JPH0424523B2 - - Google Patents
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- JPH0424523B2 JPH0424523B2 JP57054756A JP5475682A JPH0424523B2 JP H0424523 B2 JPH0424523 B2 JP H0424523B2 JP 57054756 A JP57054756 A JP 57054756A JP 5475682 A JP5475682 A JP 5475682A JP H0424523 B2 JPH0424523 B2 JP H0424523B2
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- JP
- Japan
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- rotor
- air
- cooling air
- plane
- flow
- Prior art date
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Links
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- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 14
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 8
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- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
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- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
- Y10S415/914—Device to control boundary layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、ガスタービンエンジンに係り、特に
軸流型ガスタービンエンジンの冷却構造に関する
改良に係る。
軸流型ガスタービンエンジンの冷却構造に関する
改良に係る。
［従来の技術］
ガスタービンエンジンに於ては、ロータブレー
ド及びロータデイスクの周縁部はエンジンの運転
中高温の作動媒体ガスに曝された状態にてロータ
の高速回転に基く大きな遠心荷重を受けるので、
その損傷を防ぐためにロータブレードやロータデ
イスク周縁部を適当な冷却手段にて冷却すること
が必要である。ガスタービンエンジンに於けるロ
ータブレードやロータデイスク周縁部の冷却に
は、従来一般にガスタービンエンジンのコンプレ
ツサにて圧縮された圧縮空気の一部を冷却空気と
してこれらの部位へ導くことが行われており、か
かる冷却空気をロータブレードやロータデイスク
周縁部の冷却に如何に有効に作用させるかについ
て種々の冷却空気流路構造が提案されている。
ド及びロータデイスクの周縁部はエンジンの運転
中高温の作動媒体ガスに曝された状態にてロータ
の高速回転に基く大きな遠心荷重を受けるので、
その損傷を防ぐためにロータブレードやロータデ
イスク周縁部を適当な冷却手段にて冷却すること
が必要である。ガスタービンエンジンに於けるロ
ータブレードやロータデイスク周縁部の冷却に
は、従来一般にガスタービンエンジンのコンプレ
ツサにて圧縮された圧縮空気の一部を冷却空気と
してこれらの部位へ導くことが行われており、か
かる冷却空気をロータブレードやロータデイスク
周縁部の冷却に如何に有効に作用させるかについ
て種々の冷却空気流路構造が提案されている。
このようにロータブレードやロータデイスク周
縁部の冷却にエンジンのコンプレツサにて圧縮さ
れた空気を用いると、かかる冷却空気の消費量に
応じてそれだけエンジンの熱効率が低下するの
で、冷却空気の消費量を如何に低く抑えてより大
きな冷却効果を達成するかが問題である。
縁部の冷却にエンジンのコンプレツサにて圧縮さ
れた空気を用いると、かかる冷却空気の消費量に
応じてそれだけエンジンの熱効率が低下するの
で、冷却空気の消費量を如何に低く抑えてより大
きな冷却効果を達成するかが問題である。
［発明が解決しようとする課題］
冷却空気によるロータブレードやロータデイス
ク周縁部の冷却に於ける従来からの一般的な方法
の一つは、高温の作動媒体ガスに曝されるロータ
ブレードやロータデイスク周縁部の表面に冷却空
気を層状に供給し、これら表面を高温の作動媒体
ガスの直接的接触より隔離する冷却空気による境
界層を形成することである。しかし、かかる冷却
空気境界層をロータブレードやロータデイスク周
縁部の表面に形成する場合、ロータは高速回転す
るので、その表面に沿つて形成された境界層はロ
