JPH11229812A - 冷却されるタービンのディストリビュータのブレード - Google Patents
冷却されるタービンのディストリビュータのブレードInfo
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- JPH11229812A JPH11229812A JP10335451A JP33545198A JPH11229812A JP H11229812 A JPH11229812 A JP H11229812A JP 10335451 A JP10335451 A JP 10335451A JP 33545198 A JP33545198 A JP 33545198A JP H11229812 A JPH11229812 A JP H11229812A
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Abstract
ットホーム内の流体が逆転することのない、冷却装置を
具備するタービンのディストリビュータのブレードを提
供する。 【解決手段】 このブレードは、外側プラットホームと
内側プラットホーム(46)との間に挿入された同じく
中空羽根(45)を含む。羽根の内部は、羽根の壁を衝
撃により冷却するための多孔スカートと、内側プラット
ホーム(46)に固設された雄円錐台を覆う雌円錐台を
含む底部壁(62)とを有するライナ(60)を含む。
これらの円錐台は、ライナ(60)の内部と内側プラッ
トホーム(46)の内部との間の連絡を確保する。冷却
空気(70)は、外側プラットホームによりライナ(6
0)内に送り込まれる。この空気の一部分(71)が羽
根の壁を冷却する。他の部分(72)は内側プラットホ
ーム(46)内に入り、ディストリビュータの上流側お
よび下流側のタービンディスク(49、50)を冷却す
るため、プラットフォームからオリフィス67を通って
排出される。
Description
ン、特に航空機のタービンエンジンの高圧タービンのデ
ィストリビュータに関する。
る温度レベルを上げることにより、タービンエンジンの
性能を最適化できることが知られている。この温度のレ
ベルを上げることにより、比消費量の節約、すなわち飛
行機の飛行範囲の拡大、あるいは搭載燃料の量の削減が
可能である。この温度の上昇により、タービンエンジン
の推力を増加させることも可能である。現在の最新型エ
ンジンは1577℃のタービン入口温度に耐えるが、1
950年に設計されたタービンエンジン(例えばATA
R)では930℃までにしか耐えない。
は、案内羽根あるいはディストリビュータ(distributeu
r)のブレード(aubes)およびタービンホイールの冷却装
置を利用することが必要である。このために、冷却空気
の整然とした循環が可能な回路をブレードの内部に設
け、ブレードの保護膜を形成するために配置される孔を
ブレードの壁内に設け、二つの主な方法、すなわち内部
対流および保護膜により冷却を得る。
E90形エンジンで現在使用されている解決方法を示す
図である。
9との間に挿入された中空羽根(pale creuse)1を含む
ブレードは、羽根1の外壁4とライナ2の外部との間
に、連続する周囲空洞3を規定するライナ2を含む。壁
4またはライナ2に固設されたブロックは、ライナ2と
前記壁4との間に間隙を維持する。ライナ2は、多孔ス
カート6と、同じく中空な内側プラットホーム9から羽
根1を分離する壁8から間隔をとって配置された底部壁
7とを含み、この壁8はオリフィス10を含む。一般に
はタービンエンジンのコンプレッサである加圧空気発生
源から送出される空気流11は外側プラットホームを通
過してライナ2の内部に到達し、スカート6の多孔から
出て、ブレード1の壁4を衝撃により冷却する空気ジェ
ット12を周囲空洞3内に形成する。次にこの空気流1
1は内側プラットホーム9の内部側に漸進し、このプラ
ットフォームを冷却しながらこれを横断し、最後に、内
側プラットホーム9の上流側に位置するオリフィス12
から排出される。上流側ケーシング13内の圧力P1は
ケーシング14内の圧力よりも高いため、これらのケー
シングは、内側プラットホーム9と、各々、上流側ター
ビンディスク15および下流側タービンディスク16と
により規定され、ケーシング13および14を分離し空
気流(量)17の値を決定するラビリンス18を通過し
て空気流が生じる。この空気流17は、下流側ディスク
16の周囲に冷却通路を有しながら、高温ガス層内に排
出される。オリフィス12から出た残りの冷却空気19
は、上流側ディスク15の周囲に冷却通路を有しなが
ら、ディストリビュータの上流側の高温ガス層内に排出
される。このように高圧タービンディスクは、これら二
つの空気流17および19により冷却される。この単純
な技術的措置では、ライナ2の内部に注入された冷却空
気流11の全部がまず、ブレードの羽根1を冷却するの
に用いられる。
た空気は、ブレードの脚部側に再度下降し、その結果、
内側プラットホーム9から排出される。従って、衝撃の
ための流れのせん断(cisaillement)が生じるがこれでは
数学的モデリングが容易にはならず、また、内側プラッ
トホーム9およびタービンディスク15、16の冷却空
気は羽根1の壁4の冷却時にすでに再加熱されてしまっ
