(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービン構成部品のシールの改善をもたらす。【解決手段】シャンク組立体は、第１のスラッシュ面１１０を含むプラットフォーム１０２を備えた構成部品シャンクを備えることができる。シャンク組立体は、第１のスラッシュ面の中に延び、スロット長さおよび深さを有するシールピンスロット１１８と、シールピンスロット内に配設され、シールピンスロットの端に隣接して配置された丸端を有するシールピン２００とを含むことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスラッシュ面（１１０、３１８）を含むシャンク（５８）と、
前記第１のスラッシュ面（１１０、３１８）の中に延びるシールピンスロット（１１８）と、
前記シールピンスロット（１１８）内に配設されたシールピン（２００、２８０）であって、前記シールピンスロット（１１８）の端に隣接して配置された丸端を備えるシールピン（２００、２８０）と
を備えたシャンク組立体。
【請求項２】
前記シールピン（２００、２８０）の前記丸端の端半径と前記シールピン（２００、２８０）のピン半径の間の比は、１．１以上かつ２．０以下である、請求項１記載のシャンク組立体。
【請求項３】
前記シールピン（２００、２８０）の前記丸端の端半径と前記シールピン（２００、２８０）のピン半径の間の比は、１．５以上かつ２．０以下である、請求項１記載のシャンク組立体。
【請求項４】
前記シールピン（２００、２８０）の前記丸端の端半径と前記シールピン（２００、２８０）の真ん中部分のピン半径の間の比は１．８である、請求項１記載のシャンク組立体。
【請求項５】
前記シャンク（５８）は、ほぼ平面である第２のスラッシュ面（１２０、３２２）をさらに備える、請求項１記載のシャンク組立体。
【請求項６】
前記シールピンスロット（１１８）は、スロット長さ（１３０）および深さ（１３４）を有する、請求項１記載のシャンク組立体。
【請求項７】
前記シールピン（２００、２８０）は、前記スロット長さ（１３０）未満のシールピン長さ（２０２）を有する、請求項６記載のシャンク組立体。
【請求項８】
前記シールピンスロット（１１８）の前記端は、面取りされている、請求項１記載のシャンク組立体。
【請求項９】
前記シールピン（２００、２８０）は、ほぼ円筒形であるとともに前記丸端に隣接して配置されている中央部分（２１２）をさらに備える、請求項１記載のシャンク組立体。
【請求項１０】
前記中央部分（２１２）は一定半径を有する、請求項９記載のシャンク組立体。
【請求項１１】
前記シールピン（２００、２８０）の前記丸端は、前記中央部分（２１２）に隣接し前記一定半径を有する第１の部分と、前記一定半径未満の半径を有する前記第１の部分の反対側の第２の部分とを有する、請求項１０記載のシャンク組立体。
【請求項１２】
前記シールピンスロット（１１８）のスロット幅は、前記一定半径より大きく、前記スロットピンは前記シールピンスロット（１１８）内で移動することができるようになっている、請求項１０記載のシャンク組立体。
【請求項１３】
タービンホイールスペース空洞（２５０）における漏れ流を減少させる方法であって、
第１のスラッシュ面（１１０、３１８）を含む第１のプラットフォーム（３１４）を備えた第１の近接流路シールシャンクを用意するステップと、
第２のスラッシュ面（１２０、３２２）を含む第２のプラットフォーム（３５２）を備えた第２の近接流路シールシャンクであって、前記第２のスラッシュ面（１２０、３２２）はほぼ平面であるとともに、前記第１のスラッシュ面（１１０、３１８）に隣接して配置されている第２の近接流路シールシャンクを用意するステップと、
前記第１のスラッシュ面（１１０、３１８）内に配設されたシールピンスロット（１１８、３２６）内にシールピン（２００、３３６）を配置するステップであって、前記シールピン（２００、３３６）は、前記シールピンスロット（１１８、３２６）の端に隣接して配置された丸端を備える、シールピン（２００、３３６）を配置するステップと、
前記第１のスラッシュ面（１１０、３１８）と前記第２のスラッシュ面（１２０、３２２）の中間に冷却空気を流すステップであって、高温ガスの高温ガス経路が前記シールピン（２００、３３６）によって塞がれる、冷却空気を流すステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記シールピン（２００、３３６）の前記丸端の第１の半径と前記シールピン（２００、３３６）の真ん中部分の第２の半径との間の比は、１．５と２．０の間である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
