(57)【要約】【課題】  本発明は、ガスタービンエンジン内の冷却空気流中に配置される異物収集部材を提供する。【解決手段】  本発明の異物収集材料は、冷却空気流中に面している外表面を有する。空気流７０が、粒子コレクタ部材７４に向かって送られる場合、比較的重い異物を含む空気が半径方向外側に流れ、収集面８８，９０の上に送られる。２つの粒子収集部材７４，７６を、互いに交差する２つの面８４，８６に各々置くことで、異物に晒される面積が増大する。一実施例においては、収集面８８，９０は、分離壁９２，９４を伴うハニカム形状を有し、これらの壁９２，９４は、複数の集塵空間９６を規定する。【選択図】図４Ａ
2007211771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンセクションを備え、このタービンセクションが、少なくとも１つのステータベーンと、少なくとも１つの回転するタービンブレードと、少なくとも１つのブレード外周側エアシールと、を含むとともに、これらの少なくとも１つのステータベーンと少なくとも１つのタービンブレードと少なくとも１つのブレード外周側エアシールとの少なくとも１つに冷却空気流が提供され、
収集材料が、異物を収集するように冷却空気流内に配置され、上記収集材料が、複数の異物収集空間を含む外表面を有することを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項２】
上記冷却流が、少なくとも１つのステータベーンと、少なくとも１つの回転するタービンブレードと、上記ブレード外周側エアシールと、の各々に供給されることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
上記収集材料の上記収集空間が、ハニカム形状であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
上記収集材料が、粒子コレクタ部材に取り付けられ、この粒子収集材料部分の少なくとも１つが、上記ガスタービンエンジンの軸方向の中心線を横断する方向の平面に沿って延びていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
第２の粒子収集材料が上記軸方向の中心線に概ね平行に配置されることを特徴とする請求項４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
流れガイドが、上記収集材料に向けて比較的重いごみを含む空気を案内することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
上記収集材料が平面に沿って存在し、上記平面が、上記ガスタービンエンジンの軸方向の中心線に平行な方向の成分を少なくとも備えることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
上記平面が、上記軸方向の中心線に対して概ね垂直な成分を備えることを特徴とする請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
上記冷却空気流が計量孔を通過し、上記収集材料が上記計量孔の上流でかつ該計量孔に近接して配置されることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
上記収集材料が、上記計量孔の断面を延長した領域内に少なくとも部分的に存在することを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
ガスタービンエンジンの冷却空気流中に配置される異物収集部材であって、ガスタービンエンジン内に取り付けられた状態で、冷却空気流に面する外表面を含み、この収集用外表面が複数の異物収集空間を有することを特徴とする異物収集部材。
【請求項１２】
上記収集材料の上記外表面が、ハニカム形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の異物収集部材。
【請求項１３】
上記収集材料が、粒子コレクタ部材の上に取り付けられ、このコレクタ部材がガスタービンエンジン内に取り付けられたときに、粒子収集材料の少なくとも一部が、ガスタービンエンジンの軸方向の中心線を横断する方向の平面に沿って延びることを特徴とする請求項１１に記載の異物収集部材。
【請求項１４】
第２の粒子収集材料が、軸方向の中心線に概ね平行に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の異物収集部材。
【請求項１５】
流れガイドが、比較的重いごみを含む空気を上記収集材料に案内することを特徴とする請求項１１に記載の異物収集部材。
【請求項１６】
