JPH0580574B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はタービンロータ及びコンプレツサロー
タに作用するスラストをバランスさせ、これによ
りエンジンの推力のレベルが増減してもスラスト
軸受の荷重が変化することを回避することに係
る。

発明の背景 或る所定の推力を発生するよう設計されたエン
ジンは前記所定の推力よりも実質的に高いか低い
推力レベルにて良好に運転されるが、かかる推力
レベルの変化により補正されなければならないエ
ンジンの作動の修正が必要とされることが多い。
例えばタービン入口圧力が高くなるとタービンロ
ータの冷却空気の圧力要件が変化されることが必
要となる。冷却空気の圧力が変化するとロータの
ためのスラスト軸受に作用するスラスト荷重が変
化され、或いはスプリツト型エンジンの場合には
高圧タービンロータに作用するスラスト荷重が変
化される。ロータ用冷却空気の圧力が僅かに変化
することによりスラスト軸受に作用する荷重が許
容し得る値を越えることがある。何故ならば空気
圧の変化によりタービンデイスクの前面全体に亙
り衝撃が及ぼされ、これにより軸受の荷重が大き
く変化されるからである。もしスラスト軸受の荷
重がエンジンに作用するスラスト荷重とは独立し
た状態にされれば、エンジンを大きく修正する必
要もなくエンジンを実質的により高い推力レベル
にて容易に運転し得るようにすることができる。

発明の開示 本発明の一つの特徴は、最終段のコンプレツサ
タービンデイスク又はこれに近接したロータ及び
第一段のタービンデイスクに作用するスラスト荷
重をエンジンのスラスト荷重とは独立してバラン
スさせ、これによりスラスト軸受に過負荷が及ぶ
ことなくタービン入口圧力をより高くし得る構造
である。

本発明の他の一つの特徴は、第一段のタービン
デイスクの冷却空気要件とは独立してロータに作
用する圧力荷重をバランスさせるための構造であ
る。

本発明によれば、ロータ軸受を囲繞する空気の
ためのシールであつて、第一段のタービンデイス
クの面に作用する冷却空気を制御するシールが、
最終段のコンプレツサデイスク又は最終段のコン
プレツサデイスクに於ける等価な構造体及び第一
段のタービンデイスクに於て同一の面積が露呈さ
れるよう配置される。タービンの冷却空気要件又
はコンプレツサ若しくは燃焼室内の火炎チユーブ
の周り空間より供給される冷却空気の圧力に拘わ
りなく、コンプレツサ部分及びタービン部分に作
用する圧力を等しく維持すべく好適な相互接続が
行われる。コンプレツサデイスクにつき参照が行
われるが、参照される構造体はロータのうち冷却
空気による空気圧に曝される部分であり、後に説
明する実施例の構造に於ては、参照される構造体
は必ずしもコンプレツサデイスクではなく、コン
プレツサデイスクの面を横切つて延在しデイスク
の周縁に近接してデイスクに取り付けられたロー
タシヤフトの一部である。

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。

発明を実施するための最良の形態 添付の図に於ては、本発明がツインスプールエ
ンジンに適用された実施例について図示されてお
り、添付の図面には高圧スプール、特に高圧スプ
ールの一部のみが図示されている。図示のガスタ
ービエンジンはアウタケース２を有しており、該
アウタケースは数列のコンプレツサベーン（最終
列６のベーンのみが図示されている）を担持する
コンプレツサケース４を支持している。最終段の
コンプレツサデイスク８がベーン６のすぐ下流側
にて一列のブレード１０を支持しており、ブレー
ド１０は圧縮空気を直線的に流すためのベーン１
４を上流側端部に有するデイフユーザ１２内へ圧
縮空気を吐出するようになつている。このデイフ
ユーザ１２はストラツト１６によりアウタケース
２内に支持されている。

デイフユーザ１２は外壁としてのアウタケース
２及びデイフユーザのケースより下流側へ延在す
る内壁１８により郭定された燃焼室内へコンプレ
ツサよりの加圧された空気を吐出する。燃焼室内
には火炎チユーブ２０が配置されており、該チユ
ーブはアウタケース２内に支持された第一段のタ
ービンベーン２０に対し高温のガスを吐出するよ
うになつている。

ベーン２２の列よりの高温のガスはタービンデ
イスク２６により担持された第一段のタービンブ
レード２４へ導かれる。デイスク２６はロータシ
ヤフト２８に接続されており、該ロータシヤフト
はタービンデイスク２６より前方へ延在し、その
前端に於てコンプレツサデイスク８にボルト締結
されている。ロータシヤフト２８はコンプレツサ
デイスクに近接した位置に円錐形の部分３０を有
しており、該円錐形の部分はロータをバランスさ
せる空気圧に曝されるようになつている。インナ
シール要素３２及びアウタシール要素３４を含む
一対のシール要素が円錐形の部分３０にボルト締
結されており、それぞれデイフユーザ１２のケー
スより支持されたインナシール要素３６及びアウ
タシール要素３８と共働するようになつている。

燃焼室の内壁１８はフランジ３９を有してお
り、該フランジはハウジング４０及び軸受支持体
４２を支持している。軸受支持体４２は軸受４６
のためのアウタレース４４を有している。軸受４
６のインナレース４８は図示の如くロータシヤフ
ト２８上に接着されている。軸受４６はロータに
作用するスラスト荷重を担持するスラスト軸受と
して図示されている。またロータシヤフト２８は
ハウジング４０の両端に設けられたオイルシール
５４及び５６のための静止リング５０及び５２を
担持している。

内壁１８の下流側端部はリング５８によりター
ビンベーン２２の列の内端部に固定されており、
固定シール部材６２のためのブラケツト６０を支
持している。シール部材６２はタービンデイスク
２６上に装着された回転シール部材６３と共働す
るようになつている。ロータシヤフト２８の円錐
形の部分３０、シール要素３２及び３６、シール
要素３６のための支持体、デイフユーザ１２、燃
焼室の内壁１８、ブラケツト６０、シール部材６
２及び６３、デイスク２６により、ハウジング４
０を囲繞する位置関係にて圧力コンパートメント
６４が郭定されている。このコンパートメント内
の圧力は該コンパートメントを横切つて延在する
フランジ３９に設けられた一連の大きい孔６６に
よりバランスされるようになつている。孔６６が
存在するので、コンプレツサの端部にてロータシ
ヤフト２８の円錐形の部分３０に作用する圧力は
タービンデイスク２６に作用する圧力と同一であ
る。この圧力は、ブラケツト６０より延在し且リ
ング５８に設けられたフランジ７２内の通路７０
により火炎ケース２０の周りの燃焼室に接続され
た一連のチユーブ６８により維持されるようにな
つている。チユーブ６８の端部は燃焼室よりの冷
却空気をタービンデイスクへ導いて該タービンデ
イスクを冷却するようになつている。特にチユー
ブ６８の吐出側端部は渦流の発生及びデイスクの
表面に対する抗力を最少限に抑えるべくデイスク
の表面に対し実質的に接線方向に向けられている
が、このことは本発明の一部をなすものではな
く、従つて添付の図に於てはこのことが省略され
ている。必須の特徴は、燃焼室内圧力状態の空気
がコンパートメント６４に到達してコンパートメ
ント内に於てその圧力を維持すること、及びこの
圧力が一連の孔６６が設けられていることにより
コンパートメント６４全体に亙り均一であるとい
うことである。

軸受４６はロータに作用する軸線方向の荷重を
担持するスラスト軸受として解図的に図示されて
いる。コンプレツサの表面及びロータのタービン
部分に作用する圧力が等しくされると、スラスト
軸受４６に作用する荷重が低減され、燃焼室内圧
力、タービン入口、又は冷却空気圧の如き圧力が
変化しても許容し得る限度内に維持される。この
ことはコンプレツサ上のインナシール要素３２の
直径をタービンに設けられるシール部材の直径と
等しくし、これによりコンパートメント６４内の
圧力が作用するコンパートメントのコンプレツサ
側端部の面積及びタービン側端部の面積を等しく
することによつて達成される。コンプレツサ側端
部に示された矢印７４及びタービン側端部に示さ
れた矢印７６はコンパートメント６４内の圧力が
作用する領域を解図的に示している。最も外側の
矢印７６より半径方向外方のタービンデイスク２
６の領域は、シール部材６３の前記領域に等しく
且これに対向する領域によつてバランスされる。
これらのシール部材はコンパートメント６４の境
界の一部を構成しており、また同一の半径の位置
に配置されて一端に於てはタービンデイスクの露
呈を、コンプレツサ側端部に於てはロータシヤフ
トのコンプレツサ部分の露呈を制限しているの
で、これらのシール部材はコンパートメント６４
内の圧力が以下なる圧力になろうともロータに作
用する圧力がバランスされることを確保する。

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他の
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。

【図面の簡単な説明】

添付の図はコンプレツサ、タービンロータ、及
びそれらのためのシール構造体を示すエンジンの
燃焼セクシヨンの部分断面図である。 ２…アウタケース、４…コンプレツサケース、
６…ベーンの最終列、８…コンプレツサデイス
ク、１０…ブレード、１２…デイフユーザ、１４
…ベーン、１６…ストラツト、１８…内壁、２０
…火炎チユーブ、２２…タービンベーン、２４…
タービンブレード、２６…タービンデイスク、２
８…ロータシヤフト、３０…円錐形の部分、３２
…インナシール要素、３４…アウタシール要素、
３６…インナシール要素、３８…アウタシール要
素、４０…ハウジング、４２…軸受支持体、４４
…アウタレース、４６…軸受、４８…インナレー
ス、５０，５２…静止リング、５４，５６…オイ
ルシール、５８…リング、６０…ブラケツト、６
２…固定シール部材、６３…回転シール部材、６
４…圧力コンパートメント、６６…孔、６８…チ
ユーブ、７０…通路、７２…フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロータに作用するスラスト空気圧がバランス
   されるガスタービン構造にして、 一列のブレードを担持するコンプレツサデイス
   クと、 一列のブレードを担持するタービンデイスク
   と、 前記二つのデイスクを接続し前記コンプレツサ
   デイスクに近接した位置に円錐形の部分を有し前
   記二つのデイスクと共働してロータを構成するシ
   ヤフトと、 前記円錐形の部分により担持された第一のシー
   ルと、 前記第一のシールと共働する固定されたシール
   と、 前記タービンデイスクにより担持された第二の
   シールと、 前記第二のシールと共働する固定されたシール
   と、 前記シヤフトのための軸受と、 前記軸受を囲繞するハウジングと、 前記ハウジングを囲繞し前記第一のシールより
   半径方向内方に於ては境界の一部として前記シヤ
   フトの前記円錐形の部分を有し前記第二のシール
   より半径方向内方に於ては境界の他の一部として
   前記タービンデイスクの一部を有するコンパート
   メントを郭定する構造体と、 前記コンパートメント内を加圧する手段と、 を含むガスタービン構造。