JP3044996B2 - Air-cooled gas turbine - Google Patents
Air-cooled gas turbineInfo
- Publication number
- JP3044996B2 JP3044996B2 JP5334897A JP33489793A JP3044996B2 JP 3044996 B2 JP3044996 B2 JP 3044996B2 JP 5334897 A JP5334897 A JP 5334897A JP 33489793 A JP33489793 A JP 33489793A JP 3044996 B2 JP3044996 B2 JP 3044996B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- air
- gas turbine
- cooling
- path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は燃焼ガス用圧縮空気の一
部を用いてロータおよび動翼を冷却する空気冷却式ガス
タービンに関し、特に冷却に供した空気を燃焼室に回収
してタービン効率の向上を意図するクローズド空気冷却
式ガスタービンの冷却空気流路の構成に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air-cooled gas turbine for cooling a rotor and a rotor blade using a part of compressed air for combustion gas, and more particularly, to recovering cooling air in a combustion chamber to improve turbine efficiency. The present invention relates to a configuration of a cooling air flow path of a closed air-cooled gas turbine intended to improve the cooling efficiency.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガスタービンでは作動ガスの温度を高め
てタービン効率の向上を図るために翼を冷却している。
従来この種のガスタービンでは、冷却に供した空気の大
部分を翼から作動ガス中へ排出している。このために低
温の冷却空気希釈による作動ガスの温度低下や混入に伴
う翼間流れの乱れによる圧力損失、冷却空気のポンピン
グ動力損失などによってタービンの出力が低下し、作動
ガス高温化による効果を充分に発揮し得ない欠点があっ
た。このため最近は、例えば特開昭58−43575 号公報に
示されているように、冷却空気を作動ガス中に排出せず
に回収するクローズド空気冷却方式のガスタービンが提
案されている。しかし、具体的な回収方法及び構造につ
いては示されていない。2. Description of the Related Art In a gas turbine, blades are cooled in order to increase the temperature of a working gas to improve turbine efficiency.
Conventionally, in this type of gas turbine, most of the air used for cooling is discharged from the blades into the working gas. For this reason, the output of the turbine is reduced due to the pressure loss due to the lowering of the working gas due to the low-temperature cooling air dilution, the turbulence between the blades due to mixing, and the pumping power loss of the cooling air. Has a disadvantage that cannot be exhibited. For this reason, recently, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-43575, a gas turbine of a closed air cooling system for recovering cooling air without discharging it into working gas has been proposed. However, no specific recovery method and structure are disclosed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】クローズド空気冷却方
式のガスタービンを目的に沿って効率的に実現するため
には、比較的構成の容易な静翼の冷却空気の回収ばかり
でなく、冷却空気のポンピング動力を軽減するために動
翼の冷却空気をも回収する必要がある。そのためには、
冷却空気のロータ外への排出口をできるだけ回転中心近
くに配置することと、動翼を冷却した後の高温空気によ
るロータ部材の温度上昇を如何に低減して、熱応力の発
生及び変形によるロータのアンバランス振動等を軽減す
るかが大きな課題となる。これらはロータ内での冷却空
気の供給経路と回収経路の構成によって大きく左右さ
れ、また高速回転体であることを考慮してできるだけ単
純な構造にする必要がある。In order to realize a gas turbine of a closed air cooling system efficiently according to the purpose, not only recovery of cooling air from a stationary blade having a relatively easy configuration but also cooling of cooling air is performed. In order to reduce the pumping power, it is necessary to recover the cooling air of the rotor blade. for that purpose,
The discharge port for the cooling air to the outside of the rotor is arranged as close as possible to the center of rotation, and the temperature rise of the rotor member due to the high-temperature air after cooling the moving blades is reduced, and the generation of thermal stress and deformation of the rotor A major issue is how to reduce the unbalanced vibration and the like. These greatly depend on the configuration of the cooling air supply path and the recovery path in the rotor, and it is necessary to make the structure as simple as possible in consideration of the high speed rotating body.
【0004】本発明は以上に述べた課題を克服して、効
率向上の目的に沿った好適なクローズド空気冷却方式の
ガスタービンを提供することにある。An object of the present invention is to provide a gas turbine of a closed air cooling system suitable for improving efficiency by overcoming the problems described above.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の空気冷却式ガス
タービンは、燃焼器に流れる空気の一部をロータ内部を
経て動翼に供給し、該ロータ及び動翼を冷却した後に冷
却空気を回収する空気冷却式ガスタービンであって、圧
縮機で昇圧された空気の一部を、ガスタービンの下流側
からロータ内部に供給し、前記ロータ内部を経て前記動
翼に空気を供給する供給経路と、前記供給経路から前記
動翼を流れた空気をロータ内を経て燃焼室に回収する回
収経路を備えることを特徴とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An air-cooled gas of the present invention
The turbine transfers some of the air flowing to the combustor inside the rotor.
After cooling to the rotor and the rotor blades.
Air-cooled gas turbine that collects
Part of the air pressurized by the compressor is
From inside the rotor, and through the inside of the rotor,
A supply path for supplying air to the wings,
The air that flows through the rotor blades is collected in the combustion chamber through the rotor.
It is characterized by having a collection route.
