WO1998023851A1 - Turbine a gaz du type a recuperation du refrigerant - Google Patents

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WO1998023851A1
WO1998023851A1 PCT/JP1996/003503 JP9603503W WO9823851A1 WO 1998023851 A1 WO1998023851 A1 WO 1998023851A1 JP 9603503 W JP9603503 W JP 9603503W WO 9823851 A1 WO9823851 A1 WO 9823851A1
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WO
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flow path
rotor
disk
gas turbine
spacer
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Application number
PCT/JP1996/003503
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shinya Marushima
Manabu Matsumoto
Kazuhiko Kawaike
Takashi Ikeguchi
Takashi Machida
Masaru Sekihara
Original Assignee
Hitachi, Ltd.
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Publication date
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Priority to JP52645598A priority patent/JP3634871B2/ja
Priority to US09/308,981 priority patent/US6393829B2/en
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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
    • F01D5/085—Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor
    • 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
    • F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/084—Cooling 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes

Definitions

  • the present invention relates to a gas turbine that cools a moving blade, and more particularly, to a closed cooling gas turbine that collects a refrigerant that cools a moving blade.
  • the present invention refers to a gas turbine that heats a rotor shaft portion at the time of startup to relieve thermal stress.
  • a center hole is provided at the center (axial center) of a disk or the like with respect to a gas turbine having a supply / recovery flow path of a refrigerant to a rotor blade in a disk or spacer constituting a rotor.
  • a gas turbine with a solid disk, without any, is described. Disclosure of the invention
  • the metal temperature distribution of the rotor and the thermal stress and thermal displacement acting on the rotor are affected by the flow of heat from the space inside the rotor and from the outer peripheral surface of the rotor.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-275946 does not consider any specific countermeasures against the above-mentioned effects on the rotor.
  • an object of the present invention is to provide a gas turbine in which the operational reliability of the gas turbine is improved by suppressing the thermal stress acting on the central portion of the rotor.
  • a first feature of the present invention is that a plurality of disks in which a plurality of blades driven by combustion gas are annularly arranged on an outer peripheral portion thereof and a spacer arranged between the disks are sequentially arranged in an axial direction.
  • a disk having a solid structure wherein the disk is formed in a solid structure, and a region of the disk facing the swirler on the rotor axis side and an adjacent swirler are formed.
  • a gap is formed between the discs, and a contact surface is formed in which both the disc-facing area of the disk facing the spur and the adjacent spur are in contact with each other.
  • a third flow path for guiding a fluid to the gap is provided.
  • the flow of heat into and out of the rotor member can be controlled, the thermal stress acting on the rotor member can be reduced, and the reliability of the rotor member at startup can be increased.
  • a second feature of the present invention is that, in the axial direction, a plurality of disks in which a plurality of blades driven by combustion gas are arranged in an outer periphery in a ⁇ shape, and a spacer arranged between the disks are sequentially arranged in the axial direction.
  • the rotor blades are arranged at the rotor blades, and the rotor blades have a flow path for introducing a cooling refrigerant and leading out the refrigerant heated by the combustion gas.
  • a contact surface is formed between the disk and an adjacent sourcing device to make contact with both.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigerant recovery type gas turbine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of a port of the refrigerant recovery type gas turbine according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view of a port of the refrigerant recovery type gas turbine according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view of a rotor of the refrigerant recovery type gas turbine according to one embodiment of the present invention.
  • a gas turbine of a recovery type refrigerant can be applied.
  • compressed air or compressed nitrogen can be used as the refrigerant.
  • the recovery type refrigerant in the case of a gas turbine of a refrigerant recovery type, the recovery type refrigerant will be described as steam as an example. First, a description will be given with reference to FIG.
  • the common configuration of the embodiment is as follows.
  • the compressor port 3a of the compressor 1 and the turbine rotor 1a of the turbine 120 are connected by a distance piece 2a.
  • the air 14a in the atmospheric state is pressurized by the moving and stationary blades in the compressor air flow path 5a on the outer periphery of the compressor rotor 3a.
  • It has a combustor 4a to which the pressurized discharge air from the compressor 1 is supplied.
  • the fuel 13a reacts with the compressed air to generate high-temperature and high-pressure combustion gas 15a.
  • the combustion gas 15a passes through the moving blades 7a and the stationary blades 17a in the gas flow path 6a on the outer periphery of the turbine rotor 1a of the turbine 120 to generate power.
  • a plurality of disks 12a having rotor blades 7a on the outer periphery are arranged in the axial direction via a spacer 11a.
  • one set is shown as a representative example.
  • the turbine rotor 1a and the spacer 11a on the side of the disk are in contact on the outer peripheral side, and the area including the center part on the center side from the contact surface is located between the adjacent spacer. A gap is formed.
  • the disk is formed in a solid structure, and a gap is formed between a region of the disk facing the rotor on the rotor axis side and an adjacent spacer. Forming a contact surface where both the rotor and the adjacent outer surface of the disk facing the rotor are in contact with the outer peripheral region of the rotor; It has a center-side communication channel for guiding.
  • a central portion including the central axis of the disk 12a has a solid structure, and is formed between the disk 12a and the spacer 11a.
  • a third flow path separate from the steam supply flow path 8a and the steam recovery flow path 9a is provided inside the turbine rotor 1a so as to connect the gaps. It has a certain center side communication channel 10a.
  • a center side communication channel 10a is provided so as to penetrate the disk 12a and the spacer 11a.
  • a fluid is supplied from a part of the compressed air of the compressor 1 to the center side communication flow path 1 Oa, and the fluid is supplied to each gap formed between the disk 12a and the spacer 11a.
  • the fluid exchanges heat with the components inside the turbine rotor 1a.
  • the fluid after the heat exchange is discharged to, for example, the outer gas passage 6 a of the turbine 120.
  • it may be discharged to other devices and members.
  • thermal stress can be reduced. Therefore, the strength of the turbine rotor 1a can be secured even when a centrifugal force is applied in a state where the influence of the thermal stress is large.
  • the thermal stress can be reduced as compared with the case where the flow path inside the rotor is only the steam supply flow path 8a and the steam recovery flow path 9a.
  • thermal stress tends to increase in closed-cooled rotors.
  • a large temperature difference occurs between the rotor outer side and the center.
  • the outer periphery of the rotor has a higher temperature than the center of the rotor, the outer periphery of the rotor undergoes expansion displacement relative to the center of the rotor, the center of the rotor undergoes contraction displacement relative to the outer periphery of the rotor, and a radius occurs at the center of the rotor.
  • the ripening stress of directional tension acts.
  • the thermal stress of the radial tension and the centrifugal tensile stress due to the rotation are superimposed on each other, so that an excessive stress can be suppressed from being applied to the center of the rotor, and the strength of the turbine rotor 1a can be secured. .
  • Another characteristic point is that a disk adjacent to the disk in a region on the outer peripheral side of the rotor is provided. And a supply flow for supplying the refrigerant for cooling the moving blades by penetrating the disk and the spacer in the area where the contact surface is formed in the axial direction of the rotor. A recovery channel for the refrigerant heated through the passage and the rotor blades is provided.
  • the moving blade 7a is a steam cooling blade and a closed cooling blade that collects the cooled steam without discharging it to the gas flow path 6a.
  • the contact surface with the disk may be provided with a supply port and a recovery port for the refrigerant.
  • the turbine port 1a is provided with both a steam supply channel 8a for supplying steam to the rotor blades 7a and a steam recovery channel 9a for collecting steam. Both the steam supply passage 8a and the steam recovery passage 9a pass through the contact surface 16a in the axial direction of the rotor and pass through the disk 12a and the spacer 1ia. It is formed.
  • the steam supply channel 8a and the steam recovery channel 9a are the inner peripheries of the through holes of the disc 12a and spacer 11a.
  • Inner wall surface and contact surface 16a are the constituent elements. The separation of the two channels is made by the contact surface 16a. The coolant flows while contacting the inner wall surface.
  • FIG. 2 shows a sectional view (turbine side sectional view) of a rotor of a refrigerant recovery type gas turbine of one embodiment, taking a four-stage turbine as an example. This shows the case of a closed steam-cooled gas turbine.
  • the gas turbine rotor includes a compressor port 3a of the compressor 1 and a turbine port 1a of a turbine 120 connected via a distance piece 16.
  • the compressor port 3a includes a compressor disk 2 provided with a compressor rotor blade 3 on an outer peripheral portion.
  • the turbine rotor i a has a turbine section 100 and a stub shaft 17 connected thereto.
  • the bin 100 is located at the first solid disk 8, the second solid disk 9, the third solid disk 10, the fourth solid disk 11, and the outer periphery thereof. It has a first-stage rotor blade 4, a second-stage rotor blade 5, a third-stage rotor blade 6, and a fourth-stage rotor blade 7. On the side of the disk, a hollow spacer 12 is located closest to the compressor 1 side. In addition, there are solid sensors 13, 14, 15. The stub shaft 17 is located on the side of the fourth-stage solid disk 11. The distant bead 16, turbine section 100, and stub shaft 17 are firmly connected by a plurality of stacking bolts 18 provided to penetrate the disk and spacer contact surfaces. .
  • the disk has a solid structure in a region including an axis portion, and a spacer adjacent to the disks 8, 9, 10, 11 on the rotor axis side.
  • a gap is formed between the discs 13, 14, and 15, and the discs 8 to 11 on the outer peripheral side of the rotor and the spacers 13, 14, 15 are in contact with each other.
  • Contact surfaces 31 to 36 are formed, and the discs 8 to 11 further have a plurality of central communication channels (10a) 77, 81, 85 for guiding fluid to the gap. Things.
  • a predetermined through-hole for supplying a warm-up medium (fluid) to the cavity between the disks 8 to 11 and the spacers 13, 14, 15 is provided when the gas turbine is started. It is provided.
  • a cavity is formed between the disk and the spacer.
