(57)【要約】【課題】タービンシステムを提供すること。【解決手段】一実施形態において、本タービンシステムは、トランジッションダクトを含んでいる。トランジッションダクトは、入り口と、出口と、入り口と出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを含んでいる。トランジッションダクトの出口は、長手方向軸および接線方向軸に沿ってその入り口からずらされている。トランジッションダクトはさらに、隣接するトランジッションダクトとつなぐための仲介機構を含む。タービンシステムはさらに、この仲介機構と接触する可撓性のシートを含むことで、仲介機構と、隣接するトランジッションダクトとの間にシールを形成する。可撓性のシールは、第１面と、対向する第２面と、その間にある周辺縁部を有するシートを含む。【選択図】図１
2013231425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入り口と、出口と、前記入り口と前記出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを備えたトランジッションダクトであって、該トランジッションダクトの前記出口が、前記長手方向軸および前記接線方向軸に沿って前記入り口からずらされており、隣接するトランジッションダクトとつなぐための仲介機構をさらに備えるトランジッションダクトと、
前記仲介機構と接触して、前記仲介機構と前記隣接するトランジッションダクトとの間にシールを形成し、第１面と、対向する第２面と、その間にある周辺縁部とを有するシートを備える可撓性シールとを備えるタービンシステム。
【請求項２】
前記シートが金属である、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項３】
前記シートがさらに、第１外側脚部と、反対側の第２外側脚部を備え、前記第１外側脚部と、前記反対側の第２外側脚部がそれぞれ、前記シートの厚さより大きな高さを有する、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項４】
前記第１外側脚部と、前記反対側の第２外側脚部がそれぞれ、概ね曲線状の断面形状を有する、請求項３記載のタービンシステム。
【請求項５】
前記可撓性シールがさらに、前記シートの前記第１面または前記第２面の一方に配置された布層を備える、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項６】
前記仲介機構がチャネルであり、前記可撓性シールが少なくとも一部、前記チャネルの中に配置される、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項７】
複数の可撓性シールをさらに備える、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項８】
複数の仲介機構をさらに備える、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項９】
前記トランジッションダクトの前記出口が、前記入り口から前記半径方向軸に沿ってさらにずらされる、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項１０】
前記仲介機構が、第１仲介機構であり、前記隣接するトランジッションダクトが、前記第１仲介機構とつなぐための第２仲介機構を備え、前記可撓性シールが、前記第２仲介機構と接して、前記第１仲介機構と前記第２仲介機構の間にシールを形成する、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項１１】
前記トランジッションダクト、および前記隣接するトランジッションダクトと連通するタービン部分を備え、前記タービン部分が、第１段動翼組立体を備える、請求項１記載のタービンシステム。
【請求項１２】
前記第１動翼組立体の上流にノズルが全く配置されない、請求項１１記載のタービンシステム。
【請求項１３】
概ね環状配列に配置された複数のトランジッションダクトであって、該複数のトランジッションダクトのそれぞれが、入り口と、出口と、前記入り口と前記出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを備え、該トランジッションダクトの前記出口が、前記長手方向軸および前記接線方向軸に沿って前記入り口からずらされており、該複数のトランジッションダクトのそれぞれが、第１仲介機構および第２仲介機構をさらに備える複数のトランジッションダクトと、
複数の可撓性シールであって、該複数の可撓性シールのそれぞれが、接しており、前記複数のトランジッションダクトの１つのダクトの第１仲介機構と、前記複数のトランジッションダクトの隣接するダクトの第２仲介機構との間にシールを形成し、該複数の可撓性シールのそれぞれが、第１面と、対向する第２面と、その間にある周辺縁部を有するシートを備える複数の可撓性シールとを備えるタービンシステム。
【請求項１４】
前記複数の可撓性シールそれぞれの前記シートが金属を含む、請求項１３記載のタービンシステム。
【請求項１５】
