專利名稱：燃氣輪機及輪盤以及輪盤的徑方向通路形成方法
技術領域：
本發明涉及燃氣輪機及輪盤以及輪盤的徑方向通路形成方法，更詳細地說，涉及 利用空氣冷卻動葉片的燃氣輪機及輪盤以及輪盤的徑方向通路形成方法。
背景技術：
一直以來，作為從使燃料燃燒后產生的燃燒氣體取出能量的裝置，具有燃氣輪機。 燃氣輪機例如對壓縮后的空氣噴射燃料，利用使所述燃料燃燒產生的燃燒氣體的能量來使 渦輪旋轉而從轉子輸出旋轉能量。例如，專利文獻1中，公開了搭載下述渦輪冷卻系統的燃氣輪機，所述渦輪冷卻系 統中，從渦輪結構外供給的動葉片冷卻用介質在冷卻前的狀態下通過配置在輪盤的中心孔 內的中空軸內，經由設在襯墊上的徑方向孔被導向輪盤的外周側，由此冷卻動葉片。專利文獻1日本特開平9-242563號公報(段號0012)此處，在專利文獻1公開的燃氣輪機中，在作為旋轉體的輪盤的徑方向上形成的 徑方向孔上，輪盤旋轉時由于慣性力而在周方向上受到力。此時，擔心因所述徑方向孔的形 狀而在特定的部分上產生應力集中。本發明鑒于上述問題而提出，其目的是，減小在輪盤的徑方向上形成的徑方向通 路上產生的應力分布的偏置。
發明內容
為了解決上述課題，實現目的，本發明的燃氣輪機，其特征是，包括輪盤，在側周 部連結有接受燃料燃燒后產生的燃燒氣體的動葉片，從而傳遞所述動葉片接受的所述燃燒 氣體的能量而以旋轉軸為中心旋轉；以及徑方向通路，在所述輪盤上從所述旋轉軸側朝向 所述輪盤的外側形成，該徑方向通路是包括具有如下形狀的部分而形成的孔在該部分被 假想曲面截取形成的截面上，所述輪盤的周方向上的長度大于平行于所述旋轉軸的方向上 的長度，其中，所述假想曲面是以所述旋轉軸為軸心的曲面，且從所述曲面上的所有點到所 述旋轉軸的距離全部相等。所述輪盤以旋轉軸為軸旋轉時，所述徑方向通路在所述輪盤的周方向上受到力。 此處，本發明的燃氣輪機中，通過上述構成，所述徑方向通路的被所述假想曲面截取形成的 截面形成為與平行于所述旋轉軸的方向的長度相比所述輪盤的周方向的長度較大的橢圓 狀。因此，所述燃氣輪機中，在通過所述截面的圖心而與所述力正交的部位產生的應力減 小。由此，燃氣輪機中，所述徑方向通路上產生的應力分布的偏置減小。作為本發明的優選實施方式，優選的是，所述徑方向通路具備包含所述旋轉軸的 假想平面所不包括的部分。通過上述構成，本發明的燃氣輪機中，所述徑方向通路的被所述假想曲面截取形 成的截面具有形成與平行于所述旋轉軸的方向的長度相比所述輪盤的周方向的長度較大 的橢圓狀的部分。因此，所述燃氣輪機中，通過所述截面的圖心與所述力正交的部位上產生的應力減小。由此，燃氣輪機中，所述徑方向通路上產生的應力分布的偏置減小。此外，所述燃氣輪機中，由于所述徑方向通路相對于所述基準假想平面傾斜形成， 因此所述冷卻用空氣流過的通路變長。因此，所述燃氣輪機中，促進所述冷卻用空氣和冷卻 對象之間的熱交換。由此，所述燃氣輪機中，冷卻性能提高。作為本發明的優選實施方式，優選的是，所述徑方向通路，其一側開口端在形成于 所述輪盤的所述側周部內側的空間開口，另一側開口端在所述輪盤的所述側周部開口，并 且，從所述旋轉軸方向投影到與所述旋轉軸正交的面上時，相對于包括所述一側開口端和 所述旋轉軸的基準假想平面具有10度以上且45度以下的角度。通過上述構成，本發明的燃氣輪機中，通過所述截面的圖心與所述力正交的部位 上產生的應力更良好地減小。由此，燃氣輪機中，在所述徑方向通路上產生的應力分布的偏 置更良好地減小。作為本發明的優選實施方式，優選的是，所述輪盤朝向規定的旋轉方向旋轉，所述 徑方向通路在所述一側開口端部分以所述基準假想平面為界向與所述旋轉方向相反側的 區域傾斜。