JP6687335B2 - タービン排出部の内側ケーシングのための冷却通路 - Google Patents

Description

本発明は、全体的に、ガスタービンの排気セクションの冷却に関し、より詳細には、排気セクションにおけるガスタービンの内側ケーシング上のストラットの冷却に関する。

ガスタービンエンジンは、燃料と加圧空気との混合気を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生し、これがタービンブレードを駆動して、排気セクションにおいて軸受及びケーシングにより支持されるシャフトを回転させる。シャフトの回転は、タービンにおけるかなりの熱量を発生する可能性がある。また、排気セクションを通って流れる高温タービン排気ガスは、排気セクションにおける排気ケーシングに熱を伝達することができる。

ガスタービンの排気セクションにおける内側ケーシングは、タービンエンジンからの排気ガスによって加熱される。内側ケーシングはまた、ケーシングにおいてシャフトによる摩擦に起因して発熱を生じる可能性がある。タービン排気構成要素の内側ケーシングは、分割ラインでの及び内側ケーシングに接続されたストラットの根元でのフランジなど、内側ケーシングにわたる本体質量の差違に起因して十分且つ均一には冷却されない場合がある。ストラットの非均等な冷却により、内側ケーシングの異なる領域において熱収縮及び熱膨張に差違が生じし、熱応力に関連する損傷が誘起される可能性がある。

排気セクションを通る冷却流体の流れを用いたタービン排気ケーシング構成要素を冷却する方法が記載されている。冷却システムは、米国特許第７，４９３，７６９号、第６，５７８，３６３号、第７，３７３，７７３号；２０１３／００６４６４７号；及び２０１３／００８４１７２号にて開示されている。

米国特許第７，４９３，７６９号明細書

ストラットの根元及び内側ケーシング上の分割ラインフランジの均一な冷却のためタービン排気セクションにおいて冷却流を提供する内側ケーシング冷却システムが想起され本明細書で開示される。

冷却通路を含み、各通路が壁を貫通して冷却流体源から壁の外面まで延びている環状内側ケーシングと、内側ケーシングの外面から外向きに延びたストラットと、を備え、冷却通路は、該冷却通路のペアがストラットの各々の対向する側部上にあり、各ペアの冷却通路が対応するストラットに対して等距離にあるように内側ケーシング上に配列される、タービンの内側ケーシング組立体が開示される。

冷却通路は、内側ケーシングの外面を通って軸方向に延びる分割ラインの対向する側部上に冷却通路のペアを含むことができ、分割ラインの対向する側部上の冷却通路のペアは各々、分割ラインから等距離にある。冷却通路は、内側ケーシングの周囲の周りに等距離に配列されていなくてもよい。冷却通路は、内側ケーシング軸線に沿ってストラットの前方及び後方に環状アレイで配列された冷却通路を含むことができる。冷却通路は、通路を通ってストラットに向けて冷却流を配向するような向きにすることができる。

タービン排気セクションは、タービンからの排気ガスを受け取るように構成され、外側ケーシングハウジングと内側ケーシングハウジングとを含む外側環状ダクトと、内側ケーシングハウジングと外側ケーシングハウジングとの間に延び且つ外側環状ダクトを貫通して延びるストラットと、外側環状ダクトと同軸であり、冷却空気を受け取るように構成され、該冷却空気を内側ケーシングハウジングに提供する内側環状ダクトと、を備え、内側ケーシングが、冷却空気のための冷却通路を備えた外壁を含み、各冷却通路が外壁を貫通して延びて、冷却空気が外壁の外面に流れることができるようにし、冷却通路は、冷却通路のペアがストラットの各々の対向する側部上にあり、各ペアにおける冷却通路が対応するストラットに対して等距離にあるように内側ケーシング上に配列される。

冷却通路を有する従来の内側ケーシングの前面の正面図。 冷却通路を有する従来の内側ケーシングの裏面の正面図。 ストラットの付近に均一に配列された冷却通路を含む内側ケーシングを有するガスタービンの排気セクションの側面図。 ストラット付近の冷却通路の配列を示す内側ケーシングの前面の正面図。 ストラット付近の冷却通路の配列を示す内側ケーシングの裏面の正面図。 冷却通路及び分割ライン冷却通路を示す側面図。 内側ケーシングの分割ラインのそれぞれの側部上に均一に配列された冷却通路を備えた内側ケーシングの拡大図。 冷却通路及び分割ライン冷却通路を備えた内側ケーシングの拡大図。 冷却孔及び分割ライン冷却孔配列を備えた内側ケーシングの斜視図。

