JPH0683928U - Turbine vane cooling control device - Google Patents
Turbine vane cooling control deviceInfo
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- JPH0683928U JPH0683928U JP2483493U JP2483493U JPH0683928U JP H0683928 U JPH0683928 U JP H0683928U JP 2483493 U JP2483493 U JP 2483493U JP 2483493 U JP2483493 U JP 2483493U JP H0683928 U JPH0683928 U JP H0683928U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 タ−ビン翼へ供給する冷却空気量を必要最小
限に止めて、エンジンの高出力化及び高性能化を図るこ
とができるタ−ビン翼の冷却制御装置を提供する。
【構成】 タービン翼（１０）の温度を測定するセンサ
（１３）と、タ−ビン翼の冷却空気導入口（１４ａ）に
設けられ、冷却空気導入口から導入される冷却空気の流
量を調整する制御バルブ（１７）と、制御バルブを駆動
する駆動部と、センサから出力される信号に基づきタ−
ビン翼の温度分布を分析し、それらタ−ビン翼の温度が
エンジン状態により定まる許容温度以下になるように制
御バルブを制御する制御ユニット（２２）とを備える。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a cooling control device for a turbine blade, which can reduce the amount of cooling air supplied to the turbine blade to a necessary minimum to achieve high engine output and high performance. provide. [Structure] A sensor (13) for measuring the temperature of a turbine blade (10) and a cooling air inlet (14a) of a turbine blade are provided to adjust the flow rate of cooling air introduced from the cooling air inlet. A control valve (17), a drive unit that drives the control valve, and a target based on a signal output from the sensor.
A control unit (22) for analyzing the temperature distribution of the bottle blades and controlling the control valve so that the temperature of the turbine blades becomes equal to or lower than the allowable temperature determined by the engine state.
Description
【０００１】[0001]
本考案はタ−ボジェットエンジンあるいはタ−ボフアンエンジン等で用いられ るタービン静翼の冷却制御装置に関する。 The present invention relates to a cooling control device for a turbine vane used in a turbojet engine or a turbofan engine.
【０００２】[0002]
図５は、従来使用されているガスタ−ビンエンジンの一例を示す。このガスタ −ビンエンジンでは、空気取入口１から取り入れられた流入空気は、まず低圧圧 縮機２で圧縮される。そして、この低圧圧縮機２から送り出された圧縮空気の一 部は、ファン空気排出ダクト３を通過して直接エンジン外へバイパス推力として 噴射される。 FIG. 5 shows an example of a conventionally used gas turbine engine. In this gas turbine engine, the inflow air taken in from the air intake 1 is first compressed by the low pressure compressor 2. Then, a part of the compressed air sent from the low pressure compressor 2 passes through the fan air discharge duct 3 and is directly injected outside the engine as a bypass thrust.
【０００３】 一方、低圧圧縮機２から送り出された圧縮空気は、高圧圧縮機４でさらに高圧 圧縮され、その後燃焼室５に送られて供給燃料と混合されてガス化され燃焼され る。そして燃焼室５から排出された燃焼ガスは、圧縮機タ−ビン６およびファン タ−ビン７を回転させるともに、排気ダクト８よりコア推力として噴出される構 造になっている。 なお、圧縮機タ−ビン６やファンタ−ビン７は、ともに静翼列及び動翼列から 構成される。 この種のガスタ−ビンエンジンにおいて圧縮機タ−ビン６等を構成するタービ ン静翼９は、燃焼室５から出てきたガスを後方の動翼列を回転させるのに好適な 方向及び速度に変換させるものであって、燃焼室５から吐き出される高温のガス が直接吹き付けられる関係上高温になりやすい。このため、このタ−ビン静翼９ があまり高温にならないように冷却空気をタ−ビン静翼９内に強制的に導いて冷 却しているのが実情である。On the other hand, the compressed air sent from the low-pressure compressor 2 is further compressed at a high pressure by the high-pressure compressor 4, and then sent to the combustion chamber 5 where it is mixed with the supplied fuel, gasified and burned. The combustion gas discharged from the combustion chamber 5 rotates the compressor turbine 6 and the fan turbine 7 and is ejected from the exhaust duct 8 as a core thrust. The compressor turbine 6 and the fan turbine 7 are both composed of a row of stationary blades and a row of moving blades. In the gas turbine engine of this type, the turbine vanes 9 constituting the compressor turbine 6 and the like have a direction and speed suitable for rotating the gas flowing from the combustion chamber 5 in the rear row of moving blades. It is a gas that is converted, and the high temperature gas discharged from the combustion chamber 5 is liable to become hot because it is directly sprayed. Therefore, in actuality, the cooling air is forcibly guided into the turbine vane 9 to cool it so that the turbine vane 9 does not become too hot.
