特許 6571813 ガスタービン圧縮機のディスク組立体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6571813

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】ガスタービン圧縮機のディスク組立体

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/34 20060101AFI20190826BHJP

   F04D 19/02 20060101ALI20190826BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/34 E

   F04D19/02

   F04D29/34 B

   F04D29/58 R

【請求項の数】16

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-17712(P2018-17712)

(22)【出願日】2018年2月2日

(65)【公開番号】特開2018-123828(P2018-123828A)

(43)【公開日】2018年8月9日

【審査請求日】2018年2月2日

(31)【優先権主張番号】10-2017-0015620

(32)【優先日】2017年2月3日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】507002918

【氏名又は名称】ドゥサン ヘヴィー インダストリーズ アンド コンストラクション カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ファン、キュ シク

(72)【発明者】

【氏名】イェヴドシン アンドリ

【審査官】 冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３１５８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４１５３１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００５８２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／３４

Ｆ０４Ｄ １９／０２

Ｆ０４Ｄ ２９／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸に組立てられるルート部と、
前記ルート部から半径方向に延び、前記ルート部の回転軸方向の厚さより薄い厚さを有する円形のベースプレートと、
前記ベースプレートの外周を形成し、回転軸方向と平行な方向に両側に延びるディスクリムと、
前記ベースプレートから回転軸方向と平行な方向に両側に突出し、前記ルート部とディスクリムとの間に位置する円形のハース部とを含み、
前記ハース部の端部には円周方向に沿って離隔する複数の溝が形成され、前記ルート部から前記ハース部まで延びる少なくとも１つの隔壁が形成され、
前記隔壁は、前記ハース部が前記ベースプレートから突出した高さと同一の高さを有する接合部を含み、
前記隔壁は、前記接合部から前記ルート部まで延び、次第に低くなる高さを有する傾斜部をさらに含む、ガスタービン圧縮機のディスク。

【請求項2】

前記隔壁は、６個である、請求項１に記載のガスタービン圧縮機のディスク。

【請求項3】

前記隔壁は、前記ベースプレート上で円周方向に同一の間隔で離隔して形成される、請求項１または２に記載のガスタービン圧縮機のディスク。

【請求項4】

前記ハース部が前記ベースプレートから回転軸方向に突出する長さは、前記ディスクリムと前記ルート部が前記ベースプレートから回転軸方向に突出する長さより長く形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスタービン圧縮機のディスク。

【請求項5】

回転軸に組立てられるルート部と、
前記ルート部から半径方向に延び、前記ルート部の回転軸方向の厚さより薄い厚さを有する円形のベースプレートと、
前記ベースプレートの外周を形成し、回転軸方向と平行な方向に両側に延びるディスクリムと、
前記ベースプレートから回転軸方向と平行な方向に両側に突出し、前記ルート部とディスクリムとの間に位置する円形のハース部とをそれぞれ含む第１ディスクと、前記第１ディスクに隣接した第２ディスクとを含み、
前記第１ディスクの第１ハース部は、これと隣接する前記第２ディスクの第２ハース部と結合され、
前記第１ハース部の端部には円周方向に沿って離隔する複数の第１溝が形成され、前記第１ディスクの第１ルート部から前記第１ハース部まで延びる少なくとも１つの第１隔壁が形成され、
前記第２ハース部の端部には円周方向に沿って離隔する複数の第２溝が形成され、前記第２ディスクの第２ルート部から前記第２ハース部まで延びる少なくとも１つの第２隔壁が形成され、
前記少なくとも１つの第１隔壁は、前記第１ハース部が前記第１ディスクの第１ベースプレートから突出した高さと同一の高さを有する第１接合部を含み、
前記少なくとも１つの第２隔壁は、前記第２ハース部が前記第２ディスクの第２ベースプレートから突出した高さと同一の高さを有する第２接合部を含み、
前記第１接合部と前記第２接合部は、互いに接して前記結合された第１ハース部および第２ハース部と前記回転軸との間に形成されたディスク空間内の空気の流れを遮断し、
前記少なくとも１つの第１隔壁は、前記第１接合部から前記第１ルート部まで延び、次第に低くなる高さを有する第１傾斜部をさらに含み、
前記少なくとも１つの第２隔壁は、前記第２接合部から前記第２ルート部まで延び、次第に低くなる高さを有する第２傾斜部をさらに含む、ガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項6】

