JP7229652B2 - 二次流れの制御および最適なディフューザ性能のための膨出ノズル - Google Patents
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Description
[実施態様1]
タービン(16)内に配置されるように構成されたタービンノズル(36)であって、
軸方向(28)に前記タービンノズル(36)の長手方向軸(150)を横切るように前記タービンノズル(36)の前縁(44)と前記タービンノズル(36)の後縁(46)との間に延在し、かつ前記長手方向軸(150)に沿って半径方向(32)に前記タービンノズル(36)の高さ(54)を延長する負圧側面(50)と、
前記負圧側面(50)の反対側に配置され、前記軸方向(28)に前記タービンノズル(36)の前記前縁(44)と前記タービンノズル(36)の前記後縁(46)との間に延在し、かつ前記半径方向(32)に前記タービンノズル(36)の前記高さ(54)を延長する正圧側面(48)と、
前記半径方向(32)および前記軸方向(28)の両方を横切る方向に前記負圧側面(50)の他の部分に対して突出して、前記タービンノズル(36)の前記負圧側面(50)に配置された膨出部(52)と、を含み、
前記タービンノズル(36)は、表1に記載した選択された座標により、前記タービンノズル(36)の前記高さ(54)に沿って第1の位置において第1の断面(106)で画定された第1の外周(112)を有する、タービンノズル(36)。
[実施態様2]
実施態様1に記載のタービンノズル(36)であって、前記タービンノズル(36)は、表2に記載した選択された座標により、前記タービンノズル(36)の前記高さ(54)に沿って前記第1の位置と異なる第2の位置において第2の断面(114)で画定された第2の外周(120)を有する、タービンノズル(36)。
[実施態様3]
実施態様2に記載のタービンノズル(36)であって、前記タービンノズル(36)は、表3に記載した選択された座標により、前記タービンノズル(36)の前記高さ(54)に沿って前記第1および第2の位置のいずれとも異なる第3の位置において第3の断面(122)で画定された第3の外周(128)を有する、タービンノズル(36)。
[実施態様4]
実施態様3に記載のタービンノズル(36)であって、前記タービンノズル(36)は、表4に記載した選択された座標により、前記タービンノズル(36)の前記高さ(54)に沿って前記第1、第2、および第3の位置のいずれとも異なる第4の位置において第4の断面(130)で画定された第4の外周(136)を有する、タービンノズル(36)。
[実施態様5]
実施態様4に記載のタービンノズル(36)であって、前記タービンノズル(36)は、表5に記載した選択された座標により、前記タービンノズル(36)の前記高さ(54)に沿って前記第1、第2、第3、および第4の位置のいずれとも異なる第5の位置において第5の断面(138)で画定された第5の外周(144)を有する、タービンノズル(36)。
[実施態様6]
実施態様5に記載のタービンノズル(36)であって、前記膨出部(52)は、前記ノズルの前記高さ(54)の第1の割合の開始高さで突出を開始し、前記ノズルの前記高さ(54)の第2の割合の最大突出(104)に到達し、前記ノズルの前記高さ(54)の第3の割合の終了高さで突出を終える、タービンノズル(36)。
[実施態様7]
実施態様1に記載のタービンノズル(36)であって、前記膨出部(52)は、前記前縁(44)と前記後縁(46)との間の前記負圧側面(50)の長さの少なくとも1/2より長く延在する、タービンノズル(36)。
[実施態様8]
実施態様1に記載のタービンノズル(36)であって、前記膨出部(52)は、前記負圧側面(50)の長さ全体に沿って延在する、タービンノズル(36)。
[実施態様9]
実施態様1に記載のタービンノズル(36)であって、前記ノズルは、前記半径方向(32)に前記タービンの回転軸(26)から延びる平面に対して前記正圧側面(48)への傾き(148)を有する、タービンノズル(36)。
[実施態様10]
実施態様9に記載のタービンノズル(36)であって、前記正圧側面(48)への前記傾き(148)は、約0度よりも大きく、かつ約5度以下である、タービンノズル(36)。
[実施態様11]
システムであって、
タービン(16)を含み、前記タービン(16)は、
第1の環状壁(40)と、
第2の環状壁(42)と、
前記タービン(16)の回転軸(26)を中心に前記第1の環状壁(40)と前記第2の環状壁(42)との間に環状に配置された複数のノズルを含む最終段(20)と、を含み、前記複数のノズルの各ノズルは、
前記第1の環状壁(40)と前記第2の環状壁(42)との間に延びる高さ(54)と、
前縁(44)と、
前記前縁(44)の下流に配置された後縁(46)と、
軸方向(28)に前記前縁(44)と前記後縁(46)との間に延在し、かつ半径方向(32)に前記ノズルの前記高さ(54)を延長する負圧側面(50)と、