【0006】或いは、本発明の空気冷却式ガスタービン
は、燃焼器に流れる空気の一部をロータ内部を経て動翼
に供給し、該ロータ及び動翼を冷却した後に冷却空気を
回収する空気冷却式ガスタービンであって、圧縮機で昇
圧された空気を、ロータ端部からロータ内部に供給し、
ロータ内部を経て前記動翼に空気を供給する供給経路
と、燃焼器より軸心側に形成され、前記動翼を流れた空
気をロータの内部を経てロータの高圧側ホイールスペー
スに導き燃焼室に回収する回収経路と、を備えることを
特徴とする。 Alternatively, the air-cooled gas turbine of the present invention
Is to move a part of the air flowing to the combustor through the rotor
And cooling air after cooling the rotor and the rotor blades.
An air-cooled gas turbine to be recovered, which is lifted by a compressor.
The pressurized air is supplied from the rotor end into the rotor,
Supply path for supplying air to the rotor blade via the inside of the rotor
And the air formed on the axial side of the combustor and flowing through the rotor blades
The air passes through the interior of the rotor and
And a recovery path for guiding the fuel to the combustion chamber.
Features.
【0007】或いは、本発明の空気冷却式ガスタービン
は、燃焼器に流れる空気の一部をロータ内部を経て動翼
に供給し、該ロータ及び動翼を冷却した後に冷却空気を
回収する空気冷却式ガスタービンであって、圧縮機で昇
圧された空気を、昇圧する昇圧手段と、該昇圧手段によ
り昇圧された空気を、ロータ端からロータ内部に供給
し、ロータ内部を経て前記動翼に空気を供給する供給経
路と、前記動翼を流れた空気をロータの内部を経て、ロ
ータとロータ外周側に位置する燃焼器間に形成される間
隙に回収され、該回収された空気が燃焼器に導かれる回
収経路と、を備えることを特徴とする。 Alternatively, the air-cooled gas turbine of the present invention
Is to move a part of the air flowing to the combustor through the rotor
And cooling air after cooling the rotor and the rotor blades.
An air-cooled gas turbine to be recovered, which is lifted by a compressor.
Pressure increasing means for increasing the pressure of the compressed air;
Supply the pressurized air into the rotor from the rotor end
And a supply path for supplying air to the rotor blade through the inside of the rotor.
Air flowing through the rotor blades and the inside of the rotor,
Between the rotor and the combustor located on the rotor outer peripheral side
Collected in the gap, and the collected air is guided to the combustor.
And a collecting path.
【0008】或いは、本発明の冷却媒体回収式ガスター
ビンは、冷却媒体をロータ内部を通り動翼に供給する冷
却媒体の供給経路と、該ロータ及び動翼を冷却した後の
冷却媒体をロータ内部を通り回収する冷却媒体の回収経
路と、を有する冷却媒体回収式ガスタービンであって、
ロータ内に形成される前記冷却媒体の供給経路内に、周
囲に前記動翼に供給される冷却媒体が流れ、自身の内側
に前記動翼を流れた後の冷却媒体が流れる回収経路を形
成する配管を配置することを特徴とする。 Alternatively, the cooling medium recovery type gas turbine of the present invention
The bins supply cooling media through the interior of the rotor to the rotor blades.
Supply path of the cooling medium, and after cooling the rotor and the rotor blades.
Cooling medium recovery through which the cooling medium passes through the inside of the rotor
A cooling medium recovery gas turbine comprising:
In the cooling medium supply path formed in the rotor,
The cooling medium supplied to the rotor blades flows into the
The recovery path through which the cooling medium flows after flowing through the rotor blades is formed.
It is characterized by arranging piping to be formed.
【0009】本発明の空気冷却式ガスタービンは、燃焼
器に流れる空気の一部をロータ内部を経て動翼に供給
し、該ロータ及び動翼を冷却した後に冷却空気を回収す
る空気冷却式ガスタービンであって、圧縮機で昇圧され
た空気の一部を、ガスタービンの下流側からロータ内部
に供給し、前記ロータ内部を経て、前記動翼の設置され
るディスクの一方の側面と該側面に隣接する部材を含み
形成される経路を通り前記動翼に空気を供給する供給経
路と、前記供給経路から前記動翼を流れた空気を前記デ
ィスクの他方の側面と該側面に隣接する部材を含み形成
される経路を通り、ロータ内を経て回収し、該回収され
た空気が燃焼室に導かれる回収経路を備えることを特徴
とする。 The air-cooled gas turbine according to the present invention has a combustion
A part of the air flowing to the vessel is supplied to the rotor blade through the rotor.
After cooling the rotor and the rotor blades, recover the cooling air.
Air-cooled gas turbine,
Part of the air that has flowed from the downstream side of the gas turbine
And the rotor blades are installed through the inside of the rotor.
One side of the disc and a member adjacent to the side
A supply path for supplying air to the bucket through a path formed
And air flowing through the bucket from the supply path.
Formed including the other side of the disk and members adjacent to the side
Through the rotor, collect through the rotor, and
Characterized by having a recovery path through which the exhausted air is led to the combustion chamber
And
【0010】[0010]
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【作用】ロータ内に上述した冷却空気の供給経路と回収
経路を構成することによって、ロータの中心部キャビテ
ィには低温の空気が充満するために、強大な遠心力によ
って大きな応力が発生するディスク中心部は一様に冷却
されて熱応力の発生や変形が少ない。The cooling air supply path and recovery in the rotor described above.
