JPS60209603A - 軸流圧縮機 - Google Patents
軸流圧縮機Info
- Publication number
- JPS60209603A JPS60209603A JP6333784A JP6333784A JPS60209603A JP S60209603 A JPS60209603 A JP S60209603A JP 6333784 A JP6333784 A JP 6333784A JP 6333784 A JP6333784 A JP 6333784A JP S60209603 A JPS60209603 A JP S60209603A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- working fluid
- temperature
- pressure side
- disk
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- 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
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
- F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、ロータの外周に翼をつけたターボ機械に関し
、特に、多段の軸流圧縮機に好適なロータ構造に関する
ものである。
、特に、多段の軸流圧縮機に好適なロータ構造に関する
ものである。
従来のガスタービン用軸流圧縮機等のターボ機械におい
ては、例えば特開昭５４−７１２１５号公報に開示され
ているように、ロータの外周°に多数段の動翼がディス
クを介して取付けられ、このロータをケーシング内で高
速で回転させることにより、作動流体を入口側から出口
側に流しながら、順次圧縮し所望の圧力の流体を必要個
所に送るようにしている。
ては、例えば特開昭５４−７１２１５号公報に開示され
ているように、ロータの外周°に多数段の動翼がディス
クを介して取付けられ、このロータをケーシング内で高
速で回転させることにより、作動流体を入口側から出口
側に流しながら、順次圧縮し所望の圧力の流体を必要個
所に送るようにしている。
このような構造において、軸流圧縮機を起動した場合、
作動流体は流路を通り入口側から出口側に流れていく間
に圧力、温度が上昇していき起動後間もない時点（起動
後２０分位）では流路に近いディスク外周部と、流路か
ら離れたディスク内周部とでかなりの温度差が生じる。
作動流体は流路を通り入口側から出口側に流れていく間
に圧力、温度が上昇していき起動後間もない時点（起動
後２０分位）では流路に近いディスク外周部と、流路か
ら離れたディスク内周部とでかなりの温度差が生じる。
このため、このような時点ではディスク内周部にかなり
の周方向引張応力が発生する。例えば、１６段ディスク
で起動後２０分の時点では、ディスク内周には外周との
温度差のための熱応力２５ｋｇｆ／ｍｍ”が発生し、こ
れと遠心応力５０ ｋｇ ｆ ／ｒｔｔｎ２ を加える
と、ディスク内周部には７５ｋｇｆ／ｍｍ２の高応力が
発生することになる。このため、通常使用されているデ
ィスク月の許容応力６０ ｋｇ ｆ ／ ｎ＋＋ｎ２に
比べかなり高くなる。しかし、ディスク材の許容応力を
大きくするには限度があり、なんとしても熱応力を１０
ｋｇｆ／ａｎ２以下に下げる必要があった。
の周方向引張応力が発生する。例えば、１６段ディスク
で起動後２０分の時点では、ディスク内周には外周との
温度差のための熱応力２５ｋｇｆ／ｍｍ”が発生し、こ
れと遠心応力５０ ｋｇ ｆ ／ｒｔｔｎ２ を加える
と、ディスク内周部には７５ｋｇｆ／ｍｍ２の高応力が
発生することになる。このため、通常使用されているデ
ィスク月の許容応力６０ ｋｇ ｆ ／ ｎ＋＋ｎ２に
比べかなり高くなる。しかし、ディスク材の許容応力を
大きくするには限度があり、なんとしても熱応力を１０
ｋｇｆ／ａｎ２以下に下げる必要があった。
本発明の目的は、上述の欠点がある起動後間もない時点
において発生する過大の周方向引張熱応力を減少させ、
信頼性の高いターボ機械のロータを提供することにある
。
において発生する過大の周方向引張熱応力を減少させ、
信頼性の高いターボ機械のロータを提供することにある
。
本発明は、高温、高圧の出口側作動流体を、ロータの中
心部の温度が低い間のみ、ロータ中心部を通して低温、
低圧の入口側にバイパスさせることにより、ロータ中心
