(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンの様々なシール接続を改善する。【解決手段】第１段ノズルと複数の後部フレームとの間をシールするためのシール装置は、周方向に位置合わせされ周方向を向いた第１の内側シールおよび第２の内側シールを含む。内側シールのそれぞれは、斜角で半径方向内向きに延在するウイング部を含む。サイドシールは、第１の内側シールと第２の内側シールとの間に半径方向に配置される。サイドシールは、斜角で半径方向外向きに延在する第１のウイング部、および斜角で半径方向外向きに延在する第２のウイング部を含み、サイドシールの第１のウイング部は、第１の内側シールのウイング部とシールするように接触し、サイドシールの第２のウイング部は、第２の内側シールのウイング部とシールするように接触する。【選択図】図３
2018059502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方面（２０２）、後方面（２０４）、および斜角で半径方向内向きに延在するウイング部（２０８）を含む周方向を向いた第１のシール（２００）と、
前方面（２０２）、後方面（２０４）、および斜角で半径方向内向きに延在するウイング部（２０８）を含み、前記第１のシール（２００）と半径方向および軸方向に位置合わせされ、前記第１のシール（２００）に隣接して周方向を向いた第２のシール（２００）であって、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）と対向し、前記第１のシール部（２００）の前記ウイング部（２０８）から周方向に離間した、第２のシール（２００）と、
前記第１のシール（２００）と前記第２のシール（２００）との間に半径方向に配置されたサイドシール（４００）と
を含む、第１段ノズルと複数の後部フレーム（１００）との間をシールするためのシール装置であって、
前記サイドシール（４００）が、前方面（４０２）および後方面（４０４）、ならびに、斜角で半径方向外向きに延在する第１のウイング部（４０８）および斜角で半径方向外向きに延在する第２のウイング部（４０８）を含み、
前記サイドシール（４００）の前記第１のウイング部（４０８）が、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）とシールするように接触し、前記サイドシール（４００）の前記第２のウイング部（４０８）が、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）とシールするように接触する、シール装置。
【請求項２】
前記第１のシール（２００）が、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在する第１のクロス延長部（２１２）を含み、前記第２のシール（２００）が、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在する第２のクロス延長部（２１２）を含む、請求項１記載のシール装置。
【請求項３】
前記第１のシール（２００）が、クロス材料（２１０）および１つまたは複数のシム（２１４）を含み、前記第１のクロス延長部（２１２）が、前記クロス材料（２１０）につながって、前記１つまたは複数のシム（２１４）からはみ出て周方向に延在し、前記第２のシール（２００）が、クロス材料および１つまたは複数のシム（２１４）を含み、前記第２のクロス延長部（２１２）が、前記第２のシール（２００）の前記クロス材料（２１０）につながって、前記第２のシール（２００）の前記１つまたは複数のシム（２１４）からはみ出て周方向に延在する、請求項２記載のシール装置。
【請求項４】
前記第１のシール（２００）がさらに、前記前方面（２０２）に沿った第１の細長い裏当て棒（２１６）、および前記第１の裏当て棒（２１６）の端部において前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第１のシール（２００）の前記突出部（２０６）の外側部分から延在し、前記第２のシール（２００）がさらに、前記第２のシール（２００）の前記前方面（２０２）に沿った第２の細長い裏当て棒（２１６）、および前記第２の裏当て棒（２１６）の端部において前記第２のシール（２００）の前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第２のシール（２００）の前記突出部（２０６）の外側部分から延在する、請求項３記載のシール装置。
【請求項５】
前記第１のクロス延長部（２１２）が、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、前記第２のクロス延長部（２１２）が、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、その結果、前記第１のクロス延長部（２１２）と前記第２のクロス延長部（２１２）とが、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）および前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）の後方で重なる、請求項４記載のシール装置。
【請求項６】
前記第１のシール（２００）がさらに、前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第１のシール（２００）の前記突出部（２０６）の外側部分から延在し、前記第２のシール（２００）がさらに、前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第２のシール（２００）の前記突出部（２０６）の外側部分から延在する、請求項１記載のシール装置。
【請求項７】
前記サイドシール（４００）がさらに、前記サイドシール（４００）の前記後方面（４０４）に突出部（４０６）を含み、前記突出部（４０６）が、前記サイドシール（４００）の前記後方面（４０４）から軸方向後方に延在し、前記突出部（４０６）が、軸方向の幅および半径方向の高さを画定する第１の面と、前記第１の面の反対側で、前記第１の面から周方向に離間した第２の面とを含み、前記第２の面が、軸方向の幅および半径方向の高さを画定し、前記第１のウイング部（４０８）が、前記第１の面の内側部分から延在し、前記第２のウイング部（４０８）が、前記第２の面の内側部分から延在する、請求項１記載のシール装置。
