(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タービン（１０）であって、
不動の部品（１４）と、
回転封じ（１６）と、
前記回転封じに冷却空気（２６）を供給する手段と
を備え、
前記冷却空気は、前側外側封じ流（１８）及び前側外側封じ側路流（２０）とに分割され、
前記回転封じ（１６）は、前記不動の部品及び前記回転封じの間にある第１及び第２の旋回空所（２２，５２）を備え、
前記第２の旋回空所（５２）は、前記第１及び第２の旋回空所を流れる前記前側外側封じ流（１８）について前記第１の旋回空所（２２）よりも下流側にあり、
前記高圧タービンは更に、
前記高圧タービンの作動時に前記前側外側封じ側路流（２０）から分離された追加の封じ流が前記第２の空所（５２）に供給されるよう、前記不動の部品を通抜けて前記第２の空所（５２）に開口する複数個のブロッカ孔（５０）を備え、
少なくとも若干の前記ブロッカ孔（５０）は前記封じの回転方向に対して接線方向に約４５°の角度を持つ向きである
ことを特徴とする高圧タービン。
【請求項２】
前記ブロッカ孔を通る空気が、その中を流れる結果として旋回する請求項１記載の高圧タービン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全般的にガスタービン機関、更に具体的に言えば、高圧タービンの前側外側封じを通過する空気の摩擦による加熱を減らすことに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にガスタービン機関は、機関の中を流れる空気を圧縮するための高圧圧縮機と、燃料を圧縮空気と混合し点火して高エネルギ・ガス流を作る燃焼器と、高圧タービンとを含んでいる。高圧圧縮機、燃焼器及び高圧タービンを包括的にコア・エンジンと呼ぶことがある。こういうガスタービン機関は、圧縮空気を更に圧縮して高圧圧縮機に供給するための低圧圧縮機または昇圧機をも含むことがある。
【０００３】
高圧タービンの円板リム温度が動作限界に近づく場合、リム空所冷却装置が必要である。風損カバー及び真っ直ぐなまたは段階形封じのような摩擦の小さい装置を使って、冷却温度を制御し、こうして重要な部品を次第に厳しくなる機関サイクル状態から保護する。更に、前側外側封じ（ＦＯＳ）流及びＦＯＳ側路流の組合わせを使って、前側リム空所に妥当に冷たい空気を供給している。ＦＯＳ側路流は、それが封じにおける摩擦加熱の影響を受けないので有効である。然し、この側路流は高圧タービン及び高圧タービン羽根冷却流の性能を低下させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
性能の目標が更に厳しくなると、ＦＯＳ側路流を減らすか又はなくさなければならない。勿論、このＦＯＳ側路流を減らし又はなくしたことが、冷却条件を満足することに悪影響を与えてはならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記並びにその他の目的は、本発明によるブロッカ孔（ｂｌｏｃｋｅｒ  ｈｏｌｅ）及び旋回誘起孔の構成によって達成することができる。更に具体的に言うと、一態様では、ブロッカ孔が封じの回転方向に対して接線方向に４５°の角度を持つ向きになっていて、この結果、旋回空所に噴射される前に、空気に予め旋回作用が加えられる。更に、ブロッカ孔の数は、公知のゼネラル・エレクトリック・カンパニイ製のＣＦＭ５６タービンで使われているブロッカ孔の数の５０％も削減してある。更に、公知のように空気を第１の旋回空所に噴射する代わりに、空気が第２の旋回空所に噴射される。
【０００６】
ブロッカ孔を封じの回転方向に対して接線方向に４５°の角度の向きにし、ブロッカ孔を第２の旋回空所に開口するように位置決めし、そして流れの面積を約５０％減らしたことの組合わせの効果として、ブロッカ孔の圧力比が増加する。ブロッカ孔の圧力比が増加すると、ブロッカ孔の出口速度が一層高くなり、これが旋回空所の入口での旋回を最大にする。
【０００７】
従って、上に述べたブロッカ孔は、背圧を与えるだけでなく、旋回誘起装置としても作用する。第２の旋回空所に噴射される空気に旋回を誘起することにより、タービン円板リム冷却効果が一層よくなる。この結果は、普通であれば予想される機関の性能の犠牲を伴うことなく、次第に厳しくなるサイクル状態で、妥当な金属温度を保つことを容易にする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明はオハイオ州シンシナティ所在のゼネラル・エレクトリック・カンパニイから商業的に入手し得るＣＦＭ５６型ＨＰタービンのような高圧タービンに関連して特に役立つと考えられる。然し、本発明は、他の高圧タービンに関連して利用することもでき、これから説明する特定のタービン形式で実施することに制限されない。
