JPH0415377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガスタービンデイスクの表面空間及び
タービンデイスクに装着されたブレードの表面に
冷却空気を供給するための冷却構造体及びかかる
冷却構造体を含むガスタービンに係り、より詳細
には、従来技術に比べて組立てがより簡単な一体
的鋳造物品よりなり且従来技術に比べてより有効
に冷却空気を供給するための冷却構造体及びかか
る構造体を含むガスタービンに係る。

従来技術 タービンデイスク及びタービンブレードを冷却
するための冷却構造体は、米国特許第3768921号
に記載されている。この米国特許に係る冷却構造
体に於ては、ノズルを先端に有するチユーブが冷
却空気室の壁に支持されており、またノズルはタ
ービンデイスクに対して接線方向に冷却空気を吹
付けるように配置されている。この米国特許に記
載された冷却構造体は複数の部材より構成されて
おり、これらの部材が組立てられて完成した構造
体が形成される。更に冷却空気を噴射するノズル
は円周方向に配向されているため、ノズルより吐
出した冷却空気は隣接するノズル装着チユーブに
衝突し、その結果乱流が発生し冷却効果が低下す
る。

発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は上記従来技術
による冷却構造体を改良し、構造が簡単で部材数
の少ない冷却構造体であつて、ノズルより吐出さ
れた冷却空気が隣接するノズルチユーブに衝突す
ることなく効率的にタービンデイスクに導かれる
ように構成された冷却構造体を提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本発明による冷却構造体は、一体の鋳造物品で
ある環状体として構成されており、エンジン構造
体より自らを支持するための装着手段と、エンジ
ンの第一段ベーンの内端部に取付けられる環状フ
ランジと、ノズルへ冷却空気を導く環状室と、タ
ービンデイスクに冷却空気を衝突せしめるための
ノズルとを有している。更に本発明による一体的
な冷却構造体は、シールリングのための装着手段
を有しており、シールリングを取付けるボルトに
近接し得るよう開口部を有している。冷却空気を
吐出するノズルは冷却構造体に一体的に形成され
ている。ノズルは互いに隔置された環状壁と方向
転換ベーンによつて郭定され、これらのノズルは
冷却空気を最も有効に且一様に供給するように実
質的に完全な環状の形態にて接線方向にタービン
デイスクに対して冷却空気を導き得るように配向
されている。

作 用 本発明の冷却構造体は一体的な鋳造物品より構
成されているため、多くの部品を組立てる必要が
なく、容易に燃焼室及びタービン入口ベーンに取
付けることができる。冷却構造体の側壁には下流
側内部に配置されたシールリングを取付けるため
のナツト９８に近接するための孔８２が設けられ
ており、これによつて一体的な冷却構造体を取外
すことなくシールリング取付ボルトに近接するこ
とができる。冷却構造体の壁要素には孔８３が設
けられており、これによつて冷却構造体を撚焼室
壁部材に取付けるためのボルト７４に近接するこ
とができる。冷却構造体のうち燃焼室の壁部材と
タービン入口ベーンを接続する壁要素は、該燃焼
室壁部材とタービン入口ベーンの間にて荷重を支
える構造部材としても機能する。冷却空気吐出ノ
ズルは冷却構造体に一体的に形成され、冷却構造
体の環状壁の間に形成されているため、従来技術
のように冷却空気が隣接するノズルチユーブに衝
突するということは回避される。従つて冷却空気
がノズルチユーブに衝突して乱流が形成されるこ
とがなく、冷却空気が効率的にタービンデイスク
に導かれるため、より少ない冷却空気によつてタ
ービンデイスクが冷却される。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

添付の第１図に於て、タービンの第一段デイス
ク１０はその周縁部の一列にブレード１２を有し
ており、該ブレードに対しデイスクの側部に設け
られたフランジ１６に形成された孔１４を経て冷
却空気が供給されるようになつている。冷却空気
はフランジ１６の半径方向内方に設けられた室１
７より孔１４へ至る。冷却空気はこれらの孔１４
より半径方向外方へ流れ、任意の良く知られた構
造体によりブレード１２のルート部へ導かれ、図
には示されていないがブレード内に設けられた冷
却空気通路内を流れる。

