JPH11236802A - 高圧タービン - Google Patents

高圧タービン

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JPH11236802A
JPH11236802A JP10356841A JP35684198A JPH11236802A JP H11236802 A JPH11236802 A JP H11236802A JP 10356841 A JP10356841 A JP 10356841A JP 35684198 A JP35684198 A JP 35684198A JP H11236802 A JPH11236802 A JP H11236802A
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ロバート・プロクター
Edward P Brill
エドワード・パトリック・ブリル
Steven Alan Ross
スティーブン・アラン・ロス
Robert J Albers
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John C Brauer
ジョン・クリストファー・ブラウアー
Gulcharan S Brainch
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Dean T Lenahan
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    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧タービン及び高圧タービン羽根冷却流の
性能を低下させる前側外側封じ（ＦＯＳ）側路流を減ら
すか又はなくすようにする構成の高圧タービンを提供す
る。 【解決手段】 不動の部品（１４）と、回転封じ（１
６）と、前記不動の部品及び前記回転封じの間にある第
１及び第２の旋回空所（２２、５２）と、前記不動の部
品を通抜けて前記第２の空所（５２）に開口する複数個
のブロッカ孔（５０）とを有する。一実施態様では、ブ
ロッカ孔は前記封じの回転方向に対して接線方向に約４
５°の角度を持つ向きである。ブロッカ孔の数は公知の
タービンで使われているブロッカ孔の数より大幅に（例
えば、５０％）削減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は全般的にガスタービ
ン機関、更に具体的に言えば、高圧タービンの前側外側
封じを通過する空気の摩擦による加熱を減らすことに関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般的にガスタービン機関は、機関の中
を流れる空気を圧縮するための高圧圧縮機と、燃料を圧
縮空気と混合し点火して高エネルギ・ガス流を作る燃焼
器と、高圧タービンとを含んでいる。高圧圧縮機、燃焼
器及び高圧タービンを包括的にコア・エンジンと呼ぶこ
とがある。こういうガスタービン機関は、圧縮空気を更
に圧縮して高圧圧縮機に供給するための低圧圧縮機また
は昇圧機をも含むことがある。
【０００３】高圧タービンの円板リム温度が動作限界に
近づく場合、リム空所冷却装置が必要である。風損カバ
ー及び真っ直ぐなまたは段階形封じのような摩擦の小さ
い装置を使って、冷却温度を制御し、こうして重要な部
品を次第に厳しくなる機関サイクル状態から保護する。
更に、前側外側封じ（ＦＯＳ）流及びＦＯＳ側路流の組
合わせを使って、前側リム空所に妥当に冷たい空気を供
給している。ＦＯＳ側路流は、それが封じにおける摩擦
加熱の影響を受けないので有効である。然し、この側路
流は高圧タービン及び高圧タービン羽根冷却流の性能を
低下させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】性能の目標が更に厳し
くなると、ＦＯＳ側路流を減らすか又はなくさなければ
ならない。勿論、このＦＯＳ側路流を減らし又はなくし
たことが、冷却条件を満足することに悪影響を与えては
ならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記並びにその他の目的
は、本発明によるブロッカ孔（ｂｌｏｃｋｅｒ ｈｏｌ
ｅ）及び旋回誘起孔の構成によって達成することができ
る。更に具体的に言うと、一態様では、ブロッカ孔が封
じの回転方向に対して接線方向に４５°の角度を持つ向
きになっていて、この結果、旋回空所に噴射される前
に、空気に予め旋回作用が加えられる。更に、ブロッカ
孔の数は、公知のゼネラル・エレクトリック・カンパニ
イ製のＣＦＭ５６タービンで使われているブロッカ孔の
数の５０％も削減してある。更に、公知のように空気を
第１の旋回空所に噴射する代わりに、空気が第２の旋回
空所に噴射される。
【０００６】ブロッカ孔を封じの回転方向に対して接線
方向に４５°の角度の向きにし、ブロッカ孔を第２の旋
回空所に開口するように位置決めし、そして流れの面積
を約５０％減らしたことの組合わせの効果として、ブロ
ッカ孔の圧力比が増加する。ブロッカ孔の圧力比が増加
すると、ブロッカ孔の出口速度が一層高くなり、これが
旋回空所の入口での旋回を最大にする。
【０００７】従って、上に述べたブロッカ孔は、背圧を
与えるだけでなく、旋回誘起装置としても作用する。第
２の旋回空所に噴射される空気に旋回を誘起することに
より、タービン円板リム冷却効果が一層よくなる。この
結果は、普通であれば予想される機関の性能の犠牲を伴
うことなく、次第に厳しくなるサイクル状態で、妥当な
金属温度を保つことを容易にする。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明はオハイオ州シンシナティ
所在のゼネラル・エレクトリック・カンパニイから商業
的に入手し得るＣＦＭ５６型ＨＰタービンのような高圧
タービンに関連して特に役立つと考えられる。然し、本
発明は、他の高圧タービンに関連して利用することもで
き、これから説明する特定のタービン形式で実施するこ
とに制限されない。
【０００９】更に具体的に言うと、公知のブロッカ孔構
成を持つＣＦＭ５６タービン１０の一部分の略図である
図１について説明すると、タービン１０が、公知のよう
に、回転部品１２及び不動の部品１４を含む。１つの回
転部品１２は、例えば封じ１６である。前側外側封じ
（ＦＯＳ）流１８及びＦＯＳ側路流２０のような複数個
の流路がタービン１０の少なくとも一部分を通抜ける。
例えば、流路１８は、封じ１６と不動の部品１４の間の
第１の旋回空所２２を通って前側リム空所２４に達す
る。空気は、圧縮機送出し圧力（ＣＤＰ）の封じ出口空
気２６及びノズル冷却空気２８の両方から流路１８に供
給される。ＦＯＳ側路流にはＣＤＰ封じ出口空気２６か
ら空気が供給される。
【００１０】図１に示すように、ブロッカ孔３０が不動
の部品１４に形成されていて、封じ出口空気２６がブロ
ッカ孔３０を通って第１の旋回空所２２に入る。ブロッ
カ孔３０を通る空気流が封じ１６に対する背圧を作り、
封じ１６からの高圧タービン羽根冷却空気の漏れを制限
する。実際には、ＣＦＭ５６タービンでは、複数個のブ
ロッカ孔３０が設けられている。
【００１１】然し、ブロッカ孔３０を通る空気流によ
り、旋回していない空気が第１の旋回空所２２に噴射さ
れる。その結果、回転封じ１６が空所の空気により多く
の正味のトルクを加え、従ってより多くの熱を与える。
空所により多くの熱を注入する結果、高圧タービン及び
高圧タービン羽根冷却流の性能が低下する。図２は本発
明の１実施例による旋回誘起兼用のブロッカ孔５０の構
成の略図である。具体的に言うと、第１の旋回空所２２
に空気を噴射する代わりに、空気が第２の旋回空所５２
に噴射される。更に、ブロッカ孔５０は封じ１６の回転
方向に対して接線方向に４５°の角度の向きを持ち、こ
の結果、第２の旋回空所５２に噴射される前に空気に予
め旋回作用が加えられる。更に、孔５０の数は、公知の
ＣＦＭ５６タービンで使われている孔３０（図１）の数
の５０％も削減されている。
【００１２】孔５０の向きを封じ１６の回転方向に対し
て接線方向に４５°の角度にし、孔５０が第２の旋回空
所５２に開口するように位置決めし、流れの面積を約５
０％減らすという組合わせの効果として、ブロッカ孔の
圧力比が増加する。ブロッカ孔の圧力比が増加すると、
孔の出口速度が一層高くなり、それが空所の入口での旋
回を最大にする。
【００１３】従って、ブロッカ孔５０は背圧を作るだけ
でなく、旋回誘起装置としても作用する。第２の旋回空
所５２に噴射される空気に旋回を誘起することにより、
タービン円板リム冷却効果が一層よくなる。この結果
は、普通予想されている機関の性能の犠牲を伴わずに、
次第に厳しくなるサイクル状態のもとで、妥当な金属温
度を保つことを容易にする。
【００１４】勿論、ブロッカ孔５０が、封じ１６の回転
方向に対して４５°以外の角度で伸びることも考えられ
る。更に、第２の空所５２に開口する代わりに、接線方
向の向きを持つ孔５０が第１の空所２２に開口しても、
幾分の利点が得られる。更に、封じ１６と不動の部品１
４の間に２つより多くの旋回空所を形成することができ
る。例えば、３つまたは更に多くの旋回空所を設けるこ
とができる。２つより多くの旋回空所を形成する場合、
