(57)【要約】【課題】ガスの衝突をガスタービンの内部ケーシングに誘導する。【解決手段】内部ケーシングの外面に取り付けられるように構成されたプレートは、プレートが内部ケーシングの領域に取り付けられたときに内部ケーシングに対向する第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを有する。プレートは、第１の表面から第２の表面までプレートを通る複数の孔を規定する。孔は、所望の優先衝突パターンに対応する所定の不均一分布でプレートに配設されて、上記領域にわたって内部ケーシングの温度を制御するためにガスタービンの運転中に上記領域からの不均一な熱伝達を提供する。様々な選択肢及び変形例が可能である。関連するガスタービンアセンブリも開示される。【選択図】図３
2014084865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの衝突をガスタービンの内部ケーシングに誘導するための装置であって、
前記内部ケーシングの外面に取り付けられるように構成されたプレートを含んでおり、前記プレートは、前記プレートが前記内部ケーシングの領域に取り付けられたときに前記内部ケーシングに対向する第１の表面と、前記第１の表面に対向する第２の表面とを有し、前記第１の表面から前記第２の表面まで前記プレートを通る複数の孔を規定し、前記孔は、所望の優先衝突パターンに対応する所定の不均一分布で前記プレートに配設されて、前記領域にわたって前記内部ケーシングの温度を制御するために前記ガスタービンの運転中に前記領域からの不均一な熱伝達を提供する、
装置。
【請求項２】
前記プレートを前記内部ケーシングに取り付けるための少なくとも１つのマウントアセンブリを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記マウントアセンブリは、前記プレートが前記ガスタービンの運転中に前記内部ケーシング領域に対して浮遊して、運転中の前記内部ケーシングの寸法の変化をもたらすことができるように、前記プレートを前記内部ケーシングに取り付けるように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記プレートは、前記内部ケーシングの前記領域に対して前記プレートの取付具を密封するために前記プレートの外周の周囲にフランジを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記所定の不均一分布とは、前記プレートの様々な部分に様々な寸法の孔を設けることを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記所定の不均一分布とは、前記プレートの様々な部分に様々な密度で孔を配設することを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記プレートの第１の部分は第１の密度で配設された孔を含み、前記プレートの第２の部分は前記第１の密度とは異なる第２の密度で配設された孔を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記プレートは、２つの端部と、前記端部の間の中間部分とを有し、前記所定の不均一分布とは、中間部分よりも前記端部の少なくとも一方に近接して高密度の孔を設けることを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記プレートは、２つの端部と、前記端部の間の中間部分とを有し、前記所定の不均一分布とは、中間部分よりも前記端部の少なくとも一方に近接して大きな孔を設けることを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
ガスタービンケーシングアセンブリであって、
中心軸の周囲に配設され、それを通して前記ガスタービンの内部と連通する開口部を規定する内部ケーシングと、
前記内部ケーシングの周囲に配設された外部ケーシングと、
前記内部ケーシングの外面に取り付けられた少なくとも１つのプレートとを含んでおり、前記プレートは、前記内部ケーシングに対向する第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有し、前記第１の表面から前記第２の表面まで前記プレートを通る複数の孔を規定し、前記孔は、所望の優先衝突パターンに対応する所定の不均一分布で前記プレートに配設されて、ある領域にわたって前記内部ケーシングの温度を制御するために前記ガスタービンの運転中に前記領域からの不均一な熱伝達を提供し、前記プレート及び内部ケーシングは、前記プレートの半径方向外側から前記プレートの前記孔を通り、次いで前記内部ケーシングを通って前記ガスタービンの内部に至る温度制御ガス流路を規定する、
ガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１１】
