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JP3858445B2 - Compressor rotor internal bleed structure - Google Patents
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JP3858445B2 - Compressor rotor internal bleed structure - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンの構成要素である圧縮機ロータにかかり、特に作動流体の一部をロータ中心部分の空間を経てタービン側へ抽気をする圧縮機ロータに関する。
【0002】
【従来の技術】
図2にガスタービンの一般的な構造断面図を示す。ガスタービンは大きくわけて圧縮機1′,燃焼器2′およびタービン3′から構成されている。圧縮機1′は大気からガスパス4′へ吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮し、燃焼器2′は圧縮機1′から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成し、そしてタービン3′は燃焼器2′から導入した燃焼ガスの膨張の際に回転動力を発生する。タービンからの排気は大気中に放出される。タービン3′にて発生した回転動力から圧縮機1を駆動する動力を差し引いた残りの動力が、ガスタービンの発生動力となり発電機を駆動する。
【0003】
圧縮機のロータは作動流体(空気)の上流から下流にかけて多段に積層されたロータディスクから構成される。すなわち、前方に延びる回転軸を有する最前段のロータディスク5′,後方に延びる回転軸を有する最後段のロータディスク6′、及び最前段と最後段のロータディスクに挟まれた中間のロータディスク7′から構成されている。
【0004】
前方から後方へとガスパス4を通じて流れる作動流体は、圧縮機1′による断熱圧縮によりロータディスクを1段通過するごとに昇温するために、圧縮機後段側のロータディスク外周部は高温環境にさらされる。そのため、圧縮機後段側ロータディスクの材料には高温環境下で高強度を有する材料を使用する必要がある。しかしこの種の高温高強度材料は例えばNi基合金のような高価な合金材料であるため、低合金鋼を使用することでコストダウンを図るべく、ロータディスクを冷却することが求められる。
【0005】
一方、タービンロータディスクはその外周部に、圧縮機動翼と比べて大きな動翼が嵌合されるため、動翼が発生する遠心力に耐えるべくロータディスクの寸法も、圧縮機よりも大きくなる。したがって必然的に熱容量も大きくなり、ガスタービン起動後もタービンロータディスクは中心部が外周部と比べて低温側となり、中心部に大きな引張の熱応力が作用する。この現象は程度の差こそあれ圧縮機ロータディスクにも発生する。
【0006】
以上2点の課題を解決するには、ガスパスを流れる低温側の作動流体の一部を圧縮機ロータディスク内部へ抽気し、圧縮機ロータディスク内部からタービンロータディスク内部へ導き、タービンロータディスク内部から外部へ排出することで、起動時にはロータディスクの暖機を、定格時には冷却を行う構造が効果的である。
【0007】
このようなロータディスク内部抽気構造の1例としては、Siemens 社のガスタービンV64.3 のガスタービンロータ構造がある。図3は該公知例のタービン部の構造断面図である。このガスタービンロータは、複数枚の動翼が外周部に取り付けられたロータディスクを、多段単位で回転軸方向に重ね合わせるスタックドロータであり、図中、左側が上流前段側,右側が下流後段側であり、1はロータディスク、2は動翼でロータディスク1の外周に取り付けられており、3は静翼、4はシュラウドで静翼3の先端を拘束している。
【0008】
構成上、圧縮機ロータディスク外周部から中心部へ抽気孔群5が設けられ、該孔群5を通じて抽気された作動流体がロータディスク中心部へ導かれる。中心部へ導かれた媒体は、圧縮機およびタービンのロータディスク1を起動時には暖機、定格時には冷却した後にロータディスク外部へ排出され、かくして低合金鋼採用によるコストダウン、および熱応力低減による高信頼性構造を実現している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
近年ガスタービン設備においては、省エネルギーおよび環境保全を目的としてシステムの高効率化が、また市場競争に対応するためにコストダウンが求められるようになってきた。
【0010】
高効率化の手段としては圧縮機の高圧力比化、およびタービン入口温度の上昇が採用される傾向にある。
【0011】
従来のガスタービンと比較して、圧縮機の高圧力比化によって圧縮機ロータディスク外周部の温度は上昇し、またタービン入口温度の上昇によりタービンロータディスク外周部の温度も上昇する傾向にある。したがってロータディスクは、今後更に高温環境にさらされることが予想され、必然的に冷却能力の向上が求められることが予想される。
【0012】
また圧縮機ロータディスク外周部の温度上昇により、起動時におけるロータディスク内外周間における温度差が大きくなり、過大な熱応力が発生する傾向にある。したがって起動時においてはロータ内部を暖機することで、ロータディスク内外部間の温度差を低減し、熱応力を抑制することが求められることが予想される。
【0013】
上記の課題に対して、図3に示される従来の技術のように、ガスパスを流れる作動流体の一部を、ロータディスク外周表面から内部へ直線で結んだ穴を用いて抽気を行う構造では、抽気孔が設けられるロータディスクとそうでないディスクの温度差が大きくなり、熱膨張差に起因する応力の発生要因となる。また抽気された作動流体は全てロータディスクの中心孔内を流れることは、ロータディスクに半径方向の温度分布が生じ、熱応力の発生要因となる。
【0014】
本発明の目的は、上記課題を解決し、定格時における冷却の強化による低合金鋼採用に伴うコストダウン、さらに起動時における熱応力低減による高信頼性構造、の実現を可能とする圧縮機ロータを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第1の圧縮機ロータは、前方に延びる回転軸を中心に有し外周に複数の動翼を取り付けられた最前段ロータディスクと、外周に複数の動翼を取り付けられたロータディスク群と、後方に延びる回転軸を有し外周に複数の動翼を取り付けられた最後段ロータディスクを有している。
【0016】
上記の各ロータディスクは順次に吸入空気の上流側から下流方向に配置され、各ロータディスクの外周部を形成する環状ハブ部の側面は互いに密着され、スタッキングボルトで貫通,締結されている。
【0017】
さらに隣り合うロータディスクのうち、一方のロータディスクは片面に環状ハブ部の内周に沿って円形へこみ部を有し、他方のロータディスクは相対する面に環状ハブ部の内周近傍で環状突起部を有しており、円形へこみ部に嵌入されることで両ロータディスクが径方向に拘束されている。
【0018】
上記第1の圧縮機ロータディスクにおいては、環状ハブ部に回転中心軸と平行に複数のロータディスクを連続して貫通する円孔を設け、当該円孔と交差すべく環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝を設けることで、圧縮機のガスパスを流れる低温側の作動流体の一部を、圧縮機ロータディスクの環状ハブ部から内部にかけて、複数段にわたり均一に抽気することを可能とし、起動時の暖機運転、定格時の冷却による信頼性の向上を可能としている。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明による圧縮機ロータは、それぞれ流体から仕事を受け取る複数枚の動翼と、これら動翼が外周に沿って植え込まれ、多段に積層された複数のロータディスクと、これらロータディスクを貫通して締結するスタッキングボルトとから構成されている。そして最前段のロータディスクは前方に延びる回転軸を、最後段のロータディスクは後方に延びる回転軸を有している。
【0020】
動翼は、翼部の根元から両横に張り出したダブテールを有し、ロータディスクは、動翼のダブテールを嵌入するために、その外周部に回転軸方向もしくは周方向に適宜の角度を持って溝が切られている。
【0021】
各ロータディスクは、それぞれ内周部が外周部より肉厚になっており、さらに外周近傍の内周側に環状のハブ部を形成しており、このハブ部の側面を密着させて隣り合わせのロータディスクと重ね合わせるとともに、隣り合わせの一方のハブ部側面に形成された円形へこみ部と他方のハブ部側面に形成された環状突起部が軸穴方式で嵌合している。
【0022】
さらに各ロータディスクは、それぞれ回転中心軸から等しく周方向に等間隔にあけられた孔群を有しており、この孔群にそれぞれスタッキングボルトを貫通させ、ハブ部を介して締結することによって、複数段のロータディスクがスタックされて軸方向に固定されている。以下本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0023】
図1は本発明の実施の形態1として、本発明の特徴を最も良く表わしているガスタービン用圧縮機のロータディスク単段の回転軸方向断面図および側面図であり、図4は従来のロータディスク単段の回転軸方向断面図および側面図であり、図5はロータディスクを複数段重ね合わせた構造断面図である。図中矢印は抽気された流体の流れを示す。
【0024】
図1,図4に示すように、動翼2は根元部に設けられたダブテール6をロータディスク1の外周部にあけられたダブテール溝7に植え込まれることによって固定される。
【0025】
図1,図4および図5に示すように、各ロータディスク1の外周部は環状のハブ部8によって形成され、各ロータディスク1とそれに隣接するロータディスク1′とは、環状ハブ部8の側面9を接触させて重ね合わされる。一方のロータディスク1の環状ハブ部8の内周に沿って円形へこみ部10(円内径D)が設けられ、他方のロータディスク1′の環状ハブ部8内周近傍にハブ部側面9から突出する環状突起部11(環外径d)が設けられている。
【0026】
両ロータディスク1,1′は、一方のロータディスク1の円形へこみ部10 (円内径D)に他方のロータディスク1′の環状突起部11(環外径d)が嵌合することによって、互いに径方向に拘束される。また各ロータディスク1の環状ハブ部8には、回転中心軸12からの半径位置が等しいボルト孔13があけられ、そこへスタッキングボルト14が貫通し、ナット15により両端を締め付けられることで全段が締結され、ロータディスク1が回転軸方向に拘束されている。
【0027】
本発明の圧縮機ロータの構造は、図5に示すように圧縮機のガスパスを流れる作動流体の一部を、圧縮機ロータディスクの内部へ抽気するための複数種の流路を有している。
【0028】
図1および図5に示すように、圧縮機のガスパスを流れる作動流体の一部は、ロータディスク最外周部16と隣接する16′間にギャップを設けることでできる間隙17からロータディスク外周部キャビティ18へ導かれる。さらに環状ハブ部の側面に設けられた溝19へ導かれることで環状ハブ部へと到達する。環状ハブ部において、一部は環状ハブ部に回転中心軸と平行に複数のロータディスクを連続して貫通する円孔20へ導かれ、残部が当該円孔20と交差すべく環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝21から、ロータディスク内部へと導かれる。