前記複数の可撓性シールそれぞれの前記シートがさらに、第１外側脚部と、反対側の第２外側脚部を備え、前記第１外側脚部と、前記反対側の第２外側脚部がそれぞれ、前記シートの厚さより大きな高さを有する、請求項１３記載のタービンシステム。
【請求項１６】
前記第１外側脚部と、前記反対側の第２外側脚部がそれぞれ、概ね曲線状の断面形状を有する、請求項１５記載のタービンシステム。
【請求項１７】
前記複数の可撓性シールそれぞれがさらに、前記シートの前記第１面または前記第２面の一方に配置された布層を備える、請求項１３記載のタービンシステム。
【請求項１８】
前記第１仲介機構がチャネルを備え、前記可撓性シールが少なくとも一部、前記チャネルの中に配置される、請求項１３記載のタービンシステム。
【請求項１９】
複数の可撓性シールをさらに備える、請求項１３記載のタービンシステム。
【請求項２０】
複数の第１仲介機構と、複数の第２仲介機構とをさらに備える、請求項１３記載のタービンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、一般には、タービンシステムに関し、より詳細には、タービンシステムの隣接するトランジッションダクトの間にあるシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。例えば従来のガスタービンシステムは、圧縮機部分と、燃焼器部分と、少なくとも１つのタービン部分とを含んでいる。圧縮機部分は、空気が圧縮機部分を通って流れる際、この空気を圧縮するように構成されている。空気はその後、圧縮機部分から燃焼器部分へと流れ、そこで燃料と混ぜ合わされて燃やされ、高温のガス流を生成する。この高温のガス流はタービン部分に供給され、このタービン部分は、そこからエネルギーを抽出することによって、高温のガス流を利用して圧縮機、発電機および他の様々な負荷を駆動させる。
【０００３】
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んでおり、燃やされた高温ガスがそこを通って１つまたは複数のタービン部分へと流れる。近年では、高温ガスの流れを変える管またはダクトを含む燃焼器部分が採用されている。例えば、高温ガスが長手方向にその中を流れる際、この流れを補足的に半径方向または接線方向に変えることで、流れが様々な角度成分を有するようにする燃焼器部分用のダクトが採り入れられてきた。このような設計には様々な利点があり、これにはタービン部分から第１段ノズルをなくすことが含まれる。第１段ノズルは、高温ガスの流れを変えるために以前には設けられていたが、このようにダクトを設計することによって恐らく必要なくなる。第１段ノズルがなくなることによって、これに関連する圧力降下がなくなり、タービンシステムの効率および動力出力が恐らく増大する。
【０００４】
しかしながら、これらのダクトを互いに接続するには、大きな問題がある。例えばダクトは単純に長手方向軸に沿って延びているのではなく、むしろダクトの入り口からダクトの出口に軸外にずれているので、ダクトの熱膨張によって様々な軸に沿ったまたはそれらを中心とした望ましくないダクトの移動が生じる可能性がある。このような移動によって隣接するダクトの間に予期しない隙間が生じる可能性があり、これにより冷却空気および高温ガスを漏出させたり混合させたりすることになり、これは望ましいことではない。
【０００５】
この問題は、隣接するダクト同士の相互作用に起因する特有の問題である。例えば多くの実施形態において、翼の後縁は隣接するダクトによって形成される。この翼は、ダクト内の高温ガスの流れを変えることで、第１段ステージノズルの必要性をなくすことができる。しかしながら翼が隣接するダクトによって形成されることから、ダクト間にある何らかの隙間によって漏出および混合させることになり、このような現象は、翼の性能を妨げる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，７２１，５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、当分野において、タービンシステムにおける隣接する燃焼器ダクト間のシールを改善することが望まれている。例えば、隣接するダクト間に隙間ができるのを阻止しながら、隣接するダクトの熱膨張を可能にするシールが有利である。
【０００８】
本発明の態様および利点は、以下の記載にその一部が記載されており、あるいはこの記載から恐らく明らかになることも、本発明を実施することによって分かることもある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態において、タービンシステムが開示されている。タービンシステムは、トランジッションダクトを含んでいる。トランジッションダクトは、入り口と、出口と、入り口と出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを含む。トランジッションダクトの出口は、長手方向軸および接線方向軸に沿って入り口からずらされている。トランジッションダクトはさらに、隣接するトランジッションダクトをつなぐ仲介機構を含む。タービンシステムはさらに、仲介機構に接触する可撓性シールを含むことで、仲介機構と、隣接するトランジッションダクトとの間にシールを形成する。可撓性シールは、第１面と、対向する第２面と、その間にある周辺縁部とを有するシートとを含んでいる。
