(57)【要約】【課題】ガスタービン用の改善された吸入システムを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジンのための吸入システム（３８）のサイレンサ組立体（４６）は、ダクト（５０）と、ダクト（５０）内に配置された複数の横方向に離間したバッフル（４８）と、を含む。バッフル（４８）は、吸入システム（３８）を流れる空気の流れに実質的に平行に配列され、各バッフル（４８）は、前縁部分（１０６）と、前縁部分（１０６）から長手方向に離間して配置された後縁部分（１０８）と、前縁部分（１０６）と後縁部分（１０８）との間に延びる横方向に対向する側壁（１０２，１０４）のペアと、を含む。各バッフル（４８）は、側壁（１０２，１０４）のペアのうちの１つの側壁（１０２，１０４）にわたって延びる音響パネル（１２０、１２２）を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンのための吸入システム（３８）であって、
入口ダクト（４０）と、
前記入口ダクト（４０）から下流側に配置されるサイレンサ組立体（４６）と、
前記サイレンサ組立体（４６）から下流側に配置される出口ダクト（４４）と、
を備え、前記サイレンサ組立体（４６）が、
ダクト（５０）と、
前記ダクト（５０）内に配置され、空気の流れに実質的に平行に配列される横方向に離間した複数のバッフル（４８）と、
を含み、
前記各バッフル（４８）が、
前縁部分（１０６）と、
前記前縁部分（１０６）から長手方向に離間して配置された後縁部分（１０８）と、
前記前縁部分（１０６）と前記後縁部分（１０８）との間に延びる横方向に対向する側壁（１０２，１０４）のペアと、
を有し、
前記各バッフル（４８）が、前記側壁（１０２，１０４）のペアのうちの１つの側壁（１０２，１０４）にわたって少なくとも部分的に延びる少なくとも１つの音響パネル（１２０、１２２）を含む、吸入システム（３８）。
【請求項２】
前記各バッフル（４８）の各側壁（１０２，１０４）が、複数のアパーチャ（１１４）を含み、該アパーチャ（１１４）のうちの１又はそれ以上が、前記音響パネル（１２０、１２２）の直ぐ下に配置される、請求項１に記載の吸入システム（３８）。
【請求項３】
前記各バッフル（４８）が、対向する側壁（１０２，１０４）間に横方向に定められるキャビティ（１１２）を含む、請求項１に記載の吸入システム（３８）。
【請求項４】
前記キャビティ（１１２）内に配置される音響材料（１１０）を更に備える、請求項３に記載の吸入システム（３８）。
【請求項５】
前記音響パネル（１２０、１２２）が、音響透過性材料（１１０）を含む、請求項１に記載の吸入システム（３８）。
【請求項６】
前記音響パネル（１２０、１２２）が、１．５ｄｂ未満の音レベル低減をもたらす音響透過性材料（１１０）を含む、請求項１に記載の吸入システム（３８）。
【請求項７】
前記音響パネル（１２０、１２２）が、１ｍｍ以下の表面粗さを有する、請求項１に記載の吸入システム（３８）。
【請求項８】
ガスタービンエンジンのための吸入システム（３８）であって、
入口ダクト（４０）と、
前記入口ダクト（４０）から下流側に配置される移行ダクト（５０）と、
前記移行ダクト（５０）から下流側に配置されるサイレンサ組立体（４６）と、
前記サイレンサ組立体（４６）から下流側に配置される出口ダクト（４４）と、
を備え、前記サイレンサ組立体（４６）が、
ダクト（５０）と、
前記ダクト（５０）内に配置され、空気の流れに実質的に平行に配列されるバッフル（４８）と、
を含み、
前記各バッフル（４８）が、
前縁部分（１０６）と、
前記前縁部分（１０６）から長手方向に離間して配置された後縁部分（１０８）と、
第２の側壁（１０４）から横方向に反対側に配置され、該第２の側壁（１０４）と共に前記前縁部分（１０６）と前記後縁部分（１０８）との間に延びる第１の側壁（１０２）と、
前記第１の側壁（１０２）の外面にわたって少なくとも部分的に延びる第１の音響パネル（１２０）と、
前記第２の側壁（１０４）にわたって少なくとも部分的に延びる第２の音響パネル（１２２）と、
を有する、吸入システム（３８）。
【請求項９】
前記第１の側壁（１０２）及び前記第２の側壁（１０４）の少なくとも一方が複数のアパーチャ（１１４）を含み、該アパーチャ（１１４）の少なくとも一部が、前記第１の音響パネル（１２０）又は前記第２の音響パネル（１２２）の直ぐ下に配置される、請求項８に記載の吸入システム（３８）。