By forming a path , the center cavity of the rotor is filled with low-temperature air, and the center of the disk, which generates large stress due to strong centrifugal force, is uniformly cooled, and the generation and deformation of thermal stress Few.
【0016】一方ディスク外周側壁の一部やスペーサは
動翼冷却後の高温空気によって加熱されるが、動翼が植
設されているためにスペーサよりも大きな遠心力が作用
するディスク外周の片面は供給経路を流れる低温の空気
によって冷却されるために温度上昇が半減するほか、外
周部は中心部に比べて遠心応力が小さいために熱応力に
対する制限が緩和され、加熱による影響が少ない。特に
スペーサ内部流路からディスク貫通流路を経て回収する
場合には、ディスクは側面からは加熱されずに貫通流路
のみが加熱源となり、該貫通流路及びスぺーサの内部流
路に遮熱管を装着もしくは遮熱コーティングを施すこと
によって高温空気からディスクやスぺーサへの伝熱が遮
断され、ロータ全体の温度上昇を大幅に軽減できる。On the other hand, a part of the outer peripheral side wall of the disk and the spacer are heated by the high-temperature air after the cooling of the moving blades. In addition to being cooled by the low-temperature air flowing through the supply path, the temperature rise is reduced by half. In addition, since the centrifugal stress of the outer peripheral portion is smaller than that of the central portion, the restriction on the thermal stress is relaxed, and the influence of heating is reduced. In particular, when the disk is recovered from the spacer internal flow path through the disk through flow path, the disk is not heated from the side, and only the through flow path serves as a heat source, and is blocked by the through flow path and the internal flow path of the spacer. By mounting a heat tube or applying a heat-shielding coating, heat transfer from the high-temperature air to the disk or spacer is cut off, and the rise in temperature of the entire rotor can be greatly reduced.
【0017】またディスク貫通流路としてスタッキング
ボルト穴を利用した場合には、回収経路をより簡単に構
成できるほか、貫通流路形成に伴うディスクの強度低下
を軽減できる利点がある。In the case where the stacking bolt holes are used as the disk through-flow passages, there is an advantage that the recovery path can be configured more easily and the reduction in the strength of the disk due to the formation of the through-flow passage can be reduced.
【0018】しかるに、冷却空気のポンピング動力は冷
却空気流出口の回転半径位置の2乗に比例するが、本発
明では冷却空気をロータ側面から放出するために、従来
動翼から排出していた場合に比べて流出回転半径を約2
分の1にでき、ポンピング動力を4分の1程度に低減で
きる。However, the pumping power of the cooling air is proportional to the square of the rotational radius position of the cooling air outlet. In the present invention, the cooling air is discharged from the rotor blades in order to discharge the cooling air from the side of the rotor. Outflow turning radius is about 2
The pumping power can be reduced to about a quarter.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例を図によって詳しく説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0020】図1は本発明の一実施例によるクローズド
空気冷却式ガスタービンの断面を示しており、理解し易
くするため2段タービンに適用した場合について示し
た。FIG. 1 shows a cross section of a closed air-cooled gas turbine according to an embodiment of the present invention, and shows a case where the gas turbine is applied to a two-stage turbine for easy understanding.
【0021】ロータ10は軸11,軸12,ディスク1
3,ディスク14及びスペーサ15によって構成され、
スタッキングボルト16によって一体に締結されてい
る。各ディスク13,14の外周には、内部に冷却流路
21b及び22bを形成した動翼21及び22がダブテ
ール21a及び22aを介して植設されている。The rotor 10 has a shaft 11, a shaft 12, a disk 1
3, constituted by a disk 14 and a spacer 15,
They are fastened together by stacking bolts 16. On the outer periphery of each of the disks 13 and 14, moving blades 21 and 22 having cooling passages 21b and 22b formed therein are implanted through dovetails 21a and 22a.
【0022】ロータ中心部にはディスク中心孔13a及
び14aやディスク間スペース等を含む広域のキャビテ
ィ17が形成されており、該キャビティ17からスタッ
キング半径位置のディスク側面に形成された複数個のス
リット13b及び14b、及び軸端とディスク間に形成
されたキャビティ23,24を経て動翼内の冷却流路2
1b及び22bに通じる冷却空気供給経路が構成されて
いる。A wide area cavity 17 including disk center holes 13a and 14a and a space between disks is formed in the center of the rotor, and a plurality of slits 13b are formed from the cavity 17 on the side of the disk at a stacking radius position. And 14b, and the cooling flow path 2 in the rotor blade through the cavities 23 and 24 formed between the shaft end and the disk.
A cooling air supply path leading to 1b and 22b is formed.
【0023】一方、動翼冷却流路21b及び22bの出
口はディスク外周側壁とスペーサ間に形成されたキャビ
ティ19及びキャビティ20に開放されており、スペー
サに形成された孔15b,溝15a及びディスクに穿け
た貫通流路18を経て、ロータ10と燃焼室50間のホ
ィールスペース51に開口する回収経路が構成されてい
る。On the other hand, the outlets of the blade cooling passages 21b and 22b are open to the cavities 19 and 20 formed between the outer peripheral side wall of the disk and the spacer, and the holes 15b, the grooves 15a formed in the spacer and the disk are opened. Through the penetrated through flow path 18, a recovery path that opens to the wheel space 51 between the rotor 10 and the combustion chamber 50 is configured.
