JPH0154524B2 - - Google Patents

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JPH0154524B2
JPH0154524B2 JP56062678A JP6267881A JPH0154524B2 JP H0154524 B2 JPH0154524 B2 JP H0154524B2 JP 56062678 A JP56062678 A JP 56062678A JP 6267881 A JP6267881 A JP 6267881A JP H0154524 B2 JPH0154524 B2 JP H0154524B2
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JP
Japan
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cooling air
turbine
shaft
rotating
rotating turbine
Prior art date
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Application number
JP56062678A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS572428A (en
Inventor
Hooru Ritsuku Junia Harorudo
Adorian Kiiikupatoritsuku Rarufu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPS572428A publication Critical patent/JPS572428A/en
Publication of JPH0154524B2 publication Critical patent/JPH0154524B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (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】 本発明は高温タービン用の冷却空気流路に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to cooling air passages for high temperature turbines.

近年、ガスタービンエンジンには、冷却空気の
回転シヤフトへの進入を容易にするために、冷却
空気をタービンの回転方向に加速するノズルが採
用されている。ノズルにより、シヤフト壁にあけ
た丸穴に冷却空気を導びく。タービンブレードに
達する前に、冷却空気はシヤフトのこれら穴を通
過し、次いで半径方向外方に高熱タービンブレー
ドに移動する。
In recent years, gas turbine engines have employed nozzles that accelerate cooling air in the direction of rotation of the turbine to facilitate entry of the cooling air into the rotating shaft. A nozzle directs cooling air into a round hole drilled in the shaft wall. Before reaching the turbine blades, the cooling air passes through these holes in the shaft and then moves radially outward to the hot turbine blades.

この改良を採用すると妥当な効果があがるが、
さらに向上が期待される。分析の結果、タービン
ノズルを出た後、冷却空気がタービンシヤフトの
回転速度より速い極めて高い流速を有することが
わかつた。このことは、冷却空気がシヤフトの接
線方向の速度を有することを意味する。空気が減
速してシヤフト穴を通過する場合、大きな圧力損
失が生じる。これは回収不可能なエネルギー損失
を意味する。また、冷却空気がタービンデイスク
の下側を通過する場合のように一層小さい半径の
位置に流れると、その接線方向速度がさらに増加
し、場合によつては実際に音響共鳴を起す。最近
では、タービンエンジンにはタービンシヤフトの
内側に平坦な半径方向ベーンを設けて、冷却空気
の残留接線方向流速を除去している。この手段は
音響共鳴を除くのに成功したが、冷却空気流系統
の空力学的損失をさらに増加した。これらの潜在
的問題は、冷却空気がタービンシヤフトに入る前
に、冷却空気の過剰な接線方向流速を除くことに
よつて回避できる。
Adopting this improvement has a reasonable effect, but
Further improvement is expected. The analysis showed that after leaving the turbine nozzle, the cooling air has a very high flow velocity, which is faster than the rotational speed of the turbine shaft. This means that the cooling air has a velocity tangential to the shaft. When the air is decelerated and passes through the shaft hole, a large pressure loss occurs. This represents an irrecoverable energy loss. Also, when the cooling air flows to a smaller radius, such as when passing under the turbine disk, its tangential velocity increases further and may actually cause acoustic resonance. More recently, turbine engines have been provided with flat radial vanes inside the turbine shaft to eliminate residual tangential flow velocity of cooling air. Although this measure was successful in eliminating acoustic resonance, it further increased aerodynamic losses in the cooling airflow system. These potential problems can be avoided by removing excess tangential flow velocity of the cooling air before it enters the turbine shaft.

従つて、本発明の目的は、大きな圧力損失を生
じることなく、しかも得られる冷却空気温度を一
層低くして冷却空気流の必要条件を軽減した状態
で、非回転冷却空気をガスタービンエンジンの回
転タービン部分に導入することにある。
It is therefore an object of the present invention to transfer non-rotating cooling air to the rotation of a gas turbine engine without significant pressure losses, yet with lower resulting cooling air temperatures and reduced cooling air flow requirements. The purpose is to introduce it into the turbine part.