【００１０】
別の実施形態において、タービンシステムが開示されている。タービンシステムは、概ね環状配列に配置された複数のトランジッションダクトを含む。複数のトランジッションダクトの各々は、入り口と、出口と、入り口と出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを含む。トランジッションダクトの出口は、長手方向軸および接線方向軸に沿って入り口からずらされている。複数のトランジッションダクトの各々はさらに、第１仲介機構および第２仲介機構を含む。タービンシステムはさらに、複数の可撓性シールを含む。複数の可撓性シールの各々は接しており、複数のトランジッションダクトの１つのダクトの第１仲介機構と、複数のトランジッションダクトの隣接するダクトの第２仲介機構との間にシールを形成する。複数の可撓性シールの各々は、第１面と、対向する第２面と、その間にある周辺縁部とを有するシートとを含んでいる。
【００１１】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、以下の記載と添付の特許請求の範囲を参照することでより理解されるであろう。本明細書に組み込まれており、その一部をなす添付の図面は、この記載と併せて本発明の実施形態を図示することで、本発明の原理を説明する役目をしている。
【００１２】
本発明の完全なかつ有効な開示は、その最適な態様を含み、当業者を対象としており、本明細書に記載され、添付の図面を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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。
【図２】本開示の一実施形態によるガスタービンシステムの複数の部分の断面図である。
【図３】本開示の一実施形態による環状配列のトランジッションダクトの斜視図である。
【図４】本開示の一実施形態による複数のトランジッションダクトの頂部斜視図である。
【図５】本開示の一実施形態によるトランジッションダクトの側部斜視図である。
【図６】本開示の一実施形態による複数のトランジッションダクトの切欠き斜視図である。
【図７】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。
【図８】本開示の一実施形態による、トランジッションダクトと、隣接するトランジッションダクトの間の境界面の断面図である。
【図９】本開示の別の実施形態による、トランジッションダクトと、隣接するトランジッションダクトの間の境界面の断面図である。
【図１０】本開示の別の実施形態による、トランジッションダクトと、隣接するトランジッションダクトの間の境界面の、図６の線１０−１０に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで本発明の実施形態を詳細に参照すると、１つまたは複数の例が図面に図示されている。各々の例は、本発明を説明する目的で提供されており、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲または精神から逸脱せずに、様々な修正および変更を本発明に行なうことができることは、当業者に明らかである。例えば一実施形態の一部として図示されるまたは記載される特徴を別の実施形態と共に利用して、さらに別の実施形態を生み出すこともできる。よって本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内になるような修正形態や変形形態を包含することが意図されている。
【００１５】
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、必ずしもガスタービンシステム１０である必要はなく、例えば蒸気タービンシステムまたは他の好適なシステムなどの任意の他のタービンシステム１０であり得る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、以下で考察するように複数の燃焼器１５を含むことができる燃焼器部分１４と、タービン部分１６とを含むことができる。燃焼器部分１２とタービン部分１６は、シャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は、１本のシャフトであっても、あるいは複数のシャフトの一部を結合してシャフト１８を形成してもよい。シャフト１８はさらに、生成器または他の好適なエネルギー貯蔵装置に結合されてよい、あるいは例えば配電網に直接接続される場合もある。システム１０からの排ガスは、大気中に排出され、蒸気タービンまたは他の好適なシステムへと流れる、あるいは熱を回収する蒸気生成器を介して再利用することもできる
図２を参照すると、ガスタービンシステム１０の複数の部分を簡素化した図が示されている。図２に示されるガスタービンシステム１０は、作動流体を加圧するための圧縮機部分１２を備えており、以下で考察するようにこの作動流体は、システム１０の中を流れている。圧縮機部分１２から放出された加圧された作動流体は、燃焼器部分１４へと流れ込み、この部分は、システム１０の軸の周りに環状配列に配置された複数の燃焼器１５（図２にはその１つのみが図示されている）を含むことができる。燃焼器部分１４に進入する作動流体は、例えば天然ガスあるいは別の好適な液体またはガスである燃料と混ぜ合わされ、燃やされる。高温の燃焼ガスが各々の燃焼器１５からタービン部分１６へと流れ、システム１０を駆動させて電力を生成する。
