(57)【要約】【課題】タービンロータ（１６）及び複数のバケット（３９）を備えたガスタービンにおけるクリアランスを調整するためのシステム（１０）を開示する。【解決手段】本システム（１０）は、タービンシェル（１２）の内部に配置される１以上のシュラウドセグメント（３１）を備えたシュラウド組立体（３０）と、タービンシェル（１２）から延びる細長い部材（３２）とを含み、１以上のシュラウドセグメント（３１）は、細長い部材（３２）の端部に取付けられ、細長い部材（３２）は、温度変化に応答して移動してシュラウドセグメント（３１）を移動させかつ該シュラウドセグメント（３１）と複数のバケット（３９）の少なくとも１つとの間のクリアランスを変化させるように構成される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータ（１６）及び複数のバケット（３９）を備えたガスタービンにおけるクリアランスを調整するためのシステム（１０）であって、
タービンシェル（１２）の内部に配置される１以上のシュラウドセグメント（３１）を備えたシュラウド組立体（３０）と、
前記タービンシェル（１２）から延びる細長い部材（３２）と
を含むシステム（１０）であって、前記１以上のシュラウドセグメント（３１）が、前記細長い部材（３２）の端部に取付けられ、前記細長い部材（３２）が、温度変化に応答して移動して前記シュラウドセグメント（３１）を移動させかつ該シュラウドセグメント（３１）と前記複数のバケット（３９）の少なくとも１つとの間のクリアランスを変化させるように構成される、システム（１０）。
【請求項２】
前記細長い部材（３２）の熱膨張率（ＣＴＥ）が、前記タービンシェル（１２）のＣＴＥとは異なる、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記タービンシェル（１２）の少なくとも一部分を貫通して延びるチューブ（４４）をさらに含み、前記細長い部材（３２）が前記チューブ（４４）を貫通して延びる、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記細長い部材（３２）の熱膨張率（ＣＴＥ）が、前記チューブ（４４）のＣＴＥとは異なる、請求項３記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記タービンシェル（１２）の外面に取付けられかつ前記細長い部材（３２）に取付けられた突出部（４６）と、
前記突出部（４６）と熱接続し、該突出部（４６）及び細長い部材（３２）の１以上の温度を変化させる電気熱源と
をさらに含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記細長い部材（３２）及びタービンシェル（１２）の少なくとも１つを貫通して、該細長い部材（３２）に対して熱源を導入する入口（５０）をさらに含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記シュラウド組立体（３０）が、リングを形成するように構成された複数のシュラウドセグメント（３１）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項８】
タービンロータ（１６）及び複数のバケット（３９）を備えたガスタービンにおけるクリアランスを調整する方法（１００）であって、
細長い部材（３２）の一端部に取付けられたシュラウドセグメント（３１）を備えたシュラウド組立体（３０）をタービンシェル（１２）上に配置するステップと、
前記タービンシェル（１２）から前記細長い部材（３２）を延ばしかつ該タービンシェル（１２）の内部に前記シュラウドセグメント（３１）を配置するステップと、
前記シュラウド組立体（３０）に対して熱源を加えて、前記シュラウドセグメント（３１）を移動させかつ該シュラウドセグメント（３１）と前記複数のバケット（３９）の少なくとも１つとの間のクリアランスを変化させるステップと
を含む方法（１００）。
【請求項９】
前記シュラウド組立体（３０）が、前記タービンシェル（１２）の外面に取付けられかつ前記細長い部材（３２）に取付けられた突出部（４６）を含む、請求項８記載の方法（１００）。
【請求項１０】
