JP2017150483A - アクティブhpc間隙制御 - Google Patents
アクティブhpc間隙制御 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017150483A JP2017150483A JP2017023706A JP2017023706A JP2017150483A JP 2017150483 A JP2017150483 A JP 2017150483A JP 2017023706 A JP2017023706 A JP 2017023706A JP 2017023706 A JP2017023706 A JP 2017023706A JP 2017150483 A JP2017150483 A JP 2017150483A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling air
- compressor
- gas turbine
- turbine engine
- compressor casing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
- F01D11/24—Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
【課題】ガスタービンエンジンに関し、圧縮機ケースのアクティブな冷却を用いて圧縮機間隙を制御する方法及びシステムを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン間隙制御システム100は、冷却空気入口ポート124から冷却空気出口ポート136へ延びる冷却空気通路200を含む。冷却空気入口ポート及び出口ポートは、圧縮機ケーシング80の外面126に形成され、冷却空気通路は、冷却空気入口ポートから、フランジ継手、圧縮機ケーシングリングの半径方向外面、及びコネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つへ半径方向内向きに延び、半径方向外面に沿って後方にさらに延び、冷却空気出口ポート136へ半径方向外向きにさらに延びる。冷却空気を冷却空気通路200に選択的に供給することにより、ロータ先端間隙134が制御され、内側バンドと圧縮機のロータスプール54との間の段間シール間隙69が制御される。【選択図】図3
Description
本開示の分野は、全体的には、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、圧縮機ケースのアクティブな冷却を用いて種々の飛行段階における圧縮機間隙を制御するための方法及びシステムに関する。
ガスタービンエンジンは、一般に、流入空気流を圧縮して燃焼器に送るための複数の圧縮機段を含む。ロータブレード及び圧縮機ケーシングは、地上運転、離陸及び巡航などの種々の運転段階の間、様々な温度に曝され、その結果、これらの圧縮機構成要素の熱膨張又は収縮がもたらされる。一般に、圧縮機段の構成要素は、離陸時の推力発生を強化するため、最小のロータ先端間隙及び段間シール間隙を有した状態で作動するように設計されている。しかしながら、巡航状態の間、圧縮機段の動作温度は離陸時よりも低く、その結果、圧縮機構成要素の熱収縮が原因で大きい間隙がもたらされる。ロータ先端間隙及び段間シール間隙が大きいと、巡航状態におけるガスタービンエンジンの作動効率が低下する。離陸状態におけるガスタービンエンジンの動作に影響を与えることなく、巡航状態におけるロータ先端間隙及び段間シール間隙を低減させることで、離陸状態における推力発生への影響を最小限にして、巡航状態におけるガスタービンエンジンの燃料効率を高めることができる。
一実施形態において、ガスタービンエンジン間隙制御システムは、冷却空気入口ポートから冷却空気出口ポートへ延びる冷却空気通路を含む。冷却空気入口ポート及び冷却空気出口ポートは、圧縮機の圧縮機ケーシングの外面に形成され、且つこの外面上に軸方向に離間される。冷却空気通路は、冷却空気入口ポートから、フランジ継手、圧縮機ケーシングリングの半径方向外面、及びコネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つへ半径方向内向きに延びる。冷却空気通路は、コネクタケース及び圧縮機ケーシングリングの半径方向外面に沿って後方にさらに延びる。冷却空気通路は、冷却空気出口ポートへ半径方向外向きにさらに延びる。冷却空気を冷却空気通路に選択的に供給することにより、圧縮機のロータブレードのロータ先端と圧縮機ケーシングリングの内面との間のロータ先端間隙が制御され、内側バンドと圧縮機のロータスプールとの間の段間シール間隙がさらに制御される。ロータブレードは、ロータスプールに取り付けられたロータブレードプラットフォームの流路内面から圧縮機ケーシングリングの内面に向けて半径方向外向きに延び、内面に近接するロータ先端で終端する。複数のステータベーンの各々は、外側バンドの半径方向内面から半径方向内向きに延び、内側バンドで終端する。外側バンドは、隣接する外側バンドに軸方向に接触した状態で、圧縮機ケーシングリングに半径方向に結合するように構成される。フランジ継手は、圧縮機ケーシングリング及びコネクタケースに結合するように構成される。圧縮機ケーシングリングは、フランジ部分に軸方向に隣接するコネクタケースの半径方向外向きに延びる取り付けフランジに結合されるように構成された、半径方向外向きに延びるフランジ部分を含む。
別の実施形態において、ガスタービンエンジンの圧縮機を選択的に冷却する方法は、複数の選択可能な冷却空気供給源の1つから冷却空気流を受け取ることと、冷却空気流を、圧縮機の圧縮機ケーシング内の冷却空気通路に沿って送ることとを含む。冷却空気通路は、フランジ継手、コネクタケースの半径方向外面、及び圧縮機ケーシングリングの半径方向外面のうちの少なくとも1つに隣接する。
付加的な実施形態において、ガスタービンエンジンは、圧縮機ケーシングを含む圧縮機を含む。圧縮機ケーシングは、少なくとも1つの軸方向に隣接する圧縮機ケーシングリングに結合された少なくとも1つのコネクタケースを含む。ガスタービンエンジンは、圧縮機ケーシングを選択的に冷却するように構成されたガスタービンエンジン間隙制御システムをさらに含む。ガスタービンエンジン間隙制御システムは、少なくとも1つの供給源の1つから冷却空気を供給するように少なくとも1つの弁に作動可能に結合された、少なくとも1つの冷却空気供給源を含む。少なくとも1つの弁は、圧縮機ケーシングの外面に形成された冷却空気通路の冷却空気入口ポートに作動可能に結合される。冷却空気通路は、冷却空気入口ポートから、フランジ継手、圧縮機ケーシングリングの半径方向外面、及びコネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つに隣接した通路を通って延び、且つ圧縮機ケーシングの外面に形成された冷却空気出口ポートへさらに延びる。少なくとも1つの弁の1つが開放されると、少なくとも1つの供給源の1つからの冷却空気は、空気通路を通って方向付けられ、これにより圧縮機ケーシングが冷却される。
別の付加的な実施形態において、ガスタービンエンジン間隙制御システムが、冷却空気入口ポートから冷却空気出口ポートへ延びる冷却空気通路を含む。冷却空気入口ポート及び冷却空気出口ポートは、圧縮機の圧縮機ケーシングの外面に形成され、さらに圧縮機ケーシングの外面上に軸方向に離間される。冷却空気通路は、冷却空気入口ポートから、フランジ継手、圧縮機ケーシングリングの半径方向外面、及びコネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つへ半径方向内向きに延びる。冷却空気通路は、コネクタケース及び圧縮機ケーシングリングの半径方向外面に沿って後方にさらに延びる。冷却空気通路は、冷却空気出口ポートへ半径方向外向きにさらに延びる。冷却空気を冷却空気通路に選択的に供給することにより、圧縮機のロータブレードのロータ先端と圧縮機ケーシングリングの内面との間のロータ先端間隙が制御され、内側バンドと圧縮機のロータスプールとの間の段間シール間隙がさらに制御される。
本開示のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、図面全体を通じて同じ参照符号が同じ要素を示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むと、より良く理解されるであろう。
図1、図2、図3、図4、図5、図6及び図7は、本明細書で説明されるシステム及び方法の例示的な実施形態を示す。
種々の実施形態の特定の特徴は一部の図面で示され、他の図面では示されない場合があるが、これは便宜上のことに過ぎない。何れかの図面の何れかの特徴は、他の何れかの図面の何れかの特徴と組み合わせて参照及び/又は特許請求することができる。
別途指示されていない限り、本明細書で示される図面は、本開示の実施形態の特徴を例証するものとする。これらの特徴は、本開示の1つ又はそれ以上の実施形態を含む幅広い種類のシステムで適用可能であると考えられる。従って、図面は、本明細書で開示される実施形態の実施に必要とされる、当業者には公知の従来の全ての特徴を含むことを意図するものではない。
以下の明細書及び請求項において、幾つかの用語を参照するが、これらは以下の意味を有すると定義される。
単数形「a」、「an」、及び「the」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。
「任意」又は「場合により」とは、それに続いて記載されている事象又は状況が起こってもよいし起こらなくてもよいことを意味し、その記載はその事象が起こる場合と起こらない場合とを含む。
本明細書及び請求項全体を通じて本明細書で使用される近似表現は、関連する基本的機能の変更をもたらすことなく、許容範囲内で変わることのできるあらゆる定量的表現を修飾するのに適用することができる。従って、「約」及び「実質的に」などの1又は複数の用語により修飾される値は、指定される厳密な値に限定されるものではない。少なくとも幾つかの事例において、近似表現は、値を測定するための計器の精度に対応することができる。ここで、及び明細書及び請求項全体を通じて、範囲限界は組み合わせること及び/又は置き換えることが可能であり、このような範囲は、前後関係又は表現がそうでないことを示していない限り、識別され、ここに包含される部分範囲全てを含む。
以下の詳細な説明は、本開示の実施形態を、限定ではなく例証として示す。本開示は、固定部材と、固定部材内に形成されるダクト内で回転軸の周りに回転する回転部材とを含む本体の固定部材を冷却するための方法及びシステムに対して一般的に応用されることが企図される。1つの例示的な実施形態において、本体はガスタービンエンジンであり、固定部材はガスタービンエンジンの圧縮機の圧縮機ケーシングであり、回転部材は、圧縮ケーシング内で形成されるダクト内で回転軸の周りに回転するロータである。ガスタービンエンジン間隙制御システム、及び本体の固定部材を冷却する方法の種々の実施形態が、この例示的な実施形態に関して説明されるが、ガスタービンエンジン間隙制御システム及び方法は、制限なく本明細書に定められるようないずれかの本体の固定部材を冷却するのに好適であることが理解される。
本明細書で説明されるガスタービンエンジン間隙制御システムの実施形態は、冷却空気を、ガスタービンエンジンの圧縮機の少なくとも1つの圧縮機ケーシング内に形成される冷却空気通路を通って送る。ガスタービンエンジン間隙制御システムは、冷却空気を、少なくとも1つの供給源の1つから圧縮機ケーシング内に形成された冷却空気通路に選択的に供給するために、少なくとも1つの対応する弁に作動可能に結合された少なくとも1つの冷却空気供給源を含む。本明細書で説明されるガスタービンエンジン間隙制御システムは、冷却空気を、圧縮機ケーシングの冷却空気通路を通って送るように構成され、それにより、少なくとも1つの対応する弁のうちの1つの弁が開放されると、圧縮機ケーシングが選択的に冷却される。圧縮機ケーシングの選択的冷却は、圧縮機の隣接する要素間の少なくとも2つの間隙:すなわち、ロータブレードのロータ先端と隣接する圧縮機ケーシングリングの内面との間のロータ先端間隙及びベーン組立体の内側バンドと圧縮機のロータスプールとの間の段間シール間隙の制御が可能になる。
