JPS59155503A - 軸流タ−ビンのロ−タ冷却装置 - Google Patents
軸流タ−ビンのロ−タ冷却装置Info
- Publication number
- JPS59155503A JPS59155503A JP2862883A JP2862883A JPS59155503A JP S59155503 A JPS59155503 A JP S59155503A JP 2862883 A JP2862883 A JP 2862883A JP 2862883 A JP2862883 A JP 2862883A JP S59155503 A JPS59155503 A JP S59155503A
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- Japan
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- rotor
- blade
- fluid
- cooling fluid
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はタービンの性能ふ―よび信頼性榎損なうおそれ
がない軸流タービンのロータ冷却装置ζ二関する。
がない軸流タービンのロータ冷却装置ζ二関する。
一般（二軸流タービン（＝おいては、熱効率を向上させ
るため、作動流体の温度を可能な限シ高く′する方法が
採用されそいる。このため蒸気の入口部分が高温｛＝さ
らされること（二なυ、４！（二回転部分であるディス
クやロータの応力が厳しくなるので、ロータを強制的（
；冷却する８費がある。
るため、作動流体の温度を可能な限シ高く′する方法が
採用されそいる。このため蒸気の入口部分が高温｛＝さ
らされること（二なυ、４！（二回転部分であるディス
クやロータの応力が厳しくなるので、ロータを強制的（
；冷却する８費がある。
従来の冷却方式の一つに、第１段動翼ｌ出た蒸気の温度
が低くなることから、この蒸気をデイスり内や動翼の根
元部シニ導くものである。この方式の構造では、第１段
動翼の根元部の反動度を負とすること（二よ多、動翼の
出口の根元部の圧力を動翼の入口根元部の圧力よシも尚
＜シ、これ（二よって第１段ノズルおよび第１段動翼を
出た流体の一部をディスクとノズル内輪とで作るロータ
空所内に通してから第１段ノズルの出口部（二流出させ
、この流体の循環によって第１段ディスクおよびロータ
を冷却するよう（二構成されている。
が低くなることから、この蒸気をデイスり内や動翼の根
元部シニ導くものである。この方式の構造では、第１段
動翼の根元部の反動度を負とすること（二よ多、動翼の
出口の根元部の圧力を動翼の入口根元部の圧力よシも尚
＜シ、これ（二よって第１段ノズルおよび第１段動翼を
出た流体の一部をディスクとノズル内輪とで作るロータ
空所内に通してから第１段ノズルの出口部（二流出させ
、この流体の循環によって第１段ディスクおよびロータ
を冷却するよう（二構成されている。
この方式のものでは、構造が簡単なたのしばしば用いら
れるが、第１段落の根元の反動度を負にする必要がある
こと、および冷却用流体を第１段ノズルの出口部から流
出させるため、蒸気の主流が乱れて段落性能が低下する
という欠点がある。
れるが、第１段落の根元の反動度を負にする必要がある
こと、および冷却用流体を第１段ノズルの出口部から流
出させるため、蒸気の主流が乱れて段落性能が低下する
という欠点がある。
従来の冷却方式のもう一つに、ディスクとノズル内輪と
で作るロータ空所（二外部から冷却用流体を導き、その
ロータ表面を冷却した流体をディスクから第１段羽根、
の出口部へ導くよう４二構成したものである。この方式
のものでは、ロータ表面が効果的に冷却することができ
るが、最も応力が厳しい第１段羽根の植込部を十分冷却
できな、いおそれがある。
で作るロータ空所（二外部から冷却用流体を導き、その
ロータ表面を冷却した流体をディスクから第１段羽根、
の出口部へ導くよう４二構成したものである。この方式
のものでは、ロータ表面が効果的に冷却することができ
るが、最も応力が厳しい第１段羽根の植込部を十分冷却
できな、いおそれがある。
本発明の目的は、タービンの性能および信頼性を損うこ
となく、有効（ニディスクおよびロータな冷却すること
ができる軸流タービンの゛ロータ冷却装置を提供する（
＝ある。
となく、有効（ニディスクおよびロータな冷却すること
ができる軸流タービンの゛ロータ冷却装置を提供する（
＝ある。
本発明の軸流タービンのロータ冷却装置は、冷却流体を
ロータと第１段羽根デイスクとで作る嗣間部（二おいて
その羽根植込部表面（−衝突させる供給通路を作υ衝突
