JPH10266802A - ガスタービンロータ - Google Patents

ガスタービンロータ

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JPH10266802A
JPH10266802A JP6873497A JP6873497A JPH10266802A JP H10266802 A JPH10266802 A JP H10266802A JP 6873497 A JP6873497 A JP 6873497A JP 6873497 A JP6873497 A JP 6873497A JP H10266802 A JPH10266802 A JP H10266802A
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JP
Japan
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cooling medium
gas turbine
disk
stage
turbine rotor
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JP6873497A
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English (en)
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Naoki Shibukawa
直紀 渋川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却構造をより簡素化させることにより、少な
い冷却媒体で効果的な冷却供給、回収を図るとともに、
プラント熱効率を大幅に増加させるガスタービンロータ
を提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービンロータは、段落
１５，１６，１７，１８の軸中心に内筒部２７とその外
側に外筒部２８とをそれぞれ備えるとともに、内筒部２
７から供給された冷却媒体を第１段１５の動翼１５ａに
案内する冷却媒体入口通路２３と、動翼１５ａの冷却後
の冷却媒体を次の段落１６，１７の動翼１６ｂ，１７ｂ
に案内する冷却媒体案内通路３０ａ，３０ｂをスペーサ
ディスク２０ａ，２１ａに備える一方、動翼１７ｂの冷
却後の冷却媒体を上記外筒部２８に回収する冷却媒体出
口通路２４をスペーサディスク２２ａの入口側に備えた
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンロー
タに係り、特に冷却媒体の給排を効果的に行うことによ
り、その冷却媒体の消費量を必要最小限に維持するガス
タービンロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のガスタービンプラントでは、高出
力化・高熱効率化に伴ってガスタービン入口の燃焼ガス
温度も高温化されており、このためガスタービンを構成
するガスタービンロータ、ガスタービン静翼、ガスター
ビン動翼等が高温燃焼ガスによる熱負荷を受けて過酷な
状態に晒されている。
【０００３】高熱負荷を受け過酷な状態に晒されている
ガスタービン構成部品のうち、ガスタービン静翼やガス
タービン動翼は、空気圧縮機からガスタービン燃焼器に
案内される高圧空気の一部を利用してフィルム冷却、対
流冷却、インピンジ冷却を巧みに組み合せた空気冷却技
術が数多く提案され、その一部が実用化され、高温燃焼
ガスに充分に対処できるようになっている。
【０００４】しかし、ガスタービンロータは、ガスター
ビンケーシングの中央に収容され、ガスタービン静翼、
ガスタービン動翼を組み合せた段落を軸方向に沿って複
数段に亘って支持する回転体であり、回転体であるが故
に、振動の抑制、材力の強度保証を考慮すると、必然的
に数多くの冷却通路を設けることが難しい。
【０００５】また、ガスタービンプラントは、ガスター
ビンの高温化に伴って冷却空気の消費量を増加させてい
るが、ガスタービン静翼・ガスタービン動翼を冷却させ
た後の冷却空気を主流（ガスタービンを駆動する燃焼ガ
ス）に合流させているため、主流の温度が低くなり、設
計値どおりの高熱効率が得られず、高熱効率化が頭打ち
になっている。
【０００６】最近、熱伝達の高い冷却媒体、例えば蒸気
に着目し、その蒸気を、ガスタービンロータからガスタ
ービン動翼等に案内し、冷却後、ガスタービンロータに
回収する冷却技術が特開平８−１４０６４号公報として
公表されている。
【０００７】特開平８−１４０６４号公報に開示された
冷却技術は、図１３に示すように、ガスタービンロータ
１を輪切り状の翼車盤に構成している。
【０００８】この輪切り状の翼車盤に構成するガスター
ビンロータ１は、前部仕切り２と後部仕切り３との間
に、例えば第１段〜第３段までの動翼４ａ，４ｂ，４ｃ
のそれぞれを植設する第１段用ディスク５ａ、第２段用
ディスク５ｂ、第３段用ディスク５ｃを軸心Ｏに平行な
タイボルト６により一体結合させた構成になっている。
【０００９】また、第１段用ディスク５ａは、両側に沿
って第１段用冷却通路５ａ1 ，５ａ2 を形成するととも
