KR19990014273A

KR19990014273A - 가스 터빈

Info

Publication number: KR19990014273A
Application number: KR1019980030593A
Authority: KR
Inventors: 다까시 사사끼
Original assignee: 니시무로 다이조; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 1999-02-25
Also published as: CN1512046A; CN1207454A; CN1266375C; JPH1150808A; CN1143954C; US6293089B1; KR100313822B1; DE69827555D1; EP1486643A2; US6155040A; JP3567065B2; EP0894942B1; EP0894942A3; DE69827555T2; EP0894942A2; EP1486643A3

Abstract

본 발명은 가스 터빈 디스크의 후류측에 접속한 후부축이 가스 터빈의 고온화에 충분하게 대처할 수 있도록 도모한 가스 터빈을 제공한다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 후부축(16)과, 냉각 매체 공급 통로(18) 또는 냉각 매체 회수 통로(19) 중 어느 한쪽 사이에 공기 통로(21)를 형성한 것이다.

Description

가스 터빈

본 발명은 가스 터빈의 고온부에 냉각 매체를 급배출시키는 가스 터빈에 관한 것이다.

최근의 가스 터빈은 그 고온화의 진전이 눈부시게 이전의 한때의 700℃, 900℃로부터 1100℃, 1300℃를 거쳐 1500℃이상으로 되어가고 있다.

이와 같이 가속도적으로 급상승하는 고온화중에서 가스 터빈은 초내열 합금강을 개발하여, 터빈 정익, 터빈 동익 등의 고온부에 적용하여 왔지만, 이 초내열 합금강마저도 사용 한도를 넘어 그 재력 강도 부족을 공기를 사용해서 커버하는 공기 냉각 기술을 채용하고 있다. 또한 최근의 가스 터빈에서는 고출력화, 고열효율화를 추구해서 가스 터빈 연소 가스 온도(가스 터빈 입구 연소 가스 온도)를 1500℃ 이상으로 하는 계획이 진행되고 있지만, 지금까지 적용하고 있었던 공기 냉각 기술로 플랜트 열효율을 시험 계산하면 불리해지고 이 때문에 냉각 매체를 공기로부터 증기로 이행시키고 있는 중이다.

냉각 매체로 증기를 사용한 가스 터빈에는 지금까지 수많은 제안이 있었고, 그 하나로 일본국 특개평8-277725호 공보가 있다.

이 기술은 도 17 및 도 18에 나타내듯이 단면 절단형으로 형성되어 축방향으로 중첩된 가스 터빈 로터(1)와 일체 제작된 가스 터빈 디스크(2)에 증기의 공급용의 통로(3)와 그 회수용의 통로(4)를 형성하고, 후부축(도시 안됨)으로부터 공급한 증기를 캐비티(5)를 이용해서 가스 터빈 동익(6)에 공급하여 냉각한 후, 그 증기를 통로(4)를 통해서 후부측에 회수시키도록 되어 있다.

한편 가스 터빈은 도 19에 나타내듯이 최종 단락의 가스 터빈 동익(6)을 구비한 가스 터빈 디스크(2)에 후부축(8)을 설치하여, 이 후부축(8)의 내부의 중앙측에 증기의 공급용 통로(3)와 그 반대측에 증기의 회수용 통로(4)를 구획하는 칸막이(14)를 형성하고 있다. 또 후부축(8)은 그 외축에 베어링 케이스(9), 패드(10), 누르개(11) 등을 구비한 저널 베어링(12)을 설치함과 함께 증기를 회수하는 회수로(13)를 설치하고 있다.

이와 같이 도 17, 도 18 및 도 19에 나타낸 특개평 8-277725호 공보는 후부축(8)에서 냉각용의 증기를 급배출시킴으로써 가스 터빈 로터(1), 가스 터빈 디스크(2), 가스 터빈 동익(6)에 발생하는 열응력을 낮게 해서 고온화에 대처하고 있다. 또한 도 18중 사선으로 나타내는 부분은 단면 절단 형상으로 형성한 가스 터빈 디스크(2)를 고정하는 스태킹 볼트용 구멍(7)이다.

