(57)【要約】  ガスタービンエンジンの流体を冷却するためのモジュラケーシングマニホールドを示す。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、軸方向内側プレート、軸方向外側プレート、半径方向前方プレート及び半径方向後方プレートを含む。前方プレートは、前方端で内側プレートと外側プレートに取り付けられる。後方プレートの少なくとも一部は、冷却流体がガスタービンエンジンのタービン翼を冷却可能にするために、後方端において内側プレート及び外側プレートに取り付け可能であり、かつ内側プレート及び外側プレートから取り外し可能である。モジュラケーシングマニホールドは、プリスワーラセグメントを含む。冷却流体がガスタービンエンジンのタービン翼を冷却可能にするために、少なくともいくつかのプリスワーラセグメントが前方プレートに取り付け可能であり、かつ取り外し可能である。
2021535313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンのモジュラケーシングマニホールドであって、前記ガスタービンエンジンは複数のタービン翼を備え、前記モジュラケーシングマニホールドは、前記タービン翼の下流に配置され、冷却流体が前記タービン翼を冷却可能に構成され、
環状の形状を有し、軸方向に延在する内側プレートと、
環状の形状を有し、軸方向に延在する外側プレートと、
環状の形状を有し、半径方向に延在する前方プレートであって、前方端で前記内側プレートと前記外側プレートに取り付けられている、前方プレートと、
環状の形状を有し、半径方向に延在する後方プレートと、
複数のプリスワーラセグメントと、
を備え、
前記後方プレートの少なくとも一部は、前記冷却流体が前記タービン翼を冷却可能にするために、後方端において前記内側プレートおよび前記外側プレートに取り付け可能であり、かつ前記内側プレートおよび前記外側プレートから取り外し可能に構成され、
前記プリスワーラセグメントの少なくともいくつかは、前記冷却流体が前記タービン翼を冷却可能にするために、前記前方プレートに取り付け可能であり、かつ前記前方プレートから取り外し可能に構成された、
モジュラケーシングマニホールド。
【請求項２】
前記内側プレートは、前記後方端に内側フランジを備え、前記内側フランジが半径方向下向きに延在し、
前記後方プレートは、前記内側フランジに挿入する締付具によって前記内側プレートに取り付け可能である、
請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項３】
前記外側プレートは、前記後方端に外側フランジを備え、前記外側フランジが半径方向上向きに延在し、
前記後方プレートは、前記外側フランジに挿入される締付具によって前記外側プレートに取り付け可能である、
請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項４】
前記前方プレートは、前記前方プレートを軸方向に貫通する複数のスロットを備える、請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項５】
前記前方プレートは、前記スロット間に円周方向に配置されたパネルを備える、請求項４に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項６】
前記プリスワーラセグメントのそれぞれは、本体と、前記本体の前方側から軸方向前方に延在する突出部とを備え、
前記突出部は、前記プリスワーラセグメントが、前記スロットを通して前記前方プレートに取り付け可能であり、かつ前記前方プレートから取り外し可能であるように、前記前方プレートの対応するスロットと嵌合するように構成される、
請求項４に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項７】
前記突出部の円周方向寸法は、前記本体の円周方向寸法よりも短い、請求項６に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項８】
前記突出部の半径方向寸法は、前記本体の半径方向寸法よりも短い、請求項６に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項９】
前記後方プレートは、複数の後方プレートセグメントを備える、請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項１０】
前記後方プレートに取り付けられた第１のパイプセグメントをさらに備え、
前記第１のパイプセグメントはフランジを備え、
第２のパイプセグメントは、前記冷却流体のために前記フランジを通して前記第１のパイプセグメントに取り付け可能であり、かつ前記第１のパイプセグメントから取り外し可能である、
請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド。
【請求項１１】
複数のタービン翼と、
前記タービン翼の下流に配置され、かつ、冷却流体が前記タービン翼を冷却可能に構成されたモジュラケーシングマニホールドと、
を備え、
前記モジュラケーシングマニホールドが、
環状の形状を有し、軸方向に延在する内側プレートと、
環状の形状を有し、軸方向に延在する外側プレートと、
環状の形状を有し、半径方向に延在する前方プレートであって、前記前方プレートが前方端で内側プレートと外側プレートに取り付けられている、前記前方プレートと、
環状の形状を有し、半径方向に延在する後方プレートと、
複数のプリスワーラセグメントと、
を有し、
前記後方プレートの少なくとも一部は、前記冷却流体が前記タービン翼を冷却可能にするために、後方端において前記内側プレートおよび前記外側プレートに取り付け可能であり、かつ前記内側プレートおよび前記外側プレートから取り外し可能に構成され、
前記プリスワーラセグメントの少なくともいくつかは、前記冷却流体が前記タービン翼を冷却可能にするために、前記前方プレートに取り付け可能であり、かつ前記前方プレートから取り外し可能に構成された、
