燃焼器における振動支持のための装置及びその装置を形成する方法
【課題】燃焼器（１４）用のスリーブ部品アセンブリ（１０４）及び該燃焼器（１４）用のスリーブ部品アセンブリ（１０４）を形成する方法を開示する。
【解決手段】本スリーブ部品アセンブリ（１０４）は、内側スリーブ部品（１００）又は外側スリーブ部品（１０２）の１つを備えたスリーブ部品（１００、１０２）を含む。本スリーブ部品アセンブリ（１０４）はさらに、スリーブ部品（１００、１０２）から延びまた隣接するスリーブ部品（１００、１０２）と接触しかつ該隣接するスリーブ部品（１００、１０２）に対して振動支持を与えるように構成された少なくとも１つの支持機構（１１０）を含む。少なくとも１つの支持機構（１１０）は、スリーブ部品（１００、１０２）と一体である。
【解決手段】本スリーブ部品アセンブリ（１０４）は、内側スリーブ部品（１００）又は外側スリーブ部品（１０２）の１つを備えたスリーブ部品（１００、１０２）を含む。本スリーブ部品アセンブリ（１０４）はさらに、スリーブ部品（１００、１０２）から延びまた隣接するスリーブ部品（１００、１０２）と接触しかつ該隣接するスリーブ部品（１００、１０２）に対して振動支持を与えるように構成された少なくとも１つの支持機構（１１０）を含む。少なくとも１つの支持機構（１１０）は、スリーブ部品（１００、１０２）と一体である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、総括的にはタービンシステムに関し、より具体的には、タービンシステムの燃焼器における振動を減少させるための装置及び該装置を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンシステムは、発電のような分野において広く利用されている。例えば、従来型のガスタービンシステムは、圧縮機、燃焼器及びタービンを含む。タービンシステムの運転時に、タービンシステム内の様々な部品は、高い温度流れに曝される可能性があり、それにより部品が故障するおそれがある。より高い温度流れは一般的に、ガスタービンシステムの性能、効率及び出力の増大をもたらすので、高い温度流れに曝される部品は、ガスタービンシステムが高い温度で運転されるのを可能にするために冷却しなければならない。
【０００３】
タービンシステムの運転時に、該タービンシステムの多くの部品は、大きな構造振動を受ける可能性がある。それらの振動は、部品に応力を加えかつ最終的には該部品を故障させるおそれがある。例えば、ガスタービンシステムにおいて、燃焼器インピンジメントスリーブは、構造振動に対して特に脆弱である。
【０００４】
インピンジメントスリーブにおける構造振動を減少させるこれ迄の試みは、インピンジメントスリーブの壁を厚くすること或いはインピンジメントスリーブにリブ又はガセットを付加することを伴うものであった。しかしながら、壁を厚くすることは、インピンジメントスリーブを重量のあるものにする可能性があるので望ましくなくまたさらにインピンジメントスリーブを一層費用が掛かりかつ製造するのが困難なものにする可能性がある。リブ又はガセットの付加はまた、インピンジメントスリーブを一層費用が掛かりかつ製造するのが困難になりかねず、また潜在的にシステムに対する故障部位を増加させるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、タービンシステムの燃焼器における構造振動を減少させるための改良型の装置及び該装置を形成する方法は、当該技術分野では望ましいと言える。例えば、既存の燃焼器部品と一体の支持機構を備える方法及び装置は、利点を有する。さらに、最適な振動及び熱伝達性能になるように構成することができる支持機構を備える方法及び装置は、望ましいと言える。
【０００６】
本発明の態様及び利点は、次の説明においてその一部を記載しており、或いはそれら説明から自明なものとして理解することができ、或いは本発明の実施により学ぶことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、燃焼器用のスリーブ部品アセンブリを開示する。本スリーブ部品アセンブリは、内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１つを備えたスリーブ部品を含む。本スリーブ部品アセンブリはさらに、スリーブ部品から延びまた隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成された少なくとも１つの支持機構を含む。少なくとも１つの支持機構は、スリーブ部品と一体である。
【０００８】
別の実施形態では、燃焼器用のスリーブ部品アセンブリを形成する方法を開示する。本方法は、内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１つを備えたスリーブ部品をその内部で形成するように構成された少なくとも１つのゲート及び少なくとも１つのシェルを有する鋳型内に該少なくとも１つのゲートを通してスリーブ部品基材を流すステップを含む。本方法はさらに、鋳型内でスリーブ部品基材を凝固させて、スリーブ部品及び該スリーブ部品と一体でありかつ少なくとも１つのゲート内に配置される少なくとも１つの支持機構を備えたスリーブ部品アセンブリを形成するステップを含む。本方法はさらに、鋳型からスリーブ部品アセンブリを取外すステップと、少なくとも１つの支持機構の高さを調整して、該少なくとも１つの支持機構が隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成するステップとを含む。
【０００９】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を参照することによって理解を深めることができるであろう。なお、本願の内容の一部をなす添付の図面には、本発明の実施形態を例示するとともに、発明の詳細な説明と併せて本発明の原理を説明する。
【００１０】
本発明を当業者が実施できるように、以下の詳細な説明では、図面を参照しながら、本発明を最良の形態を含めて十分に開示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ガスタービンシステムの概略図。
【図２】本開示のガスタービンシステムの様々な部品の一実施形態の断面側面図。
【図３】本開示のスリーブ部品アセンブリの一実施形態の側面図。
【図４】本開示のスリーブ部品アセンブリのための鋳型の一実施形態の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明するが、その１以上の実施例を図面に示す。各実施例は例示にすぎず、本発明を限定するものではない。実際、本発明の技術的範囲又は技術的思想から逸脱せずに、本発明に様々な修正及び変形をなすことができることは当業者には明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として例示又は説明した特徴を、別の実施形態に用いてさらに別の実施形態としてもよい。従って、本発明は、かかる修正及び変形を特許請求の範囲で規定される技術的範囲及びその均等の範囲に属するものとして包含する。
【００１３】
図１は、ガスタービンシステム１０の概略図である。本システム１０は、圧縮機１２、燃焼器１４及びタービン１６を含むことができる。さらに、本システム１０は、複数の圧縮機１２、燃焼器１４及びタービン１６を含むことができる。圧縮機１２及びタービン１６は、シャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は、単一のシャフト又は互いに結合されてシャフト１８を形成した複数のシャフトセグメントとすることができる。
【００１４】
図２に示すように、燃焼器１４は一般的に、圧縮機１２及びタービン１６に対して流体結合される。圧縮機１２は、互いに流体連通状態で結合されて燃焼器１４に向けて作動流体２４を送るのを可能にするようになったディフューザ２０及び吐出プレナム２２を含むことができる。例えば、圧縮機１２内で加圧された後に、作動流体２４は、ディフューザ２０を通って流れかつ吐出プレナム２２に供給することができる。作動流体２４は次に、吐出プレナム２２から燃焼器１４に流れ、燃焼器１４において、作動流体２４は燃料ノズル２６からの燃料と混合させることができる。燃料と混合された後に、作動流体２４／燃料混合気は、燃焼チャンバ２８内で点火燃焼させて高温ガス流れ３０を発生させることができる。この高温ガス流れ３０は、高温ガス通路３２に沿って燃焼チャンバ２８を通ってトランジションピース空洞３４内に送られかつタービンノズル３６を通ってタービン１６に送られるようにすることができる。
【００１５】
燃焼器１４は、作動流体２４が流れるのを可能にするように構成された中空環状壁を含むことができる。例えば、燃焼器１４は、流れスリーブ４２内に配置された燃焼器ライナ４０を含むことができる。図２に示すように、燃焼器ライナ４０及び流れスリーブ４２の配置は、ほぼ同心でありかつそれらの間に環状通路又は流路を形成することができる。一部の実施形態では、流れスリーブ４２及び燃焼器ライナ４０は、燃焼器１４の第１の又は上流の中空環状壁を形成することができる。流れスリーブ４２は、圧縮機１２から吐出プレナム２２を通って流路４４内に流れる作動流体２４の少なくとも一部分のための流路を構成した複数の入口４６を含むことができる。言い換えれば、流れスリーブ４２は、開口部のパターンで穿孔して多孔環状壁を形成することができる。燃焼器ライナ４０の内部は、ほぼ円筒形の又は環状の燃焼チャンバ２８を形成しかつ少なくともその一部がそれを通して高温ガス流れ３０を導くことができる高温ガス通路３２を形成することができる。
