JP7191506B2

JP7191506B2 - 改善された圧力負荷シール

Info

Publication number: JP7191506B2
Application number: JP2017174431A
Authority: JP
Inventors: ビクター・ジョン・モーガン; ジェス・エリス・バートン; リチャード・マーティン・ディシンティオ; ケビン・トーマス・マクガバン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2022-12-19
Anticipated expiration: 2037-09-12
Also published as: JP2018053892A; CN107869361A; US10830069B2; EP3299680B1; EP3299680A1; US20180087390A1; CN107869361B

Description

本明細書に開示する主題は、ガスタービンの燃焼器に関する。より具体的には、本開示は、ガスタービンの第１段ノズルを有する１つまたは複数の燃焼器移行ダクトの境界面のためのシール構成を対象とする。

ガスタービンは、典型的には、相互接続された個別の部品をいくつか含む。ガスタービンは、一般に、吸気部、圧縮部、複数の燃焼器、タービン部、および排気部を含む。吸気部は、ガスタービンに入る作動流体（例えば、空気）を浄化し、あるいは調整するための一連のフィルタ、冷却コイル、水分分離器、および／または他の装置を含んでもよい。作動流体は、吸気部から圧縮機部へと下流に流れ、そこで運動エネルギーが作動流体に徐々に加えられ、高エネルギー状態の圧縮された作動流体が生成される。圧縮された作動流体は、燃料供給源からの燃料と混合されて、１つまたは複数の燃焼器内で可燃混合気を形成する。可燃混合気は燃焼されて高温高圧の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスはタービン部のタービンを通って流れ、そこで（運動および／または熱）エネルギーが燃焼ガスからロータブレードに伝達され、これによりシャフトが回転して仕事を産出する。例えば、タービンシャフトの回転は、圧縮機を駆動して圧縮された作動流体を生成することができる。代替的または追加的に、発電のためにシャフトがタービンを発電機に接続してもよい。タービンからの排気ガスは、排気部を通って流れ、排気部はタービンをその下流にある排気筒に接続する。排気部は、例えば、環境中に放出される前に余剰熱を排気ガスから浄化して抽出するための熱回収蒸気発生器を含んでもよい。

ガスタービンの燃焼器は、一般に、移行ダクトを介してタービン部の第１段ノズルに結合される。通常、各移行ダクトは、タービン部の入口側に隣接して配置された後方フレームを有する。後方フレームは通常２つの弓状部分を有し、弓状部分はタービンの中心軸線に対して半径方向の内側および外側であり、典型的には内側部分および外側部分と呼ばれる。後方フレームの内側部分および外側部分は、側方部分と呼ばれることが多い、半径方向に延在する直線部分によって相互接続される。内周方向シールおよび外周方向シールは、後方フレームの内側部分および外側部分とタービン部分の対応する入口との間を密封するために使用される。半径方向に配向された側部シールを隣接する後方フレームの間に配置して、１つの後方フレームの側方部分と次の後方フレームとの間の円周方向の隙間を実質的に閉じて密封することができる。

燃焼器の後方フレームと第１段ノズルとの間の内側シールおよび外側シールは、通常、後方フレームまたは第１段ノズルの一方に装着され、機械的にそれと密封係合するように付勢される。このようなシールは、後方フレームまたは第１段ノズルの他方との密封係合するように圧力付勢されてもよい。その結果、シュートリークがシールを迂回することを可能にする異なる軸方向位置に２つの異なる密封係合が存在する。ガスタービンは、通常、炭化水素燃料を燃焼させ、窒素酸化物（ＮＯ_x）および一酸化炭素（ＣＯ）などの大気汚染排出物を生成する。したがって、内側シールおよび外側シールの１つまたは複数を迂回するリークにより、移行ダクトを通って燃焼器から第１段ノズルへ流れる作動流体（例えば、圧縮空気および／または燃焼ガス）の漏れが発生するおそれがあり、これにより性能が低下し、大気汚染物質の排出量が変化する可能性がある。

米国特許第９１１５５８５号明細書

態様および利点は、以下の説明に記載されているか、以下の説明から明らかになり得るか、または実践により学び得る。

当該技術分野では、ガスタービンの様々な部品間の密封接続の改善が望まれている。特に、作動流体の大気中への損失、および／または排出物の大気中への流出の減少または削減を容易にする、ガスタービンおよび関連するシール構成が有利であろう。