  • the cavities 78 are formed in the center of the first-stage solid disk 8 and the solid spacer 13. Similarly, let the cavities formed between each disc and the spacer be 80, 82, 84, 86, 88.
  • the center side communication channel 10a for communicating the cavity is formed with holes 77, 79, 81 through the disks 8, 9, 10, 11 and the spacers 13, 14, 15, 15. , 83, 85, 87 are provided.
  • the hole is provided in an area of the disk or the like where the contact surface is located, and is provided so as to pass through the supply channel or the recovery channel at the center side in the axial direction.
  • a hole 77 is provided for communicating the inner space 62 with the cavity 78 and passing through the first solid disk 8 in the axial direction.
  • a hole 79 is provided for communicating the cavity 78 with the cavity 80 and passing through the solid spacer 13 in the axial direction.
  • a hole 81 that penetrates through the second-stage solid disk 9 in the axial direction and a solid spacer 14 that penetrates in the axial direction so as to communicate between the cavities in the center.
  • a slit 89, a solid spacer 15 and a fourth stage solid formed radially on the contact surface 31 between the solid space 15 and the fourth stage solid disk 11 are provided.
  • a donut-shaped cavity 90 formed by the disk 11 and a hole 91 connected from the cavity 90 to a gas flow path of the gas turbine are provided.
  • the slit 89 is provided on the connection surface 31 at a position that does not intersect the supply holes 52, 53 and the recovery holes 24, 25.
  • the flow paths from the cavities 62 to the cavities 90 are in series, and the entire amount of air flowing into the cavities 90 passes through the cavities 78, 80, 82, 84, 86, 88.
  • a plurality of channels can be provided in parallel, and cavities 78, 80, 82, 84, 86, 88 can be allocated to the components of each channel provided in parallel.
  • a part of the air in the compressor air passage 5a flows into the internal space 62 through the gap between the compressor disks 2.
  • the air that has flowed into the internal space 62 passes through a slit extending radially outward from the hollow spacer 12, flows through the hole 77, and is supplied into the cavity 78.
  • the air supplied to the cavities 78 flows through the center of the first-stage solid disk 8 and the first-stage solid space 13, the center of the disk 8 and the space 13 Part) warms up at startup. Heat is exchanged between the disc 8 and the center of the spacer 13 by the supplied compressed air. Compressed air passing through the center passes through cavity 7 9 to cavity 8 0 to go into.
  • the cores of the first-stage solid disk 13 and the second-stage solid disk 9 are warmed at the time of startup.
  • enter cavity 82 through hole 81 enter cavity 84 through hole 83, enter cavity 86 through hole 85, and enter cavity 8 through hole 87.
  • the gas passes through the slit 89, passes through the cavity 90, and is discharged to the gas flow path 6a.
  • the outer peripheral portions of the solid disks 8, 9, 10, 11 and solid rotors 13, 14 and 15 have high temperatures due to the heat input from the working gas of the gas turbine. Since the central part of the mouth is not easily heated, a large temperature difference occurs between the outer peripheral side of the rotor and the central part of the mouth.
  • the outer peripheral portion of the rotor is hotter than the central portion of the rotor.
  • the part is subjected to radial tensile thermal stress.
  • the ripening stress of the radial tension and the centrifugal tensile stress of the rotation are superimposed, and a large stress may be applied to the center of the rotor. Therefore, by carrying out the present embodiment, the cavity at the center of the rotor formed by the solid disk and the solid spacer is formed.
  • the central cooling channel 10a is independent of the supply channel and the recovery channel, and the air at an appropriate temperature and pressure is introduced into the same channel from the middle stage of the compressor to reduce the flow. The amount of heat flowing into and out of the heater member can be controlled.
  • the central cooling channel 10a is independent of the supply channel and the recovery channel, a flow rate adjustment mechanism is provided in the central cooling channel 10a, and the It is conceivable to flow air of temperature and pressure. As a result, the air flowing through the central cooling passage 10a can be saved during steady operation, leading to an improvement in efficiency.
  • center side communication flow path 10a is connected to the gas flow path of the gas turbine through the side surface of the fourth stage solid disk 11, and the air passing through the flow path flows to the disk side surface.
  • seal air that prevents gas from entering the disk side can be supplemented by air that has passed through the central-side communication flow path 1 Oa, reducing the amount of seal air. .
  • the holes provided in the discs 8, 9 and 10 are directly provided between the adjacent cavities by the holes provided in the discs 8, 9 and 10 in order to more effectively warm the center of the disc and the like. Provide at a position where they communicate. Specifically, for example, gaps 78, 80, 82, 84, 86, 88 are formed with adjacent spacers and the like on the center side of the contact surfaces 31 to 37 of the disk. The area is on the outer side of the center axis of the disk.
  • This embodiment can also be applied to a gas turbine provided with a steam supply channel and a recovery channel for cooling blades.
  • gaps 78 to 88 are formed between the disks 8 to 11 on the rotor axis side and the adjacent spacers 13, 14, 15, and Contact surface between the disc and the spreader on the outer peripheral side of the contact 31 to 37 are formed, and the cooling medium is passed through the disks 8 to 11 and the spacers 13, 14, 15 in the area where the contact surface is formed in the rotor axial direction.
  • the supply flow paths 24 to 30 and the recovery flow paths 48 to 53 for the heated refrigerant are formed, respectively.
  • the fourth-stage solid disk 11 and the stub shaft 17 are in contact on the outer peripheral side, and the area including the center on the center side is the cavity of the void formed by the disk 11 and the stub shaft 17. 2 1 is formed.
  • a steam supply channel 8a (first channel) and a steam recovery channel 9a (second channel) are formed so as to penetrate each disk and spacer at each contact surface in the axial direction. You.
  • Each of the flow passages has an inner peripheral surface (inner wall) of a through hole passing through each disk and the spacer and a contact surface thereof.
  • the steam supply passage 8a includes supply holes 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 which are the through holes of the respective discs and the spacer.
  • the vapor recovery passage 9a includes recovery holes 48, 49, 50, 51, 52, and 53, which are the through holes of the discs and the spacer.
  • the supply hole and the recovery hole of the component are provided at the contact surface 31 between the fourth stage solid disk 11 and the solid spacer 15, the third stage solid disk 10 and the solid spacer 15.
  • Contact surface 3 2 contact surface of the third stage solid disk 10 and solid sensor 14 3, contact surface of the second stage solid disk 9 and solid spacer 14 ,
  • First The contact surface 35 of the second-stage solid disk 9 and the solid spacer 13 and the contact surface 36 of the first-stage solid disk 8 and the solid spacer 13 are connected.
  • the first-stage solid disk 8 and the solid spacer 12 are connected to each other by a contact surface 37.
  • the steam supply channel 8a and the steam recovery channel 9a are separated by the contact surface.
  • the contact surface 22 between the stub shaft 17 and the fourth-stage solid disk 11 is connected radially from the cavity 21 to the supply holes 24 provided in the plurality of fourth-stage solid disks 11.
  • the formed slit 23 is formed.
  • the contact surface 37 communicates with the supply hole 30, and the steam flowing through the supply hole 30 is provided on the outer peripheral side so as to be radially connected to the cavity 39 formed in a donut shape.
  • Uto 38 is provided.
  • the flow path (23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 38) from the slit 23 to the cavity 39 is in the circumferential direction. There are more than one. It is desirable that they are arranged at substantially equal intervals.
  • the contact surface 34 communicates with the supply hole 27 or 28, and the steam flowing through the supply hole 27 or 28 is provided on the outer peripheral side, and is formed in a donut-shaped cavity 42 in the radial direction.
  • a slit 41 is provided to contact
  • the contact surface 33 is connected to the supply hole 26 or 27, and the steam flowing through the supply hole 26 or 27 is provided on the outer peripheral side, and the donut-shaped cavity 44 is provided in the radial direction.
  • a slit 1 4 3 will be provided.
  • the cavities 39 are provided with channels 40 for supplying steam to the first-stage solid moving blades 4 in the first-stage solid disks 8 by the number of the first-stage moving blades 4.
  • the cavities 42 are provided with channels 43 for supplying steam to the second-stage solid moving blades 5 in the second-stage solid disks 9 by the number of the second-stage moving blades 5.
  • the cavities 44 are provided with flow paths 45 for supplying steam to the third-stage solid moving blades 6 inside the third-stage solid disks 10 by the number of the three-stage moving blades 6. .
  • the steam whose temperature has risen due to heat exchange in each of the moving blades flows from the first-stage moving blade 4 to a flow path 46 for recovering steam inside the first-stage solid disk 8.
  • the flow channels 46 are connected to the cavity 47 formed in a donut shape on the contact surface 36 between the solid spacer 13 and the first-stage solid disk 8. .
  • a flow path 54 for recovering steam is formed inside the second-stage solid disk 9 from the second-stage moving blade 5, and the flow path 54 is connected to the solid spacer 13.
  • the cavity 55 is formed in a donut shape on the contact surface 35 of the second-stage solid disk 9.
  • the passages 56 for recovering steam from the third-stage moving blades 6 are formed inside the third-stage solid disk 10 by the number of the moving blades.
  • a contact 57 formed in a donut shape on the contact surface 32 between the solid spacer 15 and the third-stage solid disk 10 is communicated.
  • the cavity 47 is communicated from the contact surface 36 to a recovery hole 48 that passes through the solid spacer 13 in the axial direction.
  • the cavity 55 is communicated from the contact surface 35 to a recovery hole 48 that penetrates the solid sensor 13 in the axial direction.
  • the cavity 57 is communicated from the contact surface 32 to a recovery hole 52 which penetrates through the solid spacer 15 in the axial direction.
  • the recovery hole 52 is connected to the recovery channel 59 by a channel 58.
  • the flow path for supplying and recovering the refrigerant to the moving blades provided on the outer periphery of each disk is thus separated into the supply side and the recovery side.