図１は、内側ケーシングに沿って冷却通路を備えた従来の内側ケーシング１００を示している。内側ケーシング１００は、半円筒ケーシングハウジング、すなわち上側内側ケーシングハウジング１２０と下側内側ケーシングハウジング１３０とを含む。これらケーシングハウジングは、分割ライン１０６（例えば、ケーシングハウジング間の継ぎ目）にて２つの上側フランジ１２２と２つの下側フランジ１３２とを接続することにより、分割ライン１０６にて接合される。

ストラット１０２は、内側ケーシング１００の上側内側ケーシングハウジング１２０及び下側内側ケーシングハウジング１３０の外周１０８上に配置される。上側内側ケーシングハウジング１２０及び下側内側ケーシングハウジング１３０上に配置されるストラット１０２は対称であり、通常は互いに等距離の位置にある。

従来のガスタービン排気セクションにおいて使用されるように、内側ケーシングは、ガスタービンからの加熱された排気流が内側ケーシング上のストラットを通過して流れることにより排気セクションから流出するような位置にある。排気流は、Ｘ方向でストラットを通過して流れることができる。冷却通路は冷却流を供給し、該冷却流を用いて、排気流によって加熱されたストラットを冷却し、また排気流によって及び結合されているシャフトの回転によって加熱された内側ケーシングを冷却することができる。

従来の内側ケーシング１００の前面側で、冷却通路１０４は通常互いにから等距離の位置にある。冷却通路１０４は、内側ケーシング１００の内周１１０と外周１０８との間で連通して延びている。冷却流は、内側ケーシング１００の内周１１０から冷却通路１０４を通り、外周１０８から流出することができる。上側内側ケーシングハウジング１２０は、分割ライン１０６から内側ケーシング１００の周囲に沿って互いから等距離の位置にあるｘ個の冷却通路１０４を有する。下側内側ケーシングハウジング１３０は、ｘ個の冷却通路１０４を有する。図１の内側ケーシング１００は、ストラット１０２の配置と一致しない冷却通路１０４を有する。具体的には、冷却通路１０４は、ストラットの間に均一に位置付けられない。

同様に、図２は、冷却通路２０４を有する内側ケーシング２００の裏面を示している。内側ケーシング２００の裏面はまた、半円筒ケーシングハウジング、すなわち上側内側ケーシングハウジング２２０と下側内側ケーシングハウジング２３０とを含む。内側ケーシング２００の裏面は、内周２１０と外周２０８との間に延びて連通した冷却通路２０４を含む。冷却流は、内周２１０から冷却通路２０４を通って流れて、冷却流が内側ケーシング２００の裏面の外周２０８上に配置されたストラット２０２に供給される。

内側ケーシング２００の裏面は、分割ライン２０６を有する。分割ライン２０６において、上側内側ケーシングハウジング２２０及び下側内側ケーシングハウジング２３０は、２つの上側フランジ２２２と２つの下側フランジ２３２とを連結することによって接合される。内側ケーシング２００の裏面は、上側内側ケーシングハウジング２２０において８つの冷却通路２０４と、下側内側ケーシングハウジング２３０において８つの冷却通路２０４とを有する。冷却通路２０４の配列はまた、ストラット２０２の配置と整列していない。すなわち、冷却通路２０４は、ストラットの間に均一に位置付けられていない。

ストラットと冷却供給通路の位置ずれは、各ストラット並びに内側ケーシング１００，２００のフランジへの冷却流の均等でない分配を生じることが分かっている。冷却流の均等でない分配は、冷却流の大きな変動並びに内側ケーシング上のストラット及び分割ラインの均一でない冷却を生じる可能性がある。ストラット間の流れ変動は、従来の内側ケーシングで６０％に達する場合がある。例えば、水平位置のストラットは、通常、ストラット当たりの供給通路の数が少ないことに起因して、低い冷却流量となることが分かる。