本開示の一実施形態は、第１の構成要素と第２の構成要素との間を密封するためのシール構成を対象とし、シール構成は、可撓性シール要素を含むシールを含み、可撓性シール要素は、中間部分と、中間部分の一方の側の第１の外側部分と、中間部分の他方の側の第２の外側部分と、を含み、中間部分は、第１段ノズルおよび後方フレームに対して機械的に負荷され、第１の外側部分および第２の外側部分は、後方フレームおよび第１段ノズルに対して圧力負荷される。

別の実施形態は、ガスタービンを対象とする。ガスタービンは、圧縮機と、タービンと、燃焼器と、燃焼器からタービンの第１段ノズルへの流路を画定する移行ダクトであって、上流側端部と、下流側端部と、移行ダクトの下流側端部を円周方向に取り囲む後方フレームと、を含む移行ダクトと、後方フレームと第１段ノズルとの間のシールであって、可撓性シール要素を含むシールと、を含み、可撓性シール要素は、中間部分と、中間部分の一方の側の第１の外側部分と、中間部分の他方の側の第２の外側部分と、を含み、中間部分は、第１段ノズルおよび後方フレームと密封係合するように機械的に付勢され、第１の外側部分は、圧縮機によって生成される圧縮された作動流体からの圧力下で後方フレームと密封係合するように構成され、第２の外側部分は、圧縮機によって生成される圧縮された作動流体からの圧力下で第１段ノズルと密封係合するように構成される。

当業者であれば、本明細書の検討において、このような実施形態の特徴および態様などをよりよく理解するであろう。

様々な実施形態の完全かつ実施可能な開示は、その最良の形態の当業者に対する開示を含めて、以下の添付の図面の参照を含む、本明細書の以降の部分でより詳細に述べられる。

本開示の様々な実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの概略図を示す。少なくとも１つの実施形態による、燃焼器と第１段ノズルとの間の移行ダクトの断面図である。本開示の様々な実施形態を組み込むことができる円周方向に隣接する後方フレームの斜視図である。少なくとも１つの実施形態による例示的なシール構成の断面図である。少なくとも１つの実施形態による例示的な円周方向に配向されたシールの断面図である。少なくとも１つの実施形態による例示的な円周方向に配向されたシールの断面図である。少なくとも１つの実施形態による例示的な円周方向に配向されたシールの断面図である。少なくとも１つの実施形態による例示的な円周方向に配向されたシールの断面図である。少なくとも１つの実施形態による例示的な円周方向に配向されたシールの断面図である。少なくとも１つの実施形態による例示的なシール構成の断面図である。

次に、本開示の実施形態を提示するために詳細に参照し、その１つまたは複数の例を添付図面に示す。詳細な説明では、図面において特徴を示すために数字および文字の符号を使用する。図面および説明における類似のまたは同一の符号は、本開示の類似のまたは同一の部分を指すために使用されている。

本明細書において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成部品と別の構成部品とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成部品の位置または重要性を示すことを意図しない。「上流」（または「前方」）および「下流」（または「後方」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流側」は流体が流れてくる方向を指し、「下流側」は流体が流れていく方向を指す。「半径方向」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に平行および／または整列する相対的な方向を指し、「円周方向」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線の周りに延在する相対的な方向を指す。

本明細書で使用する用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定するものではない。本明細書で用いられるように、文脈で別途明確に指示しない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」は複数形も含むものとする。「備える、含む、有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、および／または「備える、含む、有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または部品の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、部品、および／またはそれらのグループの存在、または追加を排除するものではないことが、さらに理解されるであろう。

各例は、限定ではなく、説明のために提供される。実際、本発明の範囲または趣旨を逸脱することなく、修正および変形が可能であることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または説明された特徴を別の実施形態で使用し、さらに別の実施形態を得ることができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲に入るそのような改変および変形を包含することを意図している。本開示の例示的な実施形態は、説明のために陸上発電用ガスタービン燃焼器に関連して一般的に説明されるが、当業者であれば、本開示の実施形態が、任意の型または形態のターボ機械用燃焼器に適用でき、請求項に具体的に記載されていない限り、陸上発電用ガスタービンの燃焼器または燃焼システムに限定されないことが容易に理解されよう。

