JP2014132211A

JP2014132211A - ターボ機械における関節式トランジションダクト本発明は、エネルギー省から授与された契約番号第ｄｅ−ｆｃ２６−０５ｎｔ４２６４３号に基づいて政府の支持を得てなされたものである。政府は本発明に関して一定の権利を有する。

Info

Publication number: JP2014132211A
Application number: JP2013226104A
Authority: JP
Inventors: Scott Flanagan James; ジェイムズ・スコット・フラナガン; Kevin W Mcmahan; ケビン・ウエストン・マックマハン; Scott Lebegue Jeffrey; ジェフリー・スコット・レベグ; Ray Pentecost Ronnie; ロニー・レー・ペンテコスト
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: US8707673B1; CN203796417U; EP2752558B1; EP2752558A2; EP2752558A3; JP6386716B2

Abstract

【課題】ダクトの熱成長を可能にし且つこれに対応することができる燃焼部とそのトランジションダクトを提供する。
【解決手段】タービンシステム１０を提供する。１つの実施形態において、タービンシステムは、入口と、出口と、入口と出口との間に延在すると共に長手軸と放射軸と接線軸とを形成するダクト通路とを含むトランジションダクトを含む。トランジションダクトの出口は入口から長手軸及び接線軸に沿って偏倚する。ダクト通路は上流部分と下流部分とを含む。上流部分は入口から入口端部と後端部との間において延在する。下流部分は出口から出口端部とヘッド端部との間において延在する。タービンシステムは更に、上流部分の後端部と下流部分のヘッド端部とを互いに結合する継手を含む。継手は、少なくとも１つの軸の周り又は軸沿いにおける上流部分と下流部分との相対移動を可能にするように構成される。
【選択図】図１

Description

本明細書に開示する主題は一般にガスタービンシステム等のターボ機械に関し、特に少なくとも１つの軸の周りで互いに移動可能な構成要素を有する、ターボ機械における関節式トランジションダクトに関する。

タービンシステムは、発電等の分野において幅広く用いられるターボ機械の一例である。例えば、従来のガスタービンシステムは圧縮部と燃焼部と少なくとも１つのタービン部とを含む。圧縮部は、空気が圧縮部を通って流れる時にこの空気を圧縮するように構成される。空気は、その後、圧縮部から燃焼部へと流され、燃焼部において燃料と混合されると共に、燃焼されて高温のガス流を発生させる。この高温ガス流はタービン部に供給され、タービン部は高温ガス流からエネルギーを取り出すことにより高温ガス流を利用して、圧縮機、発電機及びその他の様々な負荷を駆動する。

タービンシステムの燃焼部は、一般に、燃焼された高温ガスがそれを通ってタービン部又は複数のタービン部へと流れる管又はダクトを含む。最近、高温ガス流を加速し且つ方向転換させること等によって高温ガスの流れを偏移させるダクトを含む燃焼部が登場した。例えば、自身を介して高温ガスを長手方向に流す一方で、付加的に流れを半径方向又は接線方向に偏移させて、流れに様々な角度成分を持たせるようにする燃焼部用ダクトが登場した。これらの設計は、タービン部の第１段ノズルを排除できることを含めて、様々な利点を有する。第１段ノズルは、以前は高温ガスの流れを偏移させるために配設されており、これらのダクトの設計により不要になるかもしれない。第１段ノズルの排除は、付随する圧力降下を低減すると共にタービンシステムの効率と出力とを増加させる。

しかし、これらのダクトとタービン部との接続は更に重要になる。例えば、ダクトは単に長手軸に沿って延在するのではなくて、寧ろダクトの入口からダクトの出口へと軸外に偏移するため、ダクトの熱膨張によって様々な軸に沿った又は様々な軸の周りにおけるダクトの望ましくない偏移が引き起こされる可能性がある。これらの偏移はダクト内に応力と歪みとを引き起こす可能性があると共に、ダクトの故障を引き起こしかねない。

米国特許第７７２１５４７号明細書

従って、当該技術分野において、タービンシステム用等のターボ機械用燃焼部の改良が望まれるであろう。特に、ダクトの熱成長を可能にし且つこれに対応することができる燃焼部とそのトランジションダクトとが有利であろう。

