JP2013256944A

JP2013256944A - 回転機械用シュラウド及びその組立て方法

Info

Publication number: JP2013256944A
Application number: JP2013119356A
Authority: JP
Inventors: Rohit Chouhan; ロヒット・チョーハン; Sumeet Soni; サミート・ソニ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2013-12-26
Also published as: CN103485843B; RU2013126227A; US20130330179A1; EP2672065A3; US8936431B2; CN103485843A; EP2672065A2; EP2672065B1

Abstract

【課題】ハウジング（７６）、回転可能なシャフト（４６）、及び回転可能なシャフトから外側に延在する動翼（２２）を含むタービン（１４）と共に使用するシュラウド（１０）を提供すること。
【解決手段】シュラウドは、ハウジングに結合し、第１の端部（１１２）、第２の端部（１１４）、及び第１の端部と第２の端部との間に延在する本体（１１６）を含む整列部材であって、第２の端部（１１４）が、動翼から下流の漏洩流（２４）を促進させるように構成された弧状部分（１２８）を含む、整列部材と、動翼と本体との間に画成されるギャップ（１６）の封止を促進させるように本体に結合するシール（６０）とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に回転機械に関し、より詳細には、回転機械内の流体漏出損失及び流体混合損失を低減することによって回転機械内の流体の流れを促進させる方法及び装置に関する。

ガスタービンなどの回転機械が、発電機のための動力を発生するために使用される。ガスタービンは、典型的には空気取入れ口（又は入口）、圧縮器、燃焼器、タービン、及びガス出口（又は排出ノズル）を直列流関係で含むガス経路を有する。圧縮器及びタービンセクションは、ハウジング内に位置する円周方向に離間した少なくとも一列の回転動翼又はブレードを含む。

タービン効率は、回転動翼の先端と周囲のハウジングに結合したシュラウドとの間の半径方向のクリアランス又はギャップに少なくとも部分的に依存する。クリアランスは、動翼先端とシュラウドとの間の接触又は摩擦を回避するために必要であり、これは結果としてクリアランスの大きさに関する設計制限を生じる。クリアランスが大き過ぎる場合、強められたガス流がクリアランスギャップを通って漏れる可能性があり、したがってタービン効率を低下させる。より高い圧力の領域からより低い圧力の領域への、流路から出る又は流路の中への漏洩流は、一般に望ましくない。クリアランスが小さすぎる場合、ロータ動翼先端は、特定のタービン動作状態の間、周囲のシュラウドに望ましくなく接触する／摩擦する可能性があり、これもタービン効率を低下させる可能性がある。クリアランスギャップの設計制限に適合させるために、いくつかの公知のタービンは、クリアランスギャップを通る漏洩流を減らすために、シュラウド及び／又は動翼にハニカムシール及び／又はラビリンスシールを利用する。

図１は、公知のガスタービン１４と共に使用することができるシール１２を有する公知のシュラウド１０の断面図である。公知のタービン１４は、ギャップ１６を通る流れを減らすために、ハニカムシール及び／又はラビリンスシールなどのシール１２を含む。より具体的には、公知のラビリンスシール１２は、タービン１４内に存在する可能性がある高い圧力差に対してシールするラビリンスシール歯１８の長手方向に離間した列によって画成される曲がりくねった経路を含む。しかしながら、いくつかの公知のラビリンスシール１２の構成は、回転動翼２２の出口側２０でガスの流体混合損失及び／又は流れ漏出損失を引き起こす可能性があり、これはタービン１４の効率に悪影響を及ぼす可能性がある。より具体的には、いくつかの公知のシール１２に関する漏洩流２４の流路は、時には後続のノズル２６と整列されず、非整列は、ラビリンスシール１２に続く動翼出口側２０内で漏洩流２４の再循環を増加させる。漏洩流２４の再循環は主流２８と混合する可能性があり、これもタービン効率に悪影響を及ぼす可能性がある。