し終った冷却流体を第１段羽根の出口部へ流出させるよ
う（−構成したことを特、轍とするものでおる。
ロータと第１段羽根デイスクとで作る嗣間部（二おいて
その羽根植込部表面（−衝突させる供給通路を作υ衝突
し終った冷却流体を第１段羽根の出口部へ流出させるよ
う（−構成したことを特、轍とするものでおる。
以下本発明を図面（二示す実施例（二ついて説明する。
まず複流形軸流タービンの入口付近を示す第１図の実施
例（＝おいて、ロータ１のディスク２゜２に第１段羽根
３．３を設け、この第１段羽根３゜３（二対向して第１
段ノズル４．４を外輪５．５を２介してフレーム６に装
着している。第１段羽根３゜３を挾んで第２段ノズル７
．７および第２段羽根が順序よ〈取りつけられる。そし
て流体入口部８から導かれた高温高圧流体は、第１段ノ
ズル４゜４および第１段羽根３，３を通過する際（二、
ロータ１（二回転力を与える機械エネルギー（＝変換さ
れ、さら（二第１段落を出た流体は、第２段ノズル７゜
７ Ｃ流入して以下同様（ニしてロータ１（二回転力を
与える機械エネルギー（二変換されるよう６二構成され
ている。
例（＝おいて、ロータ１のディスク２゜２に第１段羽根
３．３を設け、この第１段羽根３゜３（二対向して第１
段ノズル４．４を外輪５．５を２介してフレーム６に装
着している。第１段羽根３゜３を挾んで第２段ノズル７
．７および第２段羽根が順序よ〈取りつけられる。そし
て流体入口部８から導かれた高温高圧流体は、第１段ノ
ズル４゜４および第１段羽根３，３を通過する際（二、
ロータ１（二回転力を与える機械エネルギー（＝変換さ
れ、さら（二第１段落を出た流体は、第２段ノズル７゜
７ Ｃ流入して以下同様（ニしてロータ１（二回転力を
与える機械エネルギー（二変換されるよう６二構成され
ている。
本発明≦二おいては、流体入口部８を利用して外部の冷
却流体供給源と連通ずる供°給管９を設け、この供給管
９で導かれた冷却用流体を第１段ディスク２．２の羽根
植込部２ａ、２ａｉ二吹きつけて冷却することを特徴と
している。すなわち、第１段ノズル４，４の内輪１０の
内部（二、ディスク２．２の羽根植込部２ａ、２ａの内
面（二対向して開口する所蒙数の通気孔１１に設け、こ
の通気孔１１に冷却用流体の供給管９が接続されている
。また第１段ノズル内輪１０と羽根植込部２ａ＋２ａと
の間隙部（＝は、２ビリンスパツキン１２を設け、さら
にデス、り２゜２の根元部ｉ二貫通孔１３を設けている
。
却流体供給源と連通ずる供°給管９を設け、この供給管
９で導かれた冷却用流体を第１段ディスク２．２の羽根
植込部２ａ、２ａｉ二吹きつけて冷却することを特徴と
している。すなわち、第１段ノズル４，４の内輪１０の
内部（二、ディスク２．２の羽根植込部２ａ、２ａの内
面（二対向して開口する所蒙数の通気孔１１に設け、こ
の通気孔１１に冷却用流体の供給管９が接続されている
。また第１段ノズル内輪１０と羽根植込部２ａ＋２ａと
の間隙部（＝は、２ビリンスパツキン１２を設け、さら
にデス、り２゜２の根元部ｉ二貫通孔１３を設けている
。
次５二本発明の冷却作用（二ついて説明する。外部の冷
却流体供給源から供給管９を介して尋かられた低温の冷
却用流体は、通気孔１１を経て羽根植込部２ａ、２ａの
内面へはソ直交するよう（二吹きつけられる。羽根植込
部２ａ、２ａおよびディスク２゜２の表面な効果的（二
冷却したのち、ディスク２゜３の出口部へ導かれる。
却流体供給源から供給管９を介して尋かられた低温の冷
却用流体は、通気孔１１を経て羽根植込部２ａ、２ａの
内面へはソ直交するよう（二吹きつけられる。羽根植込
部２ａ、２ａおよびディスク２゜２の表面な効果的（二
冷却したのち、ディスク２゜３の出口部へ導かれる。
一部。
こ＼でタービン回転体の％部分について、加わる最大応
力と材料弦波よｐ許容できる応力との比を第２図に示し
ている。第２図（二おいて、羽根植込部２ａ ｆ ２ａ
は遠心応力が大きいことと、形状が複雑なため応力集中
が生じることにより、応力比が最も大きくなっておシ、
場曾（二よっては許容限界Ｈな超える危険性がある。周
仰のよう（二材料の許容応力は温度が低下する（＝つれ
て増大する傾向（二あシ、一方回転部に加わる応力は、
温度（二は依存しないため、前記応力比は温度の低下と
とも６二減少する。
力と材料弦波よｐ許容できる応力との比を第２図に示し
ている。第２図（二おいて、羽根植込部２ａ ｆ ２ａ
は遠心応力が大きいことと、形状が複雑なため応力集中
が生じることにより、応力比が最も大きくなっておシ、
場曾（二よっては許容限界Ｈな超える危険性がある。周
仰のよう（二材料の許容応力は温度が低下する（＝つれ
て増大する傾向（二あシ、一方回転部に加わる応力は、
温度（二は依存しないため、前記応力比は温度の低下と