ガスタービンエンジン。
【請求項１２】
前記内側プレートは、前記後方端に内側フランジを備え、半径方向下向きに延在し、
前記後方プレートは、前記内側フランジに挿入する締付具によって前記内側プレートに取り付け可能である、
請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
前記外側プレートは、前記後方端に外側フランジを備え、半径方向上向きに延在し、
前記後方プレートは、前記外側フランジに挿入される締付具によって前記外側プレートに取り付け可能である、
請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
前記前方プレートは、前記前方プレートを軸方向に貫通する複数のスロットを備える、請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
前記前方プレートは、前記複数のスロット間に円周方向に配置されたパネルを備える、請求項１４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１６】
前記プリスワーラセグメントのそれぞれは、本体と、前記本体の前方側から軸方向前方に延在する突出部とを備え、
前記突出部は、前記前方プレートの対応するスロットと嵌合するように構成され、前記プリスワーラセグメントが、前記スロットを通して前記前方プレートに取り付け可能であり、かつ前記前方プレートから取り外し可能である、
請求項１４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１７】
前記突出部の円周方向寸法は、前記本体の円周方向寸法よりも短い、請求項１６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１８】
前記突出部の半径方向寸法は、前記本体の半径方向寸法よりも短い、請求項１６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１９】
前記後方プレートは、複数の後方プレートセグメントを備える、請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２０】
冷却流体がガスタービンのタービン翼を冷却可能にするための方法であって、
前記タービン翼の下流にモジュラケーシングマニホールドを配置するステップを有し、
前記モジュラケーシングマニホールドが、
環状の形状を有し、軸方向に延在する内側プレートと、
環状の形状を有し、軸方向に延在する外側プレートと、
環状の形状を有し、半径方向に延在する前方プレートであって、前方プレートが前方端で内側プレートと外側プレートに取り付けられている、前方プレートと、
環状の形状を有し、半径方向に延在する後方プレートと、
複数のプリスワーラセグメントと、
を有し、
前記後方プレートの少なくとも一部は、前記冷却流体が前記タービン翼を冷却可能にするために、後方端において前記内側プレートおよび前記外側プレートに取り付け可能であり、かつ前記内側プレートおよび前記外側プレートから取り外し可能に構成され、
前記プリスワーラセグメントの少なくともいくつかは、前記冷却流体が前記タービン翼を冷却可能にするために、前記前方プレートに取り付け可能であり、かつ前記前方プレートから取り外し可能に構成された、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ガスタービンエンジンの冷却流体用のモジュラケーシングマニホールド、特に、圧縮空気及び周囲空気のような代替の冷却流体がガスタービンエンジンのタービン翼を冷却可能にするモジュラケーシングマニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ガスタービンエンジンは、通常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、機械的動力を生成するためのタービンセグメントと、機械的動力を電力に変換するための発電機とを含む。タービンセグメントは、ロータディスク上に取り付けられた複数のタービン翼を含む。タービン翼は、ロータディスクに沿って軸方向に離間して列状に配置され、ロータディスクの周囲に円周方向に取り付けられている。タービン翼は、燃焼器から点火された高温ガスによって駆動され、タービン翼内の冷却通路を通って、冷却流体などの冷却材を使用して冷却される。
【０００３】
通常、冷却流体は、圧縮機空気を抜くことによって供給されてもよい。しかし、圧縮機から空気を抜くと、タービンエンジン効率が低下する可能性がある。第１、第２、および第３段タービン動翼の高い運転圧力により、第１、第２、および第３段タービン動翼の冷却には抽気圧縮空気が必要となる場合がある。最終段のタービン動翼は最低圧力下で作動する。したがって、周囲空気は、最終段のタービン動翼を冷却するための代替冷却流体であってもよい。
【０００４】
冷却空気ケーシングマニホールドは、通常最終段タービン翼の軸方向下流に取り付けられる。ケーシングマニホールドは、圧縮空気を圧縮機からマニホールドに供給し、最終段のタービン翼を冷却するためのプレナムを設けるためのパイプを含むことができる。最終段のタービン動翼を十分に冷却するために、圧縮空気を旋回角に案内するために、プリスワーラ（preswirler）のような流体誘導システムをケーシングマニホールドに取り付けることができる。しかしながら、最終段タービン翼を冷却するために周囲空気を使用する場合、最終段タービン翼を十分に冷却するために必要な境界条件を達成するために、独特の旋回角が必要とされる。最終段のタービン翼を冷却するために周囲空気を使用する場合、マニホールドへの圧縮空気を抜くためのパイプは不要である。最終段のタービン動翼を冷却するための代替冷却流体をサポートするケーシングマニホールドの複数セットを製造するためのコストは著しい。最終段タービン動翼を十分に冷却するための代替冷却流体を支持するために、最小のハードウェアコスト及びサービス時間で組立及び分解が容易なモジュラケーシングマニホールドを提供する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