도 17, 도 18 및 도 19에 나타낸 특개평 8-277725호 공보에서는 가스 터빈의 고온부에 공급하는 냉각용의 증기의 온도를 250℃가, 또 그 회수용의 증기 온도를 450℃가 되도록 각각 설정하여, 가스 터빈 로터(1) 및 가스 터빈 디스크(2)의 각 재료의 허용 온도 이하로 억제하고 있다.

그러나 가스 터빈의 고온부에 공급하는 냉각용의 증기 온도 250℃라고 하고, 그 회수용의 증기 온도 450℃라고 하는 이들 온도는 함께 후부축(8)을 축지하는 저널 베어링(12)의 허용 온도를 상당히 넘고 있다. 일반적으로 저널 베어링(12)은 각 구성 부품의 메탈 온도를 윤활유의 복사열에 가스 터빈 연소 가스의 복사열이 합쳐져도 100℃∼ 150℃가 되도록 억제하고 있지만, 상술한 바와 같이 냉각용, 회수용의 증기의 온도가 높으면, 베어링 내륜의 접동면에 피착한 화이트 메탈이 용융하여 운전상 위험 상태에 빠질 우려가 있다.

이 때문에 가스 터빈은 그 고온부를 냉각하는 데에 필요한 증기 온도를 확보하면서, 저널 베어링(12)의 안정 운전을 행하게 하는 수단을 강구해 둘 필요가 있다.

본 발명은 이와 같은 사정에 의거해서 이루어진 것으로서, 저널 베어링에 보호 수단을 강구함으로써 안정 운전을 행하게 함으로써 가스 터빈의 고온부를 효과적으로 냉각시키는 동시에 그 회수를 효과적으로 행하게 하는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 1 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 1 실시 형태에서의 공기 안내부를 나타내는 개략도.

도 3은 증기의 분사열이 저널 베어링측에 전달되는 온도 분포를 종래와 본 발명을 대비시킨 온도 분포선도.

도 4는 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 1 실시 형태에서의 공기 통로를 흐르는 공기의 거동을 설명하는 도면.

도 5는 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 1 실시 형태에서의 공기 안내부의 제 1 실시예를 나타내는 개략도.

도 6은 도 5의 A-A 화살표 방향에서 본 도면.

도 7은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 2 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도.

도 8은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 3 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도.

도 9는 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 3 실시 형태에서의 제 1 실시예를 나타내는 개략 상반 부분 단면도.

도 10은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 3 실시 형태에서의 제 2 실시예를 나타내는 개략 상반 부분 단면도.

도 11은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 4 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도.

도 12는 도 11의 B-B 화살표 방향 절단 단면도.

도 13은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 4 실시 형태에서의 단열부의 제 1 실시예를 나타내는 단면도.

도 14는 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 4 실시 형태에서의 제 1 실시예의 단열부를 나타내는 횡단 단면도.

도 15는 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 4 실시 형태에서의 제 1 실시예의 단열부의 형상을 나타내는 도면.

도 16은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 5 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도.

도 17은 종래의 가스 터빈을 나타내는 부분 단면도.

도 18은 도 17의 X화살표 방향에서 본 일부 절결 부분도.

도 19는 종래의 가스 터빈을 나타내는 상반 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스 터빈 로터

