(57)【要約】  本発明は、ターボマシンのタービンケーシングのための通気装置であって、タービンケーシング上に空気を噴出するように構成された複数のラインセット（１６’）を備え、ラインセットが、互いに隣り合って配置されており、各ラインセットが、内部を空気が循環するメインリング（１６１）を備え、メインリング（１６１）が、空気流をタービンケーシングに向けて噴出するように構成されたオリフィス（１７’）を備え、ラインセットが、タービンケーシングに向けて噴出した後に、タービンケーシングからラインセットに向けて戻る空気流からメインリング（１６１）を隔離するように構成されたシールド（１６２）を備え、前記シールド（１６２）が、メインリング（１６１）を包含し、メインリング（１６１）のオリフィスに整列したオリフィスを有している、通気装置に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボマシンのタービンケーシングであって、タービンケーシング上に空気を噴出するように構成された複数のマニホルド（１６’）を備えた通気装置を備え、マニホルドが、隣り合って配置されており、各マニホルドが、内部を空気が循環するメインリング（１６１）を備え、メインリング（１６１）が、空気流をタービンケーシングに向けて噴出するように構成された開口（１７’）を備え、各マニホルドが、タービンケーシングに向けて噴出した後に、タービンケーシングからマニホルドに向けて反射された空気流からメインリング（１６１）を隔離するように構成されたシールド（１６２）を備え、前記シールド（１６２）が、メインリング（１６１）を囲み、メインリング（１６１）の開口上に整列した開口を備えている、タービンケーシング。
【請求項２】
シールド（１６２）が、マニホルドの開口から接線方向に延びており、シールド（１６２）が、開口において、メインリング（１６１）とじかに接触している、請求項１に記載のケーシング。
【請求項３】
シールド（１６２）が、マニホルドとシールドとの間の、じかに接触するゾーンから、開口とは正反対に、マニホルドから接線方向に延びる、請求項１または請求項２に記載のケーシング。
【請求項４】
シールド（１６２）の断面が楕円の形状を有している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項５】
楕円が、マニホルド（１６’）の断面の直径の２倍の大きさの長軸を有している、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項６】
シールド（１６２）とマニホルド（１６’）との間に画定されたキャビティ（１６３）が、空気またはアルゴンで充填されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のタービンケーシングを備えたタービンを備えているターボマシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボマシンのタービンケーシングの通気のための装置、および、そのような装置を備えたターボマシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に関し、航空機のターボマシンは、既知の方式で、
マシンの軸で回転し、ステータ２によって囲まれたロータ１を備えている。
【０００３】
ロータ１およびステータ２は、ロータ１とステータ２との間に低圧コンプレッサ３、高圧コンプレッサ４、燃焼チャンバ１３、高圧タービン５、および低圧タービン６を順次通過するガス流ジェット１２を画定している。
【０００４】
低圧タービン６は、タービンケーシング７に取り付けられ、マシンの軸方向において、ロータ１に取り付けられた可動ブレード段９と互い違いになっている、ディストリビューター段８（静止ブレード）を備えている。高温のガス流ジェット１２の画定するタービンケーシング７には、可動ブレード９のプラットフォームに面したアブレイダブルリング１０が設けられている。
【０００５】
タービンケーシング７を過度な加熱から保護するため、および、タービンの良好な性能を保証するために、ターボマシンは、通気装置１５を備えている。通気装置１５は、タービンケーシング７の外部表面の周りに配置された、穴が開けられたいくつかのマニホルド１６を備えている。これらマニホルド１６には、収集ポイント１４により、コンプレッサの下流の、周囲の二次ジェット３０内で収集された、「低温」の空気の流れと、高圧コンプレッサ５において高温ガス流ジェット１２内で収集された、「高温」の空気の流れとの混合に対応する、圧力下での空気が供給される。収集ポイント１４は、二次ジェット３０内に位置する取入口である。
【０００６】
二次ジェット３０において収集される低温の空気流は、第１のダクト１７を通ってマニホルドに向けて送られ、高温ガス流ジェット１２において収集された高温の空気の流れは、第２のダクト１９を通して、マニホルドに向けて送られる。バルブ１８は、２つのダクトの通気率を制御することを可能にし、それにより、２つのダクトから出る２つの流体の混合物の温度を制御するようになっている。圧力下での空気は、マニホルドの穴を通して、タービンケーシングの外部表面上に噴出され、その結果として、タービンケーシングの外部表面を冷却する。
【０００７】
マニホルド１６は、通常、タービンケーシング７の上方で、垂直に穴が開けられた、リング状の形状であり、それにより、空気をタービンケーシング７に空気を噴出するようになっている。
【０００８】
通気装置１５は、低圧タービン６の周りに延びている。
【０００９】
ステータケーシングの冷却に加え、通気装置は、可動ブレード９とアブレイダブル１０との間のクリアランスを調整することを可能にしている。実際、ケーシングの温度の変化により、ステータケーシングの熱膨張に起因して、可動ブレードとアブレイダブルリング１０との間のクリアランスの変化を生じる。
【００１０】
ここで、可動ブレードの先端と、アブレイダブルリング１０との間のクリアランスは、ターボマシンの性能に関する決定要素である。
【００１１】
実際、クリアランスが小さいと、可動ブレード９およびディストリビューター８をバイパスする流量が小さくなり、また低圧タービンの効率が良好になる。
【００１２】
したがって、タービンケーシング７の冷却は、低圧タービンの性能、そしてひいては、ターボマシンの性能に重大な影響がある。
【００１３】
通気装置を記載する、米国特許第５１００２９１号明細書、国際公開第２０１３／１８６７５７号パンフレット、および米国特許第４８２６３９７号明細書の文献も、同様に知られている。しかし、これら文献に提案されている解決策は、性能を十分に向上させることは可能にしていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５１００２９１号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１３／１８６７５７号
【特許文献３】米国特許第４８２６３９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的の１つは、既知の通気装置を向上させ、それにより、低圧タービン、ひいてはターボマシンの性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このため、本発明は、ターボマシンのタービンケーシングの通気装置であって、タービンケーシング上に空気を噴出するように構成された複数のマニホルドを備え、マニホルドが、隣り合って配置されており、各マニホルドが、内部を空気が循環するメインリングを備え、メインリングが、空気流をタービンケーシングに向けて噴出するように構成された開口を備え、マニホルドが、タービンケーシングに向けて噴出した後に、タービンケーシングからマニホルドに向けて反射された空気流からメインリングを隔離するように構成されたシールドを備えている、通気装置を提案することである。
【００１７】
本発明は、有利には、単独で、または、技術的に可能である組合せのいずれか１つで取られる、以下の特徴によって完結する。
【００１８】
シールドは、メインリングを囲み、メインリングの開口上に整列した開口を備えている。
【００１９】
シールドは、マニホルドの開口から接線方向に延びており、シールドは、開口において、メインリングとじかに接触している。
【００２０】
シールドは、マニホルドとシールドとの間の、じかに接触するゾーンから、開口とは正反対に、マニホルドから接線方向に延びる。
【００２１】
シールドの断面は、楕円の形状を有している。
【００２２】
楕円は、マニホルドの断面の直径の２倍の大きさの長軸を有している。
【００２３】
シールドとマニホルドとの間に画定されたキャビティは、空気またはアルゴンで充填されている。
【００２４】
本発明は、タービンと、本発明によるタービンケーシングの通気装置とを備えたターボマシンにも関する。
【００２５】
本発明の他の特徴、目的、および利点は、以下の説明によって明らかになるであろう。この説明は、純粋に説明的ものであり、限定的ものではなく、添付図面を参照して読まれなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】すでに説明したタイプのターボマシンの概略図である。