ータと共に高速回転し、そのため空気境界層は遠
心ポンプ作用を受けて半径方向外向きに急速に成
長しようとし、この成長を補うに足る冷却空気が
補給されるようになつていると、冷却空気の消費
量は著しく増大する。又このとき、冷却空気の補
給が制限されていると、高温の作動媒体ガスより
も温度が低く、従つて密度がより高い冷却空気
が、半径方向外方へ移動するに伴なつて、それと
入れ替りに高温の作動媒体ガスが半径方向内向き
に移動し、冷却空気境界層は早期に消失してしま
う。
ク周縁部の冷却に於ける従来からの一般的な方法
の一つは、高温の作動媒体ガスに曝されるロータ
ブレードやロータデイスク周縁部の表面に冷却空
気を層状に供給し、これら表面を高温の作動媒体
ガスの直接的接触より隔離する冷却空気による境
界層を形成することである。しかし、かかる冷却
空気境界層をロータブレードやロータデイスク周
縁部の表面に形成する場合、ロータは高速回転す
るので、その表面に沿つて形成された境界層はロ
ータと共に高速回転し、そのため空気境界層は遠
心ポンプ作用を受けて半径方向外向きに急速に成
長しようとし、この成長を補うに足る冷却空気が
補給されるようになつていると、冷却空気の消費
量は著しく増大する。又このとき、冷却空気の補
給が制限されていると、高温の作動媒体ガスより
も温度が低く、従つて密度がより高い冷却空気
が、半径方向外方へ移動するに伴なつて、それと
入れ替りに高温の作動媒体ガスが半径方向内向き
に移動し、冷却空気境界層は早期に消失してしま
う。
本発明は、高速にて回転するロータの表面に冷
却空気境界層を形成せんとする場合に於ける上記
の問題に鑑み、冷却空気の消費量を増大させるこ
となくロータの表面、特にロータデイスクの周縁
部にこれを高温の作動媒体ガスより保護する冷却
空気境界層を保持することのできるロータ冷却構
造を備えた軸流型スタービンエンジンを提供する
ことを課題としている。
却空気境界層を形成せんとする場合に於ける上記
の問題に鑑み、冷却空気の消費量を増大させるこ
となくロータの表面、特にロータデイスクの周縁
部にこれを高温の作動媒体ガスより保護する冷却
空気境界層を保持することのできるロータ冷却構
造を備えた軸流型スタービンエンジンを提供する
ことを課題としている。
［課題を解決するための手段］
かかる課題は、本発明によれば、回転中心軸線
に沿つて配置されたロータ組立体とステータ組立
体とを有し、前記ロータ組立体のロータブレード
と前記ステータ組立体のステータベーンを横切つ
て軸線方向に延在する環状の作動媒体ガス流路が
郭定され、該作動媒体ガス流路の内周壁を与える
前記ロータ組立体のロータデイスクの環状周壁部
に沿つて環状のキヤビテイが郭定されている軸流
型スタービンエンジンに於て、前記キヤビテイに
沿つて空気の境界層を形成すべく該環状キヤビテ
イ内へパージ空気を供給する手段と、前記ロータ
ブレード内の冷却空気通路を通つた冷却空気を前
記境界層の半径方向外方への成長を抑えるように
前記環状キヤビテイ内へ半径方向内向きの速度成
分を有する空気流として吹き出す空気吹出し手段
とを有することを特徴とする軸流型ガスタービン
エンジンによつて達成される。
に沿つて配置されたロータ組立体とステータ組立
体とを有し、前記ロータ組立体のロータブレード
と前記ステータ組立体のステータベーンを横切つ
て軸線方向に延在する環状の作動媒体ガス流路が
郭定され、該作動媒体ガス流路の内周壁を与える
前記ロータ組立体のロータデイスクの環状周壁部
に沿つて環状のキヤビテイが郭定されている軸流
型スタービンエンジンに於て、前記キヤビテイに
沿つて空気の境界層を形成すべく該環状キヤビテ
イ内へパージ空気を供給する手段と、前記ロータ
ブレード内の冷却空気通路を通つた冷却空気を前
記境界層の半径方向外方への成長を抑えるように
前記環状キヤビテイ内へ半径方向内向きの速度成
分を有する空気流として吹き出す空気吹出し手段
とを有することを特徴とする軸流型ガスタービン
エンジンによつて達成される。
［発明の作用及び効果］
上記の構成によれば、ロータブレード内の冷却
空気通路を通つてロータブレードの冷却のために
流された冷却空気の流れを運動量を有効に利用
し、消費量の低いパージ空気により、ロータデイ
スクの環状周壁部に沿つて、冷却空気の境界層
を、それに作用する遠心ポンプ作用に抗して、安
定に維持することができる。
空気通路を通つてロータブレードの冷却のために
流された冷却空気の流れを運動量を有効に利用
し、消費量の低いパージ空気により、ロータデイ
スクの環状周壁部に沿つて、冷却空気の境界層
を、それに作用する遠心ポンプ作用に抗して、安
定に維持することができる。
この場合、前記空気吹出し手段は、前記空気流
を、上記の如く半径方向内向きの速度成分を有す
ることに加えて、更にロータブレードに対しその
回転方向と反対の周方向へ向かう速度成分をも有
するように吹出すように構成されてもよく、この
ことによつて該空気吹出し手段より吹出された空
気流の動圧を静圧に変換させることができ、この
ことによつて前記境界層をそれに作用する遠心ポ
ンプ作用に抗して環状キヤビテイ内により良く抑
