JP3226543B2 - 一体に鋳造された冷却用流体ノズルを備えたタービンベーンアッセンブリ - Google Patents

一体に鋳造された冷却用流体ノズルを備えたタービンベーンアッセンブリ

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、ガスタービンエンジンに関し、詳しく
は、タービンベーンアッセンブリに関する。
背景技術 一般的に、ガスタービンエンジンは、コンプレッサ部
と、燃焼部と、タービン部とを有している。このガスタ
ービンエンジンには、作動流体を、コンプレッサ部から
燃焼部さらにはタービン部へ順次導くように、環状流路
が設けられている。コンプレッサ部は、作動流体の運動
量を増大させる。燃焼部においては、この加圧された作
動流体に、燃料が加えられる。この燃料と作動流体との
混合物が、燃焼作用によって燃焼し、作動流体にエネル
ギを与える。そして、高温の作動流体がタービン部を通
して拡張し、そのエネルギが作動流体からタービン部へ
与えられる。タービン部とコンプレッサ部とは、回転軸
によって連結されている。これにより、作動流体からタ
ービン部へ与えられたエネルギの一部が、コンプレッサ
部に流入する作動流体を圧縮するために使用される。
タービン部は、ロータアッセンブリと、該ロータアッ
センブリの上流側に位置するステータアッセンブリとを
有している。ロータアッセンブリは、回転可能なディス
クに配列して取り付けられた複数のロータブレードを有
している。作動流体がロータブレードを横切ることによ
り、エネルギがディスクに伝達される。ステータアッセ
ンブリは、配列された複数の固定ベーンを有している。
このベーンは、効率を最大とすべく作動流体とロータブ
レードとの交差を最適化するために、作動流体の流れの
方向を案内する。作動流体の最適な流れの方向性は、タ
ービン部の流れの特性によって異なり、ひいてはガスタ
ービンエンジンとしての要求推力によって異なる。
多くのガスタービンエンジン産業では、種々の推力の
様式で運転可能なように変更し得る中核的なエンジンを
製造している。推力の様式は、特定の適用におけるガス
タービンエンジンの推力運転範囲として定められる。こ
のような方法によって、種々の適用に対応した種々の中
核的エンジンを設計，製造する必要性が少なくなり、コ
ストが低減する。この中核的エンジンを、大きく異なる
推力様式でもって効率良く運転するためには、ベーンを
変更可能にする必要がある。その一つの方法としては、
ステータアッセンブリを取り外し、特定の推力要求に適
した設計の新たなステータアッセンブリに交換する方法
がある。より経済的な他の方法は、現存するベーンの食
い違い角度の再配列（restaggering）を行う方法であ
る。このベーンの再配列は、ベーンをその半径方向の軸
を中心に回転させ、より開いた位置もしくは閉じた位置
にすることによりなされる。
ガスタービンエンジンの推力は、燃焼過程において加
えられるエネルギによってもある程度左右される。この
燃焼過程では、加えられたエネルギに応じて作動流体の
温度が上昇する。タービン部における作動流体の温度つ
まり燃焼過程で付加され得るエネルギの量は、タービン
部に使用する材料の温度特性によって制限される。運転
中には、遠心力によってタービン部の回転構造部分に大
きな応力が作用する。温度が上昇すると、タービン部の
材料の許容応力が低下し、破損を招く。従って、破損を
防止するように、タービン部を許容温度レベル以下に保
つ必要がある。これが、最も高温な作動流体に接触する
タービン部の第１段における重要な臨界点である。
タービン部において特に重要な構造体は、ステータベ
ーンアッセンブリの内径と、ロータアッセンブリ間に軸
方向に延びたシールランナとの間における回転部分のシ
ールである。この回転シールは、ブレードおよびベーン
をバイパスする作動流体の量を最小にし、ブレードおよ
びベーンの翼部と交差する作動流体量を最大にするため
のものである。一般的な回転シールは、半径方向に延び
た複数のナイフエッジがシールランナの上に配置されて
いる。摩耗し得る材料からなる環状シュラウドがベーン
の内周端に配設されており、ここに上記ナイフエッジが
当接する。この回転シール付近の温度制御は、回転シー
ルを許容応力レベル内に保つために必要である。
従来技術において知られているように、タービン部の
第１段の温度を許容温度レベル内に維持する方法とし
