(57)【要約】【課題】タービンディフューザ出口を支持するシステムを提供する。【解決手段】システムは、外筒、内筒、シール境界、および後部プレートを備えるディフューザセクションを含み、外筒および内筒は、タービン軸の周りに配され、ディフューザセクションは、ガスタービンからの排気ガスを受けるように構成される。シール境界は、内筒と後部プレートの間で内筒の下流端に配される。シール境界は、後部プレートを受けるように構成された第１の周方向溝を含み、第１の周方向溝は、タービン軸から離れる第１の方向に開いている。【選択図】図１
2017096284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒（５０）、内筒（４８）、シール境界（１４０）、および後部プレート（６２）を備えるディフューザセクション（３８）であって、前記外筒（５０）および前記内筒（４８）は、タービン軸（７６）の周りに配され、前記ディフューザセクション（３８）は、ガスタービン（１８）からの排気ガス（３６）を受けるように構成される、ディフューザセクション（３８）を備え、
前記シール境界（１４０）は、前記内筒（４８）と前記後部プレート（６２）の間で前記内筒（４８）の下流端（１０４）に配され、前記シール境界（１４０）は、
前記後部プレート（６２）を受けるように構成された第１の周方向溝（１４２）であって、前記タービン軸（７６）から離れる第１の方向（１４６）に開いた第１の周方向溝（１４２）を備える、システム（１０）。
【請求項２】
前記ディフューザセクション（３８）の下流に配された排気プレナム（６０）を備え、前記排気プレナム（６０）は、前記ディフューザセクション（３８）からの前記排気ガス（３６）を受けるように構成され、前記第１の可撓性シール（９２）は、前記内筒（４８）内に配された軸受けトンネル（５６）から前記排気プレナム（６０）を遮蔽するように構成される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記外筒（５０）の上流端（１０２）に配された第２の可撓性シール（１０１）を備え、前記第２の可撓性シール（１０１）は、前記外筒（５０）の上流のタービン出口（２０）に沿って配された冷却チャネルから前記排気プレナム（６０）を遮蔽するように構成される、請求項２に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記後部プレート（６２）は、前記シール境界（１４０）に近接する上流端部分に複数の応力緩和機構（１５４）を備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記後部プレート（６２）は、複数の周方向セグメント（１５２）を備え、一組の前記複数の応力緩和機構（１５４）が、前記後部プレート（６２）の径方向セグメントの間の継手（１５６）に沿って配される、請求項４に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記後部プレート（６２）は、前記シール境界（１４０）の１２時位置（１１８）で前記第１の周方向溝（１４２）の根元（１６０）に接続するように構成される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記後部プレート（６２）は、前記シール境界（１４０）の６時位置（１２２）で前記第１の周方向溝（１４２）の前記根元（１６０）からオフセットし、６時位置（１２２）は、前記タービン軸（７６）に対して前記１２時位置（１１８）とは反対である、請求項６に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記シール境界（１４０）は、前記内筒（４８）の前記下流端（１０４）に機械的に結合される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
外筒（５０）、内筒（４８）、シール境界（１４０）、および後部プレート（６２）を備えるディフューザセクション（３８）であって、前記外筒（５０）および前記内筒（４８）は、タービン軸（７６）の周りに配され、前記ディフューザセクション（３８）は、ガスタービン（１８）からの排気ガス（３６）を受けるように構成される、ディフューザセクション（３８）と、
前記ディフューザセクション（３８）の下流に配された排気プレナム（６０）であって、前記ディフューザセクション（３８）からの前記排気ガス（３６）を受けるように構成され、前記シール境界（１４０）は、前記内筒（４８）と前記後部プレート（６２）の間で前記内筒（４８）の下流端（１０４）に配され、前記後部プレート（６２）は、複数の周方向セグメント（１５２）を備え、前記シール境界（１４０）は、
前記後部プレート（６２）を受けるように構成された第１の周方向溝（１４２）であって、前記タービン軸（７６）から離れる第１の方向（１４６）に開いた第１の周方向溝（１４２）を備える、排気プレナム（６０）と、
を備えるシステム（１０）。
【請求項１０】
複数の応力緩和機構（１５４）は、前記シール境界（１４０）より上流の前記複数の径方向セグメントの間で複数の継手（１５６）に沿って前記後部プレート（６２）内に配される、請求項９に記載のシステム（１０）。
【請求項１１】
前記複数の応力緩和機構（１５４）は、円形、ハート形状、豆形状、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項１０に記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
前記複数の周方向セグメント（１５２）の間の複数の継手（１５６）が、溶接継手である、請求項９に記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
前記後部プレート（６２）は、前記シール境界（１４０）の１２時位置（１１８）で前記第１の周方向溝（１４２）の根元（１６０）に接続するように構成される、請求項９に記載のシステム（１０）。
【請求項１４】
前記後部プレート（６２）は、前記シール境界（１４０）の６時位置（１２２）で前記第１の周方向溝（１４２）の前記根元（１６０）からオフセットし、前記６時位置（１２２）は、前記タービン軸（７６）に対して前記１２時位置（１１８）とは反対である、請求項１３に記載のシステム（１０）。
【請求項１５】
前記外筒（５０）の上流端（１０２）に配された第２の可撓性シール（１０１）を備え、前記第２の可撓性シール（１０１）は、前記外筒（５０）の上流のタービン出口（２０）に沿って配された冷却チャネルから前記排気プレナム（６０）を遮蔽するように構成される、請求項９に記載のシステム（１０）。
【請求項１６】
複数の後部プレートセグメント（６２）をタービン軸（７６）に向けて径方向に、ガスタービン（１８）のディフューザセクション（３８）の内筒（４８）における第１のシール境界（１４０）の第１の周方向溝（１４２）内に挿入することと、
前記後部プレート（６２）を接合する前に１２時位置（１１８）で前記複数の後部プレート（６２）を前記第１のシール境界（１４０）の根元（１６０）に接続することであって、前記後部プレート（６２）の６時位置（１２２）は、前記根元（１６０）からオフセットしている、ことと、
前記複数の後部プレートセグメント（６２）を互いに接合することであって、前記後部プレートセグメント（６２）は、シール境界（１４０）に近接する一端部に複数の応力緩和機構（１５４）を備える、ことと、
を含む方法。
【請求項１７】
排気プレナム（６０）を前記複数の後部プレートセグメント（６２）および前記第１のシール境界（１４０）の周りに組み付けることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
接合することは、溶接、蝋付、融合、締付け、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の後部プレート（６２）を前記第１のシール境界（１４０）の前記根元（１６０）に接続することは、前記後部プレート（６２）が前記第１の周方向溝（１４２）内で動くように、前記後部プレート（６２）を前記根元（１６０）に向けて摺動させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
可撓性シール（１０１）を第２のシール境界（１４０）の第２の周方向溝（１４４）内に挿入することを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、改良されたディフューザセクションなど、ガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムは、一般に、圧縮機、燃焼機、およびタービンを含む。圧縮機は、吸気口からの空気を圧縮し、続いて圧縮空気を燃焼機に導く。燃焼機は、圧縮空気と燃料の混合物を燃焼させて、発電機を駆動するなどの作用を生じさせるためにタービンに導かれる高温燃焼ガスを生成する。
【０００３】
タービンの典型的なディフューザセクションは、ディフューザセクションの構成および排気ガスに付随する高温に起因して高い応力を受ける。これにより、典型的なディフューザセクションは、高い応力を受け、それによりディフューザセクションの磨耗が進む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２００６３８９３号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、システムは、外筒、内筒、シール境界、および後部プレートを含むディフューザセクションを含み、外筒および内筒は、タービン軸の周りに配される。ディフューザセクションは、ガスタービンからの排気ガスを受ける。シール境界は、内筒と後部プレートの間で内筒の下流端に配される。シール境界は、後部プレートを受けるように構成された第１の周方向溝を含み、第１の周方向溝は、タービン軸から離れる第１の方向に開いている。
【０００６】
一実施形態では、システムは、外筒、内筒、シール境界、および後部プレートを含むディフューザセクションを含み、外筒および内筒は、タービン軸の周りに配される。ディフューザセクションは、ガスタービンからの排気ガスを受ける。システムは、ディフューザセクションの下流に配された排気プレナムを含み、排気プレナムは、ディフューザセクションからの排気ガスを受けるように構成され、シール境界は、内筒と後部プレートの間で内筒の下流端に配される。後部プレートは、複数の周方向セグメントを含む。シール境界は、後部プレートを受けるように構成された第１の周方向溝を含み、第１の周方向溝は、タービン軸から離れる第１の方向に開いている。
【０００７】
一実施形態では、方法は、複数の後部プレートセグメントをタービン軸に向けて径方向に、ガスタービンのディフューザセクションの内筒における第１のシール境界の第１の周方向溝内に挿入することと、後部プレートを接合する前に１２時位置で複数の後部プレートを第１のシール境界の根元に接続することであって、後部プレートの６時位置は、根元からオフセットしている、ことと、複数の後部プレートセグメントを互いに接合することであって、後部プレートセグメントは、シール境界に近接する一端部に複数の応力緩和機構を含む、こととを含む。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様ならびに利点は、図面を通して同様の文字が同様の部品を表している添付図面を参照して以下の詳細な説明が読まれるときに、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】変更されたディフューザセクションを含むタービンを有するタービンシステムのある実施形態のブロック図である。
【図２】排気プレナム内に配された、タービンのディフューザセクションの詳細図である。
【図３】ディフューザの変更された上端部分を描写する。
【図４】図２の線４−４に沿ってブラケットを通る、ディフューザの断面図を描写する。
【図５】図４の線５−５沿いにおける重ね継手および離散ブラケットの斜視図を描写する。
【図６】図４の線５−５沿いにおける重ね継手および離散ブラケットの斜視図を描写する。
【図７】ディフューザの後部プレート内の周方向溝の軸方向断面図を描写する。
【図８】ディフューザの線８−８沿いにおける内筒の後部プレートの断面図を描写する。
【図９】本開示のある実施形態による後部プレートを形成する方法を記述する。
【図１０】ディフューザセクションの外筒の斜視図を描写する。
【図１１】ディフューザセクションの内筒の斜視図を描写する。
【図１２】内筒および外筒を機械加工するために使用される例示的な機器を図示する。
【図１３】スピニング加工により内筒および外筒を形成する方法を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、ディフューザセクションの機械的改良を利用して典型的なディフューザセクションを改良するためのシステムおよび方法について詳細に記述する。ディフューザセクションに対する機械的改良は、典型的なディフューザ設計に付随する応力を抑制することによって、ディフューザの機械的完全性を向上させることに寄与する。以下で詳細に論じるように、機械的改良の実施形態は、ディフューザセクションの所望の湾曲部を製造することと、ディフューザの前部プレートと後部プレートとの間の複数のポール、内筒内に配されて後部プレートを受ける周方向溝、外筒の周方向重ね継手、ディフューザの内筒および／または外筒に沿って配されてディフューザをタービン出口に結合するように構成された複数の離散ブラケット、またはそれらの任意の組み合わせを配することとを含む。ディフューザセクションの湾曲部は、スピニング加工などの機械加工により実現される。スピニング加工は、内筒および外筒に適した材料（例えば、ステンレス鋼、金属）を、モールドの上に材料を配置することにより所望の形状（例えば、湾曲）に成形することを含む。材料は、次いで、ローラを利用して材料をモールド内に押圧し、それにより所望の成形形状を徐々に形成することによって、所望の形状に成形される。スピニング加工により受ける任意の残留応力を抑制するために、内筒および外筒は、種々の軸方向セグメント（例えば、第１の複数の軸方向セグメント、第２の複数の軸方向セグメント）から形成され得る。軸方向セグメントを利用して内筒および外筒を作成することによって、内筒および外筒の所望の形状を作成するのに必要とされる材料の変形が小さくなり、それにより、発生する残留応力の量を抑制することに寄与し得る。
【００１１】
