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EP2329112B1

Gas turbine cooling system

Abstract

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EP2329112B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 6

Term

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Expires 19 August 2029.

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5 claims: 5 independent, 0 dependent

  1. 1
    A cooling system for cooling a turbine (5) of a gas turbine engine, the system having:first and second flow paths (A, B) for guiding cooling air received from the compressor (3) of the engine, the routes of both flow paths bypassing the combustor (4) of the engine;anda preswirler (11) for receiving the cooling air at the ends of the two flow paths, swirling the cooling air tangentially to the engine axis (1), and delivering the swirled cooling air to a rotor of the turbine;wherein the first flow path (A) is routed through a heat exchanger (9) which cools the cooling air guided by the first flow path relative to the cooling air guided by the second flow path (B);characterized in that : the preswirler includes a receiving chamber (16) which receives the cooling air of both flow paths, the chamber being arranged so that the cooling air from the second flow path is swirled in the chamber to reduce its static pressure and thereby educe the cooling air from the first flow path into the chamber, and in that:the receiving chamber comprises flow-metering outlet nozzles (12) which determine the volume flow rate of cooling air delivered from the receiving chamber to the turbine rotor. Kühlsystem zum Kühlen einer Turbine (5) eines Gasturbinen-Triebwerkes, wobei das System Folgendes aufweist: erste und zweite Strömungspfade (A, B) zum Führen von Kühlluft, die von einem Kompressor (3) des Triebwerkes empfangen wird, wobei die Routen beider Strömungspfade die Brennkammer (4) des Triebwerks umgehen;undeine Vorverwirbelungseinrichtung (11) zum Empfang der Kühlluft an den Enden der zwei Strömungspfade, zum Verwirbeln der Kühlluft tangential zu der Triebwerksachse (1) und zur Zuführung der verwirbelten Kühlluft an einen Rotor der Turbine;wobei der erste Strömungspfad (A) durch einen Wärmetauscher (9) geleitet wird, der die von dem ersten Strömungspfad geführte Kühlluft relativ zu der Kühlluft kühlt, die von dem zweiten Strömungspfad (B) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass: die Vorverwirbelungseinrichtung eine Aufnahmekammer (16) einschließt, die die Kühlluft von beiden Strömungspfaden empfängt, wobei die Kammer derart angeordnet ist, dass die Kühlluft von dem zweiten Strömungspfad in der Kammer verwirbelt wird, um deren statischen Druck zu verringern und dadurch die Kühlluft von dem ersten Strömungspfad in die Kammer abzuziehen;und dass die Aufnahmekammer Strömungsmess-Auslassdüsen (12) umfasst, die die Volumen-Strömungsrate der Kühlluft bestimmen, die von der Aufnahmekammer an den Turbinen-Rotor geliefert wird. Système de refroidissement pour refroidir une turbine (5) d'un moteur à turbine à gaz, le système ayant : des première et seconde trajectoires d'écoulement (A, B) pour guider l'air de refroidissement reçu du compresseur (3) du moteur, les voies des deux trajectoires d'écoulement contournant la chambre de combustion (4) du moteur ;etun pré-tourbillonneur rotatif (11) pour recevoir l'air de refroidissement aux extrémités des deux trajectoires d'écoulement, faisant tourbillonner l'air de manière tangentielle par rapport à l'axe de moteur (1), et délivrant l'air de refroidissement tourbillonné à un rotor de la turbine ;dans lequel la première trajectoire d'écoulement (A) est acheminée à travers un échangeur de chaleur (9) qui refroidit l'air de refroidissement guidé par la première trajectoire d'écoulement par rapport à l'air de refroidissement guidé par la seconde trajectoire d'écoulement (B) ;caractérisé en ce que : le pré-tourbillonneur rotatif comprend une chambre de réception (16) qui reçoit l'air de refroidissement des deux trajectoires d'écoulement, la chambre étant agencée de sorte que l'air de refroidissement provenant de la seconde trajectoire d'écoulement est tourbillonné dans la chambre pour réduire sa pression statique et ainsi tirer l'air de refroidissement de la première trajectoire d'écoulement dans la chambre, et en ce que : la chambre de réception comprend des buses de sortie de dosage de débit (12) qui déterminent le débit volumique de l'air de refroidissement délivré de la chambre de réception au rotor de turbine.
  2. 2
    A cooling system according to claim 1, wherein the receiving chamber is an annular passage coaxial with the engine axis. Kühlsystem nach Anspruch 1, bei dem die Aufnahmekammer ein ringförmiger Kanal koaxial zur Triebwerks-Achse ist. Système de refroidissement selon la revendication 1, dans lequel la chambre de réception est un passage annulaire coaxial par rapport à l'axe de moteur.
  3. 3
    A cooling system according to claim 1 or claim 2, wherein the engine is a turbofan engine, and the cooling air guided by the first flow path is cooled in the heat exchanger by bypass air received from the fan of the engine. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Triebwerk ein Turbofan-Triebwerk ist und die Kühlluft, die von dem ersten Strömungspfad geführt wird, in dem Wärmetauscher durch Nebenstrom-Luft gekühlt wird, die von dem Gebläse des Triebwerks empfangen wird. Système de refroidissement selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le moteur est un moteur à double flux, et l'air de refroidissement guidé par la première trajectoire d'écoulement est refroidi dans l'échangeur de chaleur par la dérivation de l'air reçu de la soufflante du moteur.
  4. 4
    A cooling system according to any one of the previous claims, wherein the amount of cooling air cooled by the heat exchanger relative to the total amount of cooling air guided by the first and second flow paths is controllable, either by arranging the cooling system such that the heat exchanger is controllably bypassable on the first flow path, or by arranging the cooling system such that the first flow path is controllably deactivable. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Menge an Kühlluft, die von dem Wärmetauscher gegenüber der Gesamtmenge der Kühlluft gekühlt wird, die von den ersten und zweiten Strömungspfaden geführt wird, steuerbar ist, entweder durch Anordnen des Kühlsystems derart, dass der Wärmetauscher in steuerbarer Weise auf dem ersten Strömungspfad umgehbar ist, oder durch Anordnen des Kühlsystems derart, dass der erste Strömungspfad in steuerbarer Weise deaktivierbar ist. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la quantité d'air de refroidissement refroidi par l'échangeur de chaleur par rapport à la quantité totale d'air de refroidissement guidé par les première et seconde trajectoires d'écoulement est contrôlable, en agençant le système de refroidissement de sorte que l'échangeur de chaleur peut être dérivé de manière contrôlable sur la première trajectoire d'écoulement, ou en agençant le système de refroidissement de sorte que la première trajectoire d'écoulement peut être désactivée de manière contrôlable.
  5. 5
    A gas turbine engine having the cooling system of any one of the previous claims. Gasturbinen-Triebwerk, dass das Kühlsystem von einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist. Moteur à turbine à gaz ayant le système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes.