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JP4872006B2 - Gas turbine engine - Google Patents
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Description

本発明は、冷却媒体の通路や、ケーブルの配設用部材などに用いられるパイプを備えるガスタービンエンジンに関する。   The present invention relates to a gas turbine engine including a pipe used for a cooling medium passage, a cable arrangement member, and the like.

圧縮機で圧縮した空気を燃焼させた高温の燃焼ガスによって動力を取り出すガスタービンエンジンにおいては、エンジンの性能および寿命の向上のために、エンジン内部を冷却する必要がある。ガスタービンエンジン内を冷却するための構造として、タービンを形成するロータの内部に、軸心方向にパイプを延設し、このパイプを冷媒通路として利用することが提案されている(例えば、特許文献1)。   In a gas turbine engine that extracts power with a high-temperature combustion gas obtained by burning air compressed by a compressor, it is necessary to cool the inside of the engine in order to improve engine performance and life. As a structure for cooling the inside of a gas turbine engine, it has been proposed to extend a pipe in the axial direction inside a rotor forming a turbine and use this pipe as a refrigerant passage (for example, Patent Documents). 1).

特開平11−257012号公報JP-A-11-257010

一般に、ガスタービンエンジンの圧縮機ロータやタービンロータは、複数のロータ段を軸心方向に連結して組み立てられるので、ロータの内方空間にパイプを一体的に形成したり、ボルトのような固定部材を用いてパイプをロータに固定することは、生産性の点から困難である。したがって、ロータの組立前または組立後に、パイプをロータ内に設けた貫通孔に挿通する必要があり、この場合、パイプと貫通孔の周壁との間に微小な隙間が生じることが避けられない。その結果、ロータが高速で回転する際に、パイプが貫通孔内で振れ回り、ガスタービンエンジンの効率や寿命を低下させるという問題があった。   In general, compressor rotors and turbine rotors of gas turbine engines are assembled by connecting a plurality of rotor stages in the axial direction, so pipes are integrally formed in the inner space of the rotor, or fixed like bolts. It is difficult from the viewpoint of productivity to fix the pipe to the rotor using the member. Therefore, it is necessary to insert the pipe into the through hole provided in the rotor before or after the assembly of the rotor. In this case, it is inevitable that a minute gap is generated between the pipe and the peripheral wall of the through hole. As a result, when the rotor rotates at a high speed, the pipe swings around in the through hole, which causes a problem of reducing the efficiency and life of the gas turbine engine.

本発明の目的は、上記の課題を解決するために、冷却媒体の移送やケーブルの配設などのためにロータの内方空間に設けられるパイプの振れ回りを防止して、性能および信頼性に優れるガスタービンエンジンを提供することにある。   In order to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to prevent the pipes provided in the inner space of the rotor from moving around for the purpose of transferring the cooling medium, arranging the cables, etc., and improving the performance and reliability. The object is to provide an excellent gas turbine engine.

前記した目的を達成するために、本発明に係るガスタービンエンジンは、軸心方向に連結された複数のロータ段からなり、圧縮機およびタービンの少なくとも一方を形成する中空のロータと、前記ロータの内方空間に軸心方向に挿通されたパイプユニットとを備え、前記パイプユニットの横断面内の重量分布が前記ロータの軸心に対して偏心している。   To achieve the above object, a gas turbine engine according to the present invention comprises a plurality of rotor stages connected in the axial direction, a hollow rotor forming at least one of a compressor and a turbine, A pipe unit inserted in the axial direction in the inner space, and the weight distribution in the cross section of the pipe unit is eccentric with respect to the axis of the rotor.

この構成によれば、中空ロータの内方空間にパイプユニットを設けて、冷却媒体通路やケーブル配設用部材として利用することにより、ガスタービンエンジン全体の寸法増大を抑制しながら、ガスタービンエンジンの高性能化、高機能化を図ることができる。しかも、パイプユニットの重量分布を偏心させたことにより、ロータの回転時に、パイプユニットが、ロータに対して特定の方向にのみ偏位するので、パイプユニットのロータ内での振れ回りが抑制され、ガスタービンエンジンの信頼性が維持される。   According to this configuration, the pipe unit is provided in the inner space of the hollow rotor and is used as a cooling medium passage or a cable arrangement member, thereby suppressing an increase in the overall size of the gas turbine engine, and High performance and high functionality can be achieved. In addition, by decentering the weight distribution of the pipe unit, the pipe unit is displaced only in a specific direction with respect to the rotor when the rotor rotates, so that the swing of the pipe unit in the rotor is suppressed, The reliability of the gas turbine engine is maintained.