2 : 가스 터빈 디스크

3, 4 : 통로

5 : 캐비티

6 : 가스 터빈 동익

7 : 스태킹 볼트용 구멍

8 : 후부축

9 : 베어링 케이스

10 패드

11 누르개

12 저널 베어링

13 회수구

14 칸막이

15 가스 터빈 로터

16 : 후부축

17 : 가스 터빈 디스크

18 : 냉각 증기 공급 통로

19 : 냉각 증기 회수 통로

20 : 가스 터빈 동익

21 : 공기 통로

22 : 공기 안내부

23 : 공기 유출구

24 : 베어링 케이스

25 : 패드

26 : 누르개

27 : 저널 베어링

28 : 냉각 증기 회수구

29 : 절삭홈

30 : 원공

31 : 입구

32 : 볼트 구멍

33 : 유지 부재

34 : 링편

35 : 안내 날개

36 : 칸막이

37 : 냉각 증기 공급구

38 : 냉각 증기 회수구

39 : 라비린스 씰부

40 : 공기 통로

41 : 공기 유출구

42 : 원통부

43 : 단열부

44 : 사면형 모양

45 : 띠 형상

46 : 외피

47 : 펌프

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 1에 기재한 바와 같이 가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하여 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 후부축과 상기 냉각 매체 공급 통로 또는 냉각 매체 회수 통로중 어느 한쪽 사이에 다른 냉각 매체 통로를 형성한 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 2에 기재한 바와 같이 다른 냉각 매체 통로는 공기 통로인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 3에 기재한 바와 같이 공기 통로는 그 입구에 공기 안내부를 설치함과 동시에 그 출구에 후부축의 반경 방향을 향해서 공기 유출구를 형성한 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 4에 기재한 바와 같이 공기 안내부는 절삭 홈을 구비한 원공의 입구에 형성한 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 5에 기재한 바와 같이 공기 안내부는 원판 형상의 유지 부재와 링편으로 형성함과 동시에 유지 부재와 링편 사이에 환상렬로 안내 날개을 구비한 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 6에 기재한 바와 같이 가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하여 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 가스 터빈 디스크와 상기 베어링 사이에 라비린스 씰부를 설치하고, 이 라비린스 씰부에 상기 냉각 매체 공급 통로에 연통시키는 냉각 매체 공급구와, 상기 냉각 매체 회수 통로에 연통시키는 냉각 매체 회수구를 구비한 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 7에 기재한 바와 같이 가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하여 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 가스 터빈 디스크와 상기 베어링 사이에 라비린스 씰부를 설치하고, 이 라비린스 씰부에 상기 냉각 매체 공급 통로에 연통시키는 냉각 매체 공급구와, 상기 냉각 매체 회수 통로에 연통시키는 냉각 매체 회수구를 구비함과 동시에 상기 베어링에 의해 축지되는 후부축의 내부에 다른 냉각 매체 통로를 형성한 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 8에 기재한 바와 같이 가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하여 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 후부축과 상기 냉각 매체 공급 통로 또는 냉각 매체 회수 통로중 어느 한 쪽 사이에 단열부를 형성한 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 9에 기재한 바와 같이 단열부는 세라믹스 복합재인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 10에 기재한 바와 같이 세라믹스 복합재는 세라믹스 섬유와 세라믹스 매트릭스인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 11에 기재한 바와 같이 단열부는 후부축과 원통부에 형성한 냉각 매체 회수 통로의 원통부의 둘레 방향을 따라서 개장시킨 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 12에 기재한 바와 같이 단열부는 후부축과 원통부에 형성한 냉각 매체 회수 통로의 원통부의 둘레 방향을 따라서 단속적으로 개장시킨 것이다.

본 발명에 의한 가스 터빈은 상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 13에 기재한 바와 같이 가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하여 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 베어링의 베어링 케이스에 연접하는 펌프를 설치하고, 이 펌프로 상기 후부축과 상기 냉각 매체 회수 통로 사이에 형성하는 다른 냉각 매체 통로에 냉각 매체를 공급하는 것이다.

(발명의 실시 형태)

이하 본 발명에 의한 가스 터빈의 실시 형태를 첨부 도면 및 도면중에 붙인 번호를 인용해서 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 가스 터빈의 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도이다.

본 실시 형태에 의한 가스 터빈은 가스 터빈 로터(15)와 그 후류측에 설치한 후부축(16)을 구비하고 있다.

