JPH10148103A - 静翼を冷却する方法 - Google Patents
静翼を冷却する方法Info
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- JPH10148103A JPH10148103A JP9299685A JP29968597A JPH10148103A JP H10148103 A JPH10148103 A JP H10148103A JP 9299685 A JP9299685 A JP 9299685A JP 29968597 A JP29968597 A JP 29968597A JP H10148103 A JPH10148103 A JP H10148103A
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Abstract
隣接する中心ガス流れの高圧力スパイクに適応できるよ
うにすること。 【解決手段】 静翼10に直面し、大きさ及び静翼に関
しての位置を有するガス流れ圧力勾配42を決定し、そ
れから高圧室22の圧力(PH)が供給室26の所定圧
力(PSUP)に対して標準圧室24の圧力(PST)より
も大きくなるように第1及び第2の入口及び出口穴3
4、36、38、42を施し、それから高圧室22をガ
ス流れ圧力勾配42の圧力スパイク44と向かい合うよ
うに前縁18に沿って位置決めする。
Description
ンジンの静翼に関し、より詳細には、静翼を冷却する方
法に関する。
立体はロータ組立体に入る又はロータ組立体を出る流体
流れを指向するのに用いられる。各静翼組立体は、典型
的に、内側プラットホームと外側プラットホームとの間
を半径方向に延びる複数の静翼を包含する。そして、こ
れらの静翼を通過する中心ガス流れの温度のために、静
翼内を冷却することが必要とされる。冷却、特にフィル
ム冷却は非常に多くの種類の静翼材料の使用を許容する
と共に、静翼の寿命を長くせしめる。
も低い温度及び高い圧力で静翼の内部空洞内に導入さ
れ、ここで冷却空気は熱エネルギを吸収する。冷却空気
は、その後、静翼の壁の複数の穴を通して静翼を出て、
熱エネルギを静翼から運び去る。フイルム冷却が用いら
れている例においては、静翼の壁を横切る圧力差及び静
翼を出る冷却空気の流量は重要であり、これは特にフイ
ルム冷却が始まる前縁に沿って重要である。歴史的に
は、(フイルム冷却を用いる静翼のための)内部翼構造
は、最初に、前縁に沿う任意の箇所での最小許容圧力差
(内部対外部圧力)を定め、それから、最小許容圧力差
が前縁の全体に沿って存在するように内部翼構造を前縁
の全体に沿って定めることにより、形成されている。し
かし、この方法は、静翼の前縁に沿う中心ガス流れの圧
力勾配がひとつ又はそれ以上の小さい領域であって、か
つ前縁に沿う残りの領域の圧力勾配よりもかなり高い圧
力の領域(すなわち、“圧力スパイク”)を有するとい
う問題を有している。これは、特に、ロータ組立体の後
方に設けられている静翼に言えるものであり、これらの
場所では動翼と静翼との間の相対的運動が中心ガス流れ
の形に著しく影響を及ぼすものである。そして、このよ
うな圧力スパイクに適応させるために最小許容圧力を高
めることは、過剰の量の冷却空気を消費するものであ
る。当業者であれば、冷却の目的ために必要とされる空
気の量を最小にすることは明白な利益であることを認識
されよう。
前縁に隣接する中心ガス流れの高圧力スパイクに適応さ
しめる方法が要望されている。
れたものである。したがって、本発明の目的は、静翼を
冷却する方法であって、静翼の前縁の外側の中心ガス流
れの高圧力スパイクに適応できる方法を提供することに
ある。
であって、静翼の有効寿命を延ばす方法を提供すること
にある。
方法であって、静翼の外側まわりのフイルム冷却を改善
せしめる方法を提供することにある。
によれば、次に述べるような静翼を冷却する方法が提供
される。
法は、(a)前縁及び後縁を有する中空エアフォイル
と、前記前縁に隣接して、前記中空エアフォイル内に設
けられた高圧室と、前記前縁に隣接して、前記中空エア