米国特許第７６６５９６４号

一態様では、タービン用シュラウドが提供される。タービンは、ハウジング、回転可能なシャフト、及びシャフトから外側に延在する動翼を含む。シュラウドは、ハウジングに結合する整列部材を含み、整列部材は、第１の端部、第２の端部、及び、第１の端部と第２の端部との間に延在する本体を含む。第２の端部は、動翼から下流の流体の流れを促進させるように構成された弧状部分を含む。シュラウドは、動翼と本体との間に画成されるギャップの封止を促進させるように本体に結合するシールをさらに含む。

他の態様では、タービンが提供される。タービンは、ハウジング、ハウジング内に回転可能に支持されるタービンシャフト、タービンシャフトに沿って配置され、ハウジング内に収容される複数のタービン段を含む。各タービン段は、タービンシャフトに結合するロータを含み、ロータは、シャフトから半径方向外側に延在する動翼を含む。シュラウドは、ハウジングに結合し、第１の端部、第２の端部、及び、第１の端部と第２の端部との間に延在する本体を含む。第２の端部は、動翼から下流の漏洩流を促進させるように構成された弧状部分を含む。本体は、第１の溝及び第２の溝をさらに含む。動翼と本体との間に画成されるギャップの封止を促進させるように、第１の溝及び第２の溝にシールが結合される。

他の態様では、シュラウドをタービンに組み立てる方法が提供される。タービンは、ハウジング、回転可能なシャフト、及び回転可能なシャフトから半径方向外側に延在する動翼を有する。方法は、シュラウドをハウジングに結合する工程と、動翼から下流の流体の流れを促進させるためにシュラウドの弧状部分をハウジングから外側に延在させる工程とを含む。方法は、動翼とシュラウドとの間に画成されるギャップの封止を促進させるようにシールをシュラウドに結合する工程をさらに含む。

公知のガスタービンと共に使用される公知のシュラウドの断面図である。回転機械の概略図である。図２に示す回転機械と共に使用することができる例示的なダイヤフラム、シュラウド、ロータ、及びシールの断面図である。図３に示すダイヤフラムと共に使用することができる例示的なシュラウドの断面図である。図３に示すダイヤフラムと共に使用することができる他の例示的なシュラウドの断面図である。図３に示すダイヤフラムと共に使用することができる他の例示的なシュラウドの断面図である。図３に示すダイヤフラムと共に使用することができる他の例示的なシュラウドの断面図である。図３に示すダイヤフラムと共に使用することができる他の例示的なシュラウドの断面図である。図３に示すシュラウドと共に使用することができる他の例示的なシュラウドの断面図である。タービンを組み立てる例示的な方法のフローチャートである。

図２は、ガスタービン３２などの回転機械３０の概略図である。タービン３２は、吸気セクション３４、吸気セクション３４から下流の圧縮器セクション３６、圧縮器セクション３６から下流の燃焼器セクション３８、燃焼器セクション３８から下流のタービンセクション４０、及びタービンセクション４０から下流の排気セクション４２を含む。タービンセクション４０は、中心線軸４８に沿って延在するシャフト４６を含むロータ組立体４４を介して圧縮器セクション３６に結合する。燃焼器セクション３８は、各々が圧縮器セクション３６と流れ連通して結合する複数の燃焼器組立体５０を含む。燃料ノズル組立体５２が各燃焼器組立体５０に結合する。タービンセクション４０は、圧縮器セクション３６、並びに発電機及び／又は機械駆動用途など、しかしこれらに限定されない負荷５４に回転可能に結合する。

動作中、空気は圧縮器セクション３６を通って流れ、圧縮された空気は燃焼器セクション３８内に排出される。燃焼器組立体５０は、燃料、例えば天然ガス及び／又は燃料油を空気流中に噴射し、燃料−空気混合物を、燃焼を介して膨張させるために点火し、高温燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器組立体５０からタービンセクション４０に向かって排出され、ガス中の熱エネルギーが機械的な回転エネルギーに変換される。燃焼ガスは、回転エネルギーをタービンセクション４０及びロータ組立体４４に伝え、タービンセクション４０及びロータ組立体４４はその後、回転出力を圧縮器セクション３６に提供する。

