JP6071456B2 - タービン及びガスタービンエンジン - Google Patents

Description

本発明は、タービン及び当該タービンを備えるガスタービンエンジンに関するものである。

従来、高圧タービンと低圧タービンとの間のガス流路を形成するライナ構造を備えるガスタービンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３２４６１２号公報

ところで、ガス流路に流入する高温ガスが、高圧タービンとライナ構造との隙間に流入すると、熱によって与えられる負荷が大きくなることから、高温ガスの隙間への流入を抑制すべく、高圧タービンとライナ構造との隙間を狭くすることが好ましい。通常、高圧タービンとライナ構造との隙間を狭くする場合、ライナ構造を、高圧タービンの形状に沿った形状にすることで、高圧タービンとライナ構造との隙間を狭くすることが可能となる。この場合、高圧タービンの形状が複雑になると、ライナ構造も複雑となることから、ライナ構造の製造が困難となり、好ましくない。このため、ライナ構造に別体のバッフル部材を接合することで、高圧タービンとライナ構造との隙間を狭くする構成が考えられる。

しかしながら、別体のバッフル部材をライナ構造に接合すると、ライナ構造が熱変形することで、バッフル部材との接合部に応力が与えられ、これにより、バッフル部材がライナ構造から剥離する可能性がある。

そこで、本発明は、バッフルが熱変形しても、第１タービンとバッフルとの隙間に、主流ガスが流入することを抑制することができるタービン及びガスタービンエンジンンを提供することを課題とする。

本発明のタービンは、第１タービンと、第２タービンと、第１タービンと第２タービンとの間に設けられ、第１タービンから第２タービンに流れる主流ガスのガス流路を形成するバッフルとを備えるタービンにおいて、ガス流路は、内周側に設けられる内周側案内面と、内周側案内面の外周側に設けられると共に内周側案内面に対向する外周側案内面との間に形成され、バッフルは、軸方向において第１タービンに対向するコニカル部と、コニカル部の外周側の端部に連なると共に内周側案内面が形成される外周部と、コニカル部の内周側の端部に連なる内周部とを含む内筒バッフル部材と、内筒バッフル部材の内周部に接合され、第１タービンとバッフルとの隙間を狭くするためのサブバッフル部材と、を有し、内筒バッフル部材には、少なくともコニカル部に、熱変形を許容する熱変形許容部が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、内周側案内面に沿って流れる主流ガスにより、内筒バッフル部材が加熱された場合であっても、内筒バッフル部材の熱変形を熱変形許容部において許容することができる。このため、内筒バッフル部材とサブバッフル部材との接合部に加わる応力を低減させることができ、内筒バッフル部材に対するサブバッフル部材の剥離を抑制することができる。よって、バッフルが熱変形しても、サブバッフル部材の剥離を抑制できることから、第１タービンとバッフルとの隙間に、主流ガスが流入することを抑制することができる。

この場合、第２タービンは、インナーケーシングと、アウターケーシングと、インナーケーシングとアウターケーシングとの間に設けられるタービン静翼とを含むタービンノズルを有し、内筒バッフル部材は、インナーケーシングに連結されており、熱変形許容部は、少なくともコニカル部の一部が第２タービンのインナーケーシングの厚さに比して薄肉となる薄肉部を含むことが好ましい。

この構成によれば、少なくともコニカル部の一部を薄肉部とすることで、コニカル部を熱変形させ易くすることができる。このため、コニカル部の厚さを薄肉にするという簡易な構成で、熱変形許容部として機能させることができる。

この場合、薄肉部は、コニカル部と、内周部とに設けられていることが好ましい。

この構成によれば、コニカル部及び内周部を薄肉部とすることで、コニカル部及び内周部を熱変形させ易くすることができる。

この場合、薄肉部は、コニカル部の内周側の部位及び内周部に設けられており、コニカル部の外周側の部位は、コニカル部の内周側の部位側へ向かって薄肉となるテーパ部となっていることが好ましい。