【００１６】
燃焼器ライナ４０及び流れスリーブ４２の下流において、流れスリーブ４２にインピンジメントスリーブ５０を結合することができる。流れスリーブ４２は、インピンジメントスリーブ５０の取付け部材５４を受けるように構成された取付けフランジ５２を含むことができる。トランジションピース５６は、インピンジメントスリーブ５０の内部に配置して、該インピンジメントスリーブ５０がトランジションピース５６を囲むようにすることができる。インピンジメントスリーブ５０及びトランジションピース５６の同心配置により、それらの間に環状通路又は流路５８を形成することができる。インピンジメントスリーブ５０は、複数の入口６０を含むことができ、これら入口６０は、圧縮機１２から吐出プレナム２２を通って流路５８内に流れる作動流体２４の少なくとも一部分のための流路を構成することができる。言い換えれば、インピンジメントスリーブ５０は、開口部のパターンで穿孔して多孔環状壁を形成することができる。トランジションピース５６の内部空洞３４はさらに、それを通して燃焼チャンバ２８からの高温ガス流れ３０をタービン１６内に導くことができる高温ガス通路３２を形成することができる。
【００１７】
図示するように、流路５８は、流路４４に流体結合される。従って、流路４４及び５８は、圧縮機１２及び吐出プレナム２２からの作動流体２４を燃料ノズル２６に供給すると同時にさらに燃焼器１４を冷却するように構成された流路を形成する。
【００１８】
上述したように、タービンシステム１０は、運転時に作動流体２４を取入れかつ該作動流体２４を圧縮機１２に供給することができる。シャフト１８によって駆動される圧縮機１２は、回転しかつ作動流体２４を加圧することができる。加圧作動流体は次に、ディフューザ２０内に吐出させることができる。加圧作動流体２４の大部分は次に、圧縮機１２から、ディフューザ２０を径由して、吐出プレナム２２を通ってかつ燃焼器１４内に吐出させることができる。さらに、加圧作動流体２４の僅かな部分（図示せず）は、タービンエンジン１０の他の部品を冷却するために下流に送ることができる。
【００１９】
吐出プレナム２２内の加圧作動流体２４の一部は、入口６０を通って流路５８に流入させることができる。流路５８内の作動流体２４は次に、流路４４を通して上流に送って、該作動流体２４が燃焼器ライナ４０上にわたって導かれるようにすることができる。従って、流路は、流路５８（インピンジメントスリーブ５０及びトランジションピース５６によって形成された）並びに流路４４（流れスリーブ４２及び燃焼器ライナ４０によって形成された）によって上流方向に形成される。従って、流路４４は、流路５８及び入口４６の両方から作動流体２４を受けることができる。上述したように、流路４４を通る作動流体２４は次に、燃料ノズル２６に向けて上流に送ることができる。
【００２０】
従って、燃焼器ライナ４０、トランジションピース５６、流れスリーブ４２及びインピンジメントスリーブ５０は全て、燃焼器１４用のスリーブ部品である。図２に示すように、燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６の両方は、少なくともその一部が燃焼器１４内に流れ境界部をもたらすように構成された内側スリーブ部品１００となる。一般的に、本開示による内側スリーブ部品１００は、燃焼器１４内における流れの様々な流れ又は方向間に物理的境界部を形成することによって流れ境界部をもたらすように構成することができる。幾つかの実施形態では、流れの様々な流れ又は方向は、異なる温度を有することができ、従って内側スリーブ部品１００はさらに、燃焼器１４内に温度境界部をもたらすことができる。
【００２１】
例えば、上述したように、燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６は、作動流体２４の流れ及び高温ガス流れ３０間に流れ境界部をもたらす。さらに、作動流体２４は一般的に、高温ガス流れ３０よりも低温であり、かつ燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６を冷却するために使用される。従って、燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６はさらに、温度境界部をもたらす。
【００２２】
さらに、図２に示すように、流れスリーブ４２及びインピンジメントスリーブ５０の両方は、外側スリーブ部品１０２となる。一般的に、外側スリーブ部品１０２は、燃焼器１４の部品でありかつ内側スリーブ部品１００に隣接して配置される。外側スリーブ部品１０２は、内側スリーブ部品１００に対する外側スリーブ又はケーシングとして作用することができ、かつ内側スリーブ部品１００を通って流れる流れの外側境界部をもたらすことができる。例えば、流れスリーブ４２及びインピンジメントスリーブ５０は、それぞれ燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６に対する外側スリーブ部品１０２となる。
【００２３】
本開示による外側スリーブ部品１０２は、タービンシステムの運転時に振動する可能性があり望ましくない。従って、外側スリーブ部品１０２の振動を減少させるか又は排除するために、該外側スリーブ部品１０２に対して振動支持を与える装置及び構成が必要となる。従って、本開示はさらに、タービンシステム１０用のスリーブ部品アセンブリ１０４を対象とする。
【００２４】
図２及び図３に示すように、スリーブ部品アセンブリ１０４は、スリーブ部品を含むことができる。例示的な実施形態では、スリーブ部品は、内側スリーブ部品１００とすることができ、或いはそれに代えて外側スリーブ部品１０２とすることができる。例えば、例示的な実施形態では、上述したように、スリーブ部品は、トランジションピース５６とすることができる。
【００２５】
スリーブ部品アセンブリ１０４はさらに、少なくとも１つの支持機構１１０を含む。例示的な実施形態では、スリーブ部品アセンブリ１０４は、複数の支持機構１１０を含む。各支持機構１１０は、内側スリーブ部品１００又は外側スリーブ部品１０２のようなスリーブ部品から延びる。例えば、各支持機構１１０は、内側スリーブ部品１００又は外側スリーブ部品１０２の他方とすることができる隣接するスリーブ部品に面するスリーブ部品の表面から延びるようにすることができる。スリーブ部品１００がトランジションピース５６である例示的な実施形態では、支持機構１１０は、隣接するインピンジメントスリーブ５０に面するトランジションピース５６の表面１１２から延びるようにすることができる。
【００２６】
支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品とほぼ連続的に接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成することができる。従って、支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品と相互作用して、該部品を支持しかつ該部品の構造振動を減少させることができる。
【００２７】
例えば、支持機構１１０は各々、高さ１１４を形成することができる。図３に示すように、各支持機構１１０の高さ１１４は、支持機構１１０が隣接する外側スリーブ部品１０２のような隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品と相互作用して必要な振動支持を与えるのを可能にすることができる。下述するように、各支持機構１１０の高さ１１４は、所望に応じて調整して、該支持機構１１０が隣接するスリーブ部品を適正に支持するのを保証することができる。
【００２８】
幾つかの実施形態では、高さ１１４は、支持機構１１０が隣接するスリーブ部品とほぼ連続的に接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように調整することができる。それらの実施形態では、高さ１１４は、タービンシステム１０が運転中でない時に、隣接するスリーブ部品及び支持機構１１０が接触状態になるようにすることができる。しかしながら、運転時には、振動により、ほぼ連続的に接触している支持機構１１０及び隣接するスリーブ部品が時として分離する可能性があること、また互いに対する支持機構１１０及び隣接するスリーブ部品のこのような振動運動は、ほぼ連続的に接触している支持機構１１０及び隣接するスリーブ部品の技術的範囲及び技術思想の範囲内にあることを理解されたい。
【００２９】
他の実施形態では、高さ１１４は、システム１０の運転時に支持機構１１０が隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように調整することができる。これらの実施形態では、高さ１１４は、タービンシステム１０が運転中でない時には、隣接するスリーブ部品及び支持機構１１０が接触状態でないようにすることができる。運転時には、
振動により、ほぼ連続的に分離している支持機構１１０及び隣接するスリーブ部品が時として接触する可能性があり、従って支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えることができる。
【００３０】