に、途中で第１段用バイパス路５ａ3 により互いに連通
させており、第１段用冷却通路５ａ1 ，５ａ2 のそれぞ
れに案内された冷却媒体を動翼４ａに供給し、動翼４ａ
を冷却するようになっている。
【００１０】また、第１段用ディスク５ａと第２段用デ
ィスク５ｂとの間には、スペーサ７ａ，７ｂにより回収
通路８ａが形成されており、第１段の動翼４ａの冷却後
の冷却媒体を、回収通路８ａを経て中心孔９に回収でき
るよう図られている。
【００１１】一方、第２段用ディスク５ｂは、第１段用
冷却通路５ａ2 の冷却供給口５ａ4，５ａ5 から案内さ
れた冷却媒体の一部を、第２段用冷却通路５ｂ1 および
第２段用バイパス通路５ｂ3 に連通する第２段用冷却通
路５ｂ2 を介して第２段の動翼４ｂに供給する一方、残
りの冷却媒体を第２段用通路５ｂ4 ，５ｂ5 を経て仕切
板１０により区画された出口通路１１から中心孔９に戻
すようになっている。
【００１２】また、第２段用ディスク５ｂと第３段用デ
ィスク５ｃとの間には、スペーサ７ｃ，７ｄにより回収
通路８ｂが形成されており、この回収通路８ｂにより第
２段の動翼４ｂの冷却後の冷却媒体が出口通路１１を経
て中心孔９に回収できるよう図られている。
【００１３】さらにまた、第３段用ディスク５ｃは、第
２段冷却通路５ｂ2 の冷却供給口５ｂ6 ，５ｂ7 から案
内された冷却媒体の一部を、第３段用冷却通路５ｃ1 を
介して第３段の動翼４ｃに供給する一方、残りの冷却媒
体を第３段用通路５ｃ2 を経て出口通路１１から中心孔
９に戻すようになっている。
【００１４】さらにまた、第３段の動翼４ｃの冷却後の
冷却媒体は、第３段用ディスク５ｃと後部仕切り３との
間に形成された回収通路８ｃから出口通路１１を介して
中心孔９に回収されている。
【００１５】このように、図１３で示したガスタービン
ロータ１の冷却技術では、各ディスク５ａ，５ｂ，５ｃ
および各動翼４ａ，４ｂ，４ｃを冷却するにあたり、冷
却媒体を各ディスク５ａ，５ｂ，５ｃおよび各動翼４
ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれに供給する並列供給方式を採
り、高温燃焼ガスから受ける熱負荷に対し、各ディスク
５ａ，５ｂ，５ｃおよび各動翼４ａ，４ｂ，４ｃを保護
していた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】最近の火力発電プラン
トでは、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラント
および排熱回収ボイラを組み合せ、ガスタービンプラン
トの排ガス（排熱）を熱源として排熱回収ボイラで蒸気
を発生させ、その蒸気を蒸気タービンプラントに供給し
て動力を発生させるコンバインドサイクル発電プラント
が数多く営業運転を行なっている。このコンバインドサ
イクル発電プラントでも、高プラント熱効率化が求めら
れており、ガスタービンの燃焼ガスを高温化しつつあ
る。この場合、ガスタービンの構成部品は、冷却媒体と
しての蒸気を排熱回収ボイラから求める設計が行なわれ
ているが、何分にも排熱回収ボイラに供給されるガスタ
ービンの排ガスに限りがあるため、消費する蒸気を極力
少なくすることが望ましい。
【００１７】図１３に示した冷却技術では、各ディスク
５ａ，５ｂ，５ｃおよび各動翼４ａ，４ｂ，４ｃを冷却
するにあたり、並列供給方式を採っており、蒸気を多く
消費する。このため、図１３で示した冷却技術では、排
熱回収ボイラから発生した蒸気の一部を各ディスク５
ａ，５ｂ，５ｃおよび各動翼４ａ，４ｂ，４ｃに供給す
ると、その消費分だけ蒸気タービンプラントに供給する
蒸気量が減少し、高出力化が得られず、結局、高プラン
ト熱効率化が得られず、冷却媒体としての蒸気の節約化
を考察すると不向きである。
【００１８】また、ガスタービンロータ１の中心孔９に
集められる冷却後の蒸気圧力は、最も蒸気消費の高い第
１段用ディスク５ａおよび第１段の動翼４ａの圧力損失
により決定されるが、この場合、第１段用ディスク５ａ
および第１段の動翼４ａ以外のガスタービン構成部品、
例えば静翼（図示せず）を冷却した蒸気の圧力損失が上
述の圧力損失よりも低いと、互いに同期させる必要上、
制御には不必要な圧力調整機構、例えばオリフィスを設
ける必要が生じる。圧力調整機構を設ける場合、プラン
ト熱効率はその圧力低下分だけ下がる。このため、各デ
ィスク５ａ，５ｂ，５ｃおよび各動翼４ａ，４ｂ，４ｃ
に対し、上述並列冷却供給方式では、プラント熱効率
上、不利になる。
【００１９】また、各ディスク５ａ，５ｂ，５ｃに植設
される各動翼４ａ，４ｂ４ｃの回転場では、各ディスク
５ａ，５ｂ，５ｃの間にスペーサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７
ｄにより区分けされる回収通路８ａ，８ｂを設けている
と、蒸気流れが複雑化し、蒸気流れを定量的に評価する
場合、誤差を多く含む可能性があり、ガスタービン構成
部品の冷却効率が設計値よりも低くなる。
【００２０】したがって、この種の冷却技術において、
より少ない蒸気で供給・回収を効果的に行わせるために
は、ガスタービンロータ１の冷却構造をより簡素化させ
