JPS58133402A - Rotor cooling mechanism of axial flow turbine - Google Patents

Rotor cooling mechanism of axial flow turbine

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JPS58133402A
JPS58133402A JP1551082A JP1551082A JPS58133402A JP S58133402 A JPS58133402 A JP S58133402A JP 1551082 A JP1551082 A JP 1551082A JP 1551082 A JP1551082 A JP 1551082A JP S58133402 A JPS58133402 A JP S58133402A
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JP
Japan
Prior art keywords
stage
balance hole
space
rotor
axial flow
Prior art date
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Pending
Application number
JP1551082A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Nagao
長尾 進一郎
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1551082A priority Critical patent/JPS58133402A/en
Publication of JPS58133402A publication Critical patent/JPS58133402A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/084Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades the fluid circulating at the periphery of a multistage rotor, e.g. of drum type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve a cooling effect, by differently forming a dimensional shape of balance holes in a pair of the first stage discs placed at a face-to-face position to each other in a double flow axial turbine. CONSTITUTION:Balance holes 5a, 5b are provided to the first stage discs 4a, 4b, and labyrinth packings 7a, 7b mounted to the first stage nozzle inner wheel 6 are located at a face-to-face position in the radially outside of said holes. Size of the holes 5a, 5b is formed different to decrease pressure in a space 8 lower than pressure in a space 14a. In this way, a flow in one-way is generated in the space 8.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は軸流タービンのロータ冷却機構に係り、特に複
流型の多段軸流タービンのロータ冷却機構に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a rotor cooling mechanism for an axial flow turbine, and more particularly to a rotor cooling mechanism for a double flow type multi-stage axial flow turbine.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

高温の蒸気やガスを作動媒体とする軸流タービンにおい
ては、タービンへ流入する高温流体によって入口部が高
温にさらされ、特に回転部品であるロータの応力がきび
しくなるため、ロータを冷却する必要が生じることが多
い。
In axial flow turbines that use high-temperature steam or gas as a working medium, the inlet section is exposed to high temperatures due to the high-temperature fluid flowing into the turbine, and the rotor, which is a rotating component, is particularly stressed, so it is necessary to cool the rotor. often occurs.

第1図は従来から用いられている複流型の多段蒸気ター
ビンのロータ冷却機構を例示するもので、タービンに流
体が流入した直後の第1段落および第2段落を示してい
る。
FIG. 1 illustrates a rotor cooling mechanism of a conventionally used double-flow multi-stage steam turbine, and shows the first and second stages immediately after fluid flows into the turbine.

この例では、ロータ1の第1段動N2の根元部の反動度
を負とすることにより、動翼出口の根元部の圧力を動゛
翼入口部根元部よりも高め、これによって第1段ノズル
3から流入して第1段動翼2を出た流体の一部を第1段
ディスク4に設けたバランスホール5を通して第1段デ
ィスク4の前側へ導いた後、第1段ノズル内輪6側に設
けたラビリンスパツキン7と第1段ディスク4の間隙を
通して第1段ノズル6の出口部へ流出するようにしてお
り、この流体の流れによって第1段ディスク4を冷却し
ている。
In this example, by setting the degree of reaction at the root of the first stage N2 of the rotor 1 to be negative, the pressure at the root of the rotor blade outlet is made higher than that at the root of the rotor blade inlet. A part of the fluid flowing in from the nozzle 3 and exiting the first stage rotor blade 2 is guided to the front side of the first stage disc 4 through the balance hole 5 provided in the first stage disc 4, and then transferred to the first stage nozzle inner ring 6. The fluid flows out to the outlet of the first stage nozzle 6 through a gap between the labyrinth packing 7 provided on the side and the first stage disc 4, and the first stage disc 4 is cooled by this flow of fluid.

この機構は構造が簡単でしばしば用いられるが、第1段
落の根元の反動度を負にしているため、段落性能が低下
するおそれがあり、また相対する第1段ディスクの中間
部8付近には蒸気の流れがほとんどないためロータの回
転による摩擦によって流体の温度が上昇して中間部8付
近のロータ冷却が不十分になるという難点がある。
This mechanism has a simple structure and is often used, but since the recoil at the base of the first stage is negative, there is a risk of deteriorating the stage performance. Since there is almost no flow of steam, the temperature of the fluid increases due to friction caused by the rotation of the rotor, resulting in insufficient cooling of the rotor near the intermediate portion 8.