【0024】そこで、圧縮機から抽気されブースト圧縮
された後に軸12の中心孔を経てロータ10内に流入し
冷却空気は、矢印25で示したようにロータ中心部のキ
ャビティ17からスリット13bとスリット14bの経
路に分かれて動翼21及び動翼22内の冷却流路21b
及び22bに流入し、それぞれの翼を冷却する。Then, after being bleed from the compressor and boost-compressed, it flows into the rotor 10 through the center hole of the shaft 12, and the cooling air flows from the cavity 17 at the center of the rotor to the slit 13b and the slit 13b as indicated by an arrow 25. 14b, the cooling passages 21b in the moving blades 21 and 22
And 22b to cool the respective wings.
【0025】翼を冷却して加熱された空気の内、動翼2
1からキャビティ19に流出した空気は溝15a及びデ
ィスク貫通流路18を経、動翼22からキャビティ20
に流出した空気は溝15b,キャビティ19及びディス
ク貫通流路18を経てホィールスペース51に放出さ
れ、連通孔50aから燃焼室50内に回収される。Among the air heated by cooling the blades, the moving blade 2
1 flows into the cavity 19 through the groove 15a and the disk penetrating flow path 18, and from the rotor blade 22 to the cavity 20.
Is discharged into the wheel space 51 through the groove 15b, the cavity 19 and the disk through channel 18, and is recovered into the combustion chamber 50 from the communication hole 50a.
【0026】以上に示した冷却空気の供給,回収過程に
おいて、ロータの中心部キャビティ17内は低温の空気
によって満たされるために、スタッキング位置より小径
側のディスク中心部は一様に冷却され、ほぼ冷却空気と
同程度の低い温度に維持される。一方ディスク外周部の
キャビティ19及び20側の壁面と貫通流路18周辺は
翼冷却後の高温空気によって加熱されるが、反対側のキ
ャビティ23及び24を形成している壁面やダブテール
が形成されている外周壁からは低温の冷却空気によって
冷却されるために、ディスクの温度上昇が半減する。し
たがって、特別な輸送配管を必要とすることなく、簡単
な構造で冷却空気の回収が可能となる。また、冷却空気
がロータ中心から外周側に流れる過程で旋回速度が増大
する分、いわゆるポンピング動力が必要となるが、この
動力は逆に動翼から中心側に流れる過程で回転力として
吸収される。動力は回転半径位置の2乗に比例するた
め、冷却空気はロータのほぼ2分の1の半径位置からロ
ータ外に放出されることから、ポンピング動力のほぼ4
分の3が回収される。In the process of supplying and recovering the cooling air described above, since the center cavity 17 of the rotor is filled with low-temperature air, the center of the disk smaller in diameter than the stacking position is uniformly cooled, The temperature is kept as low as the cooling air. On the other hand, the wall surfaces on the cavities 19 and 20 side of the disk outer peripheral portion and the periphery of the through flow path 18 are heated by the high-temperature air after the blade cooling, but the wall surfaces and dovetails forming the opposite cavities 23 and 24 are formed. Since the outer peripheral wall is cooled by low-temperature cooling air, the temperature rise of the disk is reduced by half. Therefore, it is possible to recover the cooling air with a simple structure without requiring a special transportation pipe. In addition, so-called pumping power is required as the swirling speed increases in the process of cooling air flowing from the center of the rotor to the outer peripheral side, but this power is absorbed as rotational force in the process of flowing from the rotor blade to the center side. . Since the power is proportional to the square of the radius of rotation, the cooling air is discharged to the outside of the rotor from almost half the radius of the rotor.
Three thirds are recovered.
【0027】図2は本発明による他の実施例を示してい
る。この場合はロータ外周部のキャビティからホィール
スペースに通じるディスク貫通孔を新たに穿孔せず、ス
タッキングボルト穴を兼用した。即ち動翼を冷却した後
にキャビティ19及び20内に導入された高温の冷却空
気は、矢印26で示したように、スペーサ15に形成さ
れた溝15c及びディスク13に既設されたスタッキン
グボルト27を挿入するボルト穴28を経てホィールス
ペース51に流出し、燃焼室50に回収される。但しボ
ルトと穴の間隙だけでは所定の冷却空気を流すことがで
きないために、図3に図2のX−X断面を示すように、
スタッキングボルト27の一部を削除して流路断面を拡
張している。この場合スタッキングボルトが高温が直接
高温の空気にさらされて加熱されるため、翼の熱負荷す
なわちタービンの作動ガス温度に制限があるが、回収経
路をより簡単に構成できるほか、ディスクに穿孔しない
分だけ強度を高く維持できる利点がある。FIG. 2 shows another embodiment according to the present invention. In this case, a new disc through hole leading from the cavity on the outer peripheral portion of the rotor to the wheel space was not newly formed, and the stacking bolt hole was also used. That is, the high-temperature cooling air introduced into the cavities 19 and 20 after cooling the rotor blades inserts the groove 15c formed in the spacer 15 and the stacking bolt 27 already provided in the disk 13 as shown by the arrow 26. It flows out into the wheel space 51 through the bolt hole 28 to be collected, and is collected in the combustion chamber 50. However, since the predetermined cooling air cannot flow only through the gap between the bolt and the hole, as shown in FIG.
