JPH05195813A - 静止要素からロータ要素への流れ移送装置及びガスタービンエンジン冷却空気移送装置 - Google Patents
静止要素からロータ要素への流れ移送装置及びガスタービンエンジン冷却空気移送装置Info
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- JPH05195813A JPH05195813A JP4279622A JP27962292A JPH05195813A JP H05195813 A JPH05195813 A JP H05195813A JP 4279622 A JP4279622 A JP 4279622A JP 27962292 A JP27962292 A JP 27962292A JP H05195813 A JPH05195813 A JP H05195813A
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- cooling air
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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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
- F01D5/082—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc
-
- 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
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- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 空力的に効率を向上させることのできる静止
要素からロータ要素への流れ移送装置を提供する。 【構成】 流れ移送装置は静止要素からロータ要素へ流
れを移送する手段を含んでいる。移送手段は、出口流の
端部がロータの回転軸に垂直な出口面にほぼ平行に、且
つロータの回転方向に対するほぼ接線方向に向くように
流れを移送する。冷却空気流移送装置が静止圧縮機とタ
ービンロータとの間に設けられていると共に冷却空気流
を通す孔８０又は流路７７を含んでいる誘導装置４４を
含んでおり、この流路は出口面に対して鋭角をなしてお
り、ロータの回転方向に対するほぼ接線方向に向いてい
る。流路は下流方向張り開き出口８４に通じている筒形
部９８を含んでいる。この出口は背壁１２０を有する開
溝１００の形態を成しており、背壁の一部分は溝の端部
で誘導装置の出口面と平行になるように湾曲している。
要素からロータ要素への流れ移送装置を提供する。 【構成】 流れ移送装置は静止要素からロータ要素へ流
れを移送する手段を含んでいる。移送手段は、出口流の
端部がロータの回転軸に垂直な出口面にほぼ平行に、且
つロータの回転方向に対するほぼ接線方向に向くように
流れを移送する。冷却空気流移送装置が静止圧縮機とタ
ービンロータとの間に設けられていると共に冷却空気流
を通す孔８０又は流路７７を含んでいる誘導装置４４を
含んでおり、この流路は出口面に対して鋭角をなしてお
り、ロータの回転方向に対するほぼ接線方向に向いてい
る。流路は下流方向張り開き出口８４に通じている筒形
部９８を含んでいる。この出口は背壁１２０を有する開
溝１００の形態を成しており、背壁の一部分は溝の端部
で誘導装置の出口面と平行になるように湾曲している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンエンジン
のタービンディスク及び動翼の冷却に関し、特に、エン
ジンの静止部からエンジンロータの一部に冷却空気を接
線方向に噴射するための誘導装置に関する。
のタービンディスク及び動翼の冷却に関し、特に、エン
ジンの静止部からエンジンロータの一部に冷却空気を接
線方向に噴射するための誘導装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンの効率及び燃料消
費率は、比較的高温のタービン流を用いると大いに改善
される。運転時のタービン温度を高めるためには、エン
ジンの静止部から捕集され移送された冷却空気を用いる
ように、タービンロータ及び動翼を設計する。冷却空気
を効率良く移送するために、接線方向流れインデューサ
（誘導装置）が既に設計されており、通常、周方向に設
けられたノズルの配列の形態を成しており、冷却流を加
速し且つ転向させて、冷却流を回転中のロータ内にロー
タとほぼ同等の回転速度又は接線方向速度でロータとほ
ぼ同等の回転方向又は接線方向に噴射するように用いら
れる。
費率は、比較的高温のタービン流を用いると大いに改善
される。運転時のタービン温度を高めるためには、エン
ジンの静止部から捕集され移送された冷却空気を用いる
ように、タービンロータ及び動翼を設計する。冷却空気
を効率良く移送するために、接線方向流れインデューサ