通過上述構成，本發明的燃氣輪機中，導入所述徑方向通路的冷卻用空氣與一側 開口端的壁面的沖撞被緩和，所述冷卻用空氣流入所述徑方向通路。即，所述燃氣輪機中， 所述冷卻用空氣容易流入所述徑方向通路。因此，所述燃氣輪機中，供給到所述徑方向通路 的所述冷卻用空氣的流量增大。由此，所述燃氣輪機中，所述冷卻用空氣和冷卻對象的熱交 換被促進。因此，所述燃氣輪機中，所述冷卻用空氣產生的冷卻性能提高。為了解決上述課題，實現目的，本發明的輪盤的特征是，具備在所述輪盤上從所述 旋轉軸側朝向所述輪盤的外側形成的徑方向通路，該徑方向通路是包括具有如下形狀的部 分而形成的孔在該部分被假想曲面截取形成的截面上，所述輪盤的周方向上的長度大于 平行于所述旋轉軸的方向上的長度，其中，所述假想曲面是以所述旋轉軸為軸心的曲面，且 從所述曲面上的所有點到所述旋轉軸的距離全部相等。本發明的輪盤以旋轉軸為軸旋轉時，所述徑方向通路在所述輪盤的周方向上受到 力。此處，所述輪盤中，通過上述構成，所述徑方向通路的被所述假想曲面截取形成的截面 形成為與平行于所述旋轉軸的方向的長度相比所述輪盤的周方向的長度較大的橢圓狀。因 此，所述輪盤中，通過所述截面的圖心與所述力正交的部位上產生的應力減小。由此，所述 輪盤中，所述徑方向通路上產生的應力分布的偏置減小。為了解決上述課題，實現目的，本發明的輪盤的徑方向通路形成方法的特征是，包 括第一工序，將所述輪盤安裝在鉆床上，所述鉆床設置為使鉆頭切削刃與包括圓盤狀的輪 盤的旋轉軸的假想平面平行且從所述假想平面偏離規定距離；第二工序，使所述鉆頭切削 刃與所述假想平面平行地移動而在所述輪盤上形成作為孔的第一個徑方向通路；第三工 序，使所述輪盤以所述旋轉軸為軸旋轉規定角度；第四工序，使所述鉆頭切削刃與所述假想 平面平行地移動而在所述輪盤上形成作為孔的第二個徑方向通路；以及第五工序，重復進 行所述第三工序和所述第四工序直至在所述輪盤上形成預期個數的所述徑方向通路。通過上述構成，本發明的輪盤的徑方向通路形成方法能夠使用現有的機床而容易 地加工所述徑方向通路。此時，具備所述徑方向通路的燃氣輪機中，所述徑方向通路的被所 述假想曲面截取形成的截面形成為與平行于所述旋轉軸的方向的長度相比所述輪盤的周方向的長度較大的橢圓狀。因此，所述燃氣輪機中，在通過所述截面的圖心與所述力正交的 部位上產生的應力減小。由此，燃氣輪機中，所述徑方向通路上產生的應力分布的偏置減此外，所述燃氣輪機中，導入所述徑方向通路的冷卻用空氣與一側開口端的壁面 的沖撞被緩和，所述冷卻用空氣流入所述徑方向通路。即，所述燃氣輪機中，所述冷卻用空 氣容易流入所述徑方向通路。因此，所述燃氣輪機中，向所述徑方向通路供給的所述冷卻用 空氣的流量增大。由此，所述燃氣輪機中，所述冷卻用空氣產生的冷卻性能提高。此外，所述燃氣輪機中，由于所述徑方向通路相對于所述基準假想平面傾斜形成， 因此所述冷卻用空氣流過的通路變長。因此，所述燃氣輪機中，所述冷卻用空氣和冷卻對象 之間的熱交換被促進。由此，所述燃氣輪機中，冷卻性能提高。本發明中，在形成于輪盤的徑方向上的徑方向通路產生的應力分布的偏置減小。
圖1圖1是表示本實施方式的燃氣輪機的構成的示意圖。圖2圖2是將本實施方式的燃氣輪機的渦輪部放大而示意地表示的剖面圖。圖3圖3是將本實施方式的在輪盤上形成的徑方向通路從旋轉軸方向投影到與 旋轉軸正交的面上的投影圖。圖4圖4是將現有的在輪盤上形成的徑方向通路從旋轉軸方向投影到與旋轉軸 正交的面上的投影圖。圖5圖5是將現有的輪盤的側周部在平面上展開而表示的示意圖。圖6圖6是將本實施方式的輪盤的側周部在平面上展開而表示的示意圖。圖7圖7是將現有的在輪盤上形成的徑方向通路的內側開口端附近從旋轉軸方 向投影到與旋轉軸正交的面上的投影圖。圖8圖8是將本實施方式的在輪盤上形成的徑方向通路的內側開口端附近從旋 轉軸方向投影到與旋轉軸正交的面上的投影圖。圖9圖9是說明在本實施方式的徑方向通路加工時使鉆頭切削刃從假想平面錯 開的量的圖。標號說明1、2燃氣輪機11第一供給通路12第一空間13、23徑方向通路13a、23a—側開口端13b、23b 另一側開口端14第二空間15冷卻通路16第二供給通路17第三空間18嵌合部
