(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼器の付近により有益な流れ場を形成し、燃焼力学を強化し、性能を改善し、排出物を低減するガスターボ機械用の、ディフューザが一体化された内部筒部材を提供する。【解決手段】ガスターボ機械用の内部筒部材３５は、外面３３と、内面４２と、外面に設けられた１つ以上の半径流スプリッタ９０とを有する本体６４を含む。１つ以上の半径流スプリッタ９０は、燃焼器中心線に沿って、燃焼流出口の、トランジションピース５４の半径方向内側に配置されるように構成され、配されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスターボ機械（２）用の内部筒部材（３５）であって、
外面（３３）および内面（４２）と、前記外面（３３）に設けられた１つ以上の半径流スプリッタ（９０）であって、燃焼器中心線に沿ってトランジションピース（５４）の半径方向内側に配置されるように構成され、配されている１つ以上の半径流スプリッタ（９０）とを含む本体（６４）を備える、ガスターボ機械（２）用の内部筒部材（３５）。
【請求項２】
前記本体（６４）が、第１の端（６６）から中間部（６９）を経て第２の端（６７）まで延在しており、前記第２の端（６７）が、前記ガスターボ機械（２）の後方の内部ケーシング（２２）と接合されている、請求項１に記載の、ガスターボ機械（２）用の内部筒部材（３５）。
【請求項３】
前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）のそれぞれが、第１のテーパ面（９４）および第２のテーパ面（９６）を含み、前記第１のテーパ面（９４）および前記第２のテーパ面（９６）が、隣り合う前記トランジションピース（５４）間に形成された間隙を通るように圧縮機空気を案内する、請求項１に記載の、ガスターボ機械（２）用の内部筒部材（３５）。
【請求項４】
前記第１のテーパ面（９４）が、第１の上流端（１００）から第１の下流端（１０１）まで延在しており、前記第２のテーパ面（９６）が、第２の上流端（１０４）から第２の下流端（１０５）まで延在しており、前記第１の下流端（１０１）が、取付部材（１１４）を備える端壁（１０８）を介して前記第２の下流端（１０５）とつながっている、請求項３に記載の、ガスターボ機械（２）用の内部筒部材（３５）。
【請求項５】
前記取付部材（１１４）が、ラベット（１１８）を備え、該ラベット（１１８）が、前記ガスターボ機械（２）の前方の内部ケーシング（２０）に設けられた取付特徴部（１２４）と相互係合するように構成され、配されている、請求項４に記載の、ガスターボ機械（２）用の内部筒部材（３５）。
【請求項６】
前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）のそれぞれが、材料的に前記外面（３３）と一体的に形成されている、請求項１に記載の、ガスターボ機械（２）用の内部筒部材（３５）。
【請求項７】
ガスターボ機械（２）であって、
第１の内部ケーシング（２０）および第２の内部ケーシング（２２）を含む圧縮機部（４）と、
前記圧縮機部（４）と機械的に接続されたタービン部（６）と、
前記圧縮機部（４）および前記タービン部（６）を流体接続している複数の燃焼器（１０）を含む燃焼器アセンブリ（８）であって、前記複数の燃焼器（１０）のそれぞれが、トランジションピース（５４）を含む燃焼器アセンブリ（８）と、
前記第１の内部ケーシング（２０）および前記第２の内部ケーシング（２２）を機械的かつ流体的に接続している内部筒部材（３５）であって、
外面（３３）および内面（４２）ならびに前記外面（３３）に設けられた１つ以上の半径流スプリッタ（９０）を含む本体（６４）であって、前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）のそれぞれが、前記複数の燃焼器（１０）のうちの１つの燃焼器中心線に沿って、前記燃焼器（１０）のうちの１つ以上の前記トランジションピース（５４）の半径方向内側に配置されている本体（６４）を備える内部筒部材（３５）と
を備えるガスターボ機械（２）。
【請求項８】
前記本体（６４）が、第１の端（６６）から中間部（６９）を経て第２の端（６７）まで延在しており、前記第２の端（６７）が、ボルト接合部（７８）において前記第２の内部ケーシング（２２）と接合されている、請求項７に記載のガスターボ機械（２）。