（誘導装置）が既に設計されており、通常、周方向に設
けられたノズルの配列の形態を成しており、冷却流を加
速し且つ転向させて、冷却流を回転中のロータ内にロー
タとほぼ同等の回転速度又は接線方向速度でロータとほ
ぼ同等の回転方向又は接線方向に噴射するように用いら
れる。
【０００３】このような誘導装置の一例は、「タービン
冷却空気移送装置（Turbine Cooling Air Transferring
Apparatus）」と題したレイゲル（J. R. Reigel) 等の
米国特許第４８８２９０２号に見られる。この引例は本
発明と同じ譲受人（本件出願人）に譲渡されたもので、
参照によりここに包含される。この引例では、周方向に
湾曲し半径方向に延びている複数の静翼が相互間にノズ
ル型冷却空気流路を形成しており、冷却流を加速し且つ
転向させる。円形断面を有している誘導ノズルが、「タ
ーボ機械のための空気シーリング（Air Sealing for Tu
rbomachines)」と題したスピーク（T. H. Speak)等の米
国特許第４４２５０７９号と、「回転機械用空力シール
（Aerodynamic Seal for a Rotary Machine)」と題した
クロウ（D. E. Crow）の米国特許第３９８０４１１号と
に示されている。
冷却空気移送装置（Turbine Cooling Air Transferring
Apparatus）」と題したレイゲル（J. R. Reigel) 等の
米国特許第４８８２９０２号に見られる。この引例は本
発明と同じ譲受人（本件出願人）に譲渡されたもので、
参照によりここに包含される。この引例では、周方向に
湾曲し半径方向に延びている複数の静翼が相互間にノズ
ル型冷却空気流路を形成しており、冷却流を加速し且つ
転向させる。円形断面を有している誘導ノズルが、「タ
ーボ機械のための空気シーリング（Air Sealing for Tu
rbomachines)」と題したスピーク（T. H. Speak)等の米
国特許第４４２５０７９号と、「回転機械用空力シール
（Aerodynamic Seal for a Rotary Machine)」と題した
クロウ（D. E. Crow）の米国特許第３９８０４１１号と
に示されている。
【０００４】先行技術の誘導装置はすべて、冷却空気流
をロータの回転動作方向に接する方向に噴射するもので
あるが、流れの速度ベクトルは又、軸方向成分を有して
おり、この成分が移送点において、特に出口孔縁に沿っ
て流れ損失を引き起こす。加速された流れの速度分布に
より、誘導ノズルの各々から実質的に噴流状の流れが発
生し、こうして環状に連なる複数の噴流が生ずる。冷却
流の剥離が噴流相互間に生ずる可能性があり、その結果
大きな流れ損失が生じ、エンジンの運転効率が低下す
る。
をロータの回転動作方向に接する方向に噴射するもので
あるが、流れの速度ベクトルは又、軸方向成分を有して
おり、この成分が移送点において、特に出口孔縁に沿っ
て流れ損失を引き起こす。加速された流れの速度分布に
より、誘導ノズルの各々から実質的に噴流状の流れが発
生し、こうして環状に連なる複数の噴流が生ずる。冷却
流の剥離が噴流相互間に生ずる可能性があり、その結果
大きな流れ損失が生じ、エンジンの運転効率が低下す
る。
【０００５】従来の誘導装置における空気流剥離の問題
は、エンジン中心線から測った半径方向高さが小さい誘
導装置の場合に特に厳しい。このような設計は、誘導装
置を通る冷却空気質量流量が少ないエンジンでは非常に
有用である。冷却空気流を通す筒形の孔又は通路は、冷
却空気をロータ内に接線方向に噴射する空気力学的に極
めて効率の良い手段となるが、筒形の空気流路は、それ
らの良好に形成された個別噴流の故に、冷却空気噴流相
互間に剥離流域を生じ、これは前述のように望ましくな
い。
は、エンジン中心線から測った半径方向高さが小さい誘
導装置の場合に特に厳しい。このような設計は、誘導装
置を通る冷却空気質量流量が少ないエンジンでは非常に
有用である。冷却空気流を通す筒形の孔又は通路は、冷
却空気をロータ内に接線方向に噴射する空気力学的に極
めて効率の良い手段となるが、筒形の空気流路は、それ
らの良好に形成された個別噴流の故に、冷却空気噴流相
互間に剥離流域を生じ、これは前述のように望ましくな
い。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、効率的な筒形孔を用い、しか
も冷却空気噴流相互間の剥離流域をなくすように、冷却
空気をロータ内に空力的に効率良く接線方向に噴射する
方法を提供する。本発明は、好適実施例において、ガス
タービンエンジン中心線と合致する誘導装置中心線の周
りに、概して環状に配置された空力的に効率の良い冷却
空気流誘導装置を提供する。本発明の誘導装置は冷却空
気通路を備えており、この通路は筒形部と下流方向張り
開き出口とを有しており、噴流間に剥離流域を生ずる個
別噴流状速度分布を有する一連の誘導装置出口流の代わ
りに、誘導装置の出口面を横切る冷却空気の連続環状流
をもたらす手段として役立つ。