内筒および外筒の軸方向セグメント（例えば、第１の複数の軸方向セグメント、第２の複数の軸方向セグメント）が一旦形成されると、それぞれの各筒の軸方向セグメントが接合され得る。軸方向セグメントは、セグメントが適切に接合され得るように、軸方向セグメント（例えば、第１の複数の軸方向セグメント、第２の複数の軸方向セグメント）が余分な材料を有することを確実にするように切断され得る。軸方向セグメントは、溶接、蝋付、融合、ボルト締め、締付け、またはそれらの任意の組み合わせにより接合され得る。
【００１２】
ポールは、内筒と外筒の間に配され、タービン軸の周りに配される。ポールは、複数のポールを介して後部プレートの下流端を前部プレートの下流端に結合する役割を果たし、タービン軸の周りに周方向で離間する。幾つかの実施形態では、ポールは、可変のポール直径を有する。ポール直径は、ディフューザ（例えば、外側後部プレート、内側後部プレート）に沿うポール位置の周方向位置に部分的に基づく。例えば、ディフューザ（例えば、外側後部プレート、内側後部プレート）の上端部分の直近のポールの直径は、ディフューザの下端部分の直近のポールよりも大きな直径を有し得る。幾つかの実施形態では、ポール直径は、排気ガスの流れに近接することに起因して小さい。よって、ポール直径が小さいことは、小さな直径により排気流路の遮断を抑制することによって有利となり得る。ディフューザセクションの上端部分内に配されたポールは、設置中などにディフューザセクションの負荷（例えば、重量）を支持するように構成され得る。例えば、ディフューザセクションの上端部分内に配されたポールは、ディフューザセクションを巻き上げるために利用され得る。幾つかの実施形態では、ディフューザセクションの上端部分内に配されたポールは、ホイスト、リフト、クレーン、または、ディフューザセクションを適当な位置に平行移動（例えば、設置、除去、サービス、修理のための平行移動）させるのに適した他の巻上機に結合され得る。ポールは、内筒と外筒の間の振動を抑制し得る。ポールの配置は、ポールの直径に部分的に依存する。ディフューザの上端部分の直近のポールは、排気ガスの速度がより一様となる渦発生周波数を回避するように、より大きな直径を有する。
【００１３】
周方向溝は、内筒の一端に位置する。後部プレートは、後部プレートが周方向溝の根元の部分に接続するように、周方向溝内に挿入され得る。周方向溝によって、後部プレートが周方向溝内で動くことを可能にすることにより、応力が抑制され得る。フープ応力は、セクション（例えば、後部プレートと周方向溝）間の僅かな動きを可能にすることにより、領域内で抑制され得る。周方向溝を実装することによる応力抑制によって、周方向溝を伴わないディフューザに対して半分までフープ応力が抑制され得る。
【００１４】
周方向重ね継手は、タービン出口の外壁の下流端と、ディフューザセクションの外筒の上流端との間に配される。周方向重ね継手は、外壁に対する外筒の軸方向の動きを促進し、それにより外筒内の応力を緩和するように構成される。外筒の上流リップ（例えば、外側リップ）が、外壁の下流リップ（例えば、リップ）内に径方向で配されて、重ね継手の軸方向の動きを容易にすることを促進し得る。周方向重ね継手の上流リップおよび下流リップの使用による応力抑制は、離散ブラケットの使用により更に高められ得る。離散ブラケットは、外筒およびフレームアセンブリ（例えば、排気フレーム）に結合され得る。離散ブラケット（例えば、外筒離散ブラケット）は、外筒を軸方向で支持するように構成される。離散ブラケットの部分集合（例えば、離散内側ブラケット）が、ディフューザの内筒の周りに周方向で配され得る。離散内側ブラケット（例えば、内筒支持ブラケット）は、ディフューザ（例えば、内筒）を所定位置に保持し、軸方向の動きを抑制し得る。タービン出口に対するディフューザ（例えば、内筒および外筒）の動きは、重ね継手および離散ブラケットが外筒に沿って何処に配されるかに応じて、抑制および／または拘束され得る。
【００１５】
つぎに図面に目を向け、初めに図１を参照すると、ガスタービンシステム１０のある実施形態のブロック図が図示されている。図には、燃料ノズル１２、燃料１４、および燃焼機１６が含まれている。描写するように、燃料１４（例えば、天然ガスなどの液体燃料および／または気体燃料）が、燃焼機１６への燃料ノズル１２を通じてタービンシステム１０に導かれる。燃焼機１６は、空気燃料混合物３４に点火し、同混合物を燃焼させ、次いで、高温加圧排気ガス３６をタービン１８に通過させる。排気ガス３６は、タービン１８内のタービンロータのタービンブレードを通過し、それによりタービン１８を駆動してシャフト２８の周りに回転させる。ある実施形態では、変更されたディフューザ３８がタービン１８に結合される。タービン１８は、タービン出口に結合され、タービン出口およびディフューザ３８は、動作中にタービン１８から排気ガス３６を受けるように構成される。以下で詳細に論じるように、タービンシステム１０の実施形態は、（例えば、応力を抑制することにより）ディフューザ３８の製造に関連する信頼性を向上させる、ディフューザ３８内の特定の構造および構成要素を含む。タービンシステム１０の実施形態は、ディフューザ３８の製造時間を向上させるための、ディフューザ３８の特定の構造および構成要素を含み得る。燃焼工程の排気ガス３６は、ディフューザ３８および排気出口２０を介してタービンシステム１０から出ることができる。幾つかの実施形態では、ディフューザ３８は、周方向溝４０、１つまたは複数の重ね継手４２、１つまたは複数の離散ブラケット４４、ディフューザ３８の後部プレート６２と前部プレート６４との間に配された１つまたは複数のポール４６、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。タービン１８の回転ブレードによって、タービンシステム１０全体にわたる幾つかの他の構成要素（例えば、圧縮機２２、負荷２６）に結合されるシャフト２８の回転が生じる。
【００１６】
タービンシステム１０のある実施形態では、圧縮機ベーンまたはブレードが、圧縮機２２の構成要素として含まれる。圧縮機２２内のブレードは、圧縮機ロータによりシャフト２８に結合され得、シャフト２８がタービン１８により駆動されるときに回転する。圧縮機２２は、酸化剤（例えば、空気）３０を吸気口２４を介してタービンシステム１０に取り込み得る。更に、シャフト２８は、負荷２６に結合され得、同負荷は、シャフト２８の回転により動力供給され得る。理解されるように、負荷２６は、タービンシステム１０の回転出力により電力を発生させ得る、発電プラントまたは外部の機械的負荷などの任意の適当な装置であり得る。例えば、負荷２６は、発電機などの外部の機械的負荷を含み得る。吸気口２４は、後の燃料ノズル１２による燃料１４と空気３０との混合に適した、低温吸気口などの機構を介して酸化剤（例えば、空気）３０をタービンシステム１０内に吸い込む。タービンシステム１０により取り込まれた酸化剤（例えば、空気）３０は、圧縮機２２内でブレードを回転させることにより、加圧空気３２に供給され圧縮され得る。加圧空気３２は、次いで、１つまたは複数の燃料ノズル１２に供給され得る。燃料ノズル１２は、次いで、加圧空気３２と燃料１４を混合して、燃焼に適した空気燃料混合物３４を生成し得る。
【００１７】