本発明の他の目的は、過剰な接線方向流速を生
じることなく冷却空気を回転タービン部分に導入
することにある。
Another object of the invention is to introduce cooling air into the rotating turbine section without creating excessive tangential flow velocities.

本発明の1実施例においては、空気流転向用整
形ベーンをタービンシヤフト壁の穴に対応させて
シヤフト壁に取付ける。これらベーンを設けるの
は、ノズルからシヤフト壁に接線をなす方向に加
速されて出てくる冷却空気の流れ方向を、シヤフ
ト穴の中心線に平行な新方向に転向するためであ
る。このことによりベーンは大きな圧力損失を生
じることなく、しかも得られる冷却空気温度を一
層低くした状態で、冷却空気を回転シヤフトの穴
に導入する作用をなす。
In one embodiment of the invention, air diverting shaping vanes are mounted to the shaft wall in correspondence with holes in the shaft wall. The purpose of these vanes is to divert the direction of flow of the cooling air, which is accelerated from the nozzle in a direction tangential to the shaft wall, to a new direction parallel to the centerline of the shaft hole. As a result, the vanes serve to introduce cooling air into the holes of the rotating shaft without causing large pressure losses and with a lower resulting cooling air temperature.

さらに、ベーン間の通路を空気流の方向に拡大
して、空気を拡散させるとともに静圧を増加す
る。空力学的に整形した入口を設けることによつ
て入口損失を小さくする。この入口損失の減少と
拡散による圧力回復との組合せにより一層高い圧
力比のノズルを使用でき、これにより系の効果を
大きくするとともにロータに対する冷却空気の出
口温度を下げる。冷却空気温度の低下により、冷
却空気流を減量でき、最終的にタービンサイクル
効率を向上できる。
Additionally, the passages between the vanes are enlarged in the direction of airflow to diffuse air and increase static pressure. Reduce inlet losses by providing an aerodynamically shaped inlet. This reduction in inlet losses, combined with pressure recovery by diffusion, allows the use of higher pressure ratio nozzles, thereby increasing the efficiency of the system and lowering the exit temperature of the cooling air to the rotor. The reduction in cooling air temperature allows the cooling air flow to be reduced, ultimately increasing turbine cycle efficiency.

次に図面を参照しながら本発明を詳述する。 Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図に代表的なガスタービン航空機エンジン
10を、エンジンの基本的構成要素および機能を
説明するとともに、冷却空気流路の概略を説明す
る目的で示す。基本的エンジン機能を説明する
と、まず到来空気が圧縮機12に入り、ここでエ
ンジンの下流での迅速な燃焼を支持する極めて高
い圧力に空気を圧縮する。この高度圧縮空気を圧
縮機出口14を経て燃焼器16に導びき、ここで
空気を燃料と混合し、点火する。点火された混合
気は高熱燃焼ガスを形成し、燃焼ガスは燃焼器1
6からタービン部分18に加速進入する。タービ
ン部分では、加速された燃焼ガスをタービンブレ
ード20に導びいてブレードを極めて高速度で回
転する。タービンブレード20はロータ22と共
にタービンシヤフト24に連結されて、動力をタ
ービンシヤフトに伝達するように構成されてい
る。シヤフト24は、エンジン使用者が機械的に
駆動したいと考えるあらゆる装置に機械的に連結
できる。代表的な航空機エンジンでは、タービン
シヤフトを用いて圧縮機12を駆動するととも
に、空気を加速して航空機に前向き推力を与える
フアン(図示せず)を駆動する。
A typical gas turbine aircraft engine 10 is shown in FIG. 1 for the purpose of illustrating the basic components and function of the engine, as well as providing a general description of the cooling air flow path. In basic engine function, incoming air first enters the compressor 12, which compresses the air to extremely high pressures that support rapid combustion downstream of the engine. This highly compressed air is directed via compressor outlet 14 to combustor 16 where the air is mixed with fuel and ignited. The ignited air-fuel mixture forms high-temperature combustion gas, and the combustion gas is transferred to combustor 1.
6 and accelerates into the turbine section 18. In the turbine section, accelerated combustion gases are directed to turbine blades 20 causing the blades to rotate at extremely high speeds. Turbine blades 20 are coupled to a turbine shaft 24 along with a rotor 22 and configured to transmit power to the turbine shaft. Shaft 24 can be mechanically coupled to any device that the engine user desires to mechanically drive. A typical aircraft engine uses a turbine shaft to drive the compressor 12 as well as a fan (not shown) that accelerates the air to provide forward thrust to the aircraft.