【請求項１０】
前記バッフル（４８）が、前記第１の側壁（１０２）及び前記第２の側壁（１０４）の間に横方向に定められたキャビティ（１１２）を含む、請求項８に記載の吸入システム（３８）。
【請求項１１】
前記キャビティ（１１２）内に配置された音響材料（１１０）を更に備える、請求項１０に記載の吸入システム（３８）。
【請求項１２】
前記第１の音響パネル（１２０）又は前記第２の音響パネル（１２２）のうちの少なくとも１つが、音響透過性材料（１１０）を含む、請求項８に記載の吸入システム（３８）。
【請求項１３】
前記第１の音響パネル（１２０）又は前記第２の音響パネル（１２２）のうちの少なくとも１つが、音響透過性材料（１１０）を含む、請求項８に記載の吸入システム（３８）。
【請求項１４】
前記音響透過性材料（１１０）が、１．５ｄｂ未満の音レベル低減をもたらす、請求項１３に記載の吸入システム（３８）。
【請求項１５】
前記第１の音響パネル（１２０）又は前記第２の音響パネル（１２２）のうちの少なくとも１つが、１ｍｍ以下の表面粗さを有する、請求項８に記載の吸入システム（３８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、ガスタービン用の吸入システムに関する。より具体的には、本発明は、ガスタービン用の吸入システムのサイレンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは一般に、直列流れ順に、圧縮機、燃焼セクション、及びタービンを含む。詳細な構成において、ガスタービンは、入口から上流側に位置付けられた圧縮機への吸入システムを含む。吸入システムは、一般に、圧縮機の入口への流路を定める１又はそれ以上のダクトを含む。加えて、吸入システムは、種々のフィルタ、冷却コイル、湿分分離器、及び／又は他の装置を含むことができ、これらは、ガスタービンに流入する空気又は他の作動流体を清浄化又は調和するのに用いることができる。
【０００３】
特定の構成において、吸入システムは、吸入システムへの主入口と圧縮機の入口との間でダクトのセクション内に装着される複数のバッフルを含む。バッフルは、吸入空気流方向に対して長手方向に平行に整列することができ、一般に、ダクトを通って空気流が流れるときに該空気流により生成される環境ノイズを低減するサイレンサとして機能する。バッフルの少なくとも一部は、対応するバッフルの対向する側壁に沿って定められた小孔又は孔を含むことができる。対向する側壁間には、消音材料を配置することができる。
【０００４】
作動中、吸入空気流は、横方向に隣接するバッフル間に定められたギャップを長手方向に通過して、圧縮機の入口に向かう。小孔により、残響音波がバッフルの側壁を通過して消音材料に移行し、従って、空気流により生じる環境ノイズを低減することができる。一般に、小孔及び／又は消音材料は、吸入システムから発生する騒音の低減に効果的であるが、この小孔は、空気流が小孔を通過するときの摩擦損失及び／又は小孔への空気流漏洩に起因した吸入システム内での測定可能な圧力低下を生じさせる可能性がある。従って、改善された吸入システムが有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８，５７９，０７４号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、又は本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００７】
本発明の１つの実施形態は、ガスタービンエンジンのための吸入システムである。吸入システムは、入口ダクトと、入口ダクトから下流側に配置されるサイレンサ組立体と、サイレンサ組立体から下流側に配置される出口ダクトと、を含む。サイレンサ組立体は、ダクトと、該ダクト内に配置された複数の横方向に離間したバッフルと、を含むことができる。バッフルは、吸入システムを流れる空気の流れに実質的に平行に配列することができる。各バッフルは、前縁部分と、該前縁部分から長手方向に離間して配置された後縁部分と、前縁部分と後縁部分との間に延びる横方向に対向する側壁のペアと、を含む。