JPS58190525A - 冷却構造体 - Google Patents

冷却構造体

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JPS58190525A
JPS58190525A JP58057743A JP5774383A JPS58190525A JP S58190525 A JPS58190525 A JP S58190525A JP 58057743 A JP58057743 A JP 58057743A JP 5774383 A JP5774383 A JP 5774383A JP S58190525 A JPS58190525 A JP S58190525A
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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
    • F01D5/02—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
    • F01D5/082—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc
    • 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
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

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】 本発明はガスタービンディスクの表面及びディスクに装
着されたブレードの表面に冷却空気を供給するために使
用される一体鋳造された冷却構造体であって、ディスク
及びブレードの表面の冷却に要する冷却空気の量が少な
くてすむ冷却構造体に係る。
タービンディスク及びブレードは米国特許第３゜７６８
．９２１号に記載されている如き冷却装置により冷却さ
れている。前記米国特許に於ては、ノズルを有するチュ
ーブが冷却空気室の壁内に支持されており、タービンデ
ィスクに対し接線方向に冷却空気を吹付は得る位置に配
置されている。
かかる冷却構造体は完成した構造体とするためには互い
に組付けられなければならない複数個の部材よりなって
いる。更に各ノズルより吐出された冷却空気は必然的に
隣接するチューブに衝突し、その結果乱流が発生し、こ
れにより冷却機能に悪影響が及ぼされ、また多量の冷却
空気が必要とされる。冷却空気はノズルよりタービンデ
ィスクに対し滑らかに流れることが望ましい。またノズ
ルへ冷却空気を供給する冷却構造体は構造が簡単ででき
るだけ部品点数が少ないことが望ましい。
本発明による冷却構造体の一つの特徴は、冷却空気室及
びノズルを含み、エンジン内の所定の位曽に容易に固定
され得るよう構成された一体的な構造体であるというこ
とである。
５一 本発明による冷却構造体の他の一つの特徴は、シール要
素及び第一段ベーンを支持する機能を果し、またエンジ
ンの一つの構造部材である燃焼室の一部とタービンベー
ンの内端部とを接続する機能を果すエンジンの一つの構
造部材として機能する一体的な構造体であるということ
である。
本発明によれば、冷却構造体はエンジン構造体より自ら
を支持するための装着手段と、エンジンの第一段ベーン
の内端部に接続される環状７ランジと、冷却構造体の一
体的な一部をなすノズルへ冷却空気を導く環状室とを有
している。また冷却構造体はシールリングのための装着
手段を有しており、シールリングを取付けるボルトに近
接し得るよう構成されている。ノズルは冷却構造体に一
体鋳造により形成され互いに隔置された方向転換ベーン
により郭定されており、これらのノズルは冷却空気の最
も有効且一様な供給が行われるよう実質的に完全なリン
グの形態にて接線方向にタービンディスクに対し冷却空
気を導き得るようになっている。
６− 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
添付の第１図に於て、タービンの第一段ディスク１０は
その周縁部に一列のブレード１２を有しており、該ブレ
ードに対しディスクの側部に設けられたフランジ１６に
形成された孔１４を経て冷却空気が供給されるようにな
っている。冷却空気はフランジ１６の半径方向内方に設
けられた室１７より孔１４へ至る。冷却空気はこれらの
