(57)【要約】      （修正有）【課題】高温安定性を備えた流体を含む熱アクチュエータ及びそのガスタービン冷却システムへの適用方法を提供する。【解決手段】この熱アクチュエータ１は膨張材料４を含み、膨張材料４は格納容器２の閉鎖端２２内に全体的に配設され、この位置において、格納容器２を囲む高温または低温流体の存在によって、膨張材料４が膨張または収縮すると、膨張材料４は、可動要素３に加えられる任意の負荷と反対に第２の位置３２に向かう可動要素３の移動を引き起す。膨張材料は低温で固化する単一化学組成物で提供される成分混合物４１を含み、より具体的には無機塩混合物を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱アクチュエータであって、
膨張材料を含み、前記膨張材料は、前記膨張材料の膨張条件に従って第１の可動要素位置から第２の可動要素位置に向けて可動要素を移動するように配設され構成され、
前記膨張材料は無機塩混合物を含む、
熱アクチュエータ。
【請求項２】
前記無機塩混合物は、成分混合物から構成される任意の他の組成物よりも低温で固化する単一化学組成物で提供される請求項１記載の熱アクチュエータ。
【請求項３】
前記膨張材料は５０℃〜６００℃の範囲内の融点を有し、前記膨張材料の体積熱膨張係数は、１８０×１０-6１／Ｋを超え、かつ４５０℃を超えて熱的に安定である請求項１記載の熱アクチュエータ。
【請求項４】
熱アクチュエータであって、
格納容器と、
前記格納容器に結合され、前記格納容器に対して第１および第２の位置を占めるように構成されている可動要素であって、前記第１の位置に向かって偏移される、可動要素と、
膨張材料であって、前記膨張材料が膨張すると、前記膨張材料が前記可動要素を前記第２の位置に向かって移動させるように、前記格納容器内に配設される、膨張材料とを備え、
前記膨張材料は無機塩混合物を含む、
熱アクチュエータ。
【請求項５】
前記膨張材料は、成分混合物から構成される任意の他の組成物よりも低温で固化する単一化学組成物で提供される請求項４記載の熱アクチュエータ。
【請求項６】
前記膨張材料は共晶塩混合物を含む請求項４記載の熱アクチュエータ。
【請求項７】
前記膨張材料は５０℃〜６００℃の範囲内の融点を有し、前記膨張材料の体積熱膨張係数は、１８０×１０-6１／Ｋを超え、かつ４５０℃を超えて熱的に安定である請求項４記載の熱アクチュエータ。
【請求項８】
前記可動要素は直線状に可動である請求項４記載の熱アクチュエータ。
【請求項９】
前記可動要素と前記膨張材料との間に配設されるダイアフラムであって、前記格納容器は、前記ダイアフラムの移動を制限するように形成される、ダイアフラムと、
前記可動要素と前記ダイアフラムとの間に配設されるコンプライアント材料で形成されるプラグと
をさらに備える請求項４記載の熱アクチュエータ。
【請求項１０】
タービン組立体であって、
ホイール空間キャビティを画定するために互いに隣接して配置されるロータおよびステータ組立体と、
前記ホイール空間キャビティに、パージ空気の流れおよび冷却空気の調整可能な流れをそれぞれ提供するために、前記ステータ組立体にそれぞれ連結される固定式および調整可能オリフィスと、
膨張材料を含む流れ制御デバイスであって、前記膨張材料の膨張条件に従って前記調整可能オリフィスのサイズを変動させることによって、前記ホイール空間キャビティに対する冷却空気の前記調整可能な流れを変動させるように構成されている、流れ制御デバイスとを備え、
前記膨張材料は無機塩混合物を含む、
タービン組立体。
【請求項１１】
前記膨張材料は、成分混合物から構成される任意の他の組成物よりも低温で固化する単一化学組成物で提供される請求項１０記載のタービン組立体。
【請求項１２】
前記ステータ組立体は、圧縮機抽出空気の流れと連通可能なステータキャビティを画定するために形成されるステータ壁を備える請求項１０記載のタービン組立体。
【請求項１３】
前記固定式および調整可能オリフィスはそれぞれ、前記ステータ壁内に配置され、前記流れ制御デバイスは前記ステータキャビティ内に配置される請求項１２記載のタービン組立体。