各バッフルは、側壁のペアのうちの１つの側壁にわたって少なくとも部分的に延びる少なくとも１つの音響パネルを含む。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、ガスタービンエンジンのための吸入システムである。吸入システムは、入口ダクトと、該入口ダクトから下流側に配置される移行ダクトと、該移行ダクトから下流側に配置されるサイレンサ組立体と、該サイレンサ組立体から下流側に配置される出口ダクトと、を含む。サイレンサ組立体は、ダクトと、該ダクト内に配置され且つ吸入システムを流れる空気の流れに実質的に平行に配列されるバッフルと、を含む。バッフルは、前縁部分と、該前縁部分から長手方向に離間して配置された後縁部分と、第２の側壁から横方向に反対側に配置された第１の側壁と、を有する。第１及び第２の側壁は、前縁と後縁との間に延びる。サイレンサ組立体は更に、第１の側壁の外面にわたって少なくとも部分的に延びる第１の音響パネルと、第２の側壁にわたって少なくとも部分的に延びる第２の音響パネルと、を含む。
【０００９】
本発明はまた、ガスタービンを含む。ガスタービンは、吸入セクションと、吸入セクションから下流側に配置された圧縮機と、圧縮機から下流側に配置された燃焼セクションと、燃焼セクションから下流側に配置されたタービンと、を含む。吸入システムは、入口ダクトと、該入口ダクトから下流側に配置されるサイレンサ組立体と、該サイレンサ組立体から下流側に配置され且つ圧縮機と流体連通した出口ダクトと、を含む。サイレンサ組立体は、ダクトと、該ダクト内に配置され且つ入口ダクトから吸入システムを通って流れる空気の流れに実質的に平行に配列されるバッフルと、を含む。バッフルは、前縁部分と、該前縁部分から長手方向に離間して配置された後縁部分と、第２の側壁から横方向に反対側に配置された第１の側壁と、を有する。第１及び第２の側壁は、前縁と後縁との間に延びる。サイレンサ組立体は更に、第１の側壁の外面にわたって少なくとも部分的に延びる第１の音響パネルと、第２の側壁にわたって少なくとも部分的に延びる第２の音響パネルと、を含む。
【００１０】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１１】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの機能ブロック図。
【図２】図１に示すガスタービンの吸入セクションの例示的な吸入システムの側面図。
【図３】本発明の種々の実施形態による、図２に示す吸入システムに組み込むことができる例示的なサイレンサ組立体の上面図。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図３に示すサイレンサ組立体の例示的なバッフルの断面上面図。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態による第１の側壁を示す、図４に示されたバッフルの斜視図。
【図６】本発明の少なくとも１つの実施形態による第２の側壁を示す、図４に示されたバッフルの斜視図。
【図７】本発明の少なくとも１つの実施形態によるバッフルの第１の側壁にわたって延びる音響パネルを含む、図５に示されたバッフルの斜視図。
【図８】本発明の少なくとも１つの実施形態によるバッフルの第２の側壁にわたって延びる音響パネルを含む、図６に示されたバッフルの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な及び／又は同軸に整列された相対方向を指す。
【００１４】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本発明の例示的な実施形態は、一般に、例証の目的で陸上発電用ガスタービンのための吸入システムの関連で説明するが、本発明の実施形態は、請求項に特に記載のない限り、陸上発電用ガスタービンに限定されず、海洋又は航空用ガスタービンのようなあらゆるタイプのガスタービンのための何れかの吸入システムに適用できることは、当業者には理解されるであろう。
【００１５】
