JP7362287B2 - 連続的に湾曲したライナセグメントを有する一体型燃焼器ノズル - Google Patents

Description

政府による資金提供の記載
本開示の主題は、米国エネルギー省によって付与された契約番号ＤＥ－ＦＥ００２３９６５に基づいて米国政府の支援を受けて行われた。政府は、本発明の一定の権利を有する。

本開示は、一般に、ガスタービンの分野に関し、より具体的には、環状燃焼器内に別々の燃焼ゾーンを画定し、タービンセクションに入る流れを加速する一体型燃焼器ノズルに関する。一体型燃焼器ノズルには、環状燃焼器への設置および環状燃焼器からの取り外しを容易にするために連続的に湾曲したライナセグメントが設けられる。

ガスタービンシステムなどのいくつかの従来のターボ機械は、電力を生成するために利用される。一般に、ガスタービンシステムは、圧縮機と、１つまたは複数の燃焼器と、タービンとを含む。空気は、その入口を介して圧縮機に引き込まれることができ、そこで空気は、多段の回転ブレードおよび静止ノズルを通過することによって圧縮される。圧縮空気は、１つまたは複数の燃焼器に導かれ、そこで燃料が導入され、そして燃料／空気混合物が点火されて燃焼され、燃焼生成物を形成する。燃焼生成物は、タービンの動作流体として機能する。

次いで、動作流体は、タービンの流体流路を通って流れ、流路は、各組の回転ブレードおよび各対応する組の静止ノズルがタービン段を画定するように、複数の回転ブレードと回転ブレードの間に配置された複数の静止ノズルとの間に画定されている。複数の回転ブレードがガスタービンシステムのロータを回転させると、ロータに結合された発電機は、ロータの回転から電力を生成することができる。タービンブレードの回転はまた、ロータに結合される圧縮機ブレードの回転を引き起こす。

近年、タービンノズルの第１段が燃焼缶の後方端部と一体化されている缶－環状燃焼システムを設計するための努力がなされている。そのような努力は、流れがタービンセクションに入るときに流れを加速および旋回させる、いわゆる「遷移ノズル」をもたらした。

最近になって、開発努力は遷移ノズル技術を環状燃焼システムに適用し、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２０１７－０２７６３９号に記載されているようにセグメント化環状燃焼システムの創出をもたらした。セグメント化環状燃焼システムでは、内側ライナシェルと外側ライナシェルとが個々のモジュールに円周方向にセグメント化され、燃料噴射パネルのアレイが環状燃焼器の内側ライナシェルセグメントと外側ライナシェルセグメントとの間に延び、「一体型燃焼器ノズル」と呼ばれる一組のユニットを形成する。環状燃焼器内の隣接する対の一体型燃焼器ノズルの間には、複数の燃焼ゾーンが画定される。一体型燃焼器ノズルは、前縁がない翼形部のような形状をしており、各一体型燃焼器ノズルの後縁（後方端部）は、タービンへの燃焼ガスの流れを旋回および加速することが可能なタービンノズルを画定する。

そのような燃焼システムの性能を最適化するために、内側ライナシェルセグメントおよび外側ライナシェルセグメントに沿って隣接する一体型燃焼器ノズルの間をシールすることが必要である。これらの構成要素をシールするための初期の努力は、ライナシェルセグメントの周縁に沿ってシールスロット内に円周方向に設置された複数の直線シールに依存していた。この設置方法は、特に小さなシール構成要素では、後続の一体型燃焼器ノズルの設置中にシールの位置を維持することと、後続の一体型燃焼器ノズルを設置したときにシールがつぶれる（または損傷する）ことを防止することの両方において困難であることがわかった。さらに、設置中にシールのうちの１つが位置ずれした場合、技術者は、タービン内から回収するという困難な作業に直面した。

従来のシール努力における別の問題は、シールが一体型燃焼器ノズルの軸方向長さにわたって端から端まで設置されると、シールの軸方向セグメントの間に漏れが生じることである。そのような漏れは、冷却または燃焼などの他の目的に使用可能な空気流の量を減らしてしまう。

最後に、一体型燃焼器ノズルのドッグレッグ形状および従来のシール努力は、単一の一体型燃焼器ノズルを取り外すことは困難であった。一体型燃焼器ノズルの軸方向長さに沿って端から端まで複数のシールが設置されているため、シールを軸方向に取り外すことは不可能であった。その結果、一体型燃焼器ノズルを円周方向に強制的に移動させることによって一体型燃焼器ノズルを「扇形に広げる」必要があり、取り外すべき一体型燃焼器ノズルを一体型燃焼器ノズルのアレイ内のその入れ子位置から外す必要があった。

米国特許出願公開第２０１７／０２９９１８７Ａ１号

一体型燃焼器ノズルは、内側ライナセグメントと、外側ライナセグメントと、内側および外側ライナセグメントの間に半径方向に延びるパネルとを含む。パネルは、前方端部と、後方端部と、前方端部から後方端部に軸方向に延びる側壁とを含む。後方端部は、前方端部から円周方向にオフセットした後縁を有するタービンノズルを画定する。内側ライナセグメントは、一対のシール面を有し、その各々は、円周方向に第１の連続的な湾曲を画定する。外側ライナセグメントは、一対のシール面を有し、その各々は、円周方向に第２の連続的な湾曲を画定する。場合によっては、湾曲は、円周方向に単調である。そのような一体型燃焼器ノズルのアレイを含むセグメント化環状燃焼器もまた、提供される。

具体的には、本明細書で提供される一態様によれば、一体型燃焼器ノズルは、内側ライナセグメントと、内側ライナセグメントの反対側に配置された外側ライナセグメントと、内側ライナセグメントと外側ライナセグメントとの間に半径方向に延びるパネルであって、パネルは、前方端部、後方端部、前方端部から後方端部に軸方向に延びる第１の側壁、および第１の側壁の反対側にあり、前方端部から後方端部に軸方向に延びる第２の側壁を有し、後方端部は、前方端部から円周方向にオフセットした後縁を有するタービンノズルを画定するパネルとを含み、内側ライナセグメントは、第１の側壁に近接する第１のシール面、および第２の側壁に近接する第２のシール面を有し、第１のシール面および第２のシール面の各々は、円周方向に第１の連続的な湾曲を画定し、外側ライナセグメントは、第１の側壁に近接する第３のシール面、および第２の側壁に近接する第４のシール面を有し、第３のシール面および第４のシール面の各々は、円周方向に第２の連続的な湾曲を画定する。

本明細書で提供される別の態様によれば、セグメント化環状燃焼器は、各々が同一である、一体型燃焼器ノズルの円周方向アレイを備え、各一体型燃焼器ノズルは、内側ライナセグメントと、内側ライナセグメントの反対側に配置された外側ライナセグメントと、内側ライナセグメントと外側ライナセグメントとの間に半径方向に延びるパネルであって、パネルは、前方端部、後方端部、前方端部から後方端部に軸方向に延びる第１の側壁、および第１の側壁の反対側にあり、前方端部から後方端部に軸方向に延びる第２の側壁を有し、後方端部は、前方端部から円周方向にオフセットした後縁を有するタービンノズルを画定するパネルとを備え、内側ライナセグメントは、第１の側壁に近接する第１のシール面、および第２の側壁に近接する第２のシール面を有し、第１のシール面および第２のシール面の各々は、円周方向に第１の連続的な湾曲を画定し、外側ライナセグメントは、第１の側壁に近接する第３のシール面、および第２の側壁に近接する第４のシール面を有し、第３のシール面および第４のシール面の各々は、円周方向に第２の連続的な湾曲を画定する。

