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JP2002510009A - ガスタービンエンジンのガス流路への冷却空気の漏れの流入を制御するデフレクタ - Google Patents

ガスタービンエンジンのガス流路への冷却空気の漏れの流入を制御するデフレクタ

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JP2002510009A
JP2002510009A JP2000541407A JP2000541407A JP2002510009A JP 2002510009 A JP2002510009 A JP 2002510009A JP 2000541407 A JP2000541407 A JP 2000541407A JP 2000541407 A JP2000541407 A JP 2000541407A JP 2002510009 A JP2002510009 A JP 2002510009A
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blade
cooling air
rotor
deflector
gas turbine
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ティー． ワルターズ，キャメロン
ヴァレンティニ，ヴァレリオ
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Pratt and Whitney Canada Corp
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Pratt and Whitney Canada Corp
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Publication date
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    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • 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
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
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    • 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
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    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S415/914—Device to control boundary layer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ガスタービンエンジンの効率を向上させるために冷却空気の漏れの向きを変えるデフレクタを提供する。従来のガスタービンエンジンは、前方のステータアセンブリと、空冷ロータディスクとブレード保持スロットの周方向の列とを備えるロータアセンブリを含む。ブレード基部を備える空冷ロータブレードの列が、各スロット内に保持される。ロータブレードは、ロータディスクの周辺部に亘って等間隔で配置され、隣接する各ロータブレード間には径方向に延びる間隙が設けられる。本発明は、これらの間隙へ漏れる冷却空気の悪影響に焦点を当てる。本発明は、カバープレートの前方面に周方向で配置されるデフレクタを提供することに関する。このデフレクタは、ランニングシールから冷却空気漏れ流路を通って流れる冷却空気の漏れを、ブレード間の間隙から離れるようにそらせるとともに、ブレードプラットフォームの外側面上にガス流路内の軸方向後方への流れに対して鋭角でガス流路内へ導く。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【背景技術】
従来のガスタービンエンジンが、冷却空気を供給するようにコンプレッサから
空気流の一部をブリードする手段を有することは周知であり、冷却空気は、内部