前記負圧側面(50)の反対側に配置され、前記軸方向(28)に前記ノズルの前記前縁(44)と前記ノズルの前記後縁(46)との間に延在し、かつ前記半径方向(32)に前記ノズルの前記高さ(54)を延長する正圧側面(48)と、
前記回転軸(26)から延びる半径方向平面(30)を横切る方向に突出する前記ノズルの前記負圧側面(50)に配置された膨出部(52)と、
表1に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って第1の位置において第1の断面(106)で画定された第1の外周(112)と、を含む、システム。
[実施態様12]
実施態様11に記載のシステムであって、前記複数のノズルの各ノズルは、表2に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って前記第1の位置と異なる第2の位置において第2の断面(114)で画定された第2の外周(120)を含む、システム。
[実施態様13]
実施態様12に記載のシステムであって、前記複数のノズルの各ノズルは、表3に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って前記第1および第2の位置のいずれとも異なる第3の位置において第3の断面(122)で画定された第3の外周(128)を含む、システム。
[実施態様14]
実施態様13に記載のシステムであって、前記複数のノズルの各ノズルは、表4に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って前記第1、第2、および第3の位置のいずれとも異なる第4の位置において第4の断面(130)で画定された第4の外周(136)を含む、システム。
[実施態様15]
実施態様14に記載のシステムであって、前記複数のノズルの各ノズルは、表5に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って前記第1、第2、第3、および第4の位置のいずれとも異なる第5の位置において第5の断面(138)で画定された第5の外周(144)を含む、システム。
[実施態様16]
実施態様11に記載のシステムであって、前記前縁(44)および前記後縁(46)は、前記半径方向(32)に前記回転軸(26)から延びる前記半径方向平面(30)に対して前記正圧側面(48)に向かう傾き(148)を有する、システム。
[実施態様17]
実施態様16に記載のシステムであって、前記複数のノズルの各ノズルは、前記半径方向平面(30)に対して約3度だけ前記正圧側面(48)に向かって傾斜している、システム。
[実施態様18]
実施態様11に記載のシステムであって、前記膨出部(52)の最大突出(104)は、前記ノズルの前記高さ(54)の約0.5%~約5.0%である、システム。
[実施態様19]
実施態様11に記載のシステムであって、前記膨出部(52)の最大突出(104)は、前記ノズルの前記高さ(54)の約20%~約40%で生じる、システム。
[実施態様20]
システムであって、
タービン(16)を含み、前記タービン(16)は、
第1の環状壁(40)と、
第2の環状壁(42)と、
前記タービン(16)の回転軸(26)を中心に前記第1の環状壁(40)と前記第2の環状壁(42)との間に環状に配置された複数のノズルを含む最終段(20)と、を含み、前記複数のノズルの各ノズルは、
前記第1の環状壁(40)と前記第2の環状壁(42)との間の高さと、
前縁(44)と、
前記前縁の下流に配置された後縁(46)と、
軸方向(28)に前記前縁と前記後縁(46)との間に延在し、かつ半径方向(32)に前記ノズルの前記高さ(54)を延長する負圧側面(50)と、
前記負圧側面(50)の反対側に配置され、前記軸方向(28)に前記ノズルの前記前縁(44)と前記ノズルの前記後縁(46)との間に延在し、かつ前記半径方向(32)に前記ノズルの前記高さ(54)を延長する正圧側面(48)と、
前記回転軸(26)から延びる半径方向平面(30)を横切る方向に突出する前記ノズルの前記負圧側面(50)に配置された膨出部(52)と、
表1に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って第1の位置において第1の断面(106)で画定された第1の外周(112)と、
表2に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って前記第1の位置と異なる第2の位置において第2の断面(114)で画定された第2の外周(120)と、
表3に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って前記第1および第2の位置のいずれとも異なる第3の位置において第3の断面(122)で画定された第3の外周(128)と、
表4に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って前記第1、第2、および第3の位置のいずれとも異なる第4の位置において第4の断面(130)で画定された第4の外周(136)と、
表5に記載した選択された座標により、前記複数のノズルの各ノズルの前記高さ(54)に沿って前記第1、第2、第3、および第4の位置のいずれとも異なる第5の位置において第5の断面(138)で画定された第5の外周(144)と、を含み、
