KR20170114966A - 로터 샤프트 냉각을 위한 공기 바이패스 시스템 - Google Patents

로터 샤프트 냉각을 위한 공기 바이패스 시스템 Download PDF

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브래드 윌슨 반타젤
피터 폴 피로라
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

가스 터빈 엔진(10)용 공기 바이패스 시스템(100)은 가스 터빈 엔진(10)을 위한 노즐(102)을 포함한다. 공기 바이패스 시스템(100)은 내부 밴드(104), 외부 밴드(106) 그리고 내부 밴드(104)와 외부 밴드(106) 사이에서 연장된 에어포일(108)을 갖는 노즐(102)을 포함한다. 에어포일(108)은 내부 통로(128)를 한정한다. 다이어프램(118)은 다이어프램 캐비티(126)를 집단적으로 한정하는 내부 벽(124), 제1 레일(120) 및 제2 레일(122)을 포함한다. 제1 레일(120)은 제1 레일 개구(166)를 한정한다. 매니폴드(138)는 다이어프램 캐비티(126) 내에 위치된다. 매니폴드(138)와 다이어프램(118)은 제1 레일 개구(166)와 유체 연통하는 매니폴드 챔버(170)를 집단적으로 한정한다. 튜브(130)는 에어포일(108)에 의하여 한정된 내부 통로(128)를 통하여 다이어프램 캐비티(126) 내로 연장된다. 튜브(130)는 매니폴드 챔버(170)와 유체적으로 연통한다. 압축 공기(194)가 튜브(130)를 통하여 매니폴드 챔버(170) 내로 흐르고 제1 레일 개구(166)를 통하여 매니폴드 챔버(170)를 빠져나간다.

Description

로터 샤프트 냉각을 위한 공기 바이패스 시스템{AIR BYPASS SYSTEM FOR ROTOR SHAFT COOLING}
본 발명은 일반적으로 가스 터빈 엔진에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가스 터빈 엔진용 노즐을 위한 공기 바이패스 시스템에 관한 것이다.
가스 터빈 엔진은 일반적으로, 압축기 부분, 연소 부분, 터빈 부분 그리고 배기 부분을 포함한다. 압축기 부분은 가스 터빈 엔진에 유입되는 작동 유체의 압력을 점차적으로 증가시키며 이 압축된 작동 유체를 연소 부분으로 공급한다. 압축된 작동 유체 및 연료(예를 들어, 천연가스)는 연소 부분 내에서 혼합되고 연소실에서 연소되어 고온 고압의 연소 가스를 발생시킨다. 연소 가스는 연소 부분으로부터, 연소 가스가 팽창하여 일(work)을 생성하는 터빈 부분으로 흐른다. 예를 들어, 터빈 부분에서의 연소 가스의 팽창은, 예를 들어 제너레이터에 연결된 로터 샤프트를 회전시켜 전기를 발생시킬 수 있다. 연소 가스는 그 후 배기 부분을 통하여 가스 터빈을 빠져나간다.
터빈 부분은 하나 이상의 터빈 노즐을 포함하며, 이 터빈 노즐은 연소 가스의 흐름을 하나 이상의 터빈 로터 블레이드 상으로 안내한다. 결과적으로, 하나 이상의 터빈 로터 블레이드는 연소 가스로부터 운동 에너지 및/또는 열 에너지를 추출하여, 로터 샤프트를 구동시킨다. 특정 구성에서, 하나 이상의 터빈 노즐 각각은 하나 이상의 내부 통로를 한정하며, 냉각 공기는 내부 통로를 통하여, 로터 샤프트가 위치된 캐비티(cavity) 내로 보내져 터빈 노즐 및 로터 샤프트를 냉각시킨다. 하나 이상의 터빈 노즐이 연소 가스와 직접 접촉하고 그리고 냉각 공기가 하나 이상의 터빈 노즐과 직접 접촉하기 때문에, 하나 이상의 터빈 노즐을 통해 흐르는 동안 냉각 공기의 온도는 상당히 증가한다. 냉각 공기의 이러한 온도 증가는 로터 샤프트를 냉각시키기 위한 냉각 공기의 체적 증가를 요구하며, 이는 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 과제는, 가스 터빈 엔진, 특히, 가스 터빈 엔진용 노즐을 위한 공기 바이패스 시스템을 제공하는 것이다.
본 기술의 양태 및 장점은 이하의 설명에서 부분적으로 제시될 것이거나, 또는 설명으로부터 명백할 수 있거나, 또는 본 기술의 실행을 통해 알게 될 수 있다.
일 양태에서, 본 발명은 가스 터빈 엔진의 노즐을 위한 공기 바이패스 시스템에 관한 것이다. 공기 바이패스 시스템은 내부 밴드(inner band), 외부 밴드(outer band) 그리고 내부 밴드와 외부 밴드 사이에서 연장되는 에어포일을 갖는 노즐을 포함한다. 에어포일은 내부 통로를 한정한다. 다이어프램(diaphragm)은 내부 벽, 제1 레일 그리고 제2 레일을 포함한다. 내부 벽, 제1 레일 그리고 제2 레일은 집단적으로 다이어프램 캐비티를 한정하며, 제1 레일은 제1 레일 개구를 한정한다. 매니폴드가 다이어프램 캐비티 내에 위치된다. 매니폴드와 다이어프램은 제1 레일 개구와 유체 연통하는 매니폴드 챔버를 집단적으로 한정한다. 튜브가 에어포일에 의하여 한정된 내부 통로를 통하여 그리고 다이어프램 캐비티 내로 연장된다. 튜브는 매니폴드 챔버와 유체 연통된다. 압축 공기는 튜브를 통하여 매니폴드 챔버 내로 흐르며 제1 레일 개구를 통하여 챔버를 빠져나간다.
