JP6186133B2

JP6186133B2 - タービンシステムの移行ダクト用の重畳シール

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Publication number: JP6186133B2
Application number: JP2013034084A
Authority: JP
Inventors: ジェームズ・スコット・フラナガン; ロニー・レイ・ペンテコスト; ケヴィン・ウエストン・マクマハン; ダニエル・ジャクソン・ディラード; ジェフリー・スコット・ルベグ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2033-02-25
Also published as: EP2660427A1; EP2660427B1; JP2013231426A; CN103375261B; CN103375261A; US20130283818A1; US9038394B2; RU2013108685A

Description

本明細書に開示される対象は、一般にタービンシステムに関し、より具体的にはタービンシステムの隣接した移行ダクト間のシールに関する。

タービンシステムは、発電などの分野で広く利用されている。例えば、従来型のガスタービンシステムは、圧縮機部分、燃焼器部分、および少なくとも１つのタービン部分を含んでいる。圧縮機部分は、空気が圧縮機部分を通って流れるとき空気を圧縮するように構成されている。次いで、空気は圧縮機部分から燃焼器部分へと流れ、燃料と混ぜて燃焼され、熱ガス流を生成する。熱ガス流はタービン部分に供給され、タービン部分は、熱ガス流からエネルギーを抽出することにより、圧縮機、発電機および他のさまざまな負荷に動力を供給するのに熱ガス流を利用する。

タービンシステムの燃焼器部分は、一般に管またはダクトを含み、それを通って、燃焼した熱ガスが１つまたは複数のタービン部分に流れる。最近、熱ガスの流れの方向を変える管またはダクトを含む燃焼器部分が導入されている。例えば、熱ガスを長手方向に流しながら、流れにさまざまな角度成分をさらに与えるように、流れの方向を放射方向または接線方向に変える、燃焼器部分用のダクトが導入されている。これらの設計には、タービン部分から第１段ノズルを不要にすることを含む、さまざまな利点がある。第１段ノズルは、以前は熱ガス流の方向を変えるために設けられており、これらのダクトの設計のために不要になり得る。第１段ノズルを取り除くと、関連する圧力低下が解消されて、タービンシステムの効率および電力出力が向上し得る。

しかし、これらのダクトの相互接続について懸案事項が増している。例えば、ダクトが前後軸に沿って単純に延在しているわけではなく、ダクトの入口からダクトの出口へと軸外に方向を変えられているので、ダクトの熱膨張により、さまざまな軸に沿って、またはさまざまな軸のまわりで、ダクトの望ましくない移動が生じることがある。このような移動は、隣接したダクト間に予想外の間隙をもたらし、したがって冷却用空気および熱ガスの望ましくない漏れおよび混合が起こる恐れがある。

この問題は、隣接したダクト間の相互作用のために特に重要である。例えば、多くの実施形態では、隣接したダクトによってエーロフォイル後縁が形成される。このエーロフォイルによってダクトの熱ガス流の方向が変わり、したがって第１段ノズルの必要性が解消し得る。しかし、このエーロフォイルは隣接したダクトによって形成されるので、ダクト間の何らかの間隙によって漏れおよび混合が起こり、エーロフォイルの性能を損なう恐れがある。

米国特許出願公開第２０１０／０１８０６０５号公報

したがって、当技術分野では、タービンシステムにおいて隣接した燃焼器ダクト間のシールの改善が望まれるであろう。例えば、隣接したダクトの熱膨張を可能にする一方で、隣接したダクト間の間隙を防止するシールが有利であろう。

本発明の態様および利点が、以下の記述で部分的に説明されることになり、または以下の記述から明白になることもあり、または本発明を実践することにより学習されてよい。

一実施形態では、タービンシステムが開示される。このタービンシステムは、移行ダクトを含む。移行ダクトは、入口、出口、ならびに入口と出口との間に延在して前後軸、放射軸、および接線軸を定義する流路を含む。移行ダクトの出口は、前後軸および接線軸に沿って入口からオフセットされている。移行ダクトは、隣接した移行ダクトと接続するための界面フィーチャをさらに含む。このタービンシステムは、界面フィーチャと隣接した移行ダクトとの間にシールをもたらすように、界面フィーチャと接触する重畳シールをさらに含む。

別の実施形態ではタービンシステムが開示される。このタービンシステムは、全体的に環状アレイに配置された複数の移行ダクトを含む。複数の移行ダクトのそれぞれが、入口、出口、ならびに入口と出口との間に延在して前後軸、放射軸、および接線軸を定義する流路を含む。移行ダクトの出口は、前後軸および接線軸に沿って入口からオフセットされている。複数の移行ダクトのそれぞれが、第１の界面フィーチャおよび第２の界面フィーチャをさらに含む。タービンシステムは、複数の重畳シールをさらに含んでいる。複数の重畳シールのそれぞれが、複数の移行ダクトのうちの１つの第１の界面フィーチャと、隣接した複数の移行ダクトのうちの１つの第２の界面フィーチャとの間に接触してシールをもたらす。