簡単に説明すると、本発明の態様は、ガスタービンエンジンの冷却流体用のモジュラケーシングマニホールド、ガスタービンエンジン、及び冷却流体を使用してガスタービンエンジンを冷却する方法に関する。
【０００６】
一態様によれば、ガスタービンエンジンのモジュラケーシングマニホールドが提示される。ガスタービンエンジンは、複数のタービン翼を備える。モジュラケーシングマニホールドは、タービン翼の下流に配置され、冷却流体がタービン翼を冷却可能に構成される。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、軸方向に延在する内側プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、軸方向に延在する外側プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、半径方向に延在する前方プレートを備える。前方プレートは内側プレートに、外側プレートは前方端に取り付けられる。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、半径方向に延在する後方プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、複数のプリスワーラセグメントを備える。後方プレートの少なくとも一部は、冷却流体がタービン翼を冷却可能にするために、後方端において内側プレートおよび外側プレートに取り付け可能であり、かつ内側プレートおよび外側プレートから取り外し可能に構成される。プリスワーラセグメントの少なくともいくつかは、冷却流体がタービン翼を冷却可能にするために、前方プレートに取り付け可能であり、かつ前方プレートから取り外し可能に構成される。
【０００７】
一態様によれば、ガスタービンエンジンが提示される。ガスタービンエンジンは、複数のタービン翼を備える。ガスタービンエンジンは、タービン翼の下流に配置され、冷却流体がタービン翼を冷却可能にするように構成されたモジュラケーシングマニホールドを備える。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、軸方向に延在する内側プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、軸方向に延在する外側プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、半径方向に延在する前方プレートを備える。前方プレートは内側プレートに、外側プレートは前方端に取り付けられる。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、半径方向に延在する後方プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、複数のプリスワーラセグメントを備える。後方プレートの少なくとも一部は、冷却流体がタービン翼を冷却可能にするために、後方端において内側プレートおよび外側プレートに取り付け可能であり、かつ内側プレートおよび外側プレートから取り外し可能に構成される。プリスワーラセグメントの少なくともいくつかは、冷却流体がタービン翼を冷却可能にするために、前方プレートに取り付け可能であり、かつ前方プレートから取り外し可能に構成される。
【０００８】
一態様によれば、冷却流体がガスタービンエンジンのタービン翼を冷却可能にする方法が提示される。この方法は、タービン翼の下流にモジュラケーシングマニホールドを配置することを含む。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、軸方向に延在する内側プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、軸方向に延在する外側プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、半径方向に延在する前方プレートを備える。前方プレートは内側プレートに、外側プレートは前方端に取り付けられる。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、半径方向に延在する後方プレートを備える。モジュラケーシングマニホールドは、複数のプリスワーラセグメントを備える。後方プレートの少なくとも一部は、冷却流体がタービン翼を冷却可能にするために、後方端において内側プレートおよび外側プレートに取り付け可能であり、かつ内側プレートおよび外側プレートから取り外し可能に構成される。プリスワーラセグメントの少なくともいくつかは、冷却流体がタービン翼を冷却可能にするために、前方プレートに取り付け可能であり、かつ前方プレートから取り外し可能に構成される。
【０００９】
上述および以下のような本出願の種々の態様および実施形態は、明示的に記載される組合せに使用されるだけでなく、他の組合せにも使用されてもよい。説明を読んで理解すると、熟練者に変更が生じる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本出願の例示的実施態様を、添付図面に関してさらに詳細に説明する。図面に。