ここで図面を参照すると、図１は、本発明の様々な実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービン１０の概略図を示している。図示するように、ガスタービン１０は、吸気部１２、吸気部１２の下流に配置された圧縮機１４、圧縮機１４の下流に配置された少なくとも１つの燃焼器１６、燃焼器１６の下流に配置されたタービン１８、およびタービン１８の下流に配置された排気部２０を概して含む。さらに、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に連結する１つまたは複数のシャフト２２を含んでもよい。

動作中、空気２４は吸気部１２を通って圧縮機１４に流れ、そこで空気２４が次第に圧縮され、これにより圧縮空気２６が燃焼器１６に供給される。圧縮空気２６の少なくとも一部は、燃焼器１６内で燃料２８と混合され、燃焼されて燃焼ガス３０を生成する。燃焼ガス３０は、燃焼器１６からタービン１８に流れ、（運動および／または熱）エネルギーが燃焼ガス３０からロータブレード（図示せず）に伝達され、これによりシャフト２２が回転する。機械的回転エネルギーは、その後に、圧縮機１４への動力の供給、および／または発電などの様々な目的のために使用されてもよい。次いで、タービン１８を出る燃焼ガス３０は、排気部２０を介してガスタービン１０から排気されてもよい。

図２に示すように、燃焼器１６は、圧縮機吐出ケーシングなどの外側ケーシング３６によって少なくとも部分的に取り囲まれてもよい。外側ケーシング３６は、移行ダクト３２などの燃焼器１６の様々な部品を少なくとも部分的に取り囲む高圧プレナム３４を少なくとも部分的に画定することができる。高圧プレナム３４は、圧縮機１４（図１）と流体連通して、そこから圧縮空気２６を受け取ることができる。図２に示すように、燃焼器１６は、後方フレーム１００を含む移行ダクト３２を介してタービン１８の第１段ノズル５００に接続されてもよい。移行ダクト３２は、流路Ｐを画定する。また、図２には、タービン１８の中心軸Ａも示されており、中心軸Ａは、軸Ａに実質的に平行な、および／またはそれに沿う軸方向と、軸Ａに垂直な半径方向と、軸Ａの周りに延在する円周方向と、を規定する。

ここで図３を参照すると、円周方向に配置された１対の移行ダクト３２が示されており、各ダクトはそれぞれの下流側端部を取り囲む後方フレーム１００を有する。図３に示すように、いくつかの実施形態では、後方フレームは内側部分１０２および外側部分１０４を有していてもよく、内側部分１０２と外側部分１０４との間に半径方向に延在する、１対の対向する側方部分１０６および１０８を有していてもよい。また、図３には、各後方フレーム１００の内側部分１０２および外側部分１０４にそれぞれ配置された、内側シール２００および外側シール３００が示されている。後方フレーム１００は、内側シール２００および／または外側シール３００、特にそれの剛性フレーム２１０または３１０をそれぞれ受け入れるためのノッチまたはスロット１１０（例えば、図４～図１０を参照）を含むことができる。図４～図１０に示すようないくつかの実施形態では、内側シール２００および外側シール３００の両方、ならびに隣接する後方フレーム１００間に設けることができる半径方向に配向された側部シール４００（例えば、図４および図１０を参照）を受け入れるために、ノッチ１１０は、後方フレーム１００の外周部の周りに完全に延在することができる（例えば、ノッチ１１０は、側方部分１０６、１０８、ならびに内側部分１０２および外側部分１０４を通って連続していてもよい）。いくつかの実施形態では、シール２００、３００、４００の各々に別々のスロットまたはノッチを設けることも可能である。

図３に示す例示的な実施形態では、内側シール２００および外側シール３００は円周方向に配向されており、各内側シール２００は、隣接する後方フレーム１００上の他の内側シール２００と円周方向に整列し、各外側シール３００は、隣接する後方フレーム１００上の他の外側シール３００と円周方向に整列している。したがって、内側シール２００および外側シール３００は、集合的に円周方向に配向されたシールと呼ぶことができる。図３に示すように、後方フレーム１００はまた、半径方向に延在する側方部分１０６、１０８を含むことができ、側方部分１０６、１０８と内側部分１０２との交差は内側角部１２０、１２２を画定し、側方部分１０６、１０８と外側部分１０４との交差は外側角部１３０、１３２を画定する。後方フレーム１００と、後方フレーム１００に配置された内側シール２００および外側シール３００との間に、半径方向に配向された側部シール４００（例えば、図４および図１０を参照）を配置することができる。