本明細書は、当業者を対象として、本システムおよび方法の完全かつ可能な開示を、それを使用する最良の形態を含んで記載する。本明細書は、添付の図を参照する。

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機能ブロック図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による、図１のガスタービンの燃焼セクションとして使用することができる、例示的なセグメント化環状燃焼器の上流図である。 従来の設計による、３つの燃料噴射モジュールが装着される（図２のセグメント化環状燃焼器の）３つの円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズルの下流斜視図である。 本開示による、シールの前方端部を示す第１の吹き出しバブルおよびシール凹部を示す第２の吹き出しバブルを含む、２つの円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズルの俯瞰斜視図である。 本開示の一態様による、対称的なシール凹部を示す第１の吹き出しおよび非対称的なシール凹部を示す第２の吹き出しを含む、不均一幅の凹部に配置された均一幅のシールの概略図である。 本開示の別の態様による、第１の幅を有するシールの一部を示す第１の吹き出しおよび第１の幅とは異なる第２の幅を有するシールの一部を示す第２の吹き出しを含む、均一幅の凹部に配置された不均一幅のシールの概略図である。 本開示による、内側ライナシールの後方端部スロットを示す第１の吹き出しバブルおよび外側ライナシールの後方端部スロットを示す第２の吹き出しバブルを含む、図４の一体型燃焼器ノズルのうちの１つの側面斜視図である。 本一体型燃焼器ノズルと共に使用することができる、外側ライナシールの側面斜視図である。 図８の外側ライナシールの俯瞰平面図である。 本一体型燃焼器ノズルと共に使用することができる、内側ライナシールの側面斜視図である。 マルチプライシールを示す、図８の外側ライナシールの後方端部の概略側面図である。 アンカーが外側ライナシールを取り外すための貫通孔を画定する、図８の外側ライナシールの前方端部に取り付けられたアンカーの概略斜視図である。 アンカーが外側ライナシールを取り外すためにアンカーの上面からの窪みを画定する、図８の外側ライナシールの前方端部に取り付けられたアンカーの概略斜視図である。 アンカーが外側ライナシールを取り外すためにアンカーの底面からの窪みを画定する、図８の外側ライナシールの前方端部に取り付けられたアンカーの概略斜視図である。 本開示の一態様による、アンカー内に設置された図８の外側ライナシールの前方端部の概略斜視図である。 図１５の外側ライナシールおよびアンカーの概略断面側面図である。 本開示の別の態様による、シールスロットの前方端部内に設置された、図１５の外側ライナシールおよびアンカーの概略断面側面図である。 そのうちの１つが部分的に取り外されている、３つの円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズルの前方から後方を見た斜視図である。 一体型燃焼器ノズルのうちの１つがさらに取り外されている、内側ライナセグメントから見た、図１８の一体型燃焼器ノズルの内側から外側を見た斜視図である。 一体型燃焼器ノズルの後方端部から見た、図１８の一体型燃焼器ノズルの後方から前方を見た斜視図である。 一体型燃焼器ノズルのうちの１つが完全に取り外されている、図１８の一体型燃焼器ノズルの前方から後方を見た斜視図である。

以下、本開示の様々な実施形態について詳しく説明するが、その１つまたは複数の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を使用する。図面中および説明中の同様または類似の符号は、本開示の同様または類似の部品を参照するために使用されている。

現在の一体型燃焼器ノズルを明確に説明するために、本開示の範囲内の関連する機械構成要素を参照し説明するために特定の専門用語を使用する。可能な限り、一般的な業界専門用語が、用語の一般的な意味と一致する方法で使用されて用いられる。別途記載のない限り、このような専門用語は、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲と一致する広義の解釈を与えられるべきである。当業者であれば、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なるまたは重複する用語を使用して参照されることがあることを理解するであろう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素からなるものとして別の文脈を含み、かつ別の文脈で参照されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得るものは、単一の一体型部品として他の場所で参照されてもよい。

加えて、以下に記載されるように、いくつかの記述的用語が本明細書で規則的に使用され得る。「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を示すことを意図するものではない。

本明細書で使用する場合、「下流」および「上流」は、タービンエンジンを通る作動流体などの流体の流れに対する方向を示す用語である。「下流」という用語は、流体の流れの方向に対応し、「上流」という用語は、流れとは反対の方向（すなわち、流体が流れてくる方向）を指す。「前方」および「後方」という用語は、別途指定のない限り、相対的な位置を指し、「前方」は、エンジンの前方（または圧縮機）端部に向かって、または燃焼器の入口端部に向かって位置した構成要素または表面を表すために使用され、「後方」は、エンジンの後方（またはタービン）端部に向かって、または燃焼器の出口端部に向かって位置した構成要素を表すために使用される。「内側」という用語は、タービンシャフトに近接した構成要素を表すために使用され、「外側」という用語は、タービンシャフトの遠位の構成要素を表すために使用される。

多くの場合、異なる半径方向、軸方向および／または円周方向の位置にある部品を説明することが要求される。図１に示すように、「Ａ」軸は、軸方向を表す。本明細書で使用する場合、「軸方向の」および／または「軸方向に」という用語は、ガスタービンシステムの回転軸と実質的に平行な軸Ａに沿った対象物の相対的な位置／方向を指す。さらに本明細書で使用する場合、「半径方向の」および／または「半径方向に」という用語は、ただ１つの場所において軸Ａと交差する軸「Ｒ」に沿った対象物の相対的な位置または方向を指す。いくつかの実施形態では、軸Ｒは、軸Ａに実質的に垂直である。最後に、「円周方向の」という用語は、軸Ａ（例えば、軸「Ｃ」）周りの移動または位置を指す。「円周方向の」という用語は、それぞれの対象物（例えば、ロータ）の中心の周りに延びる寸法を指すことができる。

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定を意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。

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から逸脱することなく、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。このように、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるような修正および変形を包含するように意図される。

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のセグメント化環状燃焼システム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、任意の種類のターボ機械用燃焼器に適用することができ、特許請求の範囲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環状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、例示的なガスタービン１０を概略的に示す。ガスタービン１０は、一般に、入口セクション１２と、入口セクション１２の下流に配置された圧縮機１４と、圧縮機１４の下流に配置された燃焼セクション１６と、燃焼セクション１６の下流に配置されたタービン１８と、タービン１８の下流に配置された排気セクション２０とを含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に結合する１つまたは複数のシャフト２２（「ロータ」としても知られる）を含むことができる。

動作中、空気２４は、入口セクション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が燃焼セクション１６に供給される。圧縮空気２６の少なくとも一部は、燃焼セクション１６内で燃料２８と混合され、燃焼されて燃焼ガス３０を発生する。燃焼ガス３０は燃焼セクション１６からタービン１８に流れ、そこで熱および／または運動エネルギーが燃焼ガス３０からシャフト２２に取り付けられたロータブレード（図示せず）に伝達され、それによってシャフト２２を回転させる。次いで、機械的回転エネルギーは、シャフト２２に結合された発電機２１を介して、圧縮機１４に動力を供給すること、および／または電気を生成することなどの様々な目的に使用することができる。次いで、タービン１８を出る燃焼ガス３０は、排気セクション２０を介して、ガスタービン１０から排気され得る。

図２は、本開示の様々な実施形態による、燃焼セクション１６の上流（すなわち、後方から前方を見た）図を示す。図２に示すように、燃焼セクション１６は、環状燃焼システム、より具体的には、一体型燃焼器ノズル１００のアレイ（配列）がガスタービン１０の軸方向中心線３８の周りに円周方向に配置されるセグメント化環状燃焼器３６とすることができる。軸方向中心線３８は、ガスタービンシャフト２２と一致し得る。セグメント化環状燃焼システム３６は、圧縮機吐出ケーシングと呼ばれることもある、外側ケーシング３２によって少なくとも部分的に囲まれてもよい。圧縮機１４（図１）から圧縮空気２６を受け入れる圧縮機吐出ケーシング３２は、燃焼器３６の様々な構成要素を少なくとも部分的に囲む高圧空気プレナム３４を少なくとも部分的に画定することができる。圧縮空気２６は、上述のように燃焼のために、および燃焼器ハードウェアを冷却するために使用される。

セグメント化環状燃焼器３６は、一体型燃焼器ノズル１００の円周方向アレイを含む。各一体型燃焼器ノズル１００は、内側ライナセグメント１０６と、内側ライナセグメント１０６から半径方向に分離された外側ライナセグメント１０８と、内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８との間に半径方向に延びる中空または半中空のパネル１１０とを含み、したがって、「Ｉ」字形のアセンブリを概して画定する。パネル１１０は、燃焼室を流体的に分離された燃焼ゾーンの環状アレイに分離する。

セグメント化環状燃焼器３６の上流端部において、燃料噴射モジュール３００は、各対のパネル１１０の間に円周方向に、かつ内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８との間に半径方向に延びる。燃料噴射モジュール３００は、（例えば、図３に示すように）バーナ、旋回燃料ノズル（スウォズル）、または束ねられた管燃料ノズルから燃焼ゾーンに燃料／空気混合物を導入する。各燃料噴射モジュール３００は、燃料噴射モジュール３００に供給するための少なくとも１つの燃料導管を有し、これは例示の目的のために、円によって表されている。より大きな動作範囲（例えば、ターンダウン）およびより低い排出量が望まれる場合、パネル１１０はまた、燃料噴射モジュール３００によって送達される燃料／空気混合物の噴射によって形成される燃焼ゾーンの下流の１つまたは複数の段で燃料を導入することができる。

図３は、（例えば、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２０１７－０２７６３９号に記載されているように）従来の実施に従って、３つの例示的な燃料噴射モジュール１３００と組み合わされる一組の３つのそれぞれの一体型燃焼器ノズル１０００を示す。各一体型燃焼器ノズル１０００は、内側ライナセグメント１１０６と、外側ライナセグメント１１０８と、内側ライナセグメント１１０６と外側ライナセグメント１１０８との間に延びる中空または半中空の燃料噴射パネル１１１０とを含む。各燃料噴射パネル１１１０は、前方部分１１１２と、後方部分１１１４とを含む。後方部分１１１４は、従来のガスタービンにおける第１段タービンノズルの形状を画定する。前方部分１１１２と後方部分１１１４とは、一対の側壁（そのうちの一方は負圧側壁１１１８として示される）によって接続される。

