JP3330503B2 - タービンの分配器用羽根 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービンの分配器
用羽根を対象する。

【０００２】特に航空機のタービンエンジンの性能はこ
れまで絶え間なく改良され、最良化されてきた。

【０００３】とりわけ、一つあるいは複数のタービンの
入口における温度についてこのことがいえる。この温度
のレベルの増大によって、比消費量ゲインを得ることが
できる。すなわち、航空機の行動半径を大きくするかあ
るいはまた搭載する燃料量を少なくすることができる。
こうした温度の増大はまた推進力を大きくすることもで
きる。

【０００４】現在の高性能タービンエンジンは、１６０
０℃近い温度に耐えることができるタービンの案内羽根
を備えている。

【０００５】このような羽根は、強力な冷却システム及
び非常に洗練された内部流路システムを必要とする。

【０００６】従来の技術については、特許明細書ＥＰ−
Ａ−０５６２９４４、ＦＲ−Ａ−２０７１６６５、ＦＲ
−Ａ−２４７３６２１、ＥＰ−Ａ−００３４９６１、Ｅ
Ｐ−Ａ−０５２７５５４及びＦＲ−Ａ−２６７２３３８
に記されている。これらの資料においては、内部対流と
保護フィルムという二つの大きな方法によって冷却が得
られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とするの
は、翼の下面と上面との間で非常に均等な温度レベルを
得ることができるような冷却された羽根である。

【０００８】したがって、本発明は、ガス機関から出る
加熱ガス流の主要流を部分的に制限する内側ベッドプレ
ート及び外側ベッドプレートと、ベッドプレート間を径
方向に延びており、互いに分離され、凹形側壁（下面）
と凸形側壁（上面）によって連結されている前縁及び後
縁を有している中空の空力学部分と、前記羽根の内側を
前縁流路と主空洞に分ける径方向の隔壁と、前記羽根の
内側に備えられた冷却装置とを有しており、この冷却装
置は特に、主空洞内で軸方向に配置されている、冷却気
の流れを受容してこの冷却気を前記側壁の内側面の一部
に対して誘導するための孔の空いた管状パッキンを備え
ており、このパッキンが、前記側壁を起点として、空力
学的部分の内側に突出している互いに間隔をあけた縦方
向リブによって前記側壁から引き離されており、前記側
壁にぶつかる冷却気が、後縁中に設けられたスリットに
よって主要流内に送り返されるというタービンの分配器
の羽根に関するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、管状の
パッキンは、ベッドプレート間を延びており、前記パッ
キンの内側を凹形側壁側に位置する下面空洞と凸形側壁
側に位置する上面空洞とに分ける防水隔壁を備えてお
り、下面空洞は外側ベッドプレートの近くの先端におい
て閉鎖隔壁によって塞がれており、さらに、外側ベッド
プレートから一緒に供給される分離された二つの冷却回
路を備えている。第１の回路は、径方向の隔壁とパッキ
ン中で内側ベッドプレートの近くに設けられた通路を通
して、前縁の流路と下面空洞を備えており、第２の回路
は、内側ベッドプレートの内側防水プレート中に設けら
れた孔によって連絡している内側ベッドプレートの冷却
手段と上面空洞を備えている。

【００１０】さらに、以下の有利な措置がとられること
が好ましい。

【００１１】・前縁の流路に擾乱器が取り付けられてい
る。

【００１２】・擾乱器が側壁の縦方向リブの間に備えら
れている。

【００１３】・接続バーによって、管状パッキンの下流
で側壁が連結されている。

【００１４】添付の図面を参照して、以下に本発明の他
の利点及び特徴を例示的に説明する。

【００１５】

【発明の実施の形態】添付の図面は、内側ベッドプレー
ト３と外側ベッドプレート４との間をタービンの回転軸
に対して径方向に延びている中空の空力学的部分２を有
するタービン分配器の冷却羽根１を示している。タービ
ン分配器は、羽根の間を加熱ガス流が通ることができる
ように、内側では内側ベッドプレート３によって、また
外側では外側ベッドプレート４によって画定されている
環状羽根輪を形成するように星型に並んで配置された複
数の固定羽根１で構成されており、この加熱ガスは前記
分配器の上流に位置する燃焼室から出るものである。加
熱ガスは、タービンの可動羽根を予め設定された角度で
動かすように分配器の固定羽根の空力学的部分によって
そらすことができる。