本明細書の説明では、後方フレーム１００、第１段ノズル５００、およびシール２００、３００、４００の特定の特徴を、内側部分１０２／内側シール２００および外側部分１０４／外側シール３００の一方または他方を参照して説明するが、それにもかかわらず、当業者であれば、このような特徴は、内側部分１０２および／または外側部分１０４のいずれかまたは両方に付随し得ることが理解されるであろう。

図４は、例示的な円周方向に配向されたシールを示し、図４に示す実施例などのいくつかの実施形態では、可撓性シール要素２０２および剛性フレーム２１０を含む内側シール２００であってもよい。いくつかの実施形態では、可撓性シール要素２０２は、中間部分２０４と、中間部分２０４の一方の側の第１の外側部分２０６と、中間部分２０４の他方の側の第２の外側部分２０８と、を含むことができる。可撓性シール要素２０２は、自由に屈曲して、両端（例えば、第１の外側部分２０６および第２の外側部分２０８）上を移動しながら、中間に（例えば、中間部分２０４に）保持することができる。これにより、中間部分２０４は、第１段ノズル５００および後方フレーム１００に対して機械的に負荷され得る。例えば、図４に示すようないくつかの実施形態では、可撓性シール要素２０２は、可撓性シール要素２０２の中間部分２０４で剛性フレーム２１０に溶接されてもよい。図４に示すように、いくつかの実施形態では、剛性フレーム２１０は、後方フレーム１００に対して付勢するＤシール２１２と、第１段ノズル５００に対して付勢するように、すなわち負荷をかけるように、可撓性シール要素２０２を軸方向前方にシフトさせる屈曲部２１４と、を含むことができる。

図２に示すように、移行ダクト３２とタービン１８との間の接続は、高圧プレナム３４内にある。結果として、例えば図４に示すように、第１の外側部分２０６および第２の外側部分２０８が拘束されていない、すなわち剛性フレーム２１０に機械的に固定されていないいくつかの実施形態では、加圧空気２６（例えば、図２を参照）は、第１の外側部分２０６および第２の外側部分２０８の両方を付勢して、第１段ノズル５００および後方フレーム１００と密封係合することができる、すなわち、第１の外側部分２０６および第２の外側部分２０８は、後方フレーム１００および第１段ノズル５００に対して圧力負荷される。

他の実施形態では、図４に内側シール２００として示す円周方向に配向されたシールは、さらにまたは代わりに、同様の特徴を有する外側シール３００であってもよい。

例えば図４に示す内側シール２００および／または図５～図１０に示す外側シール３００などの円周方向に配向されたシール２００、３００、および特にその可撓性シール要素２０２／３０２は、主として布材料で構成することができ、それは適切な金属材料、例えば合金Ｌ６０５の織られたメッシュ布であってもよい。可撓性シール要素２０２の材料は、積層することができ、例えば、図４に示すように、単一シートの布材料をそれ自体の上に折り畳むことができ、および／または布材料の複数の層を互いに溶接することができる。

いくつかの実施形態では、例えば図４および図１０に示すように、円周方向に配向されたシール２００または３００は、第１のシールおよび第２のシールであってもよく、それは側部シール４００も設けられるように半径方向に配向することができる。側部シール４００は、後方フレーム１００を越えて半径方向に延在する延長部４０２および／または４０４を含むことができる。例えば、図４に示すように、側部シール４００は、後方フレーム１００を越えて半径方向内方に延在する延長部４０２を含むことができ、例えば高圧プレナム３４内の圧縮空気２６の圧力によって、延長部４０２を内側シール２００に対して付勢することができる。図１０に示す別の例では、側部シール４００は、延長部４０２の代わりにまたは延長部４０２に加えて、延長部４０４を含むことができ、延長部４０４は、後方フレーム１００を越えて半径方向外方に延在し、例えば、高圧プレナム３４内の圧縮空気２６の圧力によって、外側シール３００に対して付勢され得る。すなわち、側部シール４００は、隣接する後方フレーム１００のノッチ１１０内（または側部シールスロット内）に一般的に拘束されてもよいが、延長部４０２および／または４０４が圧力負荷され得るように、側部シールスロット（またはノッチ１１０の側方部分）を越えて延在する１つまたは複数の延長部４０２および／または４０４を設けることができる。