図２は、タービン１８のディフューザ３８セクションの詳細図を図示している。描写するように、ディフューザセクション３８は、換気軸受けトンネル５６により隔てられて示される、上部部分５２および下部部分５４を含み得る。換気軸受けトンネル５６は、タービン出口２０およびディフューザセクション３８を通じて冷却流を供給し得る。ディフューザ３８が、軸受けトンネル５６の一部分を取り囲む実質的に環状の形状を有することが理解され得る。ディフューザ３８の上部部分５２は、排気フレーム５８に結合され、排気プレナム６０内に径方向に配される。排気ガス３６は、ディフューザ３８の上部および下部セクション５２、５４を通じて排気プレナム６０へと出る。ディフューザセクション３８の後部プレート６２も、プレナム６０内に配される。内筒４８は、内筒４８に適用された遮蔽材に部分的に起因して、特に、内筒４８のうちタービン出口２０から遠く離れた部分に沿って、外筒５０よりも低温であり得る。よって、後部プレート６２は、内筒４８よりも速く熱を吸収し、ディフューザ３８全体の熱勾配に寄与し得る。この熱勾配によって、ディフューザ３８内に応力が生じ、それによりディフューザ３８の機械的完全性に影響が及び得る。
【００１８】
ディフューザ３８の機械的完全性には、ディフューザ３８および排気フレーム５８の垂直継手７４内に配された翼形８２からの減衰長における応力が影響を及ぼし得る。高温排気ガス３６の流路によって、ディフューザ３８を疲労させ得る振動力および温度効果に起因してディフューザ３８の機械的完全性が更に抑制され得る。これにより、図３の議論で更に詳細に記述するようなディフューザ３８セクションに対する変更によって、ディフューザ３８に関するこれらの効果が抑制され得る。このような変更は、ディフューザ３８セクションの所望の湾曲部を製造することと、ディフューザ３８の前部プレート６４と後部プレート６２との間の複数のポール４６、内筒４８内に配されて後部プレート６２を受ける周方向溝４０、１つまたは複数の周方向重ね継手４２、ディフューザ３８の内筒４８および外筒５０に沿って配されてディフューザ３８を排気フレーム５８に結合するように構成された複数の離散ブラケット４４、またはそれらの任意の組み合わせを配することとを含み得る。周方向重ね継手４２および離散ブラケット４４は、周方向重ね継手４２および離散ブラケット４４がどのように配置されるかに応じて、特定の方向（例えば、周方向６６、軸方向７６、垂直方向７８、水平方向８０）の動きを抑制し、または（例えば、周方向６６、軸方向７６、垂直方向７８、水平方向８０、径方向８４の）動きを促進するように構成される。
【００１９】
図３は、本開示による、ディフューザ３８の変更された上部部分５２を描写している。ディフューザ３８セクションは、ディフューザ３８が、タービン出口２０の直近の端部でディフューザ３８の内筒４８および外筒５０に沿って湾曲し始めるように製造され得る。ディフューザ３８の湾曲部８８によって、他のディフューザ形状（例えば、より直線状のディフューザ）に対する構造的利点がもたらされ得る。例えば、ディフューザ３８の連続的な湾曲部８８によって、直線プレートで所望の湾曲部を近似する場合と比べてディフューザ３８の空力特性が向上することにより、構造的に生じる応力が抑制され得る。以下で詳細に論じるように、ディフューザ３８の湾曲部は、スピニング加工などの適当な加工により形成され得る。幾つかの実施形態では、ディフューザ３８の内筒４８および外筒５０の各々は、２つ以上の円錐体から形成される。円錐体は、図１１に関して記述するような、適当な材料から形成された環状シートであり得る。例えば、内筒４８は、２つ、３つ、またはより多くの円錐ピースを含み得る。外筒５０は、２つ、３つ、４つ、５つ、またはより多くの円錐ピースを含み得る。円錘ピースは、次いで、円錐ピースの所望の曲線が形成されるように、スピニング加工を施され得る。それぞれの円錐ピースは、次いで、（例えば、溶接により）一体に結合されて、図１１に関して更に記述する一体のディフューザ３８セクションを形成する。内筒４８および外筒５０の円錐ピースは、両方ともスピニング加工により形成され得る。内筒４８および外筒５０は、ポール４６により結合され得る別々のピースであり得る。
【００２０】
タービンの他の変更は、ディフューザ３８の湾曲部分の下流１０４に配される。例えば、複数のポール４６は、ディフューザ３８の前部プレート６４と後部プレート６２との間に周方向６６で配され得る。ポール４６は、ポール４６を前部プレート６４および後部プレート６２に固定するための複数のすみ板６８により前部プレート６４および後部プレート６２に結合され得る。ポール４６は、前部プレート６４と後部プレート６２の間に周方向６６で配される。ポール４６は、前部プレート６４と後部プレート６２の間の振動挙動を抑制する役割を果たし得る。ポール４６は、前部プレート６４および後部プレート６２を補強することにより不要な振動の傾向を抑制し、それによりガスタービン１８の動作中の共振を抑制し得る。ポール４６は、排気ガス３６の流れに適応するために可変の直径７０を有し得る。例えば、ディフューザ出口のうちディフューザ出口の底部内側部分の直近の領域には、排気ガス３６の遮断を最小化するために、より小さな直径７０を有するポール４６が備え付けられる。
【００２１】
周方向溝４０も、ディフューザ３８の湾曲部分の下流１０４にある。周方向溝４０は、内筒４８内に配される。幾つかの実施形態では、周方向溝４０は、内筒４８に配されて、後部プレート６２を受け得る。周方向溝４０は、領域内で大きな温度変化により生じ得る応力（例えば、フープ応力）を抑制し得る。上述したように、後部プレート６２は、後部プレート６２が前部プレート６４とほぼ同じ動作温度に晒されるように、排気プレナム６０内に配される。内筒４８のハブは、内筒４８が後部プレート６２よりも低い動作温度に部分的に晒されるように遮蔽され、それにより内筒４８および後部プレート６２にわたる大きな熱勾配を生じさせ得る。よって、得られた熱勾配によって、内筒４８の熱膨張による応力が領域内に生じ得る。周方向溝４０によって、後部プレート６２の円錐形プレート７２が周方向溝４０内で動くことが可能になることにより、応力が抑制され得る。セクション（例えば、円錐形プレート７２と周方向溝４０）間で径方向８４の僅かな動きが可能となることによって、フープ応力が領域内で抑制され得る。以下で詳細に記述するように、周方向溝４０を実装することによる応力抑制によって、周方向溝４０を伴わない典型的なディフューザにより受ける応力の半分までフープ応力が抑制され得る。
【００２２】
重ね継手４２および離散ブラケット４４の配置は、減衰長１００により部分的に規定され得る。減衰長１００は、タービン出口２０内に配された複数の翼形８２により部分的に規定される。翼形８２は、タービン出口２０の下流端１０４に近接して、タービン出口２０の外壁１０６とタービン出口２０の内壁１１２との間に配される。翼形８２から垂直継手７４までの減衰長１００が短いことによって、減衰長１００が長い他の構成と比べて、垂直継手７４内の応力が増加し得る。減衰長１００は、周方向重ね継手４２が配される位置を規定することに役立ち得る。例えば、重ね継手４２は、翼形８２の下流に減衰長１００とほぼ等しい距離で配され得る。幾つかの実施形態では、減衰長１００は約１２インチよりも短い。離散ブラケット４４は、離散ブラケット４４がディフューザ３８の何処に配されるかに応じて、軸方向７６、垂直方向７８、および水平方向８０の動きが制限されるように、ディフューザ３８の動きを抑制し得る。以下で詳細に記述するように、内筒４８および外筒５０に沿って配される離散ブラケット４４は、異なるように配向されて、ディフューザ３８の後部プレート６２および前部プレート６４を所定位置に保持し得る。
【００２３】
つぎに内筒４８に目を向けると、ディフューザ３８セクションの内筒４８の上流端１０２は、内側周方向継手１１４によりタービン出口２０の内壁１１２の下流端１０４に結合され得る。内側周方向継手１１４は、複数の離散ブラケット（例えば、ブラケット４７）を含み得る。離散ブラケットは、タービン出口２０の内壁１１２の下流端１０４を内筒４８の上流端１０２に結合するように構成される。内側離散ブラケット４７は、内筒４８を軸方向７６で支持するように構成される。
【００２４】
内筒４８には、二次可撓性シール１０１（例えば、第２の周方向シール）が二次収縮シール溝１０２内の開口内に配され得る。二次可撓性シール１０１は、高温排気ガス３６が換気軸受けトンネル５６に入るのを遮断し得る。二次可撓性シール１０１は、周方向でセグメント化されて、第１の端部１０３でボルト締めされ得る、３６０度構造を作る１つまたは複数のプレートセグメントを含み得る。外筒５０の可撓性シール９２と同様に、二次可撓性シール１０１は、二次可撓性シール１０１が二次収縮シール溝１０２の開口内で自由に動き得るように、第１の端部１０３とは反対側で結合を解除され得る。
【００２５】
図４は、図２の線４−４に沿ってブラケット４４を通る、ディフューザ３８の断面図である。ディフューザ３８の湾曲部は、ディフューザ３８のうち重ね継手４２および離散ブラケット４４が配される部分の後（例えば、下流）から始まり得る。上述したように、重ね継手４２および離散ブラケット４４は、ディフューザ３８の外筒５０の周りに周方向６６で配され得る。離散ブラケット４４は、外筒５０およびフレームアセンブリ（例えば、排気フレーム５８）に結合され得る。離散ブラケット４４（例えば、外側離散ブラケット４５）は、軸方向７６および周方向６６で外筒５０を支持するように構成される。
【００２６】
別の組の離散ブラケット４４が、ディフューザ３８の内筒４８内に周方向６６で配され得る。例えば、離散ブラケット４４の部分集合が、複数の支持ブラケット（例えば、内側離散ブラケット４７）を含み得る。内側離散ブラケット４７は、タービン出口２０に対する内筒４８の垂直方向７８および／または水平方向８０の支持をもたらし得る。外側離散ブラケット４５および内側離散ブラケット４７は、両方とも外筒５０の周りに回転対称配置で配され得る。
【００２７】
内筒４８は、換気軸受けトンネル５６を通って流れる冷却流に晒される。よって、内筒４８内に配された内側離散ブラケット４７は、（例えば、外筒５０の高い温度と比べて）低い温度で降伏強度を維持する材料で作られ得る。離散ブラケット４４（例えば、内側離散ブラケット４７）は、ディフューザ（例えば、内筒４８）を所定位置に保持し、軸方向７６および／または水平方向８０の動きを抑制し得る。内筒４８は、ディフューザ３８セクション（例えば、ディフューザの後部プレート６２およびディフューザの前部プレート６４）をタービン出口２０に固定するために、ボルト締め継手４９を一端に含み得る。離散ブラケット４４および中継ブロックの支持対（図６を参照）によって、径方向８４の熱的成長が可能となる。
【００２８】
離散ブラケット４４は、種々の位置で外筒５０および内筒４８に結合され得る。幾つかの実施形態では、離散ブラケット４４は、１２時位置１１８、３時位置１２０、６時位置１２２、９時位置１２４、またはそれらの任意の組み合わせに配され得る。幾つかの実施形態では、離散ブラケット４４は、離散ブラケット４４の配置が離散した（例えば、連続しない）ままであるように、他の位置（例えば、４時、７時）に定められ得る。その上、離散ブラケット４４の位置は、外筒５０および内筒４８の所望の拘束に応じて配置され得る。言い換えれば、複数の外側離散ブラケット４５および複数の内側離散ブラケット４７は、タービン軸７６の周りに周方向６６で離間され得る。外側離散ブラケット４５は、タービン出口２０の外壁１０６に対して外筒５０を配置して、タービン出口２０の外壁１０６とディフューザセクション３８の外筒５０との間に周方向重ね継手４２を形成するように構成される。周方向重ね継手４２は、連続している。タービン出口２０に対するディフューザ３８（例えば、内筒４８および外筒５０）の動きは、重ね継手４２および離散ブラケット４４が外筒５０に沿って何処に配されるかに応じて、抑制および／または拘束され得る。例えば、離散ブラケット４４が３時位置１２０および／または９時位置１２４に配されるとき、ディフューザ３８（例えば、内筒４８および外筒５０）は、軸方向７６および垂直方向７８で拘束される。離散ブラケット４４が１２時位置１１８および／または６時位置１２２に配されるとき、ディフューザ３８（例えば、内筒４８および外筒５０）は、軸方向７６および水平方向８０で拘束される。離散ブラケット４４は、図６に更に記述するように支持構成要素（例えば、ピン）により支持され得る。支持構成要素は、周方向６６の動きを制限し得る。
【００２９】
図５は、図４の線５−５沿いにおける重ね継手４２および離散ブラケット４４の斜視図を描写している。上述したように、離散ブラケット４４は、外筒５０およびフレームアセンブリ５８（例えば、ディフューザフレーム１１６）に結合され得る。離散ブラケット４４は、軸方向７６で外筒５０を支持するように構成され、離散ブラケット４４の少なくとも一部は、周方向６６で外筒を支持する。
【００３０】
周方向重ね継手４２は、タービン出口２０の外壁１０６の下流端１０４とディフューザ３８セクションの外筒５０の上流端１０２との間に配される。周方向重ね継手４２は、タービン出口２０の外壁１０６に対する外筒５０の軸方向７６の動きを促進し、それにより外筒５０内の応力を緩和するように構成される。外筒５０の上流リップ（例えば、外側リップ９６）は、外壁１０６の下流リップ（例えば、リップ１２８）内に径方向８４で配されて、重ね継手４２の動きを容易にすることを促進する。上流リップおよび下流リップの使用による応力抑制は、離散ブラケット４４の使用により更に高められる。外側離散ブラケット４５によって、排気フレーム５８から外筒５０への熱伝達が制限される。よって、熱膨張および収縮が、連続的なブラケット境界の場合よりも少ない場所で生じる可能性があり、熱応力は、ブラケット４５で主に制御される。例えば、ディフューザ３８セクションは、ディフューザ３８の外筒５０に沿って配されて、排気フレーム５８の垂直継手７４の応力を抑制する、複数の離散ブラケット４４（例えば、外側離散ブラケット４５）を含み得る。
【００３１】