본 발명의 다른 양태는 압축기 부분, 연소 부분 및 터빈 부분을 포함하는 가스 터빈 엔진에 관한 것이다. 터빈 부분은, 반경 방향 내부측 벽, 반경 방향 외부측 벽 그리고 반경 방향 내부측 벽과 반경 방향 외부측 벽 사이에서 연장되는 에어포일을 갖는 노즐을 포함한다. 에어포일은 내부 통로를 한정한다. 다이어프램은 내부 벽, 제1 레일 그리고 제2 레일을 포함한다. 내부 벽, 제1 레일, 그리고 제2 레일은 집단적으로 캐비티를 한정하며, 제1 레일은 냉각 개구를 한정한다. 다이어프램에 의하여 한정된 캐비티 내에 매니폴드가 위치된다. 매니폴드와 다이어프램은 냉각 개구와 유체 연통하는 챔버를 집단적으로 한정한다. 에어포일에 의하여 한정된 내부 통로를 통하여 그리고 다이어프램에 의하여 한정된 캐비티 내로 튜브가 연장된다. 튜브는 매니폴드와 다이어프램에 의하여 한정된 챔버와 유체 연통된다. 냉각 공기는 튜브를 통하여, 매니폴드와 다이어프램에 의하여 한정된 챔버 내로 흐르며 냉각 개구를 통하여 챔버를 빠져나간다.
본 기술의 이들 특징, 양태 및 이점 그리고 다른 특징, 양태 및 이점은 이하의 설명 및 첨부된 청구 범위를 참조하면 더 잘 이해될 것이다. 본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 기술의 실시예를 도시하며, 설명과 함께 본 기술의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 기술 분야의 지식을 가진 자에게 안내되는, 본 발명의 최선의 방식을 포함하는 본 기술의 완전하고 가능한 개시는 첨부된 도면을 참조하는 본 명세서에 제시된다.
도 1은 본 명세서에 개시된 다양한 실시예를 포함할 수 있는 예시적인 가스 터빈 엔진의 개략적인 도면.
도 2는 본 명세서에 개시된 다양한 실시예에 포함될 수 있는 가스 터빈 엔진의 예시적인 터빈 부분의 횡단면 측면도.
도 3은 본 명세서에 개시된 하나 이상의 실시예를 포함할 수 있는 예시적인 터빈 노즐 및 예시적인 다이어프램의 사시도.
도 4는 일반적으로 도 3의 선 4-4를 따라 절취한 상태의 터빈 노즐과 다이어프램의 횡단면로서, 이들의 다양한 특징을 도시하는 도면.
도 5는 일반적으로 도 3의 선 5-5를 따라 절취한 상태의 터빈 노즐의 횡단면도로서, 터빈 노즐의 에어포일의 압력측 벽과 흡입측 벽에 대한 하나 이상의 튜브의 상대 위치를 도시하는 도면.
도 6은 공기 바이패스 시스템의 다양한 구성 요소의 사시도이며, 명확함을 위하여 터빈 노즐 및 다이어프램은 생략된 도면.
도 7은 터빈 노즐에 부착된 외부 플레이트에 하나 이상의 튜브를 결합하기 위한 하나 이상의 스프링과 하나 이상의 칼라(collar)를 포함하는 주파수 동조 장치의 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 주파수 동조 장치의 실시예에서 사용하기 위한 제1 칼라의 정면도.
도 9는 주파수 동조 장치의 대안적인 실시예를 도시하는, 터빈 노즐의 상부도.
도 10은 도 9에 도시된 주파수 동조 장치의 실시예의 횡단면도이며, 일반적으로 도 9의 선 10-10을 따라 절취한 상태의 횡단면도로서, 실시예의 다양한 특징을 도시하는 도면.
도 11은 명확함을 위하여 매니폴드가 생략된 다이어프램의 사시도로서, 다이어프램에 의하여 한정된 제1 레일 개구를 도시하는 도면.
도 12는 도 11과 유사한 다이어프램의 사시도로서, 매니폴드의 위치를 도시하는 도면.
도 13은 다이어프램의 저면도로서, 튜브와 매니폴드의 상대적인 위치를 도시하는 도면.
도 14는 일반적으로 도 13의 선 14-14를 따라 절취한 상태의 다이어프램의 횡단면도로서, 매니폴드의 제1 벽에 한정된 한 쌍의 제1 벽 개구를 도시하는 도면.
도 15는 일반적으로 도 13의 선 15-15를 따라 절취한 상태의 매니폴드의 횡단면도로서, 매니폴드에 의하여 한정된 매니폴드 챔버를 도시하는 도면.
본 명세서 및 도면에서의 참조 번호의 반복 사용은 본 기술의 동일한 또는 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위한 것이다.
이제 본 기술의 실시예를 상세하게 참조할 것이며, 이 실시예의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 상세한 설명은 도면 부호 및 문자 명칭을 이용하여 도면 내의 특징을 나타낸다. 도면 및 설명에서의 동일한 또는 유사한 명칭은 본 기술의 동일한 또는 유사한 부품을 나타내기 위하여 이용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "제1", "제2" 및 "제3"은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 상호 교환 가능하게 사용될 수 있으며, 개별적인 구성 요소의 위치 또는 중요성을 나타내기 위한 것이 아니다. 용어 "상류" 및 "하류"는 유체 경로 내에서의 유체 흐름에 대한 상대적인 방향을 나타낸다. 예를 들어, "상류"는 유체가 흘러온 방향을 나타내며, "하류"는 유체가 흘러가는 방향을 나타낸다.
각각의 예는 본 기술의 제한이 아닌, 본 기술의 설명으로서 제공된다. 실제로, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서 수정 및 변형이 본 기술 내에서 이루어질 수 있다는 것이 본 기술 분야의 숙련된 자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 한 실시예의 부분으로서 도시된 그리고 설명된 특징은 또 다른 실시예를 얻기 위해 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 따라서, 본 기술은 첨부된 특허 청구 범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 것과 같은 변형 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다. 산업적 가스 터빈 또는 육상-기반 가스 터빈이 본 명세서에서 도시되고 설명될지라도, 본 명세서에서 도시되고 설명된 바와 같은 본 기술은, 특허청구범위에서 달리 명시되지 않는 한, 육상-기반 가스 터빈 및/또는 산업적 가스 터빈에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 기술은, 제한되지는 않지만 항공기 가스 터빈(예를 들어, 터보팬 등), 증기 터빈 및 선박 가스 터빈을 포함하는 임의의 형태의 터빈에 사용될 수 있다.
이제 도면을 참고하면, 도 1은 본 명세서에 개시된 다양한 실시예를 포함할 수 있는 것으로서의 예시적인 가스 터빈 엔진(10)의 개략적인 도면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 가스 터빈 엔진(10)은 일반적으로 축류 압축기(16)의 상류 종단에 배치된 유입구(14)를 갖는 압축기 부분(12)을 포함한다. 가스 터빈 엔진(10)은 압축기(16)로부터 하류에 위치된 하나 이상의 연소기(20)를 갖는 연소 부분(18)을 더 포함한다. 가스 터빈 엔진(10)은 또한 연소 부분(18)으로부터 하류에 배치된 터빈(24; 예를 들어, 팽창 터빈)을 갖는 터빈 부분(22)을 포함한다. 로터 샤프트(26)는 가스 터빈 엔진(10)의 축 방향 중심선(28)을 따라 압축기(16)와 터빈(24)을 통하여 축 방향으로 연장된다.