加えて、分割ライン付近の冷却流は、通常、内側ケーシングの分割ラインの構造に起因して乱れている。分割ラインは通常、ケーシングハウジングの他部品よりも大きな構造であり、ケーシングハウジングは、分割ラインの周りに冷却通路を配置することなく上側及び下側フランジを含む。従って、分割ライン構造は、冷却通路が少ないことに起因して分割ライン付近の冷却流が乱れることになる。

分割ラインに近接したストラットは、この領域に冷却通路がないことに起因して、十分な量の冷却流を受け取ることはない。比較すると、他のストラットは、内側ケーシングの他の領域におけるストラット当たりの冷却通路の数が多いことに起因してより大きな冷却流量を有することになる。ストラットの配置に対する冷却通路の均等でない分配により、内側ケーシングの冷却が十分でないことに起因してタービン排気セクションにおける内側ケーシング及びストラットの信頼性が低下する。

本発明は、内側ケーシングの冷却の均一性を向上させる冷却通路の配列を提供する。冷却流の均等な分配は、排気フレームの非真円度を低減し、ロータ振動に影響を及ぼす軸受劣化を軽減し、内側ケーシング及びストラットの信頼性を向上するのに役立つことができる。

ガスタービン排気セクション３９０が、図３における内側ケーシング３００と共に図示されている。作動時には、ガスタービンエンジン区画３８０は、該タービンエンジン区画３８０から排気セクション３９０を通って流れることになる加熱された排気流３８２を放出する。排気流３８２が排気経路３９６を通って流れると、排気流３８２は、内側ケーシング３００上でストラット３０２と衝突し、排気流３８２からストラット３０２に熱を伝達する。

排気セクション３９０において、内側ケーシング３００は、回転可能なシャフト３５０に結合することができる。シャフト３５０は、排気セクション３９０における冷却流３９４として周囲空気を吸い込むのに使用されるプロペラ３９２のセットに対する支持を提供することができる。冷却流３９４は、排気セクション３９０及び内側ケーシング３００を対流冷却し、熱によって引き起こされる熱損傷を軽減することができる。

冷却流３９４が内側ケーシング３００に吸い込まれた後、冷却流３９４は、冷却通路３０４を介して内側ケーシング３００から流出する。冷却流３９４は、ストラット３０２を含む内側ケーシング３００を対流冷却し、次いで、排気経路３９６における排気流３８２と合流し排気セクション３９０から流出する。

図４において、図４において、内側ケーシング４００の前方は、２つのケーシングハウジング、すなわち、上側内側ケーシングハウジング４２０と下側内側ケーシングハウジング４３０とを有する。上側内側ケーシングハウジング４２０及び下側内側ケーシングハウジング４３０は、上側フランジ４２２と下側フランジ４３２とを連結することによって分割ライン４０６にて接合される。

上側内側ケーシングハウジング４２０及び下側内側ケーシングハウジング４３０の各々は、内側ケーシング４００の外周４０８から突出する複数のストラット４０２を有する。内側ケーシング４００はまた、内周４１０と外周４０８との間に延びて連通し、冷却流が内周４１０と外周４０８との間を通過できるようにする冷却通路４０４を含む。

外周４０８上のストラット４０２の各々の何れかの側部には、冷却通路４０４の少なくとも１つのペアがある。冷却通路４０４は、内側ケーシング４００の外周４０８に沿って互いにから等距離に位置する必要はない。しかしながら、冷却通路４０４は、隣接したストラット４０２の各々から同様の距離に配置されるべきである。例えば、例示的なストラット４０２Ａに関して、例示的な冷却通路４０４Ａ及び４０４Ｂは、ストラット４０２Ａのそれぞれの側部に配置される。例示低な冷却流通路４０４Ａ及び４０４Ｂは、例示的なストラット４０２Ａから等距離に配置される。

同様に、図５において、内側ケーシング５００の裏面は、上側内側ケーシングハウジング５２０及び下側内側ケーシングハウジング５３０を有する。上側内側ケーシングハウジング５２０及び下側内側ケーシングハウジング５３０は、上側フランジ５２２と下側フランジ５３２とを連結することによって分割ライン５０６にて接合される。上側内側ケーシングハウジング５２０及び下側内側ケーシングハウジング５３０の各々は、内側ケーシング５００の外周５０８から突出する複数のストラット５０２を有する。

内側ケーシング５００は、内周５１０と外周５０８との間に延びて連通する冷却通路５０４を有する。外周５０８上のストラット５０２の各々の何れかの側部には、冷却通路５０４の少なくとも１つのペアがある。冷却通路５０４は、外周５０８に沿って互いにから等距離に位置する必要はないが、冷却通路５０４、隣接したストラット５０２の各々から同様の距離に配置されるべきである。例えば、ストラット５０２Ａに関して、冷却通路５０４Ａ及び５０４Ｂは、ストラット５０２Ａのそれぞれの側部に配置される。冷却流供給通路５０４Ａ及び５０４Ｂは、ストラット５０２Ａから等距離に配置される。

別の実施形態において、内側ケーシングの外周から突出する４つよりも多いストラットが存在することができる。上記の図４及び５において説明し図示するように、複数のストラットの各々のそれぞれの側部上で同様の距離に同じ数の冷却通路を配置することによって、追加の数のストラットに対処することができる。追加の実施形態において、ストラットの各々のそれぞれの側部上で冷却通路の１つよりも多いペアが存在することができる。ストラットの各側部上で２つよりも多い冷却通路、又は３つよりも多い冷却通路が存在することができる。冷却通路は、ストラットの各々に均等で均一な冷却流を提供するためストラットのそれぞれの側部上に対称的に配列されるべきである。

ストラットと冷却通路との間の距離が図６に示され、図６は、ガスタービンにおいてシャフト６５０に結合される内側ケーシング６００の側面図を提供する。内側ケーシング６００は、上側内側ケーシングハウジング６２０及び下側内側ケーシングハウジング６３０を有する。上側内側ケーシングハウジング６２０及び下側内側ケーシングハウジング６３０は、上側フランジ６２２と下側フランジ６３２とを連結することによって分割ライン６０６にて接合される。内側ケーシング６００の外周６０８は、複数の突出するストラット６０２を有する。

内側ケーシング６００は、該内側ケーシング６００の外周６０８に沿って各ストラット６０２のそれぞれの側部上に配列された冷却通路６０４の少なくとも１つのペアを含む。冷却通路６０４は、該冷却通路６０４の各ペアが外周６０８上のストラット６０２の中心線Ｓから同じ距離Ｍだけ離れるように配列することができる。

例えば、例示的なストラット６０２Ａは、ストラットの質量中心から第２のリム６７０に向けて延びる中心線Ｓを有する。例示的な冷却通路６０４Ａ及び６０４Ｂは、第２のリム６７０に沿った例示的なストラット６０２Ａのそれぞれの側部上に配列され、例示的な冷却通路６０４Ａ及び６０４Ｂの各々は、中心線Ｓから同じ距離である。この配列により、例示的なストラット６０２Ａのそれぞれの側部上に例示的な通路６０４Ａ及び６０４Ｂが等距離で配置される。

或いは、ストラット６０２Ａのそれぞれの側部上に冷却通路６０４の１つよりも多いペアが存在することができる。ストラット６０２の第１の側部上の冷却通路６０４の数及びパターンは、外周６０８に沿ってストラット６０２の第２の側部上に配置される冷却通路６０４の数及びパターンに対して対称である。

冷却通路６０４は、内側ケーシング６００の第１のリム６６０に沿って及び内側ケーシング６００の第２のリム６７０に沿って配列することができる。冷却通路６０４の第１のセットは、第１のリム６６０から実質的に同じ距離だけ離れて配列され、冷却通路６０４の第２のセットは、第２のリム６７０から同様の距離だけ離れて配列される。或いは、冷却通路６０４の第１のセットは、第１のリム６６０に沿ってパターンを形成して配列することができ、冷却通路６０４の第２のセットは、第２のリム６７０に沿って冷却通路６０４の第１のセットと対称的な同様のパターンを形成して配列することができる。

