(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
関係するトランジションにだけ取り付けられた少なくとも１つの固定タブ（５４）を有する外径シール部材（５２）と、関係するトランジションにだけ取り付けられた少なくとも１つの固定タブ（６０）を有する内径シール部材（５８）とを備え、
前記外径シール部材および前記内径シール部材は、関係するトランジションの、互いに反対の側の側部の間にそれぞれ延在するように配置されており、
前記外径シール部材および前記内径シール部材のうちの少なくとも１つは、シール部材部分（６４）を有し、該シール部材部分は、隣接するトランジションの対応する部分をブリッジし、前記シール部材部分は、隣接するトランジションに対して固定されておらず、
前記外径シール部材は、内側片（１０２）に重ね合わされた外側片（１０４）を有し、前記外側片（１０４）および前記内側片（１０２）の各々は、それぞれの複数のフレキシブルジョイントの間に配置されたそれぞれの複数の接合セグメントを有しており、
前記内径シール部材は、内側片（１２４）に重ね合わされた外側片（１２２）を有し、前記外側片（１２２）および前記内側片（１２４）の各々は、それぞれの複数のフレキシブルジョイントの間に配置されたそれぞれの複数の接合セグメントを有している、トランジション−タービンシールアセンブリ。
【請求項２】
前記外側片および前記内側片の各々におけるそれぞれの複数の前記フレキシブルジョイントは、前記外側片が前記内側片に重ね合わされたときに互いに対して不一致のパターンで配置されるそれぞれの複数のスリットを有する、請求項１記載のトランジション−タービンシールアセンブリ。
【請求項３】
前記外径シール部材および前記内径シール部材のそれぞれの端部は、合いじゃくり接合部（７０）を有する、請求項１または２記載のトランジション−タービンシールアセンブリ。
【請求項４】
トランジション−タービン境目の外径をシールするために環状に相互結合された複数の外径シール部材と、トランジション−タービン境目の内径をシールするために環状に相互結合された複数の内径シール部材とを備える、請求項１から３までのいずれか１項記載のトランジション−タービンシールアセンブリ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項記載のトランジション−タービンシールアセンブリを備える、燃焼タービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示された実施の形態は、一般に燃焼タービンエンジンに関し、より詳細には、本明細書ではトランジション−タービンシールアセンブリと称される、そのようなエンジンのトランジションとタービンとの間のシールアセンブリに関する。
【０００２】
発明の背景
ガスタービンエンジンなどの燃焼タービンエンジンでは、いくつかの燃焼室が、圧縮空気と混合された燃料を燃焼させ、これらの燃焼室から流れる高温の作動ガスが、それぞれのトランジション（一部の当業者によりダクトおよび尾管とも称される）を介して、タービンのそれぞれの入口へ送られる。より具体的には、複数の燃焼室が、タービンエンジンの長手方向軸線を中心に放射状に配置されてよく、同様に放射状に配置されたトランジションは、出口端部を有する。これらの出口端部が集合して、タービン入口への環状の作動ガスの流入量が形成される。各々のトランジション出口は、いくつかのシールにより接合されており、各々のシールは、出口の一部分と１つまたは複数のタービン構成要素との間の隙間をブリッジする。隣接する構成要素の増加、熱膨張に起因するばらつき、機械荷重、燃焼力学による振動力などのいくつかの要因が、そのようなシールの耐久性および性能に関する変化をもたらし得る。
【０００３】
本発明を、図面を参照して以下の記述において説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本発明の態様の利点を得ることができる燃焼タービンエンジンの１つの限定でない態様の概略図である。
【図２】本発明の態様を具体化しているトランジション−タービンシールアセンブリの１つの限定でない実施の形態の概略図である。
【図３】本発明の態様を具体化しているトランジション−タービンシールアセンブリの別の１つの限定でない実施の形態の概略図である。
【図４】外径シール部材の１つの限定でない実施の形態における接合片の分解図である。
【図５】図４に示された接合片のアセンブリの隠線表示図である。
【図６】内径シール部材の１つの限定でない実施の形態における接合片の分解図である。
【図７】図６に示された接合片のアセンブリの隠線表示図である。
【図８】トランジション−タービンシール境目の外径および内径をシールするために環状に相互結合されて環状の一連のトランジションが形成されるように、本発明の態様を具体化している複数のトランジション−タービンシールアセンブリの等角図である。
【０００５】
発明の詳細な説明