も冷却空気噴流相互間の剥離流域をなくすように、冷却
空気をロータ内に空力的に効率良く接線方向に噴射する
方法を提供する。本発明は、好適実施例において、ガス
タービンエンジン中心線と合致する誘導装置中心線の周
りに、概して環状に配置された空力的に効率の良い冷却
空気流誘導装置を提供する。本発明の誘導装置は冷却空
気通路を備えており、この通路は筒形部と下流方向張り
開き出口とを有しており、噴流間に剥離流域を生ずる個
別噴流状速度分布を有する一連の誘導装置出口流の代わ
りに、誘導装置の出口面を横切る冷却空気の連続環状流
をもたらす手段として役立つ。
【０００７】本発明の好適実施例では、複数の冷却空気
流路が周方向に配置されており、各流路には筒形冷却部
が含まれており、この筒形冷却部は開溝形の張り開き出
口に通じている。この溝は筒形部の直径にほぼ等しい高
さを有しており、誘導装置冷却空気流路の出口を形成し
ている。この出口は誘導装置の概して平らな環状平面出
口の表面に沿って形成されており、その平面及びその表
面は誘導装置中心線に対して直角に向けられて誘導装置
の出口平面を画成している。
流路が周方向に配置されており、各流路には筒形冷却部
が含まれており、この筒形冷却部は開溝形の張り開き出
口に通じている。この溝は筒形部の直径にほぼ等しい高
さを有しており、誘導装置冷却空気流路の出口を形成し
ている。この出口は誘導装置の概して平らな環状平面出
口の表面に沿って形成されており、その平面及びその表
面は誘導装置中心線に対して直角に向けられて誘導装置
の出口平面を画成している。
【０００８】孔中心線の周りに画成された筒形冷却空気
流路は、出口面に対して鋭い鋭角で傾斜しており、エン
ジンロータの回転方向に対してほぼ接線方向に向いてい
る。冷却空気流路は好ましくは、張り開き入口と、冷却
流を加速するための円錐部と、孔中心線の周りに配置さ
れており良好な流れの画成をもたらす筒形部とを直列流
関係にあるものとして含んでいる。筒形部は出口面に開
いた開溝部に通じており、この開溝部は、誘導装置冷却
孔中心線と合致する遷移中心線を中心として円形断面か
ら長方形断面へ遷移する遷移部と、長方形断面部とを含
んでいる。
流路は、出口面に対して鋭い鋭角で傾斜しており、エン
ジンロータの回転方向に対してほぼ接線方向に向いてい
る。冷却空気流路は好ましくは、張り開き入口と、冷却
流を加速するための円錐部と、孔中心線の周りに配置さ
れており良好な流れの画成をもたらす筒形部とを直列流
関係にあるものとして含んでいる。筒形部は出口面に開
いた開溝部に通じており、この開溝部は、誘導装置冷却
孔中心線と合致する遷移中心線を中心として円形断面か
ら長方形断面へ遷移する遷移部と、長方形断面部とを含
んでいる。
【０００９】開溝の長方形断面部は、その背壁の上流端
部が遷移部の端に接するように、且つ背壁の下流端部が
誘導装置の出口面にほぼ平行になるように湾曲してい
る。好適実施例では、開溝の湾曲はその平面投影におい
て概して円形であり、誘導装置中心線から垂直に延在し
ている軸線を中心とする曲率半径を有しており、流れを
出口面に対するその角度から緩やかに転向させて、出口
面と実質的に平行且つロータの回転方向に対して接線方
向に向け、こうして、冷却空気流路の出口相互間の剥離
流域なしに冷却空気の連続環状流を形成する。
部が遷移部の端に接するように、且つ背壁の下流端部が
誘導装置の出口面にほぼ平行になるように湾曲してい
る。好適実施例では、開溝の湾曲はその平面投影におい
て概して円形であり、誘導装置中心線から垂直に延在し
ている軸線を中心とする曲率半径を有しており、流れを
出口面に対するその角度から緩やかに転向させて、出口
面と実質的に平行且つロータの回転方向に対して接線方
向に向け、こうして、冷却空気流路の出口相互間の剥離
流域なしに冷却空気の連続環状流を形成する。
【００１０】本発明の誘導装置通路の利点は、空力的に
効率が良いことであり、又、次のような冷却流、即ち、
ロータの回転方向に対して極めて接線方向に近い誘導装
置出口速度ベクトルを有する冷却流をもたらすことであ
る。これは、ガスタービンエンジンの静止部からエンジ
ンロータへの非常に効率の良い冷却空気流移送をもたら
し、それに伴う流れ損失及びエネルギー損失は極めて少
ない。
効率が良いことであり、又、次のような冷却流、即ち、
ロータの回転方向に対して極めて接線方向に近い誘導装
置出口速度ベクトルを有する冷却流をもたらすことであ
る。これは、ガスタービンエンジンの静止部からエンジ
ンロータへの非常に効率の良い冷却空気流移送をもたら
し、それに伴う流れ損失及びエネルギー損失は極めて少
ない。
【００１１】代替実施例では、環状に配列されているノ
ズル羽根が、隣り合う羽根間に先細の冷却空気流路を形
成するように配置されており、これらの流路は冷却空気
流を集め、冷却流移送点でロータの接線方向速度にほぼ
等しい速度まで加速する。筒形冷却空気流路部が次のよ
うな点、即ち、隣り合う羽根間の通路が長方形であり、
そして筒形部の直径にほぼ等しい高さを有するような点
でこの通路から延在している。冷却空気通路は、円形か
ら長方形への遷移部を含んでいる開溝通路の形態の張り
開き出口で終わっている。開溝の長方形断面部は、軸方
向後方羽根部の表面に形成されており、その背壁の上流
端部が遷移部の端に接するように、且つ背壁の下流端部
が誘導装置の出口面とほぼ平行になるように湾曲してい
る。
ズル羽根が、隣り合う羽根間に先細の冷却空気流路を形
成するように配置されており、これらの流路は冷却空気
流を集め、冷却流移送点でロータの接線方向速度にほぼ
等しい速度まで加速する。筒形冷却空気流路部が次のよ
うな点、即ち、隣り合う羽根間の通路が長方形であり、
そして筒形部の直径にほぼ等しい高さを有するような点
でこの通路から延在している。冷却空気通路は、円形か
ら長方形への遷移部を含んでいる開溝通路の形態の張り
開き出口で終わっている。開溝の長方形断面部は、軸方
向後方羽根部の表面に形成されており、その背壁の上流
端部が遷移部の端に接するように、且つ背壁の下流端部
が誘導装置の出口面とほぼ平行になるように湾曲してい
る。
【００１２】本発明の上述及び他の特徴は、添付図面と
関連する以下の詳述から更に明らかとなろう。
関連する以下の詳述から更に明らかとなろう。
【００１３】
【実施例の記載】図１には軸流ガスタービンエンジンが
総体的に１０で示されており、本発明の一実施例による
冷却空気移送装置を含んでおり、この移送装置は概略的
に１２で示されている。エンジン１０は、エンジン中心
線１１に沿って直列流関係にあるファン１４と、低圧圧
縮機１３と、コアエンジン圧縮機１６と、燃焼器１８
と、高圧タービンディスク２２から半径方向外方に延在
しており周方向に相隔たる複数の高圧タービン動翼２４
を有している高圧タービンディスク２２を含んでいる高
圧タービン２０と、低圧タービンディスク２８から半径
方向外方に延在しており周方向に相隔たる複数の低圧タ
ービン動翼３０を有している低圧タービンディスク２８
を含んでいる低圧タービン２６とを含んでいる。
総体的に１０で示されており、本発明の一実施例による
冷却空気移送装置を含んでおり、この移送装置は概略的
に１２で示されている。エンジン１０は、エンジン中心
線１１に沿って直列流関係にあるファン１４と、低圧圧
縮機１３と、コアエンジン圧縮機１６と、燃焼器１８
と、高圧タービンディスク２２から半径方向外方に延在
しており周方向に相隔たる複数の高圧タービン動翼２４
を有している高圧タービンディスク２２を含んでいる高
圧タービン２０と、低圧タービンディスク２８から半径
方向外方に延在しており周方向に相隔たる複数の低圧タ
ービン動翼３０を有している低圧タービンディスク２８
を含んでいる低圧タービン２６とを含んでいる。
【００１４】従来の運転では、入口空気３２はファン１
４と、低圧圧縮機１３と、コアエンジン圧縮機１６とに
よって圧縮される。次いで、入口空気３２の大部分が燃
焼器１８に適当に導入され、そこで燃料と混合され、そ
の結果、高圧燃焼ガスが生成されて高圧タービン２０に
流れ、動力を高圧用連結軸３４を介して高圧圧縮機１６
に供給する。燃焼ガスは次いで、低圧タービン２６を通
流して動力を低圧圧縮機１３及びファン１４に低圧用連
結軸１５を介して供給した後、エンジン１０から排出さ
れる。
４と、低圧圧縮機１３と、コアエンジン圧縮機１６とに
よって圧縮される。次いで、入口空気３２の大部分が燃
焼器１８に適当に導入され、そこで燃料と混合され、そ
の結果、高圧燃焼ガスが生成されて高圧タービン２０に
流れ、動力を高圧用連結軸３４を介して高圧圧縮機１６
に供給する。燃焼ガスは次いで、低圧タービン２６を通
流して動力を低圧圧縮機１３及びファン１４に低圧用連
結軸１５を介して供給した後、エンジン１０から排出さ
れる。
【００１５】高圧圧縮機１６を出た圧縮入口空気３２の
一部は、図２(A) に示すように圧縮冷却空気３６として
用いられ、高温燃焼排気を通すエンジン流路内に配置さ
れた高温ロータ構成部の冷却に役立つ。図２(A) におい
て、冷却空気３６は環状内側ダクト３８によって冷却空
気移送装置１２に導かれる。内側ダクト３８は、好適実
施例においてエンジン中心線１１と合致する誘導装置中
心線の周りに配置されている。
一部は、図２(A) に示すように圧縮冷却空気３６として
用いられ、高温燃焼排気を通すエンジン流路内に配置さ
れた高温ロータ構成部の冷却に役立つ。図２(A) におい
て、冷却空気３６は環状内側ダクト３８によって冷却空
気移送装置１２に導かれる。内側ダクト３８は、好適実
施例においてエンジン中心線１１と合致する誘導装置中
心線の周りに配置されている。
【００１６】空気移送装置１２は、図３、図４、図５、
図６及び図７に詳細に示すような本発明の好適実施例に
よる環状誘導手段４４を含んでおり、冷却空気３６を加
速し、高圧タービンディスク２２の回転方向に対してほ
ぼ平行に且つ接線方向に導き、そして高圧タービンディ
スク２２内の半径方向冷却空気流路４６に導入するよう
に作用する。半径方向冷却空気流路４６は最終的に、高
圧タービン動翼２４に通じている。環状誘導手段４４は
環状に配列された複数のインデューサ７０として図示さ
れており、好ましくは鋳造されるが組立てたものでもよ
く、概して環状の入口４７と、概して環状の出口４９
と、それらの間に配設された冷却空気通路７７とを有し
ている。
図６及び図７に詳細に示すような本発明の好適実施例に
よる環状誘導手段４４を含んでおり、冷却空気３６を加
速し、高圧タービンディスク２２の回転方向に対してほ
ぼ平行に且つ接線方向に導き、そして高圧タービンディ
スク２２内の半径方向冷却空気流路４６に導入するよう
に作用する。半径方向冷却空気流路４６は最終的に、高
圧タービン動翼２４に通じている。環状誘導手段４４は
環状に配列された複数のインデューサ７０として図示さ
れており、好ましくは鋳造されるが組立てたものでもよ
く、概して環状の入口４７と、概して環状の出口４９
と、それらの間に配設された冷却空気通路７７とを有し
ている。
【００１７】図３及び図４に示す環状誘導手段４４は、
総体的に７７で表された冷却空気通路を含んでおり、通
路７７は、概して張り開いた周方向に延在している冷却
空気通路出口８４と連通している冷却孔８０を有してい
る。出口８４は好ましくは開溝１００の形態のものであ
る。冷却空気孔８０は、誘導装置中心線に対して傾斜し
ている孔中心線８６を有しており、直列流関係にある張
り開き入口９０と、位置Ａ及びＢ（点線で示す位置）間
で冷却流を加速する円錐部９４と、図５に簡単に示すよ
うに円形断面を有しており位置Ｂ及びＣ間に良好な流れ
画成をもたらす筒形部９８とを含んでいる。溝１００
は、誘導装置出口４９において出口面１３０と交わる箇
所で開いており、筒形部９８の直径ｄに等しい溝高さｈ
c を有している。
総体的に７７で表された冷却空気通路を含んでおり、通
路７７は、概して張り開いた周方向に延在している冷却
空気通路出口８４と連通している冷却孔８０を有してい
る。出口８４は好ましくは開溝１００の形態のものであ
る。冷却空気孔８０は、誘導装置中心線に対して傾斜し
ている孔中心線８６を有しており、直列流関係にある張
り開き入口９０と、位置Ａ及びＢ（点線で示す位置）間
で冷却流を加速する円錐部９４と、図５に簡単に示すよ
うに円形断面を有しており位置Ｂ及びＣ間に良好な流れ
画成をもたらす筒形部９８とを含んでいる。溝１００
は、誘導装置出口４９において出口面１３０と交わる箇
所で開いており、筒形部９８の直径ｄに等しい溝高さｈ
c を有している。
【００１８】溝１００には位置Ｃ及びＤ間で遷移部１０
２が含まれており、遷移部１０２は誘導装置冷却孔中心
線８６から延在している遷移中心線１０６を中心とし
て、円形断面から長方形断面へ遷移して背壁１２０を画
成している。又、溝１００には長方形断面部１１０が含
まれており、長方形断面部１１０は図６に示すような長
方形断面を有しており、位置Ｄから冷却空気通路の端Ｅ
まで延在している。
２が含まれており、遷移部１０２は誘導装置冷却孔中心
線８６から延在している遷移中心線１０６を中心とし
て、円形断面から長方形断面へ遷移して背壁１２０を画
成している。又、溝１００には長方形断面部１１０が含
まれており、長方形断面部１１０は図６に示すような長
方形断面を有しており、位置Ｄから冷却空気通路の端Ｅ
まで延在している。
【００１９】溝１００の長方形断面部１１０は、その背
壁１２０が位置Ｄにおける上流端１２２で遷移部１０２
に接するように、且つ下流端１２４で冷却空気通路７７
の出口面１３０とほぼ平行になるように湾曲しており、
この湾曲は、図７に示す線７−７（図４）における溝の
深さＤ２が図６に示す線６−６（図４）における深さＤ
１より小さいことにより示されている。長方形断面部１
１０は、誘導装置冷却空気流を、それが流れ込むロータ
の回転方向に対して接線方向、且つエンジン及び誘導装
置の中心線に垂直な平面に平行な方向に転向させる手段
として役立ち、これにより、流れ損失を極めて少なくす
る空力的に効率の高い誘導装置が実現する。
壁１２０が位置Ｄにおける上流端１２２で遷移部１０２
に接するように、且つ下流端１２４で冷却空気通路７７
の出口面１３０とほぼ平行になるように湾曲しており、
この湾曲は、図７に示す線７−７（図４）における溝の
深さＤ２が図６に示す線６−６（図４）における深さＤ
１より小さいことにより示されている。長方形断面部１
１０は、誘導装置冷却空気流を、それが流れ込むロータ
の回転方向に対して接線方向、且つエンジン及び誘導装
置の中心線に垂直な平面に平行な方向に転向させる手段
として役立ち、これにより、流れ損失を極めて少なくす
る空力的に効率の高い誘導装置が実現する。
【００２０】図２(A) 及び図２(B) に示す誘導手段４４
の代替実施例として、フォイル型誘導装置が図８に総体
的に４４′で示されている。フォイル型誘導装置４４′
は環状に配列された複数の冷却空気通路７７′を含んで
おり、通路７７′は環状の内側シュラウド２１２と外側
シュラウド２１６との間に半径方向にそれぞれ配置され
た隣り合うフォイル２００及び２１０の間に画成されて
いる。外側シュラウド２１６は内側シュラウド２１２に
対して矢印Ｘで示す軸方向に傾斜しているので、冷却空
気通路７７′は高さが入口高さｈi から通路７７′の下
流方向に漸減している。通路７７′の幅、即ち、隣り合
うフォイル２００及び２１０間の距離も入口幅ｗi から
通路７７′の下流方向に漸減しており、従って、一点に
おいて通路の高さと幅とは等しくなっている。
の代替実施例として、フォイル型誘導装置が図８に総体
的に４４′で示されている。フォイル型誘導装置４４′
は環状に配列された複数の冷却空気通路７７′を含んで
おり、通路７７′は環状の内側シュラウド２１２と外側
シュラウド２１６との間に半径方向にそれぞれ配置され
た隣り合うフォイル２００及び２１０の間に画成されて
いる。外側シュラウド２１６は内側シュラウド２１２に
対して矢印Ｘで示す軸方向に傾斜しているので、冷却空
気通路７７′は高さが入口高さｈi から通路７７′の下
流方向に漸減している。通路７７′の幅、即ち、隣り合
うフォイル２００及び２１０間の距離も入口幅ｗi から
通路７７′の下流方向に漸減しており、従って、一点に
おいて通路の高さと幅とは等しくなっている。
【００２１】この点は、直径ｄの筒形冷却孔部９８が好
ましくはきりもみにより、通路７７′を画成している両
フォイルと両シュラウドとの間に形成されている位置
Ｂ′に対応する。筒形冷却孔部９８は、通路７７′の溝
１００が図３〜図７に示す前述の好適実施例におけるの
と同様に始まる位置Ｃ′で終わっている。溝１００には
位置Ｃ′及びＤ間の遷移部１０２が含まれており、遷移
部１０２は円形断面から長方形断面に遷移している。溝
１００は、好ましくはフォイル２１０に形成された背壁
１２０と、長方形断面部１１０とを含んでいる。長方形
断面部１１０は図６に示すような長方形断面を有してお
り、位置Ｄから冷却空気通路の端Ｅまで延在している。
ましくはきりもみにより、通路７７′を画成している両
フォイルと両シュラウドとの間に形成されている位置
Ｂ′に対応する。筒形冷却孔部９８は、通路７７′の溝
１００が図３〜図７に示す前述の好適実施例におけるの
と同様に始まる位置Ｃ′で終わっている。溝１００には
位置Ｃ′及びＤ間の遷移部１０２が含まれており、遷移
部１０２は円形断面から長方形断面に遷移している。溝
１００は、好ましくはフォイル２１０に形成された背壁
１２０と、長方形断面部１１０とを含んでいる。長方形
断面部１１０は図６に示すような長方形断面を有してお
り、位置Ｄから冷却空気通路の端Ｅまで延在している。
【００２２】図３及び図４の実施例におけるように、図
８に示す代替実施例には環状に配設された張り開き出口
が含まれており、長方形断面部１１０を含んでいる溝１
００の形態を成している。図８を更に参照すると、長方
形断面部１１０は、その背壁が位置Ｄにおける上流端で
遷移部１０２に接するように、且つ位置Ｅにおける下流
端１２４で冷却空気通路７７′の出口面１３０とほぼ平
行になるように湾曲している。
８に示す代替実施例には環状に配設された張り開き出口
が含まれており、長方形断面部１１０を含んでいる溝１
００の形態を成している。図８を更に参照すると、長方
形断面部１１０は、その背壁が位置Ｄにおける上流端で
遷移部１０２に接するように、且つ位置Ｅにおける下流
端１２４で冷却空気通路７７′の出口面１３０とほぼ平
行になるように湾曲している。
【００２３】以上、本発明の原理を説明するために本発
明の実施例を詳述したが、これらの実施例に対し、本発
明の範囲内で様々な改変又は変更が可能であることを理
解されたい。
明の実施例を詳述したが、これらの実施例に対し、本発
明の範囲内で様々な改変又は変更が可能であることを理
解されたい。
【図１】ガスタービンエンジンの断面図である。
【図２】図１に示すエンジンの一部分の断面図であっ
て、図２(A) 及び図２(B) は本発明による誘導装置を有
している冷却空気移送装置を示す図である。
て、図２(A) 及び図２(B) は本発明による誘導装置を有
している冷却空気移送装置を示す図である。
【図３】本発明の好適実施例による図２(B) の誘導装置
における冷却空気流路の断面平面図である。
における冷却空気流路の断面平面図である。
【図４】本発明の好適実施例による図３の誘導装置にお
ける冷却空気流路の後ろ向き断面図である。
ける冷却空気流路の後ろ向き断面図である。
【図５】図４の線５−５で示す周方向位置における図４
の誘導装置の冷却空気流路の断面図である。
の誘導装置の冷却空気流路の断面図である。
【図６】図４の線６−６で示す周方向位置における図４
の誘導装置の冷却空気流路の断面図である。
の誘導装置の冷却空気流路の断面図である。
【図７】図４の線７−７で示す周方向位置における図４
の誘導装置の冷却空気流路の断面図である。
の誘導装置の冷却空気流路の断面図である。
【図８】図１に示すエンジンの一部分の切除斜視図であ
って、本発明の代替実施例による誘導装置を有している
冷却空気移送装置を示す図である。
って、本発明の代替実施例による誘導装置を有している
冷却空気移送装置を示す図である。
１２ 冷却空気移送装置 ２２ 高圧タービンディスク ４４ 流れ誘導手段 ４４′ フォイル型誘導装置 ７７、７７′ 冷却空気通路 ８０ 冷却空気孔 ８４ 張り開き出口 ８６ 孔中心線 ９０ 張り開き入口 ９４ 円錐部 ９８ 筒形部 １００ 溝 １０２ 遷移部 １１０ 長方形断面部 １２０ 背壁 ２００、２１０ フォイル ２１２ 内側シュラウド ２１６ 外側シュラウド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハロルド・ポール・リーク アメリカ合衆国、オハイオ州、ウエスト・ チェスター、コットンウッド・ドライブ、 8480番
Claims (16)
- 【請求項１】 静止要素からロータ要素へ流れを移送す
る流れ移送装置であって、前記静止要素に取り付けられ
ており前記流れを加速する流れ加速部と、前記ロータの
回転軸に垂直な平面に対して鋭角をなしている筒形部
と、前記ロータの回転方向に概して張り開いている当該
流路の下流方向張り開き出口とを直列流関係に有してい
る少なくとも一つの流路を含んでいる誘導装置を備えた
静止要素からロータ要素への流れ移送装置。 - 【請求項２】 前記張り開き出口は前記筒形部の下流に
ある開溝を含んでおり、該溝は前記ロータの中心線に垂
直な平面にほぼ平行に終わっている背壁を有している請
求項１に記載の流れ移送装置。 - 【請求項３】 前記溝は概して長方形の断面を有してい
る請求項２に記載の流れ移送装置。 - 【請求項４】 前記流れ加速部は前記流路の下流方向に
先細の円錐部を含んでいる請求項３に記載の流れ移送装
置。 - 【請求項５】 前記溝は円形断面から長方形断面への遷
移部を含んでいる請求項４に記載の流れ移送装置。 - 【請求項６】 前記流路の前記円錐部は張り開き入口を
含んでいる請求項４に記載の流れ移送装置。 - 【請求項７】 前記誘導装置は更に、半径方向に相隔た
っている先細環状の内側及び外側シュラウドと、該両シ
ュラウドの間に半径方向に設けられているフォイルの周
方向列とを含んでおり、前記冷却空気流路は前記フォイ
ルの隣り合うものの間に形成されている請求項３に記載
の流れ移送装置。 - 【請求項８】 前記流れ加速部は前記流路の最初の部分
であり、前記筒形部は前記隣り合うフォイルの間であっ
て且つ両シュラウドの間に形成されている請求項７に記
載の流れ移送装置。 - 【請求項９】 前記流れ加速部は、該加速部が実質的に
正方形の断面と、前記筒形部の直径にほぼ等しい辺とを
有している点で前記筒形部に接続している請求項８に記
載の流れ移送装置。 - 【請求項１０】 ガスタービンエンジンの圧縮機からエ
ンジンロータのタービンディスクへ冷却流を移送するガ
スタービンエンジン冷却空気移送装置であって、前記タ
ービンディスクに対して実質的に接する方向に且つ前記
タービンディスクの中心線に垂直な平面に平行な方向に
冷却空気を導くように作用する誘導手段を備えており、
該誘導手段は、前記流れを加速する流れ加速部と、前記
ロータの回転方向にほぼ等しい方向において前記ロータ
に接する方向に前記流れを移送する筒形接線方向導流手
段と、前記平面にほぼ平行な方向に前記流れの少なくと
も一部分を前記ロータ内に噴射する平行流移送手段とを
直列流関係に有している少なくとも一つの流路を含んで
いるガスタービンエンジン冷却空気移送装置。 - 【請求項１１】 前記平行流移送手段は前記流路の出口
の一端に溝を含んでおり、該溝は前記ロータの中心線に
垂直な平面にほぼ平行に終わっている背壁を有している
請求項１０に記載のガスタービンエンジン冷却空気移送
装置。 - 【請求項１２】 前記流れ加速部は筒形孔部に通じてい
る下流方向に先細の円錐形孔部を有している孔を含んで
おり、前記溝は長方形断面を有しており、前記接線方向
導流手段は少なくとも前記円錐形孔部と前記筒形孔部と
を貫通する孔中心線を含んでおり、該中心線は前記平面
に対して鋭角をなしている請求項１１に記載のガスター
ビンエンジン冷却空気移送装置。 - 【請求項１３】 前記筒形部と前記溝との間に前記流路
の円形断面から長方形断面への遷移部を含んでいる請求
項１２に記載のガスタービンエンジン冷却空気移送装
置。 - 【請求項１４】 ガスタービンエンジンの圧縮機からエ
ンジンロータのタービンディスクへ冷却流を移送するガ
スタービンエンジン冷却空気移送装置であって、半径方
向に相隔たっている先細環状の内側及び外側シュラウド
と、該両シュラウドの間に半径方向に設けられているフ
ォイルの周方向列とを有している誘導手段と、前記フォ
イルの隣り合うものの間に形成されており、前記タービ
ンディスクに対して実質的に接する方向に且つ又前記タ
ービンディスクの回転軸に垂直な平面に平行な方向に冷
却空気を流すように作用する冷却空気流路とを備えてお
り、該冷却空気流路は、前記流れを加速する流れ加速部
と、前記ロータの回転方向にほぼ等しい方向において前
記ロータに接する方向に前記流れを移送する筒形接線方
向導流手段と、前記平面にほぼ平行な方向に前記流れの
少なくとも一部分を前記ロータ内に噴射する平行流移送
手段とを直列流関係に有しているガスタービンエンジン
冷却空気移送装置。 - 【請求項１５】 前記平行流移送手段は前記流路の出口
の一端に溝を含んでおり、該溝は前記ロータの中心線に
垂直な平面にほぼ平行に終わっている背壁を有してお
り、前記流れ加速部は筒形孔部に通じている下流方向に
先細の円錐形孔部を有している孔を含んでおり、前記溝
