[发明专利]涡轮机的涡轮的冷却装置

说明书

本发明涉及一种用于沿一轴线延伸的涡轮机的涡轮的冷却装置(11)，其包括至少一个径向内金属板(14)以及一个径向外金属板(15)，这些金属板彼此相连，并在它们之间界定从一连接区域(16)沿周向延伸的冷却空气循环通道(17)，每个通道(17)都包括被设计成朝向一待冷却区域的至少一个空气入口以及空气喷射孔(19)，其特征在于，它包括用于冷却所述金属板的设备，所述设备包括用于循环冷却空气的至少一个冷却管道(21)，所述管道(21)位于所述金属板(14、15)的径向外侧，并接近或接触所述金属板，以使用在管道(21)中循环的冷却空气来冷却所述金属板，所述冷却管道(21)沿轴向延伸，并相对地布置。

技术领域

本发明涉及一种涡轮机，例如飞机涡轮喷气发动机，特别是涡轮风扇发动机的涡轮的冷却装置。

背景技术

一种涡轮风扇发动机通常包括风扇，以下部件在所述风扇下游延伸：

-主区段，主流在所述主区段中循环，所述主区段在主流循环的方向中经过低压压缩机、高压压缩机、燃烧室、高压涡轮和低压涡轮，所述主区段由在涡轮由涡轮壳体外部地界定，

-次区段，与所述主流不同的次流在所述次区段中循环，

低压涡轮具体地包括几个连续级，所述几个连续级包括叶轮和固定部件。叶轮具有一个其上安装有叶片的盘。叶片的端部通过一种由耐磨材料制成的固定环环绕，所述环连接到涡轮壳体。为了保证涡轮机的高效率，必须限制未经过不同级的叶轮的空气流，即必须限制在叶片的径向外端和由耐磨材料制成的环之间的泄漏。为此，需要控制在该接口的间隙，由于这种间隙主要取决于朝叶片的径向外端支撑该环的静止部件的温度。

来自燃烧室的主空气流非常热，并且加热下游部件，例如涡轮的静止和移动部件。

为了控制上述间隙并且避免涡轮的多种固定和移动部件的任何过早退化，需要提供能够很容易地集成到涡轮机环境内的有效冷却设备。

申请人名下的专利申请FR 2 867 806公开了一种用于冷却涡轮机的涡轮壳体的装置，其包括采样和供气的设备以及包括斜面的分配所采样空气的装置，所述斜面围绕涡轮机的轴线沿周向延伸。斜面通过也称为收集器的连接区域连接到空气采样和供给设备。每个斜面都具有沿该斜面分布的孔，其中被抽出的空气旨在从这些孔逃逸以冷却壳体。

所述孔沿每个斜面均匀地分布，因此流速在壳体的圆周周围是相对均匀的。

已经注意到，当空气沿斜面移动时，即当空气远离收集器移动时，空气通过所述收集器进入斜面，流过斜面的空气由其环境加热。例如，经过收集器附近的斜面区域的空气以及通过远离连接区域的斜面区域的空气的温度差可大于200℃。与收集器一定距离定位的壳体区域因此未很好地冷却并且受到明显的热应力。由于在较差冷却壳体区域中间隙的增加，这导致效率的损失。

为了避免这种情况，可以增加分布在壳体周围的收集器的数量。这减少了斜面内的温度差异。然而，这种解决方案影响了涡轮机的重量。

专利申请FR 2 416 345公开了一种冷却装置，其包括彼此连接、径向安装在由耐磨材料制成的环外侧的金属板。金属板在它们之间界定冷却空气循环通道，所述冷却空气循环通道包括朝耐磨材料环定向的空气喷射孔，以对其冷却。该冷却装置结构允许在不增加过多重量的情况下增加收集器的数量。

然而，已经注意到的是，金属板隔离了在金属板和耐磨材料之间的区域，并限制该区域中的空气循环，从而限制了散热，使得该区域相对很热，这不利于其使用寿命并且更通常地阻止了有关区域的有效冷却。这导致了散热受限的区域中壳体冷却的减少，以及对涡轮机效率的影响。

发明内容

本发明更具体地旨在为该问题提供一个简单、高效和经济有效的解决方案。