本明細書で説明されるガスタービンエンジン間隙制御システムは、ガスタービンエンジンの圧縮機の構成要素を冷却する公知の方法に優る利点を提供する。より具体的には、ガスタービンエンジン間隙制御システムは、ガスタービンエンジンが巡航状態で動作しているとき、圧縮機ケースの選択的な冷却を可能にする。使用中、ガスタービンエンジン間隙制御システムは、これらに限定されるものではないが、地上走行、離陸及びサージ状態を含む幾つかの状態下で動作するときに無効にすることができ、それにより、圧縮機ケーシングが拡張して、ロータブレードの熱及び弾性伸長、並びに圧縮機のロータスプール/ディスクの膨張を吸収することが可能になり、最も制限的な間隙状態での動作に適した圧縮機間隙をもたらす。ガスタービンエンジンが巡航状態で動作しているとき、ガスタービンエンジン間隙制御システムをアクティブにして、圧縮機ケーシングを選択的に冷却し、圧縮機ケーシングが収縮するようにすることができる。圧縮機ケーシングが収縮すると、圧縮機のロータブレード先端間隙及び段間シール間隙、又は段間シールのない圧縮機設計においてはロータスプールに対するベーン先端間隙が低減し、それにより、ガスタービンエンジンの作動効率が向上し、ガスタービンエンジンによる全体的な燃料の使用が低減する。
図1は、ファン組立体12、高圧圧縮機14及び燃焼器16を含むガスタービンエンジン10の概略図である。エンジン10はまた、高圧タービン18、低圧タービン20及びブースタ22も含む。ファン組立体12は、ロータディスク26から半径方向外向きに延びるファンブレード24のアレイを含む。エンジン10は、吸気側28及び排気側30を有する。
作動中、空気はファン組立体12を通って流れ、加圧空気は、高圧圧縮機14に供給される。高加圧空気が、燃焼器16に送られる。燃焼器16からの空気流32はタービン18及び20を駆動し、タービン20はファン組立体12を駆動する。種々の実施形態において、圧縮機14は、1つ又はそれ以上の圧縮機段(図示せず)を含むことができる。
図2は、ガスタービンエンジン10の圧縮機40の一部の断面図である。図2に示される例示的な実施形態において、圧縮機40は、高圧圧縮機である。圧縮機40は、複数のロータ組立体42、複数のステータベーン組立体44及び圧縮機ケーシング80を含み、これらは互いに結合されて圧縮機40を通る流路46を定める。具体的には、圧縮機40は複数の段を含み、各段は、ロータ組立体42と、ステータベーン組立体44とを含む。各ステータベーン組立体44は、ロータブレード50の隣接する列の間で交互に入り込む。この構成において、圧縮機流路46は、複数の交互に入り込んだステータベーン70及びロータブレード50を含む。圧縮機段は、空気などの駆動流体又は作動流体と協働するように構成され、駆動流体は、後続する段において圧縮される。
例示的な実施形態において、各ロータ組立体42は、複数のロータブレード50を含み、その1つが図5に示される。より具体的には、各ロータブレード50は、ロータブレードプラットフォーム58とロータ先端60との間をロータスプール54から半径方向外向きに延びる。各ロータブレード50の各ロータ先端60は、圧縮機ケーシングリング41の半径方向内面92のすぐ内側で終端し、その結果、ロータ先端60と隣接する圧縮機ケーシングリング41の半径方向内面92との間の隔離距離として本明細書で定められるロータ先端間隙134がもたらされる。
図2及び図6を参照すると、各ステータベーン組立体44は、内側バンド66、外側バンド68及びステータベーン70を含む。ステータベーン70は、外側バンド68の半径方向内面78から内側バンド66へ半径方向内向きに延びる。各外側バンド68は、上流取り付けフランジ72と、下流取り付けフランジ74と、それらの間に延びるバンド本体76とを含む。図2に示されるように、外側バンド取り付けフランジ72及び74は、圧縮機ケーシング80の隣接する圧縮機ケーシングリング41上の対応するフック組立体94に結合する。駆動流体が段から段へと圧縮される際に、外側バンド68の半径方向内面78(図6参照)は、圧縮機ケーシングリング41の対応する半径方向内面92(図5参照)と共に、流路46を囲むダクト壁61を形成する。駆動流体が段から段へ圧縮される際に、ステータベーン組立体44の内側バンド66(図6参照)及びブレードプラットフォーム58の流路内面62(図5参照)は協働して、流路46を方向付ける半径方向内面の少なくとも一部を定める。
図7を参照すると、別の実施形態において、各ステータベーン組立体44は、外側バンド68及びステータベーン70を含むが、図6に示される段間シール組立体64を含む必要はない。この実施形態において、ステータベーン70は、外側バンド68の半径方向内面78から半径方向内向きに延び、ロータスプール54に隣接して終端し、ステータベーン70とロータスプール54との間に段間間隙69を形成する。この実施形態において、段間間隙69は、ステータベーン70とロータスプール54との間の隔離距離として定められる。
再び図2を参照すると、圧縮機ケーシング80は、複数のフランジ継手86により連結される複数の圧縮機ケーシングリング41及びコネクタケース82を含む。例示的な実施形態において、各フランジ継手86は、ねじ付きボルト88及びナット90を含み、これらは連結して、隣接する圧縮機ケーシングリング41及びコネクタケース82を互いに固定する制御マス(controlling mass)を形成する。同じく図2には、取り付けフランジ継手はないが、同じく制御マスを形成するケーシングリング組立体81が示されている。
再び図2及び図5を参照すると、コネクタケース82は環状であり、隣接する圧縮機ケーシングリング41間を軸方向に延びる。各コネクタケース82は、上流取り付けフランジ95と、下流取り付けフランジ96と、それらの間に延びる中実コネクタ本体97とを含む。各取り付けフランジ95及び96は、そこを通るファスナ組立体ボルト88を受けるような大きさにされた、複数の円周方向に離間された開口部98を含む。開口部98は、圧縮機ケーシングリング41のフランジ部分99内に形成された対応する円周方向に離間された開口部93と位置合わせされる。ボルト88は、位置合わせされた開口部93及び98を通って挿入され、ナット90で固定されて、隣接する圧縮機ケーシングリング41とコネクタケース82を連結するフランジ継手86を形成する。
再び図5を参照すると、圧縮機ケーシングリング41の半径方向内面92は、圧縮機ケーシングリング41のフランジ部分99に対してある角度で配向され、流路46内の空気の圧縮を可能にし、圧縮機ケーシングリング41の半径方向内面92とロータ先端60との間の隔離距離は、ロータ先端間隙134と呼ばれる。例示的な実施形態において、圧縮機ケーシングリング41は、各圧縮機ケーシングリング41を、それぞれのステータベーン組立体44の外側バンド68の対応する上流取り付けフランジ72又は下流取り付けフランジ74に結合するために少なくとも1つのフック組立体94を有するように形成される(図2及び図6参照)。従って、各フック組立体94は、対応する外側バンドの取り付けフランジ72又は74を内部に受けるような大きさにされる。
図6を参照すると、一実施形態において、段間シール組立体64は、ステータベーン組立体44の内側バンド66に取り付けられ、ロータスプール歯67に隣接した摩耗性内面65を形成する。内面65と、ロータスプール54から半径方向内向きに突出するロータスプール歯67とは、連続する圧縮機段の間の段間シールを形成する。エンジンの動作中、ロータスプール歯67により内面65が擦れるので、内面65の摩耗により、内面65とロータスプール54の隣接するロータスプール歯67との間の隔離距離として本明細書で定められる段間間隙69が形成される。
再び図2を参照すると、ガスタービンエンジン間隙制御システム100の圧縮機40は、圧縮機ケーシングリング41及びステータベーン組立体44を囲む圧縮機ケーシング80の外側支持構造45をさらに含む。種々の実施形態において、1つ又はそれ以上のコネクタケース82、圧縮機ケーシングリング41、及び/又はフランジ継手86は、圧縮機ケーシング80の外側支持構造45の1つ又はそれ以上の要素と結合される。圧縮機40が組み立てられると、各ステータベーン組立体44は、隣接する圧縮機ケーシングリング41に結合され、駆動流体が段から段へ圧縮されるように、圧縮機ケーシングリング41の半径方向内面92及び外側バンド68の半径方向内面78により、流路46を囲むダクト壁61が定められる。加えて、流路46の半径方向内側流路境界は、ステータベーン組立体44の内側バンド66(図6参照)及び組み立てられた圧縮機40のブレードプラットフォーム58の流路内面62(図5参照)により定められる。さらに、圧縮機40が組み立てられると、各コネクタケーシング82は、それぞれのステータベーン組立体44の外側バンド68から半径方向外向きに配置される。
図3は、例示的な実施形態におけるガスタービンエンジン間隙制御システム100の概略図である。この例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン間隙制御システム100は、回転部材53をさらに含む本体49の固定部材52を冷却するように構成される。回転部材53は、固定部材52を通って形成されるダクト59内の回転軸57の周りで回転する。図3に示される例示的な実施形態において、本体49はガスタービンエンジン10の圧縮機14であり、固定部材52はダクト59を囲む圧縮機ケーシング80であり、回転部材53は、ロータスプール54及びロータブレード50を含む圧縮機14のロータ組立体42である。
ガスタービンエンジン間隙制御システム100は、少なくとも1つの冷却空気供給源114を含む。圧縮機ケーシング80より冷たい温度により特徴付けられるいずれの空気供給源も、制限なく、冷却空気供給源114として使用することができる。幾つかの実施形態において、冷却空気供給源114は、圧縮機ケーシング80とガスタービンエンジン10の吸気側28との間に位置するエンジン要素の1つからのブリード空気である。何らかの特定の理論にも制限されることなく、排気側30付近の燃焼器16の近くに位置するエンジン要素は、一般に、吸気側28の近くに位置するエンジン要素と比べるとより温かい空気流32を含む。好適な冷却空気供給源114の限定されない例として、ファン組立体12からのファン冷却空気、ブースタ22からのブースタ空気、上流圧縮機段120からのエンジンのドメスチック抽気(domestic bleed)、及びそれらのいずれかの組み合わせが挙げられる。
各冷却空気供給源114は、対応する弁122に作動可能に接続される。加えて、各弁122は、圧縮機ケーシング80の外面126内に形成されたそれぞれの冷却空気入口ポート124に作動可能に接続される。種々の態様において、本明細書で以下にさらに詳細に説明されるように、各冷却空気供給源114は、単一の弁122に作動可能に接続され、圧縮機ケーシング80を冷却するために単一の冷却空気供給源114の選択を可能にする。図3に示されるように、例示的な実施形態において、ファン組立体12は、第1の弁128に作動可能に接続され、ブースタ22は第2の弁130に作動可能に接続され、上流圧縮機段120は、第3の弁132に作動可能に接続される。
一実施形態において、1つ又はそれ以上の弁122は、ガスタービンエンジン10の他のシステム及びデバイスと関連付けられた既存の弁である。この実施形態において、既存の弁は、圧縮機ケーシング80の冷却空気入口ポート124と作動可能に接続するように変更することができる。使用中、弁を開けて、ガスタービンエンジン間隙制御システム100、並びに既存の弁と関連付けられたガスタービンエンジン10の他のシステム及びデバイスをアクティブにする。既存の弁と関連付けられた他のシステム及びデバイスの限定されない例として、タービンブレード又はギアボックスなどの、ガスタービンエンジン10の他の要素の冷却が挙げられる。
ガスタービンエンジン間隙制御システム100は、弁122の1つが開放しているとき、冷却空気を、1つ冷却空気供給源114から圧縮機ケーシング80を通って送るための冷却空気通路200をさらに含み、これにより、圧縮機ケーシング80を選択的に冷却する。本明細書で使用される場合、圧縮機ケーシング80を「選択的に冷却する」とは、圧縮機ケーシング80のみを、特に圧縮機ケーシング80を通るダクト59を定める圧縮機ケーシング80の部分のみを冷却することを言う。圧縮機ケーシング80を選択的に冷却することにより、圧縮機ケーシング80の熱収縮と、それと関連した圧縮機ケーシング80内のダクト59の直径の低減とが引き起こされる。