【請求項８】
圧縮機（１４）と、
タービン（１８）と、
前記圧縮機（１４）の下流で、前記タービン（１８）の上流に配置された複数の燃焼器（１６）と
を含むガスタービン（１０）であって、
前記燃焼器（１６）が、前記タービン（１８）の中心軸（Ａ）の周りに周方向に離間され、各燃焼器（１６）が、
上流端と、
下流端と、
前記燃焼器（１６）から前記タービン（１８）までの流路（Ｐ）を画定する尾筒（３２）と、
前記尾筒（３２）の下流端を周方向に取り囲む後部フレーム（１００）であって、外側部分（１０４）から半径方向に分離された内側部分（１０２）、および前記内側部分（１０２）と前記外側部分（１０４）との間を半径方向に延在する両側の一対の側方部分（１０６、１０８）を含む後部フレーム（１００）とを含み、
第１の内側シール（２００）が、前記複数の燃焼器後部フレーム（１００）のうちの第１の後部フレーム（１００）の前記内側部分（１０２）に配置され、
第２の内側シール（２００）が、前記複数の燃焼器後部フレーム（１００）のうちの前記第１の後部フレーム（１００）に周方向に隣接する前記複数の燃焼器後部フレーム（１００）のうちの１つの後部フレーム（１００）の前記内側部分（１０２）に配置され、
サイドシール（４００）が、前記第１の内側シール（２００）と前記第２の内側シール（２００）との間に半径方向に配置され、
前記第１の内側シール（２００）が、前方面（２０２）と、後方面（２０４）と、斜角で半径方向内向きに延在する第１のウイング部（２０８）とを含み、
前記第２の内側シール（２００）が、前方面（２０２）と、後方面（２０４）と、斜角で半径方向内向きに延在する第２のウイング部（２０８）とを含み、前記第２の内側シール（２００）が、前記第１の内側シール（２００）と半径方向および軸方向に位置合わせされ、前記第２のウイング部（２０８）が、前記第１のウイング部（２０８）と対向し、前記第１のウイング部（２０８）から周方向に離間し、
前記サイドシール（４００）が、前方面（４０２）と、後方面（４０４）と、斜角で半径方向外向きに延在する第３のウイング部（４０８）と、斜角で半径方向外向きに延在する第４のウイング部（４０８）とを含み、
前記第３のウイング部（４０８）が、前記第１のウイング部（２０８）とシールするように接触し、前記第４のウイング部（４０８）が、前記第２のウイング部（２０８）とシールするように接触する、ガスタービン。
【請求項９】
前記第１の内側シール（２００）が、クロス材料（２１０）と、１つまたは複数のシム（２１４）と、前記クロス材料（２１０）につながって、前記１つまたは複数のシム（２１４）からはみ出て周方向に延在する第１のクロス延長部（２１２）とを含み、前記第２の内側シール（２００）が、クロス材料（２１０）と、１つまたは複数のシム（２１４）と、前記第２のシ−ル（２００）の前記クロス材料（２１０）につながって、前記第２のシール（２００）の前記１つまたは複数のシム（２１４）からはみ出て周方向に延在する第２のクロス延長部（２１２）とを含む、請求項８記載のガスタービン。
【請求項１０】
前記第１の内側シール（２００）がさらに、前記第１の内側シール（２００）の前記前方面（２０２）に沿った第１の細長い裏当て棒（２１６）、および前記第１の裏当て棒（２１６）の端部において前記第１の内側シール（２００）の前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する第１の突出部（２０６）を含み、前記第１のウイング部（２０８）が、前記第１の突出部（２０６）の外側部分から延在し、前記第２の内側シール（２００）がさらに、前記第２の内側シール（２００）の前記前方面（２０２）に沿った第２の細長い裏当て棒（２１６）、および前記第２の裏当て棒（２１６）の端部において前記第２の内側シール（２００）の前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第２のウイング部（２０８）が、前記第２の突出部（２０６）の外側部分から延在する、請求項９記載のガスタービン。
【請求項１１】
前記サイドシール（４００）がさらに、前記サイドシール（４００）の前記後方面（４０４）に突出部（４０６）を含み、前記突出部（４０６）が、前記サイドシール（４００）の前記後方面（４０４）から軸方向後方に延在し、前記第３のウイング部（４０８）が、前記突出部（４０６）の内側部分から延在し、前記第４のウイング部（４０８）が、前記突出部（４０６）の内側部分から延在する、請求項１０記載のガスタービン。
【請求項１２】
前記サイドシール（４００）の前記突出部（４０６）がさらに、軸方向の幅および半径方向の高さを画定する第１の面と、前記第１の面の反対側で、前記第１の面から周方向に離間した第２の面とを含み、前記第２の面が、軸方向の幅および半径方向の高さを画定し、前記第３のウイング部（４０８）が、前記第１の面の内側部分から延在し、前記第４のウイング部（４０８）が、前記第２の面の内側部分から延在する、請求項１１記載のガスタービン。
【請求項１３】
前記第１のクロス延長部（２１２）が、前記第１のウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、前記第２のクロス延長部（２１２）が、前記第２のウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、その結果、前記第１のクロス延長部（２１２）と前記第２のクロス延長部（２１２）とが重なる、請求項１２記載のガスタービン。
【請求項１４】
前記第１および第２のクロス延長部（２１２）が、前記第１および第２の突出部（２０６）の軸方向後方で重なっている状態で、前記サイドシール（４００）の前記突出部（４０６）が、前記第１および第２の突出部（２０６）と軸方向に位置合わせされる、請求項１３記載のガスタービン。
【請求項１５】