本発明の態様と利点とは、以下の説明に部分的に記載され、又は以下の説明から明らかになり、又は本発明を実施することにより知ることができる。

１つの実施形態において、タービンシステムを提供する。このタービンシステムは、入口と、出口と、この入口と出口との間に延在すると共に長手軸と放射軸と接線軸とを形成するダクト通路とを有するトランジションダクトを含む。トランジションダクトの出口は、長手軸及び接線軸に沿って入口から偏倚する。ダクト通路は、上流部分と下流部分とを含む。上流部分は入口から入口端部と後端部との間に延在する。下流部分は出口から出口端部とヘッド端部との間に延在する。タービンシステムは、更に、上流部分の後端部と下流部分のヘッド端部とを互いに結合する継手を含む。この継手は、上流部分と下流部分とが少なくとも１つの軸の周りにおいて又は軸に沿って互いに移動することを可能にするように構成される。

本発明の上記及びその他の特徴と態様と利点とは、以下の説明と添付の特許請求の範囲とを参照することによって、よりよく理解されるであろう。本明細書に組み込まれると共に本明細書の一部分を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示すと共に、以下の説明と合さって本発明の原理を説明する役割を果たす。

当業者に対する、本発明の最良の形態を含む、本発明の完全且つ実施可能な程度の開示を、添付図面を参照して本明細書に記載する。

本開示の１つの実施形態に従ったガスタービンシステムの略図である。本開示の１つの実施形態に従ったガスタービンシステムの幾つかの部分の断面図である。本開示の１つの実施形態に従ったトランジションダクトの環状配列の斜視図である。本開示の１つの実施形態に従った複数のトランジションダクトと関連あるインピンジメントスリーブとの上後面斜視図である。本開示の１つの実施形態に従った、上流部分と下流部分とを含むトランジションダクトの側面斜視図である。本開示の１つの実施形態に従ったトランジションダクトの下流部分の側面斜視図である。本開示の１つの実施形態に従った、上流部分と下流部分とそれらの間の継手とを含むトランジションダクトの一部分の断面図である。本開示の１つの実施形態に従ったガスタービンシステムのタービン部の断面図である。

次に、１つ以上の例が図面に示された本発明の実施形態を詳細に参照する。各例は、本発明の説明のために提示されるものであって、本発明を制限するものではない。実際には、本発明の範囲又は精神から逸脱することなしに本発明において様々な改変及び変更を行なうことができることは当業者には明らかであろう。例えば、１つの実施形態の一部分として例示又は記載される特徴をまた他の実施形態に用いて更にまた他の実施形態を創出することができる。このため、本発明は、こうした改変及び変更を添付の特許請求の範囲とそれらの均等物との範囲内に含まれるものとして包含することを意図している。

図１は、図の実施形態ではガスタービンシステム１０であるターボ機械の略図である。本開示のターボシステム１０はガスタービンシステム１０でなくてもよく、寧ろ蒸気タービンシステム又はその他の適切なシステム等のいかなる適切なタービンシステム１０であってもよいことを理解されたい。更に、本開示に従ったターボ機械はタービンシステムでなくてもよく、寧ろいかなる適切なターボ機械であってもよいことを理解されたい。ガスタービンシステム１０は、圧縮部１２と、後述するように複数の燃焼器１５を含んでよい燃焼部１４と、タービン部１６とを含んでよい。圧縮部１２とタービン部１６とは軸１８により結合されてよい。軸１８は、単一の軸であるか、又は互いに結合されて軸１８を形成する複数の軸部分であってよい。軸１８は、更に、発電機又はその他の適切なエネルギー蓄積装置に結合されるか、又は例えば配電網に直接接続されてよい。入口部１９は空気流を圧縮部１２に供給し、排気ガスはタービン部１６から排気部２０を通って排出されると共に、システム１０又はその他の適切なシステム内で消費され且つ／又は利用されるか、又は大気中に排出されるか、又は排熱回収ボイラを介して再利用される。

図２を参照すると、ガスタービンシステム１０の幾つかの部分の略図が示されている。図２に示すガスタービンシステム１０は、一般に加圧空気であるがシステム１０を通って流れるいかなる適切な流体であってもよい作動流体を加圧する圧縮部１２を含む。圧縮部１２から吐出される加圧された作動流体は、システム１０の軸の周りにおいて環状配列に配置される複数の燃焼器１５（図２には１つのみを示す）を含んでよい燃焼部１４内に流れ込む。燃焼部１４に流入する作動流体は、天然ガス又はまた他の適切な液体又はガス等の燃料と混合され且つ燃焼される。高温燃焼ガスは、各燃焼器１５からタービン部１６へと流れて、システム１０を駆動すると共に動力を生成する。