【0029】
図6に示すように、円孔20へ導かれた抽気流体は、当該円孔20と交差すべく環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝21において順次分岐され、最終的に抽気流体は全て、ロータディスク内部へ一旦集められた後、タービン側へ導かれていく。
【0030】
なお図7に示すように、環状ハブ部の側面に設けられた溝19、および円孔20と交差すべく環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝21は、ロータディスクが回転していることを考慮して渦巻状に加工することで、抽気流体の圧力損失を低減し、ガスタービン全体の熱効率の向上を図ることができる。
【0031】
以上より、圧縮機のガスパスを流れる作動流体の圧縮機ロータディスク内部への均一な抽気が可能となり、起動時には暖機運転の役割を、定格時には冷却の役割を行うことにより、ロータディスクの信頼性の向上を可能としている。
【0032】
さらに本発明の実施の形態2を図8に示す。図中矢印は抽気された流体の流れを示す。
【0033】
図5および図8に示すように、圧縮機のガスパスを流れる作動流体の一部は、ロータディスク最外周部16と隣接する16′間にギャップを設けることでできる間隙17からロータディスク外周部キャビティ18へ導かれる。外周部キャビティ18において、一部は回転中心軸と平行に複数のロータディスクを連続して貫通する円孔22へ導かれ、残部が環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝23から、ロータディスク内部へと導かれる。
【0034】
円孔22へ導かれた抽気流体は各外周部キャビティにおいて順次分岐され、環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝23を経て、最終的に抽気流体は全て、ロータディスク内部へ一旦集められた後、タービン側へ導かれていく。
【0035】
なお図9に示すように、環状ハブ部の側面に設けられた溝23は、ロータディスクが回転していることを考慮して渦巻状に加工することで、抽気流体の圧力損失を低減し、ガスタービン全体の熱効率の向上を図ることができる。
【0036】
以上より、圧縮機のガスパスを流れる作動流体の圧縮機ロータディスク内部への均一な抽気が可能となり、起動時には暖機運転の役割を、定格時には冷却の役割を行うことにより、ロータディスクの信頼性の向上を可能としている。
【0037】
さらに本発明の実施の形態3を図10に示す。図中矢印は抽気された流体の流れを示す。
【0038】
図5および図10に示すように、圧縮機のガスパスを流れる作動流体の一部は、ロータディスク最外周部16と隣接する16′間にギャップを設けることでできる間隙17からロータディスク外周部キャビティ18へ導かれる。外周部キャビティ18において、一部はダブテール溝7へ導かれ、残部が環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝23から、ロータディスク内部へと導かれる。
【0039】
ダブテール溝7へ導かれた抽気流体は各外周部キャビティにおいて順次分岐され、環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝23を経て、最終的に抽気流体は全て、ロータディスク内部へ一旦集められた後、タービン側へ導かれていく。
【0040】
なお図9に示すように、環状ハブ部の側面に設けられた溝23は、ロータディスクが回転していることを考慮して渦巻状に加工することで、抽気流体の圧力損失を低減し、ガスタービン全体の熱効率の向上を図ることができる。
【0041】
以上より、圧縮機のガスパスを流れる作動流体の圧縮機ロータディスク内部への均一な抽気が可能となり、起動時には暖機運転の役割を、定格時には冷却の役割を行うことにより、ロータディスクの信頼性の向上を可能としている。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、本発明の圧縮機ロータディスクは、環状ハブ部に回転中心軸と平行に複数のロータディスクを連続して貫通する円孔を設け、当該円孔と交差すべく環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝を設けることで、圧縮機のガスパスを流れる低温側の作動流体の圧縮機ロータディスク内部への均一な抽気を可能とし、起動時の暖機運転、定格時の冷却による信頼性の向上を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の圧縮機ロータの構造を最も良く示す図である。
【図2】一般的なガスタービンの構造断面図である。
【図3】従来のロータ内部抽気を可能とするガスタービンの構造断面図である。
【図4】ロータディスク単段の構造を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態1の圧縮機ロータを複数段積層した構造を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態1の圧縮機ロータの構造を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態1の圧縮機ロータの構造の他例を示す図である。
【図8】本発明の実施の形態2の圧縮機ロータの構造を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態2の圧縮機ロータの構造の他例を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態3の圧縮機ロータの構造を示す図である。
