JPH0228683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にガスタービンエンジン、特にタ
ービンロータのシユラウド部分の支持および冷却
に関する。

ガスタービンエンジンは、タービン作動温度を
極めて高いレベルに上げることにより一層効率よ
く作動させることができる。好適な温度が、現在
の流路形成金属に許容できる温度よりはるかに高
いので、これらの部分を冷却して、金属が実用上
十分な寿命特性を呈するようにする必要がある。
主ガス流内で作動するタービンブレードは、通常
対流、衝突または薄膜冷却により、またはこれら
３方式の組合せにより冷却される。タービンブレ
ード列を囲んで固定外側流路を形成するシユラウ
ドは、ほとゝどの場合、冷却空気、例えば圧縮機
から抽気された空気を衝突させ、冷却空気をシユ
ラウド部材の外表面に直接流すことによつて冷却
されている。慣例の方法では、シユラウド外表面
への空気の衝突は、衝突バツフルを介して行う。
衝突バツフルはシユラウド構体の外表面に適切に
装着され、バツフル（そらせ部材）または複数の
円周方向に分割されたバツフル部分が、衝突後の
空気が留まる半径方向内側に低圧プレナムと半径
方向外側の高圧プレナムとの間の共通境界を形成
する。半径方向外側のプレナムは、シユラウド支
持構体により部分的に画成され、圧縮機抽気マニ
ホールドなどから比較的高圧の空気を受け取る。
ある設置例では、このような方式における漏洩空
気の量が、全計量シユラウド冷却空気流の40％程
度であると評価された。この漏洩は多数の漏洩路
のいずれでも起る。相互嵌合部品、例えばシユラ
ウド支持構体溝およびこの溝にはまるシユラウド
フランジを多数設ける必要があるので、高圧冷却
空気が衝突バツフルを通過せずにプレナムから漏
洩し勝ちである。また、シユラウドは分割された
部分よりなり、シユラウド組立体の熱応答はシユ
ラウド支持構体により制御されており、そしてシ
ユラウド部分の寸法は、円周方向長さが等しいの
で、エンジン運転中、セグメントを真直ぐ伸ばそ
うとする熱応力を最小に抑えるようになつてお
り、シユラウド部分間の漏洩は必然的に顕著にな
る。勿論圧力が高い程システムの冷却効率は上が
るが、他方漏洩が増す傾向もある。シユラウド金
属の温度を最小にするプレナム圧力は特定の値に
なる。シユラウドから除かれる熱は、衝突空気流
と衝突空気熱ピツクアツプ率（冷却効率）との積
の函数であるので、高いプレナム圧力の改善冷却
効率が、衝突空気流の減少を相殺するのに不十分
であるようなプレナム圧力がある。

本発明によれば、衝突バツフルをシユラウド支
持構体に直接取付けて、これらの組合せにより相
対的に漏洩通路のない高圧力プレナムを構成す
る。この高圧空気はバツフルを通過して効果的か
つ効率的衝突冷却を行い、衝突後の空気は低圧に
なり、高圧であつたら高漏洩通路となつたであろ
う区域に流れるか、または薄膜孔を通過し、いず
れにしろタービン効率の損失を招かない。

本発明の好適例においては、衝突バツフルが１
つの完全なリングよりなり、このリングをシユラ
ウド支持構体に締りばめによつて取付けて、実質
的に漏洩のない高圧プレナムを形成し、これによ
り衝突冷却を効率よく行う。

本発明の他の好適例においては、衝突バツフル
がＵ字形断面を有するリングで形成され、その一
方の脚部がシユラウド支持構体の一部と係合し、
他方の脚部がシユラウド支持構体の他の部分と係
合し、衝突バツフルが高圧プレナムの３面それぞ
れを少くとも部分的に形成する。衝突バツフルの
半径方向内側脚部に孔をあけ、空気をシユラウド
に効率よく衝突させ得るようにする。バツフルの
半径方向外側脚部は熱遮蔽として作用し、比較的
低温の高圧空気を比較的高温のシユラウド支持構
体から隔離する。

本発明の理解を一層容易にするために、本発明
の実施例を図面に従つて説明する。

第１図に本発明のシユラウド支持構造を示す。
１０で総称されるシユラウド支持装置において、
主ガス流内に回転自在に配置された１列のタービ
ンブレード（羽根）１１は、複数の円周方向に離
間したシユラウド部分１２により密接に囲まれ、
シユラウド部分１２は、その点で高熱ガスの外側
流路を形成する。標準設計に従えば、シユラウド
１２をタービン列にできる限り近接させて、しか
もタービン列と実際に接触しないように配置しな
ければならない。しかし、タービン列ブレードが
シユラウドをこする時があると予測され、そのよ
うな事態に対処するために、シユラウド部分の半
径方向内側面を摩耗性材料で形成するか、或はそ
の代りにブレード（羽根）の先端を研摩材料で形
成することができる。

シユラウド部分１２は円環状フラツプ部材をも
つて構成され、これらは鋳造または機械加工によ
り製造できる。シユラウド部分１２の半径方向外
側面には前向フランジ１３および後向フランジ１
４が形成され、これらのフランジはシユラウド部
分を支持し定置する手段をなす。シユラウド部分
１２の半径方向内側面には複数の穴１６があけら
れ、これらの穴は後述するように低圧空気を通過
させるものである。

シユラウド１２の半径方向外側にはシユラウド
支持部材１７が配置され、この支持部材１７は、
後部フランジ１８によりタービンケーシング（図
示せず）に固着されるとともに、前端で適当な付
属部品により燃焼器ケーシング（図示せず）に固
着される。支持部材１７は、後部フランジ１８の
ほかに中間フランジ１９を有する。中間フランジ
１９の質量は十分にあつて、シユラウド支持部材
１７の熱慣性を大きくするのが好適である。この
ことは、既知の原理に従つてシユラウド支持部材
を選択的に冷却および加熱することによつて、シ
ユラウド位置を過渡制御するのに望ましい。

シユラウド支持部材１７は１つの完全なリング
よりなり、その内側には、内方次いで後方に延在
するフランジ２１および内方次いで前方に延在す
るフランジ２２が設けられている。これらのフラ
ンジ２１および２２は、シユラウド支持部材１７
の温度変化に伴なつて収縮したり膨張したりし、
そしてこれらのフランジがシユラウド１２を支持
する基台であるので、これらフランジの位置によ
つて、シユラウド１２とロータ１１との隙間が決
められる。

シユラウド支持部材１７の前部円筒状部分２３
には、複数本のボルト２４により支持ブラケツト
２６が固定されている。この支持ブラケツト２６
は各別の円周方向部分として形成され、水平部分
２８および半径方向部分２９を有する。水平部分
２８の後方延長部３１は、シユラウド支持部材１
７の内側前向フランジ２２上に合わさり、これに
より支持される。半径方向部分２９には複数の穴
３２があけられ、後述する態様で冷却空気を流通
するようになつている。半径方向部分２９には、
外側後向フランジ３３および内側後向フランジ３
４も形成されており、これらのフランジ３３およ
び３４は、相互間に、シユラウド１２の前向フラ
ンジ１３を収容する溝３６を画成する。かくして
シユラウド１２は、その前端で支持ブラケツト２
６の溝３６により、また後端でＵクリツプ３７に
より所定の位置に保持される。Ｕクリツプ３７
は、シユラウド１２の後向フランジ１４およびシ
ユラウド支持部材１７の内側後向フランジ２１に
重なりこれらを保持する。

シユラウド支持部材１７には衝突バツフル（そ
らせ部材）３８も固着支持されている。衝突バツ
フル３８はほゞＵ字形の形状で、脚部３９，４１
および４２よりなる。衝突バツフル３８は１つの
完全なリングとして形成され、第１図および第２
図に示すように装着位置に配置されたときに、脚
部４２が内側フランジ２２の内側面にぴつたり当
り、脚部３９が支持ブラケツト２６の外側後向フ
ランジ３３の内側面にぴつたり当るような寸法を
有する。衝突バツフル３８をこの位置で点溶接、
ろう付けなどにより固定することができる。この
ようにして支持ブラケツト２６、シユラウド支持
部材１７および衝突バツフル３８によつて、実質
的に漏れのないプレナム４３を画成する。このプ
レナム４３に、圧縮機から抽気された高圧空気を
穴３２を経て供給する。空気は、衝突バツフルの
脚部３９にあけられた多数の孔４４を通過し、シ
ユラウド１２の外表面に衝突して、これを冷却す
る。脚部４１および４２は、プレナム４３内の冷
却空気を、隣接する比較的高温のシユラウド支持
部材１７から隔離する作用をなす。