【図１】本発明の一実施形態による最終段とモジュラケーシングマニホールドを示すガスタービンエンジンの一部分の概略斜視縦断面図を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるガスタービンエンジンのタービン翼を冷却するために圧縮空気を使用するように構成されたモジュラケーシングマニホールドの概略斜視縦断面図を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるプリスワーラセグメントの概略斜視図を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるガスタービンエンジンのタービン翼を冷却するために圧縮空気を使用するように構成されたモジュラケーシングマニホールドの概略後方斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるガスタービンエンジンのタービン翼を冷却するために周囲空気を使用するように構成されたモジュラケーシングマニホールドの概略後方斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態によるガスタービンエンジンのタービン翼を冷却するために周囲空気を使用するように構成されたモジュラケーシングマニホールドの概略斜視縦断面図を示す図である。  理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素は、可能であれば同一の参照番号を使用して示してある。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の態様に関連する詳細な説明を、以下、添付図面に関して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による最終段とモジュラケーシングマニホールド２００を示すガスタービンエンジン１００の一部分の概略斜視縦断面図を示す。図１に図示するように、ガスタービンエンジン１００は、最終段ロータディスク１１０と、ロータディスク１１０の外周に沿って取り付けられた複数の最終段タービン翼１２０とを含む。各タービン翼１２０は、ブレード根元１２２をロータディスク溝１１２に挿入することによってロータディスク１１０に取り付けられている。複数のシールプレート１３０が最終段ロータディスク１１０の後側円周に取り付けられている。シールプレート１３０は、ロータディスク１１０の後側面に流入する高温ガスを防止することができる。各シールプレート１３０は、各ブレード根元１２２を覆う。図示の目的のために、図１には、タービン翼１２０およびシールプレート１３０が１つだけ示されている。
【００１３】
ガスタービンエンジン１００は、最終段のタービン翼１２０の下流に配置されたモジュラケーシングマニホールド２００を含む。モジュラケーシングマニホールド２００は、シールプレート１３０の後に軸方向の位置に配置される。モジュラケーシングマニホールド２００は、内部にプレナムを有する環状の形状を有する。複数のプリスワーラセグメント２６０は、モジュラケーシングマニホールド２００の内側に円周方向に取り付けられてもよい。プリスワーラセグメント２６０は、ノズル２６２を有する。プリスワーラセグメント２６０は、モジュラケースマニホールド２００から取り外すことができる。モジュラケーシングマニホールド２００は、タービン翼１２０を冷却するために、プリスワーラセグメント２６０のノズル２６２を通る旋回角を有する最終タービン翼１２０の冷却通路に流入する冷却流体のためのプレナムを提供することができる。異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０を再設置するか、又はプリスワーラセグメント２６０を除去することによって、異なるスワール角を冷却流体に与えることができる。モジュラケーシングマニホールド２００とタービンケーシング（図示せず）との間のシールを提供するために、ライナーシールプレート１４０をモジュラケーシングマニホールド２００上に円周方向に配置することができる。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態による、ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却するための圧縮空気１５０用のモジュラケーシングマニホールド２００の概略斜視縦断面図を示す。図２に示すように、モジュラケーシングマニホールド２００は、環状の形状を有してもよい。モジュラケーシングマニホールド２００は、環状の形状を有し、軸方向に延在する内側プレート２１１と、環状の形状を有し、軸方向に延在する外側プレート２１２と、環状の形状を有し、半径方向に延在する前プレート２１３とを含む。前方プレート２１３は、前方端において内側プレート２１１及び外側プレート２１２に取り付けられている。内側プレート２１１、外側プレート２１２及び前方プレート２１３は、後方端に向かって開口するとともにＵ字型の環状前方片２１０を形成する一体片であってもよい。モジュラケーシングマニホールドは、環状の形状を有し、半径方向に延在する後方プレート２２０を含む。後方プレート２２０は、内部にプレナムを有する環状の形状のモジュラケーシングマニホールド２００を形成する後方端において、Ｕ字型の環状前方片２１０に取り付けることができる。後方プレート２２０は、様々な方法によって前方片２１０に取り付けられてもよい。図２に図示されるような例示的な実施形態によれば、後方プレート２２０は、フランジ接続によって前方片２１０に取り付けられる。図２に示すように、内側プレート２１１は、後方端に内側フランジ２１４を有し、半径方向下向きに延在してもよい。外側プレート２１２は、後方端に外側フランジ２１５を有し、外側フランジ２１５が半径方向上向きに延在してもよい。後方プレート２２０は、内側フランジ２１４および外側フランジ２１５に挿入する締付具２４０によって前方片２１０に取り付けられる。締結具２４０は、ねじ、例えば、ＩＳＯ４０１７六角ボルトを含むことができる。
【００１５】
図２を参照すると、前方プレート２１３は、複数のスロット２１６を有することができる。スロット２１６は、前方プレート２１３を軸方向に貫通している。スロット２１６は、前方プレート２１３の半径方向の下部に位置することができる。スロット２１６は、前方プレート２１３に沿って互いに円周方向に離間している。各スロット２１６は、プリスワーラセグメント２６０に対応することができる。プリスワーラセグメント２６０は、スロット２１６を介して前方プレート２１３に取り付け可能であり、かつ前方プレート２１３から取り外し可能であることができる。
