JP6865694B2 - ガスタービンエンジンのタービン冷却翼 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年2月5日に出願されたUS仮出願第62/112,263号、2015年12月17日に出願されたUS実用出願第14/972,403号の優先権を主張し、その全体を参照により本明細書に組み込む。
本願発明は、以下の形態を含む。
(形態1)
ガスタービンエンジンの構成要素を冷却するシステムであって、
補助圧縮空気システムであって、
軸動力と排熱を生成する別個の燃料エンジンと、
前記燃料エンジンに結合された多段中間冷却圧縮機と、
前記多段中間冷却圧縮機から圧縮空気を受け入れ、前記燃料エンジンからの前記排熱を用いて前記圧縮空気を加熱するレキュペレータと、
を含む前記補助圧縮空気システムと、
前記補助燃料エンジンと連通して、圧縮空気を前記複数のタービン構成要素に導く導管システムと、
を含む、前記システム。
(形態2)
前記補助システムからの圧縮空気流量を調節する空気入口弁をさらに含む、形態1に記載のシステム。
(形態3)
前記補助システムからの圧縮空気の供給は、前記複数のタービン構成要素の冷却専用に導かれる、形態1に記載のシステム。
(形態4)
前記複数のタービン構成要素は、圧縮空気の前記供給によって冷却される時、より低い有効動作温度を有する、形態3に記載のシステム。
(形態5)
前記導管システムは、前記ガスタービンエンジンの内部と外部の両方に流路を備える、形態1に記載のシステム。
(形態6)
ガスタービンエンジンの1つまたは複数の構成要素を冷却するシステムであって、
タービンに結合された圧縮機と、
前記圧縮機及び前記タービンと流体連通する圧縮機吐出プレナム及び燃焼部と、
冷却用空気の少なくとも一部を前記構成要素に供給する前記ガスタービンエンジンとは別個の外部空気圧縮プロセスと、
を含み、前記外部空気圧縮プロセスからの前記冷却用空気は、前記圧縮機吐出プレナムの圧縮空気より高い圧力を有する、
前記システム。
(形態7)
前記外部空気圧縮プロセスは、多段中間冷却圧縮機を利用して、前記圧縮機吐出プレナムの空気圧力より高く前記冷却用空気の圧力を上昇させる、形態6に記載のシステム。
(形態8)
前記1つまたは複数の構成要素の前記冷却用空気は、前記圧縮機吐出プレナムからの空気と、前記外部空気圧縮プロセスからの空気との混合である、形態6に記載のシステム。
(形態9)
前記圧縮機吐出プレナムから前記1つまたは複数の構成要素への空気流量を調節する空気制御弁をさらに含む、形態6に記載のシステム。
(形態10)
前記1つまたは複数の構成要素は、タービン構成要素である、形態6に記載のシステム。
(形態11)
ガスタービンエンジンの1つまたは複数の構成要素を冷却するシステムであって、
タービンに結合された圧縮機と、
前記圧縮機及び前記タービンと流体連通する圧縮機吐出プレナム及び燃焼部と、
冷却用空気の少なくとも一部を前記1つまたは複数の構成要素に供給する前記ガスタービンエンジンへの外部空気圧縮プロセスであって、その結果、前記外部空気圧縮プロセスからの前記冷却用空気が、前記圧縮機吐出プレナムの圧縮空気より低い温度を有する前記外部空気圧縮プロセスと、
を含む、前記システム。
(形態12)
前記外部空気圧縮プロセスは、多段中間冷却圧縮機を利用して、前記圧縮機吐出プレナムの空気より高い前記冷却用空気の温度を下げる、形態11に記載のシステム。
(形態13)
前記1つまたは複数の構成要素の前記冷却用空気は、前記圧縮機吐出プレナムからの空気と、前記外部空気圧縮プロセスからの前記空気との混合である、形態11に記載のシステム。
(形態14)
前記圧縮機吐出プレナムから前記構成要素への空気流量を調節する空気制御弁をさらに含む、形態11に記載のシステム。
(形態15)
前記外部空気圧縮プロセスは、軸動力と排熱を生成する別個の燃料エンジンと、前記燃料エンジンに結合された多段中間冷却圧縮機と、前記多段中間冷却圧縮機から圧縮空気を受け取り、その圧縮空気を前記燃料エンジンからの前記排熱を用いて前記圧縮機吐出プレナムの前記圧縮空気の温度より低い温度まで加熱するレキュペレータとを利用する、形態11に記載のシステム。