【０００４】[0004]
しかしながら、従来のタービン静翼の冷却構造にあっては、タ−ビン静翼９に 供給する冷却空気量を調整するための特別な制御機構を有しておらず、したがっ て安全性を見込んでタービン静翼が最も高温になる厳しい条件の下、冷却空気量 を定めていた。このため、通常の運転においては過剰の冷却空気をタービン静翼 に送ることとなり、熱効率の低下を来たすとともにその分エンジンの出力低下お よび性能低下を来たしていた。 However, the conventional turbine vane cooling structure does not have a special control mechanism for adjusting the amount of cooling air supplied to the turbine vane 9, and therefore safety is expected. The amount of cooling air was set under the severe conditions where the turbine vanes had the highest temperature. For this reason, in normal operation, excessive cooling air was sent to the turbine vanes, causing a drop in thermal efficiency and a corresponding drop in engine output and performance.
【０００５】 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、タービン静翼へ供給する冷却空気 量を必要最小限に止めて、エンジンの高出力化及び高性能化を図ることができる タービン静翼の冷却制御装置を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce the amount of cooling air supplied to a turbine vane to a necessary minimum to achieve high output and high performance of the turbine vane. It is an object of the present invention to provide a cooling control device of the above.
【０００６】[0006]
本考案では係る目的を達成するために、タービン静翼の温度を測定するセンサ と、タービン静翼の冷却空気導入口に設けられ、該冷却空気導入口から導入され る冷却空気の流量を調整する制御バルブと、該制御バルブを駆動する駆動部と、 前記センサから出力される信号に基づき前記タービン静翼の温度分布を分析し、 それらタービン静翼の温度がエンジン状態により定まる許容温度以下になるよう に制御バルブを制御する制御ユニットとを具備する構成とした。 In order to achieve the above object, in the present invention, a sensor for measuring the temperature of a turbine vane and a cooling air inlet provided in the turbine vane for adjusting the flow rate of the cooling air introduced from the cooling air inlet A control valve, a drive unit that drives the control valve, and a temperature distribution of the turbine stationary blade are analyzed based on a signal output from the sensor, and the temperature of the turbine stationary blade becomes equal to or lower than an allowable temperature determined by the engine state. As described above, the control unit for controlling the control valve is provided.
【０００７】[0007]
本考案にかかるタービン静翼翼の冷却制御装置では、センサによって個々のタ ービン静翼の温度測定を行ない、該センサから出力される信号に基づき得られる タービン静翼翼のサ−モグラフから温度分布を分析し、それらタービン静翼翼の 温度が予め設定した許容温度以下になる範囲内で、前記制御バルブ開度を開くよ うに制御バルブを制御する。これにより、タービン静翼翼に導入する冷却空気量 を必要最小限に止めることができる。 In the turbine vane cooling control device according to the present invention, the temperature of each turbine vane is measured by the sensor, and the temperature distribution is analyzed from the thermograph of the turbine vane obtained based on the signal output from the sensor. Then, the control valve is controlled so as to open the control valve opening within a range where the temperature of the turbine vane is equal to or lower than the preset allowable temperature. As a result, the amount of cooling air introduced into the turbine vane can be minimized.
【０００８】[0008]
以下、本考案にかかるタービン静翼の冷却制御装置について図１〜図４を参照 しながら説明する。 図１は本考案にかかるタービン静翼の冷却制御装置が組み込まれた圧縮機タ− ビンを構成する静翼列の一部を示す。この図において符号１０はタ−ビン静翼列 である。タ−ビン静翼列１０は、ハブ１１とシュラウド側壁１２との間に多数の タ−ビン静翼１０ａ…が周方向に等間隔をあけて配列されて構成されている。 Hereinafter, a cooling control device for a turbine vane according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a part of a vane row which constitutes a compressor turbine in which a cooling control device for a turbine vane according to the present invention is incorporated. In this figure, reference numeral 10 is a turbine vane row. The turbine vane row 10 is formed by arranging a large number of turbine vanes 10a between the hub 11 and the shroud side wall 12 at equal intervals in the circumferential direction.