第2図に示す別の従来例では、第1段ディスク4の根元
部に設けた孔9によって第1段ディスクの前側8と第2
段ノズル10の出口部空間11を連絡するよう、にして
おり、第1段動翼2出口の流体の一部は、第1段ディス
ク4のバランスホール5を通ってディスク前側へ導びか
れた後、孔9に冷却する。
In another conventional example shown in FIG.
The outlet spaces 11 of the stage nozzles 10 are communicated with each other, and a part of the fluid at the outlet of the first stage rotor blade 2 is guided to the front side of the disc through the balance hole 5 of the first stage disc 4. After that, it is cooled through the hole 9.

このような機構では1つのディスクの異なった径の部分
に2列の穴が貫通することとなるため、構造強度上に難
点がある。
In such a mechanism, two rows of holes pass through portions of different diameters of one disk, which poses a problem in terms of structural strength.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は従来のロータ冷却機構における上述の如き難点
を除去し、簡単な構造(=拘らず冷却効果の大きな軸流
タービンを提供することを目的とするものである。
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned difficulties in conventional rotor cooling mechanisms and to provide an axial flow turbine with a simple structure (i.e., a large cooling effect).

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は上記目的を達成するため、相対向する1対の第
1段ディスク(二夫々バランスホールな設けると共に、
第1段ノズル内輪に、前記1対の第1段ディスクのバラ
ンスホール外側位置に相対するよう1対のラビリンスパ
ツキンを設けた複流型軸流タービンC二おいて、前記い
ずれか一方の第1段ディスクのバランスホールの寸法形
状を他方の第1段ディスクのバランスホールと異ならせ
、前記一方のバランスホールを通して第1段ノズル内輪
とロータによりて形成される空間内に流入した流体が前
記他方のバランスホールな通して前記空間外へ流出する
よう構成したことを主たる特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention includes a pair of first-stage disks facing each other (both of which are provided with a balance hole,
In a double flow type axial flow turbine C2, in which a pair of labyrinth packings are provided in the inner ring of the first stage nozzle so as to face positions outside the balance holes of the pair of first stage disks, one of the first stage The size and shape of the balance hole of the disk are different from the balance hole of the other first stage disk, so that the fluid flowing into the space formed by the first stage nozzle inner ring and the rotor through the balance hole of the other balance hole is different from the balance hole of the other first stage disk. The main feature is that it is configured to flow out of the space through a hole.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、第6図および第4図を参照して本発明の詳細な説
明する。
The present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 6 and 4.

13図の実施例において、第1段ディスク4 a t4
bにはバランスホール5m 、5bが設けられており、
これらのバランスホールの位置より半径方向外側には、
第1段ノズル内輪6側に取付けられたラビリンスパツキ
ン7m 、7bが相対している。
In the embodiment shown in FIG. 13, the first stage disk 4 a t4
B has a balance hole 5m and 5b,
Radially outward from the position of these balance holes,
Labyrinth packings 7m and 7b attached to the inner ring 6 side of the first stage nozzle face each other.

8は第1段ノズル内輪6とロータ1によって創成された
空間を示す。
8 indicates a space created by the first stage nozzle inner ring 6 and the rotor 1.

また一方(図では右側)の第1段ディスク4bは、その
下流側(二おいて第2段ノズル内輪12b(二取付けら
れたラビリンスパツキン10と相対している。
Further, the first stage disk 4b on one side (the right side in the figure) faces the labyrinth packing 10 attached to the second stage nozzle inner ring 12b (two on the downstream side).

このような構成の本実施例では、右側第1段ディスク4
bのバランスホー1v5bの右側の空間14bの圧力は
第2段ノズル10bの出口圧力(二はぼ等しく、またバ
ランスホール5m 、5bの大きさを異ならせて適切に
組合せることにより、第1段ノズル内輪6とロータ1で
形成される空間8の圧力を第1段動翼2mの出口部14
11の圧力よりやや低くなるようm整することができる
In this embodiment with such a configuration, the right first stage disk 4
The pressure in the space 14b on the right side of the balance hole 1v5b is approximately equal to the outlet pressure of the second stage nozzle 10b, and by appropriately combining the balance holes 5m and 5b with different sizes, The pressure in the space 8 formed by the nozzle inner ring 6 and the rotor 1 is transferred to the outlet section 14 of the first stage rotor blade 2m.
The pressure can be adjusted to be slightly lower than the pressure of 11.

