JP3387227B2 - ターボエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターボエンジンに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は航空機に用いられているアフタバ
ーナ付きジェットエンジン（ターボエンジン）の一例を
示すもので、１はほぼ円筒状の入口ディフューザ、２は
入口ディフューザ１の後端に接続されたほぼ円筒状のエ
ンジン外筒である。

【０００３】３は入口ディフューザ１内に回転自在に配
置されたファンローター、４はファンローター３の外側
部に複数列にわたって取り付けられたファン動翼、５は
前記入口ディフューザ１の内側部に各ファン動翼４の後
方に位置するように取り付けられたファン静翼であり、
入口ディフューザ１の内側部とファンローター３とファ
ン動翼４とファン静翼５とによって低圧圧縮機６が構成
されている。

【０００４】７は前記エンジン外筒２内のファンロータ
ー３出側に回転自在に配置された圧縮機ローター、８は
圧縮機ローター７を周方向に取り囲むように前記エンジ
ン外筒２内に設けられたほぼ円筒状の前部流路形成筒、
９は前記圧縮機ローター７の外側部に複数列にわたって
取り付けられた圧縮機動翼、１０は前記流路形成筒８の
内側部に各圧縮機動翼９の後方に位置するように取り付
けられた圧縮機静翼であり、前部流路形成筒８の内側部
と圧縮機ローター７と圧縮機動翼９と圧縮機静翼１０と
によって高圧圧縮機１１が構成されている。

【０００５】１２は前記エンジン外筒２内の高圧圧縮機
１１出側に設けられたほぼ環状の燃焼室である。

【０００６】１３は前記エンジン外筒２内の燃焼室１２
出側に回転自在に配置された圧縮機駆動タービンロータ
ー、１４は圧縮機駆動タービンローター１３の出側に回
転自在に配置されたファン駆動タービンローター、１５
は圧縮機駆動タービンローター１３とファン駆動タービ
ンローター１４とを周方向に取り囲むように前記エンジ
ン外筒２内のほぼ中央部に設けられたほぼ円筒状の後部
流路形成筒である。

【０００７】尚、圧縮機駆動タービンローター１３は前
記圧縮機ローター７と一体的に回転可能に機械的に連結
され、又、ファン駆動タービンローター１４は前記ファ
ンローター３と一体的に回転可能に機械的に連結されて
いる。

【０００８】１６は前記圧縮機駆動タービンローター１
３の外側部に取り付けられた圧縮機駆動タービン動翼、
１７は前記後部流路形成筒１５の内側部に各圧縮機駆動
タービン動翼１６の前方に位置するように取り付けられ
た圧縮機駆動タービン静翼であり、前記後部流路形成筒
１５の内側部と圧縮機駆動タービンローター１３と圧縮
機駆動タービン動翼１６と圧縮機駆動タービン静翼１７
とによって高圧タービン部１８が構成されている。

【０００９】１９は前記ファン駆動タービンローター１
４の外側部に取り付けられたファン駆動タービン動翼、
２０は前記後部流路形成筒１５の内側部に各ファン駆動
タービン動翼１９の前方に位置するように取り付けられ
たファン駆動タービン静翼であり、前記後部流路形成筒
１５の内側部とファン駆動タービンローター１４とファ
ン駆動タービン動翼１９とファン駆動タービン静翼２０
とによって低圧タービン部２１が構成されている。

【００１０】２２は前記前部流路形成筒８、燃焼室１
２、後部流路形成筒１５の各外側面とエンジン外筒２の
内側面とにより形成されるバイパス流路、２３は前記エ
ンジン外筒２内の低圧タービン部２１の出側に設けられ
たほぼ円筒状のライナ、２４はライナ２３の外側部とエ
ンジン外筒２の内側部とにより形成される冷却空気流路
であり、前記ライナ２３の前端部は、後部流路形成筒１
５の後端部を取り囲んでいる。

【００１１】２５は前記ライナ２３内で且つ後部流路形
成筒１５の後端部に取り付けられた周方向に延びる混合
器である。

【００１２】２６は前記エンジン外筒２とライナ２３と
混合器２５とを貫通して径方向へ延びる周方向に対し複
数設けられた燃料噴射器、２７は前記ライナ２３内の混
合器２５出側に設けられた周方向に延びる保炎器、３２
はエンジン外筒２の後端部に枢支された開度調整可能な
排気ノズル部であり、前記ライナ２３と混合器２５と燃
料噴射器２６と保炎器２７と排気ノズル部３２とによっ
てアフタバーナ部２８が構成されている。