【００１６】
図３は、本発明の一実施形態によるプリスワーラセグメント２６０の概略斜視図を示す。図３に示すように、プリスワーラセグメント２６０は、互いに円周方向に離間して配置された複数のノズル２６２を含む。ノズル２６２は、プリスワーラセグメント２６０を軸方向に貫通する。ノズル２６２は、通過する冷却流体のための旋回角を提供するガスタービンエンジン１００の軸方向に対して角度をなして配置されてもよい。圧縮空気１５０のような冷却流体が、旋回角を有するノズル２６２を通ってタービン翼１２０の冷却通路に導かれて、タービン翼１２０を冷却する。旋回角は、例えば、冷却流体、タービン翼１２０を十分に冷却するためのガスタービンエンジン１００の冷却要件などのパラメータに基づいて定義することができる。異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０を再設置するか、またはガスタービンエンジン１００の冷却要件を満たすためにプリスワーラセグメント２６０を取り外すことによって、異なる旋回角を冷却流体に提供することができる。
【００１７】
プリスワーラセグメント２６０は、本体２６４と、本体２６４の前方側から軸方向前方に延在する突出部２６６とを含む。突出部２６６は、モジュラケーシングマニホールド２００のスロット２１６と嵌合する。プリスワーラセグメント２６０は、前方プレート２１３のスロット２１６に突起部２６６を挿入することによって、モジュラケーシングマニホールド２００に取り付け可能である。プリスワーラセグメント２６０は、前方プレート２１３のスロット２１６から突出部２６６を取り外すことによって、モジュラケーシングマニホールド２００から取り外し可能である。突出部２６６の円周方向寸法は、本体２６４の円周方向寸法よりも短くてもよい。従って、前方プレート２１３上のスロット２１６は、前方プレート２１３に沿ってプリスワーラセグメント２６０を円周方向に取り付けるために、前方プレート２１３に沿って互いに円周方向に離間される。突出部２６６の半径方向寸法は、本体２６４の半径方向寸法よりも短くてもよい。
【００１８】
図４は、本発明の一実施形態による、ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却するための圧縮空気１５０用のモジュラケーシングマニホールド２００の概略後方斜視図を示す。図４に示されるような例示的な実施形態によれば、後方プレート２２０は、複数の後方プレートセグメント２２２を含んでもよく、後方プレートセグメント２２２は、前方片２１０に円周方向に取り付けられる。後方プレートセグメント２２２は、締付具２４０によって前方片２１０に取り付けることができる。明確化のために、１つの後方プレートセグメント２２２は、モジュラケーシングマニホールド２００から取り外される。後方プレート２２０は、単一の円周プレートであってもよいことが理解される。プリスワーラセグメント２６０は、前方プレート２１３のスロット２１６を介してモジュラケーシングマニホールド２００に円周方向に取り付けられる。スロット２１６は、前方プレート２１３を軸方向に貫通している。スロット２１６は、前方プレート２１３に沿って互いに円周方向に離間している。前方プレート２１３は、前方プレート２１３を支持するためにスロット２１３の間に円周方向に配置されたパネル２１７を含む。
【００１９】
モジュラケーシングマニホールド２００は、パイプ２５０を含んでもよい。パイプ２５０の一端は、図４に示すような例示的な実施形態によれば、モジュラケーシングマニホールド２００の後方プレート２２０に取り付けられており、パイプ２５０は、後方プレートセグメント２２２に取り付けられている。パイプ２５０の他端は、ガスタービンエンジン１００の圧縮機（図示せず）に接続して、圧縮空気１５０をモジュラケーシングマニホールド２００に抽気することができる。パイプ２５０は、一端がモジュラケーシングマニホールド２００に接続された第１のパイプセグメント２５１と、他端がガスタービンエンジン１００の圧縮機に接続された第２のパイプセグメント２５２とを含むことができる。第１のパイプセグメント２５１と第２のパイプセグメント２５２とは、フランジ２５３によって互いに接続されていてもよい。圧縮空気１５０は、圧縮機から第２のパイプセグメント２５２を通って抽気され、第１のパイプセグメント２５１を通ってモジュラケーシングマニホールド２００に流入する。次いで、圧縮空気１５０は、ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却するためのプリスワーラセグメント２６０のノズル２６２を通る気体旋回角を有するタービン翼１２０の冷却通路に流入する。図示の目的のために、モジュールケーシングマニホールド２００に接続される２つのパイプ２５０が図４に示されている。他の数のパイプ２５０は、ガスタービンエンジン１００の設計基準に従って、モジュールケーシングマニホールド２００に接続されてもよいことが理解される。
【００２０】
モジュラケーシングマニホールド２００は、ブレードアクセスパネル２３０を含むことができる。ブレードアクセスパネル２３０は、前方片２１０に取り付けることができる。ブレードアクセスパネル２３０は、２つの周方向端部に配置されたフランジ２３２を含むことができる。ブレードアクセスパネル２３０は、２つの円周端部のフランジ２３２に挿入する締付具２４０によって前方片２１０に取り付けることができる。ブレードアクセスパネル２３０は、タービン翼１２０にアクセスするために、モジュラケーシングマニホールド２００から取り外し可能である。例証のために、モジュラケーシングマニホールド２００の両側に２つのブレードアクセスパネル２３０が図４に示されている。モジュラケーシングマニホールド２００は、他の数のブレードアクセスパネル２３０を有してもよいことが理解される。