前記複数の第１溝と前記複数の第２溝は、互いに対応する位置に形成され、前記少なくとも１つの第１隔壁と前記少なくとも１つの第２隔壁は、互いに対応する位置に形成される、請求項５に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項7】

前記少なくとも１つの第１隔壁および前記少なくとも１つの第２隔壁は、前記第１ベースプレートおよび前記第２ベースプレート上で円周方向に同一の間隔で離隔して形成される、請求項５または６に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項8】

前記少なくとも１つの第１隔壁および前記少なくとも１つの第２隔壁はそれぞれ、６個である、請求項５〜７のいずれか１項に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項9】

前記第１ハース部が前記第１ディスクの第１ベースプレートから回転軸方向に突出する長さは、前記第１ディスクの第１ディスクリムと前記第１ルート部が前記第１ベースプレートから回転軸方向に突出する長さより長く形成され、
前記第２ハース部が前記第２ディスクの第２ベースプレートから回転軸方向に突出する長さは、前記第２ディスクの第２ディスクリムと前記第２ルート部が前記第２ベースプレートから回転軸方向に突出する長さより長く形成される、請求項５〜８のいずれか１項に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項10】

回転軸に組立てられるルート部と、
前記ルート部から半径方向に延び、前記ルート部の回転軸方向の厚さより薄い厚さを有する円形のベースプレートと、
前記ベースプレートの外周を形成し、回転軸方向と平行な方向に両側に延びるディスクリムと、
前記ベースプレートから回転軸方向と平行な方向に両側に突出し、前記ルート部とディスクリムとの間に位置する円形のハース部とをそれぞれ含む第１ディスクと、前記第１ディスクに隣接した第２ディスクとを含み、
前記第１ディスクと第２ディスクとの間にはインターディスクが装着され、
前記第１ディスクおよび第２ディスクの外部の空気が前記インターディスクを貫通するように形成される複数の流路を通して前記第１ディスクの第１ルート部と前記第２ディスクの第２ルート部との間に流動する、ガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項11】

前記インターディスクの中心には、前記第１ルート部および第２ルート部の外径より直径の大きい開口が形成される、請求項１０に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項12】

前記インターディスクは、
内部に前記複数の流路を有する空気流動プレートと、
前記空気流動プレートの外周に形成され、空気が流入するための流入口が形成される外部リングと、
前記空気流動プレートの内周に形成され、空気が流出するための流出口が形成される内部リングとを含む、請求項１０または１１に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項13】

前記外部リングは、前記第１ディスクの第１ハース部と前記第２ディスクの第２ハース部との間に結合される、請求項１２に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項14】

前記複数の流路は、半径方向に対して斜めに形成される、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項15】

前記複数の流路は、半径方向に対して４０゜の角度に傾くように形成される、請求項１４に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【請求項16】

前記複数の流路の間ごとに仕切部が備えられる、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のガスタービン圧縮機のディスク組立体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスタービン圧縮機のディスク組立体に関し、より詳細には、ガスタービン圧縮機のディスク間の空間を分割する隔壁を形成して、冷却流体の経路を最適化したガスタービン圧縮機のディスク組立体に関する。

【背景技術】

【0002】

広く周知されるように、一般的に、ガスタービンは、空気を圧縮するための圧縮機と、圧縮された空気を燃料と混合し点火するための燃焼器と、電力を生産するタービンブレード組立体とを含む。

