(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン高圧ロータ（１２）であって、
第１および第２段ディスクハブ（１５４、１５６）をそれぞれ有する第１および第２段ディスク（６０、６２）を含む第１および第２高圧タービン段（５５、５６）と、
前記第１および第２段ディスクハブ（１５４、１５６）をそれぞれ通る第１および第２段ディスクボア（１６４、１６６）を通って配置される１本のタイロッド（１７０）と、
前記第１および第２段ディスクハブ（１５４、１５６）それぞれと前記タイロッド（１７０）との間に半径方向に配置される第１および第２ボア環状流路（１８４、１８６）と、
前記第２段ディスクボア（１６６）内で前記第２段ディスクハブ（１５６）の冷却および／または加熱を増加させる手段と
を含む、ロータ（１２）。
【請求項２】
前記第２段ディスクボア（１６６）内で軸方向に配置される空気流アクセラレータ（１８８）を含む前記手段をさらに含む、請求項１に記載のロータ（１２）。
【請求項３】
前記タイロッド（１７０）上に１つまたは複数の環状リブ（１９０）を含む前記空気流アクセラレータ（１８８）をさらに含む、請求項２に記載のロータ（１２）。
【請求項４】
前記第２段ディスクハブ（１５６）と前記タイロッド（１７０）との間よりもかなり小さい、前記第２段ディスクハブ（１５６）と前記リブ（１９０）の平坦域（２１０）との間のボア環状流路断面（２００）をさらに含む、請求項３に記載のロータ（１２）。
【請求項５】
前記第２ボア環状流路（１８６）への軸方向に妨げられない入口（２０６）をさらに含み、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れて軸方向に妨げられず前記入口（２０６）に流入する、請求項４に記載のロータ（１２）。
【請求項６】
前記第２ボア環状流路（１８６）からの軸方向に妨げられない出口（２０８）をさらに含み、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れて軸方向に妨げられず前記出口（２０８）から流出する、請求項５に記載のロータ（１２）。
【請求項７】
前記入口（２０６）において前記第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）をさらに含み、前記先細区画（２０７）は、前記リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの前記平坦域（２１０）のうちの最も前方側のものまで前記入口（２０６）において先細になる、請求項５に記載のロータ（１２）。
【請求項８】
前記入口（２０６）における前記第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）であって、
前記リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの前記平坦域（２１０）のうちの最も前方側のものまで前記入口（２０６）において先細になる、先細区画（２０７）と、
前記出口（２０８）における前記第２ボア環状流路（１８６）の末広区画（２０９）であって、
前記リブ（１９０）のうちの最も後方側のものの最も後方側の前記平坦域（２１０）から前記出口（２０８）において後方に向けて末広になる、末広区画（２０９）、をさらに含む、請求項６に記載のロータ（１２）。
【請求項９】
前記環状リブ（１９０）を２つだけと、対応する２つの平坦域（２１０）をさらに含む、請求項３に記載のロータ（１２）。
【請求項１０】
前記第２段ディスクボア（１６６）内で前記タイロッド（１７０）に沿って軸方向不均等に配分されている前記２つの環状リブ（１９０）をさらに含む、請求項９に記載のロータ（１２）。
【請求項１１】
前記第２段ディスクボア（１６６）のボア軸方向長さ（２１８）のだいたい前半または上流半分に軸方向に配置されている前記２つの環状リブ（１９０）をさらに含む、請求項９に記載のロータ（１２）。
【請求項１２】
前記第２段ディスクボア（１６６）内に軸方向に配置される空気流アクセラレータ（１８８）と、前記第１段ディスクハブ（１５４）と前記タイロッド（１７０）との間のほぼ一定の第１流路断面（２００）を含む前記手段をさらに含む、請求項１に記載のロータ（１２）。
【請求項１３】
前記タイロッド（１７０）上に１つまたは複数の環状リブ（１９０）を含む前記空気流アクセラレータ（１８８）をさらに含む、請求項１２に記載のロータ（１２）。