すべての一体型燃焼器ノズル１０００が設置されると、それぞれの内側ライナセグメント１１０６は、燃焼室の内側境界を画定し、それぞれの外側ライナセグメント１１０８は、燃焼室の外側境界を画定する（図２に示すように）。

図３に示す例示的な実施形態では、外側ライナセグメント１１０８には、インピンジメント冷却パネル１１７８を設けることができ、これらは外側ライナセグメント１１０８から半径方向に離間し、外側ライナセグメント１１０８とそれぞれのインピンジメント冷却パネル１１７８との間のギャップと流体連通する複数のインピンジメント孔１１８２を含む。内側ライナセグメント１１０６もまた、同様に冷却することができる。

セグメント化環状燃焼システム１０３６は、複数の環状に配置された燃料噴射モジュール１３００をさらに含み、その各々は、２つの円周方向に隣接する燃料噴射パネル１１００の間に円周方向に、かつ／またはそれぞれの内側ライナセグメント１１０６と外側ライナセグメント１１０８との間に少なくとも部分的に半径方向に延びることができる。燃料噴射モジュール１３００は、軸方向に分離されたプレート１３１６、１３６０の間に画定された１つまたは複数の燃料プレナム（図示せず）を通って延びる複数の予混合管１３２２を含む束ねられた管燃料ノズルを含むことができる。従来の設計の例示的な構成では、燃料噴射モジュール１３００の複数の予混合管１３２２は、第１のサブセットの管１３５６および第２のサブセットの管１３５８に配置され得る。第１のサブセットの管１３５６および第２のサブセットの管１３５８への燃料は、燃料導管１３８２および／または１３９２を介して供給されてもよい。

もちろん、他の配置もまた、使用することができる。実際、束ねられた管燃料ノズルは、（旋回燃料ノズルまたはスウォズルのような）任意の種類の燃料ノズルまたはバーナで置き換えられてもよい。

内側ライナセグメント１１０６と外側ライナセグメント１１０８との間に半径方向に延びる燃料噴射パネル１１１０は、前方端部１１１２から後方端部１１１４に円周方向に湾曲してタービンセクション１８への燃焼生成物３０の流れを旋回および加速する形状を有する。加えて、燃料噴射パネル１１１０は、燃料噴射パネル１１１０の前方端部１１１２が後方端部１１１４よりも大きな高さを有するように、半径方向に高さの差があってもよい。

従来の設計の内側および外側ライナセグメント１１０６、１１０８は、燃料噴射パネル１１１０の湾曲形状を概して反映するようにドッグレッグ形状で構成され、各ライナセグメント１１０６、１１０８の隣接するシール面（例えば、１１２２ａ、１１２２ｂ）は、互いに対して斜めの角度で配置される。そのような構成は、隣接する内側ライナセグメント１１０６の間および隣接する外側ライナセグメント１１０８の間の接合部１１２２に沿ったシールを困難にする。

図３に示す従来の構成では、シール面１１２２ａ、１１２２ｂには、シール面１１２２ａ、１１２２ｂの長さに実質的に沿って延び、隣接するライナセグメント１１０６および／または１１０８の間の接合部１１２２をシールするためにその中に複数の直線シール構成要素（図示せず）が端から端まで設置されるＣ字形スロット、または開放チャネルが設けられる。複数のシールの使用は、単一の構成要素のシールと比較して、例えば、シール構成要素の間でより大きな漏れを生じさせることが知られている。

さらに、従来の構成では、各一体型燃焼器ノズル１０００がガスタービン１０に設置されるので、シール構成要素（図示せず）を個々に設置する必要がある。したがって、一体型燃焼器ノズル１０００が配置された後、それぞれの（２つ以上の）シール構成要素は、第１の一体型燃焼器ノズル１０００のシール面１１２２ａ、１１２２ｂに沿って画定されたＣ字形スロットに円周（横）方向に挿入され、そして円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズル１０００は、所定の位置に操作される。後続の一体型燃焼器ノズル１０００を設置する際に複数のシールをスロット内のそれぞれの位置に維持し、かつシールがそれぞれのスロットから外れるのを防止することは困難であり、シール構成要素がつぶれたり損傷することを防止するように、後続の一体型燃焼器ノズル１０００の設置には注意する必要がある。

加えて、一体型燃焼器ノズル１０００のドッグレッグ形状および複数の端から端までのシールの使用は、任意の所与の一体型燃焼器ノズル１０００の取り外しを達成することを困難にする。そのような取り外しは、所与の一体型燃焼器ノズル１０００およびいくつかの隣接する一体型燃焼器ノズル１０００の前方（入口）端部のシールを取り外し、所与の一体型燃焼器ノズル１０００から円周方向にその前方端部を押し出すことによって隣接する一体型燃焼器ノズルを「扇形に広げ」、次にアレイ内のその位置から所与の一体型燃焼器ノズル１０００を外す必要があった。取り外しプロセスはまた、一体型燃焼器ノズル１０００が再配置されるとき、後方シールの損傷をもたらす可能性がある。

これらの問題は、図４～図２１に示すように、本一体型燃焼器ノズル１００とその連続的なシール１４０および１６０によって対処される。

図４は、前方端部１１２から示すように、一対の円周方向に隣接する一体型燃焼器ノズル１００を示す。各一体型燃焼器ノズル１００は、内側ライナセグメント１０６と、内側ライナセグメント１０６から半径方向に分離された外側ライナセグメント１０８と、内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８との間に半径方向に延びるパネル１１０とを含む。パネル１１０は、後方端部１１４で交差してタービン（第１段）ノズルを画定する第１の（正圧）側壁１１６および第２の（負圧）側壁１１８を含む。明確にするために、（上述のような）燃料噴射モジュールは示されていないが、一体型燃焼器ノズル１００の前方端部１１２でパネル１１０の間に配置されていると理解されるべきである。

内側ライナセグメント１０６は、第１のシール面１３０と、第２のシール面１３４とを含み、これらの両方は軸方向に延び、前方端部１１２から後方端部１１４に円周方向に連続的に湾曲する（図７に示す）。一実施形態では、シール面１３０、１３４はまた、任意選択で１つまたは複数の変曲点を伴って、半径方向に湾曲することができる。

同様に、外側ライナセグメント１０８は、第１のシール面１５０と、第２のシール面１５４とを含み、これらの両方は軸方向に延び、前方端部１１２から後方端部１１４に円周方向に連続的に湾曲する。一実施形態では、シール面１５０、１５４はまた、任意選択で１つまたは複数の変曲点を伴って、半径方向に湾曲することができる。

一体型燃焼器ノズル１００およびそれぞれのシール１４０、１６０の設置および取り外しを容易にするために、内側および外側ライナセグメント１０６、１０８には、以下のパラメータに従って、それぞれのシール面１３０、１３４、１５０、１５４に沿って湾曲形状が設けられる。上述のように、第１のパラメータは、湾曲形状が円周方向に連続的であることである。いくつかの例では、湾曲形状は、円周方向に「単調」であってもよく、これはシール面１３０、１３４、１５０、１５４の前方端部から後方端部に移動しても、湾曲は一定の半径を有し、湾曲の半径が変化（増加または減少）して湾曲の凹面が変化する変曲点を有さないことを意味する。（シール面１３０、１３４、１５０、１５４は、以下に説明するように、半径方向にのみ１つまたは複数の変曲点を含み得ることに留意されたい。）場合によっては、湾曲形状は、放物線または楕円によって画定され得るように、前方端部１１２から後方端部１１４へと連続的に減少する半径を有し得る。

第２のパラメータは、湾曲形状が後方端部１１４を含むパネル１１０のいかなる部分とも交差することができないことである。パネル１１０が燃料を下流燃焼ゾーンに送達するための燃料送達通路と、パネル１１０の適切な冷却を確保するための別々の空気通路とを有するように設計された個別のユニットであるので、パネル１１０を通る流体の流れを乱すことは望ましくなく、隣接する一体型燃焼器ノズル１００のシールをさらに複雑にする。

第３のパラメータは、同じ湾曲プロファイルが内側ライナセグメント１０６および外側ライナセグメント１０８に使用されることである。言い換えれば、湾曲プロファイルは、内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８の両方を通って半径方向に並進する。そのような構成は、概して軸方向への個々の一体型燃焼器ノズル１００の設置および取り外しを可能にし、一体型燃焼器ノズル１００を湾曲に沿って位置から出し入れする（図１８～図２１に示すように）。