前記熱源を加えるステップが、前記突出部（４６）に対して該熱源を加えて、該突出部（４６）を熱膨張させかつ前記細長い部材（３２）を前記タービンシェル（１２）の内面から半径方向に離れるように移動させるステップを含む、請求項９記載の方法（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、ガスタービンに関し、より具体的には、バケット又は動翼先端とタービンシェルに連結されたシュラウド組立体との間のクリアランス（間隙）を調整するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
効率を高めるために、発電又は航空機において使用するもののようなガスタービンでは、タービンシェル内に配置されたタービン「シュラウド」を利用する。シュラウドは、タービンロータ上に配置されたバケットの先端とタービンシェルとの間のクリアランスと比較して、該バケット先端とシュラウドとの間のクリアランスを減少させるのを可能にする。そのようにクリアランスを減少させることにより、シュラウドとバケット先端との間の狭い閾値クリアランスを維持して該バケット先端上を越える望ましくない高温ガスの「漏洩」を防止することによって高い効率が得られる。クリアランスの増大は、タービン効率を低下させる可能性があるガス漏洩を招くおそれがある。
【０００３】
最新のシュラウドシステムは単に、例えばタービンシェルフックによってタービンシェルに連結されかつ共に保持されたセグメントシュラウドを用いているだけである。バケット先端とシュラウドとの間のクリアランスは単に、タービンシェルとロータ／バケットとの間の熱時定数特性によって決定されるだけである。初期バケット先端／シュラウドクリアランスは、摩擦を防止するのに十分なほど大きく設定されることになるが、そのようなクリアランスは、過渡又は定常状態の間には能動制御することができない。タービンシェルの非真円度及び過渡時バケット／シュラウド摩擦の両方が、定常クリアランスの増大における主因となる。低温設定クリアランスすなわち運転前のクリアランス設定値は、摩擦を軽減するのに十分なほど大きく設定される可能性があるが、実際には、これが定常クリアランスを決定することになり、従ってエンジン効率及び出力を低下させることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１６２４１５９号明細書
【特許文献２】英国特許出願公開第２０９９５１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、例えばガスタービンの過渡及び／又は定常運転時のような運転時に、該ガスタービンにおけるバケット先端とシュラウドとの間のクリアランスを制御するためのシステム及び方法の改善の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な実施形態により構成した、タービンロータ及び複数のバケットを備えたガスタービンにおけるクリアランスを調整するためのシステムを提供し、
本システムは、タービンシェルの内部に配置される１以上のシュラウドセグメントを備えたシュラウド組立体と、タービンシェルから延びる細長い部材とを含む。１以上のシュラウドセグメントは、細長い部材の端部に取付けられ、細長い部材は、温度変化に応答して移動してシュラウドセグメントを移動させかつ該シュラウドセグメントと複数のバケットの少なくとも１つとの間のクリアランスを変化させるように構成される。
【０００７】
本発明の別の例示的な実施形態は、タービンロータ及び複数のバケットを備えたガスタービンにおけるクリアランスを調整する方法を含む。本方法は、細長い部材の一端部に取付けられたシュラウドセグメントを備えたシュラウド組立体をタービンシェル上に配置するステップと、タービンシェルから細長い部材を延ばしかつ該タービンシェルの内部にシュラウドセグメントを配置するステップと、シュラウド組立体に対して熱源を加えて、シュラウドセグメントを移動させかつ該シュラウドセグメントと複数のバケットの少なくとも１つとの間のクリアランスを変化させるステップとを含む。
【０００８】