【請求項９】
前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）のそれぞれが、第１のテーパ面（９４）および第２のテーパ面（９６）を含み、前記第１のテーパ面（９４）および前記第２のテーパ面（９６）が、隣り合う前記トランジションピース（５４）間に形成された間隙を通るように圧縮機空気を案内する、請求項７に記載のガスターボ機械（２）。
【請求項１０】
前記第１のテーパ面（９４）が、第１の上流端（１００）から第１の下流端（１０１）まで延在しており、前記第２のテーパ面（９６）が、第２の上流端（１０４）から第２の下流端（１０５）まで延在しており、前記第１の下流端（１０１）が、取付部材（１１４）を備える端壁（１０８）を介して前記第２の下流端（１０５）とつながっている、請求項９に記載のガスターボ機械（２）。
【請求項１１】
前記第１の内部ケーシング（２０）が、取付特徴部（１２４）を含み、前記取付部材（１１４）が、前記取付特徴部（１２４）と相互係合するラベット（１１８）を備える、請求項１０に記載のガスターボ機械（２）。
【請求項１２】
前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）のそれぞれが、材料的に前記外面（３３）と一体的に形成されている、請求項７に記載のガスターボ機械（２）。
【請求項１３】
前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）が、燃焼流出口（５６）の、前記複数の燃焼器（１０）のうちの１つの半径方向内側に配置されている、請求項７に記載のガスターボ機械（２）。
【請求項１４】
ガスターボ機械システムであって、
第１の内部ケーシング（２０）および第２の内部ケーシング（２２）を含む圧縮機部（４）と、
該圧縮機部（４）と流体接続された吸気システム（５０）と、
前記圧縮機部（４）と機械的に接続されたタービン部（６）と、
前記タービン部（６）と流体接続された排気システム（６３）と、
前記圧縮機部（４）および前記タービン部（６）と機械的に接続された被駆動部材（１２）と、
前記圧縮機部（４）および前記タービン部（６）を流体接続している複数の燃焼器（１０）を含む燃焼器アセンブリ（８）であって、前記複数の燃焼器（１０）のそれぞれが、トランジションピース（５４）を含む燃焼器アセンブリ（８）と、
前記第１の内部ケーシング（２０）および前記第２の内部ケーシング（２２）を機械的かつ流体的に接続している内部筒部材（３５）であって、
外面（３３）および内面（４２）ならびに前記外面（３３）に設けられた１つ以上の半径流スプリッタ（９０）を含む本体（６４）であって、前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）のそれぞれが、前記複数の燃焼器（１０）のうちの１つの燃焼器中心線に沿って、前記燃焼器（１０）のうちの１つ以上の前記トランジションピース（５４）の半径方向内側に配置されている本体（６４）を備える内部筒部材（３５）と
を備えるガスターボ機械システム。
【請求項１５】
前記本体（６４）が、第１の端（６６）から中間部（６９）を経て第２の端（６７）まで延在しており、前記第２の端（６７）が、ボルト接合部（７８）において前記第２の内部ケーシング（２２）と接合されている、請求項１４に記載のガスターボ機械システム。
【請求項１６】
前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）のそれぞれが、第１のテーパ面（９４）および第２のテーパ面（９６）を含み、前記第１のテーパ面（９４）および前記第２のテーパ面（９６）が、隣り合う前記トランジションピース（５４）間に形成された間隙を通るように圧縮機空気を案内する、請求項１４に記載のガスターボ機械システム。
【請求項１７】
前記第１のテーパ面（９４）が、第１の上流端（１００）から第１の下流端（１０１）まで延在しており、前記第２のテーパ面（９６）が、第２の上流端（１０４）から第２の下流端（１０５）まで延在しており、前記第１の下流端（１０１）が、取付部材（１１４）を備える端壁（１０８）を介して前記第２の下流端（１０５）とつながっている、請求項１６に記載のガスターボ機械システム。
【請求項１８】
前記第１の内部ケーシング（２０）が、取付特徴部（１２４）を含み、前記取付部材（１１４）が、前記取付特徴部（１２４）と相互係合するラベット（１１８）を備える、請求項１７に記載のガスターボ機械システム。