て、タービンベーンに冷却装置を設ける方法がある。こ
の種の冷却装置の一つは、中空状のベーンのボディ内に
冷却空気を導入する手段を備えている。通常は、コンプ
レッサから取り出した空気が、冷却空気源として利用さ
れる。この方法においては、流路を通って延びたベーン
の部分が冷却される。冷却用の流体は、ステータベーン
の内周部を通して排出される。シールキャビティがベー
ンの半径方向内側へ形成されており、ベーンからの冷却
空気を受け取るようになっている。そして、さらに冷却
用流体は、回転シールを冷却するとともに、シールキャ
ビティ付近の他の構造物を冷却する。この種の冷却装置
の欠点は、いずれの場合も、コンプレッサ部から作動流
体を分けることにより、ガスタービンエンジンの効率を
低下させてしまうことである。
ベーンおよびシールキャビティに対する冷却装置は、
ガスタービンの研究開発の中心的な事項であった。特
に、シールキャビティ内の冷却用流体をできるだけ効率
良く利用し、必要な冷却用流体の量を最小限とすること
に焦点が当てられていた。コンプレッサ部から取り出さ
れる冷却用流体を最小限とすれば、ガスタービンエンジ
ンの効率が向上することになる。
シールキャビティの空気力学は、その細部の構造が空
力的損失を招くので、重要である。ロータアッセンブリ
の流路面の回転によって、環状の塊をなすキャビティ内
の流体に、円周方向の流れが発生する。円周方向への断
続的な流れの表面と、シール用キャビティ内で半径方向
に回転する環状の流体とが交差する結果、空力的損失が
発生する。この空力的損失によって発熱が生じ、冷却装
置の効率の損失を招くとともに、結果として、ガスター
ビンエンジンの効率を低下させる。励えば、Antonellis
に付与された米国特許第4,846,628号「Rotor Assembly
for a Turbomachine」は、シールキャビティ内での空力
的損失を低減するようにした構造の例である。この特許
には、ロータアッセンブリに取り外し可能に固定され、
かつ円滑な環状流路面を備えたサイドプレートが開示さ
れている。この円滑な環状流路面は、シールキャビティ
内の不連続性を減少させ、空力的損失を抑制する。
一層大きな推力要求に適合するようにベーンを再配列
すると、シールキャビティ内での空力的損失においては
逆の影響を与えることがある。より大きな推力を生成す
べく作動流体の温度が高く要求されると同時に空力的損
失が増大すると、結果的に、シールキャビティ内の温度
を許容限界内に維持するのに、一層多量の冷却が必要と
なる。前述したように、シールキャビティへの冷却用空
気を増加させると、ガスタービンエンジンの効率が低下
する。
それにもかかわらず、上述の技術では、発明者の指揮
の下に、技術者が、ガスタービンエンジンの第１段のた
めの効率よい冷却装置を開発しようとしている。
発明の開示 本発明においては、ガスタービンエンジン用のタービ
ンベーンアッセンブリは、該タービンベーンアッセンブ
リと一体に鋳造された冷却用流体ノズルを有している。
このノズルは、冷却用流体源に連通した円滑かつ連続的
な流れの通路を有しており、シールキャビティ内に、接
線方向かつ半径方向に冷却用流体を噴出する。
また、本発明においては、タービンベーンアッセンブ
リは、開いた状態や閉じた状態に再配列することが可能
であり、ノズルは、トレイリングエッジ（後縁）および
円周方向に対し傾いたリーディングエッジ（前縁）を有
する壁手段を備えている。そして、タービンベーンアッ
センブリが開いた状態にある場合には、各リーディング
エッジは、隣接する壁手段のトレイリングエッジに円周
方向に整列しており、タービンベーンアッセンブリが閉
じた状態にある場合には、シールキャビティ内の流れの
方向に関して階段状に下がる形（ステップダウン部）を
形成するようになっている。
さらに、ノズルは、シールキャビティ内へ向かう冷却
用流体の流れを計量する出口部を備えており、この出口
部は、機械加工可能な流路面を備えている。この流路面
は、出口部の流路面積を拡大する必要性に応じて再機械
加工するのに適している。
本発明の特徴の一つは、壁手段における円周方向に傾
いたリーディングエッジである。他の特徴は、翼部と、
プラットフォーム部と、一体に鋳造された冷却用流体ノ
ズルと、を有する鋳造されたタービンベーンアッセンブ
リを備えていることである。本発明のさらに他の特徴
は、冷却用流体通路がベーンの翼部からシールキャビテ
