(57)【要約】【課題】モード交差およびパネルの膨出などの問題を軽減させるペデスタル列用の構造部材を提供する。【解決手段】タービンエンジン構成要素は、流路壁と支持壁とを有する。タービンエンジン構成要素は、少なくとも１つの冷却用小型熱交換器２０，２２，２４を有する。各冷却用小型熱交換器２０，２２，２４は、ペデスタル列３４と、運転範囲内におけるモード交差を阻止し、パネルの膨出を阻止し、および／または流路壁を少なくとも１つの外径支持構造に接続するために、ペデスタル列３４内に設けられた少なくとも１つの構造部材３６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路壁と支持壁とを有するタービンエンジン構成要素であって、
少なくとも１つの冷却用小型熱交換器を備え、
前記少なくとも１つの小型熱交換器が、ペデスタル列と、前記ペデスタル列内に設けられ、かつ運転範囲におけるモード交差を阻止すると共に、パネルの膨出を阻止する手段と、を有することを特徴とするタービンエンジン構成要素。
【請求項２】
前記ペデスタル列が、複数のペデスタルを備え、前記ペデスタルの各々が、多側面の形状を有し、内側の前記流路壁と外側の前記支持壁との間に延びることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項３】
前記ペデスタルの各々が、７つの側面を備える形状を有し、内側の前記流路壁と外側の前記支持壁との間に延びることを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項４】
前記阻止手段が、前記流路壁を少なくとも１つの外径支持構造に接続する手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項５】
前記阻止手段が、複数のペデスタルを一体化する少なくとも１つの構造部材を備えることを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項６】
前記構造部材の各々が、最小流路面積が前記構造部材と周囲のペデスタル列との間に維持されるように、寸法決めされることを特徴とする請求項５に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項７】
前記阻止手段が、前記ペデスタル列の全体にわたって分散された複数の構造部材を備え、前記構造部材の各々が、複数のペデスタルを一体化することを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項８】
前記ペデスタル列内に配置された、前記流路壁を少なくとも１つの外径支持構造に接続する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項９】
前記接続する手段が、複数のペデスタルを一体化する少なくとも１つの構造部材を備えることを特徴とする請求項８に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１０】
前記構造部材の各々が、最小流路面積が前記構造部材と周囲のペデスタル列との間に維持されるように、寸法決めされることを特徴とする請求項９に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１１】
前記接続する手段が、前記ペデスタル列の全体にわたって分散された複数の構造部材を備え、前記構造部材の各々が、複数のペデスタルを一体化することを特徴とする請求項８に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１２】
流路壁と支持壁とを有するタービンエンジン構成要素であって、
少なくとも１つの冷却用小型熱交換器を備え、
前記少なくとも１つの冷却用小型熱交換器が、ペデスタル列と、運転範囲内におけるモード交差を阻止し、パネルの膨出を阻止し、さらに前記流路壁を少なくとも１つの外径支持構造に接続するために、前記ペデスタル列内に設けられた少なくとも１つの構造部材と、を備えることを特徴とするタービンエンジン構成要素。
【請求項１３】
前記タービンエンジン構成要素が、ブレード外側エアシールであることを特徴とする請求項１２に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１４】
前記タービンエンジン構成要素が、複数の冷却用小型熱交換器を有することを特徴とする請求項１２に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１５】
前記冷却用小型熱交換器の各々が、前記ペデスタル列の全体にわたって分散された複数の構造部材を有することを特徴とする請求項１２に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１６】
前記複数の構造部材が、前記ペデスタルの同一列内に配置された複数の一直線に並ぶ構造部材を含むことを特徴とする請求項１５に記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１７】
前記構造部材の各々が、前記ペデスタル列内において、複数のペデスタルを一体化することを特徴とする請求項１２に記載のタービンエンジン構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジン構成要素に用いられる冷却用小型熱交換器に用いられる構造部材に関する。
【０００２】
なお、米国政府は、米国海軍に付与の契約番号Ｎ０００１９−０２−Ｃ−２００３の結果として、本発明に権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
