JP6448620B2 - 延長したエゼクタを備えるタービンエンジンシャットダウン温度制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、概してタービンエンジン、特に、圧縮機及びタービンブレードが半径方向外向きのシール面と干渉するリスクなしにガスタービンエンジンのウォームスタートを可能にするシステムに関する。
通常、ガスタービンエンジンは、空気を圧縮するための圧縮機と、圧縮空気を燃料と混合し、混合物に点火するための燃焼器と、電力を発生するためのタービンブレードアセンブリとを有する。燃焼器はしばしば、華氏2500度(1371.11℃)を超過し得る高温で作動する。典型的なタービン燃焼器構成は、タービンブレードアセンブリをこのような高温に曝す。これらの大きなガスタービンエンジンの質量により、エンジンは、シャットダウン後に冷却するために長時間を要する。ケーシング構成部材は、自然対流により上部から底部へ異なる速度で冷却される。その結果、ケーシング冷却は、上部よりも底部において速く、ケーシングは、完全に冷却される前にシャットダウン中に変形を受ける。低温の底面に対してケーシングの上面が高温であるため、ケーシングは熱的に曲がる又は上方に反る。ケーシングが歪んでいる間にエンジンが再始動されると、ブレード先端部は、上方への反りにより底部位置において干渉する傾向がある。したがって、完全に冷却される前にガスタービンを始動させたい場合は、外側ケーシングの変形した形状によるエンジンの底部におけるタービンブレード先端部と負荷リングとの間の干渉からのタービンブレード先端部こすれに起因して、タービンブレードが損傷する大きなリスクが存在する。
ガスタービンエンジンのウォーム再始動の間のタービンと圧縮機ブレードの先端部とのこすれを排除するために、圧縮機及びタービンブレードアセンブリを包囲するキャビティ内に一定の空気温度を促進するように構成されたタービンエンジンシャットダウン温度制御システムが開示される。タービンエンジンシャットダウン温度制御システムは、ケーシングの下部がケーシングの上部よりも速く冷却されるのを防止することによって、ケーシングが反るのを防止する。タービンエンジンシャットダウン温度制御システムは、ケーシングの外径とケーシングの上側領域とにおいてケーシングの内面に沿って延びる1つ又は複数のケーシング温度制御ハウジングを有してもよい。上側領域は、ケーシングの水平に延びる中心線の上方に位置決めされていてもよい。空気に限定されないが、空気などの流体は、ガスタービンエンジンのシャットダウン後のケーシング内における高温ガスの浮揚効果からケーシングの上側領域を隔離するために、ケーシング温度制御ハウジングにおける1つ又は複数の排出スロットから排出されてもよい。
明細書の一部に組み込まれかつ明細書の一部を形成する添付の図面は、ここに開示される発明の実施の形態を例示し、詳細な説明と共に発明の原理を開示する。
図1〜図6に示したように、ガスタービンエンジンのウォーム再始動の間のタービン及び圧縮機ブレード50,52のタービン及び圧縮機ブレード先端部こすれを排除するために、圧縮機及びタービンブレードアセンブリを包囲するキャビティ12内に一定の空気温度を促進するように構成されたタービンエンジンシャットダウン温度制御システム10が開示されている。タービンエンジンシャットダウン温度制御システム10は、ケーシング18の下部がケーシング18の上部よりも速く冷却されるのを防止することによってケーシング18が反るのを防止する。タービンエンジンシャットダウン温度制御システム10は、ケーシング18の外径20とケーシング18の上側領域22とにおいて、燃焼器ケーシング19又はタービンケーシング21であってもよいがこれらに限定されないケーシング18の内面16に沿って延びる1つ又は複数のケーシング温度制御ハウジング14を有してもよい。上側領域22は、ケーシング18の水平に延びる中心線24の上方に位置決めされていてもよい。流体は、ガスタービンエンジン28のシャットダウン後のケーシング18内における高温ガスの浮揚効果からケーシング18の上側領域22を隔離するために、ケーシング温度制御ハウジング14における1つ又は複数の排出スロット26から排出されてもよい。
Claims (20)
- ガスタービンエンジン用のタービンエンジンシャットダウン温度制御システムにおいて、
少なくとも1つのタービン構成部材を包囲する外側構造を形成するケーシングと、
前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、前記ケーシングの内面に沿って延びるケーシング温度制御ハウジングと、を備え、前記上側領域は、前記ケーシングの水平に延びる中心線の上方に位置決めされており、
前記ケーシング温度制御ハウジングは、ハウジングを形成する外壁を貫通する少なくとも1つの排出スロットを有し、該少なくとも1つの排出スロットは、前記ケーシング温度制御ハウジング内に収納された温度制御ハウジングチャンバと連通しており、前記少なくとも1つの排出スロットは、ガスタービンエンジンのシャットダウン後に前記ケーシング内の高温ガスの浮揚効果から前記ケーシングの前記上側領域を隔離するために前記温度制御ハウジングチャンバから前記ケーシング内へ流体を排出するように構成されており、