가스 터빈 로터(15)는 단면 절단 형상으로 성형되어, 일체 제작된 가스 터빈 디스크(17)를 구비하고 있다. 이 가스 터빈 디스크(17)에는 그 내부에 냉각용의 증기를 공급하는 냉각 증기 공급 통로(18)와, 냉각용의 증기를 회수하는 냉각 증기 회수 통로(19)가 형성되고, 또한 냉각 증기 공급 통로(18) 및 냉각 증기 회수 통로(19)의 정상부에 가스 터빈 동익(20)이 설치되어 있다. 또한 가스 터빈 로터(15)와 일체 형성의 가스 터빈 디스크(17)는 축방향을 따라서 복수로 해서 중첩되어 있지만, 여기서는 설명의 편의상 생략하고 있다.

한편 가스 터빈 디스크(17)의 최종 단락의 후류측에 접속하는 후부축(16)은 그 내부에 원통 형상의 냉각 증기 회수 통로(19)를 설치함과 동시에 그 외측의 중심축측에 냉각 증기 공급 통로(18)를 형성하고, 그 반대측의 후부축(16)측에 공기 통로(21)를 형성하고 있다. 이 공기 통로(21)는 그 입구측에 공기 안내부(22)를, 또 그 출구측에 비교적 거리를 길게 하여 반경 방향으로 향하는 공기 유출구(23)를 각각 구비하고 있다. 이 공기 통로(21)는 냉각 증기 회수 통로(19)의 회수 증기로부터의 열과, 저널 베어링(27)의 윤활유로부터의 열을 서로 혼합시키지 않으므로, 그 차단을 확보할 수 있도록 그 공기 속도를 높게 하는 구경으로 설정되어 있다.

또 후부축(16)은 그 외측에 베어링 케이스(24), 패드(25), 누르개(26) 등을 구비한 저널 베어링(27)을 설치함과 동시에 냉각 증기를 회수하는 냉각 증기 회수구(28)를 구비하고 있다.

한편 공기 안내부(22)는 도 2에 나타낸 바와 같이 절삭 홈(29)을 구비한 원공(30)의 입구(31)를 형성하고, 볼트 구멍(32)을 통해서 볼트에 의해 도 1에 나타내는 후부축(16)의 단부에 접속하고 있다.

이와 같이 본 실시 형태에서는 후부축(16)의 내부에 형성한 원통 형상의 냉각 증기 회수 통로(19)의 외측에 공기 통로(21)를 형성하고, 공기 안내부(22)로부터 안내된 공기로 도 4에 나타내듯이 공기층을 형성하여, 냉각 증기 회수 통로(19)의 회수 증기의 열을 차폐하고, 또한 공기 유출구(23)의 펌핑 효과에 의해 계외로 유출시켜서 공기를 항상 이동 시키고 있으므로, 그 공기에 의해 후부축(16)으로의 냉각 증기 회수 통로(19)를 통하는 고온의 증기에 의한 복사열을 낮게 억제할 수가 있어, 저널 베어링(27)에 안정한 운전을 행하게 할 수가 있다.

따라서 본 실시 형태에서는 가스 터빈의 고온부를 냉각함에 있어서, 그 냉각용의 증기를 높은 온도로 공급 배출시켜서 저널 베어링(27)에 아무런 지장없이 안정한 운전을 행하게 할 수가 있어, 가스 터빈의 고온화에 충분히 대처할 수가 있다.

도 3은 냉각 증기 회수 통로(19)를 통하는 회수 증기의 복사열이 저널 베어링(27)측에 전해지는 온도 분포를 종래와 본 발명을 대비시킨 온도 분포선도이다.

본 실시 형태에서는 냉각 증기 회수 통로(19)와 후부축(16)의 내벽 사이에 공기 통로(21)를 형성하고 있으므로, 냉각 증기 회수 통로(19)의 회수 증기로부터 후부축(16)에 전해지는 복사열이 저널 베어링(27)의 허용 온도 이하로 되어 있음이 확인된다.