本発明の、これらおよび他の特徴、態様および利点が、以下の記述および添付の特許請求の範囲を参照すると、よりよく理解されるであろう。本明細書に組み込まれてその一部分を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、記述と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。

その最善の様式を含む本発明の詳細な授権開示が、当業者を対象として、本明細書で説明され、添付図が参照される。

本開示の一実施形態によるガスタービンシステムの概略図である。本開示の一実施形態によるガスタービンシステムのいくつかの部分の断面図である。本開示の一実施形態による移行ダクトの環状アレイの斜視図である。本開示の一実施形態による複数の移行ダクトの頂部の斜視図である。本開示の一実施形態による移行ダクトの側面の斜視図である。本開示の一実施形態による複数の移行ダクトの一部を切り取った斜視図である。本開示の一実施形態によるガスタービンシステムのタービン部分の断面図である。本開示の一実施形態による、移行ダクトと隣接した移行ダクトとの間の界面の断面図である。本開示の別の実施形態による、移行ダクトと隣接した移行ダクトとの間の界面の断面図である。本開示の別の実施形態による、移行ダクトと隣接した移行ダクトとの間の界面の断面図である。本開示の別の実施形態による、移行ダクトと隣接した移行ダクトとの間の界面の断面図である。本開示の別の実施形態による、移行ダクトと隣接した移行ダクトとの間の界面の断面図である。本開示の別の実施形態による、移行ダクトと隣接した移行ダクトとの間の界面の断面図である。本開示の別の実施形態による、移行ダクトと隣接した移行ダクトとの間の界面の、図６のライン１４−１４に沿った断面図である。

次に、本発明の実施形態が詳細に参照され、１つまたは複数の実例が図面で示される。各実例は、本発明を限定するものではなく、本発明の説明として提供される。実際、本発明のさまざまな変更形態および変形形態が、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく作製され得ることが当業者に明らかであろう。例えば、一実施形態の一部分として説明された、または記述された特徴を、別の実施形態と共に、さらなる実施形態をもたらすのに用いることができる。したがって、本発明は、このような変更形態および変形形態を、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲に入るものとして、対象に含むことが意図されている。

図１は、ガスタービンシステム１０の概略図である。本開示のタービンシステム１０は、ガスタービンシステム１０である必要性はなく、蒸気タービンシステムまたは他の適切なシステムなどの任意の適切なタービンシステム１０でよいことを理解されたい。ガスタービンシステム１０は、圧縮機部分１２と、以下で論じられるような複数の燃焼器１５を含み得る燃焼器部分１４と、タービン部分１６とを含んでよい。圧縮機部分１２およびタービン部分１６は、シャフト１８によって結合されてよい。シャフト１８は、単一のシャフトまたはシャフト１８を形成するために互いに結合された複数のシャフト部分でよい。シャフト１８は、発電機もしくは他の適切なエネルギー蓄積デバイスにさらに結合されてよく、または、例えば配電網に直接接続されてもよい。システム１０からの排気ガスは、大気に排出されてよく、蒸気タービンまたは他の適切なシステムに流されてよく、または熱回収スチーム発電機を通って再利用されてもよい。

図２を参照すると、ガスタービンシステム１０のいくつか部分の簡易化した図面が示されている。図２に示されたガスタービンシステム１０は、以下で論じられる、システム１０を通って流れている作動流体を加圧するための圧縮機部分１２を備える。圧縮機部分１２から排出される加圧された作動流体が、燃焼器部分１４の中に流れ込み、燃焼器部分１４は、システム１０の軸のまわりで環状アレイに配置された複数の燃焼器１５（そのうちの１つだけが図２に示されている）を含んでよい。燃焼器部分１４に入る作動流体は、天然ガスまたは別の適切な液体もしくは気体などの燃料と混合されて燃焼する。各燃焼器１５からの燃焼の熱ガスが、タービン部分１６へと流れ、システム１０を駆動して電力を生成する。

ガスタービン１０の燃焼器１５は、作動流体および燃料を混合して燃焼するためのさまざまな構成要素を含んでよい。例えば、燃焼器１５は、圧縮機放電枠２１などの枠２１を含んでよい。軸方向に延在する環状のスリーブであることができるさまざまなスリーブが、少なくとも部分的には枠２１内に配置されてよい。これらのスリーブは、図２に示されるように、スリーブの入口が出口と軸方向に整列するように、前後軸９８に全体的に沿って軸方向に延在する。例えば、燃焼器ライナ２２の中には、燃焼帯２４が全体的に画定されてよい。作動流体、燃料、および適宜酸化剤の燃焼が、一般に燃焼帯２４では生じてよい。もたらされる燃焼の熱ガスは、前後軸９８に沿って全体的に軸方向に下流へ、燃焼ライナ２２を通って連絡管２６の中に流れてよく、次いで、前後軸９８に沿って全体的に軸方向へ、連絡管２６を通ってタービン部分１６の中に流れてよい。

