JP3365005B2 - タービン静翼の冷却装置 - Google Patents
タービン静翼の冷却装置Info
- Publication number
- JP3365005B2 JP3365005B2 JP26761993A JP26761993A JP3365005B2 JP 3365005 B2 JP3365005 B2 JP 3365005B2 JP 26761993 A JP26761993 A JP 26761993A JP 26761993 A JP26761993 A JP 26761993A JP 3365005 B2 JP3365005 B2 JP 3365005B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- pipe
- turbine
- stationary blade
- medium transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
置に係り、特に、ヒートパイプを利用してタービン静翼
の冷却を図る技術に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図3は、航空機に使用されるガスタービ
ンエンジン(ターボファンエンジン)の構造例を示すも
のである。図中符号1は空気取入口、2は低圧圧縮機、
3はファン空気排出ダクト、4は高圧圧縮機、5は燃焼
室、6は高圧タービン、6aはタービン軸、7は低圧タ
ービン、8は排気ダクト、9はディスク、10は動翼、
11はケーシング、12は静翼(タービン静翼)、13
はバイパスダクト、14はバイパス空気流路である。 【0003】従来、低圧圧縮機2、高圧圧縮機4、高圧
タービン6及び低圧タービン7の部分において、例えば
静翼12を冷却する方法として、静翼12の内部に蛇行
状態等の冷却流路を形成しておいて、抽気した冷却空気
を送り込んで冷却する技術や、冷却空気を静翼12の前
縁部等に噴出して、その近傍の冷却を促進させる技術が
考えられている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、静翼12の内
部に冷却流路を形成する技術であると、冷却空気との接
触性を向上させるように冷却流路の数を多くすると、静
翼12の強度に悪影響を及ぼすことになり、そして、冷
却空気を静翼12から噴出するようにすると、特に、高
圧タービン6等に不要の冷却空気を送り込むことになっ
て、ガスタービンの熱効率を低下させる要因の一つとな
る。 【0005】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、冷却空気を静翼の内部に送り込むことなく、静
翼を効果的に冷却することを目的としている。 【0006】 【課題を解決するための手段】タービン静翼をヒートパ
イプの熱伝達によって冷却するものであって、各タービ
ン静翼にヒートパイプの吸熱部が配されるとともに、バ
イパスエアダクトの内部の上半分に熱交換部が配置さ
れ、前記ヒートパイプの放熱部が前記熱交換部に接続さ
れ、前記吸熱部と前記放熱部とは熱媒移送管により接続
されており、下半分の吸熱部は、前記熱媒移送管が静翼
から半径内方向に引き出され、周方向に沿って導かれた
後、所定の静翼の内部を貫通して静翼の外側まで引き出
されて前記バイパスエアダクトに接続され、上半分の吸
熱部は、熱媒移送管が静翼から半径外方向に引き出され
て所定の放熱部に接続されている構成のタービン静翼の
冷却装置としている。 【0007】 【作用】タービン静翼が高温になると、タービン静翼か
らヒートパイプの吸熱部への熱伝導による熱移動が行な
われ、ヒートパイプの内部液体が蒸気化して上方に導か
れる。蒸気はヒートパイプの内部を通って放熱部まで上
昇する。放熱部は、バイパスエアダクトの中のバイパス
空気との熱交換によって冷却され、蒸気が凝縮されて液
体となる。この凝縮液は、重力に基づいてヒートパイプ
の中のウイックにより吸熱部まで戻される循環をする。
これらの内部液体の蒸発及び凝縮に際して、放熱部がバ
イパスエアダクトの内部の上半分に配されていると、蒸
気が昇り一方の伝達路及び凝縮液が下り一方の伝達路を
経由することになって、循環時の抵抗が低減される。 【0008】 【実施例】以下、本発明に係るタービン静翼の冷却装置
の一実施例について、図1及び図2に基づいて説明す
る。図1及び図2において、符号20はヒートパイプ、
21は吸熱部、22は熱媒移送管、23は放熱部、24
は放熱フィン、A,B,C,D,E,Fは屈曲部、Tは
上側熱交換部、Rは右側熱交換部、Lは左側熱交換部で
ある。 【0009】前記ヒートパイプ20は、静翼12の環境
温度範囲を勘案して内部流体が選定され、例えば使用温
度範囲が500〜1200℃のカリウムやナトリウム等
の金属流体が適用される。内部流体がカリウムやナトリ
ウムである場合には、熱媒移送管22の材質(パイプ
材)として、ステンレス鋼,ニッケル,インコネル等が
適用され、熱媒移送管22に挿入されるウイック材とし
ては、セラミックス繊維や金属繊維等が適用される。 【0010】前記吸熱部21は、各静翼12の内部に一
体に埋設されるとともに、熱媒移送管22によって、バ
イパス空気流路14の上半分に配される各熱交換部T,
R,Lに対して接続される。 【0011】前記熱媒移送管22は、図1に示すよう
に、各静翼12の配置にともなってリング状に配される
吸熱部21の一つと、半円状に配される放熱部23の一
つとを接続するが、その際に、下半分の吸熱部21にあ
っては、右側熱交換部R及び左側熱交換部Lと接続さ
れ、上半分の吸熱部21にあっては、上側熱交換部Tと
接続される。つまり、下半分の吸熱部21に対しては、
図2に示すように、熱媒移送管22が、静翼12から半
径内方向に引き出された後に、屈曲部Aで周方向に曲げ
られて周方向に沿って導かれ、屈曲部Bで半径外方向に
曲げられた後、その近傍の静翼12の内部を貫通して静
翼12の外側まで引き出され、次いで屈曲部Cで周方向
に曲げられて周方向に沿って導かれてから、屈曲部Dで
曲げられることにより、放熱部23に接続される。そし
て、上半分の吸熱部21に対しては、図1に示すよう
に、静翼12から半径外方向に引き出されて、例えば屈
曲部E,Fで2回屈曲させられた後、上側熱交換部Tの
範囲の放熱部23に接続される。 【0012】このように構成されているタービン静翼の
冷却装置にあって、両圧縮機2,4及び両タービン6,
7が作動状態になると、静翼12が高温雰囲気に晒され
て、静翼12が温度上昇する。 【0013】この際に、静翼12の熱は、熱伝導によっ
てヒートパイプ20の吸熱部21に伝達され、ヒートパ
イプ20の内部液体の蒸気化が生じ、潜熱(気化熱)を
奪うことによって静翼12を冷却する。 【0014】ヒートパイプ20の吸熱部21において、
吸熱によって蒸気化した内部流体は、例えば図2の実線
の矢印で示すように、熱媒移送管22の中を順次上昇し