따라서 저널 베어링(27)은 안정한 운전을 행할 수가 있다.

도 5는 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 1 실시 형태에서의 공기 안내부(22)의 제 1 실시 형태를 나타내는 개략도이다.

이 공기 안내부(22)는 원판 형상의 유지 부재(33)와 링편(34) 사이에 스트레이트 형상의 안내 날개(35)를 환상으로 설치한 것으로서, 볼트 구멍(32)에 의해 볼트를 통해서 도 1에 나타내는 후부축(16)의 단부에 접속하고 있다.

안내 날개(35)는 도 6에 나타내듯이 공기의 절대 속도(V1)와 회전하는 후부축(16)의 주속(U)의 벡터합으로서의 입구 상대 속도(W1)로 외부의 공기를 유입시켜 그 출구 상대 속도(W2)로 도 1에 나타내는 공기 통로(21)로 송출하도록 되어 있다.

안내 날개(35)는 그 입구에 비해서 그 출구를 상대적으로 좁게 해서 공기의 압입 압력을 높여도 좋고, 날개 형상을 곡면 형상으로 형성해서 공기에 선회류를 주어도 좋다.

이와 같이 본 실시 형태는 공기 안내부(22)에 안내 날개(35)를 설치해서 외부로부터의 공기를 공기 통로(21)에 확실하게 안내할 수 있도록 하였으므로, 냉각 증기 회수 통로(19)의 고온의 증기에 의한 복사열을 억제할 수가 있어, 저널 베어링(27)에 안정한 운전을 행하게 할 수가 있다.

도 7은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 2 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도이다. 또한 제 1 실시 형태의 구성 부품과 동일 부분에는 동일 부호를 붙인다.

본 실시 형태는 후부축(16)의 내부에 원통 형상의 냉각 증기 공급 통로(18)를 형성하고, 그 외측의 중심축측에 냉각 증기 회수 통로(19)를, 또 그 반대측의 후부축(16)에 공기 통로(21)를 형성하고, 냉각 증기 공급 통로(18)와 냉각 증기 회수 통로(19)를 제 1 실시 형태와 역으로 설치한 것이다.

이와 같이 본 실시 형태는 냉각 매체 공급 통로(18)를 증기의 온도가 상술한 바와 같이 250℃보다 높은 온도이어도, 공기 통로(21)의 공기에 의해 열차폐할 수 있으므로, 저널 베어링(27)에 안정 운전을 행하게 할 수가 있다.

도 8은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 3 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도이다. 또한 제 1 실시 형태의 구성 부품과 동일 부분에는 동일 부호를 붙인다.

가스 터빈이 대용량화되면, 가스 터빈 디스크(17)의 최종 단락과 저널 베어링(27) 사이의 후부축(16)은 비교적 넓은 공간 부분이 형성되어 있다.

본 실시 형태는 이 공간 부분에 착안한 것으로서 후부축(16)의 내부의 칸막이(36)에 의해 구획된 냉각 증기 공급 통로(18) 및 냉각 증기 회수 통로(19)의 각각에 연통시키는 냉각 증기 공급구(37) 및 냉각 증기 회수구(38)를 형성함과 동시에, 냉각 증기 공급구(37) 및 냉각 증기 회수구(38)를 라비린스 씰부(39) 내에 설치한 것이다.