ここで図面を参照すると、複数の図面を通じて同じ参照符号が同じ要素を示し、図１は、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービン１０の機能ブロック図を示す。図示のように、ガスタービン１０は、一般に、吸入セクション１２を含み、該吸入セクションは、ガスタービンに流入する空気１４又は他の作動流体の流れを清浄化又は調和するために、一連のフィルタ、冷却コイル、湿分分離装置、及び／又は他の装置を含むことができる。空気１４は、吸入セクション１２から圧縮機セクションに流れ、ここで圧縮機１６は、空気１４に運動エネルギーを漸次的加えて、圧縮空気１８を生成する。
【００１６】
圧縮空気１８は、燃料供給システム２２からの燃料２０と混合され、１又はそれ以上の燃焼器２４内で可燃性混合気を形成する。可燃性混合気が燃焼して、高温高圧及び高速度の燃焼ガス２６を生成する。燃焼ガス２６は、タービンセクションのタービン２８を通って流れ、仕事を生成する。例えば、タービン２８は、シャフト３０に接続され、タービン２８の回転により圧縮機１６を駆動して、圧縮空気１８を生成するようにすることができる。或いは、又はこれに加えて、シャフト３０は、電力生成のためタービン２８を発電機（図示せず）に接続することができる。タービン２８からの排気ガス３２は、タービン２８から下流側にある排気スタック３６にタービン２８を接続する排気セクション３４を通って流れる。排気セクション３４は、例えば、環境に放出する前に排気ガス３２から追加の熱を清浄化及び抽出する熱回収蒸気発生器（図示せず）を含むことができる。
【００１７】
図２は、図１に示すようにガスタービン１０用の吸入セクション１２の例示的な吸入システム３８の側面図を示す。図２に示すように、吸入システム３８は、周囲環境から空気１４の流れを受け取るよう構成された主入口部分又はダクト４０と、主入口部分４０から下流側に位置付けられる移行ダクト４２と、移行ダクト４２から下流側に位置付けられる出口ダクト４４と、を含むことができる。出口ダクト４４は、圧縮機１６への入口と流体連通している。
【００１８】
種々の実施形態において、吸入システム３８は、主入口部分４０及び／又は移行ダクト４２から下流側に配置されるサイレンサ組立体４６を含む。図３は、本発明の種々の実施形態によるサイレンサ組立体４６の上面図を示す。特定の実施形態において、図３に示すように、サイレンサ組立体４６は、破線で示されるように、ダクト５０内に配置又は収容される複数のバッフル４８を含む。バッフル４８は、図３において、線５２で示される長手方向及び線５４で示される横方向に延びる。バッフル４８はまた、図に示されるダクト５０内のダクト底壁５８とダクト上壁６０との間で線５６で示される半径方向に延びる。バッフル４８は、ダクト５０内で、吸入システム３８を流れる空気１４の流れに略平行に延びる。隣接するバッフル４８は、互いに横方向に離間して配置されて、これらの間に流れギャップ６２を形成する。１つの実施形態において、隣接するバッフル４８は、横方向に約５インチ離れて配置される。
【００１９】
図４は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、複数のバッフル４８の例示的なバッフル１００の断面上面図である。バッフル１００は、図３に例示した多数のバッフル４８を代表的なものとすることができる。少なくとも１つの実施形態において、バッフル１００は、横方向に対向する側壁１０２、１０４のペアを含む。側壁１０２、１０４は、バッフル１００の前方キャップ又は前縁部分１０６と、バッフル１００の後方キャップ又は後縁部分１０８との間で長手方向に延びる。側壁１０２、１０４は、吸入システム３８内の環境に好適なあらゆる材料から作ることができる。例えば、側壁１０２、１０４は、アルミナ、鋼鉄、又は炭素繊維から形成することができる。バッフル１００は、ダクト５０内に適合するようなサイズ又は形状にすることができる。１つの実施形態において、バッフル１００は、横方向に約９６インチ、長手方向に約６インチにわたって延びる。
【００２０】
音響材料すなわち消音材料１１０は、側壁１０２、１０４間に形成されたキャビティ１１２内に設けられる。消音材料１１０は、音波を吸収する目的に好適なあらゆる消音材料１１０から構成することができる。例えば、消音材料１１０は、グラスウール板、音響発泡体（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｆｏａｍ）、又は音響スプレーを含むことができる。
【００２１】