【００１３】尚、２９は前記ファンローター３の前端部
に取り付けられたインレットコーン、３０は前記ファン
駆動タービンローター１４の後端部に取り付けられたテ
ールコーン、３１は基端部が前記後部流路形成筒１５の
内側部に固着され且つ先端部がテールコーン３０の外側
部に固着されたストラットである。

【００１４】そして、上述した構成を有するアフタバー
ナ付きジェットエンジンを起動させる場合、先ず、図示
しない起動用タービン（スタータ）を用いて圧縮機ロー
ター７及びこれと機械的に連結されたタービンローター
１３を回転駆動する。

【００１５】すると、圧縮機ローター７により空気が圧
縮され、燃焼室１２へ空気が流入する。

【００１６】タービンローター１３などの回転数が所定
の回転数に達したならば、前記起動用タービンを停止す
ると共に、高圧圧縮機１１から燃焼室１２へ流入される
空気中に燃料を噴霧して該燃料を燃焼させる。

【００１７】すると、発生した燃焼ガスが燃焼室１２か
ら後方へ向って噴出され、その噴出のエネルギーにより
高圧タービン部１８と低圧タービン部２１とが駆動され
る。

【００１８】こうして高圧タービン部１８と低圧タービ
ン部２１とが駆動されると、低圧タービン部２１に連結
された低圧圧縮機６によりエンジン外部の空気が入口デ
ィフューザ１へ吸引されると共に圧縮されるようにな
り、圧縮された空気の一部がバイパス流路２２側へ、大
半の空気が高圧タービン部１８に連結された高圧圧縮機
１１へと送られるようになり、高圧圧縮機１１へ送られ
た空気は更に圧縮された後、燃焼室１２へ流入するよう
になる。

【００１９】よって、燃焼室１２内へ継続して燃料を噴
霧することにより、前述した燃焼ガスが連続的に発生す
るようになる。

【００２０】そして、低圧タービン部２１を駆動した高
温の燃焼ガスと、バイパス流路２２からライナ２３を通
った空気とが混合器２５の部分で混合され、この混合ガ
ス流がライナ２３の内側部を通り、エンジン外筒２後端
部の排気ノズル部３２からエンジン外部へ噴出され推力
を発生する。

【００２１】ここで、航空機が急上昇を行う時など、よ
り大きな推力を必要とする場合には、燃料噴射器２６か
ら上記混合ガス流中に燃料を噴霧し、燃料を燃焼させ
る。

【００２２】すると、燃料が爆発的に燃焼されて保炎器
２７の後面側に火炎が形成され、エンジン外部へ噴出さ
れる混合ガス流の温度が上昇する。

【００２３】このように混合ガス流の温度が上昇する
と、該混合ガス流の体積が大きくなるため、エンジン外
部へ噴出される混合ガス流の流速が上昇してエンジンの
推力が増加される。

【００２４】上記ターボエンジンにおける、圧縮機ロー
ター７と燃焼室１２との境界部分Ａには、図３に示すよ
うに、ラビリンスシール３３が設けられており、該ラビ
リンスシール３３により圧縮機ローターシャフト３４と
圧縮機出口シール板３５との間の圧縮機出口空間３６に
高温高圧の圧縮空気３７が入り込むのを防止している。

【００２５】尚、前記圧縮機出口空間３６の奥部には、
図示しないベアリングサンプ室との間を仕切るためのシ
ール３８が設けられている。

【００２６】又、図中、３９は燃焼器内側ケーシングで
ある。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のターボエンジンには、以下のような問題があった。

【００２８】即ち、ラビリンスシール３３やシール３８
は、回転する圧縮機ローターシャフト３４と、静止して
いる圧縮機出口シール板３５との間に設けられるため、
間隙などのセッティングがうまくいかないと、シール性
能の低下やラビング（偏摩耗）などを誘発するので、セ
ッティングには細心の注意を要し、セッティングが非常
に煩わしいという問題があった。

【００２９】又、ラビリンスシール３３で封じ込められ
る空気の圧力には限界があり、実際には、圧縮空気３７
は、ラビリンスシール３３を抜けて前記圧縮機出口空間
３６へ入り、該圧縮機出口空間３６と図示しないベアリ
ングサンプ室との間を仕切るシール３８部分にまで到達
するので、反対にこれを利用して、ベアリングサンプ室
に設けられた軸受の潤滑油が前記シール３８部分から圧
縮機出口空間３６側へ漏れるのを防止させていたが（こ
の時の圧縮空気３７の適温は３５０度）、近年のよう
に、高圧圧縮機１１の性能が著しく向上して、圧縮空気
３７の温度が７００度以上にも達するようになると、シ
ール３８部分で高温の圧縮空気３７により軸受の潤滑油
に引火するおそれがある。