ガスタービン１０の燃焼器１５は、作動流体と燃料とを混合し且つ燃焼させる様々な構成要素を含む。例えば、燃焼器１５は、圧縮機吐出ケーシング２１等のケーシング２１を含んでよい。軸方向に延在する環状スリーブであってよい複数のスリーブは、少なくとも部分的にケーシング２１内に配置されてよい。これらのスリーブは、図２に示すように、略長手軸９８に沿って軸方向に延在して、スリーブの入口が軸方向に出口と整合するようになっている。例えば、燃焼器内筒２２は、一般に自身内に燃焼領域２４を形成する。作動流体と燃料と任意の酸化剤との燃焼は一般に燃焼領域２４内において起こる。燃焼の結果として得られる高温ガスは、略軸方向に長手軸９８に沿って下流方向に燃焼器内筒２２を通ってトランジションピース２６内に流れ込むと共に、然る後に略軸方向に長手軸９８に沿ってトランジションピース２６を通ってタービン部１６内に流れ込む。

燃焼器１５は、更に、燃料ノズル４０又は複数の燃料ノズル４０を含んでよい。燃料は１つ以上のマニホルド（図示せず）により燃料ノズル４０に供給される。以下に述べるように、燃料ノズル４０又は複数の燃料ノズル４０は燃料を、そして任意で作動流体を燃焼領域２４に供給して燃焼させる。

図３〜７に示すように、本開示に従った燃焼器１５は１つ以上のトランジションダクト５０を含んでよい。本開示のトランジションダクト５０は、その他の燃焼器の様々な軸方向延在スリーブの代わりに設けられる。例えば、トランジションダクト５０は、軸方向に延在するトランジションピース２６に、そして任意で燃焼器１５の燃焼器内筒２２に取って代わる。このため、トランジションダクトは、燃料ノズル４０から、又は燃焼器内筒２２から延在する。以下に述べるように、トランジションダクト５０は、自身を介してタービン部１６に作動流体を流す、軸方向に延在する燃焼器内筒２２及びトランジションピース２６を上回る様々な利点をもたらす。

図に示すように、複数のトランジションダクト５０は、長手軸９０の周りにおいて環状配列に配置されてよい。更に、各トランジションダクト５０は燃料ノズル４０又は複数の燃料ノズル４０とタービン部１６との間に延在してよい。例えば、各トランジションダクト５０は燃料ノズル４０からタービン部１６まで延在してよい。このため、作動流体は一般に燃料ノズル４０からトランジションダクト５０を通ってタービン部１６へと流れる。幾つかの実施形態では、トランジションダクト５０は、有利なことに、タービン部の第１段ノズルを排除することを可能にし、これによって関連あるあらゆる圧力損失が軽減又は解消されると共に、システム１０の効率と出力とが高まる。

各トランジションダクト５０は、入口５２と出口５４とこれらの間の通路５６とを有する。通路５６は、自身内において高温の燃焼ガスが流れる燃焼室５８を形成する。トランジションダクト５０の入口５２及び出口５４は略円形又は楕円形の断面、矩形の断面、三角形の断面又は何らかのその他の適切な多角形の断面を有してよい。更に、トランジションダクト５０の入口５２及び出口５４は同様の形状の断面を有さなくても良いことを理解されたい。例えば、１つの実施形態において、入口５２は略円形の断面を有する一方で、出口５４は略矩形の断面を有してよい。

更に、通路５６は、入口５２と出口５４との間において一般に先細状をなしてよい。例えば、例証的な実施形態において、通路５６の少なくとも一部分は略円錐状の形状をなしてよい。しかし、追加又は代案として、通路５６又はその何らかの部分は略矩形の断面、三角形の断面又は何らかのその他の適切な多角形の断面を有してよい。通路５６は相対的に大きい入口５２から相対的に小さい出口５４へと先細状をなすため、通路５６の断面形状は通路５６全体又はその何らかの一部分にわたって変化してよい。

複数の各トランジションダクト５０の出口５４はそれぞれのトランジションダクト５０の入口５２から偏倚してよい。「偏倚」という用語は、本明細書で用いられる場合、識別される座標方向沿いから離間することを意味する。複数の各トランジションダクト５０の出口５４はそれぞれのトランジションダクト５０の入口５２から長手軸９０に沿って偏倚するといったように長手方向に偏倚してよい。

加えて、例証的な実施形態において、複数の各トランジションダクト５０の出口５４はそれぞれのトランジションダクト５０の入口５２から接線軸９２に沿って偏倚するといったように接線方向に偏倚してよい。複数の各トランジションダクト５０の出口５４がそれぞれのトランジションダクト５０の入口５２から接線方向に偏倚するため、トランジションダクト５０は、トランジションダクト５０を通る作動流体流の接線方向成分を有利に利用して、以下に述べるように、タービン部１６における第１段ノズルの必要性を解消することができる。

更に、例証的な実施形態において、複数の各トランジションダクト５０の出口５４は、それぞれのトランジションダクト５０の入口５２から放射軸９４に沿って偏倚するといったように半径方向に偏倚してよい。複数の各トランジションダクト５０の出口５４がそれぞれのトランジションダクト５０の入口５２から半径方向に偏倚するため、トランジションダクト５０は、トランジションダクト５０を通る作動流体流の半径方向成分を有利に利用して、以下に述べるように、更にタービン部１６における第１段ノズルの必要性を解消することができる。

接線軸９２及び放射軸９４は、図３に示すように、環状配列のトランジションダクト５０のより形成される周に対して各トランジションダクト５０について個別に形成され、軸９２及び９４は、長手軸９０の周りにおいて環状配列をなして配置されるトランジションダクト５０の個数に基づいて、周の周りの各トランジションダクト５０について変動することを理解されたい。

上記のように、高温の燃焼ガスは、トランジションダクト５０を通って流れた後に、トランジションダクト５０からタービン部１６内へと流れ込む。図８に示すように、本開示に従ったタービン部１６は、高温ガス流路１０４を形成するシュラウド１０２を含んでよい。シュラウド１０２は複数のシュラウドブロック１０６により形成されてよい。シュラウドブロック１０６は、各々が自身内において高温ガス流路１０４の一部分を形成する１つ以上の環状配列をなして配置されてよい。

タービン部１６は、更に、複数の動翼１１２と複数のノズル１１４とを含んでよい。複数の動翼１１２及びノズル１１４の各々は、少なくとも部分的に高温ガス流路１０４内に配置されてよい。更に、複数の動翼１１２及び複数のノズル１１４は、各々が高温ガス流路１０４の一部分を形成する１つ以上の環状配列をなして配置されてよい。

タービン部１６は複数のタービン段を含んでよい。各段は、環状配列に配置される複数の動翼１１２と環状配列に配置される複数のノズル１１４とを含んでよい。例えば、１つの実施形態において、タービン部１６は、図７に示すように、３つの段を有してよい。例えば、タービン部１６の第１段は第１段ノズル組立体（図示せず）と第１段動翼組立体１２２とを含んでよい。ノズル組立体は、軸１８の周りにおいて周方向に配置され且つ固定される複数のノズル１１４を含んでよい。動翼組立体１２２は、軸１８の周りにおいて周方向に配置されると共に軸１８に結合される複数の動翼１１２を含んでよい。しかし、タービン部が複数のトランジションダクト５０を含む燃焼部１４に結合される例証的な実施形態では、第１段ノズル組立体を排除して、いかなるノズルも第１段動翼組立体１２２の上流に配置されないようにすることができる。上流は、高温ガス流路１０４を通る高温燃焼ガスの流れに関して定義される。

タービン部１６の第２段は、第２段ノズル組立体１２３と第２段動翼組立体１２４とを含んでよい。ノズル組立体１２３に含まれるノズル１１４は、軸１８の周りにおいて周方向に配置され且つ固定される。動翼組立体１２４に含まれる動翼１１２は、軸１８の周りにおいて周方向に配置されると共に軸１８に結合される。このため、第２段ノズル組立体１２３は、第１段動翼組立体１２２と第２段動翼組立体１２４との間において高温ガス流路１０４に沿って配置される。タービン部１６の第３段は、第３段ノズル組立体１２５と第３段動翼組立体１２６とを含んでよい。ノズル組立体１２５に含まれるノズル１１４は、軸１８の周りにおいて周方向に配置され且つ固定される。動翼組立体１２６に含まれる動翼１１２は、軸１８の周りにおいて周方向に配置されると共に軸１８に結合される。このため、第３段ノズル組立体１２５は、第２段動翼組立体１２４と第３段動翼組立体１２５との間において高温ガス流路１０４に沿って配置される。