이와 같이 본 실시 형태에서는 가스 터빈 디스크(17)의 최종 단락과 저널 베어링(27) 사이의 후부축(16)에 라비린스 씰부(39)를 설치하고, 이 라비린스 씰부(39) 내에 냉각 증기 공급 통로(18) 및 냉각 증기 회수 통로(19)의 각각에 연통시키는 냉각 증기 공급구(37) 및 냉각 증기 회수구(38)를 구비하고, 냉각 증기 공급 통로(18)를 통과하는 증기 및 냉각 증기 회수 통로(19)를 통과하는 증기에 의한 복사열을 저널 베어링(27)에 전달하지 않도록 하므로, 저널 베어링(27)에 안정 운전을 행하게 할 수가 있다. 또한 본 실시 형태는 가스 터빈 디스크(17)의 최종 단락과 저널 베어링(27) 사이의 후부축(16)에 설치된 라비린스 씰부(39) 내에 냉각 증기 공급구(37)와 냉각 증기 회수구(38)를 구비하였지만, 이 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 도 9에 나타낸 바와 같이 가스 터빈 디스크(17)의 최종 단락에 접속하는 후부축(16)의 어깨부까지 라비린스 씰부(39)를 연장시켜도 좋고, 또 예를 들어 도 10에 나타낸 바와 같이 저널 베어링(27)에 의하여 축지되는 후부축(16)의 내부에 공기 통로(40)와 공기 유출구(41)를 형성하여도 좋다. 전자는 가스 터빈 디스크(17)의 최종 단락과 저널 베어링(27)의 스팬이 짧아져서 유리해지고, 또 후자는 공기 통로(40)의 공기에 의해 후부축(16)을 냉각하므로 저널 베어링(27)을 확실하게 안정 운전을 시킬 수가 있다.

도 11은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 4 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도이다. 제 1 실시 형태와 동일 부분에는 동일 부호를 붙인다.

본 실시 형태는 후부축(16) 내부에 원통부(42)로 형성한 냉각 증기 회수 통로(19)를 구비함과 동시에, 그 외측의 중심축측에 냉각 증기 공급 통로(18)을 형성하고, 또한 그 반대측의 후부축(16)측에 단열부(43)를 개장시킨 것이다.

이 단열부(43)는 도 12에 나타내듯이 원통부(42)와 후부축(16) 사이를 그 둘레 방향을 따라서 장착시킨, 예를 들어 섬유SiC, 매트릭스SiC로 된 세라믹스 복합재로 그 열전달율을 1Wm^-1·K^-1의 것이 선정되어 있다. 한편 후부축(16)은 12크롬강으로 제작되고, 그 열전달율이 30Wm^-1K^-1로 되어 있다. 또 복수의 물체가 있을 때의 열저항(R)은 물체의 두께를 T로 하고, 열전달율을 K로 하고, 열통과 면적을 A로 할 때,

로 해서 주어진다.

단열부(43)는 그 두께를 원통부(42)로 형성된 냉각 증기 회수 통로(19)의 구경보다도 5배로 설정하면, 상기 식(1)에 의거해서 산출하면 그 열저항이 단열부(43)가 없는 경우에 비해서 15배가 되어 있다.

따라서 본 실시 형태에서는 원통부(42)로 형성된 냉각 증기 회수 통로(19)와 후부축(16) 사이에 세라믹스 복합재로 제작된 단열부(43)를 개장시켜 그 열저항을 크게 하고 있으므로, 회수 증기의 열복사를 충분히 차열할 수가 있어, 저널 베어링(27)에 안정 운전을 시킬 수가 있다. 또 단열부(43)는 도 13에 나타내듯이 원통부(42)의 둘레 방향을 따라서 단속적으로 배치하여도 좋고, 그 형상을 도 14 및 도 15에 나타내듯이 단면이 4변형 모양(44)으로 축방향으로 길게 뻗는 띠 형상(45)으로 해서 외피(46)에 수용시켜도 좋다.

도 16은 본 발명에 의한 가스 터빈의 제 5 실시 형태를 나타내는 개략 상반 부분 단면도이다. 또한 제 1 실시 형태의 구성 부품과 동일 부분에는 동일 부호를 붙인다.

본 실시 형태는 저널 베어링(27)의 베어링 케이스(24)에 연접하는 펌프(47)를 설치하고, 이 펌프(47)로부터 공기 통로(21)에 공기 등의 냉각 매체를 강제적으로 공급하여, 공기 통로(21)를 냉각시킨 후, 공기 유출구(41)로부터 공기 등의 냉각 매체를 계외로 유출시키는 것이다.