【請求項１４】
前記第２段ディスクハブ（１５６）と前記タイロッド（１７０）との間よりもかなり小さい、前記第２段ディスクハブ（１５６）と前記リブ（１９０）の平坦域（２１０）との間の第２ボア環状流路断面（２００）をさらに含む、請求項１３に記載のロータ（１２）。
【請求項１５】
前記第２ボア環状流路（１８６）への軸方向に妨げられない入口（２０６）をさらに含み、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れて軸方向に妨げられず前記入口（２０６）に流入する、請求項１４に記載のロータ（１２）。
【請求項１６】
前記第２ボア環状流路（１８６）からの軸方向に妨げられない出口（２０８）をさらに含み、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れて軸方向に妨げられず前記出口（２０８）から流出する、請求項１５に記載のロータ（１２）。
【請求項１７】
前記入口（２０６）において前記第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）をさらに含み、前記先細区画（２０７）は、前記リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの前記平坦域（２１０）のうちの最も前方側のものまで前記入口（２０６）において先細になる、請求項１５に記載のロータ（１２）。
【請求項１８】
前記入口（２０６）における前記第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）であって、
前記リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの前記平坦域（２１０）のうちの最も前方側のものまで前記入口（２０６）において先細になる、先細区画（２０７）と、
前記出口（２０８）における前記第２ボア環状流路（１８６）の末広区画（２０９）であって、
前記リブ（１９０）のうちの最も後方側のものの最も後方側の前記平坦域（２１０）から前記出口（２０８）において後方に向けて末広になる、請求項１６に記載のロータ（１２）。
【請求項１９】
前記環状リブ（１９０）を２つだけと、対応する２つの平坦域（２１０）をさらに含み、前記２つの環状リブ（１９０）は、前記第２段ディスクボア（１６６）内で前記タイロッド（１７０）に沿って軸方向不均等に配分されている、請求項１３に記載のロータ（１２）。
【請求項２０】
前記第２段ディスクボア（１６６）のボア軸方向長さ（２１８）のだいたい前半または上流半分に軸方向に配置されている前記２つの環状リブ（１９０）をさらに含む、請求項１９に記載のロータ（１２）。
【請求項２１】
ガスタービンエンジン高圧ロータ（１２）であって、
高圧駆動シャフト（２３）で高圧圧縮機（１８）に接合されている高圧タービン（２２）であって、
第１および第２段ディスクハブ（１５４、１５６）をそれぞれ有する第１および第２段ディスク（６０、６２）を含む第１および第２高圧タービン段（５５、５６）を含む、高圧タービン（２２）と、
前記第１および第２段ディスクハブ（１５４、１５６）をそれぞれ通る第１および第２段ディスクボア（１６４、１６６）を通って配置される１本のタイロッド（１７０）と、
前記第１および第２段ディスクハブ（１５４、１５６）それぞれと前記タイロッド（１７０）との間に半径方向に配置される第１および第２ボア環状流路（１８４、１８６）と、
前記第２段ディスクボア（１６６）内で前記第２段ディスクハブ（１５６）の冷却および／または加熱を増加させる手段と
を含む、ロータ（１２）。
【請求項２２】
前記第２段ディスクボア（１６６）内で軸方向に配置される空気流アクセラレータ（１８８）を含む前記手段をさらに含む、請求項２１に記載のロータ（１２）。
【請求項２３】
前記タイロッド（１７０）上に１つまたは複数の環状リブ（１９０）を含む前記空気流アクセラレータ（１８８）をさらに含む、請求項２２に記載のロータ（１２）。
【請求項２４】
前記第２段ディスクハブ（１５６）と前記タイロッド（１７０）との間よりもかなり小さい、前記第２段ディスクハブ（１５６）と前記リブ（１９０）の平坦域（２１０）との間のボア環状流路断面（２００）をさらに含む、請求項２３に記載のロータ（１２）。
【請求項２５】
前記第２ボア環状流路（１８６）への軸方向に妨げられない入口（２０６）をさらに含み、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れて軸方向に妨げられず前記入口（２０６）に流入する、請求項２４に記載のロータ（１２）。
【請求項２６】
前記第２ボア環状流路（１８６）からの軸方向に妨げられない出口（２０８）をさらに含み、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れて軸方向に妨げられず前記出口（２０８）から流出する、請求項２５に記載のロータ（１２）。
【請求項２７】
前記入口（２０６）において前記第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）をさらに含み、前記先細区画（２０７）は、前記リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの前記平坦域（２１０）のうちの最も前方側のものまで前記入口（２０６）において先細になる、請求項２５に記載のロータ（１２）。
【請求項２８】
前記入口（２０６）における前記第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）であって、
前記リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの前記平坦域（２１０）のうちの最も前方側のものまで前記入口（２０６）において先細になる、先細区画（２０７）と、
前記出口（２０８）における前記第２ボア環状流路（１８６）の末広区画（２０９）であって、
前記リブ（１９０）のうちの最も後方側のものの最も後方側の前記平坦域（２１０）から前記出口（２０８）において後方に向けて末広になる、末広区画（２０９）をさらに含む、請求項２６に記載のロータ（１２）。
【請求項２９】
前記環状リブ（１９０）を２つだけと、対応する２つの平坦域（２１０）をさらに含む、請求項２３に記載のロータ（１２）。
【請求項３０】
前記第２段ディスクボア（１６６）内で前記タイロッド（１７０）に沿って軸方向不均等に配分されている前記２つの環状リブ（１９０）をさらに含む、請求項２９に記載のロータ（１２）。
【請求項３１】
前記第２段ディスクボア（１６６）のボア軸方向長さ（２１８）のだいたい前半または上流半分に軸方向に配置されている前記２つの環状リブ（１９０）をさらに含む、請求項２９に記載のロータ（１２）。
【請求項３２】
前記第２段ディスクボア（１６６）内で軸方向に配置される空気流アクセラレータ（１８８）と、前記第１段ディスクハブ（１５４）と前記タイロッド（１７０）との間のほぼ一定の第１流路断面（２００）を含む前記手段をさらに含む、請求項２１に記載のロータ（１２）。
【請求項３３】
前記タイロッド（１７０）上に１つまたは複数の環状リブ（１９０）を含む前記空気流アクセラレータ（１８８）をさらに含む、請求項３２に記載のロータ（１２）。
【請求項３４】
前記第２段ディスクハブ（１５６）と前記タイロッド（１７０）との間よりもかなり小さい、前記第２段ディスクハブ（１５６）と前記リブ（１９０）の平坦域（２１０）との間の第２ボア環状流路断面（２００）をさらに含む、請求項３３に記載のロータ（１２）。
【請求項３５】
前記第２ボア環状流路（１８６）への軸方向に妨げられない入口（２０６）をさらに含み、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れて軸方向に妨げられず前記入口（２０６）に流入する、請求項３４に記載のロータ（１２）。
【請求項３６】
前記第２ボア環状流路（１８６）からの軸方向に妨げられない出口（２０８）をさらに含み、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れて軸方向に妨げられず前記出口（２０８）から流出する、請求項３５に記載のロータ（１２）。
【請求項３７】
前記入口（２０６）において前記第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）をさらに含み、前記先細区画（２０７）は、前記リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの前記平坦域（２１０）のうちの最も前方側のものまで前記入口（２０６）において先細になる、請求項３５に記載のロータ（１２）。
【請求項３８】
前記入口（２０６）における前記第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）であって、
