JP2015055247A - ロードカバー - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービンエンジン１０の回転子１４と発電機１５との間のカップリング２０のためのロードカバー３０を提供する。【解決手段】ロードカバー３０は、回転子１４の周りに配置されたガード３１と、ガード３１の周囲に配置されて円周方向に増加する領域の環状燃焼室３３を形成するバッフル３２とを含む。バッフル３２は、環状燃焼室３３の出口３５にスクープ要素３６を含む。【選択図】図１

Description

本明細書において開示される主題は、ガスタービンの回転子と発電機との間のカップリングを囲むロードカバー（ｌｏａｄ ｃｏｖｅｒ）に関し、より詳細には、音波の減衰および通気流をもたらすとともに、ガスタービンの回転子と発電機との間のカップリングを囲むロードカバーに関する。

ガスタービンエンジンにおいては、燃焼ガスが、燃焼器から下流に配置されたタービンセクション内で膨張して、機械的エネルギーを発生させる。この機械的エネルギーにより、タービンセクションを通って延在する回転子がタービンセクションの長手軸線の周りで回転する。回転子は、タービン、圧縮機および発電機を通って延在するので、回転子の回転により、圧縮機が燃焼での使用のために入口ガスを圧縮し、発電機が回転子の回転を電気出力に変換する。

上述の構成では、音波および通気の問題の源は、回転子が発電機に接続し、または発電機に結合する配置である場合がある。場合によっては、この領域は、冷却流を生成するとともにフロー制御機能を有する固定したダクトを有するが、一般に音波の減衰能力に欠ける。この音波能力の欠如は、効率低下、性能劣化および経済的コストをもたらすおそれがある。

米国特許出願公開第２０１２／０２４４３９２号明細書

本発明の一態様によると、ガスタービンエンジンの回転子と発電機との間のカップリングのためのロードカバーが提供される。このロードカバーは、円周方向に増加する領域の環状燃焼室を形成するために、回転子の周囲に配置されたガードと、ガードの周囲に配置されたバッフルとを含む。このバッフルは、環状燃焼室の出口にスクープ要素を含む。

本発明の別の態様によると、ガスタービンエンジンの回転子と発電機との間のカップリングのためのロードカバーが提供され、このロードカバーは円周方向に増加する領域の環状燃焼室を形成するために、回転子の周りに配置されたガードと、ガードの周囲に配置されたバッフルとを含む。このバッフルは、入口により流体が環状燃焼室に入ることが可能な該入口を環状燃焼室の下側部分に画定するとともに、出口から流体が回転子の回転により、環状燃焼室の外へ強制的に出される該出口を、環状燃焼室の上側部分に画定するように形成される。バッフルは、環状燃焼室から出る流体を誘導するように構成されたスクープ要素を出口に含む。

本発明のさらに別の態様によると、ガスタービンエンジンが提供され、このガスタービンは、タービンセクション内で燃焼ガスの膨張が機械的エネルギーを発生させる該タービンセクションと、タービンセクションを通って延在する回転子であって、機械的エネルギーにより回転駆動が可能である回転子と、発電機を通って回転子が延在する該発電機であって、回転子の回転から電気を発生させるように構成された発電機と、回転子と発電機との間のカップリングのロードカバーとを含む。ロードカバーは、円周方向に増加する領域の環状燃焼室を形成するように、回転子の周りに配置されたガードと、ガードの周囲に配置されたバッフルとを含む。バッフルは、環状燃焼室の出口にスクープ要素を含む。

これらのおよび他の有利な点および機能は、図面と併せて取り入れられた以下の記載からより明白になるであろう。

本発明とみなされる主題は、本明細書の結論において特許請求の範囲に具体的に指摘されるとともに明確に言明される。本発明の前述のおよび他の機能および有利な点は、添付の図面と併せて取り入れられた以下の詳細な記載から明らかである。

実施形態によるガスタービンエンジンの概略図である。 実施形態によるロードカバーの斜視図である。 実施形態によるロードカバーの側面図である。 線４−４に沿った、図３のロードカバーの軸方向図である。 図４の、囲まれた部分の拡大図である。

詳細な記載により、例として、図面を参照して有利な点および機能と併せて本発明の実施形態が説明される。

以下に説明するように、ガスタービンの回転子と発電機との間のカップリングを囲むロードカバーが提供される。ロードカバーは、音波および流量の制御機能を有する。音波の機能はロードカバーの騒音発生を限定し、流量制御機能は周囲空気の冷却流を確保し、この冷却流はロードカバーの内側でカップリングの回転により生成される。

図１をを参照するとガスタービンエンジン１０が提供され、このガスタービンエンジン１０は圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービンセクション１３とを含む。圧縮機１１は入口空気を圧縮するように構成され、燃焼器１２は圧縮入口空気を燃料と混合して燃焼器の内部でその混合物を燃焼させるように構成される。この燃焼は高い温度と、燃焼器１２から下流に配置されたタービンセクション１３の方に向けられた高圧力動作流体とを生成する。タービンセクション１３の内部では、動作流体は膨張して機械的エネルギーが発生し、この機械的エネルギーにより圧縮機１１およびタービンセクション１３を通って延在する回転子１４が回転する。回転子１４の回転は、圧縮機１１の動作を駆動する。