別の実施形態において、各ストラット６０２に隣接して配列された冷却通路６０４に加えて、上側内側ケーシングハウジング６２０及び下側内側ケーシングハウジング６３０の両方の上に分割ライン６０６に沿って配置された分割ライン冷却通路６１４がある。分割ライン冷却通路６１４はまた、内側ケーシング６００の内周と内側ケーシング６００の外周６０８との間に延びて連通する。冷却通路６０４及び分割ライン冷却通路６１４の配列は更に、図７に示されている。

図７では、内側ケーシング７００が拡大されて、分割ライン７０６、該分割ライン７０６に隣接したストラット７０２、並びに内側ケーシング７００の第１のリム７６０及び第２のリム７７０を示している。内側ケーシング７００は、上側内側ケーシングハウジング７２０上の上側フランジ７２２と、下側内側ケーシングハウジング７３０上の下側フランジ７３２とを含む。上側フランジ７２２及び下側フランジ７３２は、分割ライン７０６にて接合されて内側ケーシング７００を形成する。

上側フランジ７２２は、外周７０８に沿った厚さＱ２を有する。同様に、下側フランジ７３２は、外周７０８に沿った厚さＲ２を有する。分割ライン冷却通路７１４は、上側フランジ７２２及び下側フランジ７３２に隣接する分割ライン７０６に密接に接近して配置される。分割ライン冷却通路７１４は、冷却通路７１４の直ぐ近隣にある上側フランジ７２２の縁部から距離Ｑ１だけ離れて配置される。同様に、分割ライン冷却通路７１４は、冷却通路７１４の直ぐ近隣にある下側フランジ７３２の縁部から距離Ｒ１だけ離れて配置される。距離Ｑ１及びＲ１は、同じであるか、又は必要に応じて異なることができる。

それでも尚、分割ライン冷却通路７１４は、上側フランジ７２２及び下側フランジ７３２の厚さが異なる場合には、上側内側ケーシングハウジング７２０上の上側フランジ７２２及び下側内側ケーシングハウジング７３０上の分割ライン７０６から同じ距離を離れていなくてもよい。分割ライン冷却通路７１４は、上側フランジ７２２及び下側フランジ７３２の冷却を助けるように配置される。

分割ライン冷却通路７１４とは違って、冷却通路７０４は、分割ラインに対して配置されていない。冷却通路７０４は、下側フランジ７３２からと上側フランジ７２２からとが同じ距離だけ離れていなくてもよく、分割ライン７０６から同じ距離だけ離れていなくてもよい。冷却通路７０４は、ストラット７０２の配置に応じて配置される。

例えば、冷却通路７０４は、上側内側ケーシングハウジング７２０上の分割ライン７０６から距離Ｏだけ離れることができ、また、下側内側ケーシングハウジング７３０上の分割ライン７０６から距離Ｐだけ離れることができる。ストラットが外周７０８に対して等距離に配置される場合には、距離Ｏ及び距離Ｐは同じとすることができ、ストラットが外周７０８に対して等距離に配置されない場合には、距離Ｏ及び距離Ｐは同じではないとすることができる。

加えて、分割ライン冷却通路７１４は、上側内側ケーシングハウジング７２０及び下側内側ケーシングハウジング７３０上に対称的に配置することができる。例えば、上側内側ケーシングハウジング７２０上の例示的な冷却孔７０４Aは、下側内側ケーシングハウジング７３０上の例示的な冷却孔７０４Ｂから分割ライン７０６をまたいで配置される。例示的な冷却孔７０４A及び例示的な冷却孔７０４Ｂは対称的に配置される。同様に、例示的な分割ライン冷却孔７１４Ａは、例示的な分割ライン冷却孔７１４Ｂから分割ライン７０６をまたいで配置される。例示的な分割ライン冷却孔７１４A及び例示的な分割ライン冷却孔７１４Ｂは対称的に配置される。

冷却孔７０４及び分割ライン冷却孔７１４の第１のセットは、第１のリム７６０に近接して配置することができ、冷却孔７０４及び分割ライン冷却孔７１４の第２のセットは、第２のリム７７０に近接して配置することができる。第１のセットと第２のセットは対称的に配置される。

或いは、２つよりも多くの分割ライン冷却通路を上側フランジ及び下側フランジに隣接して配置することができる。複数の分割ライン冷却通路は、分割ライン上側及び下側フランジが均一に冷却されるように上側内側ケーシングハウジング及び下側内側ケーシングハウジング上に対称的に配置することができる。分割ライン冷却通路は、上側及び下側フランジに沿って等距離に配置することができる。

