(57)【要約】      （修正有）【課題】衝突冷却アセンブリをタービン・ノズルの翼の内部プラットフォーム内に設置する方法を提供する。【解決手段】本方法は、インサート２３０，２５０を翼のキャビティ１７０内部に配置するステップと、コア出口カバー２２０，２４０をキャビティの開口部の付近に配置するステップと、衝突プレナム１９０をプラットフォーム・キャビティ１６０内部に配置するステップと、非固定スプーリ２００，２１０を、衝突プレナムの組立ポートを通して、インサートの空気流キャビティ内に挿入するステップと、組立ポートを閉じるステップと、を含んでいても良い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突冷却アセンブリをタービン・ノズルの翼の内部プラットフォーム内に設置する方法であって、
インサートを前記翼のキャビティ内部に配置することと、
コア出口カバーを前記キャビティの開口部の付近に配置することと、
衝突プレナムをプラットフォーム・キャビティ内部に配置することと、
非固定スプーリを、前記衝突プレナムの組立ポートを通して、前記インサートの空気流キャビティ内に挿入することと、
前記組立ポートを閉じることと、を含む方法。
【請求項２】
コア出口カバーを前記翼キャビティの前記開口部の近くに配置する前記ステップには、前記翼キャビティを覆うことが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
インサートを前記翼キャビティ内部に配置する前記ステップには、複数の衝突インサートを複数の翼キャビティ内に挿入することが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
インサートを前記翼キャビティ内部に配置する前記ステップには、前記衝突インサートを前記翼キャビティに取り付けることが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
コア出口カバーを前記キャビティの前記開口部の付近に配置する前記ステップには、複数のコア出口カバーを複数の開口部の付近に配置することが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記衝突プレナムを前記内部プラットフォーム・キャビティ内に配置する前記ステップには、固定スプーリを伴う衝突プレナムを前記翼キャビティ内に配置することが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記固定スプーリを伴う前記衝突プレナムを前記キャビティ内に配置する前記ステップには、前記固定スプーリを前記インサートおよび前記翼キャビティ内に配置することが含まれる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
非固定スプーリを前記衝突プレナムのアクセス・ポートを通して挿入する前記ステップには、前記非固定スプーリを前記衝突プレナムに取り付けることが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数の非固定スプーリを前記衝突プレナムの複数のアクセス・ポートを通して挿入する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記組立ポートを閉じる前記ステップには、アセンブリ・カバーを前記組立ポート上に配置することが含まれる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
複数のアセンブリ・カバーを複数の組立ポート上に配置する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
保持プレートを前記衝突プレナムの付近でスライドさせるステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記保持プレートにはシール・キャリアが含まれる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
タービン・ノズルの内部プラットフォームにおいて用いる衝突冷却アセンブリであって、
前記ノズルの翼キャビティの付近に配置された衝突インサートと、
前記内部プラットフォーム内部の前記衝突インサートの付近に配置された衝突プレナムであって、組立ポートを含む衝突プレナムと、前記組立ポートの付近の前記衝突プレナムから前記ノズルの前記翼キャビティ内に延びるスプーリと、を含む衝突冷却アセンブリ。