第１のプラットフォーム（３１４）および前記第１のプラットフォーム（３１４）から延びる第１のダブテール（３１６）を含む第１のシャンク（３１２）であって、前記第１のプラットフォーム（３１４）が、前記第１のプラットフォーム（３１４）の第１の側（３２０）に第１のスラッシュ面（１１０、３１８）を備えるととともに前記第１の側（３２０）の反対側の前記第１のプラットフォーム（３１４）の第２の側（３２４）に第２のスラッシュ面（１２０、３２２）を備える、第１のシャンク（３１２）と、
前記第１のスラッシュ面（１１０、３１８）の中に延びるシールピンスロット（１１８、３２６）であって、前記第１のスラッシュ面（１１０、３１８）の主軸に沿って定められた長さ（１３２）、前記第１のスラッシュ面（１１０、３１８）の副軸に沿って定められた幅（１３６）、および前記第１のスラッシュ面（１１０、３１８）の中への定められた深さ（１３４）を備えたシールピンスロット（１１８、３２６）と、
前記シールピンスロット（１１８、３２６）内に配設されたシールピン（２００、３３６）であって、前記シールピン（２００、３３６）はドーム部分（３００）および前記ドーム部分（３００）に隣接して配設された中央部分（３４０）を備え、前記中央部分（３４０）は一定直径（３４２）を備え、前記ドーム部分（３００）は前記中央部分（３４０）に隣接した第１の端部および前記シールピン（２００、３３６）の端を形成する第２の端部を備え、前記第１の端部は前記中央部分（３４０）の前記一定直径（３４２）を有し、前記第２の端部は前記一定直径（３４２）より小さい直径（３４６）を有する、シールピン（２００、３３６）と、
前記シールピンスロット（１１８、３２６）内に前記シールピン（２００、３３６）が保持されるように配置された第３のスラッシュ面（３５４）を備えた第２のプラットフォーム（３５２）を備えている前記第１のシャンク（３１２）に隣接して配置された第２のシャンクと
を備えたガスタービンシャンク組立体。
【請求項１６】
前記第１のプラットフォーム（３１４）と前記第２のプラットフォーム（３５２）の間にスラッシュ面間隙（３５６）をさらに備え、前記シールピン（２００、３３６）は、前記スラッシュ面間隙（３５６）の一部を塞ぐ、請求項１５記載のガスタービンシャンク組立体。
【請求項１７】
前記第３のスラッシュ面（３５４）はほぼ平面である、請求項１５記載のガスタービンシャンク組立体。
【請求項１８】
前記シールピンスロット（１１８、３２６）は、前記シールピン（２００、３３６）の前記ドーム部分（３００）に対応する面取り端を備え、前記シールピンスロット（１１８、３２６）の前記深さ（１３４）は前記シールピンスロット（１１８、３２６）の前記第１の端部にわたって減少するようになっている、請求項１５記載のガスタービンシャンク組立体。
【請求項１９】
前記シールピン（２００、３３６）の前記ドーム部分（３００）のドーム半径（３０２）と前記シールピン（２００、３３６）の前記中央部分（３４０）の中央半径との間の比は、１．１以上かつ２．０以下である、請求項１５記載のガスタービンシャンク組立体。
【請求項２０】
前記シールピン（２００、３３６）の前記ドーム部分（３００）の第１の半径と前記シールピン（２００、３３６）の前記中央部分（３４０）の第２の半径との間の比は、１．５と２．０の間である、請求項１５記載のガスタービンシャンク組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願およびその結果得られた特許は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジンの構成部品間の漏れ流を減少させるためのシールピン等を有するガスタービンバケットシャンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に説明されるように、ガスタービンエンジン等などのターボ機械は、それを通じて延びる主ガス流路を備える。ガス流路から外へまたはガス流路の中へのガス漏れは、ガスタービン効率全体を下げ、燃料費用を増加させ、ことによっては放出レベルを増大させる可能性がある。二次流れも、様々な加熱された構成部品を冷却するためにガスタービンエンジン内で使用され得る。具体的には、加熱された構成部品の冷却に使用されるとともに、隣接構成部品間の間隙および空洞を追い出すために、冷却空気が圧縮機の後の段から抜き取られ得る。例えば、空気漏れを限度以下にするために、シールが、バケットホイール等などのタービン構成部品間のホイールスペース空洞に配置され得る。しかしながら、シールは、様々な構成を有することができ、これによりいくつかのシールによって生み出された間隙を通じて逃れる漏れ流になり得る。漏れ流は、ガスタービンの効率を減少させることになり得る。
【０００３】
したがって、大型ガスタービンエンジンのバケットホイール構成部品および他の構成部品などのガスタービン構成部品と共に使用するためのシール構成が改善されるよう望まれている。そのようなシールは、ガスタービン構成部品間の間隙を減少または除去するように構成することができ、それによって間隙を通る漏れ流を減少させるとともに、効率全体を向上させおよび／または構成部品の寿命を増加させることになる。