え込むことができる。
を、上記の如く半径方向内向きの速度成分を有す
ることに加えて、更にロータブレードに対しその
回転方向と反対の周方向へ向かう速度成分をも有
するように吹出すように構成されてもよく、この
ことによつて該空気吹出し手段より吹出された空
気流の動圧を静圧に変換させることができ、この
ことによつて前記境界層をそれに作用する遠心ポ
ンプ作用に抗して環状キヤビテイ内により良く抑
え込むことができる。
［実施例］
以下に添付の図を参照しつつ、本発明をガスタ
ービンエンジンのタービンセクシヨンに組込まれ
た実施例について詳細に説明する。
ービンエンジンのタービンセクシヨンに組込まれ
た実施例について詳細に説明する。
第１図はタービン１０の一部を示している。作
動媒体ガス１１のための環状流路１２がタービン
１０を貫通して軸線方向に延在している。タービ
ン１０はロータステージ組立体１４とステータ組
立体１６とを含んでいる。これらの組立体の部材
は環状作動媒体ガス１２の内側部分を郭定してい
る。ロータ組立体１４はステータ組立体１６より
軸線方向に隔置されており、それらの間にキヤビ
テイ１８を郭定している。このキヤビテイ１８は
作動媒体ガス流路１２の半径方向内側にてその周
縁方向に延在している。キヤビテイ１８の内側に
はパージ空気源２０が設けられている。ステータ
組立体１６とロータ組立体１４との間の間隙２１
により、パージ空気源２０がキヤビテイ１８と流
体的に連通接続されている。ロータ組立体１４は
ロータデイスク２２と該ロータデイスクより作動
媒体ガス流路１２を横切つて半径方向外方へ延在
する複数個のロータブレード（図に於ては一つの
ロータブレード２４のみが示されている）とより
なつている。各ロータブレード２４は空気により
冷却可能に構成されており、冷却空気のための内
部通路２６を有している。冷却空気源２８が上流
側の圧縮段（図示せず）と流体的に連通接続され
ており、またロータブレード２４の内部通路２６
と流体的に連通接続されている。ロータブレード
２４は、作動媒体ガス流路１２を郭定するプラツ
トフオーム３０を有しており、作動媒体ガス流路
１２の内側にてプラツトフオーム３０より半径方
向内方へ延在する部分全体がルート部３２であ
る。ルート部３２はパージ空気キヤビテイ１８に
近接しており、また厚さｔの境界層がロータデイ
スク２２上にパージ空気によつて形成される領域
に位置している。またルート部３２はロータブレ
ード２４内を流れる冷却空気の流量を計量し、こ
れにより高速度の冷却空気の噴流を形成し且ロー
タブレード２４のルート部３２より吐出される冷
却空気の方向付けを行なうノズル３４を有してい
る。境界層を貫通するに充分な軸線方向の運度量
を有する冷却空気の噴流は高速度であるものと考
えられる。ノズル３４はロータブレード２４と一
体的に構成されたものであつてもよく、またロー
タブレード２４のルート部３２に取付けられたオ
リフイスプレート３６の如く、ロータブレード２
４に取付けられた別個独立した部材の一部であつ
てもよい。但しノズル３４は境界層を貫通して延
在してはいなことが好ましい。
動媒体ガス１１のための環状流路１２がタービン
１０を貫通して軸線方向に延在している。タービ
ン１０はロータステージ組立体１４とステータ組
立体１６とを含んでいる。これらの組立体の部材
は環状作動媒体ガス１２の内側部分を郭定してい
る。ロータ組立体１４はステータ組立体１６より
軸線方向に隔置されており、それらの間にキヤビ
テイ１８を郭定している。このキヤビテイ１８は
作動媒体ガス流路１２の半径方向内側にてその周
縁方向に延在している。キヤビテイ１８の内側に
はパージ空気源２０が設けられている。ステータ
組立体１６とロータ組立体１４との間の間隙２１
により、パージ空気源２０がキヤビテイ１８と流
体的に連通接続されている。ロータ組立体１４は
ロータデイスク２２と該ロータデイスクより作動
媒体ガス流路１２を横切つて半径方向外方へ延在
する複数個のロータブレード（図に於ては一つの
ロータブレード２４のみが示されている）とより
なつている。各ロータブレード２４は空気により
冷却可能に構成されており、冷却空気のための内
部通路２６を有している。冷却空気源２８が上流
側の圧縮段（図示せず）と流体的に連通接続され
ており、またロータブレード２４の内部通路２６
と流体的に連通接続されている。ロータブレード
２４は、作動媒体ガス流路１２を郭定するプラツ
トフオーム３０を有しており、作動媒体ガス流路
１２の内側にてプラツトフオーム３０より半径方
向内方へ延在する部分全体がルート部３２であ
る。ルート部３２はパージ空気キヤビテイ１８に
近接しており、また厚さｔの境界層がロータデイ
スク２２上にパージ空気によつて形成される領域
に位置している。またルート部３２はロータブレ
ード２４内を流れる冷却空気の流量を計量し、こ
れにより高速度の冷却空気の噴流を形成し且ロー
タブレード２４のルート部３２より吐出される冷
却空気の方向付けを行なうノズル３４を有してい
る。境界層を貫通するに充分な軸線方向の運度量