さらに別のパラメータは、すべての一体型燃焼器ノズル１００が内側ライナセグメント１０６および外側ライナセグメント１０８のシール面１３０、１３４、１５０、１５４の湾曲プロファイルにおいて同一であることである。一体型燃焼器ノズル１００の環状アレイの位置を固定するために他の一体型燃焼器ノズル１００とわずかに異なる「キーとなる」一体型燃焼器ノズル１００はない。むしろ、各一体型燃焼器ノズル１００が同一形状であるため、隣接する一体型燃焼器ノズル１００を変位させることなく、任意の一体型燃焼器ノズル１００を環状アレイから取り外すことができる。そのような配置は、単一の一体型燃焼器ノズル１００が検査またはメンテナンスを必要とする場合に、メンテナンス間隔を単純化して短縮する。

再び図４を参照すると、内側ライナセグメント１０６上では、第１のシール面１３０は、第１のシールスロット１３２を画定し、第２のシール面１３４は、第２のシールスロット１３６を画定する。第１の内側ライナセグメント１０６の第１のシールスロット１３２は、第２の内側ライナセグメント１０６の第２のシールスロット１３６と噛み合い、その中に内側ライナシール１４０が設置される凹部１３５を画定する。

外側ライナセグメント１０８上では、第１のシール面１５０は、第１のシールスロット１５２を画定し、第２のシール面１５４は、第２のシールスロット１５６を画定する。図４の第１の吹き出しバブルに示すように、第１の外側ライナセグメント１０８の第１のシールスロット１５２は、第２の外側ライナセグメント１０８の第２のシールスロット１５６と噛み合い、その中に外側ライナシール１６０が設置される凹部１５５を画定する。図４の第２の吹き出しバブルに示すように、外側ライナシール１６０が凹部１５５に完全に設置されると、外側ライナシール１６０の前方端部１６２は、シール面１５０、１５４の間に画定されたシールスロット１５２、１５６内に配置される。

シールスロット１３２、１３６、１５２、および／または１５６は、それぞれのシール面１３０、１３４、１５０、１５４に垂直（すなわち、直角）であってもよく、接合部１２２の周りに対称的なサイズおよび形状であり得、各シールスロットは、シール面から均一な距離にわたって内側に延びる（図５の平面Ａ－Ａに沿った第１の吹き出しに示すように）。あるいは、シールスロット１３２、１３６、１５２、および／または１５６は、それぞれのシール面１３０、１３４、１５０、１５４に対してある角度で配置されてもよく、接合部１２２の周りに非対称的なサイズおよび形状であってもよい（図５の平面Ｂ－Ｂに沿った第２の吹き出しに示すように）。

図５は、軸方向長さに沿って様々な深さの凹部に設置される、均一幅Ｗの内側ライナシール１４０を概略的に示す。シール１４０は、図５では陰影を付けて、また平面Ａ－Ａおよび平面Ｂ－Ｂに沿った吹き出し内の斜線で識別される。

第１の内側ライナセグメント１０６ｂのシール面１３０および第２の（隣接する）内側ライナセグメント１０６ｂのシール面１３４は、実線で表されている。示すように、シール面１３０、１３４は、隣接する一体型燃焼器ノズル１００の間の接合部１２２にわずかな円周方向ギャップ１２４をあけて配置される。接合部１２２によって画定された小さなギャップ１２４は、セグメント化環状燃焼システム３６の動作中に一体型燃焼器ノズル１００の熱膨張のために少なくとも部分的に閉じることが予想される。

点線は、２つの隣接する内側ライナセグメント１０６ａ、１０６ｂの公称シールスロット１３２’、１３６’を表し、「公称」は、シールスロット１３２、１３６がシール面１３０、１３４の軸方向長さに沿ってギャップ１２４の両側に均等に分布しているときの、シールスロット１３２、１３６の閉じた壁の通常の位置を意味する。

平面Ａ－Ａに沿った第１の吹き出しは、シールスロット１３２、１３６の軸方向長さに沿って位置した所与の平面Ａ－Ａにおける一対の隣接するシールスロット１３２’、１３６’を概略的に表す。シールスロット１３２’、１３６’は、接合部１２２の周りに対称的に配置され、それぞれのシール面１３０、１３４から均一な第１の深さ（Ｄ１）にわたって内側に延びる。シール１４０は、シールスロット１３２、１３６によって画定された凹部１３５’内に配置される。凹部１３５’は、容積Ｖ１を有する。

本明細書で提供される別の態様によれば、一点鎖線は、２つの内側ライナセグメント１０６ａ、１０６ｂのカスタマイズされたシールスロット１３２’’、１３６’’を表す。カスタマイズされたシールスロット１３２’’、１３６’’は、内側ライナセグメント１０６ａ、１０６ｂの軸方向長さに沿ってギャップ１２４から異なる距離で離間し、凹部１３５がより大きな容積を有する局所的な領域を形成する。

平面Ｂ－Ｂに沿った第２の吹き出しは、シールスロット１３２、１３６が接合部１２２に関して非対称であるような構成を概略的に示す。この例示的な実施形態では、シールスロット１３２’’は、第２の深さＤ２にわたってシール面１３０から内側に延び、シールスロット１３６’’は、深さＤ２とは異なる第３の深さＤ３にわたってシール面１３４から内側に延びる。したがって、設置および動作中、シール１４０は、シールスロット１３２、１３６によって画定された凹部１３５内のどこにでも配置することができる。この領域では、凹部１３５’は、容積Ｖ２を有する。例示的な実施形態では、容積Ｖ１は、容積Ｖ２よりも小さい。

あるいは、または加えて、シールスロット１３２、１３６（または１５２、１５６）は、それぞれのライナセグメント１０８、１０６の軸方向長さの少なくとも一部に沿って接合部１２２に関して対称であってもよい。平面Ｂ－Ｂに沿った吹き出しに示すもののようないくつかの状況では、シールスロット１３２、１３６（または１５２、１５６）は、それぞれのライナセグメント１０６、１０８の軸方向長さにわたって変化する、シール面１３０、１３４（または１５０、１５４）に対する角度配向を有してもよい。すなわち、シールスロット１３２、１３６（または１５２、１５６）は、いくつかの領域ではシール面１３０、１３４（または１５０、１５４）に垂直に向けられてもよく、他の地域ではシール面１３０、１３４（または１５０、１５４）に対して斜めの角度で向けられてもよい。

内側ライナセグメント１０６のシールスロット１３２、１３６は、外側ライナセグメント１０８のシールスロット１５２、１５６と同じ深さであり得る。あるいは、一体型燃焼器ノズル１００の負圧側１１８のシールスロット１３２、１５２がそれらの軸方向長さにわたって同じ深さ（単数または複数）を有し、一体型燃焼器ノズル１００の正圧側１１６のシールスロット１３６、１５６が軸方向長さにわたって同じ深さ（単数または複数）を有することが望ましく、これは負圧側１１８のシールスロット１３２、１５２で使用されるものと同じでもそうでなくてもよい。

図６は、内側ライナシール１４０（または外側ライナシール１６０）がシール１４０（または１６０）の軸方向長さに沿って変化する幅（Ｗ）を有する本開示の一実施形態を概略的に示す。図５と同様に、シール面１３０、１３４は、実線で示され、シールは、メイン画像では陰影を付けられて吹き出し内に斜線で示され、シールスロット１３２、１３６は、点線で示される。シールスロット１３２、１３６は、隣接するシール面１３０、１３４の間に画定されたギャップ１２４から均一な深さ（例えば、Ｄ１）を有する。しかしながら、シール１３０は、様々な幅を有する。

平面Ｅ－Ｅに沿った第１の吹き出しにおいて、シール１３０は、第１の幅Ｗ１を有する。平面Ｆ－Ｆに沿った第２の吹き出しにおいて、シール１３０は、第２の幅Ｗ２を有する。例示的な実施形態では、第１の幅Ｗ１が第２の幅Ｗ２よりも小さいが、他の構成も可能である。

図６に示すように、局所的な領域におけるシール１４０（または１６０）の形状を最適化することによって、および／または図５に示すように、シールスロット１３２、１３６（または１５２、１５６）の形状を最適化することによって、シール自体の周りの漏れを最小限に抑えながら、軸方向のシールの設置および取り外しが容易になる。例えば、シールスロット１３２、１３６（または１５２、１５６）全体により大きな断面積が設けられた場合、および／またはシール１４０（または１６０）全体がより狭い幅を与えられた場合、シール１４０（または１６０）の周りに流れる漏れは、著しく多くなる。より大きな断面積および／またはより小さな円周方向幅の選択的な局所的な領域の使用は、本セグメント化環状燃焼システム３６の良好な動作に必要なシール性能を達成する。

図７は、内側ライナシール１４０および外側ライナシール１６０が内側ライナセグメント１０６および外側ライナセグメント１０８のそれぞれのスロット（１３２、１５２）に設置される単一の一体型燃焼器ノズル１００を示す。図示のように、パネル１１０は、内側ライナセグメント１０６と外側ライナセグメント１０８との間に半径方向に延び、そこから燃料／空気混合物が二次燃焼段に導入される複数の噴射出口１７０を含む。一体型燃焼器ノズル１００の後方端部１１４は、第１段タービンノズルと類似の後縁１７４を有する翼形部形状を有し、タービンセクション１８（図１に示す）への燃焼生成物３０の流れを旋回および加速する。