この構成によれば、外周部の厚さと、コニカル部の内周側の部位の厚さが異なる厚さであっても、コニカル部の外周側の部位をテーパ部とすることで、厚さを滑らかに連続させることができる。このため、コニカル部の所定の部位における熱応力の集中を抑制することができる。

この場合、薄肉部は、コニカル部と、内周部と、外周部の少なくとも一部とに設けられていることが好ましい。

この構成によれば、コニカル部、内周部及び外周部を薄肉部とすることで、内筒バッフル部材自体を熱変形させ易くすることができる。このため、内筒バッフル部材全体で、熱変形を許容できることから、熱応力を好適に分散させることができる。

この場合、少なくとも内周部の一部には、薄肉部に比して厚肉となる段差部が設けられ、サブバッフル部材は、段差部に接合されていることが好ましい。

この構成によれば、段差部を薄肉部に比して厚肉にすることができる。このため、熱応力を、薄肉部において分散させることができる一方で、段差部において応力の集中を抑制することができる。このとき、段差部にサブバッフル部材が接合されていることから、段差部とサブバッフル部材との接合部に応力が加わることを抑制できるため、段差部とサブバッフル部材との剥離を抑制することができる。

この場合、軸方向に沿って切った断面において、コニカル部と外周部との境界部を点Ａとし、内周部とサブバッフル部材との接合部分における第１タービン側の端部を点Ｂとし、点Ａを通る軸方向に直交する径方向の線を線Ｌ１とし、点Ａと点Ｂとを結ぶ線を線Ｌ２とし、線Ｌ１と線Ｌ２とがなす角度を角度θとすると、熱変形許容部は、線Ｌ１に対する傾斜角が角度θの範囲内となるコニカル部であることが好ましい。

この構成によれば、コニカル部の傾斜角を、熱変形を許容可能な角度とすることができるため、コニカル部の厚さを薄肉にすることなく、コニカル部を熱変形させ易くすることができる。このため、コニカル部の傾斜角を角度θの範囲内にするという簡易な構成で、熱変形許容部として機能させることができる。

この場合、角度θは、０°≦θ≦１６°であることが好ましい。

この構成によれば、角度θを上記の範囲内とすることで、コニカル部の傾斜角を最適な角度とすることができるため、コニカル部を、熱変形許容部としてより好適に機能させることができる。

この場合、熱変形許容部は、コニカル部に設けたダイヤフラムを有することが好ましい。

この構成によれば、コニカル部にダイヤフラムを設けることで、ダイヤフラムを変形させ易くすることができる。

本発明のガスタービンエンジンは、取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、燃料を噴射すると共に、噴射された燃料と圧縮された空気とを混合させて燃焼させる燃焼器と、燃料を燃焼させることで発生した主流ガスによって回転する、上記のタービンと、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、バッフルに熱が与えられても、第１タービンとバッフルとの隙間に、主流ガスが流入することを抑制することができるため、主流ガスによって好適にタービンを回転させることができる。

図１は、実施例１に係るガスタービンエンジンの概略構成図である。 図２は、実施例１に係るタービンのバッフルを示す断面図である。 図３は、実施例２に係るタービンのバッフルを示す断面図である。 図４は、実施例３に係るタービンのバッフルを示す断面図である。 図５は、実施例４に係るタービンのバッフルを示す断面図である。 図６は、実施例５に係るタービンのバッフルを示す断面図である。

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１に係るガスタービンエンジンの概略構成図である。図１に示すように、実施例１に係るガスタービンエンジン（ジェットエンジン）１は、回転軸となるロータ５と、圧縮機１０と、燃焼器２０と、タービン３０とを備えている。ガスタービンエンジン１は、圧縮機１０において、取り込んだ空気を圧縮し、燃焼器２０において、圧縮した空気に燃料を噴射して燃焼ガス（主流ガス）Ｇを発生させ、発生させた燃焼ガスＧによりタービン３０を回転させることで、ロータ５を回転させている。

