JP2015045333A

JP2015045333A - ガスタービンシステムのためのインデューサおよびディフューザの構成

Info

Publication number: JP2015045333A
Application number: JP2014171050A
Authority: JP
Inventors: マシュー・スティーブン・カサヴァント; Matthew Stephen Casavant
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2015-03-12
Also published as: CN104420997A; US9447794B2; CH708483A2; US20150063996A1; DE102014111999A1

Abstract

【課題】ガスタービンエンジンのキャビティに冷却流を供給するためのインデューサアセンブリを有するガスタービンエンジンを提供する。
【解決手段】システムは、ガスタービンエンジンのケーシングおよびローターによって規定されるキャビティに流体の流れを導くように構成される流路を含む少なくとも１つのインデューサを含む。流路は、ガスタービンエンジンのコンプレッサディフューザから流体の流れを受け取るように構成される入口および流体の流れをキャビティ内に放出するように構成される出口を含む。少なくとも１つのインデューサは、第２の出口がコンプレッサディフューザのディフューザ出口の前方に軸方向に配置されるように、ガスタービンエンジン内に配置されるように構成される。
【選択図】図１

Description

本明細書に開示する内容は、ガスタービンに関し、特にガスタービンのための流れインデューサに関する。

ガスタービンエンジンは、典型的には、いくつかのサブシステム、例えば圧縮システム、燃焼システム、パワータービンシステム、および冷却システムなどを含む。各サブシステムは、ガスタービンエンジンのパワー出力および／または効率を高めるのに有用であり得る。例えば、サブシステムの大きさを増大させることによって、そのサブシステムの、そしてガスタービンエンジン全体のパワー出力および／または効率を高めることができる。しかし、特定の応用では、ガスタービンの総設置面積の大きさに対する制限があり得る。これらの大きさの制限は、ガスタービンの縦方向の長さを含む場合がある。このような大きさの制限の結果、ガスタービンエンジン全体は言うまでもなく、いかなる特定のサブシステムもパワー出力および／または効率を高めることが困難になり得る。

米国特許出願公開第２０１２／００８７７８４号明細書

当初請求される本発明と範囲において相応する特定の実施形態について、以下に要約する。これらの実施形態は請求された本発明の範囲を限定することを目的とせず、むしろ、これらの実施形態は本発明の可能な形式の概要を提供することだけを目的とする。実際、本発明は、以下に述べる実施形態に類似するか、または異なってもよい様々な形態を含むことができる。

第１の実施形態によれば、システムは、コンプレッサ、タービン、ケーシングおよびローターを有するガスタービンエンジンを含む。ケーシングおよびローターはコンプレッサとタービンとの間に配置され、ケーシングおよびローターはコンプレッサから流体の流れを受け取るためのキャビティを規定する。また、ガスタービンは、コンプレッサの後方に配置されるディフューザを含む。ディフューザは、コンプレッサから流体の流れを受け取るように構成され、ディフューザは、コンプレッサに近い第１の入口およびコンプレッサから遠い第１の出口を含む。また、ガスタービンエンジンは、少なくとも１つのインデューサを含むインデューサアセンブリを有する。少なくとも１つのインデューサは、キャビティ内に流体の流れを導くように構成される流路を含み、流路は、流体の流れを受け取るように構成される第２の入口およびキャビティ内に流体の流れを放出するように構成される第２の出口を含み、第２の出口は、ディフューザの第１の出口の前方に軸方向に配置される。

第２の実施形態によれば、システムは、コンプレッサ、タービン、ケーシングおよびローターを有するガスタービンエンジンを含む。ケーシングおよびローターは、コンプレッサとタービンとの間に配置され、ケーシングおよびローターは、コンプレッサから流体の流れを受け取るためのキャビティを規定する。また、ガスタービンは、コンプレッサの後方に配置されるディフューザを含む。ディフューザは、コンプレッサから流体の流れを受け取るように構成され、ディフューザは、第１の壁および第２の壁によって規定され、第１の壁は、第２の壁よりも、ガスタービンエンジンの縦軸のより近くに半径方向に配置され、ディフューザは、コンプレッサに近い第１の入口およびコンプレッサから遠い第１の出口を含む。また、ガスタービンは、少なくとも１つのインデューサを含むインデューサアセンブリを有する。第１の壁は、ディフューザと少なくとも１つのインデューサとの間に配置され、少なくとも１つのインデューサは、キャビティ内に流体の流れを導くように構成される流路を含む。流路は、流体の流れを受け取るように構成される第２の入口およびキャビティ内に流体の流れを放出するように構成される第２の出口を含む。第２の入口および第２の出口は、第１の壁よりも、ガスタービンエンジンの縦軸のより近くに半径方向に配置される。

第３の実施形態によれば、システムは、ガスタービンエンジンのケーシングおよびローターによって規定されるキャビティ内に流体の流れを導くように構成される流路を含む少なくとも１つのインデューサを含み、流路は、ガスタービンエンジンのコンプレッサディフューザから流体の流れを受け取るように構成される入口、およびキャビティ内に流体の流れを放出するように構成される出口を含む。少なくとも１つのインデューサは、第２の出口がコンプレッサディフューザのディフューザ出口の前方に軸方向に配置されるように、ガスタービンエンジン内に配置されるように構成される。

