JPS60142021A - ガスタービンエンジン - 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】 技術分野　゛ 本発明はカスタービン１ンジンに係り、一層訂細には、
高温高圧空気を軸受コンバートメン１−に隣接して通る
流路に沿ってロータブレードへ送り１りる装置に係る。

本発明は軸流ガスタービンエンジンに対して開発されｌ
ｃが、他の分野にし応用され得る。

行用技術 軸流ガスタービンコーンジンは圧縮段、燃焼段及びター
ビン段を含んでいる。動作媒体ガスに対する流路は１ン
ジンの口れらの段を通って軸線方向に延びている。ガス
が流路に沿って流されるにつれて、カスは圧縮段内で圧
縮され、またガスにエネルギを加えるべく燃焼段内で燃
料と共に燃焼される。ＩＯ＋溝の加圧されたガスは、イ
ｊ用なイ］事及び１１１力を生り゛るべく、タービン段
を通じて膨張さＵられる。

タービン段内の〔ュータは、と！ｌｄ品の加１［された
ガスから有用な仕事を取出Ｊため［１−９組立体を有す
る。１」−９組立体は少イνくどし二段の［１−タデイ
スクーブレード組立体を含／Ｖでいる。（」−夕は、動
作媒体ガスを圧縮するため圧縮段に仕事を与えるべく圧
縮段内の伯の［１−９組立体に上記のＣＩ　−タデイス
クーブレード組立体の段を連結づる１］−タリー１１を
右づる。ステータはＪ−ンジンを通って軸線方向に延び
てＪ５す、ロータを囲繞し、また軸受コンパ−１−メン
ｌ−内に配回され−Ｃいる軸受を通じてロータを支持し
ている。軸受コンパートメントはエンジンの内側キ１１
ビディ内に配置されている。

ｆは近のエンジンに於−（エンジンの動作温度及び圧力
が高められるにつれて、燃焼段の吐出領域に最す近いタ
ービン内のこれらの１：ｊ−９段に加圧された冷）」」
空気を与えることが必要になってきた。

冷却空気を第二のロータ組立体に与えるために好都合な
流路は、軸受コンパートメントを含む内側キャごディを
通る流路である。タービン段内での使用に十分なにδい
圧力の冷却空気が圧縮（幾の後段から送られる。冷７．
１１空気の温度は、冷却に適するようにタービン段に比
べて低いが、１ツ１１受コンパ−１〜メン１〜の内部に
比へれば高い湿度である。ターヒ゛ンに対して必要とさ
れる畠い圧力のために、この゛′冷Ｍｌ空気″は軸受コ
ンバートメンｌ−内に問題を惹起してきた。高温の加圧
されたガスはシールを通って軸受］レバー１〜ノント内
へ謡洩する。

この漏洩に伴い、しばしば、シール領域に隣接づる自己
点火の小さ４ｊボクッ１−に、１１Ｌ囚りる熱的に冑酷
な状態が生ずる。この問題は、以前の方法では、軸受二
１ンパートメントを非常に低い圧力にベントづることに
Ｊ：り回避され−Ｃさた。しかし、現在のエンジンで【
Ｊ）商正なｊ−１カー（ターじン段に冷）、１１空気を
供給するため大ぎな圧力差が必要とされるので、１ｈ１
１受−１ンバー１へメン１〜内の公知のシーリング手段
がその完全性を維持し１［１ないため、軸受コンバート
メン１へを非常に低い圧力にベント覆ることはもはや実
行不可能である。内側空気キャビティを通して流される
空気のリベ−Ｃを冷）１］づれば、圧力を適当なレベル
に維持しつつ」−記の問題を解決し１！７るが、この方
法は空気の冷ｆｉ１１に伴って寄生的動力及び利用不可
能な■ネルギが生ずるためエンジンの性能に大ぎな不利
を及ぼすので実行不可能である。

従って、科学名及び技術者は、高温の加圧された空気を
内側キャビティを通じてロータ組立体に供給づる方法と
して、軸受］ンパー１〜メン１〜に隣接して熱的に苛酷
な条イ′１が生ずるのを防止し得る方法を探求している
。

発明の開示 本発明によれば、少量の空気がエンジンの一次動作媒体
流路から二次動作媒体流路と連通している熱交換器へ送
られ、熱交換器内で６五〇され、Ｊ、たエンジンのｉｈ
ｌ＋受コンパ−１−メン１−へ送られ、そこで空気は軸
受コンバー１〜メン１〜のシール手段に隣接覆る空気の
低温高圧力ーテンを形成するのに用いられる。

一つの実施態様によれば、ガスタービン１ンジンは、軸
受コンパ−１〜メン１へ内のシール手段に隣接づ゛るキ
ャビディと連通しているファン・コンパ−１−メン１〜
内に配置された熱交換器を右Ｊる。

本発明の一つの実施態様ににれば、ファン・熱交換器は
動作媒体流路を横切っ−Ｃ半径方向に延びているエーロ
フＡイルストラッｈであり、またカスを冷却づるべく高
温ガスを」−一ロノＡイル表面の内部に衝突させるため
の衝突ヂコーブを有している。

