知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024011151
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】タービンロータ、及びこれを備えているガスタービン
(51)【国際特許分類】
F01D 5/08 20060101AFI20240118BHJP
F02C 7/18 20060101ALI20240118BHJP
F01D 5/18 20060101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
F01D5/08
F02C7/18 A
F01D5/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022112921
(22)【出願日】2022-07-14
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】近藤 隆博
(72)【発明者】
【氏名】国貞 安▲将▼
(72)【発明者】
【氏名】宮久 靖夫
【テーマコード（参考）】
3G202
【Ｆターム（参考）】
3G202AA06
3G202AB01
3G202CA02
3G202CB01
3G202JJ02
(57)【要約】
【課題】動翼中でロータディスクから力を受ける部分の軸線方向の長さを長くしつつも、動翼全体の軸線方向の長さを抑える。
【解決手段】タービンロータは、ロータディスクと、動翼と、前記ロータディスクに取り付けられる蓋部材と、を備える。前記動翼は、翼体と、前記翼体の径方向内側に端に設けられているプラットフォームと、前記プラットフォームの前記径方向内側に設けられているシャンクと、前記シャンクの前記径方向内側に設けられている翼根と、を有する。ロータディスクは、円柱状の小径部と、円柱状を成し前記小径部の外径よりも大きな外径の大径部と、を有する。前記小径部は、前記小径部の外周面から前記径方向内側に凹んでいる通路溝を有する。前記大径部は、前記翼根が挿入可能に前記径方向外側から前記径方向内側に凹む翼溝を有する。前記蓋部材は、前記通路溝の開口を塞ぐ。
【選択図】図７
【解決手段】タービンロータは、ロータディスクと、動翼と、前記ロータディスクに取り付けられる蓋部材と、を備える。前記動翼は、翼体と、前記翼体の径方向内側に端に設けられているプラットフォームと、前記プラットフォームの前記径方向内側に設けられているシャンクと、前記シャンクの前記径方向内側に設けられている翼根と、を有する。ロータディスクは、円柱状の小径部と、円柱状を成し前記小径部の外径よりも大きな外径の大径部と、を有する。前記小径部は、前記小径部の外周面から前記径方向内側に凹んでいる通路溝を有する。前記大径部は、前記翼根が挿入可能に前記径方向外側から前記径方向内側に凹む翼溝を有する。前記蓋部材は、前記通路溝の開口を塞ぐ。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸線を中心とするロータディスクと、
前記軸線に対する周方向に並んで、前記ロータディスクに取り付けられる複数の動翼と、
前記複数の動翼毎に設けられ、前記ロータディスクに取り付けられる蓋部材と、
を備え、
前記複数の動翼は、いずれも、
前記軸線に対する径方向に垂直な断面が翼形を成し、前記径方向に延びる翼体と、
前記翼体の前記径方向における径方向外側と径方向内側とのうち前記径方向内側に端に設けられているプラットフォームと、
前記プラットフォームの前記径方向内側に設けられ、径方向視すると前記軸線に対して挟角を成す方向である傾斜方向に延びるシャンクと、
前記シャンクの前記径方向内側に設けられ、前記傾斜方向に延びる翼根と、
前記翼根、前記シャンク、前記プラットフォーム、及び前記翼体内に連なって形成されている翼冷却空気通路と、
を有し、
前記シャンクは、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうち前記軸線下流側を向く後端面を有し、
前記翼根は、前記軸線下流側を向き且つ前記シャンクの前記後端面と連なる後端面と、前記径方向内側を向く根底面と、を有し、前記翼根の前記後端面の前記径方向内側の縁が前記根底面の前記軸線下流側の縁に接続され、
前記根底面の前記軸線下流側の縁は、前記軸線方向で、前記シャンクの前記後端面と同じ位置である、又は前記シャンクの前記後端面よりも前記軸線上流側に位置し、
前記翼冷却空気通路は、前記翼根の前記根底面及び前記翼体の翼面で開口し、
前記ロータディスクは、前記軸線を中心として円柱状の小径部と、前記軸線を中心として円柱状を成し前記小径部の外径よりも大きな外径の大径部と、を有し、
前記小径部は、前記大径部の前記軸線下流側に接続され、
前記小径部は、前記複数の動翼毎に通路溝を有し、
前記通路溝は、前記小径部の外周面から前記径方向内側に凹んで前記径方向外側の縁が開口を成し、前記大径部に向かって前記傾斜方向に延び、
前記大径部は、複数の動翼毎に、翼溝を有し、
前記翼溝は、前記翼根が挿入可能に前記径方向外側から前記径方向内側に凹み、前記傾斜方向に延びて前記大径部を貫通し、
前記翼溝は、前記径方向外側を向き且つ前記翼根の根底面と前記径方向で間隔をあけて対向する翼溝底面を有し、
前記翼溝底面は、前記通路溝の底面である通路溝底面と連なり、
前記蓋部材は、前記通路溝の前記開口を塞ぎ、
前記通路溝中で前記蓋部材よりも前記径方向内側の部分は、冷却空気が流通可能で前記大径部の前記翼溝内に連なる通路を成す、
タービンロータ。
前記軸線に対する周方向に並んで、前記ロータディスクに取り付けられる複数の動翼と、
前記複数の動翼毎に設けられ、前記ロータディスクに取り付けられる蓋部材と、
を備え、
前記複数の動翼は、いずれも、
前記軸線に対する径方向に垂直な断面が翼形を成し、前記径方向に延びる翼体と、
前記翼体の前記径方向における径方向外側と径方向内側とのうち前記径方向内側に端に設けられているプラットフォームと、
前記プラットフォームの前記径方向内側に設けられ、径方向視すると前記軸線に対して挟角を成す方向である傾斜方向に延びるシャンクと、
前記シャンクの前記径方向内側に設けられ、前記傾斜方向に延びる翼根と、
前記翼根、前記シャンク、前記プラットフォーム、及び前記翼体内に連なって形成されている翼冷却空気通路と、
を有し、
前記シャンクは、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうち前記軸線下流側を向く後端面を有し、
前記翼根は、前記軸線下流側を向き且つ前記シャンクの前記後端面と連なる後端面と、前記径方向内側を向く根底面と、を有し、前記翼根の前記後端面の前記径方向内側の縁が前記根底面の前記軸線下流側の縁に接続され、
前記根底面の前記軸線下流側の縁は、前記軸線方向で、前記シャンクの前記後端面と同じ位置である、又は前記シャンクの前記後端面よりも前記軸線上流側に位置し、
前記翼冷却空気通路は、前記翼根の前記根底面及び前記翼体の翼面で開口し、
前記ロータディスクは、前記軸線を中心として円柱状の小径部と、前記軸線を中心として円柱状を成し前記小径部の外径よりも大きな外径の大径部と、を有し、
前記小径部は、前記大径部の前記軸線下流側に接続され、
前記小径部は、前記複数の動翼毎に通路溝を有し、
前記通路溝は、前記小径部の外周面から前記径方向内側に凹んで前記径方向外側の縁が開口を成し、前記大径部に向かって前記傾斜方向に延び、
前記大径部は、複数の動翼毎に、翼溝を有し、
前記翼溝は、前記翼根が挿入可能に前記径方向外側から前記径方向内側に凹み、前記傾斜方向に延びて前記大径部を貫通し、
前記翼溝は、前記径方向外側を向き且つ前記翼根の根底面と前記径方向で間隔をあけて対向する翼溝底面を有し、
前記翼溝底面は、前記通路溝の底面である通路溝底面と連なり、
前記蓋部材は、前記通路溝の前記開口を塞ぎ、
前記通路溝中で前記蓋部材よりも前記径方向内側の部分は、冷却空気が流通可能で前記大径部の前記翼溝内に連なる通路を成す、
タービンロータ。
【請求項2】
請求項１に記載のタービンロータにおいて、
前記小径部は、前記複数の動翼毎に径方向通路を有し、
前記径方向通路は、冷却空気が流通可能に前記小径部内を前記径方向に延び、
前記通路溝は、前記径方向通路の前記径方向外側の端から前記大径部に向かって前記傾斜方向に延びている、
タービンロータ。
前記小径部は、前記複数の動翼毎に径方向通路を有し、
前記径方向通路は、冷却空気が流通可能に前記小径部内を前記径方向に延び、
前記通路溝は、前記径方向通路の前記径方向外側の端から前記大径部に向かって前記傾斜方向に延びている、
タービンロータ。
【請求項3】
請求項１に記載のタービンロータにおいて、
前記複数の動翼における前記シャンクの前記後端面と対向し且つ前記周方向に延びて、前記複数の動翼毎の前記シャンク相互間の軸線下流側の部分を塞ぐ板本体を有する後シール板を備え、
前記後シール板の前記径方向外側の部分は前記プラットフォームに接し、前記後シール板の前記径方向内側の部分は前記蓋部材に接する、
タービンロータ。
前記複数の動翼における前記シャンクの前記後端面と対向し且つ前記周方向に延びて、前記複数の動翼毎の前記シャンク相互間の軸線下流側の部分を塞ぐ板本体を有する後シール板を備え、
前記後シール板の前記径方向外側の部分は前記プラットフォームに接し、前記後シール板の前記径方向内側の部分は前記蓋部材に接する、
タービンロータ。
【請求項4】
請求項３に記載のタービンロータにおいて、
前記後シール板は、前記板本体と、前記板本体の前記径方向内側の縁の一部から前記径方向内側に突出する突出部と、を有し、
前記プラットフォームは、前記径方向内側から前記径方向外側に凹んで、前記周方向に延び、前記板本体の前記径方向外側の部分が入り込む後シール板溝を有し、
前記蓋部材は、前記径方向外側から前記径方向内側に凹んで、前記後シール板の前記突出部が入り込んで、前記後シール板の前記周方向の移動を規制するシール板移動規制溝を有する、
タービンロータ。
前記後シール板は、前記板本体と、前記板本体の前記径方向内側の縁の一部から前記径方向内側に突出する突出部と、を有し、
前記プラットフォームは、前記径方向内側から前記径方向外側に凹んで、前記周方向に延び、前記板本体の前記径方向外側の部分が入り込む後シール板溝を有し、
前記蓋部材は、前記径方向外側から前記径方向内側に凹んで、前記後シール板の前記突出部が入り込んで、前記後シール板の前記周方向の移動を規制するシール板移動規制溝を有する、
タービンロータ。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか一項に記載のタービンロータにおいて、
前記蓋部材における前記軸線下流側を向く後端面に接して、前記ロータディスクに対する前記蓋部材の前記軸線下流側への移動を規制する蓋止め部材を備え、
前記ロータディスクの前記小径部は、前記径方向外側から前記径方向内側に向かって凹み前記蓋止め部材が入り込む蓋止め溝を有する、
タービンロータ。
前記蓋部材における前記軸線下流側を向く後端面に接して、前記ロータディスクに対する前記蓋部材の前記軸線下流側への移動を規制する蓋止め部材を備え、
前記ロータディスクの前記小径部は、前記径方向外側から前記径方向内側に向かって凹み前記蓋止め部材が入り込む蓋止め溝を有する、
タービンロータ。
【請求項6】
請求項５に記載のタービンロータにおいて、
前記蓋止め部材は、前記蓋部材の前記後端面に接触可能な第一止め部材と、前記第一止め部材の前記軸線下流側に配置される第二止め部材と、前記第一止め部材と前記第二止め部材との前記軸線方向の間隔を変更可能な間隔変更部材と、を有する、
タービンロータ。
前記蓋止め部材は、前記蓋部材の前記後端面に接触可能な第一止め部材と、前記第一止め部材の前記軸線下流側に配置される第二止め部材と、前記第一止め部材と前記第二止め部材との前記軸線方向の間隔を変更可能な間隔変更部材と、を有する、
タービンロータ。
【請求項7】
請求項１から４のいずれか一項に記載のタービンロータと、
前記タービンロータの外周側を覆うタービンケーシングと、
を備えるガスタービン。
前記タービンロータの外周側を覆うタービンケーシングと、
を備えるガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タービンロータ、及びこれを備えているガスタービンに関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃料ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスで駆動するタービンと、を備える。タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、このロータを覆うタービンケーシングと、複数の静翼列と、を備える。
【0003】
例えば、以下の特許文献１には、ガスタービンのタービンロータが開示されている。このタービンロータは、軸線が延びる軸線方向に並ぶ複数のディスクユニットと、軸線方向に延びて複数のディスクユニットを互いに結合するスピンドルボルトと、を有する。一のディスクユニットは、一のロータディスクと、このロータディスクの外周部に取り付けられている一の動翼列と、を有する。一の動翼列は、軸線に対する周方向に並んでいる複数の動翼を有する。
【0004】
動翼は、翼体と、プラットフォームと、シャンクと、翼根と、を有する。翼体は、軸線に対する径方向に垂直な断面が翼形を成し、径方向に延びている。プラットフォームは、翼体の径方向内側に端に設けられている。シャンクは、プラットフォームの径方向内側に設けられ、傾斜方向に延びている。なお、傾斜方向とは、軸線に対して挟角を成す方向である。翼根は、シャンクの径方向内側に設けられ、傾斜方向に延びている。翼根の傾斜方向に対して垂直な断面形状は、周方向に凹凸を繰り返す形状である、言い換えると、クリスマスツリー形状である。複数の静翼列は、軸線方向に並んで、タービンケーシングの内周側に取り付けられている。複数の静翼列のそれぞれは、複数のディスクユニット毎の動翼列のうちのいずれか一の動翼列の軸線上流側に配置されている。各静翼列は、いずれも、軸線に対する周方向に並ぶ複数の静翼を有する。
【0005】
複数のディスクユニットのうち、最も軸線下流側のディスクユニットである最終段ディスクユニットのロータディスクは、軸線を中心として円柱状の後軸部と、軸線を中心として円柱状を成し後軸部の外径よりも大きな外径の第一小径部と、軸線を中心として円柱状を成し第一小径部の外径よりも大きな外径の第二小径部と、軸線を中心として円柱状を成し第二小径部の外径よりも大きな外径の大径部と、を有する。後軸部の軸線上流側には第一小径部が接続されている。この第一小径部の軸線上流側には第二小径部が接続されている。この第二小径部の軸線上流側には大径部が接続されている。
【0006】
後軸部は、冷却空気が流通可能な主冷却空気通路を有する。主冷却空気通路は、後軸部の後端面から軸線上流側に向かって第二小径部内まで延びている。
【0007】
第一小径部は、複数の第一径方向通路と、複数の軸方向通路と、を有する。第一径方向通路は、第一小径部内を径方向に延びている。この第一径方向通路の径方向内側の端は、主冷却空気通路の軸線上流側の端に接続されている。軸方向通路は、第二径方向通路の径方向外側の端から軸線上流側に向かって、第一小径部内まで延びている。
【0008】
第二小径部は、第二径方向通路及び通路溝を有する。第二径方向通路は、第二小径部内を径方向に延びている。この第二径方向通路の径方向内側の端は、軸方向通路の軸線上流側の端に接続されている。通路溝は、第二小径部の外周面から径方向内側に凹んで径方向外側の縁が開口を成し、第二径方向通路の径方向外側の端から軸線上流側に向かって傾斜方向に延びている。
【0009】
大径部は、複数の動翼毎の翼溝を有する。翼溝は、大径部の外周面から径方向内側に凹んで傾斜方向に延びている。翼溝は、ここに動翼の翼根が嵌り込めるよう、翼根と同様、傾斜方向に対して垂直な断面形状がクリスマスツリー形状である。この翼溝の底面は、通路溝の底面と連なっている。
【0010】
動翼は、前述した、翼体、プラットフォーム、シャンク、翼根の他、顎部と、翼冷却空気通路と、を有する。顎部は、翼根から軸線下流側に向かって傾斜方向に突出している。この顎部は、第二小径部の通路溝における開口を塞いている。通路溝中で顎部よりも径方向内側の部分は、冷却空気が流通可能な通路を成す。翼冷却空気通路は、翼根、シャンク、プラットフォーム、及び翼体内で延びている。この翼冷却空気通路の一方の端は、翼根の底面で開口し、他方の端は、翼体の翼面で開口している。
【0011】
