JPS5870004A - ガスタ−ビンホイ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンのホイールに係り、特に、空冷式
動翼を備えたガスタービンに好適なホイールに関する。

空冷式動翼を備えたガスタービンで、冷却用空気を動翼
に導入する方法には、動翼のダブテール（動翼をホイー
ルに固定するだめの凸起）部に冷却空気を導びき、ダブ
テールにあけた孔から動翼内部に導入する方法が多く用
いられる。ダブテール部に冷′却空気を導び〈方法とし
て従来試みられている方法は大別して３つある。・ 第１図は１台のガスタービンの中にその３つの方法を採
用した例を示す。まず、第１の方法は（ａ）のようにホ
イール１１の外周側面にカバー２１をポルト２２で取付
け、カバー２１とケーシング２３の間をシールし、カバ
ー２１に設けた冷却孔２０から動翼４．の根元に設けた
冷却溝１３．に冷却空気を導びくものである。

この方式ではカバー２１がホイール１．の外径にほぼ等
しい平均径の円輪に近い構造となるため、遠心応力が大
きく、ガスタービンの高周速化を図る上で障害に々ると
いう欠点がある。

第２の方法は（ｂ）に示すように、ホイール１．とホイ
ール１ｂの外周付近にアーム１６を張り出し、両アーム
間にシ・−ル板１７を挿入してシールを行ない、アーム
１６の付根から斜めにあけた冷却孔１９を通して冷却溝
１３１に冷却空気を導びくものである。冷却空気はホイ
ール１．０ボルト３とボルト孔のすき間を通り、ホイー
ル１．とホイール１ｂとの間のトルク伝達を目的とした
カップリングのアーム２５に設けられた冷却孔１８を経
て、冷却孔１９に導入される。

この方式では冷却孔１９を動翼４．の数だけ設けねばな
らず、機種によっては１００本近くの孔が必要になるだ
め、加工時間が多く々るという欠点がある。また冷却孔
１９を斜めにあけなければならないだめ、冷却孔１９と
冷却溝１３．との交点に鋭角部が形成され、遠心応力、
熱応力に対する応力集中が大きくなって、起動停止の繰
り返しによる疲労破壊が生じ易いという欠点がある。

第３の方法は（Ｏに示すように、ホイール１５と１、の
間にスペーサ２をはさみ、スペーサ外周とホイール１ｂ
及び１゜の外周のフック１５．及び１５ｅとの間でシー
ルを行ない、スペーサ２に設けたスリット１０を通して
冷却空気を冷却溝１３゜に導入するものである。冷却空
気はホイール］６の中心部に設けられた穴を通してスリ
ット１０に導びかれる。この方式ではスペーサ２の外周
はホイール１．の冷却溝１３．の位置に達しなければな
らず、外径が必然的に大きく々リガスタービンの高周速
化にとって障害になるとハう欠点がある。

本発明の目的は遠心応力及び熱応力に対して強度信頼性
が高く、ガスタービンの高周速化を可能とする冷却空気
導入方式を備えだガスタービンホイールを提供するにあ
る。

本発明ではホイールの外周に１本または１本以上の円周
方向溝を設け、この溝をホイールの内周側へ必要な深さ
まで加工し、この溝とホイールの側面を連絡する孔を設
けることによって前記目的を達成する。回転する円板を
厚さ方向に２枚に分割しても、円板の応力はほとんど変
化しないことから容易に理解されるように、ホイールの
外周に円周方向の深い溝を設けても、応力にはほとんど
影響が無い。動翼を固定するためにホイールに設けられ
る溝（以下ダブテールと呼ぶ）がホイールの軸方向に加
工されている場合は、本発明による円周方向溝がダブテ
ールを軸方向に分割することになる。しかし、この場合
でもダブテールの応ブノは、ダブテールの軸、方向幅が
溝によって減少する割合だけ増加するのみであるから、
溝の幅を小さくすれば、はとんど影響が無い。一方、ホ
イーＪｌ。

側面から円周方向溝に連絡する孔は、動翼の枚数に関係
なく任意の個数とすることができるので、冷却空気の流
量などを考慮した必要最小限の数で良い。円周方向溝を
必要な位＠まで深くすることことができるので、連絡の
だめの孔はホイー／Ｌ、軸に対し傾斜させる必要が無い
と同時に、従来技術であるスペーサを併用する場合には
、スペーサ外径を小さくすることができる。

