JPH0281902A - Gas turbine rotor - Google Patents
Gas turbine rotorInfo
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- JPH0281902A JPH0281902A JP23341388A JP23341388A JPH0281902A JP H0281902 A JPH0281902 A JP H0281902A JP 23341388 A JP23341388 A JP 23341388A JP 23341388 A JP23341388 A JP 23341388A JP H0281902 A JPH0281902 A JP H0281902A
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明はディスク積層形ガスタービンロータにおいて、
ロータに発生する熱伸び差を減少させることによりイン
ロウ部の応力集中を軽減させ、またインロウ部の半径方
向の芯ずれによるアンバランス振動を軽減させるように
したガスタービンロータに関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides a disk stacked gas turbine rotor,
The present invention relates to a gas turbine rotor that reduces stress concentration in the pilot part by reducing the difference in thermal expansion that occurs in the rotor, and also reduces unbalanced vibrations caused by misalignment of the pilot part in the radial direction.
(従来の技術)
ガスタービンは大別して圧縮機、燃焼器およびタービン
から構成されており、圧縮機によって発生した高温・高
圧の空気は燃焼器で燃料と混合されて燃料を燃焼させ、
高温・高圧の燃焼ガスとなり、タービン内へ流入して動
力を発生し、その後、排ガスとして大気中へ放出される
。また圧縮機によって発生した高温・高圧の空気の一部
はタービンロータの冷却空気としてタービン内へ導入さ
れる。(Prior art) A gas turbine is roughly divided into a compressor, a combustor, and a turbine.The high temperature and high pressure air generated by the compressor is mixed with fuel in the combustor, and the fuel is combusted.
The combustion gas becomes high temperature and high pressure, flows into the turbine and generates power, and is then released into the atmosphere as exhaust gas. Further, a portion of the high temperature and high pressure air generated by the compressor is introduced into the turbine as cooling air for the turbine rotor.
第4図は従来のタービンの部分構造断面図を示し、第5
図は第4図の4のv−v矢硯図である。FIG. 4 shows a partial structural sectional view of a conventional turbine;
The figure is a v-v arrow diagram of 4 in FIG.
これらの図において、ロータはディスク積層形ロータで
あり、前部スタブシャフト1、後部スタブシャフト2、
第1段〜第3段動翼3を取付けた各段ディスク4、これ
らのディスク間に挿入されたスペーサ5、およびこれら
の構体を積層−・体色する複数本のタイボルト6から構
成されている。In these figures, the rotor is a disc stacked rotor, with a front stub shaft 1, a rear stub shaft 2,
It is composed of each stage disk 4 to which the first to third stage moving blades 3 are attached, a spacer 5 inserted between these disks, and a plurality of tie bolts 6 that laminate these structures. .
7はロー・タカバーを示す。7 indicates Lo Takabah.
白抜き矢符Aにて示す燃焼ガスは各段ノズル8から動T
A3に吹付けられ、これらに回転力を与えた後、排気ガ
スBとして排出される。The combustion gas indicated by the white arrow A flows from each stage nozzle 8 to the moving T.
After being blown onto A3 and applying rotational force to them, they are discharged as exhaust gas B.
第4図中の実線矢印a、bは冷却空気の流れを示してい
る。即ち、矢印aは圧縮機吐出空気の流れであり、30
0℃〜400℃の高温である。また、矢印すは軸受はシ
ール空気であり、100℃前後の温度である。Solid line arrows a and b in FIG. 4 indicate the flow of cooling air. That is, arrow a is the flow of compressor discharge air, and 30
The temperature is 0°C to 400°C. Furthermore, the bearing indicated by the arrow is sealed air, and the temperature is around 100°C.
圧縮機吐出空気aはタービンディスク4と動翼3との植
込部の周辺に導かれ、1100℃にも達する燃焼ガスA
の高熱がロータ側へ入るのを防止している。その結果、
前部スタブシャフト1やディスク4、スペーサ5は定常
時は、400〜500℃程度の温度に保たれる。The compressor discharge air a is guided to the vicinity of the embedded part of the turbine disk 4 and the rotor blade 3, and the combustion gas A reaches as high as 1100°C.
