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技術 ガスタービンエンジン及びガスタービンエンジンから不純物を除去する方法

出願人 ユナイテッドテクノロジーズコーポレイション
発明者 リサオニールリチャードシルバーマンバリーベックウィズエドワードエフ.ピットラズクューイック
出願日 2007年3月1日 (13年9ヶ月経過) 出願番号 2007-050918
公開日 2007年9月20日 (13年3ヶ月経過) 公開番号 2007-239741
状態 拒絶査定
技術分野 タービンの細部・装置 ガスタービン、高圧・高速燃焼室
主要キーワード 頂点形状 ハウジング構造体 清掃具用 ブレード外周 半径方向内周側 半径方向外周側 エアシール 冷却空気供給
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年9月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

ダートセパレータアクセスポートを利用して、ガスタービンエンジン内の不純物を除去する方法を提供する。

解決手段

ガスタービンエンジン120は、半径方向外周側冷却空気流通路26内に配置されたダートセパレータ130を備えるとともに、塵や他の不純物152を集める空間133を画定する半径方向外周側の脚部134を備える。ダートセパレータ130は、ハウジング構造体140に取り付けられるとともに、アクセスポート142は、この構造体140内に設けられる。アクセスポート142は、エンジン120の中心線の接線方向に2つの開口部154を有する。これらの開口部154から清掃具150を挿入して、エンジン120内の不純物152を除去することができる。また、ダートトラップ160も取り付けることができる。このように、不純物152が除去される。

概要

背景

ガスタービンエンジンは、厳しい環境下で作動する多数の構成要素を備える。一例として、タービン部は、固定されたベーンと、回転するブレードと、シールと、を備える。これらの構成要素は、高温熱応力などの影響を受けやすい。

冷却空気は、ベーン、ブレード及び各種シール内の冷却チャネルを通過する。冷却空気は、エンジン内の半径方向内周側の位置及び半径方向外周側の位置から供給される。いくつかの理由により、半径方向外周側の位置からの空気は、より多くの塵や不純物運搬しやすい。従来は、この塵によって、構成要素内の小型の冷却チャネルが目詰まりしていた。

概要

ダートセパレータアクセスポートを利用して、ガスタービンエンジン内の不純物を除去する方法を提供する。ガスタービンエンジン120は、半径方向外周側の冷却空気流通路26内に配置されたダートセパレータ130を備えるとともに、塵や他の不純物152を集める空間133を画定する半径方向外周側の脚部134を備える。ダートセパレータ130は、ハウジング構造体140に取り付けられるとともに、アクセスポート142は、この構造体140内に設けられる。アクセスポート142は、エンジン120の中心線の接線方向に2つの開口部154を有する。これらの開口部154から清掃具150を挿入して、エンジン120内の不純物152を除去することができる。また、ダートトラップ160も取り付けることができる。このように、不純物152が除去される。

目的

本発明は、空気流冷却チャンバに到達する前に、半径方向外周側の空気流中で発見される大量の塵を除去する簡単な方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

固定ベーン及び回転ロータを囲むハウジングを備えるタービン部と、上記固定ベーン及び上記回転ロータの少なくとも一方へ向かう半径方向外周側冷却空気流流路内に配置され、上記半径方向外周側の冷却空気流から不純物を除去するように作用するダートセパレータと、収集した不純物を除去するために、上記ハウジングに形成されたアクセスポートと、を備えることを特徴とするガスタービンエンジン

請求項2

上記アクセスポートは、上記タービンの中心線の接線方向に配置さ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3

上記アクセスポートは、上記タービン部の下死点の位置に配置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

収集した不純物を除去するために、清掃具を上記アクセスポートに通すことができ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5

上記清掃具は、上記アクセスポートの角度によって、上記タービンエンジンの周囲に円周方向に動かすことができることを特徴とする請求項3に記載のガスタービンエンジン。

請求項6

上記清掃具は、上記アクセスポートの角度によって、上記タービンエンジンの中心線に対して時計回り方向に動かすことができることを特徴とする請求項4に記載のガスタービンエンジン。

請求項7

上記清掃具は、上記アクセスポートの角度によって、上記タービンエンジンの中心線に対して反時計回り方向に動かすことができることを特徴とする請求項4に記載のガスタービンエンジン。

請求項8

上記アクセスポートは、アクセスポートカバーによって選択的に遮蔽さ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9

ガスタービンエンジンから不純物を除去する方法であって、a)上記ガスタービンエンジンのタービン部内の固定ベーン及び回転ロータの少なくとも一方に向かう半径方向外周側の冷却空気流から不純物を分離するステップと、b)上記タービンの中心線の接線方向に配置されたアクセスポートの近くに上記不純物を集めるステップと、c)この不純物を該アクセスポートを通して除去するステップと、を備えることを特徴とする除去方法