ィへ伸びていることである。さらに他の特徴は、ノズル
の出口部がシールキャビティへ流入する流体の流れを計
量することである。
本発明の一つの利点は、空力的損失を最小化するため
に、ステータベーンアッセンブリにおける食い違い角度
（stagger angle）ひいては壁手段の傾斜したリーディ
ングエッジとトレイリングエッジの配列を、種々変更し
た場合の壁手段の適応性にある。上記の配列は、複数の
トレイリングエッジおよびリーディングエッジが、円周
方向に沿った同一面を呈するか、あるいはシールキャビ
ティ内の環状の塊となった流体の円周方向の流れに対し
階段状を呈するか、のいずれにもなる。この配列での非
常に小さな抵抗は、冷却用流体の噴出速度が増大する
と、特に重要となる。本発明の他の利点は、タービンベ
ーンアッセンブリにおける独立した別個の冷却用流体ノ
ズルを除去できることであり、さらには、タービンベー
ンアッセンブリの製造ならびに再配列の際の溶接工程を
省略できることである。本発明のさらに他の利点は、ノ
ズルの流路での流れの損失が最小となる結果得られるシ
ールキャビティの冷却効率の水準にある。本発明のさら
に他の利点は、必要であれば、シールキャビティへの冷
却用の流れを増大させるために、ノズルの出口部を再機
械加工できることである。
本発明のさらに他の目的、特徴、利点は、以下の実施
例の詳細な説明や図面によって明らかとなる。
図面の簡単な説明 図１は、ガスタービンエンジンの断面図である。
図２は、タービンベーンアッセンブリの側面図であ
り、特に冷却用流体ノズルを切り欠いて示している。
図３は、ガスタービンエンジンの軸線に直交する面に
沿った断面図であり、壁手段および出口部を備えたター
ビンベーンアッセンブリを示している。
図４は、冷却用ノズルを半径方向外側へ見た断面図で
あり、ベーンが最も開いた状態を示している。
図５は、ベーンが最も閉じた状態にあるときの冷却用
ノズルを半径方向外側へ見た断面図である。
発明を実施するための最良の形態 図１において、１は中心軸14に沿って配設されたガス
タービンエンジンを示しており、このガスタービンエン
ジン１は、コンプレッサ部16、燃焼部18およびタービン
部22を有している。コンプレッサ部16は、複数の回転ブ
レートアッセンブリ24を有している。各ブレードアッセ
ンブリ24は、コンプレッサディスク26上に配置された複
数のブレード25を有している。このブレードアッセンブ
リ24は、コンプレッサ部16において、作動流体に対し、
運動量の増加という形でエネルギを付加する。作動流体
は、コンプレッサ部16から燃焼部18に流入し、この加圧
された作動流体に、ここで燃料が加えられる。そして、
この作動流体と燃料との混合物が燃焼する。この燃焼作
用は、作動流体と燃料との混合物にさらにエネルギを与
える。燃焼生成物は、その後、タービン部22に流れる。
このタービン部22は、回転するタービンブレードアッセ
ンブリ27と、固定された非回転のタービンベーンアッセ
ンブリ28とを複数備えている。各タービンブレードアッ
センブリ27は、タービンディスク30上に配列された複数
のブレード29を有している。この回転するタービンブレ
ード29によって作動流体からエネルギが取り出される。
取り出されたエネルギの一部は、コンプレッサ部16とタ
ービン部22とを連結したシャフト32を介して、タービン
ブレード29からコンプレッサ部16へ戻される。
タービンベーンアッセンブリ28は、作動流体がすぐ下
流に位置するタービンブレードアッセンブリ27にぶつか
る前に、作動流体の流れを調整する作用を果たしてい
る。タービンベーンアッセンブリ28は、作動流体から回
転タービンブレード29へのエネルギ変換の効率が最高と
なるように、流れを調整している。タービンベーンアッ
センブリ28のピッチ角γによって、タービンブレード29
の上に作用する作動流体の量および方向が制御される。
最適なピッチ角γは、ガスタービンエンジンの流れの特
性によって異なる。所定の中核的なガスタービンエンジ
ンを種々異なる推力様式でもって効率良く運転させるた
めには、異なる流れ特性に適応するように、ピッチ角γ
を変化させる必要がある場合もある。最適なピッチ角γ
は、図４に示すように、より開いた角γ１となることも
あり、図５に示すように、より閉じた角γ２となること
もある。
図２には、第１段のタービンベーンアッセンブリ36
と、タービンベーンアッセンブリ38と、第２段のタービ