前記プレートを前記内部ケーシングに取り付けるための少なくとも１つのマウントアセンブリを更に含む、請求項１０に記載のガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１２】
前記マウントアセンブリは、前記プレートが前記ガスタービンの運転中に前記内部ケーシング領域に対して浮遊して、運転中の前記内部ケーシングの寸法の変化をもたらすことができるように、前記プレートを前記内部ケーシングに取り付けるように構成される、請求項１１に記載のガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１３】
前記プレート及び内部ケーシングは、実質的に気密であるフランジ接触面を介して取り付けられる、請求項１０に記載のガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１４】
前記所定の不均一分布とは、前記プレートの様々な部分に様々な寸法の孔を設けることを含む、請求項１０に記載のガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１５】
前記所定の不均一分布とは、前記プレートの様々な部分に様々な密度で孔を配設することを含む、請求項１０に記載のガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１６】
前記プレートの第１の部分は第１の密度で配設された孔を含み、前記プレートの第２の部分は前記第１の密度とは異なる第２の密度で配設された孔を含む、請求項１５に記載のガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１７】
圧縮機から前記外部ケーシングと前記内部ケーシングの間の空間まで温度制御ガスを収容するための通路を更に含む、請求項１０に記載のガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１８】
前記内部ケーシングは複数の内部ケーシングセクションから形成され、前記プレートの少なくとも１つが各々の内部ケーシングセクションに取り付けられる、請求項１０に記載のガスタービンケーシングアセンブリ。
【請求項１９】
ガスタービンであって、
圧縮機セクションと、
前記圧縮機セクションの下流の燃焼セクションと、
前記燃焼セクションの下流のタービンセクションとを含んでおり、前記タービンセクションは、
中心軸の周囲に配設され、それを通して前記タービンセクションの内部と連通する開口部を規定する内部ケーシングと、
前記内部ケーシングの周囲に配設された外部ケーシングと、
前記内部ケーシングの外面に取り付けられた少なくとも１つのプレートとを含んでおり、前記プレートは、前記内部ケーシングに対向する第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有し、前記第１の表面から前記第２の表面まで前記プレートを通る複数の孔を規定し、前記孔は、所望の優先衝突パターンに対応する所定の不均一分布で前記プレートに配設されて、ある領域にわたって前記内部ケーシングの温度を制御するために前記ガスタービンの運転中に前記領域からの不均一な熱伝達を提供し、前記プレート及び内部ケーシングは、前記プレートの半径方向外側から前記プレートの孔を通り、次いで前記内部ケーシングを通って前記タービンセクションの内部に至る温度制御ガス流路を規定する、
ガスタービン。
【請求項２０】
前記所定の不均一分布とは、前記プレートの様々な部分に様々な寸法の孔を設けることを含む、請求項１９に記載のガスタービン。
【請求項２１】
前記所定の不均一分布とは、前記プレートの様々な部分に様々な密度で孔を配設することを含む、請求項１９に記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンケーシングの温度制御に関し、より詳細には、ガスタービンケーシングを優先的に加熱冷却するための流量制御装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンにおいて、タービンの動翼の先端（「バケット」と呼ばれることもある）とケーシングの対向内面との間の所望の半径方向隙間を維持することは、タービンの性能及び部品の耐久性にとって重要である。半径方向隙間は、例えば、回転速度が変化する始動又は停止のような過渡運転中に変化することがある。また、温度差は、個々の構成要素が温度変化を受けるような過渡運転中のみならず、燃焼器セクションから流れる高温ガスによってかなりの熱がタービンセクションケーシング内部に伝達されるような定常状態運転中も隙間に影響を与えることがある。ケーシングは、タービンセクションの周囲に円周方向に配設され、例えば、フランジへりに取り付けられた複数の、多少不均一な、円弧部分から一般に構成される。従って、円周方向に不均一な構造はケーシングの周囲の熱応答が不均一になる原因となり、ケーシングの温度が変化するにつれて非円形の局部応力集中が生じることがある。