本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、ならびに利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読めば、よりよく理解されよう。図面の全体にわたって、類似の符号は類似の部分を表す。

流れインデューサを用いることができるガスタービンエンジンの実施形態の模式的な流れ図である。少なくとも１つの流路またはインデューサ（例えば、軸方向または半径方向のインデューサ）を有するインデューサアセンブリを含む、図１のガスタービンエンジンの実施形態の部分的な断面側面図である。少なくとも１つの流路またはインデューサ（例えば、軸方向から半径方向へのインデューサ）を有するインデューサアセンブリを含む、図１のガスタービンエンジンの実施形態の部分的な断面側面図である。インデューサの実施形態の図３の線４−４に沿った断面図である。複数の流路（例えば、一体化したおよび着脱可能なインデューサ）を有するインデューサアセンブリを含む、図１のガスタービンエンジンの実施形態の断面図の概略図である。

本発明の１つまたは複数の特定の実施形態について、以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するように努力して、実際の実施の全ての特徴を本明細書に記載することができるわけではない。エンジニアリングまたは設計プロジェクトのような実際の実施の開発においては、開発者の特定の目的を達成するために、実施ごとに変化し得るシステムに関連するおよび事業に関連する制約に対する対応など多くの実施に特有の決定をしなければならないことが理解されるべきである。さらに、このような開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、この開示の利益を得る当業者にとっては、設計、製作および製造の日常的な仕事であることが理解されるべきである。

本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合には、単数であっても１つまたは複数の要素があることを意味している。用語「備える」、「含む」、および「有する」という用語は、包括的であって、列挙された要素以外の付加的な要素があり得ることを意味するものである。

本開示は、一般的には、ガスタービンエンジンのキャビティに冷却流を供給するためのインデューサアセンブリを有するガスタービンエンジンを目的とする。インデューサは、ガスタービンエンジンのコンプレッサからエンジンの他の部分へ冷却流を導く。圧縮された空気／ガスは、それらが燃料と混合されて燃焼器で燃焼する前に、ガスの圧力を増加させるディフューザの中を流れる。圧縮空気が冷却流として燃焼する前に、インデューサは圧縮空気の一部の流れを変える。インデューサを単にディフューザの端部に適合させるよりはむしろ、インデューサがディフューザの流路の出口の前方にあるようにインデューサは実装される。したがって、ディフューザを出る空気は、戻ってガスタービンのコンプレッサ部に向かい、それからインデューサを通ってエンジンの残りの部分にわたって冷却経路を流れる。

図１は、ガスタービンエンジン１２を含むシステム１０のブロック図であり、ガスタービンエンジン１２は、以下で詳細に説明するように、ガスタービンエンジン１２内のキャビティに冷却流体を導くように構成される１つまたは複数のインデューサ（例えばインデューサアセンブリ）を用いることができる。特定の実施形態では、システム１０は、航空機、船舶、機関車、発電システム、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。図示するガスタービンエンジン１２は、空気取入口部１６、コンプレッサ１８、燃焼器部２０、タービン２２、および排気部２４を含む。タービン２２は、軸２６を介してコンプレッサ１８に連結される。

矢印で示すように、空気は取入口部１６を通ってガスタービンエンジン１２に入り、コンプレッサ１８に流入することができる。コンプレッサ１８は、燃焼器部２０に入る前に空気を圧縮する。図示する燃焼器部２０は、コンプレッサ１８とタービン２２との間に軸２６の周りに同心状または環状に配置される燃焼器ハウジング２８を含む。コンプレッサ１８からの圧縮空気は燃焼器３０に入り、そこで圧縮空気はタービン２２を駆動するために燃焼器３０内で燃料と混合され燃焼することができる。

燃焼器部２０から、熱い燃焼ガスはタービン２２を流れ、それによって、軸２６を介してコンプレッサ１８を駆動する。例えば、燃焼ガスは、軸２６を回転させるために、タービン２２内のタービンローター翼に原動力を与えることができる。タービン２２を流れた後、熱い燃焼ガスは、排気部２４を通ってガスタービンエンジン１２を出ることができる。後述するように、タービン２２は、ディフューザ３４（例えばコンプレッサディフューザ領域３４）の前方に１つまたは複数のインデューサ２９を含んでもよい。ディフューザ３４は、コンプレッサ１８によって圧縮されたガスを拡散することができ、それは圧力を増加させ、ガスが燃焼器３０へ流れて燃料と混合され燃焼するように準備をする。また、ディフューザ３４は、軸２６およびタービン２２を冷却するように冷却流体を導いてもよい。ディフューザ３４の前方に１つまたは複数のインデューサ２９を配置することによって、ガスタービンエンジン１２の全長および全幅を短縮する（例えば、縦方向および半径方向に）ことが可能になり、システム１０がより小さい空間で動作することができる。

