JPH0689652B2

JPH0689652B2 - 回転機械の改良された冷却可能なステータ組立体

Info

Publication number: JPH0689652B2
Application number: JP60284165A
Authority: JP
Inventors: ハワード・オルセン
Original assignee: ユナイテツド・テクノロジーズ・コーポレイシヨン
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1994-11-09
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: DE3544117A1; GB8529792D0; FR2574857A1; US4688988A; GB2169356A; JPS61145303A; GB2169356B

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、作動媒体ガスのための流路を有する型式の軸
流回転機械に係り、更に詳細には作動媒体流路に近接し
て設けられる冷却空気の流路のためのダクトに係る。本
発明は軸流ガスタービンエンジンの技術分野に於ける研
究の結果考え出されたものであるが、本発明は回転機械
を使用する他の技術分野にも適用されてよいものであ
る。

背景技術一般に軸流ガスタービンエンジンは圧縮セクションと燃
焼セクションとタービンセクションとを有している。作
動媒体ガスのための環状の流路がエンジンのこれらのセ
クションを貫通して軸線方向に延在している。作動媒体
流路の周りには作動媒体ガスをその流路内に閉込め作動
媒体ガスをその流路に沿って導くステータ組立体が延在
している。

ガスはその流路に沿って流される過程に於て圧縮セクシ
ョンに於て加圧され、燃焼セクションに於て燃料と共に
燃焼され、これによりガスにエネルギが付与される。か
くして生じる高温の加圧されたガスはタービンセクショ
ンを経て流れる過程に於て膨張され、これにより有用な
仕事が発生される。かかる仕事の主要な部分はフリータ
ービンを駆動し又は航空機用の推力を発生させるべく出
力として使用される。

タービンセクションにより発生された仕事の残りの部分
は出力としては使用されない。かかる残りの部分はエン
ジンの圧縮セクションに於て作動媒体ガスを圧縮するた
めに使用される。エンジンにはかかる仕事をタービンセ
クションより圧縮セクションへ伝達するロータ組立体が
設けられている。ロータ組立体は作動媒体ガスより仕事
を受ける数列のロータブレードをそのタービンセクショ
ンに有している。ステータ組立体はロータブレードの列
の間にて作動媒体流路を横切って半径方向内方へ延在す
る数列のステータベーンを有している。ステータベーン
はそれらへ流れる作動媒体ガスの流れを或る所望の角度
にてロータブレードへ導く。ロータブレードは作動媒体
流路を横切って半径方向外方へ延在するエーロフォイル
を有しており、該エーロフォイルは作動媒体ガスより仕
事を受けて回転軸線の周りにロータ組立体を回転駆動す
べく近付いてくる作動媒体ガスの流れに対し傾斜されて
いる。

更にステータ組立体はアウタケースと、該アウタケース
より支持され作動媒体流路の周りに周縁方向に延在する
数列の壁セグメントとを含んでいる。壁セグメントは作
動媒体ガスをその流路に閉込めるべく作動媒体流路に近
接して配置されている。これらの壁セグメントは互いに
周縁方向に隔置されて間隙Ｇを郭定する半径方向面を有
している。間隙Ｇはアウタケースが加熱されることによ
り膨張し、或いは冷却されることにより収縮するので、
エンジンの運転条件に応答して壁セグメントの列の直径
が変化することを受け入れるために設けられている。

壁セグメントの列の一つの例はステータベーンの列であ
る。ステータベーンの列の各壁セグメントは作動媒体流
路の境界を郭定しており、作動媒体流路を横切って半径
方向内方へ延在する一つ以上のエーロフォイルを有して
いる。また壁セグメントの列の他の一つの例は、作動媒
体ガスをその流路に閉込めるべくエーロフォイルに間近
に近接してロータブレードの列の周りに延在し周縁方向
に互いに隣接する複数個の壁セグメントにて形成された
アウタエアシールである。

アウタエアシール及びステータベーンの壁セグメントは
高温の作動媒体ガスに密に接触し、ガスより熱を受け
る。これらの壁セグメントはそれらの温度を許容し得る
限度内に維持すべく冷却される。かかる冷却可能な壁セ
グメントの列の一例が米国特許第3,583,824号に開示さ
れている。この米国特許に於ては、ロータブレードの列
の外方に配置されたアウタエアシールが使用されてい
る。アウタエアシールとエンジンケースとの間にてアウ
タエアシールの周りに周縁方向に延在するキャビティ内
の一次流路に沿って冷却空気が流される。冷却空気はそ
の流れを正確に計量し、また冷却空気の流れを壁セグメ
ントの外面に対し正確に導くべく、衝突板を貫通して流
される。冷却空気は衝突空気キャビティ内に収集され、
該衝突空気キャビティより作動媒体流路内へ排出され、
これにより衝突板を貫通して壁セグメントに対し導かれ
る冷却空気の連続的な流れが形成される。この冷却空気
はそれがアウタエアシールを経て作動媒体流路内へ流れ
る際にアウタエアシールのエッジ領域及びこれに隣接す
る構造体を対流冷却する。

現代のエンジンに於ては、周縁方向に隔置された各対の
壁セグメントの間にはシール部材が設けられている。シ
ール部材は隣接するセグメントの間の間隙を跨ぎ、これ
によりセグメントの間を経て作動媒体流路内へ冷却空気
が漏洩することを阻止する。かかる特徴を有する壁セグ
メントの一例が米国特許第3,341,172号に開示されてい
る。この米国特許に於ては、その第３図及び第６図に示
されている如く、エンジンの外部より作動媒体流路内へ
冷却空気が漏洩することを阻止すべく、ブロック55bの
間に延在するＣ形のシール部材が開示されている。

シール部材が設けられた壁セグメントの列の他の一つの
例が米国特許第3,752,598号に開示されている。この米
国特許の第１図及び第２図には、隣接するステータベー
ンの間に延在する周縁方向に延びるシール部材を有する
ステータベーンの列が図示されている。流路36及び38の
如き冷却空気のための一次流路がステータベーンの端部
に設けられた孔を経てベーンの内部へ冷却空気を供給す
るようになっている。シール部材は隣接するセグメント
の間にて互いに対向する溝内に配置されたシールプレー
ト50である。このシールプレートは隣接するセグメント
の間の間隙を跨ぎ、これにより隣接するセグメントの間
に設けられ一次流路より作動媒体流路まで延在する漏洩
経路に沿う冷却空気の漏洩を阻止するようになってい
る。これらのシールプレートは流路に沿う作動媒体ガス
の漏洩を阻止する点に於ては有効なものであるが、漏洩
を完全に阻止するシールを構成するものではない。冷却
空気の漏洩は、半径方向の面及び周縁方向の面の両方に
於て作動媒体ガスにより加熱される壁セグメントの間隙
Ｇに近接する部分を冷却するので許容される。

冷却空気を使用すれば冷却されない壁セグメント及び冷
却されないエーロフォイルの場合に比して壁セグメント
及びエーロフォイルの寿命が増大されるので冷却空気を
使用することは許容されるが、冷却空気を使用するとエ
ンジンの運転効率が低下される。かかる運転効率の低下
は、エンジンの有用な仕事の一部が圧縮セクションに於
て冷却空気を加圧するために使用され、そのため出力と
して使用し得る有用な仕事の量が減少することにより発
生する。運転効率を増大させる一つの方法は、エンジン
内の冷却空気流路よりの冷却空気の漏洩を低減すること
である。運転効率を増大させる他の一つの方法は、同量
の冷却空気を使用して増大された冷却が得られるよう、
或いは少量の冷却空気を使用して同量の冷却が得られる
よう、冷却空気をより一層効果的に使用することであ
る。

従って科学者及びエンジニアはシール構造体を改善し、
また各構成要素へ供給される冷却空気をより一層効果的
に使用することにより、壁セグメントの如き構成要素へ
より一層効率的に冷却空気を供給することを研究してい
る。

発明の開示本発明は、一部には、壁セグメントを冷却した後に作動
媒体流路内へ排出される冷却空気は、空気のためのダク
トが形成されなければ作動媒体流路内へ直接流れる状態
よりエンジンの他の領域へ偏向されるであろう或る量の
排出された冷却空気を含んでいるという認識に基づくも
のである。

本発明によれば、作動媒体流路を有する回転機械は周縁
方向に隔置された互いに隣接する一対の壁セグメント
と、壁セグメントの間に軸線方向に延在し作動媒体流路
に近接して冷却空気を流すためのダクトを形成する一対
のシール部材とを含んでいる。

更に本発明は、一部には、第一には或る壁セグメントの
間に於ける冷却空気の漏洩は壁セグメントより外方の高
圧流路と作動媒体ガスとの間の差圧に直接関連している
ということ、第二には冷却空気の漏洩に与えるかかる差
圧の影響が或る中間の圧力にて作動するダクトをセグメ
ントの間に設け、冷却空気がエンジンの他の圧力の低い
領域より供給されるようにすることによって低減される
ことの認識に基づくものである。

本発明の一つの実施例によれば、（１）一対の壁セグメ
ントが高圧の冷却空気のための流路より作動媒体流路を
分離し、（２）壁セグメントの間のダクトが隣接する列
の壁セグメントを経て或る中間圧力にて排出される冷却
空気にて加圧され、これにより冷却空気の流路より作動
媒体流路まで延在する壁セグメントの間の漏洩経路が遮
断される。

また本発明の一つの実施例によれば、ダクトは壁セグメ
ントの周縁方向に互いに対向する側面と、壁セグメント
の側面の全軸線方向長さに沿って延在する一対の半径方
向に隔置されたシールプレートとにより形成される。

本発明の一つの主要な特徴は、周縁方向に延在する壁セ
グメントの列である。各壁セグメントは隣接する壁セグ
メントより周縁方向に隔置され、これによりそれらの間
に間隙Ｇが形成される。本発明の他の一つの特徴は、間
隙Ｇ内に配置され壁セグメントの一端より他端まで延在
する冷却空気ためのダクトを形成するよう半径方向に隔
置された一対の軸線方向及び周縁方向に延在するシール
部材である。一つの実施例に於ては、隣接する一対の壁
セグメントは、一対のインナ溝及び一対のアウタ溝によ
り壁セグメントの一端より他端まで延在するシールプレ
ートを受入れ得るよう構成された互いに対向する側面を
有している。また一つの実施例に於ては、冷却空気のた
めの二次流路が作動媒体流路まで半径方向内方へ延在し
ており、またダクト内を加圧すべくダクトと流体的に連
通している。隣接する壁セグメントの間の周縁方向の間
隙Ｇは、ダクトより半径方向外方の冷却空気のための一
次流路と流体的に連通している。

本発明の一つの主要な利点は、作動媒体流路に近接して
冷却空気流路のためのダクトを設けることによって冷却
空気を効果的に使用することにより得られるエンジンの
運転効率である。本発明の他の一つの利点は、作動媒体
流路へ通ずる流路より冷却空気が作動媒体流路内へ流入
する前に他の一つの位置に於ける冷却のために冷却空気
を使用する流路まで冷却空気の一部を偏向することによ
って冷却空気を効果的に使用することにより得られるエ
ンジンの運転効率である。本発明の更に他の一つの利点
は、隣接する壁セグメントの列を経て作動媒体流路へ向
けて流される冷却空気にてダクト内を加圧することによ
り得られるエンジンの運転効率である。ダクトは冷却空
気のための高圧流路より作動媒体流路内へ延在する一対
のセグメントの間の漏洩経路を遮断する。

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体第１図はタービンセクション12の一部及びエンジンの回
転軸線Arを示す軸流ガスタービンエンジン10の部分断面
図である。タービンセクション12は回転軸線Arの周りに
設けられた作動媒体ガスのための環状の流路14を含んで
いる。ロータ組立体16が回転軸線の周りにてエンジンを
貫通して軸線方向に延在している。ロータ組立体16の周
りにはステータ組立体18がエンジンを貫通して軸線方向
に延在している。

タービンセクション12に於ては、ロータ組立体16は一つ
のロータブレード22及び一つのロータブレード24により
示された数列のロータブレードを含んでいる。これらの
ロータブレードは作動媒体流路14を横切って半径方向外
方へ延在している。ステータ組立体18は作動媒体流路14
の周りに周縁方向に延在するエンジンケース26と、該エ
ンジンケースより半径方向内方へ隔置された壁28とを含
んでいる。流路32により示されている如く、冷却空気の
ための少なくとも一つの一次流路が壁28とエンジンケー
ス26との間にてエンジンを貫通して軸線方向に延在して
いる。

壁28はロータブレード22及びロータブレード24に間近に
近接して作動媒体流路14の周りに周縁方向に延在してお
り、これにより作動媒体流路の外周部の境界を郭定して
いる。また壁28は一つの壁セグメント34、一つの壁セグ
メント36、一つの壁セグメント38により示されている如
き三つの列の円弧状壁セグメントを含んでいる。これら
の壁セグメントの列は互いに軸線方向に隣接しており、
隣接する列の壁セグメントの対応する端部に間近に近接
した端部を有している。第一の列の壁セグメント34は上
流側端部42及び下流側端部44を有している。第二の列の
壁セグメント36は上流側端部46及び下流側端部48を有し
ている。第三の列の壁セグメント38は上流側端部52及び
下流側端部54を有している。第一の列の壁セグメントの
下流側端部44は第二の列の壁セグメントの上流側端部46
に近接している。第二の列の壁セグメントの下流側端部
48は第三の列の壁セグメントの上流側端部52より軸線方
向に隔置されており、端部52との間に周縁方向に延在す
るキャビティ56が郭定されている。

第一の列の壁セグメント34はロータブレード22の周りに
周縁方向に延在するアウタエアシール58を形成してい
る。第二の列の壁セグメント36は一つ以上のエーロフォ
イル62を担持しており、該エーロフォイルは作動媒体流
路を横切って半径方向内方へ延在し、これにより一列の
ステータベーン64を構成している。第三の列の壁セグメ
ント38はロータブレード24の周りに周縁方向に延在する
アウタエアシール66を形成している。

冷却可能なステータ組立体18は各列の壁セグメントをア
ウタケースより支持する手段を含んでいる。アウタエア
シール58を支持する手段は上流側支持体68及び下流側支
持体72を含んでいる。これらの支持体はロータブレード
の周りに半径方向にアウタエアシールを支持し位置決め
すべくエンジンケース26に取付けられている。またこれ
らの支持体はエンジンケース26より壁セグメント34の上
流側端部42及び下流側端部44まで半径方向内方へ延在し
ている。各壁セグメント34は上流側フック74及び下流側
フック76によりそれぞれ対応する支持体に係合し得るよ
う構成されている。アウタエアシール66も上流側支持体
78、下流側支持体82、フック84及び86によりエンジンケ
ース26より同様に支持されている。第二の列のステータ
ベーンの各壁セグメント36は一つ以上のエーロフォイル
62を担持するプラットフォーム88を有している。プラッ
トフォーム88には上流側支持体89及び下流側支持体90が
取付けられており、これらの支持体はエンジンケケース
26に係合してプラットフォームを支持すべくプラットフ
ォームより半径方向外方へ延在している。

アウタエアシール58、ステータベーン64の列、及びアウ
タエアシール66はエンジンケースより半径方向内方へ隔
置されており、エンジンケースとの間にそれぞれキャビ
ティ92、94、96を郭定している。各壁セグメントは外向
きの面92a、94a、96aによりキャビティ92、94、96の境
界を郭定している。衝突板98及び衝突板102の如き周縁
方向に延在する衝突板がアウタエアシール58及び66より
半径方向外方へ隔置されており、またエンジンケース26
より半径方向内方へ隔置されている。衝突板98はキャビ
ティ92をインナキャビティ104とアウタキャビティ106と
に分割している。同様に衝突板102はキャビティ96をイ
ンナキャビティ108とアウタキャビティ112とに分割して
いる。

冷却空気のための一次（第一の）流路32は、エンジンを
貫通して、また作動媒体流路14より半径方向外方にて孔
（図示せず）を経てアウタキャビティ106内へ軸線方向
に延在している。この流路32はアウタキャビティ106よ
り支持体72、89及びエンジンケース26に設けられた孔
（図示せず）を経てキャビティ94内へ延在しており、更
に支持体90、78及びエンジンケースに設けられた孔（図
示せず）を経てアウタキャビティ112へ延在している。
尚冷却空気はエンジンケース26を経てキャビティ94及び
キャビティ96まで延在する他の一つの一次流路に沿って
供給されてもよい。アウタキャビティ106内に於ては、
一次流路32は衝突板98まで半径方向内方へ延在してい
る。冷却空気のための二次流路114の如き第二の流路が
アウタエアシール58の半径方向外方にてインナキャビテ
ィ104内を軸線方向及び周縁方向に延在している。衝突
板98に設けられた複数個の衝突孔116により一次流路32
が二次流路114と連通接続されている。これらの衝突孔1
16の大きさは、アウタキャビティ106よりの冷却空気の
流れを計量し、その冷却空気の流れをアウタエアシール
58に対し導き得るよう設定されている。各壁セグメント
34は周縁方向に延在する基体118を含んでおり、上流側
フック74及び下流側フック76は基体118より延在してい
る。これらのフックは上流側フックに設けられた溝122
及び下流側フックに設けられた溝124の如く、アウタエ
アシール58より半径方向外方のインナキャビティ104内
より空気を排出させるための溝を有している。図示の如
く二次流路114はアウタエアシール58の外面に衝突し、
アウタエアシール58の下流側フック76に設けられた溝12
4を経て流れることにより第一の点126まで壁セグメント
を貫通して後方へ流れ、次いで互いに隣接する基体118
の間及び基体とステータベーンとの間を経て作動媒体流
路14内へ流れる。

ステータベーン64の列を構成する隣接する列の壁セグメ
ントの各壁セグメント36はインナ溝128及びアウタ溝132
を有している。これらの溝は壁セグメントが図に於て断
面にて示されているインナシールプレート134及びアウ
タシールプレート136の如きインナ及びアウタシール部
材を受入れ得るようにしている。冷却空気のための第三
の流路138が隣接するステータベーンの壁セグメントの
間及びシールプレートの間にてステータベーンの上流側
端部46から下流側端部48まで軸線方向後方へ延在してお
り、従ってステータベーンとアウタエアシール66との間
のキャビティ56と流体的に連通している。この第三の流
路138は第の一点126と作動媒体流路14との間に位置する
第二の流路上の点142に於て第二の流路と流体的に連通
している。

第２図は壁セグメントの一部が破断された状態にて隣接
する一対の壁セグメント36（即ち36a及び36b）を示す部
分斜視図である。各壁セグメントは第一の周縁方向に面
する第一の側面144と第二の、即ち反対の周縁方向に面
する第二の側面146とを有している。一対のセグメント
の第一の側面は隣接するセグメントの第二の側面に面し
ている。これらの側面は間隙Ｇが形成されるよう互いに
周縁方向に隔置されている。各側面はインナ溝128を有
しており、該インナ溝はそのセグメントの上流側端部
（第一の端部）46より下流側端部（第二の端部）48まで
延在しており、また隣接するセグメントの対向する側面
に設けられたインナ溝128に面している。また各側面は
インナ溝より半径方向外方へ隔置されたアウタ溝132を
有しており、該アウタ溝はそのセグメントの上流側端部
よりそのセグメントの下流側端部まで延在しており、ま
た隣接するセグメントの対向する側面に設けられたアウ
タ溝に面している。インナシールプレート134はインナ
溝内に配置されており、間隙Ｇを横切って周縁方向に第
一の端部より第二の端部まで軸線方向に延在している。
同様にアウタシールプレート136はアウタ溝内に配置さ
れており、間隙Ｇを横切って周縁方向にそのセグメント
の第一の端部よりそのセグメントの第二の端部まで軸線
方向に延在している。これら二つのシールプレート及び
インナ溝とアウタ溝との間に延在するセグメントの側面
は、二次流路114と流体的に連通する冷却空気のための
ダクト148を郭定している。

第３図はステータベーン64の列の壁セグメント36を示す
部分斜視図である。各ステータベーンはそれぞれエーロ
フォイルの部分に孔152を有しており、各孔はエーロフ
ォイルの内部を冷却空気のための一次流路32と流体的に
連通接続している。一次流路32はステータベーンの下方
にてキャビティ94内へ軸線方向に延在しており、また下
流側支持体90に設けられた孔154を経て第二のアウタエ
アシール66より半径方向外方のキャビティ96内へ延在し
ている。一次流路32よりの冷却空気の一部は冷却空気の
ための一次流路32′に沿ってエーロフォイル内の孔152
内へ流される。一次流路32よりの冷却空気の他の一部
は、一次流路より作動媒体流路14まで延在する漏洩流路
32″に沿って流れる。この流路はインナシールプレート
134、アウタシールプレート136、及びダクト148内の加
圧された空気により遮断される。

第４図はダクト148がシールセグメントの隣接する側面
に受けられた互いにオーバラップする肩部により形成さ
れた他の実施例を示す第３図に示された型式の壁セグメ
ントのダクト領域を示す断面図である。図示の実施例に
於ては、第一の壁セグメント36aは作動媒体流路14に面
する内向きの面156を有する軸線方向に延在する肩部を
有している。突起158の如きシール部材の一つが第二の
壁セグメント36bと一体に形成されており、第一の壁セ
グメント36aの肩部の面156にオーバラップする外向き面
162を有している。これと同様の構造が、第二の肩部及
び第二の突起構造156′、158′、162′または仮想線の
シールプレートにより示されている如きシールプレート
134′に使用されてよい。或いはこれらの肩部及び突起
の両方が一つのシールプレート134′との組合せ、又は
仮想線のシールプレート134′及びシールプレート136に
より示されている如き一対の半径方向に面するシールプ
レートとの組合せにて互いに隣接する壁セグメントに設
けられてもよい。

ガスタービンエンジン10の運転中には、冷却空気が一次
流路32に沿って流され、高温の作動媒体ガスが環状の流
路14に沿ってエンジンのタービンセクション12内へ流さ
れる。タービンセクションの構成要素は作動媒体ガスよ
り受けた熱によって加熱され、また冷却空気へ熱を伝達
することによって冷却される。これらの構成要素はエン
ジンケース26、アウタエアシール58の壁セグメント34、
ステータベーン64の列の壁セグメント36、アウタエアシ
ール66の壁セグメント38、これらの壁セグメントのため
の支持体、即ち支持体68、72、89、90、78、82を含んで
いる。

冷却空気は一次流路32に沿ってアウタキャビティ106内
へ流され、次いでステータベーンより半径方向外方のキ
ャビティ94へ流され、更にはアウタエアシール66より半
径方向外方のアウタキャビティ112へ流される。冷却空
気及び高温の作動媒体ガスが上述の如く流れることによ
り、冷却空気のための一次流路と作動媒体ガスのための
流路との間には差圧が存在する。これらの差圧は一部に
は環状流路14に沿う圧力レベルの変化に依存し、また流
れ損失及び一次流路32より流路114の如き二次流路へ冷
却空気の一部が偏向されることにより惹起こされる圧力
レベルの変化に依存している。種々の位置に於ける圧力
が第１図に示されており、それらの圧力は以下の圧力を
含んでいる。

P₁＝アウタキャビティ106内の圧力 P₂＝インナキャビティ104内の圧力 P₅＝第一の点126と第二の点142との間の領域に於ける二
次流路114に沿う圧力 P₄＝ステータベーンより半径方向外方のキャビティ94内
の圧力 P₇＝アウタエアシール66より半径方向外方のアウタキャ
ビティ112内の圧力また環状の作動媒体流路14に沿う種々の位置に於ける圧
力は以下の圧力を含んでいる。

P₃＝第一の列の壁セグメントの上流側端部42に於ける圧
力 P₆＝二次流路114が作動媒体流路14に流入する位置に於
ける第一の列の壁セグメントの下流側端部44及び第二の
列の壁セグメントの上流側端部46に近接した領域の圧力 P₈＝第二の列の壁セグメントの下流側端部48と第三の列
の壁セグメントの上流側端部52との間のキャビティ56内
の圧力これらの圧力の大きさの関係は以下の如くである。

P₁はP₂よりも僅かに大きい。

P₂はP₃よりも大きい。

P₃はP₄よりも大きい P₄はP₅よりも大きい。

P₅はP₆よりも大きい。

P₆はP₇よりも大きい。

P₇はP₈よりも大きい。

エンジンの運転中には、ダクト148と作動媒体流路14と
の間の差圧によりインナシールプレート134がシールセ
グメントに対し半径方向内方へ付勢され、また一次流路
32とダクト148との間の差圧によりアウタシールプレー
ト136がシールセグメントに対し半径方向内方へ付勢さ
れてシールセグメントとシール接触せしめられる。冷却
空気が流路32に沿ってキャビティ94内へ流されると、そ
のキャビティの圧力P₄とダクト48の圧力Pdとの間の差圧
により、一次流路32よりダクト148内へ延在する漏洩経
路32′が形成される。その結果ダクト148内が第二の点1
42より二次流路114（ほぼ圧力P₅の圧力状態にあり、ダ
クト148と流体的に連通している）に沿って流される冷
却空気により加圧される。この冷却空気はダクト内を加
圧し、キャビティ94と作動媒体流路14との間の差圧が中
間圧力によって中断されることのない構造体の場合に比
して、一次流路32よりキャビティ94内への冷却空気の漏
洩が低減される。ダクト148のための冷却空気は壁セグ
メント34を経て二次流路114に沿って排出された点142よ
りの冷却空気（圧力P₅）により供給されるので、更に他
の一つの効果が得られる。二次流路114はさもなくば作
動媒体流路14内に於て浪費されるであろう過剰の冷却空
気を含んでいるので、ダクト148を加圧することによっ
てはエンジンの性能に悪影響は及ばない。ダクト148を
経て流される冷却空気はその流路に近接した重要な位置
にあるステータベーンの側面を冷却し、キャビティ56内
へ排出されるので、更に他の一つの効果が得られる。こ
の冷却空気は第三の列の壁セグメントの上流側端部52の
如きキャビティ56と流体的に連通する構成要素を更に冷
却する。二次流路114よりの冷却空気は三回使用され
る。即ち冷却空気はアウタエアシール58を冷却するため
に使用され、ダクト148を加圧して冷却空気のための一
次流路よりキャビティ94への漏洩を低減するために使用
され、更に冷却空気はダクト148内に流され且該ダクト
より排出されてステータベーン及びキャビティ56の上流
側端部を冷却するために使用される。

壁セグメントの上流側端部46より下流側端部48まで延在
するインナ溝128及びアウタ溝132の如きシールプレート
のための溝を使用することにより、組立て中に更に他の
一つの効果が得られる。インナ溝及びアウタ溝はこれら
の溝の端部をシールすることに関する注意を払うことな
く、壁セグメントの一端より他端までシール溝を研削に
よって単純に形成される。更に各シールプレートはステ
ータベーンがエンジンケース内に装着された後にステー
タベーンの列の後方より容易に組込まれる。このことに
よりシールプレート等を容易に組立てることができ、ま
たシール用の溝の端部を視覚的に観察して全てのシール
プレートが所定の位置に組込まれているか否かを容易に
検査することができる。組立てが完了した後には、シー
ルプレートは下流側支持体72及び第一の列の壁セグメン
トによって軸線方向に拘束され、またアウタアシール66
のための上流側支持体78によって軸線に沿う下流側方向
に拘束される。公差の変動により冷却空気がステータベ
ーンの下流側端部に於てキャビティ56内へ漏洩し得るよ
うになる。或いはダクト148と流体的に連通する冷却空
気孔が下流側支持体に設けられてもよい。

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
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービンセセクションの一部及びエンジンの回
転軸線を示す軸流ガスターピンエンジンの部分断面図で
ある。第２図は壁セグメントの一部が明瞭化の目的で破断され
た状態にて互いに隣接する二つの壁セグメントを示す部
分斜視図である。第３図は壁セグメントに摺動可能に係合する一対の軸線
方向に延在するシールプレートを示すべく一部破断され
た一列の壁セグメントの一つの壁セグメントを示す部分
斜視図である。第４図は壁セグメントの一つと一体に形成されたシール
部材を使用する他の一つの実施例を示す第１図の線IV-I
Vに沿う部分断面図である。 10……ガスタービンエンジン,12……タービンセクショ
ン,14……作動媒体流路,16……ロータ組立体,18……ス
テータ組立体,22、24……ロータブレード,26……エンジ
ンケース,28……壁,32……一次流路,34、36、38……壁
セグメント,42……上流側端部,44……下流側端部,46…
…上流側端部,48……下流側端部,52……上流側端部,54
……下流側端部,56……キャビティ,58……アウタエアシ
ール,62……エーロフォイル,64……ステータベーン,66
……アウタエアシール,68……上流側支持体,72……下流
側支持体,74……上流側フック,76……下流側フック,78
……上流側支持体,82……下流側支持体,84,86……フッ
ク,88……プラットフォーム,89……上流側支持体,90…
…下流側支持体,92、94、96……キャビティ,98、102…
…衝突板,104……インナキャビティ,106……アウタキャ
ビティ,108……インナキャビティ,112……アウタキャビ
ティ,114……二次流路,116……衝突孔,118……基体,12
2、124……溝,126……第一の点,128……インナ溝,132…
…アウタ溝,134……インナシールプレート,136……アウ
タシールプレート,138……第三の流路,144……第一の側
面,146……第二の側面,148……ダクト,152、154……孔,
156……面,158……突起,162……外向き面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線方向に延在する環状の作動媒体流路
（14）と、冷却空気のための軸線方向に延在する流路
（94,148）と、互いに周縁方向に隔置されてエンジンの
運転条件に応じて変化する間隙Ｇを郭定する互いに対向
する側面（144）を有する周縁方向に隣接する一対の壁
セグメント（36a,36b）を含み前記作動媒体流路の境界
を郭定する周縁方向に隣接する壁セグメント（36）の列
とを有する型式の回転機械に於ける改良された冷却可能
なステータ組立体にして、互いに半径方向に隔置され前記一対の壁セグメントの前
記側面の間にて前記間隙Ｇを横切って軸線方向及び周縁
方向に延在する一対のシール部材（134,136）を有し、
前記シール部材及び前記壁セグメントの前記互いに対向
する側面は冷却空気の流路のためのダクト（148）を構
成しており、前記ダクトの境界は半径方向外方について
は前記シール部材（134,136）により、周縁方向につい
ては前記壁セグメントの前記側面（144）により郭定さ
れている改良された冷却可能なステータ組立体。
【請求項２】環状の作動媒体流路（14）と、前記作動媒
体流路の外方に設けられた冷却空気のための第一の流路
（32）と、ステータ組立体とを有し、前記ステータ組立
体は前記作動媒体流路の外周の境界を郭定する壁セグメ
ント（34）であって該壁セグメントを貫通して第一の点
（126）まで半径方向内方へ延在し且前記第一の点より
前記作動媒体流路まで流れる冷却空気のための第二の流
路（114）を有する周縁方向に延在する壁セグメント（3
4）の第一の列と、前記作動媒体流路の外周の境界を郭
定し且前記冷却空気のための第一の流路（32）の内周の
境界を郭定する周縁方向に延在する壁セグメント（36）
の第二の列とを含み、前記第一の列の壁セグメント（3
4）は外向きの周縁方向に延在するキャビティ（94）を
郭定しており、前記冷却空気のための第一の流路（32）
は前記キャビティを貫通して延在しており、前記第二の
列の壁セグメント（36）は互いに周縁方向に隔置されて
エンジンの運転条件に応じて変化する間隙Ｇを郭定する
互いに対向する側面を有する一対の周縁方向に隣接する
壁セグメント（36a,36b）を有しており、漏洩経路（32-
94-148-14）が前記第一の流路（32）より前記作動媒体
流路（14）まで前記間隙を貫通して延在している型式の
回転機械に於ける改良された冷却可能なステータ組立体
にして、互いに半径方向に隔置され、前記一対の壁セグメント
（36a,36b）の前記側面（144）の間にて前記間隙Ｇを横
切って軸線方向及び周縁方向に延在し前記漏洩経路（32
-94-148-14）に沿う冷却空気の流れを遮断する一対のシ
ール部材（134,136）を有し、前記シール部材及び前記
壁セグメントの前記互いに対向する側面は冷却空気の流
路ためのダクト（148）を構成しており、前記ダクトの
境界は半径方向外方及び半径方向内方については前記シ
ール部材により、周縁方向については前記壁セグメント
の前記側面により郭定されており、前記ダクトはエンジ
ンの運転条件に於て前記第二の流路（114）よりの冷却
空気にて前記ダクト内を加圧すべく前記第一の点（12
6）と前記作動媒体流路（14）との間の前記冷却空気流
路上の点（142）に於て前記冷却空気のための第二の流
路（114）と流体的に連通している改良された冷却可能
なステータ組立体。
【請求項３】環状の作動媒体流路（14）と、前記作動媒
体流路より半径方向外方に設けられた冷却空気のための
少なくとも一つの一次流路（32,94,148）とを有する軸
流回転機械ための冷却可能なステータ組立体にして、前記作動媒体流路の境界を郭定すべく前記作動媒体流路
の周りに周縁方向に延在し且前記冷却空気のための一次
流路の一つ（32）より内方に延在する壁セグメント（3
4）の第一の列であって、前記壁セグメントは第一の端
部（42）と、該第一の端部より軸線方向に隔置された第
二の端部（44）と、前記一次流路（32）と流体的に連通
し且前記壁セグメントの前記第二の端部を越えて前記作
動媒体流路内まで半径方向内方へ延在する冷却空気のた
めの二次流路（114）とを有する壁セグメント（34）の
第一の列と、前記作動媒体流路の境界を郭定すべく前記作動媒体流路
の周りに周縁方向に延在し且前記冷却空気のための一次
流路（148）の境界を郭定すべく前記冷却空気のための
一次流路の一つ（94）の内方に延在する壁セグメント
（36）の第二の列であって、前記壁セグメントは前記第
一の列の壁セグメント（34）の前記第二の端部（44）に
軸線方向に隣接する第一の端部（46）を有しており、互
いに対向し周縁方向に隔置されて間隙Ｇを郭定する側面
を有する少なくとも一対の壁セグメント（36a,36b）を
含んでおり、前記冷却空気のための一次流路（94）より
延在する冷却空気のための漏洩経路（94-148-14）が前
記一対の壁セグメント（36a,36b）の間に形成されてお
り、前記一対の壁セグメントは各壁セグメントの前記側
面（144）に設けられ各壁セグメントの前記第一の端部
より前記第二の端部まで延在し他方の壁セグメントに設
けられたインナ溝に面するインナ溝（128）と、各壁セ
グメントの前記側面に設けられ前記インナ溝より半径方
向外方へ隔置され各壁セグメントの第一の端部より前記
第二の端部まで延在し他方の壁セグメントに設けられた
アウタ溝（132）に面するアウタ溝（132）とを含む壁セ
グメント（36）の第二の列と、前記インナ溝（128）内に配置され、前記間隙Ｇを横切
って周縁方向に延在し且前記壁セグメントの前記第一の
端部より前記第二の端部まで軸線方向に延在するインナ
シールプレート（134）と、前記アウタ溝（132）内に配置され、前記間隙Ｇを横切
って周縁方向に延在し且前記壁セグメントの前記第一の
端部より前記第二の端部まで軸線方向に延在するアウタ
シールプレート（136）と、を含み、前記インナシールプレート（134）、前記アウ
タシールプレート（136）、及びこれらのシールプレー
トの間の前記一対のセグメントの前記側面（144）は冷
却空気のためのダクト（148）を郭定しており、該ダク
トは前記二次流路（114）より前記ダクトへ冷却空気の
一部を偏向させ、これにより前記ダクト内を加圧し、前
記一次流路（94）より前記作動媒体流路（14）まで延在
する前記冷却空気ための漏洩経路（94-148-14）に沿っ
て前記一対の壁セグメントの間に冷却空気が流れること
を阻止すべく前記冷却空気のための二次流路（114）と
流体的に連通している冷却可能なステータ組立体。