圧縮作動流体（２６）の半径方向流れによって前記第１および第３のウイング部（２０８、４０８）が付勢されて、シールするように係合し、圧縮作動流体（２６）の半径方向流れによって前記第２および第４のウイング部（２０８、４０８）が付勢されて、シールするように係合するように、前記第１、第２、第３、および第４のウイング部（２０８、４０８）が、圧縮作動流体（２６）の半径方向流路内に配置される、請求項１４記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、ガスタービン用の燃焼器に関する。より詳細には、本開示は、１つまたは複数の燃焼器尾筒とガスタービンの第１段ノズルの１つまたは複数の入口との境界のためのシール装置を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、典型的には、相互に接続された、いくつかの個別の部品を含む。ガスタービンは一般に、入口セクション、圧縮セクション、複数の燃焼器、タービンセクション、および排気セクションを含む。入口セクションは、一連のフィルタ、冷却コイル、湿分分離器、および／または他の装置を含むことにより、ガスタービンに入る作動流体（例えば、空気）を浄化およびその他の調整をすることができる。作動流体は、入口セクションから圧縮機セクションへ下流方向に流れ、ここで、運動エネルギーが漸進的に作動流体に与えられて、高エネルギー状態の圧縮作動流体が生成される。圧縮作動流体は、燃料供給部からの燃料と混合されて、１つまたは複数の燃焼器内で可燃混合物を形成する。可燃混合物は燃焼して、高温で高圧の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、タービンセクションのタービンを通って流れ、そこでエネルギー（運動エネルギーおよび／または熱エネルギー）が燃焼ガスからロータブレードに伝達され、したがってシャフトを回転させて、仕事を生じる。例えば、タービンシャフトが回転すると、圧縮機が駆動されて圧縮作動流体を生じることができる。これに代えて、またはこれに加えて、シャフトはタービンを発電機に接続して電力を発生することができる。タービンからの排気ガスは、タービンをその下流の排気スタックに接続する排気セクションを通って流れる。排気セクションは、例えば、排気ガスを環境へ放出する前に浄化してさらなる熱を取り出すための排熱回収蒸気発生器を含むことができる。
【０００３】
ガスタービンの燃焼器は一般に、尾筒を介してタービンセクションの第１段ノズルの入口に結合される。典型的には、各尾筒は、タービンセクションの入口に隣接して配置された後部フレームを有する。後部フレームは通常、タービンの中心線軸に対して半径方向内側および外側にある内側部分および外側部分と一般的には呼ばれる２つの弧状部分を有する。後部フレームの内側部分と外側部分とは、しばしば側方部分と呼ばれる半径方向に延在する直線状部分によって相互接続される。後部フレームの内側部分および外側部分と、対応するタービンセクションの入口との間をシールするために内側および外側の周方向シールが用いられる。隣接する後部フレーム間に半径方向を向いたサイドシールを配置して、１つの後部フレームの側方部分とその隣の後部フレームの側方部分との間の周方向隙間を実質的に閉じてシールすることができる。
【０００４】
周方向に隣接する後部フレーム間の半径方向を向いたサイドシールは、各後部フレームと入口との間の内側および外側シールから（タービン軸に関して）軸方向にずらされている。この軸方向のずれのため、内側および外側シールとサイドシールとの間に隙間が残る。ガスタービンは通常、炭化水素燃料を燃やし、窒素酸化物（ＮＯｘ）および一酸化炭素（ＣＯ）などの大気汚染排出物を生じる。したがって、内側および外側シールとサイドシールとの間の隙間は、燃焼器から尾筒を通って第１段ノズルに流れる作動流体（例えば、圧縮空気および／または燃焼ガス）の漏れにつながる場合があり、それによって、性能が低下し、空気汚染物質の排出が変化する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第９１１５５８５号明細書
【発明の概要】
【０００６】
態様および利点は、以下の説明に記載され、またはその説明から明らかになることができ、または実施を通じて学ぶことができる。
【０００７】
当該技術分野では、ガスタービンの様々な部品間のシール接続を改善することが望まれる。特に、周囲の大気へと失われる作動流体、および／または周囲の大気に漏れる排出物を、容易に低減する、またはなくすガスタービンおよび関連するシール装置が有利であろう。
【０００８】
本開示の１つの実施形態は、第１段ノズルと複数の後部フレームとの間をシールするためのシール装置を対象とする。本装置は、周方向を向いた第１のシールを含む。第１のシールは、前方面、後方面、および斜角で半径方向内向きに延在するウイング部を含む。本装置はまた、第１のシールに隣接して周方向を向いた第２のシールを含み、第２のシールは、前方面、後方面、および斜角で半径方向内向きに延在するウイング部を含む。第２のシールは、第１のシールと半径方向および軸方向に位置合わせされ、第２のシールのウイング部は、第１のシールのウイング部と対向し、第１のシール部のウイング部から周方向に離間する。本装置はまた、第１のシールと第２のシールとの間に半径方向に配置されたサイドシールを含む。ここで、サイドシールは、前方面および後方面、ならびに、斜角で半径方向外向きに延在する第１のウイング部および斜角で半径方向外向きに延在する第２のウイング部を含む。サイドシールの第１のウイング部は、第１のシールのウイング部とシールするように接触し、サイドシールの第２のウイング部は、第２のシールのウイング部とシールするように接触する。
【０００９】
別の実施形態は、ガスタービンを対象とする。本ガスタービンは、圧縮機と、タービンと、圧縮機の下流で、タービンの上流に配置された複数の燃焼器とを含む。燃焼器は、タービンの中心軸の周りに周方向に離間される。各燃焼器は、上流端と、下流端と、尾筒とを含み、尾筒は、燃焼器からタービンまでの流路を、尾筒の下流端を周方向に取り囲む後部フレームとともに画定する。後部フレームは、外側部分から半径方向に分離された内側部分、および内側部分と外側部分との間を半径方向に延在する両側の一対の側方部分を含む。第１の内側シールは、複数の燃焼器後部フレームのうちの第１の後部フレームの内側部分に配置され、第２の内側シールは、複数の燃焼器後部フレームのうちの第１の後部フレームに周方向に隣接する複数の燃焼器後部フレームのうちの１つの後部フレームの内側部分に配置される。サイドシールは、第１の内側シールと第２の内側シールとの間に半径方向に配置される。第１の内側シールは、前方面と、後方面と、斜角で半径方向内向きに延在する第１のウイング部とを含む。第２の内側シールは、前方面と、後方面と、斜角で半径方向内向きに延在する第２のウイング部とを含み、第２の内側シールは、第１の内側シールと半径方向および軸方向に位置合わせされ、第２のウイング部は、第１のウイング部と対向し、第１のウイング部から周方向に離間する。サイドシールは、前方面と、後方面と、斜角で半径方向外向きに延在する第３のウイング部と、斜角で半径方向外向きに延在する第４のウイング部とを含む。第３のウイング部は、第１のウイング部とシールするように接触し、第４のウイング部は、第２のウイング部とシールするように接触する。