【００２１】
ガスタービンエンジン１００の運転中、ガスタービンエンジン１００の異なる冷却要件を満たすために、圧縮空気１５０を使用してタービン翼１２０を十分に冷却するために、異なる旋回角を有する異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０が必要となり得る。一実施形態によると、プリスワーラセグメント２６０は、ブレードアクセスパネル２３０を通して、モジュラケーシングマニホールド２００のスロット２１６から取り外すことができる。異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０は、ブレードアクセスパネル２３０を通してモジュラケーシングマニホールド２００のスロット２１６に再設置することができる。ブレードアクセスパネル２３０は、プリスワーラセグメント２６０を取り外すため、及び異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０を再設置するために、モジュラケースマニホールド２００から分解される。ブレードアクセスパネル２３０は、異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０の再設置後、モジュラケーシングマニホールド２００に組み戻される。
【００２２】
ガスタービンエンジン１００を作動させるとき、圧縮機から圧縮空気１５０を抜くと、ガスタービンエンジン１００の効率が低下することがある。最終段のタービン動翼１２０は、最低作動圧力による圧縮空気１５０または周囲空気を使用して冷却することができる。最終段のタービン翼１２０を冷却するために周囲空気を使用する場合、圧縮空気１５０を抜くためにガスタービンエンジン１００の圧縮機に接続される第２のパイプセグメント２５２は不要である。第２のパイプセグメント２５２は、フランジ２５３においてモジュラケーシングマニホールド２００から取り外すことができる。周囲空気がモジュラケーシングマニホールド２００に流れ込み、タービン翼１２０の冷却通路に流入するように開口を形成するために、後方プレート２２０の少なくとも一部をモジュラケーシングマニホールド２００から取り外す必要がある。タービン翼１２０を冷却するために周囲空気を使用する場合、圧縮空気１５０を使用する場合とは複数の旋回角が必要となる場合がある。一実施形態によれば、タービン翼１２０を冷却するために、周囲空気のために異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０を設置することができる。別の実施形態によれば、タービン翼１２０を冷却するために、周囲空気のために、少なくともいくつかのプリスワーラセグメント２６０をモジュラケーシングマニホールド２００から取り外すことができる。
【００２３】
図５は、本発明の一実施形態による、ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却するための周囲空気１６０用のモジュラケーシングマニホールド２００の概略後方斜視図を示す。図５に示すように、後方プレート２２０の少なくとも一部をモジュラケーシングマニホールド２００から取り外すことができる。図５に示されるような例示的な実施形態によれば、いくつかの後方プレートセグメント２２２がモジュラケーシングマニホールド２００から取り外される。少なくともいくつかのプリスワーラセグメント２６０を、モジュラケーシングマニホールド２００の前方片２１０の前方プレート２１３を貫通して軸方向に貫通するスロット２１６から除去することができる。前方プレート２１３は、前方プレート２１３を支持するためにスロット２１６の間に円周方向に配置されたパネル２１７を含む。周囲空気１６０は、後方プレートセグメント２２２の除去によって形成された開口を通ってモジュラケーシングマニホールド２００内に流れ込むことができる。周囲空気１６０は、プリスワーラセグメント２６０の除去後、スロット２１６を通ってブレード１２０の冷却通路に流入することができる。
【００２４】
除去される後方プレートセグメント２２２の数は、タービン翼１２０の冷却要件に依存する。冷却要件が高いほど、除去されるべき後方プレートセグメント２２２の数が多くなる。後方プレートセグメント２２２の全数は、冷却要件を満たすために、モジュラケーシングマニホールド２００から取り外すことができる。後方プレート２２０は、単一のプレートであってもよく、完全に除去される。後方プレート２２０の一部は、モジュラケーシングマニホールド２００に残されてもよい。図５に示されるような例示的な実施形態によれば、第１のパイプセグメント２５１を有する後方プレートセグメント２２２は、組立および分解を考慮するために、モジュラケーシングマニホールド２００に残されてもよい。周囲空気１６０は、残りの後方プレートセグメント２２２に接続された第１のパイプセグメント２５１を通ってモジュラケーシングマニホールド２００に流入することもできる。後方プレートセグメント２２２の一部は、機械的強度を考慮するために残されてもよい。図５に示されるような例示的な実施形態によれば、全ての後方プレートセグメント２２２は、締付具２４０によってモジュラケーシングマニホールド２００に取り付けられる。残りの後方プレートセグメント２２２は、溶接などによる固定接続によって、モジュラケーシングマニホールド２００に取り付けられてもよいことが理解される。
【００２５】
