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JP3349056B2 - Refrigerant recovery type gas turbine - Google Patents

Refrigerant recovery type gas turbine

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Publication number
JP3349056B2
JP3349056B2 JP02471697A JP2471697A JP3349056B2 JP 3349056 B2 JP3349056 B2 JP 3349056B2 JP 02471697 A JP02471697 A JP 02471697A JP 2471697 A JP2471697 A JP 2471697A JP 3349056 B2 JP3349056 B2 JP 3349056B2
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JP
Japan
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disk
type gas
gas turbine
spacer
cooling
Prior art date
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Inventor
学 松本
信也 圓島
眞一 樋口
隆 池口
和彦 川池
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は冷媒回収型ガスター
ビンの改良に係わり、特に外周部に動翼が植設された複
数のディスクとこれらのディスク間に介在された複数の
スペーサとの接合部に、動翼を冷却する冷媒流通路を備
えている冷媒回収型のガスタービン、所謂、クローズド
冷却式のガスタービンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerant recovery type gas turbine, and more particularly to a joint between a plurality of disks having blades implanted on the outer periphery thereof and a plurality of spacers interposed between the disks. Further, the present invention relates to a refrigerant recovery type gas turbine provided with a refrigerant flow passage for cooling a moving blade, that is, a so-called closed cooling type gas turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来一般に採用されているこの種ガスタ
ービンの動翼は、ロータの内部を経て供給される空気に
よって冷却されている。空気源としては燃焼用圧縮空気
の一部が使用されており、冷却後は燃焼ガスの通路(以
下、ガスパスと言う)に放出される。
2. Description of the Related Art A moving blade of a gas turbine generally used in the related art is cooled by air supplied through a rotor. A part of the compressed air for combustion is used as an air source, and after cooling, it is discharged into a passage of a combustion gas (hereinafter, referred to as a gas path).

【0003】タービン効率の向上を図るには、燃焼ガス
の温度(タービン入り口温度)を高める必要がある。し
かし、同温度を高めることによって必然的に冷却空気の
消費量も増大し、この空気がガスパス中に放出されるこ
とによって燃焼ガスの温度が低下するばかりでなく、ガ
スの流れを乱してタービン性能を悪化させるために、燃
焼ガスの高温化によるタービン効率の向上には限度があ
る。
In order to improve turbine efficiency, it is necessary to increase the temperature of the combustion gas (turbine inlet temperature). However, increasing the temperature inevitably increases the consumption of cooling air, and this air is released into the gas path, which not only lowers the temperature of the combustion gas, but also disturbs the gas flow and causes In order to deteriorate the performance, there is a limit to the improvement of the turbine efficiency by increasing the temperature of the combustion gas.

【0004】そこで、さらに性能向上を図るには、前述
した問題点を解消するために、翼の冷却に供した空気を
回収する必要がある。このため、例えば特開昭54−1
3809号公報に開示されているように、ロータの内部
に配管によって冷媒の供給、回収経路を構成し、また特
開平3−275946号公報のようにロータ構成部材の
内部に穿孔して冷媒の供給、回収経路を構成する方法が
提案されている。
In order to further improve the performance, it is necessary to recover the air used for cooling the blades in order to solve the above-mentioned problems. For this reason, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3809, a supply / recovery path for the refrigerant is formed by piping inside the rotor, and a supply of the refrigerant is provided by piercing the inside of the rotor component as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-275946. A method for configuring a collection path has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ロータは高速
回転するために構造はできるだけ簡素化する方が良く、
また応力集中を避けるためにねじ締結構造等は極力回避
することが望ましい。また、作動ガス温度1500℃以
上のガスタービンでは、冷媒の種類によっても異なる
が、空気では翼を冷却することによって冷媒の温度は2
50度以上も上昇する。このため、回収経路は供給経路
より250度高い温度の環境に曝されることになり、ロ
ータ部材に穿孔によって形成した流路の配置構成によっ
ては、多大な熱応力が発生する恐れがある。
However, since the rotor rotates at a high speed, it is better to simplify the structure as much as possible.
In order to avoid stress concentration, it is desirable to avoid the screw fastening structure and the like as much as possible. Further, in a gas turbine having a working gas temperature of 1500 ° C. or more, the temperature of the refrigerant is reduced by cooling the blades with air, although it varies depending on the type of the refrigerant.
It rises more than 50 degrees. For this reason, the recovery path is exposed to an environment at a temperature 250 degrees higher than the supply path, and depending on the arrangement of the flow path formed by perforating the rotor member, a great deal of thermal stress may be generated.

【0006】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、冷媒から部材への伝熱,すなわち
ディスクおよびディスク間に介在されたスペーサ部への
伝熱を低減することにより、ディスクおよびスペーサ部
に熱応力発生の少ないこの種の冷媒回収型ガスタービン
を提供するにある。
The present invention has been made in view of the foregoing, and an object of the present invention is to reduce heat transfer from a refrigerant to a member, that is, heat transfer to a disk and a spacer portion interposed between the disks. It is an object of the present invention to provide a refrigerant recovery type gas turbine of this type that generates little thermal stress on a disk and a spacer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は外周
部に動翼が植設され、かつ軸方向に並設された複数のデ
ィスクと、これらのディスク間に介在された複数のスペ
ーサとを備え、このスペーサと前記ディスクとの接合部
を介して動翼を冷却する冷媒を流通させるように形成さ
れている冷媒回収型ガスタービンにおいて、前記ディス
クとスペーサとの接合部間に、外周側壁面にリブを有
し、かつ径方向に伸びた遮熱ダクトを設け、この遮熱ダ
クト内に動翼を冷却する冷媒を流通させるように形成し
所期の目的を達成するようにしたものである。
That is, according to the present invention, a plurality of disks having rotor blades implanted on the outer periphery thereof and arranged in parallel in the axial direction, and a plurality of spacers interposed between the disks are provided. In a refrigerant recovery type gas turbine, which is formed so as to allow a refrigerant for cooling a rotor blade to flow through a joint between the spacer and the disk, an outer peripheral side wall surface is provided between the joint between the disk and the spacer. A heat shield duct extending in the radial direction is provided, and a coolant for cooling the moving blades is formed to flow through the heat shield duct to achieve an intended purpose. .

【0008】なおこの場合、前記遮熱ダクトの反動翼側
の端部に円筒形のリブを設けるとともに、このリブを前
記ディスクに穿けた孔に挿入し、遮熱ダクトの遠心荷重
を支持するようにしたものである。
In this case, a cylindrical rib is provided at the end of the heat shield duct on the reaction blade side, and this rib is inserted into a hole formed in the disk so as to support the centrifugal load of the heat shield duct. It was done.

【0009】また第2の手段として、ディスクとスペー
サの接合部より外周側に一端を開口し、他端を動翼の冷
却流路に通じるように形成した翼とL字状の供給孔と回
収孔を有する冷媒回収型ガスタービンにおいて、ディス
クに隣接するスペーサの接合部と外周のシールランド間
の側面にフィンを設け、このフィンによって前記ディス
クとスペーサ間のキャビティを2室に仕切るとともに、
フィンの内側と接合部間に、前記した回収孔の出口を開
口する狭いスペースのキャビティを形成するとともに、
前記シールランドの側端と前記ディスクの側面間に間隙
を設けて、前記フィンより外側のスペースがシールラン
ドの外側に形成されたホイルスペースに連通するように
したものである。
As a second means, one end is opened on the outer peripheral side from the joint portion between the disk and the spacer, and the other end is formed so as to communicate with the cooling passage of the moving blade, and an L-shaped supply hole and a recovery hole are formed. In a refrigerant recovery type gas turbine having a hole, a fin is provided on a side surface between a joint of a spacer adjacent to a disk and a seal land on an outer periphery, and the fin partitions a cavity between the disk and the spacer into two chambers.
Between the inside of the fin and the junction, while forming a cavity of a narrow space that opens the outlet of the above-mentioned collection hole,
A space is provided between a side end of the seal land and a side surface of the disk so that a space outside the fin communicates with a wheel space formed outside the seal land.

【0010】さらに第3の手段として、ディスクとスペ
ーサの接合面間に半径方向に伸びる回収流路を有する冷
媒回収型ガスタービンにおいて、ディスクの外周部に、
前記動翼の冷却流路から側面に通じる回収孔を形成する
とともに、開口した面に隣接するスペーサの接合部と外
周のシールランド間の側面にフィンを設けてディスクと
スペーサ間のキャビティを2室に仕切り、フィンより内
側の室は前記した接合面間の回収流路に連通させるとと
もに、前記回収孔とフィンより内側の室を管路で接続す
るようにしたものである。
Further, as a third means, in a refrigerant recovery type gas turbine having a recovery flow path extending in the radial direction between the joining surfaces of the disk and the spacer, in the outer periphery of the disk,
A recovery hole is formed from the cooling flow path of the rotor blade to the side surface, and a fin is provided on the side surface between the joint of the spacer adjacent to the open surface and the seal land on the outer periphery to form two cavities between the disk and the spacer. The chamber inside the fin communicates with the collection flow path between the joining surfaces, and the collection hole and the chamber inside the fin are connected by a conduit.

【0011】なおこの場合、前記フィンより外側の室
と、ディスクの反対側に有する供給流路とを連通する小
径の孔を形成しても良い。
In this case, a small-diameter hole may be formed for communicating the chamber outside the fin with the supply flow path provided on the opposite side of the disk.

【0012】第1の手段によってスリット流路に遮熱ダ
クトを装着することにより、スリットの壁面と遮熱ダク
ト間に間隙が形成され、この間隙によって冷媒からロー
タ構成部材への伝熱がシールドされるために、供給と回
収冷媒の温度差に起因する温度勾配が緩和され、熱応力
が低減される。
By mounting the heat shield duct in the slit flow channel by the first means, a gap is formed between the wall surface of the slit and the heat shield duct, and this gap shields heat transfer from the refrigerant to the rotor constituent members. Therefore, the temperature gradient caused by the temperature difference between the supply and the recovered refrigerant is reduced, and the thermal stress is reduced.

【0013】また、第2の手段によってスペーサ外周の
シールランドとディスク側面間に間隙を設けて外側のホ
イルスペースと連通することにより、ディスク外周部の
両側面を類似した伝熱環境に設定できるため、特にディ
スク外周部の熱応力を低減できる。
Further, by providing a gap between the seal land on the outer periphery of the spacer and the side surface of the disk by the second means and communicating with the outer foil space, both sides of the outer peripheral portion of the disk can be set to a similar heat transfer environment. In particular, the thermal stress at the outer peripheral portion of the disk can be reduced.

【0014】さらに第3の手段として、ディスクの外周
からディスクの内部を経ずに管路によって接合部のスリ
ットに高温の冷媒を回収することにより、ディスクの片
面がほぼ断熱の環境になるため、ディスク側面間の温度
勾配が緩やかとなり、熱応力はさらに低減するのであ
る。
Further, as a third means, since the high-temperature refrigerant is recovered from the outer periphery of the disk to the slit of the joint by a pipe without passing through the inside of the disk, one surface of the disk becomes substantially insulated. The temperature gradient between the disk side surfaces becomes gentler, and the thermal stress is further reduced.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1は、本発明によるクローズ
ド空気冷却型ガスタービンの上半部の断面構造を示して
おり、ケーシング1と、その内部に配置された圧縮機
2、燃焼器3、およびタービン部の静翼4、動翼5、タ
ービンロータ6によって構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an upper half of a closed air-cooled gas turbine according to the present invention, in which a casing 1, a compressor 2, a combustor 3, and a stationary blade 4 of a turbine section are disposed. , A rotor blade 5 and a turbine rotor 6.

【0016】タービンロータ6は、外周部に動翼が植設
された4個のディスク11、12、13、14と、スペ
ーサ15、16、17およびスタブシャフト18からな
り、接合部Aでディスタントピース19を介して圧縮機
2のロータと一体に締結されている。一端は、軸受20
によって支持されている。かかる構成において、燃焼器
で生成された高温、高圧の燃焼ガスがガスパス10を流
れることによって軸受20に支持されたロータ6が回転
し、動力を発生する。
The turbine rotor 6 is composed of four disks 11, 12, 13, and 14 having blades implanted on the outer periphery, spacers 15, 16, and 17, and a stub shaft 18. It is fastened integrally with the rotor of the compressor 2 via the piece 19. One end is a bearing 20
Supported by In such a configuration, the high-temperature, high-pressure combustion gas generated in the combustor flows through the gas path 10 to rotate the rotor 6 supported by the bearing 20 to generate power.

【0017】翼は高温の燃焼ガスに曝され、熱負荷は燃
焼器出口のガス温度によって異なる。このため1〜3段
の動翼の内部には、ガス温度と外表面の耐熱温度差に基
ずく熱負荷に見合った冷却流路が形成されており、翼の
根元から供給する低温の空気によって冷却するようにな
っている。
The blades are exposed to hot combustion gases and the heat load depends on the gas temperature at the combustor outlet. For this reason, a cooling flow path is formed inside the moving blades of the first to third stages in accordance with the heat load based on the difference between the gas temperature and the heat-resistant temperature of the outer surface. It is designed to cool.

【0018】このためロータ内には、矢印80で示すよ
うに、軸端の供給口21から初段と2段の動翼に冷却空
気を導くための供給通路が、軸内孔、スタッキング接合
部の孔22、接合面間に半径方向に形成したスリット2
3、フィン24もしくは25を突出させて形成されたキ
ャビティ26、および初段と2段のディスクウェブに穿
けたL字状の孔27を経て形成されている。
For this reason, in the rotor, as shown by an arrow 80, a supply passage for guiding cooling air from the supply port 21 at the shaft end to the first and second stages of moving blades is provided with a shaft inner hole and a stacking joint. Hole 22, slit 2 formed in the radial direction between joining surfaces
3, a cavity 26 formed by projecting the fins 24 or 25, and an L-shaped hole 27 formed in the first and second disc webs.