ンロータアッセンブリ42とが示されている。第１段のタ
ービンロータアッセンブリ36は、複数のブレード44と、
同じく複数のプラットフォーム部46と、一つのサイドプ
レート48とを有している。またサイドプレート48は、ナ
イフエッジシール52を備えている。各ブレード44は、作
動流体の流路56内に延びた翼部54と、ディスク30に取り
付けられた根元部58とを有している。上記プラットフォ
ーム部46は、作動流体の流路56の半径方向内側の流路面
62を構成している。上記ナイフエッジシール52は、サイ
ドプレート48から半径方向外側へ延びており、タービン
ロータアッセンブリ38に連係している。このナイフエッ
ジシール52は、第１段のタービンロータアッセンブリ36
とタービンベーンアッセンブリ38との間で、作動流体が
半径方向内側へ入り込むのを阻止するシール手段を構成
している。
第２段のタービンロータアッセンブリ42は、複数のブ
レード64とプラットフォーム部66とを有している。各ブ
レード64は、作動流体の流路56内に延びた翼部68と、デ
ィスクに取り付けられた根元部72とを有している。各プ
ラットフォーム部66の上流側端部にはナイフエッジシー
ル74が設けられている。このナイフエッジシール74は、
半径方向外側へ延びており、タービンベーンアッセンブ
リ38に連係している。これによって、タービンベーンア
ッセンブリ38と第２段のタービンロータアッセンブリ42
との間で、作動流体が半径方向内側へ入り込むのを阻止
するシール手段を構成している。
シールランナ76は、第１段のロータアッセンブリ36と
第２段のタービンロータアッセンブリ42との間で軸方向
へ延びている。このシールランナ76は、環状の構造を有
し、半径方向外側へ延びた複数のナイフエッジシール78
を備えている。このナイフエッジシール78は、タービン
ベーンアッセンブリ38に連係しており、第１段のタービ
ンロータアッセンブリ36と第２段のタービンロータアッ
センブリ42との間のシール手段を構成している。このシ
ール手段は、両タービンロータアッセンブリ間における
作動流体の軸方向の流れを阻止している。
タービンベーンアッセンブリ38は、ベーン82と、プラ
ットフォーム部84と、ノズル86と、シーリングシュラウ
ド88と、を有している。空気力学的形状をなすベーン82
が、作動流体の流路56を横切って延びており、このベー
ン82は、ガスタービンエンジンの半径方向外側のアウタ
ケーシング（図示せず）に取り付けられている。このベ
ーン82は、該ベーン82を半径方向へ通る冷却用流体通路
を確保するように中空状をなしている。コンプレッサ部
からこの中空のベーン82へ冷却用流体を導く手段（図示
せず）が、アウタケーシングの外側に設けられている。
ベーン82とノズル86との間の開口部92によって、ベーン
82の中空部とノズル86とが連通している。
プラットフォーム部84は、作動流体の流路56の半径方
向内側の面94を構成している。またプラットフォーム部
84は、シール手段を構成すべくナイフエッジシール52と
連係する摩耗可能な面96を有している。このナイフエッ
ジシール52と面96により構成されるシール手段によっ
て、作動流体が流路から外れて半径方向内側へ入り込ん
でしまうことが防止される。上記シーリングシュラウド
88は、機械的な固定部材98によってタービンベーンアッ
センブリ38に固定されている。このシーリングシュラウ
ド88は、シールランナ76のナイフエッジシール78に当接
する内周面102を有している。上記内周面102は、摩耗可
能な面からなり、ナイフエッジシール78とによって、シ
ールランナ76とタービンベーンアッセンブリ38との間で
軸方向のガスの流れを阻止するシール手段を構成してい
る。
上記タービンロータアッセンブリ36,42と上記タービ
ンベーンアッセンブリ38とによって、一対の環状キャビ
ティが構成されている。上流側のシールキャビティ104
は、第１段のタービンロータアッセンブリ36とタービン
ベーンアッセンブリ38との間の間隙、およびシールラン
ナ76によって構成されている。ナイフエッジシール52お
よび面96とによって、作動流体の流路56から上流側シー
ルキャビティ104内への流入が阻止される。ナイフエッ
ジシール78と面102とによって、シールキャビティ104内
の流体が軸方向下流側へ流れることが阻止される。下流
側のシールキャビティ106は、タービンベーンアッセン