【０００９】 シュラウド側壁１２には複数の光センサ１３…が、各タ−ビン静翼１０ａ…に 指向するように取り付けられている。光センサ１３は先端に凸レンズが設けられ 、これにより一つのタ−ビン静翼１０ａの片面全域の温度が検知できるようにな っている。A plurality of optical sensors 13 ... Are attached to the shroud side wall 12 so as to be directed to the respective turbine vanes 10a. The optical sensor 13 is provided with a convex lens at its tip so that the temperature of the entire surface of one turbine vane 10a can be detected.
【００１０】 シュラウド側壁１２の外方には、各タ−ビン静翼１０ａ…に対応する個々のチ ャンバ１４が設けられている。チャンバ１４は、従来から存するものを利用して もよく、また図１に示すようにシュラウド側壁１２の外方に所定間隔をあけて外 シュラウド１５が設けられ、外シュラウド１５とシュラウド側壁１２との間に形 成される空間が仕切板１６によって複数に仕切られることにより画成されるもの であってもよい。Outside the shroud side wall 12, there are provided individual chambers 14 corresponding to the respective turbine vanes 10a. A conventional chamber may be used as the chamber 14, and as shown in FIG. 1, an outer shroud 15 is provided outside the shroud side wall 12 at a predetermined interval, and the outer shroud 15 and the shroud side wall 12 are separated from each other. The space formed between them may be defined by partitioning into a plurality of partitions by the partition plate 16.
【００１１】 チャンバ−１４には冷却空気導入口１４ａが設けられ、該冷却空気導入口１４ ａから導入される冷却空気は、チャンバ−１４及び該チャンバ−１４とタ−ビン 静翼１０ａとの連通部を通ってタ−ビン静翼１０ａ内に導入され、該タービン静 翼１０ａ内を通過することによりタービン静翼１０ａを内側から冷却し、その後 、タ−ビン静翼１０ａの表面に設けられた多数の小孔１０ａａから外部へ排出さ れる。The chamber-14 is provided with a cooling air introduction port 14a, and the cooling air introduced from the cooling air introduction port 14a communicates with the chamber-14 and the chamber-14 and the turbine vane 10a of the turbine. Is introduced into the turbine vane vane 10a through a portion and is passed through the turbine vane vane 10a to cool the turbine vane vane 10a from the inside, and thereafter, is provided on the surface of the turbine vane vane 10a. It is discharged from the large number of small holes 10aa to the outside.
【００１２】 チャンバー１４の冷却空気導入口１４ａには、該冷却空気導入口１４ａから導 入される冷却空気の流量を調整する制御バルブ１７が設けられている。制御バル ブ１７は冷却空気導入口１４ａに沿ってスライド自在に設けられたもので、モー タあるいはシリンダ等からなるアクチュエータ１８によって駆動される。A control valve 17 for adjusting the flow rate of the cooling air introduced from the cooling air introduction port 14a is provided at the cooling air introduction port 14a of the chamber 14. The control valve 17 is slidably provided along the cooling air introduction port 14a and is driven by an actuator 18 including a motor or a cylinder.
【００１３】 図３において符号２０はサーモグラフである。このサーモグラフ２０には前記 センサ１３から光フアイバー２１を介して各タービン静翼１０ａの温度情報が送 られ、ここで各タービン静翼１０ａに対する温度分析が行なわれる。分析が行な われた後の情報は制御ユニット２２に送られる。制御ユニット２２では、実験等 によって、エンジン状態に応じた各タ−ビン静翼１０ａの許容温度が予め入力さ れており、タービン静翼１０ａの温度が、該許容温度以下になる範囲内で前記各 制御バルブ１７の開度を調整するように前記アクチュエータ１８に信号を送るも のである。なお、２３はエンジン電子制御装置である。In FIG. 3, reference numeral 20 is a thermograph. The temperature information of each turbine stationary blade 10a is sent from the sensor 13 to the thermograph 20 through the optical fiber 21, and the temperature analysis is performed on each turbine stationary blade 10a. The information after the analysis has been carried out is sent to the control unit 22. In the control unit 22, the allowable temperature of each turbine vane 10a according to the engine condition is preliminarily input by an experiment or the like, and the temperature of the turbine vane 10a is within the allowable temperature range. A signal is sent to the actuator 18 to adjust the opening degree of each control valve 17. Reference numeral 23 is an engine electronic control unit.
