(57)【要約】【課題】  自然対流通気システムを有するターボ機械負荷カップリング装置を提供すること。【解決手段】  負荷カップリング装置は、内部を含むハウジングと、ハウジングに設けられた外気入口と、ハウジング内に配置される負荷カップリングガードとを含む。る負荷カップリングガードは、ターボ機械端部、負荷端部、及びこれらの間に広がる通路を含む。ベントは、負荷カップリングガードから上方に延びる。ベントは、負荷端部に対して流体的にさらされる。外気入口通路は、負荷カップリングガード内に形成され、外気入口及びベントを流体接続する。負荷端部は、実質的にターボ機械端部から流体的に隔離される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部（４２）を含むハウジング（４０）と、
前記ハウジングに設けられた外気入口（４５）と、
前記ハウジング内に配置され、ターボ機械端部（６３）、負荷端部（６５）、及びこれらの間に広がる通路（６７）を含む負荷カップリングガード（６０）と、
前記負荷カップリングガードから上方に延び、前記負荷端部に対して流体的にさらされるベント（９０）と、
前記負荷カップリングガード内に形成され、前記外気入口及び前記ベントを流体接続する外気入口通路と、
を備える負荷カップリング装置（２２）であって、
前記負荷端部は、実質的に前記ターボ機械端部から流体的に隔離される、負荷カップリング装置。
【請求項２】
前記負荷カップリングガードは、前記通路に広がる少なくとも１つのバッフル部材（８０）を含み、前記少なくとも１つのバッフル部材は、前記負荷端部に流入するガスが前記ターボ機械端部に移動するのをさらに阻止する、請求項１に記載の負荷カップリング装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのバッフル部材は、前記通路に向かって半径方向内向きに広がる、請求項２に記載の負荷カップリング装置。
【請求項４】
圧縮機部分（６）と、
前記圧縮機部分に対して作動可能に結合するタービン部分（８）と、
前記圧縮機部分及び前記タービン部分の各々に流体接続する燃焼器組立体（１２）と、
前記圧縮機部分及び前記タービン部分のうちの一方に機械的に連結する負荷（２４）と、
前記圧縮機部分及び前記タービン部分及び負荷のうちの１つに接合する負荷カップリング装置（２２）と、
を備えるターボ機械（４）であって、
前記負荷カップリング装置は、
内部（４２）を含むハウジング（４０）と、
前記ハウジングに設けられた外気入口（４５）と、
前記ハウジング内に配置され、前記圧縮機部分及び前記タービン部分のうちの一方に結合したターボ機械端部（６３）、前記負荷に結合した負荷端部（６５）、及びこれらの間に広がる通路（６７）を含む負荷カップリングガード（６０）と、
前記負荷カップリングガードから上方に延び、前記負荷端部に対して流体的にさらされるベント（９０）と、
前記負荷カップリングガード内に形成され、前記外気入口及び前記ベントを流体接続する外気入口通路と、
を備え、
前記負荷端部は、実質的に前記ターボ機械端部から流体的に隔離される、ターボ機械。
【請求項５】
前記負荷カップリングガードは、前記通路に広がる少なくとも１つのバッフル部材（８０）をさらに含み、前記少なくとも１つのバッフル部材は、前記負荷端部に流入するガスが前記ターボ機械端部に移動するのをさらに阻止する、請求項４に記載のターボ機械。
【請求項６】
前記少なくとも１つのバッフル部材は、前記通路に向かって半径方向内向きに広がる、請求項５に記載のターボ機械。
【請求項７】
前記負荷は、前記負荷カップリングガードを貫通して延びるシャフトを介して前記タービン部分に機械的に連結する、請求項４に記載のターボ機械。
【請求項８】
前記負荷と前記ターボ機械との間に配置された空気流コンパートメントをさらに備え、前記負荷カップリング装置は、前記空気流コンパートメント（３３）内に取り付けられる、請求項４に記載のターボ機械。
【請求項９】
前記負荷は、発電機を構成する、請求項４に記載のターボ機械。
【請求項１０】
圧縮機部分（６）と、
前記圧縮機部分に対して作動可能に結合するタービン部分（８）と、
前記圧縮機部分及び前記タービン部分の各々に流体接続する燃焼器組立体（１２）と、
前記圧縮機部分に流体接続される吸気システム（１６）と、
前記圧縮機部分及び前記タービン部分のうちの一方に機械的に連結する負荷（２４）と、