燃焼器１５は、１つまたは複数の燃料ノズル４０をさらに含んでよい。１つまたは複数のマニホールド（図示せず）により、燃料ノズル４０に燃料が供給されてよい。以下で論じられるように、１つまたは複数の燃料ノズル４０は、燃焼のために、燃料と、適宣、作動流体とを燃焼帯２４に供給してよい。

本開示による燃焼器１５は、図３から図６に示されるように、１つまたは複数の移行ダクト５０を含んでよい。本開示の移行ダクト５０は、他の燃焼器のさまざまな軸方向に延在するスリーブの代わりに設けられてよい。例えば、軸方向に延在する連絡管２６と、適宣、燃焼器１５の燃焼器ライナ２２とが、移行ダクト５０で置換されてよい。したがって、移行ダクトは、燃料ノズル４０または燃焼器ライナ２２から延在してよい。以下で論じられるように、移行ダクト５０は、軸方向に延在する燃焼器ライナ２２および作動流体を通してタービン部分１６に流すための連絡管２６に対して、さまざまな利点をもたらし得る。

示されるように、複数の移行ダクト５０は、前後軸９０のまわりに環状アレイで配置されてよい。さらに、各移行ダクト５０は、１つまたは複数の燃料ノズル４０とタービン部分１６との間に延在してよい。例えば、各移行ダクト５０は、燃料ノズル４０からタービン部分１６まで延在してよい。したがって、作動流体は、全体的に燃料ノズル４０から移行ダクト５０を通ってタービン部分１６に流れてよい。いくつかの実施形態では、移行ダクト５０は、有利にはタービン部分の第１段ノズルの除去を可能にしてよく、これによって、あらゆる関連する抗力および圧力低下が解消され、システム１０の効率および出力が増加し得る。

各移行ダクト５０は、その間に入口５２、出口５４、および流路５６を有してよい。移行ダクト５０の入口５２および出口５４は、全体的に円形もしくは楕円形の断面、長方形の断面、三角形の断面、またはその他の適切な任意の多角形の断面を有してよい。さらに、移行ダクト５０の入口５２と出口５４が、同様に成形された断面を有する必要性はないことを理解されたい。例えば、一実施形態では、入口５２は全体的に円形の断面を有してよく、その一方で、出口５４は全体的に長方形の断面を有してもよい。

さらに、流路５６は、入口５２と出口５４の間で全体的に先細りでもよい。例えば、例示的実施形態では、流路５６の少なくとも一部分が全体的に円錐形に成形されてよい。しかし、それに加えて、またはその代わりに、流路５６またはその任意の部分が、全体的に長方形の断面、三角形の断面、またはその他の適切な任意の多角形の断面を有してもよい。流路５６の断面形状は、比較的より大きな入口５２から比較的より小さな出口５４への流路５６の先細りとして、流路５６またはその任意の部分を通じて変化し得ることを理解されたい。

複数の移行ダクト５０のそれぞれの出口５４は、それぞれの移行ダクト５０の入口５２からオフセットされてよい。本明細書に用いられる用語「オフセットされる」は、識別された座標方向に沿って、それから間隔を置くことを意味する。複数の移行ダクト５０のそれぞれの出口５４は、前後軸９０に沿ってオフセットされるなど、それぞれの移行ダクト５０の入口５２から長手方向でオフセットされてよい。

さらに、例示的実施形態では、複数の移行ダクト５０のそれぞれの出口５４は、接線軸９２に沿ってオフセットされるなど、それぞれの移行ダクト５０の入口５２から接線方向でオフセットされてよい。複数の移行ダクト５０のそれぞれの出口５４が、それぞれの移行ダクト５０の入口５２から接線方向でオフセットされているので、移行ダクト５０は、有利には、以下で論じられるように、タービン部分１６の第１段ノズルの必要性を解消するために、移行ダクト５０を通る作動流体の流れの接線方向の成分を利用してよい。

さらに、例示的実施形態では、複数の移行ダクト５０のそれぞれの出口５４は、放射軸９４に沿ってオフセットされるなど、それぞれの移行ダクト５０の入口５２から放射方向でオフセットされてよい。複数の移行ダクト５０のそれぞれの出口５４が、それぞれの移行ダクト５０の入口５２から放射方向でオフセットされているので、移行ダクト５０は、有利には、以下で論じられるように、タービン部分１６の第１段ノズルの必要性をさらに解消するために、移行ダクト５０を通る作動流体の流れの放射方向の成分を利用してよい。

