JPH08177404A - 改良されたタービンロータとタービンブレードのインタフェース冷却装置 - Google Patents
改良されたタービンロータとタービンブレードのインタフェース冷却装置Info
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- JPH08177404A JPH08177404A JP7266906A JP26690695A JPH08177404A JP H08177404 A JPH08177404 A JP H08177404A JP 7266906 A JP7266906 A JP 7266906A JP 26690695 A JP26690695 A JP 26690695A JP H08177404 A JPH08177404 A JP H08177404A
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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
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
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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】
【課題】 改良されたタービンロータとタービンブレー
ドのインタフェース冷却装置を提供する。 【解決手段】 ガスタービンエンジンの冷却空気送り出
し装置が、構成要素の寿命を延長し、動力と効率を増大
するために使用される。本装置は、ガスタービンエンジ
ンの圧縮機セクションから放出される冷却空気をもっと
利用することにより、構成要素の寿命を延長し、効率を
増大する。例えば、冷却空気の流れは、内部通路を通し
てキャビティに直接噴射され、タービンディスクと複数
のタービンブレードとの間のインタフェースを冷却する
ために使用され、ガスタービンエンジンの内部の高熱動
力ガスの摂取を減少する。キャビティは、全体的に先細
にされた形状を有し、ディスクとブレードとの間のイン
タフェースを効率的に冷却する。このようにして、構成
要素の寿命を延長し、エンジンの動力と効率とを増大す
る。
ドのインタフェース冷却装置を提供する。 【解決手段】 ガスタービンエンジンの冷却空気送り出
し装置が、構成要素の寿命を延長し、動力と効率を増大
するために使用される。本装置は、ガスタービンエンジ
ンの圧縮機セクションから放出される冷却空気をもっと
利用することにより、構成要素の寿命を延長し、効率を
増大する。例えば、冷却空気の流れは、内部通路を通し
てキャビティに直接噴射され、タービンディスクと複数
のタービンブレードとの間のインタフェースを冷却する
ために使用され、ガスタービンエンジンの内部の高熱動
力ガスの摂取を減少する。キャビティは、全体的に先細
にされた形状を有し、ディスクとブレードとの間のイン
タフェースを効率的に冷却する。このようにして、構成
要素の寿命を延長し、エンジンの動力と効率とを増大す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、ガスタービン
エンジン冷却に関する。より詳細には、タービンロータ
とタービンブレードとの間のインタフェースの冷却に関
する。
エンジン冷却に関する。より詳細には、タービンロータ
とタービンブレードとの間のインタフェースの冷却に関
する。
【０００２】
【従来技術】高性能ガスタービンエンジンは冷却通路と
冷却流を必要とし、エンジン内の個々の構成要素の信頼
性とサイクル寿命を保証する。例えば、燃料の経済特質
を改良して、エンジン構成要素を構成する材料の物理的
特質限界よりもっと高い温度で、エンジンが作動されて
いる。この高温が補償されないと、この高温によりエン
ジン構成要素が磨耗し、構成要素の寿命が短縮される。
冷却通路は、空気のような冷却剤の流量を高温のエンジ
ン構成要素に直接噴射するために使用され、構成要素の
高い温度が低下し、温度をそのような構成要素の材料特
質に調和するレベルに限定することで構成要素の寿命を
延長できる。従来は、圧縮空気の一部が、エンジン圧縮
機セクションから冷却構成要素に吹きつけられていた。
従って、圧縮機セクションから放出される空気の量は、
一般に、空気の主な部分が有益な作業をするためにエン
ジン燃焼のために残されることを保証するために、限ら
れたものとなる。効率と動力を増大するためにエンジン
の作動温度を増大する時、臨界構成要素をもっと冷却し
たり、冷却空気をもっと利用することが要求される。
冷却流を必要とし、エンジン内の個々の構成要素の信頼
性とサイクル寿命を保証する。例えば、燃料の経済特質
を改良して、エンジン構成要素を構成する材料の物理的
特質限界よりもっと高い温度で、エンジンが作動されて
いる。この高温が補償されないと、この高温によりエン
ジン構成要素が磨耗し、構成要素の寿命が短縮される。
冷却通路は、空気のような冷却剤の流量を高温のエンジ
ン構成要素に直接噴射するために使用され、構成要素の
高い温度が低下し、温度をそのような構成要素の材料特
質に調和するレベルに限定することで構成要素の寿命を
延長できる。従来は、圧縮空気の一部が、エンジン圧縮
機セクションから冷却構成要素に吹きつけられていた。