図１〜図４を参照すると、ガスタービンエンジン１０は、発電機１５と、カップリング２０とをさらに含む。回転子１４は、タービンセクション１３の外へ延在するとともにカップリング２０を介して発電機１５に回転可能に結合され、これにより回転子１４の回転により発電機１５が負荷へ印加するための電気が発生する。

図１〜図４に示すように、ロードカバー３０が、カップリング２０を取り囲むために、回転子１４と発電機１５との間のカップリング２０に設けられている。ロードカバー３０は、発電機１５の軸方向の表面１５０に当接し、または最も近くに配置されるとともに、回転子１４の周りに配置されたガード３１と、バッフル３２とを含む。ロードカバー３０は、発電機１５接地ブラシ、および２重のミネラルウール層のためのアクセスハッチを有する壁構造と、音波の減衰のための、ビニールが装着された隔壁構造とをさらに含んでもよい。

ガード３１およびバッフル３２は、軸線方向に、あるいは軸線方向の表面１５０から長さまたは距離Ｄだけ軸線方向に離れて延在し（図３を参照）、長さまたは距離Ｄは、いずれにしてもロードカバー３０の軸線の長さを定義する。バッフル３２はガード３１の周りに配置されて、ガード３１の外側表面３１０とバッフル３２の内側表面３２０との間に環状燃焼室３３を形成する。バッフル３２は、環状燃焼室３３の底部部分に入口３４を画定し、環状燃焼室３３の上部部分に出口３５を画定するようにさらに形成される。バッフル３２は出口３５にスクープ要素３６を含む。

実施形態によると、ガード３１はほぼ管状要素３１１として設けられてもよく、バッフル３２の内側表面３２０は、ロードカバー３０を軸方向に通り回転子１４に沿って定義される中心軸線３７の周りで曲がっていてもよい。内側表面３２０の曲率は、増加する曲率半径を有する。増加する曲率半径は、円周方向に増加する領域を有する環状燃焼室３３を与え、環状燃焼室３３を通って、周囲空気から取り出された冷媒などの流体が流れることができる。さらなる実施形態によると、円周方向に増加する領域は、出口３５および環状燃焼室３３の上部部分に最も近い約１２：００の位置から、入口３４および環状燃焼室３３の底部部分に最も近い６：００の位置を通り越して、１２：００の位置に戻って測定される。

流体が、周囲空気から取り出された冷媒を含むところでは、周囲空気は入口３４を介して環状燃焼室３３にに入り、出口３５を介して環状燃焼室３３を出てもよい。回転子１４の回転は、空気流をガード３１の外側表面３１０の周囲で、かつ環状燃焼室３３を通って駆動する（または、むしろ引っ張る）。バッフル３２の内側表面３２０の増加する曲率半径により与えられる環状燃焼室３３の円周方向に増加する領域により、空気は、空気が環状燃焼室３３を通って駆動される（または、引っ張られる）とき膨張し、これにより入口３４を介した追加の流体の進入が促進される。

バッフル３２は、上部部分３２２および下側部分３２３を有するハウジング３２１として形成される。上部部分３２２は、出口３５と流体連通して配置された出口経路３２４を画定するように形成され、出口３５が出口経路３２４の端部に配置されている。下側部分３２３は、入口３４と流体連通するように配置された入口経路３２５を画定するように形成され、入口３４が入口経路３２５の端部に配置されている。図４に示すように、出口経路３２４は蛇行出口経路３２６を含み、入口経路３２５は蛇行入口経路３２７を含む。蛇行出口経路３２６および蛇行入口経路３２７は、バッフル３２の空気の圧力を低減するとともにバッフル３２を通る空気流に関連する騒音を低減するする働きをする。このようにして、蛇行出口経路３２６および蛇行入口経路３２７の少なくとも一方または両方が、ロードカバー３０に対する消音器の働きをしてもよい。

スクープ要素３６は、ガード３１に沿って軸方向に延在するとともに曲面３６０を含む。曲面３６０は、空気が、環状燃焼室３３の端部から、出口３５を通って出口経路３２４の中に流れるのを容易にする。すなわち、スクープ要素３６は、環状燃焼室３３から出る流体を誘導するように構成される。このために、スクープ要素３６は、曲線または直線の構成で環状燃焼室３３の中に延在してもよい。スクープ要素３６が曲がっているところでは、湾曲はバッフル３２の内側表面３２０の湾曲から反対側の方向に向いていてもよい。実施形態によると、曲がったスクープ要素３６の曲率半径は約５０ｍｍであってもよいが、このことが必要とされることは全くなく、また決して本開示の範囲を限定するものと理解されるべきではない。