圧縮機１０は、圧縮機ケーシング１４と、圧縮機ケーシング１４に収容されるインペラ１１とを有している。インペラ１１は、ロータ５に取り付けられるディスク１１ａと、ディスク１１ａの周囲に放射状に配置された複数枚のブレード１１ｂとを含んで構成されている。このため、インペラ１１は、ロータ５を回転軸として、ロータ５と一体に回転する。圧縮機ケーシング１４は、ロータ５の周囲に設けられており、酸化剤としての空気が流通する流路１２を形成している。この流路１２は、ロータ５を中心として環状に形成されている。そして、流路１２は、ロータ５の径方向外側から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を軸方向へ向けて流通させた後、ロータ５の径方向外側に空気を排出する流路として構成される。具体的に、流路１２は、インペラ１１のディスク１１ａの小径側であるブレード１１ｂの前縁側から、各ブレード１１ｂ間を通過し、ロータ５の径方向外側に向かってディスク１１ａの大径側であるブレード１１ｂの後縁側に至る流路となっている。

燃焼器２０は、燃焼器ケーシング２４と、燃焼器ケーシング２４内に燃料を噴射する燃料ノズル２３とを有している。燃焼器ケーシング２４は、圧縮機ケーシング１４と一体となっており、その内部に、主圧力室２１と燃焼器室２２とを形成している。主圧力室２１は、ロータ５を中心として環状に形成され、圧縮機１０の流路１２と燃焼器室２２とを接続し、流路１２から排出された圧縮された空気を燃焼器室２２に導いている。燃焼器室２２は、ロータ５を中心として環状に形成され、主圧力室２１とタービン３０とを接続している。燃料ノズル２３は、燃焼器室２２に設けられ、燃焼器室２２内に燃料を噴射する。

タービン３０は、第１タービンとしての高圧タービン３１と、第２タービンとしての出力タービン３２と、バッフル４１とを有する。高圧タービン３１は、高圧側タービンノズル３３と、高圧側タービンディスク３４とを含んでいる。高圧側タービンノズル３３は、高圧側インナーケーシング３３ａと、高圧側アウターケーシング３３ｂと、高圧側インナーケーシング３３ａと高圧側アウターケーシング３３ｂとの間に設けられる複数の高圧側タービン静翼３３ｃとを備えている。高圧側インナーケーシング３３ａは、円筒状に形成され、ロータ５の径方向外側に設けられている。高圧側アウターケーシング３３ｂは、高圧側インナーケーシング３３ａよりも大径の円筒状に形成され、高圧側インナーケーシング３３ａの径方向外側に設けられている。複数の高圧側タービン静翼３３ｃは、ロータ５を中心として放射状に配置されている。この高圧側タービンノズル３３は、燃焼器２０の燃焼器室２２の出口側に接続されている。

高圧側タービンディスク３４は、ロータ５に取り付けられるディスク３４ａと、ディスク３４ａの周囲に放射状に配置された複数枚の高圧側タービン動翼３４ｂとを含んで構成されている。また、高圧側タービンディスク３４の周囲には、円筒状の高圧側シュラウド３７が設けられ、高圧側シュラウド３７の内面と各高圧側タービン動翼３４ｂの先端との間には、所定の隙間が設けられている。このため、高圧側シュラウド３７に収容される高圧側タービンディスク３４は、ロータ５を回転軸として、ロータ５と一体に回転する。この高圧側タービンディスク３４は、高圧側タービンノズル３３の出口側に接続されている。

出力タービン３２は、出力側タービンノズル３５と、出力側タービンディスク３６とを含んでいる。出力側タービンノズル３５は、出力側インナーケーシング３５ａと、出力側アウターケーシング３５ｂと、出力側インナーケーシング３５ａと出力側アウターケーシング３５ｂとの間に設けられる複数の出力側タービン静翼３５ｃとを備えている。出力側インナーケーシング３５ａは、円筒状に形成され、ロータ５の径方向外側に設けられている。出力側アウターケーシング３５ｂは、出力側インナーケーシング３５ａよりも大径の円筒状に形成され、出力側インナーケーシング３５ａの径方向外側に設けられている。複数の出力側タービン静翼３５ｃは、ロータ５を中心として放射状に配置されている。この出力側タービンノズル３５は、後述するバッフル４１の出口側に接続されている。

