JPH03130537A - ガスタービンエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野　］ この発明は、軸流ガスタービンエンジンにおける作動ガ
スの漏洩を処理する処理システムに関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］軸流ガ
スタービンエンジン内の作動流体は、工ンジン内部の種
々の回転環状シールを通って漏洩することが知られてい
る。この作動流体とは、エンジン周辺の空気が圧縮機に
取り込まれて高圧空気となり環状燃焼部に送り込まれる
ものである。

燃焼部ではこの圧縮空気が燃料と混合してさらに高温度
の燃焼ガスを発生させ、生じた高温高圧ガスがエンジン
タービン部に送り込まれて機械的な軸出力となる。−船
釣なガスタービンエンジンの燃焼部は、固定された非回
転構造となっているために、燃焼部の排出部とガスター
ビン部の第１０−タ部間の回転シール体とともに燃焼部
の排出部と圧縮器の上流側の最終ロータ間の回転シール
等、幾つかのシールが設けられている。

環状燃焼部の半径方向内部において、最終燃焼部と第１
タービン部間の軸方向における環状部分は作動流体のタ
ービン吸入口における圧力に対して比較的低い圧力に維
持されており、最終圧縮部と非回転部間に設けられた回
転シールを通る圧縮空気が非常に漏洩しやすい状態とな
っている。

軸流ガスタービンエンジンには、環状燃焼部の内部に一
個以上の軸受を有しているものがある。

したがって、軸受付近を流れる高温の作動流体から軸受
を保護するために冷却する必要がある。そこで、軸受付
近を冷却隔壁空気等を流して保護することができる。し
かしながら、軸受を冷却する圧縮シールから漏洩した低
圧空気は、回転圧縮機のシール体に生じる高いせん断力
により加熱される。圧縮機から漏洩した空気は圧縮機の
排出温度以上に加熱され、軸受部に供給される所定量の
冷却隔壁空気による冷却効果が半減するために、軸受部
を保護するためには多くの冷却隔壁空気を必要とする。

２次空気として周知なガスタービンエンジンを冷却する
ために圧縮空気を多量に使用した場合には、エンジン効
率が低下してしまう。したがって、細流ガスタービンエ
ンジンにおける軸受部の保護に必要な隔壁空気の重を最
小限にして効果的な冷却を行う必要がある。

そこで、この発明は、軸流ガスタービンエンジンにおけ
る環状の軸受部を冷却する冷却空気の漏洩を低減する構
造を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段　］ 上記課題を解決するためにこの発明によれば、相互に隣
接して位置する回転圧縮部と環状燃焼部とタービン部と
から構成されるガスタービンエンジンであって、前記環
状燃焼部の半径方向内側に位置し、前記回転圧縮部と環
状燃焼部とタービン部とを通りエンジン軸方向に流れる
作動ガスからシール手段を介して隔離され、所望する温
度に冷却される冷却部を有しており、前記回転圧縮部か
ら前記冷却部位に漏洩する漏洩作動ガスの少なくとも一
部をバイパス管路を介して前記タービン部の上流側に導
くガスタービンエンジンが提供される。

［作用； 上記した課題を解決する手段は以下のように作用する。

回転圧縮部から環状燃焼部の半径方向内側に位置する冷
却部に漏洩する漏洩作動ガスの少なくとも一部が、バイ
パス管路を介してタービン部の上流側に導かれる。した
がって、冷却部に漏洩する漏洩作動ガスが著しく減少す
るために、少ない冷却ガスにより冷却部を所望する温度
に維持することができろ。

［実施例Ｚ 以下、添付図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。

第１図は、軸流ガスタービンエンジンの部分断面図を示
す。エンジンＩＯはフロント高圧軸流圧縮セクションＩ
４を囲むエンジン外側ケースＩ２と、圧縮セクション１
４の下流側の中間部に設けられた燃焼セクション■６と
、この燃焼セクションＩ６の下流側中間部に位置する高
圧タービンセクション１８とから概略構成されている。

軸流圧縮セクション１４は、第１段ブレード２４及び第
２段ブレード２６から構成されており、これらのブレー
ドにより圧縮空気の環状流２０は燃焼セクション１６の
吸入口２８に供給される。

圧縮空気２０は燃焼セクション１６内に設けられた燃焼
室３０内に送り込まれて燃料ノズル３２から噴射される
液体燃料等と混合される。燃焼室３０内で生じた高圧ガ
ス２２は、次に、タービンセクション１８に送り込まれ
て、図示するように第１タービン部３２及び第２タービ
ン部３４を通り抜けて行く。

燃焼セクション１６は、タービン部３２及び３４と圧縮
機ブレード２４及び２６を連結する高圧ロータ軸４０と
燃焼室３０との間に配置された環状固定隔壁３８により
内側環状空間３６から半径方向に分離されている。この
タービンエンジンにおいては、環状空間３６内に高圧ロ
ータ軸４０を支持する高圧ロータ軸用軸受４２が設けら
れている。軸受４２は、図示するように、軸受ハウジン
グ４４内で露出して設けられており、冷却隔壁ガス、す
なわち、冷却隔壁空気（図示せず）の供給を受けて燃焼
セクションの吸入口２８または排出口４６における温度
及び圧力より著しく低い温度圧力に軸受が維持されるよ
うに構成されている。