本願発明者らは、隣接するトランジションに配置された固定タブに取り付けられたシールを含む、所定の既知のトランジション−タービンシール構造に関連して生じる所定の問題を認めていて、そこでは、そのような隣接するトランジションの間に生じ得る異なる挙動の結果として、比較的高いレベルの機械応力がシール構造に生じる可能性がある。その比較的高いレベルの機械応力は、過度の摩耗や、そのようなシール構造における亀裂の形成、ひいてはシール寿命の短縮を招いてしまうおそれがある。そのような認識に鑑みて、本願発明者らは、隣接するトランジションの間の異なる挙動が実質的に分離されている、革新的なトランジション−タービンシールアセンブリを提案する。これにより、提案されるトランジション−タービンシールアセンブリにおいて、費用効果の高い態様で、シール部材に比較的低いレベルの応力が生じ、これに伴いシール摩耗および亀裂形成が低減されることが予想される。シール摩耗および亀裂形成の低減は、より信頼性が高く、より長寿命のトランジション−タービンシールアセンブリにつながる。
【０００６】
図１は、本発明の態様の利点を得ることができる、ガスタービンエンジンなどの燃焼タービンエンジン１０の限定でない実施の形態の簡略図である。燃焼タービンエンジン１０は、圧縮機１２と、燃焼器１４と、燃焼室１６（環状缶型など）と、タービン１８とを備える。動作中、圧縮機１２は、周囲空気を取り込み、圧縮空気をディフューザ２０へ供給する。ディフューザ２０は、圧縮空気をプレナム２２へ送り、プレナム２２を通して、圧縮空気は、燃焼器１４へ送られる。燃焼器１４は、圧縮空気と燃料とを混合し、燃焼された高温の作動ガスを、トランジション２４を介してタービン１８へ供給する。タービン１８は、発電設備（図示されていない）を運転し、発電することができる。シャフト２６が、圧縮機１２の運転のためにタービン１８を接続して示されている。本発明の態様を具体化しているトランジション−タービンシールアセンブリ５０は、トランジション２４とタービン１８との間の接合部に配置されており、以下でより詳細に説明される。
【０００７】
限定でない実施の形態では、図２において理解されるように、トランジション−タービンシールアセンブリ５０は、外径シール部材などの第１のシール部材５２を有する。第１のシール部材５２は、関係するトランジション５６の対応する外径区分などの、関係するトランジションにだけ取り付けられた１つまたは複数の固定タブ５４を有する。さらに、トランジション−タービンシールアセンブリ５０は、内径シール部材などの第２のシール部材５８を有する。第２のシール部材５８は、関係するトランジション５６の内径区分などの、関係するトランジション５６にだけ取り付けられた１つまたは複数の固定タブ６０を有する。
【０００８】
すなわち、隣接するトランジションに配置された固定タブによる取付けを含む、所定の従来技術のシール構造とは異なり、シール部材５２，５８は、隣接するトランジション５６，５７などの、２つまたは３つ以上の隣接するトランジションに配置された固定タブを含まない。隣接するトランジションに配置された固定タブによる取付けを含む従来技術のシール構造では、そのような隣接するトランジションの間に生じ得る異なる挙動の結果、シール構造に比較的高いレベルの機械応力が生じ得る。その比較的高いレベルの機械応力は、過度の摩耗や、そのようにまとめて固定された構造における亀裂の形成、ひいてはシール寿命の短縮を招いてしまうおそれがある。
【０００９】
本明細書に開示される実施の形態では、シール部材５２，５８は、隣接するトランジション５７などの隣接するトランジションに取り付けられておらず、たとえば関係するトランジション５６にだけ取り付けられているので、隣接するトランジション５６，５７の間のいかなる異なる挙動も、実質的にもはや要因ではなくなり、その結果、シール部材５２，５８に比較的低いレベルの応力が生じ、これに伴いシール摩耗および亀裂形成が低減されることが予想される。シール摩耗および亀裂形成の低減は、比較的長い寿命およびより信頼性の高いトランジション−タービンシールアセンブリ５０につながる。
【００１０】
限定でない実施の形態では、図２において理解されるように、外径シール部材５２および内径シール部材５８は、それぞれ、関係するトランジション５６の互いに反対の側の側部６２の間に延在するように配置されている。この実施の形態では、シール部材５２および第２のシール部材５８のそれぞれの端部は、隣接するトランジション５６，５７の間の隙間６８に配置された、そのような隣接するトランジションと関係するそれぞれのシール部材を環状に相互結合するために有効な合いじゃくり（たとえばオーバーラッピング）接合部６６を有してよい。すなわち、トランジション５７における隣接する外径シール部材５２にトランジション５６における外径シール部材５２を環状に相互結合するために有効である、または同様に、トランジション５７における隣接する内径シール部材５８にトランジション５６における内径シール部材５８を環状に相互結合するために有効である。
【００１１】