本発明に係るガスタービンエンジンにおいて、前記パイプユニットが、管状部材と、この管状部材の外周に設けられて、前記ロータの内周面に嵌合するフランジとを有していることが好ましい。この場合、さらに、前記フランジの横断面内の重量分布が前記ロータの軸心に対して偏心していることが好ましい。管状部材の外周にフランジを設けることにより、パイプユニットをロータに組み付ける作業およびロータに対するパイプユニットの位置決め作業が容易になる。また、このフランジの横断面内の重量分布を偏心させることにより、偏心したパイプユニットの製作が容易になる。   The gas turbine engine which concerns on this invention WHEREIN: It is preferable that the said pipe unit has a tubular member and the flange which is provided in the outer periphery of this tubular member, and fits the inner peripheral surface of the said rotor. In this case, it is further preferable that the weight distribution in the cross section of the flange is eccentric with respect to the axis of the rotor. By providing the flange on the outer periphery of the tubular member, the work of assembling the pipe unit to the rotor and the work of positioning the pipe unit with respect to the rotor are facilitated. Further, by decentering the weight distribution in the cross section of the flange, it becomes easy to manufacture an eccentric pipe unit.

本発明に係るガスタービンエンジンにおいて、前記パイプユニットは、例えば、当該ガスタービンエンジン内部を冷却する冷却媒体の通路、または、前記ロータを回転自在に支持する軸受をシールするシール空気の通路を形成していてもよい。この構成によれば、ロータの内方空間を活用して、エンジン内部の冷却やシールを行うことができるので、ガスタービンエンジンの寸法の増大を抑制しながら、エンジン効率や寿命などの性能が向上する。   In the gas turbine engine according to the present invention, the pipe unit forms, for example, a passage of a cooling medium that cools the inside of the gas turbine engine or a passage of seal air that seals a bearing that rotatably supports the rotor. It may be. According to this configuration, the internal space of the rotor can be utilized to cool and seal the inside of the engine, thereby improving performance such as engine efficiency and life while suppressing an increase in the size of the gas turbine engine. To do.

本発明に係るガスタービンエンジンにおいて、前記パイプユニットが冷却媒体の通路またはシール空気の通路を形成する場合、前記ロータが圧縮機ロータであり、前記冷却媒体または前記シール空気が、前記圧縮機から抽気した圧縮空気であってもよい。この構成によれば、冷却やシールのための空気を別途導入することなく、圧縮機の圧縮空気を利用して、効率的に冷却またはシールを行うことができる。   In the gas turbine engine according to the present invention, when the pipe unit forms a cooling medium passage or a sealing air passage, the rotor is a compressor rotor, and the cooling medium or the sealing air is extracted from the compressor. Compressed air may be used. According to this configuration, cooling or sealing can be efficiently performed using the compressed air of the compressor without separately introducing air for cooling or sealing.

本発明に係るガスタービンエンジンにおいて、前記パイプユニットの内方にケーブルが延設されていてもよい。この構成によれば、ケーブルとして、例えば、温度センサや歪センサ等の計測信号を伝達する配線をパイプユニット内に延設することにより、ロータの内方空間を活用して、ガスタービンエンジンの高機能化を図ることができる。   In the gas turbine engine according to the present invention, a cable may be extended inward of the pipe unit. According to this configuration, as a cable, for example, by extending a wiring for transmitting a measurement signal such as a temperature sensor or a strain sensor in the pipe unit, the inner space of the rotor can be utilized to increase the height of the gas turbine engine. Functionalization can be achieved.

以上のように、本発明に係るガスタービンエンジンによれば、冷却媒体の移送やケーブルの挿通などのためにロータの内周面に取り付けられるパイプの振れ回りが防止され、ガスタービンエンジン性能および信頼性が向上する。   As described above, according to the gas turbine engine of the present invention, the swing of the pipe attached to the inner peripheral surface of the rotor for the transfer of the cooling medium or the insertion of the cable is prevented, and the performance and reliability of the gas turbine engine are improved. Improves.

本発明の第1実施形態に係るガスタービンエンジンを示す部分破断側面図である。1 is a partially cutaway side view showing a gas turbine engine according to a first embodiment of the present invention. 図1のガスタービンエンジンの要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of the gas turbine engine of FIG. 図1のガスタービンエンジンに使用されるパイプユニットの例を示す図であり、(a)および(b)が正面図、(c)が縦断面図である。It is a figure which shows the example of the pipe unit used for the gas turbine engine of FIG. 1, (a) And (b) is a front view, (c) is a longitudinal cross-sectional view. 図1のガスタービンエンジンに使用されるパイプユニットの変形例を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the modification of the pipe unit used for the gas turbine engine of FIG. 本発明の第2実施形態に係るガスタービンエンジンを示す部分破断断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the gas turbine engine which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図4の一部分を拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows a part of FIG. 本発明の第3実施形態に係るガスタービンエンジンを示す部分破断断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the gas turbine engine which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図7の一部分を拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows a part of FIG.

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施形態に係るガスタービンエンジン(以下、単にガスタービンと称する。)を示す。同図において、ガスタービン1は、外部からの導入空気IAを圧縮機3で圧縮して燃焼器5に導き、燃料Fを燃焼器5内に噴射して燃焼させ、得られた高温高圧の燃焼ガスGによりタービン7を駆動する。なお、以下の説明において、ガスタービン1の軸心方向の圧縮機側を「前側」と呼び、タービン側を「後側」と呼ぶ場合がある。   FIG. 1 shows a gas turbine engine (hereinafter simply referred to as a gas turbine) according to a first embodiment of the present invention. In the figure, a gas turbine 1 compresses an externally introduced air IA with a compressor 3 and guides it to a combustor 5 to inject and burn fuel F into the combustor 5 to obtain a high-temperature and high-pressure combustion obtained. The turbine 7 is driven by the gas G. In the following description, the compressor side in the axial direction of the gas turbine 1 may be referred to as “front side” and the turbine side may be referred to as “rear side”.