幾つかの実施形態では、可撓性シール９２が重ね継手４２と離散ブラケット４４とのアセンブリ内で利用され得る。可撓性シール９２は、外筒５０の上流リップ９６に近接して配され得る。可撓性シール９２は、離散ブラケット４４の周りに配された遮蔽材１２６と、タービン出口２０の外壁１０６の収縮シール溝９４との間に配され得る。可撓性シール９２は、周方向でセグメント化されて、第１の端部９３にボルト締めされまたは締付けられ得る、３６０度構造を作る１つまたは複数のプレートセグメントを含み得る。可撓性シール９２は、可撓性シール９２が収縮シール溝９４内で自由に動いて、可撓性シール９２と、ボルト締め端部とは反対の端部（例えば、可撓性シール９２の第１の端部９３）との間の隙間空間９５をシールし得るように、第１の端部９３とは反対で結合を解除された（例えば、ボルト締め解除された）ままであり得る。可撓性シール９２によって、（例えば、隙間制御のために）タービン出口２０の外側表面に沿ってディフューザ３８内に流れる冷却流が妨げられ得る。タービン出口２０の外壁１０６と外筒５０の外側リップ９６との間のスロット９８によって、重ね継手４２の軸方向７６の動きが幾らか促進され得る。リップ９６は、径方向８４で重ね継手４２の外側リップ１２８に接続し得る。
【００３２】
上述したように、タービン１８およびディフューザ３８を通って流れる高温排気ガス３６は、排気プレナム６０で受けられる。可撓性シール９２は、可撓性シール９２の下流１０４の高温排気ガス３６から（例えば、排気フレーム内の）冷却流を遮蔽し得る。一次流路１３０が、ディフューザ３８の内部領域１３４を通ってタービン出口２０からディフューザ３８セクションのディフューザ出口まで延び得る。内部領域１３４は、外筒５０と内筒４８の間で外壁１０６および外筒５０内で径方向８４にある。ディフューザ出口は、排気流３６を排気プレナム６０に導くように構成される。二次流路１３６が、外壁１０６の下流リップ１２８と外筒５０の上流リップ９６との間のスロット９８を通って排気プレナム６０から内部領域１３４まで延び得る。二次流路１３６は、周方向重ね継手４２を通って延び得る。幾つかの実施形態では、二次流路１３６は、内部領域１３４の排気流３６の非ゼロ部分を含み得る。
【００３３】
図６は、図４の線５−５沿いにおける重ね継手４２および離散ブラケット４４の斜視図を描写している。幾つかの実施形態では、離散ブラケット４４は、外筒５０のフランジ１１６を通って軸方向７６に延びるピン８６、フランジ１１６、および中継ブロック９０の対により支持され得る。ピン８６は、フランジ１１６および中継ブロック９０を通って配されて、離散ブラケット４４を支持し得る。ピン８６は、それぞれのブラケット４４に対する外筒５０の径方向８４の（例えば、摺動による）動きを可能にするように構成される。上述したように、複数の外側離散ブラケット４５は、複数の周方向支持ブラケット４４（例えば、複数の離散ブラケットの部分集合）を含む。複数の離散外側ブラケット４５の各支持ブラケット４４は、ピン８６を利用して、それぞれの支持ブラケット４５に対する外筒５０の径方向８４の動きを可能にする。中継ブロック９０および支持ブラケット４７は、周方向６６の動きを制限する。
【００３４】
離散外側ブラケット４４と同様に、複数の内側離散ブラケット４７は、それぞれのピン８６をそれぞれ利用して、内壁１１２および内筒４８のそれぞれのフランジを通って軸方向７６に延びる、複数の内側周方向支持ブラケットを含み得る。ピン８６は、周方向６６の動きを制限しながら、それぞれの内側支持ブラケットに対する内筒４８の径方向８４の動きを可能にするように構成される。
【００３５】
図７は、図２および図３のディフューザ３８の内筒４８内の周方向溝４０の軸方向断面図を描写している。後部プレート６２は、周方向溝４０でディフューザ３８の内筒４８に接続する。上述したように、内筒４８および外筒５０は、タービン軸７６の周りに配される。後部プレート６２は、少なくとも部分的に排気プレナム６０内に配され、内筒４８の下流１０４に配される。
【００３６】
周方向溝４０によって、領域内で大きな熱勾配により生じ得る応力（例えば、フープ応力）が抑制され得る。後部プレート６２および前部プレート６４は、少なくとも部分的に排気プレナム６０内に配される。内筒４８のハブは、内筒４８のハブが後部プレート６２よりも低い動作温度に晒され、それにより、後部プレート６２と内筒４８のハブとで異なる温度を生じさせるように、遮蔽される。後部プレート６２と内筒４８のハブとの間の温度差によって、内筒４８のハブおよび後部プレート６２全体に大きな熱勾配が生じる。得られた熱勾配によって、熱膨張／収縮による応力が領域内に生じる。周方向溝４０によって、後部プレート６２の円錐形プレート７２が周方向溝４０内で動くことが可能になることにより、応力が抑制され得る。フープ応力は、セクション（例えば、円錐形プレート７２と周方向溝４０）間の僅かな動き（すなわち、上流方向の動き、下流方向の動き）が可能になることによって、領域内で抑制され得る。周方向溝４０を実装することによる応力抑制によって、フープ応力が半分まで抑制され得る。例えば、後部プレート６２の領域内の応力は、周方向溝４０が内筒４８内に存在しないときの約４１３ＭＰａから、周方向溝４０が内筒４８内に存在するときの約２０７ＭＰａまで抑制され得る。
【００３７】
内筒４８および後部プレート６２の下流端１０４に配されたシール境界１４０が、周方向溝４０を含む。幾つかの実施形態では、シール境界１４０は、内筒４８の下流端１０４に機械的に結合（例えば、溶接、融合、蝋付、ボルト締め、締付け）される。幾つかの実施形態では、シール境界１４０は、内筒４８の下流端に形成される。シール境界１４０は、第１の周方向溝１４２および第２の周方向溝１４４を含み得る。第１の周方向溝１４２は、後部プレート６２を受けるように構成される。よって、第１の周方向溝１４２は、タービン軸７６から離れる第１の方向１４６（例えば、下流方向１０４）に開いている。第２の周方向溝１４４は、二次可撓性シール１０１を受けるように構成される。二次可撓性シール１０１は、排気プレナム６０を換気軸受けトンネル５６から遮蔽するように構成される。第２の周方向溝１４４は、タービン軸７６に向かう第２の方向１５０（例えば、上流方向）に開いている。
【００３８】
第１の周方向溝１４２および第２の周方向溝１４４によって、後部プレート６２に対する内筒４８の上流および下流方向の動きが幾らか可能となり、領域内の応力が抑制される。図示する実施形態では、後部プレート６２は、シール境界１４０の１２時位置１１８で第１の周方向溝１４２の根元１６０に接続するように構成される。シール境界１４０によって、１２時位置１１８での間隙が抑制され、外筒５０に対する追加の支持がもたらされる。シール境界１４０は、内筒４８のシール境界が後部プレート６２の垂直負荷を幾らか支持することが可能となることによって、ポール７０の応力抑制にも寄与する。後部プレート６２は、シール境界１４０の６時位置１２２（例えば、１２時位置１１８の反対）で第１の周方向溝１４２の根元１６０からオフセットされ得る。
【００３９】
後部プレート６２は、複数の周方向セグメント１５２（例えば、後部プレートセグメント、円錐形プレート７２）で構成され得る。複数の周方向セグメント１５２のうちの１つまたは複数は、図８および図９に関して記述するように後部プレート６２の周方向セグメント１５２の間で複数の継手１５６に沿って配された複数の応力緩和機構１５４を含み得る。幾つかの実施形態では、応力緩和機構１５４は、シール境界１４０に近接して周方向セグメント１５２の一端部分（例えば、後部プレートセグメント）に向けて集中され得る。
【００４０】
図８は、ディフューザ３８の線８−８沿いにおける内筒４８の後部プレート６２の断面図を描写している。図示する実施形態では、後部プレート６２の下流端１０４は、複数のポール４６を介して前部プレート６４の下流端１０４に結合される。上述したように、内筒４８および外筒５０は、タービン軸７６の周りに配される。よって、複数のポール４６は、タービン軸７６の周りに周方向６６で離間する。