る必要がある。
【００２１】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、冷却構造をより簡素化させることにより、少な
い冷却媒体で効果的な冷却供給、回収を図るとともに、
プラント熱効率を大幅に増加させるガスタービンロータ
を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ンロータは、上記目的を達成するために、請求項１に記
載したように、前部仕切りと後部仕切りとの間に、軸方
向に沿ってディスクとスペーサディスクとを交互に層状
に積み重ねた複数の段落を備え、各段落に挿通するタイ
ボルトにより各段落を一体結合させたガスタービンロー
タにおいて、上記段落の軸中心に内筒部とその外側に外
筒部とをそれぞれ備えるとともに、内筒部から供給され
た冷却媒体を第１段の動翼に案内する冷却媒体入口通路
と、動翼の冷却後の冷却媒体を次の段落の動翼に案内す
る冷却媒体案内通路をスペーサディスクに備える一方、
動翼の冷却後の冷却媒体を上記外筒部に回収する冷却媒
体出口通路をスペーサディスクの入口側に備えたもので
ある。
【００２３】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項２に記載したように、動
翼は、その翼内に冷却媒体を給排させる冷却媒体入口お
よび冷却媒体出口をそれぞれ備えるとともに、冷却媒体
入口および冷却媒体出口を互いに直接連通させるバイパ
ス通路を備えたものである。
【００２４】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項３に記載したように、バ
イパス通路は、動翼の植込部とディスクとの間に形成し
たものである。
【００２５】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項４に記載したように、バ
イパス通路は、ディスク側に形成したものである。
【００２６】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項５に記載したように、デ
ィスク側に形成したバイパス通路は、動翼の植込部毎に
備えたものである。
【００２７】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項６に記載したように、デ
ィスク側に形成したバイパス通路は、動翼の植込部の等
間隔の距離を置いて備えたものである。
【００２８】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項７に記載したように、バ
イパス通路は、中間段落のディスクに形成したものであ
る。
【００２９】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項８に記載したように、内
筒部は、各段落のディスクで形成される空間部に冷却媒
体を案内する冷却媒体口を備えるとともに、ディスクと
スペーサディスクとの間には、上記空間部に連通し、冷
却媒体を動翼の冷却媒体出口から出た冷却媒体に合流さ
せる冷却媒体補助通路を形成したものである。
【００３０】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項９に記載したように、デ
ィスクとスペーサディスクとの間に形成した冷却媒体補
助通路は、動翼の冷却媒体入口側および冷却媒体出口側
の少なくとも一方の位置に配置したものである。
【００３１】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項１０に記載したように、
動翼を植設するディスクは、内筒部の冷却媒体口からの
冷却媒体を、上記動翼の冷却媒体出口から出た冷却媒体
に合流させる冷却媒体補助通路を備えたものである。
【００３２】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項１１に記載したように、
動翼は、その翼内に冷却媒体を給排させる冷却媒体入口
および冷却媒体出口をそれぞれ備え、その冷却媒体入口
および冷却媒体出口を互いに直接連通させるバイパス通
路を備える一方、内筒部は、各段落のディスクで形成さ
れる空間部に冷却媒体を案内する冷却媒体口を備え、デ
ィスクとスペーサディスクとの間には、上記空間部に連
通し、冷却媒体を上記動翼の冷却媒体出口から出た冷却
媒体に合流させる冷却媒体補助通路を形成したものであ
る。
【００３３】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項１２に記載したように、
ディスクとスペーサディスクとの間には、動翼の冷却媒
体出口から出た冷却媒体に、内筒部の冷却媒体口から案
内された冷却媒体を合流させた後、その合流媒体を次段
落の動翼の冷却媒体入口に案内する冷却媒体補助通路を
形成したものである。
【００３４】本発明に係るガスタービンロータは、上記
目的を達成するために、請求項１３に記載したように、
前部仕切りと後部仕切りとの間に、軸方向に沿ってディ
スクとスペーサディスクとを交互に層状に積み重ねた複
数の段落を備え、各段落に挿通するタイボルトにより各