【請求項１５】
前記ノズルには第１の静翼および第２の静翼が含まれ、前記スプーリには、前記組立ポートの付近の前記衝突プレナムから前記第２の静翼の前記翼キャビティ内に延びる非固定スプーリが含まれる請求項１４に記載の衝突冷却アセンブリ。
【請求項１６】
前記衝突プレナムから、前記組立ポートから離れるように、前記第１の静翼の前記翼キャビテ内に延びる固定スプーリがさらに含まれる請求項１５に記載の衝突冷却アセンブリ。
【請求項１７】
前記組立ポートを囲むアセンブリ・カバーをさらに含む請求項１４に記載の衝突冷却アセンブリ。
【請求項１８】
前記プラットフォームを囲む保持プレートをさらに含む請求項１４に記載の衝突冷却アセンブリ。
【請求項１９】
前記保持プレートにはシール・キャリアが含まれる請求項１８に記載の衝突冷却アセンブリ。
【請求項２０】
前記組立ポートは、前記スプーリが通過するようなサイズである請求項１４に記載の衝突冷却アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願および結果として得られる特許は一般的に、ガス・タービン・エンジンに関し、より詳細には、漏れを減らした状態で片持ちタービン・ノズルなどの内部プラットフォーム内に冷却構成部品を組み立てるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン機械類とともに、衝突冷却システムが、種々のタイプの構成部品たとえばケーシング、動翼、ノズルなどを冷却するために用いられている。衝突冷却システムは、構成部品の冷却を空気流を介して行なって、構成部品間の適切な隙間を維持し、適切な構成部品寿命を促進している。しかし、いくつかのタイプの既知の衝突冷却システムに伴う１つの問題点は、複雑な鋳造および／または構造溶接を必要とする傾向があるということである。このような構造は、耐久性がない場合があるか、または製造および修復が高価な場合がある。また、衝突冷却用に必要な構成部品は、製造ばらつきに対して耐性がなくてはならないとともに、たとえば、ノズル静翼、シュラウド、シート金属、配管設備ハードウェア、および他の構成部品間の熱差分に対して耐性がなくてはならない。これらの耐性要求は、構成部品間に著しいギャップを設けることにつながって、圧力キャビティ間に望ましくない漏れが生じる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第ＲＥ４０，６５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、タービン・ノズルとともに用いる密にパッケージされた冷却構成部品およびその組み立て方法が求められている。好ましくは、冷却構成部品によって、ノズルが高いガス経路温度に適切に面することができる一方で、寿命および保守要求を満たすとともにコストが妥当であっても良い。また、これらの構成部品の組み立てが単純化される場合があり、組み立てによって、漏れにつながり得るどんなギャップも少なくなる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本出願および結果として得られる特許によって、衝突冷却アセンブリをタービン・ノズルの翼の内部プラットフォーム内に設置する方法が提供される。本方法は、インサートを翼のキャビティ内部に配置するステップと、コア出口カバーをキャビティの開口部の付近に配置するステップと、衝突プレナムをプラットフォーム・キャビティ内部に配置するステップと、非固定スプーリを、衝突プレナムの組立ポートを通して、インサートの空気流キャビティ内に挿入するステップと、組立ポートを閉じるステップと、を含んでいても良い。
【０００６】
本出願および結果として得られる特許によってさらに、タービン・ノズルの内部プラットフォームにおいて用いる衝突冷却アセンブリが提供される。衝突冷却アセンブリは、ノズルの翼キャビティの付近に配置された衝突インサートと、内部プラットフォームおよび衝突インサートの付近に配置された組立ポートを伴う衝突プレナムと、組立ポートの付近の衝突プレナムからノズルの翼キャビティ内に延びるスプーリと、を含んでいても良い。
【０００７】
本出願および結果として得られる特許のこれらおよび他の特徴および改善は、以下の詳細な説明を複数の図面および添付の請求項とともに検討したときに、当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】圧縮機、燃焼器、およびタービンを示すガス・タービン・エンジンの概略図である。