図５に示すように、いくつかの実施形態では、シールは外側シール３００であってもよい。図４に示す例と同様に、図５は例示的な実施形態を示しており、外側シール３００は剛性フレーム３１０と可撓性シール要素３０２とを含み、次に可撓性シール要素３０２は中間部分３０４、第１の外側部分３０６、および第２の外側部分３０８を含む。可撓性シール要素３０２の中間部分３０４は、締結具３１４によって剛性フレーム３１０に接続され、締結具３１４は、例えば図５に示すようなピンであってもよい。可撓性シール要素３０２の中間部分３０４は、剛性フレーム３１０とノッチ１１０との間に配置されたＤシール３１２によって後方フレーム１００に対して機械的に付勢することができるので、Ｄシール３１２は、中間部分３０４と剛性フレーム３１０との間の接続を介して間接的に可撓性シール要素３０２の中間部分３０４を後方フレーム１００に対して付勢する。可撓性シール要素３０２の中間部分３０４はまた、図５に示すコイルばね３１６などの付勢部材によって、後方フレーム１００および第１段ノズル５００に対して機械的に負荷をかけることもできる。図５に示すように、第１の外側部分３０６および第２の外側部分３０８が締結具３１４によって拘束されないいくつかの実施形態では、加圧空気２６（例えば、図２を参照）は、第１の外側部分３０６および第２の外側部分３０８の両方を付勢して、第１段ノズル５００および後方フレーム１００と密封係合することができる、すなわち、第１の外側部分３０６および第２の外側部分３０８は、後方フレーム１００および第１段ノズル５００に対して圧力負荷される。図５に示す実施形態の特徴は、外側シール３００の代わりにまたは外側シール３００に加えて、内側部分１０２の上にまたは内側部分１０２に付随して内側シール２００に組み込むことができるが、それは、図４に示す実施形態の特徴が、内側シール２００の代わりにまたはそれに加えて、外側部分１０４の上にまたは外側部分１０４に付随して外側シール３００に組み込むことができるのと同様である。

ここで図６を参照すると、剛性フレーム３１０および剛性フレーム３１０の延長部３１１を含む外側シール３００を有する例示的な実施形態が示されている。図６に示すようないくつかの実施形態では、剛性フレーム延長部３１１を可撓性シール要素３０２の中間部分３０４に、例えば溶接によって接続して、図４に示す内側シール２００の屈曲部２１４と同様に、可撓性シール要素３０２を後方フレーム１００および／または第１段ノズル５００に対して機械的に負荷することができる。同時に、外側部分３０６、３０８は、例えば高圧プレナム３４内の圧縮空気２６の影響下で（圧縮空気２６および高圧プレナム３４は、例えば図２に見ることができる）圧力負荷されてもよい。

図７は、上述の図６の例と同様に、剛性フレーム３１０が延長部３１１を含む例示的な実施形態を示す。図７に示す実施形態は、可撓性シール要素３０２の中間部分３０４を剛性フレーム３１０に接続するピボット接合部３２０、３２２をさらに含む。図７に示すように、ピボット接合部は、可撓性シール要素３０２上のボール３２２と、剛性フレーム延長部３１１上のソケット３２０と、を含む。代替的な実施形態では、ボール３２２を剛性フレーム延長部３１１に設けることができ、ソケット３２０を可撓性シール要素３０２に設けることができる。

図８に示す別の例示的な実施形態では、外側シールが板ばね３１６の形態の付勢部材３１６を含み、板ばね３１６は、可撓性シール要素３０２の中間部分３０４を剛性フレーム３１０に接続し、第１段のノズル５００および後方フレーム１００に対して可撓性シール要素３０２の中間部分３０４を機械的に負荷する。

図９に示す別の例示的な実施形態では、外側シールがねじりばね３１６の形態の付勢部材３１６を含み、ねじりばね３１６は、可撓性シール要素３０２の中間部分３０４を剛性フレーム３１０に接続し、第１段のノズル５００および後方フレーム１００に対して可撓性シール要素３０２の中間部分３０４を機械的に負荷する。

上述のように、図１０に示す例示的な実施形態では、側部シール４００は、延長部４０４が拘束されず、外側シール３００に対して圧力負荷することができるように、後方フレーム１００を超えて半径方向外方に延在する延長部４０４を含む。

