(57)【要約】本発明は、タービンディスク３と、燃焼室の上流側に配置され、かつ空洞１２によって燃焼室から離間された上流側方プレート５とを備えた、ガスタービンロータ１の通気回路に関する。第１の冷却空気回路が、主噴射装置１５および側方プレート５に設けられた穴を介して、空気を空洞１２内に送る。第２の冷却空気回路が、排出ラビリンスを介し、燃焼室の内部ハウジングおよびロータによって範囲を定められたチャンバと、副噴射装置ラビリンスと、環状構造２７と側方プレート５とのの間で、主噴射装置の下流側に配置された少なくとも１つのラビリンスとを通して空気を送る。本発明は、各々が主噴射装置の下流側に漏れ防止ユニットを備え、タービンディスク３のパージ空洞２０の上流側に２つの空洞３４、３５を画定する、３つのラビリンス３１、３２、３３が設けられることを特徴とする。前記空洞３４、３５のうちの１つには、副噴射装置ラビリンスの上流側の第２の回路から捕らえられる空気が、ロータの回転方向に接線方向に傾斜しかつ環状構造２７内に配置された穴３８を通って供給される。
2005530956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータ（１）と燃焼室の内部ケーシングとの間にシーリング装置を有するターボマシンであって、前記タービンロータは、第一に、圧縮機の下流側コーンに固定するための上流側クランプ環状部分を呈するタービンディスク（３）を備え、第二に、前記ディスクの上流側に配置され、前記ディスクから１つの空洞によって離間されたフランジ（５）を備えており、前記フランジは、前記ディスクの上流側クランプ環状部分によって横断される内部ボアと、前記下流側コーンに固定されることが可能になるような上流側クランプ環状部分とを有し、第１の空気回路が、前記内部ケーシングに固定され、前記第１の空気回路は、第１の冷却流を、主噴射装置（１５）と前記フランジに設けた穴（１１）とを介して前記空洞（１２）内へ送り、前記シーリング装置は、下流側コーンと前記内部ケーシングとの間の排出ラビリンスと、フランジと第１の空気回路の内壁との間に配置された主噴射装置下方のラビリンスと、第１の空気回路の外壁および前記内部ケーシングの間の環状構造体（２７）とフランジとの間に設けられた少なくとも１つの噴射装置上方のラビリンスとを備えており、第２の冷却空気の流れが、前記ラビリンスを介して前記内部ケーシングおよび前記ロータで範囲を定められたエンクロージャによって画定された第２の回路内を流れ、前記ディスクの上流側通気空洞（２０）内に一部が排出され、前記ターボマシンは、主噴射装置から、第２の冷却空気流の流れ方向の下流側において、シーリング装置が、径方向に離間しかつフランジ（５）と環状構造体（２７）との間に配置された、少なくとも３つのラビリンス（３１、３２、３３）を備えていることを特徴とする、ターボマシン。
【請求項２】
前記３つのラビリンスの各々は、単一のワイパを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン。
【請求項３】
前記３つのラビリンスのうち２つの連続したラビリンス（３２、３３）間の環状空洞（３５）の１つに、噴射装置下方のラビリンスから上流側の第２の回路からの冷却空気が供給されることを特徴とする、請求項１または２に記載のターボマシン。
【請求項４】
冷却空気の流れが、第２の噴射装置によるロータの回転と同じ方向に回転されることを特徴とする、請求項３に記載のターボマシン。
【請求項５】
第２の噴射装置が、環状構造体（２７）に形成された傾斜穴（３８）の形態で作られることを特徴とする、請求項４に記載のターボマシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機ターボマシンにおける高圧タービンの通気の分野に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、タービンロータと燃焼室の内部ケーシングとの間にシーリング装置を有するターボマシンに関し、前記タービンロータは、第一に、圧縮機の下流側コーンに固定するための上流側クランプ環状部分を呈するタービンディスクを備え、第二に、前記ディスクの上流側に配置され、前記ディスクから１つの空洞によって離間されたフランジを備えており