【発明の概要】
【０００４】
本出願および結果として得られた特許は、第１のスラッシュ面を有するプラットフォームを備えたシャンクを含むガスタービン構成部品シャンク組立体を提供する。ガスタービン構成部品シャンク組立体は、第１のスラッシュ面の中に延びるシールピンスロットを備え、このシールピンスロットはスロット長さおよび深さ、ならびにシールピンスロット内に配設されたシールピンを有し、このシールピンは、シールピンスロットの端に隣接して配置された丸端を有する。
【０００５】
本出願およびその結果得られた特許は、ガスタービン構成部品における漏れ流を減少させる方法も提供する。この方法は、第１のスラッシュ面を有する第１のプラットフォームを備えた第１のバケットシャンクを用意するステップと、第２のスラッシュ面を有する第２のプラットフォームを備えた第２のバケットシャンクを用意するステップとを含む。第２のスラッシュ面は、ほぼ平面であるとともに、前記第１のスラッシュ面に隣接して配置することができる。この方法は、第１のスラッシュ面内に配設されたシールピンスロット内にシールピンを配置するステップを含み、シールピンスロットはスロット長さおよび深さを有し、シールピンはシールピンスロットの端に隣接して配置された丸端を有する。この方法は、第１のスラッシュ面と第２のスラッシュ面の中間に高温ガスを流すステップを含み、高温ガスの高温ガス経路は、シールピンによって塞がれる。
【０００６】
本出願およびその結果得られた特許は、第１のプラットフォームおよびこの第１のプラットフォームから延びる第１のダブテールを有する第１のシャンクであって、第１のプラットフォームが、第１のプラットフォームの第１の側に第１のスラッシュ面を備えるとともに第１の側の反対側の第１のプラットフォームの第２の側に第２のスラッシュ面を備える、第１のシャンクを含むガスタービンシール組立体をさらに提供する。ガスタービンシール組立体は、第１のスラッシュ面の中に延びるシールピンスロットであって、第１のスラッシュ面の主軸に沿って定められた長さ、第１のスラッシュ面の副軸に沿って定められた幅、および第１のスラッシュ面の中への定められた深さを有するシールピンスロットを備えることができる。ガスタービンシール組立体は、シールピンスロット内に配設されたシールピンを備えることができ、このシールピンはドーム部分およびこのドーム部分に隣接して配設された中央部分を有し、中央部分は一定直径を有し、ドーム部分は中央部分に隣接した第１の端部およびシールピンの端を形成する第２の端部を有する。第１の端部は中央部分の一定直径を有し、第２の端部は一定直径より小さい直径を有する。ガスタービンシール組立体は、シールピンスロット内にシールピンが保持されるように配置された第３のスラッシュ面を備えた第２のプラットフォームを有する第１のシャンクに隣接して配置された第２のシャンクを備えることができる。
【０００７】
本出願および結果として得られた特許のこれらおよび他の特徴および改良は、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲と併せて見るときに、以下の詳細な説明を検討すれば当業者に明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガスタービンエンジンの一例の概略図である。
【図２】タービンバケットの例示断面図を概略的に示す図である。
【図３】本開示の１つまたは複数の実施形態によるシールピンを有するタービン近接流路シールの例示斜視断面図を概略的に示す図である。
【図４】本開示の１つまたは複数の実施形態によるガスタービン構成部品シャンクのシールスロット内に配置されたシールピンの詳細断面図を概略的に示す図である。
【図５】本開示の１つまたは複数の実施形態によるシールスロット内に配置されたシールピンの一部を概略的に示す斜視図および詳細図である。
【図６】本開示の１つまたは複数の実施形態によるシールスロット内に配置されたシールピンの一部を概略的に示す斜視図および詳細図である。
【図７】本開示の１つまたは複数の実施形態によるシールスロット内に配置されたシールピンの一部を概略的に示す斜視図および詳細図である。
【図８】本開示の１つまたは複数の実施形態によるガスタービンシャンク組立体およびドーム端のシールピンを概略的に示す部分断面斜視図である。
【図９】本開示の１つまたは複数の実施形態によるガスタービンシャンク組立体およびドーム端のシールピンを概略的に示す部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、各図面を参照すると、同じ参照符号は、個々の図すべてを通じて同じ要素を指しており、図１は本明細書中で使用され得るようなガスタービンエンジン１０の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１５を備えることができる。圧縮機１５は、入ってくる空気２０の流れを圧縮する。圧縮機１５は、空気２０の圧縮流を燃焼器２５に送り届ける。燃焼器２５は、空気２０の圧縮流を燃料３０の加圧流と混合し、混合気を点火して燃焼ガス３５の流れを作り出す。単一の燃焼器２５だけが示されているが、ガスタービンエンジン１０は、任意の個数の燃焼器２５を備えることができる。燃焼ガス３５の流れは、今度はタービン４０に送り届けられる。燃焼ガス３５の流れは、タービン４０を駆動し、それによって力学的仕事を生み出す。タービン４０内で生み出された力学的仕事は、シャフト４５および発電機等などの外部負荷５０を介して圧縮機１５を駆動する。他の構成および他の構成部品が本明細書中で使用されてもよい。
【００１０】
ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、様々な種類の合成ガス、および／または他の種類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、ニューヨーク州スケネクタディのゼネラルエレクトリックカンパニーによって提供されているいくつかの異なるガスタービンエンジンのいずれか１つであり得、限定するものではないが、７シリーズまたは９シリーズの大型ガスタービンエンジン等などのガスタービンエンジンが含まれる。ガスタービンエンジン１０は、様々な構成を有することができるとともに、他の種類の構成部品を使用してもよい。他の種類のガスタービンエンジンも、本明細書中で使用することができる。複数のガスタービンエンジン、他の種類のタービン、および他の種類の発電設備も、本明細書中で共に使用されてもよい。ガスタービンエンジン１０が本明細書中で示されているが、本出願は、任意の種類のターボ機械に適用可能であり得る。
【００１１】
図２は、タービン４０の一部の例示一実施形態を概略的に示す。タービン４０は、長手方向軸のまわりに配置されたロータ５２を備えることができる。いくつかのバケット５４がロータ５２に取り付けできる。例えば、バケット５４は、互いに隣接した周方向位置にあり、ロータ５２から半径方向外側に延びることができる。バケット５４は、タービン４０内で１つまたは複数の段を形成することができる。例えば、バケット５４は、第１の段、最終段、またはそれらの間の任意の段を形成することができる。バケット５４は、プラットフォーム５６と、シャンク部分５８と、エーロフォイル６０と、ダブテール６２とを備えることができる。ダブテール６２は、ロータ５２の対応するダブテール６４と接合するように構成することができる。
【００１２】
シャンク部分５８は、スラッシュ面６６を備えることができる。スラッシュ面６６は、シャンク部分５８の周縁エッジまたはエッジ面として定義することができる。いくつかの例では、シャンク部分５８の前縁は、前方トレンチ空洞６８を備えることができる。前方トレンチ空洞６８は、プラットフォーム５６の角度ウィングシール（ａｎｇｌｅ  ｗｉｎｇ  ｓｅａｌ）７０と前縁７２の間に形成することができる。前方トレンチ空洞６８は、ホイールスペース７４からのパージ空気が高温燃焼ガスと結びつくエリアを与えることができる。ホイールスペース７４は、ロータ５２とこのロータ５２に隣接して配置された１つまたは複数のステータとの間に形成されたホイールスペース空洞を備えることができる。他の構成部品および他の構成が、本明細書中で使用されてもよい。
【００１３】
図３〜図７を参照すると、図３は、本明細書中で使用され得るような近接流路シール１００およびシールピン２００の一部の例示の一実施形態を示す。近接流路シール１００は、シール部材ロータを介してシャフトを取り付けることができるとともに、ガス経路とターボ機械のホイールスペースとの間でガスが交換することを防ぐように構成することができる。近接流路シール１００は、ターボ機械のロータに取り付けることができる。近接流路シール１００は、ロータに取り付けられた複数の近接流路シールの１つであり得る。近接流路シール１００は、プラットフォーム１０２と、シャンク部分１０４と、ロータまたはいくつかの実施形態ではシール部材ロータと接合するように構成されたダブテール１０８とを備えることができる。シャンク部分１０４は、プラットフォーム１０２から半径方向内向きに延びることができるとともに、エーロフォイルは、プラットフォーム１０２から半径方向外側に延びることができる。シャンク部分１０４は、第１のスラッシュ面１１０を備えることができる。第１のスラッシュ面１１０は、シャンク部分１０４の周縁エッジであり得る。エーロフォイルの向きに応じて、第１のスラッシュ面１１０は、圧力側スラッシュ面または吸込側スラッシュ面であり得る。例えば、エーロフォイルの圧力側のまわりに配置されたスラッシュ面は圧力側スラッシュ面とすることができ、一方、エーロフォイルの吸込側のまわりに配置されたスラッシュ面は吸込側スラッシュ面とすることができる。図３は近接流路シールを示すが、本開示の各実施形態は、タービンバケットなどのシャンクを有する他のガスタービン構成部品を備える。