【請求項１４】
パージ空気の前記流れおよび冷却空気の前記調整可能な流れはそれぞれ、圧縮機抽出空気を含む請求項１２記載のタービン組立体。
【請求項１５】
前記ホイール空間キャビティに連結され、前記調整可能オリフィスと連通状態にある温度センサをさらに備える請求項１０記載のタービン組立体。
【請求項１６】
前記ロータ組立体と前記ステータ組立体との間に配置される段間シールをさらに備える請求項１０記載のタービン組立体。
【請求項１７】
前記膨張材料は共晶塩混合物を含む請求項１０記載のタービン組立体。
【請求項１８】
前記膨張材料は５０℃〜６００℃の範囲内の融点を有し、前記膨張材料の体積熱膨張係数は、１８０×１０-6１／Ｋを超え、かつ４５０℃を超えて熱的に安定である請求項１０記載のタービン組立体。
【請求項１９】
前記流れ制御デバイスは、前記膨張材料の前記膨張条件に従って直線状に可動である可動要素を備える請求項１０記載のタービン組立体。
【請求項２０】
前記可動要素と前記膨張材料との間に配設されるダイアフラムと、
前記ダイアフラムの移動を制限するように形成される格納容器と、
前記可動要素と前記ダイアフラムとの間に配設されるコンプライアント材料で形成されるプラグと
をさらに備える請求項１９記載のタービン組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、熱アクチュエータに関し、より詳細には、高温安定性を備えた流体を含む熱アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、工業用および商業用運転において広く使用されている。通常のガスタービンエンジンは、圧縮機、１つまたは複数の燃焼器、およびタービンを含む。圧縮機は、運動エネルギーを作動流体（たとえば、空気）に与えて、著しくエネルギー供給された状態で圧縮作動流体を生成する。圧縮作動流体は、圧縮機を出て、燃焼器まで流れ、燃焼器にて、圧縮作動流体は、燃料と混合し、点火して、高温および高圧を有する燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、タービンまで流れ、タービンにて、燃焼ガスは、膨張して仕事を生成する。その結果、タービンは、燃焼ガスによって非常に高い温度にさらされ、結果として、種々のタービン構成要素（シュラウド組立体、ロータ組立体、およびホイール空間キャビティなど）は、通常、冷却される、かつ／または、パージ空気を供給される必要がある。したがって、タービン冷却システムおよび方法を提供する必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２５９５４４号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、熱アクチュエータが提供され、熱アクチュエータは、膨張材料を含み、膨張材料は、膨張材料の膨張条件に従って第１の可動要素位置から第２の可動要素位置に向けて可動要素を移動するように配設され構成されている。膨張材料は無機塩混合物を含む。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、熱アクチュエータが提供され、熱アクチュエータは、格納容器と、格納容器に結合され、格納容器に対して第１および第２の位置を占めるように構成されている可動要素であって、第１の位置に向かって偏移される、可動要素と、膨張材料であって、膨張材料が膨張すると、膨張材料が可動要素を第２の位置に向かって移動させるように、格納容器内に配設される、膨張材料とを含む。膨張材料は無機塩混合物を含む。
【０００６】
本発明のさらに別の態様によれば、タービン組立体が提供され、タービン組立体は、ホイール空間キャビティを画定するために互いに隣接して配置されるロータおよびステータ組立体と、ホイール空間キャビティに、パージ空気の流れおよび冷却空気の調整可能な流れをそれぞれ提供するために、ステータ組立体にそれぞれ連結される固定式および調整可能オリフィスと、膨張材料を含む流れ制御デバイスであって、膨張材料の膨張条件に従って調整可能オリフィスのサイズを変動させることによって、ホイール空間キャビティに対する冷却空気の調整可能な流れを変動させるように構成されている、流れ制御デバイスとを含む。膨張材料は無機塩混合物を含む。
【０００７】
これらのまた他の利点および特徴は、図面とともに解釈される以下の説明からより明らかになるであろう。
【０００８】
本発明と見なされる主題は、本明細書の終わりの特許請求の範囲において、特に指摘され、別個に特許請求される。本発明の先のまた他の特徴および利点は、添付図面とともに解釈される以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な実施形態による熱アクチュエータの側面図である。
【図２】諸実施形態によるガスタービンエンジンの例示的な概略図である。
【図３】諸実施形態による、ホイール空間キャビティにパージ空気の流れおよび冷却空気の調整可能な流れを提供するためのシステムの例示的な概略断面図である。
【図４】諸実施形態による、ホイール空間キャビティにパージ空気の流れおよび冷却空気の調整可能な流れを提供するためのシステムの例示的な概略断面図である。
【図５】諸実施形態による、ホイール空間キャビティに冷却空気の調整可能な流れを提供するためのシステムの例示的な概略断面図である。
【図６】諸実施形態による、ホイール空間キャビティに冷却空気の調整可能な流れを提供するためのシステムの例示的な概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明により、本発明の諸実施形態について、例として図面を参照して利点および特徴とともに説明する。
【００１１】
ガスタービンエンジン冷却システムは、熱アクチュエータを含むことが多く、熱アクチュエータは、冷却システム通路を開放して、冷却剤の流れを可能にすることによってガスタービンエンジン内の高温に反応する。この冷却剤の流れは、タービン構成要素から熱を除去し、必要な冷却を可能にする。熱アクチュエータは、温度が約３９８〜４００℃を超えないガスタービンエンジンのホットセクションで使用され得る膨張媒体を含むことができる。膨張媒体の例には、
【００１２】
【表１】
2015031285.tif 000003
が含まれる。
【００１３】
しかし、温度が３９８〜４００℃を超えて上昇するにつれて、熱的に最も安定な有機流体さえも分解を受ける。この分解は、熱アクチュエータ異常をもたらす場合がある。さらに、新しい世代のガスタービンエンジンは、効率の改善を示すために、少なくとも６４９℃までのまたはそれを超える温度で仕事をするように設計されることが多いため、上述した流体の制限された熱安定性は、上述した流体が、ガスタービンエンジンの熱アクチュエータで使用するのにしばしば不適当であるという結果をもたらす。
【００１４】
図１を参照すると、熱アクチュエータ１の例示的な実施形態が提供される。熱アクチュエータ１は、格納容器２、可動要素３、および膨張材料４を含む。格納容器２は、閉鎖端２２、開口端２３、および閉鎖端２２と開口端２３との間に配設された中央セクション２４を有する全体的に細長い要素２１であるとすることができる。実施形態によれば、開口端２３は、断面形状が実質的に楕円形、円形、または多角形であるとすることができる。可動要素３は、格納容器２に結合され、可動要素３が、開口端２３に対して第１の位置３１および第２の位置３２を占めるように構成されているように開口端２３内で可動であるように配設される。第１の位置３１と第２の位置３２との距離は、熱アクチュエータ１のストロークとして規定され、種々の用途および設計考慮事項に従って可変である。
【００１５】
可動要素３の断面形状は、開口端２３の断面形状と同様であってもよいが、同様である必要はない。可動要素３はまた、第１の位置３１または第２の位置３２の一方に向かって偏移することができる。可動要素３に加えられる偏移は、以下で述べるように図２〜図６の実施形態によって、たとえば圧縮機抽出空気によって生成される負荷によって提供され得る。
【００１６】