この最終段ディスクユニットでは、冷却空気が後軸部の主冷却空気通路内に供給される。冷却空気は、主冷却空気通路から第一小径部の第一径方向通路及び第一小径部の軸方向通路を経て、第二小径部の第二径方向通路に流入する。冷却空気は、この第二径方向通路から、第二小径部の通路溝と動翼の顎部とで形成される通路を経て、翼溝内に流入する。翼溝内に流入した冷却空気は、動翼の翼冷却空気通路に流入し、この動翼を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開２００９－２４３３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
動翼の翼体は、高温高圧の燃焼ガスが衝突して、この燃焼ガスから力を受ける。また、動翼の翼根は、ロータディスクに対して動翼が相対移動しないよう、ロータディスクから翼体が受ける力とは反対向きの力を受ける。さらに、翼根は、ロータディスクから動翼にかかる遠心力に抗する力も受ける。
【0014】
ガスタービンの性能を向上させるため、翼体の径方向の長さを長くする、言い換えると、翼体の翼高さを高くする方法が検討されている。翼体の翼高さを高くすると、翼体が燃焼ガスから受ける力が増加すると共に、動翼にかかる遠心力も増加する。このため、翼体の翼高さを高くすると、翼根がロータディスクから受ける力も増加する。翼根がロータディスクからの力に耐え得るためには、翼根の軸線方向の長さを長くする方法がある。一方で、製造上の都合等から動翼の軸線方向の長さを抑えることが望まれる。
【0015】
そこで、本開示は、動翼中でロータディスクから力を受ける部分の軸線方向の長さを長くしつつも、動翼全体の軸線方向の長さを抑えることができる、タービンロータ、及びこれを備えているガスタービン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】
【0016】
前記目的を達成するための発明に係る一態様のタービンロータは、
軸線を中心とするロータディスクと、前記軸線に対する周方向に並んで、前記ロータディスクに取り付けられる複数の動翼と、前記複数の動翼毎に設けられ、前記ロータディスクに取り付けられる蓋部材と、を備える。前記複数の動翼は、いずれも、前記軸線に対する径方向に垂直な断面が翼形を成し、前記径方向に延びる翼体と、前記翼体の前記径方向における径方向外側と径方向内側とのうち前記径方向内側に端に設けられているプラットフォームと、前記プラットフォームの前記径方向内側に設けられ、径方向視すると前記軸線に対して挟角を成す方向である傾斜方向に延びるシャンクと、前記シャンクの前記径方向内側に設けられ、前記傾斜方向に延びる翼根と、前記翼根、前記シャンク、前記プラットフォーム、及び前記翼体内に連なって形成されている翼冷却空気通路と、を有する。前記シャンクは、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうち前記軸線下流側を向く後端面を有する。前記翼根は、前記軸線下流側を向き且つ前記シャンクの前記後端面と連なる後端面と、前記径方向内側を向く根底面と、を有し、前記翼根の前記後端面の前記径方向内側の縁が前記根底面の前記軸線下流側の縁に接続されている。前記根底面の前記軸線下流側の縁は、前記軸線方向で、前記シャンクの前記後端面と同じ位置である、又は前記シャンクの前記後端面よりも前記軸線上流側に位置する。前記翼冷却空気通路は、前記翼根の前記根底面及び前記翼体の翼面で開口する。前記ロータディスクは、前記軸線を中心として円柱状の小径部と、前記軸線を中心として円柱状を成し前記小径部の外径よりも大きな外径の大径部と、を有する。前記小径部は、前記大径部の前記軸線下流側に接続されている。
前記小径部は、前記複数の動翼毎に通路溝を有する。前記通路溝は、前記小径部の外周面から前記径方向内側に凹んで前記径方向外側の縁が開口を成し、前記大径部に向かって前記傾斜方向に延びている。前記大径部は、複数の動翼毎に、翼溝を有する。前記翼溝は、前記翼根が挿入可能に前記径方向外側から前記径方向内側に凹み、前記傾斜方向に延びて前記大径部を貫通している。前記翼溝は、前記径方向外側を向き且つ前記翼根の根底面と前記径方向で間隔をあけて対向する翼溝底面を有する。前記翼溝底面は、前記通路溝の底面である通路溝底面と連なる。前記蓋部材は、前記通路溝の前記開口を塞ぐ。前記通路溝中で前記蓋部材よりも前記径方向内側の部分は、冷却空気が流通可能で前記大径部の前記翼溝内に連なる通路を成す。
軸線を中心とするロータディスクと、前記軸線に対する周方向に並んで、前記ロータディスクに取り付けられる複数の動翼と、前記複数の動翼毎に設けられ、前記ロータディスクに取り付けられる蓋部材と、を備える。前記複数の動翼は、いずれも、前記軸線に対する径方向に垂直な断面が翼形を成し、前記径方向に延びる翼体と、前記翼体の前記径方向における径方向外側と径方向内側とのうち前記径方向内側に端に設けられているプラットフォームと、前記プラットフォームの前記径方向内側に設けられ、径方向視すると前記軸線に対して挟角を成す方向である傾斜方向に延びるシャンクと、前記シャンクの前記径方向内側に設けられ、前記傾斜方向に延びる翼根と、前記翼根、前記シャンク、前記プラットフォーム、及び前記翼体内に連なって形成されている翼冷却空気通路と、を有する。前記シャンクは、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうち前記軸線下流側を向く後端面を有する。前記翼根は、前記軸線下流側を向き且つ前記シャンクの前記後端面と連なる後端面と、前記径方向内側を向く根底面と、を有し、前記翼根の前記後端面の前記径方向内側の縁が前記根底面の前記軸線下流側の縁に接続されている。前記根底面の前記軸線下流側の縁は、前記軸線方向で、前記シャンクの前記後端面と同じ位置である、又は前記シャンクの前記後端面よりも前記軸線上流側に位置する。前記翼冷却空気通路は、前記翼根の前記根底面及び前記翼体の翼面で開口する。前記ロータディスクは、前記軸線を中心として円柱状の小径部と、前記軸線を中心として円柱状を成し前記小径部の外径よりも大きな外径の大径部と、を有する。前記小径部は、前記大径部の前記軸線下流側に接続されている。
前記小径部は、前記複数の動翼毎に通路溝を有する。前記通路溝は、前記小径部の外周面から前記径方向内側に凹んで前記径方向外側の縁が開口を成し、前記大径部に向かって前記傾斜方向に延びている。前記大径部は、複数の動翼毎に、翼溝を有する。前記翼溝は、前記翼根が挿入可能に前記径方向外側から前記径方向内側に凹み、前記傾斜方向に延びて前記大径部を貫通している。前記翼溝は、前記径方向外側を向き且つ前記翼根の根底面と前記径方向で間隔をあけて対向する翼溝底面を有する。前記翼溝底面は、前記通路溝の底面である通路溝底面と連なる。前記蓋部材は、前記通路溝の前記開口を塞ぐ。前記通路溝中で前記蓋部材よりも前記径方向内側の部分は、冷却空気が流通可能で前記大径部の前記翼溝内に連なる通路を成す。
【0017】
本態様では、冷却空気が、小径部の通路溝と蓋部材とで形成されている通路、及び、前記翼根の根底面と前記翼溝の翼溝底面との間に形成されている通路を経て、動翼の翼冷却空気通路内に流入する。この冷却空気は、翼冷却空気通路内を流れる過程で、動翼を冷却した後、動翼の翼面に形成されている開口から動翼外に流出する。よって、本態様では、動翼を冷却空気で冷却することができる。
【0018】
本態様では、小径部の通路溝の開口を、動翼とは独立した部品である蓋部材で塞いでいる。このため、本態様では、前述の特許文献１に記載の動翼のように、翼根から軸線下流側に向かって突出している顎部が不要になる。従って、本態様の動翼は、顎部がなく、翼根の後端面がシャンクの後端面と連なり、且つ、翼根の後端面の径方向内側の縁が翼根の根底面の軸線下流側の縁に接続されている。
【0019】
このため、本態様では、動翼中でロータディスクから力を受ける翼根の軸線方向の長さを長くしても、動翼の軸線方向の長さを抑えることができる。
【0020】
前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービンは、
前記一態様におけるタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆うタービンケーシングと、を備える。
前記一態様におけるタービンロータと、前記タービンロータの外周側を覆うタービンケーシングと、を備える。
【発明の効果】
【0021】