前記ケーシング温度制御ハウジングはほぼ、前記ケーシングの内面に沿って部分的に周方向に延びる長さを備えて延在しており、前記排出スロットは、前記ケーシング温度制御ハウジング全体を横切って延びる連続的なスロットであることを特徴とする、ガスタービンエンジン用のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。 - 前記ケーシング温度制御ハウジングにおける前記少なくとも1つの排出スロットは、前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、ほぼ前記ケーシングの内面に沿って流体を排出するように方向付けられている、請求項1記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジングにおける前記少なくとも1つの排出スロットは、前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、前記ケーシングの内面と接触するように流体を排出するように方向付けられており、該流体は、非直交及び非平行の向きで前記ケーシングの前記内面と接触する、請求項1記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジングは、前記ケーシングの外径において前記ケーシングの内面と等しい曲率半径を有する、請求項1から3までのいずれか1項記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジングは、前記ケーシングの周の少なくとも32分の1だけ前記ケーシングの周囲に延びている、請求項1から4までのいずれか1項記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジングにおける前記少なくとも1つの排出スロットは、前記ケーシング温度制御ハウジング内に位置決めされた複数の排出スロットから成る、請求項1から5までのいずれか1項記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジング内に位置決めされた前記複数の排出スロットは、互いに等間隔に配置されている、請求項6記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジング内に位置決めされた前記複数のスロットは、互いにばらばらの間隔で配置されている、請求項6記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジングは、前記少なくとも1つの排出スロットを包囲する側面を有する、請求項1から8までのいずれか1項記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジングの前記側面は、ほぼ線形である、請求項9記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記温度制御ハウジングチャンバに流体を供給するために、前記ケーシング温度制御ハウジング内に収納された前記温度制御ハウジングチャンバと連通した少なくとも1つのタービンエンジンシャットダウン温度制御システム供給チャネルをさらに備える、請求項1から10までのいずれか1項記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、前記ケーシングの内面に沿って延びる複数のケーシング温度制御ハウジングをさらに備える、請求項1から11までのいずれか1項記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記複数のケーシング温度制御ハウジングは、互いに間隔を置いて配置されており、これにより、互いに接触していない、請求項12記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 隣接する複数のケーシング温度制御ハウジングは、互いに接触している、請求項12記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジングの周方向長さは、当該ケーシング温度制御ハウジングの高さ及び厚さよりも大きい、請求項1から14までのいずれか1項記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- ガスタービンエンジン用のタービンエンジンシャットダウン温度制御システムにおいて、
少なくとも1つのタービン構成部材を包囲する外側構造を形成するケーシングと、
前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、前記ケーシングの内面に沿って延びるケーシング温度制御ハウジングと、を備え、前記上側領域は、前記ケーシングの水平に延びる中心線の上方に位置決めされており、