前記圧縮機部分及び前記タービン部分及び負荷のうちの１つに接合する負荷カップリング装置（２２）と、
を備えるターボ機械システム（２）であって、
前記負荷カップリング装置は、
内部（４２）を含むハウジング（４０）と、
前記ハウジングに設けられた外気入口（４５）と、
前記ハウジング内に配置され、前記圧縮機部分及び前記タービン部分のうちの一方に結合したターボ機械端部（６３）、前記負荷に結合した負荷端部（６５）、及びこれらの間に広がる通路（６７）を含む負荷カップリングガード（６０）と、
前記負荷カップリングガードから上方に延び、前記負荷端部に対して流体的にさらされるベント（９０）と、
前記負荷カップリングガード内に形成され、前記外気入口及び前記ベントを流体接続する外気入口通路と、
を備え、
前記負荷端部は、実質的に前記ターボ機械端部から流体的に隔離される、ターボ機械システム。
【請求項１１】
前記負荷カップリングガードは、前記通路に広がる少なくとも１つのバッフル部材（８０）をさらに含み、前記少なくとも１つのバッフル部材は、前記負荷端部に流入するガスが前記ターボ機械端部に移動するのをさらに阻止する、請求項１０に記載のターボ機械システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのバッフル部材は、前記通路に向かって半径方向内向きに広がる、請求項１１に記載のターボ機械システム。
【請求項１３】
前記負荷は、前記負荷カップリングガードを貫通して延びるシャフトを介して前記タービン部分に機械的に連結する、請求項１０に記載のターボ機械システム。
【請求項１４】
前記負荷と前記ターボ機械との間に配置された空気流コンパートメントをさらに備え、前記負荷カップリング装置は、前記空気流コンパートメント（３３）内に取り付けられる、請求項１０に記載のターボ機械システム。
【請求項１５】
前記負荷は、発電機を構成する、請求項１０に記載のターボ機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題はターボ機械に関し、より具体的には、自然対流通気システムを有するターボ機械負荷カップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスターボ機械は、圧縮機部分、タービン部分、及び燃焼器組立体を含む。燃焼器組立体は、圧縮機部分からの流体を燃料と混合して可燃混合気を生成する。可燃混合気は燃焼して高温ガスを生成し、高温ガスはタービン部分の高温ガス経路に沿って流れる。タービン部分は、高温ガスのエネルギを機械的回転エネルギに変換する、ロータに取り付けられた翼形部を有する複数の段を含む。圧縮機からの付加的な流体は、冷却を目的として翼形部及びタービン部分の他のセクションを通過する。多くの場合、ターボ機械は、負荷カップリング装置を介して発電機等の負荷に結合することができる。
【発明の概要】
【０００３】
例示的な実施形態の１つの態様では、負荷カップリング装置は、内部を含むハウジングと、ハウジングに設けられた外気入口と、ハウジング内に配置される負荷カップリングガードとを含む。負荷カップリングガードは、ターボ機械端部、負荷端部、及びこれらの間に広がる通路を含む。ベントは、負荷カップリングガードから上方に延びる。ベントは、負荷端部に対して流体的にさらされる。外気入口通路は、負荷カップリングガード内に形成され、外気入口及びベントを流体接続する。負荷端部は、実質的にターボ機械端部から流体的に隔離される。
【０００４】
例示的な実施形態の他の態様では、ターボ機械は、圧縮機部分と、該圧縮機部分に対して作動可能に結合するタービン部分と、圧縮機部分及びタービン部分の各々に流体接続する燃焼器組立体と、圧縮機部分及びタービン部分のうちの一方に機械的に連結する負荷と、圧縮機部分及びタービン部分及び負荷のうちの１つに接合する負荷カップリング装置とを備える。負荷カップリング装置は、内部を含むハウジングと、ハウジングに設けられた外気入口と、ハウジング内に配置される負荷カップリングガードとを含む。負荷カップリングガードは、ターボ機械端部、負荷端部、及びこれらの間に広がる通路を含む。ベントは、負荷カップリングガードから上方に延びる。ベントは、負荷端部に対して流体的にさらされる。外気入口通路は、負荷カップリングガード内に形成され、外気入口及びベントを流体接続する。負荷端部は、実質的にターボ機械端部から流体的に隔離される。