段落を一体結合させたガスタービンロータにおいて、上
記段落の軸中心に内筒部とその外側に外筒部とをそれぞ
れ備えるとともに、外筒部に備えた冷却媒体口から案内
された冷却媒体を、主流の後流段落の動翼に供給する冷
却媒体補助通路と、上記後流段落の動翼を冷却した冷却
媒体をその前段落の動翼に案内する際、上記外筒部に備
えた冷却媒体口から新たに供給された冷却媒体に合流さ
せる冷却媒体補助通路を前段落のスペーサディスクに備
える一方、動翼の冷却後の冷却媒体を上記内筒部に回収
する冷却媒体出口通路を前部仕切り側に備えたものであ
る。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
ロータの一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３６】図１は、本発明に係るガスタービンロータ
の第１実施形態を示す概略断面図である。なお、図１
は、軸中心Ｏに対し、ガスタービンロータの上半部分の
みを示している。
【００３７】ガスタービンロータ１２は、輪切り状の翼
車盤に構成している。この輪切り状の翼車盤に構成する
ガスタービンロータ１２は、前部仕切り１３と後部仕切
り１４との間に、例えば第１段１５、第２段落１６、第
３段落１７、第４段落１８をそれぞれ備えた構成になっ
ている。
【００３８】第１段１５は、動翼１５ａを植設する第１
段用ディスク１９を備えている。また、第２段落１６か
ら第４段落１８までは、静翼（ノズル）１６ａ，１７
ａ，１８ａと、動翼１６ｂ，１７ｂ，１８ｂとを組み合
せた構成になっている。
【００３９】また、第２段落１６から第４段落１８まで
は、静翼１６ａ，１７ａ，１８ａのそれぞれに第２段用
スペーサディスク２０ａ、第３段用スペーサディスク２
１ａ、第４段用スペーサディスク２２ａを備える一方、
動翼１６ｂ，１７ｂ，１８ｂのそれぞれに第２段用ディ
スク２０ｂ、第３段用ディスク２１ｂ、第４段用ディス
ク２２ｂを備える構成になっている。
【００４０】また、第１段１５から第４段落１８まで
は、第１段用ディスク１９に冷却媒体入口通路２３と第
４段用スペーサディスク２２ａに冷却媒体出口通路２４
とを形成するとともに、各段用スペーサディスク２０
ａ，２１ａ，２２ａと各段用ディスク１９，２０ｂ，２
１ｂ，２２ｂとを互いにタイトに接続するタイボルト２
５を前部仕切り１３および後部仕切り１４を介して設け
ている。
【００４１】一方、中心孔２６は、第１段用ディスク１
９、第２段用ディスク２０ｂ、第３段用ディスク２１ｂ
のそれぞれの端部に密接させ、軸方向に沿って長く延び
る内筒部２７と、その外側に後部仕切り１４に嵌合接続
させた外筒部２８とをそれぞれ備え、冷却媒体を各段落
１５〜１８に給排するようになっている。
【００４２】また、各段落１５〜１８のうち、第１段１
５から第３段落１７までのそれぞれの動翼１５ａ，１６
ｂ，１７ｂは、冷却媒体入口２９ａおよび冷却媒体出口
２９ｂのそれぞれを形成するとともに、第２段落１６お
よび第３段落１７のそれぞれのスペーサディスク２０
ａ，２１ａは冷却媒体案内通路３０ａ，３０ｂをそれぞ
れ形成するようになっている。なお、第４段落１８のス
ペーサディスク２２ａおよび動翼１８ｂのそれぞれは、
主流（ガスタービン駆動燃焼ガス）の温度が他の段落に
較べ相対的に低く、材力強度が保証されているので冷却
媒体を供給していない。
【００４３】次に作用を説明する。
【００４４】中心孔２６の内筒部２７から軸中心Ｏに沿
って流れる冷却媒体は、第１段用ディスク１９の冷却媒
体入口通路２３、キャビティ３１を経て第１段１５の動
翼１５ａの冷却媒体入口２９ａに案内される。
【００４５】冷却媒体は、動翼１５ａの内部を蛇行中に
動翼１５ａを冷却した後、冷却媒体出口２９ｂ、キャビ
ティ３１、第２段スペーサディスク２０ａの冷却媒体案
内通路３０ａを経て第２段落１６の動翼１６ｂの冷却媒
体入口２９ａに案内され、ここで動翼１６ｂの内部を再
び冷却した後、冷却媒体出口２９ｂから次段落に再び案
内される。
【００４６】このように、冷却媒体は、順次、各段落を
冷却後、第３段用ディスク２１ｂの冷却媒体出口通路２
４を経て外筒部２８から回収される。
【００４７】したがって、本実施形態では、内筒部２７
から案内された冷却媒体で、主流により一番過酷な状態
にされた第１段１５の動翼１５ａを冷却した後、その冷
却媒体を再び使用して第２段落１６および第３段落１７
のそれぞれの動翼１６ｂ，１７ｂに順次、連続的に案内
して冷却し、各動翼１６ｂ，１７ｂを冷却後、外筒部２
８に回収したので、従来のような冷却媒体の並列供給方
式がなくなり、圧力損失の比較的少ない連続的な冷却媒
体の供給・回収を行うことができ、冷却媒体の総量を従
来よりも少なくすることができる。
【００４８】図２は、本発明に係るガスタービンロータ
の第２実施形態を示す一部切欠概略断面図である。な
お、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一符号を
付す。また、図２は、軸中心Ｏに対し、ガスタービンロ
ータの下半部分のみを示している。
【００４９】本実施形態は、第１段１５の動翼１５ａの
植込部１９ａを第１段用ディスク１９に植設する一方、