前記リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの前記平坦域（２１０）のうちの最も前方側のものまで前記入口（２０６）において先細になる、先細区画（２０７）と、
前記出口（２０８）における前記第２ボア環状流路（１８６）の末広区画（２０９）であって、
前記リブ（１９０）のうちの最も後方側のものの最も後方側の前記平坦域（２１０）から前記出口（２０８）において後方に向けて末広になる、末広区画（２０９）をさらに含む、請求項３６に記載のロータ（１２）。
【請求項３９】
前記環状リブ（１９０）を２つだけと、対応する２つの平坦域（２１０）をさらに含む、請求項３３に記載のロータ（１２）。
【請求項４０】
前記第２段ディスクボア（１６６）内で前記タイロッド（１７０）に沿って軸方向不均等に配分されている前記２つの環状リブ（１９０）をさらに含む、請求項３９に記載のロータ（１２）。
【請求項４１】
前記第２段ディスクボア（１６６）のボア軸方向長さ（２１８）のだいたい前半または上流半分に軸方向に配置されている前記２つの環状リブ（１９０）をさらに含む、請求項３９に記載のロータ（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してガスタービンエンジンのタービンディスクの熱制御に関し、より詳細にはタービンディスクボアにおける熱伝達率の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかのタイプのガスタービンエンジンは、軸流高圧タービン（ＨＰＴ）を高圧圧縮機（ＨＰＣ）と接合して高圧ロータを形成させている高圧ロータを含む。ＨＰＴは、典型的には、１つまたは複数の接続された段を含む。各段は、タービンディスクの環状外縁から半径方向外向きに延びるタービンブレードまたはエアフォイルの列を含む。ディスクウェブは、ディスクボアからディスクの外縁へと半径方向外向きに延びる。高圧ロータの高圧ボアを通る１本のタイボルトまたはタイロッドが、高圧ロータを１つに締め付け圧縮状態で配置するのに使用されるロックナットにより硬く固着される。ディスクボアは、タイロッドから離間してそれを取り囲む。そのようなロータは周知であり、その一例が１９９６年７月２３日に本出願人であるＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ社に交付された「ガスタービンエンジンの高圧ガス発生器ロータタイロッドシステム」と題される米国特許第５５３７８１４号に開示されており、これを参照により本明細書に組み込む。
【０００３】
エンジンの加速中、第２段タービンディスクの外縁は、高温流路に最も近いため、急激に加熱される。ディスクボアははるかに大きく、それほど速くは加熱されない。周縁とボアのこの温度差は、第２段タービンディスクでの熱誘導応力の原因となる。エンジンの減速中、第２段タービンディスクの外縁は、ディスク周りを流れる空気が冷却されるため、急速に冷却される。この間ディスクボアは、タービンディスク全体が熱均衡に達するまで、外縁よりもかなり高温のままである。ディスクボアははるかに大きく、ディスク周縁ほど急速に冷却および加熱されない。周縁とボアのこの温度差は、第２段タービンディスクでの熱誘導応力の原因となる。熱制御空気がディスクボアとタイロッドの間の環状通路を流れる。
【０００４】
このように、エンジンの加速中と減速中の第２段タービンディスク外縁とボアの温度および熱条件の差を原因とする第２段タービンディスクの熱誘導応力を低減する必要性が依然として存在する。エンジンの加速中と減速中の第２段タービンディスクの外縁に対する第２段タービンディスクボアの熱応答時間を減じる必要性が依然として存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０５２３７２号明細書
【発明の概要】
【０００６】
ガスタービンエンジン高圧ロータ（１２）が、第１および第２段ディスクボア（１５４、１５６）がそれぞれ貫通する第１および第２段ディスクハブ（１５４、１５６）を有する第１および第２段ディスク（６０、６２）を有する第１および第２高圧タービン段（５５、５６）を含む。第１および第２段ディスクボア（１６４、１６６）を通って配置される１本のタイロッド（１７０）。第１および第２ボア環状流路（１８４、１８６）が、第１および第２段ディスクハブ（１５４、１５６）とタイロッド（１７０）との間に半径方向に配置され、第２段ディスクボア（１６６）内で冷却および／または加熱を増加する手段が第２段ディスクボア（１６６）内で軸方向に配置されている。第１段ボア環状流路（１８４）は、第１段ディスクハブ（１５４）とタイロッド（１７０）との間にほぼ一定の第１流路断面（２００）を含み得る。