本発明の主要４ｙ特黴は、軸受コンパートメントのシー
ル手段に隣接している第一のバッフアキ１７ヒナイ及び
第：〕のバッフアキトビティを軸受：１ンパートメン１
へが有していることである。本発明の他の特徴は、熱交
換器が］−ンジンのノアン段がらの動作媒体ガスと連通
していることである。一つの実施態様では、熱交換器は
、Ｊ−ンジンのファン・コンパートメント内に配置され
ている。熱交換器はダク１−を通じて動作媒体流路内の
高圧の源と、また軸受］ンパー１〜メント内のバッファ
キャビテｒと連通している。本発明の仙の特徴は、熱交
換器が圧力封じ込め容器であることである。熱交換器は
、第一の圧力封じ込め容器を形成づるエーロノＡイルを
有し、また空気を−「−【」フォイルの壁に衝突させる
ため第一の容器内に第二の容器を形成リ−る衝突デユー
プを有している。−一つの衝突チューブは、エーロフオ
イル上の最も薄い境界層を有づ−る外面に隣接している
■−ロフオイルの内面に空気を衝突ざぜるべく、前縁に
隣接しＣ配置されている。

本発明の主要な利点は、軸受〜：ヤビディに隣接してい
る領域を通じＣ高圧高温の冷１」］空気を送り４ｒ７る
ことである。他の利点【Ｊ２、軸受コンパートメントに
対する冷却システムがエンジン効率に及ばず影響が、軸
受］ンパー１〜メン１〜をバッフｉ−するのに必要とさ
れる冷却空気が少ｆｉｌであることにより最小にされる
ことである。−のっ利点は、湾曲したニーＩ］フＡイル
形状ど、高圧と封じ込めまた畠湿ガスを冷却づるのに熱
交換器の質量をイｊ効に用いる衝突冷五０の採用どの結
果として、圧力容器の重量が軽いことである。更に他の
利点は、熱交換器からエンジンのキャビティ内への高温
ガスの漏洩により惹起される問題を回避し１［）るＪｚ
うに熱交換器が配置されていることである。

本発明の上記の特徴及び利点は、本発明を実施Ｊるため
の最良の形態の詳細なぴ２明及び添付図面から一層明ら
かになろう。

発明を実ＩＭするための最良の形態 第１図はターボファンガスタービンエンジン１０の側立
面図であ凪。エンジンは回転の軸線Ａｒを有する。エン
ジンはファン段１２、圧縮機段１４、燃焼段１Ｇ及びタ
ービン段１８を含んでいる。

−次動作媒体ガスに対する環状流路２２はエンジンのこ
れらの段を通って軸線り向に延びている。

二次動作媒体ガスに対する環状流路２４は一次動作奴体
流路の半径方向に外側に位置している。二次流路はエン
ジンのファン段を通って軸線方向にの延びている。

破線で示されているにうに、ステータ組立体２６は、動
作媒体流路を境するため、またロータ組立体２８のよう
回転要素を支持づるため、エンジンを通って軸線方向に
延びている。ロータ組立体は動作媒体流路２２を境して
おり、またエンジンの圧縮段及びタービン段を通って軸
線方向に延びている。ロータ組立体は、圧縮機内の最後
部ロータブレード３０及びタービン内の第−及び第二段
ロータブレード３２．３４ににり示されているように、
動作媒体流路を横切って半径方向に外方に延びているロ
ータブレードを有するロータ段を有している。

ロータ軸３６は圧縮機内の最後部ロータ段及びタービン
内の第−及び第二段を連結するべく軸線方向に延びてい
る。軸受（図示せず）が、軸を支持するべく、ステータ
組立体とロータ軸との間に延びている。軸受ハウジング
３　ｓは軸受コンパートメント４ｏ内に軸受を収容する
べく０−９軸を囲繞している。ロータ軸の外側に環状キ
ャビディ４２が位置しており、そこに軸受コンパートメ
ントが収容されている。

第二ロータ段３４に対する空気を冷却するための流路４
４は環状キャビティ４２を通って軸線方向に延びている
。加圧された空気を軸受コンパートメントに与えるため
の冷却システム４６はエンジンのファン膜内に］ノられ
た熱交換器／Ｉ８を含ｌυでいる。第一のダクト５２は
高湿の被加圧空気を熱交換器へ流ずためｂ匡正縮機の後
段から延びている。第二のダク１〜５／Ｉは冷ノｉｌｌ
された被加圧空気をＱＩＩＩｔ受コンバートメンｌ−３
８へ流ずため熱交換器から延びている。軸受−１ンパー
トメン１〜の領域内のダクｈ　５　／ｌの一部分は、図
面を兄ヤ）ずくするため、破Ｉｇｉ薯れている。

第２図は肚縮段１４、燃焼段１６及びタービン段１８の
一部分の拡大断面図である。第一のダクト５２及び第二
のダクト５４は、図面を児やツーりするため、破断され
ている。

ステータ組立体２６は回転の軸線Ａｒを囲繞している外
側ケース５６を含／ｕでいる。内側ディフューザ・ケー
ス５８は外側ケースから半径方向に内方に延びている。

内側ディフューザ・ケースはエンジンの内部を内側環状
キャビティ４２及び外側環状キャビティ６２に分割して
いる。環状燃焼チャンバ６４は外側キＶビディ内の燃料
に対ηる燃焼ゾーンを郭定するべく周縁方向に延びてい
る。

１０、渇動作媒体ガスに対づる一次流路２２は後方に、
江縮番幾１４の最後部ロータ段２８から燃焼ブトンバを
通じて高圧タービン段へ延びている。タービン段内で、
流路は第一のロータ段３２及び第二のＵ−タ段３４（図
示せず）を通過する。