前記複数のノズルの各ノズルは、前記正圧側面(48)に向かって前記半径方向平面(30)に対して傾斜している、システム。
12 圧縮機
14 燃焼器
16 タービン
18 段
20 最終ブレード段
22、24 最終ノズル段
26 回転軸
28 軸方向
30 半径方向平面
32 半径方向
34 円周方向
36 ノズル
38 流路
40 第1の環状壁
42 第2の環状壁
44 前縁
46 後縁
48 正圧側面
50 負圧側面
52 膨出部
54 高さ
56 軸方向翼弦
58、72、86 プロット
60、74、88 曲線
62、78、92 縦軸
64、80、94 横軸
66、68、70、82、84、85、96、98、100、152 点
76、90 従来の設計
102 仮定の負圧側面壁
104 最大膨出突出
106、114、122、130、138 平面
108、116、124、132、140 y軸
110、118、126、134、142 z軸
112、120、128、136、144 外周または周辺
146 半径方向にスタックされた翼形部
148 傾き
150 長手方向軸
Claims (8)
- ガスタービンエンジン(10)内に配置されるように構成されたノズル(36)であって、
軸方向(28)に前記ノズル(36)の長手方向軸(150)を横切るように前記ノズル(36)の前縁(44)と前記ノズル(36)の後縁(46)との間に延在し、かつ第1の環状壁(40)と第2の環状壁(42)との間に延びる高さ(54)であって、前記長手方向軸(150)に沿って半径方向(32)に前記ノズル(36)の前記高さ(54)を有する負圧側面(50)と、
前記負圧側面(50)の反対側に配置され、前記軸方向(28)に前記ノズル(36)の前記前縁(44)と前記ノズル(36)の前記後縁(46)との間に延在し、かつ前記半径方向(32)に前記ノズル(36)の前記高さ(54)を有する正圧側面(48)と、
前記半径方向(32)および前記軸方向(28)の両方を横切る方向に前記負圧側面(50)から突出して、前記ノズル(36)の前記負圧側面(50)に配置された膨出部(52)と、を含み、
前記膨出部(52)は、前記半径方向(32)に前記ノズル(36)の前記高さ(54)の20~40%上がったところで最大突出に達し、前記ノズル(36)の前記高さ(54)に沿った各スパン%おける最大ノズル厚さ/50%スパンおける最大ノズル厚さの分布は、前記最大突出に上がるまで、速やかに増加して50%スパンおける最大ノズル厚さに近づき、前記ノズル(36)の最大ノズル厚さ/軸方向翼弦の分布は、前記半径方向(32)に前記ノズル(36)の前記高さ(54)の0%から20%に上がるに従って増加し、40%から100%に上がるに従って減少する曲線(88)を形成する、ノズル(36)。 - 請求項1に記載のノズル(36)であって、前記ノズル(36)は、前記ガスタービンエンジン(10)のタービンセクション(16)の最終段(20)に配置される、ノズル(36)。
- 請求項1または2に記載のノズル(36)であって、前記膨出部(52)は、前記半径方向(32)に前記ノズル(36)の前記高さ(54)の28%~32%上がったところで前記最大突出に達する、ノズル(36)。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のノズル(36)であって、前記膨出部(52)は、前記ノズルの前記高さ(54)の第1の割合の開始高さで突出を開始し、前記ノズルの前記高さ(54)の第2の割合の最大突出(104)に到達し、前記ノズルの前記高さ(54)の第3の割合の終了高さで突出を終える、ノズル(36)。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載のノズル(36)であって、前記膨出部(52)は、前記前縁(44)と前記後縁(46)との間の前記負圧側面(50)の長さの少なくとも1/2より長く延在する、ノズル(36)。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載のノズル(36)であって、前記膨出部(52)は、前記負圧側面(50)の長さ全体に沿って延在する、ノズル(36)。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のノズル(36)であって、前記ノズルは、前記半径方向(32)に前記ガスタービンエンジン(10)の回転軸(26)から延びる平面に対して前記正圧側面(48)への傾き(148)を有する、ノズル(36)。
- システムであって、
タービン(16)を含み、前記タービン(16)は、
前記第1の環状壁(40)と、
前記第2の環状壁(42)と、
前記タービン(16)の回転軸(26)を中心に前記第1の環状壁(40)と前記第2の環状壁(42)との間に環状に配置された請求項1乃至7のいずれかに記載のノズルを複数含む最終段(20)と、を含む、システム。
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