何らかの特定の理論にも制限されることなく、これに限定されるものではないが、上空での巡航を含む、ガスタービンエンジン10の特定の動作段階中、吸気側28に流入する空気流32は、作業流体であり、これは、加圧されると温度及びダクト59内の圧力が増大し、圧縮機要素のうちの要素の熱膨張を引き起こす。圧縮機ケーシング80は、これらに限定されるものではないが、圧縮機14を通る空気流32及びダクト59の外側を流れる抽出空気(図示せず)からの熱対流及び伝導を含む少なくとも1つの熱源による加熱を受けるので、圧縮機ケーシング80を通るダクト59のダクト壁61を定める圧縮機ケーシング80の部分は、ロータブレード50及び/又はロータスプール54と同じ程度には熱膨張又は熱収縮しない。従って、ガスタービンエンジン間隙制御システム100による付加的な冷却がない場合には、圧縮機ケーシングリング41の半径方向内面92からロータ先端60の離隔距離として本明細書で定められるロータ先端間隙134(図5参照)が増大する。加えて、ガスタービンエンジン間隙制御システム100による付加的な冷却がない場合には、ロータスプール54とステータベーン70に取り付けられた隣接する段間シール組立体64との間の段間間隙69(図6参照)は増大する。何らかの特定の理論にも制限されることなく、増大したロータ先端間隙134及び増大した段間間隙69は、エンジン効率の低下と関連している。ガスタービンエンジン間隙制御システム100を用いて圧縮機ケーシング80を冷却することにより、ダクト壁61を形成する圧縮機要素の熱収縮が引き起こされる。その結果、ダクト59の直径が低減し、圧縮機14のロータ先端間隙134及び段間間隙69の低減がもたらされる。
図3に示されるこの例示的な実施形態において、冷却空気通路200は、弁122の1つが開放しているとき、冷却空気を、1つ冷却空気供給源114から圧縮機ケーシング80を通って、圧縮機ケーシング80の外面126上に形成された冷却空気入口ポート124と冷却空気出口ポート136との間に送る。特に、冷却空気通路200は、冷却空気を、ダクト壁61の外面63に向けて送る。ダクト壁61を構成する圧縮機14の限定されない要素は、フランジ継手86、圧縮機ケーシングリング41及びケーシングリング組立体81の半径方向外面39、又はコネクタケース82の半径方向外面38(図2参照)を含む。外面38及び39の冷却は、ダクト壁61の熱収縮、並びにダクト59の直径の関連した低減及びロータ先端間隙134及び段間間隙69の低減を可能にする。種々の実施形態において、冷却空気通路200は、概して、冷却空気を、圧縮機ケーシング80の外面126における冷却空気入口ポート124から、フランジ継手86、圧縮機ケーシングリング41の半径方向外面39、及びコネクタケース82の半径方向外面38(図2参照)のうちの少なくとも1つに向けて半径方向内向きに送る。さらに、冷却空気通路200は、概して、冷却空気を、圧縮機ケーシング80の外面126における冷却空気出口ポート136に向けて半径方向外向きに送る。冷却空気出口ポート136は、冷却空気入口ポート124から軸方向に離間される。
幾つかの実施形態において、冷却空気通路200は、少なくとも1つの分岐202を介して、空気流201を少なくとも第1の部分204及び第2の部分205に分岐させることができる。この実施形態において、第1の部分204及び第2の部分205は、フランジ継手86(図2参照)の周りに方向付けられる。第1の部分204は、外面126からフランジ継手86に沿って、回転軸57に実質的に垂直な方向にダクト壁61を定める外側バンド68(図2参照)の半径方向外面に向けて半径方向内向きに方向付けられる。第2の部分205は、ダクト壁61の外面63に沿って第2の方向に後方に方向付けられる。種々の実施形態において、冷却空気の第1の部分204は、ロータ先端間隙134(図5参照)を定める半径方向内面92を含む、圧縮機ケーシングリング41などの圧縮機ケーシング80の領域を冷却する。種々の他の実施形態において、ダクト壁61の外面63に沿って方向付けられる冷却空気の第2の部分205は、段間間隙69を定める圧縮機ケーシング80及び外側バンド68の領域を冷却する。本明細書で前述のように、冷却空気の第1の部分204及び第2の部分205によるダクト壁61の組み合わされた冷却により、ロータ先端間隙134及び段間間隙69が低減される。
幾つかの実施形態において、冷却空気通路200は、分岐202と冷却空気出口ポート136との間で冷却空気通路200に作動可能に接続されたバッフル208を用いて、冷却空気の第1の部分204及び第2の部分205を、圧縮機ケーシング80の外面126内に形成された冷却空気出口ポート136にさらに方向付けることができる。次に、冷却空気は、圧縮機ケーシング80から遠ざかるように送られて、冷却流体による対流を介して、ダクト壁61及び圧縮機ケーシング80の他の要素から熱を移動させる。限定されない例として、冷却空気出口ポート136を出ていく冷却流体は、バイパス空気流33(図1参照)内に放出される。幾つかの実施形態において、冷却空気通路200は、空気流をバッファ208に送る前に、冷却空気の第1の部分204及び第2の部分205を再接続するための、少なくとも1つの分岐202とバッフル208との間に位置するマニホルド210をさらに含むことができる。
再び図3を参照すると、ガスタービンエンジン間隙制御システム100は、弁122の1つを選択し開放して、ガスタービンエンジン間隙制御システム100をアクティブにし、必要に応じて圧縮機ケーシング80の選択的冷却を可能にするためのコントローラ300をさらに含む。また、コントローラ300は、弁122の1つを閉鎖し、ガスタービンエンジン間隙制御システム100を非アクティブにし、必要に応じて圧縮機ケーシング80の選択的冷却を終了させる。一実施形態において、コントローラ300は、コントローラ300により評価される弁開放状態に従って1つの弁128、130、132を選択及び開放する。この実施形態において、コントローラ300は、ガスタービンエンジン10の状態が弁開放状態であるとコントローラ300により判断されると、弁128、130、132の1つを開放する。種々の態様において、本明細書に前述したように、弁開放状態は、圧縮機ケーシング80の冷却が有利である少なくとも1つの可能性のある状態である。好適な弁開放状態の限定されない例は、ガスタービンエンジン10が巡航状態で動作することを含む。本明細書で用いられる場合、巡航状態は、ガスタービンエンジン10の吸気側28に流入する比較的低圧及び低温の空気流32、並びに巡航対気速度及び高度を維持するのに十分な相対的に低い推力により特徴付けられる動作環境として定められる。種々の実施形態において、ガスタービンエンジン10の状態が弁開放状態であるとコントローラ300が判断すると、コントローラは、弁122の1つを選択し開放して、ガスタービンエンジン間隙制御システム100をアクティブにする。
別の実施形態において、コントローラ300は、コントローラ300により評価される弁閉鎖状態に従って、弁122の1つを閉鎖する。この他の実施形態において、コントローラ300は、ガスタービンエンジン10の状態が弁閉鎖状態であるとコントローラ300により判断されると、1つの弁128、130、132を閉鎖する。種々の態様において、本明細書に前述したように、弁閉鎖状態は、圧縮機ケーシング80の選択的冷却を行わない、ガスタービンエンジン10の動作が有利である少なくとも1つの可能性のある状態である。好適な弁閉鎖状態の限定されない例は、ガスタービンエンジン10が地上状態で動作すること、ガスタービンエンジン10が離陸状態で動作すること、ガスタービンエンジン10がサージ状態で動作すること、コントローラ300がエラー状態を検出すること、及びこれらのいずれかの組み合わせを含む。本明細書で用いられる場合、地上状態とは、走行及び飛行前の待機と関連した動作環境として定められ、海面温度及び気圧で吸気側28に流入する空気流32、及び停止位置からの走行開始を容易にするために時々発生するバーストを有する比較的低い推力要件により特徴付けられる。本明細書で用いられる場合、離陸状態とは、走行及び飛行前の待機と関連した動作環境として定められ、海面温度及び気圧で吸気側28に流入する空気流32、並びに、停止位置からの走行開始を容易にするために、離陸速度の増大及び巡航高度への上昇及び時折発生するバーストと関連した高推力要件により特徴付けられる。本明細書で用いられる場合、サージ状態とは、これらに限定されるものではないが、巡航飛行中の対気速度の調整、着陸進入の際の降下角度の調整、接地及び着陸ロールアウト後のエンジン試運転を含む、飛行活動と関連して対気速度を調整するように関連付けられる指令推力サージと関連した動作環境として定められる。種々の実施形態において、コントローラ300がガスタービンエンジン10の状態は弁閉鎖状態であると判断すると、コントローラは、弁128、130、132の1つを閉鎖し、ガスタービンエンジン間隙制御システム100を非アクティブにする。
図4は、別の例示的な実施形態における、ガスタービンエンジン間隙制御システム600を有するガスタービンエンジン10の圧縮機500の断面図である。圧縮機500は、これらに限定されるものではないが、第1の圧縮機段502及び第2の圧縮機段504を含む少なくとも1つの圧縮機段を含む。第1の圧縮機段502は、第1のロータ506と、関連した第1のロータ先端間隙510とを含み、第2の圧縮機段504は、第2のロータ508と、関連した第2のロータ先端間隙512とを含む。圧縮機500は、ロータスプール54と、ステータベーン70(図6参照)の内側先端に取り付けられた隣接する段間シール組立体64との間に形成される段間シール(図示せず)をさらに含む。
ガスタービンエンジン間隙制御システム600は、空気が圧縮機ケーシング514を通って流れる、アクティブ状態で図4に示される。システム600は、冷却空気供給源(図示せず)から冷却空気602を受け取る冷却空気入口ポート604を含む。冷却空気602は、流入空気流606として、圧縮機ケーシング514の外側支持構造517の入口ポート520から分岐608へ下向きに送られ、分岐608で、流入空気流606は、回転軸518に垂直な第1の方向に進む第1の部分610と、圧縮機ケーシング514内に形成されるダクト522の一部を定めるベーン組立体523の外面521及び圧縮機ケーシングリング527の外面525を冷却する軸方向経路に本質的に沿って第2の方向に進む第2の部分612とに分割される。空気流606の第1の部分610は、第1の圧縮機段502を第3の圧縮機段526に接合するために用いられる第1のフランジ524と第3のフランジ528との間に形成されるギャップ620を通過することができる。流入空気流606の第2の部分612は、これらに限定されるものではないが、フランジ、ビーム、縦通材、及び圧縮機ケーシング514の他のいずれかの適切な要素を含む、圧縮機ケーシング514の1つ又はそれ以上の構造要素を通って形成される1つ又はそれ以上の通路(図示せず)を通過することができる。
流入空気流606の第1の部分610及び第2の部分612は、マニホルド615に入り、マニホルド615は第1の部分610及び第2の部分612を再結合して、バッフル616に流入する単一の流出空気流614にする。バッフル616は、流出空気614を、圧縮機ケーシング514の外側支持構造517の出口ポート516内に形成された冷却空気出口618の方に向け直す。
本明細書で上述したように、ガスタービンエンジン間隙制御システムの種々の実施形態は、冷却空気を、ガスタービンエンジンの多段圧縮機を通して送る。一実施形態において、ガスタービンエンジン間隙制御システムは、冷却空気を、多段圧縮機の単一の圧縮機段と関連した圧縮機ケーシングを通して送る。他の実施形態において、ガスタービンエンジン間隙制御システムは、冷却空気を、多段圧縮機の少なくとも2つの圧縮機段と関連した圧縮機ケーシングを通して送る。これらの他の実施形態の幾つかにおいて、ガスタービンエンジン間隙制御システムは、冷却空気を、直列の少なくとも2つの圧縮機段と関連した圧縮機ケーシングを通して送ることができ、冷却空気が、圧縮機ケーシングの外面に形成された単一の開口部を介して圧縮機ケースに流入すること、及び、冷却空気が、圧縮機ケーシングの外面に形成された単一の出口を介して圧縮機ケースから出ていくことによって特徴付けられる。これらの他の実施形態の別の部分において、ガスタービンエンジン間隙制御システムは、冷却空気を、並列の少なくとも2つの圧縮機段と関連した圧縮機ケーシングを通して送ることができ、冷却空気の2つ又はそれより多い部分の各部分が、圧縮機ケーシングの外面に形成された別個の開口部を介して圧縮機ケースに流入することによって特徴付けられる。各開口部は、冷却空気を、1つの圧縮機セグメントに送る。多段圧縮機の並列冷却は、冷却空気の各部分が、圧縮機の外面に形成された別個の出口を介して圧縮機ケースを出ていくことによってさらに特徴付けられる。さらに他の実施形態において、多段圧縮機は、上述のように、直列冷却及び並列冷却の組み合わせを用いて冷却される。種々の付加的な実施形態において、ガスタービンエンジン間隙制御システムは、制限なく、任意の数の圧縮機段を冷却するために使用することができる。