第２段落１６および第３段落１７のうち、動翼１６ｂ，
１７ｂのそれぞれの植込部２０ｃ，２１ｃと第２段用デ
ィスク２０ｂおよび第３段用ディスク２１ｂのそれぞれ
との間にバイパス通路３２，３２を形成したものであ
る。すなわち、第１段１５は、図３に示すように、第１
段用ディスク１９に動翼１５ａの植込部１９ａをタイト
に装着させる構成になっている。
【００５０】また、第２段落１６および第３段落１７の
それぞれは、図４に示すように、第２段用ディスク２０
ｂおよび第３段用ディスク２１ｂのそれぞれと、動翼１
６ｂの植込部２０ｃおよび動翼１７ｂの植込部２１ｃの
それぞれとの間にバイパス通路３２を形成する構成にな
っている。
【００５１】バイパス通路３２は、動翼１６ｂ，１７ｂ
のそれぞれの内部に過度の冷却媒体が流れないようにす
るために、その断面積および流量係数を調整している。
【００５２】このように、本実施形態では、第２段用デ
ィスク２０ｂおよび第３段用ディスク２１ｂのそれぞれ
と、動翼１６ｂの植込部２０ｃおよび動翼１７ｂの植込
部２１ｃのそれぞれとの間にバイパス通路３２，３２を
それぞれ形成したので、第２段用スペーサディスク２０
ａの冷却媒体案内通路３０ａおよび第３段用スペーサデ
ィスク２１ａの冷却媒体案内通路３０ｂのそれぞれから
の冷却媒体を次段落に迂回させることなく直接案内する
ことができ、圧力損失を比較的少なくさせて冷却媒体の
総量を少なくさせることができる。
【００５３】なお、本実施形態では、バイパス通路３
２，３２を、第２段用ディスク２０ｂおよび第３段用デ
ィスク２１ｂのそれぞれと動翼１６ｂの植込部２０ｃお
よび動翼１７ｂの植込部２１ｃのそれぞれとの間に形成
したが、図５に示すように、第２段用ディスク２０ｂお
よび第３段用ディスク２１ｂのそれぞれに穿設してもよ
い。この場合、バイパス通路３２，３２は、図５に示す
ように、動翼１６ｂの植込部２０ｃおよび動翼１７ｂの
植込部２１ｃのそれぞれ毎に穿設してもよく、また図６
に示すように動翼１６ｂの植込部２０ｃおよび動翼１７
ｂの植込部２１ｃのそれぞれから数枚の植込部の間隔を
置いて穿設してもよい。
【００５４】図７は、本発明に係るガスタービンロータ
の第３実施形態を示す一部切欠概略断面図である。な
お、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一符号を
付す。また、図７は、軸中心Ｏに対し、ガスタービンロ
ータの下半部分のみを示している。
【００５５】本実施形態は、第１段用ディスク１９と第
２段用ディスク２０ｂとの間に形成される空間部３２ａ
および第２段用ディスク２０ｂと第３段用ディスク２１
ｂとの間に形成される空間部３２ｂのそれぞれに、中心
孔２６からの冷却媒体を案内する冷却媒体口３３ａ，３
３ｂのそれぞれを内筒部２７に穿設したものである。
【００５６】また、本実施形態は、第１段用ディスク１
９と第２段用ディスク２０ｂとの間に形成される空間部
３２ａから第２段用スペーサディスク２０ａの入口側の
キャビティ３１に冷却媒体を案内する冷却媒体補助通路
３４ａを備えるとともに、第２段用ディスク２０ｂと第
３段用ディスク２１ｂとの間に形成される空間部３２ａ
から第３段用スペーサディスク２１ａの入口側および出
口側のそれぞれのキャビティ３１ａ，３１ｂに冷却媒体
を案内する冷却媒体補助通路３４ｂ1 ，３４ｂ2 をそれ
ぞれ備えたものである。
【００５７】また、冷却媒体補助通路３４ａ，３４
ｂ1 ，３４ｂ2 のそれぞれは、冷却媒体口３３ａ，３３
ｂの開口面積に較べて小さくしてある。これは、空間部
３２ａ，３２ｂのそれぞれにおける冷却媒体の速度を高
めて各キャビティ３１，３１ａ，３１ｂに確実に案内す
るためである。
【００５８】このように、本実施形態では、中心孔２６
の冷却媒体を、迂回させることなく直接、第２段用スペ
ーサディスク２０ａの入口側のキャビティ３１、第３段
用スペーサディスク２１ａの入口側および出口側のキャ
ビティ３１ａ，３１ｂに案内する冷却媒体口３３ａ，３
３ｂおよび冷却媒体補助通路３４ａ，３４ｂ1 ，３４ｂ
2 を備え、第１段１５の動翼１５ａを冷却した冷却媒体
が著しく温度上昇したとき、その温度を低く下げること
ができるようにしたので、後段落１６，１７の動翼１６
ｂ，１７ｂを冷却する際、圧力損失を少なくして確実に
冷却することができる。
【００５９】図８は、本発明に係るガスタービンロータ
の第３実施形態における第１実施例を示す一部切欠概略
断面図である。なお、第３実施形態の構成部品と同一部
分には同一符号を付す。
【００６０】本実施例は、中心孔２６の冷却媒体を内筒
部２７に穿設した冷却媒体口３３ａ，３３ｂ1 ，３３ｂ
2 ，３３ｃのそれぞれから第１段１５の動翼１５ａの出
口側にキャビティ３１、第２段落１６の動翼１６ｂの入
口側および出口側のキャビティ３１，３１ａ、第３段落
１７の動翼１７ｂの入口側のキャビティ３１ｂに直接案
内する冷却媒体補助通路３４ａ1 ，３４ａ2 ，３４
ｂ1 ，３４ｂ2 を、第１段用ディスク１９、第２段用デ
ィスク２０ｂ、第３段用ディスク２１ｂのそれぞれに形
成したものである。
【００６１】このように、本実施例は、第１段用ディス
ク１９、第２段用ディスク２０ｂ、第３段用ディスク２
