(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却装置を具備するタービンのディストリビュータのブレードであって、このブレードが、中空外側プラットホームと中空内側プラットホーム（４６）との間に挿入された同じく中空な羽根（４５）を含み、冷却装置が、羽根（４５）の内部に配設されたライナ（６０）を含み、このライナが、羽根（４５）の周囲壁から間隔をとって保持される多孔スカート（６１）と、内側プラットホーム（４６）の壁（６３）内に設けた入口オリフィスに対向する出口オリフィスを有する底部壁（６２）とを有し、この底部壁もプラットフォームの前記壁から間隔をとって保持され、ライナの内部に外側プラットホームから冷却空気流（７０）が供給され、この冷却空気の一部分（７１）がスカート（４）の多孔を通して羽根の周囲壁を衝撃冷却し、他の部分（７２）が内側プラットホーム（４６）内を循環し、タービンのディスク（４９、５０）を冷却するために前記プラットフォームの上流側に設けたオリフィス（６７）を通って内側プラットホームから排出され、羽根の壁が、羽根の外部に保護膜を形成するための一定口径のオリフィスをさらに含み、
内側プラットホーム（４６）の内部と羽根の周囲壁およびライナ（６０）の外部によって規定される空洞との間の直接の連絡を阻止する気密装置により、ライナの底部壁の出口オリフィスと内側プラットホーム内の入口オリフィスとが相互に連絡し、
前記気密装置は、一方が他方の内側にはめ込まれ、各々の頂上部における開口部がライナの内部に配設される二つの円錐台（６４、６６）を含み、雄円錐台（６４）が内側プラットホームに固設されて入口オリフィス（６５）を規定しており、雌円錐台（６６）がライナに固設されて出口オリフィスを規定していることを特徴とするディストリビュータのブレード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンエンジン、特に航空機のタービンエンジンの高圧タービンのディストリビュータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
単数または複数のタービンの入口における温度レベルを上げることにより、タービンエンジンの性能を最適化できることが知られている。この温度のレベルを上げることにより、比消費量の節約、すなわち飛行機の飛行範囲の拡大、あるいは搭載燃料の量の削減が可能である。この温度の上昇により、タービンエンジンの推力を増加させることも可能である。現在の最新型エンジンは１５７７℃のタービン入口温度に耐えるが、１９５０年に設計されたタービンエンジン（例えばＡＴＡＲ）では９３０℃までにしか耐えない。
【０００３】
このような温度レベルに到達するためには、案内羽根あるいはディストリビュータ(distributeur)のブレード(aubes)およびタービンホイールの冷却装置を利用することが必要である。このために、冷却空気の整然とした循環が可能な回路をブレードの内部に設け、ブレードの保護膜を形成するために配置される孔をブレードの壁内に設け、二つの主な方法、すなわち内部対流および保護膜により冷却を得る。
【０００４】
図１および図２は、ＣＦ６−８０およびＧＥ９０形エンジンで現在使用されている解決方法を示す図である。
【０００５】
外側プラットホームと内側プラットホーム９との間に挿入された中空羽根(pale creuse)１を含むブレードは、羽根１の外壁４とライナ２の外部との間に、連続する周囲空洞３を規定するライナ２を含む。壁４またはライナ２に固設されたブロックは、ライナ２と前記壁４との間に間隙を維持する。ライナ２は、多孔スカート６と、同じく中空な内側プラットホーム９から羽根１を分離する壁８から間隔をとって配置された底部壁７とを含み、この壁８はオリフィス１０を含む。一般にはタービンエンジンのコンプレッサである加圧空気発生源から送出される空気流１１は外側プラットホームを通過してライナ２の内部に到達し、スカート６の多孔から出て、ブレード１の壁４を衝撃により冷却する空気ジェット１２を周囲空洞３内に形成する。次にこの空気流１１は内側プラットホーム９の内部側に漸進し、このプラットフォームを冷却しながらこれを横断し、最後に、内側プラットホーム９の上流側に位置するオリフィス１２から排出される。上流側ケーシング１３内の圧力Ｐ１はケーシング１４内の圧力よりも高いため、これらのケーシングは、内側プラットホーム９と、各々、上流側タービンディスク１５および下流側タービンディスク１６とにより規定され、ケーシング１３および１４を分離し空気流（量）１７の値を決定するラビリンス１８を通過して空気流が生じる。この空気流１７は、下流側ディスク１６の周囲に冷却通路を有しながら、高温ガス層内に排出される。オリフィス１２から出た残りの冷却空気１９は、上流側ディスク１５の周囲に冷却通路を有しながら、ディストリビュータの上流側の高温ガス層内に排出される。このように高圧タービンディスクは、これら二つの空気流１７および１９により冷却される。この単純な技術的措置では、ライナ２の内部に注入された冷却空気流１１の全部がまず、ブレードの羽根１を冷却するのに用いられる。
【０００６】