【0019】冷却後の空気は、矢印81で示すように、
動翼5の根元から初段および2段ディスクのウェブに穿
けた孔30、スペーサ15のフィン25とディスク間に
形成されたキャビティ31、スリット32を経て接合部
Aの孔33で合流し、流出口34から燃焼室35内に回
収される。
The air after cooling is, as indicated by arrow 81,
The holes 30 formed in the webs of the first-stage and second-stage disks from the root of the rotor blade 5, the fins 25 of the spacer 15 and the cavity 31 formed between the disks, and the slits 32 merge at the holes 33 at the joint A, and the outlet is formed. From 34, it is collected in the combustion chamber 35.

【0020】キャビティ26および31を形成している
フィン24および25の半径位置は冷却空気を供給、回
収するのに支障を及ぼさない範囲で極力狭いスペースか
つ同一半径位置になるように形成されている。またラビ
リンスシールランドとディスク間には、一定幅の間隙を
設けて静翼を支持しているダイヤフラム側面のホイルス
ペースがフィン側壁まで延長されている。
The radial positions of the fins 24 and 25 forming the cavities 26 and 31 are formed so as to be as narrow as possible and have the same radial position within a range that does not hinder the supply and recovery of the cooling air. . Further, a gap of a fixed width is provided between the labyrinth seal land and the disk, and a wheel space on the side of the diaphragm supporting the stationary blade extends to the fin side wall.

【0021】図2は、図1のX部を拡大して示した図
で、スタッキング接合部の供給孔22および回収孔33
内には、リブ41を介して孔の内壁に支持された遮熱管
40が装着されており、リブ41以外の管の外壁と孔内
壁間に間隙42を形成することによって熱シールドされ
ている。また供給および回収スリット23、32内にお
いても、間隙を利用した熱シールド用の遮熱ダクト50
が装着されている。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion X in FIG. 1. The supply hole 22 and the recovery hole 33 at the stacking joint are shown in FIG.
Inside, a heat shield tube 40 supported on the inner wall of the hole via a rib 41 is mounted, and is heat shielded by forming a gap 42 between the outer wall of the tube other than the rib 41 and the inner wall of the hole. Also in the supply and recovery slits 23 and 32, a heat shield duct 50 for heat shield utilizing a gap is used.
Is installed.

【0022】図3は、前記遮熱ダクト50の外観を示し
ており、ダクト51の側面に間隙を形成するためのリブ
53が形成されているほか、ダクトの端分には円筒形の
リブ54が形成されており、このリブ部を供給孔22も
しくは回収孔33内に挿入することによって遠心荷重を
支持するように形成されている。
FIG. 3 shows the appearance of the heat shield duct 50. A rib 53 for forming a gap is formed on a side surface of the duct 51, and a cylindrical rib 54 is provided at an end of the duct. The rib portion is inserted into the supply hole 22 or the recovery hole 33 to support a centrifugal load.

【0023】図4は、図1のY−Y矢視図で、ディスク
の側面からみた供給および回収通路の配置状況を示して
おり、図から分かるように、スタッキング接合部の供給
孔22および回収孔23は、スタッキングボルト孔60
の中間位置に交互に配置されている。また回収スリット
には、複数個の孔から回収空気が合流しており、流路断
面積としたは段動翼枚数/スリット分の流量の冷却空気
が流れる面積を確保する必要がある。
FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows Y--Y in FIG. 1, and shows the arrangement of the supply and recovery passages as viewed from the side of the disk. As can be seen from FIG. Hole 23 has a stacking bolt hole 60.
Are alternately arranged at intermediate positions. Also, the recovery air merges with the recovery slit from a plurality of holes, and it is necessary to secure an area where the cooling air flows at a flow rate corresponding to the number of step blades / slit as the flow path cross-sectional area.

【0024】一方、3段動翼には、矢印82で示したよ
うに、圧縮機2から抽気した空気がディスタントピース
19の内孔61、ディスク中心孔62等によって形成さ
れたロータ中心部の通路を経て供給されている。抽気空
気の温度は圧縮機からの抽気位置によって変わるが、少
なくとも翼の冷却空気供給温度と回収温度の平均温度以
上になるような段落位置に選定されている。
On the other hand, as shown by an arrow 82, air extracted from the compressor 2 is supplied to the three-stage rotor blade at the center of the rotor formed by the inner hole 61 of the distant piece 19, the disk center hole 62 and the like. It is supplied via a passage. Although the temperature of the bleed air varies depending on the position of the bleed air from the compressor, it is selected at a stage position that is at least equal to or higher than the average temperature of the cooling air supply temperature of the blades and the recovery temperature.

【0025】一方、ロータの外周側においては、3段動
翼についても接合部の供給孔22から分岐して、1、2
段と同様に冷却後の空気を燃焼室35に回収することが
できるが、敢えてロータ中心部を通る独立した供給通路
を形成したのは、タービン起動時にディスク中心部の昇
温速度を早めて非定常熱応力低減するためである。
On the other hand, on the outer peripheral side of the rotor, the three-stage rotor blade also branches off from the supply hole 22 at the joint, and
Although the cooled air can be recovered in the combustion chamber 35 in the same manner as in the stage, the purpose of forming the independent supply passage passing through the center of the rotor is to increase the temperature rising speed of the center of the disk at the time of starting the turbine. This is to reduce the steady thermal stress.