【請求項１９】
前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）のそれぞれが、材料的に前記外面（３３）と一体的に形成されている、請求項１４に記載のガスターボ機械システム。
【請求項２０】
前記１つ以上の半径流スプリッタ（９０）が、燃焼流出口（５６）の、前記複数の燃焼器（１０）のうちの１つの半径方向内側に配置されている、請求項１４に記載のガスターボ機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示されている主題は、ターボ機械の技術、より具体的には、ガスターボ機械用の、ディフューザが一体化された内部筒部材に関する。
【０００２】
一般に、ガスタービンエンジンは、熱エネルギーを放出して高温ガス流を生成する燃料／空気混合物を燃焼させる。高温ガス流は、高温ガス通路を経由してタービン部に誘導される。タービン部は、高温ガス流からの熱エネルギーを、タービンシャフトを回転させる機械的エネルギーに変換する。タービン部は、ポンプもしくは発電機または他の機械装置に動力を供給するなどの様々な用途に使用されてもよい。
【発明の概要】
【０００３】
例示的な実施形態の一態様によれば、ガスターボ機械用の内部筒部材は、外面と、内面と、外面に設けられた１つ以上の半径流スプリッタ（ｒａｄｉａｌ  ｆｌｏｗ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）とを有する本体を含む。１つ以上の半径流スプリッタは、燃焼器中心線に沿って、燃焼流出口の、トランジションピースの半径方向内側に配置されるように構成され、配されている。
【０００４】
例示的な実施形態の別の態様によれば、ガスターボ機械は、第１の内部ケーシングおよび第２の内部ケーシングを有する圧縮機部ならびに圧縮機部と機械的に接続されたタービン部を含む。燃焼器アセンブリは、圧縮機部およびタービン部を流体接続している複数の燃焼器を含む。複数の燃焼器のそれぞれは、トランジションピースを含む。内部筒部材は、第１の内部ケーシングおよび第２の内部ケーシングを機械的かつ流体的に接続している。内部筒部材は、外面と、内面と、外面に設けられた１つ以上の半径流スプリッタとを有する本体を含む。１つ以上の半径流スプリッタのそれぞれは、複数の燃焼器のうちの１つの燃焼器中心線に沿って、燃焼器のうちの１つ以上のトランジションピースの半径方向内側に配置されている。
【０００５】
さらに別の例示的な実施形態によれば、ガスターボ機械システムは、第１の内部ケーシングおよび第２の内部ケーシングを有する圧縮機部と、圧縮機部と流体接続された吸気システムと、圧縮機部と機械的に接続されたタービン部と、タービン部と流体接続された排気システムとを含む。被駆動部材は、圧縮機部およびタービン部と機械的に接続されており、複数の燃焼器を含む燃焼器アセンブリは、圧縮機部およびタービン部を流体接続している。複数の燃焼器のそれぞれは、トランジションピースを含む。内部筒部材は、第１の内部ケーシングおよび第２の内部ケーシングを機械的かつ流体的に接続している。内部筒部材は、外面および内面ならびに外面に設けられた１つ以上の半径流スプリッタを含む本体を含む。１つ以上の半径流スプリッタのそれぞれは、複数の燃焼器のうちの１つの燃焼器中心線に沿って、燃焼器のうちの１つ以上のトランジションピースの半径方向内側に配置されている。
【０００６】
これらのおよび他の利点および特徴は、図面に関連して行われる以下の説明からより明らかとなる。
【０００７】
本発明と見なされる主題は、本明細書の最後にある特許請求の範囲において特に指摘され、明確に特許請求される。前述のおよび他の特徴ならびに本発明の利点は、添付図面に関連して行われる以下の詳細な説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な実施形態に係る、内部筒部材を含むガスターボ機械の概略断面図である。
【図２】例示的な実施形態に係る、半径流スプリッタを示す、図１の内部筒部材の部分斜視図である。
【図３】図２の半径流スプリッタの斜視図である。
【図４】図２の半径流スプリッタの側面図である。
【図５】図２の半径流スプリッタの上面図である。
【０００９】