て、放熱部23まで導かれる。 【0015】放熱部23は、バイパスダクト13におけ
るバイパス空気流路14に送り込まれているバイパス空
気との熱交換によって冷却され、放熱部23における内
部の蒸気の凝縮液化が生じて潜熱分の熱を放出する。 【0016】放熱部23の凝縮液は、例えば図2の破線
の矢印で示すように、熱媒移送管22の中のウイックを
経由して重力の作用に基づいて吸熱部21まで流下し、
再び蒸気化して熱媒移送管22に沿って上昇する。 【0017】これらの蒸気の上昇及び液体の流下に際し
ては、図2で代表しているように、下半分の静翼12を
右側熱交換部Rまたは左側熱交換部Lに接続し、その熱
媒移送管22が屈曲部A,B,C,Dで曲げられて、上
り一方及び下り一方の伝達路を経由することによって、
円滑な循環が行なわれる。そして、上半分の静翼12に
あっては、熱媒移送管22によって吸熱部21からその
外側に配された熱媒移送管22が、必要に応じて2箇所
の屈曲部E,Fで曲げられて、蒸気及び液体が上り一方
及び下り一方の伝達路を経由することによって、円滑な
循環が行なわれる。 【0018】〔他の実施態様〕本発明にあっては、実施
例に代えて以下の技術を採用することができる。 a)バイパス空気流路14の下半分に、上側熱交換部
T、右側熱交換部R及び左側熱交換部Lに見合った流路
抵抗を付与するために、他の箇所を冷却するための熱交
換部やダミー部材を配すること。 b)ヒートパイプ20における吸熱部21、熱媒移送管
22または放熱部23に、複数の静翼12が並列状態に
接続されて、内部流体が共用されること。 【0019】 【発明の効果】本発明に係るタービン静翼の冷却装置に
よれば、以下のような効果を奏する。 (1) タービン静翼とバイパスダクトの内部とにヒー
トパイプを配して、タービン静翼を冷却するものである
から、冷却空気を静翼の内部に送り込むことなく、ヒー
トパイプとの間で熱伝導に基づく熱交換を行ない、静翼
を効果的に冷却することができる。 (2) バイパスエアダクトの内部の上半分に、ヒート
パイプの放熱部が配されることにより、蒸気の上昇路を
上り一方及び凝縮液の下降路を下り一方として、循環路
の抵抗を軽減し、熱交換効率を向上させることができ
る。
例を示す横断面図である。 【図2】図1の静翼とヒートパイプとの関係を示す拡大
図である。 【図3】ガスタービンエンジンの構造例を示す正断面図
である。 【符号の説明】 1 空気取入口 2 低圧圧縮機 3 ファン空気排出ダクト 4 高圧圧縮機 5 燃焼室 6 高圧タービン 7 低圧タービン 8 排気ダクト 11 ケーシング 12 静翼(タービン静翼) 13 バイパスダクト 14 バイパス空気流路 20 ヒートパイプ 21 吸熱部 22 熱媒移送管 23 放熱部 24 放熱フィン A,B,C,D,E,F 屈曲部 T 上側熱交換部 R 右側熱交換部 L 左側熱交換部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 タービン静翼をヒートパイプの熱伝達に
よって冷却するものであって、各タービン静翼にヒート
パイプの吸熱部が配されるとともに、バイパスエアダク
トの内部の上半分に熱交換部が配置され、前記ヒートパ
イプの放熱部が前記熱交換部に接続され、前記吸熱部と
前記放熱部とは熱媒移送管により接続されており、 下半分の吸熱部は、前記熱媒移送管が静翼から半径内方
向に引き出され、周方向に沿って導かれた後、所定の静
翼の内部を貫通して静翼の外側まで引き出されて前記バ
イパスエアダクトに接続され、 上半分の吸熱部は、熱媒移送管が静翼から半径外方向に
引き出されて所定の放熱部に接続されていることを特徴
とするタービン静翼の冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26761993A JP3365005B2 (ja) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | タービン静翼の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26761993A JP3365005B2 (ja) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | タービン静翼の冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07119489A JPH07119489A (ja) | 1995-05-09 |
JP3365005B2 true JP3365005B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=17447216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26761993A Expired - Fee Related JP3365005B2 (ja) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | タービン静翼の冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3365005B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7900437B2 (en) * | 2006-07-28 | 2011-03-08 | General Electric Company | Heat transfer system and method for turbine engine using heat pipes |
US7845159B2 (en) * | 2006-08-31 | 2010-12-07 | General Electric Company | Heat pipe-based cooling apparatus and method for turbine engine |
FR2915520B1 (fr) * | 2007-04-30 | 2012-05-25 | Snecma | Ensemble moteur comprenant un ou plusieurs caloducs pour le refroidissement d'un compresseur haute pression |
FR2920483B1 (fr) * | 2007-08-30 | 2009-10-30 | Snecma Sa | Generation d'electricite dans une turbomachine |
US20110100020A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | General Electric Company | Apparatus and method for turbine engine cooling |