  • the steam guided to 21 passes through the slit 23 and reaches the supply hole 24 passing through the fourth-stage solid disk 11 in the axial direction from the contact surface 22.
  • the steam that has passed through the supply holes 25, the supply holes 26, the supply holes 27, the supply holes 28, the supply holes 29, and the supply holes 30 is led to the cavity 39 through the slit 38.
  • the steam supplied to the cavities 21 is distributed to the respective supply holes, and the steam is supplied in parallel to the cavities 39.
  • the steam from the cavity 39 is supplied into the moving blades by being supplied to the supply port of each first-stage moving blade 4 via the flow path 40.
  • the steam having passed through the supply hole 27 goes to the supply hole 28, while being guided to the cavity 42 through the slit 41.
  • the steam from the cavity 42 is supplied to the second-stage bucket 5 via the flow path 43.
  • the steam having passed through the supply hole 26 is directed to the supply hole 27 while being guided to the cavity 44 through the slit 144.
  • the steam from the cavities 44 is supplied to the third-stage buckets 6 via the flow passages 45.
  • the steam that has cooled the first-stage moving blade 4 and raised in temperature is guided to the cavity 47 via the flow path 46 and reaches the recovery hole 48. Further, the steam that has cooled the second-stage bucket 5 and raised in temperature is led to the cavity 55 through the flow path 54 and merges into the recovery hole 48. Further, the steam whose temperature has risen by cooling the third-stage moving blade 6 is guided to the cavity 57 via the flow path 56, and joins the recovery hole 52.
  • the steam that has reached the recovery hole 53 passes through a center-facing flow path 58 provided inside the stub shaft 17, and from a flow path 59 formed by the stub shaft 17 and the separation pipe 19, to the rotor. Collected outside.
  • Flow paths 48, 49, 50, 51, 52, 53, from the cavities 47, 55, 57 to the flow path 59 formed by the stub shaft 17 and the separation pipe 19. 5 8 exist in the circumferential direction However, they are arranged so as to be uniform in the circumferential direction and do not intersect with the supply flow paths 41 and 144, and the steam is collected in parallel.
  • the steam supply port to the rotor is the internal flow path 20 of the separation pipe 19, and the recovery port is the external flow path 59 of the separation pipe 19, but the supply port and the recovery port are reversed.
  • the flow can be in the opposite direction.
  • a steam recovery flow path is arranged between the adjacent steam supply flow paths and on the outer peripheral side of the supply flow path in a certain area of the contact surface.
  • the steam recovery channel is arranged between adjacent steam supply channels and on the center side of the supply channel, the steam recovery channel is arranged to support the stub shaft 17. For unsupported bearing metal, etc., a more stable temperature can be achieved.
  • the supply holes for the purpose of supplying steam passing through the disks and spacers in the axial direction from within the contact surfaces of the solid disks and spacers are formed as supply channels for the supply and recovery channels.
  • the first flow path of 4, 25, 26, 27, 28, 29, 30 and recovery holes 48, 49, 50, 51, 52, 5 for the purpose of steam recovery 3 are provided on the disk, spacer contact surfaces 31, 32, 33, 34, 35, 36 are separated by In other words, since separate parts such as a separation pipe and a connecting pipe are not required for separating the first flow path and the second flow path, the accessory parts fall off or are damaged by the action of centrifugal force and thermal stress due to high-speed rotation.
  • the disk of the present embodiment must have a wider contact surface as compared with the case where one of the flow paths for supplying and recovering the refrigerant penetrates the contact surfaces 31 to 37. Must.
  • a contact surface is formed between the disks 8 to 11 and the spacers 13, 14, 15 to make contact with each other, and an outer peripheral side of a region where the contact surface is formed Through the disk and spacer in the axial direction of the rotor to guide a fluid at a lower temperature than the combustion gas flowing in the gas turbine (110a) 65, 66, 67 , 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, etc.
  • An outer channel 110a which is a fourth channel different from the supply channel and the recovery channel, is provided in the mouth.
  • the outer flow path 110a includes, as a component, a cavity formed between a hole penetrating the outer peripheral side of a contact area with an adjacent spacer and an adjacent spacer in each disk. .
  • a donut-shaped cavity 65 formed by a distance steel 16, a first-stage solid disk 8, and a hollow spacer 12 is provided on the outer peripheral side from the contact surface.
  • a donut-shaped cavity 67 formed by the first-stage solid disk 8 and solid space 13 is provided.
  • a slit 64 provided radially on the contact surface between the distant piece 16 and the hollow spacer 12 is connected to the cavity 65.
  • a part of the air in the compressor air passage 5a flows into the internal space 62 through the slit 61 between the compressor disks 2.
  • the compressed air in the internal space 62 is supplied into the cavity 65 through a slit 64 extending radially outward between the distance piece 16 and the hollow spacer 12. Thereafter, it is supplied to the cavity 67 through the hole 66.
  • an outer flow path is provided as a fourth flow path flowing through the cavities 65, 67, 69, 71, 73, 75 on the outer peripheral side of the mouth formed by the disc and the spacer. Since the compressor air is flowing there, heat input from the gas turbine gas channel to the center of the turbine rotor 1a can be cut off. Also, the side cavities 65, 67, of the first, second, and third solid disks, Since 69, 71, 73, and 75 have the same air temperature atmosphere, it is possible to suppress asymmetric thermal deformation due to the temperature difference between both sides of the disk. That is, the tilt displacement of the rotor blade located on the outer periphery of the disk is also reduced, and the tip clearance of the rotor blade can be reduced accordingly.
  • the outer passage 110a is configured to be connected to the gas passage of the gas turbine through the side surface of the third-stage solid disk 10 so that the air passing through the outer passage 110a Gas can be prevented from entering the side. That is, part of the seal air that prevents gas from entering the disk side surface can be supplemented by the air that has passed through the outer flow passage 110a, and the amount of seal air can be reduced.
  • This embodiment is more effective when applied together with the third and fourth embodiments.
  • it can also be applied to gas turbines that have a hollow disk with a hole at the center (axis) of the disk.
  • the third embodiment can basically have the same basic configuration as the configuration in FIG.
  • the main difference from the embodiment shown in FIG. 2 is that the third moving blade 6 that is the second moving blade from the rear is an air-cooled moving blade,
  • a channel 201 is provided inside the third-stage solid disk 10 so as to communicate the cavity 73 with the air supply port of the third-stage bucket 6.
  • the solid spacer 15 is penetrated in the axial direction so as to connect the cavity 75 formed between the third stage rotor blade 10 and the solid spacer 15 to the cavity 90.
  • a hole 203 is provided.
  • a flow path 202 is provided inside the third-stage solid disk 10 so as to communicate the cavity 75 with the air supply port of the third-stage moving blade 6.
  • the first is that the air branched from the compressor air flow path 5a is, first, from the internal space 62, the slit 64, the cavity 65,? It passes through L 66, cavity 67, hole 68, cavity 69, hole 70, cavity 71, hole 72 and reaches cavity 73. Second, from the internal space 62, the holes 77, cavities 78, holes 79, cavities 80, holes 81, cavities 82, holes 83, cavities 84, holes 85, cavities are provided. 8 6,? 87, cavities 88, slits 89, cavities 90, and from cavities 90 to cavities 75 through holes 203 passing through solid spacers 15 in the axial direction. Reach.
  • the air that has reached the cavity 3 and the cavity 75 passes through the channels 201, 202 formed inside the third-stage solid disk 10 by the number of the third-stage rotor blades, and passes through the third passage. It is used as cooling air for the stage rotor blade 6, and the air after the next cooling is discharged from the third stage rotor blade 6 into the gas flow path.
  • the gas released from the third-stage moving blade 6 into the gas flow path lowers the gas temperature, and the amount of power recovered by the fourth-stage moving blade 7 downstream therefrom is reduced.In other words, the plant thermal efficiency decreases. It is conceivable, however, that the number of steam cooling blades is reduced, so the required amount of cooling steam is also reduced, and the steam supply equipment can be made smaller. That is, equipment costs can be reduced.
  • the total amount of air passing through the third and fourth flow paths is 6 is used for cooling, but if the required amount of air passing through the third and fourth flow paths is equal to or greater than the cooling amount of the third-stage moving blade 6, the surplus is used for the third-stage solid disk 10 , 4th-stage solid disk 11 Can be used for sealing air on one side.
  • the cavities 78, 80, 82, 84, 86, 88 and the steam supply passages 24 to 30 or the recovery passages 48 to 53 for cooling the blades are provided.
  • the steam flowing through the supply channel is introduced into the cavity, or the steam introduced into the cavity is introduced into the steam recovery channel.
  • the center side communication channel 10a connects the cavities 78, 80, 82, 84, 86, 88 with the steam supply channel 8a or the steam recovery channel 9a. It is provided to be. A part of the cooling medium of the rotor blade from the steam supply channel 8a is supplied to the cavity, and then the medium in the cavity flows so as to join the steam recovery channel 9a.
  • a steam supply flow path for steam supply (first flow path) 8 Provided in the contact surface 33 toward the center in the radial direction for flowing steam from the supply hole 29, which is a component of 8a, to the cavity 78 The provided slit 103 is provided.
  • Kit 104 A slot provided in the contact surface 33 facing the center in the radial direction for collecting steam from the cavities 78 to the supply holes 122, which is a component of the steam recovery channel 9a for steam recovery. Kit 104 is provided.
  • slit 105 The steam flowing into the tee 80 is provided so as to be recovered through the slit 106.
  • the slit 107, the slit 108, the slit 109, the slit 110, the slit 111, the slit 112, the slit 113, the slit 113 G 1 1 4 will be provided.
  • Part of the steam flowing through the supply hole 29 is supplied to the cavity 78 through the slit 103.
  • the supplied steam exchanges heat near the center of the first solid disk 8 and the first slit 13.
  • the steam can heat the disk and spacer. Thereafter, it is collected in the collection holes 122 through the slit 104.