ガスタービンエンジン間隙制御システムの例示的な実施形態が、詳細に上述される。ガスタービンエンジン間隙制御システム、並びにそうしたシステム及びデバイスを動作させる方法は、本明細書に説明される特定の実施形態に限定されず、むしろ、システムの構成要素及び/又は方法のステップは、本明細書で説明される他の構成要素及び/又はステップから独立して、これらとは別個に用いることができる。例えば、方法は、選択的冷却を必要とする他のシステムと組み合わせて使用することもでき、本明細書で説明されるようなシステム及び方法のみによる実施に制限されない。むしろ、例示的な実施形態は、現在、ガスタービンエンジン間隙制御システムを収容し、受け入れるように構成されている多くの他の機械用途と共に実施及び使用することができる。
ガスタービンエンジンの圧縮機ケーシングを選択的に冷却するための例示的な方法及び装置が、詳細に上述される。示される装置は、本明細書で説明される特定の実施形態に限定されず、むしろ、各々の構成要素は、本明細書で説明される他の構成要素から独立してこれらとは別個に利用することができる。各システム構成要素は、他のシステム構成要素と組み合わせて使用することもできる。
本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作し且つ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行なうことを可能にもする。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有する場合、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。
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
[実施態様1]
ガスタービンエンジン間隙制御システムであって、
冷却空気入口ポートから冷却空気出口ポートへ延びる冷却空気通路を備え、上記冷却空気入口ポート及び上記冷却空気出口ポートは、圧縮機の圧縮機ケーシングの外面に形成され且つ上記外面上で軸方向に離間され、上記冷却空気通路は、上記冷却空気入口ポートから、フランジ継手、圧縮機ケーシングリングの半径方向外面及びコネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つへ半径方向内向きに延び、上記冷却空気通路は、上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングの上記半径方向外面に沿って後方にさらに延び、上記冷却空気通路は、上記冷却空気出口ポートへ半径方向外向きにさらに延び、冷却空気を上記冷却空気通路に選択的に供給することにより、上記圧縮機のロータブレードのロータ先端と上記圧縮機ケーシングリングの内面との間のロータ先端間隙が制御され、内側バンドと上記圧縮機のロータスプールとの間の段間シール間隙がさらに制御され、
上記ロータブレードは、上記ロータスプールに取り付けられたロータブレードプラットフォームの流路内面から上記圧縮機ケーシングリングの内面に向けて半径方向外向きに延び、上記内面に近接する上記ロータ先端で終端し、
複数のステータベーンの各々は、外側バンドの半径方向内面から半径方向内向きに延び、内側バンドで終端し、
上記外側バンドは、上記隣接する外側バンドに軸方向に接触した状態の、上記圧縮機ケーシングリングに半径方向に結合するように構成され、
上記フランジ継手は、上記圧縮機ケーシングリング及び上記コネクタケースに結合するように構成され、上記圧縮機ケーシングリングは、上記フランジ部分に軸方向に隣接する上記コネクタケースの半径方向外向きに延びる取り付けフランジに結合されるように構成された半径方向外向きに延びるフランジ部分を含む、システム。
[実施態様2]
上記冷却空気通路は、上記フランジ継手の上流の分岐を含み、上記分岐は、上記フランジ部分及び上記取り付けフランジのそれぞれの面の間に延び、上記それぞれの面の1つ内の開口から出る、上記冷却空気通路の第1の部分を含む、実施態様1に記載のシステム。
[実施態様3]
上記分岐は、上記圧縮機ケーシングの環状部へ後方に延びる上記冷却空気通路の第2の部分をさらに含む、実施態様2に記載のシステム。
[実施態様4]
上記冷却空気通路は、上記分岐と上記冷却空気出口ポートとの間に配置されたバッフルをさらに含み、上記バッフルは、冷却空気を、上記第1の部分及び上記第2の部分から上記冷却空気出口ポートへ送るように構成される、実施態様3に記載のシステム。
[実施態様5]
上記冷却空気通路は、上記バッフルに流入する前に上記第1の部分と上記第2の部分を再結合するための、上記分岐と上記バッフルとの間に位置するマニホルドをさらに含む、実施態様4に記載のシステム。
[実施態様6]
空気流弁に通信可能に接続されたコントローラをさらに含み、上記コントローラは、
上記冷却空気が上記冷却空気通路を通って流れて上記圧縮機ケーシングを冷却するのを可能にするように、上記空気流弁を選択して開放し、
上記圧縮機ケーシングの冷却を終了するように、上記空気流弁を閉鎖する、
ように構成される、実施態様1に記載のシステム。
[実施態様7]
上記空気流弁に接続された上記冷却空気の供給源をさらに含み、上記供給源は、上記ガスタービンエンジンのファン組立体、上記ガスタービンエンジンのブースタ圧縮機、及び上記ガスタービンエンジンの第2の圧縮機段からのエンジンドメスチック抽気から選択可能であり、上記空気流弁は、上記ファン組立体に作動可能に接続された第1の弁、上記ブースタに作動可能に接続された第2の弁、及び上記第2の圧縮機段に作動可能に接続された第3の弁から選択される、実施態様6に記載のシステム。
[実施態様8]
上記コントローラは、上記ガスタービンエンジンの第1の巡航運転状態中、上記空気流弁を選択して開放するように構成され、上記コントローラは、上記ガスタービンエンジンの複数の第2の運転状態の1つの間、上記空気流弁を閉鎖するように構成され、上記第2の運転状態は、地上運転状態、離陸運転状態、バースト運転状態、及び上記コントローラにより検出されるエラー状態を含む、実施態様6に記載のシステム。
[実施態様9]
それぞれの空気流供給源と流れ連通するように接続された複数の空気流弁をさらに含み、上記コントローラは、上記それぞれの空気流供給源からの空気が上記冷却空気通路を通って流れて上記圧縮機ケーシングを冷却するのを可能にするように、上記複数の空気流弁の1つを選択して開放し、且つ上記圧縮機ケーシングの冷却を終了するように、上記複数の空気流弁の上記1つを閉鎖するように構成される、実施態様6に記載のシステム。
[実施態様10]
上記空気流弁は、調節弁である、実施態様6に記載のシステム。
[実施態様11]
ガスタービンエンジンの圧縮機を選択的に冷却する方法であって、
複数の選択可能な冷却空気供給源の1つから冷却空気流を受け取ることと、
上記冷却空気流を、上記圧縮機の圧縮機ケーシング内の冷却空気通路に沿って送ることとであって、上記冷却空気通路は、フランジ継手、コネクタケースの半径方向外面、及び圧縮機ケーシングリングの半径方向外面のうちの少なくとも1つに隣接する、送ることと、
を含む方法。
[実施態様12]
上記冷却空気流を、上記フランジ継手に向けて半径方向内向きに方向付けることであって、上記フランジ継手は、上記圧縮機ケーシングリングの半径方向外向きに延びるフランジ部分と、上記フランジ部分に軸方向に隣接する上記コネクタケースの半径方向外向きに延びる取り付けフランジとを結合するように構成される、方向付けることと、
上記フランジ継手の上流の上記冷却空気流を第1の部分及び第2の部分に分岐させることと、
上記第1の部分を、上記フランジ部分のそれぞれの面と上記フランジ継手の上記取り付けフランジとの間に、上記それぞれの面の1つ内の開口を通して方向付けることと、
上記第2の部分を、上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングの上記半径方向外面に沿って後方に方向付けることと、
上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングに隣接する環状部において上記第1の部分及び第2の部分を接合することと、
をさらに含む、実施態様11に記載の方法。
[実施態様13]
上記冷却空気通路内の分岐を用いて、上記冷却空気流を第1の部分及び第2の部分に分割することと、
上記第1の部分を、第1の流路に沿って、上記圧縮機ケーシングの外面から上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングに向けて、回転軸に本質的に垂直な第1の方向に方向付けることと、
上記第2の部分を、第2の流路に沿って、上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングの上記半径方向外面に沿って方向付けることと、
をさらに含む、実施態様11に記載の方法。
[実施態様14]
上記分岐と上記出口との間の上記冷却空気通路に作動可能に結合されたバッフルを用いて、上記冷却空気流の上記第1の部分及び第2の部分を、上記圧縮機ケーシングの上記外面に形成された出口へ方向付けることをさらに含む、実施態様13に記載の方法。
[実施態様15]
少なくとも1つの弁の1つを開放することにより、上記冷却空気流を開始することをさらに含み、上記少なくとも1つの弁の各々は、上記少なくとも1つの供給源の1つと上記冷却空気通路との間に作動可能に結合される、実施態様11に記載の方法。
[実施態様16]
上記少なくとも1つの供給源は、上記ガスタービンエンジンのファン組立体からのファン冷却空気、上記ガスタービンエンジンのブースタからのブースタ空気、及び上記ガスタービンエンジンの第2の圧縮機段からのエンジンドメスチック抽気、並びにこれらのいずれかの組み合わせから選択される、実施態様11に記載の方法。
[実施態様17]
上記ガスタービンエンジンが巡航状態で動作することを含む弁開放状態に従って、コントローラを用いて上記1つの弁を選択して開放することと、
上記ガスタービンエンジンが地上状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンが離陸状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンが地上状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンがバースト状態で動作すること、上記コントローラがエラー状態を検出すること、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される弁閉鎖状態に従って、上記コントローラを用いて、上記圧縮機ケーシングの冷却を終了するために上記1つの弁を閉鎖することと、
をさらに含む、実施態様15に記載の方法。
[実施態様18]
ガスタービンエンジンであって、
圧縮機ケーシングを含む圧縮機であって、上記圧縮機ケーシングは、少なくとも1つの軸方向に隣接する圧縮機ケーシングリングに結合された少なくとも1つのコネクタケースを含む、圧縮機と、
上記圧縮機ケーシングを選択的に冷却するように構成されたガスタービンエンジン間隙制御システムと、
を備え、上記ガスタービンエンジン間隙制御システムは、
少なくとも1つの供給源の1つから冷却空気を供給するように少なくとも1つの弁に作動可能に接続された、少なくとも1つの冷却空気供給源を含み、
上記少なくとも1つの弁は、上記圧縮機ケーシングの外面に形成された冷却空気通路の冷却空気入口に作動可能に結合され、
上記冷却空気通路は、上記冷却空気入口ポートから、フランジ継手、上記圧縮機ケーシングリングの半径方向外面、及び上記コネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つに隣接した通路を通って延び、且つ上記圧縮機ケーシングの上記外面に形成された冷却空気出口ポートへさらに延び、