【0003】

燃焼器は、華氏２，５００度（摂氏１３７１．１１１度）を超える高温で作動する。通常、タービンのベーンとブレードはこのような高温に露出し、したがって、タービンのベーンとブレードはこのような高温にも耐えられる材料で作られる。また、タービンのベーンとブレードには、たびたびその寿命を延ばし、過度の温度による損傷確率を減少させるための冷却システムが含まれる。

【0004】

高温に露出するタービンセクションを冷却するための前記冷却システムの一類型として、圧縮機セクションで冷却流体を確保してタービンセクションに供給する方式がある。このような冷却方式を用いるガスタービンの圧縮機ディスクは、各ディスクのハース（ｈｉｒｔｈ）部同士で結合されており、ディスクの一部に開口を形成して冷却空気の流路を形成する。

【0005】

冷却空気は、圧縮機を通して燃焼器に送られる空気の一部が、圧縮機ディスクの外周部であるディスクリムの間を通して流入してタービンセクションまで供給されることにより、タービンセクションを冷却する役割を果たす。このような冷却空気は、ディスクリムとハース部との間の第１空間に流入し、開口を通してハース部とディスク中心部との間の第２空間に流入し、圧縮機ディスクのルート部と回転軸との間に形成され、タービンセクションまで延びる流路を通してタービンセクションに伝達される。

【0006】

ところが、このような従来の方式では、圧縮機ディスクの回転によって空いた第２空間で冷却空気が速い速度で回転する。このようにディスクの間で冷却空気が回転すると、ディスク外部の空気がディスクの内部に流入することを著しく妨げる。

【0007】

また、ディスク上に開口を形成するためにディスクを加工しなければならないが、このような加工過程は、通常、ドリルを活用して行われ、開口の位置や方向によっては加工が非常に難しい問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、向かい合う２つのハース部が突き当たる位置に対応する溝が形成され、ディスク間の空間に冷却空気の回転を防止する隔壁を含むガスタービン圧縮機のディスク組立体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、ガスタービン圧縮機のディスクは、回転軸に組立てられるルート部と、前記ルート部から半径方向に延び、前記ルート部の回転軸方向の厚さより薄い厚さを有する円形のベースプレートと、前記ベースプレートの外周を形成し、回転軸方向と平行な方向に両側に延びるディスクリムと、前記ベースプレートから回転軸方向と平行な方向に両側に突出し、前記ルート部とディスクリムとの間に位置する円形のハース部とを含み、前記ハース部の端部には円周方向に沿って離隔する複数の溝が形成され、前記ルート部から前記ハース部まで延びる少なくとも１つの隔壁が形成される。

【0010】

また、本発明の他の側面によれば、前記隔壁は、６個であってもよい。

【0011】

また、本発明の他の側面によれば、前記隔壁は、前記ベースプレート上で円周方向に同一の間隔で離隔して形成される。

【0012】

また、本発明の他の側面によれば、前記隔壁は、前記ハース部が前記ベースプレートから突出した高さと同一の高さを有する接合部を含むことができる。

【0013】

また、本発明の他の側面によれば、前記隔壁は、前記接合部から前記ルート部まで延び、次第に低くなる高さを有する傾斜部をさらに含んでもよい。

【0014】

また、本発明の他の側面によれば、前記ハース部が前記ベースプレートから回転軸方向に突出する長さは、前記ディスクリムと前記ルート部が前記ベースプレートから回転軸方向に突出する長さより長く形成される。

【0015】

本発明の一実施形態によれば、ガスタービン圧縮機のディスク組立体は、回転軸に組立てられるルート部と、前記ルート部から半径方向に延び、前記ルート部の回転軸方向の厚さより薄い厚さを有する円形のベースプレートと、前記ベースプレートの外周を形成し、回転軸方向と平行な方向に両側に延びるディスクリムと、前記ベースプレートから回転軸方向と平行な方向に両側に突出し、前記ルート部とディスクリムとの間に位置する円形のハース部とをそれぞれ含む第１ディスクと、前記第１ディスクに隣接した第２ディスクとを含み、前記第１ディスクの第１ハース部は、これと隣接する前記第２ディスクの第２ハース部と結合され、前記第１ハース部の端部には円周方向に沿って離隔する複数の第１溝が形成され、前記第１ディスクの第１ルート部から前記第１ハース部まで延びる少なくとも１つの第１隔壁が形成され、前記第２ハース部の端部には円周方向に沿って離隔する複数の第２溝が形成され、前記第２ディスクの第２ルート部から前記第２ハース部まで延びる少なくとも１つの第２隔壁が形成される。

【0016】

また、本発明の他の側面によれば、前記第１溝と第２溝は、互いに対応する位置に形成され、前記第１隔壁と第２隔壁は、互いに対応する位置に形成される。

【0017】

また、本発明の他の側面によれば、前記第１隔壁は、前記第１ハース部が前記第１ディスクの第１ベースプレートから突出した高さと同一の高さを有する第１接合部を含み、前記第２隔壁は、前記第２ハース部が前記第２ディスクの第２ベースプレートから突出した高さと同一の高さを有する第２接合部を含み、前記第１接合部と第２接合部は、互いに接して前記結合された第１および第２ハース部と前記回転軸との間に形成されたディスク空間内の空気の流れを遮断することができる。

【0018】

また、本発明の他の側面によれば、前記第１隔壁は、前記第１接合部から前記第１ルート部まで延び、次第に低くなる高さを有する第１傾斜部をさらに含み、前記第２隔壁は、前記第２接合部から前記第２ルート部まで延び、次第に低くなる高さを有する第２傾斜部をさらに含んでもよい。

【0019】

また、本発明の他の側面によれば、前記第１隔壁および前記第２隔壁はそれぞれ、６個であってもよい。

【0020】

また、本発明の他の側面によれば、前記第１隔壁および第２隔壁は、前記各第１ベースプレートおよび第２ベースプレート上で円周方向に同一の間隔で離隔して形成される。

【0021】

また、本発明の他の側面によれば、前記第１ハース部が前記第１ディスクの第１ベースプレートから回転軸方向に突出する長さは、前記第１ディスクの第１ディスクリムと前記第１ルート部が前記第１ベースプレートから回転軸方向に突出する長さより長く形成され、前記第２ハース部が前記第２ディスクの第２ベースプレートから回転軸方向に突出する長さは、前記第２ディスクの第２ディスクリムと前記第２ルート部が前記第２ベースプレートから回転軸方向に突出する長さより長く形成される。

【0022】

本発明の一実施形態によれば、ガスタービン圧縮機のディスク組立体は、回転軸に組立てられるルート部と、前記ルート部から半径方向に延び、前記ルート部の回転軸方向の厚さより薄い厚さを有する円形のベースプレートと、前記ベースプレートの外周を形成し、回転軸方向と平行な方向に両側に延びるディスクリムと、前記ベースプレートから回転軸方向と平行な方向に両側に突出し、前記ルート部とディスクリムとの間に位置する円形のハース部とをそれぞれ含む第１ディスクと、前記第１ディスクに隣接した第２ディスクとを含み、前記第１ディスクと第２ディスクとの間にはインターディスクが装着され、前記第１ディスクおよび第２ディスクの外部の空気が前記インターディスクを貫通するように形成される複数の流路を通して前記第１ディスクの第１ルート部と前記第２ディスクの第２ルート部との間に流動する。

【0023】

また、本発明の他の側面によれば、前記インターディスクの中心には、前記第１ルート部および第２ルート部の外径より直径の大きい開口が形成される。

【0024】

また、本発明の他の側面によれば、前記インターディスクは、内部に前記複数の流路を有する空気流動プレートと、前記空気流動プレートの外周に形成され、空気が流入するための流入口が形成される外部リングと、前記空気流動プレートの内周に形成され、空気が流出するための流出口が形成される内部リングとを含むことができる。