フランジ１６にはボルト２４により環状デイス
ク１８が固定されている。環状デイスク１８は円
錐形のフランジ２２に一連のシール要素２０を有
している。ボルト２４はデイスク１８をフランジ
１６に保持しており、デイスク１８の外周縁は冷
却空気をブレード１２内へ案内し、またブレード
をデイスク内の所定の位置に保持するリング２５
をデイスク１０及びブレードのルート部に対し押
付けた状態にて保持している。以上の構成は本発
明の一部をなすものではなく、従つてこの構成に
ついてのこれ以上の説明は省略する。

本発明の冷却構造体２６は、燃焼室の壁部材３
２に設けられた環状フランジ３０に冷却構造体を
固定するための装着面２８をその上流側外面に有
する環状体の形態をなしている。壁部材３２は実
質的に円筒構造をなしており、燃焼室の内壁であ
つてよく、従つてエンジンの構造部材の一つであ
る。円錐台形のフランジ、即ち壁要素３４が装着
面２８より半径方向外方へ延在している。壁要素
３４の外周縁３６はタービン入口ベーン４４の内
端部４２より半径方向内方へ延在する装着脚部４
０にボルト３８により固定されている。壁要素３
４は装着脚部４０及びベーン４４の内端部４２よ
り前方へ延在する壁４５と共働して、壁部材３２
と該壁部材を囲繞するバーナ構造体との間の空間
より図には示されていない装置により冷却空気を
供給される室４８を郭定している。

装着面２８には軸線方向に延在するフランジ４
６が設けられており、該フランジはフランジ３０
を冷却構造体２６に対し所定の半径方向位置に位
置決めする作用をなす。また冷却構造体２６のこ
の部分に於ては、上流側壁５０と該上流側壁より
隔置されそれらの間に周縁方向に延在する室５４
を郭定する下流側壁５２とを有する二重壁構造と
なつている。これら上流側壁及び下流側壁は半径
方向内方へ延在して室５４より吐出ノズル５８ま
で延在する環状通路５６を郭定している。吐出ノ
ズル５８は上流側壁５０及び下流側壁５２と一体
的に形成されており、それらの内端部に於ては上
流側壁と下流側壁との間に配置されている。室５
４の部分に於ては半径方向に延在するこれら上流
側壁及び下流側壁はその内端部近傍に於て方向を
転換し、それらのノズル側端部に於ては実質的に
軸線方向に延在して冷却空気のための軸線方向に
延在する吐出孔５９を郭定している。室５４より
半径方向内方の位置に於ては、下流側壁５２には
一連のボルト６２によりシールリング６０が固定
されている。このシールリング６０はその円錐形
の部分にシール要素２０と共働する一連の段部６
３を有している。これら互いに共働するシール要
素２０及びシールリング６０は下流側壁５２、デ
イスク１８、壁要素３４と共働してシールリング
６０より半径方向外方の位置に室６４を郭定して
いる。またこれらシール要素２０及びシールリン
グ６０より半径方向内方の位置には他の一つの室
６６が形成されており、この室６６の他の壁は下
流側壁５２の半径方向内方の部分及び環状デイス
ク１８と一体に設けられ下流側壁５２の端部へ向
けてこれに近接した位置まで延在する半径方向内
方へ延在するフランジ６８である。

環状の室５４は第２図及び第３図に示されてい
る如く軸線方向に配置された仕切壁７０を有して
いる。仕切壁７０は上流側壁５０と下流側壁５２
との間にて壁要素３４より周縁方向壁７２まで半
径方向内方へ突出延在しており、周縁方向壁７２
は上流側壁と下流側壁との間に間欠的なリングを
構成している。周縁方向壁７２は冷却構造体２６
を壁部材３２に対し保持する一連のボルト７４よ
り半径方向内方の位置に設けられている。仕切壁
７０は第２図及び第３図に示されている如く対に
て配列されており、周縁方向壁７２はこれら対を
なす仕切壁７０の間に於ては遮断されており（設
けられておらず）、これにより冷却空気が壁要素
３２に設けられた孔７６内に流入し、対をなす仕
切壁７０の間に郭定された通路７７内を流れ、周
縁方向壁７２の間を通過して通路７８内へ流入し
得るようになつている。上述の如く、周縁方向壁
７２は第３図に示されている如く隣接する仕切壁
７０の間の位置に於て遮断されている。