部材を通るように送られて、このような内部部材を熱い環状のガス流路よりも冷
却された状態に維持する。冷却空気は、部材を冷却するように、部材を通してま
たその上を通るように導かれ、続いて、ガスタービンから後方へ排出される前に
熱いガス流路内へ放出されるように導かれる。
【０００２】 内部冷却空気流と外側ガス流路の流れとの分離は、固定エンジン部材と回転ア
センブリとの間のランニングシールによって行われる。このようなランニングシ
ールは、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間の漏れ流路内へ制御され
た冷却空気が漏れることを可能とし、さもなければこの領域に侵入して隣接する
内部部材を熱するおそれのある熱いガス流路空気をパージする。従来のステータ
及びロータのブレードは、熱いガス流路の空気流を軸方向後方に導くように後方
に段状つまり重なり合ったプラットフォームを有する。従来は、この形状に依存
して、ロータアセンブリとステータアセンブリとの間の冷却空気の漏れ流路に熱
い空気流が侵入するのを防止するとともに、ガス流路内の軸方向後方の流れに対
して冷却空気の漏れを実質的に鋭角で導いていた。
【０００３】 このような従来のタービン冷却流装置は、１９７１年９月２８日にラドケに付
与された米国特許第３，６０９，０５７号に開示されており、当業者には周知で
あると思われる。
【０００４】 ウォーカ等に付与された米国特許第５，２１１，５３３号では、ランニングシ
ールを通過して（燃焼器及びガス流路の上流の）コンプレッサの流れへ再導入さ
れる冷却空気流が、流れダイバータによって制御される。このダイバータは、ス
テータブレードの前方に取り付けられた湾曲プレートを含み、冷却空気流を、ス
テータのブレードプラットフォームを超えて、タービンのコンプレッサセクショ
ン内の環状の空気流路内へ環状の空気流の方向に対して鋭角で導く。
【０００５】 冷却空気の漏れを静止したブレードに向けて再導入した場合には、考慮すべき
遠心力成分はなく、環状の流路内の空気流の乱れは比較的小さい。しかし、ロー
タブレードは、３０，０００ｒｐｍもの高い角速度で回転するので、冷却空気の
再導入を考える場合に径方向の力による影響が大きくなる。
【０００６】 このような環境に関して、ラドケに付与された米国特許第３，６０９，０５７
号などの従来技術では、再導入される冷却空気に加わる遠心力の影響の重要性を
無視しているか、その影響を考慮していない。この問題に関する他の対処法は、
シールの改善やロータ領域をバイパスすることに依存する。
【０００７】 例えば、トムソンに付与された米国特許第４，５０７，０５２号では、ランニ
ングシールに６つの周方向リッジを使用して、ステータアセンブリとロータアセ
ンブリとの間の漏れを更に防止する。後方のプレナムとマニホールドからの冷却
流がロータの前方面を単に通過することを防止するように、前方シールが使用さ
れている。しかし、漏れ空気が、６つのリッジを備えるランニングシールを通っ
てブレードプラットフォームと隣接するブレードエアフォイルとの間の間隙へ通
過するのを防止する手段は設けられていない。このような漏れ空気は、ブレード
間の間隙に流入し、高速回転するロータブレードの遠心力によってガス流路へ径
方向に噴射されてしまう。
【０００８】 漏れ空気の処理に関する他の例としては、シェパードに付与された米国特許第
５，２５２，０２６号のように、ラビリンスを用いて漏れ空気流を防止するもの
や、キャンベル等に付与された米国特許第４，３４８，１５７号などのようにラ
ビリンスとバイパス管路を組み合わせて使用するものなどがある。
【０００９】 しかし、冷却空気の漏れを熱いガス流路へ戻るように再導入する従来の方法は
、高速回転するロータブレード間の間隙に流入して遠心力によってガス流路内へ
横方向に放出される冷却空気の問題を扱っていない。発明者は、このような再導
入によって、ガス流路の流れが大きく乱れてエンジン効率が減少することを発見
した。
【００１０】
【発明の開示】
本発明は、ガスタービンエンジンの効率を向上させるために、内部冷却流路つ
まり二次空気流路と、熱い環状の一次ガス流路と、の間に流れる冷却空気の漏れ
の向きを変えるデフレクタを提供する。
【００１１】 従来のガスタービンエンジンは、前方のステータアセンブリと、空冷ロータデ
ィスクとブレード保持スロットの周方向の列とを備えるロータアセンブリと、を