孔１４より半径方向外方へ流れ、任意の良く知られた構
造体によりブレード１２のルート部へ導かれ、図には示
されていないがブレード内に設けられた冷却空気通路内
を流れる。
フランジ１６にはボルト２４により環状ディスク１８が
固定されている。環状ディスク１８は円錐形のフランジ
２２に一連のシール要素２０を有している。ボルト２４
はディスク１８を７ランジ１６に保持しており、ディス
ク１８の外周縁は冷却空気をブレード１２内へ案内し、
またブレードをディスク内の所定の位置に保持するリン
グ２５をディスク１０及びブレードのルート部に対し押
付けた状態にて保持している。以上の構成は本発明の一
部をなすものではなく、従ってこの構成についてのこれ
以上の説明は省略する。
本発明の冷却構造体２６は、燃焼室の壁部材３２に設け
られた環状７ランジ３０に冷却構造体を固定するための
装着面２８をその上流側外面に有する環状体の形態をな
している。壁部材３２は実質的に円筒構造をなしており
、燃焼室の内壁であってよく、従ってエンジンの構造部
材の一つである。円錐台形の７ランジ、即ち壁要素３４
が装着面２８より半径方向外方へ延在している。壁要素
３４の外周縁３６はタービン人口ベーン４４の内端部４
２より半径方向内方へ延在する装着脚部４０にボルト３
８により固定されている。壁要素３４は装着脚部４０及
びベーン４４の内端部４２より前方へ延在するＷ４５と
共働して、壁部材３２と該壁部材を囲繞するバーナ構造
体との間の空間より図には示されていない装置により冷
却空気を供給される室４８を郭定している。
装着面２８には軸線方向に延在するフランジ４６が設Ｇ
ノられており、該フランジは７ランジ３０を冷却構造体
２６に対し所定の半径方向位置に位１決めする作用をな
す。また冷却構造体２６のこの部分に於ては、上流ｍ壁
５０と該上流側壁より隔置されそれらの間に周縁方向に
延在する室５４を郭定する下流側１５２とを有する二重
壁構造となっている。これら−上流側壁及び下流側壁は
半径方向内方へ延在して室５４より吐出ノズル５８まで
延在する環状通路５６を郭定している。吐出ノズル５８
は上流側壁５０及び下流側１５２と一体的に形成されて
おり、それらの内端部に於ては上流側壁と下流側壁との
間に配置されている。室５４の部分に於ては半径方向に
延在するこれら上流側壁及び下流側壁はその内端部近傍
に於て方向を転換し、それらのノズル側端部に於ては実
質的に軸線方向に延在して冷却空気のための軸線方向に
延在する吐出孔５９を郭定している。室５４より半径方
向内方の位置に於ては、下流側Ｗ！５２には一連のボル
ト６２によりシールリング６０が固定９− されている。このシールリング６０はその円錐形の部分
にシール要素２０と共働する一連の段部６３を有してい
る。これら互いに共働するシール要素２０及びシールリ
ング６０は下流側！１５２、ディスク１８、壁要素３４
と共働してシールリング６０より半径方向外方の位置に
室６４を郭定している。またこれらシール要素２０及び
シールリング６０より半径方向内方の位置には他の一つ
の室６６が形成されており、この室６６の他の壁は下流
側壁５２の半径方向内方の部分及び環状ディスク１８と
一体に設けられ下流側壁５２の端部へ向けてこれに近接
した位置まで延在する半径方向内方へ延在するフランジ
６８である。
環状の室５４は第２図及び第３図に示されている如く軸
線方向に配置された仕切［１７０を有している。仕切Ｗ
１７０は上流側！！５０と下流側Ｗ５２との間にて壁要
素３４より周縁方向ｖ７２まで半径方向位置へ突出延在
しており、周縁方向壁７２は上流側壁と下流側壁との間
に間欠的なリングを構成している。周縁方向Ｗ７２は冷
却構造体２６１０− を壁部材３２に対し保持する一連のボルト７４より半径
方向内方の位置に設けられている。仕切壁７０は第２図
及び第３図に示されている如く対にて配列されており、
周縁方向！！７２はこれら対をなす仕切壁７０の間に於
ては遮断されており（設けられておらず）、これにより
冷却空気が壁要素３２に設けられた孔７６内に流入し、
対をなす仕切壁７０の間に郭定された通路７７内を流れ
、周縁方向壁７２の間を通過して通路７８内へ流入し得
るようになっている。上述の如く、周縁方向壁７２は第
３図に示されている如く隣接する仕切壁７０の間の位置
に於て遮断されている。
周縁方向！１７２の半径方向内方の位置に於ては、対を
なす仕切！！［７０の延在部７９は互いに離れる方向へ
延在しており、これにより隣接する対の互いに対向する