タービン部１６は３段に制限されるわけではなく、寧ろあらゆる段数が本開示の範囲及び精神の範囲内に含まれることを理解されたい。

更に図４〜７に示すように、本開示に従ったトランジションダクト５０は、互いに連結される複数の区画、部分を含んでよい。このトランジションダクト５０の連結は、トランジションダクト５０が動作中に移動し且つ偏倚することを可能にして、その熱成長を可能にすると共にこれに対応することができる。例えば、トランジションダクト５０は、上流部分１４０と下流部分１４２とを含んでよい。上流部分１４０はトランジションダクト５０の入口５２を含むと共に、この入口から出口５４の方へと一般に下流方向に延在する。下流部分１４２はトランジションダクト５０の出口５４を含むと共に、この出口から入口５２の方へと一般に上流方向に延在する。このため、上流部分１４０は、入口端部１５２（入口５２の位置）と後端部１５４とを含むと共に、これらの間に延在し、下流部分は、ヘッド端部１５６と出口端部１５８（出口１５８の位置）とを含むと共に、これらの間に延在する。

図に示すように、継手１６０は上流部分１４０と下流部分１４２とを互いに結合すると共に、トランジションダクト５０がターボ機械の動作中に移動することを可能にする、上流部分１４０と下流部分１４２との間の連結部となる。特に、継手１６０は、後端部１５４とヘッド端部１５６とを互いに結合する。継手１６０は上流部分１４０と下流部分１４２とが少なくとも１つの軸の周りにおいて又は軸に沿って移動可能となるように構成される。更に、幾つかの実施形態においては、継手１６０は、３つの軸といったように少なくとも２つの軸の周り又は軸沿いにおけるこうした移動を可能にするように構成される。軸は、長手軸９０、接線軸９２及び／又は放射軸９４のいずれか１つ以上とすることができる。よって、これらの軸の１つの周りにおける移動は、上流部分１４０と下流部分１４２との間においてこうした自由度をもたらす継手１６０により上流部分１４０又は下流部分１４２の一方（又は両方）が他方に対して軸の周りにおいて回転又はその他の移動を行なうことができることを意味する。よって、これらの軸の１つに沿った移動は、上流部分１４０と下流部分１４２との間においてこうした自由度をもたらす継手１６０により上流部分１４０又は下流部分１４２の一方（又は両方）が他方に対して軸に沿って並進又はその他の移動を行なうことができることを意味する。

図４〜７に示す例証的な実施形態において、本開示に従った継手１６０は、略環状の接触部材１６２と略環状の受口部材１６４とを含む。接触部材１６２及び受口部材１６４の各々は、例えば中空の円筒体又はリングであってよい。接触部材１６２又はその一部分は、一般に受口部材１６４内に嵌入して、接触部材１６２の外面１６６が一般に受口部材１６４の内面１６８に接触するようになる。接触部材１６２は一般に受口部材１６４内において１つ、２つ又は３つの軸の周り又は軸沿い等で移動可能とされて、以ってこのような相対移動が上流部分１４０と下流部分１４２との間において達成される。例証的な実施形態では、図に示すように、接触部材１６２は下流部分１４２に取り付けられ、受口部材１６４は上流部分１４０に取り付けられる。これらの実施形態において、継手１６０は下流部分が移動することを可能にして、以って上流部分１４０と下流部分１４２との相対移動を達成する。その他の実施形態においては、受口部材１６４を下流部分１４２に取り付けることができ、接触部材１６２を上流部分１４０に取り付けることができる。これらの実施形態では、継手１６０は上流部分１４０が移動することを可能にして、以って上流部分１４０と下流部分１４２との間における相対移動を達成する。

上述したように、接触部材１６２及び受口部材１６４の各々は上流部材１５０及び下流部材１５２の一方に取り付けられる。幾つかの実施形態では、接触部材１６２及び受口部材１６４は溶接又はろう付けにより取り付けられる。これに代わる方法として、接触部材１６２及び受口部材１６４は、適切なナット−ボルト結合、ねじ、リベットの使用によるといったように機械的締結によって取り付けられてよい。更に他の実施形態において、接触部材１６２及び受口部材１６４は、単一鋳造法等において接触部材１６２及び受口部材１６４を上流部分１４０及び下流部分１４２と一体成形することによって取り付けられてよい。更にまた、あらゆる適切な取付け工程及び／又は装置が本開示の範囲及び精神の範囲内に含まれる。