膨張材料４は、格納容器２の閉鎖端２２内に全体的に配設される。この位置において、格納容器２を囲む高温または低温流体の存在によって、膨張材料４が膨張または収縮すると、膨張材料４は、可動要素３に加えられる任意の偏移と反対に第２の位置３２に向かう可動要素３の移動を引き起す。膨張材料４は、成分混合物４１から構成される任意の他の組成物よりも低温で固化する単一化学組成物で提供される成分混合物４１を含む。その意味で、膨張材料４は、無機塩混合物、またはより具体的には、共晶組成物内の無機塩混合物を含むことができる。
【００１７】
実施形態によれば、膨張材料４は、熱アクチュエータ１内の流体として比較的高い熱安定性を有する。約３９８〜４００℃以上を十分に超える温度で運転すると予想されるガスタービンエンジンで使用するために熱アクチュエータ１が設けられる場合、膨張材料４は、金属塩、その混合物、ならびに、おそらくはいくつかの低融点金属酸化物およびその混合物などの無機化合物を含むことができる。これらの材料のクラスは、約２０℃から約１０００℃の広い温度範囲の融点を有する。いくつかの実施形態では、材料は約６００℃未満の融点を有し、さらなる実施形態では、材料は約５００℃未満の融点を有する。
【００１８】
より詳細に、膨張材料４は、鋼の体積熱膨張係数（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）（ＶＣＴＥ）より著しく高い溶融状態におけるＶＣＴＥを有することができる（インコネルのＶＣＴＥ−３８×１０-6１／Ｋ、ハステロイＣのＶＣＴＥ−３４×１０-6１／Ｋ）。すなわち、諸実施形態によれば、膨張材料４のＶＣＴＥは、１００×１０-6１／Ｋを超えるとすることができる。さらなる実施形態によれば、膨張材料４のＶＣＴＥは、１８０×１０-6１／Ｋを超えるとすることができ、さらなる実施形態によれば、膨張材料４のＶＣＴＥは、２２０×１０-6１／Ｋを超えるとすることができる。さらに、酸素および水分のない環境で加熱されると、膨張材料４が、良好な熱安定性、低い毒性、および高品質合金（たとえば、インコネル、ハステロイＣ）についての腐食を引き起す比較的低い傾向を示すべきであることが理解される。
【００１９】
なおさらなる実施形態によれば、膨張材料４は、約５０℃〜約６００℃の範囲内の融点、１８０×１０-6１／Ｋを超えるＶＣＴＥを有し、４５０℃を超えて熱的に安定である。
【００２０】
膨張材料４の例には、
【００２１】
【表２】
2015031285.tif 000004
が含まれる。
【００２２】
格納容器２の開口端２３が、可動要素３が配設される直線状領域を画定する範囲において、可動要素３の移動は実質的に直線状であるとすることができる。しかし、これは必要とされず、可動要素３の移動が同様に非直線状である実施形態が存在することが理解される。同様に、膨張材料４の膨張条件によって可動要素３が進む距離と膨張材料４の膨張との間の関係は、直線的または比例的であるとすることができる。
【００２３】
実施形態によれば、ダイアフラム５は、細長い要素２１の中心セクション２４内で可動要素３と膨張材料４との間に配設され得る。ダイアフラム５は、格納容器２に張付けられるか、締結または接着され得る。代替的に、図１に示すように、格納容器２は、ダイアフラム５の移動を制限するために形成された肩部６を含むことができる。プラグ７は、ダイアフラム５と可動要素３との間に同様に設けられることができる。プラグ７は、コンプライアント材料で形成され得、図１に示すように膨張材料４の膨張条件に従って変形する。
【００２４】
図１の熱アクチュエータ１は、種々の工業および用途において使用され得る。例として、図２〜図６を参照して、熱アクチュエータ１は、冷却空気の調整可能な流れをホイール空間キャビティおよび／またはステータキャビティに送るためにガスタービンエンジン内で使用され得る。
【００２５】