【００４１】
上述したように、後部プレート６２は、複数の周方向セグメント１５２（例えば、後部プレートセグメント、円錐形プレート７２）で構成され得る。複数の周方向セグメント１５２は、後部プレート６２の周方向セグメント１５２間で複数の継手１５６に沿って配された複数の応力緩和機構１５４を含み得る。複数の応力緩和機構１５４は、円形、ハート形状、豆形状、またはそれらの任意の組み合わせを含む、応力緩和を実現するのに適した任意の形状であり得る。
【００４２】
幾つかの実施形態では、ポール４６は、可変のポール直径７０を有する。ポール直径７０は、ディフューザ３８に沿うポール４６位置の周方向６６位置に部分的に基づく。例えば、後部プレート６２および前部プレート６４の上端部分１７２の直近のポール４６の直径７０は、後部プレート６２および前部プレート６４の下端部分１７４の直近のポール４６よりも大きな直径７０を有する。これにより、複数の開口１７６は、ディフューザ３８内に配された複数のポール４６に対応する。開口１７６は、開口１７６の周方向６６位置に部分的に基づいて変化して、複数のポールを介して外側後部プレート６２および内側後部プレート６３に結合し得る。
【００４３】
図示する実施形態では、ディフューザ３８セクションの下端部分１７４内で周方向６６位置に配された第１の組１７８のポール４６（図２を参照）が、非一様な軸方向断面を有し得る。例えば、第１の組１７８のポール４６は、卵形、楕円形、球形、または軸方向断面の他の非一様部分を有し得る。ディフューザ３８セクションの下端部分１７４内のポール４６の非一様部分によって、ポール４６が、（例えば、径方向８４で）円形ポール４６よりも高い弾性を有することが可能となり得、下端部分１７４の応力が抑制され得る。幾つかの実施形態では、ポール直径７０は、排気ガス３６の流れに関する空力効果を抑制するためにより小さくされる。よって、排気流路３６の遮断を抑制することによりポール直径７０を小さくすることが有利となり得る。
【００４４】
図９は、本開示のある実施形態による、後部プレート６２を形成する方法を記述している。後部プレート６２は、方法１９０により形成され得る。方法１９０は、複数の後部プレートセグメント（例えば、周方向セグメント１５２、円錐形プレート７２）をタービン軸７６に向けて径方向８４に、ガスタービン１８のディフューザ３８セクションの内筒４８における第１のシール境界１６２の第１の周方向溝１４２内に挿入すること（ブロック１９２）を含み得る。方法１９０は、後部プレート６２を接合する前に１２時位置１１８で複数の後部プレート６２を第１のシール境界１６２の根元１６０に接続すること（ブロック１９４）を含み得る。幾つかの実施形態では、後部プレート６２の６時位置１２２は、根元１６０からオフセットされる（例えば、径方向に離間する）。方法１９０は、複数の後部プレートセグメント６２を互いに接合する（例えば、溶接する、融合する、蝋付けする、ボルト締めする、締め付ける）こと（ブロック１９６）を含み得る。方法１９０は、可撓性シール１５８を第２のシール境界１６４の第２の周方向溝１４４内に挿入すること（ブロック１９８）を更に含み得る。
【００４５】
つぎに図８に戻ると、ディフューザ３８の上端部分１７２内に配されたポール４６は、ディフューザ３８の負荷（例えば、重量）を支持するように構成され得る。例えば、ディフューザ３８の上端部分１７２内に配されたポール４６は、ディフューザ３８を巻き上げるために利用され得る。幾つかの実施形態では、ディフューザ３８セクションの上端部分１７２内に配されたポール４６は、ホイスト、リフト、クレーン、または後部プレート６２に組み付けられたディフューザ３８を適当な位置に動かす（例えば、設置、除去、サービス、修理のために動かす）のに適した他の巻上機に結合され得る。
【００４６】
複数のポール４６のそれぞれは、ポール軸を含む。幾つかの実施形態では、複数のポール４６は、共通のポール軸（例えば、タービン軸７６）と実質的に平行であり得る。複数のポール４６が複数の回転ベーンを支持しないことを理解されたい。その上、幾つかの実施形態では、回転ベーンは、ディフューザ３８内に配されない。ポールは、ディフューザ３８の下流端またはその近くに配置されて、振動を抑制し、設置を促進する。
【００４７】
図１０および図１１は、ディフューザ３８の内筒４８および外筒５０の側面図を描写している。実線内に図示するように、内筒４８および外筒５０は、ディフューザ３８内の応力を抑制するように湾曲する。内筒４８および外筒５０の湾曲部８８は、タービンセクション１８の下流で始まる。内筒４８および外筒５０は、排気プレナム６０内に部分的に配される。図１０は、外筒５０のある実施形態の側面図を描写している。外筒５０は、外筒５０の下流に配された第１の複数の軸方向セグメント１８０を含む。図示する実施形態では、外筒５０は、２つのセグメント（例えば、軸方向セグメント）を含む。２つの軸方向セグメントを示しているが、外筒は、３つ、４つ、またはより多くの軸方向セグメントを含み得ることが理解されるであろう。第１の複数の外筒セグメント１８０は、軸方向で接合され、外筒セグメント１８０のそれぞれの間に外筒境界１８８を形成する。上述したように、接合は、溶接、蝋付、融合、締付け、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。第１の複数の外筒セグメント１８０は、（例えば、外筒５０の上流端から外側後部プレート６２まで）タービン軸７６から離れるように湾曲する第１の連続的な曲線１８２を含む。
【００４８】
図１１は、内筒４８の側面図を描写している。図示する実施形態では、内筒４８は、４つのセグメント（例えば、軸方向セグメント）を含む。内筒４８は、内筒４８の上流端とシール境界１４０との間に配された第２の複数の軸方向セグメント１８４を含む。４つの軸方向セグメントを示しているが、内筒４８は、３つ、４つ、５つ、６つ、またはより多くの軸方向セグメント１８４を含み得ることが理解されるであろう。第２の複数の軸方向セグメント１８４は、軸方向で接合され、内筒セグメント１８４のそれぞれの間に内筒境界２０８を形成する。上述したように、接合は、溶接、蝋付、融合、締付け、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。第２の複数の軸方向セグメント１８４（例えば、内筒セグメント）は、（例えば、内筒４８の上流端からシール境界１４０まで）タービン軸７６から離れるように湾曲する第２の連続的な曲線１８６を含む。理解されるように、（例えば、内筒４８の）第２の複数の軸方向セグメント１８４は、内筒４８および外筒５０の配置に起因して、外筒５０の第１の複数の軸方向セグメントよりも大きい。内筒４８および外筒５０の両方の湾曲については、図１２に記述するようなスピニング加工の議論に関して更に理解され得る。
【００４９】
図１２は、図１０〜図１１に記述したような所望の連続的な湾曲に内筒４８および外筒５０を機械加工するために使用される例示的な機器を図示している。（例えば、外筒の、内筒の）第１および第２の連続的な曲線１８２、１８６は、スピニング加工などの適当な低温機械加工により作成され得る。スピニング加工は、内筒４８および外筒５０に適した材料２０４（例えば、ステンレス鋼）を、モールド２０６上に材料を配置することにより所望の形状に成形することを含む。材料２０４は、次いで、ローラ２０２を利用して材料をモールド２０６内に押圧し、それにより所望の成形形状を徐々に形成することによって、所望の形状に成形される。