これらの基本的エンジン機能を実際に行う場
合、特定の熱力学的に決められる最適温度で燃焼
ガスから最大の動力をとり出せることを理解する
必要がある。残念ながら、計算上の最適温度は余
りに高く、最適態様でエンジンを作動させると、
高熱燃焼ガスにさらされるエンジン部品がすぐに
破壊されてしまう。従つて、ガスタービンエンジ
ンは実際には、熱力学的に決定される最適レベル
より幾分低い温度で運転する。
When performing these basic engine functions, it is important to understand that maximum power can be extracted from the combustion gases at a specific thermodynamically determined optimum temperature. Unfortunately, the calculated optimum temperature is too high, and when the engine is operated in its optimum mode,
Engine parts exposed to hot combustion gases are quickly destroyed. Therefore, gas turbine engines actually operate at temperatures somewhat lower than the thermodynamically determined optimum level.

一層高温を可能にすることによつて、エンジン
効率を向上する試みが行われている中で、近年の
設計案は燃焼流路内の空冷タービン構成部品を工
夫することに向けられてきた。これらの試みは成
功しており、この結果現代のガスタービンエンジ
ンの効率は著しく向上した。しかし、この冷却空
気をエンジン圧縮機12のような高圧源から取り
出さなければならず、エンジン圧縮機から取り出
された空気は燃焼に使用できる空気の寄生損失、
従つてエンジン動力出力の損失につながる。
In an effort to improve engine efficiency by enabling higher temperatures, recent design ideas have focused on improving air-cooled turbine components within the combustion flow path. These attempts have been successful, resulting in significant increases in the efficiency of modern gas turbine engines. However, this cooling air must be extracted from a high pressure source, such as the engine compressor 12, and the air extracted from the engine compressor results in parasitic losses of air available for combustion.
This therefore leads to a loss of engine power output.

この寄生損失を考慮して、高熱タービン部品を
冷却するために圧縮機12から取り出さなければ
ならない空気を少なくするように、この冷却空気
を取扱う方法に多大の努力が払われてきた。
In view of this parasitic loss, much effort has been devoted to methods of handling this cooling air so that less air must be removed from the compressor 12 to cool the hot turbine components.

第2図に従来のエンジンの一部およびその内部
冷却空気流路を示す。冷却空気流の通路をぼかし
た太い矢印で示す。冷却空気は圧縮機出口(第2
図に示さず)から燃焼器壁26を囲む領域25に
流れ、最終的にタービンシヤフト24を通過して
タービンロータ空所19に流入する。この部分
は、空気が第1列のタービンブレード30を含む
最高温度のタービン部品に導びかれるので、冷却
空気流路の中で極めて重要な領域である。空気を
高圧に維持する必要がある。その理由は、空気が
ブレード20内に流れブレード20を通過するた
めには、空気がノズルおよびブレードを囲む燃焼
ガスより高圧でなければならないからである。燃
焼ガスは圧縮機12および燃焼器16を出たばか
りであるので、燃焼ガスはエンジンの残りの部分
に対して相対的に高い圧力にある。
FIG. 2 shows a portion of a conventional engine and its internal cooling air passages. The path of the cooling air flow is indicated by a thick, blurred arrow. Cooling air is supplied to the compressor outlet (second
(not shown) into the region 25 surrounding the combustor wall 26 and finally through the turbine shaft 24 and into the turbine rotor cavity 19 . This section is a critical area in the cooling air flow path as the air is directed to the hottest turbine components, including the first row of turbine blades 30. Air must be maintained at high pressure. This is because in order for the air to flow into and past the blades 20, the air must be at a higher pressure than the combustion gases surrounding the nozzle and blades. Because the combustion gases have just exited the compressor 12 and combustor 16, the combustion gases are at a relatively high pressure relative to the rest of the engine.