付加的な特徴及び利点が、本発明の例示的な実施形態の技術により実現される。本明細書では、本発明の他の実施形態及び態様を詳細に説明しており、それら実施形態及び態様は、本特許請求した発明の一部と考えている。本発明をその利点及び特徴と共に一層よく理解するためには、その説明及び図面を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の例示的な実施形態によるガスタービンの斜視図。
【図２】図１のガスタービンに結合されたシュラウド組立体の例示的な実施形態の側面図。
【図３】図２のシュラウド組立体の別の例示的な実施形態の側面図。
【図４】図２のシュラウド組立体の別の例示的な実施形態の軸方向図付き側面図。
【図５】シュラウドとタービンシェルとの間のクリアランスの例示的な値を含む、図２のシュラウド組立体の別の例示的な実施形態の軸方向図付き側面図。
【図６】図２のシュラウド組立体のさらなる例示的な実施形態の側面図。
【図７】図２のシュラウド組立体の別の例示的な実施形態の側面図。
【図８】図２のシュラウド組立体の別の例示的な実施形態の側面図。
【図９】図２のシュラウド組立体の別の例示的な実施形態の側面図。
【図１０】図２のシュラウド組立体の冷却構成の例示的な実施形態の軸方向図。
【図１１】図１０の冷却構成の別の例示的な実施形態の軸方向図。
【図１２】図１０の冷却構成の別の例示的な実施形態の軸方向図。
【図１３】ガスタービンにおけるシュラウドとバケット先端との間のクリアランスを制御するためのシステムを示す図。
【図１４】ガスタービンにおけるシュラウドとバケット先端との間のクリアランスを制御する例示的な方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
タービン又は他のシステムにおいて構成部品を移動させるためのシステム及び方法を提供する。本システムは、温度変化に応答して移動するように構成された熱作動部材を含む。一実施形態では、熱作動部材の熱膨張率（「ＣＴＥ」）は、該熱作動部材に対して取付けられた１以上の構造体のＣＴＥとは異なっている。熱作動部材を加熱又は冷却して該熱作動部材を移動させるステップを含む方法を提供する。一実施形態では、熱作動部材は、ロッド又はシリンダのような細長い部材である。
【００１１】
一実施形態では、本システムは、その一端部においてタービンシェル又は他の本体に連結されかつその別の端部においてタービンシュラウドのような可動部材に連結されて、ガスタービン上に配置されたバケット先端と１以上のシュラウドとの間のクリアランスを調整する熱作動部材を含む。本明細書では、バケット先端について説明しているが、本システムは、任意の形式のバケット、動翼又は他の装置で利用して、タービンロータの運動を生じさせるようにすることができる。本明細書では、細長い部材をほぼ円筒形のロッド又はチューブとして説明しているが、半径方向に寸法を有する好適な形状のものとすることができる。本明細書で使用する場合に、「半径方向」という用語は、タービンロータの中心又は該タービンロータの回転軸線から延びかつ該タービンロータの主軸又は回転軸線に対して垂直な方向を意味する。本明細書では、熱作動部材をタービン組立体と関連させて説明しているが、この熱作動部材は、構成部品の移動（変位）を利用するシステム又は装置と共に利用することができる。
【００１２】
図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態により構成したガスタービン組立体は、その全体を参照符号１０で示している。ガスタービン組立体１０は、圧縮機１４の周りで所定の位置に保持されたタービンシェル１２と、ロータ１８によって連結された出力タービン１６とを含む。ガスタービン組立体１０の圧縮機１４とタービンセクション１６との間に燃焼室２０が形成される。複数のロータ動翼又はバケット３９が、例えばロータディスクを介してタービン１６に連結される。タービンシェル１２は、該タービンシェル１２の内面部分に取付けられかつそれとバケット３９との間にクリアランス「Ｃ」を形成した複数のシュラウド組立体３０を含む。
【００１３】