図２は、ガスタービンエンジン１２の一部の実施形態の部分的な断面側面図であり、それは、エンジン１２のタービン部２２に向かって冷却流体の流れ（例えば空気の流れ）を導くための１つまたは複数のインデューサ２９（例えば、軸方向または半径方向のインデューサ）を有する流体の流れインデューサアセンブリ３２を有する。ガスタービンエンジン１２に関して説明するが、インデューサアセンブリ３２またはそのインデューサ２９は他の応用に用いてもよい。上述したように、ガスタービンエンジン１２は、コンプレッサ１８、燃焼器部２０、およびタービン２２を含む。コンプレッサ１８およびタービン２２は、後述するようにローターによって互いに連結される。コンプレッサ１８は、一部がコンプレッサ吐出しケーシングまたはコンプレッサステータ部品として知られる第１の壁３６および内側ローター部品３８（例えばコンプレッサローター）を含む。ディフューザ３４は、第１の壁３６および外側ケーシングとしても知られる第２の壁３７によって少なくとも部分的に規定され、コンプレッサ１８の後方または下流に位置する。第１の壁３６はディフューザ３４の内側境界線を規定し、それは第２の壁３７よりも第１の壁３６が縦軸８０により近い境界を規定することを意味する。図示する第１の壁３６は、一般的にはまっすぐ（例えば、軸８０に平行）であってもよく、そのようにして第１の壁３６は円筒形状または円環形状を有する。第２の壁３７は、ディフューザ３４の外側境界線を規定する。第２の壁３７は、それが軸方向５４に移動するにつれて縦軸８０から離れ、そのようにして第２の壁３７は広がる円環形状を有する。第１の壁３６または第２の壁３７の形状は、図２に示したものと異なってもよい。例えば、第１の壁３６は、それが軸方向５４に移動するにつれて半径方向５２に（例えば、縦軸８０の方に収束するかまたはそれから離れて）曲げられてもよい。また、第２の壁３７は円筒形状を含んでもよい。しかし、特定の実施形態では、ディフューザ３４の第１および第２の壁３６および３７は、一般的に下流側軸方向５４で互いに離れてもよく、それによって、圧縮空気の流れの軸方向５４および／または半径方向５２の拡散を引き起こす。このように、ディフューザ３４の第１および第２の壁３６および３７は、広がる環状流路を一般的に規定することができる。

ディフューザ３４は、コンプレッサ１８に近接する入口４２（例えば環状開口部または流路）、第１の出口４３（例えば環状開口部または流路）、およびコンプレッサ１８から離れたディフューザ３４の末端の第２の出口４４（例えば環状開口部または流路）を含む。流体の流れ４６と呼ばれる流体（例えば、空気および／または別のガス）は、コンプレッサ１８を通り、その中で加圧される。ディフューザ３４は、流体の流れ４６の一部を、縦方向５４に、かつ第２の壁３７に隣接する流路４８（例えば環状流路）に沿って半径方向５２から僅かに離れて、第１の出口４３を通って燃焼器２０へ導く。加えて、ディフューザ３４は、流体の流れ４６の別の部分５０を、第１の壁３６に隣接する流路４８（例えば環状流路）に沿って縦方向５４に導く。図示するように、流路４８は、壁３６と壁３７との間に同軸配置されるデバイダまたはスプレッダ４９（例えば環状のスプレッダ）によって、互いに分離されてもよい。スプレッダ４９は、下流側軸方向５４で広がってもよく、それによって、壁３６および３７に沿って流体の流れを導くのを助ける。また、第１の流体の流れ（例えば空気）は、軸８０から半径方向にある角度で離れて壁３７に沿って流れる。一方、第２の流体の流れ（例えば空気）は軸８０に沿って流れる。その後、流体の流れの一部５０は、軸８０に向かって内向きの半径方向５２に第２の出口４４を通過し、それからインデューサアセンブリ３２に向かって下流側軸方向５４の反対の上流側軸方向に流れる。

タービン２２は、タービンステータ部品５８および内側ローター部品６０（例えばタービンローター）を含む。ローター部品６０は、タービン軸距６４に配置される１つまたは複数のタービンホイール６２に連結することができる。様々なタービンローター翼６６はタービンホイール６２に装着され、一方、タービンステータ翼またはブレード６８はタービン２２の定位置に配置される。ローター翼６６およびステータ翼６８は、タービン段を形成する。コンプレッサローター３８およびタービンローター６０の隣接する端部は、内側回転部品またはローター７０を形成するために、（例えば、互いにボルトで留めて）互いに接続することができる。ロータージョイント７２は、ローター３８、６０の隣接する端部を接続することができる。第１の壁３６およびタービンステータ部品５８の隣接する端部は、ローター７０を囲む外側静止ケーシング７４を形成するために、（例えば、互いにボルトで留めて）互いに接続することができる。特定の実施形態では、第１の壁３６およびタービンステータ部品５８は、ケーシング７４を形成するためのフランジまたはジョイントを使用せずに単一の部品を形成する。このように、コンプレッサ１８およびタービン２２の部品は、ローター７０およびケーシング７４を規定する。図示するように、コンプレッサおよびタービン部品は、キャビティ７６（例えば、環状のキャビティ）を規定する。しかし、インデューサアセンブリ３２またはインデューサ２９の場所に応じて、キャビティ７６は、単にタービン部品だけによって規定することができる。例えば、インデューサアセンブリ３２またはインデューサ２９は、タービン段の間に配置することができる。