フォイル内に設けられた標準圧室と、前記高圧室及び前
記標準圧室の後方でかつ前記後縁の前方にして、前記中
空エアフォイル内に設けられた供給室と、前記高圧室と
前記供給室との間に延びて、各々第1の断面積を有して
いる複数の第1の入口穴と、前記標準圧室と前記供給室
との間に延びて、各々第2の断面積を有している複数の
第2の入口穴と、前記高圧室から前記中空エアフォイル
の外側に延びて、各々第3の断面積を有している複数の
第1の出口穴と、前記標準圧室から前記中空エアフォイ
ルの外側に延びて、各々第4の断面積を有している複数
の第2の出口穴とを包含する静翼を用意する段階と、
(b)前記静翼に直面し、大きさ及び前記静翼に関して
の位置を有するガス流れ圧力勾配を決定する段階と、
(c)前記高圧室の圧力(PH)が前記供給室の所定圧
力(PSUP)に対して前記標準圧室の圧力(PST)より
も大きくなるように前記第1及び第2の入口及び出口穴
を施す段階と、(d)前記高圧室を前記ガス流れ圧力勾
配の圧力スパイクと向かい合うように前記前縁に沿って
位置決めする段階と、を包含することを特徴とする。
の前縁に隣接する中心ガス流れの高圧力スパイクに適応
できる方法が提供されることである。
小にする方法が提供されることである。すなわち、本発
明によれば、静翼の前縁の冷却を静翼に直面する圧力勾
配に合わせることができる。その結果として、より高い
圧力の冷却空気を静翼外部の熱いガスの高圧領域に向か
い合うようにして前縁に沿って供給することができる。
を長くすることができることである。すなわち、本発明
によれば、静翼外部の熱いガスの高圧領域に向かい合う
にして前縁に沿う高い内部圧力が与えられる。その結果
として、熱いガスの好ましくない流入及びこれにより生
じる損傷が除去され、これにより静翼の有効寿命を長く
する。
切る圧力差を非常に正確に制御し、静翼の外側まわりの
フイルム冷却を最適にすることができる方法が提供され
ることである。
添付図面を参照して述べる下記の本発明の最良の形態の
実施例についての詳細な説明から一層明らかになるであ
ろう。
するに、タービン静翼10は、外側プラットホーム12
と、内側プラットホーム14と、これらの内外側プラッ
トホーム間に延びている中空エアフォイル16とを包含
する。そして、中空エアフォイル16は前縁18と、後
縁20とを包含する。中空エアフォイル16は、更に、
高圧室22と、標準圧室24と、供給室26とを包含す
る。高圧室22及び標準圧室24は、前縁18に隣接し
て、中空エアフォイル16内に設けられている。供給室
26は、高圧室22及び標準圧室24の後方であってか
つ後縁20の前方に設けられている。図1〜図3に示さ
れる実施例においては、更に、中空エアフォイル16は
供給室26と後縁20との間に設けられた蛇行室28を
包含する。そして、第1の通路30が供給室26から外
側プラットホーム12を通って外側プラットホーム12
の外側に延びている。同様に、第2の通路32が蛇行室
28から外側プラットホーム12を通って外側プラット
ホーム12の外側に延びている。
6と高圧室22との間に延びていると共に、複数の第1
の出口穴36が高圧室22とエアフォイル16の外側と
の間に延びている。同様に、複数の第2の入口穴38が
供給室26と標準圧室24との間に延びていると共に、
複数の第2の出口穴40が標準圧室24とエアフォイル
16の外側との間に延びている。
い中心ガス流れは非対称の態様で静翼10のエアフォイ
ル16に作用する。これは、特にロータ組立体(図示せ
ず)の後方に設けられている静翼10に言えるものであ
る。非対称の中心ガス流れは、前縁18に沿う中心ガス
流れの圧力を表す圧力勾配42として図式で示される。
図1は、静翼10の外側プラットホーム12に隣接して
位置する単一の圧力スパイク(すなわち、高圧領域)4
4を包含する圧力勾配42の例を示す。図2は、静翼1
0の半径方向中間点に隣接して位置する単一の圧力スパ
イク44を包含する圧力勾配42の例を示す。図3は、
一対の圧力スパイク44を包含する圧力勾配42の例を