図８は、分割ラインにおいてストラット並びに上側及び下側フランジに冷却流を提供するのに有利とすることができるサイズ及び方向を有する、例示的なストラット８０２に隣接した２つの例示的な冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂを示している。図４及び５に示すように、冷却通路は、内側ケーシングの内周と外周との間に延びる。従って、例示的な冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂは、冷却流８９４を内側ケーシング８００の内周から外周に通過させることができる。

例示的な冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂは、ストラット８０２のそれぞれの側部上に配置され、例示的な冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂは、冷却流８９４をストラット８０２に向けて配向するような向きにされる。例示的な冷却通路８０４Ａは、冷却孔の軸線Ｚに対して角度θ１の向きにされ、冷却孔８０４Ｂは、軸線Ｚに対して角度θ２の向きにされる。

例えば、角度θ１及びθ２は、ストラット８０２に隣接して対称的に配置することができる。例示的な冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂは、冷却流８９４が通過してストラット８０２に向けて配向されるような向きにされる。冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂは、孔の中心を通って延びる軸線Ｚに対して１５，３０，４５，６０，７５，９０，１０５，１２０，１３５，１５０，又は１６５度の角度を付けることができる。

加えて、冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂは、円錐、円筒、矩形、球形、半球形、及びこれらの組み合わせなど、あらゆる種類の形状にすることができる。

例示的な冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂは、内側ケーシング８００の第２のリム８７０から等距離で、また外周８０８上のストラット８０２から等距離であるように配置することができる。

加えて、内側ケーシング８００はまた、分割ライン冷却通路８１４を含むことができる。分割ライン冷却通路８１４は、分割ライン８０６に向かう向きにされ、上側フランジ８２２のように分割ライン８０６上のフランジの１つに隣接して配置される。分割ライン冷却通路８１４は、円錐、円筒、矩形、球形、半球形、及びこれらの組み合わせなど、あらゆる種類の形状にすることができる。

分割ライン冷却通路８１４はまた、軸線Ｚに対して１５，３０，４５，６０，７５，９０，１０５，１２０，１３５，１５０，又は１６５度の角度を付けることができる。好ましくは、分割ライン冷却通路８１４は、該分割ライン冷却通路８１４を通過する冷却流８９４が分割ライン８０６に向けて配向されるような向きにされる。

図８は、冷却流を例示的なストラット８０２に供給するのに用いることができる２つの冷却通路８０４Ａ及び８０４Ｂを示しているが、図８には示されていない内側ケーシング８００上の他のストラットへの他の冷却通路に対して同じ限定を与えることができる。同様に、内側ケーシング８００は、より多くの冷却流を分割ライン８０６に供給するために他の分割ライン冷却通路８１４を含むことができる。

本発明の利点は、具体的にはストラットの根元における内側ケーシング、及び内側ケーシング上の他の位置とは質量が異なる分割ラインにおけるフランジの冷却を改善することを含む。ストラット９０２の冷却は、図９に示す内側ケーシング９００を用いて分析されている。

図９は、分割ライン９０６において接合される上側内側ケーシングハウジング９２０及び下側内側ケーシングハウジング９３０を含む内側ケーシング９００を示している。上側内側ケーシングハウジング９２０は、２つのストラットＳ３及びＳ４と、上側フランジ９２２とを含む。冷却通路９０４は、ストラットＳ３及びＳ４のそれぞれの側部上に配置され、分割ライン冷却通路９１４は、上側フランジ９２２に隣接して配置される。

同様に、下側内側ケーシングハウジング９３０は、２つのストラットＳ１及びＳ２と、下側フランジ９３２とを含む。冷却通路９０４は、ストラットＳ１及びＳ２のそれぞれの側部上に配置され、分割ライン冷却通路９１４は、下側フランジ９３２に隣接して配置される。冷却流は、内側ケーシング９００の内周９１０から外周９０８まで冷却通路９０４を通過する。冷却流は、冷却通路９０４を通ってストラットＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４に向けて配向され、また、分割ライン冷却通路９１４を通ってフランジ９２２及び９３２に向けて配向される。