本開示による各支持機構１１０は、内側スリーブ部品１００又は外側スリーブ部品１０２とのようにスリーブ部品と一体である。従って、スリーブ部品及び該スリーブ部品から延びる支持機構１１０は、同一の材料で形成することができ、かつ互いに単一のユニットとして形成することができる。例示的な実施形態では、スリーブ部品及び支持機構１１０は、ニッケル又はコバルト基合金又は超合金で形成することができる。それに代えて、スリーブ部品及び支持機構１１０は、燃焼器１４において使用するのに好適なあらゆる材料で形成することができる。
【００３１】
さらに、例示的な実施形態では、支持機構１１０は、スリーブ部品の鋳造時に形成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、下述するように、スリーブ部品アセンブリ１０４をその内部で鋳造するようになった鋳型シェルは、スリーブ部品及び少なくとも１つの支持機構１１０を備えたスリーブ部品アセンブリ１０４を形成するように設計しかつ構成することができる。他の例示的な実施形態では、下述するように、鋳造時にそれを通して鋳型シェル内にスリーブ部品基材を流すために利用するゲートにより、支持機構１１０を形成することができる。支持機構１１０は、スリーブ部品の鋳造時にゲートによって形成することができる。従って、スリーブ部品アセンブリ１０４は、鋳造時に一体ユニットとして形成することができる。
【００３２】
例示的な実施形態では、各支持機構１１０は、所望の振動特性を有するように構成することができる。例えば、各支持機構１１０は、該支持機構１１０が振動支持を与えている隣接する外側スリーブ部品１０２のような隣接するスリーブ部品上に所望の振動特性を与えるように個々に調整することができる。所望の振動特性を備えるために、各支持機構１１０は所望の形状、寸法及び／又は高さ１１４を有する状態で形成することができ、かつ／或いは支持機構１１０の位置は個々に調整することができ、かつ／或いは様々な支持機構１１０間の間隔は調整することができる。例示的な実施形態では、所望の振動特性は、隣接する外側スリーブ部品１０２のような隣接するスリーブ部品の固有振動数とすることができる。各支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品の固有振動数を上昇させるか又は低下させるように、或いは隣接するスリーブ部品が特定の所望の固有振動数を有するように構成することができる。例えば、支持機構１１０の高さ１１４は、隣接するスリーブ部品の固有振動数を上昇ように高くするか又は隣接するスリーブ部品の固有振動数を低下させるように低くすることができる。
【００３３】
しかしながら、本開示は、隣接するスリーブ部品の固有振動数を調整するために支持機構１１０の上記の特性を調整することに限定されるものではないことを理解されたい。それどころか、隣接するスリーブ部品のあらゆる好適な振動特性を調整するために支持機構１１０のあらゆる好適な特性を調整することは、本開示の技術的範囲及び技術思想の範囲内である。
【００３４】
例示的な実施形態では、各支持機構１１０は、所望の熱伝達特性を備えるように構成することができる。上述したように、例示的な実施形態では、内側スリーブ部品１０２のようなスリーブ部品は、例えば比較的より高温の流れ及び比較的より低温の流れ間に温度境界部をもたらすことができる。例えば、スリーブ部品がトランジションピース５６である実施形態では、スリーブ部品は、高温ガス流れ３０及び作動流体２４間に温度境界部をもたらすことができる。従って、支持機構１１０は、スリーブ部品に対して所望の熱伝達特性を与えるように利用することができる。所望の熱伝達特性を備えるために、各支持機構１１０は所望の形状、寸法及び／又は高さ１１４を有する状態で形成することができ、かつ／或いは支持機構１１０の位置は個々に調整することができ、かつ／或いは様々な支持機構間の間隔は調整することができる。例えば、スリーブ部品における熱交換は、比較的均一であることが望ましいと言える。従って、様々な支持機構１１０は、比較的厚肉の支持機構１１０として形成することができ、従って他の支持機構１１０を比較的薄肉の支持機構１１０として形成しながらスリーブ部品上の低温スポットを加熱する断熱材として作用させることができ、従ってスリーブ部品上の高温スポットを冷却するフィンとして作用させることができる。従って、支持機構１１０は、スリーブ部品における比較的均一な熱交換を行なうのを助けることができる。
【００３５】
しかしながら、本開示は、スリーブ部品において均一な熱交換が行われるように支持機構１１０の上記の特性を調整することに限定されるものではないことを理解されたい。それどころか、スリーブ部品アセンブリ１０４又は隣接するスリーブ部品のあらゆる好適な熱伝達特性を調整するために支持機構１１０のあらゆる好適な特性を調整することは、本開示の技術的範囲及び技術思想の範囲内である。
【００３６】
本開示はさらに、燃焼器１４用のスリーブ部品アセンブリ１０４を形成する方法を対象とする。上述したように、スリーブ部品アセンブリ１０４は、内側スリーブ部品１００又は外側スリーブ部品１０２のようなスリーブ部品と、少なくとも１つの支持機構１１０又は複数の支持機構１１０とを含む。さらに、例示的な実施形態では、スリーブ部品はトランジションピース５６である。
【００３７】
例えば、図４に示すように、本方法は、少なくとも１つのゲート２０４を通して又は複数のゲート２０４を通して鋳型２０２内にスリーブ部品基材２００を流すステップを含む。鋳型２０２は、スリーブ部品１００を形成するように構成されたゲート２０４及び少なくとも１つのシェルを含むことができる。例えば、図４に示すような幾つかの実施形態では、鋳型２０４は、少なくとも１つの内側シェル２０６又は複数の内側シェル２０６、並びに少なくとも１つの外側シェル２０８又は複数の外側シェル２０８を含むことができる。内側及び外側シェル２０６、２０８は、互いに嵌合させて、その内部にスリーブ部品１００のための内部成形領域２１０を形成することができる。ゲート２０４は、内部成形領域２１０内に流れるスリーブ部品基材２００のための外側シェル２０８及び／又は内側シェル２０６を貫通するアクセスポイントを構成することができる。
【００３８】
幾つかの実施形態では、鋳型２０２はさらに、１つの注入口２１２又は複数の注入口２１２、１つの湯口２１４又は複数の湯口２１４、並びに１つの湯道２１６又は複数の湯道２１６を含むことができる。注入口２１２は、スリーブ部品基材２００のための鋳型２０２への入口として設けることができる。従って、一般的に、部品基材２００は、注入口２１２を通して鋳型２０２内に流すことができる。湯口２１４及び湯道２１６は、スリーブ部品基材２００のためのチャネル網を形成して、それらを通して流した後に内部成形領域２１０内に流すことができる。従って、湯口２１４及び湯道２１６は、鋳型２０２を通してスリーブ部品基材２００を分散させて、該スリーブ部品基材２００が比較的均等に内部成形領域２１０に流入しかつ比較的均等に凝固するのを可能にするようにすることができる。上述したように、ゲート２０４は、内部成形領域２１０内に流れるスリーブ部品基材２００のための外側シェル２０８及び／又は内側シェル２０６を貫通するアクセスポイントを構成する。従って、湯口２１４及び／又は湯道２１６は、ゲート２０４と流体連通状態になっていて、スリーブ部品基材２００がゲート２０４を通って湯口２１４及び／又は湯道２１６から内部成形領域２１０内全体に流れるようにすることができる。
【００３９】
本方法はさらに、鋳型２０２内でスリーブ部品基材２００を硬化させるなど凝固させて、スリーブ部品アセンブリ１０４を形成するステップを含むことができる。スリーブ部品基材２００が鋳型２０２内に流されると、該基材２００の一部分は、内部成形領域２１０内に流れるのではなく、ゲート２０４内に滞留することができる。従って、スリーブ部品基材２００が凝固すると、ゲート２０４内の基材２００は、スリーブ部品アセンブリ１０４の支持機構１１０を形成することができる。従って、スリーブ部品アセンブリ１０４は、スリーブ部品及び少なくとも１つの支持機構１１０を含むことができ、また支持機構１１０は、スリーブ部品と一体とすることができかつ少なくとも１つのゲート２０４内に配置することができる。
【００４０】
本方法はさらに、鋳型２０２からスリーブ部品アセンブリ１０４を取外すステップを含むことができる。例えば、鋳型２０２の様々なシェル２０６、２０８、ゲート２０４及びその他の部品は、あらゆる好適な方法又は装置を使用してスリーブ部品アセンブリ１０４から取外すことができる。
【００４１】
本方法はさらに、支持機構１１０の高さ１１４を調整するステップを含むことができる。高さ１１４は、支持機構１１０がタービンシステム１０内において振動支持を与えるように構成されるように調整することができる。例えば、高さ１１４は、支持機構１１０が隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成されるように調整することができる。高さ１１４を調整するために、支持機構１１０は、該支持機構１１０が所望通りに隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品と相互作用するように、必要に応じて測定しかつトリム加工し、切削し、研磨し又はその他の方法で縮小加工することができる。
【００４２】