【００１６】
ガスタービン１０にある燃焼器１５は、作動流体と燃料を混ぜ合わせ燃やすための様々な要素を含むことができる。例えば燃焼器１５は、例えば圧縮機吐出ケーシング２１などのケーシング２１を含むことができる。軸方向に延びる環状スリーブであってよい多様なスリーブの少なくとも一部を、ケーシング２１内に配置することができる。図２に示されるスリーブは、概ね長手方向の軸９８に沿って軸方向に延びることで、スリーブの入り口が、その出口と軸方向に整列される。例えば燃焼器ライナ２２は概して、燃焼区域２４を中に画定することができる。作動流体、燃料および任意選択で酸化剤の燃焼は概ね、燃焼区域２４において行なわれてよい。結果として生じる高温の燃焼ガスは、概ね軸方向に長手方向軸９８に沿って下向きに燃焼ライナ２２を通ってトランジッションピース２６に流れ込み、その後長手方向軸９８に沿って概ね軸方向にトランジッションピース２６内を流れ、タービン部分１６へと流れ込むことができる。
【００１７】
燃焼器１５はさらに、１つまたは複数の燃料ノズル４０を含むことができる。燃料は、１つまたは複数のマニフォルド（図示せず）によって燃料ノズル４０に供給することができる。以下で考察するように、１つまたは複数の燃料ノズル４０は、燃料、および任意選択で作動流体を燃焼区域２４に供給し燃やすことができる。
【００１８】
図３から図６に示されるように、本開示による燃焼器１５は、１つまたは複数のトランジッションダクト５０を含むことができる。本開示のトランジッションダクト５０は、他の燃焼器の様々な軸方向に延びるスリーブの所定の場所に設けることができる。例えばトランジッションダクト５０は、軸方向に延びるトランジッションピース２６と、任意選択で燃焼器１５の燃焼器ライナ２２の代わりをすることができる。よってトランジッションダクトは、燃料ノズル４０または燃焼器ライナ２２から延びていてよい。以下で考察するようにトランジッションダクト５０は、作動流体が中を通ってタービン部分１６へと流れることができるように、軸方向に延びる燃焼器ライナ２２と、トランジッションピース２６に対して様々な利点を提供している。
【００１９】
示されるように複数のトランジッションダクト５０を、長手方向軸９０の周りに環状配列で配置することができる。さらに各々のトランジッションダクト５０は、１つまたは複数の燃料ノズル４０と、タービン部分１６の間に延在してよい。例えば各々のトランジッションダクト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。よって作動流体は概ね、燃料ノズル４０からトランジッションダクト５０を通ってタービン部分１６へと流れることができる。いくつかの実施形態において、トランジッションダクト５０は有利には、タービン部分内にある第１段ノズルをなくすことが可能であり、これにより、関連するあらゆる空気抵抗および圧力降下をなくし、システム１０の効率と出力を上げることができる。
【００２０】
各トランジッションダクト５０は、入り口５２と、出口５４と、その間にある通路５６とを有することができる。トランジッションダクト５０の入り口５２と、出口５４は、略円形または楕円形の断面、矩形断面、三角形の断面あるいは任意の他の好適な多角形の断面を有することができる。さらにトランジッションダクト５０の入り口５２と、出口５４は、同じような形状の断面を有する必要はないことを理解されたい。例えば一実施形態では、入り口５２が略円形の断面を有し、その一方で出口５４が略矩形の断面を有する場合もある。
【００２１】
さらに通路５６は、入り口５２と出口５４の間で概ね先細りであってよい。例えば例示の一実施形態において、通路５６の少なくとも一部は、略円錐形に成形されることがある。しかしながらこれに加えて、または代替として、通路５６またはその任意の一部は、略矩形の断面、三角形の断面、または任意の他の好適な多角形の断面を有する場合もある。通路５６の断面形状は、通路５６が、相対的により大きな入り口５２から相対的にこれより小さい出口５４まで先細りになるため、通路５６またはその任意の一部にわたって変化する場合もあることを理解されたい。
【００２２】
複数のトランジッションダクト５０のそれぞれの出口５４は、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２からずらすことができる。本明細書で使用される用語「ずらす」とは、特定された座標方向に沿ってそこから離れることを意味している。複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４は、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から長手方向にずらすことができ、例えば長手方向軸９０に沿ってずらすことができる。
【００２３】