エンジンの回転構成部分２４．２６．４０，３２．３４
、及び燃焼セクションＩ６及びエンジン外側ケース１２
等に関連する非回転部３８の間には回転シールを設ける
必要がある。圧縮セクション１４に関しては、二つの回
転シール４６及び４８を設けて、内側低圧部の環状空間
３６内に圧縮空気２０が流れ込まないようにすることが
一般的に行われている。タービンセクション１８に関し
ては、図示するようなナイフェツジ型のシール５０が一
般的に設けられている。しかしながら、これらの回転シ
ールを設けても、圧縮空気２０の一部５２は作動流路か
ら回転シール４６．４８を通り内側部３６に流れてしま
う。この漏洩空気５２は、軸受４２を冷却するために環
状空間３６に供給される冷却隔壁空気より著しく高い温
度になっており、冷却隔壁空気と混合した場合には環状
空間３６内の平均ガス温度が上昇するようになる。

したがって、従来においては、軸受ハウジング４４内に
多量の隔壁空気を供給して軸受を所望する温度に維持す
る構成となっていた。

この発明に係る実施例においては、回転圧縮機シール４
６及び４８間の環状シール部６０からバイパス管路５６
を介して漏洩空気５２を排出することにより、環状空間
３６内へ流入する第２シール４８からの漏洩５４をなく
している。バイパス流５８はバイパス管路５６を介して
環状空間３６を通り第１タービン部の上流に排出される
。バイパスされた漏洩空気５８は第１タービン部３２の
」二流面６２に当接して半径方向外側へ流れて行き、第
１タービン部のブレード６６の上流側の作動流体流環状
部６４に流入する。したがって、バイパス管路を通る漏
洩空気５８のエネルギーは、回転ブレード６６との相互
作用により再び使用される。

この実施例においては、第２シールの漏洩空気５４が環
状空間３６に流入する従来の構成とは異なり、バイパス
管路５６は漏洩空気５８をベントホール６８を介して第
２タービン部３４に排出する代わりに、この漏洩空気を
作動流体の流れに戻す構成となっている。なお、第１図
はタービンエンジンの断面図であるために、−本のバイ
パス管路５６のみを図示しているが、エンジンの円周方
向にわたり複数の管路を設けることが好ましい。

この発明に係るバイパス管路５６によるその他の特徴と
しては、環状シール部６０内の静止ガス圧を低下させる
ことができることである。この圧力の低下は、第１シー
ルの漏洩空気の流れ５２を直接タービンの吸入口へ流す
ことにより行うことができる。また、この静圧の低下に
より圧縮機ロータ２４．２６上における前方軸スラスト
が低下して、エンジンＩＯの全高圧軸２４．２６．４０
．３２．３４上においても低下するようになり、高圧軸
スラスト軸受（図示せず）内で調節される軸スラストが
低下する。軸スラストは、約３，０００−４，０００ボ
ンド（２１，０００−２７，６０００ｋＰａ）程度に達
すると思われるが、高圧ロータ軸４０上のつり合い力の
総てを考慮した場合でも十分意味のあるものである。

したがって、この発明に係る実施例により、内側環状空
間３６内に設けられた軸受を保護するために必要な冷却
隔壁空気の流れを効果的に低減させることができるため
、第２冷却空気の空気量を低減させてエンジンの総合効
率を向上させることができる。

上述した実施例はこの発明に係る好適実施例にすぎず、
この発明の範囲に属する変形例等はすべて特許請求の範
囲に含まれるものである。

［発明の効果　］ この発明の特有の効果としては、所望する温度に冷却さ
れる冷却部に漏洩する比較的高温の漏洩ガスをバイパス
管路を設けてタービン部に戻すことにより、より少ない
冷却ガスで冷却部を所望する温度に維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るガスタービンエンジンを示す
部分断面図である。 手続和１正書（方式） 平成２年１０月２４日 平成２年特許願第１６５５１、 発明の名称 ガスタービンエンジン 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　アメリカ合衆国、コネチカット、ハートフォード
。 ファイナンシャル　プラザ　！ 名称　ユナイテッド　チクノロシーズ　コーボレーシタ
ン代表者　ステファン　イー、レヴイス 国籍　　アメリカ合衆国 平成２年９月２５日 補正の対象 図面 補正の内容 願書に最初に添付した図面の浄書、 別紙のとおり （内容に変更なし）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）相互に隣接して位置する回転圧縮部と環状燃焼部
   とタービン部とから構成されるガスタービンエンジンで
   あって、前記環状燃焼部の半径方向内側に位置し、前記
   回転圧縮部と環状燃焼部とタービン部とを通りエンジン
   軸方向に流れる作動ガスからシール手段を介して隔離さ
   れ、所望する温度に冷却される冷却部を有しており、前
   記回転圧縮部から前記冷却部位に漏洩する漏洩作動ガス
   の少なくとも一部をバイパス管路を介して前記タービン
   部の上流側に導くことを特徴とするガスタービンエンジ
   ン。
2. （２）前記バイパス管路は、前記回転圧縮部の半径方向
   内側に設けられ前記回転圧縮部と前記冷却部とを隔離す
   る環状シール部と、前記タービン部の第１段タービンの
   上流側とを連通することを特徴とする請求項第１項記載
   のガスタービンエンジン。
3. （３）前記バイパス管路は、前記回転圧縮部と前記ター
   ビン部間において前記シール手段を介して作動ガスより
   隔離されエンジン軸方向に流れる作動ガスより低圧の空
   間を通り前記漏洩作動ガスを前記タービン部の上流側に
   導く複数の管路から構成されることを特徴とする請求項
   第１項記載のガスタービンエンジン。
4. （４）前記バイパス管路は、前記漏洩作動ガスの少なく
   とも一部を前記燃焼部の内側隔壁と前記第１段タービン
   の上流面と前記タービン部のシール部とから画成される
   環状空間に導くことを特徴とする請求項第２項記載のガ
   スタービンエンジン。