JP6585073B2 (ja) * | 2015-04-02 | 2019-10-02 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ターボ機械におけるホイールおよびバケットのためのヒートパイプ温度管理システム |
US20160290232A1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | General Electric Company | Heat pipe cooling system for a turbomachine |
US9797310B2 (en) | 2015-04-02 | 2017-10-24 | General Electric Company | Heat pipe temperature management system for a turbomachine |
US10400675B2 (en) * | 2015-12-03 | 2019-09-03 | General Electric Company | Closed loop cooling method and system with heat pipes for a gas turbine engine |
-
1993
- 1993-10-26 JP JP26761993A patent/JP3365005B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07119489A (ja) | 1995-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8459040B2 (en) | Rear hub cooling for high pressure compressor | |
US9797310B2 (en) | Heat pipe temperature management system for a turbomachine | |
US7966807B2 (en) | Vapor cooled static turbine hardware | |
EP3075985A1 (en) | Heat pipe cooled turbine casing system for clearance management | |
CN109477434B (zh) | 用于冷却在燃气涡轮发动机内的部件的系统和方法 | |
EP3075953A1 (en) | Heat pipe temperature management system for a turbomachine | |
EP2003311B1 (en) | Hybrid cooling of a gas turbine engine | |
US7600382B2 (en) | Turbine engine with interstage heat transfer | |
EP3239479A1 (en) | Fluid cooling system for a gas turbine engine and corresponding gas turbine engine | |
CN106917683B (zh) | 燃气涡轮发动机及用于其的冷却系统 | |
GB2136880A (en) | Anti-icing of gas turbine engine air intakes | |
JP2002534627A (ja) | ガスタービンエンジン用のレキュペレータ | |
JP2011094626A (ja) | タービンエンジン冷却のための装置及び方法 | |
JP2012026441A (ja) | ハイブリッド発電システム及びその方法 | |
US20100054926A1 (en) | System and method for thermal management of a gas turbine inlet | |
JP2001342849A (ja) | ガスタービンエンジン | |
JP3365005B2 (ja) | タービン静翼の冷却装置 | |
EP3244039A1 (en) | Heat exchange system for a power gearbox, a power and a turbo engine with a power gearbox | |
EP3075956A1 (en) | Heat pipe intercooling system for a turbomachine | |
EP3277940B1 (en) | Heat pipe temperature management system for wheels and buckets in a turbomachine | |
US11248486B2 (en) | Aircraft turbine-engine module casing, comprising a heat pipe associated with a sealing ring surrounding a movable impeller of the module | |
EP4105464A1 (en) | Turbofan engine, cooling system and method of cooling an electric machine | |
CN116398298A (zh) | 一种航空发动机高压涡轮转子引气预冷方法及系统 | |
BELTRAN et al. | Heat pipe applications in aircraft propulsion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20021001 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071101 Year of fee payment: 5 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081101 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091101 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091101 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101101 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111101 Year of fee payment: 9 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111101 Year of fee payment: 9 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |