JPH0710439U - Gas turbine nozzle cooling device - Google Patents

Gas turbine nozzle cooling device

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Publication number
JPH0710439U
JPH0710439U JP4016793U JP4016793U JPH0710439U JP H0710439 U JPH0710439 U JP H0710439U JP 4016793 U JP4016793 U JP 4016793U JP 4016793 U JP4016793 U JP 4016793U JP H0710439 U JPH0710439 U JP H0710439U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
engine
passage
gas turbine
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP4016793U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
俊充 福井
秀樹 寺園
新一郎 木下
Original Assignee
ヤンマーディーゼル株式会社
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Filing date
Publication date
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービンエンジンにおいて、冷却空気の
量と温度を任意に変更できるようにしてエンジン効率を
向上できるようにする。 【構成】 冷却空気をエンジン内部から外部へ取り出す
ための分岐孔8a、及び、外部から内部へ注入して高圧
ノズル13へ噴出するための冷却用流入孔1b、連通パ
イプ23・27、及び連通路を設け、該通路にエンジン
負荷に応じて冷却媒体の流量と温度を調節する調節装置
26及び冷却媒体の切換装置を介在させ、エンジンケー
シング外部にて冷却媒体の調節・切換可能に構成した。
(57) [Summary] [Objective] In a gas turbine engine, the amount and temperature of cooling air can be arbitrarily changed to improve engine efficiency. A branch hole 8a for taking out cooling air from the inside of the engine to the outside, a cooling inflow hole 1b for injecting the cooling air from the outside to the inside and ejecting it to the high-pressure nozzle 13, communication pipes 23 and 27, and a communication passage. A control device 26 for adjusting the flow rate and temperature of the cooling medium according to the engine load and a switching device for the cooling medium are interposed in the passage, and the cooling medium can be adjusted / switched outside the engine casing.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案はガスタービンエンジンの高圧ノズルの冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device for a high pressure nozzle of a gas turbine engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

従来のガスタービンエンジンは遠心圧縮機を備えており、この遠心圧縮機によ って空気を圧縮して熱交換器を介して燃焼機に送り、燃料と混合して燃焼させて できた燃焼ガスを高圧ノズルに送り、動翼を駆動するようしていた。 A conventional gas turbine engine is equipped with a centrifugal compressor.Combustion gas produced by compressing air by this centrifugal compressor and sending it to a combustor through a heat exchanger, mixing it with fuel and burning it. Was sent to the high pressure nozzle to drive the moving blade.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

従来のガスタービンエンジンにおいて、前記圧縮機を出た空気の一部は冷却空 気としてエンジン内部の通路を通して冷却箇所に送り込まれていたが、冷却空気 の温度は圧縮機出口の温度と略同じであって、その量は通路径と圧縮機出口圧力 にて決まってしまうので、変更することが難しかったのである。よって、本考案 は冷却空気の量と温度を任意に変更できるようにしてエンジン効率を向上できる ようにしようとするものである。 In a conventional gas turbine engine, part of the air that exited the compressor was sent as cooling air to the cooling location through a passage inside the engine, but the temperature of the cooling air is approximately the same as the temperature at the compressor outlet. However, the amount was determined by the passage diameter and compressor outlet pressure, so it was difficult to change. Therefore, the present invention seeks to improve engine efficiency by allowing the amount and temperature of cooling air to be arbitrarily changed.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案は上記のような課題を解決するために、次のように構成する。即ち、ガ スタービンエンジンにおいて、冷却空気をエンジン内部から外部へ取り出すため の通路、及び、外部から内部へ注入して高圧ノズルへ噴出するための通路を設け 、該通路にエンジン負荷に応じて冷却媒体の流量と温度を調節する調節装置及び 冷却媒体の切換装置を介在させ、エンジンケーシング外部にて冷却媒体の調節・ 切換可能に構成したものである。 The present invention is configured as follows in order to solve the above problems. That is, in the gas turbine engine, a passage for taking out the cooling air from the inside of the engine to the outside and a passage for injecting the cooling air from the outside to the inside and ejecting it to the high pressure nozzle are provided, and the cooling medium is provided in the passage according to the engine load. It is configured so that the cooling medium can be adjusted / switched outside the engine casing by interposing a control device for controlling the flow rate and temperature of the cooling medium and a switching device for the cooling medium.

【0005】[0005]

【作用】[Action]

このような手段を用いることによって、インペラ5によって圧縮された空気は 出口通路2より燃焼機へ送られる前に分岐して、その一部が分岐孔8aに送られ 、バルブ25によって流量が調節されて、コントロールボックス26に入り温度 が調節され、或いは、バルブ25が閉じられてバルブ30を開いて蒸気をコント ロールボックス26に送り、流量及び温度がセンサー29にて検知した負荷に応 じて調節されて、エンジンの冷却用流入孔1bに送られ、連通パイプや連通孔を 介して高圧ノズル13へ噴出されて冷却する。 By using such means, the air compressed by the impeller 5 is branched before being sent to the combustor from the outlet passage 2, a part of it is sent to the branch hole 8a, and the flow rate is adjusted by the valve 25. The control box 26 to adjust the temperature, or the valve 25 is closed and the valve 30 is opened to send steam to the control box 26, and the flow rate and temperature are adjusted according to the load detected by the sensor 29. Then, it is sent to the cooling inflow hole 1b of the engine and is jetted to the high pressure nozzle 13 through the communication pipe or the communication hole to be cooled.

【0006】[0006]

【実施例】【Example】

次に本考案の一実施例を図面に従って説明する。図1はガスタービンエンジン の圧縮機とタービン部の断面図、図2は冷却部のブロック図、図3は同じく他の 実施例を示すブロック図、図4はインペラの背圧を抜く構成を示す断面図、図5 はインペラ外周端の拡大断面図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a compressor and a turbine portion of a gas turbine engine, FIG. 2 is a block diagram of a cooling portion, FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the same, and FIG. 4 shows a configuration for releasing back pressure of an impeller. A sectional view and FIG. 5 are enlarged sectional views of the outer peripheral end of the impeller.

【0007】 図1において圧縮機のハウジング1の内側にインナーハウジング4を固定して 、該インナーハウジング4の軸方向の端面に、そのインナーハウジング4の壁面 とガイドプレート3との間に圧縮空気の出口通路2が形成され、インペラ5がイ ンナーハウジング4に内装され、かつ、回転自在に軸受け支持され、該インペラ 5の周端部が前記出口通路2の入口部分へ臨むように配置されている。In FIG. 1, an inner housing 4 is fixed to the inside of a housing 1 of a compressor, and an axial end surface of the inner housing 4 is provided with compressed air between a wall surface of the inner housing 4 and a guide plate 3. An outlet passage 2 is formed, an impeller 5 is installed in an inner housing 4 and is rotatably supported by a bearing, and a peripheral end portion of the impeller 5 is arranged to face an inlet portion of the outlet passage 2. .

【0008】 前記ガイドプレート3の外周端にはボルト6によって脚20が固定されて、該 脚20の他端はステー21にボルトまたは溶接等で固設され、該ステー21の基 部はスクロール7の外側面に固設され、該ステー21の上面には脚20と共にヒ ートシールド22が固設され、該ヒートシールド22によってスクロール7から の放熱により、後述する冷却用連通パイプ23や潤滑油管、軸受等が変形したり 、潤滑油や圧縮空気が漏れたりしないようにしており、該スクロール7とヒート シールド22は一体的に構成して、ヒートシールド22がスクロール7の補強部 材として作用し、スクロール7の変形をも防止して漏れ等を防いで効率を上げ、 部品点数の低減も図っている。A leg 20 is fixed to the outer peripheral end of the guide plate 3 with a bolt 6, and the other end of the leg 20 is fixed to a stay 21 by bolts or welding, and the base of the stay 21 is a scroll 7. A heat shield 22 is fixed together with the legs 20 on the upper surface of the stay 21, and the heat shield 22 dissipates heat from the scroll 7, thereby allowing a cooling communication pipe 23, a lubricating oil pipe, and a bearing to be described later. The scroll 7 and the heat shield 22 are integrally configured so that the heat shield 22 acts as a reinforcing member of the scroll 7, It also prevents deformation of 7 and prevents leaks, etc. to increase efficiency and reduce the number of parts.

【0009】 前記スクロール7の外周部は前記圧縮機ハウジング1の外端部において接合し たスクロールハウジング8によって覆われており、該スクロールハウジング8の 内端部に取り付けたコンテインメントリング9が、前記スクロール7の内周面を 、その内方から覆っている。このスクロール7の内端の出口10が前記インペラ 5とは反対側の軸方向に向けて開口され、その出口10の径方向の内方において 、前記ガイドプレート3の内端部に固着された支持部材11の軸方向の端面に、 ディスク12が固定され、このディスク12の外周部分に、前記スクロール出口 10に臨むように高圧ノズル13が取り付けられている。更に、この高圧ノズル 13の出口側に動翼14が配置されている。The outer peripheral portion of the scroll 7 is covered with a scroll housing 8 joined at the outer end portion of the compressor housing 1, and a containment ring 9 attached to the inner end portion of the scroll housing 8 is The inner peripheral surface of the scroll 7 is covered from the inside. An outlet 10 at the inner end of the scroll 7 is opened in the axial direction on the side opposite to the impeller 5, and a support fixed to the inner end of the guide plate 3 at the radially inner side of the outlet 10. A disk 12 is fixed to the axial end surface of the member 11, and a high pressure nozzle 13 is attached to the outer peripheral portion of the disk 12 so as to face the scroll outlet 10. Further, a moving blade 14 is arranged on the outlet side of the high pressure nozzle 13.

【0010】 そして、前記インペラ5の回転により径外方向に送り出される圧縮空気は、前 記出口通路2へ送られるが、インペラ5外周端とガイドプレート3との間には僅 かな隙間があり、この隙間より圧縮空気の一部がインペラ背面に至り、その圧力 によって軸方向のスラスト力が生じる。このスラスト力はロータ部の軸受を破損 したり寿命を低下させたりするので、図5に示すように、インペラ5外周端にラ ビリンスシール5aが形成されインペラ背面に空気が回り込まないようにしてい る。The compressed air that is sent radially outward by the rotation of the impeller 5 is sent to the outlet passage 2 described above, but there is a slight gap between the outer peripheral end of the impeller 5 and the guide plate 3, A part of the compressed air reaches the back surface of the impeller through this gap, and the pressure thereof causes thrust force in the axial direction. Since this thrust force damages the bearings of the rotor and shortens the life of the rotor, a labyrinth seal 5a is formed at the outer peripheral end of the impeller 5 to prevent air from flowing around the back surface of the impeller, as shown in FIG.

【0011】 そして更にラビリンスシール5aだけでは十分シールできないので、図4に示 すように、軸側のインペラ軸部とガイドプレート3との間にインペラーシールラ ンドインナー5bを形成し、圧縮空気の入り込みを防止し、そのインペラーシー ルランドインナー5b手前のガイドプレート3には空気抜き孔3aを穿設し、ハ ウジング1にも空気抜き孔1aを穿設して両者を連通パイプ24にて連通し、イ ンペラ軸部とガイドプレート3の間に侵入した圧縮空気を大気中へ放出するよう にして、少ないラビリンスシールの段数でインペラ背面の圧力が上がらないよう にして軸受けの寿命を長くするようにしている。Further, since the labyrinth seal 5a alone cannot sufficiently seal, an impeller seal land inner 5b is formed between the impeller shaft portion on the shaft side and the guide plate 3 as shown in FIG. The guide plate 3 in front of the impeller seal land inner 5b is provided with an air vent hole 3a, and the housing 1 is also provided with an air vent hole 1a so that they are communicated with each other by a communication pipe 24. The compressed air that has entered between the impeller shaft and the guide plate 3 is discharged into the atmosphere, and the pressure on the back of the impeller does not rise with a small number of labyrinth seal steps, thus extending the life of the bearing. .

【0012】 そして、前記出口通路2から送り出される圧縮空気は、図1に示すように、ス クロール7外周とスクロールハウジング8内面との間より図示しない燃焼機へ送 られ、その燃焼機において燃料と混合して燃焼させることによって発生した高圧 ガスがスクロール7内を通って前記出口10より、高圧ノズル13を介して動翼 14側へ噴出し、該動翼14を高速回転させて出力軸を駆動し、該動翼14を回 転させたガスは軸後方へ排出される。Then, as shown in FIG. 1, the compressed air sent from the outlet passage 2 is sent to a combustor (not shown) from between the outer periphery of the scroll 7 and the inner surface of the scroll housing 8, and the fuel is mixed with the fuel in the combustor. The high-pressure gas generated by mixing and burning passes through the scroll 7 and is ejected from the outlet 10 to the moving blade 14 side through the high-pressure nozzle 13 to rotate the moving blade 14 at high speed to drive the output shaft. Then, the gas that has rotated the moving blade 14 is discharged rearward of the shaft.

【0013】 そして、本考案の要部である前記高圧ノズル13を冷却するために、ガイドプ レート3外周端側のスクロールハウジング8に分岐孔8aが穿設され、図2に示 すバルブ25、コントロールボックス26を介してハウジング1に穿設した冷却 用流入孔1bに連通するように構成され、該冷却用流入孔1bの他端は冷却用連 通パイプ27・23を介してガイドプレート3の連通路3b、支持部材11の連 通路11a、ディスク12の連通路12aを介して高圧ノズル13に圧縮空気を 吹き付けて冷却するようにしている。In order to cool the high pressure nozzle 13, which is an essential part of the present invention, a branch hole 8a is formed in the scroll housing 8 on the outer peripheral end side of the guide plate 3, and the valve 25 and the control shown in FIG. It is configured to communicate with the cooling inflow hole 1b formed in the housing 1 via the box 26, and the other end of the cooling inflow hole 1b is connected to the guide plate 3 via the cooling communication pipes 27 and 23. Compressed air is blown onto the high-pressure nozzle 13 via the passage 3b, the communication passage 11a of the support member 11, and the communication passage 12a of the disk 12 for cooling.

【0014】 前記バルブ25は図2に示すように、電磁バルブよりなり、コントロールボッ クス26にて開閉及びその絞りが調節され、該コントロールボックス26はエン ジンの負荷をセンサー29にて検出して、その負荷に応じて送られてきた空気の 温度を調節するように制御回路と温度調節部材を有し、該温度調節部材は例えば 、ヒータ等にて温度を上げ、又は、ファン等にて温度を下げて適正温度になるよ うにし、その流量も前記バルブ25の作動によって調節するようにしている。As shown in FIG. 2, the valve 25 is an electromagnetic valve, and a control box 26 adjusts the opening and closing and the throttle of the valve. The control box 26 detects the engine load by a sensor 29. , Has a control circuit and a temperature adjusting member for adjusting the temperature of the air sent according to the load, and the temperature adjusting member raises the temperature with a heater or the like, or the temperature with a fan or the like. Is adjusted so that the temperature becomes appropriate, and the flow rate thereof is also adjusted by the operation of the valve 25.

【0015】 また、前記高圧ノズル13を冷却するための媒体は空気に限定するものではな く、例えば、蒸気であってもよく、図3に示すように、蒸気をバルブ30を介し てコントロールボックス2に流入できるようにし、蒸気により温度調節する場合 には、バルブ25を閉じて、バルブ30を開くように制御して、センサー29に よって検知したエンジンの負荷に応じて蒸気の温度と流量を調節するように構成 することも可能である。Further, the medium for cooling the high-pressure nozzle 13 is not limited to air, but may be, for example, steam. As shown in FIG. 2 so that the temperature can be controlled by steam, the valve 25 is controlled to be closed and the valve 30 is controlled to be opened so that the temperature and flow rate of the steam can be adjusted according to the engine load detected by the sensor 29. It can also be configured to adjust.

【0016】[0016]

【考案の効果】[Effect of device]

本考案は以上のように構成したので次のような効果が得られる。即ち、エンジ ン内部から取り出した冷却空気をエンジン外部にて、エンジン負荷に応じた最適 な温度と量に調整できるようになり、その調整された空気を高圧ノズルに噴射す るので、その噴射量は少量で済み、エンジン効率を大幅に低下させることがなく 、エンジンからの出力を従来より向上することができたのである。また、バルブ を切換えることによって冷却媒体を変更できるので、用途・仕様に応じて選択で き、冷却効率も向上できるのである。 Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. That is, the cooling air taken out from the inside of the engine can be adjusted to the optimum temperature and amount according to the engine load outside the engine, and the adjusted air is injected to the high pressure nozzle. The engine output could be improved more than before without significantly reducing the engine efficiency. Also, since the cooling medium can be changed by switching the valve, it can be selected according to the application and specifications, and the cooling efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ガスタービンエンジンの圧縮機とタービン部の
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a compressor and a turbine section of a gas turbine engine.

【図2】冷却部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a cooling unit.

【図3】同じく他の実施例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the same.

【図4】インペラの背圧を抜く構成を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration for releasing back pressure of the impeller.

【図5】インペラ外周端の拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the outer peripheral edge of the impeller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング 1b 冷却用流入孔 8 スクロールハウジング 8a 分岐孔 13 高圧ノズル 25・30 バルブ 26 コントロールボックス 29 センサー 1 Housing 1b Cooling Inflow Hole 8 Scroll Housing 8a Branch Hole 13 High Pressure Nozzle 25/30 Valve 26 Control Box 29 Sensor

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 ガスタービンエンジンにおいて、冷却空
気をエンジン内部から外部へ取り出すための通路、及
び、外部から内部へ注入して高圧ノズルへ噴出するため
の通路を設け、該通路にエンジン負荷に応じて冷却媒体
の流量と温度を調節する調節装置及び冷却媒体の切換装
置を介在させ、エンジンケーシング外部にて冷却媒体の
調節・切換可能に構成したことを特徴とするガスタービ
ンノズルの冷却装置。
1. A gas turbine engine is provided with a passage for taking out cooling air from the inside of the engine to the outside, and a passage for injecting cooling air from the outside to the inside to eject the cooling air to a high-pressure nozzle, and the passage is adapted to an engine load. A cooling device for a gas turbine nozzle, wherein an adjusting device for adjusting the flow rate and temperature of the cooling medium and a switching device for the cooling medium are interposed so that the cooling medium can be adjusted and switched outside the engine casing.
JP4016793U 1993-07-22 1993-07-22 Gas turbine nozzle cooling device Pending JPH0710439U (en)

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