環状ストラット６６は内側ディフューザ・ケースから内
側キャビティ４２及び流路４４を横切って半径方向に内
プノに延び−Ｃいる。軸受＝１ンパー１−メン１〜内に
設りｌうれた軸受６（３はストラッ１−６６とロータ軸
３６との間を延びている。軸受ハウジング３８は、軸受
を保護り゛るべく、また軸受コンパ−１ヘメント上に噴
ｒＡされる潤滑材を閉じ込めるべく、軸受を囲繞してい
る。軸受ハウジング３８は軸受を囲繞しているクーシン
ク７０を含んでいる。第一のシールド７２及び第二のシ
ールド７４はクーシンクから軸線方向に間隔をＪ３いて
配置され、それらの間に第一の環状マニホルド７６及び
第二の環状マニホルド７８を残している５、熱シールド
８２及び熱シールド８４は第−及び第二のシールドから
軸線方向に間隔をＪ３いて配置され、それらの間に死空
気空間を残している。

第−丞び第二の環状マニホルドは開口８６．８８を通じ
てグク１〜５４から空気を受入れる。ダク１−５４は、
これらの聞［１と連通している第一のパイプ９２及び第
二のパイプ９４内で縮引している。

代替的な実施例９６が７ｇ！４′！；ｌで示されており
、これは第４図を参照して一層詳細に説明される。この
代替的な実施側番、Ｌ、加圧され）こ冷／、ＩＩ空気を
Ｉｌ’ｌｌｌ受゛」シバ−１〜メン１〜に与えるのにダ
ク１〜５４を用いていない。その代わりに、１−ュータ
軸３Ｇは、半径ｙｊ向に延びてＪ３り内側キトビーノイ
を境りる表面９８を有する。９０００ｐｐｍ＠超過して
よい速度での回転の軸線のまわりの軸の回転がキトビデ
ィ内。

の空気を１００フィー１〜毎秒（’３０．５ｍ　／ｓｅ
ｃ　）Ｊ：すし大きい速度に１ｌｌｌ　ｉ宋する。キマ
・ヒティ内の動作媒体ガスの循環パターン１ｏＯが低圧
Ｐ−の領域に対してキャどディ内に高Ｄｉ　Ｐ　トの領
域を生ずる。

第３図は軸受ハウジング７２の代替的実施例であり、ま
た第二のダクト５４と連通している複数のパイプ１０Ｂ
をイｑする’ｌ＋１１受ハウジングを示している。各パ
イプは第一の環状マニホルド７６及び第二の環−状マニ
ホルド７８に接続されている。衝゛突板１１２は第一の
環状マニホルド内を周縁方向に延びいる。この衝突板は
第一のシールド７２に押付ｔノられている第一の端１１
４とパイプ１０８に隣接している第二の端１１６とを有
する。局部的な隆起部１１８は衝突板１１２とシールド
７２との間に間隔を４３き、そこに供給領域１２２を残
している。この供給領域は第二の端で冷却された被加圧
空気の複数のパイプ１０８と連通している。

隆起部１１８は衝突板と環状ケーシング７４との間にも
間隔をおき、そこに衝突領域１２４を残している。複数
個の孔１２６が衝突板を通って延びおり、供給領域を衝
突領域ど連通さけている。第二の衝突板１１２が第二の
環状マニホルド７８内に設りられていてよい。第一の衝
突板の部分と機能的に同一の第二の衝突板の部分には同
一の参照同号が付されている。

ｌ１１１１受ハウジングは第一の端１２Ｅ３及び第二の
端１３０を有する。第一のシール手段１３１が第一の端
に配置されて４３す、また第二のシール手段′１３２が
第二の端に配置されている。軸受ハウジングは第一の端
で１コ一タ組立体から半径方向に間隔をｄ）いて配置さ
れ、それらの間に第一のシール手段に隣接する第一の環
状バラノアキャビディ１３３を残している３、軸受ハウ
ジングは第二の端でも１］−り組立体から半径方向に間
隔をＪ３いて配置され、それの間に第二のシール手段に
隣接覆る第二の環状バッファキャビディ１３４を残して
いる。

各バッフアキ【？ヒディ【よ引合されているマニホルド
とハウジング内に周縁方向に間隔をＪ３いて設（プられ
ている複数個の孔１３５とを通じてダクト５４と連通し
ており、又は代ＰＩ的に、鎖線で示されＣいるＪ二うに
、ダク］−５４は複数のバーイブ１０８を通じてバック
アキ１！ビライヘ１１接に冷加空気をイハ給　し１ｇ　
る　。

図示されている実施例では、ａトーのシール手段は、第
一のバッフアキＩＩじティの一部分を郭定し、また第二
のシール手段は第二のバッファキャビディの一部分を郭
定している。

各シール手段はシール支持構造１３６と、シール板１４
２のような隣接に１−タ（イ４造にばね（図示せり゛）
により押（＝Ｊ（：Ｊられている〕Ｊ−ボン・シールリ
ング１３８どを含ｌυ℃いる。シール要素１４４は周縁
方向に延びており、まＩ〔ロータ軸３６に取付けられて
いる。このシール要素は周縁り向に延びているナイフ１
４６を有し、このナイフは半径方向に外方にシール要素
から熱シールド８２又【、１熱シールド８４のようなハ
ウジングの一部分の付近まて延びている。

軸受＝１ンバートメン１〜の内部は、軸受−ｌ二に油を
噴用覆る供給ライン（図示せず）を経て軸受６８を潤滑
するべく油を供給され−（いる。油は軸受を冷却Ｊる役
割をし、また内側キャビティの温度よりもはるかに低い
湿度にある４、モドレライン（図示Ｖず）は油を軸受−
］ンバートメン１−の底から排出し、また油を］−ンジ
ン燃料と熱伝達可能に連通している熱交換器へ循環さけ
る。加えて、浦噴口・１バイブ１５６及び１５８のよう
な油の捕捉的な源が設（）られていてよい。これらのパ
イプ（よ、衝突領域１２４に隣接しているケーシングの
力面及び特別な冷ＩＩを必要とする領域に隣接りるケー
シングの他の内面に油を１射りるための孔１６０を右り
る。