外側ライナシール１６０（図８および図９に別々に示す）は、前方端部１６２と、後方端部１６６と、前方端部１６２と後方端部１６６との間に延びる中間部分１６４とを有する。外側ライナシール１６０の前方端部１６２は、上述のように、外側ライナセグメント１０８のシール面１５０のシールスロット１５２内に嵌合する。

図示の実施形態では、シールスロット１５２（または１５６）は、外側ライナセグメント１０８の前方端部１１２で開口し、外側ライナセグメント１０８の後方端部１１４で閉じられる。外側ライナシール１６０の設置は、シール１６０の後方端部１６６を、シール１６０が前方端部１６２から軸方向および円周方向にオフセットした後方端部１６６を有する、２つの隣接するガスタービン構成要素（すなわち、２つの一体型燃焼器ノズル１００）の各円周方向シール面１５０、１５４のそれぞれのシールスロット１５２、１５６によって画定された凹部１５５に軸方向に挿入し、前方端部１６２が凹部１５５内に配置されるまで凹部１５５を通して軸方向にシール１６０を押すことによって達成することができる。

あるいは、シールスロット１５２が外側ライナセグメント１０８の後方端部１１４で開口する場合、外側ライナシール１６０は、後方端部１１４から軸方向に設置することができる。

外側ライナシール１６０と同様に、内側ライナシール１４０（図１０に別々に示す）は、前方端部１４２と、後方端部１４６と、前方端部１４２と後方端部１４６との間に延びる中間部分１４４とを有する。

図示の実施形態では、シールスロット１３２（または１３６）は、内側ライナセグメント１０６の前方端部１１２で開口し、内側ライナセグメント１０６の後方端部１１４で閉じられる。内側ライナシール１４０の設置は、シール１４０の後方端部１４６を、シール１４０が前方端部１４２から軸方向および円周方向にオフセットした後方端部１４６を有する、２つの隣接するガスタービン構成要素（すなわち、２つの一体型燃焼器ノズル１００）の各円周方向シール面１３０、１３４のそれぞれのシールスロット１３２、１３６によって画定された凹部１３５に軸方向に挿入し、前方端部１４２が凹部１３５内に配置されるまで凹部１３５を通して軸方向にシール１４０を押すことによって達成することができる。

あるいは、シールスロット１３２が内側ライナセグメント１０６の後方端部１１４で開口する場合、内側ライナシール１４０は、後方端部１１４から軸方向に設置することができる。

図７はまた、外側ライナシール１６０の後方端部１６６および内側ライナシール１４０の後方端部１４６の拡大図を示す。図示の例示的な実施形態では、外側ライナセグメント１０８の後方端部１１４のシール面１５０（または１５４）は、外側ライナセグメント１０８の外側面に設けられた装着フック（単数または複数）１９０の存在によりシールスロット１５２（または１５６）から半径方向外側に分散し得る。

図８に示すように、外側ライナシール１６０の後方端部１６６は、対応する二分岐した下流スロット１７６内に嵌合するように二分岐（すなわち、２つの分岐部に分割）されてもよい。例示的な実施形態では、外側ライナシール１６０の後方端部１６６の第２の分岐部１６７が外側ライナシール１６０の後方端部１６６の第１の分岐部１６５よりも短いが、他の実施形態では、第２の分岐部１６７は、第１の分岐部１６５と同等の長さであってもよく、または第１の分岐部１６５よりも長くてもよい。

外側ライナシール１６０の後方端部１６６の第１の分岐部１６５は、下流スロット１７６の第１の（軸方向に向いた）部分１７５内に嵌合するように構成され、下流スロット１７６の第１の部分１７５は、シールスロット１５２（または１５６）と連続的である。外側ライナシール１６０の後方端部１６６の第２の分岐部１６７は、下流スロット１７６の第２の（角度付き）部分１７７内に嵌合するように構成され、下流スロット１７６の第２の部分１７７は、下流スロット１７６の第１の部分１７５に対してある角度で装着フック（単数または複数）１９０内に配置される。外側ライナシール１６０の第１の分岐部１６５と第２の分岐部１６７との間の分散の角度θ（シータ）（図８に示す）は、約５度～約７５度の範囲である。

図８は、その前方端部１６２、その後方端部１６６、および前方端部１６２と後方端部１６６との間の中間部分１６４を有する外側ライナシール１６０の側面斜視図を示す。外側ライナシール１６０は、可撓性の金属シールであり、いくつかの実施形態では（図１１に示すように）、複数のプライを含む。中間部分１６４は、上述のように、シール面１５０、１５４によって画定された連続的な円周方向湾曲を補完する連続的な円周方向湾曲を画定する。

説明を容易にするために、外側ライナシール１６０の前方端部１６２は、点Ｋとして示され、外側ライナシール１６０の後方端部１６６は、点Ｌとして示され、ＫとＬとの間の連続的な円周方向湾曲に沿った任意の点は、点Ｍとして示され、半径方向のみの変曲点は、点Ｍ’として示されている。変曲点Ｍ’は、シール１６０が２つの隣接する一体型燃焼器ノズル１００の間に設置されたときに存在する。点ＫおよびＬの間の軸方向距離は、シールされる構成要素のサイズに応じて、２インチ（約５センチメートル）～５０インチ（１２７センチメートル）の範囲内に収まり得る。

角度θ（シータ）は、変曲点Ｍ’を通って引かれる軸方向基準線Ａ’と第２の分岐部１６７を通って引かれる仮想線との間に画定される。第１の分岐部１６５と第２の分岐部１６７との間の距離は、Δ（ｎ－ｘ）（デルタ（ｎマイナスｘ））として表すことができ、式中、ｘは、５度～７５度の範囲内に収まる角度シータをもたらす任意の値である。

前方端部１６２（点Ｋ）と軸方向基準線Ａ’との間の距離は、Δｎ（デルタｎ）として表すことができ、中間点Ｍと軸方向基準線Ａ’との間の距離は、Δ（ｎ－１）（デルタ（ｎマイナス１））として表すことができ、これは、点Ｍと線Ａ’との間の距離が、点Ｋと線Ａ’との間の距離よりも小さいからである。この特定の実施形態では、前方端部１６２の点Ｋと後方端部１６６の点Ｌが互いに半径方向にオフセットされているが、他の実施形態では、外側ライナシール１６０は、半径方向に曲率半径を有さないことがある。言い換えれば、外側ライナシール１６０は、円周方向の連続的な湾曲を維持したままで、単一の半径方向平面の直線シールであり得る。

角度β（ベータ）は、軸方向基準線Ａ’と前方端部（点Ｋ）を通って引かれる仮想線との間に画定される。角度β（ベータ）は、一体型燃焼器ノズル１００の傾斜角を表す。

俯瞰平面図を参照すると、図９は、外側ライナシール１６０の連続的な円周方向湾曲を最も明確に示し得る。図示のように、湾曲は、前方端部１６２の点Ｋから中間点Ｍおよび半径方向変曲点Ｍ’を通って後方端部１６６の（具体的には分岐部１６５の）点Ｌまで連続的である。点Ｋは、点Ｌから円周方向にオフセットされている（すなわち、前方端部１６２および後方端部１６６は、軸方向に同一平面上にない）。特に、半径方向の変曲点である点Ｍ’（シールが設置されたときに明らかである）は、円周方向に画定された連続的な湾曲の単なる別の点である。外側ライナシール１６０は、約１０インチ～約１２０インチの範囲の円周方向の曲率半径を有することができる。

この連続的な円周方向湾曲は、軸方向、または実質的に軸方向に外側ライナシール１６０を押したり引いたりすることによって、隣接する外側ライナセグメント１０８の隣接するシール面１５０、１５４によって画定された凹部１５５に外側ライナシール１６０を設置し、かつそこから取り外すことを可能にする。結果として、外側ライナシール１６０の配置は、効率的な方法で達成され、外側ライナシール１６０が設置中に損傷を受ける可能性は、著しく低減される。加えて、単一の外側ライナシール１６０が一体型燃焼器ノズル１００の軸方向長さに及ぶので、シールの漏れ（端から端までの配置において複数のシールを伴うことになる）が減少される。

加えて、半径方向の構成要素がない例示的なシール（すなわち、同じ半径方向平面に点ＫおよびＬを有する平坦なシール）では、これらの平坦なシールは、図９に示すシールプロファイルを有する。