도 2는 본 명세서에 개시된 다양한 실시예를 포함할 수 있는 예시적인 터빈(24)의 횡단면 측면도를 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 터빈(24)은 다수의 터빈 스테이지(30)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터빈(24)은 제1 스테이지[30(a)], 제2 스테이지[30(b)] 그리고 제3 스테이지[30(c)]를 포함하는 3개의 터빈 스테이지(30)를 포함할 수 있다. 터빈 스테이지(30)의 전체 개수는 3개보다 많거나 적을 수 있으며, 특허청구에서 달리 언급되지 않는 한, 터빈 부분(22)의 실시예는 3개의 터빈 스테이지로 제한되어서는 안 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 스테이지[30(a-c)]는 순차적인 흐름 순서대로 로터 샤프트(26; 도 1)를 따라 축 방향으로 이격된 터빈 노즐[32(a), 32(b) 및 32(c)]의 대응하는 열 그리고 터빈 로터 블레이드[34(a), 34(b) 및 34(c)]의 대응하는 열을 포함한다. 각 열의 터빈 노즐[32(b-c)]은 대응하는 다이어프램[48(b), 48(c)]에 각각 결합된다. 도 2에 도시되지는 않을지라도, 터빈 노즐[32(a)]의 열(row)도 또한 다이어프램에 결합될 수 있다. 케이싱 또는 쉘(36)은 터빈 노즐[32(a-c)] 및 터빈 로터 블레이드[34(a-c)]의 각 스테이지[30(a-c)]를 원주 방향으로 둘러싸고 있다. 가스 터빈 엔진(10)의 작동 중에 터빈 노즐[32(a-c)]과 다이어프램[48(b-c)]은 터빈 로터 블레이드[34(a-c)]에 대한 정지된 상태를 유지한다.
작동 시, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압축기(16)로부터의 압축 공기(38)는 연소기(20)에 공급되며, 연소기에서 압축 공기는 연료(예를 들어, 천연가스)와 혼합되고 연소되어 연소기(20)로부터 터빈(24) 내로 흐르는 고온의 연소 가스 스트림(40)을 제공한다. 압축 공기(38)의 적어도 일부는 터빈 노즐[32(a-c)] 및 터빈 로터 블레이드[34(a-c)]와 같은 터빈(24)의 다양한 구성 요소를 냉각시키기 위한 냉각 매체로서 사용될 수 있다.
도 3은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른 냉각 공기 바이패스 시스템(100)의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 냉각 공기 바이패스 시스템(100)의 횡단면도이다. 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 냉각 공기 바이패스 시스템(100)은 터빈 노즐[32(a-c)]의 열을 통해 흐르는 압축 공기(38)의 일부분을, 연소 가스(40)와 접촉하고 있는 터빈 노즐[32(a-c)]의 벽으로의 노출로부터 격리시킨다. 이러한 점에 있어, 냉각 공기 바이패스 시스템(100)을 통해 흐르는 압축 공기(38)의 일부분은, 터빈 노즐[32(a-c)]을 통해 흐른 후에, 터빈 노즐[32(a-c)]의 벽에 노출된 압축 공기(38)의 부분보다 낮은 온도를 갖는다. 이와 같이, 냉각 공기 바이패스 시스템(100)은 로터 샤프트(26; 도 1)를 냉각시키는 데 필요한 압축 공기(38)의 양을 감소시키며, 그렇게 함으로써 가스 터빈 엔진(10)의 효율을 증가시킨다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 공기 바이패스 시스템(100)은 축 방향(42), 반경 방향(44) 그리고 원주 방향(46)을 한정한다. 일반적으로, 축 방향(42)은 가스 터빈 엔진(10; 도 1)의 축 방향 중심선(28)을 따라 연장되고, 반경 방향(44)은 축 방향 중심선(28)으로부터 직교하게 외측으로 연장되며, 원주 방향(46)은 축 방향 중심선(28) 주위에서 원주 방향으로 연장된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 공기 바이패스 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같은 터빈(24)에 통합될 수 있는 것과 같은 예시적인 터빈 노즐(102)을 포함한다. 터빈 노즐(102)은 터빈 노즐[32(a-c)] 중 어느 하나와 대응할 수 있거나 이를 대신해서 설치될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 터빈 노즐(102)은 제3 스테이지[30(c)]의 터빈 노즐[32(c)]과 대응하며, 이는 또한 제3단 노즐(stage three nozzle) 또는 S3N으로서 업계에서 알려져 있을 수 있다.
터빈 노즐(102)은 내부 밴드(104)와 내부 밴드(104)로부터 반경 방향으로 이격된 외부 밴드(106)를 포함한다. 3개의 에어포일(108)이 내부 밴드(104)로부터 외부 밴드(106)에 걸쳐 연장된다. 이러한 점에 있어서, 도 3 및 도 4에 도시된 터빈 노즐(102)은 업계에서 트리플리트(triplet)로 불린다. 그럼에도 불구하고, 터빈 노즐(102)은 단지 하나의 에어포일[108; 즉, 싱글리트(singlet)], 2개의 에어포일[108; 즉 더블리트(doublet)] 또는 4개 이상의 에어포일(108)을 가질 수 있다. 내부 밴드(104)는 가스 측(178) 및 가스 측(178)으로부터 반경 방향 내측으로 배향된 배면 측(180)을 포함한다. 유사하게, 외부 밴드(106)는 가스 측(182) 및 가스 측(182)으로부터 반경 방향 외측으로 배향된 배면 측(184)을 포함한다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 외부 밴드(106)의 가스 측(182) 및 내부 밴드(104)의 가스 측(178)은 연소기(20)로부터 터빈(24)을 통해 고속으로 흐르는 연소 가스(40)를 위한 내부 반경 방향 흐름 경계 및 외부 반경 방향 흐름 경계를 각각 한정한다. 내부 밴드(104) 및 외부 밴드(106)는 바람직하게는 연소 가스(40)에 견딜 수 있는 니켈계 초합금 또는 다른 적절한 재료로 구성된다.