例えば、幾つかの実施形態では、本方法は、支持機構１１０が所望の振動特性を備えるようにゲート２０４を設計するステップを含むことができる。例えば、上述したように、支持機構１１０は、所望の振動特性を備えるように構成することができる。従って、例えば、所望の振動特性を備えるために、各支持機構１１０は所望の形状、寸法及び／又は高さ１１４を有する状態で形成することができ、かつ/或いは支持機構１１０の位置は個々に調整することができ、かつ/或いは様々な支持機構間１１０間の間隔は調整することができる。所望の振動特性を備えるようにこのような構成で支持機構１１０を形成するために、ゲート２０４は、その中に形成された支持機構１１０が全体としてこのような構成を有するような寸法及び位置とすることができる。
【００４３】
例えば、幾つかの実施形態では、本方法は、支持機構１１０が所望の熱伝達特性を備えるようにゲート２０４を設計するステップを含むことができる。例えば、上述したように、支持機構１１０は、所望の熱伝達特性を備えるように構成することができる。従って、例えば、所望の熱伝達特性を有するために、各支持機構１１０は所望の形状、寸法及び／又は高さ１１４を有する状態で形成することができ、かつ/或いは支持機構１１０の位置は個々に調整することができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０間の間隔は調整することができる。所望の熱伝達特性を有するようにこのような構成で支持機構１１０を形成するために、ゲート２０４は、その中に形成された支持機構１１０が全体としてこのような構成を有するような寸法及び位置とすることができる。
【００４４】
例えば、幾つかの実施形態では、本方法は、支持機構１１０が所望の振動特性を有するように該支持機構１１０を修正するステップを含むことができる。例えば、スリーブ部品アセンブリ１０４を形成した後には、支持機構１１０は、所望の振動特性を備えるための適切な構成を有することができない。従って、所望の振動特性を備えるために、形状、寸法及び／又は高さ１１４のような様々な支持機構１１０の様々な特性は修正することができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０は取除くことができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０はその他の方法で修正することができる。支持機構１１０を修正するために、所望に応じて、該支持機構１１０の様々な部分は取除くことができ、或いは支持機構１１０は成形し直すことができ、或いは支持機構１１０は、その他の方法で修正することができる。
【００４５】
例えば、幾つかの実施形態では、本方法は、支持機構１１０が所望の熱伝達特性を備えるように該支持機構１１０を修正するステップを含むことができる。例えば、スリーブ部品アセンブリ１０４を形成した後には、支持機構１１０は、所望の熱伝達特性を備えるための適切な構成を有することができない。従って、所望の熱伝達特性を備えるために、形状、寸法及び／又は高さ１１４のような様々な支持機構１１０の様々な特性は修正することができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０は取除くことができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０はその他の方法で修正することができる。支持機構１１０を修正するために、所望に応じて、支持機構１１０の様々な部分は取除くことができ、或いは支持機構１１０は形成し直すことができ、或いは支持機構１１０はその他の方法で修正することができる。
【００４６】
従って、例示的実施形態では、本開示は、支持機構１１０を付加的に形成するために、スリーブ部品を形成するための鋳型２０２のゲート２０４を有利に利用する。例示的な実施形態では、鋳造プロセスとすることができる形成プロセス時には、鋳型に流入する基材のための様々なアクセスポイントを構成するような複数のゲート２０４を有するのが一般的に有利である。より多くのゲート２０４は、所望の部品への基材のより良好かつより均一な凝固を可能にする。しかしながら、これ迄は、ゲート２０４を付加することは、生じた突出部を所望の部品から取除く費用を重要視しなければならなかった。本開示では、生じた突出部が取除かれるのではなく燃焼器１４内で振動支持を与えるように構成されることを必要とすることによって、その費用が軽減される。従って、より多くのゲート２０４は、本開示による形成プロセス時に利用することができる利点がある。より多くのゲート２０４により、振動支持の向上をもたらすことができるより多くの支持機構を備えたより高い品質のスリーブ部品アセンブリ１０４が得られる。
【００４７】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない部品を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な部品を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００４８】
１０ タービンシステム
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ シャフト
２０ ディフューザ
２２ 吐出プレナム
２４ 作動流体
２６ 燃料ノズル
２８ 燃焼チャンバ
３０ 高温ガス流れ
３２ 高温ガス通路
３４ トランジションピース空洞
３６ タービンノズル
４０ 燃焼器ライナ
４２ 流れスリーブ
４４ 流路
４６ 入口
５０ インピンジメントスリーブ
５２ 取付けフランジ
５４ 取付け部材
５６ トランジションピース
５８ 流路
６０ 入口
１００ 内側スリーブ部品
１０２ 外側スリーブ部品
１０４ スリーブ部品アセンブリ
１１０ 支持機構
１１２ 表面
１１４ 高さ
２００ スリーブ部品基材
２０２ 鋳型
２０４ ゲート
２０６ 内側シェル
２０８ 外側シェル
２１０ 内部成形領域
２１２ 注入口
２１４ 湯口
２１６ 湯道
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、総括的にはタービンシステムに関し、より具体的には、タービンシステムの燃焼器における振動を減少させるための装置及び該装置を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンシステムは、発電のような分野において広く利用されている。例えば、従来型のガスタービンシステムは、圧縮機、燃焼器及びタービンを含む。タービンシステムの運転時に、タービンシステム内の様々な部品は、高い温度流れに曝される可能性があり、それにより部品が故障するおそれがある。より高い温度流れは一般的に、ガスタービンシステムの性能、効率及び出力の増大をもたらすので、高い温度流れに曝される部品は、ガスタービンシステムが高い温度で運転されるのを可能にするために冷却しなければならない。
【０００３】
タービンシステムの運転時に、該タービンシステムの多くの部品は、大きな構造振動を受ける可能性がある。それらの振動は、部品に応力を加えかつ最終的には該部品を故障させるおそれがある。例えば、ガスタービンシステムにおいて、燃焼器インピンジメントスリーブは、構造振動に対して特に脆弱である。
【０００４】
インピンジメントスリーブにおける構造振動を減少させるこれ迄の試みは、インピンジメントスリーブの壁を厚くすること或いはインピンジメントスリーブにリブ又はガセットを付加することを伴うものであった。しかしながら、壁を厚くすることは、インピンジメントスリーブを重量のあるものにする可能性があるので望ましくなくまたさらにインピンジメントスリーブを一層費用が掛かりかつ製造するのが困難なものにする可能性がある。リブ又はガセットの付加はまた、インピンジメントスリーブを一層費用が掛かりかつ製造するのが困難になりかねず、また潜在的にシステムに対する故障部位を増加させるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、タービンシステムの燃焼器における構造振動を減少させるための改良型の装置及び該装置を形成する方法は、当該技術分野では望ましいと言える。例えば、既存の燃焼器部品と一体の支持機構を備える方法及び装置は、利点を有する。さらに、最適な振動及び熱伝達性能になるように構成することができる支持機構を備える方法及び装置は、望ましいと言える。
【０００６】
本発明の態様及び利点は、次の説明においてその一部を記載しており、或いはそれら説明から自明なものとして理解することができ、或いは本発明の実施により学ぶことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、燃焼器用のスリーブ部品アセンブリを開示する。本スリーブ部品アセンブリは、内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１つを備えたスリーブ部品を含む。本スリーブ部品アセンブリはさらに、スリーブ部品から延びまた隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成された少なくとも１つの支持機構を含む。少なくとも１つの支持機構は、スリーブ部品と一体である。
【０００８】