仕切壁７０の延在部７９は互いに近付（方向へ延在して
周縁方向！！７２の半径方向内方の位置に三角形の空間
８０を郭定している。これら互いに対向する延在部７９
はその先端部に於て合体して一つの仕切１８１となって
いる。仕切壁８１は上流側Ｗ！５０及び下流側Ｍ１５２
の下流側端部に近い位置まで前方へ延在している。これ
らの仕切！！８１はノズルベーン５８′まで延在し且こ
れと一体となっている。ノズルベーン５８’の間に位置
するベーン５８は通路５６の吐出端部近傍に於て冷却空
気の方向を転換する方向転換ベーンとして機能するよう
になっている。尚仕切１８１は冷却空気通路５６の全周
に亙り冷却空気の圧力ができるだけ一定になるように作
用する。
上流側Ｗ！５０は空ｌｌ１８０のための三角形の孔８２
を有している。シールリング６０のためのボルト６２は
これらの空間８０が設けられた位置にて下流側［１５２
に配置されており、これによりボルト６２に螺合するナ
ツト９８に三角形の孔８２を杼て近接し得るようになっ
ており、これによりシールリング６０を冷却構造体２６
に取付けられた状態より取り外し得るようになっている
。下流側壁５２は対をなす仕切！！７０の間にボルト７
４のヘッドに近接することを可能にする孔８３を有して
おり、これにより冷却構造体２６を壁部材３２に取付は
得るようになっている。
上述の冷却構造体は一体鋳造物品であり、インへストメ
ント鋳造法により製造されてよいものである。従って冷
却構造体はエンジン内に容易に猛着し得る精密な一体構
造体であり、またシールのための支持体及び燃焼室スリ
ーブ又はリング（エンジンの一つの構造部材である）と
タービンベーンの内端部との間を接続する手段として機
能する。
更に本発明による冷却構造体を組込むことにより冷却空
気のための幾つかの室が形成され、エンジンの冷却構造
体が組込まれた部分を軽で冷却空気が好ましく流れるた
めの通路が与えられる。また本発明による冷却構造体に
よれば、種々のボルトに近接することが可能であり、従
ってエンジンに冷却構造体を組込んだりエンジンより冷
却構造体を除去したりすることを容易に行うことができ
る。
更に本発明による冷却構造体によれば、幾つｈ）の室内
の圧力を検出し又は調整するだめの圧力タップを組込む
ことができる。例えば室６４内の圧力がボルト７４が設
けられた領域に於て上流側壁−１３＝ と下流側壁との間の空間へ伝達されることを許すＩＬ８
３が設けられているので、室６４内の圧力が問題である
場合には、ボルト７４の近傍にて上流側！！５０に設け
られた圧力タップ８４により室６４と直接接続すること
が可能である。更に圧力タップ８６が設けられているの
で、室６６内の圧力を確認したり該室に空気を加えたり
除去したりすることにより該室内の圧力を増減すべく、
上流側１５０より前方の位置より室６６に近接すること
ができる。尚圧力タップ８６は空間８０に近接すること
を可能にする孔８２と整合した位置に設けられている。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による冷却構造体及びそれに隣接するエ
ンジン構造体の一部を示す第２図の線１１４− ＝１による部分断面図である。 第２図は第１図に示された冷却構造体を示す部分端面図
である。 第３図は第１図の線３−３による部分断面図である。 １０・・・第一段ディスク、１２・・・ブレード、１４
・・・孔、１６・・・７ランジ、１７・・・室、１８・
・・環状ディスク、２０・・・シール要素、２２・・・
７ランジ、２４・・・ボルト、２５・・・リング、２６
・・・冷却構造体。 ２８・・・装着面、３０・・・環状７ランジ、３２・・
・壁部材、３４・・・８１要素、３６・・・外周縁、３
８・・・ボルト。 ４０・・・＠肴脚部、４２・・・内端部、４４・・・タ
ービン人口ベーン、４５・・・壁、４６・・・フランジ
、４８・・・室、５０・・・上流側壁、５２・・・下流
側壁、５４・・・室。 ５６・・・環状通路、５８・・・吐出ノズル、５９・・
・吐出孔、６０・・・シールリング、６２・・・ボルト
、６３・・・段部、６４．６６・・・室、６８・・・フ
ランジ、７０・・・仕切壁、７２・・・周縁方向壁、７
４・・・ボルト、７６・・・孔、７７．７８・・・通路
、７９・・・延在部、８０・・・空間、８１・・・仕切
壁、８２．８３・・・孔、８４．８６・・・圧力タップ
、９８・・・ナツト特許出願人　　ユナイテッド・チク
ノロシーズ・コーポレイション

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）タービンディスクの表面に設けられた室へ冷却空
    気を供給する冷却構造体であって単一の一体鋳造物品で
    ある冷却構造体にして、 空気流室を郭定し一端に於て軸線方向に配向された吐出
    ノズルにて終る互いに隔置された環状壁であって、前記
    吐出ノズルは内部に前記環状壁間にて延在し前記環状壁
    と一体的に形成されたベーンを有している如き環状壁と
    、 前記吐出ノズルより離れた端部に於て前記環状壁と一体
    に形成され且前記環状壁を接続する環状の接続要素であ
    って、前記環状壁より延在し且前記環状壁より離れた端
    部に装着手段を有する接続要素と、 前記環状壁と一体的に形成され且前記環状壁の間に設け
    られ半径方向に延在する仕切壁であって、前記接続要素
    より前記吐出ノズルまで延在し周縁方向に隔置された冷
    却空気のための通路を郭定しており、該通路の空気入口
    孔は前記接続手段により郭定されている如き半径方向に
    延在する仕切壁と、 前記接続要素より隔置された位１に於て前記環状壁と一
    体に形成され且前記環状壁の間に延在する遮断された実
    質的な円筒状の仕切壁であって、前記円筒状の仕切壁は
    前記接続要素に設けられた前記空気入口孔より前記半径
    方向に延在する仕切壁の闇の前記通路まで冷却空気を導
    くべく前記接続要素に設けられた前記空気入口孔と接合
    した位Ｗにて孔を郭定するよう遮断されており、前記環
    状壁の一方は前記接続要素に設けられた前記空気入口孔
    及び前記円筒状の仕切壁に設けられた孔とは整合してい
    ない位置に第一の近接孔を有しており、前記環状壁の他
    方は前記一方の環状壁に設けられた前記近接孔を経て近
    接し得る取付は手段を有している如き円筒状の仕切壁と
    、 を含んでいることを特徴とする冷却構造体。
  2. （２）タービンディスクの表面に設けられた室へ冷却空
    気を供給する冷却構造体であって単一の一体鋳造物品で
    ある冷却構造体にして、 外端部より実質的に半径方向に延在し内端部に於て軸線
    方向に方向転換して延在する互いに隔置された環状壁で
    あって、冷却空気を前記ディスクに対し導くノズルを構
    成する一体的なベーンをそれらの内端部に近接して有し
    ている如き環状壁と、前記環状壁の互いに隔置された外
    端部と一体的に形成され該外端部より半径方向外方へ延
    在している如き環状の接続要素であって、その外端部に
    取付はフランジを有する接続要素と、 前記環状壁の間にて延在し且前記環状壁と一体的に形成
    され且前記接続要素より半径方向内方へ隔置された環状
    の円筒状仕切壁と、 前記環状壁の間に延在し前記環状壁と一体的に形成され
    且前記接続要素と前記円筒状仕切壁との闇にて延在しこ
    れらと一体的に形成された実質的に半径方向に延在する
    半径方向仕切壁であって、前記接続要素及び前記円筒状
    仕切壁は各対の前記半径方向仕切壁と半径方向に整合し
    て前記半径方向仕切壁の闇に配置された孔を有し該孔を
    経て前記ノズルまで冷却空気が流れ得るよう構成された
    半径方向仕切壁と、 前記半径方向仕切壁の半径方向内方へ延在する延在部で
    あって、互いに離れる方向へ延在して隣接する仕切壁と
    一体となってそれらの間に三角形の空間を郭定している
    如き延在部と、 前記環状壁の一方は前記三角形の空間と連通ずる孔を有
    しており、前記環状壁の他方は前記一方の環状壁に設け
    られた前記孔を経て近接し得るよう前記三角形の空間の
    部分に装着手段を有していることと、 を含んでいることを特徴とする冷却構造体。
JP58057743A 1982-04-19 1983-03-31 冷却構造体 Granted JPS58190525A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US369700 1982-04-19
US06/369,700 US4435123A (en) 1982-04-19 1982-04-19 Cooling system for turbines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58190525A true JPS58190525A (ja) 1983-11-07
JPH0415377B2 JPH0415377B2 (ja) 1992-03-17

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ID=23456543

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JP58057743A Granted JPS58190525A (ja) 1982-04-19 1983-03-31 冷却構造体

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JP (1) JPS58190525A (ja)
DE (1) DE3309268A1 (ja)
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GB (1) GB2118630B (ja)

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