出力側タービンディスク３６は、ロータ５に取り付けられるディスク３６ａと、ディスク３６ａの周囲に放射状に配置された複数枚の出力側タービン動翼３６ｂとを含んで構成されている。また、出力側タービンディスク３６の周囲には、円筒状の出力側シュラウド３８が設けられ、出力側シュラウド３８の内面と各出力側タービン動翼３６ｂの先端との間には、所定の隙間が設けられている。このため、出力側シュラウド３８に収容される出力側タービンディスク３６は、ロータ５を回転軸として、ロータ５と一体に回転する。この出力側タービンディスク３６は、出力側タービンノズル３５の出口側に接続されている。

バッフル４１は、高圧タービン３１と出力タービン３２との間に設けられている。バッフル４１は、高圧タービン３１から第２タービンに流れる燃焼ガスＧのガス流路４５を形成している。バッフル４１は、内筒バッフル部材４２と、外筒バッフル部材４３と、後述するサブバッフル部材４４とを有している。内筒バッフル部材４２は、円筒状に形成され、ロータ５の径方向外側に設けられている。外筒バッフル部材４３は、内筒バッフル部材４２よりも大径の円筒状に形成され、内筒バッフル部材４２の径方向外側に設けられている。内筒バッフル部材４２は、その外周面、すなわち外筒バッフル部材４３と対向する面が、燃焼ガスＧを案内する内周側案内面Ｐ１となっている。また、外筒バッフル部材４３は、その内周面、すなわち内筒バッフル部材４２と対向する面が、燃焼ガスＧを案内する外周側案内面Ｐ２となっている。つまり、ガス流路４５は、内周側案内面Ｐ１と外周側案内面Ｐ２との間に形成され、ロータ５を中心として環状に形成されている。

上記のようなガスタービンエンジン１において、ロータ５が回転すると、圧縮機１０のインペラ１１が回転する。圧縮機１０は、インペラ１１が回転すると、外部から空気を吸い込むと共に、吸い込んだ空気を圧縮し、圧縮した空気を燃焼器２０へ向けて供給する。燃焼器２０は、圧縮された空気が供給されると、供給された空気を、主圧力室２１へ流入させ、主圧力室２１を通過させた後、燃焼器室２２へ流入させる。燃焼器２０は、燃料ノズル２３から燃焼器室２２内へ燃料を噴射し、燃焼器室２２内において、噴射した燃料と流入した空気と混合させると共に燃焼させる。燃焼器室２２内において燃料が燃焼すると、高温の燃焼ガスＧが発生し、発生した燃焼ガスＧは、タービン３０に流入する。タービン３０は、流入した燃焼ガスＧを、高圧タービン３１へ流入させる。燃焼ガスＧが高圧タービン３１を通過すると、高圧側タービンディスク３４が回転することで、ロータ５を回転駆動させる。タービン３０は、高圧タービン３１を通過した燃焼ガスＧを、バッフル４１へ流入させる。燃焼ガスＧは、バッフル４１のガス流路４５を通過し、出力タービン３２に流入する。燃焼ガスＧが出力タービン３２を通過すると、出力側タービンディスク３６が回転することで、ロータ５を回転駆動させる。そして、タービン３０は、出力タービン３２を通過した燃焼ガスＧを排出する。以上により、ガスタービンエンジン１は、タービン３０の高圧タービン３１及び出力タービン３２において、ロータ５を回転駆動させ、ロータ５を回転させることで、圧縮機１０において、空気を圧縮することが可能となる。

次に、図２を参照して、バッフル４１の内筒バッフル部材４２周りの構成について詳細に説明する。図２は、実施例１に係るタービンのバッフルを示す断面図である。図２に示すように、内筒バッフル部材４２は、外周部５１と、コニカル部（縦板部）５２と、内周部５３と、突起部５４とを含んで一体に構成されている。