これζ二より左側の第1段動jiii2mを出た蒸気の
−8がバランスホール51を通じて空間8へ流入し、さ
ら(ニバランスホール5bを通じて空間14bへ導びか
れた後、第2段ノズル内輪12bと第2段動N15bの
間隙から流出し、この間にディスク4m、ロータ1、デ
ィスク4bを冷却する。
The steam -8 exiting the first stage jiii2m on the left side of ζ2 flows into the space 8 through the balance hole 51, and is further guided into the space 14b through the balance hole 5b, and then flows into the second stage nozzle inner ring. 12b and the second stage N15b, and cools the disk 4m, rotor 1, and disk 4b during this time.

この場合、空間8には一方向の流れが生じているため流
体がよどむことがなく、風損じより流体の温度が上昇す
ることもない。
In this case, since a unidirectional flow occurs in the space 8, the fluid does not stagnate, and the temperature of the fluid does not rise due to wind damage.

マタティスクに設けるバランスホールハ従゛釆ノものと
同程度のものでよく、構造強度の低下を招くことはない
The balance hole provided in the matatisk may be of the same size as that of the subordinate pot, and the structural strength will not be reduced.

さらに第1段落は根元の反動度を負とする必要がないの
で、段落性能の低下がない。
Furthermore, since there is no need for the first stage to have a negative recoil degree at the base, there is no deterioration in the performance of the stage.

第4図に示す実施例では、第3図の機構と比較して右側
第2段ディスク15bにバランスホール16bを設ける
と共に、第2段ディスク15bはその上流側においてバ
ランスホール位置より半径方向外側部にて、第2段ノズ
ル内輪12b側に取付けられたラビリンスパツキン17
bと相対して第4図中のその他の構成は第3図の場合と
同様である。
In the embodiment shown in FIG. 4, compared to the mechanism shown in FIG. 3, a balance hole 16b is provided in the right second stage disc 15b, and the second stage disc 15b has a portion radially outward from the balance hole position on the upstream side. , the labyrinth packing 17 attached to the second stage nozzle inner ring 12b side
The other configurations in FIG. 4 as opposed to b are the same as in FIG. 3.

このような構成の本実施例では、バランスホール16b
の大きさが充分であれば空間14bの圧力は第2段動翼
17bの出口圧力にほぼ等しく、またバランスホール5
a 、sbの大きさを適切に組合せることにより、空間
8の圧力を第1段動翼2aの出口部空間141の圧力よ
りもやや低くすることができる。
In this embodiment with such a configuration, the balance hole 16b
If the size of the space 14b is sufficient, the pressure in the space 14b will be approximately equal to the outlet pressure of the second stage rotor blade 17b, and the balance hole 5
By appropriately combining the sizes of a and sb, the pressure in the space 8 can be made slightly lower than the pressure in the outlet space 141 of the first stage rotor blade 2a.

これにより、左側の第1段動翼2aを出た流体の一部が
バランスホール5aを通過して空間8へ流入した後、バ
ランスホール5b、空間14b。
As a result, a part of the fluid exiting the left first stage rotor blade 2a passes through the balance hole 5a and flows into the space 8, and then flows through the balance hole 5b and the space 14b.

バランスホール16bを通過して右側第2段動翼17b
の出口へと導びかれ、この間にディスク4m。
Passing through the balance hole 16b, the right second stage rotor blade 17b
During this time, the disc was 4m away.

ロータ1、ディスク4bを冷却する。The rotor 1 and disk 4b are cooled.

この場合、冷却流体がバランスホール16bを通って段
落出口にて通路部へ流出するため、第3図の実施例のよ
うに第2段ノズル10bと羽根17b間で通路へ流出す
る構造に比べ主流を乱す可能性が少ない点で有利である
In this case, since the cooling fluid passes through the balance hole 16b and flows out into the passage at the stage exit, the main flow is different from the structure in which the cooling fluid flows out into the passage between the second stage nozzle 10b and the vane 17b as in the embodiment shown in FIG. This is advantageous in that there is less possibility of disturbing the

