JPS61155630A - 冷却流供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガスタービンエンジンにおいて高温ガスを導入
するガスタービンの羽根へ冷却エア流を供給する装置に
関する。

（従来の技術） ガスタービンエンジンには通常コンプレッサ、燃焼部お
よびタービンが包有される。コンプレッサによシ大量の
エアが圧縮され、燃料と混合され燃焼されて動力を取り
出すため熱ガス流が生成される。燃焼部はコンプレッサ
の下流に配設され、燃焼部では燃料ジェット流がコンブ
レンチで圧縮された圧縮エアと混合され燃焼されて高圧
高温の熱ガス流が作られタービンへ送られる。タービン
内においては、熱ガス流がシャフトに対し回転可能に装
着された複数の羽根に当たり、タービンが高速回転され
、この回転力にょクコンプレッサが駆動される。タービ
ンは例えば複数段の羽根を有しておシ、この場合特に熱
ガス流がタービンに導入される第１段の羽根には最高温
の熱ガス流が当たることになる。

従って第１段め羽根は高耐熱性の合金で作られ、且耐熱
性のみならずタービンのロータ部の高速回転に因る大き
な遠心力にも耐性を持つように作成される。ガスタービ
ンエンジンのエネルギ効率および出力／重量比が高くな
り、耐用性を向上させるに応じ、冷却エア流をタービン
の羽根、特に第１段の羽根に円滑に供給すにとが極めて
重要な課題になっている。この冷却エア流は通常コンプ
レッサから供給される比較的低温のエアが使用され、こ
の冷却エア流は高速回転するロータ部内に形成された流
路を介しタービンの羽根に供給されることになる。ター
ビンの羽根内部にも通常流路が形成され、この流路に冷
却エア流が供給されて羽根が冷却され、冷却により、破
損、損傷等を来たし易い高温条件下での使用に耐用性が
持たせられる。

冷却エア流をコンプレッサからタービンの羽根内の流路
へ供給する構成は各種提案されているが、一方この冷却
エア流の供給によりタービンの動作効率が低下すること
を抑制する必要がある。即ちエンジンの性能は冷却エア
流を分流させることにより幾分低下されることになるか
ら、冷却エア流をコンプレッサから羽根へ供給する装置
の効率を最大にするように、冷却エア流を回転中の羽根
に供給する際１；生じる損失を充分に抑制する必要があ
る。

この種の損失としては後述の実施例からも明らかなよう
に導入時損失およびポンプ作用による損失が挙げられる
。導入時損失は接線方向の速度が相当に高い回転中のロ
ータ部とこのロータ部に向って導入される冷却エア流と
の接触場所において生じる。導入時損失を低減するには
第１に冷却エア流をタービンのロータ部に対しその最小
半径部へ供給し、ロータ部と冷却エア流をロータ部へ供
給する非回転エア供給装置との接線方向の速度の差を小
さくする必要がある。

更に詳述するに、導入時損失は３つの損失（：分けられ
る。第１（＝、大半のエア供給装置は相当の高い静圧の
エアを用いるので、タービンのロータ部とタービンの固
定部との間の密封部における損失が大きく、このため総
合効率が低下され大量の冷却エア流をコンプレッサから
供給する必要がある。第２に冷却エア流がロータ内に噴
射される際の流路抵抗損失により流動効率が低下する、
即ち冷却エア流の圧力が相当に低下するので、高い供給
圧が必要となる一方、供給圧が高くなれば密封部の気密
性を高くする必要が生じる。第３に冷却エア流を旋回し
て供給することによシ生ずる損失、即ち冷却エア流がタ
ービンのロータ部に導入されるときタービンのロータ部
の接線方向の速度と同速度まで加速回転されることに伴
う損失である。

この場合冷却エア流がタービンのロータ部内に導入され
る際の流路抵抗によっても損失が生ずる。

一方ポンプ作用による損失は、冷却エア流がタービンの
ロータ部の小径部から羽根の基部における大径部へ向っ
て供給される際に生じる損失である。ポンプ作用を果た
す羽根を付加し冷却エア流圧を増大して羽根への供給力
を増加すると、冷却エア流をタービンの羽根へ流動する
際の仕事量に応じて冷却エア流が加熱されロータ部にお
ける抗力として働く。

従ってこれらの損失を最小限に押え且充分な量の冷却エ
ア流を、冷却エア流に対し最小の仕事量を行なわせるエ
ア供給装置を介しタービンの羽根へ供給し、羽根へ供給
される冷却エア流の温度上昇および効率低下を防止する
ことが望ましい。この場合、エア供線装置を高効率にな
すため、ターどンのロータ部が複雑となシ、私立性が損
なわれることのないように留意する必要がある。またガ
スタービンエンジンの固定部からタービンのロータ部へ
冷却エア流が流動されるとき、冷却エア流の漏出を抑制
するには高圧のエア供給装置を用いることは望ましくな
い。