【００５０】
上述したスピニング加工によって、ディフューザ３８の所望の湾曲部が、必要とされる（例えば、応力抑制による）タービンエンジン性能をもたらすことが可能となる。スピニング加工により受ける残留応力を抑制するために、内筒および外筒４８、５０は、複数の軸方向セグメント（例えば、第１の複数の軸方向セグメント１８０、第２の複数の軸方向セグメント１８４）から形成され得る。内筒４８および外筒５０を形成するために多くの軸方向セグメントを利用するほど、内筒４８および外筒５０の所望の形状を形成するために各セグメントに必要とされる変形が小さくなり、それにより、完成したディフューザ３８に残る残留応力の大きさが抑制され得る。
【００５１】
軸方向セグメント（例えば、第１の複数の軸方向セグメント１８０、第２の複数の軸方向セグメント１８４）が一旦形成されると、軸方向セグメントは接合され得る。軸方向セグメントは、セグメントが適切に接合され得るように、軸方向セグメント（例えば、第１の複数の軸方向セグメント１８０、第２の複数の軸方向セグメント１８４）が余分な材料を有することを確実にするのに適した材料から切断され得る。軸方向セグメントは、溶接、蝋付、融合、ボルト締め、締付け、またはそれらの任意の組み合わせにより軸方向で接合され得る。
【００５２】
図１３は、スピニング加工により内筒４８および外筒５０を形成する方法３００を図示している。本明細書に記述するようなスピニング加工では、モールドの軸の周りに回転するためにローラが利用され、またはモールドは、ローラにより軸の周りを回転し得る。上述したように、方法３００は、適当な材料をモールド上で回転させることにより外筒５０の第１の複数の軸方向前部プレートセグメントを形成すること（ブロック３０２）を含む。上述したように、各セグメントのスピニング加工は、適当な材料（例えば、ステンレス鋼、金属）を、モールドの上に材料を配置することにより所望の形状に成形することを含む。材料は、次いで、ローラを利用して、材料をモールド内に押圧し、それにより材料を所望の成形形状に徐々に変形させることによって、所望の形状に成形される。方法３００は、適当な材料をモールド上で回転させることにより、内筒４８の第２の複数の軸方向後部プレートセグメントを形成すること（ブロック３０４）も含む。軸方向セグメントが形成された後、方法３００は、第１の複数の軸方向前部プレートセグメントを互いに接合して外筒５０を形成すること（ブロック３０６）と、第２の複数の軸方向後部プレートセグメントを互いに接合して内筒４８を形成すること（ブロック３０８）とを含む。内筒４８および外筒５０は、両方ともガスタービンエンジン１８に結合される。図７に関して上述したように、周方向溝が内筒４８内に機械加工され得る。
【００５３】
本発明の技術的効果は、ディフューザセクションの機械的改良を利用して、典型的なディフューザを改良することを含む。ディフューザに対する機械的改良は、典型的なディフューザ設計に付随する応力を抑制することによって、ディフューザの機械的完全性の向上に寄与する。機械的改良の実施形態は、ディフューザの所望の湾曲部を製造することと、ディフューザの前部プレートと後部プレートとの間の複数のポール、内筒内に配されて後部プレートを受ける周方向溝、周方向重ね継手、ディフューザの内筒および外筒に沿って配されディフューザをタービン出口に結合するように構成された複数の離散ブラケット、またはそれらの任意の組み合わせを配することとを含む。
【００５４】
この明細書は、ベストモードを含めて本発明を開示するために、ならびに、任意の装置もしくはシステムの製作および使用、組み込まれた任意の方法の実施を含めて当業者が本発明を実践することも可能にするために例示を用いている。本発明の特許可能な範囲は、請求項により規定されており、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、請求項の文言とは相違しない構成要素を有する場合、または、請求項の文言から実質的に相違しない均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図される。
【符号の説明】
【００５５】
１０  ガスタービンシステム
１２  燃料ノズル
１４  燃料
１６  燃焼機
１８  ガスタービンエンジン、タービンセクション、ガスタービン
２０  排気出口、タービン出口
２２  圧縮機
２４  吸気口
２６  負荷
２８  シャフト
３０  酸化剤、空気
３２  加圧空気
３４  空気燃料混合物
３６  高温加圧排気ガス、排気流路、排気流
３８  ディフューザ、ディフューザセクション
４０  周方向溝
４２  重ね継手
４４  離散外側ブラケット、周方向支持ブラケット
４５  外側離散ブラケット、支持ブラケット、離散外側ブラケット
４６  円形ポール
４７  内側離散ブラケット、支持ブラケット
４８  内筒
４９  ボルト締め継手
５０  外筒
５２  上部部分
５４  下部部分、下部セクション
５６  換気軸受けトンネル
５８  排気フレーム、フレームアセンブリ
６０  排気プレナム
６２  後部プレートセグメント、外側後部プレート
６４  前部プレート
６６  周方向
６８  すみ板
７０  ポール直径、ポール
７２  円錐形プレート
７４  垂直継手
７６  軸方向、タービン軸
７８  垂直方向
８０  水平方向
８２  翼形
８４  径方向
８６  ピン
８８  湾曲部
９０  中継ブロック
９２  可撓性シール
９３  第１の端部
９４  収縮シール溝
９５  隙間空間
９６  外側リップ、上流リップ
９８  スロット
１００  減衰長
１０１  二次可撓性シール
１０２  二次収縮シール溝、上流端
１０３  第１の端部
１０４  下流端、下流方向、下流
１０６  外壁
１１２  内壁
１１４  内側周方向継手
１１６  ディフューザフレーム、フランジ
１１８  １２時位置
１２０  ３時位置
１２２  ６時位置
１２４  ９時位置
１２６  遮蔽材
１２８  下流リップ、外側リップ
１３０  一次流路
１３４  内部領域
１３６  二次流路
１４０  シール境界
１４２  第１の周方向溝
１４４  第２の周方向溝
１４６  第１の方向
１５０  第２の方向
１５２  周方向セグメント
１５４  応力緩和機構
１５６  継手
１５８  可撓性シール
１６０  根元
１６２  第１のシール境界
１６４  第２のシール境界
１７２  上端部分
１７４  下端部分
１７６  開口
１７８  第１の組
１８０  第１の複数の軸方向セグメント、外筒セグメント
１８２  曲線
１８４  第２の複数の軸方向セグメント、内筒セグメント
１８６  曲線
１８８  外筒境界
１９０  方法
１９２、１９４、１９６、１９８  ブロック
２０２  ローラ
２０４  材料
２０６  モールド
２０８  内筒境界
３００  方法
３０２、３０４、３０６、３０８  ブロック
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2017096284000001.pdf