第４図は第２図の説明で言及した代替的な実施例であり
、内側キャビディの第一の領域Ｐ＋からの空気を捕捉し
て環状マニホルド７６及び７ε３へ送るべく近接１−る
ｔＸすれど整合している複数個の第一のスコップ１０２
及び複数個の第二のスコップ１０４を用いるハウジング
９Ｇを示している。空気は、マニホルドに入るにつれて
、Ｐ−を付されている領域内の圧力よりも高い静圧にあ
る。

ｇＸ５５図は熱交換器４８の拡大された倒立面図である
。この熱交換器は動作媒体ガスに対する二次縦路２４を
横切って？１′径方向に延び（いる。この熱交換器はエ
ーロフオイル部分１６４により形成されたエーロフオイ
ル形状をイｊする。ベース部分１６６はコード方向に延
びているベース壁１６８をイ）する。ベース壁内の第一
のダクト１７２は熱交換器を第一のダクト５２のような
高温の被加圧ガスの源とベース壁を通じて連通させてい
る。ダク［〜５２は高圧圧縮機の最後部の段と連通して
いる。このダクトを通じて流されるカスは１４ｂａｒ（
Ｐｄ≧１４ｂａｒ）を越える圧力にあり、また４３０℃
を十分に越える温度にある。第二のダク］−１７４は熱
交換器を第二のダクト６４のような排出ダクｌ〜とベー
ス壁を通じて連通さけ゛でいる。排出ダクトはエンジン
のｉｈｌ＋受＝１ンバートメン１〜に隣接している環状
バッフアキ＋１ビデイ１３３．１３４と連通している。

１−１＝１フォイル部分は前縁１７６、後縁１７Ｅ３及
び第一の側壁１８２を含んでいる。第二の側壁１８４は
前縁及び後縁で第一の側ｈｔに繋げられている。第二の
側壁は第一の側壁から間隔をおいて配置され、その間に
ギＡｌビディ１８６を形成している。先端壁１８８はコ
ード方向に第一の側壁と第二の側壁どの間を延びている
。

第一のパンフル１９２は、キャビティ１８６を前部１９
４及び後部１９６に分割Ｊ−るべくベース壁１６８から
スパン方向に延びている。第一のバッフルは先端壁かｌ
う間隔をＪ３いて配置され、それらの間に転向通路１９
８を残して、いる。後部゛１９６は排出ダクト１．７　
／Ｉと座通し〔いる。

複数個の第二のバッフル２０２が４：ｔ！ビデイ１８６
の前部１９４内に設りられている。第二のバッフルはス
パン方向に延びてＪＪす、またコード方向に互に間隔を
おいて配置され、そこにスパンカ向に延びている複数個
の通路２０４を残１）でおり、その一つ【よ前縁領域１
７６に隣接している。複数個の衝突デユープ２０６がＩ
　−ＤフＡイルの前部１９４内に設りられている。各チ
ューブ（よ相合されている通路内に設（プられている。

各ブユーブは、高温の被加圧ガスに対するダクト５２と
連通している内部２０　Ｂをイ」りる１、複数１１１・
１の孔２１０が、衝突流をニーｌ］フＡイルの側壁に向
りるため、また前縁チューブの場合にＬ；ｊ：　：ｓ：
、　−’ａノＡイルの前縁領域に向１ノるため、衝突デ
ユープの壁を通って延びている。代替的構造では、高温
空気はバッフル２’０２に向りられ得る。

各衝突デユープ２０６は局部的隆起部２１２によりバッ
フル２．０２からコード方向に、また側壁１８２．１ε
）　４　／）％　ｌう−１−Ｆ方向に間隔をおいて配置
され、それらの間に衝突ギトツブＧを残し−Ｃいる。衝
突ギＩＩツブはスパン方向に延びており、転向通路′１
−）ε１ど連通しくいる各１“ｒ−ノのまわりに環状流
路２１７′Ｉを残している。

第６図は第５５図の線６−６に冶っ−Ｃの熱交換器４８
の拡大された断面図であり、衝突チューブ２０６と側壁
１８２．１８４及びバッフル２０２との関係を示してい
る。図示されているように、隆起部２１２は側壁及びバ
ッフルからチ］−プヘ延びて４３す、環状流路２１４を
形成している。

第７図は渇）哀１ｃ）の関数どし−Ｃ油及び空気の混合
物の点火辷れ時間（ｍｓ）を示ずグラフである（自己点
火時間特性）。このグラフから解るように、自己点火時
間特性（ま温痘及び圧ツノの増大と共に減少する。

ガスタービンエンジン１０の運転中、動作媒体ガスは一
次流路２２及び二次流路２４に沿って流される。ガスが
一次流路に治って流されるにつれて、ガスはファン及び
ｌ−１−縮機役向で圧縮され、またガスを加熱すること
によりガスにエネルギを追加づるべく燃焼段内Ｃ燃第３
１と共に燃焼される。高温の被加圧ガスは、推力を生ず
るべく、またロータ相ｓ’ｔ、　（Ａをイの１１１し１
７．の輔イ※Δ１゛の周りに駆動りることにより有用な
仕事を行うべく、タービン段を通じて１３１出される。