図３に示されるように、接線軸９２および放射軸９４は、移行ダクト５０の環状アレイによって画定された円周に対して、各移行ダクト５０ごとに個々に定義され、また、軸９２および軸９４は、各移行ダクト５０について、円周に関して、前後軸９０のまわりで環状アレイに配置された移行ダクト５０の数に基づいて変化することを理解されたい。

論じられたように、燃焼の熱ガスは、移行ダクト５０を通った後に、移行ダクト５０からタービン部分１６内に流れてよい。図７に示されるように、本開示によるタービン部分１６は囲い板１０２を含んでよく、これが熱ガス経路１０４を画定してよい。囲い板１０２は、複数の囲い板ブロック１０６から形成されてよい。囲い板ブロック１０６は、１つまたは複数の環状アレイに配置されてよく、同アレイのそれぞれの中に、熱ガス経路１０４の一部分が画定されてよい。

タービン部分１６は、複数のバケット１１２および複数のノズル１１４をさらに含んでよい。複数のバケット１１２およびノズル１１４のそれぞれが、熱ガス経路１０４に、少なくとも部分的に配置されてよい。さらに、複数のバケット１１２および複数のノズル１１４は、１つまたは複数の環状アレイに配置されてよく、同アレイのそれぞれの中に、熱ガス経路１０４の一部分が画定されてよい。

タービン部分１６は、複数のタービン段を含んでよい。各段が、環状アレイに配置された複数のバケット１１２と、環状アレイに配置された複数のノズル１１４とを含んでよい。例えば、一実施形態では、図７に示されるように、タービン部分１６は３段を有してよい。例えば、タービン部分１６の第１段は、第１段のノズル組立体（図示せず）および第１段のバケット組立体１２２を含んでよい。ノズル組立体は、シャフト１８のまわりで周辺に配置して固定された複数のノズル１１４を含んでよい。バケット組立体１２２は、シャフト１８のまわりで周辺に配置されてシャフト１８に結合された複数のバケット１１２を含んでよい。しかし、複数の移行ダクト５０を備える燃焼器部分１４にタービン部分が結合される例示的実施形態では、第１段のバケット組立体１２２の上流にはノズルが配置されないように、第１段のノズル組立体が除去されてよい。上流は、熱ガス経路１０４を通る燃焼の熱ガスの流れに対して定義されてよい。

タービン部分１６の第２段は、第２段のノズル組立体１２３および第２段のバケット組立体１２４を含んでよい。ノズル組立体１２３に含まれているノズル１１４は、シャフト１８のまわりで周辺に配置して固定されてよい。バケット組立体１２４に含まれているバケット１１２は、シャフト１８のまわりで周辺に配置されてシャフト１８に結合されてよい。したがって、第２段のノズル組立体１２３は、熱ガス経路１０４に沿って、第１段のバケット組立体１２２と第２段のバケット組立体１２４との間に配置される。タービン部分１６の第３段は、第３段のノズル組立体１２５および第３段のバケット組立体１２６を含んでよい。ノズル組立体１２５に含まれているノズル１１４は、シャフト１８のまわりで周辺に配置して固定されてよい。バケット組立体１２６に含まれているバケット１１２は、シャフト１８のまわりで周辺に配置されてシャフト１８に結合されてよい。したがって、第３段のノズル組立体１２５は、熱ガス経路１０４に沿って、第２段のバケット組立体１２４と第３段のバケット組立体１２６との間に配置される。

タービン部分１６は、３段に限定されるものではなく、任意数の段が本開示の範囲および趣旨の範囲内にあることを理解されたい。

各移行ダクト５０が、１つまたは複数の隣接した移行ダクト５０と接続されてよい。例えば、移行ダクト５０は、１つまたは複数の接触面１３０を含んでよく、接触面１３０は、移行ダクト５０の出口に含まれてよい。示されるように、接触面１３０は、隣接した移行ダクト５０の関連する接触面１３０と接触してよく、移行ダクト５０間の界面をもたらす。

さらに、隣接した移行ダクト５０は組み合わせられてよく、エーロフォイルのさまざまな表面を形成する。上記で論じたように、これらのさまざまな表面が移行ダクト５０の熱ガス流の方向を変え、したがって第１段ノズルに対する必要性を解消し得る。例えば、図６に示されるように、移行ダクト５０の流路５６の内面が圧迫側１３２を画定してよく、隣接した移行ダクト５０の流路５６の反対側の内面が吸い込み側１３４を画定してよい。隣接した移行ダクト５０の接触面１３０などが互いに接続すると、圧迫側１３２と吸い込み側１３４が組み合わさり、後縁１３６を画定する。

上記で論じたように、複数の移行ダクト５０のそれぞれの出口５４は、それぞれの移行ダクト５０の入口５２から、長手方向、放射方向、および／または接線方向でオフセットされてよい。移行ダクト５０のこれらのさまざまなオフセットにより、システム１０の動作中に、熱膨張のために移行ダクト５０の予想外の移動が生じる可能性がある。例えば、各移行ダクト５０が、１つまたは複数の隣接した移行ダクト５０と接続されてよい。しかし、熱膨張により、出口５４が、タービン部分１６に対して、前後軸９０、接線軸９２、および／または放射軸９４の１つまたは複数のまわりに、またはこれらの軸に沿って移動する可能性がある。

本開示は、隣接した移行ダクト５０間の間隙を防ぐために、１つまたは複数の重畳シール１４０をさらに対象としてよい。各重畳シール１４０は、隣接した移行ダクト５０間の界面に設けられてよい。重畳シール１４０は、上記で論じたような、出口５４の、さまざまな軸９０、９２、９４に沿った、またはこれらの軸のまわりの予想外の移動に対応することができるので、本発明者は、隣接した移行ダクト５０間の界面を密閉するのに、重畳シールが特に有利であることを発見した。

図４から図６および図８から図１４に示されるように、本開示による移行ダクト５０は、１つまたは複数の第１の界面フィーチャ１４２を含む。界面フィーチャ１４２は、移行ダクト５０の１つまたは複数の接触面１３０に含まれてよく、隣接した接触面１３０および隣接した移行ダクト５０の第２の界面フィーチャ１４４などの界面フィーチャに接続するように配置される。一実施形態では、示されるように、例えば接触面１３０は、全体的に互いに平行して延在する２つの界面フィーチャ１４２を含んでよく、一方、２つの平行な界面フィーチャ１４２の間で、これらに対して全体的に垂直に延在する接触面１３０が、第３の界面フィーチャ１４２を含んでよい。隣接した移行ダクト５０の関連する接触面１３０は、関連する第２の界面フィーチャ１４４を含んでよい。しかし、本開示は、上記に示されて説明されたような界面フィーチャの位置に限定されるものではなく、むしろ、接触面１３０上の任意の適切な位置決めを有する任意の適切な界面フィーチャが、本開示の範囲および趣旨の範囲内にあることを理解されたい。

いくつかの例示的実施形態では、図３から図６および図８から図１３に示されるように、第１の界面フィーチャ１４２および／または第２の界面フィーチャ１４４などの界面フィーチャは、チャネルである。チャネルは、接触面１３０に画定されてよい。重畳シール１４０は、示されるように、少なくとも部分的にはチャネルに配置されてよい。チャネルは、システム１０の動作の間中、重畳シールを保つことができる。他の例示的実施形態では、図１４に示されるように、第１の界面フィーチャ１４２および／または第２の界面フィーチャ１４４などの界面フィーチャは、穴のふちである。穴のふちは、接触面１３０に画定されてよい。重畳シール１４０は、示されるように、少なくとも部分的には穴のふちに配置されてよい。穴のふちは、システム１０の動作の間中、重畳シールを保つことができる。さらに他の実施形態では、第１の界面フィーチャ１４２および／または第２の界面フィーチャ１４４などの界面フィーチャは、接触面１３０、または本明細書に論じられるようなシールをもたらすように重畳シール１４０と相互作用するその他の適切な任意のフィーチャの一部分でよい。

示されるように、本開示による重畳シール１４０は、第１の界面フィーチャ１４２および関連する第２の界面フィーチャ１４４内に少なくとも部分的に配置されることなどにより、移行ダクト５０の接触面１３０の第１の界面フィーチャ１４２および隣接した移行ダクト５０の接触面１３０の関連する第２の界面フィーチャ１４４と接触してよい。このような接触により、第１のフィーチャ１４２および第２のフィーチャ１４４が、隣接した接触面１３０に接続し得て、隣接した接触面１３０との間にシールをもたらし、したがって隣接した移行ダクト５０との間にシールをもたらし得る。

本開示による重畳シール１４０は、示されるように、１つまたは複数の折り目または曲線を有し、したがって、封止を容易にするさまざまな脚部を画定する。シール１４０は、金属もしくは合金またはその他の適切な任意の材料から形成されてよい。シール１４０のたたみ込みにより、以下で論じられるように、封止を容易にするために、シールのさまざまな脚部が互いに対して撓むことが可能になり得る。図４から図６および図８から図１４に示されるように、本開示による重畳シール１４０は、外側の脚部１５２および１５４を含んでよい。いくつかの実施形態では、重畳シール１４０は、外側の脚部１５２と１５４の間に内側の脚部１５６、１５８をさらに含んでよい。外側の脚部１５２、１５４は、終端１６２、１６４を画定してよい。いくつかの実施形態では、図４から図６および図８から図１１に示されるように、外側の脚部１５２が、交点１６６において内側の脚部１５６に接続されてよく、外側の脚部１６４が、交点１６８において内側の脚部１５８に接続されてよい。内側の脚部１５６と１５８は、交点１７０において互いに結合されてよい。したがって、外側の脚部１５２、１５４および内側の脚部１５６、１５８が、示されるように、全体的にＷ字形の断面を形成してよい。他の実施形態では、図１２に示されるように、外側の脚部１５２および１５４が、交点１７２において互いに接続されてよく、その間に内側の脚部がなく、したがって、示されるように、全体的にＶ字形の断面を形成してよい。さらに他の実施形態では、図１３および図１４に示されるように、外側の脚部１５２が、交点１６６において内側の脚部１５６に接続されてよく、外側の脚部１６４が、交点１６８において内側の脚部１５８に接続されてよい。追加の内側の脚部１５６および１５８が、外側の脚部１５２、１５４に接続されている内側の脚部１５６、１５８に接続されてよい。内側の脚部１５６および１５８は、交点１７０において互いに結合されてよい。示されるように、さまざまな交点はたたみ込みである。０、１、２、３、４、５、６、７、８またはより多くの内側の脚部が、重畳シールの外側の脚部間に設けられて、本開示による任意の適切な配置を有してよいことを理解されたい。

前述のように、本開示による重畳シール１４０は、第１の界面フィーチャ１４２と接触してよく、第２の界面フィーチャ１４４とさらに接触してよく、隣接した接触面１３０の間にシールをもたらし、したがって隣接した移行ダクト５０の間にシールをもたらしてよい。例示的実施形態では、一方の外側の脚部１５２が、第１の界面フィーチャ１４２または第２の界面フィーチャ１４４のうちの一方と、その中に配置されることなどによって接触してよく、他方の外側の脚部１５４が、第１の界面フィーチャ１４２または第２の界面フィーチャ１４４のうちの他方と、その中に配置されることなどによって接触してよい。内側の脚部１５６、１５８が外側の脚部１５２、１５４を接続してよく、または外側の脚部１５２と１５４が互いに接続されてもよい。重畳シール１４０は、このように、接触面１３０の間に有利にシールをもたらし得る。

１つまたは複数の外側の脚部１５２、１５４および／または内側の脚部１５６、１５８、またはその任意の部分が、直線状または曲線状でよい。したがって、脚部１５２、１５４、１５６、１５８またはその一部分の断面のプロファイルは、直線状または曲線状に延在してよい。例えば、図８に示されるような一実施形態では、外側の脚部１５２、１５４の一部分が曲線状でよく、一方、終端１６２、１６４および／または交点１６６、１６８を含む、周囲の部分は直線状である。他の実施形態では、終端１６２、１６４および／または交点１６６、１６８を含む部分などの外側の脚部１５２、１５４の他の部分は曲線状でよく、一方、他の部分は直線状である。本開示による外側の脚部１５２、１５４の１つまたは複数の任意の部分が、直線状または曲線状でよいことを理解されたい。他の実施形態では、図９および図１４に示されるように、外側の脚部１５２、１５４の全体が曲線状でよい。さらに他の実施形態では、図１０から図１３に示されるように、外側の脚部１５２、１５４の全体が直線状でよい。

図８から図１４にさらに示されるように、外側の脚部１５２および１５４は、その断面のプロファイルなどが、互いに対してさまざまな位置を有してよい。例えば、いくつかの実施形態では、図１０および図１４に示されるように、動作状態では、脚部１５２と１５４が全体的に平行でよい。動作状態とは、シール１４０が、システム１０の通常動作を通じてさらされ得る温度または温度範囲および圧力または圧力範囲にさらされる状態である。例えば、一実施形態では、動作状態は、シール１４０が、その動作中にシステム１０の内部にある状態でよい。これらの実施形態ならびに図１０および図１４に示されるさらなる実施形態では、終端１６２および１６４における脚部１５２と１５４の間の幅１８２は、交点１６６および１６８における脚部間の幅１８４と概して同一になり得る。他の実施形態では、図８から図９および図１１から図１３に示されるように、第１の外側の脚部１５２および／または第２の外側の脚部１５４は、動作状態では外向きのバイアスを有してよい。これらの実施形態では、示されるように、終端１６２および１６４における脚部１５２と１５４の間の幅１８２は、交点１６６および１６８または交点１７２（ここでは幅１８４がゼロになり得る）における脚部間の幅１８４より概してより大きくてよい。さらに他の実施形態では、第１の外側の脚部１５２および／または第２の外側の脚部１５４は、動作状態では内向きのバイアスを有してよい。これらの実施形態では、終端１６２および１６４における脚部１５２と１５４の間の幅１８２は、交点１６６および１６８における脚部間の幅１８４より概してより小さくてよい。