【0026】一例として、燃焼器出口のガス温度を15
00℃とすると、初段動翼は概ね1300℃、2段動翼
は1050℃、3段動翼は900℃のガスに曝され、こ
の熱負荷によって初段に供給する冷却空気の温度は約2
50度上昇する。ロータの許容温度は耐熱性の高い材料
でも500℃が限度であることから、冷却空気の供給温
度は250℃以下にする必要がある。
As an example, when the gas temperature at the combustor outlet is 15
Assuming that the temperature is 00 ° C., the first stage blade is exposed to gas at approximately 1300 ° C., the second stage blade is exposed to gas at 1050 ° C., and the third stage blade is exposed to gas at 900 ° C ..
Rises 50 degrees. Since the allowable temperature of the rotor is limited to 500 ° C. even for a material having high heat resistance, the supply temperature of the cooling air needs to be 250 ° C. or less.

【0027】初段および2段ディスクのスタッキング接
合部には、周方向に供給孔22と回収孔33が交互に配
置されている関係上、同部の温度は供給空気と回収空気
のほぼ中間温度になると予想されるため、供給温度を2
50℃とした場合接合部の温度は375℃前後の温度と
なる。そこで圧縮機から同温度以上の空気を抽気して3
段動翼に供給することにより、定常運転時には、ディス
クの中心部は接合部の温度よりも高くなる。
Since the supply holes 22 and the recovery holes 33 are alternately arranged in the circumferential direction at the stacking joint of the first-stage and second-stage disks, the temperature of this portion is set to a substantially intermediate temperature between the supply air and the recovery air. Supply temperature is 2
When the temperature is set to 50 ° C., the temperature of the junction becomes about 375 ° C. Therefore, air with the same temperature or higher is extracted from the compressor and
By supplying to the step rotor, the temperature at the center of the disk becomes higher than the temperature of the joint during normal operation.

【0028】ディスク中心部の温度を外周側より高くす
ることによって、熱膨張差により同部に作用する遠心応
力は軽減されるため、3段動翼冷却用の空気を圧縮機か
ら抽気する冷却システムの構造は、定常運転時の応力を
低減する上でも効果がある。
Since the centrifugal stress acting on the central portion of the disk is higher than that on the outer peripheral side due to the difference in thermal expansion, the cooling system for extracting air for cooling the three-stage moving blades from the compressor. Is effective in reducing the stress during steady operation.

【0029】初段ディスクから2段ディスクにかけての
接合部には、周方向に配置した供給孔22と回収孔33
を250℃と500℃の空気が交互に流れるほか、ディ
スクの両側面に形成されたスリット23、32を250
度の温度差がある空気が流れるが、供給、回収孔および
スリットには前述したように遮熱管40と遮熱ダクト5
0が装着されており、これらの遮熱体はリブからの熱伝
導を考慮しても装着しない場合に比較して伝熱量を10
分の1に抑える効果があるため、温度勾配は大幅に平滑
化されると推定される。
At the joint from the first stage disk to the second stage disk, supply holes 22 and recovery holes 33 arranged in the circumferential direction are provided.
Are alternately flowed at 250 ° C. and 500 ° C., and slits 23 and 32 formed on both sides of the
Although the air having a temperature difference of a certain degree flows, the heat shield pipe 40 and the heat shield duct 5 are provided in the supply, recovery holes and slits as described above.
0, and these heat shields have a heat transfer amount of 10 in comparison with the case where they are not installed even if heat conduction from the ribs is considered.
It is estimated that the temperature gradient is greatly smoothed because the effect is reduced to one-half.

【0030】中間段のスペーサ16からスタブシャフト
18の接合部にかけては、回収空気による熱源が負荷さ
れないうえに、供給孔22には遮熱管40が装着されて
いるために起動および定常運転を通じて発生する熱応力
は小さい。
A heat source from the recovered air is not loaded from the spacer 16 at the intermediate stage to the joint of the stub shaft 18, and the heat is generated during startup and steady operation because the heat shield tube 40 is installed in the supply hole 22. Thermal stress is small.