【００３０】本発明は、上述の実情に鑑み、高温の圧縮
空気が圧縮機出口空間とベアリングサンプ室との間を仕
切るシールの部分へ流れ込むことなどを防止し得るよう
にしたターボエンジンを提供することを目的とするもの
である。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、高圧圧縮機と燃焼室との間に、ラビリンスシ
ールを介して接続された圧縮機出口空間の内部に、ラビ
リンスシールの出口近傍に位置する空気受空間を形成
し、該空気受空間に、低圧タービン部出側の位置まで延
長する抽気管を接続し、前記ラビリンスシールを通過し
て圧縮機出口空間へ入り込んだ圧縮空気は、空気受空間
に入り且つ前記抽気管から取り出されて外部の低圧ター
ビン部出側の位置へ捨られることにより、ラビリンスシ
ールのセッティングを容易にすると共に圧縮機出口空間
の下流に位置するシールの部分への圧縮空気の流れ込み
を防止するよう構成されたことを特徴とするターボエン
ジン、にかかるものである。

【００３２】本発明の請求項２に記載の発明は、高圧圧
縮機と燃焼室との間に、ラビリンスシールを介して接続
された圧縮機出口空間の内部に、ラビリンスシールの出
口近傍に位置する空気受空間を形成し、該空気受空間
に、低圧タービン部出側で且つアフタバーナ部の入側の
位置まで延長する抽気管を接続し、 前記ラビリンスシー
ルを通過して圧縮機出口空間へ入り込んだ圧縮空気は、
空気受空間に入り且つ前記抽気管から取り出されて外部
の低圧タービン部出側で且つアフタバーナ部の入側の位
置へ捨られることにより、ラビリンスシールのセッティ
ングを容易にすると共に圧縮機出口空間の下流に位置す
るシールの部分への圧縮空気の流れ込みを防止するよう
構成されたことを特徴とするターボエンジン、にかかる
ものである。

【００３３】

【作用】本発明の作用は以下の通りである。

【００３４】高圧圧縮機と燃焼室との間に設けられたラ
ビリンスシールを通過した高温の圧縮空気は、圧縮機出
口空間の内部に設けられた空気受空間へ入り、空気受空
間から抽気管を介して外部へ捨てられる。

【００３５】この場合において、高温の圧縮空気を、温
度や圧力条件の近い、低圧タービン部出側か、或いは、
アフタバーナ部が設けられている場合には、更にアフタ
バーナ部の入側に捨てることにより、安全に処理するこ
とができる。

【００３６】このように、本発明によれば、ラビリンス
シールを通過した空気を、空気受空間へ集めて外部へ捨
てるようにしているため、ラビリンスシールは高いシー
ル性能を確保する必要がなくなるので、ラビリンスシー
ルのセッティングが容易になる。

【００３７】又、高温の圧縮空気が圧縮機出口空間へ滞
留しなくなるので、圧縮機出口空間に隣接する室へ供給
されている潤滑油が、高温の圧縮空気によって引火され
ることが防止される。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００３９】図１は、本発明の一実施例である。

【００４０】図中、７は圧縮機ローター、８は圧縮機ロ
ーター７の外周を包囲するように配置された流路形成
筒、９は圧縮機ローター７に取付けられた圧縮機動翼、
１０は流路形成筒８に取付けられた圧縮機静翼、１１は
高圧圧縮機、１２は高圧圧縮機１１の出側に設けられた
燃焼室、２２はバイパス流路、３３は圧縮機ローターシ
ャフト３４と圧縮機出口シール板３５との間に設けられ
た圧縮空気３７が入り込むのを防止するためのラビリン
スシール、３６は圧縮機ローターシャフト３４と圧縮機
出口シール板３５との間に形成される圧縮機出口空間、
３８は圧縮機出口空間３６と図示しないベアリングサン
プ室との間を仕切るシール、３９は燃焼器内側ケーシン
グである。

【００４１】尚、上記以外の構成は、図３と同様なの
で、必要に応じて図３を参照する。

【００４２】本発明では、圧縮機出口シール板３５のラ
ビリンスシール３３出口付近に、ターボエンジンの周方
向へ延びるほぼリング状をした空気案内板４０の屈曲さ
せた内縁部分４１をシーム溶接などにより取付けて、ラ
ビリンスシール３３を通過した圧縮空気３７を外縁部４
２側の間隙４３から受けるようにした空気受空間４４を
形成する。

【００４３】そして、空気受空間４４を構成する圧縮機
出口シール板３５の周方向数個所の位置に、ボスなどの
空気取出座４５を取付け、該空気取出座４５に抽気管４
６の一端部を接続する。

