JPH0122459B2 - - Google Patents

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JPH0122459B2
JPH0122459B2 JP55159369A JP15936980A JPH0122459B2 JP H0122459 B2 JPH0122459 B2 JP H0122459B2 JP 55159369 A JP55159369 A JP 55159369A JP 15936980 A JP15936980 A JP 15936980A JP H0122459 B2 JPH0122459 B2 JP H0122459B2
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JP
Japan
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seal
stage
blade
vane
turbine
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JP55159369A
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JPS5683524A (en
Inventor
Maikeru Shuwarutsu Furederitsuku
Jeraado Gurifuin Jeemusu
Hooru Gudaitasu Uitooteisu
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RTX Corp
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United Technologies Corp
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Publication of JPH0122459B2 publication Critical patent/JPH0122459B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジンに係り、特にタ
ービン・セクシヨン内の構成要素を冷却しシール
の空〓を制御するための冷却空気系装置に係る。
周知のように、燃料価格の上昇とエネルギー節
減の必要性とに伴い、ガスタービン産業では単位
推力当り燃料消費率（thrust specific fuel
consumption、略してTSFCを改善し得るエンジ
ンの開発を目指して広範な開発プログラムを進め
てきた。本発明は、コンプレツサ・セクシヨンか
ら空気を抽出してタービン・セクシヨンに供給す
る冷却空気系装置として、上記の目的にかなつた
ものを開発しようとするものである。
本発明の目的は、ガスタービンエンジンのコン
プレツサ・セクシヨンから空気を抽出してタービ
ン・セクシヨンに供給し、この空気によつてター
ビン・セクシヨンに於けるタービンの隣合つたブ
レード段の間のシールを構成する二つのシール要
素の一方を担持するベーンを冷却し且シール間〓
を通つて流れるガスの温度を制御することにより
シール間〓を最小に調整する方法を提供すること
である。
以下に本発明に添付の図面を参照して実施例に
ついて詳細に説明する。
以下に説明する好ましい実施例はユナイテツ
ド・テクノロジーズ・コーポレイシヨンの１部門
であるプラツト・アンド・ホイツトニイ・エアク
ラフト・グループにより製造されているJT9D形
ガスタービンの冷却系統に本発明を適用したもの
である。このエンジンについての詳細な説明は省
略する。
第１図を参照すると、この実施例では４つのダ
クト（１０，１２，１４および図示されていない
もの）がガスタービンエンジンのコンプレツサ・
セクシヨン１６に接続され、図示はされていない
が、その第13段を囲繞するマニホルドと連通して
おり、冷却空気を高圧タービン・セクシヨン２０
の第２段に向かわせる。適当な弁２２および２４
がダクト１０および１４にそれぞれ配置されてお
り、各弁には弁を開位置または閉位置に制御する
ため航空機またはエンジン運転パラメータに応動
する適当な制御装置が付属されている。この例で
は高いロータ速度Ｎおよび気圧Ｐが周知のなんら
かの方法で検出され、巡航条件に対応する特定の
値において弁２２および２４を閉じる。代替的な
方法として、コンプレツサ吐出温度またはコンプ
レツサの下流における温度Ｔを動力需要の小さい
状態を示すのに利用され得る。
ダクト１２およびエンジンの反対側のダクト
（図示せず）には絞り機構２８が設けられている。
このことは、これらのダクトに連続的に冷却空気
が流れることを保証するとともに、その流量が弁
２２および２４の閉止時に認められるほど増加し
ないことを保証する。さもなければ、連続供給ダ
クトは弁の閉止時に全流量で冷却空気を流そうと
するであろう。なお、オリフイスを使用せずに絞
り機能を有するようにダクト自体を設計するこ
と、または動力オフの条件の間の所望の量の冷却
空気を常に漏洩させるように完全には閉止しない
弁をダクトに設けることが本発明の範囲に属する
ことは理解されよう。もちろん、動力オフの条件
の間にコンプレツサが、以下の説明から一層明ら
かになるように、所望の冷却効果および間〓閉止
効果を得るのに必要な流量のみを供給することは
重要である。
第２図からわかるように、コンプレツサからダ
クト１４を経てキヤビテイ３０のなかに受入れら
れた空気はプラツトフオーム３４に孔あけされた
通路を通つてベーン３２の内部に供給される。ベ
ーン３２の内部の圧縮空気の余剰部分は尾縁に形
成された開口３６を経てガス通路のなかに放出さ
れる。圧縮空気の一部分は弁３２に形成された開
口３９からキヤビテイ３８のなかに吐出され、そ
こでタービン・ブレード４２の根元部分４０の周
りを漏洩するガス通路空気の一部分と混合され
る。もちろん、タービン・ブレード４２における
ガス通路圧力とタービン・ブレード４４における
ガス通路圧力との間には圧力降下が存在し、従つ
てシール要素４６の両側の間にも圧力降下が生ず
る。この領域（キヤビテイ３８）内の流量を最小