部を暖め、外周部と中心部の温度差を減少させ、ロータ
中心孔の熱応力を低下させるもので、熱解析、応力解析
の結果、本方式によると熱応力が１／３に低下すること
を確認している。これにより、ターボ機械ロータの繰り
返し起動に伴うロータ中心孔部の疲労強度を大きに向上
させることができる。
心部の温度が低い間のみ、ロータ中心部を通して低温、
低圧の入口側にバイパスさせることにより、ロータ中心
部を暖め、外周部と中心部の温度差を減少させ、ロータ
中心孔の熱応力を低下させるもので、熱解析、応力解析
の結果、本方式によると熱応力が１／３に低下すること
を確認している。これにより、ターボ機械ロータの繰り
返し起動に伴うロータ中心孔部の疲労強度を大きに向上
させることができる。
以下、本発明のターボ機械のロータの一実施例を第１図
〜第５図により説明する。
〜第５図により説明する。
第１図は軸流圧縮機のロータとケーシングの主要部を示
し、ロータの上半分は断面図となっている。１はロータ
、２はケーシング、３は動翼、４は静翼、５は初段動翼
の付いたスタブシャフト、６はディスクであり、４多数
枚のディスクをスタブシャフト５とエンドディスク７の
間にはさみ、スタッキングボルト９によって締付けるこ
とによってロータを構成している。細流圧縮機をガスタ
ービンで使う場合この軸流圧縮機ロータと、タービンロ
ータとはトルクチューブ８によって連結されている。ま
た各段ディスク６の中心部には、欠陥除去のため一般に
は中心孔１０設けられている。
し、ロータの上半分は断面図となっている。１はロータ
、２はケーシング、３は動翼、４は静翼、５は初段動翼
の付いたスタブシャフト、６はディスクであり、４多数
枚のディスクをスタブシャフト５とエンドディスク７の
間にはさみ、スタッキングボルト９によって締付けるこ
とによってロータを構成している。細流圧縮機をガスタ
ービンで使う場合この軸流圧縮機ロータと、タービンロ
ータとはトルクチューブ８によって連結されている。ま
た各段ディスク６の中心部には、欠陥除去のため一般に
は中心孔１０設けられている。
Ｆ発うＲη噴■劃側け
１１は作動流体の流路でｌｌａは入口側、１１ｂは出口
側である。１２は流路１１に近いディスク外周部、１３
は中心孔１０に近いディスク内周部である。１４は出口
側ディスクの側面に設けた半径方向のスリットであり、
１５は入口側ディスクの側面に設けた半径方向のスリッ
トである。
側である。１２は流路１１に近いディスク外周部、１３
は中心孔１０に近いディスク内周部である。１４は出口
側ディスクの側面に設けた半径方向のスリットであり、
１５は入口側ディスクの側面に設けた半径方向のスリッ
トである。
このスリット１４の部分の詳細図を第２図に示す。
はたこのスリット１４の部分をロータの外周側から見た
図を第３図に示す。スリット１４はこれらの図かられか
るように複数本、径方向に放射状に設ける。これは図示
はしていないが、出口側ディスクのスリン１−１５につ
いても同じである。２２は中心孔１０の任意の位置に設
けた弁であり、この詳細図を第４図、第５図に示す。こ
こで１６は固定板で、これはディスク内周部１３に設け
た溝２３にはめ込んで固定されている。この固定板１６
にはベローズ１７が取り付けられており、その先には弁
軸１８が取りつけられている。図中、Ａは低温低圧側、
Ｂは高温高圧側である。このような構造の軸流圧縮機を
起動した場合、作動流体は流路１１の入口側１１ａから
出口側１１ｂに流れていく間に、圧力、温度が上昇して
いく。圧縮機起動直後高温高圧側Ｂの作動流体は、固定
板１６に設けた多数の孔２０を通りかつ弁軸１８と弁体
１９とのすきま２１を通って低温低圧側Ａに流れ、従っ
てロータ各段ディスク６のディスク内周部１３の温度を
上昇させることができる。そこでディスク内周部１３の
温度がある程度上昇するとこれに近接しているベローズ
１７が伸び、第５図に示す如く、弁軸１８と弁体１９が
密着し、高温高圧側Ｂの作動流体の低温低圧側Ａへの流
出を止め、定常運転状態では作動流体がこのバイパスを
通って流れない通常の圧縮機となる。
図を第３図に示す。スリット１４はこれらの図かられか
るように複数本、径方向に放射状に設ける。これは図示
はしていないが、出口側ディスクのスリン１−１５につ
いても同じである。２２は中心孔１０の任意の位置に設
けた弁であり、この詳細図を第４図、第５図に示す。こ
こで１６は固定板で、これはディスク内周部１３に設け
た溝２３にはめ込んで固定されている。この固定板１６
にはベローズ１７が取り付けられており、その先には弁
軸１８が取りつけられている。図中、Ａは低温低圧側、