しかしながら、ブレードの内部に注入された空気は、ブレードの脚部側に再度下降し、その結果、内側プラットホーム９から排出される。従って、衝撃のための流れのせん断(cisaillement)が生じるがこれでは数学的モデリングが容易にはならず、また、内側プラットホーム９およびタービンディスク１５、１６の冷却空気は羽根１の壁４の冷却時にすでに再加熱されてしまっているため冷却能力を下げる。
【０００７】
ここで、図２に示すように、羽根１の後縁に亀裂２０が生じると冷却空気流の少なくとも一部分２１が亀裂２０から流れ出すが、ブレードの下流側にある圧力は上流側にある圧力よりも低いため、ディストリビュータの上流側から出て上流側ケーシング１３を通過する高温ガス流２２が通過する内側プラットホーム９の内部で、流れの方向の逆転が生じるおそれがある。すると内側プラットホーム９が加熱され、それによりブレードの重大な損害、さらには破損が生じるおそれがある。プラットフォーム９の下を通過する流れは層のきわめて高温なガスから直接来るものであり、タービン全体を破壊に至らしかねないロータの危険な温度上昇を引き起こす。
【０００８】
図３および図４は、図１および図２に示す実施形態に近い冷却回路の変形実施形態を示す図である。ここでは、ライナ２の底部壁７は、内側プラットホーム９内の入口オリフィス１０に対向する出口オリフィス２３を含む。従って、冷却空気流１１はライナ２の内部に入り、この流れの一部分２４が出口オリフィス２３を直接横断し、内側プラットホーム９内を循環してこれを冷却する。図１および図２に示す実施形態における場合と同様に、プラットフォーム９内を循環する空気は、内側プラットホーム９の上流側に位置するオリフィス１２から排出され、次に一部分１７がラビリンス１８を通過するが、他方の部分１９は、ディストリビュータの上流側の高熱ガス層内に排出され、これによりタービンディスク１５および１６の冷却が確保される。
【０００９】
この第二の解決方法では、内側プラットホーム９およびディスク１５、１６の冷却空気はより温度が低いため有利であり、衝撃による冷却流束のせん断流れはより少ない。ところが、羽根を冷却するための流れが少ないことは欠点である。さらに、漏れ（流出）２５、２６が出口オリフィス２３から周囲空洞３内に逆流することがあり、そのため、流れの数学的モデリングが単純にならない。
【００１０】
図４に示すように、羽根１の後縁に亀裂２０が生じると、冷却空気の少なくとも一部分２１が高温ガス流束内に排出され、内側プラットホーム９内の空気の流れの方向は、エンジンの動作条件により維持されるか逆転される。プラットフォーム９および羽根１は損傷または破損するおそれもある。１３および１４における温度超過により、ディスクが膨張して、可動部品と固定リングの間で接触が生じて、ロータの危険な温度上昇が生じる。
【００１１】
上に記載した二つの実際の変形形態では、羽根１の壁４はさらに、羽根の周囲に保護膜を形成するために、一定口径のオリフィスを備える。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この現行技術を起点として、羽根の後縁に亀裂が生じた場合でも内側プラットホーム内の循環流体が逆転（逆流）することのないディストリビュータのブレードを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
従って本発明は、冷却装置を具備するタービンのディストリビュータのブレードに関し、このブレードは、中空外側プラットホームと中空内側プラットホームとの間に挿入された同じく中空な羽根を含み、冷却装置は、羽根の内部に配設されたライナを含み、このライナは、羽根の周囲壁から間隔をとって保持される多孔スカートと、内側プラットホームの壁内に設けた入口オリフィスに対向する出口オリフィスを有する底部壁とを有し、この底部壁もプラットフォームの前記壁から間隔をとって保持され、ライナの内部に外側プラットホームから冷却空気流が供給され、この冷却空気の一部分はスカートの多孔を通して羽根の周囲壁を衝撃冷却し、他の部分は内側プラットホーム内を循環し、タービンのディスクを冷却するために前記プラットフォームの上流側に設けたオリフィスを通って内側プラットホームから排出され、羽根の壁は、羽根の外部に保護膜を構成するための一定口径のオリフィスをさらに含む。
【００１４】
このブレードは、内側プラットホームの内部と、羽根の周囲壁およびライナの外部で規定される空洞との間の直接の連絡を阻止する気密装置により、ライナの底部壁の出口オリフィスと内側プラットホーム内の入口オリフィスとが相互に通じていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、ライナの根元で二つの空気流が混合する可能性がなく、内側プラットホームは、たとえ羽根の後縁内に亀裂が生じた場合でも、常に冷温空気により冷却されるようになる。
【００１６】
好ましくは、気密装置は、一方が他方の中にはめ込まれ、頂上部における開口部がライナの内部に配設される二つの円錐台で構成され、雄円錐台は内側プラットホームに固設され、入口オリフィスを規定し、雌円錐台はライナに固設され、出口オリフィスを規定する。
【００１７】
この構成により、部品の相互の軸位置の固定、およびライナの基部の側面固定が可能である。
【００１８】