示す。当業者であれば、静翼10はその上流側の流れ状
態に依存して無数の異なる圧力勾配にさらされることを
認識されよう。そして、以上述べた静翼10において、
冷却空気46が、中心ガス流れよりも低い温度及び中心
ガス流れよりも高い圧力で、静翼10内に外側プラット
ホーム12の通路30、32を通して向けられる。
の大きさ及び静翼10に関しての位置が求められる。す
なわち、圧力勾配42の大きさを知りさえすれば、高圧
室22の入口穴34及び出口穴36は、供給室26の所
定圧力(PSUP)に対して、高圧室22に隣接する静翼
外側の中心ガス圧力(PCORE SPIKE)を越るような高圧
室22の圧力(PH)を生じさせるように施される。同
様に、標準圧室24の入口穴38及び出口穴40を、供
給室26の所定圧力(PSUP)に対して、標準圧室24
に隣接する静翼外側の中心ガス圧力(PCORE AVG)を越
えるような標準圧室24の圧力(PST)を生じさせるよ
うに施される。相対的な関係で言えば、供給室26の圧
力は高圧室22の圧力よりも大きく、この高圧室22の
圧力は標準圧室24の圧力よりも大きい(PSUP>PH>
PST)。
圧室24との間の差圧は、第1の入口穴34の直径を第
2の入口穴38の直径よりも大きくすることにより生じ
せしめることができ、すなわち供給室26と高圧室22
との間の圧力降下は供給室26と標準圧室24との間の
圧力降下よりも小さく存在する。他の場合において、す
なわち製造制約により穴の直径が制限される場合には、
第1の入口穴34及び第2の入口穴38の数を、直径を
変える代わりに、又は直径を変えることに加えて、同様
な効果を得るために変えることができる。また、第1の
出口穴36及び第2の出口穴40も、高圧室22及び標
準圧室24の圧力を生じさせるように同様な方法で施す
ことができる。実際上、本発明の好適な実施例によれ
ば、一穴を基準にして、第1の出口穴36を出る流量は
第2の出口穴40を出る流量に等しい。前縁18を均一
に横切る流量は、第1の出口穴36の直径を第2の出口
穴40の直径よりも小さく作ることにより、成し遂げら
れる。
位置を知りさえすれば、高圧室22は圧力スパイク44
に向かい合うように静翼10の前縁18の内側に位置決
めされる。例えば、図1において、静翼10は外側プラ
ットホーム12に隣接する圧力スパイク44に向かい合
うように位置決めした単一の高圧室22を包含する図2
は、静翼10の半径方向中間点に隣接する圧力スパイク
44に向かい合うように位置決めした単一の高圧室22
を示す。図3は、一対の圧力スパイク44の各々に向か
い合うように位置決めした2つの高圧室22を示す。そ
して、これら3つのすべての実施例において、ひとつ又
はそれ以上の標準圧室24は前縁18の高圧室以外の残
りの部分に沿って延びている。
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び許部においてさまざまな変更が
できることは当業者にとって理解されるであろう。
て、静翼の前縁に直面する圧力勾配を一緒に示すと共
に、該圧力勾配が静翼の外側プラットホーム10に隣接
する単一の圧力スパイクを包含している例を示す。
って、静翼の前縁に直面する圧力勾配を一緒に示すと共
に、該圧力勾配が静翼の半径方向中間点に隣接する単一
の圧力スパイクを包含している例を示す。
て、静翼の前縁に直面する圧力勾配を一緒に示すと共
に、該圧力勾配が一対の圧力スパイクを包含している例
を示す。
Claims (15)
- 【請求項1】静翼を冷却する方法において、 (a)前縁及び後縁を有する中空エアフォイルと、前記
前縁に隣接して、前記中空エアフォイル内に設けられた
高圧室と、前記前縁に隣接して、前記中空エアフォイル
内に設けられた標準圧室と、前記高圧室及び前記標準圧
室の後方でかつ前記後縁の前方にして、前記中空エアフ
ォイル内に設けられた供給室と、前記高圧室と前記供給
室との間に延びて、各々第1の断面積を有している複数
の第1の入口穴と、前記標準圧室と前記供給室との間に
延びて、各々第2の断面積を有している複数の第2の入
