(57)【要約】  本発明は、冷却システムが取り付けられた、ターボ機械のガイドベーンアセンブリのブレードであって、前記ブレードの内部空洞（２４）内に配置され、ブレードの冷却空気入口（２６）に結合され、ブレードの内部空洞（２４）の表面を冷却するように設計されたインサート（２２）と、インサート（２２）内の冷却空気の一部を抜き取るように構成され、ターボ機械の中央ハブにそれを送るように設計されたブリード装置と、を備える、ブレードに関する。  ブレードは、ブリード装置が、ブレードの内部空洞（２４）内に配置され、インサートの開口部（３４）を通過し、インサート（２２）内の冷却空気の一部を抜き取るように構成されたブリードヘッド（３０）を備えることを特徴とする。
2018538473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却システムが取り付けられたターボ機械のガイドベーンアセンブリのブレードにして、
前記ブレードの内部空洞（２４）内に配置され、ブレードの冷却空気入口（２６）に結合され、ブレードの内部空洞（２４）の表面を冷却するように設計されたインサート（２２）と、
インサート（２２）内の冷却空気の一部を抜き取るように構成され、ターボ機械の中央ハブ（１６）にそれを送るように設計されたブリード装置と、
を備えるブレードであって、
ブリード装置が、
ブレードの内部空洞（２４）内に配置され、インサートの開口部（３４）を通過し、インサート（２２）内の冷却空気の一部を抜き取るように構成されたブリードヘッド（３０）と、
一方では第１のボールジョイント（３８）によってブレードに結合され、他方では第２のボールジョイント（４０）によってターボ機械の中央ハブ（１６）に結合されるように設計され、ブリードヘッド（３０）から来るブリード空気をターボ機械のハブ（１６）に送るように設計されたブリードダクト（３２）と
を備えることを特徴とする、ブレード。
【請求項２】
ブリードヘッド（３０）およびブリードダクト（３２）が、一体的に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
ブリードヘッド（３０）およびブレードが、一体的に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレード。
【請求項４】
ターボ機械の中央ハブ（１６）の周りに配置された複数のブレードを備えるターボ機械のガイドベーンアセンブリであって、ガイドベーンアセンブリの少なくとも１つのブレードが、請求項１から３のいずれか一項に記載のブレード（１０）であることを特徴とする、ガイドベーンアセンブリ。
【請求項５】
中央ハブ（１６）を備え、請求項４に記載のガイドベーンアセンブリを備えることを特徴とする、ターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械のガイドベーンアセンブリのブレードに関する。特に、本発明は、ターボ機械のブレード用および他の部品用の冷却システムが取り付けられた、ガイドベーンアセンブリのブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械は、一般に、上流から下流へ、例えば低圧圧縮機および高圧圧縮機などの１つまたは複数の圧縮機段、燃焼室、例えば高圧タービンおよび低圧タービンなどの１つまたは複数のタービン段を備える。上流および下流は、流出噴流（上流から下流へ）における通常のガス流の方向に対して画定される。
【０００３】
タービンは、燃焼室から来るガス流の熱および運動エネルギーを、例えば、ヘリコプタの場合、圧縮機、および／またはロータを駆動するために必要な機械エネルギーに変換する。
【０００４】
タービンは、通常、１つまたは複数のブレード段を備え、各段は、一般に、既知の方法で、ガイドベーンアセンブリおよび移動カスケードと呼ばれる固定カスケードを含む。カスケード内の複数ブレードのアセンブリは、「翼配列」と呼ばれることがある。ブレードは、前縁と呼ばれる上流に向けられた部分と、後縁と呼ばれる下流に向けられた部分とを備える。
【０００５】