도 3 내지 도 5는 에어포일(108)의 다양한 특징을 도시한다. 각각의 에어 포일(108)은 선단 에지(114)와 후단 에지(116) 사이에서 연장되는 압력측 벽(110) 및 대향하는 흡입측 벽(112)을 포함한다. 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112)은 집단적으로, 압축 공기(38)가 관류할 수 있는 하나 이상의 내부 통로(128)를 한정한다. 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에서, 에어 포일(108)은, 냉각 공기가 내부를 통해 반경 방향 내측으로 유동하는 것을 허용하는 단일 내부 통로(128)를 한정한다. 그럼에도 불구하고, 에어포일(108)은 다른 실시예에서 다수의 내부 통로(예를 들어, 구불구불한 통로) 또는 회로를 한정할 수 있다. 에어포일(108)은 바람직하게는 연소 가스(40)에 견딜 수 있는 니켈계 초합금 또는 다른 적절한 재료로 구성된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바이패스 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같은 터빈(24)에 통합될 수 있는 것과 같은 예시적인 다이어프램(118)을 포함한다. 다이어프램(118)은 다이어프램[48(b-c)] 중 어느 하나와 대응할 수 있거나 이를 대신해서 설치될 수 있다. 특정 실시예에서, 다이어프램(118)은 가스 터빈 엔진(10)의 제3 스테이지[30(c)]의 스테이지 3 다이어프램[48(c)]과 대응한다. 비록, 도 3은 오직 하나의 다이어프램(118)만을 도시하지만, 다수의 다이어프램(118)이 함께 결합되며, 로터 샤프트(26; 도 1) 주위에서 원주 방향으로 연장되는 링을 형성할 수 있다.
다이어프램(118)은 제1 레일(120) 및 제1 레일(120)로부터 축 방향으로 이격된 제2 레일(122)을 포함한다. 내부 벽(124)은 제1 레일(120)의 반경 방향 내측 위치로부터 제2 레일(122)의 반경 방향 내측 위치까지 연장된다. 이와 관련하여, 제1 레일(120), 제2 레일(122) 및 내부 벽(124)은 집단적으로 다이어프램 캐비티(126)를 한정한다. 하나 이상의 다이어프램(118)이 로터 샤프트(26) 주위에서 원주 방향으로 연장되면, 다이어프램 캐비티(126)는 환형일 수 있다. 또한, 제1 레일(120)은 다이어프램 캐비티(126) 내의 냉각 공기가 다이어프램(118)을 빠져나가게 허용하는 제1 레일 개구(166)를 한정한다. 다이어프램(118)이 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있지만, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 다이어프램(118)은 U자 형상을 갖는다.
다이어프램(118)은 터빈 노즐(102)의 반경 방향 내측으로 위치되고 터빈 노즐에 결합된다. 구체적으로, 다이어프램(118)의 제1 레일(120) 및 제2 레일(122)은 터빈 노즐(102)의 내부 밴드(104)와 [예를 들어, 텅(tongue) 및 그루브(groove) 연결, 용접 등을 통해] 결합한다. 이러한 점에 있어서, 내부 밴드(104)는 다이어프램 캐비티(126)의 반경 방향 외측 경계를 형성한다. 일부 실시예에서, 에어 포일(108)의 내부 통로(128)는 도 4에 도시된 바와 같이 다이어프램 캐비티(126)와 유체 연통한다. 이러한 점에 있어서, 냉각 공기는 내부 통로(128)로부터 다이어프램 캐비티(126) 내로 흐를 수 있다. 그럼에도 불구하고, 하나 이상의 내부 플레이트(136)가 에어 포일(108)의 내부 통로(128)와 다이어프램 캐비티(126) 사이의 냉각 공기의 흐름을 제한할 수 있다. 또한, 하나 이상의 외부 플레이트(132)는 터빈 노즐(102)의 외부 밴드(106)의 반경 반향 외측으로 배치된 압축 공기(38)의 유동을 에어포일(108)의 내부 통로(128) 내로 제한할 수 있다.
도 6은 냉각 공기 바이패스 시스템(100)의 다양한 구성 요소를 도시하며, 명확함을 위하여 터빈 노즐(102) 및 다이어프램(118)은 제거된다. 도 3 및 도 4 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각 공기 바이패스 시스템(100)은 하나 이상의 튜브(130)를 포함하며, 이는 압축 공기(38)가 압력측 벽(110) 또는 흡입측 벽(112)과 접촉하지 않으면서 터빈 노즐(102)을 통하여 흐르는 것을 가능하게 한다. 이러한 점에 있어서, 하나 이상의 튜브(130)는 에어포일(108)의 내부 통로(128)를 통하여 다이어프램 캐비티(126) 내로 연장된다. 도 3에 도시된 실시예에서는, 2개의 튜브(130)가 터빈 노즐(102) 내의 3개의 에어 포일(108) 중 2개를 통하여 연장된다. 그럼에도 불구하고, 적어도 하나의 튜브(130)가 터빈 노즐(102) 내의 적어도 하나의 에어 포일(108)을 통하여 연장되는 한, 어떠한 적절한 개수의 튜브(130; 예를 들어, 1개, 3개 등)는 터빈 노즐(102) 내의 임의의 개수의 에어 포일(108)을 통하여 연장될 수 있다.
각각의 튜브(130)는 제1 부분(148) 및 제2 부분(150)을 포함한다. 제1 부분(148)은 에어포일(108)에 의해 한정된 내부 통로(128)를 통해 반경 방향으로 연장하는 반면에, 제2 부분(150)은 다이어프램 캐비티(126)를 통하여 원주 방향으로 연장된다. 보다 구체적으로, 제1 부분(148)은, 외부 밴드(106)로부터 반경 방향으로 외측으로 위치된 제1 종단(146)으로부터 내부 통로(128)를 통해 다이어프램 캐비티(126) 내의 위치로 반경 방향(44)으로 연장된다. 제2 부분(150)은 제1 부분(148)으로부터 다이어프램 캐비티(126)를 통해 제2 종단(172)으로 원주 방향(46)으로 연장된다. 튜브(130)의 제1 부분(148) 및 제2 부분(150)은 일체로 결합될 수 있거나(예를 들어, 단일의 튜브의 부재로 형성됨), 예를 들어 용접, 나사 조인트, 커플링, 압축 이음(compression fitting), 느슨한 연결 등에 의해 결합된 개별적인 튜브들로 형성될 수 있다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 튜브(130)는 일부 실시예에서 L 자형을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 튜브(130)는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 튜브(130)의 제1 종단(146) 및 제2 종단(172)은 가스 터빈 엔진(10) 내에서의 설치를 용이하게 하도록 경사질 수 있다.
이제 도 4 및 도 5를 참고하면, 튜브(130)의 제1 부분(148)은 에어포일(108)을 형성하는 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112)으로부터 축 방향으로 그리고 원주 방향으로 이격된다. 이와 같이, 하나 이상의 튜브(130) 및 이를 통해 흐르는 압축 공기(38)는, 터빈(24)을 통하여 흐르는 연소 가스(40)와 접촉하는 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112)으로의 노출로부터 격리된다. 이러한 점에 있어, 하나 이상의 튜브(130)를 통해 흐르는 압축 공기(38)는, 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112)에 노출된 압축 공기(38)보다 더 적은 열을 흡수하고 더 작은 온도 증가를 겪는다.
도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 냉각 공기 바이패스 시스템(100)은 에어포일(108)에 의해 한정된 내부 통로(128)의 반경 방향 외부 경계를 형성하는 하나 이상의 외부 플레이트(132)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 외부 플레이트(132)는 각각 하나 이상의 튜브(130)가 연장되는 내부 통로(128) 중 하나에 걸쳐 위치된다. 구체적으로, 하나 이상의 외측 플레이트(132)는 각각 외부 밴드(106)의 후방 측(184) 상에 위치되며, 대응하는 에어포일(108)과 반경 방향으로 정렬된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 외부 플레이트(132)는 각각, 내부를 통해 반경 방향으로 연장되는 하나 이상의 외부 플레이트 개구(176)를 한정한다. 하나 이상의 튜브(130)는 각각 외부 플레이트 개구(176) 중 하나를 통하여 연장된다. 이러한 점에 있어서, 외부 플레이트 개구(176)는 튜브(130)의 제1 부분(148)의 반경 방향 외부 부분을 축 방향으로 그리고 원주 방향으로 위치시킨다. 이러한 점에 있어, 외부 플레이트(132)는 튜브(130)와 에어 포일(108) 사이의 이격 관계를 유지시킨다.
도 3, 도 4 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 주파수 동조 장치(134)는 하나 이상의 튜브(130)를 각각 대응하는 외부 플레이트(132)에 결합시킨다. 도 3 및 도 6에 도시된 실시예에서, 냉각 공기 바이패스 시스템(100)은 4개의 주파수 동조 장치(134)를 포함하며, 각 주파수 동조 장치는 4개의 튜브(130) 중 각각의 튜브를 위한 것이다. 그럼에도 불구하고, 냉각 공기 바이패스 시스템(100)은 더 많거나 더 적은 주파수 동조 장치(134)를 포함할 수 있다. 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 주파수 동조 장치(134)는 대응하는 튜브(130)와 대응하는 외부 플레이트(132) 사이에서의 일부 상대적인 반경 방향 이동을 가능하게 한다.
도 7은 주파수 동조 장치(134)의 한 실시예를 도시한다. 더욱 구체적으로, 주파수 동조 장치(134)는 제1 칼라(152), 헬리컬 스프링(154) 그리고 제2 칼라(156)를 포함한다. 제1 칼라(152)는 (예를 들어, 용접 등을 통해) 외부 플레이트(132)의 반경 방향 외측 표면 상의 대응하는 외부 플레이트 개구(176) 주변에 원주 방향으로 위치되고 상기 개구에 고정적으로 부착된다. 제2 칼라(156)는 (예를 들어, 용접 등을 통해) 대응하는 튜브(130) 주변에 원주 방향으로 배치되고 튜브에 고정적으로 부착된다. 다른 실시예에서, 제1 칼라(152) 및 제2 칼라(156)는 대응하는 튜브(130)에 (예를 들어, 나사 등을 통해) 제거 가능하게 부착될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 칼라(156)는 제1 칼라(152)로부터 반경 방향 외측으로 위치되고 제1 칼라로부터 반경 방향으로 이격된다. 이러한 점에 있어서, 헬리컬 스프링(154)은 제1 칼라(152)와 제2 칼라(156) 사이에 반경 방향으로 위치된다. 도 7에 도시된 실시예에서, 헬리컬 스프링(154)은 스플릿 록 와셔(split lock washer)이다. 다른 실시예에서, 헬리컬 스프링(154)은 임의의 다른 적절한 헬리컬 스프링일 수 있다.
작동 중에, 주파수 동조 장치(134)는 대응하는 튜브(130)와 대응하는 외측 플레이트(132) 사이의 일부 상대적인 반경방향 이동을 가능하게 한다. 보다 구체적으로, 튜브(130)가 외부 플레이트(132)에 대하여 반경 방향 안쪽으로 이동할 때, 제2 칼라(156)는 제1 칼라(152)에 대해 헬리컬 스프링(154)을 압축한다. 헬리컬 스프링(154)은 튜브(130)와 외부 플레이트(132) 사이의 단지 한정된 반경 방향 이동만을 허용한다. 헬리컬 스프링(154)은 또한 튜브(130)를 외부 플레이트(132)에 대해 그의 원래의 반경 방향 위치로 복귀시키는 스프링으로서 작용한다. 더욱이, 주파수 동조 장치(134)는 또한 튜브(130)의 고유 진동수를 조정할 수 있다. 즉, 주파수 동조 장치(134)는 가스 터빈 엔진(10)의 구동 주파수 범위 밖에서 튜브(130)의 고유 진동수를 구동한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 칼라(152)는 반경 방향 내측 표면(158) 및 반경 방향 내측 표면(158)으로부터 반경 방향으로 이격된 반경 방향 외측 표면(160)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 플레이트(132)의 반경 방향 외측 표면은 각지게 배향되거나 곡선형일 수 있다. 이러한 점에 있어, 반경 방향 내측 표면(158)은, 외측 플레이트(132)의 형상과 일치하도록, 반경 방향 외측 표면(160)에 대해 소정 각도로 배향될 수 있으며 그리고/또는 곡선형일 수 있다.