とも６二減少する。
また、一般（二流体を物体表面（二衝突させるようにし
た冷却法は、インビンジメント法と称されるが、種々の
方法の中で最も冷却効果の高い方法である。本発明では
、冷却用流体が羽根植込部２ａ＋２ａの表面と衝突する
ような構成となっているため、この部分の温度を著しく
低減することができ、その結果第２図表ｍ１．で示すよ
う（二当部の応力比を十分小さく保つことができる。な
お、第２図において、破線１２は冷却を行なわない両会
、一点鎖線１３は従来の冷却法を採用した場合の応力比
を示しである。さら（−前記貫通孔１３の個数と孔径を
適切に選定すれば、冷却用流体がラビリンスパツキン１
２と羽根植込部２ａ １２ａとの間を通ってノズル４゜
４と羽根３．３との藺の主流で混入することを防止でき
る。したがって冷却用流体が主流を乱すことがなく、高
い段落性能を維持することができる。
た冷却法は、インビンジメント法と称されるが、種々の
方法の中で最も冷却効果の高い方法である。本発明では
、冷却用流体が羽根植込部２ａ＋２ａの表面と衝突する
ような構成となっているため、この部分の温度を著しく
低減することができ、その結果第２図表ｍ１．で示すよ
う（二当部の応力比を十分小さく保つことができる。な
お、第２図において、破線１２は冷却を行なわない両会
、一点鎖線１３は従来の冷却法を採用した場合の応力比
を示しである。さら（−前記貫通孔１３の個数と孔径を
適切に選定すれば、冷却用流体がラビリンスパツキン１
２と羽根植込部２ａ １２ａとの間を通ってノズル４゜
４と羽根３．３との藺の主流で混入することを防止でき
る。したがって冷却用流体が主流を乱すことがなく、高
い段落性能を維持することができる。
次（ニル３図ｊ二示、す実施例（二ついて説明する。第
１図の実施例では、貫通孔１３を左右のディスク２゜２
（二対向して設ける場合を例にとって説明したが、第３
図Ｃ二示ずよう（二左右どちらか一方のディスクにのみ
貫通孔１３を設けてもよい。この場合（二は、貫通孔１
３が設けられたディスク側口開口する通気孔１１ａの孔
径な小さくし、反対側６二開口する通気孔１１ｂの孔径
な太きくし、さらに第１段ノズル内輪１０にラビリンス
パツキン１４を設ける・ことが好ましい。このような構
成とすること（二よ夛、前述と同一の漬れた効果が得ら
れる他（二、第１段ノズル内輪１０とロータ１とで形成
する空間部１５に回転部との一擦−もとア＜高温゛流体
が滞留することを防止できるという効果がオロわる。
１図の実施例では、貫通孔１３を左右のディスク２゜２
（二対向して設ける場合を例にとって説明したが、第３
図Ｃ二示ずよう（二左右どちらか一方のディスクにのみ
貫通孔１３を設けてもよい。この場合（二は、貫通孔１
３が設けられたディスク側口開口する通気孔１１ａの孔
径な小さくし、反対側６二開口する通気孔１１ｂの孔径
な太きくし、さらに第１段ノズル内輪１０にラビリンス
パツキン１４を設ける・ことが好ましい。このような構
成とすること（二よ夛、前述と同一の漬れた効果が得ら
れる他（二、第１段ノズル内輪１０とロータ１とで形成
する空間部１５に回転部との一擦−もとア＜高温゛流体
が滞留することを防止できるという効果がオロわる。
つぎ（ニル４図（＝示す他の実施例（二ついて説明する
。第１図および第３図に示す実施例では、冷、；却流体
を外部の供給源から導いた場合を示したが、第４図の実
施例では第１段ノズル４およ−び第１段羽根３で仕事し
た蒸気を使用している。すなわち、第１段羽根３の出口
圧力を左右の段落で異なった圧力となるよう（−第１段
ノズル４，４および第１段羽根３．３を選定し、圧力が
高い側の第１段羽根３の出口部外輪側と第１段ノズル内
輪ｌＯとを供給管９で連通している。そして出口圧力が
低い側のディスク２に貫通孔１３を設けている。
。第１図および第３図に示す実施例では、冷、；却流体
を外部の供給源から導いた場合を示したが、第４図の実
施例では第１段ノズル４およ−び第１段羽根３で仕事し
た蒸気を使用している。すなわち、第１段羽根３の出口
圧力を左右の段落で異なった圧力となるよう（−第１段
ノズル４，４および第１段羽根３．３を選定し、圧力が
高い側の第１段羽根３の出口部外輪側と第１段ノズル内
輪ｌＯとを供給管９で連通している。そして出口圧力が
低い側のディスク２に貫通孔１３を設けている。
この実施例の場合は、流体入口ｓ８からタービン段落（
二給送されて第１段ノズル４、および第１段羽根３を通
過した流体の一部分は、供給管９および通気孔１１ａ
、 ｌｌｂを通ってディスク２，２の内面（＝導かれる
。この流体はタービンに流入する流体よりも温度が低い
ため、十分な冷却能力を有しており、ディスク２．２又
はロータ１の表面を冷却したのち、貫通孔１３よシ第１
段羽根２の出口へ導かれて回収される。したがって先き
の実施例と同様な冷却作用を実行す−ることになる。
二給送されて第１段ノズル４、および第１段羽根３を通
過した流体の一部分は、供給管９および通気孔１１ａ
、 ｌｌｂを通ってディスク２，２の内面（＝導かれる
。この流体はタービンに流入する流体よりも温度が低い
ため、十分な冷却能力を有しており、ディスク２．２又
はロータ１の表面を冷却したのち、貫通孔１３よシ第１
段羽根２の出口へ導かれて回収される。したがって先き
の実施例と同様な冷却作用を実行す−ることになる。
以上のよう（二本発明（二よれば、冷却流体を第１段ノ
ズル内輪とロータとで作る空間部（二おいてその第１段
羽根ディスク表面（二衝突させるような供給通路を配設
し、かつその衝突し終った冷却用流体を第１段羽根の出
口部へ導く通路を形成したこと（二より、応力的（二最
も厳しい第１段羽根植込部を効果的口冷却すること、が
でき、その結果タービンの信頼性を著しく向上すること
ができるととも４二、冷却流体が主流を乱すことが無く
高いタービン性能を維持できる。
ズル内輪とロータとで作る空間部（二おいてその第１段
羽根ディスク表面（二衝突させるような供給通路を配設
し、かつその衝突し終った冷却用流体を第１段羽根の出
口部へ導く通路を形成したこと（二より、応力的（二最
も厳しい第１段羽根植込部を効果的口冷却すること、が
でき、その結果タービンの信頼性を著しく向上すること
ができるととも４二、冷却流体が主流を乱すことが無く
高いタービン性能を維持できる。
第１図は本発明（二よる軸流タービンのロータ冷却装置
の一実施例を示す断面図、第２図は本発明の冷却作用を
説明するための応力比特性図、第３図および第４図は本
発明の他の実施例を示す断面図である。 ｌ・・・ロータ ２・・・第１段羽根ディス
ク゛２ａ・・・第１段羽根植込蔀３・・−第１段羽根４
・・・第１段ノズル ５・・・ノズル外輪６・・・７
レーム ７・・・第２段ノズル８・・・流体入
口部 ９・・・供給管１０・・・第１段ノズル内輪
１１・・・通気孔１２・・・ラビリンスパツキン １
３・・・貫通孔（８７３３）代理人 弁理士 猪 股
祥 晃（ほか１名）第１図 第２図 ′４イそ 第３図 第４図
の一実施例を示す断面図、第２図は本発明の冷却作用を
説明するための応力比特性図、第３図および第４図は本
発明の他の実施例を示す断面図である。 ｌ・・・ロータ ２・・・第１段羽根ディス
ク゛２ａ・・・第１段羽根植込蔀３・・−第１段羽根４
・・・第１段ノズル ５・・・ノズル外輪６・・・７
レーム ７・・・第２段ノズル８・・・流体入
口部 ９・・・供給管１０・・・第１段ノズル内輪
１１・・・通気孔１２・・・ラビリンスパツキン １
３・・・貫通孔（８７３３）代理人 弁理士 猪 股
祥 晃（ほか１名）第１図 第２図 ′４イそ 第３図 第４図
Claims (5)
- （１）冷却流体をロータ、第１段羽根ディスクおよび第
１段ノズル内輪で作る空間部において、そのディスクの
羽根植込部旅回（二衝突させる冷却流体供給通路を配設
し、さら（−衝突し終った冷却流体を第１段羽根の出口
部へ匠出させる通路を設けたことを特徴とする軸流ター
ビンのロータ冷却装置。 - （２）冷却流体供給通路を第１段ノズル内輪内に羽根植
込部の表面に同って開口する通気孔を利用したことを特
徴とする請求 の軸流タービンのロータ冷却装置。 - （３）冷却流体を外部の冷却流体源から導くように構成
した特許請求の範囲第１項記載の軸流タービンのロータ
冷却装置。 - （４）冷却流体を．弟１段羽根の出口部の流体を利用し
た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ＭＥ。 - （５）第１段ノズル内輪（＝設けた左右の第１段羽根デ
ィスク《二向って開口する左右の通気孔の片方の通気孔
の孔径な小さくし、この小さい通気孔側のディス′り《
二第１段羽根の出口部《二向う通路を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第２項の軸流タービンのロータ冷
却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2862883A JPS59155503A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 軸流タ−ビンのロ−タ冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2862883A JPS59155503A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 軸流タ−ビンのロ−タ冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59155503A true JPS59155503A (ja) | 1984-09-04 |