【０００３】
先端／ケーシング隙間を制御するために、様々な方策が用いられている。例えば、一部のガスタービンにおいては、タービンケーシングの外側に空気衝突冷却を使用してケーシングから熱を除去し、それによってより均一な温度分布を維持している。そのようなシステムでは、外部送風機がケーシングの周囲に配置されたマニホールドに周囲空気を供給する。そのようなシステムの使用は資本及び運用コストがかかり、タービンの正味効率にも影響を与える。
【０００４】
そのような外気衝突を用いて、大きく、不均一で、非標準的なケーシング表面にわたって比較的均一で適切に高い熱伝達係数を得ることは、困難になる場合がある。従って、ケーシングの外面と、対向するマニホールドプレートとの間の距離を微調整するために、調節可能なマウントが提案されている。特許文献１（米国特許第８，１２３，４０６号）は、そのような調節可能なマニホールドシステムを開示している。
【０００５】
高い熱伝達率を得るために、一部のガスタービンは、ケーシングに対向し、表面距離に多数の小さな空気出口孔と短いノズルを有するマニホールドプレートを使用している。そのような比較的小さな衝突冷却孔を使用すると、それに応じて孔全体に比較的高い差圧降下が生じることになり、それによって高圧で供給される冷却空気が必要になる。その結果、より高圧の送風機が必要とされ、更なる資本及び運用コストが加わり、ガスタービンの正味効率に更なる悪影響をもたらすことがある。また、上記の種類の外部送風機は、室温又はその付近の温度の空気をケーシングに提供することができるだけなのに対して、一部の運転状況においてはケーシングの（冷却よりも）加熱が要求されることがある。例えば、ケーシングの大部分が冷えて、バケットが高温の燃焼器流れの中で回転し始める始動中は、先端隙間が要求よりも小さくなるか、或いは先端が内部ケーシング又は内部ケーシングのシュラウド要素と不適切に接触さえする場合がある。
【０００６】
一部のシステムにおいては、ガスを圧縮機セクションから抽出して、タービンセクションの一部を冷却する。特許文献２（米国特許第７，６９０，８８５号）は、そのようなガス抽出圧縮機を備えたガスタービンを開示している。抽出された冷却ガスは、動翼又はタービンを囲むシュラウドの半径方向外側に配設され、シュラウド支持体に取り付けられたプレナム及びバッフルを通過して、シュラウドの外面を冷却する。ガスはその後、シュラウドを通る様々な経路を辿って、シュラウドの内面に沿った膜冷却層を形成する。しかしながら、タービンケーシングの温度管理の更なる向上がまだ可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８１２３４０６号公報
【特許文献２】米国特許第７６９０８８５号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、以下の説明に部分的に記載され、説明から明らかになる、又は本発明の実施により習得することができる。
【０００９】
本発明の特定の態様によれば、ガスの衝突をガスタービンの内部ケーシングに誘導するための装置は、内部ケーシングの外面に取り付けられるように構成されたプレートを含む。プレートは、プレートが内部ケーシングの領域に取り付けられたときに内部ケーシングに対向する第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを有する。プレートは、第１の表面から第２の表面までプレートを通る複数の孔を規定する。孔は、所望の優先衝突パターンに対応する所定の不均一分布でプレートに配設されて、上記領域にわたって内部ケーシングの温度を制御するためにガスタービンの運転中に上記領域からの不均一な熱伝達を提供する。様々な選択肢及び変形例が可能である。
【００１０】
本発明の特定の他の態様によれば、ガスタービンケーシングアセンブリは、中心軸の周囲に配設され、それを通してガスタービンの内部と連通する開口部を規定する内部ケーシングと、内部ケーシングの周囲に配設された外部ケーシングと、内部ケーシングの外面に取り付けられた少なくとも１つのプレートとを含む。プレートは、内部ケーシングに対向する第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを有する。プレートは、第１の表面から第２の表面までプレートを通る複数の孔を規定する。孔は、所望の優先衝突パターンに対応する所定の不均一分布でプレートに配設されて、ある領域にわたって内部ケーシングの温度を制御するためにガスタービンの運転中に上記領域からの不均一な熱伝達を提供する。プレート及び内部ケーシングは、プレートの半径方向外側からプレートの孔を通り、次いで内部ケーシングを通ってガスタービンの内部に至る温度制御ガス流路を規定する。