上記収集材料が平面に沿って存在し、上記平面が、上記コレクタ部材を受けるタービンエンジンの軸方向の中心線に平行な方向の成分を少なくとも有することを特徴とする請求項１１に記載の異物収集部材。
【請求項１７】
上記平面が、上記軸方向の中心線に対して概ね垂直な成分を有することを特徴とする請求項１６に記載の異物収集部材。
【請求項１８】
上記冷却空気流が計量孔を通り、上記収集材料が、上記計量孔の上流でかつ該計量孔に近接して配置されることを特徴とする請求項１１に記載の異物収集部材。
【請求項１９】
上記収集材料が、計量孔の断面を延長した領域内に少なくとも部分的に存在することを特徴とする請求項１８に記載の異物収集部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンにおける空気流の流れの中へ、ごみや砂などの異物を収集する複数の集塵ゾーンを有する材料を設けることに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、ファンセクション、コンプレッサセクション、燃焼器セクション、タービンセクション、を含む、いくつかの機能的なセクションを備えている。空気および燃料は、燃焼器セクション内で燃焼される。燃焼生成物は、下流へと移動し、一連のタービンロータを通過し、ロータを駆動し動力を提供する。
【０００３】
ガスタービンエンジン内の多数のコンポーネントは、運転中に高熱に晒される。例えば、タービンロータは、回転して動力を生むように高温の燃焼生成物によって駆動される複数のタービンブレードを有する。冷却流体、一般的には空気が、コンポーネントを冷却するために、一連のタービンブレード、シール、ベーンを通過する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスタービンエンジンを通る空気は、ごみや他の異物に晒される事が多々ある。種々のコンポーネントを冷却するのに用いられる空気は、比較的きれいであることが望ましい。コンポーネントの冷却流は、相当小さな通路を通り、ごみや異物がこれらの小さな通路を塞ぐ場合がある。
【０００５】
ガスタービンエンジンは、静止面と回転面との間の磨耗性シールとしてハニカム状の材料を使用することが知られている。回転面の回転に伴って、磨耗性シールは、静止面と回転面との間の境界に密接するように磨耗する。しかしながら、このようなハニカム材料は、上述したような冷却流内に配置されることはなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の開示された実施例においては、ガスタービンエンジン内のコンポーネントに送られる冷却空気流は、外表面に複数の集塵ゾーンを有する材料に沿って進む。開示された一実施例においては、このような材料は、砂やごみなどの異物を収集するようにハニカム状の面を有する。このような材料を備えることによって、本発明は、異物や他の粒子を高い割合で除去する。一般的には、このような材料は、冷却流の進む概ねの方向に平行な成分を少なくとも有する平面に配置されることが望ましい。このようにすることで、空気は、単純に上記材料内へと方向付けられるのではなく、材料に沿って流れ、異物が集塵ゾーン内に入ることができる。
【０００７】
開示された実施例においては、上記材料は、冷却空気の流路の半径方向外側の部分に配置することができる。一実施例においては、異物をよりよく収集するために、異なる２つの材料部分が、互いに交差する２つの面の上に各々配置される。他の実施例においては、流れガイドが、異物を収集する材料内に空気を案内する。
【０００８】
他の実施例においては、このような材料は、冷却空気用の計量孔と関連して設けられており、少なくとも部分的に計量孔が「陰」となるように覆っている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、ガスタービンエンジン１０を示す。周知のように、ファンセクション１１は、空気を移動させ、軸方向の中心線１２の周りを回転する。さらに、コンプレッサセクション１３、燃焼器セクション１４およびタービンセクション１５は、軸方向の中心線１２の周りに配置される。図１は、かなり概略的な図であるが、ガスタービンエンジンの主コンポーネントを示している。さらに、ガスタービンエンジンの特定の種類がこの図に例示されているが、本発明は、他の種類のガスタービンエンジンにも拡張されることを理解されたい。
【００１０】
図２は、冷却空気流５０の詳細を示しており、この冷却空気流５０は、半径方向外側に向かい外周側の冷却空気通路５２を通り、ブレード外周側エアシール５３へと送られる。周知のように、ブレード外周側エアシール５３は、回転するタービンブレード６２の半径方向外側に配置される。内周側の空気流路は、冷却空気をステータベーン５６およびブレード６２へと送る。