従って、圧縮機セクションから放出される空気の量は、
一般に、空気の主な部分が有益な作業をするためにエン
ジン燃焼のために残されることを保証するために、限ら
れたものとなる。効率と動力を増大するためにエンジン
の作動温度を増大する時、臨界構成要素をもっと冷却し
たり、冷却空気をもっと利用することが要求される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】サイクル寿命と信頼性
を増大するために、冷却空気を使用する種々の装置が利
用できる。1981年 9月29日に付与された米国特許第 4,2
92,008号は、冷却流装置を開示する。その装置は、冷却
空気がキャビティから通路を通って内部冷却されたロー
タブレードの付け根に入るようになった空気冷却タービ
ンブレードを備える。冷却空気の一部は、ブレードの付
け根とディスクとの間で縦方向に延びるディスク内の均
一的な通路を通して供給される。ディスクのモミの木状
通路とブレード付け根との間の空間における狭くて一定
の断面積は、小さくて均一であり、通路を通して極端に
高い局所的対流熱伝導係数を備える。均一な通路は、入
口で高レベルの乱流を生じ、それに伴って熱伝導の増大
を招くが、ディスクの軸方向には均一なディスクリング
温度を生じない。サイクル寿命と信頼性を増大するため
に冷却空気を使用する別の装置が、1987年 5月26日に付
与された米国特許第 4,668,162号で開示される。この特
許では、冷却装置が、ノズルと、ノズルを通して冷却空
気を移送するような複数の通路を有する側板組み立て体
と、ノズル内部側板冷却を備える分離形通路とを備え
る。ノズルより下方のリザーバから冷却空気をタービン
ブレードより下方のエリアに出す複数の通路が備えら
れ、熱い主ガス流がロータに到達しないように緩衝作用
を与える。
を増大するために、冷却空気を使用する種々の装置が利
用できる。1981年 9月29日に付与された米国特許第 4,2
92,008号は、冷却流装置を開示する。その装置は、冷却
空気がキャビティから通路を通って内部冷却されたロー
タブレードの付け根に入るようになった空気冷却タービ
ンブレードを備える。冷却空気の一部は、ブレードの付
け根とディスクとの間で縦方向に延びるディスク内の均
一的な通路を通して供給される。ディスクのモミの木状
通路とブレード付け根との間の空間における狭くて一定
の断面積は、小さくて均一であり、通路を通して極端に
高い局所的対流熱伝導係数を備える。均一な通路は、入
口で高レベルの乱流を生じ、それに伴って熱伝導の増大
を招くが、ディスクの軸方向には均一なディスクリング
温度を生じない。サイクル寿命と信頼性を増大するため
に冷却空気を使用する別の装置が、1987年 5月26日に付
与された米国特許第 4,668,162号で開示される。この特
許では、冷却装置が、ノズルと、ノズルを通して冷却空
気を移送するような複数の通路を有する側板組み立て体
と、ノズル内部側板冷却を備える分離形通路とを備え
る。ノズルより下方のリザーバから冷却空気をタービン
ブレードより下方のエリアに出す複数の通路が備えら
れ、熱い主ガス流がロータに到達しないように緩衝作用
を与える。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様におい
て、ガスタービンエンジンの冷却構成要素の冷却空気送
り出し装置が、タービン組み立て体と、圧縮機セクショ
ンと、空気送り出し装置を圧縮機セクションに流体連通
している圧縮機吐出プレナムとを有する。冷却空気送り
出し装置は、圧縮機セクションとタービン組み立て体と
の間に流体通路を設ける手段を備える。流体通路が圧縮
機吐出プレナムをエンジン構成要素と相互に連結して冷
却し、その結果、圧縮機セクションが作動状態にある
時、冷却流体を流すことになる。タービン組み立て体
は、第一側部及び第二側部と、該第一側部と第二側部と
の間で軸方向に延びている複数のスロットを有する外周
とを備えるディスクを有する。複数のスロットの対応す
るそれぞれに付け根部分が配置された複数のブレードが
又、備えられる。付け根部分とスロットの関係が、ディ
スクの第一側部からディスクの第二側部に全体的に先細
にされた断面を有するキャビティを形成する。本発明の
別の態様において、タービン組み立て体は、第一側部及
び第二側部と、該第一側部と第二側部との間で軸方向に
延びている複数のスロットを有する外周とを備えるディ
スクと、複数のスロットの対応するそれぞれに付け根部
分が配置された複数のブレードとを備える。付け根部分
とスロットの関係が、ディスクの第一部分からディスク
の第二部分に全体的に先細にされた断面を有するキャビ
ティを形成する。
て、ガスタービンエンジンの冷却構成要素の冷却空気送
り出し装置が、タービン組み立て体と、圧縮機セクショ
ンと、空気送り出し装置を圧縮機セクションに流体連通
している圧縮機吐出プレナムとを有する。冷却空気送り
出し装置は、圧縮機セクションとタービン組み立て体と
の間に流体通路を設ける手段を備える。流体通路が圧縮
機吐出プレナムをエンジン構成要素と相互に連結して冷
却し、その結果、圧縮機セクションが作動状態にある
時、冷却流体を流すことになる。タービン組み立て体
は、第一側部及び第二側部と、該第一側部と第二側部と
の間で軸方向に延びている複数のスロットを有する外周
とを備えるディスクを有する。複数のスロットの対応す
るそれぞれに付け根部分が配置された複数のブレードが
又、備えられる。付け根部分とスロットの関係が、ディ
スクの第一側部からディスクの第二側部に全体的に先細
にされた断面を有するキャビティを形成する。本発明の
別の態様において、タービン組み立て体は、第一側部及
び第二側部と、該第一側部と第二側部との間で軸方向に
延びている複数のスロットを有する外周とを備えるディ
スクと、複数のスロットの対応するそれぞれに付け根部
分が配置された複数のブレードとを備える。付け根部分
とスロットの関係が、ディスクの第一部分からディスク
の第二部分に全体的に先細にされた断面を有するキャビ
ティを形成する。
【０００５】
【実施例】図１に、エンジンのタービンセクション１４
の構成要素の冷却のための冷却空気送り出し装置１２を
示すために、全部ではないが、ガスタービンエンジン１
０の断面を示す。エンジン１０は、外側ケース１６と、
燃焼器セクション１８と、圧縮機セクション２０と、空
気送り出し装置１２を燃焼器セクション１８に流体連通
する圧縮機吐出プレナム２２とを備える。プレナム２２
は、外部ケース１６と、部分的に燃焼器セクション１８
を囲んでいる多部品内壁２４とで、その一部分が形成さ
れる。圧縮機セクション２０は、縦方向に延びてガス化
タービン２９により駆動される中心シャフト２８に設け
た複数の回転可能なブレード２６を備える。複数の圧縮
機ステータ翼３０が、外側ケース１６から延び、回転可
能なブレード列間で軸方向に配置される。圧縮機セクシ
ョン２０は、一つの段しか示していないが、多段式の軸
流圧縮機である。燃焼器セクション１８は、１つしか示
していないが、複数の支持部３３によりプレナム２２内
に支持される環状燃焼室３２を備える。複数の燃料ノズ
ル３４（１つ示す）が、圧縮機セクション２０の近くの
燃焼室３２の端部で、プレナム２２内に配置される。タ
ービンセクション１４は、一体に形成された第一段ノズ
ルとシュラウドとの組み立て３８との中に一部分が配置
されるガス化タービン２９を備える。組み立て体３８
は、複数の個々のノズルとシュラウド部材３９を備え、
加熱及び冷却に際して、急速な熱膨張を阻止できるよう
に組み立てられた、熱的性質の異なる一連の部材４０に
より、中心シャフト２８から支持される。部材４０は、
軸受けハウジング装置４６に設置される。ノズル支持ケ
ース４８が、外側ケース１６内に配置され、図示しない
複数のボルトと合くぎでケース１６に設置される。
の構成要素の冷却のための冷却空気送り出し装置１２を
示すために、全部ではないが、ガスタービンエンジン１
０の断面を示す。エンジン１０は、外側ケース１６と、
燃焼器セクション１８と、圧縮機セクション２０と、空
気送り出し装置１２を燃焼器セクション１８に流体連通
する圧縮機吐出プレナム２２とを備える。プレナム２２
は、外部ケース１６と、部分的に燃焼器セクション１８
を囲んでいる多部品内壁２４とで、その一部分が形成さ
れる。圧縮機セクション２０は、縦方向に延びてガス化
タービン２９により駆動される中心シャフト２８に設け
た複数の回転可能なブレード２６を備える。複数の圧縮
機ステータ翼３０が、外側ケース１６から延び、回転可
能なブレード列間で軸方向に配置される。圧縮機セクシ
ョン２０は、一つの段しか示していないが、多段式の軸
流圧縮機である。燃焼器セクション１８は、１つしか示
していないが、複数の支持部３３によりプレナム２２内
に支持される環状燃焼室３２を備える。複数の燃料ノズ
ル３４（１つ示す）が、圧縮機セクション２０の近くの
燃焼室３２の端部で、プレナム２２内に配置される。タ
ービンセクション１４は、一体に形成された第一段ノズ
ルとシュラウドとの組み立て３８との中に一部分が配置
されるガス化タービン２９を備える。組み立て体３８
は、複数の個々のノズルとシュラウド部材３９を備え、
加熱及び冷却に際して、急速な熱膨張を阻止できるよう
に組み立てられた、熱的性質の異なる一連の部材４０に
より、中心シャフト２８から支持される。部材４０は、
軸受けハウジング装置４６に設置される。ノズル支持ケ
ース４８が、外側ケース１６内に配置され、図示しない
複数のボルトと合くぎでケース１６に設置される。
【０００６】図２、３、４で、ガスタービン２９が、ロ
ータすなわちディスク５２を中に有するタービンロータ
組み立て体５０を備えることを示す。ディスク５２は、
第一側部５４と第二側部５６との間に軸方向の幅を有す
る。さらに、タービンロータ組み立て体５０は、外周５
８を備える。１つしか示していないが、複数のスロット
６０が外周５８内で半径方向に配置され、第一側部５４
と第二側部５６との間の幅内で中心線６２の周囲に軸方
向に均一に延びる。複数のスロット６０のそれぞれが所
定の形状を有する。例えば、この出願では、複数のスロ
ット６０のそれぞれが、全体的にモミの木の形状すなわ
ち断面形状を有し、複数の接触面６４と空間面６６とを
備える。第一側部５４でのモミの木の形状のスロット６
０の形状すなわち断面形状は、中心線６２に対し対称的
に間隔をもっており、外形６８によって指示されるよう
な所定の断面積を有する。モミの木形スロット６０の第
二側部５６は、中心線６２に対し対称的に間隔をもって
おり、外形７０により指示されるような所定の断面積を
有する。第一側部５４での所定の断面積は、第二側部５
６での所定の断面より大きい。言い換えると、第一側部
５４と第二側部５６との間の幅を通してスロット６０の
それぞれの形状が、図４の断面部分に示されるように、
空間面６６のみについてみると、先細にされた輪郭を呈
する。
ータすなわちディスク５２を中に有するタービンロータ
組み立て体５０を備えることを示す。ディスク５２は、
第一側部５４と第二側部５６との間に軸方向の幅を有す
る。さらに、タービンロータ組み立て体５０は、外周５
８を備える。１つしか示していないが、複数のスロット
６０が外周５８内で半径方向に配置され、第一側部５４
と第二側部５６との間の幅内で中心線６２の周囲に軸方
向に均一に延びる。複数のスロット６０のそれぞれが所
定の形状を有する。例えば、この出願では、複数のスロ
ット６０のそれぞれが、全体的にモミの木の形状すなわ
ち断面形状を有し、複数の接触面６４と空間面６６とを
備える。第一側部５４でのモミの木の形状のスロット６
０の形状すなわち断面形状は、中心線６２に対し対称的
に間隔をもっており、外形６８によって指示されるよう
な所定の断面積を有する。モミの木形スロット６０の第
二側部５６は、中心線６２に対し対称的に間隔をもって
おり、外形７０により指示されるような所定の断面積を
有する。第一側部５４での所定の断面積は、第二側部５
６での所定の断面より大きい。言い換えると、第一側部
５４と第二側部５６との間の幅を通してスロット６０の
それぞれの形状が、図４の断面部分に示されるように、
空間面６６のみについてみると、先細にされた輪郭を呈
する。
【０００７】さらに、タービンロータ組み立て体５０
が、複数のスロット６０の対応するそれぞれに取り外し
可能に配置された複数のブレード７４を備える。複数の
ブレード７４のそれぞれが、第一側部７８と第二側部８
０との間に形成されている所定の幅を有する付け根部分
７６を備える。第一側部７８と第二側部８０のそれぞれ
は、全体的に平坦な形状を有する。第一側部７８から第
二側部８０の幅で延びている付け根７６の断面は、全体
的にモミの木の形状８２を有する。モミの木の形状８２
は、従来の設計であり、第一側部７８と第二側部８０の
それぞれで中心線６２に対し対称であり、第一側部７８
から第二側部８０まで一定の断面を有し、複数の接触面
８６とその上に形成される複数の空間面８８とを有する
複数の突出部８４を備える。組み立てられた配置では、
タービンロータ組み立て体５０は、ディスク５２内のス
ロット６０とブレード７４の付け根７６との間に挟まれ
た空間すなわちキャビティ９０を備える。スロット６０
とブレード７４の付け根部分７６の構成のために、キャ
ビティ９０が、スロット６０の第二側部５６の近くより
スロット６０の第一側部５４の近くで、より大きな断面
積を有する。このように、キャビティ９０は、全体的に
先細にした円錐輪郭すなわち円錐型を有する。キャビテ
ィ９０は、ブレード７４の付け根部分７６のモミの木の
形状８２上の空間面８８とスロット６０の空間面６６と
の間に、ほぼ形成される。キャビティ９０は、ディスク
５２とブレード付け根７６との間で先細にされる（ディ
スクの第一側部５４からディスクの第二側部５６に向か
って軸方向に収束している）。
が、複数のスロット６０の対応するそれぞれに取り外し
可能に配置された複数のブレード７４を備える。複数の
ブレード７４のそれぞれが、第一側部７８と第二側部８
０との間に形成されている所定の幅を有する付け根部分
７６を備える。第一側部７８と第二側部８０のそれぞれ
は、全体的に平坦な形状を有する。第一側部７８から第
二側部８０の幅で延びている付け根７６の断面は、全体
的にモミの木の形状８２を有する。モミの木の形状８２
は、従来の設計であり、第一側部７８と第二側部８０の
それぞれで中心線６２に対し対称であり、第一側部７８
から第二側部８０まで一定の断面を有し、複数の接触面
８６とその上に形成される複数の空間面８８とを有する
複数の突出部８４を備える。組み立てられた配置では、
タービンロータ組み立て体５０は、ディスク５２内のス
ロット６０とブレード７４の付け根７６との間に挟まれ
た空間すなわちキャビティ９０を備える。スロット６０
とブレード７４の付け根部分７６の構成のために、キャ
ビティ９０が、スロット６０の第二側部５６の近くより
スロット６０の第一側部５４の近くで、より大きな断面
積を有する。このように、キャビティ９０は、全体的に
先細にした円錐輪郭すなわち円錐型を有する。キャビテ
ィ９０は、ブレード７４の付け根部分７６のモミの木の
形状８２上の空間面８８とスロット６０の空間面６６と
の間に、ほぼ形成される。キャビティ９０は、ディスク
５２とブレード付け根７６との間で先細にされる（ディ
スクの第一側部５４からディスクの第二側部５６に向か
って軸方向に収束している）。
【０００８】図１でもっと明らかに示すように、冷却空
気送り出し装置が、圧縮機吐出プレナム２２をタービン
セクション１４と相互に連結する流体通路９４を備える
ための手段９２を、有する。作動の際に、矢印９６で指
示される流体の流れが、流体通路９４に生じる。この実
施例では、流体通路９４を設ける手段９２が、エンジン
１０内に、複数の内部通路１００を備え、この通路１０
０に冷却流体９６の流れが通される。例えば、内部通路
１００の一部は、軸受けハウジング４６と燃焼室支持部
３３との中間にある。燃焼室３２は、プレナム２２内に
間隔をおいて半径方向に配置され、その間に隙間を有
し、冷却流体の流れがそこを貫通する。さらに、冷却流
体９６の流れの通路９４は、部材４０内に、複数の通路
１０４を備える。複数の通路１０４が、内部通路１００
をタービンディスク５２とブレード７４の付け根７６の
間に挟まれたキャビティ９０に、相互に連結する。図５
に、別のタービンロータ組み立て体５０’を示す。ディ
スク５２は、全体的にベルマウス形状を有する複数のス
ロット６０を備え、複数のタービンブレード７４の付け
根７６のそれぞれは、ドッグボーン形状を有する。さら
に、他の場合に、軸受け１１０は、ディスク５２と個々
のブレード７４との間に挟まれている。簡単に言えば、
スロット６０のそれぞれとブレード７４とか軸受け１１
０との関係が、ディスク５２内のスロット６０のそれぞ
れとブレード７４の付け根部分７６との間に挟まれるキ
ャビティ９０を形成する。スロット６０とブレード７４
の付け根部分７６の構成のために、スロット６０の第二
側部５６の近くよりも、スロット６０の第一側部５４の
近くで、キャビティ９０がより大きな断面積を有する。
キャビティ９０の少なくとも一部が、ディスク５２とブ
レード付け根７６との間で、先細にされる（ディスクの
第一側部５４からディスクの第二側部５６に向かって軸
方向に収束している）。
気送り出し装置が、圧縮機吐出プレナム２２をタービン
セクション１４と相互に連結する流体通路９４を備える
ための手段９２を、有する。作動の際に、矢印９６で指
示される流体の流れが、流体通路９４に生じる。この実
施例では、流体通路９４を設ける手段９２が、エンジン
１０内に、複数の内部通路１００を備え、この通路１０
０に冷却流体９６の流れが通される。例えば、内部通路
１００の一部は、軸受けハウジング４６と燃焼室支持部
３３との中間にある。燃焼室３２は、プレナム２２内に
間隔をおいて半径方向に配置され、その間に隙間を有
し、冷却流体の流れがそこを貫通する。さらに、冷却流
体９６の流れの通路９４は、部材４０内に、複数の通路
１０４を備える。複数の通路１０４が、内部通路１００
をタービンディスク５２とブレード７４の付け根７６の
間に挟まれたキャビティ９０に、相互に連結する。図５
に、別のタービンロータ組み立て体５０’を示す。ディ
スク５２は、全体的にベルマウス形状を有する複数のス
ロット６０を備え、複数のタービンブレード７４の付け
根７６のそれぞれは、ドッグボーン形状を有する。さら
に、他の場合に、軸受け１１０は、ディスク５２と個々
のブレード７４との間に挟まれている。簡単に言えば、
スロット６０のそれぞれとブレード７４とか軸受け１１
０との関係が、ディスク５２内のスロット６０のそれぞ
れとブレード７４の付け根部分７６との間に挟まれるキ
ャビティ９０を形成する。スロット６０とブレード７４
の付け根部分７６の構成のために、スロット６０の第二
側部５６の近くよりも、スロット６０の第一側部５４の
近くで、キャビティ９０がより大きな断面積を有する。
キャビティ９０の少なくとも一部が、ディスク５２とブ
レード付け根７６との間で、先細にされる（ディスクの
第一側部５４からディスクの第二側部５６に向かって軸
方向に収束している）。
【０００９】図６に、他のタービンロータ組み立て体５
０”を示す。ディスク５２は、太くて短い全体的に矢印
形状を有する複数のスロット６０を備え、複数のタービ
ンブレード７４の付け根７６のそれぞれが、全体的に丸
みのあるモミの木型形状を有する。さらに、別の形態と
して、案内部材１１８を有する円筒形軸受け１１６が、
ディスク５２と個々のブレード７４との間に挟まれる。
簡単に言えば、スロット６０のそれぞれとブレード７４
との間の関係が、ディスク５２内のスロット６０のそれ
ぞれとブレード７４の付け根部分７６との間に挟まれる
キャビティ９０を形成する。スロット６０とブレード７
４の付け根部分７６の構成のために、スロット６０の第
二側部５６の近くよりも、スロット６０の第一側部５４
の近くで、キャビティ９０はより大きな断面積を有す
る。このように、キャビティ９０は、全体として先細に
された輪郭すなわち先細にされた形状を有する。キャビ
ティ９０は、一般に、ブレード７４の付け根部分７６上
の空間面８８とスロット６０の空間面６６との間に形成
される。キャビティ９０は、ディスク５２とブレード付
け根７６との間で、先細にされる（ディスクの第一側部
５４からディスクの第二側部５６に向かって軸方向に収
束している）。
０”を示す。ディスク５２は、太くて短い全体的に矢印
形状を有する複数のスロット６０を備え、複数のタービ
ンブレード７４の付け根７６のそれぞれが、全体的に丸
みのあるモミの木型形状を有する。さらに、別の形態と
して、案内部材１１８を有する円筒形軸受け１１６が、
ディスク５２と個々のブレード７４との間に挟まれる。
簡単に言えば、スロット６０のそれぞれとブレード７４
との間の関係が、ディスク５２内のスロット６０のそれ
ぞれとブレード７４の付け根部分７６との間に挟まれる
キャビティ９０を形成する。スロット６０とブレード７
４の付け根部分７６の構成のために、スロット６０の第
二側部５６の近くよりも、スロット６０の第一側部５４
の近くで、キャビティ９０はより大きな断面積を有す
る。このように、キャビティ９０は、全体として先細に
された輪郭すなわち先細にされた形状を有する。キャビ
ティ９０は、一般に、ブレード７４の付け根部分７６上
の空間面８８とスロット６０の空間面６６との間に形成
される。キャビティ９０は、ディスク５２とブレード付
け根７６との間で、先細にされる（ディスクの第一側部
５４からディスクの第二側部５６に向かって軸方向に収