5
110渦輪部
111渦輪部機室
112渦輪側靜葉片
113渦輪側動葉片
114、214 輪盤
120壓縮部
121空氣吸入口
122壓縮機殼體
123壓縮機側靜葉片
124壓縮機側動葉片
130燃燒部
140排氣部
141排氣擴散室
150轉子
151、152 軸承
D鉆頭切削刃
GND地面
RL旋轉軸
VOl假想平面
V02基準假想平面
V03假想曲面
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明進行詳細說明。另外，本發明并不限于用于實施本發明的 最佳方式(以下稱為實施方式)。此外，下述實施方式的構成要素中，包括本領域技術人員 容易想到的要素、實質上等同的要素、所謂的均等的范圍的要素。圖1是表示本實施方式的燃氣輪機的構成的示意圖。本實施方式的燃氣輪機1設 置在地面GND上。燃氣輪機1構成從流體流動的上游側朝向下游側依次包括壓縮部120、燃 燒部130、渦輪部110、及排氣部140。壓縮部120對空氣加壓，并向燃燒部130送出加壓后的空氣。燃燒部130向所述加 壓后的空氣供給燃料。而且，燃燒部130向壓縮后的空氣噴射燃料而使所述燃料燃燒。渦 輪部110將從燃燒部130送出的所述燃燒氣體具有的能量轉換成旋轉能量。排氣部140向 大氣排出所述燃燒氣體。壓縮部120包括空氣吸入口 121、壓縮機殼體122、壓縮機側靜葉片123、及壓縮機 側動葉片124而構成。空氣吸入口 121從大氣將空氣取入到壓縮機殼體122中。多個壓縮 機側靜葉片123和多個壓縮機側動葉片124在壓縮機殼體122內交替設置。渦輪部110如圖1所示，包括渦輪部機室111、渦輪側靜葉片112、及渦輪側動葉片 113而構成。多個渦輪側靜葉片112和多個渦輪側動葉片113在渦輪部機室111內沿燃燒 氣體的流動方向交替配置。排氣部140具有與渦輪部110連接的排氣擴散室141。排氣擴散室141將通過渦輪部110后的廢氣的動壓轉換為靜壓。燃氣輪機1具有作為旋轉體的轉子150。轉子150以貫通壓縮部120、燃燒部130、 渦輪部110、排氣部140的中心部的方式設置。對于轉子150，壓縮部120側的端部由軸承 151旋轉自如地支承，排氣部140側的端部由軸承152旋轉自如地支承。此外，在轉子150上固定有多個輪盤114。在輪盤114上連結有壓縮機側動葉片 124及渦輪側動葉片113。在轉子150的壓縮部120側的端部上連結有發電機的發電機用 輸入軸。燃氣輪機1首先從壓縮部120的空氣吸入口 121取入空氣。取入的空氣被多個壓 縮機側靜葉片123和壓縮機側動葉片124壓縮。由此，所述空氣變為與大氣相比高溫/高 壓的壓縮空氣。接著，燃燒部130對所述壓縮空氣供給規定的燃料而使所述燃料燃燒。接著，構成渦輪部110的多個渦輪側靜葉片112和多個渦輪側動葉片113將在燃 燒部130中生成的燃燒氣體具有的能量轉換成旋轉能量。渦輪側動葉片113將所述旋轉能 量傳遞到轉子150。由此，轉子150進行旋轉運動。通過上述構成，燃氣輪機1驅動與轉子150連結的未圖示的發電機。