【００４４】更に、抽気管４６をバイパス流路２２内に
通すと共に、抽気管４６の他端部を、ターボエンジンの
低圧タービン部２１の出側の位置、あるいはアフタバー
ナ部２８がある場合には、アフタバーナ部２８の入側の
位置、即ち、図２の位置４７，４８間の部分４９まで延
長し、燃焼ガスに合流させる。

【００４５】抽気管４６は、又、熱変形に耐え得るよう
に、一端部側に屈曲部を形成している。

【００４６】次に、作動について説明する。

【００４７】ターボエンジン及びアフタバーナの作動に
ついては図２と同様なので説明を省略する。

【００４８】本発明では、高圧圧縮機１１で圧縮された
圧縮空気３７のうち、ラビリンスシール３３を通過して
圧縮機出口空間３６へ入るものは、空気案内板４０と圧
縮機出口シール板３５との間に形成された空気受空間４
４へ入り、空気受空間４４に周方向数個所取付けられた
空気取出座４５に集められて、抽気管４６から取り出さ
れ、ターボエンジンの低圧タービン部２１の出側の位
置、あるいはアフタバーナ部２８がある場合には、アフ
タバーナ部２８の入側の位置、即ち、図２の位置４７，
４８間の部分４９の燃焼ガス中に捨てられる。

【００４９】このように、ラビリンスシール３３を通過
した圧縮空気３７を、圧縮機出口空間３６の外部へ抜出
して捨てるようにしたことにより、ラビリンスシール３
３に厳密なシール機能は不要となり、ラビリンスシール
３３は圧縮空気３７の案内機能或いは整流機能さえ持て
ば良くなるので、ラビリンスシール３３のセッティング
が大幅に容易化される。

【００５０】又、ラビリンスシール３３を通過した高温
の圧縮空気３７は、圧縮機出口空間３６の外部へ抜出し
て捨てられるので、７００度以上にもなる高温の圧縮空
気３７が圧縮機出口空間３６と図示しないベアリングサ
ンプ室との間を仕切るシール３８部分にまで到達して、
シール３８部分で高温の圧縮空気３７により軸受の潤滑
油が引火することを防止できる。

【００５１】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のターボエ
ンジンによれば、ラビリンスシールを通過して圧縮機出
口空間へ入り込んだ高温の圧縮空気を、圧縮機出口空間
の外部に捨てるようにしているので、ラビリンスシール
のセッティングを厳密に行わなくても良くなり、又、高
温の圧縮空気が圧縮機出口空間とベアリングサンプ室と
の間を仕切るシールの部分へ流れ込んで潤滑油を引火さ
せることを防止できるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の部分拡大側方断面図であ
る。

【図２】ターボエンジンの概略側方断面図である。

【図３】図２のＡ部分の拡大側方断面図である。

【符号の説明】

１１ 高圧圧縮機 １２ 燃焼室 ２１ 低圧タービン部 ２８ アフタバーナ部 ３３ ラビリンスシール ３６ 圧縮機出口空間 ３７ 圧縮空気 ４４ 空気受空間 ４６ 抽気管 ４７，４８ 位置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧圧縮機と燃焼室との間に、ラビリン
   スシールを介して接続された圧縮機出口空間の内部に、
   ラビリンスシールの出口近傍に位置する空気受空間を形
   成し、該空気受空間に、低圧タービン部出側の位置まで
   延長する抽気管を接続し、前記ラビリンスシールを通過して圧縮機出口空間へ入り
   込んだ圧縮空気は、空気受空間に入り且つ前記抽気管か
   ら取り出されて外部の低圧タービン部出側の位置へ捨ら
   れることにより、ラビリンスシールのセッティングを容
   易にすると共に圧縮機出口空間の下流に位置するシール
   の部分への圧縮空気の流れ込みを防止するよう構成され
   たことを特徴とするターボエンジン。
2. 【請求項２】 高圧圧縮機と燃焼室との間に、ラビリン
   スシールを介して接続された圧縮機出口空間の内部に、
   ラビリンスシールの出口近傍に位置する空気受空間を形
   成し、該空気受空間に、低圧タービン部出側で且つアフ
   タバーナ部の入側の位置の位置まで延長する抽気管を接
   続し、 前記ラビリンスシールを通過して圧縮機出口空間へ入り
   込んだ圧縮空気は、空気受空間に入り且つ前記抽気管か
   ら取り出されて外部の低圧タービン部出側で且つアフタ
   バーナ部の入側の位置へ捨られることにより、ラビリン
   スシールのセッティングを容易にすると共に圧縮機出口
   空間の下流に位置するシールの部分への圧縮空気の流れ
   込みを防止するよう構成されたことを特徴とするターボ
   エンジン。