【００１４】
本開示の各実施形態では、近接流路シール１００は、ホイールスペース空洞２５０を高温ガス経路２６０からシールするように構成されそこに配置された１つまたは複数のシールを備えることができる。図３の実施形態において、近接流路シール１００は、シールピンスロット１１８を備えることができ、いくつかの実施形態において、シールピンスロット１１８は、第１のスラッシュ面１１０内に形成された軸方向シールピンスロットまたは半径方向シールピンスロットとすることができる。近接流路シール１００は、実質的に平面であるまたはさもなければシールピンスロット１１８を含まない第１のスラッシュ面１１０の反対側に第２のスラッシュ面１２０を有することができる。シールピンスロット１１８は、第１のスラッシュ面１１０内にシールピン２００を受け取るように構成された溝または空洞を形成することができる。シールピンスロット１１８は、プラットフォーム１０２の後端１２２および／または第１のスラッシュ面１１０からプラットフォーム１０２の前端１２４のおよび／または第１のスラッシュ面１１０まで少なくとも一部延び得る。より具体的には、シールピンスロット１１８は、プラットフォーム１０２の後端１２２に隣接した第１の端部１２６と、プラットフォーム１０２の前端１２４に隣接した第２の端部１２８とを有することができる。シールピンスロット１１８は、スラッシュ面に沿ってのシールピンスロット１１８の軸方向長さとして定められたスロット長さ１３０を有することができる。いくつかの実施形態では、シールピンスロット１１８は、第１のスラッシュ面１１０の長さ１３２にほぼ等しいまたはそれに等しいスロット長さ１３０を有することができる。他の各実施形態では、シールピンスロット１１８は、第１のスラッシュ面１１０の長さの半分よりも大きいスロット長さ１３０を有することができる。シールピンスロット１１８は、第１のスラッシュ面表面から第１のスラッシュ面１１０および／またはプラットフォーム１０２の中に測定された深さ１３４を有し得る。シールピンスロット１１８は、一定の深さを有することができ、または変化した深さを有することができ、例えば、シールピンスロット１１８は、シールピンスロット１１８の一端または両端において１つまたは複数の面取り縁を有することができる。シールピンスロット１１８は、近接流路シール１００のプラットフォーム１０２に沿って半径方向に測定された幅１３６または高さ１３８を有することができる。
【００１５】
シールピン２００は、近接流路シール１００のシールピンスロット１１８内に配置することができる、またはシールピンスロット１１８内に一部配置することができる。シールピンスロット１１８は、いくつかのタービンバケット１００がロータに結合されるときに隣接したシャンク部分１０４間のシール化を助けるために、シールピン２００をその中に受け入れるように大きさが決定されおよび／または成形されてよい。いくつかの例では、圧力側スラッシュ面および／または吸込側スラッシュ面だけがシールピンスロット１１８を備えることができ、一方、反対側のスラッシュ面は、ほぼ平面とすることができる。そのような各実施形態では、シールピンスロット１１８および／またはシールピン２００を含まないほぼ平面のスラッシュ面は、シールピン２００がシールピンスロット１１８から出るのを防ぐことによってシールピンスロット１１８およびシールピン２００を含む隣接したタービンバケットとのシールを形成することができる。シールピン２００はプラットフォーム１０２の第１のスラッシュ面１１０に沿って配置されるものとして示されているが、他の各実施形態では、シールピンスロット１１８は、近接流路シール１００のシャンク部分１０４に半径方向に沿ってまたはほぼ垂直方向に沿って配置することができる。例えば、図３中で、近接流路シール１００は、近接流路シール１００のシャンク部分１０４に沿った半径方向シールピンスロット２７０と、その中に配置された垂直シールピン２８０とを備えることができる。いくつかの実施形態では、シールピンスロット１１８と半径方向シールピンスロット２７０のいずれかまたは両方と、それぞれのシールピン２００、２８０とを備えることができる。
【００１６】