本開示の一態様によれば、動翼中でロータディスクから力を受ける部分である翼根の軸線方向の長さを長くしつつも、動翼全体の軸線方向の長さを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本開示に係る一実施形態におけるガスタービンの模式的な断面図である。
【図2】本開示に係る一実施形態における最終段ディスクユニットの要部断面図である。
【図4】本開示に係る一実施形態における最終段ディスクユニットの要部を周方向に展開して、これを径方向外側から見た際の分解図である。
【図7】本開示に係る一実施形態における最終段ディスクユニットの要部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本開示のタービンロータ、及びこのタービンロータを備えるガスタービンの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0024】
図１に示すように、本実施形態のガスタービンは、空気Ａを圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０で圧縮された空気Ａ中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスＧを生成する燃焼器１５と、燃焼ガスＧにより駆動するタービン２０と、を備えている。
【0025】
圧縮機１０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１３と、圧縮機ロータ１３を覆う圧縮機ケーシング１１と、複数の静翼列１２と、を有する。タービン２０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ２３と、タービンロータ２３を覆うタービンケーシング２１と、複数の静翼列２２と、を有する。なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。また、軸線方向Ｄａの一方側を軸線上流側Ｄａｕ、その反対側を軸線下流側Ｄａｄとする。また、径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。
【0026】
圧縮機１０は、タービン２０に対して軸線上流側Ｄａｕに配置されている。
【0027】
圧縮機ロータ１３とタービンロータ２３とは、同一軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ３を成す。このガスタービンロータ３には、例えば、発電機ＧＥＮのロータが接続されている。ガスタービンは、さらに、中間ケーシング２を備える。この中間ケーシング２は、軸線方向Ｄａで、圧縮機ケーシング１１とタービンケーシング２１との間に配置されている。この中間ケーシング２には、燃焼器１５が取り付けられている。圧縮機ケーシング１１と中間ケーシング２とタービンケーシング２１とは、互いに接続されてガスタービンケーシング１を成す。
【0028】
圧縮機ロータ１３は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸１３ｒと、このロータ軸１３ｒに取り付けられている複数の動翼列１３ｂと、を有する。複数の動翼列１３ｂは、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列１３ｂは、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列１３ｂの各軸線下流側Ｄａｄには、複数の静翼列１２のうちのいずれか一の静翼列１２が配置されている。各静翼列１２は、圧縮機ケーシング１１の内側に設けられている。各静翼列１２は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。
【0029】
タービンロータ２３は、軸線方向Ｄａに並ぶ複数のディスクユニット２５と、軸線方向Ｄａに延びて複数のディスクユニット２５を互いに結合するスピンドルボルト２６と、を有する。一のディスクユニット２５は、一のロータディスク２７と、このロータディスク２７の外周部に取り付けられている一の動翼列２３ｂと、を有する。一の動翼列２３ｂは、軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼を有する。複数のディスクユニット２５毎のロータディスク２７は、前述のスピンドルボルト２６で互いに連結されて、タービンロータ２３のロータ軸２３ｒが構成される。複数の静翼列２２は、軸線方向Ｄａに並んで、タービンケーシング２１の内周側に取り付けられている。複数の静翼列２２のそれぞれは、複数のディスクユニット２５毎の動翼列２３ｂのうちのいずれか一の動翼列２３ｂの軸線上流側Ｄａｕに配置されている。各静翼列２２は、いずれも、軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並ぶ複数の静翼を有する。
【0030】
複数のディスクユニット２５のうち、最も軸線下流側Ｄａｄのディスクユニット２５である最終段ディスクユニット２５ｆは、図２及び図３に示すように、ロータディスク２７ｆ、このロータディスク２７ｆに取り付けられている一の動翼列２３ｂの他、複数の前シール板７０と、前シール板止め部材７１と、複数の後シール板７２と、複数の動翼毎の蓋部材８０と、複数の動翼毎の蓋止め部材８５と、を有する。なお、図３は、図２中のIII部拡大図である。
【0031】
動翼列２３ｂを構成する複数の動翼５０は、図４～図７に示すように、翼体５１と、プラットフォーム５２と、シャンク６１と、翼根６５と、を有する。なお、図４は、最終段ディスクユニット２５ｆの要部を周方向Ｄｃに展開して、これを径方向外側Ｄｒｏから見た際の分解図である。図５は、蓋部材８０を省略した図３におけるＶ－Ｖ線断面図である。図６は、蓋部材８０を省略していない図３におけるＶ－Ｖ線断面図である。図７は、最終段ディスクユニット２５ｆの要部の分解斜視図である。
【0032】
翼体５１は、軸線Ａｒに対する径方向Ｄｒに垂直な断面が翼形を成し、径方向Ｄｒに延びている。
【0033】
プラットフォーム５２は、翼体５１の径方向内側Ｄｒｉに端に設けられている。このプラットフォーム５２は、図３、図４及び図７に示すように、ガスパス面５３と、反ガスパス面５４と、前端面５５（図４及び図７参照）と、後端面５６と、一対の側面５７と、を有する。ガスパス面５３は、径方向外側Ｄｒｏを向く。翼体５１は、このガスパス面５３から径方向外側Ｄｒｏに延びている。反ガスパス面５４は、ガスパス面５３と背合わせの関係にあり、径方向内側Ｄｒｉを向く。前端面５５は、径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに広がり、軸線上流側Ｄａｕを向く。後端面５６は、前端面５５と背合わせの関係にある。この後端面５６は、径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに広がり、軸線下流側Ｄａｄを向く。後端面５６は、前端面５５に対して平行である。一対の側面５７は、いずれも、径方向Ｄｒ及び傾斜方向Ｄｉに広がり、周方向Ｄｃを向く。なお、傾斜方向Ｄｉとは、図４に示すように、軸線Ａｒに対して挟角を成す方向である。一対の側面５７は、互に平行である。よって、プラットフォーム５２は、径方向Ｄｒから見た場合、平行四辺形状を成している。プラットフォーム５２は、さらに、前シール板溝５８及び後シール板溝５９を有する。前シール板溝５８は、プラットフォーム５２中で前端面５５寄りの部分に形成されている。後シール板溝５９は、プラットフォーム５２中で後端面５６寄りの部分に形成されている。前シール板溝５８及び後シール板溝５９は、いずれも、反ガスパス面５４から径方向外側Ｄｒｏに向かって凹み、周方向Ｄｃに延びている。
【0034】
シャンク６１は、プラットフォーム５２の径方向内側Ｄｒｉに設けられ、傾斜方向Ｄｉに延びている。このシャンク６１は、前端面６２（図７参照）と、後端面６３と、一対の側面６４と、を有する。前端面６２は、径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに広がり、軸線上流側Ｄａｕを向く。後端面６３は、前端面６２と背合わせの関係にある。この後端面６３は、径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに広がり、軸線下流側Ｄａｄを向く。後端面６３は、前端面６２に対して平行である。一対の側面６４は、いずれも、径方向Ｄｒ及び傾斜方向Ｄｉに広がり、周方向Ｄｃを向く。一対の側面６４の周方向Ｄｃにおける相互間隔は、図５に示すように、径方向内側Ｄｒｉに向かうに連れて次第に狭くなっている。