これらの力スの１ｆｉｎ　１ｍは１′１０“０°Ｃに近
接してよく、またそれらの圧力は１４ｂａ１゛を超過し
てよい。

ロータブレード３２及びロータブレード３４のような動
作媒体流路内へ延びている冷却可能なロータスレートの
アレイは高温の動作媒体ガス内に位置してａ５す、ガス
から熱を１９る。ブレードは、加圧された冷７Ｊｌ空気
をプレートを通じて動作媒体流路内へ流づことにより冷
ＩＪＩされる。冷７１Ｉ＋空気は流路の高圧タービン段
内の動作媒体ガスの高圧を越える高い圧力に加圧される
。高圧タービン段内のブレードの加圧された冷却のため
の冷７Ｊｌ空気の適当な源は最後部の高圧ｊ１縮！ＡＭ
　１−Ｊ−９段、高圧旺縮）幾のロータ段３０、の吐出
領域である。

第一段Ｌ１−タブレーｊ〜に対りる加Ｌ［された冷却空
気は冷却空気流路Ｃ１を経て供給される。第二段ロータ
ブレードにλ・］８Ｊる冷却空気（Ｊ、第一段よりは少
し低いが、流路内の）′５二段］］−夕ど高圧圧縮機の
最終段どの密接のためにまだ非常に高い圧ツノで供給さ
れる。ロータ段３０は第二段ロータブレード３４に対づ
る冷却空気の満足な源でｂある。

冷却空気は一次流路から流路／′１４に治って環状内側
キャビティ４２へ供給される。冷却された空気は軸受コ
ンバートメン１−により、また第一の［ニー１−９段３
２の孔を通って第二段１］−タフレードへ流される。高
圧空気はロータフ１ノード（１１００’１ｌｌｌ：に近
１１１りるガス流路温］Ｑ及び空気より少し低い１力に
曝される）への適ＩＩ３．なＬｌ−力の冷１．１１空気
として作用りるが、空気の温１哀は／Ｉ　３０℃を超過
し１，１、た圧ツノは１４ｂａｒを超過することにイＴ
る。

２００　’Ｃよりも低い温度と内側キトビブイの圧力よ
りもはるかに低い圧力とで作動り−る軸受コンバートメ
ンｌ−４０の内部に関しては、流路４７′ｌに沿う冷ノ
１１空気は高温高圧の空気（・ある。

第一のシール手段１３−１及び第二のシール手段１３２
の有効性は、シールの両側の圧力が７ｂａｒを超過し始
めるにつれて、急速に減少りる。その結果、軸受コンパ
ートメントは、シールの両側の圧力が７　ｂａｒを超過
しないことを保証するように、７”ｂａｒを超過Ｊる圧
力で作動ｕしめられる。第７図に示されているように、
４３０°Ｃの温度での個１受］ンバートメン１〜内の油
及び空気のＵ合物内への漏洩路Ｌ１及びＬ２に沿う空気
漏洩はコンパートメント内への空気の入１］で１００ｍ
５以内の自己点火を生しさせ、近似的に１５０　℃の軸
受コンパ−１〜メン１〜のターラ環境で漏洩空気が混合
され得ないようにする。エンジンの特！Ａな運転条件、
例えば＞ｆｉ面前陸（は、内側二Ｉ＋・じフイ内の空気
のｄ１晶度は／１８０’ｃに近接し４Ｆするし、白己白
火のためのｔｖ７間は５ｍｓのＡ−ダーである。

従って、シール部分１３１．１３２に隣接する］−ンジ
ンの局部領域は一層低い活１１度の空気をノ→えられる
。例えば、第一のバッフ１キヤピテイ１４８及び第二の
バッフｙ・Ａドビーｉイ１Ｆ５２は、内側キトビディ内
の空気がシール手段内へ流れるのを防止するため、シー
ル手段に隣接する内側キャビディ内の空気の局部的静圧
Ｊ：りも高い静圧を右する空気の源と連通させられてい
る。バラツノ・空気は、漏洩空気のづべてか加圧されＩ
Ｃ空気により供給されるように、また空気がチシンバ内
へ漏洩づ゛るとさに自己点火を防＋Ｊ、　Ｊる稈ｔαに
空気が冷却されるにうに、十分な流行ｆ　：ｉ？、で供
給される。この点で、最も保守的な運転モードは、自己
点火までの時間、即ち漏洩空気の自己点火特性、を決定
し、次いで漏洩空気が軸受＝ｌンパー１〜メント内の一
層低い温度の空気／油混合物と完全に混合される以前に
漏洩空気が軸受コンバートメン１〜内で消費される時間
の最大の大きさ、即ら急冷■、１間４！ｉ性、を決定し
、更に次いて加圧された空気が急冷時間特性よりも大き
い自己点火時間特性を有づるまでバッフｉ・空気を冷却
Ｊるｈ法である。更に一層保守的な運転モードは、完全
な混合のための時間が軸受コンパートメント内の空気の
最シ、（１の滞留時間（・あり、また軸受］ンパートメ
ン［〜を通る空気及び浦の混合物の流ｌ竹串に関係する
ど見做１方法である。＝＋ンパーＩ−メン１〜内の時間
は一１ンパートメン１〜の滞留時間特性である。