【0031】一方ディスクの外周部に着目すると、特に
初段および2段のディスクのウェブ内部には、比較的近
い距離を隔ててL字状に形成された供給、回収孔27お
よび30内に温度差250度の空気が向きを変えて流れ
るが、外壁面は、キャビティ26および31の狭い領域
を除けば、ダイヤフラム側面のホイルスペースをフィン
位置まで延長したことによって両側が伝熱的に類似した
環境になっている。また静止側から操作できるため、必
要に応じて環境温度を調整することが可能である。した
がって、ディスク外周側に作用する遠心応力は中心側に
比べて2分の1以下と小さいことを考慮すれば、側面の
伝熱環境を最適化することによって、内部供給、回収孔
間に発生する熱応力を緩和し、許容応力以内に抑えるこ
とができる。
On the other hand, focusing on the outer peripheral portion of the disk, especially in the webs of the first stage and the second stage, the temperature difference is formed in supply and recovery holes 27 and 30 formed in an L-shape at a relatively short distance. Although the air at 250 degrees turns and flows, the outer wall surface, except for the narrow area of the cavities 26 and 31, extends the foil space on the side of the diaphragm to the fin position, so that both sides are in a thermally conductive environment. Has become. Further, since the operation can be performed from the stationary side, it is possible to adjust the environmental temperature as needed. Therefore, considering that the centrifugal stress acting on the outer peripheral side of the disk is less than half that of the central side, the heat transfer environment on the side surface is optimized to generate between the internal supply and recovery holes. Thermal stress can be reduced and kept within the allowable stress.

【0032】図5は、ディスクウェブの供給、回収構造
に対する他の実施例を示している。この実施例では、前
述の初段と2段のディスク内部に形成したL字状の供
給、回収孔の変わりに、回収経路をディスクの外部に管
路70で構成した。すなわち、ディスクの外周部に傾斜
した回収孔71を形成する一方、スペーサ72の外周側
に、フィン73で仕切った2つのキャビティ74、75
を形成する。内側のキャビティ75は冷却空気回収用の
スリット32と連通しており、このキャビティ75と前
記の回収孔71を管路70で接続することによって、動
翼から冷却空気を回収する。
FIG. 5 shows another embodiment of the supply and recovery structure of the disk web. In this embodiment, instead of the L-shaped supply / recovery holes formed inside the above-mentioned first and second stage disks, a recovery path is constituted by a conduit 70 outside the disk. That is, while the inclined recovery hole 71 is formed in the outer peripheral portion of the disk, the two cavities 74 and 75 partitioned by the fin 73 are formed in the outer peripheral side of the spacer 72.
To form The inner cavity 75 communicates with the cooling air recovery slit 32, and connects the cavity 75 and the recovery hole 71 with a pipe 70 to recover cooling air from the rotor blades.

【0033】管路70の入口端は、スペーサ72の外周
側シールランド76とディスク外周の側面に圧接支持さ
れ、他端は側面に形成したフィン73に形成した孔に挿
入して支持されている。組み立て時にはスペーサ側に装
着して、ディスクと接合する際に固着される。
The inlet end of the conduit 70 is pressed against the outer peripheral seal land 76 of the spacer 72 and the side surface of the disk outer periphery, and the other end is inserted and supported in a hole formed in a fin 73 formed on the side surface. . At the time of assembling, it is mounted on the spacer side and fixed when joining to the disk.

【0034】一方供給側は、ディスタントピースに形成
したフィン77を外周側に伸ばして広いスペースのキャ
ビティ78を形成した。
On the other hand, on the supply side, a fin 77 formed in a distant piece was extended to the outer peripheral side to form a cavity 78 having a wide space.

【0035】冷却経路を上述したように構成することに
よって、ディスクウェブ部は片面が250℃の供給空気
によって冷却される一方、反対側の壁面は、大部分が僅
かに管路接続部から漏れた回収空気によって加熱される
程度で、ほとんど断熱に近い。このため両側面間の温度
勾配は小さく、熱往応力の発生も少ない。
By arranging the cooling path as described above, the disk web portion is cooled on one side by the supply air at 250 ° C., while most of the opposite wall surface slightly leaks from the pipe connection. It is heated by the recovered air and is almost insulated. For this reason, the temperature gradient between both side surfaces is small, and the generation of heat forward stress is small.

【0036】ディスクの外周部にキャビティ78からキ
ャビティ74に通じる小径の孔79を開けて、ガスター
ビンの効率に影響を及ぼさない程度の供給空気をキャビ
ティ74側にリークさせることによって、同キャビテイ
74が供給温度に近い環境になるため、熱応力の低減効
果は一層顕著の発揮される。キャビティ74を低温環境
にすることによってスペーサ外周部の温度が低下するた
め、同スペーサの応力を低減するうえでも効果がある。
A small diameter hole 79 is formed in the outer peripheral portion of the disk from the cavity 78 to the cavity 74 to supply air to the cavity 74 to a degree that does not affect the efficiency of the gas turbine. Since the environment is close to the supply temperature, the effect of reducing the thermal stress is more remarkably exhibited. By setting the cavity 74 in a low-temperature environment, the temperature of the outer peripheral portion of the spacer is reduced, which is also effective in reducing the stress of the spacer.