【図２】内部に衝突冷却アセンブリを伴うノズル静翼の部分側面図である。
【図３】本明細書で説明する場合があるような衝突冷却アセンブリを伴うノズル静翼の分解組立図である。
【図４】図３の衝突冷却アセンブリを伴うノズル静翼の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面（複数の図の全体に渡って同様の数字は同様の要素を指している）を参照して、図１に、本明細書で用いても良いガス・タービン・エンジン１０の概略図を示す。ガス・タービン・エンジン１０には、圧縮機１５が含まれていても良い。圧縮機１５によって空気２０の流入流れが圧縮される。圧縮機１５から、圧縮された空気流れ２０が燃焼器２５に送出される。燃焼器２５は、圧縮された空気流れ２０を加圧された燃料流体３０と混合し、混合物に点火して燃焼ガスの流れ３５を形成する。単一の燃焼器２５のみを示しているが、ガス・タービン・エンジン１０には任意の数の燃焼器２５が含まれていても良い。燃焼ガスの流れ３５は次に、タービン４０に送出される。燃焼ガスの流れ３５によってタービン４０が駆動されて、機械仕事が生成される。タービン４０内で生成した機械仕事によって、圧縮機１５がシャフト４５を介して駆動されるとともに、外部負荷５０たとえば発電機などが駆動される。
【００１０】
ガス・タービン・エンジン１０では、天然ガス、種々のタイプのシンガス、および／または他のタイプの燃料を用いても良い。ガス・タービン・エンジン１０は、ゼネラル・エレクトリック・カンパニ（スケネクタディ（Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ）、ニュー・ヨーク州）によって提供される複数の異なるガス・タービン・エンジンのうちのいずれか１つであっても良い。たとえば、限定することなく、たとえば７または９シリーズのヘビー・デューティ・ガス・タービン・エンジンなどである。ガス・タービン・エンジン１０は、構成が異なっていても良く、他のタイプの構成部品を用いていても良い。本明細書では、他のタイプのガス・タービン・エンジンを用いても良い。本明細書では、複数のガス・タービン・エンジン、他のタイプのタービン、および他のタイプの発電機器を一緒に用いても良い。
【００１１】
図２は、前述したタービン４０とともに用いても良いノズル５５の例である。概略的に記載したように、ノズル５５には、内部プラットフォーム６５と外部プラットフォーム７０との間を延びるノズル静翼６０が含まれていても良い。複数のノズル５５を組み合わせて円周配列にして、複数のローター・ブレード（図示せず）を伴う段を形成しても良い。
【００１２】
またノズル５５には、衝突プレナム９０を伴う衝突冷却アセンブリ８５が含まれていても良い。衝突プレナム９０には、複数の衝突開口部９５が形成されていても良い。衝突プレナム９０は、圧縮機１５または別の供給源からの空気の流れ２０と、スプーリまたは他のタイプの冷却導管を介して連絡状態にあっても良い。空気の流れ２０は、ノズル静翼６０を通して衝突冷却アセンブリ８５内に達し、衝突開口部９５を通して外に出て、ノズル５５の一部または他の場所を衝突冷却しても良い。本明細書では、他の構成部品および他の構成を用いても良い。
【００１３】
図３および図４に、本明細書で説明する場合があるようなノズル１００の例の部分を示す。この例では、第１の静翼１２０および第２の静翼１３０を伴う多翼セグメント１１０を示している。本明細書では、任意の数の静翼および任意の数のセグメントを用いても良い。静翼１２０、１３０は、内部プラットフォーム１４０から延びていても良い。内部プラットフォーム１４０はプラットフォーム・キャビティ１６０を有していても良い。静翼１２０、１３０はそれぞれ、空気流キャビティ１７０を内部に含んでいても良い。空気流キャビティ１７０は、プラットフォーム・キャビティ１６０と連絡状態にあって、圧縮機１５または他の場所からの空気の流れ２０を衝突冷却用に供給しても良い。本明細書では、他の構成部品および他の構成を用いても良い。
【００１４】