另外，通過渦 輪部Iio后的廢氣在排氣部140的排氣擴散室141將動壓轉換成靜壓后，被放出至大氣中。圖2是將本實施方式的燃氣輪機的渦輪部放大而示意地表示的剖面圖。如圖2所 示，轉子150包括輪盤114和渦輪側動葉片113而構成。輪盤114以圖1及圖2所示的旋 轉軸RL為軸旋轉。在形成為圓盤狀的輪盤114的徑方向外側的側周部上沿周方向連結有 多個渦輪側動葉片113。由此，渦輪側動葉片113也與輪盤114 一起以旋轉軸RL為軸旋轉。此處，向渦輪部110供給在燃燒部130中生成的比大氣高溫/高壓的燃燒氣體。 由此，從燃燒氣體接收熱量，渦輪側動葉片113及輪盤114的溫度上升。因此，燃氣輪機1 向渦輪側動葉片113及輪盤114供給與渦輪側動葉片113及輪盤114相比低溫的冷卻用空 氣，使渦輪側動葉片113及輪盤114冷卻。此處，輪盤114及渦輪側動葉片113沿燃燒氣體的流動設有多級。對于輪盤114， 設有多個的輪盤114中，從燃燒氣體的流動的上游側開始為第一輪盤114a、第二輪盤114b。 此外，對于渦輪側動葉片113，設有多個的渦輪側動葉片113中，從燃燒氣體的流動的上游 側開始為第一渦輪側動葉片113a、第二渦輪側動葉片113b。第一渦輪側動葉片113a與第 一輪盤114a連結，第二渦輪側動葉片113b與第二輪盤114b連結。渦輪部110包括第一供給通路11、第一空間12、徑方向通路13、第二空間14、冷卻 通路15、第二供給通路16、第三空間17而構成。第一供給通路11為冷卻用空氣流動的通 路。冷卻用空氣從圖1所示的壓縮部120經過未圖示的通路和使從壓縮部120導入的空氣 冷卻的冷卻機而被供給到圖2所示的第一供給通路11。第一空間12形成于轉子150。徑方向通路13從形成為圓盤狀的第一輪盤114a的 內側朝向第一輪盤114a的徑方向外側而在第一輪盤114a上形成有多個。第二空間14形成 于第一輪盤114a和第一渦輪側動葉片113a之間。冷卻通路15在第一渦輪側動葉片113a 上形成有多個。對于第一供給通路11，從一側開口端供給冷卻用空氣，另一側的端部在第一空間 12開口。由此，冷卻用空氣經由第一供給通路11被供給到第一空間12。對于徑方向通路 13，一側開口端13a在第一空間12開口，另一側開口端13b在第二空間14開口。由此，第一空間12內的冷卻用空氣經由徑方向通路13被供給到第二空間14。此時，冷卻用空氣通 過徑方向通路13的內部并與比冷卻用空氣高溫的第一輪盤114a進行熱交換。由此，冷卻 用空氣通過徑方向通路13并使第一輪盤114a冷卻。對于冷卻通路15，一側的端部在第二空間14開口，另一側的端部在渦輪部機室 111開口。由此，第二空間14內的冷卻用空氣經由冷卻通路15排出到渦輪部機室111。此 時，冷卻用空氣通過冷卻通路15的內部并與比冷卻用空氣高溫的第一渦輪側動葉片113a 進行熱交換。由此，冷卻用空氣通過冷卻通路15并對第一渦輪側動葉片113a進行冷卻。第二供給通路16沿旋轉軸RL方向形成于第一輪盤114a上。第三空間17形成于 第一輪盤114a與第二輪盤114b之間。對于第二供給通路16，一側的端部在第一空間12開 口，另一側的端部在第三空間17開口。由此，第一空間12內的冷卻空氣中未供給到徑方向 通路13的冷卻用空氣經由第二供給通路16被導入到第三空間17。第三空間17內的冷卻用空氣流過與第一輪盤114a及第一渦輪側動葉片113a大 致相同地在第二輪盤114b及第二渦輪側動葉片113b上形成的通路、空間、冷卻用通路，對 第二輪盤114b及第二渦輪側動葉片113b進行冷卻。如圖2所示，徑方向通路13與正交于 旋轉軸RL的面平行地形成。另外，徑方向通路13也可以相對于正交于旋轉軸RL的面傾斜 而形成。圖3是將本實施方式的形成于輪盤上的徑方向通路從旋轉軸方向投影到與旋轉 軸正交的面上的投影圖。此處，燃氣輪機1在輪盤114上形成的徑方向通路13具有特點。如圖3所示，設假想平面VOl為包括旋轉軸RL的任意平面。從輪盤114的徑方向 內側朝向徑方向外側設有多個徑方向通路13。此處，徑方向通路13即使與通過旋轉軸RL 的假想平面VOl交叉、或與假想平面VOl平行，也沒有完全包含于假想平面VOl中。S卩，對 于徑方向通路13，將徑方向通路13向輪盤114的徑方向內側延長的假想的線不與旋轉軸 RL相交叉。此處，設包括徑方向通路13的一側開口端13a和旋轉軸RL的假想的面為基準假 想平面V02。燃氣輪機1中，基準假想平面V02與徑方向通路13所成的角度θ例如形成為 30度。另外，對于在輪盤114上設有多個的全部的徑方向通路13，基準假想平面V02和 徑方向通路13所成的角度θ分別相等地設定為30度，但本實施方式不限定于此。對于在 輪盤114上設有多個的全部的徑方向通路13，也可以是基準假想平面V02和徑方向通路13 所成的角度θ分別不同地設定。另外，圖3所示的嵌合部18是渦輪側動葉片113的端部嵌入的部分。嵌合部18 與在渦輪側動葉片113的端部形成的嵌合部嵌合，由此將渦輪側動葉片113支承于輪盤114 的側周部。徑方向通路13避開在輪盤114的側周部上形成有多個的嵌合部18之間，例如通 過鉆孔，從輪盤114的徑方向外側朝向輪盤114的徑方向內側形成。由此，另一側開口端 13b在設有多個的嵌合部18之間開口。圖4是將現有的在輪盤上形成的徑方向通路從旋轉軸方向投影到與旋轉軸正交 的面上的投影圖。圖5是將現有的輪盤的側周部在平面上展開表示的示意圖。現有的燃氣 輪機2如圖4所示，具備輪盤214、和在輪盤214上形成的徑方向通路23。此外，徑方向通路23的另一側開口端23b在輪盤214的側周部開口。如圖4所示，徑方向通路23的角度θ為0度時，徑方向通路23的另一側開口端 23b如圖5所示為大致正圓狀。此處，輪盤214以圖4所示的旋轉軸RL為軸旋轉時，在另一 側開口端23b，因慣性力在輪盤214上沿周方向受到力F。由此，在另一側開口端23b產生 應力。此時，另一側開口端23b的大致正圓狀的緣中，通過另一側開口端23b的圖心而與力 F正交的部位P的應力為最大。即，燃氣輪機2中，在部位P應力集中。圖6為將本實施方式的輪盤的側周部在平面上展開表示的示意圖。但是，如圖3 所示，角度ο設定為0度以外時，即使徑方向通路13通過鉆孔而形成，徑方向通路13的另 一側開口端13b如圖6所示成為輪盤114的周方向較長的橢圓狀。即，對于另一側開口端 13b，相比與旋轉軸RL平行的方向的長度h，輪盤114的周方向的長度w較大。對于徑方向通路13，輪盤114以圖3所示的旋轉軸RL為軸旋轉時，在輪盤114的 周方向受到力F。此時，若圖3所示的輪盤114和圖4所示的輪盤214在相同條件下旋轉， 則作用于另一側開口端13b的力F和作用于另一側開口端23b的力F相等。但是，若開口的 形狀不同，則即使相同的力F作用于所述開口，在特定的部位P產生的應力的大小也不同。具體而言，相比在形成為正圓狀的另一側開口端23b的部位P產生的應力，通過形 成為橢圓狀的另一側開口端13b的圖心而與力F正交的部位P上產生的應力較小。S卩，燃 氣輪機1中，使在另一側開口端13b的部位P產生的應力減小，使在另一側開口端13b產生 的應力分布的偏置減小。另外，另一側開口端13b的形狀例如為周方向的長度w比與旋轉軸RL平行的方向 的長度h小的情況，與輪盤114的周方向的長度w比與旋轉軸RL平行的方向的長度h大的 情況不同，在部位P產生的應力增大。