別の限定でない実施の形態では、図３において理解されるように、外径シール部材５２および内径シール部材５８（それぞれ固定タブ５４、６０によりトランジション５６にだけ取り付けられている）は、さらに、線６４により概略的に表されたそれぞれのシール部材部分を有してよい。シール部材部分は、隣接するトランジション５７の対応する部分をブリッジしており、そこでは、シール部材部分６４は、隣接するトランジション５７に対して固定されていない。シール部材部分６４の端部におけるそれぞれの合いじゃくり接合部７０は、そのような隣接するトランジションと関係するシールを環状に相互結合するために用いられてよい。
【００１２】
図４は、外径シール部材などの第１のシール部材１００の接合片の分解図である。第１のシール部材１００は、図５に示された隠線表示図において理解されるように、内側片１０４に重ね合わされる外側片１０２を有する。外側片１０２および内側片１０４の各々は、それぞれの複数の接合セグメント１０８，１０６を有する。接合セグメント１０８，１０６は、１つの限定でない実施の形態では周方向に沿って延在する第１の軸線（図５）に沿って第１のシール部材１００に自由度を提供するように配置された、それぞれの複数の、スリットなどのフレキシブルジョイント１１２，１１０の間に配置されている。
【００１３】
外側片１０２および内側片１０４の各々におけるそれぞれの複数のフレキシブルジョイント１１２，１１０は、図５において理解されるように、外側片１０２が内側片１０４に重ね合わされたときに互いに対して不一致のパターンで配置されるそれぞれの複数のスリットを有する。外側片１０２および内側片１０４におけるそれぞれのスリットの間の不一致の配置は、シーリング機能を改善するのに有効である一方、比較的低いレベルの応力を助長する柔軟性の増加をシール部材に提供していることが理解されよう。スリットの数およびスリットの間の間隔は、シール部材の構造上の性能および／またはシーリング性能などを含む、任意の用途の必要性に基づいて調整されてよいことが理解されよう。したがって、図示されたスリット配列は、例示的な意味で解釈すべきでありし、限定的な意味で解釈すべきではない。複数の接合片で構成される複数のシール部材に所望の程度の曲率を与えて、組み合わせた状態で環状のシールを形成することを含むように、そのような接合片を実質的に真っ直ぐな形状で製造してよく、次いで取付け段階の間、接合片を操作して、所望の形状にすることができることがさらに理解されよう。
【００１４】
図６は、内径シール部材などの第２のシール部材１２０の接合片の分解図である。第２のシール部材１２０は、図７に示された隠線表示図において理解されるように、内側片１２４に重ね合わされるべき外側片１２２を有する。外側片１２２および内側片１２４の各々は、それぞれの複数の接合セグメント１２６，１２８を有する。接合セグメント１２６，１２８は、１つの限定でない実施の形態では、軸方向に沿って延在する第２の軸線１３４に沿って、第２のシール部材１２０に自由度を提供するように配置された、それぞれの複数の、スリットなどのフレキシブルジョイント１３０，１３２の間に配置されている。外側片１２２および内側片１２４の各々におけるそれぞれの複数のフレキシブルジョイント１３０，１３２は、図７において理解されるように、外側片１２２が内側片１２４に重ね合わされたときに互いに対して不一致のパターンで配置されるそれぞれの複数のスリットを有する。
【００１５】
図８は、複数のトランジション−タービンシールアセンブリの１つの限定でない実施の形態の等角図である。トランジション−タービンシールアセンブリは、本発明の態様を具体化している外径シール部材２０２と内径シール部材２０４とを有し、トランジション−タービン境目の外径および内径をシールするために環状に相互結合されて一連の環状のトラジション２００を形成してもよい。シール部材２０２，２０４は、図２〜図３の記述に開示されたように、関係するトランジションにだけ取り付けられた（隣接するトランジションに取り付けられない）部材、図４〜図７の記述に開示されたように接合片、または、そのような部材の組み合わせを有してよいことが理解されよう。たとえば、１つの限定でない実施の形態では、接合片により達成されるシール柔軟性の増加は、たとえシール箇所で、隣接するトランジションの間の隙間に配置された合いじゃくり接合部などのようにすることが期待されていなくても、効果的で完全なシーリング機能を提供することができることが見込まれている。
【００１６】
本発明の様々な実施の形態が、ここに図示されて説明されているが、そのような実施の形態は単なる例として提供されていることが明らかであろう。ここにおいて、多数の変更、変化および代替が、本発明から逸脱することなく成されてよい。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の思想および範囲によってのみ制限されることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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