別の実施形態では、燃焼器用のスリーブ部品アセンブリを形成する方法を開示する。本方法は、内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１つを備えたスリーブ部品をその内部で形成するように構成された少なくとも１つのゲート及び少なくとも１つのシェルを有する鋳型内に該少なくとも１つのゲートを通してスリーブ部品基材を流すステップを含む。本方法はさらに、鋳型内でスリーブ部品基材を凝固させて、スリーブ部品及び該スリーブ部品と一体でありかつ少なくとも１つのゲート内に配置される少なくとも１つの支持機構を備えたスリーブ部品アセンブリを形成するステップを含む。本方法はさらに、鋳型からスリーブ部品アセンブリを取外すステップと、少なくとも１つの支持機構の高さを調整して、該少なくとも１つの支持機構が隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成するステップとを含む。
【０００９】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を参照することによって理解を深めることができるであろう。なお、本願の内容の一部をなす添付の図面には、本発明の実施形態を例示するとともに、発明の詳細な説明と併せて本発明の原理を説明する。
【００１０】
本発明を当業者が実施できるように、以下の詳細な説明では、図面を参照しながら、本発明を最良の形態を含めて十分に開示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ガスタービンシステムの概略図。
【図２】本開示のガスタービンシステムの様々な部品の一実施形態の断面側面図。
【図３】本開示のスリーブ部品アセンブリの一実施形態の側面図。
【図４】本開示のスリーブ部品アセンブリのための鋳型の一実施形態の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明するが、その１以上の実施例を図面に示す。各実施例は例示にすぎず、本発明を限定するものではない。実際、本発明の技術的範囲又は技術的思想から逸脱せずに、本発明に様々な修正及び変形をなすことができることは当業者には明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として例示又は説明した特徴を、別の実施形態に用いてさらに別の実施形態としてもよい。従って、本発明は、かかる修正及び変形を特許請求の範囲で規定される技術的範囲及びその均等の範囲に属するものとして包含する。
【００１３】
図１は、ガスタービンシステム１０の概略図である。本システム１０は、圧縮機１２、燃焼器１４及びタービン１６を含むことができる。さらに、本システム１０は、複数の圧縮機１２、燃焼器１４及びタービン１６を含むことができる。圧縮機１２及びタービン１６は、シャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は、単一のシャフト又は互いに結合されてシャフト１８を形成した複数のシャフトセグメントとすることができる。
【００１４】
図２に示すように、燃焼器１４は一般的に、圧縮機１２及びタービン１６に対して流体結合される。圧縮機１２は、互いに流体連通状態で結合されて燃焼器１４に向けて作動流体２４を送るのを可能にするようになったディフューザ２０及び吐出プレナム２２を含むことができる。例えば、圧縮機１２内で加圧された後に、作動流体２４は、ディフューザ２０を通って流れかつ吐出プレナム２２に供給することができる。作動流体２４は次に、吐出プレナム２２から燃焼器１４に流れ、燃焼器１４において、作動流体２４は燃料ノズル２６からの燃料と混合させることができる。燃料と混合された後に、作動流体２４／燃料混合気は、燃焼チャンバ２８内で点火燃焼させて高温ガス流れ３０を発生させることができる。この高温ガス流れ３０は、高温ガス通路３２に沿って燃焼チャンバ２８を通ってトランジションピース空洞３４内に送られかつタービンノズル３６を通ってタービン１６に送られるようにすることができる。
【００１５】
燃焼器１４は、作動流体２４が流れるのを可能にするように構成された中空環状壁を含むことができる。例えば、燃焼器１４は、流れスリーブ４２内に配置された燃焼器ライナ４０を含むことができる。図２に示すように、燃焼器ライナ４０及び流れスリーブ４２の配置は、ほぼ同心でありかつそれらの間に環状通路又は流路を形成することができる。一部の実施形態では、流れスリーブ４２及び燃焼器ライナ４０は、燃焼器１４の第１の又は上流の中空環状壁を形成することができる。流れスリーブ４２は、圧縮機１２から吐出プレナム２２を通って流路４４内に流れる作動流体２４の少なくとも一部分のための流路を構成した複数の入口４６を含むことができる。言い換えれば、流れスリーブ４２は、開口部のパターンで穿孔して多孔環状壁を形成することができる。燃焼器ライナ４０の内部は、ほぼ円筒形の又は環状の燃焼チャンバ２８を形成しかつ少なくともその一部がそれを通して高温ガス流れ３０を導くことができる高温ガス通路３２を形成することができる。
【００１６】
燃焼器ライナ４０及び流れスリーブ４２の下流において、流れスリーブ４２にインピンジメントスリーブ５０を結合することができる。流れスリーブ４２は、インピンジメントスリーブ５０の取付け部材５４を受けるように構成された取付けフランジ５２を含むことができる。トランジションピース５６は、インピンジメントスリーブ５０の内部に配置して、該インピンジメントスリーブ５０がトランジションピース５６を囲むようにすることができる。インピンジメントスリーブ５０及びトランジションピース５６の同心配置により、それらの間に環状通路又は流路５８を形成することができる。インピンジメントスリーブ５０は、複数の入口６０を含むことができ、これら入口６０は、圧縮機１２から吐出プレナム２２を通って流路５８内に流れる作動流体２４の少なくとも一部分のための流路を構成することができる。言い換えれば、インピンジメントスリーブ５０は、開口部のパターンで穿孔して多孔環状壁を形成することができる。トランジションピース５６の内部空洞３４はさらに、それを通して燃焼チャンバ２８からの高温ガス流れ３０をタービン１６内に導くことができる高温ガス通路３２を形成することができる。
【００１７】
図示するように、流路５８は、流路４４に流体結合される。従って、流路４４及び５８は、圧縮機１２及び吐出プレナム２２からの作動流体２４を燃料ノズル２６に供給すると同時にさらに燃焼器１４を冷却するように構成された流路を形成する。
【００１８】
上述したように、タービンシステム１０は、運転時に作動流体２４を取入れかつ該作動流体２４を圧縮機１２に供給することができる。シャフト１８によって駆動される圧縮機１２は、回転しかつ作動流体２４を加圧することができる。加圧作動流体は次に、ディフューザ２０内に吐出させることができる。加圧作動流体２４の大部分は次に、圧縮機１２から、ディフューザ２０を径由して、吐出プレナム２２を通ってかつ燃焼器１４内に吐出させることができる。さらに、加圧作動流体２４の僅かな部分（図示せず）は、タービンエンジン１０の他の部品を冷却するために下流に送ることができる。
【００１９】
吐出プレナム２２内の加圧作動流体２４の一部は、入口６０を通って流路５８に流入させることができる。流路５８内の作動流体２４は次に、流路４４を通して上流に送って、該作動流体２４が燃焼器ライナ４０上にわたって導かれるようにすることができる。従って、流路は、流路５８（インピンジメントスリーブ５０及びトランジションピース５６によって形成された）並びに流路４４（流れスリーブ４２及び燃焼器ライナ４０によって形成された）によって上流方向に形成される。従って、流路４４は、流路５８及び入口４６の両方から作動流体２４を受けることができる。上述したように、流路４４を通る作動流体２４は次に、燃料ノズル２６に向けて上流に送ることができる。
【００２０】
従って、燃焼器ライナ４０、トランジションピース５６、流れスリーブ４２及びインピンジメントスリーブ５０は全て、燃焼器１４用のスリーブ部品である。図２に示すように、燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６の両方は、少なくともその一部が燃焼器１４内に流れ境界部をもたらすように構成された内側スリーブ部品１００となる。一般的に、本開示による内側スリーブ部品１００は、燃焼器１４内における流れの様々な流れ又は方向間に物理的境界部を形成することによって流れ境界部をもたらすように構成することができる。幾つかの実施形態では、流れの様々な流れ又は方向は、異なる温度を有することができ、従って内側スリーブ部品１００はさらに、燃焼器１４内に温度境界部をもたらすことができる。
【００２１】
例えば、上述したように、燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６は、作動流体２４の流れ及び高温ガス流れ３０間に流れ境界部をもたらす。さらに、作動流体２４は一般的に、高温ガス流れ３０よりも低温であり、かつ燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６を冷却するために使用される。従って、燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６はさらに、温度境界部をもたらす。
【００２２】
さらに、図２に示すように、流れスリーブ４２及びインピンジメントスリーブ５０の両方は、外側スリーブ部品１０２となる。一般的に、外側スリーブ部品１０２は、燃焼器１４の部品でありかつ内側スリーブ部品１００に隣接して配置される。外側スリーブ部品１０２は、内側スリーブ部品１００に対する外側スリーブ又はケーシングとして作用することができ、かつ内側スリーブ部品１００を通って流れる流れの外側境界部をもたらすことができる。例えば、流れスリーブ４２及びインピンジメントスリーブ５０は、それぞれ燃焼器ライナ４０及びトランジションピース５６に対する外側スリーブ部品１０２となる。
【００２３】
本開示による外側スリーブ部品１０２は、タービンシステムの運転時に振動する可能性があり望ましくない。従って、外側スリーブ部品１０２の振動を減少させるか又は排除するために、該外側スリーブ部品１０２に対して振動支持を与える装置及び構成が必要となる。従って、本開示はさらに、タービンシステム１０用のスリーブ部品アセンブリ１０４を対象とする。
【００２４】
図２及び図３に示すように、スリーブ部品アセンブリ１０４は、スリーブ部品を含むことができる。例示的な実施形態では、スリーブ部品は、内側スリーブ部品１００とすることができ、或いはそれに代えて外側スリーブ部品１０２とすることができる。例えば、例示的な実施形態では、上述したように、スリーブ部品は、トランジションピース５６とすることができる。
【００２５】
スリーブ部品アセンブリ１０４はさらに、少なくとも１つの支持機構１１０を含む。例示的な実施形態では、スリーブ部品アセンブリ１０４は、複数の支持機構１１０を含む。各支持機構１１０は、内側スリーブ部品１００又は外側スリーブ部品１０２のようなスリーブ部品から延びる。例えば、各支持機構１１０は、内側スリーブ部品１００又は外側スリーブ部品１０２の他方とすることができる隣接するスリーブ部品に面するスリーブ部品の表面から延びるようにすることができる。スリーブ部品１００がトランジションピース５６である例示的な実施形態では、支持機構１１０は、隣接するインピンジメントスリーブ５０に面するトランジションピース５６の表面１１２から延びるようにすることができる。
【００２６】
支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品とほぼ連続的に接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成することができる。従って、支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品と相互作用して、該部品を支持しかつ該部品の構造振動を減少させることができる。
【００２７】
例えば、支持機構１１０は各々、高さ１１４を形成することができる。図３に示すように、各支持機構１１０の高さ１１４は、支持機構１１０が隣接する外側スリーブ部品１０２のような隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品と相互作用して必要な振動支持を与えるのを可能にすることができる。下述するように、各支持機構１１０の高さ１１４は、所望に応じて調整して、該支持機構１１０が隣接するスリーブ部品を適正に支持するのを保証することができる。
【００２８】
幾つかの実施形態では、高さ１１４は、支持機構１１０が隣接するスリーブ部品とほぼ連続的に接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように調整することができる。それらの実施形態では、高さ１１４は、タービンシステム１０が運転中でない時に、隣接するスリーブ部品及び支持機構１１０が接触状態になるようにすることができる。しかしながら、運転時には、振動により、ほぼ連続的に接触している支持機構１１０及び隣接するスリーブ部品が時として分離する可能性があること、また互いに対する支持機構１１０及び隣接するスリーブ部品のこのような振動運動は、ほぼ連続的に接触している支持機構１１０及び隣接するスリーブ部品の技術的範囲及び技術思想の範囲内にあることを理解されたい。
【００２９】
他の実施形態では、高さ１１４は、システム１０の運転時に支持機構１１０が隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように調整することができる。これらの実施形態では、高さ１１４は、タービンシステム１０が運転中でない時には、隣接するスリーブ部品及び支持機構１１０が接触状態でないようにすることができる。運転時には、
振動により、ほぼ連続的に分離している支持機構１１０及び隣接するスリーブ部品が時として接触する可能性があり、従って支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えることができる。
【００３０】
本開示による各支持機構１１０は、内側スリーブ部品１００又は外側スリーブ部品１０２とのようにスリーブ部品と一体である。従って、スリーブ部品及び該スリーブ部品から延びる支持機構１１０は、同一の材料で形成することができ、かつ互いに単一のユニットとして形成することができる。例示的な実施形態では、スリーブ部品及び支持機構１１０は、ニッケル又はコバルト基合金又は超合金で形成することができる。それに代えて、スリーブ部品及び支持機構１１０は、燃焼器１４において使用するのに好適なあらゆる材料で形成することができる。
【００３１】
さらに、例示的な実施形態では、支持機構１１０は、スリーブ部品の鋳造時に形成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、下述するように、スリーブ部品アセンブリ１０４をその内部で鋳造するようになった鋳型シェルは、スリーブ部品及び少なくとも１つの支持機構１１０を備えたスリーブ部品アセンブリ１０４を形成するように設計しかつ構成することができる。他の例示的な実施形態では、下述するように、鋳造時にそれを通して鋳型シェル内にスリーブ部品基材を流すために利用するゲートにより、支持機構１１０を形成することができる。支持機構１１０は、スリーブ部品の鋳造時にゲートによって形成することができる。従って、スリーブ部品アセンブリ１０４は、鋳造時に一体ユニットとして形成することができる。
【００３２】
例示的な実施形態では、各支持機構１１０は、所望の振動特性を有するように構成することができる。例えば、各支持機構１１０は、該支持機構１１０が振動支持を与えている隣接する外側スリーブ部品１０２のような隣接するスリーブ部品上に所望の振動特性を与えるように個々に調整することができる。所望の振動特性を備えるために、各支持機構１１０は所望の形状、寸法及び／又は高さ１１４を有する状態で形成することができ、かつ／或いは支持機構１１０の位置は個々に調整することができ、かつ／或いは様々な支持機構１１０間の間隔は調整することができる。例示的な実施形態では、所望の振動特性は、隣接する外側スリーブ部品１０２のような隣接するスリーブ部品の固有振動数とすることができる。各支持機構１１０は、隣接するスリーブ部品の固有振動数を上昇させるか又は低下させるように、或いは隣接するスリーブ部品が特定の所望の固有振動数を有するように構成することができる。例えば、支持機構１１０の高さ１１４は、隣接するスリーブ部品の固有振動数を上昇ように高くするか又は隣接するスリーブ部品の固有振動数を低下させるように低くすることができる。
【００３３】
しかしながら、本開示は、隣接するスリーブ部品の固有振動数を調整するために支持機構１１０の上記の特性を調整することに限定されるものではないことを理解されたい。それどころか、隣接するスリーブ部品のあらゆる好適な振動特性を調整するために支持機構１１０のあらゆる好適な特性を調整することは、本開示の技術的範囲及び技術思想の範囲内である。
【００３４】
例示的な実施形態では、各支持機構１１０は、所望の熱伝達特性を備えるように構成することができる。上述したように、例示的な実施形態では、内側スリーブ部品１０２のようなスリーブ部品は、例えば比較的より高温の流れ及び比較的より低温の流れ間に温度境界部をもたらすことができる。例えば、スリーブ部品がトランジションピース５６である実施形態では、スリーブ部品は、高温ガス流れ３０及び作動流体２４間に温度境界部をもたらすことができる。従って、支持機構１１０は、スリーブ部品に対して所望の熱伝達特性を与えるように利用することができる。所望の熱伝達特性を備えるために、各支持機構１１０は所望の形状、寸法及び／又は高さ１１４を有する状態で形成することができ、かつ／或いは支持機構１１０の位置は個々に調整することができ、かつ／或いは様々な支持機構間の間隔は調整することができる。例えば、スリーブ部品における熱交換は、比較的均一であることが望ましいと言える。従って、様々な支持機構１１０は、比較的厚肉の支持機構１１０として形成することができ、従って他の支持機構１１０を比較的薄肉の支持機構１１０として形成しながらスリーブ部品上の低温スポットを加熱する断熱材として作用させることができ、従ってスリーブ部品上の高温スポットを冷却するフィンとして作用させることができる。従って、支持機構１１０は、スリーブ部品における比較的均一な熱交換を行なうのを助けることができる。
【００３５】
しかしながら、本開示は、スリーブ部品において均一な熱交換が行われるように支持機構１１０の上記の特性を調整することに限定されるものではないことを理解されたい。それどころか、スリーブ部品アセンブリ１０４又は隣接するスリーブ部品のあらゆる好適な熱伝達特性を調整するために支持機構１１０のあらゆる好適な特性を調整することは、本開示の技術的範囲及び技術思想の範囲内である。
【００３６】
本開示はさらに、燃焼器１４用のスリーブ部品アセンブリ１０４を形成する方法を対象とする。上述したように、スリーブ部品アセンブリ１０４は、内側スリーブ部品１００又は外側スリーブ部品１０２のようなスリーブ部品と、少なくとも１つの支持機構１１０又は複数の支持機構１１０とを含む。さらに、例示的な実施形態では、スリーブ部品はトランジションピース５６である。
