JP2603759Y2 - ガスタービンエンジン - Google Patents

ガスタービンエンジン

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JP2603759Y2
JP2603759Y2 JP1992026781U JP2678192U JP2603759Y2 JP 2603759 Y2 JP2603759 Y2 JP 2603759Y2 JP 1992026781 U JP1992026781 U JP 1992026781U JP 2678192 U JP2678192 U JP 2678192U JP 2603759 Y2 JP2603759 Y2 JP 2603759Y2
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turbine
gas
gas generator
side turbine
flow path
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JP1992026781U
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JPH0587240U (ja
Inventor
英夫 小林
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案はガスタービンエンジンに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、ガスジェネレータを有するガ
スタービンエンジンが使用されている。このガスジェネ
レータは、空気取入口から取入れた流入空気を圧縮器に
おいて圧縮し、該圧縮空気を燃焼器において燃料と混合
して燃焼させることによって高温高圧の燃焼ガスを発生
させ、この燃焼ガスを利用してガスジェネレータ側ター
ビンを回転させるとともに、ガスジェネレータ側タービ
ンを挿通させた後の燃焼ガスを後段に配される出力側タ
ービンに供給する。すなわち、ガスジェネレータは、出
力側タービンへ供給する高温高圧ガスの発生装置として
の機能を有している。
【0003】ガスジェネレータ側タービンには、圧縮器
が連結されており、燃焼によって得られた回転力は次の
燃焼に使用される空気の圧縮作業に利用されることにな
る。また、出力側タービンには、駆動輪等の負荷が接続
されており、燃焼ガスを出力側タービンに挿通して得ら
れた回転力によって負荷を駆動するようになっている。
【0004】このように構成されたガスタービンエンジ
ンは、ガスジェネレータ側タービンと出力側タービンと
が機械的に結合されていないので、それ自体をトルク変
換器的に作用させることができ、特に車両用として使用
されることが多い。
【0005】ところで、このようなガスタービンエンジ
ンにあっては、高温の燃焼ガスを流通するために、ター
ビン翼および燃焼ガスの流通路等を冷却する必要があ
る。さらに、軸受への圧力差による軸力をコントロール
するために、回転部の端部に積極的に高圧空気を導く必
要がある。従来、この冷却方法および加圧方法として、
例えば、圧縮器の中間位置より抽気した空気をタービン
翼および燃焼ガスの流通路の近傍に流通させる方法が採
用されている。そして、この方法を適用するために、ガ
スジェネレータ側タービンおよび出力側タービンのシャ
フトを中空のものとし、また、ガスタービンエンジンの
各部、特に、高速運転されるタービン翼の回転シール部
分に流路を設けることによって形成した二次空気流路の
内部に加圧状態の冷却空気を流通させることが行われ
る。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、出力側
タービンの回転速度は負荷の状況に依存して変化させら
れるため、ガスジェネレータ側タービンとの間に相対的
な回転を生じる。このため、両タービンの間における加
圧状態の冷却空気が攪拌されて複雑な流れが形成される
ことになり、この複雑な流れによっては、安定した冷却
効果を得ることができないという不具合があった。ま
た、ガスタービンエンジンにおいては、構造設計上、そ
の冷却効果を予め把握しておく必要性から、適当なモデ
ル化を行って、その冷却効果を数値計算によるシミュレ
ーションによって推測すること、および軸受に作用する
軸力を推測して適正な軸力となるように受圧面積を調整
することが行われるが、上記のようなタービン間の複雑
な流れのために、そのモデル化が困難であり、的確な冷
却効果の把握および軸受寿命の推測等を行うことができ
ないという問題点があった。
【0007】本考案は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、タービン間の冷却空気の流れの複雑化を
防止して冷却性能の向上を図ること、所望の圧力を安定
して軸受に供給すること等を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本考案は、軸方向に間隔を空けて相対回転可能に配
設されるガスジェネレータ側タービンおよび出力側ター