請求項10

上記ステップc)は、上記不純物を除去するために、上記アクセスポートを通して清掃具を挿入することを特徴とする請求項8に記載の除去方法。

請求項11

上記ステップc)は、上記清掃具を、上記ガスタービンエンジンの周囲に円周方向に動かすことを特徴とする請求項8に記載の除去方法。

請求項12

上記ステップc)は、上記清掃具を、上記ガスタービンエンジンの中心線に対して時計回り方向に動かすことを特徴とする請求項10に記載の除去方法。

請求項13

上記ステップc)は、上記清掃具を、上記ガスタービンエンジンの中心線に対して反時計回り方向に動かすことを特徴とする請求項10に記載の除去方法。

請求項14

さらに、アクセスポートカバーを用いて上記アクセスポートを遮蔽するステップd)を備えることを特徴とする請求項8に記載の除去方法。

請求項15

さらに、上記ガスタービンエンジンの外周側ケースに上記アクセスポートを切断し、このアクセスポート内にダートトラップを挿入するステップe)を備えることを特徴とする請求項8に記載の除去方法。

請求項16

上記ステップb)は、上記ダートトラップ内の不純物を集めることを特徴とする請求項15に記載の除去方法。

技術分野

0001

本発明は、ガスタービンエンジン構成要素への半径方向外周側冷却空気供給用の通路内に配置され、重い塵を含んだ空気をガスタービンエンジン構成要素へと下流側に通すことがないダートセパレータに関する。

背景技術

0002

ガスタービンエンジンは、厳しい環境下で作動する多数の構成要素を備える。一例として、タービン部は、固定されたベーンと、回転するブレードと、シールと、を備える。これらの構成要素は、高温熱応力などの影響を受けやすい。

0003

冷却空気は、ベーン、ブレード及び各種シール内の冷却チャネルを通過する。冷却空気は、エンジン内の半径方向内周側の位置及び半径方向外周側の位置から供給される。いくつかの理由により、半径方向外周側の位置からの空気は、より多くの塵や不純物運搬しやすい。従来は、この塵によって、構成要素内の小型の冷却チャネルが目詰まりしていた。

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、ガスタービンエンジンの種々の構成要素に搬送される空気を清掃するために、半径方向外周側の空気から塵を分離するものである。

課題を解決するための手段

0005

開示された実施例においては、ダートセパレータが、ガスタービンエンジンのハウジング内に固定され、半径方向外周側の冷却空気供給源の流路内に位置する。開示されたダートセパレータは、外周側脚部及び内周側脚部を有するほぼ頂点形状をなし、外周側脚部は、ほぼ中実になっているとともに、内周側脚部は、大部分が開放された形状になっている。重い塵は、空気流中の半径方向の最も外周側の位置に位置しやすく、従って、中実の外周側脚部に衝突して移動する。清浄な空気は、内周側脚部の穿孔を通って移動するとともに、ベーン、ロータブレードブレード外周側のエアシールなどの構成要素を冷却するように下流側に流れる。

0006

アクセスポートを、ハウジングにおけるダートセパレータの外周側脚部に隣接する領域内に備えることができる。このアクセスポートにより、分離した塵を周期的に除去する清掃具を挿入することができる。開示されたアクセスポートは、ガスタービンエンジンのタービンケースに対してある角度をなしている2つの開口部を有するとともに、不純物を除去する清掃具を挿入しやすくするために、ガスタービンエンジンの下死点に配置される。これらの開口部は、アクセスポートカバーによってカバーされ、このカバーは、清掃具をアクセスポートを通して使用することができるように取り外すことができる。

0007

ダートセパレータを既に有するものの、塵を収集するために設計された空間を有しないガスタービンエンジンにおいては、タービンケースの材料の一部を取り除いて、開口部を形成することができる。予備成形したアクセスポートやダートトラップを、追加することができる。この予備成形したダートトラップは、タービンケースの内側から該ダートトラップを挿入し、かつこのダートトラップを所定の位置に溶接することによって保持することができる。

0008

本発明の他の特徴は、添付の図面及び以下の説明から理解することができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

ガスタービンエンジン20の一部分が、図1に示されている。図示されているように、ベーン22、ロータブレード23及びブレード外周側のエアシール27が、ガスタービンエンジン20内に配置される。ベーン22、ブレード23及びシール27を冷却する空気流が、半径方向内周側の供給源24及び半径方向外周側の供給源26の双方から取り込まれる。周知のように、半径方向外周側の空気流供給源26からの空気流の一部分が、符号30の点においてベーン22に向けて半径方向内周側に案内されるとともに、符号32の点において半径方向外周側に案内され、シール27に向けて下流側に流れる。半径方向内周側の供給源24からの空気流が、ベーン22の半径方向内周側の面28の開口部(図示せず)を通って移動し、流路30からの空気流が、該ベーン22の半径方向外周側の面29の開口部(図示せず)を通って移動する。

0010

周知のように、外周側通路26内の空気は、内周側通路24内の空気より多くの塵を運搬しやすい。外周側通路26内の空気は、上流側のディフューザから案内される。この点により、遠心力によって、重い塵を含む空気が半径方向外周側に拡散する。この冷却空気中の塵によって、構成要素内の冷却チャネルが詰まってしまう。

0011

本発明は、外周側通路26内の空気から塵を除去するために、空気の大部分を案内するものである。

0012

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のガスタービンエンジンの構造と同一の基本構造を有するが、ダートセパレータ130が、流路26内に挿入される。外周側脚部134は、ほぼ中実になっているとともに、この脚部134によって、集塵する空間133が画定される。内周側脚部135は、多数の穿孔136を有し、空気流供給源26からの空気流が、この半径方向内周側の脚部135を通って移動することができる。ダートセパレータ130の頂点161は、塵を外周側脚部134へ向けて、また空気を内周側脚部135へ向けて案内しやすくする。複数のボルト138、139によって、ダートセパレータ130が、ハウジング構造体140に固定される。

0013

空気流24は、ベーン22の半径方向内周側の面28に向けて継続して流れるとともに、ロータブレード23及びシール27に向けて下流側に流れる。流路26から大量の不純物が除去される。従って、符号230の点においてベーン22の外周側周縁部29に移動する空気が、清浄なものとなるとともに、さらに下流側に流れる空気132もまた、清浄化される。

0014

ハウジング140のアクセスポート142は、空間133から塵や他の不純物152を除去する真空掃除機などの清掃具用の開口部を備える。アクセスポート142は、清掃が行われないときには、アクセスポートカバー156(図3Bに図示)を用いて閉鎖される。

0015

図3A図3Bは、アクセスポート142の端部断面図及び側断面図を示している。アクセスポート142は、少なくとも1つの開口部154を有する。この実施例では、2つの開口部154が図示されている。アクセスポート142の開口部154は、ガスタービンエンジン120の中心線に対し接線方向に向いている。即ち、開口部154は、ガスタービンエンジン120の中心線と直角になる以外の角度をなしている。アクセスポート142は、好ましくは不純物152を除去する清掃具を挿入しやすくするために、ガスタービンエンジン120の下死点に配置される。開口部154は、アクセスポートカバー156によってカバーされる。アクセスポートカバー156は、図示されるように、清掃具をアクセスポート142を通して使用することができるように取り外しが可能である。図4に示すように、清掃具150によって、集められた塵152が、アクセスポート142を通して除去される。

0016

図4は、タービンエンジン10の断面を示している。不純物152は、上述のようにダートセパレータ130によって分離されたときに、タービンエンジン10の外周側ケースのハウジング140によって形成された空間133内に集まる。開口部154の角度によって、清掃具150を、図示されているように時計回り方向にガスタービンエンジン120の周囲に動かすことができ、或いは不純物152の除去をさらに促進するために、点線で示されるように反時計回り方向に動かすことができる。

0017

図5は、ダートセパレータを既に有するものの、塵の収集や集めた不純物152を除去するために設計された空間を有しないガスタービンエンジン120に追加することができるアクセスポート142の実施例を示している。タービンケース162から材料の一部分を、開口部158を形成するように取り除くことができる。上述の予備成形したアクセスポート142やダートトラップ160を、塵の収集や除去を行う用途及び要求に応じて追加することができる。予備成形したダートトラップ160は、タービンケース162の内側から該ダートトラップ160を挿入し、かつこのダートトラップ160を所定の位置に溶接することによって保持することができる。ガスタービンエンジン120内が高圧になるので、図示されているように重複している溶接継手が好ましい。

0018

故に、本発明は、空気流が冷却チャンバに到達する前に、半径方向外周側の空気流中で発見される大量の塵を除去する簡単な方法を提供する。従来、この塵は、小型の冷却チャネルのいくらかに詰まっていた。従って、本発明により、このような目詰まりを低減もしくは除去する利点がもたらされる。

図面の簡単な説明

0019

従来技術のガスタービンエンジンの一部分の図。
本発明のダートセパレータを備えるガスタービンエンジンの図。
本発明のアクセスポートの一実施例の側面図。
本発明のアクセスポートの一実施例の断面図。
清掃方法を図示しているタービンエンジンの断面図。
本発明の集塵機の実施例の図。

符号の説明

0020

22…ベーン
23…ロータブレード
24…内周側通路
26…外周側通路
27…シール
28…半径方向内周側の面
29…半径方向外周側の面
120…ガスタービンエンジン
130…ダートセパレータ
133…空間
134…外周側脚部
135…内周側脚部
136…穿孔
138、139…ボルト
140…ハウジング構造体
161…頂点
230…符号

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