此處，燃氣輪機1中，圖3所示的徑方向通路13相對于與旋轉軸RL正交的面傾斜 而形成時，另一側開口端13b的形狀中與旋轉軸RL平行的方向的長度h增大。S卩，徑方向 通路13相對于與旋轉軸RL正交的面傾斜而形成時，在部位P產生的應力增加。另外，燃氣輪機1中，圖3所示的徑方向通路13的一側開口端13a也與另一側開 口端13b同樣地形成為橢圓狀形狀。由此，與另一側開口端13b同樣地在一側開口端13a， 燃氣輪機1也使在一側開口端13a的部位P產生的應力減小。由此，燃氣輪機1使在一側 開口端13a產生的應力分布的偏置減小。此處，在圖3中設下述假想的曲面為假想曲面V03 以旋轉軸RL為軸心的曲面且 從所述曲面上的所有的點到旋轉軸RL的規定距離α全部相等。即，假想曲面V03是以旋 轉軸RL為軸心、底面和上面的半徑為規定距離α的圓柱的側面。另外，規定距離α是從 旋轉軸RL到一側開口端13a的距離以上且從旋轉軸RL到另一側開口端13b的距離以下的距離。對于徑方向通路13，被假想曲面V03截取形成的截面的形狀與一側開口端13a及 另一側開口端13b相同，相比與旋轉軸RL平行的方向的長度h，輪盤114的周方向的長度w 較大。由此，燃氣輪機1中，與一側開口端13a及另一側開口端13b相同，在與通過所述截 面的圖心而作用于截面的緣上的力F正交的部位產生的應力減小。因此，燃氣輪機1中，使在所述截面上產生的應力分布的偏置減小。即，燃氣輪機 1中，不限于一側開口端13a及另一側開口端13b，使在徑方向通路13上產生的應力分布的偏置減小。圖7是將現有的在輪盤上形成的徑方向通路的內側開口端附近從旋轉軸方向投 影到與旋轉軸正交的面上的投影圖。圖8是將本實施方式的在輪盤上形成的徑方向通路的 內側開口端附近從旋轉軸方向投影到與旋轉軸正交的面上的投影圖。冷卻用空氣從圖2所示的第一空間12經由一側開口端13a被導向徑方向通路13。 此時，輪盤114如圖3的箭頭RD所示，沿規定的旋轉方向旋轉。由此，從徑方向通路13觀 察時，可看到冷卻用空氣如圖8的箭頭FL所示流入一側開口端13a。此處，燃氣輪機2如圖4所示，角度θ為0度。因此，冷卻用空氣如圖7的箭頭FL 所示，與一側開口端23a的壁面沖撞，難以流入徑方向通路23。另一方面，燃氣輪機1如圖8所示，徑方向通路13與基準假想平面V02形成角度 0。即，徑方向通路13從基準假想平面V02傾斜而形成。而且，徑方向通路13以基準假想 平面V02為界，向與圖3及圖8的箭頭RD所示的輪盤114的旋轉方向相反側的區域傾斜而 形成。由此，如圖8的箭頭FL所示，使冷卻用空氣與一側開口端13a的壁面的沖撞緩和 而流入徑方向通路13。即，相比徑方向通路23，冷卻用空氣更容易流入徑方向通路13。而且，一側開口端13a如圖6及圖8所示，一側開口端13a的形狀形成為橢圓狀， 由此輪盤114的周方向的長度w比圖5及圖7所示的一側開口端23a的輪盤214的周方向 的長度w大。因此，如圖8的箭頭FL所示，與一側開口端23a相比，冷卻用空氣更容易流入 一側開口端13a。由此，燃氣輪機1向徑方向通路13供給的冷卻用空氣的流量增大。此外，與之相 伴，燃氣輪機1向圖2所示的冷卻通路15供給的冷卻用空氣的流量也增大。因此，燃氣輪 機1中，促進冷卻用空氣和渦輪側動葉片113及冷卻用空氣和輪盤114的熱交換。S卩，燃氣 輪機1中，輪盤114及渦輪側動葉片113被進一步冷卻。而且，如圖3所示，由于徑方向通路13相對于基準假想平面V02傾斜而形成，因此 與圖4所示的徑方向通路23相比冷卻用空氣流過的通路較長。