【０００５】
例示的な実施形態の他の態様では、ターボ機械システムは、圧縮機部分と、該圧縮機部分に対して作動可能に結合するタービン部分と、圧縮機部分及びタービン部分の各々に流体接続する燃焼器組立体と、圧縮機部分に流体接続される吸気システムと、圧縮機部分及びタービン部分のうちの一方に機械的に連結する負荷と、圧縮機部分及びタービン部分及び負荷のうちの１つに接合する負荷カップリング装置とを備える。負荷カップリング装置は、内部を含むハウジングと、ハウジングに設けられた外気入口と、ハウジング内に配置される負荷カップリングガードとを含む。負荷カップリングガードは、ターボ機械端部、負荷端部、及びこれらの間に広がる通路を含む。ベントは、負荷カップリングガードから上方に延びる。ベントは、負荷端部に対して流体的にさらされる。外気入口通路は、負荷カップリングガード内に形成され、外気入口及びベントを流体接続する。負荷端部は、実質的にターボ機械端部から流体的に隔離される。
【０００６】
これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。
【０００７】
本開示と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の前記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な実施形態による、負荷カップリング装置を含むターボ機械の概略図。
【図２】例示的な実施形態による、負荷カップリング装置の図。
【図３】例示的な実施形態による、負荷カップリング装置の負荷カップリングガードの図。
【図４】例示的な実施形態による、負荷カップリングガードの部分断面側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この詳細な説明は、例証として図面を参照しながら、本発明の利点及び特徴と共に例示的な実施形態を説明している。
【００１０】
図１において、例示的な実施形態によるターボ機械システムは、全体的には２で表記される。ターボ機械システム２は、共通の圧縮機／タービンシャフト１０を介して作動可能に接続された圧縮機部分６及びタービン部分８を有するターボ機械４を含む。圧縮機部分６は、燃焼器組立体１２を介してタービン部分８に対して作動可能に接続される。燃焼器組立体１２は、少なくとも１つの燃焼器１４を含む。また、ターボ機械システム２は、圧縮機部分６の吸気口（別途表記されていない）に流体接続された吸気システム１６を含む。吸気システム１６は、圧縮機部分６に流入する空気流を調和させることができる。
【００１１】
排気システム１８は、ディフューザ部分２０を介してタービン部分８の出口（別途表記されていない）に流体接続される。排気システム１８は、タービン部分８から流入する排気ガスを調和させることができる。負荷カップリング装置２２は、ターボ機械４と負荷２４との間の接合部を提供する。負荷２４は、負荷カップリングシャフト２８を介して圧縮機部分６に結合した発電機２５の形態とすることができる。負荷カップリングシャフト２８は、共通の圧縮機／タービンシャフト１０と、発電機の入力／駆動シャフト３０との間の接合部を提供する。図示の実施形態において、負荷カップリングシャフト２８は、フランジ３１を介して発電機入力／駆動シャフト３０に連結する。空気流コンパートメント３３は、負荷２４とターボ機械４との間に配置される。空気流コンパートメント３３は、負荷カップリング装置２２への空気流をもたらす。以下に詳細に説明するように、負荷カップリング装置２２は、負荷２４で生成される水素等のガスが空気流コンパートメント３３に流入するのを制限する。
【００１２】
図２−４に示す例示的な実施形態の態様によれば、負荷カップリング装置２２は、内部４２を有するハウジング又は入口プレナムエンクロージャ４０に流体接続する。ハウジング４０は、外気入口４５及び外気出口４８を含む。外気出口４８はターボ機械４を収容するターボ機械コンパートメント（図示せず）に外気を送る。空気−負荷カップリングコンパートメント５０は、内部４２の中に存在することができる。加えて、負荷カップリング装置２２は、負荷カップリングガード６０を収容する。例示的な実施形態の態様によれば、負荷カップリングガード６０は、フランジ６４を介して圧縮機部分６に作動可能に結合したターボ機械端部６３と、負荷２４に作動可能に結合した負荷端部６５とを有する本体６２を含む。また、負荷カップリングガード６０は、接地ブラシ（図示せず）を含むことができる。