(形態16)
ガスタービンエンジンの1つまたは複数の構成要素を冷却するシステムであって、前記ガスタービンエンジンは、タービンに結合された圧縮機と、前記圧縮機及び前記タービンと流体連通する圧縮機吐出プレナム及び燃焼部とを有し、且つ、冷却用空気の少なくとも一部を前記1つまたは複数の構成要素に供給して、前記冷却用空気が、前記圧縮機吐出プレナムの圧縮空気より高い圧力と低い温度とを有するようにする前記ガスタービンエンジンの外部空気圧縮システムを含む、前記システム。
(形態17)
前記外部空気圧縮プロセスは、多段中間冷却圧縮機を利用して、前記圧縮機吐出プレナムの空気より高く前記冷却用空気の、圧力を上昇させ、温度を下げる、形態16に記載のシステム。
(形態18)
前記外部空気圧縮プロセスは、軸動力と排熱を生成する別個の燃料エンジンと、前記燃料エンジンに結合された前記多段中間冷却圧縮機と、前記多段中間冷却圧縮機から圧縮空気を受け取り、その圧縮空気を前記燃料エンジンからの前記排熱を用いて前記圧縮機吐出プレナムの前記圧縮空気の温度より低い温度まで加熱するレキュペレータと、をさらに含む、形態17に記載のシステム。
(形態19)
前記1つまたは複数の構成要素への前記冷却用空気は、前記空気圧縮システムと前記圧縮機吐出プレナムからの冷却用空気の混合である、形態16に記載のシステム。
(形態20)
ガスタービンエンジンの1つまたは複数の高温のガス経路構成要素を冷却する冷却用空気供給システムであって、第1温度の圧縮空気を有する前記ガスタービンエンジンの圧縮機吐出プレナムと、第2温度の空気を吐出する外部空気圧縮システムとを含み、混合された冷却用空気が、前記圧縮機吐出プレナムの前記圧縮空気より低温の混合された温度を有するように、前記外部空気圧縮システムからの空気を前記圧縮機吐出プレナムからの圧縮空気と混合する前記冷却用空気供給システム。
(形態21)
前記外部空気圧縮プロセスは、多段中間冷却圧縮機を利用して、前記圧縮機吐出プレナムの空気より高い前記冷却用空気の温度を下げる、形態20に記載のシステム。
(形態22)
前記1つまたは複数の構成要素の前記冷却用空気は、前記圧縮機吐出プレナムからの空気と、前記外部空気圧縮プロセスからの前記空気の混合である、形態20に記載のシステム。
(形態23)
ガスタービンエンジンを運転する方法であって、前記ガスタービンエンジンは、タービンに結合された圧縮機と、前記圧縮機及び前記タービンに流体連通した圧縮機吐出プレナム及び燃焼部と、外部空気供給システムとを有し、
前記外部空気供給システムから圧縮空気の供給を生成することと、
前記外部空気供給システムからの圧縮空気の前記供給の少なくとも一部を冷却のためにタービン構成要素に導くことと、
前記外部空気供給システムからの前記圧縮空気の使用を通して、前記ガスタービンエンジンの燃焼温度を維持し、前記ガスタービンエンジンへの燃料流量を減らすように、前記ガスタービンエンジンを制御することと、
を含む、前記方法。
(形態24)
1つまたは複数のガスタービンエンジン構成要素に冷却用空気を提供するシステムであって、
前記ガスタービンエンジンの圧縮機と流体連通する圧縮機吐出プレナムと、
前記圧縮機吐出プレナムと流体連通する冷却器と、
前記冷却器及び前記1つまたは複数のガスタービンエンジン構成要素と流体連通する補助圧縮機と、
を含み、前記圧縮機からの圧縮機吐出空気は、前記ガスタービンエンジンから前記冷却器に導かれ、前記冷却用空気は、前記ガスタービンエンジンに戻って前記1つまたは複数のガスタービンエンジン構成要素に渡る前に、前記補助圧縮機によってさらに圧縮されて冷却される、前記システム。
(形態25)
前記補助圧縮機は電動である、形態24に記載のシステム。
(形態26)
前記1つまたは複数のガスタービンエンジン構成要素は、複数のタービン翼である、形態24に記載のシステム。
Claims (15)
- ガスタービンエンジンのタービン構成要素を冷却するシステムであって、
補助圧縮空気システムであって、
軸動力と排熱を生成する別個の燃料エンジンと、
