(57)【要約】【課題】本出願は、ガスタービンエンジン（１０）の移行部品（５５）及び第一段ノズル（６０）で使用するようになったシール組立体（１００）を提供する。【解決手段】本シール組立体（１００）は、シール要素（１１０）と、シール要素（１１０）上に配置されたオーバレイ部品（１５０）と、オーバレイ部品（１５０）上に配置されたサイドシール（１９０）とを含む。本シール組立体（１００）は、複数のシール要素（１１０）をさらに含むことができる。複数のシール要素（１１０）は、第１のシール要素（１２０）及び第２のシール要素（１２５）を含むことができる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）の移行部品（５５）及び第一段ノズル（６０）で使用するようになったシール組立体（１００）であって、
シール要素（１１０）と、
前記シール要素（１１０）上に配置されたオーバレイ部品（１５０）と、
前記オーバレイ部品（１５０）上に配置されたサイドシール（１９０）と、を含む、
シール組立体（１００）。
【請求項２】
複数のシール要素（１１０）をさらに含む、請求項１記載のシール組立体（１００）。
【請求項３】
前記複数のシール要素（１１０）が、第１のシール要素（１２０）及び第２のシール要素（１２５）を含む、請求項２記載のシール組立体（１００）。
【請求項４】
前記第１のシール要素（１２０）及び第２のシール要素（１２５）間にギャップ（２００）をさらに含む、請求項３記載のシール組立体（１００）。
【請求項５】
複数のオーバレイ部品（１５０）をさらに含む、請求項１記載のシール組立体（１００）。
【請求項６】
前記複数のオーバレイ部品（１５０）が、第１のオーバレイ部品（２１０）及び第２のオーバレイ部品（２２０）を含む、請求項５記載のシール組立体（１００）。
【請求項７】
前記第１のオーバレイ部品（２１０）が、前記第２のオーバレイ部品（２２０）に重なる、請求項６記載のシール組立体（１００）。
【請求項８】
前記オーバレイ部品（１５０）が、前記シール要素（１１０）に装着するための取付け区域（１７０）と延長フランジ（１８０）とを含む、請求項１記載のシール組立体（１００）。
【請求項９】
前記オーバレイ部品（１５０）の周りに配置されたＣ字形シール（１４０）をさらに含む、請求項１記載のシール組立体（１００）。
【請求項１０】
前記シール要素（１１０）が、その上にクロスシール（１３０）を含む、請求項１記載のシール組立体（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、移行部品並びに第一段タービンノズル及び同様の要素間で使用してそれを通る高圧空気漏洩を防止するようになった改良型のシール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に説明すると、ガスタービンエンジンは、１つ又は複数の移行部品並びに第一段ノズル及び同様のもの間に配置されたシール組立体を有することができる。シール組立体は、高圧空気が高温空気流内に漏洩するのを防止する必要がある。シール組立体は、例えば動的パルス作用及び同様のものによる移行部品及び第一段ノズル間の相対運動に適応することができる。従って、移行部品並びに第一段ノズル及び／又はノズル支持要素は、互いに対して半径方向、円周方向及び／又は軸方向に移動することができる。さらに、移行部品及び第一段ノズルは、異なる材料で形成されかつ運転時に異なる温度を受ける可能性がある。その結果、移行部品及び第一段ノズルは、異なる熱膨張度を生じる可能性がある。
【０００３】
従って、移行部品並びに第一段ノズル及び／又はノズル支持要素の接合部におけるこの「不整合」により、燃焼性生物を収容しかつ接合部にわたる圧力差を抑制する効果的なシール組立体が必要となる。さらに、シール組立体はまた、圧縮機吐出空気が燃焼器を迂回するのを防止すべきである。
【０００４】
公知のシール組立体は、外側シール、内側シール及び一対のサイドシールを含む幾つかの構成要素を有することができる。ギャップが、内側及び外側シールがサイドシールと接合する箇所に形成される可能性がある。このギャップは、それを通しての漏洩源となる可能性がある。具体的には、サイドシールが内側及び外側シール上に適切に着座していない場合には、ギャップが形成される可能性があり、そのギャップを通して漏洩空気が流れるおそれがある。そのような漏洩空気量により、全体としてガスタービンエンジンが政府による窒素酸化物（ＮＯｘ）エミッション要件及び／又はその他のタイプのエミッション規制を満たさなくなる可能性がある。さらに、そのような漏洩空気量は、全体システム効率に悪影響を与える可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，３４４，３５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、ガスタービンエンジンの移行部品並びに第一段タービンノズル及び同様のもので使用するようになった改良型のシール組立体に対する要望が存在する。そのようなシール組立体は、内側及び／又は外側ノズル並びにサイドシール間のギャップを選択的にシールすることができるのが好ましい。ギャップをシールすることにより、エミッション及び全体システム効率の改善が得られる。本明細書における改善は、安価であるが耐久性があるものとなるのが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本出願は、ガスタービンエンジンの移行部品及び第一段ノズルで使用するようになったシール組立体を提供する。本シール組立体は、シール要素と、シール要素上に配置されたオーバレイ部品と、オーバレイ部品上に配置されたサイドシールとを含む。