除去されるプリスワーラセグメント２６０の数は、タービン翼１２０の冷却要件に依存する。冷却要件が高ければ高いほど、除去すべきプレスワーラセグメント２６０の数は多くなる。プリスワーラセグメント２６０の全数は、冷却要件を満たすために、モジュラケーシングマニホールド２００から除去することができる。プリスワーラセグメント２６０は、後方プレートセグメント２２２の除去後に、モジュラケーシングマニホールド２００の前方プレート２１３のスロット２１６から取り外すことができる。プリスワーラセグメント２６０は、ブレードアクセスパネル２３０を通してモジュラケーシングマニホールド２００の前方プレート２１３のスロット２１６から取り外すことができる。残った後方プレートセグメント２２２の背後にあるプリスワーラセグメント２６０は、ブレードアクセスパネル２３０を通して除去することができる。ブレードアクセスパネル２３０は、プリスワーラセグメント２６０を取り外すために、モジュラケーシングマニホールド２００から分解される。ブレードアクセスパネル２３０は、プリスワーラセグメント２６０の除去後、モジュラケーシングマニホールド２００に組み立てられて戻される。別の実施形態によれば、周囲空気１６０を使用するタービン翼１２０の冷却要件を満たすために、異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０を、モジュラケーシングマニホールド２００の前方プレート２１３のスロット２１６に再設置することができる。
【００２６】
図６は、本発明の一実施形態によるガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却するための周囲空気１６０用のモジュラケーシングマニホールド２００の概略斜視縦断面図を示す。図６に示すように、後方プレート２２０の少なくとも一部は、モジュラケーシングマニホールド２００の後方端において、内側フランジ２１４及び外側フランジ２１５から取り外される。後方プレート２２０の部分の除去は、周囲空気１６０がモジュラケーシングマニホールド２００に流れ込むための開口を形成する。少なくともいくつかのプリスワーラセグメント２６０が前方プレート２１３のスロット２１６から除去され、これにより、モジュラケーシングマニホールド２００の上流に配置されたタービン翼１２０の冷却通路へ周囲空気１６０の流入が許容される。スロット２１６は、各々から円周方向に離間している。前方プレート２１３は、図５に示すように、前方プレート２１３を支持するためにスロット２１６の間に円周方向に配置されたパネル２１７を含む。周囲空気１６０は、後方プレート２２０の部分の除去によって形成される開口部からモジュラケーシングマニホールド２００に流入する。次いで、周囲空気１６０は、タービン翼１２０を冷却するためのプリスワーラセグメント２６０の少なくともいくつかを除去した後、スロット２１６を通ってタービン翼１２０の冷却通路に流入する。
【００２７】
一態様によれば、提案されたモジュラケーシングマニホールド２００は、圧縮空気１５０及び周囲空気１６０のような代替の冷却流体が、ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却可能にすることができる。ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却するために圧縮空気１５０を使用する場合、後方プレート２２０、プリスワーラセグメント２６０、及び圧縮空気１５０を抜くためのパイプ２５０は、モジュラケーシングマニホールド２００に取り付け可能である。ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却するために周囲空気１６０を使用する場合、後方プレート２２０の少なくとも一部、圧縮空気１５０を抜くためのいくつかのプリスワーラセグメント２６０およびパイプ２５０は、モジュラケーシングマニホールド２００から取り外し可能である。
【００２８】
一態様によれば、提案されたモジュラケーシングマニホールド２００は、ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を十分に冷却するために、プリスワーラセグメント２６０を除去することによって冷却流体の流れを最適化することができる。提案されたモジュラケーシングマニホールド２００は、ガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を十分に冷却するために、異なる幾何学的プリスワーラセグメント２６０を再設置することによって、冷却流体の流れを最適化することができる。提案されたモジュラケーシングマニホールド２００は、ガスタービンエンジン１００の効率を改善し得る。
【００２９】
一態様によれば、提案されたモジュラケーシングマニホールド２００は、圧縮空気１５０および周囲空気１６０のような代替の冷却流体を使用して、最小のコストおよび組立の柔軟性でガスタービンエンジン１００のタービン翼１２０を冷却するために、組立および分解が容易である。提案されたモジュラケーシングマニホールド２００は、ガスタービンエンジン１００の製造コストおよびサービス時間を大幅に削減する。
【００３０】
本発明の教示を組み込んだ様々な実施形態をここで示し、詳細に説明したが、当業者は、これらの教示を依然として組み込んでいる多くの他の多様な実施形態を容易に考案することができる。本発明は、構成の具体例の詳細や、図面に説明されているか又は図示されている構成要素の配置に限定されるものではない。本発明は、他の実施形態で実施することが可能であり、様々な方法で実行ないし実施することができる。また、本明細書に使用されている用語及び用語は、説明の目的のためのものであり、限定的なものとみなすべきではないことを理解すべきである。本明細書における「含む」、または「有する」、およびそれらの変形の使用は、その後に列挙されたアイテムおよびその同等物ならびに追加のアイテムを包含することを意味し、明記されたまたは別様に限定されない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、および「結合された」という条件およびそれらの変形は、広く使用され、直接的および間接的な取り付け、接続、支持、および結合を包含する。さらに、「接続された」および「結合された」は、物理的または機械的である。
【符号の説明】
【００３１】
１００：ガスタービンエンジン
１１０：ロータディスク
１１２：ディスク溝
１２０：タービン翼
１２２：ブレード根元
１３０：シールプレート
