KR950003751B1 - 노즐플랩의 뒷전 냉각장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

노즐플랩의 뒷전 냉각장치

제 1 도는 개스터빈엔진용 이동형 노즐플랩장치의 투시도.

제 2 도는 플랩중 하나의 단면도.

제 3 도는 밀봉장치의 제 1 실시예 도시도.

제 4 도는 밀봉장치의 제 2 실시예 도시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 노즐 조립체 12 : 상부 이동형플랩

14 : 하부 이동형 플랩 16 : 측벽

18 : 라이너 20 : 벌집형 지지판

22 : 냉각재 충만공간 24 : 외부라이너

26 : 충돌 라이너 32 : 배플판

34 : 공기실

본 발명은 개스터빈 엔진의 이동형 플립노즐에 관한 것으로, 특히 플랩의 뒷전의 냉각장치에 관한 것이다.

개스터빈 엔진의 배기노즐은 가변 면적 및/또는 가변 방향 노즐을 포함한다. 이러한 플랩은 대체로 장방향 평면형태이며 노즐의 마주보는 평행한 측벽 사이에서 회전한다.

플랩은 고 동력으로 작동중에 1500°F(816℃)이 고온에 견더야만 하며 다른 조건에서는 더 낮은 온도가 필요하다. 종래에는 노즐내의 플랩의 노출표면에 냉각공기를 공급해 왔다. 고 동력에 필요로 하는 냉각공기량은 다른 조건에서는 낭비하게 되고 불필요한데 이는 냉각이 필요하지 않고 공기가 터빈을 바이패스하고 그로인해 동력이 감소하게 되기 때문이다.

각 플랩의 뒷전은 주개스운동이 노즐을 통과해도 이 주개스 유동에 노출되지 않는다. 그러나 고온의 주개스 유동이 노즐을 떠나면서 와류를 일으켜 과열되게 된다. 이 과열로 플랩의 선형표면이 파괴도면 고온표면으로 부터의 방사로 상기 고온에 견디지 못하는 내부 구조부재를 손상하게 된다.

개스터빈 엔진용 이동형 노즐 플랩은 벌집형 구조의 지지판과 이로 부터 이격된 노즐라이너를 포함한다. 노즐의 후단에서 뒷전라이너는 노즐로 부터 외부로 연장하며 지지판과 노즐라이너 사이에 위치하는 냉각재충만 공간과 지지판의 측면을 덮는 노즐라이너에 고정되어있다. 상기 라이너로 부터 이격된 배플은 노즐라이너 또는 측면 라이너로 부터 지지되고 지지판에 대해 밀봉되어 편의 되어 왔다. 이것은 배플과 측면라이너 사이에 냉각재 공간을 형성하게 된다. 냉각재는 상기 냉각재 충만 공간으로 부터 통과해 측면 라이너를 냉각하여 라이너가 낮은 온도가 되고 배플은 측면라이너로 부터 지지판으로의 방사를 차단한다.

노즐라이너는 상류 위치에서 지지판에 고정되므로 상류측면으로부터 상대 팽창이 일어나게 된다. 측면라이너와 지지판 사이에는 접촉밀봉하가 설치되므로 노즐라이너가 지지판에 대해 가열되어 팽창됨에 따라 접촉 밀봉체는 열리게되고 그로인해 고온 상태에서만 냉각공기의 유동이 증대되게 된다.

제 1 도에는 상부 이동형 플랩(12)과 하부이동형 플랩(14)을 갖춘 개스터빈 엔진용 노즐 조립체(10)가 도시되어 있다. 이 노즐들은 측벽(16)에 밀봉되어 상부 또는 하부로 회전될 수 있다. 노즐을 관통하는 고온개스에 노출된 노즐부는 벌집형 지지판(20)으로 부터 이격되어 그 사이에 냉각재 충만공간(22)을 형성하는 라이너(18)에 의해 덮혀있다.

라이너(18)는 외부라이너(24)와 충돌 라이너(26)로 구성되어 있다.