含む。各スロットには、ブレード基部を有する空冷ロータブレードの列が保持さ
れる。これらのロータブレードは、ロータディスクから熱い環状のガス流路内へ
と径方向外向きに延在するブレードプラットフォームとブレードエアフォイルと
を有する。
【００１２】 ロータブレードは、ロータディスクの周辺部に亘って等間隔で配置されており
、隣接する各ロータブレード間には径方向に延びる間隙が設けられている。本発
明は、これらの間隙へ漏れる冷却空気の悪影響に焦点を当てる。
【００１３】 エンジン設計によっては、このような間隙は重要となり得るが、ロータディス
クに固定された従来のカバープレートは、この領域を充分にシールするように径
方向に延在していない。発明者は、これらの径方向の間隙に漏れる冷却空気は、
ガスタービンエンジンの効率を低下させる重要な原因であると認識している。
【００１４】 漏れた冷却空気の流れは、これらの間隙に流入し、続いて、ロータブレードの
非常に高い回転速度によってタービンエンジンのガス流路内の軸方向の一次流れ
へ径方向に放出される。ロータブレードは、実質的にインペラとして機能して漏
れた空気を軸方向のガス流路の流れに対して径方向横向きに放出し、これにより
、ガス流路の流れを妨げて乱す。
【００１５】 従来技術において、ブレード基部とスロットとは、ディスクプレナムから加圧
された冷却空気の供給を受ける前方に開口する複数の軸方向マニホールドを構成
する。冷却空気は、これらのマニホールドを通過してロータブレード内の種々の
冷却流路へと流れ、ブレード端部や後縁に設けられた孔を通してガス流路へ放出
される。冷却空気プレナムは、ロータディスクの前方面と、開口するマニホール
ドへの冷却空気流路をシールする円状のカバープレートと、の間に構成される。
【００１６】 円状のカバープレートは、ロータディスクとブレード基部とに接触する環状の
ディスクシール端部と、ステータアセンブリとともにランニングシールを形成し
て冷却空気を熱いガス流路から分離する環状のステータシール端部と、を有する
。ランニングシールからガス流路への冷却空気漏れ流路が、ステータアセンブリ
、カバープレート、ロータディスク、ロータブレードの間に構成される。設計に
よって、最小限の量の空気がランニングシールを通って漏れて、漏れ流路から熱
いガス流路空気をパージするようになっており、これにより、エンジンの内部部
材がガス流路部材よりも低い最適温度に保たれる。
【００１７】 本発明は、カバープレートの前方面に周方向に配置されたデフレクタを提供す
ることに関し、このデフレクタは、ランニングシールから冷却空気漏れ流路を通
って流れる冷却空気の漏れを、ブレード間の間隙から離れるようにそらせるとと
もに、ブレードプラットフォームの外側面上にガス流路内の軸方向後方への流れ
に対して鋭角でガス流路内へ導く。
【００１８】 一般のロータブレードは、ロータディスクとカバープレートの前方に延在する
前方リップ部を有する。このような場合には、冷却空気漏れのデフレクタは、前
方に延在するフランジを備え、このフランジによって冷却空気の漏れをブレード
プラットフォームのリップ部の周囲へと前方にそらせる。
【００１９】 このデフレクタは、Ｌ字型の軸方向断面を有する環状のリングであり、前方に
延在するデフレクタフランジとこのデフレクタフランジから径方向内向きに延在
するデフレクタ基部とを含むことが望ましい。デフレクタ基部は、ロータディス
クとカバープレートのディスクシール端部との間で、重なり合って締結されるよ
うに設けられている。この分離型のデフレクタは、通常の整備時に容易に改装可
能であり、ロータディスクと、ロータブレードの基部及びロータブレードのプラ
ットフォームと、の間の間隙の実質的な部分をシールすることによって既存のガ
スタービンエンジンの効率を改善する。
【００２０】 また、カバープレートを、周辺部から延在するデフレクタフランジを含む改良
したカバープレートと完全に交換することもできる。
【００２１】 本発明の他の特徴及び利点は、以下で詳細に説明していく。
【００２２】
【発明を実施するための最良の形態】
図１は、本発明の前方シールつまりデフレクタが、航空機エンジンなどの従来
のガスタービンエンジンの部材と最適に作用する環境を示している。まず、本発
明の理解のために必要な従来のガスタービンエンジンの特徴を以下に簡単に説明
する。本発明では、タービンエンジンのタービンセクションに関して説明するが
、コンプレッサセクションのロータなどの他のロータにも同様に適用可能である