【0037】以上説明してきたようにこのように形成さ
れた冷媒回収型ガスタービンであると、冷媒の回収に起
因してロータ内部に形成される温度勾配が緩和され、こ
れによってロータ構成部材に発生する熱応力が低減し、
クローズド冷却式のガスタービンの実用化によって、効
率の良いガスタービンとすることができるのである。
As described above, in the refrigerant recovery type gas turbine formed as described above, the temperature gradient formed inside the rotor due to the recovery of the refrigerant is alleviated, thereby generating the rotor constituent members. Thermal stress is reduced,
By putting a closed cooling type gas turbine into practical use, an efficient gas turbine can be obtained.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、冷媒から部材への伝熱,すなわちディスクおよびデ
ィスク間に介在されたスペーサ部への伝熱を低減するこ
とにより、ディスクおよびスペーサ部に熱応力発生の少
ないこの種の冷媒回収型ガスタービンを得ることができ
る。
As described above, according to the present invention, the heat transfer from the refrigerant to the member, that is, the heat transfer to the disc and the spacer portion interposed between the discs is reduced, whereby the disc and the spacer portion are reduced. This type of refrigerant recovery type gas turbine with less thermal stress can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の冷媒回収型ガスタービンの一実施例を
示す縦断側面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view showing one embodiment of a refrigerant recovery type gas turbine of the present invention.

【図2】図1のX部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a part X in FIG. 1;

【図3】本発明の冷媒回収型ガスタービンに用いられる
遮熱ダクトの外観図である。
FIG. 3 is an external view of a heat shield duct used in the refrigerant recovery type gas turbine of the present invention.

【図4】本発明の冷媒回収型ガスタービンのディスク側
面から見た図である。
FIG. 4 is a view of the refrigerant recovery type gas turbine of the present invention as viewed from a disk side surface.