この実施形態では、圧縮機3として軸流型のものを用いている。この軸流型圧縮機3は、ガスタービン1の回転部分の前部を構成する圧縮機ロータ11を備えている。圧縮機ロータ11は、前後2分割型に、すなわち前部の圧縮機ロータ本体11Aと、この圧縮機ロータ本体11Aの後端部に図示しないボルトによって相対回転不能に連結された圧縮機ロータ延設部11Bから構成されている。圧縮機ロータ本体11Aの外周面には、多数の動翼13が配置されており、これら動翼13と、ハウジング15の内周面に多数配置された静翼17との組み合わせにより、吸気筒19からハウジング15とその内径側の内側カウル20との間を通って吸入された空気IAを圧縮する。その圧縮空気CAは、圧縮機3の下流側に配置されたディフューザ21を介して燃焼器5に送給される。   In this embodiment, an axial flow type compressor is used as the compressor 3. The axial flow compressor 3 includes a compressor rotor 11 that constitutes a front portion of a rotating portion of the gas turbine 1. The compressor rotor 11 is divided into a front and rear divided type, that is, a compressor rotor main body 11A connected to the front end of the compressor rotor main body 11A and a rear end portion of the compressor rotor main body 11A so as not to be relatively rotatable by a bolt (not shown). It consists of part 11B. A large number of moving blades 13 are arranged on the outer peripheral surface of the compressor rotor main body 11 </ b> A. By combining these moving blades 13 and a large number of stationary blades 17 arranged on the inner peripheral surface of the housing 15, an intake cylinder 19 is provided. The air IA sucked from between the housing 15 and the inner cowl 20 on the inner diameter side thereof is compressed. The compressed air CA is supplied to the combustor 5 through a diffuser 21 disposed on the downstream side of the compressor 3.

圧縮機ロータ11は、軸心方向に重ねて連結された複数の圧縮機ロータ段23を有している。各圧縮機ロータ段23は、径方向内側部分を形成するディスク25を有しており、ディスク25の外周部に複数の動翼13が周方向に等間隔に植設されている。また、圧縮機ロータ11は中空状に形成されている。すなわち、各圧縮機ロータ段23は、ディスク25の中心部に、軸心方向に貫通する貫通孔27を有しており、圧縮機ロータ11の全体が、貫通孔27によって形成される中空部29を有している。   The compressor rotor 11 has a plurality of compressor rotor stages 23 connected in an axially overlapping manner. Each compressor rotor stage 23 has a disk 25 that forms a radially inner portion, and a plurality of rotor blades 13 are implanted on the outer periphery of the disk 25 at equal intervals in the circumferential direction. The compressor rotor 11 is formed in a hollow shape. That is, each compressor rotor stage 23 has a through hole 27 penetrating in the axial direction at the center of the disk 25, and the entire compressor rotor 11 is a hollow portion 29 formed by the through hole 27. have.

燃焼器5は、ガスタービン1の周方向に沿って複数個が等間隔に配置されている。燃焼器5では、圧縮機3から送給された圧縮空気CAが、燃焼器5内に噴射された燃料Fと混合されて燃焼し、高温高圧の燃焼ガスGが、タービンノズル(第1段静翼)23からタービン7内に流入する。   A plurality of the combustors 5 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the gas turbine 1. In the combustor 5, the compressed air CA supplied from the compressor 3 is mixed with the fuel F injected into the combustor 5 and burned, and the high-temperature and high-pressure combustion gas G is converted into a turbine nozzle (first stage stationary blade). 23 flows into the turbine 7.

タービン7は、ガスタービン1の回転部分の後部を構成するタービンロータ33と、タービンロータ33を覆うタービンケーシング35とを備えている。タービンケーシング35の内周部には複数段のタービン静翼37が所定間隔をおいて取り付けられ、一方、タービンロータ33には、各段のタービン静翼37の下流側に位置するように複数段のタービン動翼39が設けられている。2つのロータ11,33の全体は、ハウジング15に、前部軸受43、中央部軸受45、後部の軸受47を介して回転自在に支持されている。   The turbine 7 includes a turbine rotor 33 that forms a rear portion of the rotating portion of the gas turbine 1 and a turbine casing 35 that covers the turbine rotor 33. A plurality of stages of turbine stationary blades 37 are attached to the inner peripheral portion of the turbine casing 35 at a predetermined interval. On the other hand, the turbine rotor 33 has a plurality of stages so as to be positioned downstream of the turbine stationary blades 37 of each stage. The turbine rotor blade 39 is provided. The entire two rotors 11 and 33 are rotatably supported by the housing 15 via a front bearing 43, a central bearing 45, and a rear bearing 47.