異なるタイプの内側ケーシング、すなわち、従来の内側ケーシング、本発明の冷却孔配列を含む内側ケーシング、及び本発明の冷却孔及び分割ライン冷却孔配列を含む内側ケーシングにおける冷却流の変動を求めるための分析を行った。

図１及び２に示す内側ケーシング１００又は２００のような従来の内側ケーシングにおいて、内側ケーシング上のストラットは、ストラット間冷却流変動が６０％に達すると見なすことができることが分かった。ストラットの各々のそれぞれの側部上に冷却通路を等距離に位置付けることにより、ストラット間冷却流変動を約３０％まで低減することができる。ストラット間冷却流変動は、ストラットの各々のそれぞれの側部上に冷却通路を等距離に配置することに加えて、分割ラインに隣接して配置された分割ライン冷却通路を含む内側ケーシングにおいては約１５％にまで低減することができる。

現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に添付の請求項の技術的思想及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等な構成を保護するものであることを理解されたい。

Ｘ Ｘ方向
Ｙ Ｙ方向
Ｚ Ｚ方向
１００ 内側ケーシングの前面
１０２ ストラット
１０４ 冷却孔
１０６ 分割ライン
１０８ 外周
１１０ 内周
１２０ 上側内側ケーシングハウジング
１２２ 上側フランジ
１３０ 下側内側ケーシングハウジング
１３２ 下側フランジ
２００ 内側ケーシングの裏面
２０２ ストラット
２０４ 冷却孔
２０６ 分割ライン
２０８ 外周
２１０ 内周
２２０ 上側内側ケーシングハウジング
２２２ 上側フランジ
２３０ 下側内側ケーシングハウジング
２３２ 下側フランジ
３００ 内側ケーシング
３０２ ストラット
３０４ 冷却孔
３５０ シャフト
３８０ タービンエンジン区画
３８２ 排気流
３９０ 排気セクション
３９２ プロペラ
３９４ 周囲流
３９６ 排気経路
４００ 内側ケーシングの前面
４０２ ストラット
４０２Ａ 例示的な ストラット
４０４ 冷却孔
４０４Ａ 例示的な 冷却孔
４０４Ｂ 例示的な 冷却孔
４０６ 分割ライン
４０８ 外周
４１０ 内周
４２０ 上側内側ケーシングハウジング
４２２ 上側フランジ
４３０ 下側内側ケーシングハウジング
４３２ 下側フランジ
５００ 内側ケーシングの裏面
５０２ ストラット
５０２Ａ 例示的な ストラット
５０４ 冷却孔
５０４Ａ 例示的な 冷却孔
５０４Ｂ 例示的な 冷却孔
５０６ 分割ライン
５０８ 外周
５１０ 内周
５２０ 上側内側ケーシングハウジング
５２２ 上側フランジ
５３０ 下側内側ケーシングハウジング
５３２ 下側フランジ
６００ 内側ケーシング
６０２ ストラット
６０２Ａ 例示的な ストラット
６０４ 冷却孔
６０４Ａ 例示的な 冷却孔
６０４Ｂ 例示的な 冷却孔
６０６ 分割ライン
６０８ 外周
６１４ 分割ライン 冷却孔
６２０ 上側内側ケーシングハウジング
６２２ 上側フランジ
６３０ 下側内側ケーシングハウジング
６３２ 下側フランジ
６５０ シャフト
６６０ 第１のリム
６７０ 第２のリム
Ｓ ストラットの中心線
Ｍ Ｓと冷却孔との間の距離
７００ 内側ケーシング
７０２ ストラット
７０４ 冷却孔
７０４Ａ 例示的な 冷却孔
７０４Ｂ 例示的な 冷却孔
７０６ 分割ライン
７０８ 外周
７１４ 分割ライン 冷却孔
７１４Ａ 例示的な 分割ライン 冷却孔
７１４Ｂ 例示的な 分割ライン 冷却孔
７２０ 上側内側ケーシングハウジング
７２２ 上側フランジ
７３０ 下側内側ケーシングハウジング
７３２ 下側フランジ
７５０ シャフト
７６０ 第１のリム
７７０ 第２のリム
Ｏ 上側フランジに沿った冷却孔と分割ラインの間の距離
Ｐ 下側フランジに沿った冷却孔と分割ラインの間の距離
Ｑ１ 分割ライン冷却孔と上側フランジの縁部との間の距離
Ｑ２ 分割ラインと上側フランジの縁部との間の距離
Ｒ１ 分割ライン冷却孔と下側フランジの縁部との間の距離
Ｒ２ 分割ラインと下側フランジの縁部との間の距離
８００ 内側ケーシング
８０２ ストラット
８０４Ａ 例示的な 冷却孔
８０４Ｂ 例示的な 冷却孔
８０６ 分割ライン
８０８ 外周
８１４ 分割ライン 冷却孔
８２２ 上側フランジ
８５０ シャフト
８７０ 第２のリム
８９４ 冷却流
θ１ Ｚ軸に対する冷却流の角度
θ２ Ｚ軸に対する冷却流の角度
θ３ Ｚ軸に対する冷却流の角度
９００ 内側ケーシング
９０２ ストラット
９０４ 冷却孔
９０６ 分割ライン
９０８ 外周
９１０ 内周
９１４ 分割ライン 冷却孔
９２０ 上側内側ケーシングハウジング
９２２ 上側フランジ
９３０ 下側内側ケーシングハウジング
９３２ 下側フランジ
Ｓ１ 例示的な ストラット
Ｓ２ 例示的な ストラット
Ｓ３ 例示的な ストラット
Ｓ４ 例示的な ストラット