【００３７】
例えば、図４に示すように、本方法は、少なくとも１つのゲート２０４を通して又は複数のゲート２０４を通して鋳型２０２内にスリーブ部品基材２００を流すステップを含む。鋳型２０２は、スリーブ部品１００を形成するように構成されたゲート２０４及び少なくとも１つのシェルを含むことができる。例えば、図４に示すような幾つかの実施形態では、鋳型２０４は、少なくとも１つの内側シェル２０６又は複数の内側シェル２０６、並びに少なくとも１つの外側シェル２０８又は複数の外側シェル２０８を含むことができる。内側及び外側シェル２０６、２０８は、互いに嵌合させて、その内部にスリーブ部品１００のための内部成形領域２１０を形成することができる。ゲート２０４は、内部成形領域２１０内に流れるスリーブ部品基材２００のための外側シェル２０８及び／又は内側シェル２０６を貫通するアクセスポイントを構成することができる。
【００３８】
幾つかの実施形態では、鋳型２０２はさらに、１つの注入口２１２又は複数の注入口２１２、１つの湯口２１４又は複数の湯口２１４、並びに１つの湯道２１６又は複数の湯道２１６を含むことができる。注入口２１２は、スリーブ部品基材２００のための鋳型２０２への入口として設けることができる。従って、一般的に、部品基材２００は、注入口２１２を通して鋳型２０２内に流すことができる。湯口２１４及び湯道２１６は、スリーブ部品基材２００のためのチャネル網を形成して、それらを通して流した後に内部成形領域２１０内に流すことができる。従って、湯口２１４及び湯道２１６は、鋳型２０２を通してスリーブ部品基材２００を分散させて、該スリーブ部品基材２００が比較的均等に内部成形領域２１０に流入しかつ比較的均等に凝固するのを可能にするようにすることができる。上述したように、ゲート２０４は、内部成形領域２１０内に流れるスリーブ部品基材２００のための外側シェル２０８及び／又は内側シェル２０６を貫通するアクセスポイントを構成する。従って、湯口２１４及び／又は湯道２１６は、ゲート２０４と流体連通状態になっていて、スリーブ部品基材２００がゲート２０４を通って湯口２１４及び／又は湯道２１６から内部成形領域２１０内全体に流れるようにすることができる。
【００３９】
本方法はさらに、鋳型２０２内でスリーブ部品基材２００を硬化させるなど凝固させて、スリーブ部品アセンブリ１０４を形成するステップを含むことができる。スリーブ部品基材２００が鋳型２０２内に流されると、該基材２００の一部分は、内部成形領域２１０内に流れるのではなく、ゲート２０４内に滞留することができる。従って、スリーブ部品基材２００が凝固すると、ゲート２０４内の基材２００は、スリーブ部品アセンブリ１０４の支持機構１１０を形成することができる。従って、スリーブ部品アセンブリ１０４は、スリーブ部品及び少なくとも１つの支持機構１１０を含むことができ、また支持機構１１０は、スリーブ部品と一体とすることができかつ少なくとも１つのゲート２０４内に配置することができる。
【００４０】
本方法はさらに、鋳型２０２からスリーブ部品アセンブリ１０４を取外すステップを含むことができる。例えば、鋳型２０２の様々なシェル２０６、２０８、ゲート２０４及びその他の部品は、あらゆる好適な方法又は装置を使用してスリーブ部品アセンブリ１０４から取外すことができる。
【００４１】
本方法はさらに、支持機構１１０の高さ１１４を調整するステップを含むことができる。高さ１１４は、支持機構１１０がタービンシステム１０内において振動支持を与えるように構成されるように調整することができる。例えば、高さ１１４は、支持機構１１０が隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成されるように調整することができる。高さ１１４を調整するために、支持機構１１０は、該支持機構１１０が所望通りに隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品と相互作用するように、必要に応じて測定しかつトリム加工し、切削し、研磨し又はその他の方法で縮小加工することができる。
【００４２】
例えば、幾つかの実施形態では、本方法は、支持機構１１０が所望の振動特性を備えるようにゲート２０４を設計するステップを含むことができる。例えば、上述したように、支持機構１１０は、所望の振動特性を備えるように構成することができる。従って、例えば、所望の振動特性を備えるために、各支持機構１１０は所望の形状、寸法及び／又は高さ１１４を有する状態で形成することができ、かつ/或いは支持機構１１０の位置は個々に調整することができ、かつ/或いは様々な支持機構間１１０間の間隔は調整することができる。所望の振動特性を備えるようにこのような構成で支持機構１１０を形成するために、ゲート２０４は、その中に形成された支持機構１１０が全体としてこのような構成を有するような寸法及び位置とすることができる。
【００４３】
例えば、幾つかの実施形態では、本方法は、支持機構１１０が所望の熱伝達特性を備えるようにゲート２０４を設計するステップを含むことができる。例えば、上述したように、支持機構１１０は、所望の熱伝達特性を備えるように構成することができる。従って、例えば、所望の熱伝達特性を有するために、各支持機構１１０は所望の形状、寸法及び／又は高さ１１４を有する状態で形成することができ、かつ/或いは支持機構１１０の位置は個々に調整することができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０間の間隔は調整することができる。所望の熱伝達特性を有するようにこのような構成で支持機構１１０を形成するために、ゲート２０４は、その中に形成された支持機構１１０が全体としてこのような構成を有するような寸法及び位置とすることができる。
【００４４】
例えば、幾つかの実施形態では、本方法は、支持機構１１０が所望の振動特性を有するように該支持機構１１０を修正するステップを含むことができる。例えば、スリーブ部品アセンブリ１０４を形成した後には、支持機構１１０は、所望の振動特性を備えるための適切な構成を有することができない。従って、所望の振動特性を備えるために、形状、寸法及び／又は高さ１１４のような様々な支持機構１１０の様々な特性は修正することができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０は取除くことができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０はその他の方法で修正することができる。支持機構１１０を修正するために、所望に応じて、該支持機構１１０の様々な部分は取除くことができ、或いは支持機構１１０は成形し直すことができ、或いは支持機構１１０は、その他の方法で修正することができる。
【００４５】
例えば、幾つかの実施形態では、本方法は、支持機構１１０が所望の熱伝達特性を備えるように該支持機構１１０を修正するステップを含むことができる。例えば、スリーブ部品アセンブリ１０４を形成した後には、支持機構１１０は、所望の熱伝達特性を備えるための適切な構成を有することができない。従って、所望の熱伝達特性を備えるために、形状、寸法及び／又は高さ１１４のような様々な支持機構１１０の様々な特性は修正することができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０は取除くことができ、かつ/或いは様々な支持機構１１０はその他の方法で修正することができる。支持機構１１０を修正するために、所望に応じて、支持機構１１０の様々な部分は取除くことができ、或いは支持機構１１０は形成し直すことができ、或いは支持機構１１０はその他の方法で修正することができる。
【００４６】
従って、例示的実施形態では、本開示は、支持機構１１０を付加的に形成するために、スリーブ部品を形成するための鋳型２０２のゲート２０４を有利に利用する。例示的な実施形態では、鋳造プロセスとすることができる形成プロセス時には、鋳型に流入する基材のための様々なアクセスポイントを構成するような複数のゲート２０４を有するのが一般的に有利である。より多くのゲート２０４は、所望の部品への基材のより良好かつより均一な凝固を可能にする。しかしながら、これ迄は、ゲート２０４を付加することは、生じた突出部を所望の部品から取除く費用を重要視しなければならなかった。本開示では、生じた突出部が取除かれるのではなく燃焼器１４内で振動支持を与えるように構成されることを必要とすることによって、その費用が軽減される。従って、より多くのゲート２０４は、本開示による形成プロセス時に利用することができる利点がある。より多くのゲート２０４により、振動支持の向上をもたらすことができるより多くの支持機構を備えたより高い品質のスリーブ部品アセンブリ１０４が得られる。
【００４７】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない部品を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な部品を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００４８】
１０ タービンシステム
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ シャフト