上記のように、様々な選択肢及び変形例が可能である。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、ガスタービンは、圧縮機セクションと、圧縮機セクションの下流の燃焼セクションと、燃焼セクションの下流のタービンセクションとを含む。タービンセクションは、中心軸の周囲に配設され、それを通してタービンセクションの内部と連通する開口部を規定する内部ケーシングと、内部ケーシングの周囲に配設された外部ケーシングと、内部ケーシングの外面に取り付けられた少なくとも１つのプレートとを含む。プレートは、内部ケーシングに対向する第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを有する。プレートは、第１の表面から第２の表面までプレートを通る複数の孔を規定する。孔は、所望の優先衝突パターンに対応する所定の不均一分布でプレートに配設されて、ある領域にわたって内部ケーシングの温度を制御するためにガスタービンの運転中に上記領域からの不均一な熱伝達を提供する。プレート及び内部ケーシングは、プレートの半径方向外側からプレートの孔を通り、次いで内部ケーシングを通ってタービンセクションの内部に至る温度制御ガス流路を規定する。上記のように、様々な選択肢及び変形例が可能である。
【００１２】
本発明のこれら及びその他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照すればより理解されるであろう。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示しており、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明と見なされる主題は、本明細書の結びの部分の特許請求の範囲において具体的に指摘され明確に請求されている。本発明の上記及びその他の特徴及び利点は、添付図面に関連してなされる以下の詳細な説明から明らかである。
【図１】ガスタービンの概略断面図である。
【図２】図１のガスタービンの一部の概略断面図である。
【図３】図１のガスタービンの内部ケーシングの外側部分の斜視図であり、内部ケーシングに取り付けられた複数の温度制御スリーブを示している。
【図４】温度制御スリーブを取り除いた状態の、図３に示すガスタービン内部ケーシングの斜視図である。
【図５】図３に示すガスタービンの一部の概略断面図であり、内部ケーシングに取り付けられた温度制御スリーブを示している。
【図６】温度制御スリーブと内部ケーシングの間の取付具の一部の断面図である。
【図７】温度制御スリーブ用のマウントアセンブリの斜視図である。
【図８】内部ケーシングの溝と嵌合する温度制御スリーブのリップの断面図である。
【図９】温度制御スリーブの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
詳細な説明は、例として図面を参照して、利点及び特徴と共に本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、ガスタービン１１０の一実施形態を概略的に示す。ガスタービンは、入口セクション１１１と、圧縮機セクション１１２と、燃焼セクション１１４と、タービンセクション１１６と、排気セクション１１７とを含む。シャフト１２２は、圧縮機セクション１１２とタービンセクション１１６に共通であって、発電機１０５に更に接続されて電気を発生させる。
【００１６】
圧縮機セクション１１２は軸流圧縮機を含んでおり、周囲空気等の作動流体１００が入口セクション１１１から圧縮機に入って、静翼及び動翼の交互の段１１３（図１に概略的に示す）を通過する。圧縮機ケーシング１１８は作動流体１００を収容しており、静翼及び動翼が作動流体を加速して誘導し、圧縮された作動流体の連続流を発生させるようになっている。圧縮された作動流体の大部分は、燃焼セクション１１４を通り、次いでタービンセクション１１６を通って下流に流れる。
【００１７】
燃焼セクション１１４は、従来技術において知られているあらゆる種類の燃焼器を含み得る。燃焼器ケーシング１１５は、燃焼セクション１１４の一部又は全部を円周方向に囲んで、圧縮された作動流体１００を圧縮機セクション１１２から燃焼室１１９まで誘導する。燃料１０１も燃焼室１１９に供給される。可能な燃料には、例えば、高炉ガス、コークス炉ガス、天然ガス、蒸発液化天然ガス（ＬＮＧ）、水素、及びプロパンの１つ又は複数が含まれる。圧縮された作動流体１００は、燃焼室１１９内で燃料１０１と混合し、そこで点火して高い温度及び圧力を有する燃焼ガスを発生する。燃焼ガスはその後、タービンセクション１１６に入る。
【００１８】
