein FIG. 8A is an axial sectional view, and FIG. It is F sectional drawing.
１ 連結用ボルト ２ａ〜２ｄ タービンディスク ３ 冷却媒体 ４ ボルト孔 ５，９ 隙間 ６ シールピース ７ 止め輪 ８ シールピース軸方向接触面 ９ａ 外径側隙間 ９ｂ 内径側隙間 １０ シールピース径方向接触面 １１，１２ タービンブレード １３ 後部ロータ １６〜１８ キャビティ １９〜２２ ラジアル孔 ２３ 低圧部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Connection bolt 2a-2d Turbine disk 3 Cooling medium 4 Bolt hole 5, 9 Gap 6 Seal piece 7 Retaining ring 8 Seal piece axial direction contact surface 9a Outer diameter side gap 9b Inner diameter side gap 10 Seal piece radial direction contact surface 11, 12 Turbine blade 13 Rear rotor 16-18 Cavity 19-22 Radial hole 23 Low pressure part
Claims (2)
設け、同ボルトに連結用ボルトを通してディスクを連結
し、同ディスクに設けられた通路から冷却媒体を導いて
翼に供給し、翼を冷却後同冷却媒体を回収するように構
成したガスタービンディスクにおいて、前記ボルト孔の
一端側の周囲に径方向に拡大した段部を設け、同段部に
前記連結用ボルトと前記ボルト孔との隙間を閉じ、同隙
間を小さくするブッシュ状のシールピースを配設してシ
ールすることを特徴とするガスタービンディスク連結用
ボルト孔の隙間シール構造。1. A disk having a bolt hole penetrating in the axial direction of a disk, connecting the disk to the bolt through a connecting bolt, guiding a cooling medium from a passage provided in the disk to supply the blade to a blade, and cooling the blade. In the gas turbine disk configured to collect the same cooling medium, a stepped portion is provided radially enlarged around one end of the bolt hole, and a gap between the connection bolt and the bolt hole is provided in the stepped portion. And a bush-shaped seal piece for reducing the gap and disposing the bush-shaped seal piece for sealing.
た段部で径方向に摺動可能とし、前記連結用ボルトが遠
心力により前記ボルト孔内でディスク外径側へ移動した
時に、前記シールピースも同連結用ボルトと共に移動
し、かつシールピースの内側と前記連結用ボルトとの間
には所定の最小隙間が開くように前記段部内で径方向に
移動可能に配設されていることを特徴とする請求項１記
載のガスタービンディスク連結用ボルト孔の隙間シール
構造。2. The seal piece is slidable in the radial direction at the step portion enlarged in the radial direction. When the connecting bolt moves to the disk outer diameter side in the bolt hole due to centrifugal force, the seal piece is sealed. The piece also moves together with the connection bolt, and is arranged so as to be radially movable within the step so that a predetermined minimum gap is opened between the inside of the seal piece and the connection bolt. The gap sealing structure for a bolt hole for connecting a gas turbine disk according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20774797A JPH1150803A (en) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Clearance sealing structure of bolt hole for connecting gas turbine disk |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20774797A JPH1150803A (en) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Clearance sealing structure of bolt hole for connecting gas turbine disk |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1150803A true JPH1150803A (en) | 1999-02-23 |
Family
ID=16544879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20774797A Withdrawn JPH1150803A (en) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Clearance sealing structure of bolt hole for connecting gas turbine disk |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1150803A (en) |
Cited By (7)
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| CN109488389A (en) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | A kind of helium turbine turbine rotor |
-
1997
- 1997-08-01 JP JP20774797A patent/JPH1150803A/en not_active Withdrawn
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