이와 같이 본 실시 형태에서는 저널 베어링(27)의 베어링 케이스(24)에 연접하는 펌프(47)를 설치하고, 공기 통로(21)를 공기 등의 냉각 매체로 강제적으로 냉각시켜 냉각 증기 회수 통로(19)로부터 후부축(16)에 전해지는 회수 증기의 열복사를 차열해서 낮게 하므로, 저널 베어링(27)에 확실한 안정 운전을 행할 수가 있다.

이상의 설명대로 본 발명에 의한 가스 터빈은 후부축 내에 설치되고, 냉각 증기 공급 통로 및 냉각 증기 회수 통로의 적어도 한쪽과 후부축 사이에 공기 통로 또는 단열부를 형성하고, 냉각 증기 공급 통로 또는 냉각 증기 회수 통로로부터 후부축에 전달되는 증기의 열분사를 차열해서 낮게 억제함으로, 저널 베어링을 사용해서 안정 운전시킬 수가 있고, 가스 터빈의 고온화에 충분히 대처할 수가 있다.

Claims

가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하고 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 후부축과 상기 냉각 매체 공급 통로 또는 상기 냉각 매체 회수 통로중 어느 한쪽 사이에 다른 냉각 매체 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제 1항에 있어서, 다른 냉각 매체 통로는 공기 통로인 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제 2항에 있어서, 공기 통로는 그 입구에 공기 안내부를 설치함과 동시에 그 출구에 후부축의 반경 방향을 향해서 공기 유출구를 형성한 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제 3항에 있어서, 공기 안내부는 절삭홈을 구비한 원공의 입구에 형성한 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제 3항에 있어서,

공기 안내부는 원판 형상의 유지 부재와 링편으로 형성함과 동시에 유지 부재와 링편 사이에 환상렬로 안내 날개를 구비한 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하여 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 가스 터빈 디스크와 상기 베어링 사이에 라비린스 씰부를 설치하고, 이 라비린스 씰부에 상기 냉각 매체 공급 통로에 연통시키는 냉각 매체 공급구와, 상기 냉각 매체 회수 통로에 연통시키는 냉각 매체 회수구를 구비한 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하고 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 가스 터빈 디스크와 상기 베어링 사이에 라비린스 씰부를 설치하고, 이 라비린스 씰부에 상기 냉각 매체 공급 통로에 연통시키는 냉각 매체 공급구와, 상기 냉각 매체 회수 통로에 연통시키는 냉각 매체 회수구를 구비함과 동시에 상기 베어링에 의해 축지된 후부축의 내부에 다른 냉각 매체 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하고 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 후부축과 상기 냉각 매체 공급 통로 또는 상기 냉각 매체 회수 통로중 어느 한 쪽 사이에 단열부를 형성한 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제 8항에 있어서, 단열부는 세라믹스 복합재인 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제 9항에 있어서, 세라믹스 복합재는 세라믹스 섬유와 세라믹스 매트릭스인 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제 8항에 있어서, 단열부는 후부축과 원통부에 형성한 냉각 매체 회수 통로의 원통부의 둘레 방향을 따라서 개장시킨 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제 8항에 있어서, 단열부는 후부축과 원통부에 형성한 냉각 매체 회수 통로의 원통부의 둘레 방향을 따라서 단속적으로 개장시킨 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
가스 터빈 디스크의 후류측에 접속되어 베어링에 의해 축지된 후부축을 구비하고, 상기 가스 터빈 디스크에 냉각 매체를 공급하고 회수시키는 냉각 매체 공급 통로 및 냉각 매체 회수 통로를 상기 후부축에 형성한 가스 터빈에 있어서, 상기 베어링의 베어링 케이스에 연접하는 펌프를 설치하고, 이 펌프로 상기 후부축과 상기 냉각 매체 회수 통로 사이에 형성하는 다른 냉각 매체 통로에 냉각 매체를 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.