本発明は限られた数の実施形態のみに関連して詳細に説明されているが、本発明はそのような開示された実施形態に限定されないことを容易に理解すべきである。むしろ、本発明は、これまで説明されていない、任意の数の変形、変更、置換また均等な構成を実現するように修正することができるが、これらは、本発明の精神および範囲と同等である。さらに、本発明の様々な実施形態が説明されているが、本発明の態様は、記載された実施形態のうちのいくつかのみを含み得ることを理解されたい。したがって、本発明は前述の記載に限定されるるとみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲にのみ限定される。

１０ ガスタービンエンジン
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービンセクション
１４ 回転子
１５ 発電機
１５０ 軸方向の表面
２０ カップリング
３０ ロードカバー
３１ ガード
３１０ 外側表面
３１１ 管状要素
３２ バッフル
３２０ 内側表面
３２１ ハウジング
３２２ 上部部分
３２３ 下側部分
３２４ 出口経路
３２５ 入口経路
３２６ 蛇行出口経路
３２７ 蛇行入口経路
３３ 環状燃焼室
３４ 入口
３５ 出口
３６ スクープ要素
３６０ 曲面
３７ 中心軸線

Claims (10)

1. ガスタービンエンジン（１０）の回転子（１４）と発電機（１５）との間のカップリング（２０）のためのロードカバー（３０）であって、
   前記回転子（１４）の周りに配置されたガード（３１）と、
   前記ガード（３１）の周囲に配置されて円周方向に増加する領域の環状燃焼室（３３）を形成するバッフル（３２）と
   を備え、
   前記バッフル（３２）は前記環状燃焼室（３３）の出口（３５）にスクープ要素（３６）を備えるロードカバー（３０）。
2. 前記ガード（３１）は、管状要素（３１１）を備える請求項１に記載のロードカバー（３０）。
3. 前記バッフル（３２）の内側表面（３２０）は中心軸線（３７）の周りで曲がっており、かつ増加する曲率半径を有する請求項１に記載のロードカバー（３０）。
4. 前記バッフル（３２）は、前記環状燃焼室（３３）の上部部分に前記出口（３５）を画定するとともに、前記環状燃焼室（３３）の下側部分に前記入口（３４）を画定するように形成される請求項１に記載のロードカバー（３０）。
5. 前記バッフル（３２）は、
   前記出口（３５）と連通して配置された出口経路（３２４）を画定するように形成された上部部分（３２２）と、
   前記入口（３４）と連通して配置された入口経路（３２５）を画定するように形成された下側部分（３２３）と
   を備える請求項４に記載のロードカバー（３０）。
6. 前記出口経路（３２４）および入口経路（３２５）は蛇行経路（３２６、３２７）を備える請求項５に記載のロードカバー（３０）。
7. 前記スクープ要素（３６）は、前記ガード（３１）に沿って軸線方向に延在する請求項１に記載のロードカバー（３０）。
8. 前記スクープ要素（３６）は、前記バッフル（３２）の曲面から反対側の方向に曲がっている曲面（３６０）を備える請求項１に記載のロードカバー（３０）。
9. ガスタービンエンジン（１０）の回転子（１４）と発電機（１５）との間のカップリング（２０）のためのロードカバー（３０）であって、
   前記回転子（１４）の周りに配置されたガード（３１）と、
   前記ガード（３１）の周囲に配置されて、円周方向に増加する領域の環状燃焼室（３３）を形成するバッフル（３２）と
   を備え、
   前記バッフル（３２）は、入口（３４）により流体が前記環状燃焼室（３３）に入ることが可能な前記入口（３４）を前記環状燃焼室（３３）の下側部分に画定するとともに、出口（３５）から前記流体が回転子（１４）の回転により、前記環状燃焼室（３３）の外へ強制的に出される前記出口（３５）を、前記環状燃焼室（３３）の上側部分に画定するように形成され、
   前記バッフル（３２）は、前記環状燃焼室（３３）から出る流体を誘導するように構成されたスクープ要素（３６）を前記出口（３５）に備えるロードカバー（３０）。
10. ガスタービンエンジン（１０）であって、
    タービンセクション（１３）内で燃焼ガスの膨張が機械的エネルギーを発生させる前記タービンセクション（１３）と、
    前記タービンセクション（１３）を通って延在する回転子（１４）であって、前記機械的エネルギーにより回転駆動が可能である回転子（１４）と、
    発電機（１５）を通って前記回転子（１４）が延在する前記発電機（１５）であって、前記回転子（１４）の回転から電気を発生させるように構成された発電機（１５）と、
    前記回転子（１４）と前記発電機（１５）との間のカップリング（２０）のロードカバー（３０）であって、前記回転子（１４）の周りに配置さたガード（３１）、および前記ガード（３１）の周囲に配置されて円周方向に増加する領域の環状燃焼室（３３）を形成するバッフル（３２）を備え、前記バッフル（３２）が、前記環状燃焼室（３３）の出口（３５）でスクープ要素（３６）を備えるロードカバー（３０）と
    を備えるガスタービンエンジン（１０）。