図３は、タービン３２（図２に示す）と共に使用される例示的なシュラウド５６、ロータ５８、及びシール６０の断面図である。シュラウド５６は、タービン３２内の高温ガス流など、しかしこれに限定されない漏洩流６２を軽減し、主流６４、例えばタービン３２を通る高温ガス流と混合する漏洩流６２を軽減するように構成される。クリアランスギャップ６６は、シュラウド５６とロータ５８の先端との間に画成され、シール６０は、ギャップ６６を通る漏洩流６２を減らすためにギャップ６６の封止を促進させるように構成される。例示的な実施形態では、タービン３２はダイヤフラム６８を含み、ダイヤフラム６８は、半径方向外側部分７０、半径方向内側部分７２、及びノズル７４を有する。シュラウド５６及び半径方向外側部分７０はハウジング７６に結合し、ノズル７４は半径方向外側部分７０に結合し、半径方向内側部分７２はノズル７４に結合する。

ロータ５８はタービン動翼７８を含み、タービン動翼７８はそれらの半径方向内側端部８０においてタービンホイール８２に結合し、タービンホイール８２は、動翼７８が軸８４を中心に回転可能であるように、タービンシャフト４６から半径方向外側に延在する。動翼７８は、流入口側８６、及び流入口側８６の下流の流出口側８８を有する。動翼７８は動翼先端９２をさらに含み、動翼先端９２は、ギャップ６６内に、シュラウド５６に向かって、動翼先端９２から半径方向に延在する複数の歯９４を含む。一組の固定ノズル７４及び回転動翼７８がタービン３２の段９６を形成する。さらに、タービン３２は、後続の半径方向外側部分１００及びノズル１０２を有する後続の段９８を含む。ノズル１０２は、入口側１０４、出口側１０６、及び側壁１０８を含む。側壁１０８は、シュラウド５６に対して傾斜している。

図４は、シュラウド５６の断面図を示す。シュラウド５６は整列部材１１０を含み、整列部材１１０は、第１の端部１１２、第２の端部１１４、並びに第１の端部１１２と第２の端部１１４との間に延在する本体１１６を有する。シュラウド５６は、動翼入口側８６からギャップ６６を通って動翼出口側８８内への漏洩流６２のための曲がりくねった経路を提供するために、動翼歯９４とシール６０との間に最小限に許されるギャップ６６を維持するように大きさ及び形状が決められる。第１の端部１１２は、第１の略直線部分１１８及び第２の略直線部分１２０を含む。例示的な実施形態では、部分１１８及び部分１２０は、互いに略直交に配置される。代わりに、タービン３２を本明細書に記載のように機能させることができる部分１１８及び部分１２０の任意の向きを使用することができる。

第２の端部１１４は、ギャップ６６からの先端漏洩流６２を、動翼７８から下流に、ノズル側壁１０８の方に導くように構成される。例示的な実施形態では、第２の端部１１４は、従来のタービン１４（図１に示す）と比較して動翼出口側８８内への漏洩流６２の再循環を最小にする及び／又は除去するために、側壁１０８に向かう漏洩流６２の位置合わせを容易にするために、ノズル１０２の側壁１０８の流れプロファイルに略一致するように大きさ及び形状が決められる。第２の端部１１４は、実質的になめらかなプロファイル１２２を含み、プロファイル１２２は、漏洩流６２の急激なターンの最小化及び／又は除去を促進させるために、漏洩流６２を側壁１０の方に向けるように構成される。さらに、第２の端部１１４は、漏洩流６２の主流６４との混合の最小化及び／又は除去を促進させるように構成される。例示的な実施形態では、第２の端部１１４は、第１の略直線部分１２４、第２の略直線部分１２６、並びに部分１２４と部分１２６との間に延在する弧状部分１２８を含む。代わりに、第２の端部１１４は、シュラウド５６を本明細書に記載のように機能させることができるように任意の数の直線部分及び弧状部分を含むことができる。