Family
ID=12253816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2862883A Pending JPS59155503A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 軸流タ−ビンのロ−タ冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59155503A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09303105A (ja) * | 1996-05-14 | 1997-11-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タービンの調速段 |
| WO1997044568A1 (de) * | 1996-05-23 | 1997-11-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenwelle sowie verfahren zur kühlung einer turbinenwelle |
| WO1997049900A1 (de) * | 1996-06-21 | 1997-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbomaschine sowie verfahren zur kühlung einer turbomaschine |
| JP2005538284A (ja) * | 2002-07-01 | 2005-12-15 | アルストム テクノロジー リミテッド | 蒸気タービン |
| JP2010185450A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-08-26 | Toshiba Corp | 蒸気タービン |
| RU2482281C2 (ru) * | 2008-05-15 | 2013-05-20 | Дженерал Электрик Компани | Устройство и способ охлаждения первой ступени двухпоточной турбины |
| EP3009597A1 (de) * | 2014-10-15 | 2016-04-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Kontrollierte Kühlung von Turbinenwellen |
-
1983
- 1983-02-24 JP JP2862883A patent/JPS59155503A/ja active Pending
Cited By (11)
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| CN1079491C (zh) * | 1996-05-23 | 2002-02-20 | 西门子公司 | 涡轮机轴及用于冷却涡轮机轴的方法 |
| WO1997049900A1 (de) * | 1996-06-21 | 1997-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbomaschine sowie verfahren zur kühlung einer turbomaschine |
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| WO2016058855A1 (de) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Kontrollierte kühlung von turbinenwellen |
| CN107002494A (zh) * | 2014-10-15 | 2017-08-01 | 西门子公司 | 涡轮轴的可控冷却 |
| US10392941B2 (en) | 2014-10-15 | 2019-08-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Controlled cooling of turbine shafts |
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