前記燃料エンジンに結合された補助多段中間冷却圧縮機と、
前記補助多段中間冷却圧縮機から圧縮空気を受け入れ、前記燃料エンジンからの前記排熱を用いて前記圧縮空気を加熱するレキュペレータと、
を含む前記補助圧縮空気システムと、
前記補助圧縮空気システムと連通して、シール及びスワラを備えるプレナムを介して圧縮空気を複数のタービン構成要素に導く導管システムと、
を含む、前記システム。 - 前記補助圧縮空気システムからの圧縮空気流量を調節する空気入口弁をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記補助圧縮空気システムからの圧縮空気の供給は、前記複数のタービン構成要素の冷却専用に導かれる、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数のタービン構成要素は、圧縮空気の前記供給によって冷却される時、より低い有効動作温度を有する、請求項3に記載のシステム。
- 前記導管システムは、前記ガスタービンエンジンの内部と外部の両方に流路を備える、請求項1に記載のシステム。
- ガスタービンエンジンの1つまたは複数の構成要素を冷却するシステムであって、
タービンに結合された圧縮機と、
前記圧縮機及び前記タービンと流体連通する圧縮機吐出プレナム及び燃焼部と、
冷却用空気の少なくとも一部を前記構成要素に供給する前記ガスタービンエンジンとは別個の外部空気圧縮プロセスと、
を含み、前記外部空気圧縮プロセスからの前記冷却用空気は、シール及びスワラを備えるプレナムを介して前記構成要素に供給される、前記システム。 - 前記外部空気圧縮プロセスは、多段中間冷却圧縮機を利用して、前記圧縮機吐出プレナムの空気圧力より高く前記冷却用空気の圧力を上昇させる、請求項6に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の構成要素の前記冷却用空気は、前記圧縮機吐出プレナムからの空気と、前記外部空気圧縮プロセスからの空気との混合である、請求項6に記載のシステム。
- 前記圧縮機吐出プレナムから前記1つまたは複数の構成要素への空気流量を調節する空気制御弁をさらに含む、請求項6に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の構成要素は、タービン構成要素である、請求項6に記載のシステム。
- ガスタービンエンジンの1つまたは複数の構成要素を冷却するシステムであって、
タービンに結合された圧縮機と、
前記圧縮機及び前記タービンと流体連通する圧縮機吐出プレナム及び燃焼部と、
冷却用空気の少なくとも一部を前記1つまたは複数の構成要素に供給する前記ガスタービンエンジンへの外部空気圧縮プロセスであって、前記冷却用空気がシール及びスワラを備えるプレナムを介して前記構成要素に供給される、前記外部空気圧縮プロセスと、
を含む、前記システム。 - 前記外部空気圧縮プロセスは、多段中間冷却圧縮機を利用して、前記圧縮機吐出プレナムの空気より高い前記冷却用空気の温度を下げる、請求項11に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の構成要素の前記冷却用空気は、前記圧縮機吐出プレナムからの空気と、前記外部空気圧縮プロセスからの前記空気との混合である、請求項11に記載のシステム。
- 前記圧縮機吐出プレナムから前記構成要素への空気流量を調節する空気制御弁をさらに含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記外部空気圧縮プロセスは、軸動力と排熱を生成する別個の燃料エンジンと、前記燃料エンジンに結合された多段中間冷却圧縮機と、前記多段中間冷却圧縮機から圧縮空気を受け取り、その圧縮空気を前記燃料エンジンからの前記排熱を用いて前記圧縮機吐出プレナムの前記圧縮空気の温度より低い温度まで加熱するレキュペレータとを利用する、請求項11に記載のシステム。
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