ブリ38と第２段のタービンロータアッセンブリ42との間
の間隙、およびシールランナ76の下流端によって構成さ
れている。このシールキャビティ106は、面97とナイフ
エッジシール74との連係によってシールされている。
ノズル86は、タービンベーンアッセンブリ38に一体に
鋳造されており、出口部112を有する冷却用流体通路108
と、壁部114とを備えている。上記冷却用流体通路108
は、翼部の中空部と連通しており、これを介して冷却用
流体源に連通している。冷却用流体は、上記出口部112
を介して流体通路108から噴出し、上流側シールキャビ
ティ104内に流入する。ノズル86は、のど部116を有し、
該ノズル86から流れ出る流体が計量される。
壁部114は、円周方向に傾斜したリーディングエッジ1
18とトレイリングエッジ122とを有している。上記リー
ディングエッジ118は、図４および図５に示すように、
角度αでもって傾斜している。この角度αは、中核的な
ガスタービンエンジンを所望の推力範囲で運転するため
に必要となるタービンベーンアッセンブリの半径方向の
軸についての最大回動量によって異なるものとなる。図
４および図５に示すように、上記リーディングエッジ11
8およびトレイリングエッジ122は、タービンベーンアッ
センブリ38が最も開いた位置にあるときに、壁部114の
軸方向上流側の面が、円周方向に揃うように配列されて
いる。これによって、冷却用流体が一つの壁部114の面
から円周方向下流側に隣接する面へ円滑に流れ、シール
キャビティ104内で円周方向へ向かう流れに円滑に変化
することができる。図５に示すようなタービンベーンア
ッセンブリ38が最も閉じた状態では、トレイリングエッ
ジ122はリーディングエッジ118に対し、壁部の面に沿う
流れがステップダウンつまり階段状に下がる形となるよ
うに、配列される。このステップダウン状の配置によっ
て、シールキャビティ104内で、冷却用流体が滝のよう
に流れ落ちる効果が得られる。この滝のような配列によ
れば、食い違い角度の再配置に際し図４のような一直線
状の配置とならない場合に、ステップアップつまり階段
状に高くなる構成やダムのようにせき止める構成に比べ
て、空力的損失を最小限にできる。当業者に明らかなよ
うに、ベーンアッセンブリの食い違い角度の再配置は、
隣接するプラットフォーム部同士を半径方向の軸を中心
に回動させ得るように、プラットフォーム部の再機械加
工を必要とすることがある。リーディングエッジ118を
傾斜させておくことにより、非実用的でかつコストが嵩
む壁部の機械加工を不要にできる。
運転中には、第１段のターベンロータアッセンブリ36
およびシールランナ76の流路面の回転に伴う摩擦によっ
て、上流側シールキャビティ104内の流体の塊が、長手
方向の回転軸を中心として旋回するようになる。このシ
ールキャビティ104内で環状の塊となって円周方向へ流
れる流体の流れ方向を矢印で示してある。シールキャビ
ティ104内の流体は、ノズル86から噴出した冷却用流体
と、ナイフエッジシールから漏れた流体とが混合したも
のとなる。シールキャビティ104内に供給された冷却用
流体は、くつかの作用を果たす。第１には、流体の供給
により、ナイフエッジシール78およびベーンアッセンブ
リを介した漏洩量を十分なものとすることである。この
漏洩は、キャビティの上流側と下流側との圧力差によっ
て生じる。冷却用流体を供給しない場合には、高温の作
動流体がシールキャビティ104内に吸引され、ナイフエ
ッジシールを通過する。これにより回転シール構造の温
度が上昇する。第２には、冷却用流体の供給によって、
シールキャビティ104内での回転構造体のディスクポン
プ効果をバランスさせることである。回転面は、該回転
面に隣接する境界層内の流体を、半径方向外側へ付勢
し、流体流路56へ向かわせる。これを補うように冷却用
流体を供給しないと、高温の作動流体がシールキャビテ
ィ104内に引き込まれてしまう。冷却用流体の噴出によ
って、高温作動流体がシールキャビティ104内に流入す
ることを、防止もしくは最小限にできる。第３には、作
動流体よりも温度が低い冷却用流体がシールキャビティ
104内で周辺の構造体を冷却し、さらには、ここから流
れた流体によって、ナイフエッジシール78下流側を冷却
することである。高い応力が作用している回転構造体の
破損を防止し、かつシール手段の適切な作用を確保する
ためには、冷却が必要である。タービン部の冷却のため