図４～図１０に示す様々な実施形態を通して、剛性フレーム２１０または３１０は、その任意の下位部品（例えば、屈曲部２１４または延長部３１１）を含み、対応する内側部分１０２または外側部分１０４と円周方向に同一の広がりを有することができる（内側部分１０２および外側部分１０４の円周方向の広がりは、例えば図３に見ることができる）。あるいは、剛性フレーム２１０または３１０はセグメント化されてもよく、例えば、可撓性シール要素２０２、３０２は対応する内側部分１０２および外側部分１０４とほぼ円周方向に同一の広がりを有しているが、剛性フレーム２１０または３１０は、内側シール２００および外側シール３００の円周方向の広がりに沿って不連続性を有することができ、様々なシール２００、３００、および／または４００に対して圧縮空気２６の流れを増加させることができる。

本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。例えば、内側シールに関連する上述の例示的な説明は、内側シールだけでなく、またはその代わりに、１つまたは複数の外側シールで実施することもできるが、外側シールに関する上述の他の例示的な説明も、代わりにまたは同様に１つまたは複数の内側シールで実施することができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、あるいは特許請求の範囲の文言との実質的な相違がない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。

１０ガスタービン
１２吸気部
１４圧縮機
１６燃焼器
１８タービン
２０排気部
２２シャフト
２４空気
２６圧縮空気／加圧空気
２８燃料
３０燃焼ガス
３２移行ダクト
３４高圧プレナム
３６外側ケーシング
１００後方フレーム
１０２内側部分
１０４外側部分
１０６側方部分
１０８側方部分
１１０ノッチ
１２０内側角部
１２２内側角部
１３０外側角部
１３２外側角部
２００内側シール
２０２可撓性シール要素
２０４中間部分
２０６第１の外側部分
２０８第２の外側部分
２１０剛性フレーム
２１２Ｄシール
２１４屈曲部
３００外側シール
３０２可撓性シール要素
３０４中間部分
３０６第１の外側部分
３０８第２の外側部分
３１０剛性フレーム
３１１剛性フレーム延長部
３１２Ｄシール
３１４締結具
３１６付勢部材／板ばね／コイルばね／ねじりばね
３２０ピボット接合部／ソケット
３２２ピボット接合部／ボール
４００側部シール
４０２延長部（内側）
４０４延長部（外側）
５００第１段ノズル
Ａ中心軸
Ｐ流路