図２は、ガスタービンエンジン１００の例示的な概略図を示す。ガスタービンエンジン１００は、圧縮機１０２を有するガスタービンを含むことができる。圧縮機１０２は、空気１０４を圧縮し、その後、圧縮空気１０４を燃焼器１０６に送出するように構成されている。燃焼器１０６は、圧縮された空気１０４の流れを加圧された燃料１０８の流れと混合し、混合物に点火して、燃焼ガス１１０の流れを生成する。単一の燃焼器１０６だけが示されるが、ガスタービンエンジン１００は、任意の数の燃焼器１０６を含むことができる。燃焼ガス１１０の流れは、タービン１１２に送出され得、それにより、燃焼ガス１１０の流れが、タービン１１２を駆動して、機械的仕事を生成する。機械的仕事は、シャフト１１４を介して、圧縮機１０２および発電機または同様なものなどの外部負荷１１６を駆動することができる。
【００２６】
図３に示すように、タービン１１２は、ロータ組立体１１８およびステータ組立体１２０を含むことができる。ステータ組立体１２０は、ロータ組立体１１８に隣接して配置されて、ロータ組立体１１８とステータ組立体１２０との間にホイール空間キャビティ１２２を画定することができる。いくつかの事例では、段間シール１２１は、ロータ組立体１１８とステータ組立体１２０との間に配置され得る。ステータ組立体１２０は、ステータ壁１２４を含むことができる。ステータ壁１２４は、圧縮機抽出空気１２８の流れと連通可能であるとすることができるステータキャビティ１２６を内部に画定することができる。圧縮機抽出空気１２８の流れは、少なくとも部分的にステータキャビティ１２６を充填する。
【００２７】
固定式パージ空気オリフィス１３０および調整可能冷却空気オリフィス１３２は、ステータ壁１２４内に配置され得る。固定式パージ空気オリフィス１３０は、パージ空気１３４の流れをホイール空間キャビティ１２２に提供するように構成されていることができ、調整可能冷却空気オリフィス１３２は、調整可能な冷却空気１３６の流れをホイール空間キャビティ１２２に提供するように構成され得る。たとえば、圧縮機抽出空気１２８の流れは、ステータキャビティ１２６に入ることができ、その第１の部分（すなわち、パージ空気１３４の流れ）は固定式パージ空気オリフィス１３０を通過することができ、その第２の部分（すなわち、調整可能な冷却空気１３６の流れ）は調整可能冷却空気オリフィス１３２を通過することができる。パージ空気１３４の流れは、ホイール空間キャビティ１２２をパージし、調整可能な冷却空気１３６の流れは、ロータ組立体１１８を冷却することができる。
【００２８】
いくつかの事例では、図１の熱アクチュエータ１などの流れ制御デバイス１３８は、ステータキャビティ１２６内に配置され得る。流れ制御デバイス１３８はまた、調整可能冷却空気オリフィス１３２に連結され、ホイール空間キャビティ１２２に対する冷却空気１３６の流れを変動させるように構成され得る。一例では、流れ制御デバイス１３８は、調整可能冷却空気オリフィス１３２のサイズを変動させることによってホイール空間キャビティ１２２に対する冷却空気１３６の流れを変動させることができる。他の事例では、流れ制御デバイス１３８は、ホイール空間キャビティ１２２に対する冷却空気１３６の流れを変動させるために、調整可能冷却空気オリフィス１３２に連結した弁型機構またはアクチュエータを含むことができる。
【００２９】
ある実施形態では、温度センサ１４０が、ホイール空間キャビティ１２２および／またはステータ組立体１２０に連結され得る。温度センサ１４０は、流れ制御デバイス１３８の一部または別個の構成要素であるとすることができる。温度センサ１４０および／またはアクチュエータは、流れ制御デバイス１３８と連通状態にあることができ、また、ホイール空間キャビティ１２２内に少なくとも部分的に突出するためにステータ壁１２４に搭載され得る。（温度センサ１４０によって決定される）ホイール空間キャビティ１２２、ステータ組立体１２０、および／またはロータ組立体１１８の温度に応じて、流れ制御デバイス１３８は、温度依存アクチュエータまたは同様なものによって調整可能冷却空気オリフィス１３２を介してホイール空間キャビティ１２２に入る冷却空気１３６の流れを増減することができる。しかし、ある実施形態では、ホイール空間キャビティ１２２の温度によらず、固定式パージ空気オリフィス１３０は、ホイール空間キャビティ１２２に対するパージ空気１３４の調量された一定の流れを提供することができる。
【００３０】
図４は、ホイール空間キャビティ３０６に対してパージ空気３２２の流れおよび調整可能な冷却空気３２４の流れを提供するためのシステム３００を概略的に示す。たとえば、システム３００は、ロータ組立体３０４に隣接して配置されたステータ組立体３０２を含むことができる。ホイール空間キャビティ３０６は、ロータ組立体３０４とステータ組立体３０２との間に形成され得る。いくつかの事例では、段間シール３０７は、ロータ組立体３０４とステータ組立体３０２との間に配置され得る。
【００３１】
ステータ組立体３０２は、少なくとも１つのパージ空気回路３０８および少なくとも１つの冷却空気回路３１０を含むことができる。パージ空気回路３０８および冷却空気回路３１０は共に、ホイール空間キャビティ３０６および圧縮機抽出空気３１２の流れと連通状態にあることができる。いくつかの事例では、図１の熱アクチュエータ１などの流れ制御デバイス３１４は、冷却空気回路３１０に連結されホイール空間キャビティ３０６に対する冷却空気の流れを変動させるように構成され得る。たとえば、流れ制御デバイス３１４は、冷却空気回路３１０と連通状態の弁３１６を含むことができる。こうして、冷却空気回路３１０は、圧縮機抽出空気３１２の流れを、チューブまたはパイプを通してホイール空間キャビティ３０６に送る流れ回路を含むことができる。弁３１６は、弁３１６と連通状態の温度センサ３２０などの１つまたは複数のモニタリング機器によって測定される、ホイール空間、ステータ組立体、および／またはロータ組立体の温度に応答して、ホイール空間キャビティ３０６に対する冷却用流れを調節することができる。いくつかの事例では、温度センサ３２０および／またはアクチュエータは、弁３１６と連通状態にあることができ、また、ステータ壁に搭載され、ホイール空間キャビティ３０６内に少なくとも部分的に突出することができる。いくつかの事例では、弁３１６は、ガスタービンエンジンの外部に配設され得る。
【００３２】
上述したように、図３の固定式パージ空気オリフィス１３０（たとえば穴）および／または図４のパージ空気回路３０８は、図３のホイール空間キャビティ１２２および図４のホイール空間キャビティ３０６におけるパージ要件を満たすため、パージ空気１３４または３２２の必要とされる流れを提供するよう固定されサイズ決定される。図３の調整可能冷却空気オリフィス１３２および／または図４の冷却空気回路３１０によって提供される冷却空気１３６または３２４のロータ冷却用流れを調節することができる。たとえば、冷たい周囲条件の間、ホイール空間キャビティ温度を維持するために、より少ない冷却空気１３６または３２４が必要とされる。この場合、流れ制御デバイス１３８、３１４は、冷却空気１３６または３２４の流れを制限または停止することができる。熱い周囲条件の間、設計限界未満にホイール空間キャビティ温度を維持するために、より多くの冷却空気１３６または３２４が必要とされる場合がある。これらの条件下で、流れ制御デバイス１３８、３１４は、冷却空気１３６または３２４のより多くの流れを可能にすることができる。したがって、流れ制御デバイス１３８、３１４は、ホイール空間キャビティ温度に直接応答し、必要に応じて冷却空気１３６または３２４の流れを調整して、設計限界以内にロータ温度を維持することができる。可変の流れエリアを有し、冷却回路の有効流れエリアを変動させる能力を有すると、逆流マージンを改善するというさらなる利益がもたらされる。
【００３３】
任意の数の固定のならびに／または可変の穴および／もしくは回路を、本明細書で使用することができる。固定のならびに／または可変の穴および／もしくは回路は、任意のサイズ、形状、および／または構成であるとすることができる。さらに、可変の流れ穴および／または回路は、必ずしも一体となって動作する必要はない。すなわち、いくつかは開放することができ、いくつかは閉鎖することができる。さらに、可変の流れ穴および／または回路は、限定はしないが、温度、パワー出力、周囲条件、コストなどのような任意のパラメータに応答して調整され得る。
【００３４】