詳細な説明は、図面を参照しながら例を挙げて、利点および特徴と共に本発明の実施形態について説明している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１には、例示的な実施形態に係るターボ機械が、２として大まかに示されている。ターボ機械２は、圧縮機部４およびタービン部６を収容する外部シェル３を含む。圧縮機部４は、燃焼器アセンブリ８によってタービン部６と流体接続されている。燃焼器アセンブリ８は、複数の燃焼器１０を含む。圧縮機部４およびタービン部６は、共通の圧縮機／タービンシャフト１２によって機械的に接続されている。図２に示されているように、圧縮機部４は、第１のまたは前方の内部ケーシング２０および第２のまたは後方の内部ケーシング／支持リング２２を含む。前方の内部ケーシング２０は、外部シェル３と連結された外面２８および内面２９を含む。
【００１１】
図２に示されているように、第１の圧縮機空気流路３１は、内部ケーシング２０の内面２９と内部筒部材３５の外面３３との間に形作られている。圧縮機の排気は、第１の圧縮機空気流路３１を通って移動し、以下でより完全に詳述されるように燃焼器１０間の付近に移動する前にディフューザ部（個別には参照符号が付されていない）によって減速される。後方の内部ケーシング２２は、外面３７および内面３８を含む。内部筒部材３５の内面４２および後方の内部ケーシング２２の内面３８は、圧縮機部４からタービン部６のホイールスペース（個別には参照符号が付されていない）に冷却空気を供給する第２の流路部４６（図３）を形作っている。
【００１２】
空気は、圧縮機部４と流体接続された吸気システム５０（図１）を通って圧縮機部４に進入し、多数の段（個別には参照符号が付されていない）によって圧縮される。圧縮された空気の一部は、内部筒部材３５の外側を越え、第１の圧縮機空気流路３１を通って、燃焼器１０のトランジションピース５４（図２）間の付近に移動する。圧縮された空気の一部は、燃焼器１０に進入して、燃料と混合され、これにより、可燃性混合物が生成される。可燃性混合物が燃焼されて、高温ガスが生成される。高温ガスは、各トランジションピース５４の燃焼流出口５６からタービン部６に送られる。高温ガスは、タービン部６のブレード部材（個別には参照符号が付されていない）を駆動して、熱エネルギーを、タービンシャフト１２を回転させる機械的エネルギーに変換する。機械的エネルギーは、ポンプまたは発電機などを含み得る外部構成要素６２（図１）を駆動するためにタービンシャフト１２を介して伝達される。高温ガスは、タービン部６から排気システム６３を通して送られる。排気システム６３は、排出物を低減するために排気ガスを処理してもよい。圧縮機部４からのその他の空気流は、冷却目的で第２の流路部４６に沿ってホイールスペースに流れる。
【００１３】
図３〜図５に最も良く示されているように、内部筒部材３５は、第１の端または上流端６６から中間部６９を経て第２の端または下流端６７まで延在する本体６４を含む。中間部６９は、外面３３および内面４２を含む。下流端６７は、１つ以上の機械的な締結具８０によってボルト接合部７８において後方の内部ケーシング２２と接合されている。内部筒部材３５は、外面３３に複数の半径流スプリッタ（これらの１つが、９０として示されている）を含む。半径流スプリッタ９０は、各燃焼器１０の中心線に沿って配置されている。より詳細には、各半径流スプリッタ９０は、各燃焼器１０の中心線に沿って、対応するトランジションピース５４の半径方向内側に配置されている。半径流スプリッタ９０は、圧縮機から送られてくる空気流を燃焼器１０間の下に（より具体的には、隣り合うトランジションピース５４間に形成された間隙（個別には参照符号が付されていない）の間に）案内するために楔形状をしている。以下でより完全に述べられるように、半径流スプリッタ９０は、トランジションピース５４間を通過する前に、圧縮機から送られてくる空気流を減速させるような形状をしている。
【００１４】