を有する冷却空気の噴流は高速度であるものと考
えられる。ノズル３４はロータブレード２４と一
体的に構成されたものであつてもよく、またロー
タブレード２４のルート部３２に取付けられたオ
リフイスプレート３６の如く、ロータブレード２
４に取付けられた別個独立した部材の一部であつ
てもよい。但しノズル３４は境界層を貫通して延
在してはいなことが好ましい。
第２図は第１図の線２−２による矢視図であ
り、ロータブレード２４のオリフイスプレート３
６、ルート部３２の一部、及びプラツトフオーム
３０の一部を示している。図に於て仮想線の矢印
は、冷却空気の流れがオリフイスプレート３６よ
り実質的に周縁方向に導かれることを示してい
る。オリフイスプレート３６は冷却空気の流れを
導く一つ又は複数個の孔を有するものであつてよ
い。
り、ロータブレード２４のオリフイスプレート３
６、ルート部３２の一部、及びプラツトフオーム
３０の一部を示している。図に於て仮想線の矢印
は、冷却空気の流れがオリフイスプレート３６よ
り実質的に周縁方向に導かれることを示してい
る。オリフイスプレート３６は冷却空気の流れを
導く一つ又は複数個の孔を有するものであつてよ
い。
第３図はガスタービンエンジンのロータ組立体
１４の一部を示すロータ組立体の解図的部分斜視
図である。ロータデイスク２２は回転軸線Arを
有している。ロータブレード２４の寸法は基準Ｘ
平面、基準Ｙ平面、基準Ｚ平面より測定される。
ロータ組立体１４が装着された状態に於ては、こ
れらの基準平面はロータ組立体１４の回転軸線
Arに対しそれぞれ特定の方向に配向された状態
にある。基準Ｙ平面は軸線方向に延在しており、
回転軸線Arを含んでいる。基準Ｘ平面は回転軸
線Arに垂直な半径方向の平面であり、基準Ｙ平
面に垂直である。基準Ｚ平面は基準Ｘ平面及び基
準Ｙ平面に垂直である。基準Ｚ平面は回転軸線
Arより任意の半径の位置に於ける接線平面であ
る。これらの基準Ｘ平面、基準Ｙ平面、基準Ｚ平
面はロータブレードが装着されていない状態に於
ても存在する。
１４の一部を示すロータ組立体の解図的部分斜視
図である。ロータデイスク２２は回転軸線Arを
有している。ロータブレード２４の寸法は基準Ｘ
平面、基準Ｙ平面、基準Ｚ平面より測定される。
ロータ組立体１４が装着された状態に於ては、こ
れらの基準平面はロータ組立体１４の回転軸線
Arに対しそれぞれ特定の方向に配向された状態
にある。基準Ｙ平面は軸線方向に延在しており、
回転軸線Arを含んでいる。基準Ｘ平面は回転軸
線Arに垂直な半径方向の平面であり、基準Ｙ平
面に垂直である。基準Ｚ平面は基準Ｘ平面及び基
準Ｙ平面に垂直である。基準Ｚ平面は回転軸線
Arより任意の半径の位置に於ける接線平面であ
る。これらの基準Ｘ平面、基準Ｙ平面、基準Ｚ平
面はロータブレードが装着されていない状態に於
ても存在する。
第４図はオリフイスプレート３６及びロータブ
レード２４のルート部３２を示す解図的部分斜視
図である。オリフイスプレート３６より出る冷却
空気の流れは方向Ｆを有している。方向Ｆは基準
Ｙ平面及び基準Ｚ平面に対し傾斜している。この
冷却空気の流れの方向は非対称の孔の場合にも対
称的な孔の場合にも存在する。説明の目的でオリ
フイスプレート３６の孔は対称的なものとして示
されている。基準Ｙ平面に平行な断面（これ以降
Ｙ平面断面と呼ぶこととする）が、第４図の線５
−５による断面を示す第５図に図示されている。
オリフイスプレート３６の孔３８を通る任意のＹ
平面断面に於ては、この孔３８は長手方向の対称
軸線Ayを有している。対称軸線Ayと基準Ｘ平面
となす角度は16〜18゜の範囲の鋭角であり、従つ
て孔３８がそれがロータ組立体１４の回転軸線
Arへ向けて半径方向内方へ面する方向を有して
いる。従つて、冷却空気の流れの方向Ｆは、方向
Ｆの基準Ｙ平面への投影線と基準Ｚ平面とのなす
角度も16〜18゜の範囲にあるような基準Ｙ平面へ
の投影線を有している。この冷却空気の流れの方
向は冷却空気の流れをロータ組立体１４の回転軸
線Arへ向けて半径方向内方へ導く。この基準Ｙ
平面への投影線は、流れ方向Ｆが上述の半径方向
内方へ向かう成分に加えて、軸線方向後方へ向か
う成分をも有していることを示している。この軸
線方向の成分は基準Ｙ平面及び基準Ｚ平面に対し
冷却空気の流れ方向Ｆが傾斜されていることによ
るものである。
レード２４のルート部３２を示す解図的部分斜視
図である。オリフイスプレート３６より出る冷却
空気の流れは方向Ｆを有している。方向Ｆは基準
Ｙ平面及び基準Ｚ平面に対し傾斜している。この
冷却空気の流れの方向は非対称の孔の場合にも対
称的な孔の場合にも存在する。説明の目的でオリ
フイスプレート３６の孔は対称的なものとして示
されている。基準Ｙ平面に平行な断面（これ以降
Ｙ平面断面と呼ぶこととする）が、第４図の線５
−５による断面を示す第５図に図示されている。
オリフイスプレート３６の孔３８を通る任意のＹ
平面断面に於ては、この孔３８は長手方向の対称
軸線Ayを有している。対称軸線Ayと基準Ｘ平面
となす角度は16〜18゜の範囲の鋭角であり、従つ