開示された実施形態では、インデューサアセンブリ３２は、軸距６４および／またはロータージョイント７２の冷却を容易にする。インデューサ２９は、任意のタイプのインデューサであってもよく、ケーシング７４の空孔または流路として形成される一体化されたインデューサを含む。また、インデューサ２９は、ケーシング７４内に適合するように形成され、サービス作業の間、取り外されるかまたは置き換えられるように構成されるモジュラーインデューサを含んでもよい。具体的には、タービン２２および／またはガスタービンエンジン１２の他の部分を冷却するために、インデューサ２９は、インデューサ入口３１を通してコンプレッサ１８から流体の流れ４６の一部５０を受け取る。インデューサ入口３１は、第１の壁３６の末端と隣接してもよく、あるいは、図２に示すように第１の壁３６の端からさらに離れていてもよい。このように、流体の流れの一部５０は、第１の壁３６の周りを半径方向５２に流れ、それから下流側軸方向５４の反対の上流側軸方向に戻って、インデューサ入口３１に入ることができる。このように、インデューサ２９は、第１の壁３６の下方に（例えば、それから半径方向内向きに）あることが特徴であり得る。インデューサ入口３１の後、流体の流れの一部５０は、インデューサ２９の内側境界線によって規定される流路３５通って流れる。流路３５は、図示するように、流体の流れの一部５０を一般に半径方向５２に導く。それから、流体は、インデューサ出口３３を通ってインデューサアセンブリ３２を出て、キャビティの流体の流れ７８を生成するために、流体の流れの一部５０をキャビティ７６内に導く。インデューサ出口３３は、縦回転軸８０に沿って第１の縦方向場所８２に配置することができる。一方、ディフューザ３４の出口４４は、例えば第１の壁３６の端の図示した位置などの、第２の縦方向場所８４に配置することができる。インデューサ２９の位置は、半径方向５２に第１の壁３６の下方にあってもよい。

図２に示すように、第１の縦方向場所８２は、第２の縦方向場所８４の前方（すなわち上流側）であってもよい。すなわち、第１の縦方向場所８２は、コンプレッサ１８に軸方向により近くてもよく、タービン２２から軸方向により遠くにあってもよい。オーバーラップ距離８６は、インデューサアセンブリ３２が出口４４の前方にあるという軸方向距離（すなわち、第１の縦方向場所８２と第２の縦方向場所８４との間の軸方向距離）を示す。オーバーラップ距離８６は、図２から識別可能な距離だけに限定されない。場所（すなわち、第１の縦方向場所８２および第２の縦方向場所８４）間のオーバーラップ距離８６は、特定のガスタービンエンジン１２のために好適な任意の距離であってもよい。例えば、オーバーラップ距離８６はゼロであってもよく、それによってインデューサ入口３１はディフューザ出口４４と軸方向に位置合わせされ、入口３１は第１の壁３６の末端と軸方向に位置合わせされる。しかし、図示する実施形態では、インデューサアセンブリ３２およびディフューザ３４が占める縦方向の長さ５５をより小さくできるように、インデューサ出口３３は、ディフューザ出口４４の前方に（すなわち、上流側軸方向に）配置される。さらに、インデューサアセンブリ３２を第１の壁３６の下方（例えば半径方向内向き）に配置することによって、ガスタービンエンジン１２が占める半径方向５２の空間をより小さくすることができ、インデューサアセンブリ３２および／またはディフューザ３４の高さ５３を減少させることができる。ガスタービンエンジン１２のこれらの部分（例えば、インデューサアセンブリ３２およびディフューザ３４）の高さ５３および長さ５５を減少させることによって、ガスタービンエンジン１２の全高および全長を同様に減少させることができる。あるいは、ガスタービンエンジンの他の部分（例えば、取入口１６、コンプレッサ１８、タービン２２、排気部２４）の長さの増加に比例して、ディフューザ／インデューサの長さを減少させる場合には、ガスタービンエンジン１２の全長は、もちろん、一定のままであってもよい。このように、ディフューザ３４およびインデューサアセンブリ３２の開示された実施形態を用いて、ガスタービンエンジン１２のパワー出力／単位長を増加させることができる。

特定の実施形態では、インデューサアセンブリ３２は、ガスタービンエンジン１２の外部の供給源（例えば、流体の流れの供給源）から流体の流れの一部５０を受け取ることができる（例えば、ＩＧＣＣシステムからの廃液）。加えて、インデューサ２９は、流体の流れの一部５０（例えばインデューサ流体の流れ）を、ガスタービンエンジン１２の縦軸８０（例えば回転軸）の周りに渦巻くように、実質的に円周方向５６に導いて、冷却媒体９０（例えば冷却流体の流れ）を形成するためにキャビティの流体の流れ７８と合流させる。冷却流体の流れ９０および／またはキャビティの流体の流れ７８は、軸距６４および／またはロータージョイント７２に向かって導かれ得る。具体的には、冷却流体の流れの一部９０は、キャビティ７６を流れて、軸距６４および／またはロータージョイント７２と相互作用し、それらを冷却することができる。