Claims (5)

1. タービンの内側ケーシング組立体であって、
   上側フランジ（４２２，５２２，６２２，７２２，８２２，９２２）を備える上側内側ケーシングハウジング（４２０，５２０，６２０，７２０，９２０）と、下側フランジ（４３２，５３２，６３２，７３２，９３２）を備える下側内側ケーシングハウジング（４３０，５３０，６３０，７３０，９３０）とを有する環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）であって、前記上側内側ケーシングハウジング（４２０，５２０，６２０，７２０，９２０）と前記下側内側ケーシングハウジング（４３０，５３０，６３０，７３０，９３０）が分割ライン（４０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６）にて接合されて前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）を形成する、前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）と、
   前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）の壁を貫通して冷却流体源から前記壁の外面まで延び、前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）の周囲の周りに等距離に配列されていない、冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）と、
   前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）の外面から外向きに延び、各々が質量中心を持つ複数のストラット（３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２）と、
   を備え、
   前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）は、該冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）の第１のペアが前記ストラット（３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２）の各々の対向する側部上にあり、前記第１のペアの前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）が対応する前記ストラット（３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２）に対して等距離にあり、距離が、前記ストラット（３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２）の前記質量中心から前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）のリムに向けて延びる中心線（Ｓ）に対して測定されるように前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）上に配列され、
   前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）は、前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）の外面を通って軸方向に延びる分割ライン（４０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６）の対向する側部上に前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）の第２のペアを備え、前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）の前記第２のペアにおいて、互いに隣接しない前記上側フランジ（４２２，５２２，６２２，７２２，８２２，９２２）と前記下側フランジ（４３２，５３２，６３２，７３２，９３２）の縁部から等距離に離れて配置され、
   前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）の前記第１及び第２のペアが、前記分割ライン（４０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６）から異なる距離に離れている、内側ケーシング組立体。
2. 前記冷却通路が、前記分割ライン（４０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６）の対向する側部上に前記冷却通路（６１４，７１４，８１４，９１４）の第３のペアを含み、前記分割ライン（４０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６）から等距離にある、請求項１に記載の内側ケーシング組立体。
3. 前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）が、前記環状内側ケーシング（３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００）の軸線に沿って前記ストラット（３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２）の前方及び後方に環状アレイで配列された前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）を含む、請求項１または２に記載の内側ケーシング組立体。
4. 前記冷却通路（３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４）が、該通路を通って前記ストラット（３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２）に向けて冷却流を配向するような向きにされる、請求項１乃至３の何れかに記載の内側ケーシング組立体。
5. タービン排気セクションであって、
   タービンからの排気ガスを受け取るように構成され、外側ケーシングハウジングと請求項１乃至４の何れかに記載の内側ケーシング組立体とを含む外側環状ダクトを備える、タービン排気セクション。