This prevents high heat from entering the rotor side. the result,
The front stub shaft 1, the disk 4, and the spacer 5 are kept at a temperature of about 400 to 500°C during normal operation.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、後部スタブシャフト2は大気側に開放さ
れているため、大気空気によって冷却されるか、または
図示のように圧縮機の途中段から抽気された約100℃
程度の軸受はシール空気すによって冷却されているため
、最終段のディスク4と後部スタブシャフト2のインロ
ウ部には300℃前後の温度差が生じている。(Problem to be Solved by the Invention) However, since the rear stub shaft 2 is open to the atmosphere, it is cooled by atmospheric air or, as shown in the figure, cooled to approximately 100°C by bleed air from an intermediate stage of the compressor.
Since this type of bearing is cooled by the seal air, there is a temperature difference of around 300° C. between the final stage disc 4 and the spigot part of the rear stub shaft 2.
その結果、ディスク側が大きく伸び、シャフト側が少な
い伸び量となり、熱伸び差が発生するため、定格運転時
に適正な締め代を得ようとすると冷機時には過大な締め
代が必要となるため、インロウ部に過大な応力が集中す
る。また、インロウ部の半径方向の芯ずれによりアンバ
ランス振動が発生するおそれがある。As a result, the disc side expands greatly and the shaft side elongates less, resulting in a difference in thermal expansion.If you try to obtain a proper interference during rated operation, an excessive interference is required when the machine is cold, so the spigot section Excessive stress is concentrated. Furthermore, there is a risk that unbalanced vibrations may occur due to misalignment of the spigot part in the radial direction.
さらに後部スタブシャフト2は他のディスク4等に比べ
て温度上昇が遅いため、冷機スタートの場合には、低温
脆性強度が問題となる。Furthermore, since the temperature of the rear stub shaft 2 rises more slowly than other disks 4, etc., low-temperature brittle strength becomes a problem in the case of a cold start.
本発明は以上説明した従来の技術課題を解決すべくなさ
れたもので、ガスタービンロータに発生するインロウ部
の応力集中やインロウ部の芯ずれを軽減することにより
ガスタービンロータの寿命および信頼性を向上せること
を目的とする。The present invention has been made to solve the conventional technical problems described above, and improves the lifespan and reliability of the gas turbine rotor by reducing stress concentration in the pilot part and misalignment of the pilot part that occur in the gas turbine rotor. The purpose is to improve.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明のガスタービンロータは多数の翼を植え込んだ複
数枚のディスクを積層し、前部スタブシャフトおよび後
部スタブシャフトと共に一体化したガスタービンのディ
スク積層形ロータにおいて、前記各ディスクの当り面に
ディスク上流端からディスク後流端までに複数の貫通孔
を設け、当該貫通孔に高圧側から加熱空気を導くように
構成したことを特徴とするものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gas turbine rotor of the present invention is a gas turbine rotor in which a plurality of disks in which a large number of blades are embedded are stacked, and are integrated with a front stub shaft and a rear stub shaft. The disc stacked rotor is characterized in that a plurality of through holes are provided in the contact surface of each of the discs from the upstream end of the disc to the trailing end of the disc, and heated air is introduced into the through holes from the high pressure side. It is something.
(作用)
上述のように構成した本発明のガスタービンロータにお
いては、後段側ガスタービンシャフトに高温の圧縮機吐
出空気がロータ前後を貫通する貫通孔を通して導かれる
ので、タービン最終段ディスクと後部スタブシャフト間
の熱伸び差を減少させることができる。(Function) In the gas turbine rotor of the present invention configured as described above, high-temperature compressor discharge air is guided to the rear-stage gas turbine shaft through the through hole passing through the front and rear of the rotor. The difference in thermal expansion between shafts can be reduced.
(実施例)
次に、第1図ないし第3図を参照しながら本発明の詳細
な説明する。なお、これらの図において、第4図および
第5図におけると同一部分には同一符号を付し、重複す
る部分の説明は省略する。(Example) Next, the present invention will be explained in detail with reference to FIGS. 1 to 3. In these figures, the same parts as in FIGS. 4 and 5 are given the same reference numerals, and explanations of the overlapping parts will be omitted.
第1図は本発明の実施例を示すタービンの部分構造断面
図であり、第2図は第1図の■−■矢視図である。ガス
タービンロータは前部スタブシャフト1、後部スタブシ
ャフト2、第1段〜第3段動翼3を植込んだ各段ディス
ク4、これらのディスク間に挿入されたスペーサ5およ
びこれらを中通して積層一体色させる複数のタイボルト
6からなり、各段動翼の動力はタイボルト6の締付は力
により前後部スタブシャフト1.2に伝達される。FIG. 1 is a partial structural sectional view of a turbine showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view taken along arrows 1--2 in FIG. The gas turbine rotor includes a front stub shaft 1, a rear stub shaft 2, each stage disk 4 in which the first to third stage rotor blades 3 are implanted, a spacer 5 inserted between these disks, and a spacer 5 inserted between these disks. It consists of a plurality of tie bolts 6 that are laminated and integrally colored, and the power of each stage rotor blade is transmitted to the front and rear stub shafts 1.2 by the force of tightening the tie bolts 6.