て孔３８がそれがロータ組立体１４の回転軸線
Arへ向けて半径方向内方へ面する方向を有して
いる。従つて、冷却空気の流れの方向Ｆは、方向
Ｆの基準Ｙ平面への投影線と基準Ｚ平面とのなす
角度も16〜18゜の範囲にあるような基準Ｙ平面へ
の投影線を有している。この冷却空気の流れの方
向は冷却空気の流れをロータ組立体１４の回転軸
線Arへ向けて半径方向内方へ導く。この基準Ｙ
平面への投影線は、流れ方向Ｆが上述の半径方向
内方へ向かう成分に加えて、軸線方向後方へ向か
う成分をも有していることを示している。この軸
線方向の成分は基準Ｙ平面及び基準Ｚ平面に対し
冷却空気の流れ方向Ｆが傾斜されていることによ
るものである。
同様に、孔３８を通り基準Ｚ平面に平行な平面
（Ｚ平面断面）に沿う任意の断面についても孔３
８は横方向の対称軸線Azを有している。対称軸
線Azと基準Ｘ平面とのなす角度は28〜32゜の範囲
内の鋭角であり、従つて孔３８はそれがロータデ
イスク２２の回転方向とは反対方向に面するよう
な方向を有している。従つて冷却空気の流れの方
向Ｆは、方向Ｆの基準Ｚ平面への投影線と基準Ｘ
平面とのなす角度が28〜32゜の範囲内にあるよう
な基準Ｚ平面への投影線を有している。この冷却
空気の流れの方向により冷却空気の流れはロータ
デイスク２２の回転方向とは反対方向にて接線方
向に導かれる。方向Ｆの基準Ｚ平面への投影線
は、冷却空気の流れ方向Ｆが、上述の接線方向の
成分に加えて、軸線方向後方へ向かう追加の成分
をも有していることを示している。この軸線方向
の成分は冷却空気の流れ方向が基準Ｚ平面及び基
準Ｘ平面に対して傾斜されていることによるもの
である。
（Ｚ平面断面）に沿う任意の断面についても孔３
８は横方向の対称軸線Azを有している。対称軸
線Azと基準Ｘ平面とのなす角度は28〜32゜の範囲
内の鋭角であり、従つて孔３８はそれがロータデ
イスク２２の回転方向とは反対方向に面するよう
な方向を有している。従つて冷却空気の流れの方
向Ｆは、方向Ｆの基準Ｚ平面への投影線と基準Ｘ
平面とのなす角度が28〜32゜の範囲内にあるよう
な基準Ｚ平面への投影線を有している。この冷却
空気の流れの方向により冷却空気の流れはロータ
デイスク２２の回転方向とは反対方向にて接線方
向に導かれる。方向Ｆの基準Ｚ平面への投影線
は、冷却空気の流れ方向Ｆが、上述の接線方向の
成分に加えて、軸線方向後方へ向かう追加の成分
をも有していることを示している。この軸線方向
の成分は冷却空気の流れ方向が基準Ｚ平面及び基
準Ｘ平面に対して傾斜されていることによるもの
である。
第５図は第４図の線５−５による断面図であ
り、第４図に示された基準Ｙ平面と一致してい
る。この第５図より解る如く、対称軸線Ayと基
準Ｘ平面とのなす角度はほぼ17゜である。同様に
流れ方向Ｆの基準Ｙ平面への投影線と基準Ｚ平面
とのなす角度もほぼ17゜である。
り、第４図に示された基準Ｙ平面と一致してい
る。この第５図より解る如く、対称軸線Ayと基
準Ｘ平面とのなす角度はほぼ17゜である。同様に
流れ方向Ｆの基準Ｙ平面への投影線と基準Ｚ平面
とのなす角度もほぼ17゜である。
第６図は第４図及び第５図の線６−６による拡
大部分断面図であり、第４図に示された基準Ｚ平
面に沿う断面と一致している。孔３８の対称軸線
Azと基準Ｘ平面とのなす角度はほぼ30゜である。
同様に流れ方向Ｆの基準Ｚ平面への投影線と基準
Ｘ平面とのなす角度もほぼ30゜である。
大部分断面図であり、第４図に示された基準Ｚ平
面に沿う断面と一致している。孔３８の対称軸線
Azと基準Ｘ平面とのなす角度はほぼ30゜である。
同様に流れ方向Ｆの基準Ｚ平面への投影線と基準
Ｘ平面とのなす角度もほぼ30゜である。
スタービンエンジンの作動に於ては、作動媒体
ガスが環状作動媒体ガス流路１２に沿つて流され
る。作動媒体ガスはロータ組立体１４にエネルギ
を与え、これによりロータ組立体１４をその回転
軸線Arの周りに反時計廻り方向へ回転させる。
またこの場合高温の作動媒体ガスよりその作動媒
体ガスに密に接触しているロータブレード２４へ
熱が伝達される。冷却空気源２８よりロータブレ
ード２４内に流される冷却空気によりロータブレ
ードが冷却される。冷却空気はロータブレード２
４より伝達された熱によつて加熱されるが、冷却
空気の温度は環状作動媒体ガス流路１２内に於け
る作動媒体ガスの温度よりもはるかに低い。冷却
空気はノズル３４を経て吐出される。ノズル３４
の上流側に於ける冷却空気とキヤビテイ１８内に
於ける冷却空気との間に於ける差圧により、冷却
空気はロータデイスク２２に沿つて半径方向外方
へポンプ送りされるパージ空気により形成された
境界層を貫通するに充分な速度を有する高速噴流
として排出する。かかるポンプ作用はキヤビテイ
１８内へ流入されるパージ空気に回転エネルギを
付与するロータデイスク２２の回転によつて生じ
る。
ガスが環状作動媒体ガス流路１２に沿つて流され
る。作動媒体ガスはロータ組立体１４にエネルギ
を与え、これによりロータ組立体１４をその回転
軸線Arの周りに反時計廻り方向へ回転させる。
またこの場合高温の作動媒体ガスよりその作動媒