この部分は冷却空気流路の重要な領域である
が、エンジンのこの領域で空気を移動する技術的
困難はさらに複雑である。その理由は、空気がエ
ンジンの非回転部分から回転シヤフト24を経て
ロータ空所19に流れるからである。空気がター
ビンシヤフト24の壁にあけた複数個の穴32を
経てタービンシヤフト24内に進入するところ
で、空気を回転方向に迅速に加速しなければなら
ない。非回転空気が穴32を通過するところで、
この領域に顕著な非効率と圧力変化が生じる。
Although this part is a critical area of the cooling air flow path, the technical difficulties of moving air in this area of the engine are more complex. This is because air flows from the non-rotating parts of the engine through the rotating shaft 24 and into the rotor cavity 19. As the air enters the turbine shaft 24 through the plurality of holes 32 in the wall of the turbine shaft 24, it must be rapidly accelerated in the direction of rotation. Where the non-rotating air passes through the holes 32,
Significant inefficiencies and pressure changes occur in this region.

このような非効率を少なくする試みとして、エ
ンジンの設計者は近年第3図に示すタイプの冷却
空気流路にノズル34を組込んでいる。ノズル3
4を設けて冷却空気タービンの回転方向に加速す
る。この加速の結果として、空気は強制的にシヤ
フト円周に接線をなす方向に流される。空気がシ
ヤフトの接線方向速度より速い接線方向流速を有
すると、空気がシヤフトの穴を通過する際に大き
な圧力損失が生じる。その上、空気が第1段ター
ビンロータ22の下側に通過する場合のように、
一層小さい半径の部分に流れる場合、その接線方
向が増加し、これが原因で音響共鳴が起る。シヤ
フトの穴の前で過剰な接線方向速度を除くことに
よりこの状況が著しく改良される。このことを本
発明の目的として挙げた。
In an attempt to reduce such inefficiencies, engine designers have recently incorporated nozzles 34 into cooling air passages of the type shown in FIG. Nozzle 3
4 to accelerate the cooling air in the direction of rotation of the turbine. As a result of this acceleration, the air is forced to flow in a direction tangential to the circumference of the shaft. If the air has a tangential flow velocity greater than the tangential velocity of the shaft, large pressure losses will occur as the air passes through the holes in the shaft. Additionally, as when air passes under the first stage turbine rotor 22,
If it flows into a smaller radius, its tangential direction increases and this causes acoustic resonance. Eliminating excess tangential velocity before the shaft hole significantly improves this situation. This was cited as an objective of the present invention.

第3図に本発明の1実施例を示す。冷却空気が
タービンシヤフト24に進入するエンジン10の
領域に、本発明の装置を組込んである。本発明に
よれば、空気がシヤフト24内に入るところで、
空気流路にデスワラー(deswirler渦巻解除装置)
36を装着する。デスワラー36の機能は、冷却
空気の方向を空力学的に変えて空気を穴32中に
案内することである。デスワラー36はそのほか
に、冷却空気の回転速度の大きさがタービンシヤ
フト24の回転速度に近づくように、冷却空気の
回転速度を減少させる機能をなす。デスワラー3
6はタービンシヤフト24に直接取付けるので、
シヤフト24とまつたく同様に回転する。この特
徴によつて、デスワラー36が空気を穴34中に
導びく際に、デスワラー36により冷却空気の回
転速度を減少させることができる。
FIG. 3 shows one embodiment of the present invention. The device of the invention is incorporated in the area of the engine 10 where the cooling air enters the turbine shaft 24. According to the invention, where air enters the shaft 24,
Deswirler in the air flow path (deswirler de-swirl device)
Attach 36. The function of the deswirler 36 is to aerodynamically redirect the cooling air to guide the air into the holes 32. The de-swirler 36 also functions to reduce the rotational speed of the cooling air so that the magnitude of the rotational speed of the cooling air approaches the rotational speed of the turbine shaft 24 . death swirler 3
6 is attached directly to the turbine shaft 24, so
It rotates in the same manner as the shaft 24. This feature allows the de-swirler 36 to reduce the rotational speed of the cooling air as it directs the air into the holes 34.