圧縮機ロータ11の中空部29には、パイプユニット51がロータ軸心C方向に挿通されている。具体的には、パイプユニット51は、貫通孔27の孔径よりも小さい外径を有する鋼製の複数の管状部材53と、管状部材53の外周に設けられた鋼製の複数のフランジ55とを有しており、圧縮機ロータ11の中空部29に前側から挿入されている。パイプユニット51の前端部51aは、圧縮機ロータ11の前端部11aに位置する円板状の支持部材56を介して圧縮機ロータ11に固定されている。   A pipe unit 51 is inserted through the hollow portion 29 of the compressor rotor 11 in the direction of the rotor axis C. Specifically, the pipe unit 51 includes a plurality of steel tubular members 53 having an outer diameter smaller than the diameter of the through hole 27, and a plurality of steel flanges 55 provided on the outer periphery of the tubular member 53. And is inserted into the hollow portion 29 of the compressor rotor 11 from the front side. The front end portion 51 a of the pipe unit 51 is fixed to the compressor rotor 11 via a disk-shaped support member 56 positioned at the front end portion 11 a of the compressor rotor 11.

図2に示すように、管状部材53は、複数本がロータ軸心Cに沿って直列に配置され、隣接する管状部材53,53間がフランジ55により連結されている。より具体的には、フランジ55は、管状部材53,53の相対する端部の外周部に嵌合される内周壁55aと、圧縮機ロータ11の内周面11bに嵌合する外周壁55bと、これら周壁55a,55bを連結する連結壁55cとを有し、内周壁53aに溶接されることで2本の管状部材53,53が連結されている。フランジ55の外周壁55bと圧縮機ロータ11の内周面11bとの間には、フランジ55を貫通孔27内に挿入するための若干の隙間Sが存在する。なお、フランジ55は、図1に示すように、軸方向の異なる位置に複数(本実施形態では6つ)設けられているが、1つのみ設けられてもよい。   As shown in FIG. 2, a plurality of tubular members 53 are arranged in series along the rotor axis C, and the adjacent tubular members 53 are connected by a flange 55. More specifically, the flange 55 includes an inner peripheral wall 55a that is fitted to the outer peripheral portion of the opposite end portions of the tubular members 53 and 53, and an outer peripheral wall 55b that is fitted to the inner peripheral surface 11b of the compressor rotor 11. The peripheral wall 55a and 55b are connected to each other, and the two tubular members 53 and 53 are connected to each other by being welded to the inner peripheral wall 53a. A slight gap S for inserting the flange 55 into the through hole 27 exists between the outer peripheral wall 55 b of the flange 55 and the inner peripheral surface 11 b of the compressor rotor 11. As shown in FIG. 1, a plurality of flanges 55 (six in this embodiment) are provided at different positions in the axial direction, but only one flange 55 may be provided.

図3に示すように、パイプユニット51は、ロータ軸心Cと直交する横断面内の重量分布(以下、単に「重量分布」と呼ぶ。)が、ロータ軸心Cに対して偏心するように形成されている。パイプユニット51の重量分布を偏心させる構造としては、フランジ55の重量分布をロータ軸心Cに対して偏心させることが好ましい。   As shown in FIG. 3, the pipe unit 51 has a weight distribution (hereinafter simply referred to as “weight distribution”) in a cross section orthogonal to the rotor axis C so as to be eccentric with respect to the rotor axis C. Is formed. As a structure for decentering the weight distribution of the pipe unit 51, it is preferable to decenter the weight distribution of the flange 55 with respect to the rotor axis C.

具体的には、例えば、図3(a)の正面図に示すように、フランジ55の連結壁55cの一部に錘57を埋め込むことにより、重量分布を偏心させることができる。あるいは、図3(b)の正面図に示すように、フランジ55の連結壁55cの一部を切除して軸方向の貫通孔59を設けてもよく、図3(c)の縦断面図に示すように、フランジ55の連結壁55cの一部の肉厚を薄くした薄肉部61を設けてもよい。   Specifically, for example, as shown in the front view of FIG. 3A, the weight distribution can be decentered by embedding a weight 57 in a part of the connection wall 55 c of the flange 55. Alternatively, as shown in the front view of FIG. 3B, a part of the connecting wall 55c of the flange 55 may be cut away to provide an axial through hole 59, which is shown in the longitudinal sectional view of FIG. As shown, a thin portion 61 in which a part of the connecting wall 55c of the flange 55 is thinned may be provided.

パイプユニット51の重量分布の偏心量は僅かでよく、例えば、圧縮機ロータ11の定格回転数の60%以上の回転数領域において、圧縮機ロータ11と一体的なフランジ55の回転により、フランジ55の外周壁55bが圧縮機ロータ11の内周面11bに押し当てられればよい。   The eccentric amount of the weight distribution of the pipe unit 51 may be small. For example, in the rotation speed region of 60% or more of the rated rotation speed of the compressor rotor 11, the flange 55 is rotated by the rotation of the flange 55 integral with the compressor rotor 11. The outer peripheral wall 55 b may be pressed against the inner peripheral surface 11 b of the compressor rotor 11.