【０００７】
該手段は、第２段ディスクボア（１６６）内に軸方向に配置されるタイロッド（１７０）上の１つまたは複数の環状リブ（１９０）などの空気流加速体（１８８）を含み得る。第２段ディスクハブ（１５６）とリブ（１９０）との間のボア環状流路断面（２００）は、第２段ディスクハブ（１５６）とタイロッド（１７０）との間よりもかなり小さくされ得る。
【０００８】
第２ボア環状流路（１８６）への軸方向に妨げられない入口（２０６）が、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れ軸方向に妨げられず入口（２０６）に流入するのに用いられ得る。第２ボア環状流路（１８６）からの軸方向に妨げられない出口（２０８）が、第２段ボア冷却空気（１８０）が完全に軸方向に流れ軸方向に妨げられず出口（２０８）から流出するのに用いられ得る。第２ボア環状流路（１８６）の先細区画（２０７）が入口（２０６）にあり得、入口（２０６）において、リブ（１９０）のうちの最も前方側のものの最も前方側の平坦域（２１０）まで先細になり得る。第２ボア環状流路（１８６）の末広区画（２０９）が出口（２０８）にあり得、出口（２０８）において、リブ（１９０）のうちの最も後方側のものの最も後方側の平坦域（２１０）から後方に向けて末広になり得る。
【０００９】
空気流加速体（１８８）の１つの特定の実施形態は、環状リブ（１９０）を２つだけと、第２段ディスクボア（１６６）内でタイロッド（１７０）に沿って軸方向不均等に配分されている２つの環状リブ（１９０）を含む。該２つの環状リブ（１９０）は、第２段ディスクボア（１６６）のボア軸方向長さ（２１８）のだいたい前半または上流半分に軸方向に配置され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第２段タービンディスクボア内でタイロッド上に空気流アクセラレータを有するガスタービンエンジンの断面概略図である。
【図２】図１に示す高圧ロータの燃焼器と高圧タービンの拡大断面図である。
【図３】高圧タービンにおいてタイロッド上に環状リブを有する空気流アクセラレータを有する、図２に示す高圧タービンの拡大断面図である。
【図４】図３に示す高圧タービンのタイロッド上の空気流アクセラレータの拡大断面図である。
【図５】図４に示す高圧タービンのタイロッド上のリブの斜視図である。
【図６】図４に示すリブよりも軸方向に長いリブを有する空気流アクセラレータの拡大断面図である。
【図７】図３に示す高圧タービンのタイロッド上に単一の軸方向に長いリブを有する空気流アクセラレータの拡大断面図である。
【図８】図３に示す高圧タービンのタイロッド上に２つのリブを有する空気流アクセラレータの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１および図２には、エンジンのセンターライン軸線８を中心とする、航空機の翼または胴体への取付けに適した設計の、例示的な航空機用ターボファンガスタービンエンジン１０を示す。エンジン１０は、下流に連続的に流れ連通する、ファン１４、低圧圧縮機またはブースタ１６、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１８、燃焼器２０、高圧タービン（ＨＰＴ）２２および低圧タービン（ＬＰＴ）２４を含む。ＨＰＴまたは高圧タービン２２は高圧駆動シャフト２３により高圧圧縮機１８と接合されており、これを高圧ロータ１２と呼ぶ。ＬＰＴまたは低圧タービン２４は、低圧駆動シャフト２５によりファン１４とブースタ１６の両方と接合されている。ファン１４は、ファンディスク１１４から半径方向外向きに延びる複数の円周方向に離間したファンブレード１１６を有するファンロータ１１２を含む。ファンディスク１１４と低圧圧縮機またはブースタ１６は、低圧駆動シャフト２５に接続されかつＬＰＴ２４から動力を供給されるファンシャフト１１８と接続される。
【００１２】