本発明の要点を更に詳細に記述するために以下本発明の
実施例を図面によって説明する。

第２図は本発明をアームとシール板によって冷却空気の
シールを行なうガスタービンホイールに適用した場合の
一実施例である。ホイール１．。

１、はボルト３によって結合され、結合面にはスリット
１０が設けられる。ホイール１．、ｌｂの外周にはダブ
テール５．、５ｂが軸方向に加工され、動翼４．．４ｂ
がダブテールに挿入される。

ダブテール５−．５ｂの底には冷却溝１３１゜１３、が
設けられ、その両端は動翼４−．４ｂのダブテール部に
設けられた突起によって塞がれる。

ホイール１．、ｌｂには冷却溝１３．．１３ｂよりも内
径側にアーム１６．．１６−が張り出し、両アームの間
にシール板１７が挿入されて冷却空気の洩れをシールす
る。ホイーくし１．、Ｌｂの外周に冷却溝１２−．１２
ｂが円周方向に設けられ、ホイールｌａ、ｌｂの側面か
ら冷却溝１２．。

１２、に向って複数個の冷却孔１．１．、ｌｌｂがあけ
られる。冷却空気は圧縮機（図示せず）からホイール１
．、１ｂの中心孔及びスリン）１０を経て、冷却孔１１
．、ｌｌｂに入り、冷却溝１２゜１３、で全周に均等に
分散されて、冷却溝１３．。

１３、から動翼内部に導びかれる。

ホイール１．の外周部を斜視図で表わすと、第３図のよ
うになる。冷却孔１１．はダブテール１個に対して１個
設ける必要は無く、冷却空気の流量を考慮して必要な個
数膜ければよい。

本実施例によれば冷却孔１１−、ｌｌｂを冷却溝１３．
．１３ｂに向って斜めにあける必要がないため、孔の端
部が鋭角になることが避けられ、遠心応力、熱応力の繰
り返しに対する強度作頼性の高いホイールが得られる。

また冷却孔１１．。

１１ｂの数が少なくて済むため加工時間が短縮できる。

第４図は本発明をスペーサによって冷却空気のシールを
行なうガスタービンに適用した場合の一実施例である。

第２図と異なる点はホイールｌ。

とホイール１ｂの間にスペーサ２が挿入され、スペーサ
２の側面にスリン）１０．．１０ｂが設けられて、冷却
空気がこれらスリットを通って冷却孔１１．、ｌｌｂに
導びかれる点である。

本実施例によれば冷却孔１１．、ｌｌｂの位置までスペ
ーサ２の外径を小さくすることができるので、スペーサ
２の遠心応力を軽減できるという効果がある。

第５図は本発明を円周方向にダブテール溝が加工された
ガスタービンホイールに適用した場合の一実施例を示す
。第２図と異る点はダブテール５．。

５ｂが円周方向に加工されている点だけであるが、本実
施例においては冷却溝１２．．１２ｂがダブテール５．
．５．を分断することがないので、ダブテール部の応力
増加が無いという効果がある。

本発明によれば冷却孔をホイールの軸方向にあけること
ができると同時に、冷却孔の位置を従来ヨリモホイール
の内周に近い位置に設けることができるので、遠心応力
及び熱応力に対して強度信頼性が高く、且つ高周速化の
容易なガスタービンホイールが得られるという優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の断面図、第２図は本発明の一実施例
を示すガスタービンの断面図、第３図は第２図の一部の
拡大斜視図、第４図は本発明の他の実施例を示すガスタ
ービンの断面図、第５図は本発明のさらに他の実施例を
示すガスタービンの断面図である。 １・・・ホイール、２・・・スペーサ、４・・・動翼〈
　５・・・ダブテール、１１・・・冷却孔、１２・・・
冷却溝。 ′イ９ヒリ １０ （艮）　　　　（ｂ）　　　　　（Ｃ）め２の ２ Ｊｆｙ３ｒ；ＥＪ 第４　口 ／ ゲ、ら（ｉ３ ど

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転する円板状のホイールの外周に設けた円周方向
   または軸方向の溝と、この溝と嵌合する凸起を持った複
   数個の動翼と、この動翼の内部に設けられ、前記ホイー
   ルの内径側から冷却空気を導入する冷却孔とからなる前
   記動翼を冷却する装置において、前記ホイール外周に設
   けた円周方向の冷却溝と、この冷却溝の底は前記動翼挿
   入のだめの溝の底よりも前記ホイールの内径側になるよ
   うにし、前記ホイールの側面を連結する複数個の冷却孔
   とを設けたことを特徴とするガスターピンホイール。