図２を参照すると、シュラウド組立体３０は、タービンシェル１２内に配置されている。シュラウド組立体３０は、１以上のシュラウドセグメント３１を含み、該シュラウドセグメント３１の各々は、バイオネット取付け装置又はねじ取付け装置のような好適な機構によって細長い部材３２に対して着脱可能に取付けられる。細長い部材３２は、タービンシェル１２からバケット３９に向かって半径方向に延びる。シュラウドセグメント３１は、バケット３９とは分離しており、バケット３９の先端との間の距離が、内側シュラウド４０とバケット先端との間にクリアランス「Ｃ」を形成する。細長い部材３２は、タービンシェル１２及び／又は他の構成部品のＣＴＥとは異なる熱膨張率（「ＣＴＥ」）を有している。一実施形態では、細長い部材３２は、タービンシェル１２よりも大きいＣＴＥを有している。細長い部材３２は、該細長い部材３２の温度を選択することによって膨張可能及び／又は後退可能であって、シュラウドセグメント３１とバケット３９との間のクリアランス「Ｃ」を制御する。
【００１４】
図３を参照すると、一実施形態では、細長い部材３２は、外壁４２から半径方向にかつタービンシェル１２内に形成されたチューブ４４及びボスのような突出部４６を貫通して延びる。一実施形態では、突出部４６の半径方向長さは、細長い部材３２の半径方向長さを増大させるように選択され、それによって温度変化に応答した細長い部材３２の移動（変位）量を増大又は調整する。この実施形態では、突出部４６は、細長い部材３２のＣＴＥよりも大きいＣＴＥを有する合金のような材料で製作される。一実施形態では、電熱器４８が突出部４６と接触して配置されて、細長い部材３２及び／又は突出部４６に対して熱を加えて該細長い部材３２及び／又は突出部４６の膨張を制御することができる。
【００１５】
一実施形態では、細長い部材３２は、突出部４６及び／又はタービンシェル１２のＣＴＥとは異なる熱膨張率（「ＣＴＥ」）を有している。例えば、図４に示すように、細長い部材３２は、突出部４６のＣＴＥよりも小さいＣＴＥを有している。各構成部品のＣＴＥを選択することによって、内側シュラウド４０の伸長量は、加える加熱又は冷却量に対して制御可能となる。例えば、細長い部材３２は、突出部４６のＣＴＥよりも小さいＣＴＥを有しているので、突出部４６に対して熱を加えて、細長い部材３２が移動に対して何らの大きな貢献を行わない状態でシュラウド組立体３０の移動を制御することができる。一実施形態では、細長い部材３２は、移動（変位）が実質的には突出部４６の加熱の結果となるような十分に小さいＣＴＥを有している。
【００１６】
図４を参照すると、タービンシュラウド１２内に、シュラウド組立体３０の別の実施形態が配置されている。この実施形態では、１以上のシュラウドセグメント３１は各々、細長い部材３２と、タービンシェル１２の内壁３６に取付けられた外側シュラウド３４と、細長い部材３２に取付けられた中間シュラウド３８と、中間シュラウド３８に取付けられた内側シュラウド４０とを含む。一実施形態では、中間シュラウド３８は、バイオネット取付け装置又はねじ取付け装置のような好適な機構によって細長い部材３２に対して着脱可能に取付けられる。内側シュラウド４０は、バケット３９と分離しており、バケット３９の先端との間の距離が、内側シュラウド４０とバケット先端との間にクリアランスを形成する。
【００１７】
一実施形態では、シュラウド組立体３０は、任意の数のセグメント３１を含み、また各セグメント３１は、１以上の細長い部材３２と、シュラウド３４、３８、４０の少なくとも１つとを含む。図２に示す実施例では、シュラウド組立体３０は、４つの四分円部を有するリングシュラウドを形成する。各セグメント３１は、１つの細長い部材３２と、１つの外側シュラウド３４と、１つの中間シュラウド３４と、６つの内側シュラウド４０とを含む。本明細書の実施形態で説明するセグメント３１の個数及び寸法並びに細長い部材３２及びシュラウド３４、３８、４０の個数は、例示的なものであり、限定されるものではない。
【００１８】
一実施形態では、タービンシェル１２の内部からの加熱空気又は蒸気を可能にするか或いは他の加熱又は冷却源を可能にする入口５０を含む。このような加熱又は冷却源は、空気、ガス及び蒸気を含むことができる。
【００１９】
一実施形態では、細長い部材３２に対して、固定又は調整機構５２が取付けられる。装置５２は、細長い部材３２が手動で又は機械的にシュラウド組立体３０を移動させ又は該シュラウド組立体３０から取外されるのを可能にするように突出部４６に対して連結可能である。
【００２０】