【0035】
翼根６５は、シャンク６１の径方向内側Ｄｒｉに設けられ、傾斜方向Ｄｉに延びている。この翼根６５は、前端面６６（図７参照）と、後端面６７と、根底面６５ｂと、一対の側面６８と、を有する。前端面６６は、径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに広がり、軸線上流側Ｄａｕを向く。後端面６７は、前端面６６と背合わせの関係にある。この後端面６７は、径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに広がり、軸線下流側Ｄａｄを向く。後端面６７は、前端面６６に対して平行である。この後端面６７は、シャンク６１の後端面６３と連なっている。根底面６５ｂは、翼根６５中で最も径方向内側Ｄｒｉに位置し、径方向内側Ｄｒｉを向く。この根底面６５ｂの軸線上流側Ｄａｕの縁には、翼根６５における前端面６６の径方向内側Ｄｒｉの縁が接続されている。また、この根底面６５ｂの軸線下流側Ｄａｄの縁には、翼根６５における後端面６７の径方向内側Ｄｒｉの縁が接続されている。また、この根底面６５ｂの軸線下流側Ｄａｄの縁は、軸線方向Ｄａで、シャンク６１の後端面６３と同じ位置である、又はシャンク６１の後端面６３よりも軸線上流側Ｄａｕに位置する。一対の側面６８は、いずれも、径方向Ｄｒ及び傾斜方向Ｄｉに広がっている。この翼根６５は、図５に示すように、一対の側面６８相互間の幅が大きい部分と小さい部分とが繰り返されるよう形成されている。言い換えると、翼根６５の傾斜方向Ｄｉに対して垂直な断面形状は、クリスマスツリー形状である。ここで、以下の説明の都合上、一対の側面６８相互間の幅が大きい部分のうちで、最も径方向内側Ｄｒｉの部分を第一大幅部６５ｆとする。
【0036】
動翼５０は、さらに、翼冷却空気通路６９を有する。翼冷却空気通路６９は、翼根６５、シャンク６１、プラットフォーム５２、及び翼体５１内で延びている。この翼冷却空気通路６９の一方の端は、翼根６５の根底面６５ｂで開口し、他方の端は、翼体５１の翼面で開口している
【0037】
最終段ディスクユニット２５ｆのロータディスク２７ｆは、図２に示すように、軸線Ａｒを中心として円柱状の後軸部２８と、軸線Ａｒを中心として円柱状を成し後軸部２８の外径よりも大きな外径の第一小径部３１と、軸線Ａｒを中心として円柱状を成し第一小径部３１の外径よりも大きな外径の第二小径部３４と、軸線Ａｒを中心として円柱状を成し第二小径部３４の外径よりも大きな外径の大径部４１と、を有する。後軸部２８の軸線上流側Ｄａｕには第一小径部３１が接続されている。この第一小径部３１の軸線上流側Ｄａｕには第二小径部３４が接続されている。この第二小径部３４の軸線上流側Ｄａｕには大径部４１が接続されている。
【0038】
後軸部２８は、冷却空気Ａｃが流通可能な主冷却空気通路２９を有する。主冷却空気通路２９は、後軸部２８の図示されていない後端面から軸線上流側Ｄａｕに向かって第二小径部３４内まで延びている。
【0039】
第一小径部３１は、複数の第一径方向通路３２と、複数の軸方向通路３３と、を有する。第一径方向通路３２は、第一小径部３１内を径方向Ｄｒに延びている。この第一径方向通路３２の径方向内側Ｄｒｉの端は、主冷却空気通路２９の軸線上流側Ｄａｕの端に接続されている。軸方向通路３３は、第一径方向通路３２の径方向外側Ｄｒｏの端から軸線上流側Ｄａｕに向かって、第一小径部３１内まで延びている。
【0040】
第二小径部３４（以下、単に小径部という場合がある。）は、図３～図７に示すように、複数の第二径方向通路３５と、複数の通路溝３６と、シール板溝３７と、蓋止め溝３８と、を有する。複数の第二径方向通路３５及び複数の通路溝３６は、いずれも、複数の動翼５０毎に存在する。第二径方向通路３５（以下、単に径方向通路という場合がある）は、第二小径部３４内を径方向Ｄｒに延びている。この第二径方向通路３５の径方向内側Ｄｒｉの端は、第一小径部３１における軸方向通路３３の軸線上流側Ｄａｕの端に接続されている。通路溝３６は、第二小径部３４の外周面から径方向内側Ｄｒｉに凹んで径方向外側Ｄｒｏの縁が開口を成し、第二径方向通路３５の径方向外側Ｄｒｏの端から軸線上流側Ｄａｕに向かって傾斜方向Ｄｉに延びている。シール板溝３７は、第二小径部３４中で大径部４１との境目の位置に形成されている。このシール板溝３７は、径方向外側Ｄｒｏから径方向内側Ｄｒｉに凹んで周方向Ｄｃに延びている。このシール板溝３７の溝深さは、通路溝３６の溝深さよりも浅い。蓋止め溝３８は、第二小径部３４中で、複数の第二径方向通路３５よりも軸線下流側Ｄａｄの位置に形成されている。この蓋止め溝３８は、径方向外側Ｄｒｏから径方向内側Ｄｒｉに凹んで周方向Ｄｃに延びている。このシール板溝３７の溝深さも、通路溝３６の溝深さよりも浅い。
【0041】
大径部４１は、複数の動翼５０毎の翼溝４２を有する。翼溝４２は、大径部４１の外周面４１ｏから径方向内側Ｄｒｉに凹み、傾斜方向Ｄｉに延びて大径部４１を貫通している。翼溝４２は、ここに動翼５０の翼根６５が嵌り込めるよう、翼根６５と同様、傾斜方向Ｄｉに対して垂直な断面形状がクリスマスツリー形状である。ここで、以下の説明の都合上、一対の溝側面相互間の幅が大きい部分のうちで、最も径方向内側Ｄｒｉの部分を第一大幅部４２ｆとする。この第一大幅部４２ｆ中で最も径方向内側Ｄｒｉに位置し、径方向内側Ｄｒｉを向く面が、この翼溝４２の翼溝底面４２ｂを成す。翼溝４２の第一大幅部４２ｆの径方向Ｄｒの寸法は、翼根６５の第一大幅部６５ｆの径方向Ｄｒの寸法よりも大きい。このため、翼根６５が翼溝４２に嵌まり込んだ際、根底面６５ｂと翼溝底面４２ｂとの間に、冷却空気が流通可能な通路である傾斜方向通路４３が形成される。第二小径部３４における通路溝３６の傾斜方向Ｄｉに垂直な断面形状は、翼溝４２における第一大幅部４２ｆの傾斜方向Ｄｉに垂直な断面形状と一致し、且つ通路溝３６の底面である通路溝底面３６ｂは、翼溝底面４２ｂに連なっている。
【0042】
前シール板７０は、図２に示すように、複数の動翼５０におけるシャンク６１の前端面６２と対向し且つ周方向Ｄｃに延びて、複数の動翼５０毎のシャンク６１相互間の軸線上流側Ｄａｕの部分を塞ぐことができる。この前シール板７０の径方向外側Ｄｒｏの部分は、プラットフォーム５２の前シール板溝５８に嵌まり込む。また、この前シール板７０の径方向内側Ｄｒｉの部分は、前シール板止め部材７１により、ロータディスク２７ｆに対して相対移動不能に拘束される。
【0043】
後シール板７２は、板本体７３と、突出部７４と、を有する。板本体７３は、シャンク６１の後端面６３と対向し且つ周方向Ｄｃに延びて、複数の動翼５０毎のシャンク６１相互間の軸線下流側Ｄａｄの部分を塞ぐことができる。突出部７４は、板本体７３の径方向内側Ｄｒｉの縁の一部から径方向内側Ｄｒｉに突出している。板本体７３の径方向外側Ｄｒｏの部分は、プラットフォーム５２の後シール板溝５９に嵌まり込む。また、板本体７３の径方向外側Ｄｒｏの部分は、第二小径部３４のシール板溝３７に嵌まり込む。
【0044】
蓋部材８０は、動翼５０とは独立した部品であり、第二小径部３４の通路溝３６に嵌まり込んで、この通路溝３６の開口３６ｏを塞ぐことができる部品である。通路溝３６は、前述したように、傾斜方向Ｄｉに延びている溝である。このため、蓋部材８０も、傾斜方向Ｄｉに延びている部品である。蓋部材８０は、軸線上流側Ｄａｕを向く前端面８１と、軸線下流側Ｄａｄを向く後端面８２と、径方向内側Ｄｒｉを向く蓋底面８０ｂと、シール板移動規制溝８３と、を有する。蓋部材８０が通路溝３６に嵌り込んで通路溝３６の開口３６ｏを塞いでいる状態では、蓋部材８０の前端面８１は、翼根６５の後端面６７中で第一大幅部６５ｆの部分と傾斜方向Ｄｉで対向する。さらに、この状態では、蓋底面８０ｂが根底面６５ｂと実質的に面一になる。また、この蓋部材８０の傾斜方向Ｄｉに対して垂直な断面形状は、翼根６５の第一大幅部６５ｆの傾斜方向Ｄｉに対して垂直な断面形状に対応した形状である。通路溝３６の傾斜方向Ｄｉに対して垂直な断面形状は、前述したように、翼溝４２における第一大幅部４２ｆの傾斜方向Ｄｉに垂直な断面形状と一致している。このため、蓋部材８０が通路溝３６に嵌り込んだ状態では、蓋底面８０ｂと通路溝底面３６ｂとの間には、冷却空気が流通可能で、且つ根底面６５ｂと翼溝底面４２ｂとの間の傾斜方向通路４３と連通した傾斜方向通路３９が形成される。さらに、蓋部材８０が第二小径部３４の通路溝３６に嵌り込むと、蓋部材８０は、第二小径部３４に対して径方向外側Ｄｒｏに相対移動できなくなる。
【0045】
蓋部材８０のシール板移動規制溝８３は、この蓋部材８０中の軸線上流側Ｄａｕの位置に形成されている。このシール板移動規制溝８３は、後シール板７２の突出部７４が入り込めるよう、径方向外側Ｄｒｏから径方向内側Ｄｒｉに向かって凹んでいる。蓋部材８０が通路溝３６に嵌り込んで通路溝３６の開口３６ｏを塞いでいる状態では、このシール板移動規制溝８３は、軸線方向Ｄａで、第二小径部３４の後シール板溝５９と同じ位置に形成されている。蓋部材８０が通路溝３６に嵌り込んで通路溝３６の開口３６ｏを塞いでいる状態では、このシール板移動規制溝８３の底面は、第二小径部３４のシール板溝３７の底面よりも径方向内側Ｄｒｉに位置している。
【0046】
蓋止め部材８５は、複数の動翼５０毎に存在する第一止め部材８６と、複数の第二止め部材８７と、複数の動翼５０毎に存在する間隔変更部材８８と、を有する。第一止め部材８６は、蓋部材８０の後端面８２に接触可能な板状の部材である。第二止め部材８７は、周方向Ｄｃに延び、第一止め部材８６の軸線下流側Ｄａｄに配置される板状の部材である。間隔変更部材８８は、雄ネジである。第一止め部材８６及び第二止め部材８７には、それぞれ、軸線方向Ｄａに貫通し、雄ネジである間隔変更部材８８が捩込み可能な雌ネジ８６ｓ，８７ｓが形成されている。但し、第二止め部材８７の雌ネジ８７ｓは、第一止め部材８６の雌ネジ８６ｓに対する逆ネジである。このため、第一止め部材８６の雌ネジ８６ｓ及び第二止め部材８７の雌ネジ８７ｓに、雄ネジである間隔変更部材８８を捩じ込んだ後、この雄ネジである間隔変更部材８８を回すと、第一止め部材８６と第二止め部材８７との軸線方向Ｄａの間隔が変わる。
【0047】
次に、以上で説明した最終段ディスクユニット２５ｆの組立順序について説明する。
まず、ロータディスク２７ｆの翼溝４２と動翼５０の翼根６５とを軸線方向Ｄａで対向させる。そして、この動翼５０を傾斜方向Ｄｉに移動させて、動翼５０の翼根６５をロータディスク２７ｆの翼溝４２に嵌め込む。
まず、ロータディスク２７ｆの翼溝４２と動翼５０の翼根６５とを軸線方向Ｄａで対向させる。そして、この動翼５０を傾斜方向Ｄｉに移動させて、動翼５０の翼根６５をロータディスク２７ｆの翼溝４２に嵌め込む。
【0048】
次に、前シール板７０及び後シール板７２をロータディスク２７ｆに取り付ける。後シール板７２を取り付ける際には、後シール板７２を周方向Ｄｃに移動させて、後シール板７２における板本体７３の径方向外側Ｄｒｏ部分を動翼５０の後シール板溝５９に嵌め込み、この後シール板７２における板本体７３の径方向内側Ｄｒｉの部分を第二小径部３４のシール板溝３７に嵌め込む。このとき、後シール板７２の突出部７４が、周方向Ｄｃで第二小径部３４の通路溝３６と同じ位置になるよう、後シール板７２を周方向Ｄｃに移動させる。
【0049】
次に、蓋部材８０の前端面８１と第二小径部３４の通路溝３６とを軸線方向Ｄａで対向させる。そして、この蓋部材８０を傾斜方向Ｄｉに移動させて、蓋部材８０を通路溝３６に嵌め込むと共に、蓋部材８０の前端面８１を翼根６５の後端面６３，６７と軸線方向Ｄａで対向させる。蓋部材８０が通路溝３６に嵌り込むと、この蓋部材８０は、第二小径部３４に対して相対的に径方向Ｄｒに移動不能になる。また、蓋部材８０が通路溝３６に嵌り込むと、後シール板７２の突出部７４が蓋部材８０のシール板移動規制溝８３内に収まり、後シール板７２は周方向Ｄｃに移動不能になる。以上のように、本実施形態では、簡単な構成で且つ簡単な組み立て順で、後シール板７２を周方向Ｄｃに移動不能にすることができる。
【0050】
次に、第一止め部材８６と第二止め部材８７との間隔が最小になるように、第一止め部材８６の雌ネジ８６ｓ及び第二止め部材８７の雌ネジ８７ｓに、雄ネジである間隔変更部材８８を捩じ込み、第一止め部材８６と第二止め部材８７とを間隔変更部材８８で連結する。次に、間隔変更部材８８で連結された第一止め部材８６と第二止め部材８７とを、第二小径部３４の蓋止め溝３８に入れる。そして、雄ネジである間隔変更部材８８を回転させて、第一止め部材８６と第二止め部材８７との間隔を広げ、第一止め部材８６を蓋部材８０の後端面８２に接触させ、この蓋部材８０の前端面８１を翼根６５の後端面６７に接触させる。この結果、蓋部材８０は、傾斜方向Ｄｉに移動不能になる。
【0051】
以上で、最終段ディスクユニット２５ｆの組立が完了する。
【0052】
複数の動翼列２３ｂ毎の動翼５０におけるプラットフォーム５２の径方向外側Ｄｒｏで、タービンケーシング２１の径方向内側Ｄｒｉの環状の燃焼ガス流路中には、燃焼器１５からの燃焼ガスＧが流入する。この燃焼ガス流路中には、動翼５０の翼体５１が存在する。
【0053】
この最終段ディスクユニット２５ｆでは、冷却空気Ａｃが後軸部２８の主冷却空気通路２９内に供給される。冷却空気Ａｃは、主冷却空気通路２９から第一小径部３１の第一径方向通路３２及び第一小径部３１の軸方向通路３３を経て、第二小径部３４の第二径方向通路３５に流入する。冷却空気Ａｃは、この第二径方向通路３５から、第二小径部３４の通路溝３６と蓋部材８０とで形成される傾斜方向通路３９を経て、翼溝４２内の傾斜方向通路４３に流入する。翼溝４２内の傾斜方向通路４３に流入した冷却空気Ａｃは、動翼５０の翼冷却空気通路６９に流入し、この動翼５０の翼体５１を冷却する。
【0054】
本実施形態では、小径部３４の通路溝３６の開口３６ｏを、動翼５０とは独立した部品である蓋部材８０で塞いでいる。このため、本実施形態では、前述の特許文献１に記載の動翼のように、翼根から軸線下流側Ｄａｄに向かって突出している顎部が不要になる。従って、本態様の動翼５０は、顎部がなく、翼根６５の後端面６７がシャンク６１の後端面６３と連なり、且つ、翼根６５の後端面６７の径方向内側Ｄｒｉの縁が翼根６５の根底面６５ｂの軸線下流側Ｄａｄの縁に接続されている。
【0055】
このため、本実施形態では、動翼５０中でロータディスク２７ｆから力を受ける翼根６５の軸線方向Ｄａの長さを長くしても、動翼５０の軸線方向Ｄａの長さを抑えることができる。
【0056】
本開示は、以上で説明した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加、変更、置き換え、部分的削除等が可能である。
【0057】
「付記」
以上の実施形態におけるタービンロータは、例えば、以下のように把握される。
以上の実施形態におけるタービンロータは、例えば、以下のように把握される。
【0058】
（１）第一態様におけるタービンロータは、
軸線Ａｒを中心とするロータディスク２７ｆと、前記軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んで、前記ロータディスク２７ｆに取り付けられる複数の動翼５０と、前記複数の動翼５０毎に設けられ、前記ロータディスク２７ｆに取り付けられる蓋部材８０と、を備える。前記複数の動翼５０は、いずれも、前記軸線Ａｒに対する径方向Ｄｒに垂直な断面が翼形を成し、前記径方向Ｄｒに延びる翼体５１と、前記翼体５１の前記径方向Ｄｒにおける径方向外側Ｄｒｏと径方向内側Ｄｒｉとのうち前記径方向内側Ｄｒｉに端に設けられているプラットフォーム５２と、前記プラットフォーム５２の前記径方向内側Ｄｒｉに設けられ、径方向視すると前記軸線Ａｒに対して挟角を成す方向である傾斜方向Ｄｉに延びるシャンク６１と、前記シャンク６１の前記径方向内側Ｄｒｉに設けられ、前記傾斜方向Ｄｉに延びる翼根６５と、前記翼根６５、前記シャンク６１、前記プラットフォーム５２、及び前記翼体５１内に連なって形成されている翼冷却空気通路６９と、を有する。
前記シャンク６１は、前記軸線Ａｒが延びる軸線方向Ｄａにおける軸線上流側Ｄａｕと軸線下流側Ｄａｄとのうち前記軸線下流側Ｄａｄを向く後端面６３を有する。