【００１４】 上記構成のタービン静翼の冷却制御装置によれば、エンジンが始動されると燃 焼室から排出された燃焼ガスがタービン静翼１０ａに当たり、このタービン静翼 １０ａの温度が徐々に上がる。そのときの温度は光センサ１３によって検出され る。一方、低圧及び高圧圧縮機によってエンジンに導入される空気の一部は冷却 空気導入口１４ａおよびチャンバ−１４を経てタービン静翼１０ａ内に導入され る。According to the turbine stator blade cooling control device having the above configuration, when the engine is started, the combustion gas discharged from the combustion chamber hits the turbine stator blade 10a, and the temperature of the turbine stator blade 10a gradually rises. . The temperature at that time is detected by the optical sensor 13. On the other hand, part of the air introduced into the engine by the low pressure and high pressure compressors is introduced into the turbine vane 10a via the cooling air introduction port 14a and the chamber-14.
【００１５】 前記光センサ１３によって測定されたタービン静翼１０ａの温度情報はサーモ グラフ２０に送られ、ここで個々のタ−ビン静翼１０ａの温度分布が分析される （図４参照）。一方、制御ユニット２２には圧力あるいは回転数等のエンジン状 態を表す信号がエンジン電子制御装置２３から入力され、この入力信号並びに実 験等により予め入力された情報に基づき、制御ユニット２２においてその時点に おけるタ−ビン静翼１０ａの各部の許容温度が決定される。そして、前記タービ ン静翼１０ａの実測値の温度分布が、この決定された許容温度以下になる範囲内 で、前記制御バルブ１０ａの開度を調整するようにアクチュエータ１８を制御す る。 これにより、タ−ビン静翼１０ａに導入する冷却空気量を必要最小限に止める ことができ、この結果、エンジンの高出力化及び高性能化が図れる。The temperature information of the turbine vane 10a measured by the optical sensor 13 is sent to the thermograph 20, where the temperature distribution of each turbine vane 10a is analyzed (see FIG. 4). On the other hand, a signal indicating an engine state such as pressure or rotation speed is input to the control unit 22 from the engine electronic control unit 23, and based on this input signal and information previously input by an experiment or the like, the control unit 22 outputs the signal. The allowable temperature of each part of the turbine stationary blade 10a at that time is determined. Then, the actuator 18 is controlled so as to adjust the opening degree of the control valve 10a within a range in which the temperature distribution of the actual measurement value of the turbine vane 10a becomes equal to or lower than the determined allowable temperature. As a result, the amount of cooling air introduced into the turbine vane 10a can be minimized, and as a result, high output and high performance of the engine can be achieved.
【００１６】 なお、本考案のタービン静翼の冷却制御装置は、前記実施例に限られることな く、各部材の形状、材質、寸法等の具体的な構成要素は、実施にあたり適宜変更 可能である。 例えば、上記実施例では、タービン静翼１０ａの温度を測定するのに光センサ １３を用いているが、これに限られることなく赤外線等を利用した他の温度計測 器を用いてもよく、さらにこの場合該センサからサーモグラフ２０へ温度情報を 送る手段としては、光フアイバ２１に代えて単なる電線ケーブルを用いる。 また、この実施例では、各タービン静翼１０ａごとにその温度を測定するセン サを設け、タービン静翼１０ａごとに設けられた制御バルブ１７を制御する構成 にしているが、これに限られることなく、複数のタービン静翼１０ａごとにブロ ック化し、それらを一括して制御するように構成してもよい。The cooling control device for a turbine vane of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the specific constituent elements such as the shape, material, and size of each member can be appropriately changed in implementation. is there. For example, in the above embodiment, the optical sensor 13 is used to measure the temperature of the turbine vane 10a, but the present invention is not limited to this, and another temperature measuring device using infrared rays or the like may be used. In this case, as a means for sending temperature information from the sensor to the thermograph 20, a simple electric wire cable is used instead of the optical fiber 21. Further, in this embodiment, a sensor for measuring the temperature of each turbine vane 10a is provided and the control valve 17 provided for each turbine vane 10a is controlled, but the present invention is not limited to this. Alternatively, the plurality of turbine stationary blades 10a may be block-blocked and they may be collectively controlled.