  • the disk portion near the center can be opened, the temperature difference between the outer peripheral side of the mouth and the center portion is reduced, and the thermal stress of the center portion in the radial direction is suppressed. In addition, it is possible to prevent asymmetrical thermal deformation and thermal stress from occurring at the center of the disk.
  • the gas turbine which improved the operational reliability of a gas turbine by suppressing the thermal stress which acts on a rotor center part can be provided.

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Description

明 細 書
冷媒回収型ガスタ一ビン 技術分野
本発明は、 動翼を冷却するガスタービンに係わり、 特に動翼を冷却す る冷媒を回収する、 クローズド冷却式のガスタ一ビンに関する。
また、 本発明は起動時にロータ軸心部を加熱して熱応力を緩和するガ スタービンに閲する。 背景技術
特開平 3— 275946 号公報では、 ロータを構成するディスク， スぺーサ 内に動翼への冷媒の供給 回収流路を有するガスタ一ビンに関して、 デ イスク等の中心 （軸心） に中心孔を設けない、 中実構造のディスクを備 えたガスタービンが記載されている。 発明の開示
ロータのメタル温度分布並びにロータに作用する熱応力や熱変位は、 ロータ内部の空間やロータ外周面等からの熱の出入りにより、 影響を受 ける。
一方、 特開平 3— 275946 号公報では、 ロータにかかる前記影響に対す る具体的対策は考慮されていない。
起動時の非定常運転時においては、 ロータ外周部はガスタ一ビンの作 動ガスからの入熱によって温度上昇は大きい一方、 口一タ中心部は温ま りにくい。
又、 翼冷却の冷媒の供給流路及び回収流路を有する場合、 供給流路と 回収流路の間には動翼冷却による温度上昇分の温度差がつくためにクロ ―ズド冷却のガスタ一ビンのロータでは熱応力が大きくなり、 ロータデ イ スク等に働く熱応力と回転に伴う遠心力とが重なり合いロータの中心 (軸心） 部では、 大きな応力が働く恐れがある。
そこで、 本発明の目的は、 ロータ中心部に作用する熱応力を抑制する ことにより、 ガスタ一ビンの運転信頼性を向上させたガスタービンを提 供することにある。
本発明の第 1 の特徴は、 燃焼ガスにより駆動される複数の動翼をその 外周部に環状に配列した複数個のディスクと、 前記ディスク間に配置さ れるスぺ一ザとを順次軸方向に配置してロータ軸を構成するガスタービ ンにおいて、 前記ディスクを中実構造に形成し、 該スぺ一ザに面した前 記ディスクのロータ軸心側の領域と隣接するスぺ一ザとの間に間隙部を 形成し、 該スぺ一ザに面した前記ディスクのロータ外周側の領域と隣接 するスぺ一ザとの双方に両者が接触する接触面を形成し、 更に、 前記デ ィスクには、 前記間隙部に流体を導く第 3の流路を設けたことを特徴と する。
これにより、 ロータ部材への熱の出入りを制御することができ、 ロー タ部材に作用する熱応力を低減することができ、 起動時のロータ部材の 信頼性を高めることが可能となる。
本発明の第 2の特徴は、 燃焼ガスにより駆動される複数の動翼をその 外周部に ^状に配列した複数個のディスクと、 前記ディスク間に配置さ れるスぺーサとを順次軸方向に配置してロータ軸を構成され、 前記動翼 は冷却用の冷媒を導入して燃焼ガスにより加熱された該冷媒を導出する 流路を備えているガスタービンにおいて、 ロータ外周側の領域の前記デ イスクと隣接するスぺーザとの間に両者が接触する接触面を形成し、 前 記接触面を形成した領域の前記ディスク及びスぺーサをロータ軸方向に 貫通して動翼冷却用の前記冷媒を供給する供給流路及び動翼を経て加熱 された冷媒の回収流路をそれぞれ設けたことを特徴とする。
供給流路及び回収流路の構成流路として、 ディスク同士もしくはディ スクとスぺーザの接触面内から軸方向に、 ディスクまたはスぺ一サを貫 通する冷媒の供給流路と回収流路とを設け、 ディスク及びスぺーザの接 触面によって分離することにより、 流路の分離に分離管や連結管等の付 属部品を用いる必要がないので、 付属部品の脱落， 破損の心配がなく信 頼性が向上する。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 本発明の一実施形態による冷媒回収型ガスタ一ビンの概略 図である。
第 2図は、 本発明の一実施形態による冷媒回収型ガスタービンの口一 タの断面図である。
第 3図は、 本発明の一実施形態による冷媒回収型ガスタービンの口一 タの断面図である。
第 4図は、 本発明の一実施形態による冷媒回収型ガスタービンのロー タの断面図である。 発明を実施するための最良の形態
本実施例のガスタ一ビンにおいては、 回収型冷媒のガスタービンを適 応することができる。 例えば冷媒としては圧縮空気や圧縮窒素なども適 応できる。 以下の実施例では冷媒回収型のガスタービンの場合は、 一例 として回収型冷媒を蒸気として説明する。 まず、 第 1 図を用いて説明する。 実施例の共通構成は、 以下の通りで ある。
圧縮機 1 の圧縮機口ータ 3 aとタービン 1 2 0のタービンロータ 1 a は、 ディスタン 卜ピース 2 aにより連結されている。 大気状態の空気 1 4 aは圧縮機ロータ 3 aの外周部圧縮機空気流路 5 aにある動静翼に より昇圧される。 圧縮機 1からの昇圧された吐出空気が供給される燃焼 器 4 aを有する。 燃焼器 4 aでは燃料 1 3 aと圧縮空気が反応して高温 高圧の燃焼ガス 1 5 aが生成される。 燃焼ガス 1 5 aはタービン 1 2 0 のタ一ビンロータ 1 aの外周部ガス流路 6 aにある動翼 7 a , 静翼 17 a を通過して動力を発生する。 タービンロータ 1 aは外周部に動翼 7 aを 有する複数のディスク 1 2 aがスぺ一サ 1 1 aを介して軸方向に配置さ れている。 本図は、 その内の一組を代表例として記載している。 タービ ンロータ 1 aとディスク側面にあるスぺーサ 1 1 aとは外周側で接触さ れておリ、 該接触面よリ中心側の中心部を含む領域は隣接するスぺーサ との間に間隙部が形成される。
第 1 の実施例は、 前記ディスクを中実構造に形成し、 該スぺ一ザに面 した前記ディスクのロータ軸心側の領域と隣接するスぺーザとの間に間 隙部を形成し、 該スぺ一ザに面した前記ディスクのロータ外周側の領域 と隣接するスぺーザとの双方に両者が接触する接触面を形成し、 更に、 前記ディスクには、 前記間隙部に流体を導く中心側連絡流路を設けたも のである。
具体的には、 前記基本構成に加えて、 前記ディスク 1 2 aの中心軸を 含む中心部は中実構造をなしており、 前記ディスク 1 2 aとスぺーサ 1 1 a間に形成される各々の間隙を連絡するように、 タービンロータ 1 a内には蒸気供給流路 8 aや蒸気回収流路 9 aとは別の第 3の流路で ある中心側連絡流路 1 0 aを有する。 例えば、 ディスク 1 2 aとスぺー サ 1 1 aを貫通するよう中心側連絡流路 1 0 aを設ける。
例えば、 圧縮機 1の圧縮空気の一部から、 この中心側連絡流路 1 O a に流体を供給し、 ディスク 1 2 aとスぺーサ 1 1 a間に形成される各々 の間隙に前記供給された流体とタービンロータ 1 a内の部材と熱交換す る。 熱交換後の流体は、 例えば、 タービン 1 2 0の外周側ガス流路 6 a に排出する。 もっとも他の装置 · 部材へ排出するようにしてもよい。 これにより、 中心側連絡流路 1 0 aからタービンロータ 1 aの部材に 出入りする熱量を制御できるため、 熱応力を低減することができる。 よ つて、 熱応力の影響が大きい状態で遠心力が加わつてもタービンロータ 1 aの強度を確保することができる。
特に供給流路と回収流路を備える場合、 ロータ内部の流路が蒸気供給 流路 8 aと蒸気回収流路 9 aのみの場合よりも熱応力を低減することが できる。
供給流路と回収流路との間には動翼冷却による温度上昇分の温度差が つくためにクローズド冷却のロータでは熱応力が大きくなる傾向にあり、 起動時の非定常運転時においては、 ロータ外周側と中心部に大きな温度 差が生じる。 ロータ外周部はロータ中心部よりも高温で、 ロータ外周部 はロータ中心部に対して相対的に膨張変位、 ロータ中心部はロータ外周 部に対して相対的に収縮変位となり、 ロータ中心部に半径方向引張りの 熟応力が作用することになる。
前記第 1の実施例により、 この半径方向引張りの熱応力と回転による 遠心引張り応力が重なリ合い、 ロータ中心部に過大な応力が加わること を抑制でき、 タービンロータ 1 aの強度を確保できる。