別の実施形態では、突出部４６から細長い部材３２を熱絶縁するように断熱材５４を設け、かつ入口５０を介して細長い部材３２に対して加熱又は冷却源を加えることができる。これに代えて、この実施形態では、タービンシェル１２の内部からの空気が、細長い部材３２を規定温度に維持し、また突出部４６に熱を加えかつ該突出部４６を膨張させ、それによって細長い部材３２を引っ込ませることによって該細長い部材３２を後退させることが可能になる。例えば、過渡運転時には、バケット先端と内側シュラウド４０との間の最大ピンチ時に電熱器４８を導通させて、突出部４６を膨張させかつ細長い部材３２を後退させる。この実施形態では、細長い部材３２は、突出部４６のＣＴＥよりも小さいＣＴＥを有している。
【００２１】
図５を参照すると、シュラウド組立体３０の別の実施形態を示す。この実施形態では、細長い部材３２は、チューブ４４内に配置された中空の円筒形ロッドである。チューブ４４は、タービンシェル１２を貫通して延び、かつタービンシェルの外部からキャップ５６によってシールされる。一実施形態では、チューブ４４は、その一部分がタービンシェルの壁の内部を貫通して延びており、従って壁自体によってシールされる。細長い部材３２は、中間シュラウド３８に取付けられかつ位置決め機構５８によって所定の位置に固定される。細長い部材３２は、ねじ取付け又はバイオネット取付け装置のような機械的取付け装置によって位置決め機構５８に連結することができ、或いは単に心出し機構として作用させかつチューブ４４内に突出させて、該細長い部材３２がチューブ４４の軸線周りで動くのを防止することができる。入口５０に対して加熱又は冷却源を加えて、細長い部材３２の温度を調整することができる。
【００２２】
１つの実施例では、細長い部材３２は、９インチの半径方向高さを有し、タービンシェルは、６インチの半径方向高さを有し、また外側シュラウドは、３インチの半径方向高さを有する。
【００２３】
図６を参照すると、シュラウド組立体３０の別の実施形態は、突出部４６及びタービンシェル１２を貫通して延びかつ中間シュラウド３８に取付けられた細長い部材３２を含む。細長い部材３２は、固定又は調整機構５２に取付けられる。この実施形態に示すように、中間シュラウド３８は、それによって細長い部材３２を後退させることができる距離を形成するように設計することができる「Ｕ」字形状を形成する。温度を調整しかつ選択ＣＴＥを有する材料を選択することに加えて、この特徴形状部により、それによって内側シュラウド４０の移動を制御する別の機構が構成される。一実施形態では、シュラウド組立体はパージシステム６０を含む。パージジングシステム６０は、冷却空気又は他の材料を中間及び内側シュラウド３８、４０に供給するのを可能にするパージ導管を含む。
【００２４】
図７を参照すると、シュラウド組立体３０の別の実施形態は、細長い部材３２の長さの一部分を貫通して延びる細長い部材導管６４を含む。この部分的に中空の細長い部材３２は、タービンシェル１２の外面又は外面近くに設置された該細長い部材３２の端部に無孔部分を含む。この実施形態では、タービンシェルの内部及び／又は他の熱源からのガスは、入口５０を通して細長い部材３２の内部に供給することができ、該細長い部材３２の外端部は、熱源がタービンシェル１２の外部に逸出するのを防止する。
【００２５】
シュラウド組立体３０の別の実施形態では、外側シュラウド３４は、ポケットに入れられかつ該外側シュラウドをタービンシェル１２に取付けるピン６６又は他の締結機構を含む。ピン６６は、軸方向に取外し可能であって、次に内側シュラウド４０のような構成部品にアクセスすることができるように、外側シュラウド３４を軸方向に取外すのを可能にする。中間シュラウド３８を細長い部材３２に取付けるために、付加（的な）ピン又は他の締結機構が設けられる。
【００２６】
図８を参照すると、シュラウド組立体３０のさらに別の実施形態は、導管６４を有する中空の細長い部材３２を含み、導管６４は、該中空の細長い部材３２の全長に沿って延びている。この実施形態では、タービン１０からの吐出ガス、冷却空気、ガス又は蒸気、或いは他の物質を、タービンシェル１２の外部から細長い部材３２の内部に供給することができる。一実施形態では、細長い部材導管の内部に向かって突出した１以上の個々の突出部或いはリングのような安定化突出部６８が、チューブ４４内で細長い部材３２を安定化させるのを助けるために設けられる。