図４〜７に、１つの例証的な実施形態の接触部材１６２を示す。図に示すように、例証的な実施形態の接触部材１６２は、略曲線状の外面１６６を有する。更に、図に示すように、外面１６６は、接触部材１６２が略弓形の断面形状を有するような曲線をなす。弓形の断面形状は、図に示すように長手軸９０又はその他の適切な軸に沿って延在してよい。しかし、本開示は上記に開示した接触部材１６２の形状に制限されるわけではないことを理解されたい。寧ろ、接触部材１６２は、少なくとも１つの軸のまわりにおける上流部分１４０と下流部分１４２との相対移動を可能にするあらゆる適切な曲線状、直線状又はその他の形状を有してよい。

図４〜７に、更に１つの例証的な実施形態の受口部材１６４を示す。上述したように、受口部材１６４は、接触部材１６２の外面１６６が受口部材１６４の内面１６８に接触するように接触部材１６２を自身内に受け入れる。図に示すように、例証的な実施形態において、受口部材１６４の内面１６８は略曲線状である。更に、受口部材１６４は厚さ１７０を有する。厚さ１７０は、例証的な実施形態では、長手軸９０に沿ってトランジションダクト５０の出口５４へと向かう方向に増加してよい。しかし、本開示は上記に開示した受口部材１６４の形状に制限されるわけではないことを理解されたい。寧ろ、受口部材１６４は、少なくとも１つの軸の周り又は軸沿いにおけるトランジションダクト５０の移動を可能にするあらゆる適切な曲線状、直線状又はその他の形状を有してよい。

上述したように、継手１６０は、少なくとも１つの軸の周りにおける上流部分１４０と下流部分１４２との移動を可能にするように構成される。更に、例証的な実施形態において、継手１６０は、このような移動を少なくとも２つの軸の周りにおいて可能にするように構成されてよい。更にまた、例証的な実施形態においては、継手１６０は、このような移動を３つの軸の周りにおいて可能にするように構成されてよい。本明細書に記載の軸の周りにおける移動は、一般に軸の周りにおける回転移動を指す。例えば、幾つかの実施形態では、継手１６０は接線軸９２の周りにおけるトランジションダクト５０の移動を可能にする。上述したように、例証的な実施形態では、接触部材１０２は曲線状且つ／又は弓形の外面１６６を有してよい。システム１０の動作中に、トランジションダクト５０は、上流部分１４０及び下流部分１４０のそれぞれの後端部１５４及びヘッド端部１５６等を移動させる熱膨張又はその他の様々な作用を受けることがある。外面１６６は、受口部材１６４の内面１６８と協働して、トランジションダクト５０が接線軸９２の周りにおいて回転することを可能にし、以ってトランジションダクト５０の応力を防ぐ。幾つかの実施形態において、接触部材１４０は、下流部分１４２に対する上流部分１６２又はその逆のこのような回転を接線軸９２の周りにおいて最大回転角約５度まで又は最大回転角２度まで可能にする。しかし、本開示は上記に開示した回転角に制限されるわけではなく、寧ろ上流部分１４０と下流部分１４２とのあらゆる適切な相対的回転が本開示の範囲及び精神の範囲内に含まれることを理解されたい。

追加又は代替として、幾つかの実施形態では、継手１６０はトランジションダクト５０の移動を放射軸９４の周りにおいて可能にしてよい。上述したように、例証的な実施形態において、接触部材１０２は曲線状且つ／又は弓形の外面１６６を有してよい。システム１０の動作中に、トランジションダクト５０は、上流部分１４０及び下流部分１４０のそれぞれの後端部１５４及びヘッド端部１５６等を移動させる熱膨張又はその他の様々な作用を受けることがある。外面１６６は、受口部材１６４の内面１６８と協働して、トランジションダクト５０が放射軸９４の周りにおいて回転することを可能にし、以ってトランジションダクト５０の応力を防ぐ。幾つかの実施形態において、接触部材１４０は、下流部分１４２に対する上流部分１６２又はその逆のこのような回転を放射軸９４の周りにおいて最大回転角約５度まで又は最大回転角２度まで可能にする。しかし、本開示は上記に開示した回転角に制限されるわけではなく、寧ろ上流部分１４０と下流部分１４２とのあらゆる適切な相対的回転が本開示の範囲及び精神の範囲内に含まれることを理解されたい。