【００１６】羽根１の空力学的部分２は上流に前縁５を
下流に後縁６を有しており、二つの側壁７と８は前縁５
を後縁６に連結させ、側壁７は凹形（下面）であり、側
壁８は凸形（上面）である。ベッドプレート３と４の間
を延びている滑らかな径方向隔壁９は、側壁７と８を連
結させ、羽根の中央において、空力学的部分２の内側を
前縁流路１０と主空洞１１に分けている。

【００１７】流路１０は前縁５の近くに位置している。
この流路１０は内側に向かってまた内側ベッドプレート
３に向かって傾斜させることができる擾乱器（ｐｅｒｔ
ｕｒｂａｔｅｕｒｓ）１２を備えている。擾乱器１２は
下面及び上面上に配置されており、強制対流によって熱
交換を促す。

【００１８】孔の空いた管状パッキン１３は主空洞１１
内に位置している。このパッキン１３は、主空洞１１
を、凹形側壁７の側に位置する下面空洞１５と、凸形側
壁８の側に位置する上面空洞１６に分けることができる
ように、羽根１の弦にほぼ平行な方向で、ベッドプレー
ト３と４の間を延びている防水隔壁１４を有している。
パッキン１３は、羽根１のさまざまな高さに位置し、側
壁７と８から羽根１の空力学的部分の内側に突出してい
る複数の縦方向リブによってその収納部内に誘導され、
そこに保持されている。リブ２２の間に位置している流
路１７中では、羽根１の内壁上に、内部の熱交換を促す
ための空力学的擾乱器１８が配置されている。

【００１９】下面空洞１５は、外側ベッドプレート４の
近くの先端において、閉鎖壁１９によって塞がれてい
る。

【００２０】図４にはっきり示されているように、前縁
流路１０と下面空洞１５は、径方向隔壁９と羽根の軸に
あるパッキン１３中に、さらに好ましくは内側防水プレ
ート２０の上方に設けられた通路３０によって連絡して
いる。この防水プレート２０は、反対に、上面空洞１６
が内側ベッドプレート３の冷却手段４０と連絡すること
ができるようにこの上面空洞１６の正面に孔２１を有し
ている。

【００２１】下面側に配置されたリブ２２と上面側に配
置されたリブ２２は、パッキン１３の下流に位置する混
合ゾーン２５まで延びている。この混合ゾーン２５と後
縁６との間では、側壁７と８が接続バー２６によって連
結されており、この接続バーによって、二つの側壁７と
８の機械的連結が可能になり、さらにパッキン１３の下
流における空気の攪拌を行うことができる。下面側の後
縁６にはスリット３２が備えられている。

【００２２】羽根１、径方向隔壁９、リブ２２、擾乱器
１２と１８、さらに接続バー２６は、鋳造される単体部
品を形成する。パッキン１３は金属部品である。分配器
のエレメントの集合体である羽根１、パッキン１３、内
側防水プレート２０と外側防水プレート２７は、ろう付
けによって一体化されている。

【００２３】上記の羽根１は、前縁流路１０と通路３０
と下面空洞１５によって画定される第１の回路と、上面
空洞１６と孔２１と内側ベッドプレート３の冷却回路４
０によって限定される第２の回路の二つの内部回路を備
えている。これらの二つの回路は、たとえばコンプレッ
サから出る冷気の同一冷却源を起点にして外側ベッドプ
レート４から供給され、混合ゾーン２５で合流する。

【００２４】前縁流路１０には、矢印Ｆ１の方向で、羽
根のヘッドから軸に向かって循環する一定量の冷気が供
給される。この結果、この冷気が羽根１の前縁を冷却す
る。このように再加熱された一定量の空気は、パッキン
１３の軸に到達し、通路３０によって下面空洞１５中に
はいりこむ。

【００２５】下面空洞中を空気が矢印Ｆ２の方向で上昇
すると、空気は下面側のパッキン１３の孔３１から逃げ
る。そして空気は、混合ゾーン２５に到達するために縦
方向リブ２２の間を循環する。

【００２６】上面空洞１６は、同一源から供給されるこ
とから、前縁の流路１０に供給されるのと同じ温度及び
同じ圧力をもつ空気を羽根のヘッドにおいて供給され
る。この空気は矢印Ｆ３の方向で上面空洞１６中を循環
する。こうして一定量の空気が上面側のパッキン１３の
孔３１から逃げていく。この空気は、混合ゾーン２５に
達するために縦方向リブ２２の間を循環する。

【００２７】混合ゾーン２５から、隔壁７と８にぶつか
った二つの空気の流れは、後縁に向かって流れて行き、
矢印Ｆ７の方向で、スリット３２によって加熱ガス流管
中に排出される。

【００２８】上面空洞１６の下端は、孔２１によって開
放されている。その結果、この下端から内側ベッドプレ
ート３の冷却空気を通し（矢印Ｆ４、Ｆ５）、この空気
を排出することができる（Ｆ６）。

【００２９】擾乱器１２及び１８と接続バー２６は、冷
却気の強力な攪拌を行う。

【００３０】反転の瞬間に、前縁流路１０の一定量の冷
却空気が下面空洞１５に向かって流れることを容易にす
るために、羽根の軸に局所的な拡張部を備えていること
が好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】下側ベッドプレートをともなう本発明による羽
根の一部の斜視図である。

【図２】二つの冷却回路中の冷却気の循環を概略的に示
す羽根の前縁と後縁を通る中央平面に沿った断面図であ
る。

【図３】連続する複数の羽根の位置をともなうタービン
分配器の内側ベッドプレートの斜視及び展開図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶに沿った羽根の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷却羽根 ３ 内側ベースプレート ６ 後縁 ７、８ 側壁 １０ 前縁流路 １１ 中央空洞 １３ パッキン １５ 下面空洞 １６ 上面空洞 ２６ 接続バー ３２ スリット Ｆ１、Ｆ２ 第１の冷却回路 Ｆ３、Ｆ４ 第２の冷却回路 Ｆ７ 主要流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 田澤 英昭 (56)参考文献 特開 昭48−29917（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−264706（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−156901（ＪＰ，Ａ) 米国特許4252501（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01D 9/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス機関から出る加熱ガス流の主要流を
   部分的に制限する内側ベッドプレート（３）及び外側ベ
   ッドプレート（４）と、ベッドプレート（３、４）間を
   径方向に延びており、互いに分離され、凹形側壁（７）
   （下面）と凸形側壁（８）（上面）によって連結されて
   いる前縁（５）及び後縁（６）を有する中空の空力学的
   部分（２）と、前記羽根（１）の内側を前縁流路（１
   ０）と主空洞（１１）とに分ける径方向隔壁（９）と、
   前記羽根（１）の内側に取り付けられた冷却装置とを備
   えるタービン分配器の羽根であって、この冷却装置は特
   に、前記主空洞（１１）内で軸方向に配置されている、
   冷却気の流れを受容してこの冷却気を前記側壁（７、
   ８）の内側面の一部に対して誘導するための孔の空いた
   管状パッキン（１３）を備えており、このパッキン（１
   ３）は、前記側壁（７、８）を起点として、空力学的部
   分（２）の内側に突出している互いに間隔をあけた縦方
   向リブ（２２）によって前記側壁（７、８）から引き離
   されており、前記側壁（７、８）にぶつかる冷却気は、
   後縁（６）に設けられたスリット（３２）によって主要
   流中に送り返され、管状パッキン（１３）が、ベッドプ
   レート（３、４）の間を延びており、前記パッキン（１
   ３）の内側を凹形側壁（７）の側に位置する下面空洞
   （１５）と凸形側壁（８）の側に位置する上面空洞（１
   ６）とに分ける防水隔壁（１４）を備えており、下面空
   洞（１５）は、外側ベッドプレート（４）の近くの先端
   において閉鎖隔壁（１９）によって塞がれており、さら
   に、径方向隔壁（９）及びパッキン（１３）中で内側ベ
   ッドプレート（３）の近くに設けられた通路（３０）を
   通して、前縁流路（１０）と下面空洞（１５）を備えて
   いる第１の回路と、内側ベッドプレート（３）の内側防
   水プレート（２０）に設けられた孔（２１）によって連
   絡している内側ベッドプレート（３）の冷却手段（４
   ０）と上面空洞（１６）を備えている第２の回路であ
   る、外側ベッドプレート（４）から一緒に供給される分
   離された二つの冷却回路を備えていることを特徴とする
   タービンの分配器用羽根。
2. 【請求項２】 前縁流路（１０）に擾乱器（１２）が取
   り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の羽
   根。
3. 【請求項３】 側壁（７、８）の縦方向リブ（２２）の
   間に擾乱器（１８）が備えられていることを特徴とする
   請求項１または２に記載の羽根。
4. 【請求項４】 接続バー（２６）が管状パッキン（１
   ３）の下流で側壁（７、８）を連結させることを特徴と
   する請求項１から３のいずれか一項に記載の羽根。