タービンセクション１１６において、複数組の動翼（バケット）１２４がシャフト（ロータ）１２２に取り付けられ、複数組の静翼（ベーン）１２６がタービンセクションケーシング１２０に取り付けられる。燃焼ガスが第１段の動翼１２４を通り過ぎるとき、燃焼ガスが膨張して、動翼１２４及びシャフト１２２を回転させる。燃焼ガスはその後、次の段の静翼１２６へと流れ、その段の静翼１２６は燃焼ガスを次の段のバケット１２４に再誘導し、燃焼ガスが排気セクション１１７を介してタービンセクション１１６から出るまで、このプロセスが後続段に対して繰り返される。
【００１９】
概略的に示したガスタービン１１０は、一軸の、単一サイクルタービンである。しかしながら、そのような図は便宜のためだけのものであり、本発明を二軸タービン、複合サイクルタービン等で利用することができることを理解されたい。従って、図１に概略的に示し、上記で説明したタービンによって本発明を限定することは意図していない。
【００２０】
図１及び２を参照すると、タービンケーシング１２０は、内部ケーシング１２１及び外部ケーシング１２３を備えており、それらの間に少なくとも１つの通路１２７を介して圧縮機１１２と連通する空間１２５が規定される。少なくとも１つの円周方向シュラウド１２８は、一組のバケット１２４の先端１３２に対向する内部ケーシング１２１の内面に固定される。シュラウド１２８は、翼端を超える空気漏れを最小にするために回転タービン翼１２４の先端１３２に近接して配置される。各々の翼端１３２と、対応するシュラウド１２８の間の距離は、隙間１３４と呼ばれる。各々のタービン段の隙間１３４は、一つには、ガスタービン１１０の運転中の翼１２４とケーシング１２０の熱成長特性の違いによって、一致しないことがあることに留意されたい。
【００２１】
ガスタービンの効率の誘因は、翼端を通ってケーシングシュラウド隙間１３４への空気／排気ガス漏れの量である。タービン翼１２４とタービンケーシング１２０の熱成長特性の違いと、翼の回転によって生じる力とによって、隙間１３４は、タービンが点火からベース負荷定常状態への過渡現象を通って移行するにつれて、大きく変化する可能性がある。
【００２２】
図３に示すように、１つ以上の温度制御スリーブ１３０を使用してタービン内部ケーシング１２１を選択的に加熱又は冷却し、それによって各タービンシュラウド１２８と、対向する翼端１３２の間の所望の隙間１３４の維持を促進することができる。温度制御スリーブ１３０は、各々が１つ以上のマウントアセンブリ１４２を介して内部ケーシング１２１に取り付けられるように構成されたプレート１４０を備えている。プレート１４０は、内部ケーシング１２１に対向するシャフト１２２に向かって半径方向内側に配向された内面１４６と、内部ケーシングから離れて空間１２５及び外部ケーシング１２３に向かって半径方向外側に配向された外面１４８とから、プレートを通して延在する孔１４４の優先的に分散された配列を有する。孔１４４は、（例えば、寸法及び／又は分布の点で）略不均一な方法でプレート１４０に配設され、この略不均一な方法によって、他の領域よりも特定の領域のケーシング１２０からの大きな対流熱伝達が可能になる。必要に応じて、大きな熱伝達を受けるケーシング１２０の領域は、運転中に他の領域が受けるよりも高温を受ける領域、高い質量を有する領域、低い熱伝達係数を有する領域等にすることができる。従って、ケーシング１２０上に（温度制御スリーブ又は任意のその他の熱管理装置が有る無しに関わらず）予期、算出、又は実験的に測定された温度分布又は伝達速度に従って所定の方法で孔１４４を配設することによって、異なる温度である内部ケーシング１２１の各部分の異なる温度制御を実現することができる。そうすることで、温度制御スリーブが取り付けられている領域とその周辺の内部ケーシング１２１全体の温度分布を運転中により均一な状態で維持し、それによってそのような温度が要求通り均一には維持されない場合に上記の問題を回避又は最小化することができる。
【００２３】
図３の例示的実施形態において、複数（例えば、３２個）の温度制御スリーブ１３０を、例えば４個のグループを８つにして、タービンケーシング１２１の円周の周囲に固定することができる。しかしながら、他の様々な数及び配置のスリーブ１３０も可能である。更に、数及び配置は、ケーシング１２０の特定の寸法及び構造に応じて変化するものとする。また、内部ケーシング１２１上のプレート１４０の数及び配置は内部ケーシングの構造に左右され、プレートは同一である必要はないことに留意されたい。
【００２４】
必要に応じて、プレート１４０のへり１５０を内部ケーシング１２１との接触面１５６で部分的又は全面的に密封して、プレートとケーシングの間の領域１５２からの空気流が、プレートのへり１５０の周囲を流れるのではなく、孔１５４を介してタービン内部へと漏れることができるだけであるようにしてもよい。そのような場合、密封接触面１５６は、プレート１４０の周囲に部分的又は全面的に延在させてもよい。そのような密封接触面１５６は、別個の密封部材等の有無にかかわらず、タービン内部ケーシングのスロット１５９内の噛合フランジ１５７など、様々な形態を取ってもよい。密封接触面１５６を使用することにより、内部ケーシング１２１の温度管理の制御を促進して、温度管理が実質的又は完全に孔１４４及び１５４を通る流れを介してなされ、且つ／又は実質的に衝突を介してなされるようにすることができる。