。
【００２３】 図１は、従来のガスタービンエンジンのタービンセクションを通る部分的な軸
方向断面を示しており、本発明が改装部材として含まれている。タービンセクシ
ョンは、前方及び後方のステータブレードアセンブリ１，２をそれぞれ含み、こ
れらのステータブレードアセンブリは、ガス流路全体を構成するとともに、矢印
によって示している環状の流れに沿って熱ガスを軸方向に導く。
【００２４】 図２は、図１と関連してロータアセンブリの詳細を示している。ロータアセン
ブリ３は、回転軸を中心に軸方向で対称であり、エンジンのコンプレッサセクシ
ョン（図示省略）から漏れた二次空気４によって内部部材が冷却される。中心の
ロータディスク５は、前方に固定されたカバープレート６を備え、このカバープ
レート６が冷却空気を受け入れて導く。冷却空気４は、カバープレート６とロー
タディスク５との間を通ってマニホールド７内へ径方向外向きに流れ、次にブレ
ード９に形成された内部流路８を通過する。流路８は、ブレード９の後縁やブレ
ード９の外側端部に設けられた一連の孔につながっており、これらの孔によって
、冷却空気流４がガス流路の熱ガスの流れへ再導入つまり放出される。
【００２５】 図２に最もよく示しているように、ロータディスク５は、ブレード保持スロッ
ト１０の周方向の列と、各スロット１０に保持された、一般にもみの木として知
られているブレード基部１１を備える空冷ロータブレード９と、を含む。リベッ
ト１２及び後方の周方向ショルダ部（詳細は、図４参照）は、ブレード９をロー
タディスク５に固定するために使用される。
【００２６】 図２，図４に示しているように、カバープレート６は、径方向外側先端部に亘
る狭い円状の帯領域を除くロータディスク５の前方面のほぼ全体を覆う。また、
カバープレート６は、ディスク５の径方向外側端部１４の僅かに内側でロータデ
ィスク５と接触する。ロータブレード９は、熱い環状のガス流路内へディスク５
の径方向外側に延在するブレードプラットフォーム１５とブレードエアフォイル
１６とを備える。ロータブレード９は、ロータディスク５の周辺部に亘って等間
隔で設けられている。
【００２７】 図３に最も良く示しているように、隣接する各ロータブレード９のそれぞれの
プラットフォームの端部間には、熱による膨張や収縮に対応する必要性から大き
さ“ａ”の径方向に延びる間隙が設けられている。この間隙“ａ”の空力的な効
果が本発明の焦点であり、本発明が扱う従来のガスタービン設計の問題の原因で
ある。
【００２８】 図１、また詳細には図４に示しているように、円状のカバープレート６がロー
タディスク５に連結されており、平面状の環状ディスクシール端部１７がロータ
ディスク５の平面状の前方面１８に締結されている。カバープレート６は、ディ
スクの前方端部１４からある距離だけ径方向内側の位置までブレード基部１１を
実質的に覆う。
【００２９】 図１，図４に示しているように、カバープレート６は、前方のステータアセン
ブリ１とともにランニングシールを形成する環状のステータシール端部１９を備
えており、このランニングシールは、内部冷却空気と外側の熱い環状ガス流路と
を分離する。シール端部１９は、完全な気密シールを提供するわけではなく、一
部開口したバルブのように単に流れを絞る。このように流れを絞ることで、冷却
空気装置から熱いガス流路への流れに対する抵抗が増し、これにより、二次冷却
装置内の空気圧が維持されるとともに冷却空気と熱いガス流路空気との間で過度
な逆流や混合が防止される。
【００３０】 制御された量の冷却空気が、シール端部１９を通過して、図４に示しているラ
ビリンス冷却空気漏れ流路を通ってガス流路に再導入可能となっている。冷却空
気の漏れは、ランニングシール１９から、ステータアセンブリ１、カバープレー
ト６の前方面、ロータディスク５、ロータブレードのプラットフォーム１５の間
のガス流路へと進む。この冷却空気の漏れは、ラビリンス漏れ流路を通って、熱
いガス流路空気をパージするとともに隣接部材の温度を低下させる。漏れた流れ
によるパージ作用がなければ、熱いガス流路空気がシール端部１９の上流のステ
ータアセンブリとロータアセンブリとの間の領域に侵入し、冷却装置に有害な影
響を与えるおそれがある。
【００３１】 図２で示しているように、間隙“ａ”の他にロータディスク５の前方端部とブ
レード基部１１の横方向端部との間で、かつブレードプラットフォームのすぐ内
側に、間隙“ａ”と径方向に連通した三角錐状の間隙が存在する。この三角錐状