上記少なくとも1つの弁の1つが開放されると、上記少なくとも1つの供給源の1つからの冷却空気は、空気通路を通って方向付けられ、これにより圧縮機ケーシングが冷却される、ガスタービンエンジン。
[実施態様19]
上記ガスタービンエンジンが巡航状態で動作することを含む弁開放状態に従って、上記1つの弁を選択して開放し、
上記ガスタービンエンジンが地上状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンが離陸状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンが地上状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンがバースト状態で動作すること、上記コントローラがエラー状態を検出すること、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される弁閉鎖状態に従って、上記圧縮機ケーシングの冷却を終了するために上記1つの弁を閉鎖する、
ためのコントローラをさらに含む、実施態様18に記載のガスタービンエンジン。
[実施態様20]
上記少なくとも1つの供給源は、上記ガスタービンエンジンのファン組立体からのファン冷却空気、上記ガスタービンエンジンのブースタからのブースタ空気、及び上記ガスタービンエンジンの第2の圧縮機段からのエンジンドメスチック抽気、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される、実施態様18に記載のガスタービンエンジン。
[実施態様21]
冷却空気入口ポートから冷却空気出口ポートへ延びる冷却空気通路を含むガスタービンエンジン間隙制御システムであって、上記冷却空気入口ポート及び出口ポートは、圧縮機の圧縮機ケーシングの外面に形成され且つ上記外面上に軸方向に離間され、上記冷却空気通路は、上記冷却空気入口ポートから、フランジ継手、圧縮機ケーシングリングの半径方向外面、及びコネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つへ半径方向内向きに延び、上記冷却空気通路は、上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングの上記半径方向外面に沿って後方にさらに延び、上記冷却空気通路は、上記冷却空気出口ポートへ半径方向外向きにさらに延び、冷却空気を上記冷却空気通路に選択的に供給することにより、上記圧縮機のロータブレードのロータ先端と上記圧縮機ケーシングリングの内面との間のロータ先端間隙が制御され、内側バンドと上記圧縮機のロータスプールとの間の段間シール間隙がさらに制御される、ガスタービンエンジン間隙制御システム。
[実施態様1]
ガスタービンエンジン間隙制御システムであって、
冷却空気入口ポートから冷却空気出口ポートへ延びる冷却空気通路を備え、上記冷却空気入口ポート及び上記冷却空気出口ポートは、圧縮機の圧縮機ケーシングの外面に形成され且つ上記外面上で軸方向に離間され、上記冷却空気通路は、上記冷却空気入口ポートから、フランジ継手、圧縮機ケーシングリングの半径方向外面及びコネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つへ半径方向内向きに延び、上記冷却空気通路は、上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングの上記半径方向外面に沿って後方にさらに延び、上記冷却空気通路は、上記冷却空気出口ポートへ半径方向外向きにさらに延び、冷却空気を上記冷却空気通路に選択的に供給することにより、上記圧縮機のロータブレードのロータ先端と上記圧縮機ケーシングリングの内面との間のロータ先端間隙が制御され、内側バンドと上記圧縮機のロータスプールとの間の段間シール間隙がさらに制御され、
上記ロータブレードは、上記ロータスプールに取り付けられたロータブレードプラットフォームの流路内面から上記圧縮機ケーシングリングの内面に向けて半径方向外向きに延び、上記内面に近接する上記ロータ先端で終端し、
複数のステータベーンの各々は、外側バンドの半径方向内面から半径方向内向きに延び、内側バンドで終端し、
上記外側バンドは、上記隣接する外側バンドに軸方向に接触した状態の、上記圧縮機ケーシングリングに半径方向に結合するように構成され、
上記フランジ継手は、上記圧縮機ケーシングリング及び上記コネクタケースに結合するように構成され、上記圧縮機ケーシングリングは、上記フランジ部分に軸方向に隣接する上記コネクタケースの半径方向外向きに延びる取り付けフランジに結合されるように構成された半径方向外向きに延びるフランジ部分を含む、システム。
[実施態様2]
上記冷却空気通路は、上記フランジ継手の上流の分岐を含み、上記分岐は、上記フランジ部分及び上記取り付けフランジのそれぞれの面の間に延び、上記それぞれの面の1つ内の開口から出る、上記冷却空気通路の第1の部分を含む、実施態様1に記載のシステム。
[実施態様3]
上記分岐は、上記圧縮機ケーシングの環状部へ後方に延びる上記冷却空気通路の第2の部分をさらに含む、実施態様2に記載のシステム。
[実施態様4]
上記冷却空気通路は、上記分岐と上記冷却空気出口ポートとの間に配置されたバッフルをさらに含み、上記バッフルは、冷却空気を、上記第1の部分及び上記第2の部分から上記冷却空気出口ポートへ送るように構成される、実施態様3に記載のシステム。
[実施態様5]
上記冷却空気通路は、上記バッフルに流入する前に上記第1の部分と上記第2の部分を再結合するための、上記分岐と上記バッフルとの間に位置するマニホルドをさらに含む、実施態様4に記載のシステム。
[実施態様6]
空気流弁に通信可能に接続されたコントローラをさらに含み、上記コントローラは、
上記冷却空気が上記冷却空気通路を通って流れて上記圧縮機ケーシングを冷却するのを可能にするように、上記空気流弁を選択して開放し、
上記圧縮機ケーシングの冷却を終了するように、上記空気流弁を閉鎖する、
ように構成される、実施態様1に記載のシステム。
[実施態様7]
上記空気流弁に接続された上記冷却空気の供給源をさらに含み、上記供給源は、上記ガスタービンエンジンのファン組立体、上記ガスタービンエンジンのブースタ圧縮機、及び上記ガスタービンエンジンの第2の圧縮機段からのエンジンドメスチック抽気から選択可能であり、上記空気流弁は、上記ファン組立体に作動可能に接続された第1の弁、上記ブースタに作動可能に接続された第2の弁、及び上記第2の圧縮機段に作動可能に接続された第3の弁から選択される、実施態様6に記載のシステム。
[実施態様8]
上記コントローラは、上記ガスタービンエンジンの第1の巡航運転状態中、上記空気流弁を選択して開放するように構成され、上記コントローラは、上記ガスタービンエンジンの複数の第2の運転状態の1つの間、上記空気流弁を閉鎖するように構成され、上記第2の運転状態は、地上運転状態、離陸運転状態、バースト運転状態、及び上記コントローラにより検出されるエラー状態を含む、実施態様6に記載のシステム。
[実施態様9]
それぞれの空気流供給源と流れ連通するように接続された複数の空気流弁をさらに含み、上記コントローラは、上記それぞれの空気流供給源からの空気が上記冷却空気通路を通って流れて上記圧縮機ケーシングを冷却するのを可能にするように、上記複数の空気流弁の1つを選択して開放し、且つ上記圧縮機ケーシングの冷却を終了するように、上記複数の空気流弁の上記1つを閉鎖するように構成される、実施態様6に記載のシステム。
[実施態様10]
上記空気流弁は、調節弁である、実施態様6に記載のシステム。
[実施態様11]
ガスタービンエンジンの圧縮機を選択的に冷却する方法であって、
複数の選択可能な冷却空気供給源の1つから冷却空気流を受け取ることと、
上記冷却空気流を、上記圧縮機の圧縮機ケーシング内の冷却空気通路に沿って送ることとであって、上記冷却空気通路は、フランジ継手、コネクタケースの半径方向外面、及び圧縮機ケーシングリングの半径方向外面のうちの少なくとも1つに隣接する、送ることと、
を含む方法。
[実施態様12]
上記冷却空気流を、上記フランジ継手に向けて半径方向内向きに方向付けることであって、上記フランジ継手は、上記圧縮機ケーシングリングの半径方向外向きに延びるフランジ部分と、上記フランジ部分に軸方向に隣接する上記コネクタケースの半径方向外向きに延びる取り付けフランジとを結合するように構成される、方向付けることと、
上記フランジ継手の上流の上記冷却空気流を第1の部分及び第2の部分に分岐させることと、
上記第1の部分を、上記フランジ部分のそれぞれの面と上記フランジ継手の上記取り付けフランジとの間に、上記それぞれの面の1つ内の開口を通して方向付けることと、
上記第2の部分を、上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングの上記半径方向外面に沿って後方に方向付けることと、
上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングに隣接する環状部において上記第1の部分及び第2の部分を接合することと、
をさらに含む、実施態様11に記載の方法。
[実施態様13]
上記冷却空気通路内の分岐を用いて、上記冷却空気流を第1の部分及び第2の部分に分割することと、
上記第1の部分を、第1の流路に沿って、上記圧縮機ケーシングの外面から上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングに向けて、回転軸に本質的に垂直な第1の方向に方向付けることと、
上記第2の部分を、第2の流路に沿って、上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングの上記半径方向外面に沿って方向付けることと、
をさらに含む、実施態様11に記載の方法。
[実施態様14]
上記分岐と上記出口との間の上記冷却空気通路に作動可能に結合されたバッフルを用いて、上記冷却空気流の上記第1の部分及び第2の部分を、上記圧縮機ケーシングの上記外面に形成された出口へ方向付けることをさらに含む、実施態様13に記載の方法。
[実施態様15]
少なくとも1つの弁の1つを開放することにより、上記冷却空気流を開始することをさらに含み、上記少なくとも1つの弁の各々は、上記少なくとも1つの供給源の1つと上記冷却空気通路との間に作動可能に結合される、実施態様11に記載の方法。
[実施態様16]
上記少なくとも1つの供給源は、上記ガスタービンエンジンのファン組立体からのファン冷却空気、上記ガスタービンエンジンのブースタからのブースタ空気、及び上記ガスタービンエンジンの第2の圧縮機段からのエンジンドメスチック抽気、並びにこれらのいずれかの組み合わせから選択される、実施態様11に記載の方法。
[実施態様17]
上記ガスタービンエンジンが巡航状態で動作することを含む弁開放状態に従って、コントローラを用いて上記1つの弁を選択して開放することと、
上記ガスタービンエンジンが地上状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンが離陸状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンが地上状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンがバースト状態で動作すること、上記コントローラがエラー状態を検出すること、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される弁閉鎖状態に従って、上記コントローラを用いて、上記圧縮機ケーシングの冷却を終了するために上記1つの弁を閉鎖することと、
をさらに含む、実施態様15に記載の方法。
[実施態様18]
ガスタービンエンジンであって、
圧縮機ケーシングを含む圧縮機であって、上記圧縮機ケーシングは、少なくとも1つの軸方向に隣接する圧縮機ケーシングリングに結合された少なくとも1つのコネクタケースを含む、圧縮機と、
上記圧縮機ケーシングを選択的に冷却するように構成されたガスタービンエンジン間隙制御システムと、
を備え、上記ガスタービンエンジン間隙制御システムは、
少なくとも1つの供給源の1つから冷却空気を供給するように少なくとも1つの弁に作動可能に接続された、少なくとも1つの冷却空気供給源を含み、
上記少なくとも1つの弁は、上記圧縮機ケーシングの外面に形成された冷却空気通路の冷却空気入口に作動可能に結合され、
上記冷却空気通路は、上記冷却空気入口ポートから、フランジ継手、上記圧縮機ケーシングリングの半径方向外面、及び上記コネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つに隣接した通路を通って延び、且つ上記圧縮機ケーシングの上記外面に形成された冷却空気出口ポートへさらに延び、
上記少なくとも1つの弁の1つが開放されると、上記少なくとも1つの供給源の1つからの冷却空気は、空気通路を通って方向付けられ、これにより圧縮機ケーシングが冷却される、ガスタービンエンジン。
[実施態様19]
上記ガスタービンエンジンが巡航状態で動作することを含む弁開放状態に従って、上記1つの弁を選択して開放し、
上記ガスタービンエンジンが地上状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンが離陸状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンが地上状態で動作すること、上記ガスタービンエンジンがバースト状態で動作すること、上記コントローラがエラー状態を検出すること、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される弁閉鎖状態に従って、上記圧縮機ケーシングの冷却を終了するために上記1つの弁を閉鎖する、
ためのコントローラをさらに含む、実施態様18に記載のガスタービンエンジン。
[実施態様20]
上記少なくとも1つの供給源は、上記ガスタービンエンジンのファン組立体からのファン冷却空気、上記ガスタービンエンジンのブースタからのブースタ空気、及び上記ガスタービンエンジンの第2の圧縮機段からのエンジンドメスチック抽気、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される、実施態様18に記載のガスタービンエンジン。
[実施態様21]
冷却空気入口ポートから冷却空気出口ポートへ延びる冷却空気通路を含むガスタービンエンジン間隙制御システムであって、上記冷却空気入口ポート及び出口ポートは、圧縮機の圧縮機ケーシングの外面に形成され且つ上記外面上に軸方向に離間され、上記冷却空気通路は、上記冷却空気入口ポートから、フランジ継手、圧縮機ケーシングリングの半径方向外面、及びコネクタケースの半径方向外面の少なくとも1つへ半径方向内向きに延び、上記冷却空気通路は、上記コネクタケース及び上記圧縮機ケーシングリングの上記半径方向外面に沿って後方にさらに延び、上記冷却空気通路は、上記冷却空気出口ポートへ半径方向外向きにさらに延び、冷却空気を上記冷却空気通路に選択的に供給することにより、上記圧縮機のロータブレードのロータ先端と上記圧縮機ケーシングリングの内面との間のロータ先端間隙が制御され、内側バンドと上記圧縮機のロータスプールとの間の段間シール間隙がさらに制御される、ガスタービンエンジン間隙制御システム。
10 ガスタービンエンジン
12 ファン組立体
14 高圧圧縮機
16 燃焼器
18 高圧タービン
20 低圧タービン
22 ブースタ圧縮機
24 ファンブレードのアレイ
28 吸気側
30 排気側
32 空気流
33 バイパス空気流
38 コネクタケースの半径方向外面
39 圧縮機ケーシングリング及びケーシングリング組立体の半径方向外面
40 圧縮機
41 圧縮機ケーシングリング
42 ロータ組立体
44 ステータベーン組立体
45 圧縮機ケーシングの外側支持構造
46 圧縮機流路
49 本体
50 ロータブレード
52 固定部材
53 回転部材
54 ロータスプール
57 回転軸
58 ロータブレードプラットフォーム
59 ダクト
60 ロータ先端
61 ダクト壁
62 ロータブレードプラットフォームの流路内面
63 ダクト壁の外面
64 段間シール組立体
65 段間シール組立体の内面
66 ステータ内側バンド
67 ロータスプール歯
68 ステータ外側バンド
69 段間間隙
70 ステータベーン
72 ベーン組立体の上流取り付けフランジ
74 ベーン組立体の下流取り付けフランジ
76 外側バンドの本体
78 外側バンドの半径方向内面
80 圧縮機ケーシング
81 取り付けられたフランジ継手のないケーシングリング構成
82 コネクタケース
86 フランジ継手
88 ボルト
90 ナット
92 圧縮機ケーシングリングの半径方向内面
93 圧縮機ケーシングリングのフランジ部分内の開口部
94 フック組立体
95 上流取り付けフランジ
96 下流取り付けフランジ
97 コネクタケースの中実コネクタ本体
98 コレクタケースのフランジ内の円周方向に離間した開口部
99 圧縮機ケーシングリングのフランジ部分
100 ガスタービンエンジン間隙制御システム
114 冷却空気の供給源
120 上流圧縮機段
122 少なくとも1つの弁
124 冷却空気入口ポート
126 ケーシングの外面
128 第1の弁
130 第2の弁
132 第3の弁
134 ロータ先端間隙
136 冷却空気出口ポート
200 冷却空気通路
201 空気流
202 分岐
204 第1の部分
205 第2の部分
208 バッフル
210 マニホルド
300 コントローラ
500 圧縮機
502 第1の圧縮機段
504 第2の圧縮機段
506 第1のロータ
508 第2のロータ
510 第1のロータ先端間隙
512 第2のロータ先端間隙
514 圧縮機ケーシング
516 出口ポート
517 外側支持構造
518 回転軸
520 入口ポート
521 ベーン組立体の外面
522 ダクト
523 ベーン組立体
524 第1のフランジ
525 圧縮機ケーシングリングの外面
526 第3の圧縮機段
527 圧縮機ケーシングリング
528 第3のフランジ
600 制御システム
602 冷却空気
604 冷却空気入口ポート
606 流入空気流
608 分岐
610 空気流の第1の部分
612 空気流の第2の部分
614 流出空気
615 マニホルド
616 バッフル
618 冷却空気出口
620 ギャップ
12 ファン組立体
14 高圧圧縮機
16 燃焼器
18 高圧タービン
20 低圧タービン
22 ブースタ圧縮機
24 ファンブレードのアレイ
28 吸気側
30 排気側
32 空気流
33 バイパス空気流
38 コネクタケースの半径方向外面
39 圧縮機ケーシングリング及びケーシングリング組立体の半径方向外面
40 圧縮機
41 圧縮機ケーシングリング
42 ロータ組立体
44 ステータベーン組立体
45 圧縮機ケーシングの外側支持構造
46 圧縮機流路
49 本体
50 ロータブレード
52 固定部材
53 回転部材
54 ロータスプール
57 回転軸
58 ロータブレードプラットフォーム
59 ダクト
60 ロータ先端
61 ダクト壁
62 ロータブレードプラットフォームの流路内面
63 ダクト壁の外面
64 段間シール組立体
65 段間シール組立体の内面
66 ステータ内側バンド
67 ロータスプール歯
68 ステータ外側バンド
69 段間間隙
70 ステータベーン
72 ベーン組立体の上流取り付けフランジ
74 ベーン組立体の下流取り付けフランジ
76 外側バンドの本体
78 外側バンドの半径方向内面
80 圧縮機ケーシング
81 取り付けられたフランジ継手のないケーシングリング構成
82 コネクタケース
86 フランジ継手
88 ボルト
90 ナット
92 圧縮機ケーシングリングの半径方向内面
93 圧縮機ケーシングリングのフランジ部分内の開口部
94 フック組立体
95 上流取り付けフランジ
96 下流取り付けフランジ
97 コネクタケースの中実コネクタ本体
98 コレクタケースのフランジ内の円周方向に離間した開口部
99 圧縮機ケーシングリングのフランジ部分
100 ガスタービンエンジン間隙制御システム
114 冷却空気の供給源
120 上流圧縮機段
122 少なくとも1つの弁
124 冷却空気入口ポート
126 ケーシングの外面
128 第1の弁
130 第2の弁
132 第3の弁
134 ロータ先端間隙
136 冷却空気出口ポート
200 冷却空気通路
201 空気流
202 分岐
204 第1の部分
205 第2の部分
208 バッフル
210 マニホルド
300 コントローラ
500 圧縮機
502 第1の圧縮機段
504 第2の圧縮機段
506 第1のロータ
508 第2のロータ
510 第1のロータ先端間隙
512 第2のロータ先端間隙
514 圧縮機ケーシング
516 出口ポート
517 外側支持構造
518 回転軸
520 入口ポート
521 ベーン組立体の外面
522 ダクト
523 ベーン組立体
524 第1のフランジ
525 圧縮機ケーシングリングの外面
526 第3の圧縮機段
527 圧縮機ケーシングリング
528 第3のフランジ
600 制御システム
602 冷却空気
604 冷却空気入口ポート
606 流入空気流
608 分岐
610 空気流の第1の部分
612 空気流の第2の部分
614 流出空気
615 マニホルド
616 バッフル
618 冷却空気出口
620 ギャップ
Claims (14)
- ガスタービンエンジン間隙制御システム(100)であって、
冷却空気入口ポート(124)から冷却空気出口ポート(136)へ延びる冷却空気通路(200)を備え、前記冷却空気入口ポート(124)及び前記冷却空気出口ポート(136)は、圧縮機(40)の圧縮機ケーシング(80)の外面(126)に形成され且つ前記外面(126)上で軸方向に離間され、前記冷却空気通路(200)は、前記冷却空気入口ポート(124)から、フランジ継手(86)、圧縮機ケーシングリング(41)の半径方向外面(39)及びコネクタケース(82)の半径方向外面(38)の少なくとも1つへ半径方向内向きに延び、前記冷却空気通路(200)は前記コネクタケース(82)及び前記圧縮機ケーシングリング(41)の前記半径方向外面(38、39)に沿って後方にさらに延び、前記冷却通路(200)は前記冷却空気出口ポート(136)へ半径方向外向きにさらに延び、冷却空気を前記冷却空気通路(200)に選択的に供給することにより、前記圧縮機(40)のロータブレード(50)のロータ先端(60)と前記圧縮機ケーシングリング(41)の内面(92)との間のロータ先端間隙(134)が制御され、内側バンド(66)と前記圧縮機(40)のロータスプール(54)との間の段間シール間隙(69)がさらに制御され、
前記ロータブレード(50)は、前記ロータスプール(54)に取り付けられたロータブレードプラットフォーム(58)の流路内面(62)から前記圧縮機ケーシングリング(41)の内面(92)に向けて半径方向外向きに延び、前記内面(92)に近接する前記ロータ先端(60)で終端し、
複数のステータベーン(70)の各々は、外側バンド(68)の半径方向内面(78)から半径方向内向きに延び、内側バンド(66)で終端し、
前記外側バンド(68)は、前記隣接する外側バンド(68)に軸方向に接触した状態で、前記圧縮機ケーシングリング(41)に半径方向に結合するように構成され、
前記フランジ継手(86)は、前記圧縮機ケーシングリング(41)及び前記コネクタケース(82)に結合するように構成され、前記圧縮機ケーシングリング(41)は、フランジ部分(99)に軸方向に隣接する前記コネクタケース(82)の半径方向外向きに延びる取り付けフランジ(95、96)に結合されるように構成された半径方向外向きに延びるフランジ部分(99)を含む、システム。 - 前記冷却空気通路(200)は、前記フランジ継手(86)の上流の分岐(202)を含み、前記分岐(202)は、前記フランジ部分(99)及び前記取り付けフランジ(95、96)のそれぞれの面の間に延び、前記それぞれの面の1つの開口から出る、第1の部分(204)を含む、請求項1に記載のシステム(100)。
- 前記分岐(202)は、前記圧縮機ケーシング(80)の環状部へ後方に延びる第2の部分(205)をさらに含む、請求項2に記載のシステム(100)。
- 前記冷却空気通路(200)は、前記分岐(202)と前記冷却空気出口ポート(136)との間に配置されたバッフル(208)をさらに含み、前記バッフル(208)は、冷却空気を、前記第1の部分(204)及び前記第2の部分(205)から前記冷却空気出口ポート(136)へ送るように構成される、請求項3に記載のシステム(100)。
- 前記冷却空気通路(200)は、前記バッフル(208)に流入する前に前記第1の部分(204)と前記第2の部分(205)を再結合するための、前記分岐(202)と前記バッフル(208)との間に位置するマニホルド(210)をさらに含む、請求項4に記載のシステム(100)。