도 9 및 도 10은 주파수 동조 장치(134')의 대안적인 예를 도시한다. 보다 구체적으로, 주파수 동조 장치(134')는 튜브(130)를 수용하기 위한 개구(192)를 한정하는 반경 방향 외부 부분(186)을 갖는 판 스프링(162)이다. 반경 방향 외부 부분(186)은 튜브(130)에 대하여 수직으로 배향되고 (예를 들어, 용접을 통하여) 튜브에 고정적으로 결합된다. 반경 방향 외부 부분(186)은 외부 플레이트(132)로부터 반경 방향 외측으로 위치되고 반경 방향으로 이격된다. 판 스프링(162)은 또한 외부 밴드(106)의 후방 측(184) 상에 배치되지만, 이에 결합되지 않은 한 쌍의 반경 방향 내부 부분(188)을 포함한다. 한 쌍의 반경 방향 중앙 부분(190)은 반경 방향 외부 부분(186)을 한 쌍의 반경 방향 내부 부분(188)에 일체로 결합시킨다. 판 스프링(162)은 실질적으로 동일한 방식으로 작동하고 주파수 동조 장치(134)와 실질적으로 동일한 기능을 수행한다.
냉각 공기 바이패스 시스템(100)은 에어포일(108)에 의해 한정된 내부 통로(128)의 반경 방향 내부 경계를 형성하는 하나 이상의 내부 플레이트(136)를 선택적으로 포함할 수 있다. 이러한 점에 있어서, 내부 플레이트(136)는 에어포일(108)에 의해 한정된 내부 통로(128)와 다이어프램 캐비티(126) 사이의 경계를 적어도 부분적으로 구획할 수 있다. 하나 이상의 내부 플레이트(136)는 각각 내부 밴드(104)의 후방 측(180) 상에 위치되고 대응하는 에어포일(108)과 반경 방향으로 정렬된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 외부 플레이트(132)는 내부를 통해 반경 방향으로 연장되는 하나 이상의 내부 플레이트 개구(174)를 각각 한정한다. 하나 이상의 튜브(130)는 각각 내부 플레이트 개구(174) 중 하나를 통해 연장된다. 이러한 점에 있어서, 외부 플레이트 개구(176)는 튜브(130)의 제1 부분(148)의 반경 방향 내부 부분을 축 방향으로 그리고 원주 방향으로 위치시킨다. 이러한 점에 있어서, 내부 플레이트(136)는, 외부 플레이트(132)가 튜브(130)와 에어포일(108) 간의 이격된 관계를 유지하는 것을 돕는다.
도 6 및 도 11 내지 도 15는 다이어프램 캐비티(126) 내에 위치된 매니폴드(138)의 다양한 특징을 도시한다. 매니폴드(138) 및 다이어프램(118)은 튜브(130)의 제2 종단(172)을 빠져나가는 압축 공기(38)를 수집하는 매니폴드 챔버(170; 도 15)를 집단적으로 한정한다. 매니폴드(138)는 튜브(130)를 빠져나가는 압축 공기(38)를 격리시키고, 로터 샤프트(26; 도 1)를 냉각시키는 데 사용하기 위하여 이 공기가 제1 레일 개구(166)를 통과하도록 안내한다.
이제 도 11 및 도 12를 참조하면, 매니폴드(138)는 매니폴드 챔버(170)와 제1 레일 개구(166) 사이의 유체 연통을 가능하게 하도록 다이어프램 캐비티(126) 내에 위치된다. 도 11은 제1 레일(120)을 따르는 제1 레일 개구(166)의 위치를 설명하기 위해 매니폴드(138)가 없는 다이어프램(118)을 도시한다. 도 12는 다이어프램 캐비티(126) 내의 매니폴드(138)의 위치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 매니폴드(138)는 제1 레일 개구(166)를 둘러싸고, 이에 의해 제1 레일 개구(166)와 매니폴드 챔버(170) 사이에 유체 연통을 제공한다.
이제 도 12 내지 도 15를 참조하면, 매니폴드(138)는 제1 벽(140), 제2 벽(142) 그리고 제3 벽(144)을 포함한다. 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 벽(140)은 제1 레일(120)로부터 제2 레일(122)로 연장되고 내부 벽(124)과 접촉한다. 제2 벽(142)은 유사하게 제1 레일(120)로부터 제2 레일(122)로 연장되고 도 12, 도 13 및 도 15에 도시된 바와 같이 내부 벽(124)과 접촉한다. 제1 벽(140) 및 제2 벽(142)은 다이어프램(118)에 의해 형성된 다이어프램 캐비티(126)의 형상과 일치한다. 도 12 내지 도 15에 도시된 실시예에서, 다이어프램(118)은 U자 형상을 가지며, 따라서 제1 벽(140) 및 제2 벽(142)은 또한 U자 형상을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 제1 벽(140) 및 제2 벽(142)은 다이어프램(118)의 형상과 일치하는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 제1 벽(140) 및 제2 벽(142)은 다이어프램 캐비티(126)에서 원주 방향으로 이격되어 있다. 도 11 및 도 15에 도시된 실시예에서, 제2 벽(142)은 제1 벽(140)에 대해 경사지게 배향된다. 그러나, 제1 벽(140) 및 제2 벽(142)은 다른 실시예에서는 평행할 수 있다. 제3 벽(144)은 제1 벽(140)의 반경 방향 외측 에지로부터 제2 벽(142)의 반경 방향 외측 에지로 원주 방향으로 연장된다. 일부 실시예에서, 제조 변형을 고려하기 위하여 제3 벽(144)은 그로부터 반경 방향 외측으로 연장된 립(198)을 포함할 수 있다. 제1 벽(140), 제2 벽(142) 및 제3 벽(144)은 일체로 형성될 수 있거나, 예를 들어 용접을 통해 함께 결합된 별개의 구성 요소일 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 매니폴드(138)와 다이어프램(118)은 집단적으로 매니폴드 챔버(170)를 한정하며, 이는 도 15에 가장 잘 도시되어 있다. 매니폴드(138)는 매니폴드 챔버(170)를 다이어프램 캐비티(126)로부터 유체적으로 격리시킨다. 이러한 점에 있어서, 매니폴드 챔버(170) 내의 공기는 다이어프램 캐비티(126) 내의 공기와 혼합되지 않는다. 또한, 오직 매니폴드 챔버(170)에 존재하는 공기만이 제1레일 개구(166)를 통해 빠져나간다. 즉, 매니폴드(138)는 다이어프램 캐비티(126)로부터의 공기가 제1 레일 개구(166)를 통해 흐르는 것을 차단한다.