因此，具備徑方向通路13 的燃氣輪機1中，冷卻用空氣與渦輪側動葉片113的接觸面積增大。由此，燃氣輪機1中， 冷卻用空氣與渦輪側動葉片113的熱交換被進一步促進。即，燃氣輪機1中，渦輪側動葉片 113被進一步冷卻。另外，雖然角度θ被設定為例如30度，但本實施方式不限于此。燃氣輪機1中， 若角度θ被設定為10度以上且45度以下，則在徑方向通路13產生的應力分布的偏置減 小。此外，燃氣輪機1中，冷卻空氣產生的冷卻性能提高。此處，如上所述，徑方向通路13例如通過鉆孔而從輪盤114的徑方向外側朝向輪 盤114的徑方向內側形成。以下，對徑方向通路13的加工方法的一實施方式進行說明。通常，如圖4所示的徑方向通路23，形成延長線與旋轉軸RL相交的通路時，鉆頭切 削刃的刃尖朝向旋轉軸RL。但是，本實施方式中，如圖3所示，鉆頭切削刃D向與假想平面 VOl偏離規定距離β的位置偏移，在徑方向通路13加工時，與假想平面VOl平行地移動。圖9是對本實施方式的徑方向通路的加工時鉆頭切削刃偏離假想平面的量進行 說明的圖。規定距離β如圖9所示，根據從旋轉軸RL到一側開口端13a的距離r、角度θ 求得。具體而言，規定距離β是距離r與sin θ之積。
加工徑方向通路13的操作員首先將圓盤狀的輪盤114安裝在鉆床上。此時，鉆頭 切削刃D設置為與假想平面VOl平行且從假想平面VOl偏離規定距離β。操作員在該條件 下加工第一個徑方向通路13。接著，操作員使輪盤114以旋轉軸RL為軸旋轉規定角度。另外，規定角度根據在 輪盤114上設置的徑方向通路13的數量求得。例如，徑方向通路13在輪盤114上以規定 數量Y形成時，輪盤114旋轉將360除以規定數量γ后而得到的角度。在該狀態下，操作 員加工第二個徑方向通路13。之后，直至在輪盤114上形成預期個數的徑方向通路13之 前，操作員重復進行使輪盤旋轉規定角度的工序和加工的工序。這樣，燃氣輪機1能夠使用現有的機床而容易地加工徑方向通路13。由此，具備徑 方向通路13的燃氣輪機1中，如上所述，使徑方向通路13上產生的應力分布的偏置減小。 此外，具備徑方向通路13的燃氣輪機1如上所述，更適當地冷卻輪盤114及渦輪側動葉片 113。另外，徑方向通路13例如形成為直線狀，但本實施方式不限于此。徑方向通路13 也可以形成為例如多個直線組合成的、即折曲的形狀。該情況下，優選具有角度θ的部分 在徑方向通路13的一側開口端13a或另一側開口端13b附近形成。具有角度θ的部分在徑方向通路13的一側開口端13a附近形成時，如上所述，冷 卻用空氣容易流入傾斜的徑方向通路13的一側開口端13a。因此，燃氣輪機1中，輪盤114 及渦輪側動葉片113被進一步冷卻。此外，另一側開口端13b在形成于輪盤114上的徑方向通路13中最遠離旋轉軸 RL。因此，另一側開口端13b附近部分在徑方向通路13中承受最大的力F。因此，具有角度 θ的部分在徑方向通路13的另一側開口端13b附近形成時，燃氣輪機1中，使在徑方向通 路13中承受最大的力F的部分上產生的應力分布的偏置減小。另外，燃氣輪機1中，也可以如圖4所示，將角度θ設定為0度。但是，該情況下， 徑方向通路13與圖4及圖5所示的徑方向通路23不同，在徑方向通路13的被假想曲面 V03截取形成的截面形成為橢圓狀。例如，燃氣輪機1中，徑方向通路13通過放電加工進行加工。由此，對于徑方向通路13，即使不具有角度θ，但如圖6所示，徑方向通路13的被 假想曲面V03截取形成的截面形成為與平行于旋轉軸RL的方向的長度h相比輪盤114的 周方向的長度w較大的橢圓狀。由此，燃氣輪機1中，如上所述，使徑方向通路13上產生的 應力分布的偏置減小。另外，本實施方式中的“橢圓狀”不一定限于正確的橢圓。即，徑方向通路13的被 假想曲面V03截取形成的截面的形狀不限于由平面上的特定兩點的距離之和恒定的點的 集合構成的曲線。徑方向通路13的被假想曲面V03截取形成的截面的形狀為不具有角部 的大致橢圓形狀即可。如上所述，本實施方式的燃氣輪機及輪盤以及輪盤的徑方向通路形成方法，對于 在輪盤的徑方向上形成有冷卻用空氣流過的徑方向通路的燃氣輪機有用，特別是適于使所 述徑方向通路上產生的應力分布的偏置減小的燃氣輪機。