【００２７】
別の実施形態では、固体又は調整機構は、位置合わせ特徴形状部７１に取付けられた固定特徴形状部７０を含み、位置合わせ特徴形状部７１は、細長い部材３２がチューブ４４内で機械的に又は手動で位置合わせされるのを可能にしかつ／或いは細長い部材３２が半径方向に前進又は後退して内側シュラウド４０とバケット先端との間のクリアランスを調整するのを可能にする。別の実施形態では、細長い部材は、中実の細長い部材である。
【００２８】
図９を参照すると、シュラウド組立体３０の別の実施形態は、固定／位置合わせキャップ７０と、別々に構成されかつタービンシェル１２に取付けられた安定化突出部６８の別の実施形態と、ピン６６とを含む。細長い部材３２に対して中間シュラウド３８を固定するために付加ピン７２が設けられ、この付加ピン７２は、中間シュラウド３８を取外すために軸方向に取外すことができる。一実施形態では、タービンシェル１２の内部からの又は他の供給源からのガスがチューブ４４に流入しかつ中間シュラウド３８を通って流出するのを可能にするために、シュラウド導管が設けられている。
【００２９】
図１０〜図１２は、内側シュラウド４０を冷却するための冷却付与を備えたシュラウド組立体３０の構成を示す。これらの構成の各々では、シュラウド組立体は、リングを形成した複数の中間シュラウド３８及び複数の内側シュラウド４０を含む。
【００３０】
図１０は、それを通して空気、ガス又は蒸気のような冷却源７８を内側シュラウド４０に導くことができる中空の細長い部材３２を含む構成を示す。この実施形態では、単一の中空の細長い部材３２が、各中間シュラウド３８と組合される。例えば、シュラウド組立体３０は、２０個の中間シュラウド３８及び１００個の内側シュラウド４０を含む。
【００３１】
図１１を参照すると、シュラウド組立体３０の別の実施形態は、中間シュラウド３８当たり２つの中空の細長い部材３２を含み、またそれを通して内側シュラウド４０に対して冷却源７８を導くことができる該中間シュラウド３８内の空洞８０を含む。この実施形態では、冷却源は、中空の細長い部材３２を通って流入しかつ流出することができ、また空洞８０内に流入することができる。例えば、シュラウド組立体３０は、１０個の中間シュラウド３８及び１００個の内側シュラウド４０を含む。
【００３２】
一実施形態では、シュラウド組立体３０当たり２以上の細長い部材３２が設けられた場合には、細長い部材３２は、互いに平行に延びる。回転軸線から延びる半径方向線から見た各細長い部材３２の角度偏向の平均値は、ゼロに等しい。この配向は、運転時におけるバインディングの発生可能性を防止するのに役立つ。例えば、第３の細長い部材３２が第１の２つの細長い部材３２の間の中間に配置された場合には、第３の細長い部材３２は半径方向線に沿って配向され、また細長い部材３２の全ては互いに平行となる。
【００３３】
図１２は、中間シュラウド３８当たり単一の細長い部材３２と、中間シュラウド３８当たり単一の空洞８０とを含む冷却スキームの別の実施形態を示す。別の実施形態では、各中間シュラウド３８について、任意の数の細長い部材３２及び／又は空洞８０が含まれる。
【００３４】
図１３を参照すると、シュラウド３４、３８、４０と１以上のバケット先端との間のクリアランスを制御するためのシステム９０が設けられている。システムは、使用者から又はシュラウド組立体に組込まれたセンサからデータを受信することができるコンピュータ９１又は他のプロセシング装置内に組込むことができる。また、コンピュータ９１に対して移動センサ９２を結合して、該コンピュータ９１がシュラウド組立体３０を制御して所望のクリアランスを達成し又は維持することができるようにする。一実施形態では、シュラウド組立体は、電源に接続された電熱器４８及び／又はリレー或いは他のスイッチのような加熱機構を含むか或いは該加熱機構に作動可能に接続される。一実施形態では、コンピュータ９１はまた、電熱器４８並びにガス、蒸気及び／又は空気供給源のような熱エネルギー源に接続されかつ該熱エネウギー源を制御することができる。プロセシング装置は、シュラウド組立体に設けることができ、或いは遠隔プロセシング装置の一部として設けることができる。
【００３５】