周縁方向壁７２の半径方向内方の位置に於て
は、対をなす仕切壁７０の延在部７９は互いに離
れる方向へ延在しており、これにより隣接する対
の互いに対向する仕切壁７０の延在部７９は互い
に近付く方向へ延在して周縁方向壁７２の半径方
向内方の位置に三角形の空間８０を郭定してい
る。これら互いに対向する延在部９はその先端部
に於て合体して一つの仕切壁８１となつている。
仕切壁８１は上流側壁５０及び下流側壁５２の下
流側端部に近い位置まで前方へ延在している。こ
れらの仕切壁８１はノズルベーン５８′まで延在
し且これと一体となつている。ノズルベーン５
８′の間に位置するベーン５８は通路５６の吐出
端部近傍に於て冷却空気の方向を転換する方向転
換ベーンとして機能するようになつている。尚仕
切壁８１は冷却空気通路５６の全周に亙り冷却空
気の圧力でができるだけ一定になるように作用す
る。

上流側壁５０は空間８０のための三角形の孔８
２を有している。シールリング６０のためのボル
ト６２はこれらの空間８０が設けられた位置にて
下流側壁５２に配置されており、これによりボル
ト６２に螺合するナツト９８に三角形の孔８２を
経て近接し得るようになつており、これによりシ
ールリング６０の冷却構造体２６に取付けられた
状態より取り外し得るようになつている。下流側
壁５２は対をなす仕切壁７０の間にボルト７４の
ヘツドに近接することを可能にする孔８３を有し
ており、これにより冷却構造体２６を壁部材３２
に取付け得るようになつている。

上述の冷却構造体は一体鋳造物品であり、イン
ベストメント鋳造法により製造されてよいもので
ある。従つて冷却構造体はエンジン内に容易に装
着し得る精密な一体構造体であり、またシールの
ための支持体及び燃焼室スリーブ又はリング（エ
ンジンの一つの構造部材である）とタービンベー
ンの内端部との間を接続する手段として機能す
る。更に本発明による冷却構造体を組込むことに
より冷却空気のための幾つかの室が形成され、エ
ンジンの冷却構造体が組込まれた部分を経て冷却
空気が好ましく流れるための通路が与えられる。
また本発明による冷却構造体によれば、種々のボ
ルトに近接することが可能であり、従つてエンジ
ンに冷却構造体を組込んだりエンジンより冷却構
造体を除去したりすることを容易に行うことがで
きる。

更に本発明による冷却構造体によれば、幾つか
の室内の圧力を検出し又は調整するための圧力タ
ツプを組込むことができる。例えば室６４内の圧
力がボルト７４が設けられた領域に於て上流側壁
と下流側壁との間の空間へ伝達されることを許す
孔８３が設けられているので、室６４内の圧力が
問題である場合には、ボルト７４の近傍にて上流
側壁５０に設けられた圧力タツプ８４により室６
４と直接接続することが可能である。更に圧力タ
ツプ８６が設けられているので、室６６内の圧力
を確認したり該室に空気を加えたり除去したりす
ることにより該室内の圧力を増減すべく、上流側
壁５０より前方の位置より室６６に近接すること
ができる。尚圧力タツプ８６は空間８０に近接す
ることを可能にする孔８２と整合した位置に設け
られている。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。

発明の効果 本発明による冷却構造体は、一体的に形成され
た単一の鋳造物品である環状構造を有しており、
従つて取付けが容易であり部品を組立る必要がな
い。冷却構造体の下流側に取付けられたシールリ
ング６０を取付けるナツト９８に近接するための
孔８２が設けられており、かかる近接孔よりナツ
ト９８へ近接することできる。又冷却構造体の壁
要素３４は、該壁要素３４を接続する燃焼室壁部
材３２とタービン入口ベーン４４の装着脚部４０
の間の荷重を支える構造部材としても機能する。