【００１７】[0017]
本考案によれば、センサによってタービン静翼の温度測定を行ない、該センサ から出力される信号に基づき得られるタービン静翼の温度分布を分析し、それら タービン静翼の温度が予め設定した許容温度以下になる範囲内で、前記制御バル ブの開度を開くように制御するから、タービン静翼に導入する冷却空気量を必要 最小限に止めることができ、ひいてはエンジンの高出力化及び高性能化が図れる 等の優れた効果を奏する。 According to the present invention, the temperature of the turbine vane is measured by the sensor, the temperature distribution of the turbine vane obtained based on the signal output from the sensor is analyzed, and the temperature of the turbine vane is set to the preset allowable temperature. Since the opening of the control valve is controlled to open within the range below, the amount of cooling air introduced to the turbine vanes can be kept to the minimum necessary, which leads to higher engine output and higher performance. It has an excellent effect such as being realized.
【図１】本考案にかかるタービン静翼の冷却制御装置の
一実施例を示す要部斜視図FIG. 1 is a perspective view of essential parts showing an embodiment of a cooling control device for a turbine vane according to the present invention.
【図２】同実施例のタービン静翼のチャンバ及び冷却空
気導入口を示す概略図FIG. 2 is a schematic view showing a chamber and a cooling air inlet of the turbine vane of the embodiment.
【図３】前記一実施例の全体構成を示す概略図FIG. 3 is a schematic diagram showing the overall configuration of the embodiment.
【図４】タービン静翼の温度分布を示す説明図FIG. 4 is an explanatory view showing a temperature distribution of a turbine vane.
【図５】ガスタ−ビンエンジンの全体構造を示す概略図FIG. 5 is a schematic view showing the overall structure of a gas turbine engine.
１０ タービン静翼列 １０ａ タービン静翼 １２ シュラウド側壁 １３ 光センサ １４ チャンバ １４ａ 冷却空気導入口 １７ 制御バルブ １８ アクチュエータ（駆動部） ２０ サーモグラフ ２２ 制御ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Turbine vane row 10a Turbine vane 12 Shroud side wall 13 Optical sensor 14 Chamber 14a Cooling air inlet 17 Control valve 18 Actuator (driving part) 20 Thermograph 22 Control unit
Claims (1)
と、タービン静翼の冷却空気導入口に設けられ、該冷却
空気導入口から導入される冷却空気の流量を調整する制
御バルブと、該制御バルブを駆動する駆動部と、前記セ
ンサから出力される信号に基づき前記タービン静翼の温
度分布を分析し、それらタービン静翼の温度がエンジン
状態により定まる許容温度以下になるように前記制御バ
ルブを制御する制御ユニットとを具備してなることを特
徴とするタービン静翼の冷却制御装置。1. A sensor for measuring a temperature of a turbine vane, a control valve provided at a cooling air inlet of the turbine vane, for adjusting a flow rate of cooling air introduced from the cooling air inlet, and the control. A drive unit that drives the valve, and analyzes the temperature distribution of the turbine stationary blade based on the signal output from the sensor, and controls the control valve so that the temperature of the turbine stationary blade becomes equal to or lower than the allowable temperature determined by the engine state. A cooling control device for a turbine vane, comprising a control unit for controlling.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2483493U JPH0683928U (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Turbine vane cooling control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2483493U JPH0683928U (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Turbine vane cooling control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0683928U true JPH0683928U (en) | 1994-12-02 |
Family
ID=12149235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2483493U Withdrawn JPH0683928U (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Turbine vane cooling control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0683928U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014522964A (en) * | 2011-06-21 | 2014-09-08 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Gas turbine with pyrometer |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP2483493U patent/JPH0683928U/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014522964A (en) * | 2011-06-21 | 2014-09-08 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Gas turbine with pyrometer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19971106 |