に、コンプレッサ部から圧縮空気を迂回させたり、外部
の冷却用空気源から空気を供給したりすることは、エン
ジン全体の効率を低下させる。従って、冷却用流体を効
率的に利用することは、有益である。
冷却用流体は、翼部の中空部内に入り、かつノズル86
の冷却用流体通路へ入る。翼部の中空部から上記冷却用
流体通路108への移動は、これらの流路内での圧力損失
を抑制するように、円滑かつ連続的である。冷却用流体
は、出口部112を介してノズル86から流れ出るが、その
際に、のど部116において冷却用流体が計量される。こ
ののど部116の大きさは、エンジンの要求仕様に応じて
設定されている。単純な方形をなす出口部112およびの
ど部116の構成によって、このノズル86を、必要に応じ
流量を増やすように容易に変更することができる。のど
部116の拡大は、通常の工法および装置を用いて行うこ
とができる。冷却用流体は、横方向に対し角度β、円周
方向に対し角度δ（図３参照）でもって、ノズル86から
噴出する。角度βは、シールキャビティ104内の冷却用
流体の流れに対し、ノズル86から出た流体の流れが略接
線方向となるように、通常の鋳造および機械加工の範囲
内で、できるだけ小さくなっている。このようにノズル
86から出る流れを略接線方向とすることにより、ノズル
86から出た流体を接線方向へ向け直すために必要となる
接線方向への運動量が低減する。これにより、シールキ
ャビティ104内の冷却用流体の発熱が抑制され、ひいて
は冷却系の効果が高められる。また角度δでもって冷却
用流体を噴出させることにより、上記中空部内の流れの
方向と噴出方向との間での流れ方向の変化量が小さくな
る。この特徴によって、形状および急激な流れ方向の変
化に関連して生じる流れの損失を最小限にできる。さら
に、角度δでもって噴出した冷却用流体は、シールキャ
ビティ104内の冷却用流体の流れの中で、半径方向内側
でかつ軸方向前方の部分を指向している。シールキャビ
ティ104内の上記の部分は、高温部分であり、ここで高
い応力が作用している構造体を冷却するために、一層の
冷却作用が要求されている。
以上、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明した
が、本発明の請求の範囲内において、その態様や細部に
ついて種々変更できることは、当業者にとって言うまで
もない。
フロントページの続き (72)発明者 ニッカネン，ジョン ピー. アメリカ合衆国，コネチカット 06107, ウエスト ハートフォード，セルデン ヒル ドライブ 47 (56)参考文献 特開 昭58−197404（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開493111（ＥＰ，Ａ １) 英国特許出願公開938247（ＧＢ，Ａ) 英国特許出願公開2224783（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 5/14 F01D 5/18

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】長手方向の回転軸に沿って配置されたガス
    タービンエンジンであって、軸方向に延びた流路と、タ
    ービン部と、該タービン部へ冷却用流体を導入する手段
    と、を備えてなるガスタービンエンジンにおいて、 上記タービン部は、上記回転軸を中心に円周方向に配置
    されたロータアッセンブリと、上記ロータアッセンブリ
    の軸方向下流側に配置されたシール手段と、上記ロータ
    アッセンブリの軸方向下流側でかつ上記シール手段の半
    径方向外側に配置されたタービンベーンアッセンブリ
    と、を有し、 上記ロータアッセンブリおよび上記シール手段が、運転
    中に上記軸を中心に回転するとともに、上記ロータアッ
    センブリとタービンベーンアッセンブリとの間の間隙お
    よび上記シール手段によって、環状のシールキャビティ
    が部分的に構成されており、 上記タービンベーンアッセンブリは、複数のベーンを有
    するとともに、上記キャビティからの流体の流路を遮断
    するように、上記シール手段に連係するシーリングシュ
    ラウドを有し、 各ベーンは、ピッチ角γ（最大に開いたときのピッチ角
    γ１に対しγ≧γ１である）を有し、かつ各ベーンは、
    翼部と、プラットフォーム部と、一体に鋳造されたノズ