- 空気流弁(122)に通信可能に接続されたコントローラ(300)をさらに含み、前記コントローラ(300)は、
前記冷却空気が前記冷却空気通路(200)を通って流れて前記圧縮機ケーシング(80)を冷却するのを可能にするように、前記空気流弁(122)を選択して開放し、
前記圧縮機ケーシング(80)の冷却を終了するように、前記空気流弁(122)を閉鎖する、
ように構成される、請求項1に記載のシステム(100)。 - 前記空気流弁(122)に接続された前記冷却空気の供給源(114)をさらに含み、前記供給源(114)は、前記ガスタービンエンジン(10)のファン組立体(12)、前記ガスタービンエンジン(10)のブースタ圧縮機(22)、及び前記ガスタービンエンジン(10)の第2の圧縮機段(120)からのエンジンドメスチック抽気から選択可能であり、前記空気流弁(122)は、前記ファン組立体(12)に作動可能に接続された第1の弁(128)、前記ブースタに作動可能に接続された第2の弁(130)、及び前記第2の圧縮機段(120)に作動可能に接続された第3の弁(132)から選択される、請求項6に記載のシステム(100)。
- 前記コントローラ(300)は、前記ガスタービンエンジン(10)の第1の巡航運転状態中、前記空気流弁(122)を選択して開放するように構成され、前記コントローラ(300)は、前記ガスタービンエンジン(10)の複数の第2の運転状態の1つの間、前記空気流弁(122)を閉鎖するように構成され、前記第2の動作状態は、地上運転状態、離陸運転状態、バースト運転状態、及び前記コントローラ(300)により検出されるエラー状態を含む、請求項6に記載のシステム(100)。
- それぞれの空気流供給源(114)と流れ連通するように接続された複数の空気流弁(128、130、132)をさらに含み、前記コントローラ(300)は、前記それぞれの空気流供給源(114)からの空気が前記冷却空気通路(200)を通って流れて前記圧縮機ケーシング(80)を冷却するのを可能にするように、前記複数の空気流弁(128、130、132)の1つを選択して開放し、且つ前記圧縮機ケーシング(80)の冷却を終了するように、前記複数の空気流弁(128、130、132)の前記1つを閉鎖するように構成される、請求項6に記載のシステム(100)。
- 前記空気流弁(122)は、調節弁である、請求項6に記載のシステム(100)。
- ガスタービンエンジン(10)であって、
圧縮機ケーシング(80)を含む圧縮機(40)であって、前記圧縮機(40)は、少なくとも1つの軸方向に隣接する圧縮機ケーシングリング(41)に結合された少なくとも1つのコネクタケース(82)を含む、圧縮機(40)と、
前記圧縮機ケーシング(80)を選択的に冷却するように構成されたガスタービンエンジン間隙制御システム(100)と、
を備え、前記ガスタービンエンジン間隙制御システム(100)は、
少なくとも1つの供給源(114)の1つから冷却空気を供給するように少なくとも1つの弁(122)に作動可能に接続された少なくとも1つの供給源(114)を含み、
前記少なくとも1つの弁(122)は、前記圧縮機ケーシング(80)の外面(126)に形成された冷却空気通路(200)の冷却空気入口ポート(124)に作動可能に接続され、
前記冷却空気通路(200)は、前記冷却空気入口ポート(124)から、フランジ継手(86)、前記圧縮機ケーシングリング(41)の半径方向外面(39)、及び前記コネクタケース(82)の半径方向外面(38)の少なくとも1つに隣接した通路を通って延び、且つ前記圧縮機ケーシング(80)の前記外面(126)に形成された冷却空気出口ポート(136)へさらに延び、
前記少なくとも1つの弁(122)の1つが開放されると、前記少なくとも1つの供給源(114)の1つからの冷却空気は、空気通路(200)を通って送られ、これにより圧縮機ケーシング(80)が冷却される、ガスタービンエンジン。 - 前記ガスタービンエンジン(10)が巡航状態で動作することを含む弁開放状態に従って、前記1つの弁(122)を選択して開放し、
前記ガスタービンエンジン(10)が地上状態で動作すること、前記ガスタービンエンジン(10)が離陸状態で動作すること、前記ガスタービンエンジン(10)が地上状態で動作すること、前記ガスタービンエンジン(10)がバースト状態で動作すること、前記コントローラ(300)がエラー状態を検出すること、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される弁閉鎖状態に従って、前記圧縮機ケーシング(80)の冷却を終了するために前記1つの弁(122)を閉鎖する、
ためのコントローラ(300)をさらに含む、請求項11に記載のガスタービンエンジン(10)。 - 前記少なくとも1つの供給源(114)は、前記ガスタービンエンジン(10)のファン組立体(12)からのファン冷却空気、前記ガスタービンエンジン(10)のブースタからのブースタ空気、及び前記ガスタービンエンジン(10)の第2の圧縮機段(120)からのエンジンドメスチック抽気、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される、請求項11に記載のガスタービンエンジン(10)。
- 冷却空気入口ポート(124)から冷却空気出口ポート(136)へ延びる冷却空気通路(200)を含むガスタービンエンジン間隙制御システムであって、前記冷却空気入口ポート(124)及び出口ポート(136)は、圧縮機(40)の圧縮機ケーシング(80)の外面(126)に形成され且つ前記外面(126)上で軸方向に離間され、前記冷却空気通路(200)は、前記冷却空気入口ポート(124)から、フランジ継手(86)、圧縮機ケーシングリング(41)の半径方向外面(39)、及びコネクタケース(82)の半径方向外面(38)の少なくとも1つへ半径方向内向きに延び、前記冷却空気通路(200)は、前記コネクタケース(82)及び前記圧縮機ケーシングリング(41)の前記半径方向外面(38、39)に沿って後方にさらに延び、前記冷却空気通路(200)は、前記冷却空気出口ポート(136)へ半径方向外向きにさらに延び、冷却空気を前記冷却空気通路(200)に選択的に供給することにより、前記圧縮機(40)のロータブレード(50)のロータ先端(60)と前記圧縮機ケーシングリング(41)の内面(92)との間のロータ先端間隙(134)が制御され、内側バンド(66)と前記圧縮機(40)のロータスプール(54)との間の段間シール間隙(69)がさらに制御される、ガスタービンエンジン間隙制御システム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/053,276 | 2016-02-25 | ||
US15/053,276 US10138752B2 (en) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | Active HPC clearance control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017150483A true JP2017150483A (ja) | 2017-08-31 |
Family
ID=58159021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017023706A Pending JP2017150483A (ja) | 2016-02-25 | 2017-02-13 | アクティブhpc間隙制御 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10138752B2 (ja) |
EP (1) | EP3211182A1 (ja) |
JP (1) | JP2017150483A (ja) |
CN (1) | CN107120146B (ja) |
CA (1) | CA2958068A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10458429B2 (en) | 2016-05-26 | 2019-10-29 | Rolls-Royce Corporation | Impeller shroud with slidable coupling for clearance control in a centrifugal compressor |
US10876407B2 (en) * | 2017-02-16 | 2020-12-29 | General Electric Company | Thermal structure for outer diameter mounted turbine blades |
US10612466B2 (en) * | 2017-09-11 | 2020-04-07 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine active clearance control system using inlet particle separator |
DE102017127628A1 (de) * | 2017-11-22 | 2019-05-23 | Man Energy Solutions Se | Turbine und Turbolader |
US10927696B2 (en) | 2018-10-19 | 2021-02-23 | Raytheon Technologies Corporation | Compressor case clearance control logic |
CN109057877B (zh) * | 2018-10-26 | 2023-11-28 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种氦气涡轮机用涡轮静子结构 |
US11428160B2 (en) | 2020-12-31 | 2022-08-30 | General Electric Company | Gas turbine engine with interdigitated turbine and gear assembly |
US11713689B2 (en) * | 2021-01-18 | 2023-08-01 | General Electric Company | Clearance design process and strategy with CCA-ACC optimization for EGT and performance improvement |
US11365629B1 (en) * | 2021-04-14 | 2022-06-21 | General Electric Company | Flow structure for turbine engine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003254091A (ja) * | 2002-03-04 | 2003-09-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 圧縮機のチップクリアランス制御装置及び制御方法 |
JP2004332737A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンエンジンロータの先端隙間を制御するための方法及び装置 |
JP2005042612A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ケーシング及びケーシングの変形防止システム並びにその方法 |
US20060225430A1 (en) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Siemens Westinghouse Power Corporation | System for actively controlling compressor clearances |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4023919A (en) * | 1974-12-19 | 1977-05-17 | General Electric Company | Thermal actuated valve for clearance control |
US4280792A (en) * | 1979-02-09 | 1981-07-28 | Avco Corporation | Air-cooled turbine rotor shroud with restraints |
US4426191A (en) * | 1980-05-16 | 1984-01-17 | United Technologies Corporation | Flow directing assembly for a gas turbine engine |
US4338061A (en) | 1980-06-26 | 1982-07-06 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Control means for a gas turbine engine |
US4550562A (en) * | 1981-06-17 | 1985-11-05 | Rice Ivan G | Method of steam cooling a gas generator |
US4512712A (en) * | 1983-08-01 | 1985-04-23 | United Technologies Corporation | Turbine stator assembly |
DE3546839C2 (de) | 1985-11-19 | 1995-05-04 | Mtu Muenchen Gmbh | Gasturbinenstrahltriebwerk in Mehrwellen-Zweistrombauweise |
US4893984A (en) | 1988-04-07 | 1990-01-16 | General Electric Company | Clearance control system |
US5048288A (en) | 1988-12-20 | 1991-09-17 | United Technologies Corporation | Combined turbine stator cooling and turbine tip clearance control |
US5167488A (en) * | 1991-07-03 | 1992-12-01 | General Electric Company | Clearance control assembly having a thermally-controlled one-piece cylindrical housing for radially positioning shroud segments |
FR2695161B1 (fr) | 1992-08-26 | 1994-11-04 | Snecma | Système de refroidissement d'un compresseur de turbomachine et de contrôle des jeux. |
DE4327376A1 (de) * | 1993-08-14 | 1995-02-16 | Abb Management Ag | Verdichter sowie Verfahren zu dessen Betrieb |
US5685158A (en) | 1995-03-31 | 1997-11-11 | General Electric Company | Compressor rotor cooling system for a gas turbine |
US5685693A (en) * | 1995-03-31 | 1997-11-11 | General Electric Co. | Removable inner turbine shell with bucket tip clearance control |
GB2313161B (en) * | 1996-05-14 | 2000-05-31 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine casing |
DE19756734A1 (de) * | 1997-12-19 | 1999-06-24 | Bmw Rolls Royce Gmbh | Passives Spalthaltungssystem einer Gasturbine |
DE10019437A1 (de) * | 2000-04-19 | 2001-12-20 | Rolls Royce Deutschland | Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen der Gehäuse von Turbinen von Strahltriebwerken |
US6732530B2 (en) | 2002-05-31 | 2004-05-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine compressor and clearance controlling method therefor |
US6935836B2 (en) | 2002-06-05 | 2005-08-30 | Allison Advanced Development Company | Compressor casing with passive tip clearance control and endwall ovalization control |
US6925814B2 (en) | 2003-04-30 | 2005-08-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Hybrid turbine tip clearance control system |
US7165937B2 (en) | 2004-12-06 | 2007-01-23 | General Electric Company | Methods and apparatus for maintaining rotor assembly tip clearances |
US8181443B2 (en) | 2008-12-10 | 2012-05-22 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Heat exchanger to cool turbine air cooling flow |
FR2960905B1 (fr) | 2010-06-03 | 2014-05-09 | Snecma | Procede et systeme de pilotage de jeu en sommet d'aubes de rotor de turbine |
-
2016
- 2016-02-25 US US15/053,276 patent/US10138752B2/en active Active
-
2017
- 2017-02-13 JP JP2017023706A patent/JP2017150483A/ja active Pending
- 2017-02-16 CA CA2958068A patent/CA2958068A1/en not_active Abandoned
- 2017-02-24 EP EP17157936.0A patent/EP3211182A1/en not_active Withdrawn
- 2017-02-24 CN CN201710103984.XA patent/CN107120146B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003254091A (ja) * | 2002-03-04 | 2003-09-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 圧縮機のチップクリアランス制御装置及び制御方法 |
JP2004332737A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンエンジンロータの先端隙間を制御するための方法及び装置 |
JP2005042612A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ケーシング及びケーシングの変形防止システム並びにその方法 |
US20060225430A1 (en) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Siemens Westinghouse Power Corporation | System for actively controlling compressor clearances |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3211182A1 (en) | 2017-08-30 |
US10138752B2 (en) | 2018-11-27 |
CN107120146A (zh) | 2017-09-01 |
US20170248028A1 (en) | 2017-08-31 |
CA2958068A1 (en) | 2017-08-25 |
CN107120146B (zh) | 2020-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017150483A (ja) | アクティブhpc間隙制御 | |
US11092013B2 (en) | Modulated turbine cooling system | |
CN107893701B (zh) | 用于整流罩下分流冷却的方法和设备 | |
US10739002B2 (en) | Fluidic nozzle assembly for a turbine engine | |
US10113486B2 (en) | Method and system for modulated turbine cooling | |
US10107206B2 (en) | High pressure compressor rotor thermal conditioning using discharge pressure air | |
EP3453840B1 (en) | Gas turbine engine active clearance control system using inlet particle separator | |
US10094229B2 (en) | Cooling system of a stator assembly for a gas turbine engine having a variable cooling flow mechanism and method of operation | |
EP3862539B1 (en) | Flow diverter for mid-turbine frame cooling air delivery | |
US10208668B2 (en) | Turbine engine advanced cooling system | |
CN108691655B (zh) | 涡轮发动机管道接口 | |
EP2971665B1 (en) | Splitter for air bleed manifold | |
RU2506435C2 (ru) | Газотурбинный двигатель и способ регулирования радиального зазора в турбине газотурбинного двигателя | |
EP3054091B1 (en) | Gas turbine engine having section with thermally isolated area | |
EP3052782B1 (en) | Rotating turbine vane bearing cooling | |
EP3647563B1 (en) | Gas turbine engine control based on characteristic of cooled air |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180309 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180417 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181120 |