図５および図６は、ホイール空間キャビティ４０６に冷却空気の調整可能な流れを提供するためのシステム４００の例示的な断面図を概略的に示す。たとえば、システム４００は、ロータ組立体４０４に隣接して配置されたステータ組立体４０２を含むことができる。ステータ組立体４０２は、ステータキャビティ４０７を画定するステータ壁４０５を含むことができる。ホイール空間キャビティ４０６は、ロータ組立体４０４とステータ組立体４０２との間に形成され得る。いくつかの事例では、段間シール４０８は、ロータ組立体４０４とステータ組立体４０２との間に配置され得る。
【００３５】
ある実施形態では、システム４００は、ホイール空間キャビティ４０６内の温度を、ホイール空間キャビティ４０６に対する冷却空気４１２の調整可能な流れを増減することによって、検知する、制御する、かつ／または調節するように構成され得る。たとえば、システム４００は、ステータキャビティ４０７からホイール空間キャビティ４０６に冷却空気４１２の調整可能な流れを提供するように構成されている少なくとも１つの冷却用空気通路４１０を含むことができる。冷却用空気通路４１０は、ステータキャビティ４０７とホイール空間キャビティ４０６との間に任意の開口または通路を含むことができる。冷却用空気通路４１０によってホイール空間キャビティ４０６に提供される冷却空気４１２の調整可能な流れは、流れ制御デバイス４１４によって制御され得る。こうして、流れ制御デバイス４１４は、図１の熱アクチュエータ１を含むことができ、冷却用空気通路４１０によってホイール空間キャビティ４０６に提供される冷却空気４１２の調整可能な流れを調節するために、冷却用空気通路４１０に連結されるが、必ずしも冷却用空気通路４１０内に配置されない場合がある。いくつかの事例では、流れ制御デバイス４１４の部分は、ステータ壁４０５に搭載され得る。
【００３６】
冷却用空気通路４１０によってホイール空間キャビティ４０６に提供される冷却空気４１２の調整可能な流れを制御するために、流れ制御デバイス４１４は、開閉し、それにより、冷却用空気通路４１０によってホイール空間キャビティ４０６に提供される冷却空気４１２の調整可能な流れを増減するように構成されている弁４１８を含むことができる。たとえば、図５に示すように、弁４１８は、閉鎖位置にあり、それにより、冷却空気４１２の調整可能な流れがホイール空間キャビティ４０６に入ることを防止および／または制限する。逆に、図６に示すように、弁４１８は、開口位置にあり、それにより、冷却空気４１２の調整可能な流れがホイール空間キャビティ４０６に入ることを可能にする。
【００３７】
ある実施形態では、温度依存アクチュエータ４２０（たとえば、図１の熱アクチュエータ１）が、弁４１８と機械式連通状態にあるとすることができる。温度依存アクチュエータ４２０は、弁４１８を開閉するように構成され得る。たとえば、温度依存アクチュエータ４２０は、少なくとも部分的にホイール空間キャビティ４０６内に配置されて、ホイール空間キャビティ４０６に対して少なくとも部分的に露出され得る。こうして、温度依存アクチュエータ４２０は、ホイール空間キャビティ４０６内の温度を検知および／またはそれに反応することができる。それに応じて、温度依存アクチュエータ４２０は、弁４１８を開放または閉鎖して、ホイール空間キャビティ４０６内の温度を調節することができる。ある実施形態では、温度依存アクチュエータ４２０はアクチュエータハウジング４２２を含むことができる。いくつかの事例では、アクチュエータハウジング４２２は、少なくとも部分的にホイール空間キャビティ４０６内におよび／または少なくとも部分的にステータキャビティ４０７内に配置され得る。すなわち、アクチュエータハウジング４２２は、ホイール空間キャビティ４０６に対して少なくとも部分的に露出され得る。さらに、温度依存要素４２４（たとえば、図１の膨張材料４）が、アクチュエータハウジング４２２内に配置され得る。温度依存要素４２４は、ホイール空間キャビティ４０６の温度に応答して膨張または収縮するように構成され得る。たとえば、温度依存要素４２４は、膨張するにつれて、弁４１８に取付けられたロッド４２６（たとえば、図１の可動要素３または別の機械式連結具）を押し、それにより、弁４１８を開放し、冷却空気４１２の調整可能な流れが、冷却用空気通路４１０によってホイール空間キャビティ４０６に入ることを可能にすることができる。逆に、温度依存要素４２４は、収縮するにつれて、弁４１８に取付けられたロッド４２６（または別の機械式連結具）を引き、それにより、弁４１８を閉鎖し、冷却空気４１２の調整可能な流れが、冷却用空気通路４１０によってホイール空間キャビティ４０６に入ることを防止または制限にすることができる。