例示的な実施形態では、弧状部分１２８は、ハウジング７６から半径方向外側に延在する。図示のように、弧状部分１２８はハウジング７６から半径方向外側に延在するため、第２の略直線部分１２６は、第１の略直線部分１２４に対して角度１３０に、後続のノズル１０２の側壁１０８に対して一列に配置される。さらに、例示的な実施形態では、第２の略直線部分１２６は、第１の略直線部分１２４に対して約４５度未満に配向される。第１の略直線部分１２４、第２の略直線部分１２６、及び弧状部分１２８の配向は、動翼７８を越えてノズル側壁１０８に向かう下流の漏洩流６２を促進させる。より具体的には、弧状部分１２８は、ギャップ６６から動翼７８の下流へノズル１０２に向かう漏洩流６２を促進させるように、第２の部分１２６が側壁１０８の角度と実質的に整列して配置するように構成される。ノズル側壁１０８との流れの整列を容易にし、タービン３２を本明細書に記載のように機能させることができるように、第１の部分１２４、第２の部分１２６、及び弧状部分１２８の任意の向きを用いることができる。さらに、弧状部分１２８は、漏洩流６２を側壁１０８の方に向けるように構成されるため、弧状部分１２８は、漏洩流６２の再循環及び主流６４との混合の最小化及び／又は除去を促進させる。

弧状部分１２８は、略直線状の出口端部を有する従来のシュラウドと比較して、ギャップ６６を介する流れ混合損失及び／又は流路損失の低減及び／又は除去を促進させるように大きさ及び形状が決められ、これはタービン動作の効率を増加させる。より具体的には、弧状部分１２８は、漏洩流６２をギャップ６６の外へノズル１０２に向かって実質的に均一に導くように、かつノズル１０２に向けてノズル壁１０８と一直線上の漏洩流６２のなめらかな移行を促進させるように構成される。さらに、弧状部分１２８の形状は、ノズルの弧状表面１３１に対する側壁１０８に向かう漏洩流６２の流れの衝撃を最小にするように漏洩流６２を導く。漏洩流６２の流れの衝撃を低減すると、ノズルの弧状表面１３１の酸化及び／又は表面１３１への有害な熱効果の低減及び／又は除去が促進されて、ノズル１０２の動作寿命をさらに延ばす。

例示的な実施形態では、整列部材１１０は、第１の溝１３２及び第２の溝１３４も含む。第１の溝１３２及び第２の溝１３４は、ギャップ６６と流れ連通し、シール６０の本体１１６への結合を促進させる。第１の溝１３２は、対向する側壁１３６及び１３８、並びに側壁１３６と側壁１３８との間に延在する端壁１４０によって画成される。端壁１４０は第１の長さ１４２を有する。例示的な実施形態では、側壁１３６及び側壁１３８は、ギャップ６６をまたいでの流れ漏洩及び流れ損失の低減を促進させるため、本体１１６に向かって傾斜する。代わりに、側壁１３６及び側壁１３８は、本体１１６に対して直交方向（図示せず）に延在してもよい。

第２の溝１３４は、対向する側壁１４４及び１４６、並びに側壁１４４と側壁１４６との間に延在する端壁１４８によって画成される。端壁１４８は第２の長さ１４９を有する。端壁の長さ１４２は端壁の長さ１４９より長い。短くされた第２の溝１３４は、各々の後続のノズル１０２及び後続の動翼（図示せず）に向かう下流の流体流６２の流れ漏洩及び流れ損失の低減を促進させるように、ギャップ６６の外への漏洩流６２の誘導を促進させる。代わりに、長さ１４２及び長さ１４９は、シール６０を本明細書に記載のように機能させることができる任意の長さを有することができる。例示的な実施形態では、側壁１４４及び側壁１４６は、ギャップ６６をまたいでの流れ漏洩及び流れ損失の低減を促進させるために、本体１１６に対して傾斜する。代わりに、側壁１４４及び側壁１４６は、本体１１６に対して直交方向（図示せず）に延在してもよい。

シール６０は、動翼７８と部材１１０との間に延在する。例示的な実施形態では、シール６０はハニカムシール１５０を含み、ハニカムシール１５０は、本体１１６に結合し、少なくとも第１の溝１３２及び第２の溝１３４内に取り付けられる。ハニカムシール１５０は、薄い波形ストリップ１５２から製造され、波形ストリップ１５２は、ハニカム構成で互いに嵌合し、セル１５４を形成する。例示的な実施形態では、セル１５４は各々六角形である。代わりに、セル１５４は、シール６０を本明細書に記載のように機能させることができる、円形、三角形及び／又は矩形を含む任意の他の形状を有することができる。加えて、又は代わりに、シール６０は、ブラシシール（図示せず）など、しかしこれに限定されない他のシールを含むことができる。