このように、パイプユニット51を、管状部材53の外周にフランジ55が設けられた構成とすることにより、パイプユニット51をロータに組み付ける作業およびロータに対するパイプユニット51の位置決め作業が容易になる。また、このフランジ55の重量分布を偏心させることにより、偏心した重量分布を有するパイプユニット51の製作が容易になる。   Thus, the pipe unit 51 is configured such that the flange 55 is provided on the outer periphery of the tubular member 53, so that the work of assembling the pipe unit 51 to the rotor and the work of positioning the pipe unit 51 with respect to the rotor are facilitated. Further, by decentering the weight distribution of the flange 55, the pipe unit 51 having an eccentric weight distribution can be easily manufactured.

もっとも、パイプユニット51の構造としては、その内部に軸方向に延びる空間を有し、かつ、重量分布が偏心していれば、管状部材53およびフランジ55を有する図1の例に限定されず、例えば、図4の横断面図に示すように、フランジ55が省略されて、管状部材53のみから構成されていてもよい。パイプユニット51が管状部材53のみからなる場合には、例えば、同図に示すように、周壁53aの厚みをロータ軸心Cに対して非対称に設定することにより、重量分布を偏心させることができる。   However, the structure of the pipe unit 51 is not limited to the example of FIG. 1 having the tubular member 53 and the flange 55 as long as the pipe unit 51 has a space extending in the axial direction and the weight distribution is eccentric. 4, the flange 55 may be omitted and only the tubular member 53 may be configured. In the case where the pipe unit 51 is composed only of the tubular member 53, for example, as shown in the figure, by setting the thickness of the peripheral wall 53a asymmetric with respect to the rotor axis C, the weight distribution can be decentered. .

本実施形態では、図1に示すように、パイプユニット51が、ガスタービン1の内部を冷却する冷却媒体RAの通路(冷媒通路)RPとして形成されている。パイプユニット51は、圧縮機ロータ11の前端部11aから後端部11cまで延設されている。パイプユニット51の前端部51aは、支持部材56を貫通して圧縮空気抽気通路63に連通している。一方、パイプユニット51の後端部51bは、タービンロータ33に向かって開口している。したがって、圧縮空気抽気通路63を介して圧縮機3から抽気された圧縮空気CAは、管状部材53内の冷媒通路RPを通ってタービンロータ33の周辺に導かれ、冷却媒体RAとしてタービンロータ33を冷却する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the pipe unit 51 is formed as a passage (refrigerant passage) RP of the cooling medium RA that cools the inside of the gas turbine 1. The pipe unit 51 extends from the front end portion 11 a to the rear end portion 11 c of the compressor rotor 11. The front end portion 51 a of the pipe unit 51 passes through the support member 56 and communicates with the compressed air extraction passage 63. On the other hand, the rear end portion 51 b of the pipe unit 51 opens toward the turbine rotor 33. Accordingly, the compressed air CA extracted from the compressor 3 through the compressed air extraction passage 63 is guided to the periphery of the turbine rotor 33 through the refrigerant passage RP in the tubular member 53, and the turbine rotor 33 is used as the cooling medium RA. Cooling.

上記構成において、圧縮機ロータ11の内方空間である中空部29を活用して、ガスタービン内部の冷却を行うことができるので、ガスタービン1の寸法の増大を抑制しながら、エンジン効率や寿命などの性能が向上する。また、冷却媒体RAとして、圧縮機3から抽気した圧縮空気CAを用いているので、冷却のための空気を別途導入することなく効率的にガスタービン1内部の冷却を行うことができる。しかも、パイプユニット51の重量分布は偏心しているので、圧縮機ロータ11と一体的に回転することにより、図3(a)に示すように、パイプユニット51のフランジ55が遠心力により圧縮機ロータ11の内周面11bに対して、偏心した方向Pに押し付けられることで、圧縮機ロータ11に安定して支持され、振れ回ることがない。   In the above configuration, the hollow portion 29 that is the inner space of the compressor rotor 11 can be utilized to cool the inside of the gas turbine. Therefore, the engine efficiency and life can be reduced while suppressing an increase in the size of the gas turbine 1. Etc. The performance is improved. Moreover, since the compressed air CA extracted from the compressor 3 is used as the cooling medium RA, the inside of the gas turbine 1 can be efficiently cooled without separately introducing air for cooling. Moreover, since the weight distribution of the pipe unit 51 is eccentric, by rotating integrally with the compressor rotor 11, as shown in FIG. 3 (a), the flange 55 of the pipe unit 51 is subjected to centrifugal force by the centrifugal force. 11 is pressed against the inner peripheral surface 11b in the eccentric direction P, so that it is stably supported by the compressor rotor 11 and does not swing.

図5は、本発明の第2実施形態に係るガスタービン1を示す縦断面図である。この第2実施形態では、パイプユニット51を、第1実施形態の冷媒通路としてではなく、中央部軸受45をシールするシール空気の通路(シール空気通路)SPとして形成しており、以下に特に説明する点を除いて、第1実施形態と同様の構成を有している。   FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the gas turbine 1 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the pipe unit 51 is formed not as the refrigerant passage of the first embodiment but as a seal air passage (seal air passage) SP that seals the central bearing 45, and will be particularly described below. Except for this point, the configuration is the same as that of the first embodiment.