一実施形態では、システム９０は、位置の移動センサ９２のような装置に結合されてバケット先端とシュラウド組立体３０との間のクリアランスを測定するコンピュータ９１を含む。例示的な構成要素には、それに制限されないが、１以上のプロセッサ、ストレージ、メモリ、入力装置、出力装置などが含まれる。これらの構成要素は当業者には公知であるので、本明細書では、これら構成要素は詳細には説明しない。
【００３６】
一実施形態では、コンピュータ９１は、シュラウド組立体３０における異常を検出すると、内側シュラウド４０を初期位置に自動的に後退させるように構成される。
【００３７】
一般的に、本明細書における教示の幾つかは、機械読取り可能媒体上に記憶された命令である。それらの命令は、コンピュータ９１によって実行されかつオペレータに所望の出力を提供する。
【００３８】
図１４は、タービンロータ及び複数のバケットを備えたガスタービンにおけるクリアランスを調整する例示的な方法１００を示す。本方法１００は、1以上のステップ１０１〜１０４を含む。例示的な実施形態では、本方法１００は、記載した順序でステップ１０１〜１０４の全てを実行することを含む。しかしながら、一部のステップを省略し、ステップを付加し、又はステップの順序を変更することができる。本明細書に説明したこの例示的な実施形態では、本方法１００は、シュラウド組立体３０及びコンピュータ９１と組合せて説明している。しかしながら、本方法１００は、任意の形式のプロセッサと組合せて実行するか又は手動で実行することができる。
【００３９】
第１のステップ１０１において、シュラウド組立体３０が、タービンシェル１２上に配置される。細長い部材３２が、タービンシェル１２の壁の少なくとも一部分を貫通して延び、また内側シュラウドが、タービンシェル１２の内部に配置される。
【００４０】
第２のステップ１０２において、細長い部材３２は最初に、タービンシェル１２の内面からの選択半径方向距離に配置される。一実施形態では、このことは、シュラウド組立体３０を配置しかつ外側シュラウド３４、中間シュラウド３８及び／又は内側シュラウド４０の半径方向距離を選択最小距離が設定されるように指定することによって達成される。一実施形態では、このことは、チューブ４４を通して細長い部材３２を半径方向に移動させることによって達成することができる。一実施形態では、最小距離は、バケット先端と内側シュラウド４０との間の最大ピンチ、つまりバケット先端と内側シュラウド４０との間の最も近い接近に基づいて選択される。
【００４１】
第３のステップ１０３において、タービン１０が起動される。起動は次に、タービンロータ及びバケット３９を回転させる。
【００４２】
第４のステップにおいて、シュラウド４組立体３０に対して電熱器４６、蒸気、空気及びガスのような熱源を加えて、内側シュラウド４０を移動させかつ該内側シュラウド４０と複数のバケット先端の少なくとも１つとの間のクリアランスを変化させる。一実施形態では、細長い部材３２に対して熱源を加えて該細長い部材３２の温度を上昇させて該細長い部材３２を膨張させ、かつ内側シュラウド４０をタービンシェル１２の内面に向けて前進させて内側シュラウド４０とバケット先端との間のクリアランスを減少させる。別の実施形態では、細長い部材３２に対して熱源を加えてその温度を低下させて、内側シュラウド４０をタービンシェル１２の内面から離れるように後退させる。
【００４３】
一実施形態では、電熱器４６を起動させて突出部４６及び／又は細長い部材３２の温度を上昇させる。これに応答して、細長い部材３２は、膨張しかつ半径方向に伸長して、内側シュラウドとバケット先端との間のクリアランスを減少させる。一実施形態では、突出部４６及び／又は入口５０を介して細長い部材３２に対して熱源を加えて内側シュラウド４０を伸長又は後退させる。上述のように、加熱源を加えることは、細長い部材３２の温度を上昇させかつ内側シュラウド４０を伸長させることになり、また冷却源を加えることは、細長い部材３２の温度を低下させかつシュラウド４０を後退させることになる。
【００４４】
一実施形態では、細長い部材３２は、例えば導管５０を通してタービンシェル１２の内部から空気を供給することなどによって選択温度に維持され、また細長い部材３２は、突出部４６に対して熱を加えかつ該突出部４６を膨張させ、それによって細長い部材３２を引っ込ませることによって後退させられる。例えば、過渡運転時には、バケット先端と内側シュラウド４０との間の最大ピンチ時に電熱器４８を導通させて、突出部４６を膨張させかつ細長い部材３２を後退させる。
【００４５】
本明細書に説明したシステム及び方法はガスタービンと関連させているが、その他の好適な形式のタービンを使用することができる。例えば、本明細書に説明したシステム及び方法は、蒸気タービン或いはガス及び蒸気発生の両方を含むタービンで使用することができる。
【００４６】
本明細書に説明したシステム及び方法により、先行技術のシステムに勝る多くの利点が得られる。例えば、本システム及び方法は、バケット先端とシュラウドとの間のクリアランスの能動制御を可能にする技術的効果をもたらし、これにより、使用者が先行技術のシステムよりもより緊密なクリアランスでタービンエンジンを運転するのを可能にすることになる。これらのシステム及び方法は、クリアランスを制御しかつ製造上の差異に対処するために、シュラウドを独立して移動させる簡単かつ安価な手段となる。
【００４７】
本明細書に説明したシステム及び方法により、先行技術のシステムよりも緊密なクリアランスが可能になり、それにより、先行技術の設計に比較して全体効率が向上する。先行技術のシステムは単に、タービンシェルフックによって共に保持されたセグメント形シュラウドを用いるだけである。クリアランスは単に、タービンシェルとロータ／バケットとの間の熱時定数特性によって決定されるだけである。バケット先端／シュラウドクリアランスは、摩擦を防止するのに十分なほど大きく設定されることになるが、クリアランスは、過渡状態においてもまた定常状態においても能動制御することができない。本明細書に説明したシステム及び方法は、それらが過渡及び定常状態の両方の間においてシュラウド組立体の能動制御を可能にする点において利点を有する。
【００４８】
本明細書に開示した実施形態の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア又はその幾つかの組合せで実行することができる。１つの実施例として、開示した実施形態の１以上の態様は、例えばコンピュータ使用可能媒体を有する製造品（例えば、１以上のコンピュータプログラム製品）内に含むことができる。媒体には、例えば本発明の機能を備えかつ可能にするためのコンピュータ読取り可能コード手段がその中に具体化されている。製造品は、コンピュータシステムの一部として含まれるか又は別個に売られるようにすることができる。さらに、開示した実施形態の機能を実行するために機械が実行可能な命令の１以上のプログラムを明確に具体化した機械読取り可能な１以上のプログラムストレージ装置を設けることができる。
【００４９】
全体として、本明細書は最良の形態を含む幾つかの実施例を使用して、本発明を開示し、さらに装置又はシステムを製作しかつ使用しまた組込み方法を実行することを含む本発明の当業者による実施を可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、本発明の例示的な実施形態の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ガスタービン組立体
１２  タービンシェル
１４  圧縮機
１６  出力タービン
１８  ロータ
２０  燃焼室
３９  ロータ動翼又はバケット
３０  シュラウド組立体
３１  シュラウドセグメント
３２  細長い部材
４０  内側シュラウド
４２  外壁
４４  チューブ
４６  突出部
４８  電熱器
３４  外側シュラウド
３６  内壁
３８  中間シュラウド
５０  入口（導管）
５２  調整機構
５４  断熱材
５６  キャップ
５８  位置決め機構
６０  ポンプシステム
６４  細長い部材導管
６６  ピン
６４  導管
６８  安定化突出部
７０  固定特徴形状部（キャップ）
７１  位置合わせ特徴形状部
７２  付加ピン
７４  シュラウド導管
７８  冷却源
８０  空洞
９０  制御システム
９１  コンピュータ
９２  移動センサ
１００  方法
１０１〜１０４  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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