JP2013515893A - タービンステータの冷却方法および前記方法を実装する冷却システム - Google Patents
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Abstract
Description
二段式タービンを用いるよりも実質的に小さな流出口の静圧が得られることを可能にする、二段式タービンと同じ膨張率で作動する一段式タービン。
特にスルーシャフトの構造で使用される軸対称形ノズルを備えたエンジン。
冷却は、上流のステータとステータに隣接する下流のリング支持体とを備える少なくとも一対の部品を対象とし、そのような冷却は、逐次冷却および混合冷却のためには上流のステータのレベルで、並行冷却および混合冷却のためには各部品のレベルで周囲空気を取り込むことによって、両方部品内に同一の空気流を連続的に循環させる逐次モード、各部品内の空気流とは独立して循環させる並行モード、あるいは、同一流れの連続循環と2番目の部品内での独立した循環とによる混合モードで実施される、
流出路内への下流の再誘導は平行な排気部で実装され、
取り込まれる空気は、冷却されるべき少なくとも1つのエンジン部品、例えばケーシングのアーム上のリング支持体の保持ロックなどとも接触される。
冷却されるべき分配器の各翼内の空気循環流入口に面したケーシング内に開口部が形成され、このような循環は、少なくとも2つのチャネル、ならびにタービンの流出路内の空気流出口を備えた半径方向回路によって実施され、
空気流の圧力を均一化するように、かつ静翼のより充分な冷却を実装するように、2つのチャネルの間に軸対称形の空洞が設けられ、
分配器とタービンのロータの密封リング支持体とは、分配器の翼の流出口内の連通チャネルによって逐次的に冷却される。このチャネルはリング支持体の外側と半径方向に連絡した空洞の中に通じ、次いでリング支持体内に設けられた少なくとも1つのオリフィスを通ってタービンの流出路に向かい、
リング支持体は、連通チャネルを形成するように、ケーシングと分配器の、セクター化されたまたはされていない羽根付きフランジを封入することが可能な少なくとも1つの上流フックを有し、
分配器の各翼のチャネルは、空洞の中に直接通じて連通チャネルを形成する延長部を備え、
冷却は並行モードで実施され、分配器の翼の半径方向回路は、ロータのリング支持体内にそれを横断して流出路に至るように配置されたチャネル流入口に面して通じ、リング支持体の反対側のケーシング内にオリフィスが形成されて、周囲空気流を引き込みによって取り込み、流出オリフィスによって空洞およびリング支持体を横断する並行空気循環回路を形成し、
取り込まれる空気との熱交換を向上させるように、リング支持体の冷却回路の空洞内にリング形状の穿孔付き金属シートが設けられ、
冷却は、上述の逐次または並行空気循環を組み合わせることによって逐次および/または並行モードで実施され、
空気循環は、このような循環に関与するステータ翼および/またはケーシングの構造に羽根を配列することによって実装され、
少なくとも1つの空気回路に、ケーシング内に配置された開口部のレベルに位置付けられることが可能な逆流防止空気弁が設けられる。
Claims (10)
- 上流のステータ(7)とステータ(7)に隣接する下流の可動羽根(11)の密封リング支持体(9)とを備える少なくとも一対の部品が設けられた、全ての作動速度で正値のCpを有する、冷却が望まれる構造を排気部に有するエンジンのタービン(1)の部品(7、9)を冷却する方法にして、冷却されるべき少なくとも1つの部品(7、9)のレベルでの吸引によって周囲空気流(FS、FS’)を取り込み(15、54)、続いて横断させて前記部品(7、9)に連絡した強制対流(19、24、52、26、30)を作り出し、次いで下流の空気を流出路(13)内に再誘導(42、56)することから成る方法であって、
冷却は、逐次冷却および混合冷却用には上流のステータ(7)のレベルで、並行冷却および混合冷却用には各部品(7、9)のレベルで周囲空気を取り込むことによって、両方部品内(7、9)に同一の空気流(FS)を連続的に循環させる逐次モード、それぞれの両方部品(7、9)内の空気流(FS、FS’)とは独立して循環させる並行モード、あるいは同じ流れ(FS)を両方部品内に連続的に循環されることと2番目の部品(9)内で第2流れ(FS’)を独立して循環させることによる混合モードで実施されることを特徴とする、方法。 - 流出路(13)内への下流の再誘導(52、56)が平行な排気部で実装される、請求項1に記載の冷却方法。