図４を参照すると、いくつかの実施形態では、シールピン２００は、シールピンスロット１１８内で自由に置かれてもよくまたは固定されていないものとしてもよく、隣接したタービンバケット２３０の接合している平坦面または接合しているスラッシュ面２４０によって所定の位置に保持され得る。図４の本実施形態は、タービンバケットまたは近接流路シールであり得る。ガスタービンが動作中であるときにロータおよび／またはタービンバケット１００、２３０が回転するにつれて、シールピン２００は半径方向外側に押し出され得、シールピン２００が隣接したタービンバケット２３０の平坦面または接合しているスラッシュ面２４０に押し付けられるまでシールピンスロット１１８のスロットルーフ１４０に対してロールすることができる。タービンバケット１００、２３０が回転するにつれて、シールピン２００は、シールピンスロット１１８の軸方向前端１２４におけるポケット１４２の中に前方へ摺動することができる。パージ流１５０は、２つの隣接したタービンバケット１００、２３０の中間のスラッシュ間隙１５２に沿って半径方向外側に流れ、シールピン２００の真下に高圧ポケットを作り出して、高温ガスがシールピン２００を通過するのを防ぐことができる。他の各実施形態では、シールピン２００は、例えば摩擦嵌めによってまたは固定機構によってシールピンスロット内に固定することができる。
【００１７】
シールピン２００はシールピンスロット１１８とは異なるように大きさが決定されおよび／または成形され得るのであるいは他の間隙のため、高温ガス、冷却空気、および／またはパージ空気は、シールピン２００がシールピンスロット１１８内に配置されているときにシールピン２００のまわりで漏れる場合がある。例えば、図７には、シールピン２００のまわりの例示の漏れ経路が示されている。第１の漏れ経路１５４は、シールピン２００とのシールピン接触エリア１５６、およびシールピンスロット１１８を通るものであり得るとともに、第２の漏れ経路１５８は、シールピンスロット１１８の前端間隙または後端間隙１６０を通るものであり得る。本明細書中に記載のシールピンは、シールピン２００とシールピンスロット１１８の各端部の間の有効隙間を減少させることによって、シールピン２００のまわりの漏れ流、および詳細には前端間隙１６４および／または後端間隙１６０のまわりの漏れ流を減少させることができる。本明細書中に記載のシールピンは、スラッシュ間隙１５２のシールを強化することもでき、それによって所望の差圧を維持するのに必要なパージ流の量を減少させることになる。
【００１８】
次に図５〜図７を参照すると、シールピン２００の一実施形態が示される。シールピン２００は、シールピン長さ２０２およびシールピン幅２０４を有することができる。シールピン長さ２０２は、シールピン２００の第１の外側端２０６からシールピン２００の第２の外側端２０８まで測定され得る。シールピン長さ２０２は、熱成長に対応するようにシールピンスロット長さ１３２よりも短いものであり得る。シールピン幅２０４は、シールピン２００が円筒部分を有する実施形態において、シールピン２００の高さまたはシールピン２００の直径２１０として測定することができる。シールピン幅２０４は、変わってもよく、または他のやり方で不均一であってもよく、例えば、第１の外縁におけるシールピンの直径は、シールピンの真ん中部分におけるシールピン幅とは異なり得る。シールピン幅２０４は、シールピンスロット１１８のスロット幅１３６よりも小さいものとすることができ、それによってシールピン２００は、シールピンスロット１１８内で動くことができる。
【００１９】
シールピン２００は、第１の外側端２０６および第２の外側端２０８の中間かつそれらに隣接した中央部分２１２を備えることができる。いくつかの実施形態において、シールピン２００の中央部分２１２は、ほぼ円筒形とすることができる。中央部分２１２は、一定半径２１４または直径を有することができる。シールピン２００の第１の外側端２０６および第２の外側端２０８の一方または両方は、丸いシールピン端とすることができる。丸いシールピン端は、シールピンスロット１１８の第１の端部１２６および第２の端部１２８にそれぞれ対応するようにシールピンスロット１１８内に配置することができる。シールピンスロット１１８の第１の端部１２６および第２の端部１２８の一方または両方が面取りもしくは他の方法で成形される各実施形態では、丸いシールピン端は、シールピン２００をシールピンスロット１１８内に配置するのを容易にするために、丸い幾何学的形状または構成を有するシールピンスロット１１８内に嵌められるように構成することできる。いくつかの実施形態では、シールピン２００は、シールピン２００が内径および外径を備え、この内径がシールピン２００の中空部分を画定しているとともに、外径がシールピン２００の外面を画定している中空とすることができる。シールピン２００は、任意の適切な材料から形成することができる。
【００２０】