The cross section of the flow path is expanded by removing a part of the stacking bolt 27. In this case, the stacking bolts are heated by directly exposing the high temperature to the high-temperature air, which limits the heat load of the blades, that is, the working gas temperature of the turbine. However, the recovery path can be configured more simply, and the disk is not perforated. There is an advantage that the strength can be kept high by the amount.
【0028】図4はスペーサの冷却強化を意図して冷却
空気の供給,回収経路を変えた場合の実施例を示してい
る。すなわちデイスク30の外周に植設された初段動翼
31への冷却空気は、スペーサ32に形成された複数個
のスリット32a及び該ディスクとスペーサ間のキャビ
ティ33を経て供給され、前述の実施例とは逆にキャビ
ティ33が供給経路の構成要素となっている。これに伴
い初段動翼から流出した冷却空気は、デイスク30と軸
37間のキャビティ35を経て軸端に穿けた孔37aか
らホィールスペース51に放出され、燃焼室50に回収
される。また2段動翼22からキャビティ34に流出し
た空気は、供給経路であるキャビティ33を貫通してス
ペーサ32とディスク30間に渡した回収管36を通
り、キャビティ35内で初段動翼からの冷却空気と合流
し回収される。FIG. 4 shows an embodiment in which the supply and recovery paths of the cooling air are changed to enhance the cooling of the spacer. That is, the cooling air to the first stage blade 31 implanted on the outer periphery of the disk 30 is supplied through the plurality of slits 32a formed in the spacer 32 and the cavity 33 between the disk and the spacer, and the same as in the above-described embodiment. Conversely, the cavity 33 is a component of the supply path. The cooling air flowing out of the first stage rotor blades is discharged through a cavity 35 between the disk 30 and the shaft 37 to a wheel space 51 from a hole 37 a formed in the shaft end, and is collected in the combustion chamber 50. The air flowing out of the two-stage blade 22 to the cavity 34 passes through the cavity 33 which is a supply path, passes through the recovery pipe 36 passed between the spacer 32 and the disk 30, and is cooled from the first stage blade in the cavity 35. Merges with air and is collected.
【0029】この実施例の場合、回収空気出口の回転半
径位置が前実施例に比べて多少大きい位置に推移するす
るためにポンピング動力の回収率はやや低下するが、回
収経路をより簡単に構成できるほか、スペーサの片面が
低温の空気によって冷却されるためにスペーサとディス
クの熱膨張差によって発生する応力を低減できる利点が
ある。In the case of this embodiment, the recovery radius of the pumping power slightly decreases because the rotational radius position of the recovery air outlet changes to a position slightly larger than that of the previous embodiment, but the recovery path is simpler. In addition, since one surface of the spacer is cooled by low-temperature air, there is an advantage that stress generated due to a difference in thermal expansion between the spacer and the disk can be reduced.
【0030】図5はさらに他の実施例を示している。こ
の実施例では動翼冷却流路の出口にスペーサ40の外周
部をえぐって回収室44及び45が形成されている。ま
た同スペーサの半径方向には遮熱管46を内接した複数
個の内部流路40aが形成されており、その一端は前述
の回収室44及び45に、他端はディスク41を貫通し
てスペーサ40と軸43に支持装着された回収管47を
通じてホイールスペース51に連通されている。さら
に、スペーサの両側面には複数のスリット流路40b及
び40cが内部流路40aと同一位相上に形成され、該
スリットによってロータ中心部のキャビティ17と外周
側のキャビティ48及び49が連通されている。一方デ
ィスク41及び42の側面には、図1の実施例と同様に
スリット流路41a及び42aが形成されているほか、
外周部には前記キャビティ48及び49と動翼根本の冷
却空気供給口を連通する孔41b及び42bが形成され
ている。FIG. 5 shows still another embodiment. In this embodiment, recovery chambers 44 and 45 are formed around the outer periphery of the spacer 40 at the outlet of the bucket cooling passage. In the radial direction of the spacer, there are formed a plurality of internal flow paths 40a in which a heat shield tube 46 is inscribed. It communicates with the wheel space 51 through a recovery pipe 47 supported and mounted on the shaft 43 and the shaft 43. Further, a plurality of slit flow paths 40b and 40c are formed on both sides of the spacer in the same phase as the internal flow path 40a, and the slits allow the cavity 17 at the center of the rotor and the cavities 48 and 49 on the outer peripheral side to communicate with each other. I have. On the other hand, slit channels 41a and 42a are formed on the side surfaces of the disks 41 and 42 as in the embodiment of FIG.
Holes 41b and 42b communicating with the cavities 48 and 49 and the cooling air supply port at the root of the rotor blade are formed in the outer peripheral portion.
【0031】図6は遮熱管46及び回収管47の断面形
状を示しており、管の外壁にはスペーサやディスクとの
接触面積を少なくするためにリブが突出している。FIG. 6 shows the cross-sectional shape of the heat shield tube 46 and the recovery tube 47. Ribs project from the outer wall of the tube in order to reduce the contact area with the spacer and the disk.