図１を参照すると、典型的な運転では、空気２６がファン１４により圧縮される。ファン１４直後でブースタ１６を囲むフロースプリッタ３４は、ファン１４に圧縮されたファン空気２６を、ブースタ１６に通される半径方向内側の空気流１５と、バイパスダクト３６に通される半径方向外側の空気流１７とに分ける鋭い前縁３２を含む。内側空気流１５はブースタ１６によりさらに圧縮される。ファン１４を囲むファンケーシング３０は、環状ファンフレーム３１で支持される。圧縮空気は次いでこれをさらに圧縮する高圧圧縮機１８へと流される。ここに示す高圧圧縮機１８は、図２に示すように高圧圧縮機１８から出てディフーザ４２を通り燃焼器２０内の燃焼室４５に入る圧縮機排気圧力（ＣＤＰ）空気７６と呼ばれるものを生成する、最終高圧段４０を含む。
【００１３】
図２を参照すると、圧縮機排気圧力（ＣＤＰ）空気７６は、環状半径方向外側および内側燃焼器ケーシング４６、４７で囲まれた燃焼室４５に入る。燃焼室４５は、燃焼ゾーン２１を囲む環状半径方向外側および内側燃焼ライナ１２３、１２５を含む。圧縮空気は、複数の燃料ノズル４８により供給される燃料と混合され、この混合物は燃焼器２０の燃焼ゾーン２１で点火してＨＰＴ２２とＬＰＴ２４を下流に流れる高圧燃焼ガス２８を生成する。燃焼により高圧タービン２２を通る高圧燃焼ガス２８流が生成して高圧ロータ１２を回転させ、次にさらに下流に流れて低圧タービン２４でさらに仕事を引き出す。
【００１４】
ここに示すエンジンの例示的な実施形態では、高圧タービン２２は、下流に連続的に流れ連通する、第１および第２段ディスク６０、６２を有する第１および第２高圧タービン段５５、５６を含む。第１段ノズル６６は第１高圧タービン段５５のすぐ上流にあり、第２段ノズル６８は第２高圧タービン段５６のすぐ上流にある。ディフーザ４２から排出される圧縮機排気圧力（ＣＤＰ）空気７６は、燃焼と、高圧燃焼ガス２８を受けるタービンの構成要素の冷却とに使用される。
【００１５】
図２および図３を参照すると、ＣＤＰ空気７６により冷却されるタービン構成要素には、第１段ノズル６６、第１段シュラウド７１および第１段ディスク６０が含まれる。環状空隙７４が内側燃焼器ケーシング４７と高圧ロータ１２の高圧駆動シャフト２３との間に半径方向に配置されている。環状空隙７４は、前方および後方推力バランスシール１２６、１２８により軸方向に封止されている。前方推力バランスシール１２６は、高圧圧縮機１８と高圧タービン２２との間で高圧駆動シャフト２３の半径方向外側表面１３５に配置されている。前方推力バランスシール１２６は、内側燃焼器ケーシング４７の半径方向内側表面１３６に取り付けられた前方推力バランスランド１３３に対し封止する。後方推力バランスシール１２８は、ボルトレスブレード押さえ９６上に配置され、内側燃焼器ケーシング４７に取り付けられた後方推力バランスランド１３４に対し封止する。
【００１６】
図３を参照すると、高圧タービン第１および第２段ブレード９１、９２は、第１および第２段ディスク６０、６２のそれぞれ第１および第２外縁９９、１０１内の軸方向に延びるブレードルートスロット９７内のブレードルート９３により取り付けられる。ディスクウェブ１６２が、第１および第２段ディスクハブ１５４、１５６から第１および第２段ディスク６０、６２のそれぞれ第１および第２外縁９９、１０１まで半径方向外向きに延びる。第１段ディスクハブ１５４の前方延在環状ディスクアーム１６７が、カービック連結器１６０を用いて高圧駆動シャフト２３に接続されている。第１および第２段ディスクハブ１５４、１５６は、それらを貫通する第１および第２段ディスクボア１６４、１６６を含む。１本のタイボルトまたはタイロッド１７０が、第１および第２段ディスクボア１６４、１６６を通ることも含め高圧ロータ１２のロータボア１７２（図２に示す）を通って配置される。タイロッド１７０上のねじ部１４０（図５に示す）を通すロックナット１７４は、高圧ロータ１２を締め、固着し、１つに締め付けて圧縮状態にするのに用いられる。ボルトレスブレード押さえ９６が、第１段ディスク６０のブレードルートスロット９７内のブレードルート９３を軸方向に押さえる。ボルトレスブレード押さえ９６は、差込み接続部１０３により第１段ディスク６０の外縁１０１に固着される。ブレード押さえ９６は、押さえプレート１０９よりも半径方向内向きに配置され、押さえプレート１０９により差込み接続部１０３に接続される、押さえボア１０７を含む。第１および第２段ブレード９１、９２は、高圧タービン（ＨＰＴ）２２の高温流路１１０の両端間で半径方向外向きに延びる。
【００１７】