本発明による冷却構造体のノズルは、冷却構造
体に一体的に形成されており、従来技術のように
隣接するノズルチユーブに冷却空気が衝突して乱
流を形成することがなく、冷却空気がより効率的
にタービンデイスクに導かれるため、より少ない
冷却空気を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷却構造体及びそれに隣
接するエンジン構造体の一部を示す第２図の線１
−１による部分断面図である。第２図は第１図に
示された冷却構造体を示す部分端面図である。第
３図は第１図の線３−３による部分断面図であ
る。 １０…第一段デイスク、１２…ブレード、１４
…孔、１６…フランジ、１７…窒、１８…環状デ
イスク、２０…シール要素、２２…フランジ、２
４…ボルト、２５…リング、２６…冷却構造体、
２８…装着面、３０…環状フランジ、３２…壁部
材、３４…壁要素、３６…外周縁、３８…ボル
ト、４０…装着脚部、４２…内端部、４４…ター
ビン入口ベーン、４６…壁、４６…フランジ、１
８…室、５０…上流側壁、５２…下流側壁、５４
…室、５６…環状通路、５８…吐出ノズル、５９
…吐出孔、６０シールリング、６２…ボルト、６
３…段部、６４，６６…室、６８…フランジ、７
０…仕切壁、７２…周縁方向壁、７４…ボルト、
７６…孔、７７，７８…通路、７９…延在部、８
０…空間、８１…仕切壁、８２，８３…孔、８
４，８６…圧力タツプ、９８…ナツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンデイスクの表面に配置された室へ冷
   却空気を供給するための単一の一体鋳造物品から
   なる冷却構造体にして、 空気流れ室をその間に郭定すべく互いに隔置さ
   れた二つの環状壁であつて、一端にて軸線方向に
   配置された吐出ノズルを含み前記吐出ノズルは該
   環状壁の間に延在し且該環状壁と一体的に形成さ
   れた複数のベーンを内部に有するように構成され
   た環状壁と、 前記環状壁より延在し前記環状壁と一体的に形
   成され前記吐出ノズルの反対側の端部にて前記環
   状壁を接続している環状の接続要素であつて、空
   気取入れ孔を有し、前記環状壁と反対側の端部上
   に装着手段を有する接続要素と、 前記接続要素より隔置された位置にて前記環状
   壁と一体的に形成され且前記環状壁の間に延在す
   る断続的な且実質的に円筒形の仕切壁であつて、
   前記接続要素の空気取入れ孔と整合した位置にて
   開口部を形成すべく除去されており、所定の仕切
   壁部分間に形成された前記開口部へ前記空気取入
   れ孔より冷却空気が流れるように構成された仕切
   壁と、 前記環状壁の一方の壁部材は前記接続要素の空
   気取入れ孔及び前記仕切壁の開口部と整合しない
   位置にて近接孔を有しており、前記環状壁の他方
   の壁部材は前記環状壁の一方の壁部材に設けられ
   た開口部を通つて近接するための取付け手段を有
   することと、 を含んでいることを特徴とする冷却構造体。 ２ 燃焼室の構造壁と、タービンブレードを担持
   するタービンデイスクと、前記タービンデイスク
   の面に冷却空気を供給するための単一の鋳造部品
   からなる環状の冷却構造体とを有するガスタービ
   ンにして、前記環状の冷却構造体は、 該冷却構造体を前記燃焼室の構造壁部材に取付
   けるための装着面と、 外端部より半径方向内方に延在し内端部にて軸
   線方向に方向を変えて延在し前記装着面の半径方
   向内方に配置された互いに隔置された二枚の環状
   壁であつて、前記タービンデイスクの面に冷却空
   気を導くためのノズルを形成するべく内端部に隣
   接して一体的に形成された複数のベーンを有する
   環状壁と、 互いに隔置された前記環状壁の外端部に一体的
   に形成され前記環状壁の外端部より外方に且前記
   装着面より外方に延在する環状の接続要素であつ
   て、該接続要素の外端部に前記タービンブレード
   の内端部に取付けるための取付けフランジを有す
   る接続要素と、 前記環状壁の間に延在し且前記環状壁と一体的
   に形成され前記接続要素より半径方向内方に隔置
   された環状の円筒状仕切壁と、 前記環状壁の間に延在し且前記環状壁と一体的
   に形成され更に前記接続要素と前記円筒状仕切壁
   との間に延在し且前記接続要素及び円筒状仕切壁
   と一体的に形成された半径方向の仕切壁と、 前記接続要素及び円筒状仕切壁の各々に互に半
   径方向に整合して設けられた開口部であつて、前
   記半径方向の仕切壁のうち所定の隣接する仕切壁
   間に配置され前記ノズルまで冷却空気が流れるよ
   うに導く開口部と、 前記半径方向の仕切壁のうちその間を冷却空気
   が流れる所定の隣接する仕切壁より内方へ延在す
   る延在部であつて、半径方向内方へ互に拡がりそ
   れによつて隣接する仕切壁の延在部と一体となり
   その間に三角形の空間を郭定する延在部と、 前記環状壁の一方は前記三角形の空間と連通す
   る孔を有し、前記環状壁の他方は前記環状壁の一
   方に設けられた孔を通つて接近することができる
   装着手段を前記三角形の空間に有することと、 を特徴とするガスタービン。