これに加えて例示の実施形態では、複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４は、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から接線方向にずらすことができ、例えば接線軸９２に沿ってずらすことができる。複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４が、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から接線方向にずらされることから、以下で考察するように、トランジッションダクト５０は有利には、トランジッションダクト５０を通る作動流体の流れの接線方向の成分を利用することで、タービン部分１６における第１段ノズルの必要性をなくすことができる。
【００２４】
さらに例示の実施形態において、複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４は、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から半径方向にずらすことができ、例えば半径方向軸９４に沿ってずらすことができる。複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４が、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から半径方向にずらされることから、以下で考察するように、トランジッションダクト５０は有利には、トランジッションダクト５０を通る作動流体の流れの半径方向の成分を利用することで、タービン部分１６における第１段ノズルの必要性をさらになくすことができる。
【００２５】
図３に示されるように、接線方向軸９２および半径方向軸９４が、環状配列のトランジッションダクト５０によって画定される円周に対して、各々のトランジッションダクト５０について個別に画定され、軸９２と、軸９４は、長手方向軸９０の周りに環状配列に配置されたトランジッションダクト５０の数に基づいて、その円周の周りで各々のトランジッションダクト５０に関して異なることを理解されたい。
【００２６】
考察するように、高温の燃焼ガスは、トランジッションダクト５０を通って流れた後、トランジッションダクト５０からタービン部分１６へと流れることができる。図７に示されるように、本開示によるタービン部分１６は、シュラウド１０２を含むことができ、これは高温ガス経路１０４を画定することができる。シュラウド１０２は、複数のシュラウドブロック１０６から形成することができる。シュラウドブロック１０６は、１つまたは複数の環状配列に配置することができ、そのそれぞれが、中に高温ガス経路１０４の一部を画定することができる。
【００２７】
タービン部分１６はさらに、複数の動翼１１２と、複数のノズル１１４を含むことができる。複数の動翼１１２と、ノズル１１４の各々は、少なくともその一部が、高温ガス経路１０４の中に配置される。さらに複数の動翼１１２と、複数のノズル１１４は、１つまたは複数の環状配列に配置することができ、そのそれぞれが、高温ガス経路１０４の一部を画定することができる。
【００２８】
タービン部分１６は、複数のタービン段を含むことができる。各々の段は、環状配列に配置された複数の動翼１１２と、環状配列に配置された複数のノズル１１４を含むことができる。例えば一実施形態において、タービン部分１６は、図７に示されるように３つの段を有する場合がある。例えばタービン部分１６の第１段は、第１段ノズル組立体（図示せず）と、第１段動翼組立体１２２を含むことができる。ノズル組立体は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され固定された複数のノズル１１４を含むことができる。動翼組立体１２２は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され、シャフト１８に結合された複数の動翼１１２を含むことができる。しかしながら、タービン部分が、複数のトランジッションダクト５０を備える燃焼器部分１４に結合される例示の実施形態では、第１段ノズル組立体をなくすことができ、これにより第１段動翼組立体１２２の上流にはノズルが全く配置されない。上流は、高温ガス経路１０４を流れる高温の燃焼ガスの流れに対して画定されてよい。
【００２９】
タービン部分１６の第２段は、第２段ノズル組立体１２３と、第２段動翼組立体１２４を含むことができる。ノズル組立体１２３に含まれるノズル１１４は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され、これに固定されてよい。動翼組立体１２４に含まれる動翼１１２は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され、シャフト１８に結合されてよい。よって第２段ノズル組立体１２３は、高温ガス経路１０４に沿って第１段動翼組立体１２２と、第２段動翼組立体１２４の間に位置決めされる。タービン部分１６の第３段は、第３段ノズル組立体１２５と、第３段動翼組立体１２６とを含むことができる。ノズル組立体１２５に含まれるノズル１１４は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され、これに固定されてよい。動翼組立体１２６に含まれる動翼１１２は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され、シャフト１８に結合されてよい。よって第３段ノズル組立体１２５は、高温ガス経路１０４に沿って第２段動翼組立体１２４と第３段動翼組立体１２６の間に位置決めされる。