Ｂは高温高圧側である。このような構造の軸流圧縮機を
起動した場合、作動流体は流路１１の入口側１１ａから
出口側１１ｂに流れていく間に、圧力、温度が上昇して
いく。圧縮機起動直後高温高圧側Ｂの作動流体は、固定
板１６に設けた多数の孔２０を通りかつ弁軸１８と弁体
１９とのすきま２１を通って低温低圧側Ａに流れ、従っ
てロータ各段ディスク６のディスク内周部１３の温度を
上昇させることができる。そこでディスク内周部１３の
温度がある程度上昇するとこれに近接しているベローズ
１７が伸び、第５図に示す如く、弁軸１８と弁体１９が
密着し、高温高圧側Ｂの作動流体の低温低圧側Ａへの流
出を止め、定常運転状態では作動流体がこのバイパスを
通って流れない通常の圧縮機となる。
前例のように弁を中心孔１０に設けないで、ディスク側
面の半径方向のスリット１４又は１５に設けてもよい。
面の半径方向のスリット１４又は１５に設けてもよい。
第６図および第７図に示す例は、ディスク側面の半径方
向スリット１５に設けたものである。ディスク内周部１
３の半径方向スリット１５側にリング状のスリット２４
を設け、ここに形状記憶合金でできたリング２５をはめ
込んでおく。圧縮機の起動直後、ディスク内周部１３が
低温である間は、形状記憶合金でできたリング２５と隣
接ディスク端面２７との間にはすきま２６が存在し、高
温高圧側Ｂの作動流体は中心孔１０、径方向スリット１
５を通って低温低圧側Ａに流れ、それによってディスク
内周部１３は暖められる。ディスク内周部１３の温度が
上昇すると形状記憶合金でできたリング２５も追従して
温度を上げ、形状記憶合金に設定したある温度以上にな
ると形状記憶合金でできたリング２５が伸び、第７図に
示す如く形状記憶合金でできたリング２５と隣接ディス
ク端面とは密着し、高温高圧側作動流体の低温低圧側へ
の流出を止め、先述の弁２２と全く同様な働りをする。
向スリット１５に設けたものである。ディスク内周部１
３の半径方向スリット１５側にリング状のスリット２４
を設け、ここに形状記憶合金でできたリング２５をはめ
込んでおく。圧縮機の起動直後、ディスク内周部１３が
低温である間は、形状記憶合金でできたリング２５と隣
接ディスク端面２７との間にはすきま２６が存在し、高
温高圧側Ｂの作動流体は中心孔１０、径方向スリット１
５を通って低温低圧側Ａに流れ、それによってディスク
内周部１３は暖められる。ディスク内周部１３の温度が
上昇すると形状記憶合金でできたリング２５も追従して
温度を上げ、形状記憶合金に設定したある温度以上にな
ると形状記憶合金でできたリング２５が伸び、第７図に
示す如く形状記憶合金でできたリング２５と隣接ディス
ク端面とは密着し、高温高圧側作動流体の低温低圧側へ
の流出を止め、先述の弁２２と全く同様な働りをする。
第８図は、一体ロータの圧縮機に対しての適用例である
。この場合は、中心孔１０、及び前述の例における半径
方向のスリット１４．１５に代わる半径方向の放射状小
孔２７．２８をドリル加工によって設ける。このように
して設けたバイパスに対し、弁２２を中心孔１０に取り
付けることにより、前述の例と全く同様に、起動直後の
ロータの熱応力を軽減することができる。
。この場合は、中心孔１０、及び前述の例における半径
方向のスリット１４．１５に代わる半径方向の放射状小
孔２７．２８をドリル加工によって設ける。このように
して設けたバイパスに対し、弁２２を中心孔１０に取り
付けることにより、前述の例と全く同様に、起動直後の
ロータの熱応力を軽減することができる。
上述の各実施例の構造によれば、起動直後、高温の出口
側作動流体をロータの中心部を通して低圧の入口側にバ
イパスさせることにより、ロータの中心部を暖めロータ
起動時の過大な熱応力を減少させることができ、ロータ
の繰り返し起動、停止に伴う疲労強度を高めることがで
きる。さらに本発明では、弁によって、ロータ内周部の
温度が量る適切な温度以上になるとこのバイパス流路を
閉じることができ、定常運転中作動流体が低圧側に漏れ
流体性能を損うという心配もない。
側作動流体をロータの中心部を通して低圧の入口側にバ
イパスさせることにより、ロータの中心部を暖めロータ
起動時の過大な熱応力を減少させることができ、ロータ
の繰り返し起動、停止に伴う疲労強度を高めることがで
きる。さらに本発明では、弁によって、ロータ内周部の
温度が量る適切な温度以上になるとこのバイパス流路を
閉じることができ、定常運転中作動流体が低圧側に漏れ
流体性能を損うという心配もない。
本発明により、現在要求の高まっているターボ機械の急