１ｂに、冷却媒体補助通路３４ａ1 ，３４ａ2 ，３４ｂ
1 ，３４ｂ2 を形成したので、各ディスク１９，２０
ｂ，２１ｂのいずれをも均等に冷却することができ、ガ
スタービンロータ１２に熱による変形を防止して安定運
転を行わせることができる。
【００６２】図９は、本発明に係るガスタービンロータ
の第３実施形態における第２実施例を示す一部切欠概略
断面図である。なお、第３実施形態の構成部品と同一部
分には同一符号を付す。
【００６３】本実施例は、第２段落１６および第３段落
１７のうち、動翼１６ｂ，１７ｂのそれぞれの植込部２
０ｃ，２１ｃと第２段用ディスク２０ｂおよび第３段用
ディスク２１ｂのそれぞれとの間にバイパス通路３２，
３２を形成したものである。
【００６４】バイパス通路３２，３２は、動翼１６ｂ，
１７ｂのそれぞれの内部に過度の冷却媒体が流れないよ
うにするために、その断面積および流量係数を調整して
いる。
【００６５】このように、本実施例では、第２段用ディ
スク２０ｂおよび第３段用ディスク２１ｂのそれぞれ
と、動翼１６ｂの植込部２０ｃおよび動翼１７ｂの植込
部２１ｃのそれぞれとの間にバイパス通路３２，３２を
それぞれ形成したので、第２段用スペーサディスク２０
ａの冷却媒体案内通路３０ａおよび第３段用スペーサデ
ィスク２１ａの冷却配案内通路３０ｂのそれぞれからの
冷却媒体を次段落に迂回させることなく直接案内するこ
とができ、圧力損失を比較的少なくさせて冷却媒体の総
量を少なくさせることができる。
【００６６】図１０は、本発明に係るガスタービンロー
タの第３実施形態における第３実施例を示す一部切欠概
略断面図である。なお、第３実施形態の構成部品と同一
部分には同一符号を付す。
【００６７】本実施例は、第１段用ディスク１９と第２
段用ディスク２０ｂとの間に形成される空間部３２ａか
ら第２段用スペーサディスク２０ａの出口側のキャビテ
ィ３１に、冷却媒体を案内する冷却媒体補助通路３４ａ
3 を形成したものである。
【００６８】このように、本実施例は、第２段用スペー
サディスク２０ａの出口側のキャビティ３１に、冷却媒
体を案内する冷却媒体補助通路３４ａを備え、第１段１
５の冷却後の冷却媒体が著しく温度上昇してもその温度
を低く下げることができるようにしたので、第２段落１
６の動翼１６ｂを確実に冷却することができる。
【００６９】図１１は、本発明に係るガスタービンロー
タの第３実施形態における第４実施例を示す一部切欠概
略断面図である。なお、第３実施形態の構成部品と同一
部分には同一符号を付す。
【００７０】本実施例は、第１段１５の動翼１５ａの冷
却後の冷却媒体を、動翼１５ａの出口側のキャビティ３
１から冷却媒体補助通路３４ａ、空間部３２ａ、冷却媒
体補助通路３４ａ3 、第２段用スペーサディスク２０ａ
の出口側のキャビティ３１に循環させたものである。
【００７１】また、本実施例は、第２段落１６の動翼１
６ｂの冷却後の冷却媒体を、動翼１６ｂの出口側のキャ
ビティ３１ａから冷却媒体補助通路３４ｂ、空間部３２
ｂ、冷却媒体補助通路３４ｂ2 、第３段用スペーサディ
スク２１ａの出口側のキャビティ３１ｂに循環させたも
のである。
【００７２】このように、本実施例は、各動翼１５ａ，
１６ｂの冷却後の冷却媒体を、各空間部３２ａ，３２ｂ
に案内し、ここでその温度を低くし、再び次段落に供給
するので、各スペーサディスク２０ａ，２１ａに冷却媒
体案内通路を設ける必要がなく、各スペーサディスク２
０ａ，２１ａの材力強度を充分に高く維持することがで
きる。
【００７３】図１２は、本発明に係るガスタービンロー
タの第４実施形態を示す一部切欠概略断面図である。な
お、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一符号を
付す。また、図１２はガスタービンロータの上半部分を
示している。
【００７４】本実施形態は、主流の後流段落からその上
流段落に向って順次、冷却媒体が流れるようにしたもの
である。
【００７５】本実施形態は、一端を第１段用ディスク１
９に固設して軸方向に延びる内筒部２７を中心孔２６と
同一の口径にして冷却媒体の復路に形成するとともに、
その外側を同心的に包囲して第４段用ディスク２２ｂ、
第３段用ディスク２１ｂ、第２段用ディスク２０ｂ、第
１段用ディスク１９のそれぞれに当接または固設し、か
つ冷却媒体口３３ａ，３３ｂ，３３ｃを備えた外筒部２
８を冷却媒体の往路に形成している。
【００７６】また、本実施形態は、第４段用ディスク２
２ｂと第３段用ディスク２１ｂとの間に形成される空間
部３２ｃから第４段用スペーサディスク２２ａの入口側
のキャビティ３１ｃに冷却媒体を案内する冷却媒体補助
通路３４ｃと、第３段用ディスク２１ｂと第２段用ディ
スク２０ｂとの間に形成される空間部３２ｂから第３段
用スペーサディスク２１ａの出口側および入口側のそれ
ぞれのキャビティ３１ｂ，３１ａに冷却媒体を案内する
冷却媒体補助通路３４ｂ2 ，３４ｂ1 と、第２段用ディ
スク２０ｂと第１段用ディスク１９との間に形成される
空間部３２ａから第２段用スペーサディスク２０ａの出
口側および入口側のそれぞれのキャビティ３１，３１に
冷却媒体を案内する冷却媒体補助通路３４ａ，３４ａと
をそれぞれ備えている。