【図11】本発明の実施の形態3の圧縮機ロータの構造の他例を示す図である。
【符号の説明】
1…ロータディスク、2…動翼、3…静翼、4…シュラウド、5…抽気孔群、6…ダブテール、7…ダブテール溝、8…環状ハブ部、9…環状ハブ部側面、
10…円形へこみ部、11…環状突起部、12…回転中心軸、13…ボルト孔、14…スタッキングボルト、15…ナット、16…ロータディスク最外周部、
17…ロータディスク外周間隙、18…ロータディスク外周キャビティ、19…外周側環状ハブ部側面溝、20…環状ハブ部貫通円孔、21…内周側環状ハブ部側面溝、22…貫通円孔、23…環状ハブ部側面溝。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a compressor rotor that is a constituent element of a gas turbine, and more particularly to a compressor rotor that bleeds a part of a working fluid to a turbine side through a space of a rotor central portion.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a general structural sectional view of a gas turbine. The gas turbine is roughly composed of a compressor 1 ', a combustor 2' and a turbine 3 '. The compressor 1 'adiabatically compresses the air sucked from the atmosphere into the gas path 4' as a working fluid, and the combustor 2 'mixes fuel with the compressed air supplied from the compressor 1' and burns it, thereby causing high-temperature and high-pressure gas. And the turbine 3 'generates rotational power during expansion of the combustion gas introduced from the combustor 2'. Exhaust from the turbine is released into the atmosphere. The remaining power obtained by subtracting the power for driving the compressor 1 from the rotational power generated in the turbine 3 'becomes the power generated by the gas turbine and drives the generator.
[0003]
The rotor of the compressor is composed of rotor disks stacked in multiple stages from upstream to downstream of the working fluid (air). That is, the foremost rotor disk 5 ′ having a rotating shaft extending forward, the last rotor disk 6 ′ having a rotating shaft extending rearward, and an intermediate rotor disk 7 sandwiched between the foremost and last rotor disks. ′.
[0004]
Since the working fluid flowing through the gas path 4 from the front to the rear increases in temperature every time it passes through the rotor disk by adiabatic compression by the compressor 1 ′, the outer periphery of the rotor disk on the rear stage side of the compressor is exposed to a high temperature environment. It is. Therefore, it is necessary to use a material having high strength in a high temperature environment as a material for the compressor rear stage rotor disk. However, since this type of high-temperature high-strength material is an expensive alloy material such as a Ni-based alloy, it is required to cool the rotor disk in order to reduce the cost by using low alloy steel.