図３は、ガスタービンエンジン１２の一部の実施形態の部分的な断面側面図であり、それは、エンジン１２のタービン部２２に向かって冷却流体の流れ（例えば空気の流れ）を導くための１つまたは複数のインデューサ２９（例えば軸方向から半径方向へのインデューサ）を有する流体の流れインデューサアセンブリ３２を有する。ガスタービンエンジン１２に関して説明するが、インデューサアセンブリ３２またはインデューサ２９は他の応用に用いてもよい。図２で上述した実施形態と同様に、ガスタービンエンジン１２は、コンプレッサ１８、燃焼器部２０、およびタービン２２を含む。コンプレッサ１８は、一部がコンプレッサ吐出しケーシングまたはコンプレッサステータ部品として知られる第１の壁３６および内側ローター部品３８（例えばコンプレッサローター）を含む。ディフューザ３４は、第１の壁３６および外側ケーシングとしても知られる第２の壁３７によって少なくとも部分的に規定され、コンプレッサ１８の後方または下流に位置する。第１の壁３６はディフューザ３４の内側境界線を規定し、それは第２の壁３７よりも第１の壁３６が縦軸８０により近い境界を規定することを意味する。図示する第１の壁３６は、一般的にはまっすぐ（例えば、軸８０に平行）であってもよく、そのようにして第１の壁３６は円筒形状または円環形状を有する。第２の壁３７は、ディフューザ３４の外側境界線を規定する。第２の壁３７は、それが軸方向５４に移動するにつれて縦軸８０から離れ、そのようにして第２の壁３７は広がる円環形状を有する。第１の壁３６または第２の壁３７の形状は、図３に示したものと異なってもよい。例えば、第１の壁３６は、それが軸方向５４に移動するにつれて半径方向５２に（例えば、縦軸８０の方に収束するかまたはそれから離れて）曲げられてもよい。また、第２の壁３７は円筒形状を含んでもよい。しかし、特定の実施形態では、ディフューザ３４の第１および第２の壁３６および３７は、一般的に下流側軸方向５４で互いに離れてもよく、それによって、圧縮空気の流れの軸方向５４および／または半径方向５２の拡散を引き起こす。このように、ディフューザ３４の第１および第２の壁３６および３７は、広がる環状流路を一般的に規定することができる。

図２と同様に、図３のガスタービンエンジン１２は、例えばホイール６２およびブレード６６、６８などのタービン２２のための様々な部品を含む。コンプレッサローター３８およびタービンローター６０の隣接する端部は、内側回転部品またはローター７０を形成するために、（例えば、互いにボルトで留めて）互いに接続することができる。ロータージョイント７２は、ローター３８、６０の隣接する端部を接続することができる。第１の壁３６およびタービンステータ部品５８の隣接する端部は、ローター７０を囲む外側静止ケーシング７４を形成するために、（例えば、互いにボルトで留めて）互いに接続することができる。特定の実施形態では、第１の壁３６およびタービンステータ部品５８は、ケーシング７４を形成するためのフランジまたはジョイントを使用せずに単一の部品を形成する。このように、コンプレッサ１８およびタービン２２の部品は、ローター７０およびケーシング７４を規定する。図示するように、コンプレッサおよびタービン部品は、キャビティ７６（例えば、環状のキャビティ）を規定する。しかし、インデューサアセンブリ３２またはインデューサ２９の場所に応じて、キャビティ７６は、単にタービン部品だけによって規定することができる。例えば、インデューサアセンブリ３２またはインデューサ２９は、タービン段の間に配置することができる。

開示された実施形態では、インデューサアセンブリ３２は、軸距６４および／またはロータージョイント７２の冷却を容易にする。インデューサ２９は、また任意のタイプのインデューサであってもよく、ケーシング７４の空孔または流路として形成される一体化されたインデューサを含む。また、インデューサ２９は、ケーシング７４内に適合するように形成され、サービス作業の間、取り外されるかまたは置き換えられるように構成されるモジュラーインデューサを含んでもよい。具体的には、インデューサアセンブリ３２は、インデューサ入口３１を通ってディフューザ３４を介してコンプレッサ１８から流体の流れ４６の一部５０を受け取る。インデューサアセンブリ３２は、一般的に半径方向５２から軸方向５４へ流体の流れの一部５０を導く。これは、図４に関連する記載においてさらに説明される。図２に関して上述したように、ガスタービンエンジン１２は、動作中に、ケーシング７４とローター７０との間にキャビティ７６を形成する。インデューサ出口３３は、縦回転軸８０に沿って第１の縦方向場所８２に配置することができる。一方、ディフューザ３４の出口４４は、例えば第１の壁３６の端の図示した位置などの、第１の壁３６の第２の縦方向場所８４に配置することができる。インデューサ２９（すなわち、インデューサ入口３１およびインデューサ出口３３）の位置は、半径方向５２に第１の壁３６の下方にあってもよい。