【００１０】
当業者は、本明細書を精査すれば、このような実施形態の特徴および態様、その他をよりよく理解するであろう。
【００１１】
添付図面の参照を含む本明細書の残りの部分では、当業者に対して、最良の態様を含む様々な実施形態の完全かつ有効な開示をより具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の様々な実施形態を組み入れることができる例示的なガスタービンの概略図である。
【図２】少なくとも１つの実施形態による、燃焼器と入口との間の尾筒の断面図である。
【図３】本開示の様々な実施形態を組み入れることができる周方向に隣接する後部フレームの斜視図である。
【図４】少なくとも１つの実施形態による例示的な周方向を向いたシールの斜視図である。
【図５】少なくとも１つの実施形態による例示的なサイドシールの斜視図である。
【図６】少なくとも１つの実施形態による例示的な周方向および半径方向シールの部分斜視図である。
【図７】少なくとも１つの実施形態による、部分的に組み立てられたシール装置を軸方向に見た図である。
【図８】少なくとも１つの実施形態によるシール装置を半径方向に見た図である。
【図９】少なくとも１つの実施形態によるシール装置の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、１つまたは複数の例が添付図面に示される本開示の実施形態を詳細に参照する。詳細な説明では、図面内の要素を指すために数字表示および文字表示を使用する。図面および記述における類似または同様の表示は、本開示の類似または同様の部品を指すために使用されている。
【００１４】
用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」は、本明細書で使用するとき、１つの構成部品を別の構成部品と区別するために交換可能に使用される場合があり、個々の構成部品の位置または重要性を意味することを意図していない。用語「上流」（または「前方」）および「下流」（または「後方」）は、流体経路での流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れて来る元の方向を指し、「下流」は流体が流れて行く先の方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成部品の軸方向中心線に対して実質的に直交する相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成部品の軸方向中心線に対して実質的に平行および／または同軸に並べられた相対方向を指し、用語「周方向」は、特定の構成部品の軸方向中心線の周りを延在する相対方向を指す。
【００１５】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、限定することを意図したものではない。単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、本明細書で使用するとき、文脈においてそうでないこと明示しない限り、複数形も含むことを意図される。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書で使用するとき、述べられた特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成部品が存在することを特定するが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはそれらのグループが存在すること、あるいはそれらが付加されることを排除しないことはさらに理解されよう。
【００１６】
それぞれの例は説明のために提示されており、限定するためではない。実際、本発明の範囲または精神から逸脱せずに、本発明の修正および変更を行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または記述された特徴を、さらなる実施形態を得るために別の実施形態に使用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内にあるこのような修正および変更を本開示が包含することが意図されている。本開示の例示的な実施形態は、例示のために、概ね、陸上発電用ガスタービン燃焼器の文脈で説明されているが、本開示の実施形態が、ターボ機械の任意の型またはタイプの燃焼器に適用でき、特許請求の範囲で特記しない限り、陸上発電用ガスタービン用の燃焼器または燃焼システムに限定されるものではないことは当業者であれば容易に認識するであろう。
【００１７】
次に、図面を参照すると、図１は、本発明の様々な実施形態を組み入れることができる例示的なガスタービン１０の概略図である。図示のように、ガスタービン１０は一般に、入口セクション１２と、入口セクション１２の下流に配置された圧縮機１４と、圧縮機１４の下流に配置された少なくとも１つの燃焼器１６と、燃焼器１６の下流に配置されたタービン１８と、タービン１８の下流に配置された排気セクション２０とを含む。さらに、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に結合する１つまたは複数のシャフト２２を含むことができる。
【００１８】
作動中、空気２４は入口セクション１２を通って圧縮機１４に流入し、そこで、空気２４は漸進的に圧縮され、したがって、圧縮空気２６を燃焼器１６に供給する。圧縮空気２６の少なくとも一部分は燃焼器１６内で燃料２８と混合され、燃やされて燃焼ガス３０を生成する。燃焼ガス３０は燃焼器１６からタービン１８に流入し、そこでエネルギー（運動エネルギーおよび／または熱エネルギー）が燃焼ガス３０からロータブレード（図示せず）に伝達され、このようにしてシャフト２２を回転させる。機械的な回転エネルギーは、次いで、圧縮機１４に動力を与える、かつ／または電力を発生させるためなどの様々な目的に用いることができる。タービン１８を出る燃焼ガス３０は、次いで、排気セクション２０を経てガスタービン１０から排出することができる。