例示的な実施形態の態様によれば、各半径流スプリッタ９０は、材料的に、内部筒部材３５の外面３３と一体的に形成されている。しかしながら、半径流スプリッタ９０はまた、外面３３に取り付けられてもよいことが理解されるべきである。図５に示されているように、各半径流スプリッタ９０は、第１のテーパ面または曲面９４および第２のテーパ面または曲面９６を含む。第１のテーパ面９４は、第１の端または上流端１００から第２の端または下流端１０１まで延在している。同様に、第２のテーパ面９６は、第１の端または上流端１０４から第２の端または下流端１０５まで延在している。上流端１００は、第１の寸法（個別には参照符号が付されていない）を有する上流端壁１０６を介して上流端１０４とつながっている。第１のテーパ面９４および第２のテーパ面９６は、流れの拡散を達成するために空気流を減速させる。第１のテーパ面９４の下流端１０１は、第２の寸法（同様に個別には参照符号が付されていない）を有する下流端壁１０８を介して第２のテーパ面９６の下流端１０５とつながっている。例示的な実施形態の態様によれば、下流端壁１０８の第２の寸法は、上流端壁１０６の第１の寸法よりも大きい。図示の例示的な実施形態において、下流端壁１０８は、取付部材１１４を備える。取付部材１１４は、前方の内部ケーシング２０に設けられた取付特徴部１２４内に嵌め込まれるラベット１１８の形態をとってもよい。取付部材１１４は、機械的な締結具１３０によって前方の内部ケーシング２０に固定されている。取付部材１１４は、内部筒部材３５の前方の支持を行っている。
【００１５】
ここで、例示的な実施形態は、各燃焼器から送られてくる燃焼生成物に向けて隣り合うトランジションピース出口間に圧縮機空気を案内するテーパ面を含む半径流スプリッタを有する内部筒部材について説明していることが理解されるべきである。内部筒部材と一体化された流れスプリッタは、燃焼器の付近により有益な流れ場を形成し、燃焼力学を強化し、性能を改善し、排出物を低減する。さらに、内部筒部材への半径流スプリッタの組込みは、より短い拡散部を有するターボ機械がより長いターボ機械の性能特性を示すことを可能にする。さらに、各燃焼器の中心線に半径流スプリッタを揃えることによって、隣り合う燃焼器間を通過する圧縮空気と、各トランジションピース出口から出てくる燃焼生成物とのより完全な混合が促進される。半径流スプリッタがすべてのトランジションピースに付随する必要がないことも理解されるべきである。
【００１６】
本発明は、限られた数の実施形態だけに関連して詳細に説明されたが、本発明はこのような開示されている実施形態に限定されないことが即座に理解されるべきである。それどころか、本発明は、これまでに説明されていないが、本発明の精神および範囲に相応する任意の数の変形、変更、代替、または均等な構成を組み込むように修正されてもよい。さらに、本発明の様々な実施形態が説明されたが、本発明の態様が説明された実施形態の一部しか含んでいなくてもよいことが理解されるべきである。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されるものとして理解されるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１７】
２  ターボ機械
３  外部シェル
４  圧縮機部
６  タービン部
８  燃焼器アセンブリ
１０  複数の燃焼器
１２  共通の圧縮機／タービンシャフト
２０  第１のまたは前方の内部ケーシング
２２  第２のまたは後方の内部ケーシング／支持リング
２８  （前方の内部ケーシングの）外面
２９  （前方の内部ケーシングの）内面
３１  第１の圧縮機空気流路
３３  （内部筒部材の）外面
３４  内面
３５  内部筒部材
３７  （後方の内部ケーシングの）外面
３８  （後方の内部ケーシングの）内面
４２  （内部筒部材の）内面
４６  第２の流路部
５０  吸気システム
５４  トランジションピース
５６  燃焼流出口
６０  内部筒部材
６２  外部構成要素
６３  排気システム
６４  本体
６６  （内部筒部材の）第１の端または上流端
６７  （内部筒部材の）第２の端または下流端
６９  中間部
７３  外面
７８  ボルト接合部
８０  機械的な締結具
９０  複数の半径流スプリッタ
９４  第１のテーパ面、曲面
９６  第２のテーパ面、曲面
１００  （第１のテーパ面の）第１の端または上流端
１０１  （第１のテーパ面の）第２の端または下流端
１０４  （第２のテーパ面の）第１の端または上流端
１０５  （第２のテーパ面の第２の端または下流端
１０６  上流端壁
１０８  下流端壁
１１４  取付部材
１１８  ラベット
１２４  取付特徴部
１３０  機械的な締結具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015036548.tif 000006
【図５】
2015036548.tif 000007
【外国語明細書】
2015036548000001.pdf