第3図から明らかなように、本発明のデスワラ
ー36のもう一つの特徴は、デスワラー36の複
数通路38を入口40から出口42まで拡大する
断面に形成することである。これらの末広通路3
8はデイフユーザとして機能し、これにより空気
の接近流速ヘツドの一部を静圧に転換する。再
び、この冷却空気をタービンの高圧区域に導びき
入れることを強調しておかねばならない。空気が
シヤフトの穴32に進入する点で冷却空気を高圧
に維持するのが非常に望ましい。従つて、第3図
に示すデスワラー36の特定適用例では、その内
部通路38を末広にしてこの拡散機能を得るのが
極めて望ましい。
As seen in FIG. 3, another feature of the de-swirler 36 of the present invention is that the multiple passageways 38 of the de-swirler 36 are formed in a cross-section that widens from the inlet 40 to the outlet 42. These Suehiro passages 3
8 acts as a diffuser, thereby converting a portion of the air approach velocity head to static pressure. Again, it must be emphasized that this cooling air is introduced into the high pressure area of the turbine. It is highly desirable to maintain the cooling air at a high pressure at the point where the air enters the hole 32 in the shaft. Therefore, in the particular application of the de-swirler 36 shown in FIG. 3, it is highly desirable to have its internal passageway 38 diverging to provide this diffusion function.

第4図に、ノズル34、デスワラー36および
シヤフト穴32を、ノズルおよびデスワラーの冷
却空気流に対する方向付けまたは案内作用がすぐ
に理解できるように図示する。冷却空気の流路を
ぼかした太い矢印で示す。この流路の推移を追う
と、ノズル34はデスワラーの入口40とほゞ直
列流れ関係で整列され、デスワラーの出口42も
シヤフト穴32と同様の関係で整列されている。
このことにより冷却空気のほゞ空力学的流路が得
られる。
In FIG. 4, the nozzle 34, de-swirler 36 and shaft hole 32 are illustrated so that the directing or guiding effect of the nozzle and de-swirler on the cooling air flow is readily understood. The cooling air flow path is indicated by a thick, blurred arrow. Following the course of this flow path, the nozzle 34 is aligned in a substantially serial flow relationship with the deswirler inlet 40, and the deswirler outlet 42 is also aligned in a similar relationship with the shaft hole 32.
This provides a substantially aerodynamic flow path for cooling air.

前述したように、冷却媒体をエンジン内の比較
的高圧の空気源から取り出さなければならない。
理想的位置の一つが、圧縮機出口のすぐ下流の燃
焼器の壁を囲む領域25である。この空気は非常
に高圧であり、その空気取り出し位置がタービン
部分18のすぐ上流であるのでタービンシヤフト
24への通路付けが可能である。
As previously mentioned, the cooling medium must be drawn from a relatively high pressure air source within the engine.
One ideal location is the region 25 surrounding the combustor wall just downstream of the compressor outlet. This air is at very high pressure and its extraction location is immediately upstream of the turbine section 18, allowing passage to the turbine shaft 24.

この空気をタービン部分18に転送する際の第
1工程は、空気をタービンの回転方向に加速する
ことである。前述したように、このことはノズル
34で達成される。ノズルの作用は当業者によく
知られており、空気の加速には種々のタイプのう
ち任意のものを使用することができる。冷却空気
の加速の度合はノズル構造を変えることで制御で
きる。
The first step in transferring this air to the turbine section 18 is to accelerate the air in the direction of rotation of the turbine. As previously mentioned, this is accomplished with nozzle 34. The operation of nozzles is well known to those skilled in the art, and any of a variety of types can be used for air acceleration. The degree of acceleration of the cooling air can be controlled by changing the nozzle structure.