【００１９】
図２に示すように、燃焼器１６は、後部フレーム１００を含む尾筒３２を介してタービン１８に接続することができる。尾筒３２は流路Ｐを画定する。また、図２には、タービン１８の中心軸Ａが示されており、中心軸Ａは、軸Ａに実質的に平行なおよび／または軸Ａに沿う軸方向、軸Ａに垂直な半径方向、および軸Ａの周りを延在する周方向を規定する。
【００２０】
次に、図３を参照すると、周方向に配置された一対の尾筒３２が示されており、それぞれの尾筒３２は、それぞれの下流端を取り囲む後部フレーム１００を有する。図３に示すように、いくつかの実施形態では、後部フレームは、内側部分１０２および外側部分１０４を有することができ、両側の一対の側方部分１０６、１０８は、内側部分１０２と外側部分１０４との間を半径方向に延在する。また、図３には、各後部フレーム１００の内側部分１０２および外側部分１０４にそれぞれ配置された内側シール２００および外側シール３００が示されている。図３に示す例示的な実施形態では、内側シール２００および外側シール３００は周方向を向き、各内側シール２００は、隣接する後部フレーム１００の他の内側シール２００と周方向に位置合わせされ、各外側シール３００は、隣接する後部フレーム１００の他の外側シール３００と周方向に位置合わせされる。図３に示すように、後部フレーム１００はまた、半径方向に延在する側方部分１０６および１０８を含むことができ、側方部分１０６および１０８と内側部分１０２との交点は内側コーナー１２０および１２２を画定し、側方部分１０６および１０８と外側部分１０４との交点は外側コーナー１３０および１３２を画定する。半径方向を向いたサイドシール４００（例えば、図５参照）は、後部フレーム１００間、それに配置された内側シール２００間、および外側シール３００間に配置される。本明細書での説明では、後部フレーム１００、ならびにシール２００、３００、および４００の特定の特徴は、内側コーナー１２０および１２２の一方、または両方を参照して記述するが、このような特徴は、内側コーナー１２０、１２２、または外側コーナー１３０、１３２のいずれか、またはすべてに関係づけることができることは、当業者であれば認識すべきである。
【００２１】
図４は、例示的な周方向を向いたシールを示す。図４に示す例などのいくつの実施形態では、このシールは、前方面２０２および後方面２０４を含む内側シール２００とすることができる。いくつかの実施形態では、突出部２０６は、前方面２０２に設けることができ、突出部２０６は、軸方向に沿って内側シール２００から離れるように前方に延在する。ウイング部２０８は、突出部２０６の半径方向外側部分に設けることができる。図４に示すように、ウイング部２０８は斜角で内向きに延在することができる。例えば、ウイング部２０８は、突出部２０６から、主として半径方向に沿っているが、真の半径方向に対しては斜めの角度で延在することができ、その結果、ウイング部２０８は、比較的短い周方向成分を有する方向に沿って延在する。他の実施形態では、周方向を向いたシールは、内側シールと同様に、または内側シールの代わりに、同様な特徴を有する外側シール３００とすることができる。さらに、限定するものではないが、基本的に半径方向外向きに延在することができるウイング部を外側シール３００に設けるなど、予測され得る変更を、このような代替の実施形態に組み入れることができる。
【００２２】
例えば、図４に示す内側シール２００などの周方向を向いたシール２００および３００は、主にクロス２１０より構成することができ、このクロスは、例えば、合金Ｌ６０５などの適切な金属材料の網状に織られたクロスとすることができる。さらに、内側シール２００は、シム２１４および細長い裏当て棒２１６を含んで内側シール２００の本体２１８を形成することができる。本体２１８の材料は、例えば、シム２１４の間に挟まれたクロス２１０の層となっており、したがって、本体２１８は、層状の本体または積層された本体と考えることができる。さらに、図４の例示的な実施形態に示すように、シム２１４および裏当て棒２１６から周方向にはみ出るクロス延長部２１２を設けることができる。クロス延長部２１２によって、内側シール２００が、隣接する後部フレーム１００の内側シール２００と相互作用する（例えば、重なり合う）ことができるとともに、各内側シール２００を取り付けるために層状の本体２１８間に十分な隙間を保つこともできる。いくつかの実施形態では、図４に示すように、突出部２０６は裏当て棒２１６の端部に配置することができる。このような実施形態では、突出部２０６は、本体２１８とクロス延長部２１２との間の境界を画定する、また境界となることができ、その結果、ウイング部２０８とクロス延長部２１２とは、概ね同じ周方向領域に配置される。すなわち、ウイング部２０８とクロス延長部２１２は、必ずしも周方向に同じようには広がっていないが、軸方向に隣接しながら周方向に沿ってほぼ同じ位置から始まっている（例えば、図８参照）。
【００２３】
図５に示すように、いくつかの実施形態では、サイドシール４００は、前方面４０２および後方面４０４を含むことができ、さらに、後方面４０４から軸方向に沿って後方に延在する突出部４０６を有することができ、突出部４０６の半径方向内側部分からはウイング部４０８が半径方向外向きに延在する。さらに図５に示すように、いくつかの実施形態では、ウイング部４０８は、突出部４０６から斜角で延在することができる。例えば、ウイング部４０８は、真の半径方向に対して斜めの角度で延在することができ、その結果、各ウイング部４０８は、比較的短い周方向成分を有して、主として半径方向に沿って延在する。
【００２４】
次に、図６を参照すると、例示的な周方向に隣接する一対の後部フレーム１００が示されており、ここでは、内側シール２００が後部フレーム１００の内側部分１０２に配置されており、この例示的な実施形態の特定の態様が、後部フレーム１００の内側コーナー１２０および１２２の近くに示されている。図６には、説明を明瞭にするために、サイドシール４００自体は示されていない。図６は、サイドシールの突出部４０６のウイング部４０８が、内側シール２００のうちの１つ内側シール２００のウイング部２０８と接触している関係を示す。ここでは、サイドシール４００のウイング部４０８は、内側シール２００のウイング部２０８とシールするように係合する（隣接する内側シール２００に第２のウイング部２０８を設けることもでき、その場合は、第２のウイング部２０８は、基本的に第１のウイング部２０８の鏡像となって、サイドシールの他のウイング部４０８と接触してシールするように係合する）。
【００２５】
図７は、開示したシール装置をほぼ完全に組み立てたときの、いくつかの例示的な実施形態によるサイドシール４００、特に、サイドシール４００の突出部４０６の位置を示す。すなわち、図示の例示的な実施形態では、隣接する内側シール２００は、そのクロス延長部２１２が互いに重なり合うように所定の位置に配置されているが、サイドシール４００は、内側シール２００間に完全には挿入されず、完全に取り付けられる位置から半径方向に沿って外向きに配置された位置にあるように示されている。図７に示すように、クロス延長部２１２は、隣接する内側シール２００間の周方向の隙間を実質的に塞ぐように重なることができる。また、図７に示した例から分かるように、サイドシール４００の突出部４０６および突出部４０６から延在するウイング部４０８は、シール装置が完全に組み立てられたとき、内側シール２００、詳細には、内側シール２００のクロス延長部２１２の前方に配置されて、サイドシール４００と内側シール２００との間の軸方向の隙間を実質的に塞ぐことができる。
【００２６】
図８は、例示的なシール装置を半径方向外側から見た図を示す。ここでは、サイドシールのウイング部４０８が、周方向に隣接する一対の内側シール２００のそれぞれの対向するウイング部２０８と接触する。ウイング部４０８は、ウイング部２０８とシールするように係合して、半径方向の作動流体（例えば、圧縮空気２６）の流れを塞ぐことができ、一方、重なっているクロス延長部２１２は、バイパス流れを防ぐ、または制限することができる、すなわち、作動流体２６が、ウイング部２０８および４０８を越えて通ることによってウイング部２０８および４０８を迂回することを防ぐ、または制限する。この場合の用語「超えて」は、図８に示した向きに関して上方を意味し、これはまた、ウイング部２０８および４０８の軸方向後方である。さらに、圧縮作動流体２６の圧力はウイング部２０８および４０８に力を与え、すなわち、この圧力は、内側シールのウイング部２０８を半径方向外向きに付勢して、サイドシールのウイング部４０８とシールするように係合させる。したがって、様々な実施形態では、ウイング部２０８および／または４０８の角度を予測可能に変更することができるが、ウイング部２０８および／または４０８を、圧縮機流れ２６によって力が与えられるように配置することは都合が良い。
【００２７】
図９は、例示的なサイドシールの突出部４０６およびウイング部４０８に関係している例示的な内側シールの突出部２０６およびウイング部２０８を示す。図９では、図を明瞭にするために、突出部２０６、４０６およびウイング部２０８、４０８は分離して描かれている（すなわち、サイドシール４００および内側シール２００の他の要素は省略されている）。図９に描かれた例示的な構成部品は、軸方向が図９の図の鉛直方向となるように向けられている。図９の例示的な突出部２０６、４０６およびウイング部２０８、４０８は、例えば、図８に示した内側シール２００およびサイドシール４００とともに使用可能である。その場合、突出部２０６、４０６およびウイング部２０８、４０８の後方部（図９では上部に示される）は、内側シール２００によって、具体的には、重なっているクロス延長部２１２によって少なくとも部分的に塞がれる。本質的に、クロス延長部２１２は、ウイング部２０８、４０８に「頂部」を与えて、フラップの頂部を軸方向に越える流れを制限する。
【００２８】
本主題はいくつかの利点を提供する。例えば、既存のシールを使用するときに残ってしまう軸方向および周方向の隙間を、周方向シールのさらに剛性の高い部分の間の隙間などの取付け裕度を保ちながら、突出部およびウイング部によって塞ぐことができる。これらの隙間を塞ぐと、無駄な流れを減らすことができ、エンジン性能を向上させることができる。別の例示的な利点として、この改良されたシール装置は、後部フレームまたは１段ノズルなどの他の構成部品を修正することなく実装することができる。したがって、この改良シールを用いて既存のエンジンを比較的低いコストで改造することができる。前記の例示的な利点は、すべての利点を網羅したものではなく、単に非限定的な例として提供される。
【００２９】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。例えば、後部フレームの内側コーナーに関する前記の例の説明は、後部フレームの１つまたは複数の外側コーナーにも同様に、または内側コーナーの代わりに行うことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【００３０】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
前方面（２０２）、後方面（２０４）、および斜角で半径方向内向きに延在するウイング部（２０８）を含む周方向を向いた第１のシール（２００）と、
前方面（２０２）、後方面（２０４）、および斜角で半径方向内向きに延在するウイング部（２０８）を含み、前記第１のシール（２００）と半径方向および軸方向に位置合わせされ、前記第１のシール（２００）に隣接して周方向を向いた第２のシール（２００）であって、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）と対向し、前記第１のシール部（２００）の前記ウイング部（２０８）から周方向に離間した、第２のシール（２００）と、
前記第１のシール（２００）と前記第２のシール（２００）との間に半径方向に配置されたサイドシール（４００）と
を含む、第１段ノズルと複数の後部フレーム（１００）との間をシールするためのシール装置であって、
前記サイドシール（４００）が、前方面（４０２）および後方面（４０４）、ならびに、斜角で半径方向外向きに延在する第１のウイング部（４０８）および斜角で半径方向外向きに延在する第２のウイング部（４０８）を含み、