体ガスに密に接触しているロータブレード２４へ
熱が伝達される。冷却空気源２８よりロータブレ
ード２４内に流される冷却空気によりロータブレ
ードが冷却される。冷却空気はロータブレード２
４より伝達された熱によつて加熱されるが、冷却
空気の温度は環状作動媒体ガス流路１２内に於け
る作動媒体ガスの温度よりもはるかに低い。冷却
空気はノズル３４を経て吐出される。ノズル３４
の上流側に於ける冷却空気とキヤビテイ１８内に
於ける冷却空気との間に於ける差圧により、冷却
空気はロータデイスク２２に沿つて半径方向外方
へポンプ送りされるパージ空気により形成された
境界層を貫通するに充分な速度を有する高速噴流
として排出する。かかるポンプ作用はキヤビテイ
１８内へ流入されるパージ空気に回転エネルギを
付与するロータデイスク２２の回転によつて生じ
る。
冷却空気は流れ方向Ｆを決定する速度成分を有
している。冷却空気は半径方向内方へ向けられた
速度成分を有しており、従つてロータブレード２
４のルート部３２より吐出された冷却空気はパー
ジ空気によつて境界層が形成されることは干渉す
るだけでなく、冷却空気の半径方向内方への運動
量によりパージ空気の境界層が半径方向外方へ運
動することを遅らせる。
している。冷却空気は半径方向内方へ向けられた
速度成分を有しており、従つてロータブレード２
４のルート部３２より吐出された冷却空気はパー
ジ空気によつて境界層が形成されることは干渉す
るだけでなく、冷却空気の半径方向内方への運動
量によりパージ空気の境界層が半径方向外方へ運
動することを遅らせる。
また冷却空気は回転方向とは反対方向に向けら
れた速度成分を有している。この速度成分はロー
タデイスク２２の速度よりほぼ零の速度まで冷却
空気の周縁方向の速度を低下させる。冷却空気の
かかる速度成分により発生されるスラスト力によ
りロータ組立体１４のエネルギが増大される。更
に冷却空気の速度はＯであるので、冷却空気が作
動媒体ガス流路１２内へ渦流となつて半径方向外
方へ流入することがない。
れた速度成分を有している。この速度成分はロー
タデイスク２２の速度よりほぼ零の速度まで冷却
空気の周縁方向の速度を低下させる。冷却空気の
かかる速度成分により発生されるスラスト力によ
りロータ組立体１４のエネルギが増大される。更
に冷却空気の速度はＯであるので、冷却空気が作
動媒体ガス流路１２内へ渦流となつて半径方向外
方へ流入することがない。
また冷却空気は冷却空気孔３８の第一の鋭角及
び第二の鋭角が設けられている結果として軸線方
向に向かう速度成分を有している。この速度成分
により、冷却空気の噴流が境界層を貫通して境界
層によつては捕捉されないことが確保され、これ
により回転する境界層が厚くなることが回避され
る。回転する境界層の厚さが厚くなれば、境界層
がキヤビテイ１８より作動媒体ガス流路１２内へ
ポンプ送りするパージ空気の量も増大する。かか
るポンプ作用を回避することにより、基本的なガ
ス発生サイクルより多量のパージ空気を取出す必
要性が解消され、またガス発生系より追加の高温
の作動媒体ガスが再循環されることが回避され
る。
び第二の鋭角が設けられている結果として軸線方
向に向かう速度成分を有している。この速度成分
により、冷却空気の噴流が境界層を貫通して境界
層によつては捕捉されないことが確保され、これ
により回転する境界層が厚くなることが回避され
る。回転する境界層の厚さが厚くなれば、境界層
がキヤビテイ１８より作動媒体ガス流路１２内へ
ポンプ送りするパージ空気の量も増大する。かか
るポンプ作用を回避することにより、基本的なガ
ス発生サイクルより多量のパージ空気を取出す必
要性が解消され、またガス発生系より追加の高温
の作動媒体ガスが再循環されることが回避され
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修
正並びに省略が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。
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修
正並びに省略が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。
第１図は軸流型ガスタービンエンジンのタービ
ンセクシヨンの一部を示す部分縦断面図である。
第２図は第１図の線２−２による矢視図である。
第３図は基準Ｘ平面、基準Ｙ平面、基準Ｚ平面を
示すロータ組立体の解図的部分斜視図である。第
４図はロータブレードのルート部の一部を示す解
図的部分斜視図である。第５図は基準Ｙ平面に平
行な断面に等しい第４図の線５−５による部分断
面図である。第６図は第４図に示された基準Ｚ平
面に平行な断面に等しい第４図及び第５図の線６
−６による断面図である。 １０……タービン、１１……作動媒体ガス、１
２……作動媒体ガス流路、１４……ロータ組立
体、１６……ステータ組立体、１８……キヤビテ
イ、２０……パージ空気源、２１……間隙、２２
……ロータデイスク、２４……ロータブレード、