ノズル出口44を通過した後、空気はデスワラ
ーの入口40に導びかれる。デスワラー36は一
連の転向用ベーン37よりなり、これらベーンが
空気を接線方向から穴32の中心線に一層平行な
方向に転向する通路38を形成する。
After passing through the nozzle outlet 44, the air is directed to the de-swirler inlet 40. The de-swirler 36 consists of a series of diverting vanes 37 that define a passageway 38 that diverts the air from a tangential direction to a direction more parallel to the centerline of the hole 32.

ベーン37は、空気流を半径方向内方に曲げる
のと同時に、空気流の接線方向速度の一部をター
ビンシヤフト24の回転速度にほゞ適合する回転
速度に変えることによつて、この再方向付けを達
成する。
The vanes 37 accomplish this redirection by simultaneously bending the airflow radially inward and changing a portion of the tangential velocity of the airflow to a rotational speed that generally matches the rotational speed of the turbine shaft 24. achieve the goal.

その上、空気の接線方向速度がタービンシヤフ
トの回転速度を著しく超過している場合、空気を
拡散させるように構成されたデスワラーの通路3
8が、接近流速ヘツドの一部を静圧に変換すると
ともにシヤフト進入時の圧力損失を減少させるよ
うに機能する。拡散によるこの低進入損失と圧力
回復とが合わさつて、ノズル34の両端間の圧力
比と加速を一層高くできる。ノズル34の両端間
の圧力比が高いと、ノズル出口44での空気温度
が一層低くなる。冷却空気温度の低下により冷却
空気流を減量でき、かくしてタービン効率が向上
する。これが本発明の主目的である。冷却空気温
度の低下が空気のエネルギーの一部をタービンに
伝達することによつて達成され、タービン効率が
さらに高くなる。
Moreover, if the tangential velocity of the air significantly exceeds the rotational speed of the turbine shaft, the passage 3 of the deswirler is configured to diffuse the air.
8 functions to convert a portion of the approaching flow head to static pressure and to reduce pressure loss upon shaft entry. This low entry loss due to diffusion and pressure recovery combine to provide a higher pressure ratio and acceleration across the nozzle 34. The higher the pressure ratio across the nozzle 34, the lower the air temperature at the nozzle outlet 44. The reduction in cooling air temperature allows the cooling air flow to be reduced, thus increasing turbine efficiency. This is the main objective of the invention. A reduction in cooling air temperature is achieved by transferring a portion of the air's energy to the turbine, further increasing turbine efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は代表的なガスタービン航空機エンジン
の概略断面図、第2図は従来の代表的な冷却空気
通路を示すガスタービンエンジンの一部の断面
図、第3図は本発明の装置を組込んだ第2図と同
様のガスタービンエンジンの一部の断面図、およ
び第4図は第3図の4−4線方向に見た断面図で
ある。 10……ガスタービンエンジン、18……ター
ビン部分、20……タービンブレード、22……
ロータ、24……タービンシヤフト、32……
穴、34……ノズル、36……デスワラー、37
……ベーン、38……通路、40……入口、42
……出口、44……ノズル出口。
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a typical gas turbine aircraft engine, Fig. 2 is a cross-sectional view of a portion of the gas turbine engine showing a typical conventional cooling air passage, and Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a typical gas turbine aircraft engine. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4--4 in FIG. 3. 10... Gas turbine engine, 18... Turbine part, 20... Turbine blade, 22...
Rotor, 24... Turbine shaft, 32...
Hole, 34... Nozzle, 36... Death swirler, 37
... Vane, 38 ... Passage, 40 ... Entrance, 42
...Exit, 44...Nozzle exit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 圧縮機、燃焼器、中心エンジン軸線のまわり
に位置し回転タービンシヤフトおよびタービンロ
ータを有する回転タービン部分、および前記回転
タービン部分に冷却空気を送給する冷却空気系統
を具え、前記冷却空気系統が冷却空気を前記回転
タービンシヤフトに対して接線方向にかつタービ
ンの回転方向に加速するノズルを有するガスター
ビンエンジンにおいて、 前記加速された冷却空気を前記ノズルから受取
り、前記冷却空気を配向しなおして大きな冷却空
気圧力損失を生じることなく冷却空気を前記回転
タービンシヤフトの穴に導入する手段を設け、 前記手段が空気流を前記回転タービンシヤフト
中に次第に配向しなおすように内面が湾曲した複
数の通路を有する回転デスワラーよりなり、 前記湾曲通路が次第に拡大する断面を有して空