前記サイドシール（４００）の前記第１のウイング部（４０８）が、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）とシールするように接触し、前記サイドシール（４００）の前記第２のウイング部（４０８）が、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）とシールするように接触する、シール装置。
［実施態様２］
前記第１のシール（２００）が第１のクロス延長部（２１２）を含み、前記第２のシール（２００）が第２のクロス延長部（２１２）を含む、実施態様１に記載のシール装置。
［実施態様３］
前記第１のクロス延長部（２１２）が、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、前記第２のクロス延長部（２１２）が、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在する、実施態様２に記載のシール装置。
［実施態様４］
前記第１のシール（２００）が、クロス材料（２１０）および１つまたは複数のシム（２１４）を含み、前記第１のクロス延長部（２１２）が、前記クロス材料（２１０）につながって、前記１つまたは複数のシム（２１４）からはみ出て周方向に延在し、前記第２のシール（２００）が、クロス材料（２１０）および１つまたは複数のシム（２１４）を含み、前記第２のクロス延長部（２１２）が、前記第２のシール（２００）の前記クロス材料（２１０）につながって、前記第２のシール（２００）の前記１つまたは複数のシム（２１４）からはみ出て周方向に延在する、実施態様２に記載のシール装置。
［実施態様５］
前記第１のシール（２００）がさらに、前記前方面（２０２）に沿った第１の細長い裏当て棒（２１６）、および前記第１の裏当て棒（２１６）の端部において前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第１のシール（２００）の前記突出部（２０６）の外側部分から延在し、前記第２のシール（２００）がさらに、前記第２のシール（２００）の前記前方面（２０２）に沿った第２の細長い裏当て棒（２１６）、および前記第２の裏当て棒（２１６）の端部において前記第２のシール（２００）の前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第２のシール（２００）の前記突出部（２０６）の外側部分から延在する、実施態様４に記載のシール装置。
［実施態様６］
前記第１のクロス延長部（２１２）が、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、前記第２のクロス延長部（２１２）が、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、その結果、前記第１のクロス延長部（２１２）と前記第２のクロス延長部（２１２）とが、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）および前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）の後方で重なる、実施態様５に記載のシール装置。
［実施態様７］
前記第１のシール（２００）がさらに、前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第１のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第１のシール（２００）の前記突出部（２０６）の外側部分から延在し、前記第２のシール（２００）がさらに、前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第２のシール（２００）の前記ウイング部（２０８）が、前記第２のシール（２００）の前記突出部（２０６）の外側部分から延在する、実施態様１に記載のシール装置。
［実施態様８］
前記サイドシール（４００）がさらに、前記サイドシール（４００）の前記後方面（４０４）に突出部（４０６）を含み、前記突出部（４０６）が前記サイドシール（４００）の前記後方面（４０４）から軸方向後方に延在し、前記第１のウイング部（４０８）が、前記突出部（４０６）の内側部分から延在し、前記第２のウイング部（４０８）が、前記突出部（４０６）の内側部分から延在する、実施態様１に記載のシール装置。
［実施態様９］
前記サイドシール（４００）の前記突出部（４０６）がさらに、軸方向の幅および半径方向の高さを画定する第１の面と、前記第１の面の反対側で、前記第１の面から周方向に離間した第２の面とを含み、前記第２の面が、軸方向の幅および半径方向の高さを画定し、前記第１のウイング部（４０８）が、前記第１の面の内側部分から延在し、前記第２のウイング部（４０８）が、前記第２の面の内側部分から延在する、実施態様８に記載のシール装置。
［実施態様１０］
圧縮機（１４）と、
タービン（１８）と、
前記圧縮機（１４）の下流で、前記タービン（１８）の上流に配置された複数の燃焼器（１６）と
を含むガスタービン（１０）であって、
前記燃焼器（１６）が、前記タービン（１８）の中心軸（Ａ）の周りに周方向に離間され、各燃焼器（１６）が、
上流端と、
下流端と、
前記燃焼器（１６）から前記タービン（１８）までの流路（Ｐ）を画定する尾筒（３２）と、
前記尾筒（３２）の下流端を周方向に取り囲む後部フレーム（１００）であって、外側部分（１０４）から半径方向に分離された内側部分（１０２）、および前記内側部分（１０２）と前記外側部分（１０４）との間を半径方向に延在する両側の一対の側方部分（１０６、１０８）を含む後部フレーム（１００）とを含み、
第１の内側シール（２００）が、前記複数の燃焼器後部フレーム（１００）のうちの第１の後部フレーム（１００）の前記内側部分（１０２）に配置され、
第２の内側シール（２００）が、前記複数の燃焼器後部フレーム（１００）のうちの前記第１の後部フレーム（１００）に周方向に隣接する前記複数の燃焼器後部フレーム（１００）のうちの１つの後部フレーム（１００）の前記内側部分（１０２）に配置され、
サイドシール（４００）が、前記第１の内側シール（２００）と前記第２の内側シール（２００）との間に半径方向に配置され、
前記第１の内側シール（２００）が、前方面（２０２）と、後方面（２０４）と、斜角で半径方向内向きに延在する第１のウイング部（２０８）とを含み、