【００３０】
タービン部分１６は、３段に限定されるものではなく、むしろ任意の数の段が、本開示の範囲および精神の範囲内にあることを理解されたい。
【００３１】
各々のトランジッションダクト５０は、１つまたは複数の隣接するトランジッションダクト５０と面を接することができる。例えばトランジッションダクト５０は、１つまたは複数の接触面１３０を含むことができ、この接触面は、このトランジッションダクト５０の出口に含まれてよい。接触面１３０は、示されるように、隣接するトランジッションダクト５０の対応付けられた接触面１３０に接触することで、トランジッションダクト５０の間に境界面を形成することができる。
【００３２】
さらに隣接するトランジッションダクト５０が合体することで、翼の様々な面を形成することができる。以下で考察するように、このような様々な面によって、トランジッションダクト５０内の高温ガスの流れが変わるため、第１段ノズルの必要性をなくすことができる。例えば図６に示されるように、トランジッションダクト５０の通路５６の内側の面が、圧力側１３２を画定し、隣接するトランジッションダクト５０の通路５６の対向する内側の面は、吸込み側１３４を画定することができる。隣接するトランジッションダクト５０、例えばその接触面１３０が互いに面を接する際、圧力側１３２と、吸込み側１３４が合わさって後縁１３６を画定することができる。
【００３３】
上記に考察したように、複数のトランジッションダクト５０の各々の出口５４は、それぞれのトランジッションダクト５０の入り口５２から、長手方向、半径方向および／または接線方向にずらすことができる。このようにトランジッションダクト５０が様々にずれることによって、システム１０の作動中の熱膨張が原因で、トランジッションダクト５０の予期しない移動が生じる場合がある。例えば各々のトランジッションダクト５０は、１つまたは複数の隣接するダクト５０と面を接することができる。しかしながら熱膨張によって出口５４が、１つまたは複数の長手方向軸９０、接線方向軸９２および／または半径方向軸９４を中心として、あるいはそれらに沿ってタービン部分１６に対して移動する場合がある。
【００３４】
隣接するトランジッションダクト５０の間に隙間ができるのを阻止するために、本開示はさらに、１つまたは複数の可撓性シール１４０を対象としている。各々の可撓性シール１４０は、隣接するトランジッションダクト５０の間の境界面に形成することができる。本発明者等は、本明細書に開示される可撓性シールが、隣接するトランジッションダクト５０の間の境界面を密閉するのに特に有利であることを発見しており、その理由はこの可撓性シール１４０が、上記に考察したように様々な軸９０、９２、９４に沿ったあるいはそれを中心とした出口５４の予期しない移動に対応することができるためである。
【００３５】
図４から図６および図８から図１０に示されるように、本開示によるトランジッションダクト５０は、１つまたは複数の第１仲介機構１４２を含む。仲介機構１４２は、トランジッションダクト５０の１つまたは複数の接触面１３０上に含まれてよく、隣接する接触面１３０および仲介機構、例えばその隣接するトランジッションダクト５０の第２仲介機構１４４をつなぐように位置決めされる。示される一実施形態において、例えば、概ね互いに平行に延在した２つの仲介機構１４２が接触面１３０上に含まれてもよいし、その一方で第３仲介機構１４２が、２つの平行な仲介機構１４２に概ね直交し、それらの間に延在している接触面１３０上に含まれてもよい。隣接するトランジッションダクト５０の対応付けられた接触面１３０は、対応付けられた第２仲介機構１４４を含むことができる。しかしながら本開示は、上記に示され記載される仲介機構の位置に限定されるものではなく、むしろ接触面１３０上でいずれかの好適な位置に位置決めされた任意の他の仲介機構も、本開示の範囲および精神の範囲内にあることを理解されたい。
【００３６】
いくつかの例示の実施形態において、図３から図６および図８から図１０に示されるように、例えば第１仲介機構１４２および／または第２仲介機構１４４などの仲介機構はチャネルである。このチャネルは、接触面１３０内に画定することができる。示されるように可撓性シール１４０は、少なくともその一部がチャネルの中に配置されてよい。チャネルは、システム１０の作動中可撓性シールを保持することができる。他の実施形態において、例えば第１仲介機構１４２および／または第２仲介機構１４４などの仲介機構は、例えばリップである場合もある。このリップは、接触面１３０内に画定することができる。示されるように可撓性シール１４０は、少なくともその一部がリップの中に配置されてよい。リップは、システム１０の作動中可撓性シールを保持することができる。さらに別の実施形態において、第１仲介機構１４２および／または第２仲介機構１４４などの仲介機構は、接触面１３０の一部である場合もある、あるいは可撓性シール１４０と相互作用することで本明細書に考察されるシールを形成する任意の他の好適な機構である場合もある。
【００３７】