図５は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、側壁１０２を示すバッフル１００の斜視図を示す。図６は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、側壁１０４を示すバッフル１００の斜視図を示す。特定の実施形態において、全体として図４、５及び６に示すように、側壁１０２、１０４のうちの少なくとも１つは、側壁１０２、１０４のそれぞれの外面１１６、１１８に沿ってそれぞれ定められる小孔、孔、又はアパーチャ１１４を含む。特定の実施形態において、アパーチャ１１４は、略円形又は長円形である。特定の実施形態において、アパーチャ１１４は、略円形又は長円形である。他の実施形態において、アパーチャ１１４の１又はそれ以上は、方形、三角形、矩形、又は何れかの好適な形状を有することができる。アパーチャ１１４は、音波がバッフル１００の側壁１０２、１０４を通ってキャビティ１１２内に移動するための音響経路を提供又は定める。このようにして、消音材料１１０によって音波を吸収することができる。
【００２２】
種々の実施形態において、図４に示すように、バッフル１００は、側壁１０２、１０４それぞれの外面１１６、１１８にわたって延びる１又はそれ以上の音響パネル又はラップ１２０、１２２を含む。特定の実施形態において、音響パネル１２０、１２２は、後縁１０８に向かって及び／又は後縁１０８の周りに延びることができる。図７は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、音響パネル１２０で覆われた側壁１０２を示すバッフル１００の斜視図を示す。図８は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、音響パネル１２０で覆われた側壁１０４を示すバッフル１００の斜視図を示す。
【００２３】
図４、７、及び８に示すように、音響パネル１２０、１２２は、図４、５及び６に示すアパーチャ１１４にわたって延び及び／又は該アパーチャ１１４を覆い、従って、非被覆の側壁１０２、１０４の外面１１６、１１８と比べて、実質的に流体力学的に円滑な外面１２４、１２６をバッフル１００にもたらす。結果として、非被覆の外面１１６、１１８に沿って配置されたアパーチャ１１４により通常は生成される摩擦損失が低減され、すなわち、非被覆の外面１１６、１１８にわたって空気１４が流れるときに通常発生する圧力低下が減少する。
【００２４】
特定の実施形態において、音響パネル１２０、１２２は、音響透過性材料を含む。１つの実施形態において、音響透過性材料は、バッフル１００にわたって流れる空気１４の粘性底層内にあるように１ｍｍ以下の外面粗度（表面粗さ）を有する。１つの実施形態において、音響透過性材料を通過した音レベル低減は、１．５ｄｂ以下となる。音響パネル１２０、１２２の１又はそれ以上は、限定ではないが、バージニア州リッチモンド、グルノーブルロード２４２０番所在のＡｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓから商業的に入手可能なＦＲ４００，ＦＲ９０，ＦＲ６００，ＦＲ９００又はＦＲ７０００シリーズ音響構造物のような音響構造物を含むことができる。
【００２５】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を含む場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２６】
２８  タービン
３８  吸入システム
４０  入口ダクト
出口ダクト（４４
４６  サイレンサ組立体
４８  バッフル
５０  ダクト
１００  バッフル
１０２、１０４  側壁
１１４  アパーチャ
１１６、１１８  外面
１２０  音響パネル
１２０、１２２  音響パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017036727.tif 000007
【図６】
2017036727.tif 000008
【図７】
2017036727.tif 000009
【図８】
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【外国語明細書】
2017036727000001.pdf