【0032】そこでロータ中心部のキャビティ17内に
導入された空気の一部は、スリット41aを通る経路と
スリット40b及び孔41bを通る経路の2つの経路か
ら動翼21に供給され、残りの空気はスリット42aを
通る経路とスリット40c及び孔42bを通る経路の2
経路から動翼22に供給される。したがってディスク及
びスペーサ中心部は低温の冷却空気によって両側面から
冷却される。Therefore, a part of the air introduced into the cavity 17 at the center of the rotor is supplied to the rotor blade 21 through two paths, a path passing through the slit 41a and a path passing through the slit 40b and the hole 41b, and the remaining air is supplied. Is the path through the slit 42a and the path through the slit 40c and the hole 42b.
It is supplied to the bucket 22 from the path. Therefore, the disk and the center of the spacer are cooled from both sides by the low-temperature cooling air.
【0033】一方動翼を冷却した後の高温空気は、スペ
ーサ外周部の回収室44及び45からスペーサ内部流路
40a及び回収管47を経てホイールスペース51に放
出され、燃焼室50に回収される。この際回収経路は高
温の冷却空気によって加熱されるが、スペーサの外周部
を除けば遮熱管46や回収管47によって断熱されてお
り、また周辺は低温の冷却空気によって冷却されている
ために、温度上昇は極めて少ない。スペーサの外周部に
おいても、回収室44及び45を形成している壁の背面
は低温空気によって冷却されているために温度上昇は半
減する。On the other hand, the high-temperature air after cooling the rotor blades is discharged from the recovery chambers 44 and 45 on the outer periphery of the spacer to the wheel space 51 through the spacer internal flow path 40a and the recovery pipe 47, and is recovered in the combustion chamber 50. . At this time, the recovery path is heated by the high-temperature cooling air, but is insulated by the heat shield pipe 46 and the recovery pipe 47 except for the outer periphery of the spacer, and since the periphery is cooled by the low-temperature cooling air, The temperature rise is very small. Even at the outer peripheral portion of the spacer, the rear surface of the wall forming the collection chambers 44 and 45 is cooled by low-temperature air, so that the temperature rise is reduced by half.
【0034】なお、本実施例では遮熱手段として外壁に
リブが突出した遮熱管を用いたが、スペーサ内部流路4
0aの内壁に遮熱コーティングを施してもほぼ同様の断
熱効果が得られる。In this embodiment, a heat shield tube having ribs projecting from the outer wall is used as the heat shield means.
Even if a thermal barrier coating is applied to the inner wall of Oa, substantially the same heat insulating effect can be obtained.
【0035】ポンピング動力回収の観点においても、本
実施例では冷却空気放出口の回転半径位置を軸43の外
径程度に小さくできるため、ポンピング動力の大部分を
回収することが可能となる。From the viewpoint of pumping power recovery, in the present embodiment, the rotational radius of the cooling air discharge port can be reduced to about the outer diameter of the shaft 43, so that most of the pumping power can be recovered.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明によると、効率向上の目的に沿っ
た好適なクローズド空気冷却方式のガスタービンを提供
することができる。つまり、ロータの温度上昇をきたす
ことなく動翼を冷却した後の高温空気を燃焼室に回収す
ることができるほか、冷却空気のポンピング動力の大部
分を回収することが可能となり、ひいてはタービン作動
ガスへの冷却空気の混入による温度低下及び流れの乱れ
による損失の少ない好適な空気冷却式のガスタービンが
得られる。 According to the present invention, it is possible to meet the purpose of improving efficiency.
To provide a suitable closed air-cooled gas turbine
can do. In other words, high-temperature air after cooling the rotor blades can be collected in the combustion chamber without raising the temperature of the rotor, and most of the pumping power of the cooling air can be collected. Thus, a suitable air-cooled gas turbine with low temperature reduction due to mixing of cooling air into the air and loss due to turbulence in the flow can be obtained.
【図1】本発明によるロータ内部冷却流路の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a cooling passage inside a rotor according to the present invention.
【図2】本発明によるロータ内部冷却流路の他の実施例
図。FIG. 2 is a view showing another embodiment of the cooling passage inside the rotor according to the present invention.
【図3】図2のX−X断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 2;
【図4】本発明によるロータ内の冷却流路の他の実施例
図。FIG. 4 is a view showing another embodiment of the cooling flow path in the rotor according to the present invention.
【図5】本発明によるロータ内の冷却流路の他の実施例
図。FIG. 5 is a view showing another embodiment of the cooling passage in the rotor according to the present invention.
【図6】遮熱管及び回収管の断面図。FIG. 6 is a sectional view of a heat shield tube and a recovery tube.