【００１１】
図３は、冷却空気流をタービンのステータベーン６２内の内部通路に送る、内周側の冷却空気流６０を示している。上述のように、先行技術においては、これらの冷却空気用通路の全ては、ブレード外周側エアシール５３、ベーン５６またはタービンブレード６２などのコンポーネント内の相当小さな通路（図示せず）に冷却空気を供給する。これらの相当小さい冷却空気用通路は、砂やごみなどの異物が冷却空気流内に含まれる場合に、詰まることがある。
【００１２】
図４Ａは、粒子コレクタ部材７４の実施例である。図示されているように、粒子コレクタ部材７４は、軸方向の保持面７６を有するハウジング部材７２に取り付けられる。分離保持リング７８が、ハウジング７２内の溝８０内に受けられ、粒子コレクタ部材７４の装着面８２を、軸方向の保持面７６に対して押し付けている。
【００１３】
この実施例に示されるように、粒子コレクタ部材７４は、軸方向かつ半径方向内側に延びる第１の面８４と、概ね軸方向に延びる第２の面８６と、を含む。粒子収集材料８８，９０が、各々の面８６，８４に配置される。
【００１４】
二次的な空気流７０が、粒子コレクタ部材７４に向かって送られる場合、比較的重いごみを含む空気は半径方向外側に流れ、収集面８８，９０上に送られる。これらの収集面を互いに交差する面に各々置くことで、ごみに晒される面積が増大する。図４Ｂに示されるように、開示された材料８８，９０は、分割壁９２，９４を伴うハニカム形状を有し、これらの壁９２，９４が、複数の集塵空間９６を規定する。ごみや他の異物は、これらの集塵空間９６内に受けられる。
【００１５】
図５は、図４Ａに類似した他の実施例を示しているが、流れガイド１００が、比較的重いごみを含む空気を半径方向外側に案内するように、傾斜面１０２を有する。図６は、粒子コレクタ部材１０４が、１つの面９０のみを備える場合の他の実施例を示している。
【００１６】
図７は、他の実施例１５０を示しており、計量孔１５２が、冷却空気流を制御する。このような構造は、ガスタービンエンジンにおいて公知である。図示されているように、粒子収集材料１５６，１５８は、計量孔１５２に接近する空気流の通路中に配置される。実際には、図示されているように、材料１５８の半径方向の最も外周側の部分が、計量孔１５２の一部を「陰」となるように覆っている。換言すれば、計量孔１５２の断面形状を投影（延長）すると、収集材料１５８の一部にかかる。
【００１７】
種々の実施例における開示された収集材料の各々の位置は、収集材料がガスタービンエンジンの軸方向の中心線（図１の線１２）に平行な方向の成分を少なくとも有する平面に配置されるような位置である。さらに、上記材料の多くは、中心線１２に平行な方向の成分およびこの方向に垂直な成分の双方の成分を有する平面内にある。これらの方向は、空気から異物を除去し、集塵空間に異物を保持するのに、最も効率がよいと考えられる。
【００１８】
粒子コレクタ部材のための特定の位置が示されているが、本発明は、冷却空気流が通過し得る種々の位置にこれらの粒子コレクタ部材を備えることを広く含む。粒子収集材料は、好ましくは、ハニカム構造を有し、例えば、セルの寸法が、公称で０．０６２インチの六角形の形状を有する。先行技術のシールの磨耗材料には、０．００３７〜０．００４３インチの厚さが用いられている。しかしながら、他の寸法を用いることもできる。さらに、ハニカム構造を開示しているが、複数の集塵空間を有する他の形状を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】概略的なガスタービンエンジン断面図。
【図２】冷却空気流の第１の位置を示す図。
【図３】冷却空気流の別の実施例を示す図。
【図４Ａ】本発明の第１の実施例を示す図。
【図４Ｂ】本発明のハニカム状の材料の端面図。
【図５】本発明の他の実施例を示す図。
【図６】本発明のさらに他の実施例を示す図。
【図７】本発明の別の実施例を示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１２…中心線
７２…ハウジング
７４…粒子コレクタ部材
７６…軸方向の保持面
７８…分離保持リング
８２…装着面
８４…第１の面
８６…第２の面
８８，９０…粒子収集材料
【図１】
2007211771.tif 000003
【図２】
2007211771.tif 000004
【図３】
2007211771.tif 000005
【図４Ａ】
2007211771.tif 000006
【図４Ｂ】
2007211771.tif 000007
【図５】
2007211771.tif 000008
【図６】
2007211771.tif 000009
【図７】
2007211771.tif 000010