シールピン端２０６、２０８は、特定の幾何学的形状を有することができる。それぞれの各シールピン端２０６、２０８は、同一または異なる幾何学的形状および／または構成を有することができる。例えば、図５に示されるように、シールピン２００の第１のシールピン端２０６は、中央部分２１２と第１のシールピン端２０６の間の界面で同一平面の外面２１８を実現するように中央部分２１２の一定半径２１４を有する中央部分２１２に隣接した第１の部分２１６を有することができる。第１のシールピン端２０６は、第１のシールピン端２０６の第１の部分２１６および中央部分２１２の一定半径２１４より小さい半径２２２を有する第１の部分２１６の反対側に第２の部分２２０をさらに有することができ、第１のシールピン端２０６がシールピン２００の外側端にドーム状形状またはドーム端の構成を形成するようになっている。シールピン端２０６、２０８は、シールピン２００とシールピンスロット端の間かつ隣接したタービンバケット間の有効隙間を減少させ、それによってガスタービンに関連した運転費用を減少させ、ガスタービン構成部品の耐用年数を増加させ、および／またはガスタービンエンジンの効率全体を向上させることができる。
【００２１】
図６には、シールピンのドーム部分３００の詳細図が示されている。ドーム部分３００は、シールピンの真ん中部分３０８の半径３０６より小さいドーム半径３０２をシールピンの端３０４に有し、その結果としてシールピンスロット内の漏れエリアおよび確定的着座（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  ｓｅａｔｉｎｇ）を減少させることができる。シールピン３００の端３０４におけるドーム部分（またはシールピンの両端がドーム端である実施形態については複数のドーム部分）のドーム半径３０２は、半球形からほぼ半球形未満までのどこかにあり得る。具体的には、ドーム半径３０２またはドーム部分の丸め半径は、シールピン３００の中央または真ん中部分に対して、約１．１から約１．８までのどこかである比を有することができる。いくつかの実施形態では、ドーム半径３０２は、シールピンのシャンク部分または真ん中部分３０８の半径３０６に比例していることができる。例えば、ドーム半径３０２は、シールピンの真ん中部分３０８の半径３０６に対して約１．８の比を有し得る。
【００２２】
本明細書中に記載された本実施形態では、端半径とピン半径の比が１であるシールピンは、半球形シールピンと呼ばれ得るのに対して、端半径とピン半径が無限数であるシールピンはフラットシールピンと呼ばれ得る。本開示の各実施形態は、端半径とピン半径の比が約１．０以上および約２．０以下を有することができ、その結果として漏れ流の測定可能な減少となる。
【００２３】
次に、図８および図９を参照すると、本明細書中に示されるようなガスタービン封止システム３１０の別の実施形態が示されている。ガスタービン封止システム３１０は、第１のプラットフォーム３１４およびこの第１のプラットフォーム３１４から延びる第１のダブテール３１６を備えた（エーロフォイルなしで示された）第１の近接流路シールまたはバケットシャンク３１２を備える。第１のプラットフォーム３１４は、第１のスラッシュ面３１８を第１のプラットフォーム３１４の第１の側３２０に備えるとともに、第２のスラッシュ面３２２を第１のプラットフォーム３１４の第１の側３２０の反対側の第２の側３２４に備える。ガスタービン封止システム３１０は、第１のスラッシュ面３１８の中に延びるシールピンスロット３２６を備える。シールピンスロット３２６は、第１のスラッシュ面３１８の主軸３２８の沿って定められた長さと、第１のスラッシュ面３１８の副軸３３０に沿って定められた幅と、第１のスラッシュ面３１８の中に定められた深さとを有することができる。例えば、深さは、第１のスラッシュ面３１８を形成する外面から第１のスラッシュ面３１８の中への距離として計測することができる。シールピンスロット３２６は、１つまたは複数の面取り端を有することができる。ガスタービン封止システム３００は、シールピンスロット３２６内に配設されたシールピン３３６をさらに備えることができる。シールピン３３６は、ドーム部分３３８と、ドーム部分３３８に隣接して配設された中央部分３４０とを有し、中央部分３３８は一定直径３４２を有することができる。ドーム部分３３８は、中央部分３３８に隣接した第１の端部と、シールピン外側端３４４を形成する第２の端部とを有することができ、第１の端部は中央部分３４０の一定直径３４２を有するとともに、外側端３４４は一定直径３４２より小さい直径３４６を有し、外側端は中央部分３４０の半径よりも小さい半径を有するようになっている。シールピンスロットの面取り端は、シールピン３３６の１つまたは複数のドーム部分３３８に対応することができ、面取り端は、シールピンスロット３２６の深さ３３２がシールピンスロット３２６の第１の端部にわたって減少するように構成され得る。ガスタービン封止システム３００は、シールピンスロット３２６内にシールピン３３６が保持されるように配置された第３のスラッシュ面３５４を備えた第２のプラットフォーム３５２を有する第１のバケットシャンク３１２に隣接して配置された第２のバケットシャンク３５０をさらに備えることができる。第３のスラッシュ面３５４は、ほぼ平面とすることができ、第１のバケットシャンク３１２および第２のバケットシャンク３５０が互いに隣接して配置されるときシールピンスロット３２６内にシールピン３３６を保持するようになっている。スラッシュ面間隙３５６は、第１のプラットフォーム３１４と第２のプラットフォーム３５２の中間に形成することができ、シールピン３３６は、スラッシュ面間隙３５６の一部または全部を塞ぐまたは他の方法で阻むことができる。ドーム部分３３８は、シールピンスロット３２６の前端および後端と接合するように構成された幾何学的形状を有することができ、その結果として漏れが減少することになる。