図２に示した実施形態と同様に、第１の縦方向場所８２は、第２の縦方向場所８４の前方（すなわち上流側）であってもよい。すなわち、第１の縦方向場所８２は、コンプレッサ１８に軸方向により近くてもよく、タービン２２から軸方向により遠くにあってもよい。オーバーラップ距離８６は、インデューサアセンブリ３２が出口４４の前方にあるという軸方向距離（すなわち、第１の縦方向場所８２と第２の縦方向場所８４との間の軸方向距離）を示す。オーバーラップ距離８６は、図３から識別可能な距離だけに限定されない。場所（すなわち、第１の縦方向場所８２および第２の縦方向場所８４）間のオーバーラップ距離８６は、特定のガスタービンエンジン１２のために好適な任意の距離であってもよい。例えば、オーバーラップ距離８６はゼロであってもよく、それによってインデューサ入口３１はディフューザ出口４４と軸方向に位置合わせされる。ディフューザ出口４４の前方にインデューサ出口３３を設けることによって、インデューサアセンブリ３２およびディフューザ３４が占める縦方向の長さを小さくすることができる。さらに、インデューサアセンブリ３２を第１の壁３６の下方（例えば半径方向内向き）に配置することによって、ガスタービンエンジン１２が占める半径方向５２の空間をより小さくすることができ、インデューサアセンブリ３２および／またはディフューザ３４の高さを減少させることができる。ガスタービンエンジン１２のこれらの部分（例えば、インデューサアセンブリ３２およびディフューザ３４）の高さおよび長さを減少させることによって、ガスタービンエンジン１２の全高および全長を同様に減少させることができる。あるいは、ガスタービンエンジンの他の部分（例えば、取入口１６、コンプレッサ１８、タービン２２、排気部２４）の長さの増加に比例して、ディフューザ／インデューサの長さを減少させる場合には、ガスタービンエンジン１２の全長は、もちろん、一定のままであってもよい。このように、ディフューザ３４およびインデューサアセンブリ３２の開示された実施形態を用いて、ガスタービンエンジン１２のパワー出力／単位長を増加させることができる。

図４は、インデューサアセンブリ３２のインデューサ８８の実施形態の断面図である。図４に示すインデューサ８８は、エンジン１２が動作中でない場合に、ケーシング７４から着脱可能であるように構成されるモジュラーインデューサであってもよい。例えば、サービス動作中に、ケーシング７４はローター７０から分離することができ、インデューサ８８およびインデューサアセンブリ３２へのアクセスを容易にすることができる。インデューサ８８は、ボルト孔９６を通して固定される取付け手段を用いて、取り付けることができる。インデューサ８８は、図２および図３に示す入口３１および出口３３を含む。上述したように、インデューサ８８は、流路３５を通ってキャビティ７６の方へ流体の流れの一部５０を導く。それから、流体の流れの一部５０は、インデューサ出口３３を通ってインデューサアセンブリ３２を出て、キャビティの流体の流れ７８を生成するために、キャビティ７６内に流体の流れの一部５０を導く。図示するインデューサ８８は、半径方向から軸方向へのインデューサを実証する。すなわち、流体の流れ５０は、最初に半径方向５２に流れるが、それから流路３５によって軸方向５４に導かれる。他のインデューサ８８は、半径方向５２または軸方向５４だけに流体の流れ５０を導く流路３５を有するインデューサであってもよい。また、図示するように、インデューサ８８は、出口幅９４より大きい入口幅９２を含んでもよい。幅（例えば、入口幅９２および出口幅９４）の違いによって、流体の流れ５０が出口３３を出てキャビティ７６に入るにつれて、流体の流れ５０の速度を増加させることができる。流体の流れの速度の増加によって、より対流性の冷却流体の流れを提供することができ、流体の流れ５０がより急速にタービン部２２に到達するので、結果としてタービン部２２をより速く冷却する。また、いくつかの実施形態は、円周方向５６の回転を提供するインデューサ８８を含んでもよく、それはローター７０が回転する方向と同方向に渦流を引き起こす。この円周方向５６の渦流によって、ローター７０が縦軸８０の周りを回転する際に、ローター７０に働く抗力を小さくすることができる。

図５は、ディフューザ３４と複数の流路３５（例えば、モジュラーインデューサ８８）を有するインデューサアセンブリ３２とを含む、図１のガスタービンエンジン１２の実施形態の概略図である。図示するように、ディフューザ３４は、縦軸８０に軸方向により近い第１の壁３６および縦軸８０から軸方向により遠い第２の壁３７を含む。また、図示するように、インデューサアセンブリ３２は、軸８０の周りに円周方向に間隔をおいて配置される４つのインデューサ２９、８８を含む。他の実施形態は、より多くの、またはより少しのインデューサ２９、８８を含んでもよい。例えば、インデューサアセンブリ３２は、１つの、２つの、３つの、１０の、２５の、またはそれより多くのインデューサ２９、８８を含んでもよい。各インデューサ２９は、入口（例えば入口３１）および出口（例えば出口３３）を含んでもよい。図示するように、インデューサ２９、８８は、モジュラーインデューサカートリッジであってもよい。インデューサ８８によって実証されるように、モジュラーインデューサカートリッジは着脱可能であってもよく、それはインデューサアセンブリ３２から部分的に取り外して示してある。インデューサ２９は、流体の流れ４６がインデューサ流路３５を通ってキャビティ７６に流れることを可能にすることができる。インデューサ２９、８８は、ディフューザ３４の出口４４の前方に取り付けることができ、それによって、ディフューザ３４および／またはインデューサアセンブリ３２が占める縦方向５４および／または半径方向５２の空間をより小さくすることができる。

開示された実施形態の技術的な効果は、ガスタービンエンジン１２のための１つまたは複数のインデューサ２９、８８（例えば、軸方向の、軸方向から半径方向への、または半径方向のインデューサ）を有するインデューサアセンブリ３２を提供することを含む。特に、インデューサアセンブリ３２は、ガスタービンエンジン１２のディフューザ３４およびインデューサアセンブリ３２の部分の縦方向の長さを最小にすることによって、ガスタービンエンジン１２の全体の効率を高くすることができる。インデューサアセンブリ３２は、ディフューザ３４の出口４４の前方に軸方向に配置され、１つまたは複数のインデューサ２９、８８を含んでもよい。ディフューザ３４およびインデューサアセンブリ３２の部分の長さをより短くすることによって、ガスタービンエンジン１２の他の部分のサイズおよびパワー生成を増大させることができる、あるいは、ガスタービンエンジン１２がより小さいサイズ制限を有する領域に適合することができる。

この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の文字通りの言葉と実質的な差異がなく等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。

１０システム
１２ガスタービンエンジン
１６空気取入口部
１８コンプレッサ
２０燃焼器部
２２タービン
２４排気部
２６軸
２８燃焼器ハウジング
２９インデューサ
３０燃焼器
３１インデューサ入口
３２インデューサアセンブリ
３３インデューサ出口
３４ディフューザ
３５流路
３６第１の壁
３７第２の壁
３８内側ローター部品（コンプレッサローター）
４２入口
４３第１の出口
４４第２の出口（ディフューザ出口）
４６流体の流れ
４８流路
４９スプレッダ
５０流体の流れの一部
５２半径方向
５３高さ
５４軸方向（縦方向）
５６円周方向
５８タービンステータ部品
６０内側ローター部品
６２タービンホイール
６４タービン軸距
６６タービンローター翼
６８タービンステータ翼
７０ローター
７２ロータージョイント
７４外側静止ケーシング
７６キャビティ
７８キャビティの流体の流れ
８０縦軸
８２第１の縦方向場所
８４第２の縦方向場所
８６オーバーラップ距離
８８インデューサ
９０冷却媒体（冷却流体の流れ）
９２入口幅
９４出口幅
９６ボルト孔