シール６０は、本体１１６からギャップ６６内に延在する１以上のシール歯１５６も含む。歯１５６は歯９４と共に、ギャップ６６を通る漏洩流６２の軽減を促進させる曲がりくねった経路を画成する。例示的な実施形態では、シール歯１５６は、溝１３２と溝１３４との間に配置される。歯９４の第１の歯１５８は、シール歯１５６から第１の距離１６０だけ離間し、歯９４の第２の歯１６２は、シール歯１５６から第２の距離１６４だけ離間する。例示的な実施形態では、第１の距離１６０は第２の距離１６４より長い。短くされた第２の距離１６４は、弧状部分１２８に向かう漏洩流６２の流れ漏洩及び流れ損失の低減を促進させる。代わりに、距離１６０及び距離１６４は、シール６０を本明細書に記載のように機能させることができる任意の長さを有することができる。例示的な実施形態では、整列部材１１０の第１の端部１１２及び第２の端部１１４は、歯１５６の反対側の追加のシール歯を最小化及び／又は除去する。さらに、タービン３２の整備及び交換費用を低減するために、従来の歯１８と比較してより良好に酸化効果に耐えるために、シール歯１５６は従来の歯１８（図１に示す）より薄い。代わりに、整列部材１１０は、シュラウド５６を本明細書に記載のように機能させることができるように、複数の歯１５６を含んでもよい。

図５は、図４に示すダイヤフラム６８と共に使用することができるシュラウド１６６の他の例示的な端部１６８の側面図である。特に断らない限り、同様の構成要素は図５中で、図３及び図４で使用したのと同じ参照番号が付けられる。端部１６８は、端部１７２と端部１７４との間に延在する弧状部分１７０を含む。弧状部分１７０は、漏洩流６２を動翼７８の下流にノズル側壁１０８に向けて導くように大きさ及び形状が決められる。より具体的には、弧状部分１７０は、動翼出口側８８内への漏洩流６２の再循環の最小化及び／又は除去を促進させるように構成され、これは、漏洩流６２の主流６４との混合を最小化及び／又は除去する。さらに、端部１６８は、ギャップ６６（図４に示す）内の漏洩流６２の漏洩損失を低減するように大きさ及び形状が決められる。

図６は、図４に示すダイヤフラム６８と共に使用することができるシュラウド１７６の他の例示的な端部１７８の側面図である。特に断らない限り、同様の構成要素は図６中で、図３及び図４で使用したのと同じ参照番号が付けられる。端部１７８は、弧状部分１８０、直線部分１８２及び弧状部分１８４を含む。部分１８０、１８２及び１８４は、漏洩流６２を動翼７８から下流にノズル側壁１０８に向けて導くように大きさ及び形状が決められる。より具体的には、端部１７８は、動翼出口側８８内への漏洩流６２の再循環の最小化及び／又は除去を促進させるように構成され、これは、漏洩流６２の主流６４との混合を最小化及び／又は除去する。さらに、部分１８０、１８２及び１８４は、ギャップ６６（図４に示す）内の漏洩流６２の漏洩損失を低減するように大きさ及び形状が決められる。

図７は、図４に示すダイヤフラム６８と共に使用することができるシュラウド１８６の他の例示的な端部１８８の側面図である。特に断らない限り、同様の構成要素は図７中で、図３及び４で使用したのと同じ参照番号が付けられる。端部１８８は、直線部分１９０及び弧状部分１９２を含む。部分１９０及び部分１９２は、漏洩流６２を動翼７８から下流にノズル側壁１０８に向けて導くように大きさ及び形状が決められる。より具体的には、端部１８８は、動翼出口側８８内への漏洩流６２の再循環の最小化及び／又は除去を促進させるように構成され、これは、漏洩流６２の主流６４との混合を最小化及び／又は除去する。さらに、部分１９０及び部分１９２は、ギャップ６６（図４に示す）内の漏洩流６２の漏洩損失を低減するように大きさ及び形状が決められる。