多種多様なタービンエンジン構成要素において、小型熱交換器の配列が、これらの構成要素を冷却するのに用いられる。多くのこのような熱交換器は、ペデスタルの配列を備える。小型熱交換器のペデスタル列を効率的に用いるために、小型熱交換器列の入口と出口との間および側壁間に、充分な距離のキャビティが形成される。これらのペデスタル列内のペデスタルは、運転中に、高温破断および撓みを受けやすい。時間が経過すると、これらの破断および撓みに起因して、圧力負荷および温度による流路内への高温壁の膨出が生じることがある。加えて、支持されていないパネルが、運転中にもたらされるエンジンの強制的作用と一致する固有振動数を呈することがあり、これによって、高サイクル疲労を生じる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、前述の問題を軽減させるペデスタル列用の構造部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、流路壁と支持壁とを有するタービンエンジン構成要素を対象とする。タービンエンジン構成要素は、広義には、少なくとも１つの冷却用小型熱交換器を備える。各小型熱交換器は、ペデスタル列と、運転範囲におけるモード交差を阻止し、パネルの膨出を阻止し、および／または流路壁を外径支持構造に接続させるために、ペデスタル列内に設けられる少なくとも１つの構造部材と、を有する。「モード交差」という用語は、運転状態において、タービンエンジン構成要素の固有振動数がエンジンの強制的作用（加振力）と一致する現象を指す。このモード交差によって、部品形状部の振動が促進され、時期尚早のサイクル疲労が生じることがある。
【０００６】
本発明のペデスタル列における構造部材の他の詳細、ならびに付随する他の目的および利点については、以下の詳細な説明および添付の図面において、説明する。なお、図面において、同様の参照番号は、同様の要素を指すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面を参照すると、図１には、ブレード外側エアシールのようなタービンエンジン構成要素１０が示されている。このタービンエンジン構成要素は、前縁１２および後縁１４を有する。構成要素１０は、外径１６および内径１８も有する。
【０００８】
構成要素１０を冷却するために、複数の小型熱交換器が、この構成要素内に埋設されている。これらの小型熱交換器の例として、前縁側小型熱交換器２０、本体側小型熱交換器２２、および後縁側小型熱交換器２４が挙げられる。小型熱交換器２０，２２，２４の各々は、流路壁２６および支持壁２８を有する。流路壁２６は、高温壁である一方、支持壁２８は、低温壁である。さらにまた、小型熱交換器の各々は、冷却流体用の複数の入口３０および複数の出口３２を有する。
【０００９】
図２〜図４に示されるように、回路２０，２２，２４の各々の中に、複数のペデスタル３４が設けられている。ペデスタル３４は、各熱交換器内に乱流を生成し、これによって、熱交換器の伝熱特性を改良する。ペデスタル３４は、どのような所望の形状を有してもよい。例えば、ペデスタル３４の各々は、円筒形状を有することができる。さらにまた、ペデスタル３４の各々は、多側面、例えば、７つの側面を有していてもよい。
【００１０】
小型熱交換器２０，２２，２４の各々に、複数の構造部材３６が埋設されている。これらの構造部材３６の各々は、複数のペデスタルをより大きい調節可能なクラスタに一体化するように設計されている。例えば、構造部材の各々は、４〜７個のペデスタルを一体化する。各構造部材３６は、最小流路面積３８が構造部材３６と周囲のペデスタル３４との間に維持されるように、寸法決めされている。各構造部材３６は、好ましくは、タービンエンジン構成要素を作製するのに用いられる材料と同じ材料から作製される鋳造組織である。
【００１１】
構造部材３６は、運転範囲内におけるモード交差を阻止すると共に、パネルの膨出を阻止するために、小型熱交換器２０，２２，２４の各々のペデスタル列内において、離散した位置に配置されるとよい。さらに、構造部材３６の各々は、内径側の高温壁２６を外径壁２８に接続させるのに充分な高さを有する。ここで、外径壁２８は、コア通路４０の外周に位置する外径プレート３７のような１つまたは複数の外径支持構造に接続されている。取付け形状部４２が、外径プレート３７に接合されていてもよい。例えば、図３における破線領域５３は、取付け形状部４２と外径プレート３７との交差点における１つのこのような領域を概略的に示している。
【００１２】
必要に応じて、複数の構造部材３６は、ペデスタル３４の同一の列内において一直線に並ぶ形態（図２，３を参照）で配置されてもよい。構造部材３６の各々は、多数のペデスタルの集合から構成されてもよく、どのような所望の形状を有してもよい。例えば、構造部材３６は、所望の数のペデスタル３４を接合するのに必要な多側面を有する多角形状を有してもよい。
【００１３】
構造部材３６は、流路壁２６の膨出（クリープ）を阻止するために、流路壁２６と構成要素１０の支持構造との間に、ペデスタル列と比べてより堅牢な接続をもたらす。また、構造部材３６は、運転範囲における、特に、強制的作用が生じる可能性のあるブレードの摺動によるモード交差も阻止する。
【００１４】
タービンエンジン構成要素１０をブレード外側エアシールとして説明したが、この構成要素１０は、ブレードまたはベーンであってもよい。構造部材は、どのようなタービンエンジン構成要素におけるどのような冷却用小型熱交換器に用いられてもよい。
【００１５】
タービンエンジン構成要素１０を複数の冷却用小型熱交換器を有するとして説明したが、この構成要素１０は、少数、例えば、１つの冷却用小型熱交換器、または４つ以上の冷却用小型熱交換器を有することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】タービンエンジン構成要素の断面図である。
【図２】図１のタービンエンジン構成要素の断面図である。
【図３】図２のタービンエンジン構成要素の一部の拡大図である。
【図４】構造部材と構造部材を取り巻くペデスタルとの間の間隙を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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