- 請求項1または2のいずれかに記載の方法を実装するためのターボ機械のタービンを冷却するシステムにして、静翼を備えた分配器の上流のステータ(7)とステータ(7)に隣接する下流の可動羽根を備えたロータ(11)の密封リング支持体(9)とから成る冷却されるべき少なくとも一対の部品と、タービンケーシング(3)および流出路(13)と、少なくとも1つの冷却されるべき部品(7、9)に面したケーシング(3)内の少なくとも1つの開口部(15、54)と、そのような部品(7、9)に連絡した強制空気循環(19、24、26)と、経路(13)内の少なくとも1つの下流の流出口(42、56)とを備えるシステムであって、
分配器(7)とタービンロータの密封リング支持体(9)との冷却は逐次的に実施され、分配器(7)の翼の流出口内の連通チャネル(3l、7l、24p)は、リング支持体(9)の外側(Fe)と半径方向に連絡した空洞(26)の中に通じ、次いでリング支持体(9)内に設けられた少なくとも1つのオリフィス(40)を通ってタービンの流出路(13)に向かうことを特徴とする、システム。 - 冷却されるべき分配器の各翼(7)内の空気循環流入口(17)に面したケーシング(3)内に開口部(15)が形成され、そのような循環は、少なくとも2つのチャネル(19、24)を備える半径方向の回路、ならびにタービンの流出路(13)内の空気流出口(42)によって実施される、請求項3に記載の冷却システム。
- 流れ(FS)の圧力を均一化するように、静翼(7)のより充分な冷却を実装するように、2つのチャネル(19、24)の間に軸対称形空洞(25b)が設けられる、請求項4に記載の冷却システム。
- リング支持体が、連通チャネルを形成するように、ケーシングと分配器の翼との羽根付きフランジ(3b、7b)を封入することが可能な少なくとも1つの上流のフック(32)を有する、請求項5に記載の冷却システム。
- ステータの各翼(7)の循環チャネル(19、14)が、空洞(26)の中に直接通じて連通チャネルを形成する延長部(24p)を備える、請求項6に記載の冷却システム。
- リング(9)の冷却回路の空洞(26)内にリング形状の穿孔付き金属シート(30)が設けられる、請求項3から7のいずれかに記載の冷却システム。
- 請求項1または2のいずれかに記載の方法を実装するターボ機械のタービンを冷却するシステムにして、静翼を備えた分配器の上流のステータ(7)とステータ(7)に隣接する下流の可動羽根を備えたロータ(11)の密封リング支持体(9)とから成る冷却されるべき少なくとも一対の部品と、タービンケーシング(3)および流出路(13)と、少なくとも1つの冷却されるべき部品(7、9)に面したケーシング(3)内の少なくとも1つの開口部(15、54)と、そのような部品(7、9)に連絡した強制空気循環(19、24、26)と、流出路(13)内の少なくとも1つの下流の流出口(42、56)とを備えるシステムであって、
冷却は並行モードで実施され、分配器(7)の翼の半径方向回路は、ロータのリング支持体(9)を横断して流出路(13)に至るように、そこに配置されたチャネル流入口(52)の反対側に通じ、周囲空気流(FS’)を吸引によって取り込み、空洞(26)およびリング支持体(9)を流出オリフィス(56)を通って横断する並行空気循環回路を形成するように、リング支持体(9)に面したケーシング(3)内にオリフィスが形成されることを特徴とする、システム。 - 請求項1または2のいずれかに記載の方法を実装するターボ機械のタービンを冷却するシステムにして、
静翼を備えた分配器の上流のステータ(7)とステータ(7)に隣接する下流の可動羽根を備えたロータ(11)の密封リング支持体(9)とから成る冷却されるべき少なくとも一対の部品と、タービンケーシング(3)および流出路(13)と、少なくとも1つの冷却されるべき部品(7、9)に面したケーシング(3)内の少なくとも1つの開口部(15、54)と、そのような部品(7、9)に連絡した強制空気循環(19、24、26)と、経路(13)内の少なくとも1つの下流の流出口(42、56)とを備えるシステムであって、
冷却は、請求項3から8のいずれかに記載の逐次モード冷却のための、両方部品(7、9)内での同一流れ(FS)の連続循環と、前記請求項に記載の並行モード冷却のための、2番目の部品(9)内での独立した流れ(FS)の循環とによって、混合モードで実行されることを特徴とする、システム。
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