図８は、図４に示すダイヤフラム６８と共に使用することができるシュラウド１９４の他の例示的な端部１９６の側面図である。特に断らない限り、同様の構成要素は図８中で、図３及び図４で使用したのと同じ参照番号が付けられる。端部１９６は、弧状部分１９８及び直線部分２００を含む。部分１９８及び部分２００は、漏洩流６２を動翼７８から下流にノズル側壁１０８に向けて導くように大きさ及び形状が決められる。より具体的には、端部１９６は、動翼出口側８８内への漏洩流６２の再循環の最小化及び／又は除去を促進させるように構成され、これは、漏洩流６２の主流６４との混合を最小化及び／又は除去する。さらに、部分１９８及び部分２００は、ギャップ６６（図４に示す）内の漏洩流６２の漏洩損失を低減するように大きさ及び形状が決められる。

図９は、ダイヤフラム６８（図４に示す）と共に使用することができる他の例示的なシュラウド２０２の断面図である。特に断らない限り、同様の構成要素は図９中で、図３及び図４で使用したのと同じ参照番号が付けられる。例示的な実施形態では、第２の溝１３４は、対向する側壁１４４及び１４６、並びに端壁１４８によって画成される。より具体的には、側壁１４４は、端壁１４８に対して第１の角度２０４に配向される。反対側の側壁１４６は、略直線部分２０６、及び端壁１４８に対して第２の角度２１０に配向された傾斜部分２０８を含む。例示的な実施形態では、第１の角度２０４は第２の角度２１０より大きい。直線部分２０６、傾斜部分２０８、並びに角度２０４及び角度２１０は、従来のシュラウドと比較して流体流６２の流れ混合損失及び流路損失の低減並びに／又は除去を促進させるように大きさ、形状及び配向が決められる。さらに、直線部分２０６及び傾斜部分２０８は、動翼出口側８８内への漏洩流６２の再循環の最小化及び／又は除去を促進させるように構成され、これは、漏洩流６２の主流６４との混合を最小化及び／又は除去する。

図１０は、タービン、例えばタービン３２（図２に示す）を組み立てる例示的な方法３００を示すフローチャートである。例示的な方法３００では、タービンは、ハウジング、回転可能なシャフト、及びシャフトに結合するロータを含む。ロータは、シャフトから半径方向外側に延在する動翼を含む。方法３００は、シュラウド、例えばシュラウド５６（図４に示す）をハウジングに結合する工程３１０を含む。シュラウドは、整列部材１１０、第１の端部１１２、第２の端部１１４及び本体１１６（すべて図４に示す）などの、第１の端部、第２の端部、並びに第１の端部と第２の端部との間に延在する本体を有する整列部材を含む。第２の端部は弧状部分、例えば弧状部分１２８（図４に示す）を含む。本体は、第１の溝１３２及び第２の溝１３４（図４に示す）などの第１の溝及び第２の溝を含む。

方法３００は、流体流を下流の後続のノズルに促進させるように、弧状部分を動翼に対して動翼を越えて延在させる工程３２０を含む。例示的な実施形態では、弧状部分を配向する工程が、弧状部分をハウジングから半径方向外側に延在させる工程を含む。動翼とシュラウドとの間に画成されるギャップの封止を促進させるように、シール６０（図４に示す）などのシールをシュラウドに結合する（３３０）。例示的な実施形態では、シールを第１の溝と第２の溝との間の本体に結合する。

タービン３２の例示的な動作中、流体流６４はノズル７４を介して動翼７８の方に導かれ、これは動翼７８をタービンシャフト４６と共に回転させ、シャフト４６による作業出力を誘起する。漏洩流６２の一部は、動翼７８の入口側８６からギャップ６６内に導かれる。歯９４を有するバケット先端９２（図３に示す）及びシュラウドシール６０（図４に示す）は、例えばギャップ６６を通る高温ガス流などの漏洩流６２からの漏洩損失の軽減を促進させる。漏洩流６２は、動翼歯９４、ハニカムシール１５０及びシール歯１５６（図４に示す）によって形成されるラビリンス経路を通って漏洩する。流体流６２は次に、シュラウド５６の弧状部分１２８の方に導かれる。弧状部分１２８は、どのような急激なターン及び逆流も、並びに／又は、動翼７８から下流の再循環流もなしに、漏洩流６２のノズル側壁１０８に向けたなめらかな誘導を促進させる。各々の後続のノズル１０２は、流体流６４を下流へ回転のための他の動翼（図示せず）の方に向ける。