２６……内部通路、２８……冷却空気源、３０…
…プラツトフオーム、３２……ルート部、３４…
…ノズル、３６……オリフイスプレート、３８…
…孔。
ンセクシヨンの一部を示す部分縦断面図である。
第２図は第１図の線２−２による矢視図である。
第３図は基準Ｘ平面、基準Ｙ平面、基準Ｚ平面を
示すロータ組立体の解図的部分斜視図である。第
４図はロータブレードのルート部の一部を示す解
図的部分斜視図である。第５図は基準Ｙ平面に平
行な断面に等しい第４図の線５−５による部分断
面図である。第６図は第４図に示された基準Ｚ平
面に平行な断面に等しい第４図及び第５図の線６
−６による断面図である。 １０……タービン、１１……作動媒体ガス、１
２……作動媒体ガス流路、１４……ロータ組立
体、１６……ステータ組立体、１８……キヤビテ
イ、２０……パージ空気源、２１……間隙、２２
……ロータデイスク、２４……ロータブレード、
２６……内部通路、２８……冷却空気源、３０…
…プラツトフオーム、３２……ルート部、３４…
…ノズル、３６……オリフイスプレート、３８…
…孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 回転中心軸線に沿つて配置されたロータ組立
体とステータ組立体とを有し、前記ロータ組立体
のロータブレードと前記ステータ組立体のステー
タベーンを横切つて軸線方向に延在する環状の作
動媒体ガス流路が郭定され、該作動媒体ガス流路
の内周壁を与える前記ロータ組立体のロータデイ
スクの環状周壁部に沿つて環状のキヤビテイが郭
定されている軸流型ガスタービンエンジンに於
て、前記キヤビテイに沿つて空気の境界層を形成
すべく該環状キヤビテイ内へパージ空気を供給す
る手段と、前記ロータブレード内の冷却空気通路
を通つて冷却空気を前記境界層の半径方向外方へ
の成長を抑えるように前記環状キヤビテイ内へ半
径方向内向きの速度成分を有する空気流として吹
き出す空気吹出し手段とを有することを特徴とす
る軸流型ガスタービンエンジン。 ２ 特許請求の範囲第１項の軸流型スタービンエ
ンジンに於て、前記空気吹出し手段は前記空気流
を前記ロータブレードに対しその回転方向とは反
対の周方向速度成分を有する空気流として吹出す
よう構成されていることを特徴とする軸流型ガス
タービンエンジン。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/249,767 US4453888A (en) | 1981-04-01 | 1981-04-01 | Nozzle for a coolable rotor blade |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57176306A JPS57176306A (en) | 1982-10-29 |
| JPH0424523B2 true JPH0424523B2 (ja) | 1992-04-27 |
Family
ID=22944905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57054756A Granted JPS57176306A (en) | 1981-04-01 | 1982-03-31 | Axial flow type gas turbine engine |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4453888A (ja) |
| JP (1) | JPS57176306A (ja) |
| DE (1) | DE3210626A1 (ja) |
| FR (1) | FR2503246B1 (ja) |
| GB (1) | GB2095765B (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4674955A (en) * | 1984-12-21 | 1987-06-23 | The Garrett Corporation | Radial inboard preswirl system |
| US4759688A (en) * | 1986-12-16 | 1988-07-26 | Allied-Signal Inc. | Cooling flow side entry for cooled turbine blading |
| US5125798A (en) * | 1990-04-13 | 1992-06-30 | General Electric Company | Method and apparatus for cooling air flow at gas turbine bucket trailing edge tip |
| FR2661946B1 (fr) * | 1990-05-14 | 1994-06-10 | Alsthom Gec | Etage de turbine a action avec pertes secondaires reduites. |