ビンの軸心近傍に、加圧状態の冷却空気を流通させる二
次空気流路をそれぞれ設けたガスタービンエンジンにお
いて、ガスジェネレータ側タービンと出力側タービンと
の間に、両タービンの二次空気流路を隔絶状態とする隔
壁部材を配設し、各タービンに設けられたタービン翼の
回転シール部分に、加圧状態の冷却空気を二次空気流路
から燃焼ガス流通路に向けて流通させる流路をそれぞれ
設けてなるガスタービンエンジンを提案している。
【0009】
【作用】本考案に係るガスタービンエンジンにあって
は、ガスジェネレータ側タービンおよび出力側タービン
がそれぞれ独立に回転させられる。出力側タービンの回
転速度は、該出力側タービンに接続された負荷の状況等
に依存して増減され、ガスジェネレータ側タービンに対
して相対的な回転が発生する。この場合にあって、両タ
ービンの間に隔壁部材が配設されるとともに、各タービ
ンに設けられたタービン翼の回転シール部分に、加圧状
態の冷却空気を二次空気流路から燃焼ガス流通路に向け
て流通させる流路がそれぞれ設けられているので、各二
次空気流路を流れる空気が相互に干渉することがなく、
したがって、負荷変動等による両タービンの相対的な回
転によっても、タービン周囲の空気の流れが乱されない
ことになる。
【0010】
【実施例】以下、本考案に係るガスタービンエンジンの
一実施例について、図1および図2を参照して説明す
る。これら各図において、符号Bは燃焼器、Cは圧縮
器、Lは負荷、HTはガスジェネレータ側タービン、L
Tは出力側タービン、1はガスタービンエンジン、2は
ガスジェネレータ、3は負荷側タービン系、4は圧縮器
入口流路、5はガスジェネレータ軸、6は負荷出力軸、
7は燃焼ガス流通路、8・9はタービン翼、10は回転
シール部材、11・12は二次空気流路、13は隔壁部
材である。
【0011】本実施例のガスタービンエンジン1は、高
温高圧ガスを発生させるガスジェネレータ2と、該ガス
ジェネレータ2によって発生させられた高温高圧ガスに
よって負荷Lを駆動する負荷側タービン系3とを具備し
ている。
【0012】ガスジェネレータ2にあっては、圧縮器入
口流路4を通じて取入れられた流入空気が、圧縮器Cに
よって圧縮された後に、燃焼器Bに流入させられる。該
燃焼器Bにおいて発生させられた高温高圧の燃焼ガス
は、ガスジェネレータ側タービンHTを挿通させられ、
該ガスジェネレータ側タービンHTに回転力を付与す
る。ガスジェネレータ側タービンHTには前記圧縮器C
がガスジェネレータ軸5によって連結されており、ガス
ジェネレータ側タービンHTの回転がガスジェネレータ
軸5によって圧縮器Cに伝達され圧縮器Cが稼働させら
れることになる。そして、ガスジェネレータ側タービン
HTを挿通させられた後の高温高圧の燃焼ガスを負荷側
タービン系3に供給するようになっている。
【0013】負荷側タービン系3にあっては、供給され
た燃焼ガスを出力側タービンLTに挿通させて回転力を
発生させ、出力側タービンLTに負荷出力軸6を介して
接続された負荷Lを駆動するようになっている。
【0014】前記ガスジェネレータ側タービンHTおよ
び出力側タービンLTは、図1に示すように、同心円状
に配される内筒7aおよび外筒7bよりなる二重管によ
って筒状に形成された燃焼ガス流通路7と、該燃焼ガス
流通路7の内筒7aを全周にわたって切り欠いた3箇所
の切欠部7cに挿入状態に配置され同一軸心回りに回転
するタービン翼8・9とを具備しており、燃焼器B側の
1箇所のタービン翼8を1段のガスジェネレータ側ター
ビンHTとして、また、他の2箇所のタービン翼9を直
列に接続された2段の出力側タービンLTとして構成し
ている。
【0015】前記燃焼ガス流通路7には、内筒7aと外
筒7bとを連結するとともに、燃焼ガスの流通方向を決
定する静翼7dが周方向に間隔をおいて前記タービン翼
8・9の前後に複数配設されている。また、該複数の静
翼7dのうち、一部の静翼7dには、外筒7bの外部空
間と内筒7aの内部空間とを連通する複数の連通孔7e
が設けられている。
【0016】前記タービン翼8・9は、それぞれ環状の
回転シール部材10によって燃焼ガス流通路7を密閉状
態に保持するようになっている。また、該タービン翼8
・9および該タービン翼8・9に接続されるガスジェネ
レータ軸5および負荷出力軸6の軸心近傍には、軸心方
向に貫通する二次空気流路11・12が設けられてい
る。該二次空気流路11・12には、圧縮器Bの途中位
置から抽気した空気が挿通させられ、これによって、前
記回転シール部材10をはじめ、燃焼ガス流通路7に沿
う各部の部材等が冷却されるようになっている。
【0017】ところで、ガスジェネレータ側タービンH
Tと出力側タービンLTとは、機械的に結合されておら
ず、それぞれ独立して回転するようになっており、両タ
ービンHT・LTの間には、両タービンHT・LTに設
けられた二次空気流路11・12を隔離する隔壁部材1
3が配設されている。
【0018】該隔壁部材13は、前記燃焼ガス流通路7
を形成する内筒7aの内部空間を軸方向に仕切る球面状
の板材であって、該内筒7aの内周面に気密状態に取り