１４０：ライナーシールプレート
１５０：圧縮空気
１６０：周囲空気
２００：モジュラケーシングマニホールド
２１０：前方片
２１１：内側プレート
２１２：外側プレート
２１３：前方プレート
２１４：内側フランジ
２１５：外側フランジ
２１６：スロット
２１７：前方プレートパネル
２２０：後方プレート
２２２：後方プレートセグメント
２３０：ブレードアクセスパネル
２３２：ブレードアクセスパネルフランジ
２４０：締付具
２５０：パイプ
２５１：第１のパイプセグメント
２５２：第２のパイプセグメント
２５３：パイプフランジ
２６０：プリスワーラセグメント
２６２：プリスワーラセグメントのノズル
２６４：プリスワーラセグメントの本体
２６６：プリスワーラセグメントの突出部
【図１】
2021535313.tif 000003
【図２】
2021535313.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年6月8日(2021.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１００）のモジュラケーシングマニホールド（２００）であって、前記ガスタービンエンジン（１００）は複数のタービン翼（１２０）を備え、前記モジュラケーシングマニホールド（２００）は、前記タービン翼（１２０）の下流に配置され、冷却流体が前記タービン翼（１２０）を冷却可能に構成され、
環状の形状を有し、軸方向に延在する内側プレート（２１１）と、
環状の形状を有し、軸方向に延在する外側プレート（２１２）と、
環状の形状を有し、半径方向に延在する前方プレート（２１３）であって、前方端で前記内側プレート（２１１）と前記外側プレート（２１２）に取り付けられている、前方プレート（２１３）と、
環状の形状を有し、半径方向に延在する後方プレート（２２０）と、
複数のプリスワーラセグメント（２６０）と、
を備え、
前記後方プレート（２２０）の少なくとも一部は、前記冷却流体が前記モジュラケーシングマニホールド（２００）に流入することを可能にするために、後方端において前記内側プレート（２１１）および前記外側プレート（２１２）に取り付け可能であり、かつ前記内側プレート（２１１）および前記外側プレート（２１１）から取り外し可能に構成され、
前記プリスワーラセグメント（２６０）の少なくともいくつかは、前記冷却流体が前記タービン翼（１２０）を冷却可能にするために、前記前方プレート（２１３）に取り付け可能であり、かつ前記前方プレート（２１３）から取り外し可能に構成された、
モジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項２】
前記内側プレート（２１１）は、前記後方端に内側フランジ（２１４）を備え、前記内側フランジ（２１４）が半径方向下向きに延在し、
前記後方プレート（２２０）は、前記内側フランジ（２１４）に挿入する締付具（２４０）によって前記内側プレート（２１１）に取り付け可能である、
請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項３】
前記外側プレート（２１２）は、前記後方端に外側フランジ（２１５）を備え、前記外側フランジ（２１５）が半径方向上向きに延在し、
前記後方プレート（２２０）は、前記外側フランジ（２１５）に挿入される締付具（２４０）によって前記外側プレート（２１２）に取り付け可能である、
請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項４】
前記前方プレート（２１３）は、前記前方プレート（２１３）を軸方向に貫通する複数のスロット（２１６）を備える、請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項５】
前記前方プレート（２１３）は、前記スロット（２１６）間に円周方向に配置されたパネル（２１７）を備える、請求項４に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項６】
前記プリスワーラセグメント（２６０）のそれぞれは、本体（２６４）と、前記本体（２６４）の前方側から軸方向前方に延在する突出部（２６６）とを備え、
前記突出部（２６６）は、前記プリスワーラセグメント（２６０）が、スロット（２１６）を通して前記前方プレート（２１３）に取り付け可能であり、かつ前記前方プレート（２１３）から取り外し可能であるように、前記前方プレート（２１３）の対応する前記スロット（２１６）と嵌合するように構成される、
請求項４に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項７】
前記突出部（２６６）の円周方向寸法は、前記本体（２６４）の円周方向寸法よりも短い、請求項６に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項８】
前記突出部（２６６）の半径方向寸法は、前記本体（２６４）の半径方向寸法よりも短い、請求項６に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項９】
前記後方プレート（２２０）は、複数の後方プレートセグメント（２２２）を備える、請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【請求項１０】
前記後方プレート（２２０）に取り付けられた第１のパイプセグメント（２５１）をさらに備え、
前記第１のパイプセグメント（２５１）はフランジ（２５３）を備え、
第２のパイプセグメント（２５２）は、前記冷却流体のために前記フランジ（２５３）を通して前記第１のパイプセグメント（２５１）に取り付け可能であり、かつ前記第１のパイプセグメント（２５１）から取り外し可能である、
請求項１に記載のモジュラケーシングマニホールド（２００）。
【国際調査報告】
2021535313.tif 000009
2021535313.tif 000010