図5の中央部軸受45周辺部を拡大した縦断面図である図6に示すように、ディフューザ21の内周壁の下流端部には、中央部軸受45が配置されている圧縮機ロータ延設部11Bの軸方向中央部を覆う、第1の軸受ケースである軸受ハウジング65が図示しないボルトにより連結されている。軸受ハウジング65の内方には、第2の軸受ケースである軸受箱67が設けられている。軸受箱67の径方向内側には、中央部軸受45を収容する軸受室60が形成されており、軸受室60の軸方向の両外側に、空気シール機構69,69が設けられている。   As shown in FIG. 6, which is an enlarged longitudinal sectional view of the periphery of the center bearing 45 in FIG. 5, the compressor rotor extending with the center bearing 45 is provided at the downstream end of the inner peripheral wall of the diffuser 21. A bearing housing 65, which is a first bearing case, covering the central portion in the axial direction of the portion 11B is connected by a bolt (not shown). Inside the bearing housing 65, a bearing box 67, which is a second bearing case, is provided. A bearing chamber 60 that houses the central bearing 45 is formed inside the bearing box 67 in the radial direction, and air seal mechanisms 69 and 69 are provided on both outer sides in the axial direction of the bearing chamber 60.

空気シール機構69は、圧縮機3から漏れた高温の空気LAや、燃焼器5から漏れた高温ガスLGが、軸受ハウジング65と軸受箱65との間の空間である、エンジン外部に連通したベント室71を介して、軸受室60内に流入するのを防止するためのシール機構である。   The air seal mechanism 69 is a vent in which high-temperature air LA leaked from the compressor 3 and high-temperature gas LG leaked from the combustor 5 communicated with the outside of the engine, which is a space between the bearing housing 65 and the bearing box 65. This is a seal mechanism for preventing the air from flowing into the bearing chamber 60 via the chamber 71.

圧縮機ロータ延設部11Bには、中空部29から空気シール機構69まで貫通する貫通孔が、中空部29と空気シール機構69とを連通させるシール空気導入路79として設けられている。また、パイプユニット51の管状部材53の後端部51bは閉塞されており、圧縮機ロータ延設部11Bの中空部29に挿入される部分の周壁には、径方向の貫通孔である空気導出孔81が設けられている。   In the compressor rotor extending portion 11 </ b> B, a through hole penetrating from the hollow portion 29 to the air seal mechanism 69 is provided as a seal air introduction path 79 that allows the hollow portion 29 and the air seal mechanism 69 to communicate with each other. In addition, the rear end portion 51b of the tubular member 53 of the pipe unit 51 is closed, and air that is a radial through hole is formed in the peripheral wall of the portion inserted into the hollow portion 29 of the compressor rotor extension portion 11B. A hole 81 is provided.

図5の圧縮空気抽気通路63を介して圧縮機3から抽気された圧縮空気CAは、シール空気通路SPを通った後、図6に示す空気導出孔81およびシール空気導入路79を経由して空気シール機構69にシール空気SAとして供給される。空気シール機構69に供給されたシール空気SAは、その一部が、ベント室71に流出して、高温空気が軸受室60内に流入するのを妨げる。   The compressed air CA extracted from the compressor 3 through the compressed air extraction passage 63 in FIG. 5 passes through the seal air passage SP and then passes through the air outlet hole 81 and the seal air introduction passage 79 shown in FIG. The air seal mechanism 69 is supplied as seal air SA. A part of the sealing air SA supplied to the air sealing mechanism 69 flows out into the vent chamber 71 and prevents high temperature air from flowing into the bearing chamber 60.

このように、第2実施形態に係るガスタービン1によれば、圧縮機ロータ11の内方空間である中空部29を活用して、ガスタービン内部のシールを行うことができるので、ガスタービン1の寸法の増大を抑制しながら、エンジン効率や寿命などの性能が向上する。シール空気SAとして、圧縮機3から抽気した圧縮空気CAを用いているので、冷却やシールのための空気を別途導入することなく効率的にガスタービン1内部のシールを行うことができる。   Thus, according to the gas turbine 1 which concerns on 2nd Embodiment, since the hollow part 29 which is the inner space of the compressor rotor 11 can be utilized, the inside of a gas turbine can be sealed, so the gas turbine 1 While suppressing an increase in the size of the engine, performance such as engine efficiency and life is improved. Since the compressed air CA extracted from the compressor 3 is used as the seal air SA, it is possible to efficiently seal the inside of the gas turbine 1 without separately introducing air for cooling or sealing.

図7は、本発明の第3実施形態に係るガスタービンを示す断面図である。この第3実施形態では、パイプユニット51の内方に、計測用のケーブル85が延設されており、以下に特に説明する点を除いて、第1実施形態と同様の構成を有している。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a gas turbine according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a measurement cable 85 is extended inward of the pipe unit 51, and has the same configuration as that of the first embodiment except for the points specifically described below. .