流れは封じの下流側の端にある旋回空所に向けることが
できる。
【００１５】本発明の種々の実施例についてこれまで説
明したところから、本発明の目的が達成されることは明
らかである。本発明を詳しく説明し図面に例示したが、
これは例であって、例に過ぎず、本発明を制約するもの
と解してはならないことを明瞭に承知されたい。すなわ
ち、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって限
定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のブロッカ孔構成のタービン円板リムの概
略断面図である。
【図２】本発明の１実施例による旋回誘起兼用のブロッ
カ孔構成を持つタービン円板リムの概略断面図である。
【符号の説明】
１２ 回転部品 １４ 不動の部品 １６ 封じ １８ 前側外側封じ（ＦＯＳ）流 ２０ ＦＯＳ側路流 ２２ 第１の旋回空所 ２４ 前側リム空所 ３０ ブロッカ孔 ５０ 旋回誘起兼用のブロッカ孔 ５２ 第２の旋回空所
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード・パトリック・ブリル アメリカ合衆国、オハイオ州、ウェスト・ チェスター、グレイグ・ドライブ、9322番 (72)発明者 スティーブン・アラン・ロス アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、ラッククレスト・ドライブ、10397番 (72)発明者 ロバート・ジョセフ・アルバース アメリカ合衆国、ケンタッキー州、パー ク・ヒルズ、セイント・ジョセフ・レー ン、622番 (72)発明者 ジョン・クリストファー・ブラウアー アメリカ合衆国、インディアナ州、ローレ ンスバーグ、プライブル・ロード、18168 番 (72)発明者 ガルチャラン・シング・ブレインチ アメリカ合衆国、オハイオ州、ウェスト・ チェスター、ループ・ファーム・ドライ ブ、8760番 (72)発明者 ディーン・トーマス・レナハン アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、ホープウェル・ロード、9238番

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 不動の部品と、回転封じと、前記不動の
    部品及び前記回転封じの間にある第１及び第２の旋回空
    所と、前記不動の部品を通抜けて前記第２の空所に開口
    する複数個のブロッカ孔とを有する高圧タービン。
  2. 【請求項２】 少なくとも若干の前記ブロッカ孔は前記
    封じの回転方向に対して接線方向に約４５°の角度を持
    つ向きである請求項１記載の高圧タービン。
  3. 【請求項３】 前記ブロッカ孔を通る空気が、その中を
    流れる結果として旋回する請求項１記載の高圧タービ
    ン。
  4. 【請求項４】 前記第１及び第２の旋回空所の中間に少
    なくとも１つの旋回空所を有する請求項１記載の高圧タ
    ービン。
  5. 【請求項５】 不動の部品と、回転封じと、前記不動の
    部品及び前記回転封じの間にある第１及び第２の旋回空
    所と、前記不動の部品を通抜けて前記第１及び第２の空
    所の内の少なくとも一方に開口し、少なくとも若干の当
    該ブロッカ孔が前記封じの回転方向に対して接線方向に
    約４５°の角度を持つ向きになっている複数個のブロッ
    カ孔とを有する高圧タービン。
  6. 【請求項６】 前記ブロッカ孔が前記第２の空所に開口
    する請求項５記載の高圧タービン。
  7. 【請求項７】 前記ブロッカ孔を通る空気が、その中を
    流れる結果として旋回する請求項５記載の高圧タービン
  8. 【請求項８】 不動の部品と、回転封じと、前記不動の
    部品及び前記回転封じの間にあって、第１の旋回空所が
    他の旋回空所より上流側にあるような複数個の旋回空所
    と、前記不動の部品を通抜けて前記第１の旋回空所より
    下流側にある１つの空所に開口する複数個のブロッカ孔
    とを有し、少なくとも若干の前記ブロッカ孔は前記封じ
    の回転方向に対して接線方向に選ばれた角度の向きを持
    ち、前記ブロッカ孔を通る空気がその中を流れる結果と
    して旋回するようにした高圧タービン。
  9. 【請求項９】 前記選ばれた角度が約４５°である請求
    項８記載の高圧タービン。
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