【0025】

また、本発明の他の側面によれば、前記外部リングは、前記第１ディスクの第１ハース部と前記第２ディスクの第２ハース部との間に結合される。

【0026】

また、本発明の他の側面によれば、前記複数の流路は、半径方向に対して斜めに形成される。

【0027】

また、本発明の他の側面によれば、前記複数の流路は、半径方向に対して４０゜の角度に傾くように形成される。

【0028】

また、本発明の他の側面によれば、前記複数の流路の間ごとに仕切部が備えられる。

【発明の効果】

【0029】

本発明の一実施形態に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体によれば、ディスク間の空間で冷却流体が回転することを防止することにより、ディスクの外部からディスクの内部への冷却空気の流入を促進することができる。

【0030】

また、本発明の一実施形態に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体によれば、ディスク内に冷却流体の疎通のための開口を別途に加工しなくても良いので、製作が容易であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】ガスタービン全体の上半部を概略的に示す断面図である。

【図2】ディスクに冷却流体の流動のための貫通流路が形成されていないガスタービン圧縮機のディスク組立体における、ディスク空間内部の圧縮空気が回転する様子およびそのエネルギーを計算するための説明図である。

【図3】ディスクに冷却流体の流動のための貫通流路が形成されたガスタービン圧縮機のディスク組立体における、ディスク空間内部の圧縮空気が回転する様子およびそのエネルギーを計算するための説明図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体における、ディスク空間内部の圧縮空気が回転する様子およびそのエネルギーを計算するための説明図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体に含まれるディスクの一つの一面を示す斜視図である。

【図6】図５のＦ−Ｆに沿って切り取った本発明の一実施形態に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体の断面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係るインターディスクの斜視図である。

【図8】図７のＧ−Ｇに沿って切り取った本発明の一実施形態に係るインターディスクの断面図である。

【図9】図８のＨ−Ｈに沿って切り取った本発明の一実施形態に係るインターディスクを含むディスク組立体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付した図面を参照して、本発明に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体の実施形態を詳細に説明する。

【0033】

図１は、ガスタービン全体の上半部を概略的に示す断面図であって、ガスタービン１は、吸気セクションＡと、圧縮機セクションＢと、燃焼器セクションＣと、タービンセクションＤとに分けられる。吸気セクションＡを通して流入する空気は、圧縮機セクションＢのブレードおよびベーンによって圧縮されて燃焼器セクションＣに供給される。供給された空気は、燃焼器セクションＣで燃焼されて高温高圧状態でタービンセクションＤに伝達される。これによって、タービンセクションＤの回転子が回転し、連結された発電機が作動する。

【0034】

したがって、前記タービンセクションＤのブレードおよびベーンは持続的に熱に露出するしかないが、持続的に露出するブレードおよびベーンは熱によって損傷する。これを防止するために、冷却流体をブレードとベーンなどに供給する過程が必要である。

【0035】

本発明に係るガスタービン１は、圧縮機で圧縮された空気の一部が圧縮機のディスク内に流れ込んで、回転軸に沿ってタービンセクションＤまで移動した後、目標となるタービンのブレード３０およびベーン４０に伝達される方式を用いる。

【0036】

タービンのブレードとベーンに冷却流体がよく伝達されるためには、回転する圧縮機ディスクの間を円滑に流れるように構成することが重要である。これについて、図２および図３で、ディスク空間内を回転する空気の運動エネルギーを求めると、各モデルがどれだけ流入空気を遮断するかを予想することができる。

【0037】

図２は、ガスタービン圧縮機のディスク組立体における、ディスク空間内部の圧縮空気が回転する様子およびそのエネルギーを計算するための説明図である。

【0038】

ディスク１０のハース部１２とルート部１３との間には、２つのベースプレート１４が向かい合う内部にディスク空間が形成される。このようなディスク空間には、空気がディスク空間の体積だけ入っている。ハース部１２までの半径Ｐ１が０．５７ｍのディスクモデルにおいて、圧縮空気の回転速度ｖは約２１３．６ｍ／ｓであり、遠心力Ｐ４は約４０８，２２３．３ｋｇ・ｍ／ｓであり、運動エネルギーは約１，３９２，０４１．５Ｊである。