束している）。
【００１０】全体として先細にされた断面積を有するキ
ャビティ９０を形成するためには、スロット６０の形状
及びこれに組み合わせるブレード７４の付け根部分７６
の形状は、どのような形状でもよい。作動に際して、送
り出し装置１２で使用される圧縮機セクション２０から
冷却流体又は空気を流体通路９４に供給する手段９２
が、ガスタービンエンジン１０内で使用される構成要素
の寿命を増大させるとともに、ガスタービンエンジン１
０の効率と動力を増大する。次の作動は、第一段タービ
ン３８についてのものであるが、残りのタービン段にお
ける冷却作動も同様の方法で行われる。圧縮機セクショ
ン２０から圧縮空気の一部が流出され、矢印９６で示さ
れた冷却流体の流れを形成し、タービン組み立て体３８
を冷却するために使用される。空気は、圧縮機セクショ
ン２０から圧縮機吐出プレナム２２に出て、流体通路９
４の一部に入る。このようにして、矢印９６で示された
冷却空気の流れが、内部通路１００に入り、部材４０内
の複数の通路１０４へ入る。冷却空気９６の流れは、複
数の通路１０４から、タービンディスク５２とブレード
７４の付け根部分７６の間に形成されたキャビティ９０
に続く。
ャビティ９０を形成するためには、スロット６０の形状
及びこれに組み合わせるブレード７４の付け根部分７６
の形状は、どのような形状でもよい。作動に際して、送
り出し装置１２で使用される圧縮機セクション２０から
冷却流体又は空気を流体通路９４に供給する手段９２
が、ガスタービンエンジン１０内で使用される構成要素
の寿命を増大させるとともに、ガスタービンエンジン１
０の効率と動力を増大する。次の作動は、第一段タービ
ン３８についてのものであるが、残りのタービン段にお
ける冷却作動も同様の方法で行われる。圧縮機セクショ
ン２０から圧縮空気の一部が流出され、矢印９６で示さ
れた冷却流体の流れを形成し、タービン組み立て体３８
を冷却するために使用される。空気は、圧縮機セクショ
ン２０から圧縮機吐出プレナム２２に出て、流体通路９
４の一部に入る。このようにして、矢印９６で示された
冷却空気の流れが、内部通路１００に入り、部材４０内
の複数の通路１０４へ入る。冷却空気９６の流れは、複
数の通路１０４から、タービンディスク５２とブレード
７４の付け根部分７６の間に形成されたキャビティ９０
に続く。
【００１１】作動に際して、付け根部分７６とブレード
７４とのモミの木の形状８２上の複数の接触面８６が、
スロット６０の複数の接触面６４の対応するそれぞれと
接触している。ブレード７４の付け根部分７６のモミの
木の形状８２上の空間面８８と、スロット６０の空間面
６６との間に全体として形成されるキャビティ９０は、
冷却流体又は冷却空気９６を通す。ディスク５２とブレ
ード付け根７６との間で先細にされた（軸方向に収束し
ている）キャビティ９０は、軸流冷却キャビティ９０の
全体の長さに沿って、ディスクとブレードのインタフェ
ースで軸方向に制御された熱消散率を持続する。このよ
うにして、冷却空気送り出し装置１２は、ガスタービン
エンジン１０の内部構成要素への高温動力ガスの摂取を
妨げ、軸流冷却キャビティ９０の全体の長さに沿って、
ディスク５２とブレード７４の間に制御された熱消散率
を提供する。さらに、改良されたタービン冷却装置の本
来の効果が、圧縮機セクション２０から冷却空気流出の
より効果的な使用法を提供し、エンジンの構成要素の寿
命と効率を増大し、圧縮空気の主な部分がエンジンに対
して主ガス流を残すことを保証する。
７４とのモミの木の形状８２上の複数の接触面８６が、
スロット６０の複数の接触面６４の対応するそれぞれと
接触している。ブレード７４の付け根部分７６のモミの
木の形状８２上の空間面８８と、スロット６０の空間面
６６との間に全体として形成されるキャビティ９０は、
冷却流体又は冷却空気９６を通す。ディスク５２とブレ
ード付け根７６との間で先細にされた（軸方向に収束し
ている）キャビティ９０は、軸流冷却キャビティ９０の
全体の長さに沿って、ディスクとブレードのインタフェ
ースで軸方向に制御された熱消散率を持続する。このよ
うにして、冷却空気送り出し装置１２は、ガスタービン
エンジン１０の内部構成要素への高温動力ガスの摂取を
妨げ、軸流冷却キャビティ９０の全体の長さに沿って、
ディスク５２とブレード７４の間に制御された熱消散率
を提供する。さらに、改良されたタービン冷却装置の本
来の効果が、圧縮機セクション２０から冷却空気流出の
より効果的な使用法を提供し、エンジンの構成要素の寿
命と効率を増大し、圧縮空気の主な部分がエンジンに対
して主ガス流を残すことを保証する。
【００１２】本発明の他の目的と利点は、図面と説明及
び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図１】本発明の実施例のガスタービンエンジンの側断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の実施例の図１の拡大断面図である。
【図３】図２の線３−３からみた、タービンロータ組み
立て体の一部を通過する拡大図である。
立て体の一部を通過する拡大図である。
【図４】図３の線４内にみられるようなタービンロータ
にタービンブレードを設置するジョイントの拡大部分断
面図である。
にタービンブレードを設置するジョイントの拡大部分断
面図である。
【図５】別の場合のスロットと付け根の形状の拡大部分
断面図である。
断面図である。
【図６】他の場合のスロットと付け根の形状の拡大部分
断面図である。
断面図である。
１０ ガスタービンエンジン １２ 冷却空気配送り出し装置 １４ タービンセクション １６ 外側ケース １８ 燃焼器セクション ２０ 圧縮機セクション ２２ 圧縮機吐出プレナム ２４ 内壁 ２６、７４ ブレード ２８ 中心シャフト ２９ ガス化タービン ３０ 圧縮機ステータ翼 ３２ 燃焼室 ３３ 支持部 ３４ ノズル ３８ シュラウド組み立て ３９ シュラウド部材 ４０ 部材 ４６ 軸受けハウジング装置 ４８ ノズル支持ケース ５０ タービンロータ組み立て体 ５２ ディスク ５４、 ５６、７８、８０ 側部 ５８ 外周 ６０ スロット ６２ 中心線 ６６、８８ 空間面 ７６ 付け根 ８２ モミの木の形状 ８４ 突出部 ９０ キャビティ ９２ 手段 ９４、１００、１０４ 通路 ９６ 矢印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボリス グレザー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92014 デル マー マンゴー ドライヴ 13495 (72)発明者 アーロン アール フィールスタイン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92101 サンディエゴ 355 ウェスト ジ ー ストリート 820 (72)発明者 ラッセル ビー ジョーンズ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92126 サンディエゴ ポラリス ドライ ヴ 11551
Claims (10)
- 【請求項１】 タービン組み立て体と、圧縮機セクショ
ンと、前記圧縮機セクションに流体連通している圧縮機
吐出プレナムとを有するガスタービンエンジンの構成要
素の冷却のための冷却空気送り出し装置であって、 前記圧縮機セクションと前記タービン組み立て体との間
にあって、前記圧縮機吐出プレナムを冷却すべきエンジ
ン構成要素と相互に連結し、前記圧縮機セクションが作
動状態にある時、冷却流体を流す流体流量通路を形成す
る手段が設けられ、 前記タービン組み立て体は、第一側部と、第二側部と、
該第一側部と該第二側部との間で軸方向に延びている複
数のスロットを有する外周と、複数の前記スロットの対
応するそれぞれに付け根部分が配置された複数のブレー
ドと、を備えるディスクを有し、 前記付け根部分とスロットの関係が、前記ディスクの前
記第一側部から前記ディスクの前記第二側部に向かって
全体的に減少している断面のキャビティを形成するもの
であることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記キャビティの全体的に減少している
前記断面が、全体的に先細にされた形状を有することを
特徴とする請求項１に記載の冷却空気送り出し装置。 - 【請求項３】 全体的に減少している前記断面が、前記
第一側部と前記第二側部との間の軸方向の長さに比例す
る割合で減少することを特徴とする請求項２に記載の冷
却空気送り出し装置。 - 【請求項４】 複数の前記スロットのそれぞれが、全体
的に先細にされた断面を有する部分を有することを特徴
とする請求項１に記載の冷却空気送り出し装置。 - 【請求項５】 複数の前記ブレードのそれぞれの前記付
け根部分が、前記第一側部から前記第二側部に延びてい
るほぼ一定の断面を有することを特徴とする請求項４に
記載の冷却空気送り出し装置。 - 【請求項６】 第一側部と、第二側部と、前記第一側部
と前記第二側部との間で軸方向に延びている複数のスロ
ットを有する外周と、複数の前記スロットの対応するそ
れぞれに付け根部分が配置された複数のブレードとを有
するディスクを備えるタービン組み立て体であって、 前記付け根部分とスロットの関係が、前記ディスクの前
記第一側部から前記ディスクの前記第二側部に向かって
全体的に減少している断面を有するキャビティを形成す
るものであることを特徴とする組み立て体。 - 【請求項７】 前記キャビティの減少している前記断面
が、全体として先細にされた形状を有することを特徴と
する請求項６に記載のタービン組み立て体。 - 【請求項８】 全体として減少している前記断面が、前
記第一側部と前記第二側部との間の軸方向の長さに比例
する割合で減少することを特徴とする請求項７に記載の
タービン組み立て体。 - 【請求項９】 複数の前記スロットのそれぞれが、全体
として先細にされた断面を有する部分を有することを特
徴とする請求項６に記載のタービン組み立て体。 - 【請求項１０】 複数の前記ブレードのそれぞれの前記
付け根部分が、前記第一側部から前記第二側部に延びて
いるほぼ一定の断面を有することを特徴とする請求項９
に記載のタービン組み立て体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/331403 | 1994-10-31 | ||
| US08/331,403 US5511945A (en) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Turbine motor and blade interface cooling system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08177404A true JPH08177404A (ja) | 1996-07-09 |
Family
ID=23293804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7266906A Pending JPH08177404A (ja) | 1994-10-31 | 1995-10-16 | 改良されたタービンロータとタービンブレードのインタフェース冷却装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5511945A (ja) |
| EP (1) | EP0709547B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08177404A (ja) |
| DE (1) | DE69507424T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011021543A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Hitachi Ltd | 動翼装着部洗浄機能を備えた蒸気タービン |
| JP2015092076A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-14 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | タービンアセンブリに冷却を提供するための方法およびシステム |
Families Citing this family (26)
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| US5759012A (en) * | 1996-12-13 | 1998-06-02 | Caterpillar Inc. | Turbine disc ingress prevention method and apparatus |
| US6158961A (en) * | 1998-10-13 | 2000-12-12 | General Electric Compnay | Truncated chamfer turbine blade |
| US6183202B1 (en) * | 1999-04-30 | 2001-02-06 | General Electric Company | Stress relieved blade support |
| US6592330B2 (en) * | 2001-08-30 | 2003-07-15 | General Electric Company | Method and apparatus for non-parallel turbine dovetail-faces |
| US6773234B2 (en) | 2002-10-18 | 2004-08-10 | General Electric Company | Methods and apparatus for facilitating preventing failure of gas turbine engine blades |
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| US7722315B2 (en) * | 2006-11-30 | 2010-05-25 | General Electric Company | Method and system to facilitate preferentially distributed recuperated film cooling of turbine shroud assembly |
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| FR3070183B1 (fr) * | 2017-08-18 | 2019-09-13 | Safran Aircraft Engines | Turbine pour turbomachine |
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| GB1350471A (en) * | 1971-05-06 | 1974-04-18 | Secr Defence | Gas turbine engine |
| GB1491480A (en) * | 1975-07-28 | 1977-11-09 | Rolls Royce | Fixing blades for fluid flow machines |
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- 1995-09-06 EP EP95306238A patent/EP0709547B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-16 JP JP7266906A patent/JPH08177404A/ja active Pending
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