【００２５】
孔１４４は、配列に配置される。例示的実施形態において、孔１４４は約０．１〜２．０インチの範囲で互いに離間配置され、個々の孔１４４は約０．０２５〜０．２５０インチの間に寸法決めされる。このように、プレート間又は所定のプレート内で様々な孔寸法及び孔密度が可能である。図３に示すように、各プレート１４０の孔１４４は、第１の孔配置を有する第１のグループ１５８と第２の孔配置を有する第２のグループ１６０とに分散されており、第１のグループ１５８は第２のグループ１６０から離間配置される。プレート１４０の中心領域１６２は、比較的少ない孔１４４を有する（この場合、何もない）。第１及び第２の孔配置は、孔寸法及び孔間隔の点で同一であっても、同様であっても、異なっていてもよい。変化する孔寸法及び孔間隔によって、プレート１４０の下のタービン内部ケーシング１２１の領域の形状の不均一性や、温度及び／又はタービンケーシング領域からの熱伝達の不均一性を補償する。プレート１４０上の孔１４４の寸法及び位置決め（又はそれらがないこと）によって、内部ケーシング１２１全体の優先的な熱伝達係数がもたらされる。従って、図示の例では、中心領域１６２の下よりもグループ１５８及び１６０付近の内部ケーシング１２１の部分からより多くの熱伝達が生じることになる。しかしながら、孔１４４の配置、寸法、間隔、密度等は上記の開示によって限定されるべきではなく、特定のタービン１１６及びそのケーシング１２０の運転パラメータ及び幾何学的構造を考慮して様々な方法で微調整することができることを理解されたい。
【００２６】
各々のプレート１４０と内部ケーシング１２１の間のギャップ１６４は、熱伝達係数に影響を及ぼす。一実施形態において、ギャップ１６４は、熱伝達が実質的に衝突冷却（表面全体の配管ではなく、内部ケーシング１２１の表面への垂直流）を介して生じるようなものである。ギャップが大きすぎると、熱伝達が実質的に配管を介して生じる場合は不適当に低い熱伝達係数が得られることになる。ギャップが小さすぎると、不適当且つ不均一な熱伝達係数が得られることになる。例示的実施形態では、約０．１〜２．０インチのギャップ１６４によって適切な熱伝達係数が与えられる。しかしながら、ギャップ１６４はこの範囲に限定されず、適切な熱伝達係数が与えられる任意の距離であってよい。また、ギャップ１６４は、プレート１４０全体にわたって、又はプレートごとに、均一である必要はないことを理解されたい。ギャップ１６４は、要求通り、ケーシングの形状、質量、温度分布等に適合させるべく、それに応じて変化させることができる。
【００２７】
ガスタービンが圧力を受けながら圧縮機１１２から抽出したガスを用いて、ギャップ１６４を所望の範囲内に維持することによって、プレート１４０の孔１４４を通る略垂直流を介して内部ケーシング１２１の外面に対する衝突冷却を実現することができる（空間１２５からプレート１４０を通って空間１５２へと入り、更に内部ケーシング１２１を通って翼１２６へと入る（そして、最終的にはそこから出る）流路１９０を参照のこと）。所望の位置及び密度、且つ所望の寸法で孔１４４を配置することによって、内部ケーシング１２１の優先的に局在した加熱又は冷却を実現することができる。言い換えれば、内部ケーシング１２１は、プレートと孔の設計によって左右される不均一な方法でそこから又はそこへ熱伝達されることになる。この配置は、様々なタービンにおいて、又は同じタービン内の様々なプレートにおいて、又は同じタービンの様々な設置場所において、或いは他の方法で変化させてもよい。このように、孔配置は、所定のタービンにおける特定の用途及び機能を考慮して、ケーシングの外面上の様々な所望の熱伝達係数に合わせて行うことができる。従って、プレート１４０の設計及び利用は柔軟性があり、多くの用途において利点がもたらされる。
【００２８】
始動中、抽出された圧縮機ガスは実際に内部ケーシング１２１よりも温かくなる。従って、定常状態が達成されるまでのワインドアップ中、達成される優先的な温度制御は、実質的に孔１４４に対向するケーシング１２１の衝突領域の加熱となる。ワインドアップ中のある時点及び／又は定常状態が達成された時点で、抽出された圧縮機ガスは衝突領域を冷却するように機能することになる。従って、プレート１４０は優先的な温度制御装置だと考えられ、少なくとも実質的に配管よりも衝突によって作動して、内部ケーシング１２１の衝突領域を加熱又は冷却することができる。
【００２９】
