(57)【要約】【課題】ダートセパレータやアクセスポートを利用して、ガスタービンエンジン内の不純物を除去する方法を提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン１２０は、半径方向外周側の冷却空気流の通路２６内に配置されたダートセパレータ１３０を備えるとともに、塵や他の不純物１５２を集める空間１３３を画定する半径方向外周側の脚部１３４を備える。ダートセパレータ１３０は、ハウジング構造体１４０に取り付けられるとともに、アクセスポート１４２は、この構造体１４０内に設けられる。アクセスポート１４２は、エンジン１２０の中心線の接線方向に２つの開口部１５４を有する。これらの開口部１５４から清掃具１５０を挿入して、エンジン１２０内の不純物１５２を除去することができる。また、ダートトラップ１６０も取り付けることができる。このように、不純物１５２が除去される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベーン及び回転ロータを囲むハウジングを備えるタービン部と、
上記固定ベーン及び上記回転ロータの少なくとも一方へ向かう半径方向外周側の冷却空気流の流路内に配置され、上記半径方向外周側の冷却空気流から不純物を除去するように作用するダートセパレータと、
収集した不純物を除去するために、上記ハウジングに形成されたアクセスポートと、を備えることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項２】
上記アクセスポートは、上記タービンの中心線の接線方向に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３】
上記アクセスポートは、上記タービン部の下死点の位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
収集した不純物を除去するために、清掃具を上記アクセスポートに通すことができることを特徴とする請求項２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
上記清掃具は、上記アクセスポートの角度によって、上記タービンエンジンの周囲に円周方向に動かすことができることを特徴とする請求項３に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
上記清掃具は、上記アクセスポートの角度によって、上記タービンエンジンの中心線に対して時計回り方向に動かすことができ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７】
上記清掃具は、上記アクセスポートの角度によって、上記タービンエンジンの中心線に対して反時計回り方向に動かすことができ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８】
上記アクセスポートは、アクセスポートカバーによって選択的に遮蔽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９】
ガスタービンエンジンから不純物を除去する方法であって、
ａ）上記ガスタービンエンジンのタービン部内の固定ベーン及び回転ロータの少なくとも一方に向かう半径方向外周側の冷却空気流から不純物を分離するステップと、
ｂ）上記タービンの中心線の接線方向に配置されたアクセスポートの近くに上記不純物を集めるステップと、
ｃ）この不純物を該アクセスポートを通して除去するステップと、
を備えることを特徴とする除去方法。
【請求項１０】
上記ステップｃ）は、上記不純物を除去するために、上記アクセスポートを通して清掃具を挿入することを特徴とする請求項８に記載の除去方法。
【請求項１１】
上記ステップｃ）は、上記清掃具を、上記ガスタービンエンジンの周囲に円周方向に動かすことを特徴とする請求項８に記載の除去方法。
【請求項１２】
上記ステップｃ）は、上記清掃具を、上記ガスタービンエンジンの中心線に対して時計回り方向に動かすことを特徴とする請求項１０に記載の除去方法。
【請求項１３】
上記ステップｃ）は、上記清掃具を、上記ガスタービンエンジンの中心線に対して反時計回り方向に動かすことを特徴とする請求項１０に記載の除去方法。
【請求項１４】
さらに、アクセスポートカバーを用いて上記アクセスポートを遮蔽するステップｄ）を備えることを特徴とする請求項８に記載の除去方法。
【請求項１５】
さらに、上記ガスタービンエンジンの外周側ケースに上記アクセスポートを切断し、このアクセスポート内にダートトラップを挿入するステップｅ）を備えることを特徴とする請求項８に記載の除去方法。
【請求項１６】
上記ステップｂ）は、上記ダートトラップ内の不純物を集めることを特徴とする請求項１５に記載の除去方法。