【０００９】
更に具体的に言うと、公知のブロッカ孔構成を持つＣＦＭ５６タービン１０の一部分の略図である図１について説明すると、タービン１０が、公知のように、回転部品１２及び不動の部品１４を含む。１つの回転部品１２は、例えば封じ１６である。前側外側封じ（ＦＯＳ）流１８及びＦＯＳ側路流２０のような複数個の流路がタービン１０の少なくとも一部分を通抜ける。例えば、流路１８は、封じ１６と不動の部品１４の間の第１の旋回空所２２を通って前側リム空所２４に達する。空気は、圧縮機送出し圧力（ＣＤＰ）の封じ出口空気２６及びノズル冷却空気２８の両方から流路１８に供給される。ＦＯＳ側路流にはＣＤＰ封じ出口空気２６から空気が供給される。
【００１０】
図１に示すように、ブロッカ孔３０が不動の部品１４に形成されていて、封じ出口空気２６がブロッカ孔３０を通って第１の旋回空所２２に入る。ブロッカ孔３０を通る空気流が封じ１６に対する背圧を作り、封じ１６からの高圧タービン羽根冷却空気の漏れを制限する。実際には、ＣＦＭ５６タービンでは、複数個のブロッカ孔３０が設けられている。
【００１１】
然し、ブロッカ孔３０を通る空気流により、旋回していない空気が第１の旋回空所２２に噴射される。その結果、回転封じ１６が空所の空気により多くの正味のトルクを加え、従ってより多くの熱を与える。空所により多くの熱を注入する結果、高圧タービン及び高圧タービン羽根冷却流の性能が低下する。
図２は本発明の１実施例による旋回誘起兼用のブロッカ孔５０の構成の略図である。具体的に言うと、第１の旋回空所２２に空気を噴射する代わりに、空気が第２の旋回空所５２に噴射される。更に、ブロッカ孔５０は封じ１６の回転方向に対して接線方向に４５°の角度の向きを持ち、この結果、第２の旋回空所５２に噴射される前に空気に予め旋回作用が加えられる。更に、孔５０の数は、公知のＣＦＭ５６タービンで使われている孔３０（図１）の数の５０％も削減されている。
【００１２】
孔５０の向きを封じ１６の回転方向に対して接線方向に４５°の角度にし、孔５０が第２の旋回空所５２に開口するように位置決めし、流れの面積を約５０％減らすという組合わせの効果として、ブロッカ孔の圧力比が増加する。ブロッカ孔の圧力比が増加すると、孔の出口速度が一層高くなり、それが空所の入口での旋回を最大にする。
【００１３】
従って、ブロッカ孔５０は背圧を作るだけでなく、旋回誘起装置としても作用する。第２の旋回空所５２に噴射される空気に旋回を誘起することにより、タービン円板リム冷却効果が一層よくなる。この結果は、普通予想されている機関の性能の犠牲を伴わずに、次第に厳しくなるサイクル状態のもとで、妥当な金属温度を保つことを容易にする。
【００１４】
勿論、ブロッカ孔５０が、封じ１６の回転方向に対して４５°以外の角度で伸びることも考えられる。更に、第２の空所５２に開口する代わりに、接線方向の向きを持つ孔５０が第１の空所２２に開口しても、幾分の利点が得られる。
更に、封じ１６と不動の部品１４の間に２つより多くの旋回空所を形成することができる。例えば、３つまたは更に多くの旋回空所を設けることができる。２つより多くの旋回空所を形成する場合、流れは封じの下流側の端にある旋回空所に向けることができる。
【００１５】
本発明の種々の実施例についてこれまで説明したところから、本発明の目的が達成されることは明らかである。本発明を詳しく説明し図面に例示したが、これは例であって、例に過ぎず、本発明を制約するものと解してはならないことを明瞭に承知されたい。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のブロッカ孔構成のタービン円板リムの概略断面図である。
【図２】本発明の１実施例による旋回誘起兼用のブロッカ孔構成を持つタービン円板リムの概略断面図である。
【符号の説明】
１２    回転部品
１４    不動の部品
１６    封じ
１８    前側外側封じ（ＦＯＳ）流
２０    ＦＯＳ側路流
２２    第１の旋回空所
２４    前側リム空所
３０    ブロッカ孔
５０    旋回誘起兼用のブロッカ孔
５２    第２の旋回空所
【図１】
0004315504.tif 000002
【図２】
0004315504.tif 000003