圧力損失が減少したトランジション支持体
【課題】トランジションピースへのディフューザ流路を横切って延びる支持アームを含むターボ機械用トランジションピース支持体を提供する。
【解決手段】支持アーム４０の流れ方向の面の流れ方向の長さは、支持アーム４０を横切る流体の流れにおける流れ異常を減少させるように横方向の面の横方向の長さより長い。ターボ機械は、燃焼器と、ディフューザと、燃焼器に動作可能に接続されたトランジションピースと、トランジションピース支持体とを含み、トランジションピース支持体は、トランジションピースへの流体の流れを横切って延びる支持アーム４０を含む。
【解決手段】支持アーム４０の流れ方向の面の流れ方向の長さは、支持アーム４０を横切る流体の流れにおける流れ異常を減少させるように横方向の面の横方向の長さより長い。ターボ機械は、燃焼器と、ディフューザと、燃焼器に動作可能に接続されたトランジションピースと、トランジションピース支持体とを含み、トランジションピース支持体は、トランジションピースへの流体の流れを横切って延びる支持アーム４０を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示される主題はターボ機械に関する。より詳細には、主題の開示は、ターボ機械の燃焼器構成要素用支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械たとえばガスタービンは、圧縮機およびディフューザからの流れを燃焼器に向け、燃焼生成物をタービンに向けて送るトランジションピースを含む。トランジションピースは、典型的には、ターボ機械内に位置付けられ、トランジションピース支持体によりターボ機械内に固定される。典型的なトランジションピース支持体は、ディフューザとトランジションピースの間の流路を横切って延びる１つまたは複数のアームを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の支持体のアームは、流路の流れをかなり遮断し、トランジション支持ブラケットの両端間で圧力損失（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ）および流れの不安定性を引き起こす。この圧力損失はシステム性能全体に悪影響を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、ターボ機械用トランジションピース支持体は、トランジションピースへの流体の流れを横切って延びる１つまたは複数の支持アームを含む。この１つまたは複数の支持アームは、流れ方向（ｓｔｒｅａｍｗｉｓｅ）の面と横方向の面とを含む。流れ方向の面の流れ方向の長さは、１つまたは複数の支持アームを横切って延びる流体の流れにおける流れ異常を減少させるように横方向の面の横方向の長さより長い。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、ターボ機械は、燃焼器と、ディフューザと、流れをディフューザから燃焼器に向けて送るために燃焼器に動作可能に接続されたトランジションピースとを含む。トランジションピース支持体は、燃焼器に対して所望の位置にトランジションピースを固定し、トランジションピースへの流体の流れを横切って延びる１つまたは複数の支持アームを含むように構成される。この１つまたは複数の支持アームは、流れ方向の面と横方向の面とを含む。流れ方向の面の流れ方向の長さは、１つまたは複数の支持アームを横切って延びる流体の流れにおける流れ異常を減少させるように横方向の面の横方向の長さより長い。
【０００６】
上記および他の利点および特徴は、以下の説明を図面と併せ読めば、より明らかになるであろう。
【０００７】
主題を本発明と見なし、明細書の末尾にある特許請求の範囲に示して明確に記載するものとする。本発明の前述および他の特徴ならびに利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ターボ機械の一実施形態の断面図である。
【図２】ターボ機械用トランジションピース支持体の一実施形態の概略図である。
【図３】ターボ機械用トランジションピース支持体の一実施形態の断面図である。
【図４】ターボ機械用トランジションピース支持体の別の実施形態の断面図である。
【０００９】
【図５】ターボ機械用トランジションピース支持体のさらに別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明では、利点および特徴と共に、図面を参照して例示として本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１に示すのは、ターボ機械たとえばガスタービン１０の一実施形態である。ガスタービン１０は、圧縮流体を複数の燃焼器１４に供給する圧縮機１２を含む。流れは矢印３２によって識別され、圧縮機１２からディフューザ３４を通過して進む。ディフューザ３４は、いくつかの実施形態では、半径流ディフューザであってもよい。流れ３２は、燃焼のためトランジションピース２０を通過して燃焼器１４に入る。燃料は燃焼器１４に注入され、圧縮空気と混合して点火される。燃焼の高温ガス生成物はタービン１６に流れ、タービン１６は、高温ガスから仕事を取り出してロータ軸１８を駆動し、ロータ軸１８は圧縮機１２を駆動する。複数の燃焼器１４は、ロータ軸１８の周囲に周方向に配設されてもよく、いくつかの実施形態では、たとえば６個、１０個、１４個、または１８個の燃焼器１４を含んでもよい。トランジションピース２０は、上流端２２において燃焼器１４に結合され、下流端２６においてタービン１６の後部フレーム２８に結合される。トランジションピース２０は、高温ガス流を燃焼器１４からタービン１６に搬送する。
【００１２】
トランジションピース２０は、ガスタービン１０内に位置決めされ、トランジション支持ブラケット３８によってガスタービン１０内に固定される。いくつかの実施形態では、トランジション支持ブラケット３８は、たとえばトランジション支持ブラケット３８を通ってディフューザ３４に延びる１つまたは複数の留め具によってディフューザ３４に固定される。図２に示すように、トランジション支持ブラケット３８は、ディフューザ３４からトランジションピース２０までのディフューザ流路４２を横切って延びてその支えとなる１つまたは複数の支持アーム４０を含む。各支持アーム４０の端部において、トランジション支持ブラケット３８は、たとえば、トランジション支持ブラケット３８をトランジションピース２０に固定するためのつまみ４４を含む。
【００１３】
支持アーム４０は、ディフューザ流路４２内の支持アーム４０を横切る圧力損失および／または乱流を減少させるように構成および配置される。たとえば、図３に示すように、トランジション支持ブラケット３８のいくつかの実施形態は、実質的に方形の断面を有する支持アーム４０を含む。この方形断面は、ディフューザ３４を通過する流れ３２と平行に配向された流れ方向の面４６と、ディフューザ３４を通過する流れ３２に垂直に配向された横方向の面４８とを備える。図３に示すように、流れ方向の面４６の流れ方向の長さ５０は、支持アーム４０による流れ３２の遮断を減少させるように横方向の面４８の横方向の長さ５２より長く、したがって圧力損失および／または支持アーム４０を横切る乱流の減少をもたらす。
【００１４】
図４に示す別の実施形態では、支持アーム４０は、エーロフォイル形状の断面を有するように構成することができる。このエーロフォイル形状の断面は、流れ３２に実質的に対面するように位置付けおよび配向された前縁５４と、実質的に流れ３２の方向に沿って延びる翼弦５６とを含む。エーロフォイル形状の断面は、圧力損失および／または乱流を減少させるように構成および配向される。支持アーム４０の断面は、方形形状またはエーロフォイル形状に限定されない。たとえば、図５に示すように、支持アーム４０の断面は三角形で、流れ３２に対面する頂点５８を有してもよい。１つまたは複数の脚６０が支持アーム４０に沿って流れ方向に延びる。
【００１５】
本発明を限られた数の実施形態に関してのみ詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明は、前述していないが本発明の精神および範囲に相応する任意の数の変形、改変、置き換え、または等価な構成を組み込むように変更することができる。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態のいくつかのみを含み得ることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１６】
１０ ガスタービン
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ ロータ軸
２０ トランジションピース
２２ 上流端
２６ 下流端
２８ 後部フレーム
３２ 流れ
３４ ディフューザ
３８ 支持ブラケット
４０ 支持アーム
４２ ディフューザ流路
４４ つまみ
４６ 流れ方向の面
４８ 横方向の面
５０ 流れ方向の長さ
５２ 横方向の長さ
５４ 前縁
５６ 翼弦
５８ 頂点
６０ 脚