同様に、図７および図１０に示すように、内側ライナシール１４０の後方端部１４６は、対応する二分岐した下流スロット１８６内に嵌合するように二分岐（すなわち、２つの分岐部に分割）されてもよい。例示的な実施形態では、内側ライナシール１４０の後方端部１４６の第２の分岐部１４７が内側ライナシール１４０の後方端部１４６の第１の分岐部１４５よりも短いが、他の実施形態では、第２の分岐部１４７は、第１の分岐部１４５と同等の長さであってもよく、または第１の分岐部１４５よりも長くてもよい。

内側ライナシール１４０の後方端部１４６の第１の分岐部１４５は、下流スロット１８６の第１の（軸方向に向いた）部分１８５内に嵌合するように構成され、下流スロット１８６の第１の部分１８５は、シールスロット１３２（または１３６）と連続的である。内側ライナシール１４０の後方端部１４６の第２の分岐部１４７は、下流スロット１８６の第２の（角度付き）部分１８７内に嵌合するように構成され、下流スロット１８６の第２の部分１８７は、下流スロット１８６の第１の部分１８５に対してある角度で内側フックプレート１９２内に配置される。第１の分岐部１４５と第２の分岐部１４７との間の分散の角度は、約５度～約７５度の範囲である。

内側ライナシール１４０は、可撓性の金属シールであり、いくつかの実施形態では、複数のプライを含む。内側ライナシール１４０は、前方端部１４２（点Ｇとして示される）と、後方端部１４６（点Ｈとして示される）と、前方端部１４２と後方端部１４６との間の中間部分１４４とを含む。点ＧおよびＨの間の軸方向距離は、シールされる構成要素のサイズに応じて、２インチ（約５センチメートル）～５０インチ（１２７センチメートル）の範囲内に収まり得る。

中間部分１４４は、上述のように、シール面１３０、１３４によって画定された連続的な円周方向湾曲を補完する連続的な円周方向湾曲を画定する。一実施形態では、連続的な円周方向湾曲は、単調である（すなわち、円周方向に増加または減少しない一定の半径を有する）。点Ｊは、点ＧおよびＨの間の中間部分１４４に沿った任意の点を表す。点Ｊ’および点Ｊ’’は、シール１４０が２つの隣接する一体型燃焼器ノズル１００の間に設置されたときに点ＧおよびＨの間の半径方向にのみ生じる２つの変曲点を表す。

図１１は、本開示の一実施形態による外側ライナシール１６０の後方端部１６６を概略的に示すが、内側ライナシール１４０の後方端部１４６を同じく表し得る。上述のように、外側ライナシール１６０の後方端部１６６は、２つの分岐部１６５、１６７に二分岐される。そのようなシール１６０を設ける１つの方法は、シール１６０の軸方向長さの大部分に沿って１つまたは複数の場所（例えば、スポット溶接部２６８）にスポット溶接される、または他の方法で共に接合される複数のシールプライ２６０（例えば、シムまたは積層スプライン）を設けることである。例えば、プライ２６０の第１の組２６５は、外側ライナシール１６０の中間部分１４４を通って前方端部１４２からプライ２６０の第２の組２６７に接合することができ、プライ２６０の第１の組２６５の後方端部は、プライ２６０の第２の組２６７の後方端部から分離してシール１６０の二分岐した後方端部１６６を形成する。

各シールプライ２６０は、金属または金属合金の薄い長方形のストリップから形成することができ、所望の幅、長さ、および厚さを有することができる。シールプライ２６０の適切な材料は、それらの弾性特性、温度許容度、およびセグメント化環状燃焼器３６の環境に適合する他の物理的特徴に基づいて選択することができる。個々のプライ２６０は、それらの材料、厚さ、幅、または長さが同じでも異なっていてもよく、接合、挿入、および保持を容易にするために、弾性、可撓性、降伏強度、耐酸化性、またはシール特徴などの同じまたは異なる特徴を有してもよい。シールプライ２６０の厚さまたは幅は、シール１６０の長さに沿って変化し得る。

例示的な実施形態では、３つのプライ２６０がシール１６０の第１の分岐部１６５を画定するために第１の組２６５に設けられ、２つのプライ２６０がシール１６０の第２の分岐部１６７を画定するために第２の組２６７に設けられる。第１の組２６５で使用されるプライ２６０は、プライ２６０の第１の組２６５がプライ２６０の第２の組２６７に接合される前に、第２の組２６７で使用されるプライ２６０を接合するために使用される方法と同じまたは異なる１つの方法（ラミネーションまたはスポット溶接など）によって互いに接合することができる。

あるいは、シール１６０の第１の分岐部１６５は、単一のシールプライ２６０を使用して製造することができ、シール１６０の第２の分岐部１６７は、第１の分岐部１６５の単一のシールプライ２６０に接合されてもされなくてもよい単一のシールプライ２６０を使用して製造することができる。第１の分岐部１６５および第２の分岐部１６７を形成する１つまたは複数のプライが接合されていない場合、プライは、２つの隣接する外側ライナセグメント１０８の間のそれぞれの凹部１５５に順次または同時に設置することができる。第１の分岐部１６５を形成する１つまたは複数のプライは、第２の分岐部１６７を形成する１つまたは複数のプライと同じまたは異なる幅を有することができる。同様に、第１の分岐部１６５を形成する１つまたは複数のプライは、第２の分岐部１６７を形成する１つまたは複数のプライと同じまたは異なる厚さを有することができる。

例示的な実施形態では、シール１６０の第２の分岐部１６７を形成する１つまたは複数のプライ２６０は、端部２６９で第１の分岐部１６５に向かってわずかに屈曲または湾曲し、（第１の分岐部１６５と第２の分岐部１６７との間の矢印によって表されるように）第２の分岐部１６７にばねのような効果を生じさせる。シール１６０の設置中、シール設置者は、シール１６０が隣接するシールスロット１５２、１５６によって形成された凹部１５５内に嵌合するように、第２の分岐部１６７を第１の分岐部１６５に向かって、または第１の分岐部１６５と接触するように押し下げることができる。

シール１６０が（少なくとも半径方向に）可撓性であるため、シール１６０は、シール１６０の後方端部１６６が外側ライナセグメント１０８の後方端部１１４の二分岐場所に達するまで凹部１５５を通して軸方向に押すことができる。シールスロット１７５、１７７が互いに分離すると、ばね荷重された第２の分岐部１６７の張力が解放され、第２の分岐部１６７を第１の分岐部１６５から分散させて第２のシールスロット１７７に押し込む。同様の設置プロセスは、内側ライナシール１４０にも使用することができる。

軸方向にシール１４０、１６０を設置することでより迅速に組立を行えるが、本開示は、シールの設置を軸方向のみに限定しないことを理解されたい。むしろ、シール１４０、１６０は、従来のように、各一体型燃焼器ノズル１００が配置された後に円周方向に設置することができ、最後の組のシール１４０、１６０は、軸方向に有利に設置することができることに留意されたい。

代替の実施形態では、シール１４０、１６０は、凹部１３５、１５５の長さに沿って第１の分岐部１４５、１６５に延びる第１のシールセグメントを含むことができ、（第１のシールセグメントに接合されていない）第２のシールセグメントは、凹部１３５、１５５の長さに沿って第２の分岐部１４７、１６７に延びる。第１のシールセグメントは、上述のように、単層シムまたはマルチプライシールであり得る。同様に、第２のシールセグメントは、上述のように、単層シムまたはマルチプライシールであり得る。第１および第２のシールセグメントは、２つの隣接する外側ライナセグメント１０８の間のそれぞれの凹部１５５に順次または同時に設置することができる。

セグメント化環状燃焼器３６の動作中に外側ライナシール１６０が受ける熱応力を吸収するために、外側ライナシール１６０の前方端部１６２には、アンカー２００を設けることができる。一体型燃焼器ノズル１００の前方端部１１２のアンカーキャビティ２４０（図１７参照）に設置されるアンカー２００の存在は、外側ライナシール１６０がセグメント化環状燃焼器３６の動作中にねじれるかまたは歪む可能性を低減する。内側ライナシール１４０には、外側ライナシール１６０のアンカー２００に加えて、またはその代わりに、アンカー２００を設けることができる。外側ライナシール１６０およびそのアンカー２００に関する以下の説明は、内側ライナシール１４０およびそのアンカー２００にも適用可能であり得る。

図１２～図１７は、一例として、アンカー２００の様々な実施形態および外側ライナシール１６０の前方端部１６２へのその接続を概略的に示す。

アンカー２００は、直角プリズムに似た形状を有するように示されているが、アンカー２００は、他の形状を有してもよく、または不規則な形状であってもよい。アンカー２００は、外側ライナシール１６０が設置されたときに、セグメント化環状燃焼器３６の軸方向中心線３８から半径方向外側にある第１の面２０１と、第１の面２０１の反対側にあり、軸方向中心線３８に向かって半径方向内側にある第２の面２０３とを含む。側壁２０５は、第１の面２０１を第２の面２０３に接続する。外側ライナシール１６０の取り外しを容易にするために、アンカー２００は、貫通孔２１０または窪み２２０を含むことができ、その中で取り外し工具２５０（図１７に示す）を挿入して外側ライナシール１６０をシール凹部１５５からこじ開けることができる。