ここで従来のガスタービンエンジンにおいては専ら冷却
エア流を最大効率でタービンの羽根へ供給する構成、即
ちタービンのロータ部へ供給する前に冷却エア流（＝所
望の旋回速度を付与して導入時損失を低減する構成が採
られていた。この構成は効果的に実行されれば冷却エア
流の接線方向の速度が、冷却エア流が供給されるタービ
ンのロータ部での接線方向の速度と等しくなるので、冷
却、エア流を旋回させることによる損失がある程度低減
され得る。

この着想による初期の装置が米国特許Ｋｚ、ｓ１０．２
６８号に開示されている。この場合ガスタービンエンジ
ンのコンプレッサ部から冷却エア流が導出され、タービ
ンのロータ部のシャフトの内部へ供給されるように構成
されているが、この装置の効率は極めて悪く、導入時損
失が僅かに減少されるにとどまっていた。一方この装置
を改良して、冷却エア流を予旋回し、導入時損失を低減
し、旋回させること：二よる損失を幾分減少させる構成
が米国特許第２，９８８，３２５号、第３，６０２，６
０５号および第３，９３６，２１５号に開示されている
。

即ち固定の羽根又は固定のノズルを用い、冷却エア流を
タービンのロータ部内の冷却路へ噴射する前に冷却エア
流を回転して供給せしめる。この場合冷却エア流が予旋
回されるので導入時損失が幾分減少される。また冷却エ
ア流がタービンのロータ内の流路な流動するとき噴射個
所における旋回による損失が最小限にされ得る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述の従来の装置はすべて冷却エア流をタ
ービンの羽根へ供給するように大巾な設計変更を伴う欠
点を有している。また冷却エア流が高圧でタービンのロ
ータ部へ供給される場合、一部上述したように漏出の問
題が生じて相当量の冷却エア流が失なわれ、冷却効率が
減少する。更に他の構成の、例えば上記米国特許第３，
６０２゜６０５号によれば、幾分低圧の冷却エア流が供
給されるように設け°られ、ポンプ作用をする羽根を用
いて冷却エア流がタービンのロータ部の内部から外側へ
タービンの羽根へ流動されるが、この構成においては冷
却エア流によって相当の仕事が行なわれるので、冷却効
率が低減し、タービンのロータ部の羽根車において抗力
が生じ、羽根に供給される冷却エア流の温度が上昇する
問題があった。

しかして冷却エア流を高圧で供給する必要がなく、密封
部からの冷却エア流の漏出が充分に抑制され、ポンプ作
用を来たす羽根を用いて冷却エア流をタービンのロータ
部エアを噴射導入する小径部からタービン羽根の底部の
大径部へ高効率で供給しつる装置が望まれていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、冷却エア流がコンプレッサから導出さ
れタービンロータ部の一部を囲繞する環状に配列された
固定の予旋回装置へ送られる。予旋回装置を介し、冷却
エア流が旋回され、冷却エア流の接線方向の速度がロー
タのエアを導入する個所での接線方向の速度よシ実質的
に大にされて過大旋回される冷却エア流が作られる。こ
れにより過大旋回エア流は予旋回装置により半径方向内
側へ噴射されて、タービンのロータ部の密封プレートに
設けられた複数の孔を経てロータ部内の流路へ送入され
る。また冷却エア流がタービンのロータ部内へ噴射され
る際、予旋回装置に近接して回転する密封プレートに形
成されたラビリンス密封部によりエアの漏出が最小限に
抑えられる。即ち冷却エア流を過大に旋回することによ
シ冷却エア流の静圧が減少され動圧が増大され、冷却エ
ア流がラビリンス密封部に達する前に冷却エア流の静圧
が減少されるので、ラビリンス密封部を経る冷却エア流
の漏出が大巾に低下される。

冷却エア流を予旋回装置を介して予旋回し、次に好まし
くは傾斜（冷却エア流の通過による損失を最小にするた
め）せしめて密封プレートに多数穿設した孔を介し噴射
可能になすことにより、冷却エア流は依然過大旋回状態
で流動され、冷却エア流の接線方向の速度がタービンの
ロータの接線方向の速度より実質的に大にされる。この
ように冷却エア流が過大に旋回されるので、冷却エア流
はタービンのロータ部の周囲に半径方向外側へ延びる羽
根へ冷却エア流を供給する１：充分な大きさの動圧を有
することになる。