Claims

ガスタービンの燃焼器に用いられるシール構成であって、
ノッチ（１１０）を画定する第１の構成要素と第２の構成要素との間を密封するためのシール構成であって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素が軸方向にそって配置され、
前記第１の構成要素の前記ノッチ（１１０）内に延びる剛性フレーム（２１０）と、
上流面を備える可撓性シール要素（２０２、３０２）を含み、前記軸方向に垂直な半径方向に対して傾斜した方向に延びるシールであって、前記可撓性シール要素（２０２、３０２）は、前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記上流面のみが前記剛性フレーム（２１０）と接触するように前記剛性フレーム（２１０）に接続された中間部分（２０４、３０４）と、前記中間部分（２０４、３０４）の一方の側の第１の外側部分（２０６、３０６）と、前記中間部分（２０４、３０４）の他方の側の第２の外側部分（２０８、３０８）と、を含む、シールを含み、
前記中間部分（２０４、３０４）は、前記第１の構成要素および前記第２の構成要素に対して機械的に負荷され、前記第１の外側部分（２０６、３０６）は、前記第１の構成要素に対して移動可能に圧力負荷され、前記第２の外側部分（２０８、３０８）は、前記第２の構成要素に対して移動可能に圧力負荷され、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素は互いに接触しない、シール構成。
前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記中間部分（２０４、３０４）は、前記剛性フレーム（２１０）に溶接されている、請求項１に記載のシール構成。
前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記中間部分（２０４、３０４）を前記剛性フレーム（２１０）に接続するピボット接合部（３２０、３２２）をさらに含む、請求項１または２に記載のシール構成。
前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記中間部分（２０４、３０４）を前記剛性フレーム（２１０）に接続する付勢部材（３１６）をさらに含む、請求項１乃至３のいずれかに記載のシール構成。
前記付勢部材（３１６）は板ばねまたはコイルばねである、請求項４に記載のシール構成。
前記付勢部材（３１６）は、ピンと、前記ピンを取り囲むコイルばねと、を含む、請求項４に記載のシール構成。
前記第１の構成要素は、ガスタービン（１０）の移行ダクト（３２）の後方フレーム（１００）であり、
前記第２の構成要素は、前記ガスタービン（１０）の第１段ノズル（５００）であり、
前記シールは円周方向に配向された第１のシールであり、前記シール構成は第２のシールをさらに含み、前記第２のシールは半径方向に配向され、前記第２のシールは前記第１の構成要素を越えて半径方向に延在する延長部（４０２、４０４）を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載のシール構成。
前記第２のシールの前記延長部（４０２、４０４）は、前記第１のシールに対して圧力負荷される、請求項７に記載のシール構成。
ガスタービン（１０）であって、
圧縮機（１４）と、
タービン（１８）と、
燃焼器と、
前記燃焼器から前記タービン（１８）の第１段ノズル（５００）への軸方向に延びる流路を画定する移行ダクト（３２）であって、上流側端部と、下流側端部と、前記移行ダクト（３２）の前記下流側端部を円周方向に取り囲む後方フレーム（１００）と、を含み、前記後方フレーム（１００）は、前記後方フレーム（１００）の周囲の少なくとも一部の周りに延びるノッチ（１１０）を含む移行ダクト（３２）と、
前記後方フレーム（１００）と前記第１段ノズル（５００）との間のシールであって、上流面を備える可撓性シール要素（２０２、３０２）を含み、前記軸方向に垂直な半径方向に対して傾斜した方向に延びるシールと、を含み、前記可撓性シール要素（２０２、３０２）は、中間部分（２０４、３０４）と、前記中間部分（２０４、３０４）の一方の側の第１の外側部分（２０６、３０６）と、前記中間部分（２０４、３０４）の他方の側の第２の外側部分（２０８、３０８）と、前記後方フレーム（１００）に取り付けられた剛性フレーム（２１０）と、
を含み、
前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記中間部分（２０４、３０４）は、前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記上流面のみが前記剛性フレーム（２１０）と接触するように、前記剛性フレーム（２１０）に接続され、
前記剛性フレーム（２１０）は、半径方向に前記ノッチ（１１０）内に延び、
前記中間部分（２０４、３０４）は、前記第１段ノズル（５００）および前記後方フレーム（１００）と密封係合するように機械的に付勢され、前記第１の外側部分（２０６、３０６）は、前記圧縮機（１４）によって生成される圧縮された作動流体からの圧力下で前記後方フレーム（１００）と移動可能に密封係合するように構成され、前記第２の外側部分（２０８、３０８）は、前記圧縮機（１４）によって生成される圧縮された作動流体からの圧力下で前記第１段ノズル（５００）と移動可能に密封係合するように構成される、ガスタービン（１０）。
前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記中間部分（２０４、３０４）は、前記剛性フレーム（２１０）に溶接されている、請求項９に記載のガスタービン（１０）。
前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記中間部分（２０４、３０４）を前記剛性フレーム（２１０）に接続するピボット接合部（３２０、３２２）をさらに含む、請求項１０に記載のガスタービン（１０）。
前記可撓性シール要素（２０２、３０２）の前記中間部分（２０４、３０４）を前記剛性フレーム（２１０）に接続する付勢部材（３１６）をさらに含む、請求項９乃至１１のいずれかに記載のガスタービン（１０）。
前記付勢部材（３１６）は板ばねまたはコイルばねである、請求項１２に記載のガスタービン（１０）。
前記付勢部材（３１６）は、ピンと、前記ピンを取り囲むコイルばねと、を含む、請求項１２に記載のガスタービン（１０）。
前記シールは円周方向に配向された第１のシールであり、前記ガスタービン（１０）は、第２のシールをさらに含み、前記第２のシールは半径方向に配向され、前記第２のシールは前記後方フレーム（１００）を越えて半径方向に延在する延長部（４０２、４０４）を含む、請求項９乃至１４のいずれかに記載のガスタービン（１０）。
前記第２のシールの前記延長部（４０２、４０４）は、前記圧縮機（１４）によって生成される圧縮された作動流体からの圧力下で前記第１のシールと密封係合するように構成される、請求項１５に記載のガスタービン（１０）。