図１２は、アンカー２００の半径方向外側面２０１が、例えば、ろう付けまたは溶接によって外側ライナシール１６０の前方端部１６２に固定される一実施形態を示す。貫通孔２１０は、アンカー２００を通って半径方向外側面２０１から半径方向内側面２０３に延びる。フックまたはシャフトを有する取り外し工具（図１７に示す工具２５０など）を貫通孔２１０内に挿入し、外側ライナシール１６０をシール凹部１５５から引き出すために使用することができる。貫通孔２１０を有するアンカー２００の使用に関連する１つの利点は、取り外し後または設置前に、シール１６０をリングなどの共通の保管装置上に集めることができることである。

図１３は、アンカー２００の半径方向外側面２０１が、例えば、ろう付けまたは溶接によって外側ライナシール１６０の前方端部１６２に固定される一実施形態を示す。窪み２２０は、アンカー２００の半径方向外側面２０１から内側に延び、（例えば、アレンレンチに似た工具の）工具シャフトを挿入することができる領域を画定する。丸い形状を有するように示されているが、窪み２２０は、他の何らかの形状を有してもよく、または取り外し工具のキーを係合するためのキーホール特徴部が設けられてもよいことを理解されたい。

図１４は、窪み２２０がアンカー２００の半径方向内側面２０３から内側に延び、上述のように、工具シャフトを挿入することができる領域を画定する一実施形態を示す。あるいは、窪み２２０は、貫通孔２１０によって置き換えられてもよい。

図１５および図１６は、外側ライナシール１６０の前方端部１６２をアンカー２００内に固定することができる一実施形態を示す。アンカー２００は、外側ライナシール１６０の前方端部１６２から離れて配置された位置で半径方向外側面２０１から半径方向内側面２０３に延びる貫通孔２１０を含むことができる。あるいは、アンカー２００は、上述のように、半径方向外側面２０１または半径方向内側面２０３のいずれかから内側に突出する窪み２２０を含んでもよい。

シールスロット１５２、１５６（そのうちの一方は図１７に示される）の前方端部において、アンカーキャビティ２４０がアンカースロット１５２、１５６内のその位置にアンカー２００、ひいてはシール１６０を固定するために設けられる。アンカーキャビティ２４０は、アンカー２００によって吸収されたトルクがシールスロット１５２、１５６に伝達されることを可能にし、シール１６０自体に伝達されるトルクを最小限に抑える。必要に応じて、アンカーキャビティ２４０の他の構成を使用することができる。

第１のシールセグメントが第１の分岐部に使用され、第２のシールセグメントが第２の分岐部に使用される場合、一方または両方のシールセグメントは、その前方端部にアンカーを含むことができる。両方のシールセグメントにアンカーが設けられる場合、アンカーは、互いに連結しているかまたは接合するように構成されてもよい。

図１８～図２１は、３つの隣接する一体型燃焼器ノズル１００ａ、１００ｂ、１００ｃのアレイからの一体型燃焼器ノズル１００ｂの取り外しを示す。

図１８では、内側ライナシール１４０および外側ライナシール１６０は、第１の一体型燃焼器ノズル１００ａと第２の一体型燃焼器ノズル１００ｂとの間、および第２の一体型燃焼器ノズル１００ｂと第３の一体型燃焼器ノズル１００ｃとの間のそれぞれのシール面１３０、１３４および１５０、１５４から取り外されている。一体型燃焼器ノズル１００ｂを定位置に保持する（４つの）シール１４０、１６０を取り外すことによって、一体型燃焼器ノズル１００ｂは、シール面１３０、１３４、１５０、１５４によって画定された連続的な円周方向湾曲に沿って一体型燃焼器ノズル１００ｂの移動を並進させることによって概して軸方向に取り外すことができる。一体型燃焼器ノズル１００ｂを取り外すことで、一体型燃焼器ノズル１００ｂが隣接する一体型燃焼器ノズル１００ａ、１００ｃのわずかに半径方向内側（または外側）になり得るが、この半径方向のオフセットは、所望の一体型燃焼器ノズル１００ｂの取り外しを完了するのに必要な移動の方向を変えない。

図１９は、一体型燃焼器ノズル１００ｂの取り外しの内側ライナセグメント１０６からの図を示す。図示のように、各一体型燃焼器ノズル１００ａ、１００ｂ、１００ｃのシール面１３０、１３４、１５０、１５４の連続的な円周方向湾曲は、（図２のように）セグメント化環状燃焼器３６を形成する一体型燃焼器ノズル１００の円周方向アレイから任意の一体型燃焼器ノズル１００を取り外すことを可能にする。

図２０は、図１９に示す段よりも後段の取り外しにおける一体型燃焼器ノズル１００ｂの取り外しの後方から前方を見た斜視図を示す。前述のように、一体型燃焼器ノズル１００ａ、１００ｂ、１００ｃの後方端部１１４は、後縁１７４で終端し、これはタービンセクション１８への燃焼生成物の流れを旋回および加速する。

図２１は、隣接する一体型燃焼器ノズル１００ａ、１００ｃの間のその位置から取り外されたときの一体型燃焼器ノズル１００ｂの前方から後方を見た斜視図を示す。すべての一体型燃焼器ノズル１００が内側ライナセグメント１０６および外側ライナセグメント１０８で同じ連続的な円周方向湾曲を有するので、任意の一体型燃焼器ノズル１００を、取り外し対象の一体型燃焼器ノズル１００の両側の内側ライナシール１４０および外側ライナシール１６０を単に取り外すことによって同じ方法で（すなわち、連続的な円周方向湾曲の形状に沿った概して軸方向に）取り外すことができる。

一体型燃焼器ノズル１００の設置プロセスは、円周方向アレイを形成するために軸方向に２つ以上の一体型燃焼器ノズル１００（一体型燃焼器ノズル１００ａ、１００ｂ、１００ｃなど）を設置し、次に内側ライナシール１４０および外側ライナシール１６０を、連続的に湾曲したシール面１３０／１３４、１５０／１５４によって画定されたそれぞれの凹部１３５、１５５に軸方向に設置することによって達成することができる。必要に応じて、シール１４０、１６０を設置する前に、一体型燃焼器ノズル１００のいくつか、またはすべてを部分的または完全に円周方向アレイで配置することができる。したがって、セグメント化環状燃焼器３６の組立に必要な時間は、著しく短縮される。

図３を参照して上述したように、従来のシール配置は、複数の一体型燃焼器ノズルがセグメント化環状燃焼器アセンブリで円周方向に互いに隣接して組み立てられたときに、一体型燃焼器ノズルのライナセグメントの間の湾曲シールチャネル内で端から端まで配置されるいくつかの剛性シールを用いる。これらの直線シールを使用することには、シールが脱落したりつぶれたりしないようにするための複雑な組立プロセス、およびより大きな漏れ率を含む、いくつかの不都合がある。加えて、これらの剛性シールは、取り外されるシールに隣接する少なくとも１つの一体型燃焼器ノズルを取り外すことによってセグメント化環状燃焼器を分解することなしには、容易に取り外すことができない。

これらの従来の配置とは対照的に、本開示の実施形態は、環状燃焼器アセンブリを画定するのを助ける、ライナセグメントの間の可撓性シールの簡単かつ改良された設置を提供する。隣接するライナセグメントは、可撓性シールを受け入れてかつ取り外すために少なくともシールスロットの開口した前方端部に開口部を画定するように設計されている。これにより、燃焼器アセンブリを分解することなく、軸方向に押したり引いたりすることによって、湾曲したシールチャネルに対するシールの設置および取り外しが容易になる。可撓性シールの使用は、（ｉ）シール長さに沿ってシールスロットに挿入される剛性シールの数（すなわち、ピースの数）および（ｉｉ）シールの周りの漏れの量を有利に減少させる。

湾曲シールおよびその設置の方法の例示的な実施形態について、詳細に上述した。本明細書に記載の方法およびシールは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、方法およびシールの構成要素は、本明細書に記載の他の構成要素から独立してかつ別々に利用することが可能である。例えば、本明細書に記載の方法およびシールは、本明細書に記載のように、発電用ガスタービンの一体型燃焼器ノズルを用いた実施に限定されない他の用途を有することができる。むしろ、本明細書に記載の方法およびシールは、様々な他の産業において実施および利用することが可能である。

技術的進歩を様々な具体的な実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、技術的進歩を特許請求の範囲の趣旨および範囲内において修正を加えて実施することができることを理解するであろう。