이제 도 13을 참고하면, 튜브(130)의 제2 부분(150)은 매니폴드(138)에 대해 직교하게 배향된다. 보다 구체적으로, 튜브(130)의 제2 부분(150)들은 각각 이를 관통하여 연장되는 길이 방향 축(164)을 한정한다. 제2 부분(150)의 길이 방향 축(164)은 매니폴드(138)의 제1 벽(140)에 대해 직교하게 배향된다. 더욱이, 매니폴드(138)의 제1 벽(140)은 다이어프램(118)의 제1 레일(120) 및 제2 레일(122)에 수직이다. 이러한 점에 있어서, 길이 방향 축(164)은 제1 레일(120) 및 제2 레일(122)에 평행하다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 매니폴드(138)의 제1 벽(140)은 튜브(130)의 제2 부분(150)을 위한 간극을 제공하는 하나 이상의 제1 벽 개구(168)를 한정한다. 즉, 튜브(130)의 제2 부분(150)은 튜브(130)와 매니폴드 챔버(170) 사이의 유체 연통을 가능하게 하기 위해 제1 벽 개구(168)를 통해 연장된다. 도 14에 도시된 실시예에서, 제1 벽(140)은 2개의 제1 벽 개구(168)를 한정한다. 그럼에도 불구하고, 매니폴드(138)를 통해 연장되는 튜브(130)와 동일한 많은 수의 제1 벽 개구(168)를 제1 벽(140)이 한정하는 한, 제1 벽(140)은 더 많은 또는 더 적은 제1 벽 개구(168)를 한정할 수 있다. 제1 벽 개구(168)는 제1 벽(140)을 따라 임의의 적절한 배치 형태로 위치될 수 있다. 예를 들어, 다수의 에어포일(108)을 통해 연장되는 튜브(130)가 단일 매니폴드(138)와 유체 연통되는 경우, 제1 벽(140)은 2개 열의 제1 벽 개구(168)를 한정할 수 있다. 제1 벽 개구(168)에 더하여 또는 그 대신에 제3 벽(144)이 또한(도시되지 않은) 개구를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 공기 바이패스 시스템(100)은 터빈 노즐(102)을 통하여 흐르는 로터 샤프트 냉각 공기(194; 도 4)를 터빈 노즐의 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112) 그리고 스테이터 베인 냉각 공기(196; 도 4)로부터 격리시킨다. 보다 구체적으로, 터빈 노즐(102; 도 2)의 외부 밴드(106)의 반경 방향 외측에 배치된 압축 공기(38)의 일 부분은 하나 이상의 튜브(130)의 제1 종단(146)으로 들어간다. 압축 공기(38)의 이 부분은 로터 샤프트 냉각 공기(194)로 지칭된다. 로터 샤프트 냉각 공기(194)는 하나 이상의 튜브(130)의 제1 부분(148)을 통해 반경 방향 내측으로 흐른다. 이러한 점에 있어서, 압축 공기는 에어포일(108)의 내부 통로(128)를 통해 반경 방향 내측으로 유동하면서 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112)으로부터 격리된 상태로 남는다. 하나 이상의 튜브(130)의 제1 부분(148)은 터빈 노즐 냉각 공기(196)로 언급된, 압력측 벽(110) 또는 흡입측 벽(112)에 노출된 압축 공기(38)의 부분과 로터 샤프트 냉각 공기(194) 간의 상호 혼합을 방지한다. 로터 샤프트 냉각 공기(194)는 튜브(130)의 제2 부분(150)을 통해 흘러, 다이어프램 캐비티(126) 내에 존재하는 터빈 노즐 냉각 공기(196)로부터 격리된 상태로 남는다. 로터 샤프트 냉각 공기(194)는 그 후 로터 샤프트(26; 도 1)로의 전달을 위해 제1 레일 개구(166) 내의 로터 샤프트 냉각 공기(194)를 보내는 매니폴드 챔버(170)로 들어간다. 매니폴드(138)는 다이어프램 캐비티(126)에 존재하는 터빈 노즐 냉각 공기(196)로부터 매니폴드 챔버(170) 내의 로터 샤프트 냉각 공기(194)를 격리시킨다.
위에서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, 공기 바이패스 시스템(100)은 로터 샤프트의 냉각에 사용하기 위하여 로터 샤프트 냉각 공기(194)를 로터 샤프트(26)에 전달한다. 공기 바이패스 시스템(100)은 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112)으로부터 로터 샤프트 냉각 공기(194)를 격리하기 때문에, 로터 샤프트 냉각 공기(194)는, 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112)에 노출된 터빈 노즐 냉각 공기(196)보다 낮은 온도를 갖는다. 로터 샤프트 냉각 공기(194)는, 그 낮은 온도로 인해, 로터 샤프트(26)를 냉각시키기 위해 종래의 가스 터빈 엔진에서 전형적으로 사용된 터빈 노즐 냉각 공기(196)보다 로터 샤프트(26)의 더 큰 냉각을 제공한다. 이러한 점에 있어서, 공기 바이패스 시스템(100)은 로터 샤프트(26)를 적절히 냉각시키는 데 필요한 공기의 체적을 감소시킴으로써 가스 터빈 엔진(10)의 효율을 증가시킨다.