他の特徴点は、 ロータ外周側の領域の前記ディスクと隣接するスぺ一 ザとの間に両者が接触する接触面を形成し、 前記接触面を形成した領域 の前記ディスク及びスぺーサをロータ軸方向に貫通して動翼冷却用の前 記冷媒を供給する供給流路及び動翼を経て加熱された冷媒の回収流路を それぞれ設けたものである。
具体的には、 前記共通構成に加え、 動翼 7 aは蒸気冷却翼でかつ冷却 後の蒸気をガス流路 6 aに放出することなく回収するクローズド冷却翼 である。 ディスクとの接触面には冷媒の供給口及び回収口を備えること ができる。 タービン口一タ 1 aには動翼 7 aに蒸気を供給するための蒸 気供給流路 8 aと蒸気を回収するための蒸気回収流路 9 aの両方を備え ている。 蒸気供給流路 8 aと蒸気回収流路 9 aとは、 両方とも、 ロータ 軸方向に前記接触面 1 6 aを貫通すると共に、 前記ディスク 1 2 a及び スぺ一サ 1 i aを貫通するよう形成される。 蒸気供給流路 8 aと蒸気回 収流路 9 aとはディスク 1 2 aおよびスぺーサ 1 1 aの貫通孔の内周
(内壁） 面及び接触面 1 6 aを構成要素としている。 両流路の分離は接 触面 1 6 aによってなされている。 当該内壁面を接触しながら冷媒が流 れる。
ボイラ等のような所定の蒸気発生源より供給される蒸気は、 蒸気供給 流路 8 aを経て動翼 7 a内に供給される。 動翼 7 a内で熱交換した後の 蒸気は蒸気回収流路 9 aを経て回収される。
これにより、 蒸気供給流路 8 aと蒸気回収流路 9 aの分離のために分 離管や連結管などの付厲部品を取り付ける必要がない。
軸方向に冷媒を移動させる供給流路と回収流路として、 穴に挿入する 挿入管やディスク間の連結管等の付属部品を使用する必要がないので、 回転により大きな遠心力とメタルの温度差による熱応力が作用するロー タでは長期間の運転による付属部品の脱落， 破損等の恐れをなくすこと ができる。 また、 付属部品が脱落， 破損すると回転軸に対して重量アン バランスが生じることを防止でき、 ロータの加振源となることもない。 第 2図は、 4段タービンの場合を例に、 一実施例の冷媒回収型ガスタ —ビンのロータの断面図 （タービン側断面図） を示している。 これは、 クローズド蒸気冷却式ガスタ一ビンの場合を示している。
基本的には、 前述の第 1 図に示す実施例の共通構成が適応される。 そ の他の共通構成として以下の構成を備える。
ガスタービンロータは、 圧縮機 1の圧縮機口一タ 3 aと、 ディスタン ン 卜ピース 1 6 を介して連絡されているタービン 1 2 0のタービン口一 タ 1 aを備えている。
圧縮機口一タ 3 aは、 外周部に圧縮機動翼 3 を備えられる圧縮機ディ スク 2 とを備える。 タービンロータ i aはタービン部 1 0 0及びそれに 連結するスタブシャフ ト 1 7 を有する。
タ一ビン部 1 0 0は、 第 1段中実ディスク 8 , 第 2段中実ディスク 9， 第 3段中実ディスク 1 0， 第 4段中実ディスク 1 1 とそれらの外周部に 位置する第 1段動翼 4， 第 2段動翼 5， 第 3段動翼 6， 第 4段動翼 7 を 備え、 前記ディスク側面には、 最も圧縮機 1側に中空スぺーサ 1 2、 そ して中実スぺ一サ 1 3， 1 4 , 1 5を有する。 スタブシャフ ト 1 7は、 第 4段中実ディスク 1 1の側面に位置する。 そして、 ディスタントビー ス 1 6 とタービン部 1 0 0とスタブシャフ ト 1 7はディスク， スぺーサ 接触面を貫通するように設けられた複数のスタッキングボル卜 1 8によ つて強固に連結されている。
第 2の実施例について第 1 図及び第 2図を参照して説明する。
第 2実施例は、 前記ディスクは軸心部を含む領域が中実構造を形成し、 ロータ軸心側の前記ディスク 8， 9 , 1 0， 1 1 と隣接するスぺーサ 1 3， 1 4， 1 5 との間に間隙部を形成すると共に、 ロータ外周側の前 記ディスク 8〜 1 1 とスぺーサ 1 3， 1 4， 1 5 との間に両者が接触す る接触面 3 1〜 3 6 を形成させ、 更に、 前記ディスク 8〜 1 1 に、 前記 間隙部に流体を導く中心側連絡流路 （ 1 0 a ) 7 7， 8 1， 8 5 を複数 有するものである。
各ディスク 8〜 1 1 とスぺーサ 1 3， 1 4， 1 5との間のキヤビティ 部にガスタービンの起動時等に、 暖機媒体 （流体） を供給するための所 定の貫通穴を設けるものである。
第 1 図及び第 2図により詳細に説明すると、 前記共通構成の他に以下 の構成を備える。
各中実ディスクと中実スぺーザとの前記接触面の中心部を含む中心側 では、 ディスクとスぺーザと間にキヤビティが形成される。 キヤビティ 7 8は、 第 1段中実ディスク 8 と中実スぺーサ 1 3の中心部に形成され る。 同様に、 各ディスクとスぺーザとの間に形成されるキヤビティ を 8 0， 8 2， 8 4， 8 6， 8 8 とする。
前記キヤビティ を連絡する中心側連絡流路 1 0 aは、 ディスク 8， 9， 1 0， 1 1及びスぺ一サ 1 3 , 1 4， 1 5を貫通する孔 7 7， 7 9， 8 1， 8 3， 8 5， 8 7 を設ける。 該孔は、 各ディスク等のうち前記接 触面のある領域に設け、 前記供給流路或いは回収流路ょり中心側を軸方 向に貫通するように設ける。 詳細構造を以下に説明する。
内部空間 6 2 とキヤビティ 7 8 とを連絡する、 第 1段中実ディスク 8 を軸方向に貫通する孔 7 7 を備える。 キヤビティ 7 8とキヤビティ 8 0 とを連絡する、 中実スぺ一サ 1 3 を軸方向に貫通する孔 7 9 を備える。 以下同様に中心部にあるキヤビティ間を連絡するよう、 第 2段中実ディ スク 9 を軸方向に貫通する孔 8 1 ， 中実スぺ一サ 1 4 を軸方向に貫通す る孔 8 3， 第 3段中実ディスク 1 0を軸方向に貫通する孔 8 5， 中実ス ぺ一サ 1 5を軸方向に貫通する孔 8 7 を備える。 さらに、 中実スぺ一サ 1 5 と第 4段中実ディスク 1 1 の接触面 3 1 に半径方向に設けられたス リツ 卜 8 9， 中実スぺーサ 1 5 と第 4段中実ディスク 1 1で形成される ドーナツ状のキヤビティ 9 0， キヤビティ 9 0からガスタービンのガス 流路につながる孔 9 1 を備える。 ここで、 スリッ ト 8 9は接続面 3 1 に おいて供給孔 5 2， 5 3と回収孔 2 4， 2 5に交わらない位置に設けら れている。 本実施例ではキヤビティ 6 2からキヤビティ 9 0までの流路 は直列で、 キヤビティ 9 0に流入する全量の空気がキヤビティ 7 8， 8 0， 8 2， 8 4 , 8 6， 8 8 を通過する場合を示している力 キヤビ ティ 7 8， 8 0， 8 2， 8 4， 8 6 , 8 8への流入， 流出による圧力損 失が問題となる場合は、 キヤビティ 6 2からキヤビティ 9 0に至る流路 を複数並列に設け、 並列に設けたそれぞれの流路の構成要素にキヤビテ ィ 7 8， 8 0， 8 2， 8 4， 8 6， 8 8を振り分けることもできる。 ガスタービンの起動時等のように、 タービンロータ 1 a内部が例えば 常温近傍のように冷えている場合に圧縮機 1の圧縮空気の一部を前記キ ャビティ 7 8， 8 0， 8 2， 8 4， 8 6， 8 8に供給する。
圧縮機空気流路 5 aの空気の一部を圧縮機ディスク 2間の間隙を通し て内部空間 6 2に流入する。 内部空間 6 2に流入した空気は、 中空スぺ ーサ 1 2を半径方向外側に仲びるスリッ トを通り、 孔 7 7 を流れて、 キ ャビティ 7 8内に供給される。 キヤビティ 7 8に供給された空気は、 第 1段中実ディスク 8及び第 1段中実スぺ一サ 1 3の中心部を流れる際に ディスク 8及びスぺーサ 1 3の中心部 （軸心部） を起動時に暖める。 供 給された圧縮空気により同ディスク 8及びスぺーサ 1 3の中心部で熱交 換される。 中心部を通った圧縮空気は、 孔 7 9 を通ってキヤビティ 8 0 に入る。 ここで、 第 1段中実スぺ一サ 1 3 と第 2段中実ディスク 9の中 心部を起動時に暖める。 同様に熱交換をすべく、 孔 8 1 を経てキヤビテ ィ 8 2に入り、 孔 8 3を経てキヤビティ 8 4に入り、 孔 8 5を経てキヤ ビティ 8 6に入り、 孔 8 7 を経てキヤビティ 8 8に入る。 そして、 スリ ッ 卜 8 9 を通りキヤビティ 9 0を経て、 ガス流路 6 aに排出される。 中実ディスク 8， 9， 1 0， 1 1及び中実スぺ一サ 1 3， 1 4， 1 5 のロータ外周部はガスタービンの作動ガスからの入熱によって温度は高 い一方、 起動時には口一タ中心部は温まリにくいためロータ外周側と口 ータ中心部に大きな温度差が生じる。 即ちロータ外周部はロータ中心部 よりも高温で、 ロータ外周部はロータ中心部に対して相対的に膨張変位、 ロータ中心部はロータ外周部に対して相対的に収縮変位となり、 口一タ 中心部に半径方向引張りの熱応力が作用する。 この半径方向引張りの熟 応力と回転による遠心引張り応力が重ね合わさり、 ロータ中心部に大き な応力が加わる恐れがある。 そこで、 本実施例を実施することにより、 中実ディスクと中実スぺーザで形成されるロータ中心部のキヤビティ
7 8， 8 0， 8 2 , 8 4 , 8 6， 8 8を第 3の流路の構成要素とし、 そ こに高温圧縮機から抽気された空気を流すことによりロータ中心部を昇 温できる。 即ち、 ロータ外周側と中心部の温度差は小さくなり中心部の 半径方向引張りの熱応力は抑制される。 また、 第 1， 第 2， 第 3中実デ イスク及び中実スぺ一サ 1 3， 1 4， 1 5の中心部キヤビティの両側面 は同じ空気温度雰囲気となるのでディスク中心部に左右非対称の熱変形 や熱応力の発生を防ぐことができる。
また、 キヤビティ間を連絡するために前述のディスク 8 , 9， 1 0に 設けられる孔は接触領域 3 1〜3 7に設けることにより、 遠心力の影響 を低減することができる。 また、 これら中心側冷却流路 1 0 aは供給流路及び回収流路から独立 しており、 適切な温度， 圧力の空気を圧縮機中間段から同流路に導入す ることにより、 口一タ部材に流入， 流出する熱量を制御することができ る。
また、 中心側冷却流路 1 0 aは供給流路及び回収流路から独立してい るので、 中心側冷却流路 1 0 aに流量調整機構を設け、 熱応力の大きい 起動時のみに適切な温度， 圧力の空気を流すことが考えられる。 このこ とにより定常運転時には中心側冷却流路 1 0 aを流れる空気を節約でき るので、 効率向上につながる。
さらに、 中心側連絡流路 1 0 aは、 第 4段中実ディスク 1 1の側面を 通ってガスタービンのガス流路につながっており、 同流路を通過した空 気でディスク側面へのガスの侵入を防ぐことができるので、 ディスク側 面へのガスの侵入を防ぐシール空気の一部を、 中心側連絡流路 1 O aを 通過した空気で補うことができ、 シール空気量を削減できる。
また、 ディスク 8， 9， 1 0に設けられる孔は、 ディスク等の中心部 を暖める効果をより発揮させるには、 前記隣接するキヤビティ間をディ スク 8， 9， 1 0に設けた孔により直接連通する位置に設ける。 具体的 には、 例えば、 ディスクの前記接触面 3 1〜 3 7より中心側の隣接する スぺーサ等と間隙 7 8， 8 0， 8 2， 8 4， 8 6， 8 8を形成している 領域のうち、 ディスクの中心軸より外周側である。
本実施例を翼冷却のための蒸気の供給流路及び回収流路を備えたガス タービンに実施することもできる。
他の特徴点は、 ロータ軸心側の前記ディスク 8〜 1 1 と隣接するスぺ —サ 1 3 , 1 4， 1 5との間に間隙部 7 8〜 8 8を形成すると共に、 口 ータ外周側の前記ディスクとスぺ一ザとの間に両者が接触する接触面 3 1〜 3 7 を形成させ、 前記接触面を形成した領域の前記ディスク 8〜 1 1及びスぺ一サ 1 3， 1 4， 1 5をロータ軸方向に貫通して冷却用の 前記冷媒を供給する供給流路 2 4〜 3 0及び加熱された冷媒の回収流路 4 8〜 5 3 をそれぞれ形成するものである。
第 1 図及び第 2図を用いて以下に詳述する。 前記共通構成の他に以下 の構成を備える。
スタブシャフ ト 1 7の中心孔に設けられた分離管 1 9の内部の内部流 路 2 0から蒸気は供給され、 内部流路 2 0の外周側に位置する前記供給 された蒸気の回収流路 5 9 を備える。
第 4段中実ディスク 1 1 とスタブシャフ ト 1 7は外周側で接触される とともに、 その中心側の中心を含む領域は、 同ディスク 1 1 とスタブシ ャフ ト 1 7で形成される空隙のキヤビティ 2 1が形成される。
各ディスク及びスぺーサを、 軸方向に各接触面にて貫通するよう蒸気 供給流路 8 a (第 1の流路） 及び蒸気回収流路 9 a (第 2の流路） が形 成される。
前記の各々の流路は、 各ディスク及びスぺ一サを貫通する貫通孔の内 周面 （内壁） 及びその接触面を構成要素とする。 例えば、 蒸気供給流路 8 aは、 各ディスク及びスぺ一ザの前記貫通孔である供給孔 2 4， 2 5， 2 6， 2 7， 2 8， 2 9， 3 0を構成要素とする。 蒸気回収流路 9 aは、 各ディスク及びスぺーザの前記貫通孔である回収孔 4 8， 4 9， 5 0， 5 1， 5 2， 5 3 を構成要素とする。
前記構成要素の前記供給孔及び回収孔は、 第 4段中実ディスク 1 1 と 中実スぺーサ 1 5の接触面 3 1， 第 3段中実ディスク 1 0と中実スぺー サ 1 5の接触面 3 2， 第 3段中実ディスク 1 0と中実スぺ一サ 1 4の接 触面 3 3 , 第 2段中実ディスク 9 と中実スぺーサ 1 4の接触面 3 4， 第 2段中実ディスク 9 と中実スぺーサ 1 3の接触面 3 5 , 第 1段中実ディ スク 8 と中実スぺ一サ 1 3の接触面 3 6により接続される。 また、 第 1 段中実ディスク 8 と中実スぺーサ 1 2とは接触面 3 7によリ接続されて いる。
前記蒸気供給流路 8 aと蒸気回収流路 9 aとは前記接触面により分離 される。
スタブシャフ 卜 1 7 と第 4段中実ディスク 1 1 との接触面 2 2に前記 キヤビティ 2 1から第 4段中実ディスク 1 1 に複数設けられた各供給孔 2 4へ半径方向に連絡するよう形成されたスリツ 卜 2 3 を形成する。 前記接触面 3 7には、 供給孔 3 0と連絡し、 供給孔 3 0を流れる蒸気 が外周側に各々備えられド一ナッツ状に形成されたキヤビティ 3 9に半 径方向に連絡するようスリッ 卜 3 8が設けられる。 前述のように前記ス リツ 卜 2 3から前記キヤビティ 3 9までの流路 （ 2 3， 2 4， 2 5， 2 6， 2 7， 2 8， 2 9 , 3 0， 3 8 ) は周方向に複数存在する。 ほぼ 均等間隔に配置されることが望ましい。
前記接触面 3 4には、 供給孔 2 7或いは 2 8 と連絡し、 供給孔 2 7或 いは 2 8を流れる蒸気が外周側に各々備えられドーナツッ状に形成され たキヤビティ 4 2に半径方向に連絡するようスリッ ト 4 1が設けられる。 前記接触面 3 3には、 供給孔 2 6或いは 2 7 と連絡し、 供給孔 2 6或い は 2 7 を流れる蒸気が外周側に各々備えられドーナッツ状に形成された キヤビティ 4 4に半径方向に連絡するよぅスリツ 卜 1 4 3が設けられる。 キヤビティ 3 9には、 1段動翼 4の個数分だけ第 1段中実ディスク 8 の内部に各第 1段中実動翼 4に蒸気を供給する流路 4 0が設けられる。 キヤビティ 4 2には、 2段動翼 5の個数分だけ第 2段中実ディスク 9の 内部に各第 2段中実動翼 5に蒸気を供給する流路 4 3が設けられる。 ま た、 キヤビティ 4 4には、 3段動翼 6の個数分だけ第 3段中実ディスク 1 0の内部に各第 3段中実動翼 6に蒸気を供給する流路 4 5が設けられ る。
前記各々の動翼内で熱交換して温度が上昇した蒸気は、 第 1段動翼 4 から、 第 1段中実ディスク 8の内部に蒸気回収するための流路 4 6が前 記動翼の個数分だけ形成されており、 流路 4 6は中実スぺーサ 1 3と第 1段中実ディスク 8の接触面 3 6にドーナツッ状に形成されたキヤビテ ィ 4 7に連絡されている。
同様に、 第 2段動翼 5から第 2段中実ディスク 9の内部に蒸気回収す るための流路 5 4が形成されておリ、 流路 5 4は中実スぺーサ 1 3と第 2段中実ディスク 9の接触面 3 5にド一ナツヅ状に形成されたキヤビテ ィ 5 5に連絡されている。 同様に、 第 3段動翼 6から、 第 3段中実ディ スク 1 0の内部に蒸気回収するための流路 5 6が前記動翼の個数分だけ 形成されており、 流路 5 6は中実スぺーサ 1 5と第 3段中実ディスク 1 0の接触面 3 2に ドーナツッ状に形成されたキヤビティ 5 7に連絡さ れている。
キヤビティ 4 7は、 接触面 3 6から軸方向に中実スぺーサ 1 3 を貫通 する回収孔 4 8に連絡されている。 キヤビティ 5 5は、 接触面 3 5から 軸方向に中実スぺ一サ 1 3を貫通する回収孔 4 8に連絡されている。 キ ャビティ 5 7は、 接触面 3 2から軸方向に中実スぺ一サ 1 5を貫通する 回収孔 5 2に連絡されている。
また、 回収孔 5 2は、 回収流路 5 9に流路 5 8により連絡されている。 各ディスク外周部に設けられた動翼へ冷媒を供給 Z回収するための流 路は、 このように供給側と回収側に分離されている。
ボイラ等の蒸気発生器からの蒸気は内部流路 2 0によりキヤビティ 2 1 に導かれた蒸気はスリッ ト 2 3 を経由して、 接触面 2 2から軸方向 に第 4段中実ディスク 1 1 を貫通する供給孔 2 4に達する。