【図２】既知のタイプの通気装置のマニホルドの配置を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による通気装置のマニホルドの配置を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による通気装置のマニホルドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
すべての図において、同様の要素は同一の参照符号を有している。
【００２８】
図１に示されているのは、マニホルド１６を備えた、既知のタイプの通気装置である。マニホルド１６は、通常、タービンケーシング７の上方で、垂直に穴が開けられた、リングの形態であり、それにより、タービンケーシング７に空気を噴出するようになっている。
【００２９】
図２に関し、本出願人は、タービンケーシング７に向かって噴出される空気流が、タービンケーシング７との接触によって加熱されることを観測している。
【００３０】
この理由から、衝突した後の高温の空気Ｆ２は、タービンケーシング７から、マニホルドに向けて反射され、それにより、高温の空気Ｆ２が、マニホルド、そしてひいては、マニホルドから出る低温の空気Ｆ１の流れを加熱し得るようになっている。
【００３１】
このため、いくつかのマニホルドが隣り合って配置されていることを考慮すると、低温の空気のタービンケーシング上での衝突から得られた高温空気は、隣接するマニホルド（複数の場合もある）を加熱することになる。このことは、ケーシングの冷却性能を低減する。
【００３２】
この問題を避けるために、本発明者は、図２および図１のマニホルドを、図３に関して変更し（依然として、図１のターボマシンと同じ位置に配置されている）、複数のマニホルド１６’を備えた通気装置を提案している。マニホルド１６’の各々は、空気流が内部で循環するメインリング１６１と、タービンケーシング７に向けて噴出した後に、タービンケーシング７からマニホルド１６’に向けて反射された空気流からメインリングを隔離するように構成されたシールド１６２と、を備えている。
【００３３】
メインリング１６１は、空気流をタービンケーシング７に向けて噴出するように構成された開口１７’を備えている。
【００３４】
図３に見ることができるように、タービンケーシングに衝突した後にタービンケーシング７から来る空気流Ｆ２は、マニホルドに向けて反射される。従来技術の構成（図２参照）における同じ空気流と比較すると、空気流は、メインリングからさらに離れている。
【００３５】
このシールド１６２のおかげで、衝突後の流れＦ２によってはアクセス不可能であるデッドゾーンが、メインリングの周りに形成される。これらデッドゾーンは、メインリング１６１を熱的に絶縁し、従来技術に関し、低温の空気流Ｆ１の温度を低減し、冷却装置の効率を向上させる。
【００３６】
シールドは、メインリングを完全に囲むことができ、メインリングの開口上に整列した開口を備えている。
【００３７】
有利には、シールド１６２は、マニホルドの開口から接線方向に延びており、シールドは、開口において、メインリングとじかに接触している。そのような接触により、メインリングからタービンケーシング７に向けての空気の吐出の間のヘッドロスを制限することが可能である。
【００３８】
同様に、有利には、シールドは、マニホルドとシールドとの間の、じかに接触するゾーンから、開口とは正反対に、マニホルドから接線方向に延びる。そのような接触により、外部の嵩を制限することが可能であり、また、上の二次ジェット内を循環する低温の空気と、ナセルとの放射熱交換とを利用することが可能である。ナセルは、その一部に関し、低温である。
【００３９】
シールドの径方向の嵩を制限するために、シールドは、楕円形である。矩形の形状、または卵型の形状を提供することも可能である。
【００４０】
楕円形の形状の場合では、図４に見ることができるように、楕円は、マニホルドの断面の直径Ｄの２倍の大きさの長軸を有している。
【００４１】
シールド１６２は、マニホルドと同じ材料、たとえば、クロム−ニッケル系の合金とすることができる。
【００４２】
シールドは、中空にすることができ、シールドとマニホルドとの間に画定されたキャビティ１６３は、空気またはアルゴンで充填することができる。しかし、空気が良好な絶縁体であり、低コストであることから、空気が好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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