付けられている。これによって、ガスジェネレータ側タ
ービンHT側を流通する冷却空気は、二次空気流路11
を挿通した後にガスジェネレータ側タービンHTの回転
シール部材10等を冷却および加圧し、また、出力側タ
ービンLT側を流通する冷却空気は、前記静翼7dの連
通孔7eを通じて2次空気流路12に流入して出力側タ
ービンLTの回転シール部材10等を冷却および加圧す
るようになっている。
【0019】このように構成されたガスタービンエンジ
ン1を運転すると、燃焼ガス流通路7を挿通する燃焼ガ
スによってガスジェネレータ側タービンHTおよび出力
側タービンLTがそれぞれ回転させられる。そして、そ
れぞれのタービン翼8・9に設けられた二次空気流路1
1・12を流通させられる加圧状態の冷却空気は、各タ
ービン翼8・9の回転速度に伴って流れの様式を変える
ことになる。
【0020】この際に、出力側タービンLTに接続され
た負荷Lの状況によって両タービン翼8・9の間に回転
速度の不均衡を生じるが、ガスジェネレータ側タービン
HTと出力側タービンLTとの間には、隔壁部材13が
配設されているので、各タービン翼8・9に設けられた
二次空気流路11・12を挿通する冷却空気は、その二
次空気流路11・12の設けられたタービン翼8・9の
回転速度にのみ依存して流れの様式が決定されることに
なる。すなわち、各タービン翼8・9に設けられた二次
空気流路11・12を挿通する冷却空気が相互に流通し
合わないので、両タービン翼8・9の相対回転によって
生ずる複雑な流れが防止されることになる。
【0021】
【考案の効果】以上詳述したように、本考案に係るガス
タービンエンジンにあっては、軸方向に間隔を空けて配
置されるガスジェネレータ側タービンと出力側タービン
との間に、両タービンに設けられた二次空気流路を隔離
状態とする隔壁部材が配設されているので以下の効果を
奏する。 (1) ガスジェネレータ側タービンと出力側タービン
との相対回転によっても、二次空気流路を流通する空気
の流れが攪拌されることがないので、安定した冷却効果
および安定した軸力を得ることができる。 (2) 両タービンの相対回転による複雑な流れを生じ
ないので、二次空気流路を流通する空気の流れを比較的
容易にモデル化することができ、数値計算によるシミュ
レーションにより冷却効果および軸受寿命等を容易に把
握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係るガスタービンエンジンの一実施例
であり、図2に鎖線Aで示すガスジェネレータ側タービ
ンと出力側タービンとの接続部を示す縦断面図である。
【図2】本考案に係るガスタービンエンジンの一実施例
を示す模式図である。
【符号の説明】
B 燃焼器 C 圧縮器 L 負荷 HT ガスジェネレータ側タービン LT 出力側タービン 1 ガスタービンエンジン 2 ガスジェネレータ 3 負荷側タービン系 4 圧縮器入口流路 5 ガスジェネレータ軸 6 負荷出力軸 7 燃焼ガス流通路 7a 内筒 7b 外筒 7c 切欠部 7d 静翼 7e 連通孔 8・9 タービン翼 10 回転シール部材 11・12 二次空気流路 13 隔壁部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02C 7/18 F02C 3/10 F02C 7/28

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向に間隔を空けて相対回転可能に配
    設されるガスジェネレータ側タービンおよび出力側ター
    ビンの軸心近傍に、加圧状態の冷却空気を流通させる二
    次空気流路をそれぞれ設けたガスタービンエンジンにお
    いて、ガスジェネレータ側タービンと出力側タービンと
    の間に、両タービンの二次空気流路を隔絶状態とする隔
    壁部材を配設し、各タービンに設けられたタービン翼の
    回転シール部分に、二次空気流路から燃焼ガス流通路に
    通じる流路をそれぞれ設けてなることを特徴とするガス
    タービンエンジン。
JP1992026781U 1992-04-23 1992-04-23 ガスタービンエンジン Expired - Lifetime JP2603759Y2 (ja)

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JPH0587240U JPH0587240U (ja) 1993-11-26
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Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3704075A (en) 1970-12-14 1972-11-28 Caterpillar Tractor Co Combined turbine nozzle and bearing frame

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