【図5】本発明の冷媒回収型ガスタービンの他の実施例
を示す縦断側面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional side view showing another embodiment of the refrigerant recovery type gas turbine of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…動翼、6…タービンロータ、11,12…ディス
ク、15,16…スペーサ、23,32…スリット、2
4,25…フィン、26,31,74,75…キャビテ
ィ、27…L字状孔、33…回収孔、40…遮熱管、4
1,53…リブ、50…遮熱ダクト、54…円筒形リ
ブ、56…ラビリンスシールランド、57…ホイルスペ
ース、70…管路、71…回収孔、79…孔。
5: rotor blade, 6: turbine rotor, 11, 12: disk, 15, 16: spacer, 23, 32: slit, 2
4, 25 fins, 26, 31, 74, 75 cavities, 27 L-shaped holes, 33 recovery holes, 40 heat shield tubes, 4
Reference numerals 1, 53: ribs, 50: heat shield duct, 54: cylindrical ribs, 56: labyrinth seal land, 57: wheel space, 70: pipeline, 71: collection hole, 79: hole.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 眞一 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社日立製作所 電力・電機開発本 部内 (72)発明者 池口 隆 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社日立製作所 電力・電機開発本 部内 (72)発明者 川池 和彦 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社日立製作所 電力・電機開発本 部内 (56)参考文献 特開 平7−189739(JP,A) 特開 平9−13902(JP,A) 特開 平7−26903(JP,A) 特開 平8−277725(JP,A) 特開 昭54−13809(JP,A) 特開 平3−275946(JP,A) 特開 平10−205302(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02C 7/16 F01D 5/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Higuchi 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Power & Electricity Development Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takashi Ikeguchi Omikamachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No.2-1, Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Division (72) Inventor Kazuhiko Kawaike 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Division (56) References Special JP-A-7-189739 (JP, A) JP-A-9-13902 (JP, A) JP-A-7-26903 (JP, A) JP-A 8-277725 (JP, A) JP-A-54-13809 JP, A) JP-A-3-275946 (JP, A) JP-A-10-205302 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02C 7/16 F01D 5/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外周部に動翼が植設され、かつ軸方向に
並設された複数のディスクと、これらのディスク間に介
在された複数のスペーサとを備え、このスペーサと前記
ディスクとの接合部を介して動翼を冷却する冷媒を流通
させるように形成されている冷媒回収型ガスタービンに
おいて、 前記ディスクとスペーサとの接合部間に、外周側壁面に
リブを有し、かつ径方向に伸びた遮熱ダクトを設け、こ
の遮熱ダクト内に動翼を冷却する冷媒を流通させるよう
に形成したことを特徴とする冷媒回収型ガスタービン。
A plurality of disks having rotor blades implanted on an outer peripheral portion thereof and arranged in parallel in an axial direction; and a plurality of spacers interposed between the disks. In a refrigerant recovery type gas turbine formed so as to allow a refrigerant for cooling a rotor blade to flow through a joint, a rib is provided on an outer peripheral side wall between joints between the disk and the spacer, and a radial direction is provided. A refrigerant recovery type gas turbine, characterized in that a heat shield duct extending to the heat shield duct is provided and a coolant for cooling the moving blades is circulated in the heat shield duct.
【請求項2】 前記遮熱ダクトの反動翼側の端部に円筒
形のリブを設けるとともに、このリブを前記ディスクに
穿けた孔に挿入し、遮熱ダクトの遠心荷重を支持するよ
うにした請求項1記載の冷媒回収型ガスタービン。
2. The heat shield duct is provided with a cylindrical rib at an end thereof on a reaction blade side, and the rib is inserted into a hole formed in the disk to support a centrifugal load of the heat shield duct. Item 2. A refrigerant recovery type gas turbine according to Item 1.
【請求項3】 外周に動翼を植設した複数のディスク
と、ディスク間に介在させた複数のスペーサからなるタ
ービンロータの内部に動翼用の冷媒を供給、回収する冷
却系統を有し、この冷却系統を構成している流路の一部
として、ディスクとスペーサの接合部より外周側に、接
合部に近接した位置に一端を開口し、他端を動翼の冷却
流路に通じるように形成した翼と同数のほぼL字状の供
給孔と回収孔を有する冷媒回収型ガスタービンにおい
て、 前記ディスクに隣接するスペーサの接合部と外周のシー
ルランド間の側面にフィンを設け、このフィンによって
前記ディスクとスペーサ間のキャビティを2室に仕切る
とともに、フィンの内側と接合部間に、回収孔の出口を
開口する狭いスペースのキャビティを形成するととも
に、前記シールランドの側端と前記ディスクの側面間に
間隙を設けて、前記フィンより外側のスペースがシール
ランドの外側に形成されたホイルスペースに連通するよ
うにしたことを特徴とする冷媒回収型ガスタービン。
3. A cooling system for supplying and recovering a blade cooling medium into a turbine rotor including a plurality of disks having blades implanted on an outer periphery thereof and a plurality of spacers interposed between the disks, As a part of the flow path constituting this cooling system, one end is opened at a position close to the joining part on the outer peripheral side from the joining part of the disk and the spacer, and the other end is connected to the cooling passage of the moving blade. In a refrigerant recovery type gas turbine having substantially the same number of L-shaped supply holes and recovery holes as the number of blades formed in the above, a fin is provided on a side surface between a joint portion of a spacer adjacent to the disk and a seal land on an outer periphery. The cavity between the disk and the spacer is divided into two chambers by the above method, and a cavity having a narrow space for opening the outlet of the recovery hole is formed between the inside of the fin and the joint portion. Said a side edge provided with a gap between the side surface of the disc, the refrigerant recovery type gas turbine, characterized in that said outside the fin space is allowed to communicate with the wheel space formed outside the seal land.
【請求項4】 外周に動翼を植設した複数のディスク
と、ディスク間に介在させた複数のスペーサからなるタ
ービンロータの内部に動翼用の冷媒を供給、回収する冷
却系統を有し、この冷却系統を構成している流路の一部
として、前記ディスクとスペーサの接合面間に半径方向
に形成した回収流路を有する冷媒回収型ガスタービンに
おいて、 ディスクの外周部に、前記動翼の冷却流路から側面に通
じる回収孔を形成するとともに、開口した面に隣接する
スペーサの接合部と外周のシールランド間の側面にフィ
ンを設けてディスクとスペーサ間のキャビティを2室に
仕切り、フィンより内側の室は前記した接合面間の回収
流路に連通させるとともに、前記回収孔とフィンより内
側の室を管路で接続するようにしたことを特徴とする冷
媒回収型ガスタービン。
4. A cooling system for supplying and recovering a blade cooling medium into a turbine rotor comprising a plurality of disks having blades implanted on an outer periphery thereof and a plurality of spacers interposed between the disks, In a refrigerant recovery type gas turbine having a recovery flow path formed in a radial direction between a joining surface of the disk and the spacer as a part of a flow path constituting the cooling system, the rotor blade is provided on an outer peripheral portion of the disk. A recovery hole communicating with the side surface from the cooling flow path is formed, and fins are provided on the side surface between the joint portion of the spacer adjacent to the open surface and the seal land on the outer periphery to partition the cavity between the disk and the spacer into two chambers, The refrigerant recovery type gas is characterized in that the chamber inside the fin communicates with the recovery flow path between the joining surfaces, and the recovery hole and the chamber inside the fin are connected by a conduit. Turbine.
【請求項5】 前記フィンより外側の室と、ディスクの
反対側に形成されている供給流路とを小径の孔で連通す
るように形成した請求項4記載の冷媒回収型ガスタービ
ン。
5. The refrigerant recovery type gas turbine according to claim 4, wherein a chamber outside the fins and a supply passage formed on the opposite side of the disk are formed to communicate with each other through a small-diameter hole.
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