本明細書に記載の実施形態は、従来のシュラウドと比較して、関連するタービンの効率、信頼性を高め、整備コスト及び停止を減少させる。シュラウドの弧状部分は、シュラウドとロータとの間に画成されるクリアランスギャップから後続のノズルに向かうガス流の位置を合わせ、誘導するように大きさ及び形状が決められる。弧状部分は、動翼からのガス流の流れ漏洩及び損失の低減を促進させるように大きさ及び形状が決められる。

実施形態は本明細書でガスタービン用のタービンに関連して説明及び図示されているが、本発明は、任意の回転機械内の任意の概して高圧の領域及び任意の概して低圧の領域間で任意の流体を制御するために使用されてもよいことを理解すべきである。したがって、例示的な実施形態の実施は、ガスタービンに限定されない。

シュラウドを使用するシステム及び方法の例示的な実施形態が、本明細書に詳細に記載される。システム及び方法は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、システムの構成要素及び／又は方法の工程を、本明細書に記載の他の構成要素及び／又は工程と独立してかつ別々に利用することができる。各構成要素及び各組立て工程を、他の構成要素及び／又は組立て工程と組み合わせて使用することもできる。種々の実施形態の特定の特徴がいくつかの図面に示され、他の図面に示されていない場合があるが、これは単に便宜のためである。図面の任意の特徴を、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照及び／又は特許請求することができる。

本明細書は、最良の形態を含んで本発明を開示するために、また、任意の装置又はシステムを製造及び形成することや任意の組み込まれた方法を実行することを含んで当業者が本発明を実施することを可能にするために、例を使用する。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、当業者が想到する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言と異ならない構造的要素を含む場合、又は、それらが特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない等価の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内であるものとする。

１０シュラウド
１２シール
１４タービン
１６ギャップ
１８歯
２０出口側
２２動翼
２４漏洩流
２６ノズル
２８主流
３０回転機械
３２タービン
３４吸気セクション
３６圧縮器セクション
３８燃焼器セクション
４０タービンセクション
４２排気セクション
４４ロータ組立体
４６シャフト
４８中心線軸
５０燃焼器組立体
５２燃料ノズル組立体
５４負荷
５６シュラウド
５８ロータ
６０シール
６２漏洩流
６４主流
６６ギャップ
６８ダイヤフラム
７０半径方向外側部分
７２半径方向内側部分
７４ノズル
７６ハウジング
７８動翼
８０内側端部
８２ホイール
８４軸
８６流入口側
８８流出口側
９０カバー
９２先端
９４歯
９６段
９８後続の段
１００半径方向外側部分
１０２ノズル
１０４入口側
１０６出口側
１０８側壁
１１０整列部材
１１２第１の端部
１１４第２の端部
１１６本体
１１８第１の略直線部分（第１の端部）
１２０第２の略直線部分（第１の端部）
１２２プロファイル
１２４第１の略直線部分（第２の端部）
１２６第２の略直線部分（第２の端部）
１２８弧状部分
１３０角度
１３１弧状表面
１３２第１の溝
１３４第２の溝
１３６側壁（第１の溝）
１３８側壁（第１の溝）
１４０端壁（第１の溝）
１４２第１の長さ
１４４側壁（第２の溝）
１４６側壁（第２の溝）
１４８端壁（第２の溝）
１４９第２の長さ
１５０ハニカムシール
１５２ストリップ
１５４セル
１５６シール歯
１５８第１の歯
１６０第１の距離
１６２第２の歯
１６４第２の距離
１６６シュラウド（図５）
１６８端部（図５）
１７０弧状部分（図５）
１７２端部（図５）
１７４端部（図５）
１７６シュラウド（図６）
１７８端部（図６）
１８０弧状部分（図６）
１８２直線部分（図６）
１８４弧状部分（図６）
１８６シュラウド（図７）
１８８端部（図７）
１９０直線部分（図７）
１９２弧状部分（図７）
１９４シュラウド（図８）
１９６端部（図８）
１９８弧状部分（図８）
２００直線部分（図８）
２０２シュラウド（図９）
２０４第１の角度
２０６略直線部分
２０８傾斜部分
２１０第２の角度
３００方法
３１０ダイヤフラムを結合する
３２０弧状表面を配向する
３３０シールをダイヤフラムに結合する