前記翼根６５は、前記軸線下流側Ｄａｄを向き且つ前記シャンク６１の前記後端面６３と連なる後端面６７と、前記径方向内側Ｄｒｉを向く根底面６５ｂと、を有する。前記翼根６５の前記後端面６７の前記径方向内側Ｄｒｉの縁が前記根底面６５ｂの前記軸線下流側Ｄａｄの縁に接続されている。前記根底面６５ｂの前記軸線下流側Ｄａｄの縁は、前記軸線方向Ｄａで、前記シャンク６１の前記後端面６３と同じ位置である、又は前記シャンク６１の前記後端面６３よりも前記軸線上流側Ｄａｕに位置する。前記翼冷却空気通路６９は、前記翼根６５の前記根底面６５ｂ及び前記翼体５１の翼面で開口する。前記ロータディスク２７ｆは、前記軸線Ａｒを中心として円柱状の小径部３４と、前記軸線Ａｒを中心として円柱状を成し前記小径部３４の外径よりも大きな外径の大径部４１と、を有する。前記小径部３４は、前記大径部４１の前記軸線下流側Ｄａｄに接続されている。前記小径部３４は、前記複数の動翼５０毎に通路溝３６を有する。前記通路溝３６は、前記小径部３４の外周面から前記径方向内側Ｄｒｉに凹んで前記径方向外側Ｄｒｏの縁が開口３６ｏを成し、前記大径部４１に向かって前記傾斜方向Ｄｉに延びている。前記大径部４１は、複数の動翼５０毎に、翼溝４２を有する。前記翼溝４２は、前記翼根６５が挿入可能に前記径方向外側Ｄｒｏから前記径方向内側Ｄｒｉに凹み、前記傾斜方向Ｄｉに延びて前記大径部４１を貫通している。前記翼溝４２は、前記径方向外側Ｄｒｏを向き且つ前記翼根６５の根底面６５ｂと前記径方向Ｄｒで間隔をあけて対向する翼溝底面４２ｂを有する。前記翼溝底面４２ｂは、前記通路溝３６の底面である通路溝底面３６ｂと連なる。前記蓋部材８０は、前記通路溝３６の前記開口３６ｏを塞ぐ。前記通路溝３６中で前記蓋部材８０よりも前記径方向内側Ｄｒｉの部分は、冷却空気Ａｃが流通可能で前記大径部４１の前記翼溝４２内に連なる通路３９を成す。
軸線Ａｒを中心とするロータディスク２７ｆと、前記軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んで、前記ロータディスク２７ｆに取り付けられる複数の動翼５０と、前記複数の動翼５０毎に設けられ、前記ロータディスク２７ｆに取り付けられる蓋部材８０と、を備える。前記複数の動翼５０は、いずれも、前記軸線Ａｒに対する径方向Ｄｒに垂直な断面が翼形を成し、前記径方向Ｄｒに延びる翼体５１と、前記翼体５１の前記径方向Ｄｒにおける径方向外側Ｄｒｏと径方向内側Ｄｒｉとのうち前記径方向内側Ｄｒｉに端に設けられているプラットフォーム５２と、前記プラットフォーム５２の前記径方向内側Ｄｒｉに設けられ、径方向視すると前記軸線Ａｒに対して挟角を成す方向である傾斜方向Ｄｉに延びるシャンク６１と、前記シャンク６１の前記径方向内側Ｄｒｉに設けられ、前記傾斜方向Ｄｉに延びる翼根６５と、前記翼根６５、前記シャンク６１、前記プラットフォーム５２、及び前記翼体５１内に連なって形成されている翼冷却空気通路６９と、を有する。
前記シャンク６１は、前記軸線Ａｒが延びる軸線方向Ｄａにおける軸線上流側Ｄａｕと軸線下流側Ｄａｄとのうち前記軸線下流側Ｄａｄを向く後端面６３を有する。
前記翼根６５は、前記軸線下流側Ｄａｄを向き且つ前記シャンク６１の前記後端面６３と連なる後端面６７と、前記径方向内側Ｄｒｉを向く根底面６５ｂと、を有する。前記翼根６５の前記後端面６７の前記径方向内側Ｄｒｉの縁が前記根底面６５ｂの前記軸線下流側Ｄａｄの縁に接続されている。前記根底面６５ｂの前記軸線下流側Ｄａｄの縁は、前記軸線方向Ｄａで、前記シャンク６１の前記後端面６３と同じ位置である、又は前記シャンク６１の前記後端面６３よりも前記軸線上流側Ｄａｕに位置する。前記翼冷却空気通路６９は、前記翼根６５の前記根底面６５ｂ及び前記翼体５１の翼面で開口する。前記ロータディスク２７ｆは、前記軸線Ａｒを中心として円柱状の小径部３４と、前記軸線Ａｒを中心として円柱状を成し前記小径部３４の外径よりも大きな外径の大径部４１と、を有する。前記小径部３４は、前記大径部４１の前記軸線下流側Ｄａｄに接続されている。前記小径部３４は、前記複数の動翼５０毎に通路溝３６を有する。前記通路溝３６は、前記小径部３４の外周面から前記径方向内側Ｄｒｉに凹んで前記径方向外側Ｄｒｏの縁が開口３６ｏを成し、前記大径部４１に向かって前記傾斜方向Ｄｉに延びている。前記大径部４１は、複数の動翼５０毎に、翼溝４２を有する。前記翼溝４２は、前記翼根６５が挿入可能に前記径方向外側Ｄｒｏから前記径方向内側Ｄｒｉに凹み、前記傾斜方向Ｄｉに延びて前記大径部４１を貫通している。前記翼溝４２は、前記径方向外側Ｄｒｏを向き且つ前記翼根６５の根底面６５ｂと前記径方向Ｄｒで間隔をあけて対向する翼溝底面４２ｂを有する。前記翼溝底面４２ｂは、前記通路溝３６の底面である通路溝底面３６ｂと連なる。前記蓋部材８０は、前記通路溝３６の前記開口３６ｏを塞ぐ。前記通路溝３６中で前記蓋部材８０よりも前記径方向内側Ｄｒｉの部分は、冷却空気Ａｃが流通可能で前記大径部４１の前記翼溝４２内に連なる通路３９を成す。
【0059】
本態様では、冷却空気Ａｃが、小径部３４の通路溝３６と蓋部材８０とで形成されている通路３９、及び、翼根６５の根底面６５ｂと翼溝４２の翼溝底面４２ｂとの間に形成されている通路４３を経て、動翼５０の翼冷却空気通路６９内に流入する。この冷却空気Ａｃは、翼冷却空気通路６９内を流れる過程で、動翼５０を冷却した後、動翼５０の翼面に形成されている開口から動翼５０外に流出する。よって、本態様では、動翼５０を冷却空気Ａｃで冷却することができる。
【0060】
本態様では、小径部３４の通路溝３６の開口３６ｏを、動翼５０とは独立した部品である蓋部材８０で塞いでいる。このため、本態様では、前述の特許文献１に記載の動翼のように、翼根から軸線下流側Ｄａｄに向かって突出している顎部が不要になる。従って、本態様の動翼５０は、顎部がなく、翼根６５の後端面６７がシャンク６１の後端面６３と連なり、且つ、翼根６５の後端面６７の径方向内側Ｄｒｉの縁が翼根６５の根底面６５ｂの軸線下流側Ｄａｄの縁に接続されている。
【0061】
このため、本態様では、動翼５０中でロータディスク２７ｆから力を受ける翼根６５の軸線方向Ｄａの長さを長くしても、動翼５０の軸線方向Ｄａの長さを抑えることができる。
【0062】
（２）第二態様におけるタービンロータは、
前記第一態様におけるタービンロータ２３において、前記小径部３４は、前記複数の動翼５０毎に径方向通路３５を有する。前記径方向通路３５は、冷却空気Ａｃが流通可能に前記小径部３４内を前記径方向Ｄｒに延びている。前記通路溝３６は、前記径方向通路３５の前記径方向外側Ｄｒｏの端から前記大径部４１に向かって前記傾斜方向Ｄｉに延びている。
前記第一態様におけるタービンロータ２３において、前記小径部３４は、前記複数の動翼５０毎に径方向通路３５を有する。前記径方向通路３５は、冷却空気Ａｃが流通可能に前記小径部３４内を前記径方向Ｄｒに延びている。前記通路溝３６は、前記径方向通路３５の前記径方向外側Ｄｒｏの端から前記大径部４１に向かって前記傾斜方向Ｄｉに延びている。
【0063】
（３）第三態様におけるタービンロータは、
前記第一態様又は前記第二態様におけるタービンロータ２３において、前記複数の動翼５０における前記シャンク６１の前記後端面６３と対向し且つ前記周方向Ｄｃに延びて、前記複数の動翼５０毎の前記シャンク６１相互間の軸線下流側Ｄａｄの部分を塞ぐ板本体７３を有する後シール板７２を備える。前記後シール板７２の前記径方向外側Ｄｒｏの部分は前記プラットフォーム５２に接し、前記後シール板７２の前記径方向内側Ｄｒｉの部分は前記蓋部材８０に接する。
前記第一態様又は前記第二態様におけるタービンロータ２３において、前記複数の動翼５０における前記シャンク６１の前記後端面６３と対向し且つ前記周方向Ｄｃに延びて、前記複数の動翼５０毎の前記シャンク６１相互間の軸線下流側Ｄａｄの部分を塞ぐ板本体７３を有する後シール板７２を備える。前記後シール板７２の前記径方向外側Ｄｒｏの部分は前記プラットフォーム５２に接し、前記後シール板７２の前記径方向内側Ｄｒｉの部分は前記蓋部材８０に接する。
【0064】
本態様では、周方向Ｄｃで隣り合う動翼５０のシャンク６１相互間に流入した燃焼ガスＧが、ここから軸線下流側Ｄａｄに流れるのを抑えることができる。
【0065】
（４）第四態様におけるタービンロータは、
前記第三態様におけるタービンロータ２３において、前記後シール板７２は、前記板本体７３と、前記板本体７３の前記径方向内側Ｄｒｉの縁の一部から前記径方向内側Ｄｒｉに突出する突出部７４と、を有する。前記プラットフォーム５２は、前記径方向内側Ｄｒｉから前記径方向外側Ｄｒｏに凹んで、前記周方向Ｄｃに延び、前記板本体７３の前記径方向外側Ｄｒｏの部分が入り込む後シール板溝５９を有する。前記蓋部材８０は、前記径方向外側Ｄｒｏから前記径方向内側Ｄｒｉに凹んで、前記後シール板７２の前記突出部７４が入り込んで、前記後シール板７２の前記周方向Ｄｃの移動を規制するシール板移動規制溝８３を有する。
前記第三態様におけるタービンロータ２３において、前記後シール板７２は、前記板本体７３と、前記板本体７３の前記径方向内側Ｄｒｉの縁の一部から前記径方向内側Ｄｒｉに突出する突出部７４と、を有する。前記プラットフォーム５２は、前記径方向内側Ｄｒｉから前記径方向外側Ｄｒｏに凹んで、前記周方向Ｄｃに延び、前記板本体７３の前記径方向外側Ｄｒｏの部分が入り込む後シール板溝５９を有する。前記蓋部材８０は、前記径方向外側Ｄｒｏから前記径方向内側Ｄｒｉに凹んで、前記後シール板７２の前記突出部７４が入り込んで、前記後シール板７２の前記周方向Ｄｃの移動を規制するシール板移動規制溝８３を有する。
【0066】
タービンロータ２３を組み立てる際、本態様では、まず、大径部４１の翼溝４２に動翼５０の翼根６５を入れる。次に、後シール板７２における板本体７３の径方向外側Ｄｒｏの部分を動翼５０の後シール板溝５９に入れる。次に、この後シール板７２を周方向Ｄｃに移動させて、後シール板７２の突出部７４を通路溝３６中に位置させる。その後、通路溝３６の開口３６ｏを蓋部材８０で塞ぐ。後シール板７２の突出部７４は、通路溝３６の開口３６ｏを塞いだ蓋部材８０のシール板移動規制溝８３に嵌まり込み、後シール板７２の周方向Ｄｃへの移動が抑制される。以上のように、本態様では、簡単な構成で、且つ簡単な組み立て順で、後シール板７２の周方向Ｄｃへの移動を抑制することができる。
【0067】
（５）第五態様におけるタービンロータは、
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様におけるタービンロータ２３において、前記蓋部材８０における前記軸線下流側Ｄａｄを向く後端面８２に接して、前記ロータディスク２７ｆに対する前記蓋部材８０の前記軸線下流側Ｄａｄへの移動を規制する蓋止め部材８５を備える。前記ロータディスク２７ｆの前記小径部３４は、前記径方向外側Ｄｒｏから前記径方向内側Ｄｒｉに向かって凹み前記蓋止め部材８５が入り込む蓋止め溝３８を有する。
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様におけるタービンロータ２３において、前記蓋部材８０における前記軸線下流側Ｄａｄを向く後端面８２に接して、前記ロータディスク２７ｆに対する前記蓋部材８０の前記軸線下流側Ｄａｄへの移動を規制する蓋止め部材８５を備える。前記ロータディスク２７ｆの前記小径部３４は、前記径方向外側Ｄｒｏから前記径方向内側Ｄｒｉに向かって凹み前記蓋止め部材８５が入り込む蓋止め溝３８を有する。
【0068】
本態様は、蓋部材８０の軸線下流側Ｄａｄへの移動を抑制することができる。
【0069】
（６）第六態様におけるタービンロータは、
前記第五態様におけるタービンロータ２３において、前記蓋止め部材８５は、前記蓋部材８０の前記後端面８２に接触可能な第一止め部材８６と、前記第一止め部材８６の前記軸線下流側Ｄａｄに配置される第二止め部材８７と、前記第一止め部材８６と前記第二止め部材８７との前記軸線方向Ｄａの間隔を変更可能な間隔変更部材８８と、を有する。
前記第五態様におけるタービンロータ２３において、前記蓋止め部材８５は、前記蓋部材８０の前記後端面８２に接触可能な第一止め部材８６と、前記第一止め部材８６の前記軸線下流側Ｄａｄに配置される第二止め部材８７と、前記第一止め部材８６と前記第二止め部材８７との前記軸線方向Ｄａの間隔を変更可能な間隔変更部材８８と、を有する。
【0070】
以上の実施形態におけるガスタービンは、例えば、以下のように把握される。
（７）第七態様におけるガスタービンは、
前記第一態様から前記第六態様のうちのいずれか一態様におけるタービンロータ２３と、前記タービンロータ２３の外周側を覆うタービンケーシング２１と、を備える。
（７）第七態様におけるガスタービンは、
前記第一態様から前記第六態様のうちのいずれか一態様におけるタービンロータ２３と、前記タービンロータ２３の外周側を覆うタービンケーシング２１と、を備える。
【符号の説明】
【0071】
１：ガスタービンケーシング
２：中間ケーシング
３：ガスタービンロータ
１０：圧縮機
１１：圧縮機ケーシング
１２：静翼列
１３：圧縮機ロータ
１３ｂ：動翼列
１３ｒ：ロータ軸
１５：燃焼器
２０：タービン
２１：タービンケーシング
２２：静翼列
２３：タービンロータ
２３ｂ：動翼列
２３ｒ：ロータ軸
２５：ディスクユニット
２５ｆ：最終段ディスクユニット
２６：スピンドルボルト
２７：ロータディスク
２７f：（最終段の）ロータディスク
２８：後軸部
２９：主冷却空気通路
３１：第一小径部
３２：第一径方向通路
３３：軸方向通路
３４：第二小径部（又は、単に小径部）
３５：第二径方向通路（又は、単に径方向通路）
３６：通路溝
３６ｂ：通路溝底面
３６ｏ：開口
３７：シール板溝
３８：蓋止め溝
３９：傾斜方向通路
４１：大径部
４１ｏ：外周面
４２：翼溝
４２ｂ：翼溝底面
４２ｆ：第一大幅部
４３：傾斜方向通路
５０：動翼
５１：翼体
５２：プラットフォーム
５３：ガスパス面
５４：反ガスパス面
５５：前端面
５６：後端面
５７：側面
５８：前シール板溝
５９：後シール板溝
６１：シャンク
６２：前端面
６３：後端面
６４：側面
６５：翼根
６５ｂ：根底面
６５ｆ：第一大幅部
６６：前端面
６７：後端面
６８：側面
６９：翼冷却空気通路
７０：前シール板
７１：前シール板止め部材
７２：後シール板
７３：板本体
７４：突出部
８０：蓋部材
８０ｂ：蓋底面
８１：前端面
８２：後端面
８３：シール板移動規制溝
８５：蓋止め部材
８６：第一止め部材
８６ｓ：雌ネジ
８７：第二止め部材
８７ｓ：雌ネジ
８８：間隔変更部材
Ａ：空気
Ａｃ：冷却空気
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
Ａｒ：軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側
Ｄｉ：傾斜方向
２：中間ケーシング
３：ガスタービンロータ
１０：圧縮機
１１：圧縮機ケーシング
１２：静翼列
１３：圧縮機ロータ
１３ｂ：動翼列
１３ｒ：ロータ軸
１５：燃焼器
２０：タービン
２１：タービンケーシング
２２：静翼列
２３：タービンロータ
２３ｂ：動翼列
２３ｒ：ロータ軸
２５：ディスクユニット
２５ｆ：最終段ディスクユニット
２６：スピンドルボルト
２７：ロータディスク
２７f：（最終段の）ロータディスク
２８：後軸部
２９：主冷却空気通路
３１：第一小径部
３２：第一径方向通路
３３：軸方向通路
３４：第二小径部（又は、単に小径部）
３５：第二径方向通路（又は、単に径方向通路）
３６：通路溝
３６ｂ：通路溝底面
３６ｏ：開口
３７：シール板溝
３８：蓋止め溝
３９：傾斜方向通路
４１：大径部
４１ｏ：外周面
４２：翼溝
４２ｂ：翼溝底面
４２ｆ：第一大幅部
４３：傾斜方向通路
５０：動翼
５１：翼体
５２：プラットフォーム
５３：ガスパス面
５４：反ガスパス面
５５：前端面
５６：後端面
５７：側面
５８：前シール板溝
５９：後シール板溝
６１：シャンク
６２：前端面
６３：後端面
６４：側面
６５：翼根
６５ｂ：根底面
６５ｆ：第一大幅部
６６：前端面
６７：後端面
６８：側面
６９：翼冷却空気通路
７０：前シール板
７１：前シール板止め部材
７２：後シール板
７３：板本体
７４：突出部
８０：蓋部材
８０ｂ：蓋底面
８１：前端面
８２：後端面
８３：シール板移動規制溝
８５：蓋止め部材
８６：第一止め部材
８６ｓ：雌ネジ
８７：第二止め部材
８７ｓ：雌ネジ
８８：間隔変更部材
Ａ：空気
Ａｃ：冷却空気
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
Ａｒ：軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側
Ｄｉ：傾斜方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】