[0005]
On the other hand, a turbine rotor disk is fitted with a larger blade than the compressor blade on the outer peripheral portion thereof, so that the rotor disk is larger than the compressor in order to withstand the centrifugal force generated by the blade. Accordingly, the heat capacity inevitably increases, and even after the gas turbine is started, the center portion of the turbine rotor disk is at a lower temperature than the outer peripheral portion, and a large tensile thermal stress acts on the center portion. This phenomenon also occurs to some extent in the compressor rotor disk.
[0006]
In order to solve the above two problems, a part of the low-temperature working fluid flowing in the gas path is extracted into the compressor rotor disk, led from the compressor rotor disk to the turbine rotor disk, and from the turbine rotor disk. By discharging to the outside, it is effective to have a structure that warms up the rotor disk at startup and cools it down during rating.
[0007]
One example of such a rotor disk internal bleed structure is the gas turbine rotor structure of the Siemens gas turbine V64.3. FIG. 3 is a structural cross-sectional view of the turbine section of the known example. This gas turbine rotor is a stacked rotor in which a rotor disk with a plurality of rotor blades attached to the outer periphery is stacked in the direction of the rotation axis in multiple stages. In the figure, the left side is the upstream front stage side, and the right side is the downstream rear stage side. 1 is a rotor disk, 2 is a moving blade and is attached to the outer periphery of the rotor disk 1, 3 is a stationary blade, and 4 is a shroud to constrain the tip of the stationary blade 3.
[0008]
In construction, a bleed hole group 5 is provided from the outer peripheral part of the compressor rotor disk to the center part, and the working fluid extracted through the hole group 5 is guided to the center part of the rotor disk. The medium guided to the center is warmed up at the time of starting the compressor and turbine rotor disk 1 and cooled at the time of rating, and then discharged to the outside of the rotor disk. Thus, the cost is reduced by using low alloy steel, and the heat stress is reduced. A reliable structure is realized.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, gas turbine equipment has been required to improve the efficiency of the system for the purpose of energy saving and environmental protection, and to reduce the cost in order to cope with market competition.
[0010]
As means for increasing efficiency, there is a tendency to increase the pressure ratio of the compressor and increase the turbine inlet temperature.
[0011]
Compared to the conventional gas turbine, the temperature of the outer periphery of the compressor rotor disk increases due to the higher pressure ratio of the compressor, and the temperature of the outer periphery of the turbine rotor disk tends to increase due to the increase of the turbine inlet temperature. Therefore, the rotor disk is expected to be exposed to a higher temperature environment in the future, and it is expected that improvement in cooling capacity will be inevitably required.
[0012]
Also, due to the temperature rise at the outer periphery of the compressor rotor disk, the temperature difference between the inner and outer periphery of the rotor disk at the time of start-up tends to increase and excessive thermal stress tends to occur. Therefore, it is expected that at the time of start-up, it is required to reduce the temperature difference between the inside and outside of the rotor disk and suppress the thermal stress by warming up the inside of the rotor.
[0013]
For the above problem, as in the conventional technique shown in FIG. 3, in a structure in which a part of the working fluid flowing in the gas path is extracted using a hole that is linearly connected from the outer peripheral surface of the rotor disk to the inside, The temperature difference between the rotor disk provided with the bleed holes and the disk not so becomes large, which causes generation of stress due to the thermal expansion difference. Further, the fact that all of the extracted working fluid flows in the center hole of the rotor disk generates a temperature distribution in the radial direction on the rotor disk, which causes generation of thermal stress.
[0014]
An object of the present invention is to achieve a compressor rotor that solves the above-mentioned problems and realizes a cost reduction due to the adoption of low alloy steel by strengthening cooling at the time of rating and a highly reliable structure by reducing thermal stress at the time of start-up. Is to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first compressor rotor of the present invention includes a foremost rotor disk having a rotating shaft extending forward and having a plurality of blades attached to the outer periphery, and a plurality of rotor rotors on the outer periphery. A rotor disk group having blades attached thereto and a last stage rotor disk having a rotating shaft extending rearward and having a plurality of rotor blades attached to the outer periphery thereof.
[0016]
The rotor disks are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the intake air, and the side surfaces of the annular hub part forming the outer peripheral part of the rotor disks are in close contact with each other and are penetrated and fastened by stacking bolts.
[0017]
Further, of the adjacent rotor disks, one rotor disk has a circular recess on one side along the inner periphery of the annular hub part, and the other rotor disk has an annular protrusion on the opposite surface near the inner periphery of the annular hub part. The two rotor disks are constrained in the radial direction by being fitted into the circular indentations.
[0018]
In the first compressor rotor disk, the annular hub portion is provided with a circular hole continuously passing through the plurality of rotor disks in parallel to the rotation center axis, and the rotation hub axis is formed in the annular hub portion so as to intersect the circle hole. It is possible to evenly bleed a part of the low-temperature working fluid that flows through the compressor gas path across multiple stages from the annular hub part of the compressor rotor disk to the inside by providing a radially provided groove from It is possible to improve reliability by warm-up operation at startup and cooling at rated time.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The compressor rotor according to the present invention includes a plurality of rotor blades each receiving work from a fluid, a plurality of rotor disks in which the rotor blades are implanted along the outer periphery, and a plurality of stacked rotor disks. And stacking bolts to be fastened. The foremost rotor disk has a rotating shaft extending forward, and the last rotor disk has a rotating shaft extending rearward.
[0020]
The rotor blade has a dovetail projecting on both sides from the root of the blade portion, and the rotor disk has an appropriate angle in the rotational axis direction or the circumferential direction on its outer peripheral portion in order to fit the dovetail of the rotor blade. Grooves are cut.
[0021]
Each rotor disk has an inner peripheral portion thicker than the outer peripheral portion, and further, an annular hub portion is formed on the inner peripheral side in the vicinity of the outer periphery, and the adjacent rotors are brought into close contact with each other. While overlapping with the disk, a circular recess formed on the side surface of one adjacent hub portion and an annular protrusion formed on the side surface of the other hub portion are fitted in an axial hole manner.
[0022]
Furthermore, each rotor disk has a group of holes equally spaced in the circumferential direction from the center axis of rotation, respectively, and by passing through stacking bolts to each of these groups of holes and fastening via a hub part, A plurality of stages of rotor disks are stacked and fixed in the axial direction. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a sectional view and a side view in the direction of the rotational axis of a rotor disk single stage of a compressor for a gas turbine that best represents the features of the present invention as Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 4 is a conventional rotor. FIG. 5 is a cross-sectional view and a side view of a single stage of the disk in the direction of the rotation axis, and FIG. The arrows in the figure indicate the flow of the extracted fluid.
[0024]
As shown in FIGS. 1 and 4, the rotor blade 2 is fixed by implanting a dovetail 6 provided at the base portion into a dovetail groove 7 formed in the outer peripheral portion of the rotor disk 1.
[0025]
As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the outer peripheral portion of each rotor disk 1 is formed by an annular hub portion 8, and each rotor disk 1 and the adjacent rotor disk 1 ′ are formed by the annular hub portion 8. The side surfaces 9 are brought into contact with each other to be superimposed. A circular recess 10 (circular inner diameter D) is provided along the inner periphery of the annular hub portion 8 of one rotor disk 1, and projects from the hub portion side surface 9 in the vicinity of the inner periphery of the annular hub portion 8 of the other rotor disk 1 '. An annular projection 11 (ring outer diameter d) is provided.
[0026]
The two rotor disks 1 and 1 ′ are connected to each other by fitting the circular protrusion 11 (ring outer diameter d) of the other rotor disk 1 ′ to the circular recess 10 (circular inner diameter D) of one rotor disk 1. Restrained in the radial direction. Further, the annular hub portion 8 of each rotor disk 1 is formed with a bolt hole 13 having the same radial position from the rotation center shaft 12, and a stacking bolt 14 passes therethrough and is tightened at both ends by nuts 15. Is fastened, and the rotor disk 1 is restrained in the direction of the rotation axis.
[0027]
The structure of the compressor rotor of the present invention has a plurality of types of flow paths for extracting a part of the working fluid flowing through the gas path of the compressor into the compressor rotor disk as shown in FIG. .