Claims

ハウジング（７６）、回転可能なシャフト（４６）、及び前記シュラウドから外側に延在する動翼（２２）を含むタービン（４）と共に使用するシュラウド（１０）であって、
前記ハウジングに結合し、第１の端部（１１２）、第２の端部（１１４）、及び前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する本体（１１６）を備える整列部材であって、前記第２の端部（１１４）が、前記動翼から下流の漏洩流（２４）を促進させるように構成された弧状部分（１２８）を備える、整列部材と、
前記動翼と前記本体との間に画成されるギャップ（１６）の封止を促進させるように前記本体に結合するシール（６０）と
を備える、シュラウド（１０）。
前記弧状表面（１３１）は前記ハウジングから半径方向外側に延在する、請求項１記載のシュラウド（１０）。
前記第２の端部（１１４）は一対の略直線部分（１１８、１２０、１２４、１２６）を含む、請求項１記載のシュラウド（１０）。
前記弧状部分（１２８）は、一対の略直線部分（１１８、１２０、１２４、１２６）間に延在する、請求項３記載のシュラウド（１０）。
前記略直線部分（１１８、１２０）のうちの第１のものは、前記略直線部分（１２４、１２６）のうちの第２のものに対して斜めに配向される、請求項４記載のシュラウド（１０）。
前記第２の端部（１１４）は、前記第１の端部（１１２）と前記弧状部分（１２８）との間に延在する略直線部分（１２４）を含む、請求項１記載のシュラウド（１０）。
前記第２の端部（１１４）は略直線部分（１２４）を含み、前記弧状部分（１２８）は前記第１の端部（１１２）と前記略直線部分（１１８）との間に延在する、請求項１記載のシュラウド（１０）。
前記本体（１１６）は第１の溝（１３２）及び第２の溝（１３４）を備え、前記第１の溝及び前記第２の溝は、前記第１の溝が第１の長さ（１４２）を有し、前記第２の溝が前記第１の長さより長い第２の長さ（１４９）を有するように前記本体内で画成される、請求項１記載のシュラウド（１０）。
前記第２の溝（１３４）は、前記本体（１１６）に対して第１の角度（２０４）で配向された第１の傾斜側と、前記本体に対して第２の角度（２１０）で配向された第２の傾斜側とを備え、前記第１の角度は前記第２の角度より大きい、請求項８記載のシュラウド（１０）。
ハウジング（７６）と、
前記ハウジング内に回転可能に支持されるタービンシャフト（４６）と、
前記タービンシャフトに沿って配置され、前記ハウジング内に収容される複数のタービン段（９６）と
を備えるタービン（３２）であって、各タービン段が、
前記タービンシャフトに結合するロータ（５８）であって、前記タービンシャフトから半径方向外側に延在する動翼（２２）を備えるロータ（５８）と、
前記ハウジングに結合し、第１の端部（１１２）、第２の端部（１１４）、及び、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する本体（１１６）を備えるシュラウド（１０）であって、前記第２の端部は、前記動翼から下流のノズル（２６）に向かう漏洩流（２４）を促進させるように構成された弧状部分（１２８）を含み、前記本体は、第１の溝（１３２）及び第２の溝（１３４）を備える、シュラウド（１０）と、
前記動翼と前記本体との間に画成されるギャップ（１６）の封止を促進させるように前記第１の溝及び前記第２の溝に結合するシール（６０）とを備える、
タービン（３２）。