、前記フランジは、前記ディスクの上流側クランプ環状部分によって横断される内部ボアと、前記下流側コーンに固定されることが可能になるような上流側クランプ環状部分とを有し、第１の空気回路が、前記内部ケーシングに固定され、第１の空気回路は、第１の冷却流を、主噴射装置と前記フランジに設けた穴とを介して前記空洞内へ送り、前記シーリング装置は、下流側コーンと前記内部ケーシングとの間の排出ラビリンスと、フランジと第１の空気回路の内壁との間に配置された主噴射装置下方のラビリンスと、第１の空気回路の外壁および前記内部ケーシングの間の環状構造とフランジとの間に設けられた少なくとも１つの噴射装置上方のラビリンスとを備えており、第２の冷却空気の流れが、前記ラビリンスを介して前記内部ケーシングおよび前記ロータで範囲を定められたエンクロージャによって画定された第２の回路内を流れ、前記ディスクの上流側通気空洞内に一部が排出される。
【背景技術】
【０００３】
図１は、燃焼室２の下流側に配置され、ブレード４が取り付けられたタービンディスク３と、ディスク３から上流側に配置されたフランジ５とを備えた、１つのこのような高圧タービンロータ１を示している。ディスク３とフランジ５の両方は、これらをロータ１により駆動される高圧圧縮機の下流側コーン７の下流側端部６に固定することを可能にするために、それぞれの上流側クランプ環状部分を含んでおり、これらの上流側クランプ環状部分は、ディスク３に関しては３ａで示され、フランジ５に関しては５ａで示されている。
【０００４】
ディスク３は、低圧タービンのシャフト９を通る内部ボア８を含み、また、フランジ５は、ディスク３のクランプ環状部分３ａを包囲する内部ボア１０を呈し、さらに、通気穴１１を備え、燃焼室の底部から取った冷却空気の第１の流れＣ１が、この通気穴の内部を通り、フランジ５の下流側面をディスク３の上流側面と分離する空洞１２内へと送られる。冷却空気の流れＣ１が、径方向外方に向かって流れ、ブレード４の基部を含んだ凹部４ａ内に浸入して、該基部を冷却する。燃焼室の底部からの空気の流れが、フランジ５を燃焼室の底部から分離するエンクロージャ１４内部に配置されたダクト１３内に流れ込み、空洞１２内に送られた空気の温度を低下させるために、噴射装置１５によって回転で引き込まれる。
【０００５】
燃焼室の底部から取った冷却空気の第２の流れＣ２が、高圧圧縮機内の下流側コーン７を、燃焼室２の内部ケーシング１７から分離するエンクロージャ１６内部の下流側を流れる。空気の流れＣ２が、排出ラビリンス１８を通って流れ、また、流れの一部Ｃ２ａが、エンクロージャ１４内へと進入してから、フランジ５の上流側クランプ環状部分５ａに設けられたオリフィス１９を介して流れ、次に、フランジの径方向内部を冷却し、かつブレード４を冷却する空気の流れＣ１に合流するために、フランジ５のボア１０を通過する。第２の空気流Ｃ２の別の部分Ｃ２ｂが、フランジ５の上流側面を冷却し、噴射装置１５の周囲を流れ、タービンロータ１の上流側通気空洞２０内へ排出される。
【０００６】
最後に、第２の空気流Ｃ２の第３の部分Ｃ２ｃが、噴射装置１５の下に配置された第２のラビリンス２２を介して、フランジ５の上流側頂面２１を通気する機能をする。この第３の部分Ｃ２ｃは、フランジ５と噴射装置１５との間の第２のラビリンス２２の下流側に配置されたエンクロージャ２３内に浸入し、噴射装置１５の上に配置された第３のラビリンス２４を介して、タービンロータ１の上流側通気空洞内へ排出されるか、あるいは、第１の空気流Ｃ１と混合される。
【０００７】
第２の空気流Ｃ２は、下流側コーン７を冷却する機能し、また、接続ドラムが、高圧圧縮機を、高圧タービンおよびフランジ５と接続する。チャンバに固定された固定壁と、ロータに固定された調整可能な回転壁とにより範囲を定められている環状空間内を軸方向に流れる第２の空気流が、ロータとステータとの間で放散されるパワーによって加熱される。
【０００８】
機械動作仕様に準拠させるべく上流側フランジの温度を低下するためには、高圧圧縮機から下流側に配置されている排出ラビリンス１８を通る空気の流れＣ２を増加して、これを、ブレードを冷却するための回路内か、あるいは、高圧タービンホイールから上流側に位置する排出気体流内に吐出する必要がある。このような流量の増加の結果、ブレード冷却回路内で加熱された空気が排出されるため、ブレードを冷却する空気の温度が上昇し、また、排出気体ストリーム内への排出のために、タービンの効率が低下する。
【０００９】
さらに、噴射装置１５の下に配置された第２のラビリンス２２から下流側のフランジを冷却するべく機能する空気の流れＣ２ｃは、容易に制御することができない。なぜなら、排出ラビリンス１８、第２のラビリンス２２、および噴射装置１５の上に配置されている第３のラビリンス２４における間隔は、エンジンの動作中、およびこのエンジンの寿命を通して発生する変化にさらされるためである。
【００１０】
大量の漏出が、噴射装置１５の上に配置された第３のラビリンス２４を通過することを防止するために、前記第３のラビリンスは、フランジ５の角度付けされた部分２５上に形成されている３つの連続したワイパを備えており、前記ワイパは、ダクト１３の外壁２８と内部ケーシング２７の上流側部分２９との間に挿入された環状構造２７に固定されているシーリング要素２６と協働する。このタイプの３つのワイパを備えたラビリンスの重量は相当に重く、また、遠心力のために、フランジ５を、爪結合３０の手段によってタービンディスク３の上流側面に固定する必要がある。
【００１１】
この従来技術は、フランス特許第２５４１３７１号明細書およびフランス特許第第２７４４７６１号明細書にも記載されている。これらの文献の両方が、主噴射装置から下流側の２つのラビリンスの存在と、分岐ダクトを介して第２の空気流と交差する第１の空気流が、第１の空気流用の回路を通過することを示唆している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の第１の目的は、上流側フランジを軽量化するために、主噴射装置から上流側のシーリング装置を改良することである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、ロータから上流側の通気流量の減少を可能にし、これにより、比消費量の節約を達成することである。
【００１４】
本発明の第３の目的は、ブレードの冷却に有利となるよう、タービンホイールの冷却空気供給回路内の圧力レベルを上昇させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、第２の冷却空気流の流れ方向における主噴射装置から下流側で、シーリング装置が、径方向に離間しフランジと環状構造との間に配置されている、少なくとも３つのラビリンスを備えることによって、第１の目的を達成する。
【００１６】
最も有利なことに、前記３つのラビリンスは、各々単一のワイパを備えている。
【００１７】
したがって、ラビリンスの各々の構造は軽量であるため、爪結合を省略することが可能である。
【００１８】
本発明は、前記３つのラビリンスのうち２つの連続したラビリンスの間に位置する環状空洞の１つに、噴射装置下方のラビリンスから上流側の第２の回路からの冷却空気を供給することによって、第２および第３の目的を達成する。
【００１９】
有利なことに、この第３の空気の流れが、第２の噴射装置によるロータの回転と同方向の回転で引き込まれる。
【００２０】
第２の噴射装置は、環状構造に形成された傾斜した穴の形態に作られることが好ましい。
【００２１】
本発明のこれ以外の利点および特徴は、添付の図面を参照して、例として示された以下の記述を読むことで明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に示す従来技術は、導入部分において説明しているため、これ以上の説明は不要である。
【００２３】
図２は、燃焼室２から下流側に配置されており、外周にブレード４を装備したタービンディスク３と、ディスク３から上流側に配置されたフランジ５とを備えている、参照符号１を付した高圧タービンロータを示している。ディスク３とフランジ５は、ディスク３とフランジ５との間に空洞１２が画定し、この空洞１２は、主噴射装置１５を介し、さらに主噴射装置１５と対向するフランジ５に設けられた穴１１を介して、冷却空気を供給される。主噴射装置１５は、供給する空気をタービンロータ１の回転方向に向けるように、タービンの回転軸に対して傾斜している。
【００２４】
主噴射装置１５には、径方向内壁１３ａと径方向外壁２８とを備えた管状ダクト１３の手段により、燃焼室の底部から取った空気が供給される。