【０００８】
本出願はさらに、ガスタービンエンジンの移行部品及び第一段ノズルで使用するようになったシール組立体を提供する。本シール組立体は、その中に配置された第１のオーバレイ部品を備えた第１のシール要素と、その上に配置された第２のオーバレイ部品を備えた第２のシール要素と、第１のオーバレイ部品及び第２のオーバレイ部品上に配置されたサイドシールとを含む。
【０００９】
本出願はさらに、ガスタービンエンジンの移行部品及び第一段ノズルで使用するようになったシール組立体を提供する。本シール組立体は、その第１のシール要素コーナ部に第１のＣ字形シール及び第１のオーバレイ部品を備えた第１のシール要素と、その第２のシール要素コーナ部に第２のＣ字形シール及び第２のオーバレイ部品を備えた第２のシール要素と、第１のオーバレイ部品及び第２のオーバレイ部品上に配置されたサイドシールとを含む。第１のシール要素及び第２のシール要素は、それらの間にギャップを形成することができる。
【００１０】
本出願のこれらの及びその他の特徴及び改良は、幾つかの図面及び特許請求の範囲と関連させてなした以下の詳細な説明を精査することにより、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】公知のガスタービンエンジンの概略図。
【図２】公知の移行部品シール組立体の部分の斜視図。
【図３】図２の公知の移行部品シール組立体の部分の側面図。
【図４】本明細書で説明することができるような、オーバレイ部品を備えたシールの斜視図。
【図５】本明細書で説明することができるような、移行部品シール組立体のオーバレイ部品及びサイドシールを備えた幾つかのシールの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、幾つかの図を通して同じ参照符号が同様な要素を表している図面を参照すると、図１は、本明細書に説明することができるようなガスタービンエンジン１０の概略図を示している。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は、流入する空気２０の流れを加圧する。圧縮機１５は、加圧した空気２０の流れを燃焼器２５に送給する。燃焼器２５は、加圧した空気２０の流れを加圧した燃料３０の流れと混合しかつその混合気を点火燃焼させて、燃焼ガス３５の流れを形成する。単一の燃焼器２５のみを示しているが、ガスタービンエンジン１０は、あらゆる数の燃焼器２５を含むことができる。燃焼ガス３５の流れは次に、タービン４０に送給される。燃焼ガス３５の流れは、タービン４０を駆動して、機械的仕事を生成する。タービン４０内で生成された機械的仕事は、圧縮機１５並びに発電機及び同様のもののような外部負荷４５を駆動する。
【００１３】
ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、様々なタイプの合成ガス、及び／又はその他のタイプの燃料を使用することができる。ガスタービンエンジン１０は、高出力７ＦＡ型ガスタービンエンジン及び同様のもののような、ニューヨーク州スケネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙによって売り出されている多くの種々のガスタービンエンジンの１つとすることができる。ガスタービンエンジン１０は、その他の構成を有することができまたその他のタイプの構成要素を使用することができる。本明細書では、その他のタイプのガスタービンエンジンもまた使用することができる。本明細書では、複数のガスタービンエンジン１０、その他のタイプのタービン及びその他のタイプの発電装置もまた、共に使用することができる。
【００１４】
図２及び図３は、公知の移行部品シール組立体５０の部分を示している。上記のように、移行部品シール組立体５０は、移行部品５５及び第一段ノズル６０間に配置することができる。図２に示すように、移行部品シール組立体５０は、幾つかのシール６５、このケースでは第１の又は内側シール７０及び第２の又は外側シール７５を含むことができる。第１のシール７０及び第２のシール７５間には、ギャップ８０を配置することができる。ギャップ８０の周囲において第１のシール７０及び第２のシール７５の周りには、サイドシール８５を配置することができる。シール７０、７５及びサイドシール８５間に、Ｃ字形シール９０を配置することができる。移行部品シール組立体のその他の構成も、公知のものとすることができる。
【００１５】