気を拡散させ、空気の接近流速ヘツドの一部を静
圧に変換する、 タービン用冷却空気案内装置。 2 前記通路の出口が前記回転タービンシヤフト
の受入穴の中心線と直列流れ関係にある特許請求
の範囲第1項記載の装置。 3 前記デスワラーが前記回転タービンシヤフト
に直接取付けられてシヤフトと共に回転する特許
請求の範囲第1または2項記載の装置。 4 圧縮機、燃焼器、中心エンジン軸線のまわり
に位置し回転タービンシヤフトおよびタービンロ
ータを有する回転タービン部分、および前記回転
タービン部分に冷却空気を送給する冷却空気系統
を具え、前記冷却空気系統が冷却空気を前記回転
タービンシヤフトに対して接線方向にかつタービ
ンの回転方向に加速するノズルを有するガスター
ビンエンジンにおいて、 前記タービンシヤフトに直接取付けられてシヤ
フトと共に回転するデイフユーザ型デスワラーを
具え、前記デスワラーが次第に湾曲した内面を有
する複数通路を形成する複数内部ベーンよりな
り、前記通路が (a) 前記湾曲内面が前記ノズルから出る加速冷却
空気流と、直列流れ関係で整列されて前記冷却
空気を空力学的に受入れるように構成された前
記ベーン間の入口領域と、 (b) 断面積が次第に増大して前記冷却空気を減
速、拡散する中間領域と、 (c) 前記湾曲内面が前記タービンシヤフトにあけ
た穴と直列流れ関係で整列されて前記冷却空気
を前記タービンシヤフト中に空力学的に導入す
るように構成された前記ベーン間の出口領域と
を含む、 大きな圧力損失なしに加速された冷却空気を回
転タービン部分に導入する装置。
Claims: 1. A compressor, a combustor, a rotating turbine section located about a central engine axis and having a rotating turbine shaft and a turbine rotor, and a cooling air system for delivering cooling air to the rotating turbine section. , wherein the cooling air system has a nozzle that accelerates cooling air tangentially to the rotating turbine shaft and in the direction of rotation of the turbine, the cooling air system receiving the accelerated cooling air from the nozzle, means for introducing cooling air into the bore of the rotating turbine shaft without significant cooling air pressure losses; A cooling air guide device for a turbine, comprising a rotating deswirler having a plurality of curved passages, said curved passages having a gradually expanding cross section to diffuse air and convert a portion of the approaching flow velocity head of the air into static pressure. . 2. The apparatus of claim 1, wherein the outlet of the passageway is in series flow relationship with the centerline of the receiving hole of the rotating turbine shaft. 3. The device according to claim 1 or 2, wherein the deswirler is directly attached to the rotating turbine shaft and rotates together with the shaft. 4. A compressor, a combustor, a rotating turbine section located about a central engine axis and having a rotating turbine shaft and a turbine rotor, and a cooling air system for delivering cooling air to the rotating turbine section, the cooling air system comprising: A gas turbine engine having a nozzle for accelerating cooling air tangentially to the rotating turbine shaft and in the direction of rotation of the turbine, comprising a diffuser type deswirler that is directly attached to the turbine shaft and rotates together with the shaft, the deswirler a plurality of internal vanes forming a plurality of passages having progressively curved inner surfaces, the passages comprising: (a) said curved inner surfaces aligned in series flow relationship with an accelerated cooling air flow exiting said nozzle to aerodynamically direct said cooling air; (b) an intermediate region having a progressively increasing cross-sectional area to slow and diffuse the cooling air; (c) the curved inner surface opening into the turbine shaft; and an outlet region between the vanes configured to aerodynamically introduce the cooling air into the turbine shaft aligned in a series flow relationship with accelerated cooling air without significant pressure loss. A device that introduces water into the rotating turbine section.
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