またノズル１００は、衝突冷却アセンブリ１８０を内部に含んでいても良い。衝突冷却アセンブリ１８０には、衝突プレナム１９０が含まれていても良い。衝突プレナム１９０には、空気流キャビティ１７０からの空気の流れ２０と連絡状態にある１または複数のスプーリまたは他のタイプの冷却導管が含まれていても良い。スプーリまたは導管には、インターフェース構成部品とのギャップを最小限にするようにデザインされた冷媒通路およびハウジングの両方が含まれていても良い。この構成では、第１のスプーリ２００および第２のスプーリ２１０を示している。任意の数のスプーリを用いても良い。この構成では、第１のスプーリ２００を第１のハウジング３００内に配置しても良く、第２のスプーリ２１０を第２のハウジング３１０内に配置しても良い。ノズル１００にはまた、複数の翼シート金属インサート（ａｉｒｆｏｉｌ  ｓｈｅｅｔ  ｍｅｔａｌ  ｉｎｓｅｒｔ）が含まれていても良い。この構成では、第１のインサート２３０を第１の静翼１２０内に収容しても良く、第２のインサート２５０を第２の静翼１３０内に収容しても良い。コア出口カバーを、各静翼キャビティの出口に取り付けても良い。本構成では、第１のコア出口カバー２２０を第１の静翼１２０の開口部２２５に取り付けても良く、第２のコア出口カバー２４０を第２の静翼１３０の開口部２４５に取り付けても良い。また衝突プレナム１９０には、組立ポート２６０、組立ポート・カバー２７０、および保持プレート２８０が含まれていても良い。本例では単一の組立ポートおよび組立ポート・カバーを示しているが、それぞれ複数を用いても良い。衝突プレナム１９０およびその構成部品は、任意のサイズまたは形状を有していても良い。本明細書では、他の構成部品および他の構成を用いても良い。
【００１５】
衝突冷却アセンブリ１８０を組み立てるために、翼インサート２３０、２５０を翼キャビティ１７０内に配置しても良い。コア出口カバー２２０、２４０を、所定の場所に溶接しても良いしまたは別の方法で取り付けても良い。衝突プレナム１９０の作製は、第１のスプーリ２００を所定の場所に溶接するかまたは別の方法で取り付けて行なっても良い。衝突プレナム１９０をプラットフォーム・キャビティ１６０内に、第１のスプーリ２００が第１の翼インサート２３０と嵌合するように配置しても良い。第２のスプーリ２１０を、組立ポート２６０内に配置して、第２の翼インサート２５０と嵌合させても良い。組立ポート２６０のサイズを、組立ポート２６０を通るスプーリに対応するように設定して、構成部品間の液圧ギャップ（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｇａｐ）が最小限になるようにスプーリが翼インサートと位置合わせされることに十分に対処するようにしても良い。第２のスプーリ２１０を衝突プレナム１９０に溶接しても良いしまたは別の方法で取り付けても良い。組立ポート・カバー２７０を次に、組立ポート２６０の付近の所定の場所に溶接しても良いしまたは別の方法で取り付けても良い。また付加的なカバー・プレートを用いても良い。複数の組立ポートを用いて、すべてのスプーリを、衝突プレナム１９０に取り付ける前に、組立ポートを通して翼インサートと嵌合するように配置しても良い。
【００１６】
保持プレート２８０を次に、所定の場所に円周方向にスライドさせても良い。保持プレート２８０は、シール・キャリア２９０などの形を取っても良い。保持プレート２８０は、保持ピンまたは他のタイプの機械的嵌合を介して所定の位置に保持しても良い。本明細書では、他の構成部品（たとえば、シールまたはガスケット）を用いても良い。本明細書では他の構成を用いても良い。本明細書における設置および組み立てステップの順序は変わっても良い。したがって、衝突冷却アセンブリ１８０の組み立てを、内径から外部に向かって行なっても良い。
【００１７】
以上、本明細書で説明した衝突冷却アセンブリ１８０および方法によって、異なる圧力のキャビティ間の液圧ギャップが最小限になる場合がある。具体的には、本方法によって、製造ばらつきに対する耐性を保ちながら、キャビティ間漏れが最小限になる場合がある。衝突冷却アセンブリ１８０は、複雑な溶接または鋳造をせずに機械的に保持しても良い。このようにして、漏れが減ることは、全体性能および効率が上がることに相当する。
【００１８】
当然のことながら、前述したことは、本出願および結果として得られる特許のある特定の実施形態のみに関している。本明細書において、多数の変形および変更を、以下の請求項によって規定される本発明の一般的な趣旨および範囲ならびにその均等物から逸脱することなく当業者が行なっても良い。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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