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示される主題はターボ機械に関する。より詳細には、主題の開示は、ターボ機械の燃焼器構成要素用支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械たとえばガスタービンは、圧縮機およびディフューザからの流れを燃焼器に向け、燃焼生成物をタービンに向けて送るトランジションピースを含む。トランジションピースは、典型的には、ターボ機械内に位置付けられ、トランジションピース支持体によりターボ機械内に固定される。典型的なトランジションピース支持体は、ディフューザとトランジションピースの間の流路を横切って延びる１つまたは複数のアームを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の支持体のアームは、流路の流れをかなり遮断し、トランジション支持ブラケットの両端間で圧力損失（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ）および流れの不安定性を引き起こす。この圧力損失はシステム性能全体に悪影響を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、ターボ機械用トランジションピース支持体は、トランジションピースへの流体の流れを横切って延びる１つまたは複数の支持アームを含む。この１つまたは複数の支持アームは、流れ方向（ｓｔｒｅａｍｗｉｓｅ）の面と横方向の面とを含む。流れ方向の面の流れ方向の長さは、１つまたは複数の支持アームを横切って延びる流体の流れにおける流れ異常を減少させるように横方向の面の横方向の長さより長い。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、ターボ機械は、燃焼器と、ディフューザと、流れをディフューザから燃焼器に向けて送るために燃焼器に動作可能に接続されたトランジションピースとを含む。トランジションピース支持体は、燃焼器に対して所望の位置にトランジションピースを固定し、トランジションピースへの流体の流れを横切って延びる１つまたは複数の支持アームを含むように構成される。この１つまたは複数の支持アームは、流れ方向の面と横方向の面とを含む。流れ方向の面の流れ方向の長さは、１つまたは複数の支持アームを横切って延びる流体の流れにおける流れ異常を減少させるように横方向の面の横方向の長さより長い。
【０００６】
上記および他の利点および特徴は、以下の説明を図面と併せ読めば、より明らかになるであろう。
【０００７】
主題を本発明と見なし、明細書の末尾にある特許請求の範囲に示して明確に記載するものとする。本発明の前述および他の特徴ならびに利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ターボ機械の一実施形態の断面図である。
【図２】ターボ機械用トランジションピース支持体の一実施形態の概略図である。
【図３】ターボ機械用トランジションピース支持体の一実施形態の断面図である。
【図４】ターボ機械用トランジションピース支持体の別の実施形態の断面図である。
【０００９】
【図５】ターボ機械用トランジションピース支持体のさらに別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明では、利点および特徴と共に、図面を参照して例示として本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１に示すのは、ターボ機械たとえばガスタービン１０の一実施形態である。ガスタービン１０は、圧縮流体を複数の燃焼器１４に供給する圧縮機１２を含む。流れは矢印３２によって識別され、圧縮機１２からディフューザ３４を通過して進む。ディフューザ３４は、いくつかの実施形態では、半径流ディフューザであってもよい。流れ３２は、燃焼のためトランジションピース２０を通過して燃焼器１４に入る。燃料は燃焼器１４に注入され、圧縮空気と混合して点火される。燃焼の高温ガス生成物はタービン１６に流れ、タービン１６は、高温ガスから仕事を取り出してロータ軸１８を駆動し、ロータ軸１８は圧縮機１２を駆動する。複数の燃焼器１４は、ロータ軸１８の周囲に周方向に配設されてもよく、いくつかの実施形態では、たとえば６個、１０個、１４個、または１８個の燃焼器１４を含んでもよい。トランジションピース２０は、上流端２２において燃焼器１４に結合され、下流端２６においてタービン１６の後部フレーム２８に結合される。トランジションピース２０は、高温ガス流を燃焼器１４からタービン１６に搬送する。
【００１２】
トランジションピース２０は、ガスタービン１０内に位置決めされ、トランジション支持ブラケット３８によってガスタービン１０内に固定される。いくつかの実施形態では、トランジション支持ブラケット３８は、たとえばトランジション支持ブラケット３８を通ってディフューザ３４に延びる１つまたは複数の留め具によってディフューザ３４に固定される。図２に示すように、トランジション支持ブラケット３８は、ディフューザ３４からトランジションピース２０までのディフューザ流路４２を横切って延びてその支えとなる１つまたは複数の支持アーム４０を含む。各支持アーム４０の端部において、トランジション支持ブラケット３８は、たとえば、トランジション支持ブラケット３８をトランジションピース２０に固定するためのつまみ４４を含む。