こうしＣ１輔受＝ｌンバー１へメンｌ−４０が高温高圧
環境内で作動することを可ロヒに−４るこの運転方法を
用いる場合には、加圧されｌ〔？ど気が内側空気キャご
ディ内の局部約０１１よりし大きい静圧で、また空気が
漏洩路Ｌ１及び［−２のＪ、うな漏洩路に沿ってイ仙受
コンパー１〜メント内へ漏洩Ｊるにつれて供給されたバ
ッファ空気の自己点火特性が空気急冷１１４間特性又は
滞留時間特性にりも大きいように十分に低い温度で、バ
ッフアキ１１ビテイ１４８．１５２のようなバッファ領
域へ供給される。

加１１された空気の一つの６０．Ｌ−１ンジンの＾匡正
縮機段である。しかし、その空気は高められた渇ｔａに
ある。第１図、第２図及び第３図に実施例に示されてい
るように、高圧圧縮機空気の一部分は（空気がバッフア
キＶビティへ供給されるときに第一のシール手段及び第
二のシール手段に於りるシール漏洩を少なくとも満足Ｊ
る流量率で）圧縮機流路から取出して送られ、ダクト５
２を経て、熱交換器４８へ流される。高温の被加圧空気
は熱交換器内へ入る。熱交換器は、空気を衝突チ：Ｌ−
ブ２０６へ）スリ、また空気の流れをエーロフオイル形
状の熱交換器の側壁及び前縁１７６へＩ！ｉ突させるこ
とにより、空気の高い圧力の利益を得る。衝突流は伝導
及び滞留熱伝達を大幅に増大し、また空気から熱交換器
の壁への熱伝達により空気を冷却覆る効率的な手段で・
ある。エーロフオイル１７６の外側表面上を流れるファ
ン・バイパス空気はガスから熱を得て、空気がエンジン
に一二次的Ｊ往力を与えるべく排出されるにつれて空気
のエネルギ含右吊を増大さけ８゜この形式の熱交換器の
特別な利点は、土−１」ノＡイルの前縁領域と、側壁と
一ノア／ン空気との間の乱流熱転ｉ’＆を６′ＩＪ−側
壁の前部とに存在覆る境界層の厚みである。類似の衝突
チューブ熱交換器が熱交換器４８のイばに破線ぐ示され
ているＪｚうなダクトの側面にＪ３かれていて、にい。

このような場合には、熱交換器の一つの壁は、流れる動
作媒体ガスと直接的に熱伝達可能に連通することになる
。代ｆ１Ｍ的に、チ１７ネル２１４のようイｒ大きな流
体力学的直径をイｊする環状ブトネルを通じて空気を強
制的に送るＪ：うにδ′ｈ圧を用いることにより滞留に
Ｊ、る熱転ｊヱのため高圧高温の空気を用い１［する。

熱交換器４８とその周囲との間のＦ１力の差【、１１／
Ｉ［）旧゛を越えることになり、そのために熱交換器Ｉ
Ｊ熱交換器及び圧力月じ込め容２（：の数カとし°ｒ：
　１’＋川づ−る必要がある。この点での利点は、引張
応力（側壁１８２）及びＩト縮応力の双／ノで１１力に
抵抗りる熱交ｊφ器の湾曲した側壁である。これらの湾
曲した壁は剛固なつ１ブ状の株ど相合ｌ！（用いられて
ｄ３す、バッフル１９２及びバッフル２０２のＪ、うな
板の間を延びでいる４、こ−）しＣ、バッフルはだ１交
換器内の流れの案内及び熱交換器の保１１１の：１Ｆの
［］的で−用いられている。

衝突チューブｂ二重の［１的で用いられてＪ５す、その
一つは」−ロフＡイルか加圧されたガスをＩＪじ込める
能力を助けることである。第一に、チューブは仲ｊ突流
を轡さ、また＋ｌｔｌ留熱伝速熱伝達経路する。第二に
ブーｉ−ブは側壁１８２．１８／ＩにＪ：り形成された
外側封じ込め容器内の加圧された空気を受入れるための
内側圧力１４じ込め容器として作用する。高温の被加圧
空気を冷却するための位置としての）２７ン・ダクトの
他の利点は、燃焼可能な蒸気が存在しないことで″ある
。供給タフ１−５２又は熱交換器４（３が漏洩を生り゛
る県会には、小さな自己点火特性に対Ｊる可能性を右す
る帰洩ガスは二次縦路内の動作媒体ガスにより」−ンジ
ンから排出される。

熱交換器７′ｌＥ３が３１１気を冷７ＪＩ　Ｌ／　終−
）　／ＣＩＱ、ｋｎ　７ＪＩされた空気は第二のダクト
５７Ｉを経て１ンジン内部ｌ＼戻される。）ｊ’ｒ　Ｊ
、１１された空気は第３図中に破線で示されているにう
に１百接に第−及び第二のバッフアキ１１ビテイ１４８
．１５２へ流され、若しくは第一の環状マニホルド７６
及び第二の環状マニホルド７８へ７４ｊされ、そこから
第一のバラフッ□　二ｌ＝　ｔ−ビディ及び第二のバラ
フンに１；Ｉｌヒ゛ディｌ′″−、流される５゜空気が
マニホルドを通じて流されるにつれて、熱が軸受＝１ン
パー１−メン１〜の内部に伝達され、空気がバッファー
１−Ｖビアイに到ｉｉ１：　７Ｊる以前に？：０気を更
に一層冷却する。第３図中に小され−（いるように、空
気の一層の冷却は、空気を衝突板１１２を通じてクーシ
ングア０の表面上に任ｊ突さＵることにより助長される
。空気の冷７１１１　Ｌ；ｌｌ、油を噴ｑ・Ｊバイブ１
５６．１５８にＪ、リフ−シンク」に衝突さけることに
より一層助長される。１ｆｌｊ突板］ｉｔ（Ｌ　’（ム
、　、Ｊ、た；１ζ１川される曲無しでも、実１１９）
の結果、フｉ・ン・ヌク１〜内のみに熱交換器を使用Ｊ
ることにより、バッファ空気の温度が３７０　’に　Ｉ
メ下に一トリられ得ることか示され−Ｃいる。６１；波
路１１１２及びＬ３に久われた空気を首換Ｊるのに少イ
Ｔくとｂ十分な空気をバッノノ７空気キ１７ビｊイに供
給りるのに用いられる空気のＨｙ＋は、軸受コンバー１
〜メンｌ−４，０の内部をバージづるのに、又はコンパ
−１−メント全体を完全にバッファするのに大量のζ′
−気を使用する（；４造に比較して小さい。それにし拘
らす゛、このバッフｉ！空気ｆｉｔ動イ′１媒体流路／
Ｊ”）４ｊ川なイ１事を（Ｉわない流路へ逸される空気
である。また、ファン・ダグ１−内の熱交換器は小さり
［［空気ツノ学的輪郭を右しているりれども、熱交換器
はエンジンの空気力学的流路２／′Ｉ内への突出物どな
っていない。