の間隙は、機械加工において、ブレード９をロータディスク５に固定する役割を
達成する充分な径方向高さを有する後方保持ショルダ部１３（図４参照）を形成
するために、前方端部１４をリリーフ加工するときに形成される。
【００３２】 図４の矢印によって示しているように、三角錐状の間隙と間隙“ａ”とは、漏
れた冷却空気がガス流路に侵入する意図されない流路を形成する。カバープレー
ト６を超えて漏れ流路を通過する漏れた冷却空気は、ガス流路に向かって開口し
た大きな開口部に向けられる。この開口部は、軸方向の平面において、大きさ“
ｂ”によって定められ、横方向の平面において、間隙“ａ”と、空気を後方に運
ぶ軸方向のマニホールドとして機能する三角錐状の間隙と、が組み合わさった形
状によって定められる。
【００３３】 漏れ流路を通過する冷却空気の量は、従来は重要でないと見なされてきたが、
発明者は、上述のようにガス流路へ冷却用の漏れ空気が導入されると、効率がか
なり低下することを発見した。勿論、ロータブレードアセンブリ３全体の周辺部
を考えた場合に、間隙“ａ”は、ブレードプラットフォームに比べて非常に小さ
い。ロータアセンブリ３の非常に高い回転速度は、二次元の図からはすぐに明ら
かでない重要な要因である。
【００３４】 高い回転速度では、ロータブレード９は、実質的にインペラとして機能して漏
れた空気流を遠心力によって噴射する。漏れた空気流は、ガス流路内の軸方向の
流れへ横方向に噴射される。漏れた空気流とガス流路の流れとの衝突によって、
ガス流路の流れが乱れ、エンジン効率がかなり低下する。ロータブレード９のイ
ンペラ動作は、真空状態を形成し、熱い空気をパージする作用で要求されるより
も多くの漏れ空気をシール端部１９を超えて導く。
【００３５】 発明者は、ガス流路内へ再導入される漏れた冷却空気を更に制御する重要性を
認識した。漏れ空気の再導入に影響を与える２つの主なパラメータは、流量とガ
ス流路内の流れの方向に対する流れの方向である。流量は、理想的には、ロータ
アセンブリとステータアセンブリの間の冷却空気漏れ流路から熱い空気をパージ
するために要求される最低限のレベルに維持することが望ましい。また、理想的
には、漏れ空気は、乱れが可能な限り小さくなるようにガス流路内へ鋭角で導入
されることが望ましい。
【００３６】 本発明の好適な実施例は、カバープレート６の前方面の周囲に周方向で配置さ
れたＬ字型の環状リング部２０として、図５で最もよく示されている。開示した
実施例は、新しいエンジンに用いることができるとともに、通常の整備において
既存のエンジンをリング２０で改装するために用いることもできる。他の実施例
は、後方に延在するフランジ２１を備えるようにカバープレート６を径方向に延
長することも含み得る。
【００３７】 図５の矢印で示しているように、リング２０は、ランニングシール１９から冷
却空気漏れ流路を通って流れる冷却空気の漏れを、ブレード９間の間隙から離れ
るようにそらせるとともに、ブレードプラットフォーム１５の外側面上にガス流
路内の軸方向後方への流れに対して鋭角でガス流路内へ導く。
【００３８】 また、リング２０は、三角錐状の間隙と、隣接するブレードプラットフォーム
１５間の間隙“ａ”のかなりの部分を覆う。空気が流れることが可能な流路の幅
は、図４の大きさ“ｂ”から図５の大きさ“ｃ”に減少し、これにより、流れが
絞られて通過する空気量が減少する。
【００３９】 更に、フランジ２１は、ステータのブレードプラットフォーム２２とともに後
方に開口したノズルを構成し、乱れが最小となるように漏れた冷却空気をガス流
路内へと滑らかに合流させる。ステータのプラットフォーム２２とロータブレー
ドのプラットフォーム１５上を流れるガス流路の空気流は、ベンチュリ効果によ
って漏れた冷却空気をガス流路の流れへ吸い込む傾向があり、更に滑らかな再導
入及びパージ作用が得られる。
【００４０】 ロータブレード９は、一般に、ロータディスク５とカバープレート６の前方に
延在する前方リップ部を備えるブレードプラットフォーム１５を含む。冷却空気
漏れデフレクタリング２１は、前方に延在するフランジ２１を含み、このフラン
ジ２１は、冷却空気の漏れをブレードプラットフォームのリップ部の周囲へと前
方にそらせる。
【００４１】 フランジ２１によって、空気が間隙“ａ”から離れるように前方に方向転換さ
れる。続いて、ステータのプラットフォーム２２によって、空気がブレードプラ
ットフォーム１５上を後方に方向転換される。このような空気流制御の改善によ
って、ラビリンス効果が高まり、熱いガス流路空気と冷却装置とが更に分離され
るとともに、冷却空気がブレードプラットフォーム上に導かれる。これらの効果
は共にガス流路の内側の内部部材の冷却を改善し、これにより、熱によって誘発
される応力が減少するとともに耐用年数が増加する。
【００４２】 開示した実施例では、デフレクタリング２０は、デフレクタフランジ２１から
径方向内側に延在するデフレクタ基部２３を備える。このデフレクタ基部２３は
、平らであり、ロータディスク５の平面１８とカバープレート６の平面状のディ
スクシール端部１７との間で、重なり合って締結されるように設けられている。
他の実施例は、カバープレート６を径方向に延長するとともに後方に延在するフ
ランジを含み得るが、いずれの場合でもフランジ２１はカバープレート６のディ
スクシール端部１７に隣接して設けられる。デフレクタリング２０の基部２３は
、ボルトもしくは他の締結具を用いずに、カバープレート６の下で締付により固
定される。カバープレートは、従来の方法でエンジンシャフトに固定され、リン
グ２０を圧縮してロータディスク５と連結させる皿ワッシャとして実質的に機能
する。
【００４３】 フランジ２１は、運転時に大きい周方向の力及び熱的な力を受ける。これらの
力に耐えるように、フランジ２１は、図５に示しているように前方に向かって厚
みが減少するようにテーパ状となっている。フランジ２１は、静止した状態にお
いてブレードプラットフォーム１５の下面からある距離だけ径方向内側に位置す
ることができる。これは、運転時に受ける遠心力や熱誘発膨張によって、フラン
ジ２１がロータブレードのプラットフォーム１５と接触するように径方向外側に
移動するからである。デフレクタリング２０は、熱いガス流路の近傍の非常に厳
しい条件に耐えるために、ワスプアロイ（ｗａｓｐａｌｌｏｙ）などのニッケル
合金によって構成されることが望ましい。
【００４４】 本発明では、好適な実施例に関して説明してきたが、本発明の範囲には、相当
する全ての要素及び材料が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガス流路を上部に示す、一般的なガスタービンエンジンのロータと隣接するス
テータブレードの軸方向断面図である。
【図２】 もみの木形のブレード基部及びロータディスクの周辺部に設けられたブレード
保持スロットの詳細を示す、従来技術に係るロータの部分平面図である。
【図３】 隣接するブレードプラットフォーム間の間隙を示す、ブレードの径方向平面図
である。
【図４】 ランニングシールからガス流路への従来技術に係る冷却空気漏れ流路を示す軸
方向断面図である。
【図５】 カバープレートとロータディスクの間にデフレクタを設置して締結した、図４
と同様の断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月４日（２０００．２．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 例えば、トムソンに付与された米国特許第４，５０７，０５２号では、ランニ
ングシールに６つの周方向リッジを使用して、ステータアセンブリとロータアセ
ンブリとの間の漏れを更に防止する。後方のプレナムとマニホールドからの冷却
流がロータの前方面を単に通過することを防止するように、前方シールが使用さ
れている。しかし、漏れ空気が、６つのリッジを備えるランニングシールを通っ
てブレードプラットフォームと隣接するブレードエアフォイルとの間の間隙へ通
過するのを防止する手段は設けられていない。このような漏れ空気は、ブレード
間の間隙に流入し、高速回転するロータブレードの遠心力によってガス流路へ径
方向に噴射されてしまう。 シェパードに付与された米国特許第５，２５２，０２６号は、相互に作用する ラビリンスフランジを有するステータとブレード根部とのアセンブリを開示して いるが、ブレードプラットフォーム間の漏れを防止する手段を提供していない。 同様に、キャンベル等に付与された米国特許第４，３４８，１５７号は、冷却空 気が回転するブレード根部アセンブリに供給されるとともに、相互作用するラビ リンスフランジによってシールされるステータアセンブリを開示しているが、ブ レードプラットフォーム間の漏れを防止する手段を提供していない。レマウト等 に付与された米国特許第４，６６８，１６７号は、カバープレートとブレード根 部のリテイナクリップを有するラビリンスシールを開示しているが、ブレードプ ラットフォーム間の漏れを防止する手段を提供していない。クリッブズに付与さ れたイギリス特許第２，１１９，０２７号には、ブレードプラットフォームを貫 通する一連の孔が開示されており、これらの孔は、熱いガス流の乱れを減少させ るようにラビリンスシール領域の空気を熱いガス流路に導入するために設けられ ている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前方のステータアセンブリとロータアセンブリとを含むガスタ
    ービンエンジンであって、 空冷ロータディスクを有し、このロータディスクは、軸と、径方向外側の前方
    端部と、ブレード保持スロットの周方向の列と、を備えており、 前記各スロットに保持されるブレード基部をそれぞれ有する複数の空冷ロータ
    ブレードを有し、これらのロータブレードは、熱い環状のガス流路内へ前記ディ
    スクから径方向外向きに延在するブレードプラットフォームとブレードエアフォ
    イルとを有するとともに、前記ロータディスクの周辺部に亘って等間隔で配置さ
    れており、隣接する前記各ロータブレードの間には、径方向に延びる間隙が設け
    られており、 円状のカバープレートを有し、このカバープレートは、前記ディスクの前方端
    部の径方向内側で前記ロータディスクと前記ブレード基部とに接触する環状のデ
    ィスクシール端部と、前記ステータアセンブリとともに冷却空気を熱いガス流路
    から分離するランニングシール手段を形成する環状のステータシール端部と、を
    備えており、 冷却空気漏れ流路を有し、この流路は、前記ランニングシール手段から前記ス
    テータアセンブリ、前記カバープレート、前記ロータディスク、前記ロータブレ
    ードの間に構成されるガス流路まで延びているガスタービンエンジンにおいて、 冷却空気漏れデフレクタ手段を含み、このデフレクタ手段は、前記カバープレ
    ートの前方面に周方向で設けられており、該デフレクタ手段は、前記ランニング
    シールから前記冷却空気漏れ流路を通って流れる冷却空気の漏れを、ブレード間
    の間隙から離れるようにそらせるとともに、ブレードプラットフォームの外側面
    上にガス流路内の軸方向後方への流れに対して鋭角でガス流路内へ導くことを特
    徴とするガスタービンエンジン。
  2. 【請求項２】 前記ロータブレードが、更に、前記ロータディスク及び前記カ
    バープレートの前方に延在する前方リップ部を備えるブレード基部を有するガス
    タービンエンジンにおいて、 冷却空気漏れデフレクタ手段を含み、このデフレクタ手段は、前方に延在する
    フランジ手段を備え、このフランジ手段は、前記ブレードプラットフォームのリ
    ップ部の周囲へと前方に冷却空気の漏れをそらせることを特徴とする請求項１記
    載のガスタービンエンジン。
  3. 【請求項３】 前記デフレクタ手段は、前方に延在するデフレクタフランジを
    含み、このデフレクタフランジは、前記カバープレートの前記ディスクシール端
    部と近接して設けられていることを特徴とする請求項２記載のガスタービンエン
    ジン。
  4. 【請求項４】 前記デフレクタ手段は、更に、前記デフレクタフランジから径
    方向内側に延在するデフレクタ基部を含み、このデフレクタ基部は、前記ロータ
    ディスクと、前記カバープレートの前記ディスクシール端部と、の間で、重なり
    合って締結されるように設けられていることを特徴とする請求項３記載のガスタ
    ービンエンジン。
  5. 【請求項５】 前記フランジは、前方に向かって厚みが減少するようにテーパ
    状となっていることを特徴とする請求項４記載のガスタービンエンジン。
  6. 【請求項６】 前記フランジは、静止状態においてブレードプラットフォーム
    の下面からある距離だけ径方向内側に設けられていることを特徴とする請求項４
    記載のガスタービンエンジン。
  7. 【請求項７】 ニッケル合金を含むことを特徴とする請求項３記載のガスター
    ビンエンジン。
  8. 【請求項８】 ワスプアロイを含むことを特徴とする請求項７記載のガスター
    ビンエンジン。
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