示されるように本開示による可撓性シール１４０は、例えば少なくとも部分的に第１仲介機構１４２と、対応付けられた第２仲介機構１４４の中に配置されることによって、トランジッションダクト５０の接触面１３０の第１仲介機構１４２、および隣接するトランジッションダクト５０の接触面１３０の対応付けられた第２仲介機構１４４と接触することができる。このように接触することによって、第１機構１４２と第２機構１４４をつなぐことができ、隣接する接触面１３０の間にシールを形成することで、隣接するトランジッションダクト５０の間にシールを形成することができる。
【００３８】
言及したように、本開示による各々のシール１４０は、隣接するトランジッションダクト５０の隣接する接触面１３０の間の境界面に、例えば第１仲介機構１４２と、第２仲介機構１４４の間の境界面に形成されてよい。さらに各々のシール１４０は可撓性であってよい。可撓性シールとは、本明細書で考察するように、少なくとも一部が要求に応じて曲がることで、境界面にシールを形成できるシールである。いくつかの実施形態において、可撓性シールは、このシールがつないでいる接合面の外形に対応するように曲がることで、この面と共にシールを形成し、このような接合面が移動する際、あるいはこのような接合面に対して移動する際、このような外形および結果として形成されたシールを維持することができる。例えば本開示による可撓性シール１４０は、第１および第２仲介機構１４２、１４４のそれぞれの外形に対応するように曲がることで、それらの間にシールを形成することができる。本開示による可撓性シールは、トランジッションダクト５０および出口５４が１つまたは複数の軸９０、９２、９４に沿って、あるいはそれらを中心として予期せず移動したとしても、タービンシステム１０の作動中に曲がることでこのような外形とシールを維持することができる。
【００３９】
本開示によるシール１４０は、１つまたは複数のシート１５０を含んでいる。例示の実施形態におけるシート１５０は、少なくともその一部が、あるいは完全に可撓性であってよい。図４から図６および図８から図１０に示されるように、シート１５０は、第１面１５２と、対向する第２面１５４を含む。第１面１５２と第２面１５４の間に、周辺縁部１５６が画定されてよい。シート１５０は、任意の他の形状およびサイズを有することで、本明細書に考察される好適なシールを提供することもできる。いくつかの実施形態において、図４から６および図８から図１０に示されるように、シール１４０が、１つのシート１５０のみを含む場合がある。他の実施形態において２つ以上のシート１５０が、シール１４０に含まれる場合もある。シート１５０を、例えば互いに積み重ねることができることにより、１つのシート１５０の第１面１５２が、第２シート１５０の第２面１５４に接触する場合もある。
【００４０】
例示の実施形態において、本開示によるシート１５０は、金属である、あるいは基本的に金属で構成される。この金属には、任意の金属、金属合金、または超合金金属、例えばアルミニウム、鉄、ニッケル、あるいはその任意の合金または超合金が含まれてもよい。本発明者等は、本明細書に記載される可撓性の金属シートを利用するシールが、隣接するトランジッションダクト５０の間の境界面において密閉するのに特に有利であることを発見しており、その理由は可撓性の金属シールが、様々な軸９０、９２、９４に沿った、あるいはそれらを中心としたトランジッションダクト５０、例えばその出口５４などの予期しない移動に対応することができるためである。しかしながら本開示によるシート１５０は、金属に限定されるものではなく、これに限定するものではないがセラミックおよびポリマーなどを含めた任意の好適な材料が本開示の範囲および精神の範囲内にあることを理解されたい。
【００４１】
本開示による１つまたは複数のシート１５０は、いくつかの実施形態において、外側脚部を含む場合がある。外側脚部は、シート１５０の一部であってよく、この脚部は、折り曲げられる、成形される、あるいはそうでなければ本明細書に記載されるように起伏を付けられる、あるいはシート１５０に締結された別の構成要素である場合もある。脚部は、シール１４０を安定させる、および／または隣接するトランジッションダクト５０の間の境界面にさらにシールを形成することができる。示されるように例えば、シート１５０が第１外側脚部１６０と、反対側の第２外側脚部１６２を含む場合がある。各々の外側脚部は、例えば示されるようにシート１５０の側部全体に及ぶこともあり、あるいはその一部のみに及ぶ場合もある。
【００４２】
いくつかの実施形態において、外側脚部は、シート１５０に直接接続されてよい。他の実施形態において示されるように、内側脚部が、外側脚部とシート１５０を接続すること場合もある。例えば示されるように第１内側脚部１６４が、第１外側脚部１６０をシート１５０に接続し、第２内側脚部１６６が、第２外側脚部１６２をシート１５０に接続することができる。
【００４３】
各々の外側脚部は、一定の高さ１７０を有することができ、この高さは、例示の実施形態では、シート１５０の厚さ１７２より大きくなり得る。さらにこの高さは、第１部分１７４および／または第２部分１７６を含むことができる。第１部分１７４は、シート１５０から離れてそれより上に第１面１５２から延在し、第２部分１７６は、シート１５０から離れてそれより下に第２面１５４から延在することができる。したがって外側脚部は、シート１５０より上および／またはそれより下に延在することができる。用語「より上」および「より下」は、図８から図１０に示されるように、シート１５０に適用する相対的な方向である。