【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構成要素への半径方向外周側の冷却空気供給用の通路内に配置され、重い塵を含んだ空気をガスタービンエンジン構成要素へと下流側に通すことがないダートセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、厳しい環境下で作動する多数の構成要素を備える。一例として、タービン部は、固定されたベーンと、回転するブレードと、シールと、を備える。これらの構成要素は、高温や熱応力などの影響を受けやすい。
【０００３】
冷却空気は、ベーン、ブレード及び各種シール内の冷却チャネルを通過する。冷却空気は、エンジン内の半径方向内周側の位置及び半径方向外周側の位置から供給される。いくつかの理由により、半径方向外周側の位置からの空気は、より多くの塵や不純物を運搬しやすい。従来は、この塵によって、構成要素内の小型の冷却チャネルが目詰まりしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ガスタービンエンジンの種々の構成要素に搬送される空気を清掃するために、半径方向外周側の空気から塵を分離するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示された実施例においては、ダートセパレータが、ガスタービンエンジンのハウジング内に固定され、半径方向外周側の冷却空気供給源の流路内に位置する。開示されたダートセパレータは、外周側脚部及び内周側脚部を有するほぼ頂点形状をなし、外周側脚部は、ほぼ中実になっているとともに、内周側脚部は、大部分が開放された形状になっている。重い塵は、空気流中の半径方向の最も外周側の位置に位置しやすく、従って、中実の外周側脚部に衝突して移動する。清浄な空気は、内周側脚部の穿孔を通って移動するとともに、ベーン、ロータブレード、ブレード外周側のエアシールなどの構成要素を冷却するように下流側に流れる。
【０００６】
アクセスポートを、ハウジングにおけるダートセパレータの外周側脚部に隣接する領域内に備えることができる。このアクセスポートにより、分離した塵を周期的に除去する清掃具を挿入することができる。開示されたアクセスポートは、ガスタービンエンジンのタービンケースに対してある角度をなしている２つの開口部を有するとともに、不純物を除去する清掃具を挿入しやすくするために、ガスタービンエンジンの下死点に配置される。これらの開口部は、アクセスポートカバーによってカバーされ、このカバーは、清掃具をアクセスポートを通して使用することができるように取り外すことができる。
【０００７】
ダートセパレータを既に有するものの、塵を収集するために設計された空間を有しないガスタービンエンジンにおいては、タービンケースの材料の一部を取り除いて、開口部を形成することができる。予備成形したアクセスポートやダートトラップを、追加することができる。この予備成形したダートトラップは、タービンケースの内側から該ダートトラップを挿入し、かつこのダートトラップを所定の位置に溶接することによって保持することができる。
【０００８】
本発明の他の特徴は、添付の図面及び以下の説明から理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ガスタービンエンジン２０の一部分が、図１に示されている。図示されているように、ベーン２２、ロータブレード２３及びブレード外周側のエアシール２７が、ガスタービンエンジン２０内に配置される。ベーン２２、ブレード２３及びシール２７を冷却する空気流が、半径方向内周側の供給源２４及び半径方向外周側の供給源２６の双方から取り込まれる。周知のように、半径方向外周側の空気流供給源２６からの空気流の一部分が、符号３０の点においてベーン２２に向けて半径方向内周側に案内されるとともに、符号３２の点において半径方向外周側に案内され、シール２７に向けて下流側に流れる。半径方向内周側の供給源２４からの空気流が、ベーン２２の半径方向内周側の面２８の開口部（図示せず）を通って移動し、流路３０からの空気流が、該ベーン２２の半径方向外周側の面２９の開口部（図示せず）を通って移動する。
【００１０】
周知のように、外周側通路２６内の空気は、内周側通路２４内の空気より多くの塵を運搬しやすい。外周側通路２６内の空気は、上流側のディフューザから案内される。この点により、遠心力によって、重い塵を含む空気が半径方向外周側に拡散する。この冷却空気中の塵によって、構成要素内の冷却チャネルが詰まってしまう。
【００１１】
本発明は、外周側通路２６内の空気から塵を除去するために、空気の大部分を案内するものである。
【００１２】