内側燃焼器ケーシング４７の冷却空気開口１５７は、圧縮機排気圧力空気７６からのタービンブレード冷却空気８０が、プレナムケーシング１５８内の環状冷却空気プレナム１６３に流入するのを可能にする。ブレード冷却空気８０は、プレナムケーシング１５８の冷却空気プレナム１６３後方端に取り付けられた１つまたは複数のアクセラレータ１６５により加速される。アクセラレータ１６５は、ブレード冷却空気８０を、押さえプレート１０９の冷却穴１６９を通じて第１段ディスク前方空隙１６８に吹き込む。第１段ディスク前方空隙１６８は、押さえプレート１０９と第１段ディスク６０のディスクウェブ１６２との間に軸方向に配置されている。アクセラレータ１６５は、アクセラレータ１６５の半径方向位置でブレード冷却空気８０を第１段ディスク６０のホイール速度に近い高接線速度で噴出する。するとブレード冷却空気８０は第１段ディスク前方空隙１６８を通過して第１段ディスク６０と第１段ブレード９１を冷却する。
【００１８】
エンジンの加速中、第１および第２段ディスク６０、６２の外縁１０１は、高温流路１１０に最も近いため、急激に加熱される傾向がある。冷却空気８０は、第１段ディスク６０、第１外縁９９および第１外縁９９に取り付けられた第１段ブレード９１を冷却する。ロータボア１７２からのロータボア冷却空気１７６は、第１および第２段ボア冷却空気１７８、１８０ならびに第２段ブレード冷却空気１８２を供給する。ロータボア冷却空気１７６は、第２段ディスクハブ１５６を冷却する前に第１段ディスクハブ１５４と第２段ブレード９２を冷却するのに使用されるので、加速や減速などのエンジン過渡期の熱応答速度は第２段ディスクハブ１５６よりも第１段ディスクハブ１５４のほうが速い。第２段ディスクハブ１５６は第２段ディスク６２の第２外縁１０１よりもはるかに大きく嵩もあるので、それほど速く加熱または冷却されない。周縁とボアのこの温度差は、タービン第２段ディスク６２において、第１段ディスクハブ１５４は経験しないほどの熱誘導応力の原因となる。第１および第２段ボア冷却空気１７８、１８０は、それぞれ第１および第２段ディスクハブ１５４、１５６の冷却と加熱の両方に使用されることに注意されたい。
【００１９】
図３を参照すると、第１および第２段ディスクハブ１５４、１５６の冷却は、第１および第２段ディスク６０、６２の第１および第２段ディスクボア１６４、１６６内の第１および第２段ディスクハブ１５４、１５６とタイボルトまたはタイロッド１７０との間に半径方向に位置する第１および第２ボア環状流路１８４、１８６により提供される。第２段ディスク６２における熱応力を緩和するため、第２段ディスクハブ１５６は、第２段ディスクボア１６６内に軸方向に配置される空気流アクセラレータ１８８により、より速く冷却または加熱される。空気流アクセラレータ１８８は、第２段ディスクボア１６６内の第２ボア環状流路１８６における第２段ボア冷却空気１８０の流速を増加させる。ここに示す空気流アクセラレータ１８８は、１つまたは複数のリブ１９０とそれに対応する１つまたは複数の平坦域２１０を含む。
【００２０】
図２から図６に示す例示的な空気流アクセラレータ１８８は、タイロッド１７０上に３つの環状リブ１９０を含み、図７に示す例示的な空気流アクセラレータ１８８は、タイロッド１７０上に１つのリブ１９０を含む。リブは、ランドとも呼ばれる。これは、第２段ディスクハブ１５６とタイロッド１７０上のリブ１９０の平坦域２１０との間のボア環状流路断面２００を縮小させる。これによりディスク下の流速が増加し、より良好な熱伝達係数と、第２段ディスクハブ１５６への熱伝達率の増加が得られる。第２段ディスクハブ１５６とリブ１９０との間のボア環状流路断面２００は、第２段ディスクハブ１５６とタイロッド１７０との間のボア環状流路断面２００よりもかなり小さい。空気流アクセラレータ１８８の複数リブの実施形態は、３つのリブに限定されないので、空気流アクセラレータ１８８は１つまたは複数のリブを有し得る。
【００２１】
リブ１９０は、完全に第２段ディスクボア１６６内で第２段ディスクボア１６６のボア前縁と後縁２０２、２０４の間に軸方向に配置されている。これにより、第２段ディスクボア１６６内に、第２ボア環状流路１８６への軸方向に妨げられない入口２０６と、第２ボア環状流路１８６からの軸方向に妨げられない出口２０８が提供される。第２ボア環状流路１８６は、入口２０６において、リブ１９０のうちの最も前方側のものの平坦域２１０に達するまで入口２０６において先細になる、先細区画２０７を含む。第２ボア環状流路１８６は、出口２０８において、リブ１９０のうちの最も後方側のものの平坦域２１０から出口２０８において末広になる、末広区画２０９を含む。軸方向に妨げられない入口および出口２０６、２０８は、入口２０６から流入し、出口２０８から流出する、完全に軸方向であり軸方向に妨げられない第２段ボア冷却空気１８０の流れを供給し、ボアの加熱と冷却を補助する。ボア内側表面領域２１２と平坦域表面領域２１４は互いに筒状に同心である。第２段ディスクハブ１５６と（リブ１９０がないところの）タイロッド１７０との間の流路断面２００は、第１段ディスクハブ１５４とタイロッド１７０との間の流路断面２００よりも小さい。第１段ディスクハブ１５４とリブ１９０がないタイロッド１７０との間の流路断面２００は、ほぼ一定している。