本発明の他の特徴および長所は、例として示し、添付の図面を参照して行う以下の説明を読むことにより明らかになろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図５は、二段回転軸４４式の高圧タービン４３のホイール(roues)４１と４２の間に配置されたディストリビュータの固定ブレード４０を示す図である。知られているように、ブレード４０は、図には示さない外側プラットホームと、内側プラットホーム４６との間に配置された中空空力羽根４５を含む。ディストリビュータのブレード４０のアセンブリは羽根車を形成し、タービン４３の上流側ホイール４１の可動羽根４７の翼列から出る高温ガス流束は羽根４５により整流(redresse)された後、下流側ホイール４２の可動ブレード４８に到達する。ディストリビュータの外側プラットホームは高温ガス層の外側輪郭を規定するが、内側プラットホーム９は内側輪郭を規定する。
【００２０】
ホイール４１および４２は各々、可動ブレード４７および４８に加え、図示しないシャフトを駆動するドラム５１により接続されたディスク４９、５０を含む。ドラム５１は、内側プラットホーム４６に対向するラビリンス５２を含み、これは内側プラットホーム４６とドラム５１との間に位置する環状空間を上流側ケーシング５３および下流側ケーシング５４に分離する。これらのケーシング５３、５４は、タービンディスク４９、５０各々の内側プラットホーム９を分離する間隙５５、５６により、高温ガス層と通じている。
【００２１】
羽根４５の内部空洞には、多孔スカート６１と、羽根４５を内側プラットホーム４６の内側から分離する壁６３の近傍ではあるが間隙をあけて位置する底部壁６２とを含むライナ６０が配設される。壁６３は、内側プラットホーム４６の内部空洞内への入口オリフィス６５を囲み、底部壁６３内に設けられ出口オリフィスを規定する雌円錐台６６内に挿入される雄円錐台６４を有する。さらに内側プラットホーム４６は、プラットフォーム４６の内部と上流側ケーシング５３とを通じさせるオリフィス６７を、その上流側面内に含む。
【００２２】
ライナ６０は、ブロックにより羽根４５の周囲壁から間隔をとって保持され、外側プラットホームから冷却空気流７０が供給される。この冷却空気の第一部分７１はスカート６１の多孔から排出され、羽根の周囲に保護膜を形成してこの空気の部分７１を高温ガス層内に排気することが可能な一定口径のオリフィスを含む羽根４５の周囲空力壁(aerodynamique)を衝撃冷却(refroidit par impact)する。冷却空気の第一部分７２は、雄円錐台６４の頂上に位置する開口部６５を通ってプラットフォームの内部に入り、この開口部を通って上流側ケーシング５３方向に排出される。上流側ケーシング５３内の圧力レベルＰ１は下流側ケーシング５４内の圧力レベルＰ２よりも高いので、内側プラットホーム４６の出口における空気流７３は、上流側ディスク４９の周囲を冷却した後、間隙５５を通ってディストリビュータの上流側高温ガス層に合流する第一流束７３と、ラビリンス５２および下流側ケーシング５４を横断し、間隙５６を通ってディストリビュータの下流側高温ガス層に合流する第二流束７４とに分離する。
【００２３】
ライナ６０の内部と内側プラットホーム４６の内部との間の連絡は、相互に気密にはめ込まれる二つの円錐台６４および６６により実現される。さらにこれらの二つの円錐台は、ライナ６０と羽根４５の相互の軸位置を固定し、羽根４５の内部空洞内へライナ６０の底部壁６２で側面が固定される。
【００２４】
タービンのディスク４９、５０の冷却に使用される空気流７２は、図８に示すように、たとえ羽根４５の後縁上に亀裂７５がある場合でも、羽根の壁の冷却に使用される空気流７１から分離される。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却回路の第一実施形態を示す、従来技術のディストリビュータのブレードにおけるタービンの回転軸を通る径方向面での断面図である。
【図２】冷却回路の第一実施形態を示す、従来技術のディストリビュータのブレードにおけるタービンの回転軸を通る径方向面での断面図である。
【図３】冷却回路の第二実施形態を示す、従来技術のディストリビュータのブレードにおけるタービンの回転軸を通る径方向面での断面図である。
【図４】冷却回路の第二実施形態を示す、従来技術のディストリビュータのブレードにおけるタービンの回転軸を通る径方向面での断面図である。
【図５】本発明によるディストリビュータにおけるブレードのタービンの回転軸を通る径方向面での断面図である。
【図６】ライナの内部と内側プラットホームとの間の連絡手段の拡大図である。
【図７】内側プラットホームの上部壁とライナの脚部の分解図である。
【図８】羽根の後縁内に亀裂が生じた場合の冷却空気量の流れを示す図５の断面図と同様の断面図である。
【符号の説明】
４５  中空空力羽根
４６  内側プラットホーム
４９、５０  タービンディスク
６０  ライナ
６１  多孔スカート
６２  底部壁
６３  壁
６４  雄円錐台
６５  入口オリフィス
６６  雌円錐台
６７  オリフィス
７０  冷却空気
７１  冷却空気の一部分
７２  冷却空気の他の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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