図７を参照すると、マウントアセンブリ１４２を使用して、プレート１４０と内部ケーシング１２１の間のギャップ距離の調節を行うことができる。図示するように、マウント１４２は、タービン内部ケーシング１２１の表面から所定のギャップ距離１６４でプレート１４０（特に、孔１４４）を保持又は支持するように機能する。マウント１４２は、タービンの運転中にケーシング直径が変化するとき、内部ケーシング１２１のセクションを超える所望の高さかその付近にプレート１４０を浮遊させることもできる。マウントアセンブリ１４２は、更に又は代わりに、タービン内部ケーシング１２１の熱的及び回転性膨張及び収縮が運転中にもたらされるように浮遊機構を含んでもよい。即ち、ばね荷重式の、摺動可能又はその他の調節可能な機構を設けて、プレート１４０及び内部ケーシング１２１を互いに対して浮遊させて、ギャップが、例えば、内部ケーシング１２１の直径がタービン１１６の運転中に大きくなった場合、自動的に変化することができるようにしてもよい。
【００３０】
マウント１４２は様々な構成要素のアセンブリを備えており、内部ケーシング１２１のねじ穴１６６、穴の中のヘリコイル１６８、及びヘリコイル内のねじ１７０等のねじ手段が含まれる。ブッシング１７２がヘリコイル１６８の周囲に設置され、ピン１７４によって適所に保持されている。ブッシング１７２は、穴１６６と整列可能なプレート１４０の円形フランジ１７６内に嵌合する。皿ばね１７８は、２つのワッシャ１８０の間に保持される。この配置により、有利なことに、タービンの使用中、プレート１４０と内部ケーシング１２１の間で若干のフロートが可能になる。しかしながら、他の取り付け構造を使用又は代用してもよい。
【００３１】
従って、マウントアセンブリ１４２は、プレート１４０と内部ケーシング１２１とのギャップ距離の制御の向上をもたらし、最初の取付及びその後の再導入の両方の間、プレートがケーシングに取り付けられる設置時間を削減する。再導入中の比較的向上した厳しい精度もまた、マウント１４２によって維持することができる。スペーサ１８２をプレートの底面１４６に設けて、所望のギャップ１６４の維持を促進してもよい。スペーサを必要に応じて窪み１８４に接触させて、適切な位置を確保してもよい。
【００３２】
本発明は、タービンケーシングの温度制御の関連方法も対象としており、この方法は、タービン内部ケーシングの外側の空間に圧縮機抽出ガスを供給するステップと、外部ケーシングに取り付けられたプレートの孔を通してガスを伝達するステップとを含む。孔は、内部ケーシング表面への衝突を介して所望の熱伝達を実現するために、所定の不均一分布で配設される。本方法は、内部ケーシングを加熱又は冷却するために使用することができ、始動又は定常状態運転中に使用することができる。プレート及び孔分布は、外部ケーシングに対する優先的な熱伝達を行うための手段の少なくとも一部だと考えることもできる。
【００３３】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解されるはずである。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の技術思想及び技術的範囲に相応するあらゆる数の変形、変更、置換又は同等の構成を組み込むように修正することができる。更に、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態の一部のみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は、上記の説明によって限定されるものと見なすべきではなく、特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００３４】
１００  作動流体
１０１  燃料
１０５  発電機
１１０  ガスタービン
１１１  入口セクション
１１２  圧縮機セクション
１１３  交互の段
１１４  燃焼セクション
１１５  燃焼器ケーシング
１１６  タービンセクション
１１７  排気セクション
１１８  圧縮機ケーシング
１１９  燃焼室
１２０  タービンセクションケーシング
１２１  内部ケーシング
１２２  シャフト
１２３  外部ケーシング
１２４  動翼
１２５  空間
１２６  静翼
１２７  少なくとも１つの通路
１２８  少なくとも１つの円周方向シュラウド
１３０  温度制御スリーブ
１３２  先端
１３４  隙間
１４０  プレート
１４２  マウントアセンブリ
１４４  孔
１４６  内面
１４８  外面
１５０  へり
１５２  領域
１５４  孔
１５６  接触面
１５７  噛合フランジ
１５８  グループ
１５９  スロット
１６０  グループ
１６２  中心領域
１６４  ギャップ
１６６  ねじ穴
１６８  ヘリコイル
１７０  ねじ
１７２  ブッシング
１７４  ピン
１７６  円形フランジ
１７８  皿ばね
１８０  ２つのワッシャ
１８２  スペーサ
１８４  窪み
１９０  流路
【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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