【００１３】
支持アーム４０は、ディフューザ流路４２内の支持アーム４０を横切る圧力損失および／または乱流を減少させるように構成および配置される。たとえば、図３に示すように、トランジション支持ブラケット３８のいくつかの実施形態は、実質的に方形の断面を有する支持アーム４０を含む。この方形断面は、ディフューザ３４を通過する流れ３２と平行に配向された流れ方向の面４６と、ディフューザ３４を通過する流れ３２に垂直に配向された横方向の面４８とを備える。図３に示すように、流れ方向の面４６の流れ方向の長さ５０は、支持アーム４０による流れ３２の遮断を減少させるように横方向の面４８の横方向の長さ５２より長く、したがって圧力損失および／または支持アーム４０を横切る乱流の減少をもたらす。
【００１４】
図４に示す別の実施形態では、支持アーム４０は、エーロフォイル形状の断面を有するように構成することができる。このエーロフォイル形状の断面は、流れ３２に実質的に対面するように位置付けおよび配向された前縁５４と、実質的に流れ３２の方向に沿って延びる翼弦５６とを含む。エーロフォイル形状の断面は、圧力損失および／または乱流を減少させるように構成および配向される。支持アーム４０の断面は、方形形状またはエーロフォイル形状に限定されない。たとえば、図５に示すように、支持アーム４０の断面は三角形で、流れ３２に対面する頂点５８を有してもよい。１つまたは複数の脚６０が支持アーム４０に沿って流れ方向に延びる。
【００１５】
本発明を限られた数の実施形態に関してのみ詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明は、前述していないが本発明の精神および範囲に相応する任意の数の変形、改変、置き換え、または等価な構成を組み込むように変更することができる。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態のいくつかのみを含み得ることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１６】
１０ ガスタービン
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ ロータ軸
２０ トランジションピース
２２ 上流端
２６ 下流端
２８ 後部フレーム
３２ 流れ
３４ ディフューザ
３８ 支持ブラケット
４０ 支持アーム
４２ ディフューザ流路
４４ つまみ
４６ 流れ方向の面
４８ 横方向の面
５０ 流れ方向の長さ
５２ 横方向の長さ
５４ 前縁
５６ 翼弦
５８ 頂点
６０ 脚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械用トランジションピース（２０）支持体であって、
トランジションピース（２０）に向かってディフューザ流路（４２）を横切って延び、流れ方向の面（４６）と横方向の面（４８）とを含む１つまたは複数の支持アーム（４０）を備え、流れ方向の面（４６）の流れ方向の長さ（５０）が、前記１つまたは複数の支持アームを横切る流体の流れ（３２）における流れ異常を減少させるように横方向の面（４８）の横方向の長さより長い、トランジションピース（２０）支持体。
【請求項２】
前記支持体が前記ターボ機械の前記トランジションピース（２０）および／またはディフューザ（３４）に固定される、請求項１記載の支持体。
【請求項３】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が２つの支持アーム（４０）である、請求項１記載の支持体。
【請求項４】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が実質的に方形の断面形状を有する、請求項１記載の支持体。
【請求項５】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が実質的にエーロフォイル形状の断面を有する、請求項１記載の支持体。
【請求項６】
前記横方向の面（４８）が前記エーロフォイル形状断面の前縁である、請求項５記載の支持体。
【請求項７】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が実質的に三角形の断面形状を有する、請求項１記載の支持体。
【請求項８】
燃焼器（１４）と、
ディフューザ（３４）と、
前記ディフューザ（３４）からの流れ（３２）を前記燃焼器（１４）に向けて送るように前記燃焼器（１４）に動作可能に接続されたトランジションピース（２０）と、