ガイドベーンアセンブリは、一般に、ブレードの内側を通って流れ、ラビリンスを形成する回路を用いて、強制対流によって冷却される。冷却空気は、外部子午線と呼ばれるガイドベーンアセンブリの各ブレードの部分で、燃焼室の周辺上のタービンの燃焼室側のブレードに入る。冷却空気は、外部子午線から循環し、ブレードを通過して、タービンの中央ハブの側面上に配置される、内部子午線と呼ばれるガイドベーンアセンブリの各ブレードの部分まで内側上のブレード（ブレードの前縁を含む）を冷却する。用語「冷却空気」または「冷たい空気」は、ターボ機械の流出噴流内を流れるガスの温度よりも低い温度の空気を表し、流出噴流内に配置される要素の温度を低下させるために使用される。
【０００６】
冷却空気の一部は、これらの内部子午線で抜き取られてハブに送られて、タービンの他の部分を冷却する。それにもかかわらず、ブレードがラビリンス型回路によって冷却される冷却システムでは、ハブに送られる空気は、ブレードの前縁で加熱された空気であり、したがって、冷却空気よりも高い温度を含む。加えて、消費される冷却空気の量はかなり大きい。
【０００７】
他の冷却システムは、ブレード内に配置され、ブレードの内面を冷却するために使用されるインサートまたはダブルスキンを含む。特に、インサートは、冷たい空気の衝撃を用いてブレードの前縁を冷却するために使用される複数の穿孔を有する壁を備える。これらのインサートは、ラビリンス型冷却システムに関連する空気消費を減少させるために使用される。加えて、対流熱伝達係数は、ラビリンス型システムによって生成される熱伝達係数よりも大きい。場合によっては、ハブを介して、ブリード空気の一部をタービンの他の部分に向かって送る目的で、これらのインサートは、内部子午線を横切るように延長される。
【０００８】
しかしながら、このインサート構成は、インサートと内部子午線との間の界面で冷たい空気の著しい漏れを引き起こす。この漏れによって逃げる空気が失われ（特にガスの流出噴流の中で）、タービンのブレードまたは他の部分を冷却する役目を果たさなくなる。
【０００９】
したがって、本発明者らは、既存のガイドベーンアセンブリのブレードを改良する方法を模索してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、既知のブレードの欠点の少なくともいくつかを軽減することを目的とする。
【００１１】
特に、本発明は、本発明の少なくとも１つの実施形態において、ブレード、およびターボ機械のブレードが設置される他の部分を効果的に冷却するために使用される冷却システムが取り付けられたブレードを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明はまた、少なくとも１つの実施形態において、冷却空気の消費を制限する冷却システムが取り付けられたブレードを提供することを目的とする。
【００１３】
本発明はまた、少なくとも１つの実施形態において、冷却空気の損失を減少させる冷却システムが取り付けられたブレードを提供することを目的とする。
【００１４】
本発明はまた、少なくとも１つの実施形態において、ターボ機械の他の部分を冷却する目的で、ブレードを通過する空気の加熱を制限するために使用される冷却システムが取り付けられたブレードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的のために、本発明は、冷却システムが取り付けられたターボ機械のガイドベーンアセンブリのブレードにして、
前記ブレードの内部空洞内に配置され、ブレードの冷却空気入口に結合され、ブレードの内部空洞の表面を冷却するように設計されたインサートと、
インサート内の冷却空気の一部を抜き取るように構成され、ターボ機械の中央ハブにそれを送るように設計されたブリード装置と、
を備える、ブレードであって、
ブリード装置が、
ブレードの内部空洞内に配置され、インサートの開口部を通過し、インサート内の冷却空気の一部を抜き取るように構成されたブリードヘッドを備えることを特徴とする、ブレードに関する。
【００１６】
したがって、本発明によるブレードは、冷却空気が冷却されるべき要素によって加熱される前に、その冷却システムによって、インサート内の冷却空気の一部を直接に抜き取ることを可能にする。したがって、冷却空気は中心に向かってハブ内に送られ、冷却空気がブレードの入口を通って到着してからハブに到着するまでに加熱される程度を最小限に抑える。したがって、ハブに到着する空気の温度は、インサートの入口での空気の温度に近い。一旦冷却空気がハブに送られると、それはターボ機械の他の要素を冷却するために使用される。