本実施形態において、パイプユニット51は、圧縮機ロータ11の前端部11aから後端部11cまで延設されている。ケーブル85は、タービン7の動翼が取り付けられているタービンロータ33の温度を計測し、その計測信号を外部に取り出すためのケーブルである。すなわち、ケーブル85の一端が、タービンロータ33に取り付けられた温度センサ87に接続されており、ケーブル85の他端が、テレメータ送信器89に接続されている。   In the present embodiment, the pipe unit 51 extends from the front end portion 11 a to the rear end portion 11 c of the compressor rotor 11. The cable 85 is a cable for measuring the temperature of the turbine rotor 33 to which the moving blades of the turbine 7 are attached and taking out the measurement signal to the outside. That is, one end of the cable 85 is connected to the temperature sensor 87 attached to the turbine rotor 33, and the other end of the cable 85 is connected to the telemeter transmitter 89.

テレメータ送信器89は、計測信号を無線で送信する装置であり、図7の圧縮機ロータ11の前端部11aの周辺を拡大した断面図である図8に示すように、圧縮機ロータ11の前端部11aに支持部材56とともにボルト90で共締め固定された環状サポート91に取り付けられて、圧縮機ロータ11とともに回転する。テレメータ送信器89は、その内周部に送信アンテナ93を有している。さらに、テレメータ送信器89の送信アンテナ93の径方向内側には、テレメータ受信器(図示せず)の受信アンテナ95が、圧縮機3の非回転部材である内側カウル20に支持されて、送信アンテナ93に径方向に対向するように配設されており、ケーブル85、送信アンテナ93および受信アンテナ95を介して、図7の温度センサ87の計測信号が、外部に設置されたテレメータ受信器に伝達される。   The telemeter transmitter 89 is a device that wirelessly transmits a measurement signal. As shown in FIG. 8, which is an enlarged sectional view of the periphery of the front end portion 11 a of the compressor rotor 11 of FIG. 7, the front end of the compressor rotor 11 is provided. It is attached to an annular support 91 fixed together with a support member 56 and a bolt 90 to the portion 11 a and rotates together with the compressor rotor 11. The telemeter transmitter 89 has a transmission antenna 93 on its inner periphery. Further, on the radially inner side of the transmission antenna 93 of the telemeter transmitter 89, a reception antenna 95 of a telemeter receiver (not shown) is supported by the inner cowl 20 which is a non-rotating member of the compressor 3, and the transmission antenna The measurement signal of the temperature sensor 87 in FIG. 7 is transmitted to the telemeter receiver installed outside through the cable 85, the transmission antenna 93, and the reception antenna 95. Is done.

なお、本実施形態では、ケーブル85の一端に接続されるセンサが温度センサ87である例を説明したが、ケーブル85に接続される計測素子としては、これに限らず、歪センサや回転センサ等、各種の計測装置を用いることができる。さらには、ケーブル85は、本実施形態として説明した計測用ケーブル85に限らず、例えば、内部に設置される装置の制御信号伝達や電力伝送用等、必要に応じた各種の目的のためのケーブルであってよい。このように構成することにより、圧縮機ロータ11の内方空間である中空部29を有効に活用して、ガスタービンエンジンの高機能化、高性能化を図ることができる。   In the present embodiment, the example in which the sensor connected to one end of the cable 85 is the temperature sensor 87 has been described. However, the measurement element connected to the cable 85 is not limited to this, and a strain sensor, a rotation sensor, or the like. Various measuring devices can be used. Further, the cable 85 is not limited to the measurement cable 85 described as the present embodiment, but for various purposes as required, for example, for transmission of control signals and power transmission of devices installed therein. It may be. By comprising in this way, the hollow part 29 which is the inner space of the compressor rotor 11 can be utilized effectively, and the high function and high performance of a gas turbine engine can be achieved.

パイプユニット51内のケーブル85は、パイプユニット51内に固定されていないので、圧縮機ロータ11およびパイプユニット51とともに回転する際に、パイプユニット51の管状部材53内でケーブル85の振れ回りを起こす。しかしながら、パイプユニット51の横断面内の重量分布が偏心しているので、ケーブル85の振れ回りの影響を受けてパイプユニット51が中空部29内で振れ回るのが防止される。   Since the cable 85 in the pipe unit 51 is not fixed in the pipe unit 51, the cable 85 swings in the tubular member 53 of the pipe unit 51 when rotating together with the compressor rotor 11 and the pipe unit 51. . However, since the weight distribution in the cross section of the pipe unit 51 is eccentric, the pipe unit 51 is prevented from swinging in the hollow portion 29 due to the influence of the cable 85 swinging around.

このように、ロータの内方空間にパイプユニット51を設けて、ケーブル配設用部材として利用することにより、ガスタービン1全体の寸法増大を抑制しながら、ガスタービン1の高性能化、高機能化を図ることができる。   Thus, by providing the pipe unit 51 in the inner space of the rotor and using it as a member for cable arrangement, the gas turbine 1 is improved in performance and function while suppressing an increase in the overall size of the gas turbine 1. Can be achieved.

なお、上記の各実施形態の説明においては、パイプユニット51を、圧縮機ロータ11の中空部29に設けた例を示したが、パイプユニット51は、圧縮機ロータ11に代えて、または追加で、タービンロータ33に設けてもよい。   In the description of each of the above embodiments, the example in which the pipe unit 51 is provided in the hollow portion 29 of the compressor rotor 11 has been described. However, the pipe unit 51 may be replaced with or added to the compressor rotor 11. The turbine rotor 33 may be provided.

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, such a thing is also included in the scope of the present invention.

1 ガスタービンエンジン
3 圧縮機
5 燃焼器
7 タービン
11 圧縮機ロータ
23 ロータ段
29 中空部(ロータの内方空間)
51 パイプユニット
53 管状部材
55 フランジ
85 ケーブル
SP シール空気通路
RP 冷媒通路
RA 冷却空気
SA シール空気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine engine 3 Compressor 5 Combustor 7 Turbine 11 Compressor rotor 23 Rotor stage 29 Hollow part (inner space of rotor)
51 Pipe unit 53 Tubular member 55 Flange 85 Cable SP Seal air passage RP Refrigerant passage RA Cooling air SA Seal air

Claims (5)

軸心方向に連結された複数のロータ段からなり、圧縮機およびタービンの少なくとも一方を形成する中空のロータと、
前記ロータの内方空間に軸心方向に挿通されたパイプユニットと、
を備え、
前記パイプユニットの横断面内の重量分布が前記ロータの軸心に対して偏心しているガスタービンエンジンであって、
前記パイプユニットが、管状部材と、この管状部材の外周に設けられて、前記ロータの内周面に嵌合するフランジとを有しており、
前記フランジの横断面内の重量分布が前記ロータの軸心に対して偏心している、ガスタービンエンジン。
A hollow rotor comprising a plurality of rotor stages connected in the axial direction and forming at least one of a compressor and a turbine;
A pipe unit inserted axially into the inner space of the rotor;
With
A gas turbine engine in which a weight distribution in a cross section of the pipe unit is eccentric with respect to an axis of the rotor ;
The pipe unit has a tubular member and a flange that is provided on an outer periphery of the tubular member and fits to an inner peripheral surface of the rotor,
A gas turbine engine, wherein a weight distribution in a cross section of the flange is eccentric with respect to an axis of the rotor.
請求項において、前記パイプユニットが、当該ガスタービンエンジンの内部を冷却する冷却媒体の通路を形成しているガスタービンエンジン。 The gas turbine engine according to claim 1 , wherein the pipe unit forms a passage for a cooling medium that cools the inside of the gas turbine engine. 請求項1または2において、前記パイプユニットが、前記ロータを回転自在に支持する軸受をシールするシール空気の通路を形成しているガスタービンエンジン。 3. The gas turbine engine according to claim 1 , wherein the pipe unit forms a seal air passage for sealing a bearing that rotatably supports the rotor. 請求項2または3において、前記ロータが圧縮機ロータであり、前記冷却媒体または前記シール空気が、前記圧縮機から抽気した圧縮空気であるガスタービンエンジン。 4. The gas turbine engine according to claim 2 , wherein the rotor is a compressor rotor, and the cooling medium or the seal air is compressed air extracted from the compressor. 請求項において、前記パイプユニットの内方にケーブルが延設されているガスタービンエンジン。 The gas turbine engine according to claim 1 , wherein a cable is extended inward of the pipe unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10443429B2 (en) 2014-02-13 2019-10-15 United Technologies Corporation Gas turbine nacelle ventilation manifold having a circumferential varying cross-sectional area
US10337405B2 (en) * 2016-05-17 2019-07-02 General Electric Company Method and system for bowed rotor start mitigation using rotor cooling
FR3079553B1 (en) * 2018-03-30 2020-03-13 Safran Aircraft Engines TURBOMACHINE ASSEMBLY
US11879411B2 (en) 2022-04-07 2024-01-23 General Electric Company System and method for mitigating bowed rotor in a gas turbine engine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4571935A (en) * 1978-10-26 1986-02-25 Rice Ivan G Process for steam cooling a power turbine
FR2499652A1 (en) * 1981-02-11 1982-08-13 Snecma TURBOMACHINE ROTOR BALANCE CORRECTION DEVICE
JP3621523B2 (en) * 1996-09-25 2005-02-16 株式会社東芝 Gas turbine rotor blade cooling system
JP3334071B2 (en) * 1997-05-16 2002-10-15 株式会社日立製作所 Compressor rotor
DE19757945B4 (en) * 1997-12-27 2006-11-30 Alstom Rotor for thermal turbomachinery
JP3285816B2 (en) * 1998-03-16 2002-05-27 三菱重工業株式会社 Gas turbine cooling medium transfer pipe
US6568091B1 (en) * 2000-02-23 2003-05-27 General Electric Company Rotor component displacement measurement system
JP2003206701A (en) * 2002-01-11 2003-07-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Turbine rotor for gas turbine, and gas turbine
JP4113146B2 (en) * 2004-03-17 2008-07-09 株式会社日立製作所 Gas turbine and method for preventing detachment of heat shield tube

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