供給孔 2 5， 供給孔 2 6， 供給孔 2 7， 供給孔 2 8， 供給孔 2 9， 供 給孔 3 0を通過した蒸気は、 スリッ ト 3 8を通りキヤビティ 3 9に導か れる。 キヤビティ 2 1に供給された蒸気は各々の供給孔に分配されてか らキヤビティ 3 9までは並列に蒸気が供給される。 キヤビティ 3 9から 蒸気は、 流路 4 0を経由して各第 1段動翼 4の供給口等に供給されるこ とにより動翼内に供給される。 また、 供給孔 2 7 を通過した蒸気は供給 孔 2 8に向かう一方、 スリッ ト 4 1 を通りキヤビティ 4 2に導かれる。 キヤビティ 4 2から蒸気は、 流路 4 3を経由して第 2段動翼 5に供給さ れる。 さらに、 供給孔 2 6 を通過した蒸気は供給孔 2 7に向かう一方、 スリツ 卜 1 4 3 を通りキヤビティ 4 4に導かれる。 キヤビティ 4 4から 蒸気は、 流路 4 5を経由して第 3段動翼 6に供給される。
次に動翼内に供給された蒸気の回収について以下説明する。
第 1段動翼 4 を冷却し温度上昇した蒸気は、 流路 4 6 を経由してキヤ ビティ 4 7に導かれ、 回収孔 4 8に達する。 また、 第 2段動翼 5 を冷却 し温度上昇した蒸気は、 流路 5 4 を経由してキヤビティ 5 5に導かれ、 回収孔 4 8に合流する。 さらに、 第 3段動翼 6 を冷却し温度上昇した蒸 気は、 流路 5 6 を経由してキヤビティ 5 7に導かれ、 回収孔 5 2に合流 する。
回収孔 5 3に達した蒸気は、 スタブシャフ ト 1 7の内部に設けられた 中心向きの流路 5 8を通り、 スタブシャフ 卜 1 7 と分離管 1 9 とで形成 される流路 5 9からロータ外に回収される。 キヤビティ 4 7， 5 5， 5 7からスタブシャフ ト 1 7 と分離管 1 9 とで形成される流路 5 9まで の流路 4 8 , 4 9， 5 0， 5 1， 5 2， 5 3 , 5 8は周方向に複数存在 し、 周方向均等かつ供給流路 4 1， 1 4 3と交差しないように配置され ており、 蒸気は並列に回収される。
本実施例ではロータへの蒸気供給口を分離管 1 9の内部流路 2 0， 回 収ロを分離管 1 9の外部流路 5 9 としているが、 供給口と回収口を逆に、 すなわち逆方向の流れとすることもできる。
前記実施例では、 前記接触面のある領域のうち、 隣接する蒸気供給流 路の間で、 且つ該供給流路ょリ外周側に蒸気回収流路を配置している。 これにより、 起動時等において、 ディスクやスぺーザの温度勾配を小さ くできる。
また、 反対に、 隣接する蒸気供給流路の間で、 且つ、 該供給流路より 中心側に、 蒸気回収流路を配置する場合は、 前記スタブシャフ ト 1 7を 支えるよう配置される、 図示していない軸受け部の軸受けメタル等にと つては、 より安定な温度にすることができる。
或いは、 本実施例のようにスタブシャフ ト 1 7から供給され、 又回収 されるようにしなくてもよい。
これにより、 供給流路及び回収流路の構成流路として、 中実ディスク， スぺーサ側面の接触面内から軸方向に、 ディスク， スぺーサを貫通する 蒸気供給を目的とする供給孔 2 4， 2 5， 2 6， 2 7， 2 8， 2 9， 3 0の第 1の流路と蒸気回収を目的とする回収孔 4 8， 4 9， 5 0， 5 1 , 5 2， 5 3の第 2の流路の両方を設け、 第 1の流路と第 2の流路 はディスク， スぺ一サの接触面 3 1， 3 2， 3 3， 3 4 , 3 5， 3 6に よって分離されている。 すなわち、 第 1の流路と第 2の流路の分離に分 離管や連結管などの付属部品を必要としないので、 高速回転による遠心 力と熱応力の作用で付属部品が脱落， 損壊する心配がなく、 ロータ内の 信頼性が飛躍的に向上する。 また、 本実施例のディスクは、 冷媒の供給或いは回収の何れか一方の 流路が接触面 3 1〜 3 7 を貫通するように形成された場合に比べて、 よ リ広い接触面を備えなければならない。
よって、 中実構造のディスクにすることにより、 遠心力の影響が大き くなリ、 中心部に加わる応力が大きくてもよリ安定なディスクを供給で きる。 さらには、 第 3実施例と共に適応するとさらにガスタービンの信 頼性を向上させることができる。
一方、 ディスク中心 （軸心） 部に孔を有する中空構造のディスクを備 えた、 ガスタービンに適応することもできる。
また、 他の特徴点は、 前記ディスク 8〜 1 1 とスぺーサ 1 3， 1 4， 1 5 との間に両者が接触する接触面を形成させ、 前記接触面を形成した 領域の外周側を通り、 前記ディスク及びスぺーサをロータ軸方向に貫通 して、 ガスタービン内を流れる燃焼ガスよリ低い温度の流体を導く外側 流路 （ 1 1 0 a ) 6 5， 6 6， 6 7， 6 8， 6 9， 7 0， 7 1， 7 2 , 7 3， 7 4， 7 5等を有するものである。
口一タ内には前記の供給流路ゃ回収流路とは別の第 4の流路である外 側流路 1 1 0 aを有している。
外側流路 1 1 0 aは、 各ディスクのうち、 隣接するスぺーザとの接触 領域の外周側を貫通する孔と隣接するスぺーザとの間に形成されるキヤ ビティを構成要素とする。 前記接触面より外周側には、 ディスタントビ —ス 1 6， 第 1段中実ディスク 8， 中空スぺ一サ 1 2とで形成される ド —ナッツ状のキヤビティ 6 5を備える。 第 1段中実ディスク 8 , 中実ス ぺ一サ 1 3とで形成される ド一ナッツ状のキヤビティ 6 7 を備える。 以 下同様に、 各ディスクとスぺーザとの間でキヤビティ 7 1， 7 3 , 7 5 を備える = ディスタントピース 1 6 と中空スぺーサ 1 2の接触面に半径方向に設 けたスリツ 卜 6 4はキヤビティ 6 5につながる。 キヤビティ 6 5 とキヤ ビティ 6 7 とを連絡する、 第 1段中実ディスク 8 を軸方向に貫通する孔
6 6 を備える。 以下同様に隣接するキヤビティ間を連絡するよう、 中実 スぺ一サ 1 3を軸方向に貫通する孔 6 8， 第 2段中実ディスク 9 を軸方 向に貫通する孔 7 0， 中実スぺーサ 1 4を軸方向に貫通する孔 7 2， 第 3段中実ディスク 1 0を軸方向に貫通する孔 7 4 を備える。 キヤビティ
7 5から中実スぺ一サ 1 5に半径方向に空けられた孔 7 6 を経由してガ スタービンのガス流路につながる。 ここで、 流路 6 6， 6 8， 7 0，
7 4は周方向に複数存在し、 かつ周方向均等に配置されており、 動翼へ の供給孔 4 0， 4 3 , 4 5及び回収孔 4 6， 5 4， 5 6 と交差しない位 置となっている。
圧縮機空気流路 5 aの空気の一部を圧縮機ディスク 2間のスリッ ト 6 1 を通して内部空間 6 2に流入する。 内部空間 6 2にある圧縮空気を、 ディスタ ン卜ピース 1 6 と中空スぺーサ 1 2間を半径方向外側に伸びる スリツ 卜 6 4 を通り、 キヤビティ 6 5内に供給される。 その後、 孔 6 6 を経て、 キヤビティ 6 7に供給される。 以下同様に、 孔 6 8， キヤビテ ィ 6 9， 孔 7 0， キヤビティ 7 1， 孔 7 2， キヤビティ 7 3， ？し 7 4を 順次経て、 キヤビティ 7 5に供給される。 そして、 孔 7 6より、 ガス流 路 6 aに排出される。
また、 ディスクとスぺーザで形成される口一タ外周側のキヤビティ 6 5， 6 7， 6 9， 7 1 , 7 3， 7 5を流れる第 4の流路としての外側 流路を備え、 そこに圧縮機空気を流しているので、 ガスタービンガス流 路からタービンロータ 1 a中心部への入熱を遮断することができる。 また、 第 1， 第 2 , 第 3中実ディスクの側面キヤビティ 6 5 , 6 7， 6 9， 7 1， 7 3， 7 5は同じ空気温度雰囲気となるため、 ディスク両 側面の温度差による左右非対称の熱変形を抑制できる。 即ち、 ディスク の外周に位置する動翼の傾き変位も小さくなり、 その分動翼のチップク リアランスを小さくできる。
さらに、 前述の接触面を貫通するように冷媒の供給及び回収経路を備 えた特徴と組み合わせることにより、 キヤビティ 7 8， 8 0 , 8 2， 8 4 , 8 6， 8 8 とキヤビティ 6 5， 6 7， 6 9， 7 1， 7 3， 7 5，
9 0に同じ温度レベルの空気が圧縮機より供給されるので、 ロータ外周 側とロータ中心部との温度差をさらに小さくできロータ中心部に作用す る半径方向引張りの熱応力が緩和される。
さらに、 外側流路 1 1 O aは第 3段中実ディスク 1 0の側面を通って ガスタービンのガス流路につながる構成にすることにより、 外側流路 1 1 0 aを通過した空気でディスク側面へのガスの侵入を防ぐことがで きる。 即ち、 ディスク側面へのガスの侵入を防ぐシール空気の一部を、 外側流路 1 1 0 aを通過した空気で補うことができ、 シール空気量を削 減できる。
本実施例は、 第 3実施例や第 4実施例と共に適応するとさらに効果的 である。 一方、 ディスク中心 （軸心） 部に孔を有する中空構造のデイス クを備えた、 ガスタービンに適応することもできる。
第 3の実施例を第 1 図及び第 3図を参考に説明する。
第 3の実施例は、 基本的には第 2図の構成と同様の基本構成をとるこ とができる。 第 2図に記載の実施例との主な相違点は、 後ろから 2段目 の動翼である第 3動翼 6が空気冷却動翼であり、 前記中心側連絡流路