    ルと、を有し、 上記翼部は、中空状であって、上記冷却用流体導入手段
    に連通しており、 上記ノズルは、上記キャビティに面した流路面を持った
    壁手段と、上記翼部に連通して冷却用流体が円滑かつ連
    続的に流れるとともに該流体をキャビティ内へ指向させ
    る流体通路と、を有し、 上記壁手段は、隣接する壁手段との間で円周方向へ延び
    ているとともに、上記プラットフォーム部から半径方向
    内側へ延びており、かつ各壁手段は、トレイリングエッ
    ジとリーディングエッジとを有し、 上記リーディングエッジは、γ＝γ１の場合に、隣接す
    る壁手段のトレイリングエッジに円周方向に整列し、か
    つγ＞γ１の場合には、上記リーディングエッジは、キ
    ャビティ内の流れ方向について階段状に下がる形となる
    ように構成されていることを特徴とするガスタービンエ
    ンジン。
  2. 【請求項２】上記ノズルは、冷却用流体を、上記キャビ
    ティ内の軸方向前方でかつ半径方向内側の部分へ指向さ
    せるように構成されていることを特徴とする請求項１記
    載のガスタービンエンジン。
  3. 【請求項３】上記ノズルは、上記キャビティ内へ流入す
    る冷却用流体を計量するのど部を有することを特徴とす
    る請求項１記載のガスタービンエンジン。
  4. 【請求項４】軸方向に延びた流路と、タービン部と、該
    タービン部へ冷却用流体を導入する手段と、を備え、長
    手方向の回転軸に沿って配置されたタービン機器に用い
    られるタービンベーンアッセンブリにおいて、 上記タービン部は、上記回転軸を中心に円周方向に配置
    されたロータアッセンブリと、上記ロータアッセンブリ
    の軸方向下流側に配置されたシール手段と、上記ロータ
    アッセンブリの軸方向下流側でかつ上記シール手段の半
    径方向外側に配置されたタービンベーンアッセンブリ
    と、を有し、 上記ロータアッセンブリおよび上記シール手段が、運転
    中に上記軸を中心に回転するとともに、上記ロータアッ
    センブリとタービンベーンアッセンブリとの間の間隙お
    よび上記シール手段によって、環状のシールキャビティ
    が部分的に構成されており、 上記シールキャビティは、実質的に連続した流路面を有
    し、 上記タービンベーンアッセンブリは、複数のベーンを有
    するとともに、上記キャビティからの流体の流路を遮断
    するように、上記シール手段に連係するシーリングシュ
    ラウドを有し、 各ベーンは、ピッチ角γ（最大に開いたときのピッチ角
    γ１に対しγ≧γ１である）を有し、かつ各ベーンは、
    翼部と、プラットフォーム部と、一体に鋳造されたノズ
    ルと、を有し、 上記翼部は、中空状であって、上記冷却用流体導入手段
    に連通しており、 上記ノズルは、上記キャビティに面した流路面を持った
    壁手段と、上記翼部に連通して冷却用流体が円滑かつ連
    続的に流れるとともに該流体をキャビティ内へ指向させ
    る流体通路と、を有し、 上記壁手段は、隣接する壁手段との間で円周方向へ延び
    ているとともに、上記プラットフォーム部から半径方向
    内側へ延びており、かつ各壁手段は、トレイリングエッ
    ジとリーディングエッジとを有し、 上記リーディングエッジは、γ＝γ１の場合に、隣接す
    る壁手段のトレイリングエッジに円周方向に整列し、か
    つγ＞γ１の場合には、上記リーディングエッジは、キ
    ャビティ内の流れ方向について階段状に下がる形となる
    ように構成されていることを特徴とするタービンベーン
    アッセンブリ。
  5. 【請求項５】上記ノズルは、シールキャビティ内の流れ
    に対し接線方向に冷却用流体を噴出し、かつ冷却用流体
    を、キャビティ内の軸方向前方でかつ半径方向内側の部
    分へ指向させるように構成されていることを特徴とする
    請求項４記載のタービンベーンアッセンブリ。
  6. 【請求項６】上記ノズルは、上記キャビティ内へ流入す
    る冷却用流体を計量するのど部を有することを特徴とす
    る請求項４記載のタービンベーンアッセンブリ。
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