速起動、急速立ち上げ、高速化、高圧力比化に充分対処
できるロータを提供することができる。
速起動、急速立ち上げ、高速化、高圧力比化に充分対処
できるロータを提供することができる。
以上説明したように、本発明によれば、起動後間もない
時点において発生する過大の周方向引張熱応力を低減さ
せ、信頼性を向上させることができる。
時点において発生する過大の周方向引張熱応力を低減さ
せ、信頼性を向上させることができる。
第１図は本発明のターボ機械のロータの一例を備えた多
段軸流圧縮機の要部の一部断面正面図、第２図および第
３図は第１図におけるスリット部の拡大断面図およびロ
ータ外周からみた拡大図、第４図および第５図はベロー
ズ型弁の詳細を説明する断面図、第６図および第７図は
形状記憶合金を用いた弁の詳細を説明する断面図、第８
図は本発明のロータの他の例を備えた多段軸流圧縮機の
要部の一部断面正面図である。 １・・・ロータ、２・・・ケーシング、３・・・動翼、
４・・・静翼、訃・・前スタブシャフト、６・・・ディ
スク、７・・・エンドディスク、８・・・トルクチュー
ブ、９・・・スタッキングボルト、ｌＯ・・・中心孔、
１１・・・流路、１２・・・ディスク外周部、１３・・
・ディスク内周部、１４．１’５・・・半径方向スリッ
ト、１６・・・固定板、１７・・・ベローズ、１８・・
・弁軸、１９・・・弁体、２０・・・孔、２１・・・す
きま、２２・・・弁、２３・・・みぞ、２４・・・リン
グ、２５・・・形状記憶合金でできたリン￥ １ 図 ■ ２ 図 １（１ 第 ３ 図 １Δ 第 ６ 図 第 ７ 図
段軸流圧縮機の要部の一部断面正面図、第２図および第
３図は第１図におけるスリット部の拡大断面図およびロ
ータ外周からみた拡大図、第４図および第５図はベロー
ズ型弁の詳細を説明する断面図、第６図および第７図は
形状記憶合金を用いた弁の詳細を説明する断面図、第８
図は本発明のロータの他の例を備えた多段軸流圧縮機の
要部の一部断面正面図である。 １・・・ロータ、２・・・ケーシング、３・・・動翼、
４・・・静翼、訃・・前スタブシャフト、６・・・ディ
スク、７・・・エンドディスク、８・・・トルクチュー
ブ、９・・・スタッキングボルト、ｌＯ・・・中心孔、
１１・・・流路、１２・・・ディスク外周部、１３・・
・ディスク内周部、１４．１’５・・・半径方向スリッ
ト、１６・・・固定板、１７・・・ベローズ、１８・・
・弁軸、１９・・・弁体、２０・・・孔、２１・・・す
きま、２２・・・弁、２３・・・みぞ、２４・・・リン
グ、２５・・・形状記憶合金でできたリン￥ １ 図 ■ ２ 図 １（１ 第 ３ 図 １Δ 第 ６ 図 第 ７ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、外周に多数段の翼が取付けられ、ケーシング内で回
転することにより流路内を流れる作動流体を順次圧縮す
るターボ機械のロータにおいて、前記ロータの中心部に
低圧側から高圧側にわたって軸方向の孔を設け、この孔
の低圧側および高圧側両端部に径方向の流路を放射状に
設け、高圧側の作動流体の一部を、この流路および孔を
通して低圧側に逃がすように構成したことを特徴とする
ターボ機械のロータ。 ２、ロータの中心部に設けられる孔に、ロータ内部の温
度によって開閉する弁を入れ、ロータ内部の温度によっ
てその作動流体の逃がし量を制御できるように構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のターボ機
械のロータ。 ３、開閉弁として、ロータ内部の温度によって変形する
部材を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記
のターボ機械のロータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6333784A JPS60209603A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 軸流圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6333784A JPS60209603A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 軸流圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60209603A true JPS60209603A (ja) | 1985-10-22 |