外周部５１は、内周側案内面Ｐ１が形成される部位であり、円筒形状となっている。外周部５１は、高圧タービン３１側の端部が、コニカル部５２に接続され、出力タービン３２側の端部が、出力側インナーケーシング３５ａに接続されている。内周側案内面Ｐ１は、外周部５１の外周側の面となっている。コニカル部５２は、高圧タービン３１と対向する部位であり、環状に形成されている。コニカル部５２は、外周側の端部が、外周部５１に接続され、内周側の端部が、内周部５３に接続されており、ロータ５の径方向に延在するように形成されている。内周部５３は、外周部５１と対向する部位であり、円筒形状となっている。内周部５３は、高圧タービン３１側の端部が、コニカル部５２に接続され、出力タービン３２側の端部が、別体の支持部材に接続されている。突起部５４は、外周部５１とコニカル部５２との接続部分において、外周側の面から高圧タービン３１側に突出する部位であり、高圧タービン３１とバッフル４１との間の隙間を狭くするように設けられている。

サブバッフル部材４４は、高圧タービン３１とバッフル４１との間の隙間を狭くするための部材である。このサブバッフル部材４４は、内周部５３に接合される円筒形状の接合部５８と、接合部５８から外周側に湾曲する湾曲部５９とを含んで一体に構成されている。接合部５８は、出力タービン３２側の端部が、内周部５３に接合され、高圧タービン３１側の端部が、湾曲部５９に接続されている。湾曲部５９は、出力タービン３２側の端部が、接合部５８に接続され、高圧タービン３１側の端部が、コニカル部５２に向かって延びている。

ここで、内筒バッフル部材４２には、内周側案内面Ｐ１に沿って流れる燃焼ガスによって熱が与えられる。この場合、内側バッフル部材４２は、与えられる熱によって変形し、これにより、内筒バッフル部材４２とサブバッフル部材４４との接合部５８に応力が与えられる。このため、実施例１では、内筒バッフル部材４２の少なくともコニカル部５２に、熱変形を許容する熱変形許容部が設けられている。

熱変形許容部は、少なくともコニカル部５２の一部が出力タービン３２の出力側インナーケーシング３５ａの厚さＤ１に比して薄肉となる薄肉部６１である。具体的に、薄肉部６１は、コニカル部５２の内周側の半部（部位）と、内周部５３とに設けられている。つまり、コニカル部５２の内周側の半部の厚さＤ２及び内周部５３の厚さＤ３は、出力側インナーケーシング３５ａの厚さＤ１に比して薄肉となっている。また。コニカル部５２の外周側の半部（部位）は、テーパ部６２となっている。テーパ部６２は、コニカル部５２の外周側から内周側へ向かって薄肉となるテーパ形状に形成されている。ここで、コニカル部５２の内周側の部位とは、ロータ５の径方向において、コニカル部５２を半分に切ったときの内周側の部位であり、同様に、コニカル部５２の外周側の部位とは、ロータ５の径方向において、コニカル部５２を半分に切ったときの外周側の部位とする。なお、コニカル部５２の内周側の部位と、コニカル部５２の外周側の部位は、いずれの範囲に限定されるものではない。

以上のように、実施例１の構成によれば、内周側案内面Ｐ１に沿って流れる燃焼ガスにより、内筒バッフル部材４２が加熱された場合であっても、内筒バッフル部材４２の熱変形を、熱変形許容部として機能する薄肉部６１において許容することができる。つまり、少なくともコニカル部５２の一部を薄肉部６１とすることで、コニカル部５２を熱変形させ易くすることができる。このため、内筒バッフル部材４２とサブバッフル部材４４との接合部５８に加わる応力を低減させることができ、内筒バッフル部材４２に対するサブバッフル部材４４の剥離を抑制することができる。よって、内筒バッフル部材４２が熱変形しても、サブバッフル部材４４の剥離を抑制できることから、高圧タービン３１とバッフル４１との隙間に、燃焼ガスが流入することを抑制することができる。