値に保つことが望ましいことは明らかである。そ
のエネルギーはタービン・バケツトにより取出さ
れず、従つてタービン効率の損失となるからであ
る。そのために、コンプレツサから抽出された空
気量の関数としてオリフイス３９を通つて流れる
空気量は、シール４６の周りの温度を、シールを
許容温度範囲内に保ちしかもナイフエツジ４８，
５０および５２と段付き板５４との間の間〓を最
小値に保つような温度とするように選定される。
シール要素４６およびそれに形成されたナイフ
エツジ４８，５０，５２はその温度上昇に伴つて
半径方向外方へ熱膨脹する。これに対しベーン３
２の先端に取付けられてシール要素４６に対向す
る板５４は周方向に配例された複数個の円弧状板
片によりなるセグメント構造に作られており、こ
れらの板はその温度の上昇及びそれぞれを担持す
るベーン３２の温度上昇に応じて半径方向内方へ
膨脹する。従つてシール要素４６のナイフエツジ
４８，５０，５２と板５４の間に形成されるシー
ル間〓の大きさは、ベーン３２の温度とシール要
素４６と板５４の間に形成されたシール間〓を通
つて流れる流体の温度および流量によつて変化
し、従つてこのシール間〓の大きさをより適正に
制御するにはベーン３２の温度を前記シール間〓
を通つて流れる流体の流量及び温度が同時に制御
されるのがより有効である。
本発明によれば、コンプレツサ・セクシヨン１
６より取出された空気はベーン３２内を通つて導
かれ、その間ベーン３２を冷却してベーンの長さ
の変化を制御し、更にこの同じ空気が開口３９を
へてキヤビテイ空間３８内へ導入され、この圧縮
空気の量が、ブレード４２を通過して流れる燃焼
ガスの一部がブレード４２の根元部とベーン３２
の先端部の間のシール重なり部の間〓を経てキヤ
ビテイ空間３８内へ流入することを許す程度の範
囲に於ける或る制御値に設定されることにより、
キヤビテイ空間３８内にてここへ漏入してくる高
温の燃焼ガスと圧縮空気とが混合されて温度を幅
広く制御され得る冷却流体が生成され、この冷却
流体がシール要素４６と板５４の間のシール間〓
を流れる。従つてベーンの長さに影響するベーン
の温度と間〓を流れる混合ガスの温度および流量
の三つのパラメータに応じて変化するシール間〓
の制御は、一つの空気流を制御する弁２２の制御
によつて、ガスタービンエンジンの運転状況に応
じて、シール要素４６と板５４の間のシール間〓
を両者側の接融を生じない最小値とするように制
御される。このシール間〓をより小さく保つこと
によりエンジン効率の向上が得られる。
本発明が以上に図示し説明した実施例に限定さ
れるものではなく、種々の変形が本発明の範囲内
で行なわれ得ることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の冷却空気系装置の要部を示す
ため一部断面で示されているフアン・ジエツト・
エンジンの側面図である。第２図は両凸シールの
間隙制御のための流れパターンの詳細を示すため
タービン・セクシヨンの一部分を部分的に切欠い
て示す図である。 １０〜１４〜ダクト、１６〜コンプレツサ・セ
クシヨン、２０〜タービン・セクシヨン、２２，
２４〜弁、３０〜キヤビテイ、３２〜ベーン、３
４〜プラツトフオーム、３６〜開口、３８〜ギヤ
ビテイ空間、３９〜オリフイス、４０〜根元部
品、４２，４４〜タービン・ブレード、４６〜シ
ール要素、４８〜５２〜ナイフエツジ、５４〜段
付き板、Ｎ〜ロータ速度、Ｐ〜気圧、Ｔ〜温度。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ コンプレツサ・セクシヨン１６と、軸線方向
    に配例された第一及び第二のブレード４２，４４
    による第一及び第二のブレード段と該第一及び第
    二のブレード段の間に配置されたベーン３２によ
    るベーン段とを有するタービン・セクシヨン２０
    とを有し、前記第一のブレード段の根元部と前記
    ベーン段の先端部との間に第一のシール重なり部
    が形成され、前記ベーン段の先端部と前記第二の
    ブレード段の根元部との間に第二のシール重なり
    部が形成され、前記第一のブレード段と前記第二
    のブレード段とにより支持されてその間に廷在す
    るシール要素４６と前記ベーン段により支持され
    て前記シール要素に対向する板５４の間に前記第
    一のシール重なり部の下流側と前記第二のシール
    重なり部の上流側との間の直接的連通を妨げるシ
    ール間〓が形成されているガスタービンエンジン
    に於ける前記タービン・セクシヨンの構成部材を
    冷却しつつ前記シール間〓を最小限に維持する方
    法にして、前記コンプレツサ・セクシヨンより取
    出された圧縮空気を前記ベーン段のベーン内を通
    つて前記第一のシール重なり部と前記シール間〓
    の間のキヤビテイ空間３８へ導き、該キヤビテイ
    空間へ導かれる圧縮空気の量を、前記第一のブレ
    ード４２を通過した燃焼ガスの一部が前記の第一
    のシール重なり部を経て漏入してくることを許し
    前記シール間〓を通つて流れる流体が前記キヤビ
    テイ空間へ導入され圧縮空気と前記の漏入した燃
    焼ガスの混合物となるように調節することを特徴
    とする方法。
JP15936980A 1979-11-14 1980-11-11 Cooling air system device for gas turbine engine Granted JPS5683524A (en)

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JPS5683524A JPS5683524A (en) 1981-07-08
JPH0122459B2 true JPH0122459B2 (ja) 1989-04-26

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FR (1) FR2469555B1 (ja)
GB (1) GB2062763B (ja)

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