【００７７】また、本実施形態は、第１段用ディスク１
９と前部仕切り１３との間に形成されるキャビティ３１
に連通する冷却媒体出口通路３５を備えている。
【００７８】このような構成のガスタービンロータ１２
において、まず、外筒部２８の冷却媒体口３３ａから空
間部３２ｃを経て冷却媒体補助通路３４ｃに案内された
冷却媒体は、第４段用スペーサディスク２２ａおよび第
３段用ディスク２１ｂを冷却した後、第４段用スペーサ
ディスク２２ａの入口側のキャビティ３１ｃに案内され
る。キャビティ３１ｃに案内された冷却媒体は、第３段
落１７の動翼１７ｂを冷却した後、第３段用スペーサデ
ィスク２１ａの冷却媒体案内通路３０ｂを経てその上流
側の段落を案内される間に空間部３２ｂから冷却媒体補
助通路３４ｂ2，３４ｂ1 を経てキャビティ３１ｂ，３
１ａのそれぞれに加えられた新たな冷却媒体と合流し、
その温度を下げて次の上流側の段落を順次冷却し、最後
に冷却媒体出口通路３５を経て内筒部２７に回収され
る。
【００７９】したがって、本実施形態では、一つの段落
を冷却した後の冷却媒体に、新たな冷却媒体を加えて温
度を下げ、温度の下がった冷却媒体で順次上流側の段落
を冷却し、最後に内筒部２７に回収させたので、比較的
圧力損失を少なくして各段落を確実に冷却することがで
き、冷却媒体総量を従来よりも少なくすることができ
る。
【００８０】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービンロータは、一つの供給源から案内された冷却媒
体で各段落を連続的に冷却させ、冷却後の冷却媒体の回
収を、従来のように分岐迂回させることなく回収を図っ
たので、冷却媒体の総量を少なくしてプラント熱効率の
高いガスタービンロータを実現することができる。
【００８１】その際、段落を冷却した冷却媒体は、新た
な冷却媒体を加えてその温度を下げる手段を講じている
ので、特に各動翼を確実に冷却することができる等、優
れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスタービンロータの第１実施形
態を示す一部切欠概略断面図。
【図２】本発明に係るガスタービンロータの第２実施形
態を示す一部切欠概略断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視方向から観察した部分断面
図。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視方向から観察した部分断面
図。
【図５】本発明に係るバイパス通路の第１実施例を示す
一部切欠部分断面図。
【図６】本発明に係るバイパス通路の第２実施例を示す
一部切欠部分断面図。
【図７】本発明に係るガスタービンロータの第３実施形
態を示す一部切欠概略断面図。
【図８】本発明に係るガスタービンロータの第３実施形
態における第１実施例を示す一部切欠概略断面図。
【図９】本発明に係るガスタービンロータの第３実施形
態における第２実施例を示す一部切欠概略断面図。
【図１０】本発明に係るガスタービンロータの第３実施
形態における第３実施例を示す一部切欠概略断面図。
【図１１】本発明に係るガスタービンロータの第３実施
形態における第４実施例を示す一部切欠概略断面図。
【図１２】本発明に係るガスタービンロータの第４実施
形態を示す一部切欠概略断面図。
【図１３】従来のガスタービンロータの実施形態を示す
一部切欠概略断面図。
【符号の説明】
１ ガスタービンロータ ２ 前部仕切り ３ 後部仕切り ４ａ，４ｂ，４ｃ 動翼 ５ａ 第１段用ディスク ５ａ1 ，５ａ2 第１段用冷却通路 ５ａ3 第１段用バイパス通路 ５ａ4 ，５ａ5 冷却供給口 ５ｂ 第２段用ディスク ５ｂ1 第２段用冷却通路 ５ｂ3 第２段用バイパス通路 ５ｂ2 第２段用冷却通路 ５ｂ4 ，５ｂ5 第２段用通路 ５ｂ6 ，５ｂ7 冷却供給口 ５ｃ 第３段用ディスク ５ｃ1 第３段用冷却通路 ５ｃ2 第３段用通路 ６ タイボルト ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ スペーサ ８ａ，８ｂ，８ｃ 回収通路 ９ 中心孔 １０ 仕切板 １１ 出口通路 １２ ガスタービンロータ １３ 前部仕切り １４ 後部仕切り １５ 第１段 １５ａ 動翼 １６ 第２段落 １６ａ 静翼 １６ｂ 動翼 １７ 第３段落 １７ａ 静翼 １７ｂ 動翼 １８ 第４段落 １８ａ 静翼 １８ｂ 動翼 １９ 第１段用ディスク １９ａ 植込部 ２０ａ 第２段用スペーサディスク ２０ｂ 第２段用ディスク ２０ｃ 植込部 ２１ 植込部 ２１ａ 第３段用スペーサディスク ２１ｂ 第３段用ディスク ２２ａ 第４段用スペーサディスク ２２ｂ 第４段用ディスク ２３ 冷却媒体入口通路 ２４ 冷却媒体出口通路 ２５ タイボルト ２６ 中心孔 ２７ 内筒部 ２８ 外筒部 ２９ａ 冷却媒体入口 ２９ｂ 冷却媒体出口 ３０ａ，３０ｂ 冷却媒体案内通路 ３１，３１ａ，３１ｂ キャビティ ３２ バイパス通路 ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 空間部 ３３ａ，３３ｂ，３３ｂ1 ，３３ｂ2 ，３３ｃ 冷却媒
体口 ３４ａ，３４ａ1 ，３４ａ2 ，３４ａ3 ，３４ｂ1 ，３