また、実施例１の構成によれば、コニカル部５２及び内周部５３を薄肉部６１とすることで、コニカル部５２及び内周部５３を熱変形させ易くすることができる。

また、実施例１の構成によれば、コニカル部５２の外周側の半部をテーパ部６２とし、コニカル部５２の内周側の半部を薄肉部６１とすることができる。このため、外周部５１の厚さと、コニカル部５２の薄肉部６１の厚さが異なる場合であっても、テーパ部６２により、厚さを滑らかに連続させることができる。よって、コニカル部５２において熱による応力が集中し易い部位を形成することがなく、応力の集中を抑制することができる。

なお、実施例１では、コニカル部５２の外周側の半部をテーパ部６２とし、コニカル部５２の内周側の半部を薄肉部６１としたが、この構成に限らず、少なくともコニカル部５２の一部に薄肉部６１が形成されていればよい。例えば、コニカル部５２の全部を薄肉部６１としてもよいし、内周部５３に薄肉部６１を設けなくてもよい。

次に、図３を参照して、実施例２に係るタービン１００について説明する。図３は、実施例２に係るタービンのバッフルを示す断面図である。なお、実施例２では、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例２のバッフル４１は、内筒バッフル部材４２の内周部５３の一部が段差部１１２となっている。以下、実施例２に係るタービン１００のバッフル４１について説明する。

図３に示すように、実施例２に係るタービン１００のバッフル４１において、内筒バッフル部材４２の内周部５３の一部には、薄肉部６１に比して厚肉となる段差部１１２が設けられている。段差部１１２は、内周部５３の出力タービン３２側の端部に設けられ、内周側に突出して形成されている。つまり、内周部５３は、高圧タービン３１側の端部が薄肉部６１となっており、出力タービン３２側の端部が段差部１１２となっている。

この段差部１１２には、サブバッフル部４４の接合部５８が接合されている。このため、内周部５３の高圧タービン３１側の端部において、内周部５３とサブバッフル部４４の接合部５８とは離れている。

以上のように、実施例２の構成によれば、段差部１１２を薄肉部６１に比して厚肉にすることができる。このため、薄肉部６１において応力を分散させることができる一方で、段差部１１２において応力の集中を抑制することができる。このとき、段差部１１２にサブバッフル部材４４が接合されていることから、段差部１１２とサブバッフル部材４４との接合部５８に応力が加わることを抑制できるため、段差部１１２とサブバッフル部材４４との剥離をさらに抑制することができる。

次に、図４を参照して、実施例３に係るタービン１２０について説明する。図４は、実施例３に係るタービンのバッフルを示す断面図である。なお、実施例３では、実施例１及び２と重複する記載を避けるべく、実施例１及び２と異なる部分についてのみ説明する。実施例１及び２では、薄肉部６１を、熱変形を許容する熱変形許容部として機能させていたが、実施例３では、コニカル部５２の傾斜角を所定の角度とすることで、コニカル部５２を熱変形許容部として機能させている。

図４に示すように、実施例３に係るタービン１２０のバッフル４１において、内筒バッフル部材４２は、そのコニカル部５２の傾斜角が所定の角度θに収まる角度となっている。具体的に、コニカル部５２と外周部５１との境界部を点Ａとする。ここで、境界部は、コニカル部５２と外周部５１との接続部分であり、突起部５４が設けられる部分である。次に、内周部５３とサブバッフル部材４４との接合部分における高圧タービン３１側の端部を点Ｂとする。そして、点Ａを通るロータ５の径方向の線を線Ｌ１とし、点Ａと点Ｂとを結ぶ線を線Ｌ２とする。このとき、線Ｌ１と線Ｌ２とがなす角度を角度θとする。この角度θは、０°≦θ≦１６°の範囲となっている。そして、線Ｌ１に対するコニカル部５２の傾斜角は、角度θの範囲内となっている。

以上のように、実施例３の構成によれば、コニカル部５２の傾斜角を、熱変形を許容可能な角度とすることができるため、コニカル部５２の厚さを薄肉にすることなく、コニカル部５２を熱変形させ易くすることができる。このため、コニカル部５２の傾斜角を角度θの範囲内にするという簡易な構成で、熱変形許容部として機能させることができる。

また、実施例３の構成によれば、角度θを、０°≦θ≦１６°の範囲とすることで、コニカル部５２の傾斜角を最適な角度に収めることができるため、コニカル部５２を、熱変形許容部としてより好適に機能させることができる。

なお、実施例３では、実施例１及び２に記載した薄肉部６１を、コニカル部５２に設けてもよいし、設けなくてもよく、特に限定されない。

次に、図５を参照して、実施例４に係るタービン１３０について説明する。図５は、実施例４に係るタービンのバッフルを示す断面図である。なお、実施例４では、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１では、薄肉部６１を、コニカル部５２及び内周部５３に設けていたが、実施例４では、薄肉部６１を、外周部５１、コニカル部５２及び内周部５３に設けている。以下、実施例４に係るタービン１３０のバッフル４１について説明する。

図５に示すように、実施例４に係るタービン１３０の内筒バッフル部材４２において、薄肉部６１は、外周部５１と、コニカル部５２と、内周部５３とに設けられている。つまり、薄肉部６１は、内周部５３の出力タービン３２側の端部から、コニカル部５２を経て、外周部５１の出力タービン３２側の端部まで設けられている。具体的に、内周部５３の出力タービン３２側の端部とは、内周部５３の出力タービン３２側の端面Ｐ３である。また、外周部５１の出力タービン３２側の端部とは、端面Ｐ３を通るロータ５の径方向の線を線Ｌ３としたとき、外周部５１と線Ｌ３とが交差する点Ｃから、外周部５１の出力タービン３２側の端面Ｐ４までの間の部位である。このとき、突起部５４は、薄肉部６１を設けてもよいし、薄肉部６１を設けなくてもよい。

以上のように、実施例４の構成によれば、コニカル部５２、内周部５３及び外周部５１を薄肉部６１とすることで、内筒バッフル部材４２自体を熱変形させ易くすることができる。このため、内筒バッフル部材４２全体で、熱変形を許容できることから、熱応力を好適に分散させることができる。

次に、図６を参照して、実施例５に係るタービン１４０について説明する。図６は、実施例５に係るタービンのバッフルを示す断面図である。なお、実施例５では、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１では、コニカル部５２に薄肉部６１を設けたことで、薄肉部６１を熱変形許容部として機能させたが、実施例５では、コニカル部５２にダイヤフラム１４１を設けることで、ダイヤフラム１４１を熱変形許容部として機能させている。以下、実施例５に係るタービン１４０のバッフル４１について説明する。

図６に示すように、実施例５に係るタービン１４０の内筒バッフル部材４２において、コニカル部５２には、ダイヤフラム１４１が設けられている。ダイヤフラム１４１は、弾性を有し、内筒バッフル部材４２の熱変形を吸収可能となっている。

以上のように、実施例５の構成によれば、コニカル部５２にダイヤフラム１４１を設けることで、ダイヤフラム１４１によってコニカル部５２を変形させ易くすることができる。

１ ガスタービンエンジン
５ ロータ
１０ 圧縮機
１１ インペラ
１１ａ ディスク
１１ｂ ブレード
１２ 流路
１４ 圧縮機ケーシング
２０ 燃焼器
２１ 主圧力室
２２ 燃焼器室
２３ 燃料ノズル
２４ 燃焼器ケーシング
３０ タービン
３１ 高圧タービン
３２ 出力タービン
３３ 高圧側タービンノズル
３３ａ 高圧側インナーケーシング
３３ｂ 高圧側アウターケーシング
３３ｃ 高圧側タービン静翼
３４ 高圧側タービンディスク
３４ａ ディスク
３４ｂ 高圧側タービン動翼
３５ 出力側タービンノズル
３５ａ 出力側インナーケーシング
３５ｂ 出力側アウターケーシング
３５ｃ 出力側タービン静翼
３６ 出力側タービンディスク
３６ａ ディスク
３６ｂ 出力側タービン動翼
３７ 高圧側シュラウド
３８ 出力側シュラウド
４１ バッフル
４２ 内筒バッフル部材
４３ 外筒バッフル部材
４４ サブバッフル部材
４５ ガス流路
５１ 外周部
５２ コニカル部
５３ 内周部
５４ 突起部
５８ 接合部
５９ 湾曲部
６１ 薄肉部
６２ テーパ部
１００ タービン（実施例２）
１１２ 段差部
１２０ タービン（実施例３）
１３０ タービン（実施例４）
１４０ タービン（実施例５）
１４１ ダイヤフラム
Ｐ１ 内周側案内面
Ｐ２ 外周側案内面
Ｐ３ 内周部の出力タービン側の端面
Ｐ４ 外周部の出力タービン側の端面
Ｄ１ 出力側インナーケーシングの厚さ
Ｄ２ コニカル部の厚さ
Ｄ３ 内周部の厚さ