口穴と、前記高圧室から前記中空エアフォイルの外側に
延びて、各々第3の断面積を有している複数の第1の出
口穴と、前記標準圧室から前記中空エアフォイルの外側
に延びて、各々第4の断面積を有している複数の第2の
出口穴とを包含する静翼を用意する段階と、 (b)前記静翼に直面し、大きさ及び前記静翼に関して
の位置を有するガス流れ圧力勾配を決定する段階と、 (c)前記高圧室の圧力(PH)が前記供給室の所定圧
力(PSUP)に対して前記標準圧室の圧力(PST)より
も大きくなるように前記第1及び第2の入口及び出口穴
を施す段階と、 (d)前記高圧室を前記ガス流れ圧力勾配の圧力スパイ
クと向かい合うように前記前縁に沿って位置決めする段
階と、 を包含することを特徴とする方法。 - 【請求項2】請求項1記載の方法において、前記静翼が
一対の標準圧室を包含し、前記高圧室がこれらの標準圧
室間に位置決されている方法。 - 【請求項3】請求項1記載の方法において、前記静翼が
複数の高圧室を包含している方法。 - 【請求項4】請求項3記載の方法において、前記静翼が
複数の標準圧室を包含し、その少なくともひとつの標準
圧室が前記高圧室内に位置決めされている方法。 - 【請求項5】請求項3記載の方法において、前記第1の
入口穴の断面積が前記第2の入口穴の断面積よりも大き
い方法。 - 【請求項6】請求項5記載の方法において、前記第1の
出口穴の各々を出るガス流量が、前記供給室の所定圧力
に対して、前記第2の出口穴の各々を出るガス流量と実
質的に等しい方法。 - 【請求項7】請求項6記載の方法において、前記第1の
出口穴の断面積が前記第2の入口穴の断面積よりも小さ
い方法。 - 【請求項8】請求項1記載の方法において、前記第1の
入口穴の断面積が前記第2の入口穴の断面積よりも大き
い方法。 - 【請求項9】請求項8記載の方法において、前記第1の
出口穴の各々を出るガス流量が、前記供給室の所定圧力
に対して、前記第2の出口穴の各々を出るガス流量と実
質的に等しい方法。 - 【請求項10】請求項9記載の方法において、前記第1
の出口穴の断面積が前記第2の入口穴の断面積よりも小
さい方法。 - 【請求項11】静翼において、 前縁及び後縁を有する中空エアフォイルと、 前記前縁に隣接して、前記中空エアフォイル内に設けら
れた高圧室と、 前記前縁に隣接して、前記中空エアフォイル内に設けら
れた標準圧室と、 前記高圧室及び前記標準圧室の後方でかつ前記後縁の前
方にして、前記中空エアフォイル内に設けられた供給室
と、 前記高圧室と前記供給室との間に延びて、各々第1の断
面積を有している複数の第1の入口穴と、 前記標準圧室と前記供給室との間に延びて、各々第2の
断面積を有している複数の第2の入口穴と、 前記高圧室から前記中空エアフォイルの外側に延びて、
各々第3の断面積を有している複数の第1の出口穴と、 前記標準圧室から前記中空エアフォイルの外側に延び
て、各々第4の断面積を有している複数の第2の出口穴
と、 を包含し、前記第1及び第2の入口穴並びに前記第1及
び第2の出口穴の各断面積が、前記高圧室のガス圧力が
前記供給室の所定のガス圧力に対して前記標準圧室のガ
ス圧力よりも大きくなるようにすることを特徴とする静
翼。 - 【請求項12】請求項11記載の静翼において、一対の
標準圧室を包含し、前記高圧室がこれらの標準圧室間に
位置決されている静翼。 - 【請求項13】請求項12記載の静翼において、更に複
数の高圧室を包含している静翼。 - 【請求項14】請求項13記載の静翼において、前記第
1の入口穴の断面積が前記第2の入口穴の断面積よりも
大きい静翼。 - 【請求項15】請求項14記載の静翼において、前記第
1の出口穴の断面積が前記第2の入口穴の断面積よりも
小さい静翼。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP (1) | EP0838575B1 (ja) |
JP (1) | JPH10148103A (ja) |
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