ているため冷却能力を下げる。
に亀裂20が生じると冷却空気流の少なくとも一部分2
1が亀裂20から流れ出すが、ブレードの下流側にある
圧力は上流側にある圧力よりも低いため、ディストリビ
ュータの上流側から出て上流側ケーシング13を通過す
る高温ガス流22が通過する内側プラットホーム9の内
部で、流れの方向の逆転が生じるおそれがある。すると
内側プラットホーム9が加熱され、それによりブレード
の重大な損害、さらには破損が生じるおそれがある。プ
ラットフォーム9の下を通過する流れは層のきわめて高
温なガスから直接来るものであり、タービン全体を破壊
に至らしかねないロータの危険な温度上昇を引き起こ
す。
実施形態に近い冷却回路の変形実施形態を示す図であ
る。ここでは、ライナ2の底部壁7は、内側プラットホ
ーム9内の入口オリフィス10に対向する出口オリフィ
ス23を含む。従って、冷却空気流11はライナ2の内
部に入り、この流れの一部分24が出口オリフィス23
を直接横断し、内側プラットホーム9内を循環してこれ
を冷却する。図1および図2に示す実施形態における場
合と同様に、プラットフォーム9内を循環する空気は、
内側プラットホーム9の上流側に位置するオリフィス1
2から排出され、次に一部分17がラビリンス18を通
過するが、他方の部分19は、ディストリビュータの上
流側の高熱ガス層内に排出され、これによりタービンデ
ィスク15および16の冷却が確保される。
ーム9およびディスク15、16の冷却空気はより温度
が低いため有利であり、衝撃による冷却流束のせん断流
れはより少ない。ところが、羽根を冷却するための流れ
が少ないことは欠点である。さらに、漏れ(流出)2
5、26が出口オリフィス23から周囲空洞3内に逆流
することがあり、そのため、流れの数学的モデリングが
単純にならない。
0が生じると、冷却空気の少なくとも一部分21が高温
ガス流束内に排出され、内側プラットホーム9内の空気
の流れの方向は、エンジンの動作条件により維持される
か逆転される。プラットフォーム9および羽根1は損傷
または破損するおそれもある。13および14における
温度超過により、ディスクが膨張して、可動部品と固定
リングの間で接触が生じて、ロータの危険な温度上昇が
生じる。
羽根1の壁4はさらに、羽根の周囲に保護膜を形成する
ために、一定口径のオリフィスを備える。
術を起点として、羽根の後縁に亀裂が生じた場合でも内
側プラットホーム内の循環流体が逆転(逆流)すること
のないディストリビュータのブレードを提供することを
目的とする。
置を具備するタービンのディストリビュータのブレード
に関し、このブレードは、中空外側プラットホームと中
空内側プラットホームとの間に挿入された同じく中空な
羽根を含み、冷却装置は、羽根の内部に配設されたライ
ナを含み、このライナは、羽根の周囲壁から間隔をとっ
て保持される多孔スカートと、内側プラットホームの壁
内に設けた入口オリフィスに対向する出口オリフィスを
有する底部壁とを有し、この底部壁もプラットフォーム
の前記壁から間隔をとって保持され、ライナの内部に外
側プラットホームから冷却空気流が供給され、この冷却
空気の一部分はスカートの多孔を通して羽根の周囲壁を
衝撃冷却し、他の部分は内側プラットホーム内を循環
し、タービンのディスクを冷却するために前記プラット
フォームの上流側に設けたオリフィスを通って内側プラ
ットホームから排出され、羽根の壁は、羽根の外部に保
護膜を構成するための一定口径のオリフィスをさらに含
む。
部と、羽根の周囲壁およびライナの外部で規定される空
洞との間の直接の連絡を阻止する気密装置により、ライ
ナの底部壁の出口オリフィスと内側プラットホーム内の
入口オリフィスとが相互に通じていることを特徴とす
る。
気流が混合する可能性がなく、内側プラットホームは、
たとえ羽根の後縁内に亀裂が生じた場合でも、常に冷温
空気により冷却されるようになる。
にはめ込まれ、頂上部における開口部がライナの内部に
配設される二つの円錐台で構成され、雄円錐台は内側プ
ラットホームに固設され、入口オリフィスを規定し、雌
円錐台はライナに固設され、出口オリフィスを規定す
る。
定、およびライナの基部の側面固定が可能である。
示し、添付の図面を参照して行う以下の説明を読むこと
により明らかになろう。
タービン43のホイール(roues)41と42の間に配置
されたディストリビュータの固定ブレード40を示す図
である。知られているように、ブレード40は、図には
示さない外側プラットホームと、内側プラットホーム4
6との間に配置された中空空力羽根45を含む。ディス
トリビュータのブレード40のアセンブリは羽根車を形
成し、タービン43の上流側ホイール41の可動羽根4
7の翼列から出る高温ガス流束は羽根45により整流(r
edresse)された後、下流側ホイール42の可動ブレード
48に到達する。ディストリビュータの外側プラットホ
ームは高温ガス層の外側輪郭を規定するが、内側プラッ
トホーム9は内側輪郭を規定する。
ード47および48に加え、図示しないシャフトを駆動
するドラム51により接続されたディスク49、50を
含む。ドラム51は、内側プラットホーム46に対向す
るラビリンス52を含み、これは内側プラットホーム4
6とドラム51との間に位置する環状空間を上流側ケー
シング53および下流側ケーシング54に分離する。こ
れらのケーシング53、54は、タービンディスク4
9、50各々の内側プラットホーム9を分離する間隙5
5、56により、高温ガス層と通じている。
1と、羽根45を内側プラットホーム46の内側から分
離する壁63の近傍ではあるが間隙をあけて位置する底
部壁62とを含むライナ60が配設される。壁63は、
内側プラットホーム46の内部空洞内への入口オリフィ
ス65を囲み、底部壁63内に設けられ出口オリフィス
を規定する雌円錐台66内に挿入される雄円錐台64を
有する。さらに内側プラットホーム46は、プラットフ
ォーム46の内部と上流側ケーシング53とを通じさせ
るオリフィス67を、その上流側面内に含む。
周囲壁から間隔をとって保持され、外側プラットホーム
から冷却空気流70が供給される。この冷却空気の第一
部分71はスカート61の多孔から排出され、羽根の周
囲に保護膜を形成してこの空気の部分71を高温ガス層
内に排気することが可能な一定口径のオリフィスを含む
羽根45の周囲空力壁(aerodynamique)を衝撃冷却(refr
oidit par impact)する。冷却空気の第一部分72は、
雄円錐台64の頂上に位置する開口部65を通ってプラ
ットフォームの内部に入り、この開口部を通って上流側
ケーシング53方向に排出される。上流側ケーシング5
3内の圧力レベルP1は下流側ケーシング54内の圧力
レベルP2よりも高いので、内側プラットホーム46の
出口における空気流73は、上流側ディスク49の周囲
を冷却した後、間隙55を通ってディストリビュータの
上流側高温ガス層に合流する第一流束73と、ラビリン
ス52および下流側ケーシング54を横断し、間隙56
を通ってディストリビュータの下流側高温ガス層に合流
する第二流束74とに分離する。
6の内部との間の連絡は、相互に機密にはめ込まれる二
つの円錐台64および66により実現される。さらにこ
れらの二つの円錐台は、ライナ60と羽根45の相互の
軸位置を固定し、羽根45の内部空洞内へライナ60の
底部壁62で側面が固定される。
用される空気流72は、図8に示すように、たとえ羽根
45の後縁上に亀裂75がある場合でも、羽根の壁の冷
却に使用される空気流71から分離される。
ィストリビュータのブレードにおけるタービンの回転軸
を通る径方向面での断面図である。
ィストリビュータのブレードにおけるタービンの回転軸
を通る径方向面での断面図である。
ィストリビュータのブレードにおけるタービンの回転軸
を通る径方向面での断面図である。
ィストリビュータのブレードにおけるタービンの回転軸
を通る径方向面での断面図である。
ードのタービンの回転軸を通る径方向面での断面図であ
る。
絡手段の拡大図である。
分解図である。
の流れを示す図5の断面図と同様の断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 冷却装置を具備するタービンのディスト
リビュータのブレードであって、このブレードが、中空
外側プラットホームと中空内側プラットホーム(46)
との間に挿入された同じく中空な羽根(45)を含み、
冷却装置が、羽根(45)の内部に配設されたライナ
(60)を含み、このライナが、羽根(45)の周囲壁
から間隔をとって保持される多孔スカート(61)と、
内側プラットホーム(46)の壁(63)内に設けた入
口オリフィスに対向する出口オリフィスを有する底部壁
(62)とを有し、この底部壁もプラットフォームの前
記壁から間隔をとって保持され、ライナの内部に外側プ
ラットホームから冷却空気流(70)が供給され、この
冷却空気の一部分(71)がスカート(4)の多孔を通
して羽根の周囲壁を衝撃冷却し、他の部分(72)が内
側プラットホーム(46)内を循環し、タービンのディ
スク(49、50)を冷却するために前記プラットフォ
ームの上流側に設けたオリフィス(67)を通って内側
プラットホームから排出され、羽根の壁が、羽根の外部
に保護膜を形成するための一定口径のオリフィスをさら
に含み、 内側プラットホーム(46)の内部と、羽根の周囲壁お
よびライナ(60)の外部によって規定される空洞との
間の直接の連絡を阻止する気密装置により、ライナの底
部壁の出口オリフィスと内側プラットホーム内の入口オ
リフィスとが相互に連絡することを特徴とするディスト
リビュータのブレード。 - 【請求項2】 前記気密装置が、一方が他方の中にはめ
込まれ、頂上部における開口部がライナの内部に配設さ
れた二つの円錐台(64、66)を含み、雄円錐台(6
4)が内側プラットホームに固設され、入口オリフィス
(65)を規定し、雌円錐台(66)がライナに固設さ
れ、出口オリフィスを規定することを特徴とする請求項
1に記載のディストリビュータのブレード。
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Country | Link |
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EP (1) | EP0919698B1 (ja) |
JP (1) | JP3844609B2 (ja) |
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