【００１７】
加えて、ブレードの内部空洞内にブリードヘッドを配置することにより、ブリードヘッドが配置されるインサートの開口部に潜在的な空気漏れを封じ込めることが可能になり、その空気漏れはブレードの内部空洞内に留まる。したがって、これらの空気漏れは制御され、それらはブレードの冷却に寄与し、漏れを原因とする空気が失われることはない。
【００１８】
有利には、本発明によれば、ブリード装置は、一方では第１のボールジョイントによってブレードに結合され、他方では第２のボールジョイントによってターボ機械の中央ハブに結合されるように設計され、ブリードヘッドから来るブリード空気をターボ機械のハブに送るように設計されたブリードダクトを備える。
【００１９】
本発明のこの態様によれば、ブリードダクトをブレードに、かつハブに結合するボールジョイント型の機械的結合部は、ブリードヘッドによって抜き取られた空気がハブに送られることを可能にし、同時に、ガイドベーンアセンブリのブレードとハブとの間の移動の可能性を保持する。これらの移動は、特に熱機械的負荷の作用によるものであり、これらのボールジョイントがない場合にはブリードダクトを損傷する可能性がある。
【００２０】
有利には、本発明のこの最後の態様によれば、ブリードヘッドおよびブリードダクトは一体的に結合されている。
【００２１】
本発明のこの態様によれば、ブリードヘッドおよびブリードダクトは、ブリード機構と呼ばれる単一部品を形成し、それによってブレードを大幅に変更する必要がないので製造することが容易である。本発明のこの変形形態では、ブリードヘッドがブレードダクトと一体的であるので、ブリードヘッドとインサートの開口部との間の隙間は、ブリードヘッドの移動を可能にするように設計され、それによって、ブレード、および／またはハブが移動する場合、ブリードダクトが移動可能であり、同時に開口部での空気漏れを最小限に抑える。
【００２２】
有利には、本発明によれば、ブリードヘッドおよびブレードは一体的に結合されている。
【００２３】
本発明のこの態様によれば、ブリードヘッドが固定されているので、インサートの開口部とブリードヘッドとの間の隙間を減少させることができ、したがって、開口部での空気漏れを減少させる。ブリードヘッドは、ブレードの部分から形成されてもよく、したがって、ブレードが製造される場合に製造されてもよい。
【００２４】
本発明はまた、ターボ機械の中央ハブの周りに配置された複数のブレードを備えるガイドベーンアセンブリであって、ガイドベーンアセンブリの少なくとも１つのブレードが本発明によるブレードであることを特徴とする、ガイドベーンアセンブリに関する。
【００２５】
本発明はまた、中央ハブを備えるターボ機械であって、本発明によるガイドベーンアセンブリを備えることを特徴とする、ターボ機械に関する。
【００２６】
本発明はまた、上述または下述の特徴の全てまたは一部の組み合わせを特徴とするブレード、ガイドベーンアセンブリ、およびターボ機械に関する。
【００２７】
本発明の他の目的、特徴および利点は、限定しない例としてのみ提供され、添付の図面を参照する以下の説明を読むことによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態による冷却システムが取り付けられた、ガイドベーンアセンブリのブレードの概略斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による冷却システムが取り付けられた、ガイドベーンアセンブリのブレードの概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による冷却システムが取り付けられた、ガイドベーンアセンブリのブレードの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下の実施形態は、例である。説明は１つまたは複数の実施形態を参照するが、これは必ずしも各参照が同じ実施形態に関連していること、またはその特徴が単一の実施形態にのみ当てはまることを意味するものではない。異なる実施形態の単一の特徴を組み合わせて、他の実施形態を提供することもできる。図面では、尺度および比率は厳密に守られておらず、これは例示および明瞭性のためである。
【００３０】