且タービンのロータ部内ζ：設けられた流路が羽根装置
の基部Ｃ：向って半径方向外側へ延設され羽根へ冷却エ
ア流が供給可能に設けられる。冷却エア流は過大に旋回
されているので、ポンプ装置等の格別の外部装置を用い
て冷却エア流を半径方向外側へ強制的に流動させること
なく、高い静圧の冷却エア流が半径方向外側へ流動され
得る。即ち、冷却エア流の接、線方向の速度がタービン
のロータ部の冷却エア流を受（する領域での接線方向の
速度よシ大にされるから、冷却エア流は実質的に高い静
圧を有することになシ、半径方向外側へ流動するので、
ポンプ装置なしで高圧で冷却エア流が羽根へ供給可能に
なる。

このように冷却エア流が過大に旋回されるので、従来冷
却エア流をタービンの羽根へ供給する場合大であったポ
ンプ損失が低下され得る。ポンプ損失が小さくされると
冷却エア流に働く仕事量が小さくなるので、冷却エア流
を低温でタービンの羽根に供給可能になる。

更に本発明によれば小さなポンプ作用をなす羽根が羽根
本体と一体に形成され、これによシ冷却エア流を羽根へ
供給する直前に冷却エア流の圧力が上昇される。即ち小
さな羽根が各羽根本体と一体に形成されるので、冷却装
置全体の流体動作効率が大となシ充分な量の冷却エア流
が充分な圧力で羽根へ供給可能である。また孔が各羽根
に形成され、羽根内で半径方向外側へ延びる複数の冷却
路と連通される。冷却エア流は上記孔へ更（＝タービン
羽根の内部に形成された冷却路へと供給される。冷却エ
ア流を羽根へ供給することによシ羽根を低温で駆動可能
である。

（作用） しかして上述の本発明は従来品に比べ多肢に亘る有効な
作用を有している。過大な旋回を与え密封プレートに傾
斜した孔を設けるので羽根車の抗力が大巾に減され抗力
による導入時損失が最小限にされる。また冷却エア流を
過大に旋回しラビリンス密封部での静圧を減少すること
により密封部での漏出が低下され且導入時損失が低下さ
れる。

且冷却エア流をポンプ装置を介し供給する必要性を最小
限にすること１；より、ポンプ作用による損失が最小に
され、羽根に与え°る冷却エア流の温度も最低にされる
。冷却エア流を過大に旋回することによシ冷却エア流の
羽根への供給部にお（する静圧が増大され得る。予旋回
された冷却エア流が羽根の基部の半径部より大巾に小さ
な半径部で密封プレートの孔を介し半径方向内側へ噴射
されるので、密封プレート！＝加わる応力が実質的に減
少され、ロータ部にかかる応力の集中が大巾（＝低限さ
れる。

従って本発明の構成によれば、冷却装置の動作効率が高
くされるはかシでなく、密封領域での圧力が低いので密
封損失が大巾に小さく、密封部に許容される間隙が大と
なシ、この場合密封部の構成による影響を実質的に受け
ないので、密封部の構成を簡潔にでき、製造コストを低
減できる。

本発明によれば冷却エア流に過大の旋回を与えてタービ
ンのロータ部に冷却エア流が高効率で、最小の導入時損
失をもって供給され得ることは理解されよう。冷却エア
流が過大に旋回されるから、ポンプ作用による損失も最
小にされ、冷却エア流の温度も従来の場合より低くでき
る。これによシ本発明によればガスタービンエンジンの
冷却装置が大巾に改良されることになる。

（実施例） 先ず第７図を参照するにガスタービンエンジン翰の基本
例が示されておシ、ガスタービンエンジン翰にはコンプ
レッサ（２）とタービン＠とコンプレッサ翰およびター
ビン（財）を機械的に連結するシャフト（ホ）が具備さ
れる。この場合ガスタービンエンジン翰を流れるエア径
路を矢印で示しである。即ちエアはコンプレッサ（社）
に導入され、コンプレツｆ■から燃焼器（２）へ供給さ
れる。また燃焼器（至）で発生された熱ガス流がタービ
ン（財）へ送られ、タービン（２）が駆動されると共に
熱ガス流はガスタービンエンジン（イ）から放出される
。コンプレッサ＠から燃焼器（至）へ供給されるエアの
一部はタービン（２）のロータ羽根車を冷却する冷却エ
ア流としても使用される。

叉に第１図〜第６図を参照して本発明の冷却流体供給装
置を詳述する。先ず第１図を参照するに、ガスタービン
エンジン翰のタービン（２）の一部が断面で示される。

タービン（財）は固定部とロータ部との２つの部分に容
易に分離可能に設けられる。図示のロータ羽根車）ま単
一段の構成のものを用いているが、本発明は所望に応じ
多段構成にしうる。

ロータ部の各構成部材はシャフト＠に装着され。

てお夛、シャフト（至）と共に回転可能にされる。これ
を詳述するに、シャフト（至）にはシャフト（至）と回
転可能に環形の連結部材国が装着されてお９、複数の羽
根車を支承するロータディスク（至）が環形の連結部材
Ｃ２と図示していないが当業者に周知の別の標準的な部
材との間に装着される。且連結部材（２）゛とロータデ
ィスク（至）とは当業者に周知の標準的なわん曲した連
結体を介し連結される。また複数の羽根装置ｈａが、好
ましくは第３図に示すような構成のもみの本状部（ハ）
を夫々ロータディスク（ロ）内の係合［４４１に嵌入せ
しめて、ロータディスク（２）に全体として環状に配列
される。且羽根装置（ト）には図示の如くに半径方向外
側へ延びる羽根−が具備される。

第５図および第６図に示すよう１；、羽根一の内部には
冷却路■、　５３　、６４１が形成されており、圧縮エ
アのような冷却エア流を、第３図および第５図に示す如
くもみの木部（６）内の入口溝（ト）内に供給すること
により、羽根装置１Ｇ４０の羽根（４υを冷却し得る。

即ち圧縮された冷却エア流は第５図に示すように人ロ溝
（ト）から冷却路（至）、５３．（ロ）へ適宜に分流さ
れて羽根一の冷却が行なわれること１：なる。この場合
冷却エア流は充分に旋回させて羽根（ハ）内に送入する
ので、従来品のようにポンプ作用を行なう羽根は実質的
に不要になる。旋回された冷却エア流を旋回する際、接
線方向の速度を所定半径な持つロータ部の接線方向の速
度よ）大にすれば、冷却エア流の静圧がポンプ作用の羽
根を具備させることなく大巾に増大できる。

一方、ポンプ作用の羽根を具備させる場合も、羽根（ハ
）と一体に小さなポンプ作用の羽根−を具備させる程度
でよく、この羽根−は冷却エア流が入口＃（５ｆ１９へ
供給される前に圧縮冷却エア流の圧力を上昇させるよう
機能する。上述のようにポンプ作用の羽根−は必須では
ないが、圧縮冷却流の流動る。羽根−は第２図および第
３図に詳示しである。

再び第１図を参照するに、ロータ部には他に密封プレー
）　１３が具備される。密封プレートも２は連結部材Ｃ
３３と羽根装！１Ｇ１０とに圧縮可能に設けられている
。また密封プレー）　６６、連結部材口およびロータデ
ィスク（ロ）の前面−によシロータ部内に冷却流路が形
成される。密封プレート／６ｚには特に第１０図ζ二詳
示するように周縁が傾斜されると共に好ましくは罪状の
多数の孔（財）が穿設されている。また密封プレー）　
Ｉ７Ｊには更に孔一の両側にラビリンス密封部弼、−が
形成され、ラビリンス密封部缶。

關は後述のタービン（財）の固定部と協働して密封機能
を果たす。

複数のノズル羽根部材σ１が当業者には周知のタービン
（財）の固定部を介在して固着され、ノズル羽根部材σ
Ｇを介し熱エア流が流入され、羽根−に当たってロータ
部が円滑に回転されるように股、けられる。

またタービン＠にはガスタービンエンジンのコンプレッ
サから分流された冷却エア流を導入する非旋回装置ａ２
がタービンＱ４の固定部に固着されている。旋回除去装
置σ２には所定量の圧縮された冷却エア流を冷却装置へ
導入するオリフィスσ４が具備される。また旋回除去装
置σのには当業者に周知の他の構成のものも採用可能で
ある。−男子旋回装置ＣＩＧが非旋回装置σ２に対し多
数のボルトσ８およびナラ）［を介し固設される。予旋
回装置υｅには密封プレートもｚ上に設けられ、回転可
能なラビリンス密封部６Ｅ９．６＋１と夫々隣接しこれ
と協働する環状の密封部■、（財）が形成されている。

予旋回装置ｆｆｅは、孔ａにおいて冷却エア流を密封プ
レート關に向って半径方向内側へ噴射せしめ、同時に冷
却エア流の接線方向の速度がロータ部内に噴射される孔
（財）の位置での密封プレー）［３の接線方向の速度よ
り大にされて過大に（即ち通常の流速より大に）旋回さ
れる冷却エア流を作るよう構成される。また予旋回装置
ＣＩｅには特に第４図に詳示するようにロータ部の軸線
を中心に環状に配列された予旋回羽根−が包有される。

この場合予旋回羽根（至）を第８図に示す如く傾斜して
形成したノズル關によって代替させることもできるが、
流体効率上はノズル（至）より予旋回羽根弼の方が好適
であることが判明している。

これにより冷却エア流は予旋回羽根■を経て密封プレー
）１３に対し半径方向内側へ噴射され、冷却エア流の接
線方向の速度が孔（財）の位置における密封プレー）　
１３の接線方向の速度よｐ相当大にされ得る。過大に旋
回せしめられた冷却エア流はロータ部と同一方向且孔（
財）の位置において密封プレート１２の速度より早い速
度で移動する。この場合孔一の周縁が傾斜されているの
で、過大に旋回された冷却エア流が孔を、孔が傾斜付け
されていない場合より小さな流路損失をもって流動可能
になる。

特に孔−が第１θ図に示す如く罪状に構成され且周縁が
傾斜されている場合密封プレー）　６３において生じる
応力が最小限にし得る。

本発明の動作の理解を促進するため、各溝を介し予旋回
装置σｅから羽根卿内の流路Ｍ、６２．（ロ）へ流動す
る冷却エア流の圧力関係を第９図にグラフで示しである
。即ち第９図には、第５図に示す装置において冷却エア
流が羽根（ハ）へ供給される際の冷却エア流の動圧、静
圧および全圧力の関係が示される。またこの場合全圧力
Ｐ＝は動圧ＰＤと静圧Ｐ８　との和としている。

第９図を参照するに、予旋回装置ｆｆ１９の予旋回羽根
輸の上流の冷却エア流は位置Ａで動圧が極めて低く静圧
が高くなる。予旋回装置σｅでは通常静圧は冷却エア流
の全圧力にほぼ近くなっている。予旋回羽根−関の喉部
の位置Ｂでは静圧は位置Ａの静圧レベルよシ急速に低下
され、一方動圧は急速に上昇される。全圧力は冷却エア
流が予旋回羽根−間を通過する際の流体路の抵抗により
僅かに低下する。

予旋回羽根輸間に位置する孔（財）を有した密封プレー
トＬ６２の一の位ａｉａでは、冷却エア流の接線方向の
速度は密封プレート６７Ｊの孔（財）における接線方向
の速度より大巾に大であり、過大に旋回された冷却エア
流が得られることになる。この位置では全圧力は、縁部
が乱流となるような非理エア流となるため位置Ｂより僅
かに低下する。また位置Ｃで冷却エア流は過大に旋回さ
れた状態にあるので、位置Ｃの静圧は位５１Ａの静圧よ
シ大巾に小さな値となる。静圧がこのように低くなるの
でラビリンス密封部輸、關を介し冷却エア流の漏出が最
小限に抑制される。

予旋回羽根−により作られる冷却エア流に対する旋回の
程度は諸条件を参酌して定める。一般にタービン（２）
内において冷却エア流の旋回度を過大にすると、タービ
ン■の空気力学上の効率も大となる。一方タービン（２
）内におけ、る冷却エア流の旋回度が過大になり過ぎる
と、位置Ｃでの静圧が低くなプ、羽根−に対する冷却作
用に悪影響を及ぼすことになる。従って冷却エア流を過
大に旋回させるときも、羽根に）の冷却用の入口溝間（
第３図参照）において充分な圧力が得られるように選定
される。

最大の過大旋回度は冷却エア流の流入速度の約１２５ｘ
増であシ、この場合冷却エア流の接線方向の速度が密封
プレー）　６３の孔−での接線方向の速度の２．２５倍
になることが判明している。また最小の過大旋回速度は
ＩＯＸ増であシ、これがポンプ作用をなす羽根−を具備
した場合、羽根一の内端部へ過大旋回状態で冷却エア流
が流動される最小量であることが判明している。従って
冷却エア流の過大旋回量は１０％〜１２５ｘ増の間に適
宜変化せしめることにな夛、実際上過大旋回量が小さく
とも高い流体作動効率が得られる。

冷却エア流が密封プレー）　６３の孔（財）を通過した
直後の位置りに達すると、動圧および全圧力が流路損失
により僅かに低下する。一方静圧も第９図に示すように
幾分下り気味となる。冷却エア流がロータ内の位置Ｅに
達すると、流路損失により全圧力および動圧が僅かに低
下し、一方静圧は冷却エア流が僅かに遅くなるから、僅
かに上昇する。

ポンプ作用の羽根一の直下部の位１１１Ｆではモーメン
トを受け、動圧が低下し静圧が上昇する。この場合位Ｉ
？では冷却流の接線方向の速度が少なくともロータ部の
位置Ｆでの接線方向の速度と等しくし、圧力損を最小限
に抑制する必要がある。

羽根一の底部の位［ｅでは、位置Ｆに比し圧力変化は殆
んどない。位置Ｇでは羽根一の先端部が位置しており、
面積が次第に小さくなるので、静圧、動圧および全圧力
が全て僅かに低下する。この場、合羽根一の内光端部は
圧力降下が最小限になるように第３図に示す如く丸味付
することが好ましい。

また第３図に示すようにポンプ作用を果た丁羽根■はロ
ータ部の中心から半径方向に離間するに応じ僅かに拡大
されることが好適である。この構成をとっても冷却エア
流は１８５図の位置ＧからＲへ流動するに応じ羽根（４
６１間の位ＦｉＬＧからＨへの面積が増大するので、拡
散される。従って羽根−を介し冷却エア流が拡散されて
供給されることになる。

冷却エア流は動圧が位置ＧからＨで増大され、且拡散作
用により動圧が幾分減少せしめられるが、全体として動
圧が上昇する。このとき全圧力は増大され静圧は拡散・
供給作用を受けて増大する。

一方空気力学上、位置Ｈでは冷却エア流の接線方向の速
度が入口溝−における羽根装置顛の接線方向の速度と同
一１ニされ、冷却エア流が最小の導入時損失で羽根卿内
に導入されることが望ましい。

最後的に位置工では、冷却エア流が入口溝（至）に導入
され、冷却路６Ｇ、　５５　、６４１へ供給される際の
導入時損失のため、静圧、動圧および全圧力が僅かに低
下する。上記導入時損失は上述したように冷却エア流の
流速とロータ部との速度を同一に保つことにより最小に
され得る。

以下に本発明の要旨を簡潔に記載する。

１、ガスタービンエンジンの高速回転するｑ−夕部の外
周部に環状に配設された中空のロータ部の羽根へ冷却エ
ア流を供給する冷却流供給装置において、圧縮された冷
却エア流を導入する固定の予旋回装置と、ロータ部上に
装着されロータ部と共に回転される密封プレートと、冷
却エア流を半径方向内側へ供給し同時に冷却エア流の接
線方向の速度を密封プレートの一連の環状をなす孔の位
置での接線方向の速度より実質的に大にする装置とを備
え、密封プレートおよびロータ部によりその間に内部流
路が区画され、密封プレートの孔が内部流路と連通され
、内部の流路は密封プレートの孔の位置から半径方向外
側へ延びる流路の位置で中空の羽根の内部と連通され、
接線方向の速度が密封プレートの孔の位置での接線方向
の速度より実質的に大にされた冷却エア流は過大に旋回
状態で密封プレートの孔を介し内部流体内へ供給されロ
ータ部の羽根の位置く過大な旋回状態で半径方向外側へ
流動されてなる冷却流供給装置。

２ガスタービンのロータ部上に装着され円筒状で環形の
連結部材と連結部材の一端部から半径方向外側へ延びる
ロータディスクとを包有する密封プレートと、密封プレ
ートに連結部材と近接して環状に設けられた一連の孔を
備°え同心１：外側へ装着され、ｌｌＦ、ｍされた冷却
エア流を入力する予旋回装置と、密封プレートの孔に向
って半径方向内側へ冷却エア流を供給し同時に冷却エア
流の接線方向の速度を密封プレートの孔の位置での接線
方向の速度よシ大巾に人にして冷却エア流を過大に旋回
する旋回装置とを備え、ロータ部の羽根がロータディス
クの外周部に装看され、密封プレートが連結部材の一部
を越え且ロータディスクに近接しロータ部の羽根へ向っ
て半径方向外側へ延び、密封プレートとロータ部との間
には内部流路が形成され、密封プレートの孔と連通され
孔からロータ部の羽根の中空な内部へ延び、過大に旋回
された冷却エア流が密封プレートの孔を介し内部流路へ
送られ、旋回装置により冷却エア流１：与えられる過大
旋回量のため冷却エア流が密封プレートとロータディス
クとの間を内部流路内を半径方向外側へ移動し羽根の中
空の内部に達するまで過大に旋回状態に保持されるよう
に設けられてなる、ガスタービンのロータ部の外周部に
環状に装着される中空のロータ部の羽根へ冷却エア流を
供給する冷却流供給装置。

λロータ部とロータ部に装看され半径方向外側へ延びる
ロータディスクとを有する回転部および固定部を包有し
、ロータディスクの外局部には冷却用の冷却エア流が流
動される一連の羽根が環状に装看されるガスタービン装
置において、固定部へ冷却エア流を供給する供給装置と
、供給装置自互回転部の一部の周囲に装看され固定部か
らの冷却エア流を半径方向内側へ供給し、同時に冷却エ
ア流の接線方向の速度を回転部の一部の接線方向の速度
より実質的に大にする装置と、回転部内に・内部流路を
形成する装置とを備え、内部流路は回転部の一部から延
び、固定部から半径方向内側へ送られた冷却エア流が内
部流路を介し内部流路並びに羽根へ送出可能に設けられ
てなるガスタービン装置。

未半径方向外側へ延びる少なくとも一のロータディスク
を支承するロータ部とロータ部を囲繞する固定部とを有
し、ロータディスクの外周部には複数のロータ部の羽根
が装着されるガスタービンエンジンの冷却流供給装置に
おいて、ディスクの片側の一の位置でロータ部を囲繞し
圧縮された冷却エア流を入口部から導入する固定の予旋
回装置と、冷却エア流を過大に旋回して冷却エア流の接
線方向の速度をロータ部のロータディスクの一の位置で
の接線方向の速度よシ実質的に大にしロータ部の一の位
置に向ってロータディスクの一の位置で半径方向内側へ
噴射する噴射装置と、ロータ部と共に回転する内部流路
を形成する装置とを備え、内部流路はロータ部の一の位
置から分流された冷却エア流が羽根へ供給されて冷却せ
しめてなる冷却流供給装置。

１ガスタービンエンジンのロータ部の一の位置の周囲に
装着された固定の予旋回装置へ圧縮された冷却エア流を
供給する工程と、ロータ部の一の位置に向って半径方向
内側へ圧縮された冷却エア流を送り、同時に冷却エア流
に接線方向の速度な与える接線速度印加工程と、ロータ
部の一の位置に向って半径方向内側へ送られた冷却エア
流をロータ部と共に回転する内部流路内へ導入する工程
と、内部流路内の冷却エア流をロータ部の一の位置から
羽根へチャンネルを介し供給する工程とを包有してなり
、接線速度印加工程（＝おいて冷却エア流イニ与えられ
た接線方向の速度がび−タ部の一の位置での接線方向の
速度よシ充分に大（ニされ、羽根へ供給する位置での冷
却エア流の接線方向の速度が羽根へ冷却エア流を供給す
る位置での羽根の接線方向の速度と少なくとも等しくさ
れてなる、ロータ部に装着され半径方向外側へ延びるロ
ータディスクの外周部（＝取り付けられた複数のロータ
部の羽根へ冷却エア流を供給する方法。

６、ロータ部内に形成されロータ部の羽根と連通される
内部流路内に接線方向の速度の充分に大きな冷却エア流
を噴射し、冷却エア流の羽根への供給位置での羽根の接
線方向の速度以上の接線方向の速度を有する冷却エア流
を、内部流路を介し羽根へ供給する工程を包有してなる
、ガスタービンエンジンのロータ部の羽根へ冷却エア流
を供給する方法。

２内部に流路な有し回転駆動されるロータ部と、ロータ
部と共に回転可能にロータ部の周囲に装着される複数の
羽根と、羽根の半径方向の所定の位置での冷却流の接線
方向の速度が半径方向の所定位置でのロータ羽根の接線
方向の速度と少なくとも等しくなるようロータ部の流路
内に冷却エア流を供給する装置とを備え、ロータ部の流
路がａ−タ部の羽根の半径方向の所定位置へ延びてなる
ターボ装置。

（発明の効果） 上述のように構成された本発明によれば、導入時損失お
よびポンプ作用による損失が大巾に低下され、冷却エア
流が高効率で羽根へ供給される利点を有する。また導入
時損失を、冷却エア流を過大旋回流とし、密封プレート
（−設（すられた孔の周縁に傾斜を持たせることにより
回転抗力を軽減し得、且孔を好適に寸法決めし、密封位
置における冷却エア流の過大旋回状態により静圧を低下
してラビリンス密封部の漏出を小さくすることによって
、最小限にできる。更にポンプ作用による損失は主に過
大旋回構成により冷却エア流を羽根に供給して、冷却エ
ア流の温度を低く保ち、且羽根に対しその許容圧をもっ
て冷却エア流を供給することによシ最小限に抑え得る。