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によればバランスホールの大
きさを左右の第1段ディスクで少し異ならせるだけで、
ロータの構造強度の低下あるいは段落性能の低下を伴な
うことなく、ロータの冷却を可能とすることができ高性
能で耐久性の優れた軸流タービンを得ることができる。
As described above, according to the present invention, by simply making the size of the balance hole slightly different between the left and right first-stage disks,
The rotor can be cooled without reducing the structural strength of the rotor or the stage performance, and an axial flow turbine with high performance and excellent durability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図と第2図は夫々、従来のロータ冷却機構を示す断
面図、in3図と第4図は夫々本発明によるロータ冷却
機構の実施例を示す断面図である。 1  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 
ロータ2 、2at  2b−・・第1段動翼3、3a
t 3b・・・第1段ノズル 4 、 4m、  4b・・・第1段ディスク5 、 
5at  5b・・・第1段バランスホール6 ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・第1段ノズル内
輪7  、 7ae  7b・・・第1段ノズルラビリ
ンスパツキン 8゛ ・・・・・・・・・・・・・−・・・・・・・第
1段ノズル内輪とロータにより形成される空間 9 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・孔1
0 = 10a r 1 ob +++第2段ノズル1
1  ・・・・・・・・〜・・・・・・・・・・・・第
2段ノズルの出口部空間 12b ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
第2段ノズル内輪13b  ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・第2段ノズルラビリンスパツキン 14m、14b・・・・・・・・・・・・第1段動翼3
口部空間15b  ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・第2段ディスク16b ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・第2段バランスホール17b
  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第2
段ノズルラビリンスパッキン 第1図 d 第2図 第3図 第4図 1M  b  励
FIGS. 1 and 2 are sectional views showing a conventional rotor cooling mechanism, and FIG. 3 and 4 are sectional views showing an embodiment of the rotor cooling mechanism according to the present invention, respectively. 1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Rotor 2, 2at 2b--first stage moving blade 3, 3a
t3b...first stage nozzle 4, 4m, 4b...first stage disk 5,
5at 5b...1st stage balance hole 6...
・・・・・・・・・・・・・・・ 1st stage nozzle inner ring 7, 7ae 7b... 1st stage nozzle labyrinth seal 8゛ ・・・・・・・・・・・・・-・・・・・・Space 9 formed by the first stage nozzle inner ring and rotor ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Hole 1
0 = 10a r 1 ob +++ 2nd stage nozzle 1
1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Exit space 12b of second stage nozzle ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Second stage nozzle inner ring 13b ・・・・・・・・・・・・
......2nd stage nozzle labyrinth gasket 14m, 14b...1st stage rotor blade 3
Mouth space 15b ・・・・・・・・・・・・・・・
...Second stage disk 16b ......
・・・・・・・・・・・・Second stage balance hole 17b
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Second
Stage nozzle labyrinth packing Fig. 1 d Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 1M b Excitation

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、相対向する1対の第1段ディスクに夫々バランスホ
ールを設けると共に、第1段ノズル内輪に、前記1対の
第1段ディスクのバランスホール外側位置に相対するよ
う1対のラビリンスバッキングを設けた複流型軸流ター
ビンにおいて、前記いずれか一方の第1段ディスクのバ
ランスホールな他方の第1段ディスクのバランスホール
と異ならせ、前記一方のバランスホールを通して第1段
ノズル内輪とロータによって形成される空間内に流入し
た流体が前記他方のバランスホールな通して前記空間外
へ流出するよう構成したことを特徴とする軸流タービン
のロータ冷却機構。 2、 一方の第1段ディスクのバランスホールを通して
第1段動翼用口部空間に流入した流体を流出させる第2
段バランスホールが第2段ディスクに設けられているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の軸流タービ
ンのロータ冷却機構。
[Scope of Claims] 1. A balance hole is provided in each of the pair of first-stage discs facing each other, and a balance hole is provided in the inner ring of the first-stage nozzle so as to face the outer position of the balance hole of the pair of first-stage discs. In a double flow axial flow turbine provided with a pair of labyrinth backings, the balance hole of one of the first stage disks is different from the balance hole of the other first stage disk, and the first stage is A rotor cooling mechanism for an axial flow turbine, characterized in that fluid flowing into a space formed by a nozzle inner ring and a rotor flows out of the space through the other balance hole. 2. A second valve that allows the fluid that has flowed into the first stage rotor blade mouth space through the balance hole of one of the first stage discs to flow out.
The rotor cooling mechanism for an axial flow turbine according to claim 1, wherein the stage balance hole is provided in the second stage disk.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997044568A1 (en) * 1996-05-23 1997-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Turbine shaft and process for cooling a turbine shaft

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