【００１３】
さらに例示的な実施形態において、負荷カップリングガード６０は、ターボ機械端部６３と負荷端部６５との間に延びる通路６７を含む。通路６７は、負荷２４及びターボ機械４を作動可能に結合する負荷カップリングシャフト２８を収容する。通路６７は、バッフル部材８０が延在する内面７８を含み、バッフル部材８０は、負荷２４からターボ機械４へのガスの流れを制限する。バッフル部材８０は、通路６７に向かって半径方向内向きに延び、ガスが負荷端部６５からターボ機械端部６３に流れるのを阻止する。現時点では、バッフル部材８０の数及び位置を変更できることを理解されたい。例えば、負荷カップリングガード６０は、フランジ３１の上流及び下流に両方に配置されたバッフル部材を含むことができる。
【００１４】
さらに例示的な実施形態によれば、負荷カップリングガード６０は、本体６２から上方に延びることができるベント９０を含む。ベント９０は、通路６７に流体接続した入口９２及び出口９３を含む。ベント９０は、通路６７内のあらゆる負圧に打ち勝つのに十分な煙突効果を確立する大きさである。煙突効果は、負荷カップリングガード６０を通過する外気及びを負荷２４からのガスを吸い込む。このようにして、ベント９０は、バッフル部材８０と協働して負荷２４からのガスがターボ機械４に流入するのを更にまた阻止する。加えて、外気と一緒にベント９０を使用すると自然対流がもたらされ、空気流を負荷カップリングガード６０に導入するためのコストのかかる配管及び他のシステムを使用する必要性が低くなるか又はなくなる。
【００１５】
用語「約」は、この出願時点で入手可能な機器に基づく特定の物理量の測定に関連する誤差の度合いを含むことが意図されている。例えば、「約」は、所定値の±８％又は５％、又は２％の範囲を含むことができる。
【００１６】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、例示的な実施形態を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含む。さらに、本明細書内で使用する場合に、用語「備える」及び／又は「備えている」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の他の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００１７】
本開示は、限られた数の実施形態に関連して詳細に説明されているが、本開示は、この開示された実施形態に限定されないことを直ちに理解されたい。むしろ、本開示は、前記に記載されていない任意数の変形形態、変更形態、置換形態、又は等価構成を組み込むように修正することができるが、これは本開示の精神及び範囲に見合っている。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本開示は、前記の説明で限定されないことが明らかであるが、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１８】
２  ターボ機械システム
４  ターボ機械
６  圧縮機部分
８  タービン部分
１０  共通の圧縮機／タービンシャフト
１２  燃焼器組立体
１４  燃焼器
１６  吸気システム
１８  排気システム
２０  ディフューザ部分
２２  負荷カップリング装置
２４  負荷
２５  発電機
２８  負荷カップリングシャフト
３０  発電機  入力／駆動シャフト
３１  フランジ
３３  空気流コンパートメント
４０  ハウジング又は入口プレナムエンクロージャ
４２  内部
４５  外気入口
４８  外気  出口
５０  空気−負荷カップリングコンパートメント
６０  負荷カップリングガード
６２  本体
６３  ターボ機械端部
６４  フランジ
６５  負荷端部
６７  通路
７３  プレナム
７８  内面
８０  バッフル部材
８５  第１の部分
８６  第２の部分
９０  ベント
９２  入口
９３  出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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