本発明の特徴点は前部スタブシャフト1、各段ディスク
4、スペーサ5および後部スタブシャフト2を貫通して
複数の貫通孔9を設けたことである。A feature of the present invention is that a plurality of through holes 9 are provided through the front stub shaft 1, each stage disk 4, the spacer 5, and the rear stub shaft 2.
これらの貫通孔9は、タイボルト6と同じディスク当り
面の同一円周上において、タイボルト6が存在しない部
分に設けられている。These through holes 9 are provided on the same circumference of the disk contact surface as the tie bolts 6, in a portion where the tie bolts 6 are not present.
このような構成の本発明のタービンロータにおいて、高
温・高圧の圧縮機吐出空気はタービン部分の冷却のため
に矢符aのようにタービン上流側へ流入する。タイボル
ト円周上に来ると、圧縮機吐出空気は貫通孔9に入り、
そこを通過した後、ロータカバー7と後部スタブシャフ
ト2の空間に流れ込む。この空間に流出した圧縮機吐出
空気の大部分はロータカバー7と後部スタブシャフト2
に沿って流れ、ロータカバー7の排出孔7゛より大気中
へ放出される。In the turbine rotor of the present invention having such a configuration, high temperature and high pressure compressor discharge air flows into the upstream side of the turbine as indicated by arrow a in order to cool the turbine section. When it comes to the tie bolt circumference, the compressor discharge air enters the through hole 9,
After passing there, it flows into the space between the rotor cover 7 and the rear stub shaft 2. Most of the compressor discharge air that flowed into this space is distributed between the rotor cover 7 and the rear stub shaft 2.
and is discharged into the atmosphere through the exhaust hole 7' of the rotor cover 7.
上述したように、ロータカバー7と後部スタブシャフト
2の空間に300℃〜400 ”Cの温度をもつ圧縮機
吐出空気を導くことによって、後部スタブシャフト2を
加熱することが可能となる。As described above, the rear stub shaft 2 can be heated by introducing the compressor discharge air having a temperature of 300 to 400'' C into the space between the rotor cover 7 and the rear stub shaft 2.
従って、後段ディスク4と後部スタブシャフト2のメタ
ル温度がほぼ等しい状態になり、後段ディスク4と後部
スタブシャフト2のインロウ部の熱伸び差は減少する。Therefore, the metal temperatures of the rear disk 4 and the rear stub shaft 2 become approximately equal, and the difference in thermal expansion between the spigot portions of the rear disk 4 and the rear stub shaft 2 is reduced.
これによりインロウ部の応力集中は軽減し、またインロ
ウ部の半径方向の芯ずれによるアンバランス振動を軽減
することができる。また、後部スタブシャフト2のメタ
ル温度を圧縮型吐出空気で加熱することによって冷機運
転時でもすぐに暖機でき、ぜい性破壊の防止にも有効で
ある。This reduces stress concentration in the spigot part and also reduces unbalanced vibrations caused by misalignment of the spigot part in the radial direction. Furthermore, by heating the metal temperature of the rear stub shaft 2 with compressed discharge air, the engine can be warmed up quickly even during cold engine operation, which is also effective in preventing brittle damage.
第3図は第1図の貫通孔9の後流端にネジ部10を設け
、そこに流量調節用のオリフィス11を取付けた実施例
である。FIG. 3 shows an embodiment in which a threaded portion 10 is provided at the downstream end of the through hole 9 of FIG. 1, and an orifice 11 for flow rate adjustment is attached thereto.
この構成によると、貫通孔9による流量調整が困難な場
合には、オリフィス11を交換することにより圧縮機吐
出空気の流量を調整することができ、後部スタブシャフ
ト2の温度を細かに調整することが可能となる。According to this configuration, if it is difficult to adjust the flow rate using the through hole 9, the flow rate of the compressor discharge air can be adjusted by replacing the orifice 11, and the temperature of the rear stub shaft 2 can be finely adjusted. becomes possible.
[発明の効果]
以上のように、本発明のガスタービンロータにおいては
、ロータの円周上に複数の貫通孔を設け、これらの貫通
孔に高温の空気を導入してタービンの後段側に導くよう
にしたので、最終段落のディスクと後部スタブシャフト
間に発生する運転時の熱伸び差は減少し、インロウ部の
応力集中の軽減、インロウ部の芯ずれの軽減を達成する
ことができ、ガスタービンロータの寿命や信頼性を向上
させることができる。[Effects of the Invention] As described above, in the gas turbine rotor of the present invention, a plurality of through holes are provided on the circumference of the rotor, and high temperature air is introduced into these through holes and guided to the downstream side of the turbine. As a result, the difference in thermal elongation that occurs between the final stage disc and the rear stub shaft during operation is reduced, reducing stress concentration in the spigot part and misalignment of the spigot part. The lifespan and reliability of the turbine rotor can be improved.
また、貫通孔の端部にオリフィスを設けた場合には、更
に正確な温度調整を行うことができ、上記効果をより一
層引出すことが可能である。Further, when an orifice is provided at the end of the through hole, more accurate temperature control can be performed, and the above effects can be brought out even more.
第1図は本発明の実施例を示すタービン主要部の部分断
面図、第2図は第1図の■−■矢視図、第3図は本発明
の他の実施例を示すもので、シャフト近傍の要部拡大図
、第4図は従来のタービンの主要部の部分断面図、第5
図は第4図のv−■矢視図である。
11・・・オリフィス
代理人 弁理士 則 近 憲 佑
同 第子丸 健
1・・・・・・前部スタブシャフト
2・・・・・・後部スタブシャフト
3・・・・・・動翼
4・・・・・・ディスク
5・・・・・・スペーサ
6・・・・・・タイボルト
7・・・・・・ロータカバー
8・・・・・・ノズル
9・・・・・・貫通孔
10・・・ネジ部
第2図
第3図Fig. 1 is a partial sectional view of the main part of a turbine showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a view taken along the ■-■ arrow in Fig. 1, and Fig. 3 shows another embodiment of the present invention. Figure 4 is an enlarged view of the main parts near the shaft, Figure 4 is a partial sectional view of the main parts of a conventional turbine, Figure 5 is a partial cross-sectional view of the main parts of a conventional turbine.
The figure is a view taken along arrow v-■ in FIG. 4. 11... Orifice agent Patent attorney Norihiko Ken Yudo Daishimaru Ken 1... Front stub shaft 2... Rear stub shaft 3... Moving blade 4. ...Disc 5...Spacer 6...Tie bolt 7...Rotor cover 8...Nozzle 9...Through hole 10.・Screw part Fig. 2 Fig. 3
Claims (1)
スタブシャフトおよび後部スタブシャフトと共に一体化
したガスタービンのディスク積層形ロータにおいて、前
記各ディスクの当り面にディスク上流端からディスク後
流端までに複数の貫通孔を設け、当該貫通孔に高圧側か
ら加熱空気を導くように構成したことを特徴とするガス
タービンロータ。In a stacked disk rotor for a gas turbine, in which a plurality of disks each having a large number of blades embedded therein are stacked and integrated together with a front stub shaft and a rear stub shaft, the contact surface of each of the disks is covered with a disk from an upstream end of the disk to a trailing end of the disk. 1. A gas turbine rotor characterized in that a plurality of through holes are provided in the rotor, and heated air is introduced into the through holes from a high pressure side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23341388A JPH0281902A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Gas turbine rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23341388A JPH0281902A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Gas turbine rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0281902A true JPH0281902A (en) | 1990-03-22 |
Family
ID=16954672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23341388A Pending JPH0281902A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Gas turbine rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0281902A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5613519A (en) * | 1992-12-22 | 1997-03-25 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Operating valve assembly with pressure compensation valve |
JP2015086874A (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | System and method for purging aft joint of last stage wheel |
WO2016143103A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | 株式会社 東芝 | Turbine |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP23341388A patent/JPH0281902A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5613519A (en) * | 1992-12-22 | 1997-03-25 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Operating valve assembly with pressure compensation valve |
JP2015086874A (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | System and method for purging aft joint of last stage wheel |
WO2016143103A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | 株式会社 東芝 | Turbine |
JPWO2016143103A1 (en) * | 2015-03-11 | 2017-11-30 | 株式会社東芝 | Turbine |
US10550698B2 (en) | 2015-03-11 | 2020-02-04 | Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation | Turbine |
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