図１の斜視図、ならびに図２および図３の断面図として、図１から図３は、ターボ機械のガイドベーンアセンブリのブレード１０を概略的に示す。ターボ機械に配置される場合、ブレード１０は、ターボ機械の燃焼室（図示せず）の側面上に位置する外部子午線１２と呼ばれる部分と、ターボ機械の回転部分が周りを回る、ターボ機械の中央ハブ１６の側面上に位置する内部子午線１４と呼ばれる部分とを含む。加えて、ガスが上流から下流へターボ機械を通過し、上流に向けられたブレード１０の部分は前縁１８と呼ばれ、下流に向けられたブレード１０の部分は後縁２０と呼ばれる。
【００３１】
ブレード１０には、以下に説明する様々な実施形態による冷却システムが取り付けられている。図１から図３において、矢印は、ブレード１０、および／または冷却システムの様々な要素内の冷却空気の循環を部分的に示している。
【００３２】
図１および図２に示すブレード１０には、本発明の第１の実施形態による冷却システムが取り付けられている。
【００３３】
冷却システムは、ブレード１０の内部空洞２４内に配置され、ブレード１０の冷却空気入口２６に結合されたダブルスキンとも呼ばれるインサート２２を備える。インサートは、ブレード１０の内部空洞２４の表面上、特に前縁１８に冷たい空気の衝撃を生成するための微小穿孔２８を含む。
【００３４】
冷却システムは、ブレード１０の内部空洞２４内に配置され、インサート２２内の冷却空気の一部を抜き取るように構成された中空ブリードヘッド３０を含むブリード装置をさらに備える。これを実施するために、ブリードヘッド３０はインサート２２の開口部３４を通過し、その結果、インサート２２内を循環する空気の一部がブリードヘッド３０に入る。
【００３５】
開口部３４とブリードヘッド３０との間の隙間は、冷却空気の漏れ３６を引き起こす。ブリードヘッド３０がブレード１０の内部空洞２４内に配置されているので、これらの漏れ３６に起因する空気漏れは、ブレード１０の内部空洞２４内に留まり、したがってブレード１０の冷却に関与する。
【００３６】
ブリード装置はさらに、ブリードヘッド３０から来る、抜き取られたインサート２２内部の空気を送り、それを中央ハブ１６に送るように設計された中空ブリードダクト３２を含む。
【００３７】
ブリードダクト３２は、一方では第１のボールジョイント結合部３８によってブレード１０に結合され、他方では第２のボールジョイント結合部４０によってハブ１６に結合される。特に、第１のボールジョイント結合部３８は、ブレード１０のこの部分がハブ１６に近接して、対向して配置されているため、ブレード１０の内部子午線１４上に配置されている。ボールジョイント結合部３８、４０は、ブレード１０およびハブ１６が互いに対して移動することを可能にする機械的結合部を形成する。
【００３８】
この第１の実施形態では、ブリードヘッド３０およびブリードダクト３２は一体的に結合され、ブリード機構と呼ばれる単一部品を形成する。
【００３９】
ブリードダクト３２とブレード１０との間に第１のボールジョイント結合部３８が存在するために、ブレード１０がハブ１６に対して移動する場合、ブリードヘッド３０は、インサート２２の開口部３４の中に移動することができる。したがって、開口部３４の寸法は、ブリードヘッド３０のこの移動のために設計されており、開口部３４とブリードヘッド３０との間の隙間は、ブリードヘッド３０の移動を可能にするのに十分に大きいが、しかし空気漏れ３６を最小限に抑えるために十分に小さい。上述したように、これらの空気漏れ３６は、全ての場合において制御され、ブレード１０の冷却に関与し、したがって、それらが冷却空気の損失を意味するものではない。
【００４０】
図３に示すブレード１０には、本発明の第２の実施形態による冷却システムが取り付けられている。
【００４１】
この実施形態は、上述の第１の実施形態と同様であるが、しかしブリードヘッド３０は、ブリードダクト３２に一体的に結合されておらず、ブリードヘッド３０は、特にブレードの内部子午線１４でブレード１０に一体的に結合され、ターボ機械のハブ１６に対向している。ブリードヘッド３０は、例えば、ブレード１０の部分から形成され、同一材料でブレード１０と共に製造され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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