４ｂ2 ，３４ｃ 冷却媒体補助通路 ３５ 冷却媒体出口通路

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前部仕切りと後部仕切りとの間に、軸方
    向に沿ってディスクとスペーサディスクとを交互に層状
    に積み重ねた複数の段落を備え、各段落に挿通するタイ
    ボルトにより各段落を一体結合させたガスタービンロー
    タにおいて、上記段落の軸中心に内筒部とその外側に外
    筒部とをそれぞれ備えるとともに、内筒部から供給され
    た冷却媒体を第１段の動翼に案内する冷却媒体入口通路
    と、動翼の冷却後の冷却媒体を次の段落の動翼に案内す
    る冷却媒体案内通路をスペーサディスクに備える一方、
    動翼の冷却後の冷却媒体を上記外筒部に回収する冷却媒
    体出口通路をスペーサディスクの入口側に備えたことを
    特徴とするガスタービンロータ。
  2. 【請求項２】 動翼は、その翼内に冷却媒体を給排させ
    る冷却媒体入口および冷却媒体出口をそれぞれ備えると
    ともに、冷却媒体入口および冷却媒体出口を互いに直接
    連通させるバイパス通路を備えたことを特徴とする請求
    項１記載のガスタービンロータ。
  3. 【請求項３】 バイパス通路は、動翼の植込部とディス
    クとの間に形成したことを特徴とする請求項２記載のガ
    スタービンロータ。
  4. 【請求項４】 バイパス通路は、ディスク側に形成した
    ことを特徴とする請求項２記載のガスタービンロータ。
  5. 【請求項５】 ディスク側に形成したバイパス通路は、
    動翼の植込部毎に備えたことを特徴とする請求項４記載
    のガスタービンロータ。
  6. 【請求項６】 ディスク側に形成したバイパス通路は、
    動翼の植込部の等間隔の距離を置いて備えたことを特徴
    とする請求項４記載のガスタービンロータ。
  7. 【請求項７】 バイパス通路は、中間段落のディスクに
    形成したことを特徴とする請求項２記載のガスタービン
    ロータ。
  8. 【請求項８】 内筒部は、各段落のディスクで形成され
    る空間部に冷却媒体を案内する冷却媒体口を備えるとと
    もに、ディスクとスペーサディスクとの間には、上記空
    間部に連通し、冷却媒体を動翼の冷却媒体出口から出た
    冷却媒体に合流させる冷却媒体補助通路を形成したこと
    を特徴とする請求項１記載のガスタービンロータ。
  9. 【請求項９】 ディスクとスペーサディスクとの間に形
    成した冷却媒体補助通路は、動翼の冷却媒体入口側およ
    び冷却媒体出口側の少なくとも一方の位置に配置したこ
    とを特徴とする請求項８記載のガスタービンロータ。
  10. 【請求項１０】 動翼を植設するディスクは、内筒部の
    冷却媒体口からの冷却媒体を、上記動翼の冷却媒体出口
    から出た冷却媒体に合流させる冷却媒体補助通路を備え
    たことを特徴とする請求項１記載のガスタービンロー
    タ。
  11. 【請求項１１】 動翼は、その翼内に冷却媒体を給排さ
    せる冷却媒体入口および冷却媒体出口をそれぞれ備え、
    その冷却媒体入口および冷却媒体出口を互いに直接連通
    させるバイパス通路を備える一方、内筒部は、各段落の
    ディスクで形成される空間部に冷却媒体を案内する冷却
    媒体口を備え、ディスクとスペーサディスクとの間に
    は、上記空間部に連通し、冷却媒体を上記動翼の冷却媒
    体出口から出た冷却媒体に合流させる冷却媒体補助通路
    を形成したことを特徴とする請求項１記載のガスタービ
    ンロータ。
  12. 【請求項１２】 ディスクとスペーサディスクとの間に
    は、動翼の冷却媒体出口から出た冷却媒体に、内筒部の
    冷却媒体口から案内された冷却媒体を合流させた後、そ
    の合流媒体を次段落の動翼の冷却媒体入口に案内する冷
    却媒体補助通路を形成したことを特徴とする請求項１記
    載のガスタービンロータ。
  13. 【請求項１３】 前部仕切りと後部仕切りとの間に、軸
    方向に沿ってディスクとスペーサディスクとを交互に層
    状に積み重ねた複数の段落を備え、各段落に挿通するタ
    イボルトにより各段落を一体結合させたガスタービンロ
    ータにおいて、上記段落の軸中心に内筒部とその外側に
    外筒部とをそれぞれ備えるとともに、外筒部に備えた冷
    却媒体口から案内された冷却媒体を、主流の後流段落の
    動翼に供給する冷却媒体補助通路と、上記後流段落の動
    翼を冷却した冷却媒体をその前段落の動翼に案内する
    際、上記外筒部に備えた冷却媒体口から新たに供給され
    た冷却媒体に合流させる冷却媒体補助通路を前段落のス
    ペーサディスクに備える一方、動翼の冷却後の冷却媒体
    を上記内筒部に回収する冷却媒体出口通路を前部仕切り
    側に備えたことを特徴とするガスタービンロータ。
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