【００２５】
図２には示されていない第２のラビリンスが、主噴射装置の下方で径方向内壁１３ａとフランジ５との間に配置されている。ダクト１３の径方向外壁２８と燃焼室２の内部ケーシングの上流側部分２９との間には、環状構造２７が挿入されている。
【００２６】
図２に見られるように、本発明は、従来技術の第３のラビリンス２４の代わりである３つの径方向に離間したラビリンス３１、３２、および３３を備えており、前記３つのラビリンスは、第２のラビリンスの上流側に配置された空洞２３と、タービンロータ１内の上流側通気空洞２０との間に、主噴射装置１５よりも上方に設けられている。これら３つのラビリンス３１、３２、および３３の各々は、単一のワイパを備えており、さらに、これら３つのラビリンスが共に、主噴射装置１５および上流側通気空洞２０が現れるエンクロージャ２３間に、２つの中間空洞３４および３５を画定している。
【００２７】
本発明の範囲から逸脱することなく、ラビリンス３１、３２、および３３を、ブラシガスケットのような他のロータ／ステータシーリングシステムで代用することが可能であり、さらに、ラビリンスとブラシガスケットの組み合わせであってもよい。
【００２８】
環状ダクト１３の壁に設けた分岐穴３６によって、燃焼室の下方に位置し、かつ主噴射装置の下方に設けた第２ラビリンスから下流側に配置されているエンクロージャ１４が、環状ダクト１３の径方向外側に配置されたエンクロージャ３７と連通する。タービンロータ１の回転軸に対して傾斜したボア穴３８が、環状構造２７内で、エンクロージャ３７と通気空洞２０からすぐ上流側に位置した空洞３５との間に形成されている。フランジ５の径方向外方壁の冷却空気の温度を低下させるために、ボア穴３８は、タービンロータ１の回転方向に傾斜している。
【００２９】
ボア穴３８を通って空洞３５内に浸入する空気が、噴射装置下方のラビリンスの上流側から来るため、空洞３５内の圧力が上昇し、ラビリンス３１および３２から逃げる空気量が減少する。
【００３０】
これにより、空洞２３および１２内の圧力が上昇するため、ブレード４の冷却にとって好都合である。
【００３１】
本発明が、３つのワイパを備えた従来技術の１つの噴射装置上方のラビリンス２４を、各々が１つの単一のワイパを有する３つの径方向に離間したラビリンス３１、３２、および３３に置き換えることにより、フランジ５の径方向外方部分の構造を簡素化することが可能になる。この部分は、ブレード４の基部、およびディスクの歯に位置した径方向内方端部を有するウェブの形態をなしている。このような配置によって、フランジ５の重量が低減され、フランジ５のディスク３への爪結合を回避でき、フランジ５とディスク３の寿命が延びる。
【００３２】
ボア穴３８は、通気空洞２０から逃げる空気の量を低減するべく選別されており、これにより、比消費量を約０．１％低減することが可能である。
【００３３】
ボア穴３８は、上流側フランジの頂部を冷却するために、分岐穴３６を介して、燃焼室下方の空洞内にある空気の殆どを使用することを可能にする、第２の噴射装置のシステムを構成している。この空気流が、ブレードを冷却する空気と合流するが、これが、一般に「シャント」流と呼ばれる所以である。本発明の範囲から逸脱することなく、傾斜しているボア穴３８の代わりに、環状構造２７の壁内に組み立てた羽根付き噴射装置または傾斜管で代用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ターボジェット内の高圧タービンロータの軸方向における半断面図であり、従来技術の冷却空気回路と、異なるシーリングラビリンスとを示す図である。
【図２】ターボジェットタービンロータの軸方向における半断面図であり、主噴射装置の上流側の、本発明によるフランジとラビリンスの配置を示す図である。
【図１】
2005530956.tif 000003
【図２】
2005530956.tif 000004
【国際調査報告】
2005530956.tif 000005
2005530956.tif 000006
2005530956.tif 000007
2005530956.tif 000008
2005530956.tif 000009
2005530956.tif 000010