前記ケーシング温度制御ハウジングは、ハウジングを形成する外壁を貫通する複数の排出スロットを有し、該排出スロットは、前記ケーシング温度制御ハウジング内に収納された温度制御ハウジングチャンバと連通しており、前記排出スロットは、ガスタービンエンジンのシャットダウン後に前記ケーシング内の高温ガスの浮揚効果から前記ケーシングの前記上側領域を隔離するために前記温度制御ハウジングチャンバから前記ケーシング内へ流体を排出するように構成されており、
前記ケーシング温度制御ハウジングはほぼ、前記ケーシングの内面に沿って部分的に周方向に延びる長さを備えて延在しており、
前記ケーシング温度制御ハウジングは、前記ケーシングの外径において、前記ケーシングの内面と等しい曲率半径を有し、
前記ケーシング温度制御ハウジングの周方向長さは、当該ケーシング温度制御ハウジングの高さ及び厚さよりも大きく、
前記排出スロットは、前記ケーシング温度制御ハウジング全体を横切って延びる連続的なスロットであり、
前記温度制御ハウジングチャンバに流体を供給するために、前記ケーシング温度制御ハウジング内に収納された前記温度制御ハウジングチャンバと連通して少なくとも1つのタービンエンジンシャットダウン温度制御システム供給チャネルをさらに備えることを特徴とする、ガスタービンエンジン用のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。 - 前記ケーシング温度制御ハウジングにおける前記排出スロットは、前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、前記ケーシングの内面と接触するように流体を排出するように方向付けられており、該流体は、非直交及び非平行の向きで前記ケーシングの前記内面と接触する、請求項16記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシング温度制御ハウジングは、前記少なくとも1つの排出スロットを包囲する線形の側面を有する、請求項16または17記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- 前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、前記ケーシングの内面に沿って延びる複数のケーシング温度制御ハウジングをさらに備える、請求項16から18までのいずれか1項記載のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
- ガスタービンエンジン用のタービンエンジンシャットダウン温度制御システムにおいて、
少なくとも1つのタービン構成部材を包囲する外側構造を形成するケーシングと、
前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、前記ケーシングの内面に沿って延びるケーシング温度制御ハウジングと、を備え、前記上側領域は、前記ケーシングの水平に延びる中心線の上方に位置決めされており、
前記ケーシング温度制御ハウジングは、ハウジングを形成する外壁を貫通する複数の排出スロットを有し、該排出スロットは、前記ケーシング温度制御ハウジング内に収納された温度制御ハウジングチャンバと連通しており、前記排出スロットは、ガスタービンエンジンのシャットダウン後に前記ケーシング内の高温ガスの浮揚効果から前記ケーシングの前記上側領域を隔離するために前記温度制御ハウジングチャンバから前記ケーシング内へ流体を排出するように構成されており、
前記ケーシング温度制御ハウジングにおける排出スロットのうちの少なくとも1つは、前記ケーシングの外径と、前記ケーシングの上側領域とにおいて、前記ケーシングの内面と接触するように流体を排出するように方向付けられており、該流体は、非直交及び非平衡の向きで前記ケーシングの前記内面と接触し、
前記ケーシング温度制御ハウジングは、前記排出スロットを包囲する側面を有し、
前記ケーシング温度制御ハウジングはほぼ、前記ケーシングの内面に沿って部分的に周方向に延びる長さを備えて延在しており、
前記ケーシング温度制御ハウジングは、前記ケーシングの外径において、前記ケーシングの内面と等しい曲率半径を有し、
前記ケーシング温度制御ハウジングの周方向長さは、当該ケーシング温度制御ハウジングの高さ及び厚さよりも大きく、
前記排出スロットは、前記ケーシング温度制御ハウジング全体を横切って延びる連続的なスロットであり、
前記温度制御ハウジングチャンバに流体を供給するために、前記ケーシング温度制御ハウジング内に収納された前記温度制御ハウジングチャンバと連通した少なくとも1つのタービンエンジンシャットダウン温度制御システム供給チャネルをさらに備えることを特徴とする、ガスタービンエンジン用のタービンエンジンシャットダウン温度制御システム。
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