【0039】

図３も、本発明に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体における、ディスク空間内部の圧縮空気が回転する様子およびそのエネルギーを計算するための説明図である。ただし、このモデルの場合、ハース部１２でルート部１３の外周に隣接した部分を連通させる複数の開口を含み、前記開口の外部から内部に空気が流入し、ディスク空間は半径Ｑ１が０．３５ｍであって、図２の場合より小さく設定される。

【0040】

２つのベースプレート１４が向かい合う内部にディスク空間が形成される。ディスク空間の外周に対する半径Ｑ１は０．３５ｍである。このようなディスク空間には、空気がディスク空間の体積だけ入っている。半径Ｑ１が０．３５ｍのディスクモデルにおいて、圧縮空気の回転速度ｖは約１３２ｍ／ｓであり、遠心力Ｑ４は約７３，１８０．８ｋｇ・ｍ／ｓであり、運動エネルギーは約１６０，２６４Ｊである。

【0041】

図２および図３のモデルを比較して、ディスクの内部に流入する空気流入経路は確保しつつディスク空間を減少させたり空気の回転量を減少させると、回転する空気の運動エネルギーが減少して空気の流入をより少なく妨げるという事実が分かった。これに基づいて、図４のモデルに着目した。

【0042】

図４は、本発明の一実施形態に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体における、ディスク空間内部の圧縮空気が回転する様子およびそのエネルギーを計算するための説明図である。

【0043】

この実施形態において、ディスク１０の全体的な輪郭は、図２のモデルを基本とするが、ハース部１２には複数の溝２１が形成されており、ハース部１２とルート部１３との間には半径方向に延びる隔壁２２が形成される。

【0044】

このような構成では、半径Ｒ１が０．５７ｍであり、２つのベースプレート１４の間に生成される空間は隔壁２２によって６個に均等分割される。均等分割された空間内にある空気の質量Ｒ２は約０．８５ｋｇであり、空気が回転しながら動ける移動距離Ｒ３は０．５６ｍである。この時、圧縮空気の回転速度ｖは２１３．６ｍ／ｓであり、遠心力Ｒ４は質量Ｒ２に前記速度ｖの二乗を掛けた後、半径Ｒ１で割った値の６８０３７．２ｋｇ・ｍ／ｓであり、運動エネルギーは約３８，１００．８Ｊである。

【0045】

このように、本発明に係る実施形態によれば、空気の遠心力および運動エネルギーが著しく減少して、複数の溝２１から流入する圧縮空気が円滑にディスクの内部方向に流れ込むことができる。

【0046】

図５は、本発明に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体に含まれるディスクの一つの一面を示す斜視図である。

【0047】

ディスクリム１１は、ディスク１０の外周を形成する。ディスクリム１１の外部面１５にはブレード３０が装着できるが、図面では、ディスクの構造のみを説明するために装着構造が省略された。

【0048】

ルート部１３は、真ん中に回転軸が挿入できるように開口を有する。ルート部１３の開口は内部面１６によって定義される。回転軸に装着される部分であるルート部１３から前記ディスクリム１１まで半径方向に面を形成して延びるベースプレート１４が形成され、ディスクの基本枠が完成する。ハース部１２は、ディスクリム１１とルート部１３との間に形成されるが、これは、隣接したディスクのハース部に結合される構造を有する。

【0049】

ルート部１３とハース部１２との間には複数の隔壁が形成される。隔壁は、ルート部１３からハース部１２の間で半径方向に延びる形状を有する。

【0050】

本発明の一実施形態に係るディスク組立体の場合に、前記複数の隔壁は、６個の隔壁２２に形成され、６個の隔壁２２は、互いに同一の間隔をおいて形成される。前記複数の隔壁は、本実施形態のように、６個の時、重量も大きく増えることなく、冷却流体の流動量の面で均衡かつ優れた効果を奏する。すなわち、重量を微細に増加させながらも、ディスクとディスクとの間、そして隔壁と隔壁との間で回転する空気の運動エネルギーが、前記で実験した結果のように約３８，１００．８Ｊに減少するため、ディスクの外部から内部に通過する圧縮空気の圧力損失を最小化することができる。ディスクリム１１とルート部１３、およびその間のハース部１２は、ベースプレート１４から突出した形状を有する。しかし、外周部のディスクリム１１と中心部のルート部１３は、ディスク間の結合部の役割を果たすハース部１２よりその高さが低く形成される。したがって、ハース部１２と同一の高さからルート部１３側に延びていた隔壁２２は、ハース部１２と同一の高さを有する接合部２３だけでなく、ルート部１３の高さまで次第に低くなる傾斜部２４を含むことが好ましい。

【0051】

具体的に、隔壁２２の一端部はルート部１３の傾斜面１８に連結され、他端部はハース部１２の内面に連結される。ところが、ルート部１３の傾斜面１８がルート部１３の上部面１７と接する地点からベースプレート１４の中心線Ｔまでの高さが、接合部２３から中心線Ｔまでの高さより低いので、差のある高さを結ぶ傾斜部２４が必要である。ただし、接合部２３は、空気回転防止のために必ず必要な構成であり、傾斜部２４は、付随的な構成である。

【0052】

図６は、図５のＦ−Ｆに沿って切り取った本発明に係るガスタービン圧縮機のディスク組立体の断面図である。第１ディスク１０ａと第２ディスク１０ｂとが隣接しており、各ハース部１２ａ、１２ｂが互いに結合されており、第１ディスク１０ａの第１溝２１ａと第２ディスク１０ｂの第２溝２１ｂとが接して１つの開口を形成する。圧縮空気は、点線の矢印５が描かれた方向でディスクの外部から内部に流入する。このようにディスク空間に流入した空気は、第１隔壁２２ａと第２隔壁２２ｂによって回転が制限された状態で、直ちにルート部１３ａ、１３ｂの上部面１７ａ、１７ｂの間に流れ込んで、矢印５'に沿って冷却流路４を通してタービンセクションに流動する。

【0053】

中心線Ｔからディスクリム１１ａの端部までの距離Ｓ１は、中心線Ｔからハース部１２ａの端部までの距離Ｓ２よりやや短い。空気が流入可能な空間を形成するためである。

【0054】

中心線Ｔからルート部１３ａの端部までの距離Ｓ３は、中心線Ｔからハース部１２ａの端部までの距離Ｓ２よりやや短い。空気が流出可能な空間を形成するためである。

【0055】

ディスク１０ａ、１０ｂは、締結部５０によって回転軸と組立てられ、回転軸とディスクのルート部との間には冷却流路４が形成され、タービンセクションまで延びる。

【0056】

図７は、本発明の一実施形態に係るインターディスク１００の斜視図である。前記インターディスク１００は、第１ディスク１０ａと第２ディスク１０ｂとの間のディスク空間に装着され、圧縮空気の回転を防止する。この実施形態では、ディスク１０自体の形状を変形させた図４〜図６の実施形態とは異なり、ディスク空間にインターディスク１００を挿入して空気の回転を減少させる方式を取る。

【0057】

インターディスク１００の中心には、ディスク１０ａ、１０ｂのルート部１３ａ、１３ｂの上部面１７ａ、１７ｂの外径より直径のより大きい開口１１９が形成される。これは、インターディスク１００の外周面１１５に形成された流入口１２１ａから内周面１１６に形成された流出口１２１ｂまで圧縮空気が運ばれると、直ちにディスクの中心部であるルート部１３ａ、１３ｂ側に供給されることにより、ディスク内部の空気が圧縮機の回転に最大限に影響をより少なく受けるようにするためである。

【0058】

インターディスク１００は、内部に複数の流路１２１を有する空気流動プレート１１４と、前記空気流動プレート１１４の内周に形成され、前記開口１１９を画定し、流出口１２１ｂが形成される内部リング１１３と、前記空気流動プレート１１４の外周に形成され、流入口１２１ａが形成される外部リング１１２とを含む。

【0059】

図８は、図７のＧ−Ｇに沿って切り取った本発明の一実施形態に係るインターディスクの断面図である。

【0060】

第１ディスク１０ａの第１ハース部１２ａと第２ディスク１０ｂの第２ハース部１２ｂとの間にインターディスク１００の外部リング１１２が結合される。この時の結合方式は、ハース部同士の一般的な結合方式と類似のスプライン結合であってもよい。

【0061】

インターディスク１００の空気流動プレート１１４内に形成される複数の流路１２１は、半径方向に対して斜めに形成されることが好ましい。斜めに形成される流路１２１の半径方向に対する角度αは４０゜であることが好ましい。これは、圧縮機の回転による空気の流動経路を考慮したものであり、角度αが４０゜の時、圧力降下が最小になる。

【0062】

流路１２１は、インターディスク１００の構造安定性の確保のために、スロット状に加工されなければならない。流路１２１は、複数個であることが好ましく、１０個であることが好ましい。

【0063】

流路１２１の間には仕切部１２２が形成され、必然的に流路１２１の個数と同一の個数が形成される。

【0064】

図９は、図８のＨ−Ｈに沿って切り取った本発明の一実施形態に係るインターディスクを含むディスク組立体の断面図である。

【0065】

圧縮空気は、矢印５に沿ってディスク１０ａ、１０ｂの外部からインターディスク１００の流路１２１を通して流動する。その後、ディスク１０ｂと回転軸との間に形成された冷却流路４を通してタービンセクションＤに供給される。

【0066】

ディスク１０ａ、１０ｂのハース部１２ａ、１２ｂの間にインターディスク１００の外部リング１１２がスプライン結合される。内部リング１１３は内側に流出口１２１ｂが形成されており、内部リング１１３の内周は、両側ルート部１３ａ、１３ｂの上部面１７ａ、１７ｂが傾斜面１８ａ、１８ｂと接する地点より回転軸からより遠く形成される。

【0067】

流出口１２１ｂは上部面１７ａ、１７ｂに隣接して形成されることにより、流路１２１を通過した圧縮空気が直ちに冷却流路４に向かうようにする。このような構造は、圧縮空気の圧力損失を著しく減少させる。

【符号の説明】

【0068】

１：ガスタービン
４：冷却流路
１１、１１ａ、１１ｂ：ディスクリム、第１ディスクリム、第２ディスクリム
１２、１２ａ、１２ｂ：ハース部、第１ハース部、第２ハース部
１３、１３ａ、１３ｂ：ルート部、第１ルート部、第２ルート部
１４、１４ａ、１４ｂ：ベースプレート、第１ベースプレート、第２ベースプレート
１５：外部面
１６、１６ａ、１６ｂ：内部面、第１内部面、第２内部面
１７、１７ａ、１７ｂ：上部面、第１上部面、第２上部面
１８、１８ａ、１８ｂ：傾斜面、第１傾斜面、第２傾斜面
２１、２１ａ、２１ｂ：溝、第１溝、第２溝
２２、２２ａ、２２ｂ：隔壁、第１隔壁、第２隔壁
２３、２３ａ、２３ｂ：接合部、第１接合部、第２接合部
２４、２４ａ、２４ｂ：傾斜部、第１傾斜部、第２傾斜部
３０：ブレード
４０：ベーン
５０：締結部
１００：インターディスク
１１２：外部リング
１１３：内部リング
１１４：空気流動プレート
１１５：外周面
１１６：内周面
１１７：上部面
１１８：傾斜面
１１９：開口
１２１：流路
１２１ａ：流入口
１２１ｂ：流出口
１２２：仕切部
Ａ：吸気セクション
Ｂ：圧縮機セクション
Ｃ：燃焼器セクション
Ｄ：タービンセクション
Ｔ：中心線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】