뒷전과 후류위치에 노즐라이너(18)에 부착된 측면 라이너(30)가 배치되어 있다. 배플판(32)는 배플과 측면라이너(30)사이에 공기실(34)을 형성하는 노즐라이너에 고정되어 있다. 이 배플판에는 벌집형 지지판(20)에 대해 밀봉 편의되는 스프링 밀봉체(36)가 부착되어 있다. 라이너들은 와습 합금(wasp-alloy)같은 고내열 재료로 만들어지며 벌집형 지지판(20)은 내열성이 아닌 티타늄 같은 고강도 재료로 만들어진다. 배플(32)은 출된 라이너판(30)의 방사로 부터 지지판(20)을 보호하며 그로인해 과열을 방지하게 된다.

배플(32)은 단수의 침입개구(38)를 갖는데 이 개구 사이로 측면 라이너(30)에 대향하여 충만공간(22)으로 부터 냉각공기를 안내 하게 된다. 측면라이너도 다수의 작은 개구(40)를 갖는데 이를 통해 냉각공기를 측면판 라이너를 유동하게 된다.

충돌라이너(26)도 다수의 개구(27)를 갖는데 이들을 통해 냉각공기가 충만공간(25)으로 부터 라이너(24)에 충돌하도록 유동하게 한다. 이 라이너는 개구(25)를 갖는데 이들을 통해 수직방향의 45°각도로 냉각공기가 통과하게 하고 노즐내에 냉각막을 형성하게 된다.

제 2 도를 보면 노즐라이너(18)는 상류위치(42)에서 벌집형 지지판(20)에 고정되어 있다. 그래서 상기 라이너는 상류위치(42)로 부터 상기 지지판에 의해 대개 이들 2개의 온도차이에 비례하여 팽창하게 된다. 따라서 노즐내에 고온의 고하중이 작동중에 팽창의 차이가 있게된다. 이로인해 제 4 도의 측면 라이너(50)는 우측으로 이동되어 접촉밀봉체가 지지판(20)에 대해 개방되도록 한다.

본 실시예에서 냉각공기는 공간950)으로 부터 라이너판(50)에 충돌하는 배플(55)에 있는 개구(54)를 관통하게 되며, 하방으로 이동하여 밀봉체(52)를 지나 배출되게 된다. 이로인해 노즐이 보호되어야 하는 온도에 대해 비례하는 냉각 유동의 양을 변화시킬 수 있다. 낮은 정격에서 이와같이 배치되면 주목할만치의 냉각유동은 없으므로 냉각공기류가 개스터빈을 바이패스하는 것을 피하게 된다.

Claims (5)

1. 노즐플랩의 뒷전 냉각장치에 있어서, 벌집형 장방형 평면형태의 지지판; 상기 지지판으로부터 이격되고 상기 지지판과의 사이에 냉각재 충만 공간을 형성하게되는 노즐 라이너; 상기 노즐 라이너에 고정되고 상기 노즐라이너로 부터 외부로 연장되며 냉각재 충만공간과 상기 지지판과 측면들을 덮게되는 노즐 뒷전 라이너; 상기 라이너들중의 하나로 부터 지지되고 상기 지지판에 대해 밀봉적으로 편의되며 상기 측면 라이너와의 사이에 냉각실을 형성하는 배플 및; 상기 측면모서리를 냉가시키기 위하여 상기 냉각재 충만공간으로 부터 상기 측면 모서리와 접촉하는 냉각실을 관통하여 냉각재를 이동시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 노즐플랩의 뒷전 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각재 이동수단이, 상기 측면 라이너에 대해 상기 배플을 통하여 상기 냉각재를 안내시키기 위해 상기 배플에 형성되는 다수의 침입 구멍들을 구비하는 것을 특징으로 하는 노즐플랩의 뒷전 냉각장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각재 이동수단이 상기 측면라이너을 관통하는 다수의 구멍을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 노즐플랩의 뒷전 냉각장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각재 이동수단이 상기 측면라이너와 상기 지지판사이에 형성되는 개구를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 노즐플랩의 뒷전 냉각장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐 라이너가 상기 측면 라이너로 부터 떨어진 위치에서 상기 지지판에 고정되고, 상기 측면라이너 및 상기 지지판사이에 제공되는 접촉 밀봉체는 고정된 지지구조물로 부터 상기 노즐 라이너의 팽창방향과 평행한 방향으로 놓여져서 지지구조물에 대한 라이너의 팽창으로 인하여 상기 접촉 및 봉체가 개봉되어 이를 통해 냉각 공기가 유동되도록 하는 것을 특징으로 하는 노즐플랩의 뒷전 냉각장치.

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