JPH04224205A - タービンの案内羽根の内部冷却循環路 - Google Patents

タービンの案内羽根の内部冷却循環路

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JPH04224205A
JPH04224205A JP3045069A JP4506991A JPH04224205A JP H04224205 A JPH04224205 A JP H04224205A JP 3045069 A JP3045069 A JP 3045069A JP 4506991 A JP4506991 A JP 4506991A JP H04224205 A JPH04224205 A JP H04224205A
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air
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    • F01D5/12Blades
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    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • F01D5/188Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
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    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一方では、空気力学的
外形を有し且つ前縁、下面及び上面の範囲を規定してい
るケーシングからなり、他方では、このケーシング内に
位置し且つ案内羽根の全高にわたって伸びている、低温
空気の供給を受ける冷却用空気供給管と、前縁区域内に
位置し、且つ使用後に少なくとも後縁の高さでケーシン
グの壁内に設けられた排気口により案内羽根から排出さ
れる冷却用空気のための通気口を備えた隔壁により、供
給管から離隔されている乱流室(chambre a 
turbulance)とからなる、冷却用空気が内側
に当たるターボジェットエンジン用の案内羽根に関する
【0002】
【従来の技術】前述した型のターボジェットエンジン用
の案内羽根は、例えばアメリカ特許公報第3  574
  481号によりよく知られている。供給管は中空は
め込み部品(piece rapportee)の内側
ボアにより形成され、この中空部品の壁は、隔壁を形成
し且つケーシングの内面の突起部に当接している。これ
らの突起部の間には、冷却用空気を循環させる管が形成
されている。冷却用空気は、乱流室内に流入して、バウ
ンド作用又は偏向作用により前縁を集中冷却するために
、隔壁の通気口を通る。次に、冷却用空気は、はめ込み
部品の両側に配置された循環用管を通って、この乱流室
から後縁の方に循環する。
【0003】フランス特許公開第2  290  56
9号も、ケーシングと中空内側はめ込み部品とを備えた
案内羽根を説明しており、この中空部品内では、付加さ
れた隔壁が乱流室と案内羽根の吸気側の空気循環用管と
の間の通路を遮断している。冷却用空気は、下面側から
後縁の方に排出されるように乱流室内に流入する。次に
、冷却用空気の半分は、前縁の吸気側区域内の循環用管
の端部に設けられた排気口により排出されるように、上
面に沿って後縁から上昇する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの公知の冷却装
置により、案内羽根の前縁を強力に冷却することができ
るが、冷却用空気は大幅に加熱される。その結果、一部
分が加熱されたこの空気では、案内羽根の下面及び上面
を形成しているケーシングの壁がうまく冷却されなくな
る。更には、フランス特許公開第2  290  56
9号に記載の案内羽根の場合、上面の上流部分の循環用
管の端部に設けられた排気口から出る空気は比較的高温
となり、それにより、この空気は上面の外面の熱保護の
役割を果たすことができない。最後に、ケーシングの内
面の突起部がラジエータを構成し且つ冷却用空気が当た
ることは事実であるが、ケーシングをはめ込み部品と離
隔する空間が小さいために、これらのラジエータによる
熱交換はあまり改善されていない。このため、燃焼室か
ら出る高温ガスの許容温度は制限される。
【0005】実際、ターボジェットエンジンにおいて、
最も熱応力を受ける部品は、タービンの第1段可動羽根
の上流で燃焼室の出口に配置されている案内羽根である
。ターボジェットエンジンの性能は、これらの案内羽根
が耐えることのできるガス温度に関係している。その結
果、一方では、これらの極限状態に適合する最良の材料
を探求し、他方では、特に低温空気を案内羽根の内部及
び周辺で循環させることによりこれらの案内羽根をでき
るだけ冷却することが重要である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、前述し
た型の案内羽根の冷却を向上させることであり、それに
より更に高い燃焼ガス温度が許容され、その結果、ター
ボジェットエンジンの効率が改善される。
【0007】供給管と乱流室とを離隔する隔壁が前縁付
近で下面から上面に伸びていること、乱流室内に入る冷
却用空気を案内羽根の外側に排出させ得るように、排気
口が前縁付近の上面に設けられていること、及び案内羽
根の全高にわたって平行に配置され且つ案内羽根の全体
軸に垂直に配置されている表面積の大きい複数の薄片の
自由縁部により、供給管の後縁側の範囲が規定されてい
ることから、上記目的は本発明により達成される。各薄
片は、下面と上面との間で、後縁から隔壁の付近まで伸
びている。これらの薄片は互いに離隔され、且つケーシ
ングの下流部分と、これらの薄片間を循環する空気との
間の熱交換用ラジエータの役割を果たしている。
【0008】このような構造により、案内羽根は、供給
管から低温空気の供給を受ける離れた2つの冷却循環路
を備えている。寸法の小さい第1の循環路は、前縁区域
にのみ関係する。この冷却用空気部分は一部分が加熱さ
れた後に、上面から排出され、且つ上面の熱保護用の低
温空気薄膜を構成する。第2の循環路は、ラジエータの