したがって、図８は本開示の一実施形態による重畳シール１４０を示す。この実施形態では、重畳シール１４０は、外側の脚部１５２と１５４の間の２つの内側の脚部１５６、１５８を含んでいる。それぞれの外側の脚部１５２、１５４の一部分は曲線状であり、終端１６２、１６４および交点１６６、１６８を含んでいる周囲の部分は直線状である。第１の外側の脚部１５２および第２の外側の脚部１５４は、動作状態では外向きのバイアスを有する。

図４および図９は本開示の別の実施形態による重畳シール１４０を示す。この実施形態では、重畳シール１４０は、外側の脚部１５２と１５４の間の２つの内側の脚部１５６、１５８を含んでいる。それぞれの全体の外側の脚部１５２および１５４は曲線状である。第１の外側の脚部１５２および第２の外側の脚部１５４は、動作状態では外向きのバイアスを有する。

図１０は、本開示の別の実施形態による重畳シール１４０を示す。この実施形態では、重畳シール１４０は、外側の脚部１５２と１５４の間の２つの内側の脚部１５６、１５８を含んでいる。それぞれの全体の外側の脚部１５２および１５４は直線状である。第１の外側の脚部１５２と第２の外側の脚部１５４は、動作状態では全体的に平行である。

図１１は、本開示の別の実施形態による重畳シール１４０を示す。この実施形態では、重畳シール１４０は、外側の脚部１５２と１５４の間の２つの内側の脚部１５６、１５８を含んでいる。それぞれの全体の外側の脚部１５２および１５４は直線状である。第１の外側の脚部１５２および第２の外側の脚部１５４は、動作状態では外向きのバイアスを有する。

図１２は、本開示の別の実施形態による重畳シール１４０を示す。この実施形態では、重畳シール１４０は、交点１７２において互いに接続された２つの外側の脚部１５２および１５４を含み、その間に内側の脚部はない。それぞれの全体の外側の脚部１５２および１５４は直線状である。第１の外側の脚部１５２および第２の外側の脚部１５４は、動作状態では外向きのバイアスを有する。

図１３は、本開示の別の実施形態による重畳シール１４０を示す。この実施形態では、重畳シール１４０は、外側の脚部１５２と１５４の間に４つの内側の脚部１５６、１５８を含む。それぞれの全体の外側の脚部１５２および１５４は直線状である。第１の外側の脚部１５２および第２の外側の脚部１５４は、動作状態では外向きのバイアスを有する。

図５、図６および図１４は、本開示の一実施形態による重畳シール１４０を示す。この実施形態では、重畳シール１４０は、外側の脚部１５２と１５４の間に８つの内側の脚部１５６、１５８を含む。それぞれの外側の脚部１５２、１５４の一部分は曲線状であり、終端１６２、１６４および交点１６６、１６８を含んでいる周囲の部分は直線状である。第１の外側の脚部１５２および第２の外側の脚部１５４は、動作状態では外向きのバイアスを有する。

本開示の重畳シール１４０により、隣接した移行ダクト５０の出口５４など、隣接した移行ダクト５０が、その間のシールを保ったまま、さまざまな軸９０、９２、９４の１つまたは複数のまわりで、またはこれらの軸に沿って移動することが有利に可能になり得る。これは、移行ダクト５０の熱膨張に有利に対応することができ、移行ダクト５０は、互いに十分に密閉されたままになることを可能にしながら、上記で論じたようにオフセットされ得る。これは、隣接した移行ダクト５０間のエーロフォイル表面の独特な構造のために特に有利である。例示的実施形態では、例えば、重畳シール１４０は、移行ダクト５０の出口５４など、移行ダクト５０が、前後軸９０、接線軸９２および放射軸９４の１つ、２つまたは３つのまわりで、またはこれらの軸に沿って、移動することを可能にし得る。例示的実施形態では、重畳シール１４０により、３つの軸のすべてのまわりの移動、または３つの軸のすべてに沿った移動が可能になる。したがって、重畳シール１４０は、本開示の移行ダクト５０の予想外の移動に対応するシールを有利に提供する。

この書かれた説明は、最善の様式を含めて本発明を開示するために、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイスまたはシステムを製作して使用すること、ならびにあらゆる具体化された方法を実行することを含めて本発明を実施することも可能にするために、実例を用いている。本発明が特許権を受けられる範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に想起される他の実例を含み得る。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字どおりの言葉と異ならない構造要素を含む場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字どおりの言葉との実質のない相違点を有する同等な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲の範囲内に入るように意図されている。