權利要求
一種燃氣輪機，其特征在于，包括輪盤，在側周部連結有接受燃料燃燒后產生的燃燒氣體的動葉片，從而傳遞所述動葉片接受的所述燃燒氣體的能量而以旋轉軸為中心旋轉；以及徑方向通路，在所述輪盤上從所述旋轉軸側朝向所述輪盤的外側形成，該徑方向通路是包括具有如下形狀的部分而形成的孔在該部分被假想曲面截取形成的截面上，所述輪盤的周方向上的長度大于平行于所述旋轉軸的方向上的長度，其中，所述假想曲面是以所述旋轉軸為軸心的曲面，且從所述曲面上的所有點到所述旋轉軸的距離全部相等。
2.如權利要求1所述的燃氣輪機，其特征在于，所述徑方向通路具備包含所述旋轉軸 的假想平面所不包括的部分。
3.如權利要求2所述的燃氣輪機，其特征在于，所述徑方向通路，其一側開口端在形成于所述輪盤的所述側周部內側的空間開口，另 一側開口端在所述輪盤的所述側周部開口，并且，從所述旋轉軸方向投影到與所述旋轉軸 正交的面上時，相對于包括所述一側開口端和所述旋轉軸的基準假想平面具有10度以上 且45度以下的角度。
4.如權利要求3所述的燃氣輪機，其特征在于，所述輪盤朝向規定的旋轉方向旋轉，所述徑方向通路在所述一側開口端部分以所述基 準假想平面為界向與所述旋轉方向相反側的區域傾斜。
5.一種輪盤，其特征在于，具備在所述輪盤上從所述旋轉軸側朝向所述輪盤的外側形 成的徑方向通路，該徑方向通路是包括具有如下形狀的部分而形成的孔在該部分被假想 曲面截取形成的截面上，所述輪盤的周方向上的長度大于平行于所述旋轉軸的方向上的長 度，其中，所述假想曲面是以所述旋轉軸為軸心的曲面，且從所述曲面上的所有點到所述旋 轉軸的距離全部相等。
6.一種輪盤的徑方向通路形成方法，其特征在于，包括第一工序，將所述輪盤安裝在鉆床上，所述鉆床設置為使鉆頭切削刃與包括圓盤狀的 輪盤的旋轉軸的假想平面平行且從所述假想平面偏離規定距離；第二工序，使所述鉆頭切削刃與所述假想平面平行地移動而在所述輪盤上形成作為孔 的第一個徑方向通路；第三工序，使所述輪盤以所述旋轉軸為軸旋轉規定角度；第四工序，使所述鉆頭切削刃與所述假想平面平行地移動而在所述輪盤上形成作為孔 的第二個徑方向通路；以及第五工序，重復進行所述第三工序和所述第四工序直至在所述輪盤上形成預期個數的 所述徑方向通路。
全文摘要
燃氣輪機(1)中，包括輪盤(114)，通過在側周部連結有接受燃料燃燒后產生的燃燒氣體的渦輪側動葉片，而傳遞渦輪側動葉片接受的所述燃燒氣體的能量且以旋轉軸(RL)為中心旋轉；以及徑方向通路(13)，在輪盤(114)上從旋轉軸(RL)側朝向輪盤(114)的外側形成，是包括具有如下形狀的部分而形成的孔在該部分被假想曲面(V03)截取形成的截面上，輪盤(114)的周方向的長度大于平行于旋轉軸(RL)的方向的長度，其中，所述假想曲面(V03)是以旋轉軸(RL)為軸心的曲面，從所述曲面上的所有點到旋轉軸(RL)的距離全部相等。
文檔編號F01D5/08GK101952555SQ20088012703
公開日2011年1月19日 申請日期2008年12月24日 優先權日2008年2月28日
發明者橋本真也, 荒瀨謙一 申請人:三菱重工業株式會社