1 0 a及び外側流路 1 1 0 aが前記第 3段動翼 6に接続されている点で ある。 以下に詳述する。 前記共通構成の他に以下の構成を備える。 前記キヤビティ 7 3と第 3段動翼 6の空気供給口とを連絡するように 第 3段中実ディスク 1 0の内部に流路 2 0 1 を備える。 第 3段動翼 1 0 と中実スぺーサ 1 5 との間に形成されるキヤビティ 7 5 と前記キヤビテ ィ 9 0とを連絡するように、 中実スぺーサ 1 5を軸方向に貫通する孔 2 0 3を設ける。 また、 キヤビティ 7 5と第 3段動翼 6の空気供給口と を連絡するように第 3段中実ディスク 1 0の内部に流路 2 0 2 を備える。 圧縮機空気流路 5 aから分岐した空気は、 第 1 は、 内部空間 6 2から、 スリッ ト 6 4， キヤビティ 6 5， ？ L 6 6 , キヤビティ 6 7， 孔 6 8 , キ ャビティ 6 9， 孔 7 0， キヤビティ 7 1， 孔 7 2 を通過してキヤビティ 7 3に達する。 また、 第 2は、 内部空間 6 2からは孔 7 7， キヤビティ 7 8， 孔 7 9 , キヤビティ 8 0， 孔 8 1， キヤビティ 8 2， 孔 8 3 , キ ャビティ 8 4， 孔 8 5， キヤビティ 8 6， ？し 8 7， キヤビティ 8 8 , ス リツ 卜 8 9、 キヤビティ 9 0を通過し、 キヤビティ 9 0から中実スぺー サ 1 5を軸方向に貫通する孔 2 0 3 を経由してキヤビティ 7 5に達する。 キヤビティ Ί 3及びキヤビティ 7 5に達した空気は、 第 3段動翼の個数 分だけ第 3段中実ディスク 1 0の内部に形成された流路 2 0 1， 2 0 2 を通って第 3段動翼 6の冷却空気として用いられ、 翌冷却後の空気は第 3段動翼 6からガス流路に放出される。
第 3段動翼 6からガス流路に放出された空気によりガス温度が下がり、 その下流の第 4段動翼 7での動力回収量が低減、 すなわちプラン卜熱効 率が低下するという問題は考えられるが、 蒸気冷却翼が少なくなるので 必要な冷却蒸気量も減り、 蒸気供給設備は小さくできる。 すなわち、 設 備費を抑制することができる。
また本実施例では第 3， 4の流路を通過した空気の全量を第 3段動翼 6の冷却に用いているが、 第 3， 4の流路を通過する空気の必要量が第 3段動翼 6の冷却量以上である場合はその余剰分を第 3段中実ディスク 1 0， 第 4段中実ディスク 1 1側面のシール空気に利用することができ る。
第 4の実施例を第 1 図及び第 4図を参照して説明する。
第 4の実施例は、 前記キヤビティ 7 8， 8 0， 8 2， 8 4， 8 6， 8 8 と翼冷却用の蒸気供給流路 2 4〜 3 0或いは回収流路 4 8〜 5 3と を連絡する流路を配置し、 前記供給流路を流れる蒸気がキヤビティに導 入され、 或いはキヤビティに導入された蒸気が蒸気回収流路に導入され るよう構成されている。
本実施例は基本的には第 2図に記載の実施例の構成と主要部が同様の 構成を適応することができる。 又、 基本的には、 第 1 図及び第 2図等に 示した共通構成を適応することができる。 前記共通構成の他に以下の構 成を備える。
詳述すると、 前記中心側連絡流路 1 0 aは、 キヤビティ 7 8， 8 0 , 8 2 , 8 4， 8 6， 8 8 と蒸気供給流路 8 a或いは蒸気回収流路 9 aと を連絡するよう設けられている。 前記蒸気供給流路 8 aからの動翼の冷 却媒体の一部が前記キヤビティに供給されると共に、 その後前記キヤビ ティにある該媒体が前記蒸気回収流路 9 aに合流するよう流れる。 蒸気供給を目的とする蒸気供給流路 （第 1 の流路） 8 aの構成要素で ある供給孔 2 9からキヤビティ 7 8へ蒸気流入するための、 接触面 3 3 に半径方向中心向きに設けられたスリッ ト 1 0 3を設ける。 キヤビティ 7 8から蒸気回収を目的とする蒸気回収流路 9 aの構成要素である供給 孔 1 2 2に蒸気を回収するための、 接触面 3 3に半径方向中心向きに設 けられたス リ ッ ト 1 0 4 を設ける。 また、 スリ ッ ト 1 0 5から、 キヤビ ティ 8 0に流入した蒸気が、 スリッ ト 1 0 6 を経て回収されるよう設け られる。 同様に、 スリッ ト 1 0 7， スリッ ト 1 0 8， スリッ ト 1 0 9， スリ ッ ト 1 1 0， スリ ッ ト 1 1 1 ， スリ ッ ト 1 1 2， スリ ッ ト 1 1 3， スリッ ト 1 1 4 を設ける。
そして、 これら流路を通過する蒸気は翼冷却することなく回収される。 また、 蒸気供給流路 8 aとして、 各ディスク或いはスぺーサを貫通す る供給孔 1 1 5， 1 1 6， 1 1 7 , 1 1 8， 1 1 9 , 1 2 0， 1 2 1 を 適応する。 また、 蒸気回収流路 9 aとして、 各ディスク或いはスぺーサ を貫通する回収孔 1 2 2， 1 2 3 , 1 2 4 , 1 2 4 , 1 2 5 , 1 2 6， 1 2 7 を適応する。
供給孔 2 9 を流れる蒸気の一部は、 スリッ ト 1 0 3を通りキヤビティ 7 8に供給される。 供給された蒸気は、 第 1の中実ディスク 8と第 1の スリッ ト 1 3の中心近傍を熱交換する。 ガスタービン起動時は、 蒸気に よりディスク及びスぺーサを暖めることができる。 その後スリッ 卜 104 を経て回収孔 1 2 2に回収される。
中心近傍のディスク部を暧機できるので、 口一タ外周側と中心部の温 度差は小さくなり中心部の半径方向引張りの熱応力は抑制される。 また、 ディスク中心部に左右非対称の熱変形や熱応力の発生を防ぐことができ る。 産業上の利用可能性
本発明により、 ロータ中心部に作用する熱応力を抑制することにより、 ガスタービンの運転信頼性を向上させたガスタービンを提供することが できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 燃焼ガスにより駆動される複数の動翼をその外周部に環状に配列し た複数個のディスクと、 前記ディスク間に配置されるスぺ一ザとを順次 軸方向に配置してロータ軸を構成するガスタービンにおいて、
該スぺ一ザに面した前記デイスクのロータ軸心側の領域と隣接するス ぺ一ザとの間に間隙部を形成し、
該スぺ一ザに面した前記ディスクのロータ外周側の領域と隣接するス ぺーサとの双方に両者が接触する接触面を形成し、
更に、 前記ディスクには、 前記間隙部に流体を導く第 3の流路を設け たことを特徴とするガスタービン。
2 . 請求項 1のガスタービンにおいて、
前記第 3の流路は、 前記ディスクの該接触面を形成した領域をロータ 軸方向に貫通して配置すると共に、 前記第 3の流路を複数個設けたこと を特徴とするガスタ一ビン。
3 . 請求項 1 のガスタービンにおいて、 前記第 3の流路は、 前記ディス クの該間隙部を形成する領域をロータ軸方向に貫通して配置すると共に、 前記第 3の流路を複数個設けたことを特徴とするガスタービン。
4 . 請求項 1のガスタービンにおいて、 前記動翼は、 冷却用の冷媒を導 入して、 燃焼ガスにより加熱された該冷媒を導出する流路を備えており、 前記ロータのディスク及びスぺ一サ内に冷却用の前記冷媒を供給する 供給流路及び加熱された冷媒回収用の回収流路を設け、
第 3の流路は、 前記間隙部と前記供給流路或いは前記回収流路とを連 絡するように配置されていることを特徴とするガスタ一ビン。
5 . 請求項 1のガスタービンにおいて、 前記間隙部を経た流体を前記口 —タの外周側の燃焼ガスが流下するガス流路中に排出する排出流路を前 記ディスクとスぺ一ザの少なく とも一方に備えさせたことを特徴とする ガスタービン。
6 . 請求項 1のガスタービンにおいて、 前記動翼は、 冷却用の冷媒を導 入して、 燃焼ガスにより加熱された該冷媒を燃焼ガス中に直接導出する 内部流路を備えておリ、 前記間隙部を経た流体を前記動翼内の内部流路 に連通する流路を備えて、 該動翼の冷媒として用いることを特徴とする ガスタービン。
7 . 請求項 1 のガスタービンにおいて、
前記ディスク及びスぺーサを口一タ軸方向に貫通して、 ガスタービン 内を流れる燃焼ガスより低い温度の流体を導く第 4の流路を前記第 3の 流路ょリ半径方向外方に位置するよう配置したことを特徴とするガスタ —ビン。
8 . 燃焼ガスにより駆動される複数の動翼をその外周部に環状に配列し た複数個のディスクと、 前記ディスク間に配置されるスぺ一ザとを順次 軸方向に配置してロータ軸を構成され、 前記動翼は冷却用の冷媒を導入 して燃焼ガスにより加熱された該冷媒を導出する流路を備えているガス タービンにおいて、
ロータ外周側の領域の前記ディスクと隣接するスぺ一ザとの間に両者 が接触する接触面を形成し、
前記接触面を形成した領域の前記ディスク及びスぺーサをロータ軸方 向に貫通して動翼冷却用の前記冷媒を供給する供給流路及び動翼を経て 加熱された冷媒の回収流路をそれぞれ設けたことを特徴とするガスター ビン。
9 . 請求項 8のガスタ一ビンにおいて、
前記回収流路を、 前記供給流路ょり半径方向外側に位置するよう配設 したことを特徴とするガスタービン。
1 0 . 請求項 8のガスタービンにおいて、
前記回収流路を、 前記供給流路ょり半径方向内側に位置するように配 設したことを特徴とするガスタービン。
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