10…ロータ、13,14…ディスク、15…スペー
サ、17…中心部キャビティ、18…ディスク貫通流
路、19,20…外周部キャビティ、21,22…動
翼、27…スタッキングボルト、28…スタッキングボ
ルト穴、36…回収管、40a…スペーサ内部流路、4
4,45…回収室、46…遮熱管、47…回収管、50
…燃焼室、51…ホィールスペース。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotor, 13, 14 ... Disk, 15 ... Spacer, 17 ... Center cavity, 18 ... Disk penetration flow path, 19, 20 ... Outer peripheral cavity, 21, 22 ... Blade, 27 ... Stacking bolt, 28 ... Stacking Bolt hole, 36 ... Recovery pipe, 40a ... Spacer internal flow path, 4
4, 45 ... collection room, 46 ... heat shield tube, 47 ... collection tube, 50
... combustion chamber, 51 ... wheel space.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 雅美 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 笹田 哲男 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 鳥谷 初 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平5−86901(JP,A) 特開 昭57−140502(JP,A) 特開 平2−75731(JP,A) 実開 昭62−193143(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02C 7/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masami Noda 502 Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Hatsuru Toriya 3-1-1, Sakaimachi, Hitachi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi factory (56) References JP-A-5-86901 (JP, A) JP-A Sho 57-140502 (JP, A) JP-A-2-75731 (JP, A) JP-A-62-193143 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02C 7/18
Claims (7)
経て動翼に供給し、該ロータ及び動翼を冷却した後に冷
却空気を回収する空気冷却式ガスタービンであって、 圧縮機で昇圧された空気の一部を、ガスタービンの下流
側からロータ内部に供給し、前記ロータ内部を経て前記
動翼に空気を供給する供給経路と、 前記供給経路から前記動翼を流れた空気をロータ内を経
て燃焼室に回収する回収経路を備えることを特徴とする
空気冷却式ガスタービン。 1. A part of air flowing to the combustor is supplied to the rotor blade via the inner rotor, an air-cooled gas turbine for recovering cooling air after cooling the rotor and blades, by the compressor A part of the pressurized air is supplied to the inside of the rotor from the downstream side of the gas turbine, and a supply path for supplying air to the moving blade via the inside of the rotor, and an air flowing through the moving blade from the supply path. An air-cooled gas turbine comprising a recovery path for recovering the gas into a combustion chamber through a rotor.
経て動翼に供給し、該ロータ及び動翼を冷却した後に冷
却空気を回収する空気冷却式ガスタービンであって、 圧縮機で昇圧された空気を、ロータ端部からロータ内部
に供給し、ロータ内部を経て前記動翼に空気を供給する
供給経路と、 燃焼器より軸心側に形成され、前記動翼を流れた空気を
ロータの内部を経てロータの高圧側ホイールスペースに
導き燃焼室に回収する回収経路と、を備えることを特徴
とする空気冷却式ガスタービン。 2. An air-cooled gas turbine for supplying a part of air flowing to a combustor to a moving blade through the inside of a rotor and recovering cooling air after cooling the rotor and the moving blade. A supply path for supplying the pressurized air to the inside of the rotor from the end of the rotor and supplying the air to the moving blade through the inside of the rotor, and a flow path formed axially from the combustor and flowing through the moving blade. An air-cooled gas turbine, comprising: a recovery path that guides the interior of the rotor to a high-pressure wheel space of the rotor and recovers the combustion chamber.
経て動翼に供給し、該ロータ及び動翼を冷却した後に冷
却空気を回収する空気冷却式ガスタービンであって、 圧縮機で昇圧された空気を、昇圧する昇圧手段と、 該昇圧手段により昇圧された空気を、ロータ端からロー
タ内部に供給し、ロータ内部を経て前記動翼に空気を供
給する供給経路と、 前記動翼を流れた空気をロータの内部を経て、ロータと
ロータ外周側に位置する燃焼器間に形成される間隙に回
収され、該回収された空気が燃焼器に導かれる回収経路
と、を備えることを特徴とする空気冷却式ガスタービ
ン。 3. An air-cooled gas turbine for supplying a part of air flowing to a combustor to a rotor blade through an inside of a rotor, and recovering cooling air after cooling the rotor and the rotor blade, wherein the compressor uses a compressor. Pressurizing means for pressurizing the pressurized air, a supply path for supplying the air pressurized by the pressurizing means from the rotor end to the inside of the rotor, and supplying air to the moving blade via the inside of the rotor; And a recovery path through which the air flowing through the rotor is collected in a gap formed between the rotor and a combustor located on the outer peripheral side of the rotor through the interior of the rotor, and the collected air is guided to the combustor. Features an air-cooled gas turbine.
る冷却媒体の供給経路と、該ロータ及び動翼を冷却した
後の冷却媒体をロータ内部を通り回収する冷却媒体の回
収経路と、を有する冷却媒体回収式ガスタービンであっ
て、 ロータ内に形成される前記冷却媒体の供給経路内に、周
囲に前記動翼に供給される冷却媒体が流れ、自身の内側
に前記動翼を流れた後の冷却媒体が流れる回収経路を形
成する配管を配置することを特徴とする冷却媒体回収式
ガスタービン。 4. A cooling medium supply path for supplying a cooling medium to the rotor blades through the interior of the rotor, a cooling medium recovery path for recovering the cooling medium after cooling the rotor and the rotor blades through the rotor interior, and A cooling medium recovery type gas turbine having a cooling medium supplied to the moving blades around the cooling medium supply path formed in a rotor, and flowing through the moving blades inside itself. A cooling medium recovery type gas turbine, wherein a pipe forming a recovery path through which the cooling medium flows after the cooling is disposed.