この目的を達成するために、本発明のガスタービンエンジン１２０は、図１のガスタービンエンジンの構造と同一の基本構造を有するが、ダートセパレータ１３０が、流路２６内に挿入される。外周側脚部１３４は、ほぼ中実になっているとともに、この脚部１３４によって、集塵する空間１３３が画定される。内周側脚部１３５は、多数の穿孔１３６を有し、空気流供給源２６からの空気流が、この半径方向内周側の脚部１３５を通って移動することができる。ダートセパレータ１３０の頂点１６１は、塵を外周側脚部１３４へ向けて、また空気を内周側脚部１３５へ向けて案内しやすくする。複数のボルト１３８、１３９によって、ダートセパレータ１３０が、ハウジング構造体１４０に固定される。
【００１３】
空気流２４は、ベーン２２の半径方向内周側の面２８に向けて継続して流れるとともに、ロータブレード２３及びシール２７に向けて下流側に流れる。流路２６から大量の不純物が除去される。従って、符号２３０の点においてベーン２２の外周側周縁部２９に移動する空気が、清浄なものとなるとともに、さらに下流側に流れる空気１３２もまた、清浄化される。
【００１４】
ハウジング１４０のアクセスポート１４２は、空間１３３から塵や他の不純物１５２を除去する真空掃除機などの清掃具用の開口部を備える。アクセスポート１４２は、清掃が行われないときには、アクセスポートカバー１５６（図３Ｂに図示）を用いて閉鎖される。
【００１５】
図３Ａ、図３Ｂは、アクセスポート１４２の端部断面図及び側断面図を示している。アクセスポート１４２は、少なくとも１つの開口部１５４を有する。この実施例では、２つの開口部１５４が図示されている。アクセスポート１４２の開口部１５４は、ガスタービンエンジン１２０の中心線に対し接線方向に向いている。即ち、開口部１５４は、ガスタービンエンジン１２０の中心線と直角になる以外の角度をなしている。アクセスポート１４２は、好ましくは不純物１５２を除去する清掃具を挿入しやすくするために、ガスタービンエンジン１２０の下死点に配置される。開口部１５４は、アクセスポートカバー１５６によってカバーされる。アクセスポートカバー１５６は、図示されるように、清掃具をアクセスポート１４２を通して使用することができるように取り外しが可能である。図４に示すように、清掃具１５０によって、集められた塵１５２が、アクセスポート１４２を通して除去される。
【００１６】
図４は、タービンエンジン１０の断面を示している。不純物１５２は、上述のようにダートセパレータ１３０によって分離されたときに、タービンエンジン１０の外周側ケースのハウジング１４０によって形成された空間１３３内に集まる。開口部１５４の角度によって、清掃具１５０を、図示されているように時計回り方向にガスタービンエンジン１２０の周囲に動かすことができ、或いは不純物１５２の除去をさらに促進するために、点線で示されるように反時計回り方向に動かすことができる。
【００１７】
図５は、ダートセパレータを既に有するものの、塵の収集や集めた不純物１５２を除去するために設計された空間を有しないガスタービンエンジン１２０に追加することができるアクセスポート１４２の実施例を示している。タービンケース１６２から材料の一部分を、開口部１５８を形成するように取り除くことができる。上述の予備成形したアクセスポート１４２やダートトラップ１６０を、塵の収集や除去を行う用途及び要求に応じて追加することができる。予備成形したダートトラップ１６０は、タービンケース１６２の内側から該ダートトラップ１６０を挿入し、かつこのダートトラップ１６０を所定の位置に溶接することによって保持することができる。ガスタービンエンジン１２０内が高圧になるので、図示されているように重複している溶接継手が好ましい。
【００１８】
故に、本発明は、空気流が冷却チャンバに到達する前に、半径方向外周側の空気流中で発見される大量の塵を除去する簡単な方法を提供する。従来、この塵は、小型の冷却チャネルのいくらかに詰まっていた。従って、本発明により、このような目詰まりを低減もしくは除去する利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術のガスタービンエンジンの一部分の図。
【図２】本発明のダートセパレータを備えるガスタービンエンジンの図。
【図３Ａ】本発明のアクセスポートの一実施例の側面図。
【図３Ｂ】本発明のアクセスポートの一実施例の断面図。
【図４】清掃方法を図示しているタービンエンジンの断面図。
【図５】本発明の集塵機の実施例の図。
【符号の説明】
【００２０】
２２…ベーン
２３…ロータブレード
２４…内周側通路
２６…外周側通路
２７…シール
２８…半径方向内周側の面
２９…半径方向外周側の面
１２０…ガスタービンエンジン
１３０…ダートセパレータ
１３３…空間
１３４…外周側脚部
１３５…内周側脚部
１３６…穿孔
１３８、１３９…ボルト
１４０…ハウジング構造体
１６１…頂点
２３０…符号
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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