加えて本発明によれば、半径方向内側の小さな直径部に
おいて冷却エア流を密封プレート内に噴射せしめるので
ガスタービンエンジンの回転部書＝おける応力の発生を
最小限に抑えることができる等々、総じて流体作動効率
を最大限にできる効果を達成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷却流供給装置を備えたガスター
ビンエンジンの部分断面図、第２図、第。 ３図は同部分側面図、第４図線間部分断面図、第５図は
同部分拡大断面図、＃！６図は同部分断面図、第７図は
本発明の冷却流供給装置を適用し得るガスタービンエン
ジンの簡略説明図、第８図は本発明の他の実施例の部分
断面図、第９図は本発明の詳細な説明するグラフ、第１
０図は第１図の実施例の部分平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスタービンエンジンのロータ部に対し半径方向外
   側に延びるように装着されるロータディスクの外周部に
   設けられた多数の羽根へ冷却エア流を供給する冷却エア
   流供給装置において、ロータ部上の一の位置の周囲にロ
   ータディスクから離間して装着され、圧縮された冷却エ
   ア流を導入しロータ部上の一の位置に向って半径方向内
   側へ供給し且冷却エア流に対し接線方向の速度を与える
   固定の予旋回装置と、ロータ部の内部にロータ部と共に
   回転する流路を形成する流路形成装置と、ロータ部上の
   一の位置に向って半径方向内側に供給される冷却エア流
   をロータ部内の流路内へ導入させる冷却エア流導入装置
   とを備え、ロータ部内の流路に供給された冷却エア流が
   ロータ部上の一の位置から入口チャンネルを経て流路並
   びに羽根へ送られ、冷却エア流に与えられた接線方向の
   速度がロータの一の位置での接線方向の速度より大にさ
   れ、ロータ部の羽根へ送る位置での冷却エア流の接線方
   向の速度が羽根へ送る位置での羽根の接線方向の速度と
   少なくとも同一にされてなる冷却流供給装置。 ２、圧縮された冷却エア流がガスタービンエンジンのコ
   ンプレッサから予旋回装置へ分流可能に設けられてなる
   特許請求の範囲第１項記載の冷却流供給装置。 ３、所定の量の冷却エア流を予旋回装置へ供給するオリ
   フィスが包有されてなる特許請求の範囲第２項記載の冷
   却流供給装置。 ４、予旋回装置が環状にされ、ロータ部の一の位置から
   離間されてロータ部を囲繞するように配設されてなる特
   許請求の範囲第１項記載の冷却流供給装置。 ５、予旋回装置とロータ部との間に密封部を設け、冷却
   エア流の損失を防止する密封装置が包有されてなる特許
   請求の範囲第１項記載の冷却流供給装置。 ６、密封装置が冷却流導入装置の一側のロータ部の周囲
   に延びる第１のラビリンス密封部と、冷却流導入装置の
   他側のロータ部の周囲に延びる第２のラビリンス密封部
   と、予旋回装置の一側かつ第１のラビリンス密封部に近
   接する予旋回装置内の第１の環状の密封部と、予旋回装
   置の他側且第２のラビリンス密封部に近接した予旋回装
   置内の第２の環状の密封部とを包有してなる特許請求の
   範囲第１項記載の冷却流供給装置。 ７、予旋回装置には環状に配列された複数の予旋回羽根
   が包有されてなる特許請求の範囲第１項記載の冷却流供
   給装置。 ８、予旋回装置には環状に配設され傾斜された複数のノ
   ズルが包有されてなる特許請求の範囲第１項記載の冷却
   流供給装置。 ９、予旋回装置を介し冷却エア流が過大に旋回可能に設
   けられてなる特許請求の範囲第１項記載の冷却流供給装
   置。 １０、流路形成装置には一側においてロータ部上に、他
   側において羽根上に装着される密封プレートが包有され
   、ロータ部内の流路が密封プレートとロータ部、ロータ
   ディスクおよび羽根を有する装置とに亘って具備されて
   なる特許請求の範囲第１項記載の冷却流供給装置。 １１、密封プレートがロータ部上に圧縮されて装着され
   てなる特許請求の範囲第１０項記載の冷却流供給装置。 １２、冷却流導入装置にはロータ部上の一の位置に配設
   された密封プレートに設けられる環状の多数の孔が包有
   され、孔を介し冷却エア流がロータ部の流路内へ半径方
   向内側へ送出可能に設けられてなる特許請求の範囲第１
   ０項記載の冷却流供給装置。 １３、孔の周縁が傾斜して設けられ、過大に旋回された
   冷却エア流が孔を介し最小の損失をもってロータ部の流
   路内に供給可能に設けられてなる特許請求の範囲第１２
   項記載の冷却流供給装置。 １４、冷却エア流が予旋回装置により１０乃至１２５％
   、過大に旋回されてなる特許請求の範囲第１項記載の冷
   却流供給装置。 １５、冷却エア流がロータ部の羽根へ供給される前に冷
   却エア流の圧力を上昇させる圧力上昇装置が包有されて
   なる特許請求の範囲第１項記載の冷却流供給装置。 １６、圧力上昇装置にはロータ部の流路内に羽根の近傍
   のロータディスクに沿って配設されるポンプ羽根が包有
   されてなる特許請求の範囲第１５項記載の冷却流供給装
   置。 １７、ポンプ羽根が羽根と一体に形成されてなる特許請
   求の範囲第１６項記載の冷却流供給装置。