前記第２の内側シール（２００）が、前方面（２０２）と、後方面（２０４）と、斜角で半径方向内向きに延在する第２のウイング部（２０８）とを含み、前記第２の内側シール（２００）が、前記第１の内側シール（２００）と半径方向および軸方向に位置合わせされ、前記第２のウイング部（２０８）が、前記第１のウイング部（２０８）と対向し、前記第１のウイング部（２０８）から周方向に離間し、
前記サイドシール（４００）が、前方面（４０２）と、後方面（４０４）と、斜角で半径方向外向きに延在する第３のウイング部（４０８）と、斜角で半径方向外向きに延在する第４のウイング部（４０８）とを含み、
前記第３のウイング部（４０８）が、前記第１のウイング部（２０８）とシールするように接触し、前記第４のウイング部（４０８）が、前記第２のウイング部（２０８）とシールするように接触する、ガスタービン。
［実施態様１１］
前記第１の内側シール（２００）が第１のクロス延長部（２１２）を含み、前記第２の内側シール（２００）が第２のクロス延長部（２１２）を含む、実施態様１０に記載のガスタービン。
［実施態様１２］
前記第１の内側シール（２００）が、クロス材料（２１０）と、１つまたは複数のシム（２１４）と、前記クロス材料（２１０）につながって、前記１つまたは複数のシム（２１４）からはみ出て周方向に延在する第１のクロス延長部（２１２）とを含み、前記第２の内側シール（２００）が、クロス材料（２１０）と、１つまたは複数のシム（２１４）と、前記第２のシ−ル（２００）の前記クロス材料（２１０）につながって、前記第２のシール（２００）の前記１つまたは複数のシム（２１４）からはみ出て周方向に延在する第２のクロス延長部（２１２）とを含む、実施態様１１に記載のガスタービン。
［実施態様１３］
前記第１の内側シール（２００）がさらに、前記第１の内側シール（２００）の前記前方面（２０２）に沿った第１の細長い裏当て棒（２１６）、および前記第１の裏当て棒（２１６）の端部において前記第１の内側シール（２００）の前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する第１の突出部（２０６）を含み、前記第１のウイング部（２０８）が、前記第１の突出部（２０６）の外側部分から延在し、前記第２の内側シール（２００）がさらに、前記第２の内側シール（２００）の前記前方面（２０２）に沿った第２の細長い裏当て棒（２１６）、および前記第２の裏当て棒（２１６）の端部において前記第２の内側シール（２００）の前記前方面（２０２）から軸方向前方に延在する突出部（２０６）を含み、前記第２のウイング部（２０８）が、前記第２の突出部（２０６）の外側部分から延在する、実施態様１２に記載のガスタービン。
［実施態様１４］
前記サイドシール（４００）がさらに、前記サイドシール（４００）の前記後方面（４０４）に突出部（４０６）を含み、前記突出部（４０６）が、前記サイドシール（４００）の前記後方面（４０４）から軸方向後方に延在し、前記第３のウイング部（４０８）が、前記突出部（４０６）の内側部分から延在し、前記第４のウイング部（４０８）が、前記突出部（４０６）の内側部分から延在する、実施態様１３に記載のガスタービン。
［実施態様１５］
前記サイドシール（４００）の前記突出部（４０６）がさらに、軸方向の幅および半径方向の高さを画定する第１の面と、前記第１の面の反対側で、前記第１の面から周方向に離間した第２の面とを含み、前記第２の面が、軸方向の幅および半径方向の高さを画定し、前記第３のウイング部（４０８）が、前記第１の面の内側部分から延在し、前記第４のウイング部（４０８）が、前記第２の面の内側部分から延在する、実施態様１４に記載のガスタービン。
［実施態様１６］
前記第１のクロス延長部（２１２）が、前記第１のウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、前記第２のクロス延長部（２１２）が、前記第２のウイング部（２０８）からはみ出て周方向に延在し、その結果、前記第１のクロス延長部（２１２）と前記第２のクロス延長部（２１２）とが重なる、実施態様１５に記載のガスタービン。
［実施態様１７］
前記第１および第２のクロス延長部（２１２）が、前記第１および第２の突出部（２０６）の軸方向後方で重なっている状態で、前記サイドシール（４００）の前記突出部（４０６）が、前記第１および第２の突出部（２０６）と軸方向に位置合わせされる、実施態様１６に記載のガスタービン。
［実施態様１８］
圧縮作動流体（２６）の半径方向流れによって前記第１および第３のウイング部（２０８、４０８）が付勢されて、シールするように係合し、圧縮作動流体（２６）の半径方向流れによって前記第２および第４のウイング部（２０８、４０８）が付勢されて、シールするように係合するように、前記第１、第２、第３、および第４のウイング部（２０８、４０８）が、圧縮作動流体（２６）の半径方向流路内に配置される、実施態様１７に記載のガスタービン。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ  中心軸
Ｐ  流路
１０  ガスタービン
１２  入口セクション
１４  圧縮機
１６  燃焼器
１８  タービン
２０  排気セクション
２２  シャフト
２４  空気
２６  圧縮空気
２８  燃料
３０  燃焼ガス
３２  尾筒
１００  後部フレーム
１０２  内側部分
１０４  外側部分
１０６  側方部分
１０８  側方部分
１２０  内側コーナー
１２２  内側コーナー
１３０  外側コーナー
１３２  外側コーナー
２００  内側シール
２０２  前方面
２０４  後方面
２０６  突出部
２０８  ウイング部
２１０  クロス
２１２  クロス延長部
２１４  シム
２１６  裏当て棒
２１８  本体
３００  外側シール
４００  サイドシール
４０２  前方面
４０４  後方面
４０６  突出部
４０８  ウイング部
【図１】
2018059502.tif 000003
【図２】
2018059502.tif 000004
【図３】
2018059502.tif 000005
【図４】
2018059502.tif 000006
【図５】
2018059502.tif 000007
【図６】
2018059502.tif 000008
【図７】
2018059502.tif 000009
【図８】
2018059502.tif 000010
【図９】
2018059502.tif 000011
【外国語明細書】
2018059502000001.pdf