【００２２】
図６は、タイロッド１７０上に３つの環状リブ１９０と、図３および図４に示す３リブの実施形態よりも軸方向に長い平坦域２１０を有する空気流アクセラレータ１８８を示す。リブ１９０のリブ数と平坦域の軸方向長さ２１８は、リブにより増加する重量と、大きな空気空隙２２０は第２段ボア冷却空気１８０を減速する傾向があるのでリブ１９０間の空気空隙２２０を最小限にしたいという要望とを考慮に入れている。
【００２３】
図８は、タイロッド１７０上に２つの環状リブ１９０を有する空気流アクセラレータ１８８の２リブの実施形態を示す。なお、この２リブの実施形態では、２つの環状リブ１９０は第２段ディスクボア１６６内でタイロッド１７０に沿って軸方向不均等に配分され示されている。２つの環状リブ１９０は、第２段ディスクボア１６６のボア前縁と後縁２０２、２０４の間で、第２段ディスクボア１６６のボアの軸方向長さ２１８のだいたい前半または上流半分に配置されている。
【００２４】
図７は、完全に第２段ディスクボア１６６内で第２段ディスクボア１６６のボア前縁と後縁２０２、２０４の間に軸方向に配置されている、タイロッド１７０上の単一のリブ１９０を示す。このリブも、第２段ディスクボア１６６内に、第２ボア環状流路１８６への妨げられない入口２０６と、第２ボア環状流路１８６からの妨げられない出口２０８を有する。
【００２５】
エンジンの加速中、第２段ディスク６２の外縁１０１は、高圧タービン（ＨＰＴ）２２の高温流路１１０に最も近いため、急激に加熱される。第２段ディスク６２の第２段ディスクハブ１５６ははるかに大きく、それほど速く加熱されない。周縁とハブのこの温度差はディスクでの熱誘導応力の原因となる。空気流アクセラレータ１８８は、第２段ディスクハブ１５６とタイロッド１７０上の１つまたは複数のリブ１９０との間の流路断面２００を縮小され第２段ディスクハブ１５６をより速く加熱することで、この熱応力を軽減する。これにより、第２ボア環状流路１８６内の第２段ボア冷却空気１８０のディスク下での流速が増し、より良好な熱伝達係数とディスクハブへの熱伝達率の増加が得られる。
【００２６】
エンジンの減速中、第２段ディスク６２の外縁１０１は急速に冷却され、第２段ディスク６２の第２段ディスクハブ１５６は温度が上昇したままである。周縁とハブのこの温度差は、ディスクでのエンジン加速を原因とする熱応力とは逆方向の熱応力の原因となる。エンジンの減速中、第２段ボア冷却空気１８０はエンジン減速前のレベル以下に冷却される。空気流アクセラレータ１８８は、第２段ディスクハブ１５６とタイロッド１７０上の１つまたは複数のリブ１９０との間の流路断面２００を減少させて第２段ディスクハブ１５６をより速く冷却することで、この熱応力を軽減する。これにより第２段ボア冷却空気１８０の流速が第２段ディスクハブ１５６下で増加し、より良好な熱伝達係数と、ディスクハブから第２段ボア冷却空気１８０への熱伝達率の増加が得られる。
【００２７】
本発明にとって好ましく例示的な実施形態と考えられるものについて説明してきたが、本明細書の教示から当業者には本発明の他の変形が自明であろう。したがって、本発明の真の精神と範囲内であるそのような変形すべてを添付の請求項において保護されたい。したがって、特許証では、以下の請求項で定義され分化されるものを保護されたい。
【符号の説明】
【００２８】
１２  高圧ロータ
５５  第１タービン段
５６  第２タービン段
６０  第１段ディスク
６２  第２段ディスク
１５４  第１ディスクハブ
１５６  第２ディスクハブ
１６４  第１ディスクボア
１６６  第２ディスクボア
１７０  タイロッド
【図１】
0005968521.tif 000002
【図２】
0005968521.tif 000003
【図３】
0005968521.tif 000004
【図４】
0005968521.tif 000005
【図５】
0005968521.tif 000006
【図６】
0005968521.tif 000007
【図７】
0005968521.tif 000008
【図８】
0005968521.tif 000009