第４図中に破線で示されている軸受６Ｉンバー１〜メン
ト４０は動作媒体流路の外側の熱交換器に接続されてい
４Ｔいし、）Ｇ加面なガスが動作媒体流路から直接的に
流されない。イの代わり、内側環状キ髪７ビデイ４２か
らの＾湿冷ノＪＩ空気の一部分が千トビディの高江領Ｉ
ｔｉｌ”　＋−からツー１ツブ９Ｇ、９　Ｂを通じて送
られる。スニ１ツブは空気の速度圧力の実質的部分、従
ってまた空気の全圧の実質的４丁部分を静圧に変操りる
。その結果、内側−１＝ヤビテイ４２からの空気は第１
図乃至第３図の実施例中の空気のように環状マニホルド
７６．７８へ、また次いでバッフアキトビディ１４８．
１５２へ流される。第１図乃至第３図に示され−Ｃいる
実施例のように、バッファ空気は衝Ｍ　１１２により、
また衝突領域１２４に隣接しているクーシンクの表面上
に衝突させられる油により増大され得る。実験の結果、
衝突板無しで、ｊ、たクーシンクの内側に油を噴！Ｊｌ
ｌ　する特殊なパイプ無しで、環状ン二小ルド内に内側
キャビティ空気を流づことにより、バラノア空気の渦足
な冷ノ、１１が行われ得ることが示されている、。

軸受二１ンバートメン］〜の熱容量は、バッフアキ（ノ
ビデ、（へ流されでいる空気から除かれる熱及び第一の
漏洩経路「１及び第二の漏洩経路［６２を経てバッフア
キトビディからの質１１）流量により取ｉ１される熱め
人ささに比較し゛（人さい１．イのか１“１宋、油の７
Ｍ　ｔｇの小さな増加しかバラフン・空気の冷ＩＩに科
内して生「す゛、Ｊ、た：］ンジンの性１１ヒの低下を
惹起しない。実際、この熱は」−ンジン燃石／エンジン
油クーラを通って燃焼ヂＸ・ンバへ入り、従ってまた一
次動作媒体流路へ戻る燃料に叶ぎ出される。

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、本発明はかかるプ；施例に限定されるしのでは
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ｌうかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は破線により示されている］−ンジンの選択され
た内側部５）及び矢印により示されている流路を有づ−
るターボハン・ガスタービンエンジンの開立面図である
。 第２図はエンジンの圧縮段、燃焼段及びタービン段の一
部分の断面図であり、本発明の一つの実施例を示し、Ｊ
た破線で第二の実施例を示η図である。 第３図は第２図中に示され−（いる−Ｌンジンの一部分
の拡大図（゛あり、第三の代替的な実施例を示Ｊし１で
ある。 身）４図は第２図中に破わｊ）で示されているような第
２図中の４１４造の代替的イ１実施例である。 第５図は−１−ンジンのファン・−１ンバートメン１−
内に配置されている圧力月し込め熱交換器の側室面断面
図である。 第６図は第５図の線６　＝　６に沿う断面図である。 第７図は幾つかの界なるＬ［力の関数どして点火遅れ時
聞く自己点火時間特性）と油及び空気の況合物の温度と
の関係を示すグラフである。 １０・・・ガスタービンエンジン、１２・・・ファン段
。 １４・・・圧縮機段、１６・・・燃焼段、１８・・・タ
ービン段、２２．２°４・・・環状流路、２６・・・ス
テータ組立体、２Ｅシ・・ｌ：ｌ−夕和立体、３０．３
２．３４・・・［１−タブＬノード、３６・・・ロータ
軸、３８・・・軸受ハウジング、４０・・・軸受コンパ
−１−メンｌ−，４２・・・環状キトビティ、４４・・
・冷却空気流路、４６・・・冷却システム、４８・・・
熱交換器、５２．５４・・・ダクト。 ５６・・・外側ケース、５８・・・内側ディフューザケ
ース、６２・・・外側環状キャビティ、６４・・・環状
燃焼チャンバ、６６・・・環状ストラット、６８・・・
軸受。 ７０・・・クーシング、７２．７４・・・シールド、７
６．７８・・・環状マニホルド、８２．８４・・・熱シ
ールド。 ８６．８８・・・６１１「二１．９２．９４．１０８・
・・パイプ。 １１２・・・衝突板、１１４．１１６・・・衝突板の端
。 １２２・・・供給領域、１２Ｇ・・・孔、１２８．１３
０・・・軸受ハウジングの端、１３１．１３２・・・シ
ール手段、１３３．１３４・・・環状バラフッ・キャビ
う一イ。 １３５・・・孔、１３６・・・シール支持構造、１３８
・・・カーボン・シールリング、１４２・・・シール板
、１４４・・・シール要素、１４６・・・ナイフ、１５
Ｇ、１５８・・・油噴射パイプ、１６０・・・孔、１６
４・・・ニー０）Ａイル部分、１６６・・・ベース部分
、１６８・・・側壁、１７２．１７４・・・ダクト、１
７６・・・前縁。 １７８・・・後縁、１８２．１８４・・・側壁、１８６
・・・キャビティ、１８８・・・先端壁、１９２・・・
バッフル。 １９４・・・前部、１９６・・・後部、１９Ｂ・・・転
向通路。 ２０２・・・バッフル、２０４・・・通路、２０６・・
・衝突デユープ、２０８・・・内部、２１０・・・孔特
許出願人　ユナイテソド・テクノ１１シーズ・コーポレ
イション代工ｊ、ｌｊ人弁理士明石昌毅