１０ ガスタービン
１２ 入口セクション
１４ 圧縮機
１６ 燃焼セクション
１８ タービン、タービンセクション
２０ 排気セクション
２１ 発電機
２２ シャフト、ガスタービンシャフト
２４ 空気
２６ 圧縮空気
２８ 燃料
３０ 燃焼ガス、燃焼生成物
３２ 圧縮機吐出ケーシング、外側ケーシング
３４ 高圧空気プレナム
３６ セグメント化環状燃焼器、セグメント化環状燃焼システム
３８ 軸方向中心線
１００ 一体型燃焼器ノズル
１００ａ 第１の一体型燃焼器ノズル
１００ｂ 第２の一体型燃焼器ノズル
１００ｃ 第３の一体型燃焼器ノズル
１０６ 内側ライナセグメント
１０６ａ 内側ライナセグメント
１０６ｂ 内側ライナセグメント
１０８ 外側ライナセグメント
１１０ パネル
１１２ 前方端部
１１４ 後方端部
１１６ 第１の（正圧）側壁
１１８ 第２の（負圧）側壁
１２２ 接合部
１２４ ギャップ、円周方向ギャップ
１３０ 第１のシール面
１３２ 第１のシールスロット
１３２’ 一対の隣接するシールスロット
１３２’’ カスタマイズされたシールスロット
１３４ 第２のシール面
１３５ 凹部
１３５’ 凹部
１３６ 第２のシールスロット
１３６’ 一対の隣接するシールスロット
１３６’’ カスタマイズされたシールスロット
１４０ 内側ライナシール
１４２ 前方端部
１４４ 中間部分
１４５ 第１の分岐部
１４６ 後方端部
１４７ 第２の分岐部
１５０ 第１のシール面
１５２ 第１のシールスロット
１５４ 第２のシール面
１５５ 凹部
１５６ 第２のシールスロット
１６０ 外側ライナシール
１６２ 前方端部
１６４ 中間部分
１６５ 第１の分岐部
１６６ 後方端部
１６７ 第２の分岐部
１７０ 噴射出口
１７４ 後縁
１７５ 第１の（軸方向に向いた）部分、シールスロット
１７６ 下流スロット
１７７ 第２の（角度付き）部分、第２のシールスロット
１８５ 第１の（軸方向に向いた）部分
１８６ 下流スロット
１８７ 第２の（角度付き）部分
１９０ 装着フック
１９２ 内側フックプレート
２００ アンカー
２０１ 第１の面、半径方向外側面
２０３ 第２の面、半径方向内側面
２０５ 側壁
２１０ 貫通孔
２２０ 窪み
２４０ アンカーキャビティ
２５０ 取り外し工具
２６０ プライ、シールプライ
２６５ 第１の組
２６７ 第２の組
２６８ スポット溶接部
２６９ 端部
３００ 燃料噴射モジュール
１０００ 一体型燃焼器ノズル
１０３６ セグメント化環状燃焼システム
１１０６ 内側ライナセグメント
１１０８ 外側ライナセグメント
１１１０ 燃料噴射パネル
１１１２ 前方端部、前方部分
１１１４ 後方端部、後方部分
１１１８ 負圧側壁
１１２２ 接合部
１１２２ａ シール面
１１２２ｂ シール面
１１７８ インピンジメント冷却パネル
１１８２ インピンジメント孔
１３００ 燃料噴射モジュール
１３１６ プレート
１３２２ 予混合管
１３５６ 第１のサブセットの管
１３５８ 第２のサブセットの管
１３６０ プレート
１３８２ 燃料導管
１３９２ 燃料導管
Ａ 軸
Ａ’ 軸方向基準線
Ａ－Ａ 平面
Ｂ－Ｂ 平面
Ｃ 軸
Ｄ１ 第１の深さ
Ｄ２ 第２の深さ
Ｄ３ 第３の深さ
Ｅ－Ｅ 平面
Ｆ－Ｆ 平面
Ｇ 点
Ｈ 点
Ｊ 点
Ｊ’ 点
Ｊ’’ 点
Ｋ 点
Ｌ 点
Ｍ 点
Ｍ’ 半径方向変曲点
Ｒ 軸
Ｖ１ 容積
Ｖ２ 容積
Ｗ１ 第１の幅
Ｗ２ 第２の幅
θ 角度
β 角度
Δ（ｎ－ｘ） 距離
Δ（ｎ－１） 距離

Claims (11)

1. 一体型燃焼器ノズル（１００）であって、当該一体型燃焼器ノズル（１００）が、
   第１のシール面（１３０）及び第２のシール面（１３４）を有する内側ライナセグメント（１０６）であって、第１のシール面（１３０）が円周方向に前記内側ライナセグメント（１０６）の一方の側に面しており、第２のシール面（１３４）が円周方向に前記第１のシール面（１３０）とは反対側の前記内側ライナセグメント（１０６）の他方の側に面している、内側ライナセグメント（１０６）と、
   前記内側ライナセグメント（１０６）の反対側に配置された外側ライナセグメント（１０８）であって、前記外側ライナセグメント（１０８）が、第３のシール面（１５０）及び第４のシール面（１５４）を有していて、第３のシール面（１５０）が円周方向に前記外側ライナセグメント（１０８）の一方の側に面しており、第４のシール面（１５４）が円周方向に前記第３のシール面（１５０）とは反対側の前記外側ライナセグメント（１０８）の他方の側に面している、外側ライナセグメント（１０８）と、
   前記内側ライナセグメント（１０６）と前記外側ライナセグメント（１０８）との間に半径方向に延びるパネル（１１０）であって、前記パネル（１１０）が、前方端部（１１２）、後方端部（１１４）、前記前方端部（１１２）から前記後方端部（１１４）に軸方向に延びる第１の側壁（１１６）、及び前記第１の側壁（１１６）の反対側にあり、前記前方端部（１１２）から前記後方端部（１１４）に軸方向に延びる第２の側壁（１１８）を有し、前記後方端部（１１４）が、前記前方端部（１１２）から円周方向にオフセットした後縁（１７４）を有するタービンノズルを画定するパネル（１１０）と
   を備えており、
   前記内側ライナセグメント（１０６）が軸方向に第１の上流端部から第１の下流端部まで延びており、前記第１のシール面（１３０）及び前記第２のシール面（１３４）の各々が、前記第１の下流端部における内側シール面後方端部から円周方向にオフセットした前記第１の上流端部における内側シール面前方端部を有しており、かつ前記第１のシール面（１３０）及び前記第２のシール面（１３４）の各々が、前記内側シール面前方端部から前記内側シール面後方端部まで円周方向に第１の連続的な湾曲を画定し、
   前記外側ライナセグメント（１０８）が軸方向に第２の上流端部から第２の下流端部まで延びており、前記第３のシール面（１５０）及び前記第４のシール面（１５４）の各々が、前記第２の下流端部における外側シール面後方端部から円周方向にオフセットした前記第２の上流端部における外側シール面前方端部を有しており、かつ前記第３のシール面（１５０）及び前記第４のシール面（１５４）の各々が、前記外側シール面前方端部から前記外側シール面後方端部まで円周方向に第２の連続的な湾曲を画定する、一体型燃焼器ノズル（１００）。
2. 前記第１の連続的な湾曲及び前記第２の連続的な湾曲が、同じである、請求項１に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
3. 前記第１の連続的な湾曲及び前記第２の連続的な湾曲が、円周方向に単調である、請求項１に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
4. 前記第１の連続的な湾曲及び前記第２の連続的な湾曲のうちの一方が、前記半径方向の変曲点（Ｍ’）を備える、請求項１に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
5. 前記内側ライナセグメント（１０６）の前記第１のシール面（１３０）及び前記第２のシール面（１３４）が各々、深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を有するシールスロット（１３２、１３６）を画定する、請求項１に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
6. 前記第１のシール面（１３０）の第１のシールスロット（１３２）の前記深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）が、前記第２のシール面（１３４）の第２のシールスロット（１３６）の前記深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）に等しい、請求項５に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
7. 前記第１のシール面（１３０）及び前記第２のシール面（１３４）のうちの少なくとも一方の前記シールスロット（１３２、１３６）の前記深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）が、前記内側ライナセグメント（１０６）の軸方向長さに沿って変化する、請求項５に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
8. 前記外側ライナセグメント（１０８）の前記第３のシール面（１５０）及び前記第４のシール面（１５４）が各々、深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を有するシールスロット（１５２、１５６）を画定する、請求項１に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
9. 前記第３のシール面（１５０）の第３のシールスロット（１５２）の前記深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）が、前記第４のシール面（１５４）の第４のシールスロット（１５６）の前記深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）に等しい、請求項８に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
10. 前記第３のシール面（１５０）及び前記第４のシール面（１５４）のうちの少なくとも一方の前記シールスロット（１５２、１５６）の前記深さ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）が、前記外側ライナセグメント（１０８）の軸方向長さに沿って変化する、請求項８に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）。
11. 各々が同一である、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の一体型燃焼器ノズル（１００）の円周方向配列を備えるセグメント化環状燃焼器（３６）。