前記トランジションピース（２０）を前記燃焼器（１４）に対する所望の位置に固定し、前記トランジションピース（２０）に向かうディフューザ流路（４２）を横切って延びる１つまたは複数の支持アーム（４０）を含む前記トランジションピース（２０）支持体とを備え、前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が流れ方向の面（４６）と横方向の面（４８）とを含み、前記流れ方向の面（４６）の流れ方向の長さ（５０）が、前記１つまたは複数の支持アーム（４０）を横切る流体の流れ（３２）における流れ異常を減少させるように前記横方向の面（４８）の横方向の長さ（５２）より大きい、ターボ機械。
【請求項９】
前記支持体が前記ターボ機械の前記トランジションピース（２０）および／または前記ディフューザ（３４）に固定される、請求項８記載のターボ機械。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が実質的にエーロフォイル形状の断面を有する、請求項８記載のターボ機械。
【請求項１】
ターボ機械用トランジションピース（２０）支持体であって、
トランジションピース（２０）に向かってディフューザ流路（４２）を横切って延び、流れ方向の面（４６）と横方向の面（４８）とを含む１つまたは複数の支持アーム（４０）を備え、流れ方向の面（４６）の流れ方向の長さ（５０）が、前記１つまたは複数の支持アームを横切る流体の流れ（３２）における流れ異常を減少させるように横方向の面（４８）の横方向の長さより長い、トランジションピース（２０）支持体。
【請求項２】
前記支持体が前記ターボ機械の前記トランジションピース（２０）および／またはディフューザ（３４）に固定される、請求項１記載の支持体。
【請求項３】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が２つの支持アーム（４０）である、請求項１記載の支持体。
【請求項４】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が実質的に方形の断面形状を有する、請求項１記載の支持体。
【請求項５】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が実質的にエーロフォイル形状の断面を有する、請求項１記載の支持体。
【請求項６】
前記横方向の面（４８）が前記エーロフォイル形状断面の前縁である、請求項５記載の支持体。
【請求項７】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が実質的に三角形の断面形状を有する、請求項１記載の支持体。
【請求項８】
燃焼器（１４）と、
ディフューザ（３４）と、
前記ディフューザ（３４）からの流れ（３２）を前記燃焼器（１４）に向けて送るように前記燃焼器（１４）に動作可能に接続されたトランジションピース（２０）と、
前記トランジションピース（２０）を前記燃焼器（１４）に対する所望の位置に固定し、前記トランジションピース（２０）に向かうディフューザ流路（４２）を横切って延びる１つまたは複数の支持アーム（４０）を含む前記トランジションピース（２０）支持体とを備え、前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が流れ方向の面（４６）と横方向の面（４８）とを含み、前記流れ方向の面（４６）の流れ方向の長さ（５０）が、前記１つまたは複数の支持アーム（４０）を横切る流体の流れ（３２）における流れ異常を減少させるように前記横方向の面（４８）の横方向の長さ（５２）より大きい、ターボ機械。
【請求項９】
前記支持体が前記ターボ機械の前記トランジションピース（２０）および／または前記ディフューザ（３４）に固定される、請求項８記載のターボ機械。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の支持アーム（４０）が実質的にエーロフォイル形状の断面を有する、請求項８記載のターボ機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３６８９６（Ｐ２０１１−２３６８９６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−９４５８５（Ｐ２０１１−９４５８５）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４５８５（Ｐ２０１１−９４５８５）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
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