【００４４】
１つまたは複数の外側脚部１６０、１６２、またはその任意の一部は、概ね直線状でもあるいは曲線状でもよい。したがって脚部１６０、１６２またはその一部の断面形状は、直線状または曲線状に延在することができる。例えば図８および図１０に示される一実施形態において、各々の外側脚部１６０、１６２は、曲線状である。図９に示される他の実施形態では、各々の外側脚部１６０、１６２は、直線状である。本開示による外側脚部１６０、１６２の１つまたは複数の任意の部分は、直線状でも曲線状でもよいことを理解されたい。
【００４５】
いくつかの例示の実施形態において、本開示によるシール１４０は、１つまたは複数の布層１８０をさらに含む。布層１８０は、例えばシート１５０の第１面１５２または第２面１５４上に配置されてよい。図４から図６および図８から図１０に示される例示の実施形態では、布層１８０は、シート１５０の第１面１５２と第２面１５４の両方に配置されている。布層１８０には、金属、セラミックおよび／またはポリマー繊維が含まれてよく、これらは織られる、編まれる、あるいは圧縮されて繊維の層にすることができる。布層１８０は、例えば第１面１５２または第２面１５４などの特定の面の少なくとも一部を覆い、この面の一部が高温に曝されないように保護することができる。布層１８０によってさらに、システム１０が作動する際の密閉ならびに制動を容易にすることができる。
【００４６】
本開示の可撓性シール１４０は有利には、隣接するトランジッションダクト５０、例えばその出口５４が、様々な軸９０、９２、９４の１つまたは複数を中心としてあるいはそれらに沿って移動することを可能にし、その一方でその間にシールを維持することができる。これにより、トランジッションダクト５０の熱膨張に有利に対応することができ（上記に考察したように、このトランジッションダクトがずれる場合がある）、その一方でトランジッションダクト５０を併せて十分に密閉した状態を維持することができる。これは、隣接するトランジッションダクト５０の間の翼面が独自の構成であることにより特に有利である。例示の実施形態において、例えば可撓性シール１４０によって、トランジッションダクト５０、例えばトランジッションダクト５０の出口５４が、長手方向軸９０、接線方向軸９２および半径方向軸９４の１つ、２つまたは３つを中心としてあるいはそれらに沿って、移動することを可能にすることができる。例示の実施形態において、可撓性シール１４０によって３つの全ての軸を中心として、あるいはそれらに沿って移動することが可能である。よって可撓性シール１４０は、本開示のトランジッションダクト５０の予期しない移動に対応するシールを形成する点で有利である。
【００４７】
このような書面による記載は、本発明を開示することを目的とした最適な態様を含む例を利用しており、また任意の装置またはシステムを作製し利用すること、ならびに任意の採用された方法を実行することを含め、当業者が本発明を実施することができるようにするものである。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が思い付く他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言い回しと相違ない構造上の要素を含む場合、あるいはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言い回しとわずかな相違点を有する等価な構造上の要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００４８】
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  ケーシング
２２  燃焼器ライナ
２４  燃焼区域
２６  トランジッションピース
４０  ノズル
５０  トランジッションダクト
５２  入り口
５４  出口
５６  通路
９０  長手方向軸
９２  接線方向軸
９４  半径方向軸
９８  長手方向軸
１０２  シュラウド
１０４  ガス経路
１０６  シュラウドブロック
１１２  動翼
１１４  ノズル
１２２  第１段動翼組立体
１２３  第２段ノズル組立体
１２４  第２段動翼組立体
１２５  第３段ノズル組立体
１２６  第３段動翼組立体
１３０  接触面
１３２  圧力側
１３４  吸込み側
１３６  後縁
１４０  可撓性シール
１４２  第１仲介機構
１４４  第２仲介機構
１５０  シート
１５２  第１面
１５４  第２面
１５６  周辺縁部
１６０  第１外側脚部
１６２  第２外側脚部
１６４  第１内側脚部
１６６  第２内側脚部
１７０  外側脚部の高さ
１７２  シートの厚さ
１７４  高さの第１部分
１７６  高さの第２部分
１８０  布層
【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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【図９】
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【図１０】
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