ガスタービンにおいて、 前記ロータは、重ねられた複数のディスクと、該ディス
クに設置される貫通部に配置してロータを固定するスタ
ッキングボルトと、を有し、 前記翼を流れた空気が前記スタッキングボルトが配置さ
れる貫通部を流れて回収されることを特徴とする空気冷
却式ガスタービン。 5. The air-cooled gas turbine according to claim 1, wherein the rotor is fixed to a plurality of stacked disks and a penetrating portion provided on the disks. An air-cooled gas turbine, comprising: a stacking bolt; wherein the air flowing through the wing flows through a through portion where the stacking bolt is arranged and is collected.
ービンにおいて、 翼を流れた空気の回収経路に、自身の内部に回収空気が
流れ、外周にリブを設置する配管を備えることを特徴と
する空気冷却式ガスタービン。 6. The air-cooled gas turbine according to claim 1, further comprising a pipe in a recovery path of the air flowing through the wings, in which the recovery air flows inside itself and a rib is provided on the outer periphery. Features an air-cooled gas turbine.
経て動翼に供給し、該ロータ及び動翼を冷却した後に冷
却空気を回収する空気冷却式ガスタービンであって、 圧縮機で昇圧された空気の一部を、ガスタービンの下流
側からロータ内部に供給し、前記ロータ内部を経て、前
記動翼の設置されるディスクの一方の側面と該側面に隣
接する部材を含み形成される経路を通り前記動翼に空気
を供給する供給経路と、 前記供給経路から前記動翼を流れた空気を前記ディスク
の他方の側面と該側面に隣接する部材を含み形成される
経路を通り、ロータ内を経て回収し、該回収された空気
が燃焼室に導かれる回収経路を備えることを特徴とする
空気冷却式ガスタービン。 7. An air-cooled gas turbine for supplying a part of air flowing to a combustor to a rotor blade through an interior of a rotor, and recovering cooling air after cooling the rotor and the rotor blade, wherein the compressor uses a compressor. A part of the pressurized air is supplied to the inside of the rotor from the downstream side of the gas turbine, and is formed through the inside of the rotor, including one side surface of the disk on which the rotor blade is installed and a member adjacent to the side surface. A supply path for supplying air to the moving blade through a path that passes through the path, and a path formed including the other side of the disk and a member adjacent to the side surface of the air flowing from the supply path to the moving blade, An air-cooled gas turbine, comprising: a recovery path that is recovered through a rotor and the recovered air is guided to a combustion chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5334897A JP3044996B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Air-cooled gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5334897A JP3044996B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Air-cooled gas turbine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07189739A JPH07189739A (en) | 1995-07-28 |
JP3044996B2 true JP3044996B2 (en) | 2000-05-22 |
Family
ID=18282462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5334897A Expired - Lifetime JP3044996B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Air-cooled gas turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3044996B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3448145B2 (en) * | 1995-11-24 | 2003-09-16 | 三菱重工業株式会社 | Heat recovery type gas turbine rotor |
US6053701A (en) * | 1997-01-23 | 2000-04-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine rotor for steam cooling |
US6185924B1 (en) | 1997-10-17 | 2001-02-13 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine with turbine blade cooling |
CA2262050C (en) * | 1998-02-17 | 2003-07-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Steam-cooling type gas turbine |
JP3518447B2 (en) * | 1999-11-05 | 2004-04-12 | 株式会社日立製作所 | Gas turbine, gas turbine device, and refrigerant recovery method for gas turbine rotor blade |
JP3481596B2 (en) | 2001-02-14 | 2003-12-22 | 株式会社日立製作所 | gas turbine |
JP2003120209A (en) | 2001-10-10 | 2003-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Sealing structure of spindle bolt and gas turbine |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5334897A patent/JP3044996B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07189739A (en) | 1995-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100389990B1 (en) | Gas turbine | |
US6267553B1 (en) | Gas turbine compressor spool with structural and thermal upgrades | |
KR100259553B1 (en) | Gas turbine | |
US5634766A (en) | Turbine stator vane segments having combined air and steam cooling circuits | |
EP0735238B1 (en) | Closed or open circuit cooling of turbine rotor components | |
EP0909878B9 (en) | Gas turbine | |
EP0414028B1 (en) | Gas turbine | |
WO1998032953A1 (en) | Gas turbine rotor for steam cooling | |
US6174133B1 (en) | Coolable airfoil | |
JPH02233802A (en) | Cooling type turbine blade | |
JPH01151725A (en) | Axial flow gas turbine | |
JP3469633B2 (en) | Gas turbine and its stage device | |
US6261054B1 (en) | Coolable airfoil assembly | |
JP3361501B2 (en) | Closed-circuit blade cooling turbine | |
JP3494879B2 (en) | Gas turbine and gas turbine vane | |
EP1013895A2 (en) | Cooling system for a bearing of a turbine rotor | |
JP3044996B2 (en) | Air-cooled gas turbine | |
JP3634871B2 (en) | gas turbine | |
JP3303592B2 (en) | gas turbine | |
US6217280B1 (en) | Turbine inter-disk cavity cooling air compressor | |
JP3182343B2 (en) | Gas turbine vane and gas turbine | |
JP3362643B2 (en) | Shaft end refrigerant flow type gas turbine | |
RU2193090C1 (en) | Toroidal turbine | |
JP3349056B2 (en) | Refrigerant recovery type gas turbine | |
JP3444161B2 (en) | gas turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090317 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090317 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100317 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110317 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110317 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120317 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130317 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130317 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140317 Year of fee payment: 14 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |