JPH0710439U - ガスタービンノズルの冷却装置 - Google Patents

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。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

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。

【０００２】

【従来の技術】

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。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

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。

【０００５】

【作用】

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。

【０００６】

【実施例】

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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００１６】

【考案の効果】

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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】冷却部のブロック図である。

【図３】同じく他の実施例を示すブロック図である。

【図４】インペラの背圧を抜く構成を示す断面図であ
る。

【図５】インペラ外周端の拡大断面図である。

【符号の説明】

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

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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。