【００３８】
いくつかの事例では、弁４１８は、弁箱４２８および弁体４３０を含むことができる。たとえば、弁箱４２８はステータキャビティ４０７に対する開口４３２を含むことができ、弁体４３０は、開口４３２を開閉させるように構成され得る。すなわち、弁体４３０は、膨張または収縮する温度依存アクチュエータ４２０に応答して開放または閉鎖するように構成され得る。こうして、開口４３２の周りの弁体４３０の位置は、冷却用空気通路４１０によってホイール空間キャビティ４０６に提供される冷却空気４１２の調整可能な流れを決定することができる。
【００３９】
ある実施形態では、冷却用空気通路４１０は、温度依存アクチュエータ４２０の上流に配置されて、温度依存アクチュエータ４２０の上流に冷却空気４１２の調整可能な流れを送出することができる。すなわち、ホイール空間４０６内の流体の流れ４３６は半径方向に外方であるとすることができる。ある実施形態では、流れ制御デバイス４１４は、冷却用空気通路４１０に直接搭載されない場合がある。
【００４０】
本発明は、制限された数の実施形態だけに関連して詳細に述べられたが、こうした開示された実施形態に本発明が限定されないことが容易に理解されるべきである。むしろ、本発明は、これまで述べられていないが、本発明の精神および範囲に相応しい、任意の数の変形形態、変更形態、置換形態、または等価な配置構成を組み込むように修正され得る。さらに、本発明の種々の実施形態が述べられたが、本発明の態様が、述べた実施形態の一部だけを含むことができることが理解される。したがって、本発明は、先の説明によって限定されると見なされるのではなく、添付特許請求の範囲によって限定されるだけである。
【符号の説明】
【００４１】
１  熱アクチュエータ
２  格納容器
２１  細長い要素
２２  閉鎖端
２３  開口端
２４  中央セクション
３  可動要素
３１  第１の位置
３２  第２の位置
４  膨張材料
４１  成分混合物
５  ダイアフラム
６  肩部
７  プラグ
１００  ガスタービンエンジン
１０２  圧縮機
１０４  空気
１０６  燃焼器
１０８  燃料
１１０  燃焼ガス
１１２  タービン
１１４  シャフト
１１６  外部負荷
１１８  ロータ組立体
１２０  ステータ組立体
１２１  段間シール
１２２  ホイール空間キャビティ
１２４  ステータ壁
１２６  ステータキャビティ
１２８  外部空気
１３０  固定式パージ空気オリフィス
１３２  調整可能冷却空気オリフィス
１３４  パージ空気
１３６  冷却空気
１３８  流れ制御デバイス
１４０  温度センサ
３００  システム
３０２  ステータ組立体
３０４  ロータ組立体
３０６  ホイール空間キャビティ
３０７  段間シール
３０８  パージ空気回路
３１０  冷却空気回路
３１２  抽出空気
３１４  流れ制御デバイス
３１６  弁
３２０  温度センサ
３２２  パージ空気
３２４  冷却空気
４００  システム
４０２  ステータ組立体
４０４  ロータ組立体
４０５  ステータ壁
４０６  ホイール空間キャビティ
４０７  ステータキャビティ
４１０  冷却用空気通路
４１２  冷却空気
４１４  流れ制御デバイス
４１８  弁
４２０  アクチュエータ
４２２  アクチュエータハウジング
４２４  温度依存要素
４２６  ロッド
４２８  弁箱
４３０  弁体
４３２  開口
４３６  流体の流れ
【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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