【００２４】
本開示の各実施形態は、ガスタービンの隣接バケットホイール間のタービンホイールスペース空洞を高温ガス経路からシールすることができ、それによって漏れ流を減少させるだけでなく、抵抗が少なくおよび／または製造がより安価であり得るガスタービンエンジン構成部品向けの様々な材料を用いる可能性が得られる。したがって、シールピンは、タービンホイールを高温ガス経路から遮蔽することによってタービンホイールスペース空洞を効果的にシールすることができる。結果として、異なる材料（例えば、熱抵抗がより小さい）が、タービンホイールスペース内の構成部品に使用できる。
【００２５】
したがって、本明細書中に記載のバケットシャンクおよびシールピン組立体は、ガスタービン構成部品をシールするための改善されたシステムおよび方法を提供する。本明細書中に記載のシールピンは、シールピンとシールピンスロットの前端の間の有効隙間を減少させることによって、シールピンのまわりの漏れ流、および詳細には前端間隙のまわりの漏れ流を減少させることができる。本明細書中に記載のシールピンは、スラッシュ間隙のシールを強化することもでき、それによって所望の差圧を維持するのに必要なパージ流の量を減少させることになる。本明細書中に記載のシールピンは、シールピンは定期保守作業中に装着することができるので、ほとんどまたは全く費用が変わることなく実施および／または利用することができる。
【００２６】
前述のものが本出願のいくつかの実施形態および結果として得られた特許の関するものにすぎないことは明らかなはずである。多数の変更および修正が、以下の特許請求の範囲およびその等価物によって定められるような本発明の一般的精神および範囲から逸脱することなく当業者によって本明細書中でなされてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ガスタービンエンジン
１５  圧縮機
２０  空気
２５  燃焼器
３０  燃料
３５  燃焼ガス
４０  タービン
４５  シャフト
５０  負荷
５２  ロータ
５４  バケット
５６  プラットフォーム
５８  シャンク部分
６０  エーロフォイル
６２  ダブテール
６４  ダブテール
６６  スラッシュ面
６８  前方トレンチ空洞
７０  角度ウィングシール
７２  前縁
７４  ホイールスペース
１００  タービンバケット
１０２  プラットフォーム
１０４  シャンク部分
１０８  ダブテール
１１０  第１のスラッシュ面
１１８  シールピンスロット
１２０  第２のスラッシュ面
１２２  後端
１２４  前端
１２６  第１の端部
１２８  第２の端部
１３０  スロット長さ
１３２  長さ
１３４  深さ
１３６  幅
１３８  高さ
１４０  スロットルーフ
１４２  ポケット
１５０  パージ流
１５２  スラッシュ間隙
１５４  第１の漏れ経路
１５６  シールピン接触エリア
１５８  第２の漏れ経路
１６０  後端間隙
１６４  前端間隙
２００  シールピン
２０２  シールピン長さ
２０４  シールピン幅
２０６  第１の外側端
２０８  第２の外側端
２１０  直径
２１２  中央部分
２１４  半径
２１６  第１の部分
２１８  外面
２２０  第２の部分
２２２  半径
２３０  隣接したタービンバケット
２４０  接合しているスラッシュ面
２５０  ホイールスペース空洞
２６０  高温ガス経路
２７０  半径方向シールピンスロット
２８０  垂直シールピン
３００  ドーム部分
３０２  ドーム半径
３０４  端
３０６  半径
３０８  真ん中部分
３１０  ガスタービン封止システム
３１２  第１のバケットシャンク
３１４  第１のプラットフォーム
３１６  第１のダブテール
３１８  第１のスラッシュ面
３２０  第１の側
３２２  第２のスラッシュ面
３２４  第２の側
３２６  シールピンスロット
３２８  主軸
３３６  シールピン
３３８  ドーム部分
３４０  中央部分
３４２  一定直径
３４４  外側端
３４６  直径
３５０  第２のバケットシャンク
３５２  第２のプラットフォーム
３５４  第３のスラッシュ面
３５６  スラッシュ面間隙
【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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【外国語明細書】
2016200143000001.pdf