이상의 설명은 최상의 방식을 포함한 본 기술을 개시하기 위해 예를 이용하며, 모든 장치 또는 시스템을 만들고 사용하는 것 그리고 또한 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하는 기술을 당업자가 실행할 수 있게 하기 위해 예를 이용한다. 본 기술의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 한정되며, 당업자에게 가능한 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예가 청구범위의 문자 언어와 다르지 않은 구성적 요소를 포함하는 경우 또는 청구항의 문자 언어와 미미한 차이를 갖는 등가의 구성 요소를 포함하는 경우, 이러한 다른 예는 특허 권리의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 내부 밴드(104; inner band), 외부 밴드(106; outer band), 및 내부 밴드(104)와 외부 밴드(106) 사이에서 연장되고 내부 통로(128)를 한정하는 에어포일(108; airfoil)을 포함하는 노즐(102);
    내부 벽(124), 제1 레일(120) 및 제2 레일(122)을 포함하는 다이어프램(128; diaphragm)으로서, 내부 벽(124), 제1 레일(120) 그리고 제2 레일(122)은 집단적으로 다이어프램 캐비티(126; diaphragm cavity)를 한정하며, 제1 레일(120)은 제1 레일 개구(166)를 한정하는 것인 다이어프램(118);
    다이어프램 캐비티(126) 내에 위치되는 매니폴드로서, 제1 레일 개구(166)와 유체 연통하는 매니폴드 챔버(170)를 다이어프램(118)과 함께 집단적으로 한정하는 매니폴드(138);
    에어포일(108)에 의하여 한정된 내부 통로(128)를 통하여 다이어프램 캐비티(126) 내로 연장되며 매니폴드 챔버(170)와 유체적으로 연통하는 튜브(130)
    를 포함하는, 가스 터빈 엔진(10)의 노즐(102)용 공기 바이패스 시스템으로서,
    압축 공기(194)가 튜브(130)를 통하여 매니폴드 챔버(170) 내로 흐르고 제1 레일 개구(166)를 통하여 매니폴드 챔버(170)를 빠져나가는 것인 공기 바이패스 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에어포일(108)은 압력측 벽(110) 및 선단 에지(114)와 후단 에지(116)에서 압력측 벽(110)에 연결된 흡입측 벽(112)을 포함하며, 튜브(130)는 내부 통로(128) 내에서 압력측 벽(110) 및 흡입측 벽(112)에서 이격되어 있는 것인 공기 바이패스 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    외부 밴드(106)와 결합되는 외부 플레이트(132)로서, 외부 플레이트는 외부 플레이트 개구(176)를 한정하며, 이 외부 플레이트 개구를 통해 튜브(130)가 연장되는 것인 외부 플레이트(132);
    튜브(130)와 외부 플레이트(132) 간의 상대적인 반경 방향 이동을 가능하게 하는 주파수 동조 장치(134)
    를 더 포함하는 공기 바이패스 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 주파수 동조 장치(134)는 튜브(130)에 고정적으로 결합된 판 스프링(162)을 포함하는 것인 공기 바이패스 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 주파수 동조 장치(134)는 헬리컬 스프링(154)을 포함하며, 헬리컬 스프링(154)은 외부 플레이트(132)에 고정적으로 결합된 제1 칼라(152; collar)와 튜브(130)에 고정적으로 결합된 제2 칼라(156) 사이에 반경 방향으로 위치하는 것인 공기 바이패스 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 칼라(152)는 반경 방향 외부 표면(160)으로부터 이격된 반경 방향 내부 표면(158)을 포함하며, 반경 방향 내부 표면(158)은 반경 방향 외부 표면(160)에 대하여 경사지게 위치하는 것인 공기 바이패스 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 매니폴드(138)는, 제1 레일(120)로부터 제2 레일(122)로 연장되고 다이어프램(118)의 내부 벽(124)과 접촉하는 제1 벽(140), 제1 레일(120)로부터 제2 레일(122)로 연장되고 다이어프램(118)의 내부 벽(124)과 접촉하는 제2 벽(142), 그리고 제1 벽(140) 및 제2 벽(142)에 결합되고 제1 레일(120)로부터 제2 레일(122)로 연장되는 제3 벽(144)을 포함하며, 제1 벽(140)은 튜브(130)를 수용하기 위한 제1 벽 개구(168)을 한정하는 것인 공기 바이패스 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 튜브(130)는 제1 부분(148)과 제2 부분(150)을 포함하며, 제1 부분(148)은 반경 방향(44)으로 배향되고 제2 부분(150)은 원주 방향(46)으로 배향되는 것인 공기 바이패스 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 튜브(130)의 제2 부분(150)은, 제1 레일(120)과 제2 레일 (122)에 평행하게 배향되고 매니폴드(138)의 제1 벽(124)에는 직교하는 길이 방향 축(164)을 한정하는 것인 공기 바이패스 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 매니폴드 챔버(170)는 다이어프램 캐비티(126)로부터 유체적으로 격리된 것인 공기 바이패스 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    외부 플레이트(132)로부터 반경 방향으로 내측에 위치된 내부 플레이트(136)
    를 더 포함하며, 내부 플레이트(136)는 내측 플레이트 개구(174)를 한정하고, 이 내측 플레이트 개구를 통해 튜브(130)가 연장되는 것인 공기 바이패스 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 튜브(130)는 제1 종단(146) 및 제2 종단(172)을 포함하며, 튜브(130)의 제1 종단(146)과 제2 종단(172)은 경사져 있는 것인 공기 바이패스 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    에어포일(108)에 의하여 한정된 내부 통로(128)를 통하여 다이어프램 캐비티(126) 내로 연장된 복수의 튜브(130)
    를 더 포함하며, 복수의 튜브(130)는 매니폴드 챔버(170)와 유체 연통되는 것인 공기 바이패스 시스템.
  14. 압축기 부분(12);
    연소 부분(18);
    터빈 부분(22)
    을 포함하는 가스 터빈(10)으로서,
    터빈 부분은
    내부 밴드(104), 외부 밴드(106) 및 내부 밴드(104)와 외부 밴드(106) 사이에서 연장되고 내부 통로(128)를 한정하는 에어포일(108)을 포함하는 노즐(102);
    내부 벽(124), 제1 레일(120) 및 제2 레일(122)을 포함하는 다이어프램으로서, 내부 벽(124), 제1 레일(120) 그리고 제2 레일(122)은 집단적으로 다이어프램 캐비티(126)를 한정하며, 제1 레일(120)은 제1 레일 개구(166)을 한정하는 것인 다이어프램(118);
    다이어프램 캐비티(126) 내에 위치되는 매니폴드(138)로서, 제1 레일 개구(166)와 유체 연통하는 매니폴드 챔버(170)를 다이어프램(118)과 함께 집단적으로 한정하는 매니폴드(138);
    에어포일(108)에 의하여 한정된 내부 통로(128)를 통하여 다이어프램 캐비티(126) 내로 연장되며 매니폴드 챔버(170)와 유체적으로 연통하는 튜브(130)
    를 포함하고,
    압축 공기(194)가 튜브(130)를 통하여 매니폴드 챔버(170) 내로 흐르고 제1 레일 개구(166)를 통하여 매니폴드 챔버(170)를 빠져나가는 것인 가스 터빈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 에어포일(108)은 압력측 벽(110) 및 선단 에지(114)와 후단 에지(116)에서 압력측 벽(110)에 연결된 흡입측 벽(112)을 포함하며, 튜브(130)는 내부 통로(128) 내에서 압력측 벽(110)과 흡입측 벽(112)으로부터 이격된 것인 가스 터빈.
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