ガスタービンエンジンおよびこれに配設される汚れ分離装置
【課題】径方向外側空気から汚れを分離して、ガスタービンエンジンの種々の部品に送られる空気を清浄する。
【解決手段】径方向外側冷却空気流２６がガスタービンエンジン１２０に供給される。径方向外側冷却空気流２６の経路内に汚れ分離装置１３０が設けられ、これは汚れや他の不純物を捕集するための空間１３３を画定する径方向外側脚部１３４を有する。汚れ分離装置１３０の径方向内側脚部１３５は、ガスタービンエンジン１２０内の種々の部品を冷却するように内側脚部１３５を通して下流に空気を流すことができる空気流開口通路１３６を含む。ハウジング１４０内でかつ汚れ分離装置１３０の外側脚部１３４付近の領域内に孔１４２が設けられる。この孔１４２は、分離された汚れを清浄装置１５０が定期的に除去するためのアクセスを与える。
【解決手段】径方向外側冷却空気流２６がガスタービンエンジン１２０に供給される。径方向外側冷却空気流２６の経路内に汚れ分離装置１３０が設けられ、これは汚れや他の不純物を捕集するための空間１３３を画定する径方向外側脚部１３４を有する。汚れ分離装置１３０の径方向内側脚部１３５は、ガスタービンエンジン１２０内の種々の部品を冷却するように内側脚部１３５を通して下流に空気を流すことができる空気流開口通路１３６を含む。ハウジング１４０内でかつ汚れ分離装置１３０の外側脚部１３４付近の領域内に孔１４２が設けられる。この孔１４２は、分離された汚れを清浄装置１５０が定期的に除去するためのアクセスを与える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願はガスタービンエンジン部品のために径方向外側冷却空気の供給通路に設けられた汚れ分離装置であって、多くの汚れを含んだ空気を下流のガスタービン部品に向かって流さない装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは極度に苛酷な環境で運転する多数の部品を組み込んでいる。一例として、タービン部は静止ベーンと回転ベーンとシールを含む。これらの部品は、高温、高応力等の環境に晒される。
【０００３】
冷却空気が、ベーン内の冷却通路、ブレード内の冷却通路、および種々のシール内の冷却通路に流れる。この冷却空気は、エンジン内の径方向内側位置と径方向外側位置から供給される。幾つかの理由から、径方向外側位置からの空気はより多くの汚れや不純物を導入しがちである。従来、この汚れは上記部品の小さな冷却通路を詰まらせる要因となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は径方向外側空気から汚れを分離して、ガスタービンエンジンの種々の部品に送られる空気を清浄することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示された一態様においては、汚れ分離装置が、ガスタービンエンジン用のハウジング内にかつ径方向外側の冷却空気供給流路内に固定される。開示された汚れ分離装置は、概ね中実の外側脚部と大部分が開口している内側脚部とでもって頂点（Ｖｅｒｔｅｘ）が概ね形成されている。より重い汚れが空気流の径方向に最も外側の位置にきやすいので、中実の外側脚部に向かって移動する。よりきれいな空気が内側脚部の多孔を通過して、ベーン、回転ブレード、ブレード外側空気シール等の部品を冷却するように下流へ移動する。
【０００６】
本発明の開示された態様においては、ハウジング内でかつ汚れ分離装置の外側脚部付近の領域内に孔が設けられる。この孔は、分離された汚れを清掃装置が定期的に除去するためのアクセスを与える。
【０００７】
本発明の上記および他の特徴は、下記の詳細な説明と下記に簡単な説明が付された添付の図面とから最も良く把握されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１にガスタービンエンジン２０の一部が示されている。図示のように、ベーン２２と回転ブレード２３とブレード外側空気シール２７とがガスタービンエンジン内に設けられる。ベーン２２、ブレード２３、およびシール２７のための冷却空気流は、径方向内側の供給源２４と径方向外側の供給源２６の双方を含む。技術的に知られているように、径方向外側の空気流供給源２６の一部が径方向内側（例えば位置３０においてベーン２２へ向けて）に案内され、径方向外側（位置３２においてシール２７に向かって下流へ）に案内される。内側の供給源２４は、ベーン２２の径方向内側面２８にある孔（図示せず）を通して移動し、また、ベーン２２の径方向外側面２９にある孔（図示せず）を通して流路３０から移動する。
【０００９】
技術的に知られているように、外側通路２６の空気は、内側通路２４の空気に比べ、より多くの汚れを運んでしまいがちである。この外側通路２６の空気は上流側ディフューザから導入されたものである。この点から、遠心力がより重くて汚い空気を径方向外側に押しやる。この冷却空気の汚れは上記部品の冷却通路を詰まらせる可能性がある。
【００１０】
本発明は、外側通路２６の空気から上記汚れを除去することを主目的とする。
【００１１】
この目的を達成するために、本発明のガスタービンエンジン１２０は図１のガスタービン構造と同様の基本構造を有する。しかしながら、汚れ分離装置１３０が上記流路２６内に挿入される。外側脚部１３４が概ね中実（剛固）であり、汚れを捕集するための空間１３３を画定する。内側脚部１３５が多くの穿孔１３６を有し、これにより空気流２６が該径方向内側脚部１３５を通り抜け可能になる。汚れ分離装置の頂部１６１が汚れを外側脚部１３４へ案内し、空気を内側脚部１３５へ案内する。複数のボルト１３８，１３９がこの汚れ分離装置１３０をハウジング構造１４０へ固定する。
【００１２】
空気流２４は、ベーンの径方向内側面２８へ、そして回転ブレード２３およびシール２７へ向かって下流に流れ続ける。この時点でもはや、外側空気流２６は従来含んでいた不純物の大半を除去している。従って、位置２３０でのベーン２２の外周２９へ移動する空気はより清められ、また、さらに下流に向かう空気１３２は、一層清浄化されるであろう。
【００１３】
図３に示すように、ハウジング１４０の孔１４２には真空装置１５０用の接続孔が設けられ、汚れや他の不純物１５２を空間１３３から除去する。この孔１４２は清掃されないときには図２に示されるようにプラグ式に塞がっている。
【００１４】
従って、本発明は、径方向外側の空気流に含まれる大量の汚れを、空気流が冷却チャンバに到達する前に除去する簡単な方法を提供する。従来は、上記汚れは、より小さな冷却通路の幾つかを詰まらせていた。従って、本発明はこのような詰まりを減少しあるいは除去するといった効果を奏する。
【００１５】
本発明の好適な態様を開示したが、当該技術の分野における通常の知識を有する者が本発明の範囲内に属する幾つかの改良を認識するであろう。こうした理由により、本発明の真の範囲や内容を定めるにあたっては添付の特許請求の範囲を検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のガスタービンエンジンの一部を示す。
【図２】本発明の汚れ分離装置を組み込んだガスタービンエンジンの一部を示す。
【図３】本発明に係るガスタービンエンジンの清掃を示す。
【符号の説明】
【００１７】
２２…ベーン
２３…回転ブレード
２４…径方向内側空気流
２６…径方向外側空気流
２８…径方向内側面
１２０…ガスタービンエンジン
１３０…汚れ分離装置
１３３…空間
１３４…外側脚部
１３５…内側脚部
１３６…穿孔
１３８，１３９…ボルト
１４０…ハウジング構造
１４２…孔
１５０…真空装置
１５２…不純物
１６１…頂部
【技術分野】
【０００１】
本出願はガスタービンエンジン部品のために径方向外側冷却空気の供給通路に設けられた汚れ分離装置であって、多くの汚れを含んだ空気を下流のガスタービン部品に向かって流さない装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは極度に苛酷な環境で運転する多数の部品を組み込んでいる。一例として、タービン部は静止ベーンと回転ベーンとシールを含む。これらの部品は、高温、高応力等の環境に晒される。
【０００３】
冷却空気が、ベーン内の冷却通路、ブレード内の冷却通路、および種々のシール内の冷却通路に流れる。この冷却空気は、エンジン内の径方向内側位置と径方向外側位置から供給される。幾つかの理由から、径方向外側位置からの空気はより多くの汚れや不純物を導入しがちである。従来、この汚れは上記部品の小さな冷却通路を詰まらせる要因となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は径方向外側空気から汚れを分離して、ガスタービンエンジンの種々の部品に送られる空気を清浄することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示された一態様においては、汚れ分離装置が、ガスタービンエンジン用のハウジング内にかつ径方向外側の冷却空気供給流路内に固定される。開示された汚れ分離装置は、概ね中実の外側脚部と大部分が開口している内側脚部とでもって頂点（Ｖｅｒｔｅｘ）が概ね形成されている。より重い汚れが空気流の径方向に最も外側の位置にきやすいので、中実の外側脚部に向かって移動する。よりきれいな空気が内側脚部の多孔を通過して、ベーン、回転ブレード、ブレード外側空気シール等の部品を冷却するように下流へ移動する。
【０００６】
本発明の開示された態様においては、ハウジング内でかつ汚れ分離装置の外側脚部付近の領域内に孔が設けられる。この孔は、分離された汚れを清掃装置が定期的に除去するためのアクセスを与える。
【０００７】
本発明の上記および他の特徴は、下記の詳細な説明と下記に簡単な説明が付された添付の図面とから最も良く把握されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１にガスタービンエンジン２０の一部が示されている。図示のように、ベーン２２と回転ブレード２３とブレード外側空気シール２７とがガスタービンエンジン内に設けられる。ベーン２２、ブレード２３、およびシール２７のための冷却空気流は、径方向内側の供給源２４と径方向外側の供給源２６の双方を含む。技術的に知られているように、径方向外側の空気流供給源２６の一部が径方向内側（例えば位置３０においてベーン２２へ向けて）に案内され、径方向外側（位置３２においてシール２７に向かって下流へ）に案内される。内側の供給源２４は、ベーン２２の径方向内側面２８にある孔（図示せず）を通して移動し、また、ベーン２２の径方向外側面２９にある孔（図示せず）を通して流路３０から移動する。
【０００９】
技術的に知られているように、外側通路２６の空気は、内側通路２４の空気に比べ、より多くの汚れを運んでしまいがちである。この外側通路２６の空気は上流側ディフューザから導入されたものである。この点から、遠心力がより重くて汚い空気を径方向外側に押しやる。この冷却空気の汚れは上記部品の冷却通路を詰まらせる可能性がある。
【００１０】
本発明は、外側通路２６の空気から上記汚れを除去することを主目的とする。
【００１１】
この目的を達成するために、本発明のガスタービンエンジン１２０は図１のガスタービン構造と同様の基本構造を有する。しかしながら、汚れ分離装置１３０が上記流路２６内に挿入される。外側脚部１３４が概ね中実（剛固）であり、汚れを捕集するための空間１３３を画定する。内側脚部１３５が多くの穿孔１３６を有し、これにより空気流２６が該径方向内側脚部１３５を通り抜け可能になる。汚れ分離装置の頂部１６１が汚れを外側脚部１３４へ案内し、空気を内側脚部１３５へ案内する。複数のボルト１３８，１３９がこの汚れ分離装置１３０をハウジング構造１４０へ固定する。
【００１２】
空気流２４は、ベーンの径方向内側面２８へ、そして回転ブレード２３およびシール２７へ向かって下流に流れ続ける。この時点でもはや、外側空気流２６は従来含んでいた不純物の大半を除去している。従って、位置２３０でのベーン２２の外周２９へ移動する空気はより清められ、また、さらに下流に向かう空気１３２は、一層清浄化されるであろう。
【００１３】
図３に示すように、ハウジング１４０の孔１４２には真空装置１５０用の接続孔が設けられ、汚れや他の不純物１５２を空間１３３から除去する。この孔１４２は清掃されないときには図２に示されるようにプラグ式に塞がっている。
【００１４】
従って、本発明は、径方向外側の空気流に含まれる大量の汚れを、空気流が冷却チャンバに到達する前に除去する簡単な方法を提供する。従来は、上記汚れは、より小さな冷却通路の幾つかを詰まらせていた。従って、本発明はこのような詰まりを減少しあるいは除去するといった効果を奏する。
【００１５】
本発明の好適な態様を開示したが、当該技術の分野における通常の知識を有する者が本発明の範囲内に属する幾つかの改良を認識するであろう。こうした理由により、本発明の真の範囲や内容を定めるにあたっては添付の特許請求の範囲を検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のガスタービンエンジンの一部を示す。
【図２】本発明の汚れ分離装置を組み込んだガスタービンエンジンの一部を示す。
【図３】本発明に係るガスタービンエンジンの清掃を示す。
【符号の説明】
【００１７】
２２…ベーン
２３…回転ブレード
２４…径方向内側空気流
２６…径方向外側空気流
２８…径方向内側面
１２０…ガスタービンエンジン
１３０…汚れ分離装置
１３３…空間
１３４…外側脚部
１３５…内側脚部
１３６…穿孔
１３８，１３９…ボルト
１４０…ハウジング構造
１４２…孔
１５０…真空装置
１５２…不純物
１６１…頂部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止ベーンと回転ロータとを取り囲むハウジングと、
上記静止ベーンと上記回転ロータとが設けられ、かつ、上記静止ベーンおよび上記回転ロータの少なくとも１つに、上記ハウジングの径方向外側位置に隣接した位置から径方向外側冷却空気流が供給されるところのタービン部と、
上記径方向外側冷却空気流の流路に設けられた汚れ分離装置であって、上記径方向外側冷却空気流から不純物を除去することで、上記汚れ分離装置よりも下流にかつ上記静止ベーンおよび上記回転ロータの上記少なくとも１つへ流れる空気がより少ない不純物を運ぶように動作可能な汚れ分離装置と、
を備えたガスタービンエンジン。
【請求項２】
上記汚れ分離装置は不純物を捕集する空間を画定するために概ね中実の径方向外側脚部と、空気をさらに下流へ流すことを可能にする開口空間を含んだ径方向内側脚部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
清掃装置が上記空間と連通し、捕集された不純物を除去できるように上記ハウジングに孔が形成されることを特徴とする請求項２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
径方向内側の冷却空気流もまた上記静止ベーンおよび上記回転ロータの少なくとも１つに流れることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
上記回転ロータ付近にブレード外側空気シールが設けられ、上記径方向外側冷却流が該ブレード外側空気シールを冷却するように通過することを特徴とする請求項１に記載に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
複数のボルトが上記汚れ分離装置を上記ガスタービンエンジン内に固定することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
径方向外側脚部と径方向内側脚部とを含んだ汚れ分離装置本体を備え、
上記径方向外側脚部は上記径方向内側脚部よりも小さな開口空間を有し、上記径方向内側脚部は上記外側脚部が汚れを捕集できるように、複数の開口空間を有し、上記径方向内側脚部は上記開口空間への空気流の通過を許容することを特徴とする、ガスタービンエンジンに配設される汚れ分離装置。
【請求項８】
上記径方向外側脚部は概ね中実であることを特徴とする請求項７に記載の汚れ分離装置。
【請求項９】
静止ベーンと回転ロータとを取り囲むハウジングと、
上記静止ベーンと上記回転ロータとが設けられ、該静止ベーンには上記ハウジングの径方向外側位置付近の位置から径方向外側空気流が供給されるところのタービン部と、
上記径方向外側冷却空気流の流路に設けられた汚れ分離装置であって、上記径方向外側冷却空気流から不純物を除去することで、上記汚れ分離装置よりも下流にかつ上記静止ベーンに向かって流れる空気がより少ない不純物を運ぶように動作可能であり、かつ、不純物を捕集するための空間を画定する径方向外側脚部と、上記内側脚部を通して空気を下流へ流す開口空間を含んだ径方向内側脚部と、を有した汚れ分離装置と、
上記回転ロータ付近に設けられたブレード外側空気シールであって、上記ブレード外側冷却空気流が該ブレード外側空気シールを冷却するように通過するところのブレード外側空気シールと、
を備えたガスタービンエンジン。
【請求項１０】
清掃装置が上記空間と連通して捕集された不純物を除去するように上記ハウジングに孔が形成されていることを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
上記静止ベーンへも径方向内側冷却空気流が通過することを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
上記径方向外側脚部は概ね中実であることを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
複数のボルトが上記汚れ分離装置を上記ガスタービンエンジン内に固定することを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１】
静止ベーンと回転ロータとを取り囲むハウジングと、
上記静止ベーンと上記回転ロータとが設けられ、かつ、上記静止ベーンおよび上記回転ロータの少なくとも１つに、上記ハウジングの径方向外側位置に隣接した位置から径方向外側冷却空気流が供給されるところのタービン部と、
上記径方向外側冷却空気流の流路に設けられた汚れ分離装置であって、上記径方向外側冷却空気流から不純物を除去することで、上記汚れ分離装置よりも下流にかつ上記静止ベーンおよび上記回転ロータの上記少なくとも１つへ流れる空気がより少ない不純物を運ぶように動作可能な汚れ分離装置と、
を備えたガスタービンエンジン。
【請求項２】
上記汚れ分離装置は不純物を捕集する空間を画定するために概ね中実の径方向外側脚部と、空気をさらに下流へ流すことを可能にする開口空間を含んだ径方向内側脚部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
清掃装置が上記空間と連通し、捕集された不純物を除去できるように上記ハウジングに孔が形成されることを特徴とする請求項２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
径方向内側の冷却空気流もまた上記静止ベーンおよび上記回転ロータの少なくとも１つに流れることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
上記回転ロータ付近にブレード外側空気シールが設けられ、上記径方向外側冷却流が該ブレード外側空気シールを冷却するように通過することを特徴とする請求項１に記載に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
複数のボルトが上記汚れ分離装置を上記ガスタービンエンジン内に固定することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
径方向外側脚部と径方向内側脚部とを含んだ汚れ分離装置本体を備え、
上記径方向外側脚部は上記径方向内側脚部よりも小さな開口空間を有し、上記径方向内側脚部は上記外側脚部が汚れを捕集できるように、複数の開口空間を有し、上記径方向内側脚部は上記開口空間への空気流の通過を許容することを特徴とする、ガスタービンエンジンに配設される汚れ分離装置。
【請求項８】
上記径方向外側脚部は概ね中実であることを特徴とする請求項７に記載の汚れ分離装置。
【請求項９】
静止ベーンと回転ロータとを取り囲むハウジングと、
上記静止ベーンと上記回転ロータとが設けられ、該静止ベーンには上記ハウジングの径方向外側位置付近の位置から径方向外側空気流が供給されるところのタービン部と、
上記径方向外側冷却空気流の流路に設けられた汚れ分離装置であって、上記径方向外側冷却空気流から不純物を除去することで、上記汚れ分離装置よりも下流にかつ上記静止ベーンに向かって流れる空気がより少ない不純物を運ぶように動作可能であり、かつ、不純物を捕集するための空間を画定する径方向外側脚部と、上記内側脚部を通して空気を下流へ流す開口空間を含んだ径方向内側脚部と、を有した汚れ分離装置と、
上記回転ロータ付近に設けられたブレード外側空気シールであって、上記ブレード外側冷却空気流が該ブレード外側空気シールを冷却するように通過するところのブレード外側空気シールと、
を備えたガスタービンエンジン。
【請求項１０】
清掃装置が上記空間と連通して捕集された不純物を除去するように上記ハウジングに孔が形成されていることを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
上記静止ベーンへも径方向内側冷却空気流が通過することを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
上記径方向外側脚部は概ね中実であることを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
複数のボルトが上記汚れ分離装置を上記ガスタービンエンジン内に固定することを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−６４２１１（Ｐ２００７−６４２１１Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１９１１２（Ｐ２００６−２１９１１２）
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（５９０００５４４９）ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション (581)
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＴＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（５９０００５４４９）ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション (581)
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＴＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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