役割を果たす、重ねられた表面積の大きい薄片により形
成されている。熱交換面積は、このように、公知の案内
羽根の面積と比べて顕著に増大している。この第2の循
環路で使用される冷却用空気が予熱されていなければ、
これらの熱交換は一層大きくなる。
【0009】供給管が、隔壁に隣接して下面と上面との
間に伸びているのが有利である。
【0010】好ましくは、案内羽根は、隔壁と前縁に最
も近い上面部分との間に配置されたラジエータを形成す
るひれを備えている。これらのひれは、乱流室内を循環
する空気の排気口まで伸びている。
【0011】案内羽根は、隔壁の下流の上面に穿孔され
ており、供給管内を循環する低温空気の一部を排出させ
得るために使用される排気口も備えている。この低温空
気は、このようにして、上面の外面上に熱保護用の低温
の薄層を形成する。
【0012】案内羽根は、下面の下流部分に穿孔された
排気口も備えている。
【0013】薄片が、これらの薄片の少なくとも一方の
面上に設けられたリブにより互いに離隔されているのが
有利である。
【0014】好ましくは、これらのリブは下面及び上面
と実質的に平行である。
【0015】
【実施例】添付図面を参照して以下の説明を読めば、本
発明の他の利点及び特徴が明白となろう。
【0016】本発明の案内羽根1は、ターボジェットエ
ンジンの燃焼室内で発生した高温ガスが排出される環状
空間内に規則的に配分されている固定羽根アセンブリの
一部である。この固定羽根アセンブリは、高圧タービン
の可動羽根アセンブリの上流に配置され、且つ、燃焼室
から排出されて速度Vで案内羽根1の前縁3に垂直に当
たる高温ガスの噴流を偏向させる機能を有する。
【0017】案内羽根1は、空気力学的外形の断面を呈
する中空金属ケーシング2により形成されている。この
ケーシング2は、案内羽根1の前縁3、下面4及び上面
5の範囲を規定している。このケーシングは、形状及び
機械的耐久性に必要な安定性を案内羽根に与えている。 羽根は、単一部品を精密鋳造して、又は、2つの部品に
従来の加工、放電加工又は化学的加工を施して得られる
。このケーシング2の厚さは、均一であっても変化して
もよい。ケーシング2の内部空洞7を外部と連通させ得
る間隙6が後縁8の高さに設けられている。
【0018】金属ケーシング2は、その両端部をターボ
ジェットエンジンのハウジングに公知の方法で固定され
ている。金属ケーシング2は、その内部空洞7内に、案
内羽根1の外部のシステムから低温空気の供給を受ける
冷却装置9を備えている。この低温空気は、案内羽根1
の一方の端面に設けられた開口部から内部空洞7内に入
る。他方の端面は閉鎖されている。この低温空気は、案
内羽根1の全高にわたって上記開口部の延長上に伸びて
いる供給管10により、案内羽根1内に配分される。冷
却用空気は、使用後、後縁8の間隙6又はケーシング2
の壁内に設けられた排気口により案内羽根1から排出さ
れる。
【0019】冷却装置9は、主に、前縁3付近で下面4
を上面5に接続し且つ前縁3側の供給管10の範囲を規
定する、ケーシング2の壁と実質的に平行な縦方向隔壁
11を含んでいる。この隔壁11は、供給管10から放
出される供給用空気の通気口12を前縁3付近に備えて
いる。前縁3付近で隔壁11とケーシング2とにより範
囲が規定されている扇形の環状空間内に通気口12から
入る冷却用空気が、排気口13から案内羽根1の外部に
排出され得るように、排気口13が前縁3付近の上面5
の壁に穿孔されている。ラジエータを形成するひれ14
が、隔壁11を、前縁3に最も近い上面5の部分に接続
している。通気口12を通る冷却用空気は、このように
して前縁3に接している乱流室15内に流入し、そこで
前縁を強力に冷却する。次に、冷却用空気は、ひれ14
間を循環し且つ排気口13から案内羽根1の外に排出さ
れる。この扇形の環状空間は、このようにして、前縁3
付近のケーシング2の区域を強力に冷却させるための第
1の冷却循環路を構成している。
【0020】後縁8側の第2の冷却循環路は、内部空洞
7内において、案内羽根1の全高にわたって後縁8側の
下面4と上面5との間に配置されている複数の薄片16
からなっている。比較的表面積の大きいこれらの薄片1
6は、薄片の自由縁部16aが後縁8側の供給管10の
範囲を規定するように、後縁8から、隔壁11からある
程度離れたところまで伸びている。これらの薄片16は
、薄片の少なくとも一方の面上に設けられ且つ案内羽根
1の全体方向と実質的に平行なリブ17により、案内羽
根の全体軸とは垂直方向に互いに離隔されている。薄片
16は、薄片がケーシング2からの伝熱により受け取る
熱を、薄片間を循環する冷却用空気と熱交換させ得るラ
ジエータの役割を果たす。この冷却用空気は、一旦加熱
されると、後縁8内に設けられた間隙から一部分が排出
される。加熱された空気の一部は下面4の壁上に保護空
気層を形成し得るように、付加的な排気口18が後縁8
付近の下面の3分の2のところに穿孔されている。
【0021】好ましくは、冷却用空気供給管10は、下
面4から上面5に伸びている。排気口19は、供給管1
0に垂直な上面5の壁内に設けられている。これらの排
気口19から排出される低温空気は、上面5の下流部分
を保護するため上面5の外面上に、低温空気の薄膜を形
成するために使用される。
【0022】薄片を離隔している管の厚さが小さくなる
ように、薄片16は互いにあまり離れていない。案内羽
根1と、第2の冷却循環路内を循環する冷却用空気との
間の熱交換面積は、公知の案内羽根の交換面積と比べて
このように顕著に増している。これにより、更に高温の
燃焼ガスを使用することができ、その結果、ターボジェ
ットエンジンの効率を改善することもできる。
【0023】冷却循環路9の要素、即ち隔壁11、ひれ
14及び薄片16は、当業者に公知の任意の手段によっ
てケーシング2に固定されている。ケーシング2とこれ
らの要素との間の熱伝達を可能とするために、接続が十
分密接であることが重要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の案内羽根の有利な実施例における全体
軸に垂直な断面図である。
【図2】図1の線II−IIにおける案内羽根の全体軸
方向断面図である。
【符号の説明】
1  案内羽根 2  ケーシング 3  前縁 4  下面 5  上面 7  内部空洞 8  後縁 9  冷却装置

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  一方では、空気力学的外形を有し且つ
    前縁、下面及び上面の範囲を規定しているケーシングか
    らなり、他方では、該ケーシング内に位置し且つ案内羽
    根の全高にわたって伸びている、低温空気の供給を受け
    る冷却用空気供給管と、前縁区域内に位置し、且つ使用
    後に少なくとも後縁の高さでケーシングの壁内に設けら
    れた排気口により案内羽根から排出される冷却用空気の
    ための通気口を備えた隔壁により、供給管から離隔され
    ている乱流室とからなる、冷却用空気が内側に当たるタ
    ーボジェットエンジン用の案内羽根であって、供給管と
    乱流室とを離隔する該隔壁が前縁付近で下面から上面に
    伸びていること、乱流室内に入る冷却用空気を案内羽根
    の外側に排出させ得るように、排気口が前縁付近の上面
    に設けられていること、及び案内羽根の全高にわたって
    平行に配置され且つ案内羽根の全体軸に垂直に配置され
    ている表面積の大きい複数の薄片の自由縁部により、供
    給管の後縁側の範囲が規定され、各薄片が、下面と上面
    との間で、後縁から隔壁の付近まで伸び、該薄片が互い
    に離隔され、且つケーシングの下流部分と、該薄片間を
    循環する空気との間の熱交換用ラジエータの役割を果た
    していることを特徴とする案内羽根。
  2. 【請求項2】  供給管が、前記隔壁に隣接して下面と
    上面との間に伸びていることを特徴とする請求項1に記
    載の案内羽根。
  3. 【請求項3】  前記案内羽根が、隔壁と前縁に最も近
    い上面部分との間に配置されたラジエータを形成するひ
    れを備え、且つ該ひれが乱流室内を循環する空気の排気
    口まで伸びていることを特徴とする請求項1又は2に記
    載の案内羽根。
  4. 【請求項4】  前記案内羽根が、前記隔壁の下流の上
    面に穿孔されており、供給管内を循環する低温空気の一
    部を排出させ得るために使用される排気口を備えている
    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
    の案内羽根。
  5. 【請求項5】  前記案内羽根が、下面の下流部分に穿
    孔された排気口も備えていることを特徴とする請求項1
    から4のいずれか一項に記載の案内羽根。
  6. 【請求項6】  薄片が、該薄片の少なくとも一方の面
    上に設けられたリブにより互いに離隔されていることを
    特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の案内
    羽根。
  7. 【請求項7】  前記リブが、下面及び上面と実質的に
    平行であることを特徴とする請求項6に記載の案内羽根
JP3045069A 1990-03-14 1991-03-11 タービンの案内羽根の内部冷却循環路 Expired - Lifetime JPH0774602B2 (ja)

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FR9003236 1990-03-14
FR9003236A FR2659689B1 (fr) 1990-03-14 1990-03-14 Circuit de refroidissement interne d'une aube directrice de turbine.

Publications (2)

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JPH04224205A true JPH04224205A (ja) 1992-08-13
JPH0774602B2 JPH0774602B2 (ja) 1995-08-09

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