[0028]
As shown in FIGS. 1 and 5, a part of the working fluid flowing in the gas path of the compressor is separated from the rotor disk outer peripheral cavity 16 through a gap 17 formed by providing a gap between the rotor disk outermost peripheral part 16 and the adjacent 16 '. 18 leads to. Furthermore, it reaches the annular hub portion by being guided to the groove 19 provided on the side surface of the annular hub portion. In the annular hub portion, a part is guided to the circular hole 20 passing through the plurality of rotor disks continuously in parallel with the central axis of rotation of the annular hub portion, and the remaining portion is rotated to the annular hub portion so as to intersect the circular hole 20. From the groove 21 provided radially from the central axis, it is guided into the rotor disk.
[0029]
As shown in FIG. 6, the bleed fluid introduced into the circular hole 20 is sequentially branched in grooves 21 provided radially from the rotation center axis to the annular hub portion so as to intersect with the circular hole 20, and finally bleed. All the fluid is once collected inside the rotor disk and then guided to the turbine side.
[0030]
As shown in FIG. 7, the groove 19 provided on the side surface of the annular hub portion and the groove 21 provided radially from the center axis of rotation to the annular hub portion so as to intersect the circular hole 20 rotate the rotor disk. Therefore, by processing in a spiral shape, it is possible to reduce the pressure loss of the extraction fluid and improve the thermal efficiency of the entire gas turbine.
[0031]
As described above, the working fluid flowing in the compressor gas path can be uniformly extracted into the compressor rotor disk, and the reliability of the rotor disk can be improved by performing the role of warm-up operation during startup and cooling during rating. It is possible to improve.
[0032]
Further, Embodiment 2 of the present invention is shown in FIG. The arrows in the figure indicate the flow of the extracted fluid.
[0033]
As shown in FIGS. 5 and 8, a part of the working fluid flowing in the gas path of the compressor is separated from the rotor disk outer peripheral cavity by a gap 17 formed by providing a gap between the rotor disk outermost peripheral part 16 and the adjacent 16 '. 18 leads to. In the outer peripheral cavity 18, a part is guided to a circular hole 22 that continuously passes through a plurality of rotor disks in parallel with the rotation center axis, and the remaining part is from a groove 23 provided radially from the rotation center axis in the annular hub portion. , Guided into the rotor disk.
[0034]
The bleed fluid guided to the circular holes 22 is sequentially branched in the respective outer peripheral cavities, and finally, all the bleed fluid is temporarily passed into the rotor disk through the grooves 23 provided radially from the central axis of rotation in the annular hub portion. After being collected, it is led to the turbine side.
[0035]
As shown in FIG. 9, the groove 23 provided on the side surface of the annular hub portion is processed into a spiral shape in consideration of the rotation of the rotor disk, thereby reducing the pressure loss of the bleed fluid, The thermal efficiency of the entire gas turbine can be improved.
[0036]
As described above, the working fluid flowing in the compressor gas path can be uniformly extracted into the compressor rotor disk, and the reliability of the rotor disk can be improved by performing the role of warm-up operation during startup and cooling during rating. It is possible to improve.
[0037]
Further, Embodiment 3 of the present invention is shown in FIG. The arrows in the figure indicate the flow of the extracted fluid.
[0038]
As shown in FIGS. 5 and 10, a part of the working fluid flowing in the gas path of the compressor is separated from the rotor disk outer peripheral cavity by a gap 17 formed by providing a gap between the rotor disk outermost peripheral part 16 and the adjacent 16 '. 18 leads to. In the outer peripheral cavity 18, a part is led to the dovetail groove 7, and the remaining part is led to the inside of the rotor disk from a groove 23 provided radially on the annular hub part from the rotation center axis.
[0039]
The bleed fluid guided to the dovetail groove 7 is sequentially branched in each outer peripheral cavity, and finally, all the bleed fluid is temporarily passed into the rotor disk through the grooves 23 provided radially from the rotation center axis in the annular hub portion. After being collected, it is led to the turbine side.
[0040]
As shown in FIG. 9, the groove 23 provided on the side surface of the annular hub portion is processed into a spiral shape in consideration of the rotation of the rotor disk, thereby reducing the pressure loss of the bleed fluid, The thermal efficiency of the entire gas turbine can be improved.
[0041]
As described above, the working fluid flowing in the compressor gas path can be uniformly extracted into the compressor rotor disk, and the reliability of the rotor disk can be improved by performing the role of warm-up operation during startup and cooling during rating. It is possible to improve.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the compressor rotor disk of the present invention, the annular hub portion is provided with a circular hole penetrating through the plurality of rotor disks in parallel to the rotation center axis, and intersects with the circular hole. By providing a groove provided radially from the rotation center axis, it is possible to uniformly bleed the working fluid on the low temperature side flowing through the compressor gas path into the compressor rotor disk, warming up operation at the start, rated It is possible to improve the reliability by cooling at the time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram best showing the structure of a compressor rotor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a structural sectional view of a general gas turbine.
FIG. 3 is a structural cross-sectional view of a gas turbine that enables conventional rotor internal bleed.
FIG. 4 is a view showing a single-stage structure of a rotor disk.
FIG. 5 is a diagram showing a structure in which a plurality of compressor rotors according to Embodiment 1 of the present invention are stacked.
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a compressor rotor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing another example of the structure of the compressor rotor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a structure of a compressor rotor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing another example of the structure of the compressor rotor according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a structure of a compressor rotor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing another example of the structure of the compressor rotor according to the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor disk, 2 ... Moving blade, 3 ... Static blade, 4 ... Shroud, 5 ... Extraction hole group, 6 ... Dovetail, 7 ... Dovetail groove, 8 ... Annular hub part, 9 ... Annular hub side surface,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Circular dent part, 11 ... Ring-shaped projection part, 12 ... Center axis of rotation, 13 ... Bolt hole, 14 ... Stacking bolt, 15 ... Nut, 16 ... Outermost part of rotor disk,
17 ... Rotor disk outer peripheral gap, 18 ... Rotor disk outer peripheral cavity, 19 ... Outer peripheral side annular hub part side groove, 20 ... Annular hub part through circular hole, 21 ... Inner peripheral side annular hub part side groove, 22 ... Through circular hole, 23: An annular hub side groove.

Claims (1)

前方に延びる回転中心軸を中心に有し、外周に複数の動翼をダブテイル溝を介して取り付けられた最前段ロータディスクと、外周に複数の動翼をダブテイル溝を介して取り付けられたロータディスク群と、後方に延びる回転軸を有する最後段ロータディスクとを、順次に吸入空気の上流側から下流方向に配置し、各ロータディスクの外周部を形成する環状ハブ部の側面を密着させて各ロータディスクをスタッキングボルトで締結し、かつ隣接するロータディスクのうち、一方のロータディスクの片面に環状ハブ部の内周に沿って円形へこみ部を設け、他方のロータディスクには相対する面の環状ハブ部の内周近傍に環状突起部を設け、該環状突起部を該円形へこみ部に嵌入し、両ロータディスクを径方向に拘束してなる圧縮機ロータディスクにおいて、環状ハブ部に回転中心軸と平行に設けられた、複数のロータディスクを連続して貫通する円孔と、前記円孔と交差すべく環状ハブ部に回転中心軸から放射状に設けられた溝を用いることで、作動流体の抽気を可能とすることを特徴とする圧縮機ロータ。A front-stage rotor disk having a rotation center axis extending forward and having a plurality of rotor blades attached to the outer periphery via dovetail grooves, and a rotor disk having a plurality of rotor blades attached to the outer periphery via dovetail grooves The group and the last stage rotor disk having a rotating shaft extending rearward are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the intake air, and the side surfaces of the annular hub part forming the outer peripheral part of each rotor disk are brought into close contact with each other. The rotor disk is fastened with stacking bolts, and one of the adjacent rotor disks is provided with a circular indentation along the inner circumference of the annular hub part on one side of the rotor disk, and the other rotor disk has an annular surface on the opposite side. A compressor rotor disk in which an annular protrusion is provided near the inner periphery of the hub, the annular protrusion is fitted into the circular recess, and both rotor disks are constrained in the radial direction. A circular hole that is provided in the annular hub portion in parallel with the rotation center axis, and that continuously passes through the plurality of rotor disks, and is provided radially from the rotation center axis to intersect the circular hole. A compressor rotor characterized in that a working fluid can be extracted by using a groove.
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