高圧空気が衝突バツフル３８の孔４４を通過す
るとき、かなりな圧力降下が生じ、従つて衝突空
気は比較的低圧力になつて、穴１６から流れ出
る。この低圧空気の一部は、シユラウド部分間ま
たはシユラウドおよびシユラウド支持部材間の漏
洩通路に沿つて流れる可能性がある。しかし、こ
の空気は既に効率的衝突冷却過程に使用されてお
り、また空気はこの段階で低圧になつているの
で、このような漏洩はほとんど問題にならない。

第３図に示す本発明の他の実施例においては、
衝突バツフル４６は、平坦リング部材よりなり、
その前端で支持ブラケツト２６のフランジ３３
に、また後端でシユラウド支持部材１７の内側フ
ランジ２１に固着されている。本例でも、衝突バ
ツフル４６は、装着位置に配置したとき上記の対
応部材と締りばめをなすような寸法とする。更
に、点溶接などで固定できる。

本例では、熱遮蔽部材４７が衝突バツフル４６
とは独立に設けられている。熱遮蔽部材４７は１
つの完全なリングからなり、一端が、シユラウド
支持部材１７の内側フランジ２２の一面にぴつた
り当り、他端が、シユラウド支持部材１７に形成
されたリツプ４８の内面にぴつたり当る。このよ
うにして、支持ブラケツト２６、シユラウド支持
部材１７、衝突バツフル４６および熱遮蔽部材４
７を組合せてプレナム４３を画成する。このプレ
ナム４３は、前述したものとほゞ同様に機能し
て、高圧空気をシユラウド１２に衝突させ、しか
もプレナム４３からの漏洩はほとんどない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシユラウド支持装置の１実施
例を示す斜視図、第２図は第１図の破断面を正面
から示す断面図、および第３図は本発明のシユラ
ウド支持装置の他の実施例を示す断面図である。 １０……シユラウド支持装置、１１……タービ
ンブレード、１２……シユラウド部分、１３，１
４……シユラウドのフランジ、１７……シユラウ
ド支持部材、２６……支持ブラケツト、３７……
Ｕクリツプ、３８……衝突バツフル、４３……プ
レナム、４４……孔、４６……衝突バツフル、４
７……熱遮蔽部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個のタービンブレード１１の周りに環状
   配置された、複数個に分割されたシユラウド部分
   １２を支持するタービンブレードのシユラウド支
   持装置１０であつて、 各々少なくとも１つの孔３２を設けた半径方向
   部分が有る複数個に分割された支持ブラケツト２
   ６を有する外側の環状シユラウド支持部材１７
   と、 前記支持ブラケツト２６と前記シユラウド部分
   １２の間で前記シユラウド支持部材に固着して配
   置され、複数個の衝突冷却用の穴４４を設けて前
   記孔３２からの冷却空気を該穴４４を通つて前記
   シユラウド部分の表面に向ける環状の衝突バツフ
   ル３８，４６と、 前記シユラウド支持部材により冷却空気が温ま
   るのを避けるために前記衝突バツフルと前記シユ
   ラウド支持部材との間で個々の前記支持ブラケツ
   ト２６及び前記シユラウド部分１２の間を漏洩す
   る空気を防ぎ且つ該シユラウド支持部材から略離
   隔して設けられた、連続的環状の穴無し脚部４
   １，４２，４７とを有するシユラウド支持装置。 ２ 前記連続的環状の穴無し脚部が一対の脚部４
   １，４２より成り、該脚部が前記衝突バツフルに
   取付けられている特許請求の範囲第１項記載のシ
   ユラウド支持装置。 ３ 前記連続的環状の脚部が前記シユラウド支持
   部材１７に取付けられた環状リングから成り、冷
   却空気を該シユラウド支持部材から隔離している
   特許請求の範囲第１項記載のシユラウド支持装
   置。 ４ 前記衝突バツフルと前記連続的環状の穴無し
   脚部とが単一のＵ字形構造である特許請求の範囲
   第１項記載のシユラウド支持装置。