| JPH0457880B2 JPH0457880B2 (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=13226320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6333784A Granted JPS60209603A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 軸流圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60209603A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4880354A (en) * | 1987-11-25 | 1989-11-14 | Hitachi, Ltd. | Warming structure of gas turbine rotor |
| CN107246282A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-10-13 | 中南大学 | 一种燃气轮机周向拉杆的锥形轮盘组合转子结构 |
| CN107269316A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-10-20 | 中南大学 | 一种燃气轮机中心拉杆式转子的锥形轮盘结构 |
| JP2018178992A (ja) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 斗山重工業株式会社 | ガスタービンブレードのリテーナ、それを用いたタービンユニット及びガスタービン |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5846801U (ja) * | 1981-09-25 | 1983-03-29 | 株式会社東芝 | タ−ビン軸冷却装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5846801B2 (ja) * | 1980-07-17 | 1983-10-19 | 敬 森 | 照明器具 |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP6333784A patent/JPS60209603A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5846801U (ja) * | 1981-09-25 | 1983-03-29 | 株式会社東芝 | タ−ビン軸冷却装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4880354A (en) * | 1987-11-25 | 1989-11-14 | Hitachi, Ltd. | Warming structure of gas turbine rotor |
| JP2018178992A (ja) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 斗山重工業株式会社 | ガスタービンブレードのリテーナ、それを用いたタービンユニット及びガスタービン |
| US10648350B2 (en) | 2017-04-11 | 2020-05-12 | DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD | Retainer for gas turbine blade, turbine unit and gas turbine using the same |
| CN107246282A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-10-13 | 中南大学 | 一种燃气轮机周向拉杆的锥形轮盘组合转子结构 |
| CN107269316A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-10-20 | 中南大学 | 一种燃气轮机中心拉杆式转子的锥形轮盘结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0457880B2 (ja) | 1992-09-14 |
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