上記のように、漏洩空気は、サイドシール８５が第１のシール７０及び第２のシール７５上に適切に着座していない場合には、ギャップ８０を通って流れる可能性がある。Ｃ字形シール９０のみを使用していることにより、サイドシール８５との線接触が形成され、従ってそれを通る漏洩流れを制限することにおいて限られた効果のものとなる可能性がある。
【００１６】
図４は、本明細書で説明することができるような移行部品シール組立体１００の部分を示している。移行部品シール組立体１００は、幾つかのシール要素１１０を含むことができる。シール要素１１０は、第１の又は内側シール１２０、第２の又は外側シール１２５、及び／或いはその他のタイプのシールを含むことができる。この実施例では、シール要素１１０は、クロスシール１３０及びＣ字形シール１４０を含むことができる。本明細書では、その他の構成も使用することができる。
【００１７】
シール要素１１０のＣ字形シール１４０は、その全体長さにわたっては延びることができない。むしろ、オーバレイ部品１５０は、その端部又はコーナ部１６０に配置することができる。オーバレイ部品１５０は、シール要素１１０に装着するための取付け区域１７０と、サイドシール１９０（図５の）の長さの方向に延びる延長ウイング又はフランジ１８０とを含むことができる。オーバレイ部品１５０は、シール要素１１０に対して溶接する、ロウ付けする又はその他の方法で装着することができる。オーバレイ部品１５０はまた、シール要素１１０又はサイドシール１９０と一体形にすることができる。
【００１８】
各オーバレイ部品１５０は、サイドシール１９０の幅の約半分として、第１のシール１２０及び第２のシール１２５を共に配置した場合に、サイドシール１９０がそれらの上に着座するのを可能にするようにすることができる。オーバレイ部品１５０は、Ｃ字形シール１４０とほぼ同じ高さを有してシール要素１１０の長さに沿ってシールを行なうようにすることができる。オーバレイ部品１５０及びその要素は、その他の寸法、形状及び構成を有することができる。具体的には、オーバレイ部品１５０は、サイドシール１９０及び同様のものの特定の構成に合せた寸法及び形状をすることができる。オーバレイ部品１５０は、あらゆるタイプの耐熱性材料で形成することができる。
【００１９】
図５は、移行部品シール組立体１００のサイドシール１９０をその上に備えた第１のシール１２０及び第２のシール１２５を示している。第１のシール１２０及び第２のシール１２５は、それらの間に上記のようなギャップ２００を形成することができる。図から分かるように、各シール要素１１０は、そのコーナ部１６０にオーバレイ部品１５０、つまり第１のオーバレイ部品２１０及び第２のオーバレイ部品２２０を有する。従って、各オーバレイ部品１５０の延長ウイング又はフランジ１８０は、サイドシール１９０と整列する。具体的には、オーバレイ部品１５０は、その上にサイドシール１９０が着座してギャップ２００を通る空気漏洩を減少させるようにする平坦表面を備える。オーバレイ部品１５０は、例えば上記のＣ字形シール１４０のみの使用に見られる線接触と比較してサイドシール１９０との面接触をもたらすことによって、そのような低漏洩を保証する。オーバレイ部品１５０の１つはまた、ギャップ２００内に延びかつ隣接するオーバレイ部品１５０と重なってそれを通る漏洩をさらに制限することができる。本明細書では、その他の構成もまた使用することができる。
【００２０】
従って、移行部品シール組立体１００においてオーバレイ部品１５０を使用することにより、エミッション及び全体システム効率を改善することができる。オーバレイ部品１５０は、サイドシール１９０をその上に適切に着座させることによってギャップ２００を通る漏洩量を制限することにより、それらの目標を達成する。
【００２１】
上記の説明は本出願の一部の実施形態のみに関するものであること並びに本明細書において当業者は特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本発明の一般的技術思想及び技術的範囲から逸脱せずに多くの変更及び修正を加えることができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ガスタービンエンジン
１５  圧縮機
２０  空気の流れ
２５  燃焼器
３０  燃料の流れ
３５  燃焼ガスの流れ
４０  タービン
４５  負荷
５０  移行部品シール組立体
５５  移行部品
６０  第一段ノズル
６５  シール要素
７０  第１のシール
７５  第２のシール
８０  ギャップ
８５  サイドシール
９０  Ｃ字形シール
１００  移行部品シール組立体
１１０  シール要素
１２０  第１のシール
１２５  第２のシール
１３０  クロスシール
１４０  Ｃ字形シール
１５０  オーバレイ部品
１６０  コーナ部
１７０  取付け区域
１８０  延長フランジ
１９０  サイドシール
２００  ギャップ
２１０  第１のオーバレイ部品
２２０  第２のオーバレイ部品
【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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