| GB2251897B (en) * | 1991-01-15 | 1994-11-30 | Rolls Royce Plc | A rotor |
| GB2319308B (en) * | 1996-11-12 | 2001-02-28 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine turbine system |
| EP0890781B1 (en) * | 1997-07-11 | 2005-05-04 | ROLLS-ROYCE plc | Gas turbine lubrication during starting |
| GB9723268D0 (en) * | 1997-11-05 | 1998-01-07 | Rolls Royce Plc | Turbine |
| DE19854908A1 (de) | 1998-11-27 | 2000-05-31 | Rolls Royce Deutschland | Schaufel und Laufscheibe einer Strömungsmaschine |
| GB2365079B (en) * | 2000-07-29 | 2004-09-22 | Rolls Royce Plc | Blade platform cooling |
| EP1247939A1 (de) * | 2001-04-06 | 2002-10-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel sowie Turbinenschaufel |
| DE102007012320A1 (de) * | 2007-03-09 | 2008-09-11 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Turbinenschaufel mit im Schaufelfuß ausgebildeter Mikroturbinendüse |
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| EP2520764A1 (de) | 2011-05-02 | 2012-11-07 | MTU Aero Engines GmbH | Schaufel mit gekühltem Schaufelfuss |
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Citations (1)
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Family Cites Families (22)
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| JPS52103204U (ja) * | 1976-02-04 | 1977-08-05 | ||
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-
1981
- 1981-04-01 US US06/249,767 patent/US4453888A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-03-12 GB GB8207284A patent/GB2095765B/en not_active Expired
- 1982-03-23 DE DE19823210626 patent/DE3210626A1/de active Granted
- 1982-03-23 FR FR8204880A patent/FR2503246B1/fr not_active Expired
- 1982-03-31 JP JP57054756A patent/JPS57176306A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3031553A1 (de) * | 1979-08-30 | 1981-03-12 | Rolls-Royce Ltd., London | Gasturbinenlaufrad. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3210626A1 (de) | 1982-11-18 |
| GB2095765A (en) | 1982-10-06 |
| GB2095765B (en) | 1984-09-12 |
| JPS57176306A (en) | 1982-10-29 |
| US4453888A (en) | 1984-06-12 |
| DE3210626C2 (ja) | 1991-07-11 |
| FR2503246B1 (fr) | 1988-02-19 |
| FR2503246A1 (fr) | 1982-10-08 |
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