は長方形断面を有しており、前記接線方向導流手段は少
なくとも前記円錐形孔部と前記筒形孔部とを貫通する孔
中心線を含んでおり、該中心線は前記平面に対して鋭角
をなしている請求項１４に記載のガスタービンエンジン
冷却空気移送装置。 - 【請求項１６】 前記筒形部と前記溝との間に前記流路
の円形断面から長方形断面への遷移部を含んでいる請求
項１５に記載のガスタービンエンジン冷却空気移送装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/779,753 US5245821A (en) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | Stator to rotor flow inducer |
| US779753 | 1997-01-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195813A true JPH05195813A (ja) | 1993-08-03 |
| JPH06102984B2 JPH06102984B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=25117433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4279622A Expired - Fee Related JPH06102984B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-10-19 | 静止要素からロータ要素への流れ移送装置及びガスタービンエンジン冷却空気移送装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5245821A (ja) |
| JP (1) | JPH06102984B2 (ja) |
| FR (1) | FR2682716B1 (ja) |
| GB (1) | GB2260787B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6050079A (en) | 1997-12-24 | 2000-04-18 | General Electric Company | Modulated turbine cooling system |
| US6672072B1 (en) * | 1998-08-17 | 2004-01-06 | General Electric Company | Pressure boosted compressor cooling system |
| US6183193B1 (en) * | 1999-05-21 | 2001-02-06 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Cast on-board injection nozzle with adjustable flow area |
| US6398487B1 (en) * | 2000-07-14 | 2002-06-04 | General Electric Company | Methods and apparatus for supplying cooling airflow in turbine engines |
| US6468032B2 (en) * | 2000-12-18 | 2002-10-22 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Further cooling of pre-swirl flow entering cooled rotor aerofoils |
| FR2831918B1 (fr) * | 2001-11-08 | 2004-05-28 | Snecma Moteurs | Stator pour turbomachine |
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1991
- 1991-10-21 US US07/779,753 patent/US5245821A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-10-08 GB GB9221162A patent/GB2260787B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-19 JP JP4279622A patent/JPH06102984B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-19 FR FR9212478A patent/FR2682716B1/fr not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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