１０ガスタービンシステム
１２圧縮機部分
１４燃焼器部分
１５燃焼器
１６タービン部分
１８シャフト
２１圧縮機放電枠
２２燃焼器ライナ
２４燃焼帯
２６連絡管
４０燃料ノズル
５０移行ダクト
５２入口
５４出口
５６流路
９０前後軸
９２接線軸
９４放射軸
９８前後軸
１０２囲い板
１０４熱ガス経路
１０６囲い板ブロック
１１２バケット
１１４ノズル
１２２バケット組立体
１２３ノズル組立体
１２４バケット組立体
１２５ノズル組立体
１２６バケット組立体
１３０接触面
１３２圧迫側
１３４吸い込み側
１３６後縁
１４０重畳シール
１４２界面フィーチャ
１４４界面フィーチャ
１５２脚部
１５４脚部
１５６脚部
１５８脚部
１６２終端
１６４終端
１６６交点
１６８交点
１７０交点
１７２交点
１８２脚部間の幅
１８４脚部間の幅

Claims

タービンシステム（１０）であって、
入口（５２）、出口（５４）、並びに入口（５２）と出口（５４）との間に延在して、前後軸（９０）、放射軸（９４）及び接線軸（９２）を定義する流路（５６）を備える移行ダクト（５０）であって、前記移行ダクト（５０）の前記出口（５４）が、前記入口（５２）から前記前後軸（９０）及び前記接線軸（９２）に沿ってオフセットしており、前記移行ダクト（５０）が、隣接する移行ダクトと接続するための接触面（１３０）に含まれる界面フィーチャ（１４２）であって、接触面（１３０）に画定されるチャネルを含む界面フィーチャ（１４２）をさらに備えている、移行ダクト（５０）と、
前記界面フィーチャ（１４２）と接触し、少なくとも部分的にチャネル内に配置されて前記界面フィーチャ（１４２）と前記隣接する移行ダクトの接触面の第２の界面フィーチャ（１４４）との間にシールをもたらす重畳シール（１４０）であって、前記重畳シール（１４０）が、第１の外側の脚部（１５２）及び第２の外側の脚部（１５４）を含む複数の脚部を含んでいて、前記第１の外側の脚部（１５２）と前記複数の脚部の他のもの（１５６）との交差部（１６６）、及び前記第２の外側の脚部（１５４）と記複数の脚部の他のもの（１５８）との交差部（１６８）のうちの少なくとも１つが、全体が前記チャネル内にあり、且つ前記チャネル内の接触面（１３０）と接触する、重畳シール（１４０）と
を備える、タービンシステム（１０）。
前記第１の外側の脚部（１５２）及び前記第２の外側の脚部（１５４）のうちの１つの少なくとも一部分が曲線状である、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
前記第１の外側の脚部（１５２）及び前記第２の外側の脚部（１５４）のうちの１つの少なくとも一部分が直線状である、請求項１に記載のタービンシステム（１０）。
前記第１の外側の脚部（１５２）と前記第２の外側の脚部（１５４）が、動作状態のとき全体的に平行である、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタービンシステム（１０）。
前記第１の外側の脚部（１５２）及び前記第２の外側の脚部（１５４）が、動作状態では外向きのバイアスを有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタービンシステム（１０）。
複数の重畳シール（１４０）をさらに備える、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のタービンシステム（１０）。
複数の界面フィーチャ（１４２）をさらに備える、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のタービンシステム（１０）。
前記移行ダクト（５０）の前記出口（５４）が、前記入口（５２）から前記放射軸（９４）に沿ってさらにオフセットしている、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のタービンシステム（１０）。
前記界面フィーチャ（１４２）が第１の界面フィーチャ（１４２）であり、前記隣接する移行ダクトが、前記第１の界面フィーチャ（１４２）と接続するための第２の界面フィーチャ（１４４）を備えており、前記重畳シール（１４０）が、前記第２の界面フィーチャ（１４４）と接触し、前記第１の界面フィーチャ（１４２）と前記第２の界面フィーチャ（１４４）との間にシールをもたらす、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のタービンシステム（１０）。
前記移行ダクト（５０）及び前記隣接する移行ダクトと連絡したタービン部分（１６）であって、第１段のバケット組立体（１２２）を備えるタービン部分（１６）をさらに備える、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のタービンシステム（１０）。
前記第１段のバケット組立体（１２２）の上流にノズルが設けられていない、請求項１０に記載のタービンシステム（１０）。
全体的に環状アレイに配置された複数の移行ダクトと、
複数の重畳シール（１４０）であって、前記複数の重畳シール（１４０）のそれぞれが、前記複数の移行ダクトのうちの１つの第１の界面フィーチャ（１４２）と前記複数の移行ダクトのうちの隣接するものの第２の界面フィーチャ（１４４）との間に接触してシールをもたらす、複数の重畳シール（１４０）と
を備える、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のタービンシステム（１０）。