Claims (10)

1. 第１タービンと、第２タービンと、前記第１タービンと前記第２タービンとの間に設けられ、前記第１タービンから前記第２タービンに流れる主流ガスのガス流路を形成するバッフルとを備えるタービンにおいて、
   前記ガス流路は、内周側に設けられる内周側案内面と、前記内周側案内面の外周側に設けられると共に前記内周側案内面に対向する外周側案内面との間に形成され、
   前記バッフルは、
   軸方向において前記第１タービンに対向するコニカル部と、前記コニカル部の外周側の端部に連なると共に前記内周側案内面が形成される外周部と、前記コニカル部の内周側の端部に連なる内周部とを含む内筒バッフル部材と、
   前記内筒バッフル部材の前記内周部に接合され、前記第１タービンと前記バッフルとの隙間を狭くするためのサブバッフル部材と、を有し、
   前記内筒バッフル部材には、少なくとも前記コニカル部に、熱変形を許容する熱変形許容部が設けられていることを特徴とするタービン。
2. 前記第２タービンは、
   インナーケーシングと、アウターケーシングと、前記インナーケーシングと前記アウターケーシングとの間に設けられるタービン静翼とを含むタービンノズルを有し、
   前記内筒バッフル部材は、前記インナーケーシングに連結されており、
   前記熱変形許容部は、少なくとも前記コニカル部の一部が前記第２タービンの前記インナーケーシングの厚さに比して薄肉となる薄肉部を含むことを特徴とする請求項１に記載のタービン。
3. 前記薄肉部は、前記コニカル部と、前記内周部とに設けられていることを特徴とする請求項２に記載のタービン。
4. 前記薄肉部は、前記コニカル部の内周側の部位及び前記内周部に設けられており、
   前記コニカル部の外周側の部位は、前記コニカル部の内周側の部位側へ向かって薄肉となるテーパ部となっていることを特徴とする請求項２に記載のタービン。
5. 前記薄肉部は、前記コニカル部と、前記内周部と、前記外周部の少なくとも一部とに設けられていることを特徴とする請求項２に記載のタービン。
6. 少なくとも前記内周部の一部には、前記薄肉部に比して厚肉となる段差部が設けられ、
   前記サブバッフル部材は、前記段差部に接合されていることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のタービン。
7. 軸方向に沿って切った断面において、前記コニカル部と前記外周部との境界部を点Ａとし、前記内周部と前記サブバッフル部材との接合部分における前記第１タービン側の端部を点Ｂとし、前記点Ａを通る軸方向に直交する径方向の線を線Ｌ１とし、前記点Ａと前記点Ｂとを結ぶ線を線Ｌ２とし、前記線Ｌ１と前記線Ｌ２とがなす角度を角度θとすると、
   前記熱変形許容部は、前記線Ｌ１に対する傾斜角が前記角度θの範囲内となる前記コニカル部であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のタービン。
8. 前記角度θは、０°＜θ≦１６°であることを特徴とする請求項７に記載のタービン。
9. 前記熱変形許容部は、前記コニカル部に設けたダイヤフラムを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のタービン。
10. 取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、
    燃料を噴射すると共に、噴射された前記燃料と圧縮された前記空気とを混合させて燃焼させる燃焼器と、
    前記燃料を燃焼させることで発生した前記主流ガスによって回転する、請求項１から９のいずれか１項に記載のタービンと、を備えることを特徴とするガスタービンエンジン。

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