Claims

システム（１０）は、ガスタービンエンジン（１２）を含み、
前記ガスタービンエンジン（１２）は、
コンプレッサ（１８）と、
タービン（２２）と、
ケーシング（７４）と、
ローター（３８）であって、前記ケーシング（７４）および前記ローター（３８）は、前記コンプレッサ（１８）と前記タービン（２２）との間に配置され、前記ケーシング（７４）および前記ローター（３８）は、前記コンプレッサ（１８）から流体の流れを受け取るためのキャビティ（７６）を規定するローター（３８）と、
前記コンプレッサ（１８）の後方に配置されるディフューザ（３４）であって、前記ディフューザ（３４）は、前記コンプレッサ（１８）から前記流体の流れを受け取るように構成され、前記ディフューザ（３４）は、前記コンプレッサ（１８）に近い第１の入口（４２）および前記コンプレッサ（１８）から遠い第１の出口（４３）を含むディフューザ（３４）と、
少なくとも１つのインデューサ（２９）を含むインデューサアセンブリ（３２）と、を含み、前記少なくとも１つのインデューサ（２９）は、前記キャビティ（７６）内に前記流体の流れを導くように構成される流路（３５）を含み、前記流路（３５）は、前記流体の流れを受け取るように構成される第２の入口（３１）および前記キャビティ（７６）内に前記流体の流れを放出するように構成される第２の出口（３３）を含み、前記第２の出口（３３）は、前記ディフューザ（３４）の前記第１の出口（４３）の前方に軸方向に配置されるシステム（１０）。
前記ディフューザ（３４）は、第１の壁（３６）および第２の壁（３７）によって規定され、前記第１の壁（３６）は、前記第２の壁（３７）よりも、前記ガスタービンエンジン（１２）の縦軸のより近くに半径方向に配置され、前記第１の壁（３６）は、前記ディフューザ（３４）と前記少なくとも１つのインデューサ（２９）との間に配置される、請求項１に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）および前記第２の出口（３３）は、前記第１の壁（３６）から前記ガスタービンエンジン（１２）の前記縦軸に向かって、半径方向内向きに配置される、請求項２に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の出口（３３）は、前記第１の壁（３６）の末端の前方に軸方向に配置され、前記第１の壁（３６）の前記末端は、前記第１の出口（４３）に隣接する、請求項２に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）は、前記第１の壁（３６）の前記末端の前方に軸方向に配置される、請求項４に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）は、前記第１の壁（３６）の前記末端に対して軸方向に位置合わせされる、請求項４に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）および前記第２の出口（３３）は、前記第１の壁（３６）と前記ガスタービンエンジン（１２）の前記縦軸との間に半径方向に配置される、請求項２に記載のシステム（１０）。
前記第２の入口（３１）は、前記ディフューザ（３４）の前記第１の出口（４３）の前方に軸方向に配置される、請求項１に記載のシステム（１０）。
前記第２の入口（３１）は、前記ディフューザ（３４）の前記第１の出口（４３）に対して、軸方向に位置合わせされる、請求項１に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）は、軸方向のインデューサ（２９）、軸方向から半径方向へのインデューサ（２９）、半径方向のインデューサ（２９）、半径方向から軸方向へのインデューサ（２９）、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）は、前記インデューサアセンブリ（３２）に一体化されるか、または前記インデューサアセンブリ（３２）から着脱可能である、請求項１に記載のシステム（１０）。
システム（１０）は、ガスタービンエンジン（１２）を含み、
前記ガスタービンエンジン（１２）は、
コンプレッサ（１８）と、
タービン（２２）と、
ケーシング（７４）と、
ローター（３８）であって、前記ケーシング（７４）および前記ローター（３８）は、前記コンプレッサ（１８）と前記タービン（２２）との間に配置され、前記ケーシング（７４）および前記ローター（３８）は、前記コンプレッサ（１８）から流体の流れを受け取るためのキャビティ（７６）を規定するローター（３８）と、
前記コンプレッサ（１８）の後方に配置されるディフューザ（３４）であって、前記ディフューザ（３４）は、前記コンプレッサ（１８）から前記流体の流れを受け取るように構成され、前記ディフューザ（３４）は、第１の壁（３６）および第２の壁（３７）によって規定され、前記第１の壁（３６）は、前記第２の壁（３７）よりも、前記ガスタービンエンジン（１２）の縦軸のより近くに半径方向に配置され、前記ディフューザ（３４）は、前記コンプレッサ（１８）に近い第１の入口（４２）および前記コンプレッサ（１８）から遠い第１の出口（４３）を含むディフューザ（３４）と、
少なくとも１つのインデューサ（２９）を含むインデューサアセンブリ（３２）と、を含み、前記第１の壁（３６）は、前記ディフューザ（３４）と前記少なくとも１つのインデューサ（２９）との間に配置され、前記少なくとも１つのインデューサ（２９）は、前記キャビティ（７６）内に前記流体の流れを導くように構成される流路（３５）を含み、前記流路（３５）は、前記流体の流れを受け取るように構成される第２の入口（３１）および前記キャビティ（７６）内に前記流体の流れを放出するように構成される第２の出口（３３）を含み、前記第２の入口（３１）および前記第２の出口（３３）は、前記第１の壁（３６）よりも、前記ガスタービンエンジン（１２）の前記縦軸のより近くに半径方向に配置されるシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の出口（３３）は、前記ディフューザ（３４）の前記第１の出口（４３）の前方に軸方向に配置される、請求項１２に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）は、前記ディフューザ（３４）の前記第１の出口（４３）の前方に軸方向に配置される、請求項１３に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）は、前記ディフューザ（３４）の前記第１の出口（４３）に対して軸方向に位置合わせされる、請求項１３に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の出口（３３）は、前記第１の壁（３６）の末端の前方に軸方向に配置され、前記第１の壁（３６）の前記末端は、前記第１の出口（４３）に隣接する、請求項１２に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）は、前記第１の壁（３６）の前記末端の前方に軸方向に配置される、請求項１６に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）は、前記第１の壁（３６）の前記末端に対して軸方向に位置合わせされる、請求項１６に記載のシステム（１０）。
前記少なくとも１つのインデューサ（２９）の前記第２の入口（３１）および前記第２の出口（３３）は、前記第１の壁（３６）から前記ガスタービンエンジン（１２）の前記縦軸に向かって半径方向内向きに配置される、請求項１２に記載のシステム（１０）。
ガスタービンエンジン（１２）のケーシング（７４）およびローター（３８）によって規定されるキャビティ（７６）内に流体の流れを導くように構成される流路（３５）を含む少なくとも１つのインデューサ（２９）を含み、前記流路（３５）は、前記ガスタービンエンジン（１２）のコンプレッサディフューザ（３４）から前記流体の流れを受け取るように構成される入口（３１）、および前記キャビティ（７６）内に前記流体の流れを放出するように構成される出口（３３）を含み、前記少なくとも１つのインデューサ（２９）は、前記第２の出口（３３）が前記コンプレッサディフューザ（３４）のディフューザ出口（４３）の前方に軸方向に配置されるように、前記ガスタービンエンジン（１２）内に配置されるように構成されるシステム（１０）。