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ファン段と、汗縮機段と、圧縮機段を通って延び
   ている動作媒体に対する一次流路と、ファン段を通って
   延びている動作媒体に対する二次流路と、ロータ組立体
   と、（］−夕組立体から間隔を４３いて配置されたステ
   ータ絹Ｓγ体ど、Ｉ］−９組立体に隣接しており動作媒
   体流路からのガスで満たされている内側キを・ビティと
   、ロータ組立体を支持りるためス°ｊ−タ絹立体ど１］
   −夕組立体どの間に設（）られた軸受と、１ｌＩｌｌｌ
   受＝）ンパートメン［−を郭定するべくｌ仙受を囲繞し
   ているケーシングを含ん’Ｃ（１’）りよたＬｌ−９絹
   立体に隣接している少なくとｂ一つの喘を右する軸受ハ
   ウジングと、ロータ紺＼′Ｌ体のイ・」近ｄ、’を延び
   −（いる軸受ハウジンクの前記端に位置づる第一のシー
   ル手段とを含／υている形式の軸流ターボファンカスタ
   ービンエンジンに於て、 ロータ組立体から間隔、をおいて配貯され、そこにシー
   ル手段に隣接し−Ｃ１第一の漏洩路をｊｍじ−Ｃ軸受コ
   ンバートメン１へと連通しまた第二の漏洩路を通じて内
   側キトビティと連通しているバッファキャビティを残し
   ている軸受ハウジングと、内側キャビティ内の温度Ｊ：
   りも低い溜１度で加圧された冷ム１１空気を供給づ−る
   ための冷Ｎ）システムであって、 二次流路の動作媒体ガスと連通している熱交換器と、 熱交換器へ高紅圧縮１幾の後段から加Ｌ［された空気を
   流まためのダクトと、熱交換器から中山受二ｌンパー１
   〜メンｌ＝へンｊｊ７．（ＩされＩこ空気を流Ｊための
   グク１〜ど、 前記冷却されｔこ空気をバッファ空気二１１・じディ内
   へ吐出づるための手段と を含んでいる冷〕ｔｌｌシステムどを含／Ｖでいること
   を特１敦とする軸７んターボッアン刀′スターヒ゛ンー
   ■ニンジン。
2. （２）カスタービンエンジンに於−Ｃ１高渇の被加圧ガ
   スを冷却づ−るためニー［１）Ａイル形状を有する熱交
   換器を含んであり、この熱交換器はベース部分及びエー
   ロフオイル部分を含んであり、△、ベース部分はコード
   方向に延びているベース壁と、熱交換器がベース壁な通
   じて高温の被加圧ガスの源と連通しくｑるよう、にづる
   第一のダクトと、熱交換器が冷ムＩＪされ１Ｃ被加圧ガ
   スを排出し１０るようにする第二のダクトとを有してお
   り、Ｂ、エーロフオイル部分は 前縁と、 後縁と、 第一の側壁と、 前縁及び後縁で第一の側壁に繋゛げられており、ｊ、た
   第一の側Ｌｉ？どの間にキＸｌビデイを形成づるべく第
   一の側壁から間隔をおいて配回されている第二の側壁と
   、 第一の側壁と第二の側壁との間にコード方向に延びてい
   る先端壁ど、 キＩＴビディを前部と、Ｊｊｌ出ダクトと連通している
   後部とに分割するべくベース壁からスパン方向に延びて
   ａ３す、また先端壁から間隔をおいて配置され、そこに
   転向通路を残している第一のバッフルと１ 前部内に設りられ、スパン方向に延び−（おり、またコ
   ード方向に互に間隔をおいて配回され、そこにスパン方
   向に延びている複数個の通。路を残している複数個の第
   二のバッフルと、 各々が第一のダクトと連通している内部を有しており、
   また各々が前記通路の一つの中に側壁及び第二のバッフ
   ルから＝１−ド方向に間隔をおいて配置され、そこに前
   記転向通路と連通している環状流路を郭定づるへくスパ
   ン方向に延びている衝突ギャップを残しており、また各
   々が衝突流をコニーロフォイルの側壁に向かわせるため
   の複数個の貫通孔を有しており、また一つが冷却空気を
   エーロフオイルの前縁領域の内部に衝突さ［るための貫
   通孔を右しでいる複数（１！ｉ＋の衝突チューブとを右
   していることを特徴とづるガスタービンエンジン。