追加又は代替として、幾つかの実施形態では、継手１６０はトランジションダクト５０の回転を長手軸９０の周りにおいて可能にしてよい。上述したように、例証的な実施形態において、接触部材１０２は曲線状且つ／又は弓形の外面１６６を有してよい。システム１０の動作中に、トランジションダクト５０は、上流部分１４０及び下流部分１４０のそれぞれの後端部１５４及びヘッド端部１５６等を移動させる熱膨張又はその他の様々な作用を受けることがある。外面１６６は、受口部材１６４の内面１６８と協働して、トランジションダクト５０が長手軸９０の周りにおいて回転することを可能にし、以ってトランジションダクト５０の応力を防ぐ。幾つかの実施形態において、接触部材１４０は、下流部分１４２に対する上流部分１６２又はその逆のこのような回転を長手軸９０の周りにおいて最大回転角約５度まで又は最大回転角２度まで可能にする。しかし、本開示は上記に開示した回転角に制限されるわけではなく、寧ろ上流部分１４０と下流部分１４２とのあらゆる適切な相対的回転が本開示の範囲及び精神の範囲内に含まれることを理解されたい。

更にまた、例証的な実施形態において、継手１６０は、更に、少なくとも１つの軸に沿った上流部分１４０と下流部分１４２との相対移動を可能にする。更に、例証的な実施形態において、継手１６０は、このような移動を少なくとも２つの軸に沿って可能にするように構成されてよい。更にまた、例証的な実施形態において、継手１６０は、このような移動を３つの軸に沿って可能にするように構成されてよい。本明細書に記載の軸に沿った移動は、一般に軸に沿った並進移動を指す。例えば、幾つかの実施形態では、継手１６０は長手軸９０に沿ったトランジションダクト５０の移動を可能にする。例えば、例証的な実施形態における接触部材１６２は受口部材１６４と接触するが、その何らかの表面に取付け又は結合されるわけではない。このため、上流部分１４０及び／又は下流部分１４２の何らかの一部分といったようなトランジションダクト５０の移動を引き起こす熱膨張又はその他の様々な作用等により、上流部分１４０及び／又は下流部分１４２が長手軸９０に沿って移動すると、接触部材１６２は長手軸９０に沿って摺動する。

追加又は代替として、幾つかの実施形態では、継手１６０は接線軸９２に沿ったトランジションダクト５０の移動を可能にしてよい。例えば、例証的な実施形態における接触部材１６２は受口部材１６４と接触するが、その何らかの表面に取付け又は結合されるわけではない。このため、上流部分１４０及び／又は下流部分１４２の何らかの一部分といったようなトランジションダクト５０の移動を引き起こす熱膨張又はその他の様々な作用等により、上流部分１４０及び／又は下流部分１４２が接線軸９２に沿って移動すると、接触部材１６２は接線軸９２に沿って摺動する。

追加又は代替として、幾つかの実施形態では、継手１６０は放射軸９４に沿ったトランジションダクト５０の移動を可能にしてよい。例えば、例証的な実施形態における接触部材１６２は受口部材１６４と接触するが、その何らかの表面に取付け又は結合されるわけではない。このため、上流部分１４０及び／又は下流部分１４２の何らかの一部分といったようなトランジションダクト５０の移動を引き起こす熱膨張又はその他の様々な作用等により、上流部分１４０及び／又は下流部分１４２が放射線９４に沿って移動すると、接触部材１６２は放射線９４に沿って摺動する。

本明細書は、最良の形態を含めて、例を用いて本発明を開示するとともに、更にまた、何らかの装置又はシステムの製作及び使用と本明細書に組み込まれた何らかの方法の実行とを含めて、あらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするものである。本発明の特許可能範囲は、特許請求の範囲により定められるとともに、当業者が考えつくその他の例を含む。このようなその他の例は、特許請求の範囲の文言と相違しない構造要素を有する場合又は特許請求の範囲の文言と実質的に相違しない等価の構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内に含まれることを意図している。

１０タービンシステム
１２圧縮部
１４燃焼部
１５燃焼器
１６タービン部
１８軸
１９入口部
２０排気部
２１ケーシング
２２燃焼器内筒
２４燃焼領域
２６トランジションピース
３０フロースリーブ
３２流路
３４インピンジメントスリーブ
３６流路
３８外部環
４０燃料ノズル
５０トランジションダクト
５２入口
５４出口
５６通路
５８燃焼室
９０長手軸
９２接線軸
９４放射軸
９８長手軸
１０２シュラウド
１０４高温ガス流路
１０６シュラウドブロック
１１２動翼
１１４ノズル
１２２第１段動翼組立体
１２３第２段ノズル組立体
１２４第２段動翼組立体
１２５第３段ノズル組立体
１２６第３段動翼組立体
１４０上流部分
１４２下流部分
１５２入口端部
１５４後端部
１５６ヘッド端部
１５８出口端部
１６０継手
１６２接触部材
１６４受口部材
１６６外面（接触部材）
１６８内面（受口部材）
１７０厚さ

Claims

入口と、出口と、前記入口と前記出口との間に延在すると共に長手軸と放射軸と接線軸とを形成するダクト通路とを含むトランジションダクトであって、前記出口は前記入口から前記長手軸及び前記接線軸に沿って偏倚し、前記ダクト通路は上流部分と下流部分とを含み、前記上流部分は前記入口から入口端部と後端部との間において延在し、前記下流部分は前記出口から出口端部とヘッド端部との間において延在するトランジションダクトと；
前記上流部分の前記後端部と前記下流部分の前記ヘッド端部とを互いに結合する継手であって、少なくとも１つの軸の周り又は軸沿いにおける前記上流部分と前記下流部分との相対移動を可能にするように構成される継手とを含むタービンシステム。
前記継手は、少なくとも２つの軸の周り又は軸沿いにおける前記上流部分と前記下流部分との相対移動を可能にするように構成される請求項１に記載のタービンシステム。
前記継手は、３つの軸の周り又は軸沿いにおける前記上流部分と前記下流部分との相対移動を可能にするように構成される請求項１に記載のタービンシステム。
前記継手は略環状の接触部材と略環状の受口部材とを含み、前記接触部材は前記受口部材内において移動可能である請求項１に記載のタービンシステム。
前記接触部材は前記下流部分の前記ヘッド端部に取り付けられ、前記ソケット部材は前記上流端部の前記後端部に取り付けられる請求項４に記載のタービンシステム。
前記接触部材は略曲線状の外面を有する請求項４に記載のタービンシステム。
前記接触部材は略弓形の断面形状を有する請求項４に記載のタービンシステム。
前記略弓形の断面形状は前記長手軸に沿って延在する請求項７に記載のタービンシステム。
前記受口部材は略曲線状の内面を有する請求項４に記載のタービンシステム。
前記受口部材は厚さを有し、前記厚さは前記長手軸に沿って前記出口に向かって増加する請求項９に記載のタービンシステム。
前記トランジションダクトの前記出口は更に前記入口から前記放射軸に沿って偏倚する請求項１に記載のタービンシステム。
前記トランジションダクトと連通するタービン部を更に含み、前記タービン部は第１段動翼組立体を含む請求項１に記載のタービンシステム。
前記第１段動翼組立体の上流にはいかなるノズルも設けられない請求項１２に記載のタービンシステム。
入口部と；
排気部と；
圧縮部と；
燃焼部であって、
入口と、出口と、前記入口と前記出口との間に延在すると共に長手軸と放射軸と接線軸とを形成するダクト通路とを含むトランジションダクトであって、前記出口は前記入口から前記長手軸及び前記接線軸に沿って偏倚し、前記ダクト通路は上流部分と下流部分とを含み、前記上流部分は前記入口から入口端部と後端部との間において延在し、前記下流部分は前記出口から出口端部とヘッド端部との間において延在するトランジションダクトと；
前記上流部分の前記後端部と前記下流部分の前記ヘッド端部とを互いに結合する継手であって、少なくとも１つの軸の周り又は軸沿いにおける前記上流部分と前記下流部分との相対移動を可能にするように構成される継手とを含む燃焼部と；
前記トランジションダクトと連通するタービン部であって、第１段動翼組立体を含むタービン部とを含むターボ機械。
前記継手は、少なくとも２つの軸の周り又は軸沿いにおける前記上流部分と前記下流部分との相対移動を可能にするように構成される請求項１４に記載のターボ機械。
前記継手は、３つの軸の周り又は軸沿いにおける前記上流部分と前記下流部分との相対移動を可能にするように構成される請求項１４に記載のターボ機械。
前記継手は略環状の接触部材と略環状の受口部材とを含み、前記接触部材は前記受口部材内において移動可能である請求項１４に記載のターボ機械。
前記接触部材は前記下流部分の前記ヘッド端部に取り付けられ、前記受口部材は前記上流端部の前記後端部に取り付けられる請求項１７に記載のターボ機械。
前記トランジションダクトの前記出口は更に前記放射軸に沿って前記入口から偏倚する請求項１４に記載のターボ機械。
前記第１段動翼組立体の上流にはいかなるノズルも設けられない請求項１４に記載のターボ機械。