２０ ディフューザ
２２ 吐出プレナム
２４ 作動流体
２６ 燃料ノズル
２８ 燃焼チャンバ
３０ 高温ガス流れ
３２ 高温ガス通路
３４ トランジションピース空洞
３６ タービンノズル
４０ 燃焼器ライナ
４２ 流れスリーブ
４４ 流路
４６ 入口
５０ インピンジメントスリーブ
５２ 取付けフランジ
５４ 取付け部材
５６ トランジションピース
５８ 流路
６０ 入口
１００ 内側スリーブ部品
１０２ 外側スリーブ部品
１０４ スリーブ部品アセンブリ
１１０ 支持機構
１１２ 表面
１１４ 高さ
２００ スリーブ部品基材
２０２ 鋳型
２０４ ゲート
２０６ 内側シェル
２０８ 外側シェル
２１０ 内部成形領域
２１２ 注入口
２１４ 湯口
２１６ 湯道
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器用のスリーブ部品アセンブリであって、当該スリーブ部品アセンブリが、
内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１つを備えたスリーブ部品と、
前記スリーブ部品から延びまた隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成された少なくとも１つの支持機構と
を備えており、前記少なくとも１つの支持機構が前記スリーブ部品と一体である、スリーブ部品アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの支持機構が、前記スリーブ部品の鋳造時に形成される、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項３】
複数の支持機構をさらに含む、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項４】
前記スリーブ部品が内側スリーブ部品である、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項５】
前記スリーブ部品がトランジションピースである、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの支持機構が、前記隣接するスリーブ部品とほぼ連続的に接触するように構成される、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の熱伝達特性を備えるように構成される、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の振動特性を備えるように構成される、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項９】
タービンシステム用の燃焼器であって、当該燃焼器が、
内側スリーブ部品と、
前記内側スリーブ部品に隣接して配置された外側スリーブ部品と、
前記内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１方から延びまた該内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の他方と接触しかつ該内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の他方に対して振動支持を与えるように構成された少なくとも１つの支持機構と
を備えており、前記少なくとも１つの支持機構が前記内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の一方と一体である、燃焼器。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの支持機構が、前記内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の一方の鋳造時に形成される、請求項９記載の燃焼器。
【請求項１１】
複数の支持機構をさらに含む、請求項９記載の燃焼器。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの支持機構が前記内側スリーブ部品から延びる、請求項９記載の燃焼器。
【請求項１３】
前記内側スリーブ部品がトランジションピースであり、前記外側スリーブ部品がインピンジメントスリーブである、請求項９記載の燃焼器。
【請求項１４】
燃焼器用のスリーブ部品アセンブリを形成する方法であって、
内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１つを備えたスリーブ部品をその内部で形成するように構成された少なくとも１つのゲート及び少なくとも１つのシェルを有する鋳型内に該少なくとも１つのゲートを通してスリーブ部品基材を流すステップと、
前記鋳型内で前記スリーブ部品基材を凝固させて、前記スリーブ部品及び該スリーブ部品と一体でありかつ前記少なくとも１つのゲート内に配置される少なくとも１つの支持機構を備えた前記スリーブ部品アセンブリを形成するステップと、
前記鋳型から前記スリーブ部品アセンブリを取外すステップと、
前記少なくとも１つの支持機構の高さを調整して、該少なくとも１つの支持機構が、隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの支持機構が複数の支持機構である、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記スリーブ部品がトランジションピースである、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の熱伝達特性を備えるように、前記少なくとも１つのゲートを設計するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の振動特性を備えるように、前記少なくとも１つのゲートを設計するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の熱伝達特性を備えるように、該少なくとも１つの支持機構を修正するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の振動特性を備えるように、該少なくとも１つの支持機構を修正するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１】
燃焼器用のスリーブ部品アセンブリであって、当該スリーブ部品アセンブリが、
内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１つを備えたスリーブ部品と、
前記スリーブ部品から延びまた隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成された少なくとも１つの支持機構と
を備えており、前記少なくとも１つの支持機構が前記スリーブ部品と一体である、スリーブ部品アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの支持機構が、前記スリーブ部品の鋳造時に形成される、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項３】
複数の支持機構をさらに含む、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項４】
前記スリーブ部品が内側スリーブ部品である、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項５】
前記スリーブ部品がトランジションピースである、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの支持機構が、前記隣接するスリーブ部品とほぼ連続的に接触するように構成される、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の熱伝達特性を備えるように構成される、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の振動特性を備えるように構成される、請求項１記載のスリーブ部品アセンブリ。
【請求項９】
タービンシステム用の燃焼器であって、当該燃焼器が、
内側スリーブ部品と、
前記内側スリーブ部品に隣接して配置された外側スリーブ部品と、
前記内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１方から延びまた該内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の他方と接触しかつ該内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の他方に対して振動支持を与えるように構成された少なくとも１つの支持機構と
を備えており、前記少なくとも１つの支持機構が前記内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の一方と一体である、燃焼器。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの支持機構が、前記内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の一方の鋳造時に形成される、請求項９記載の燃焼器。
【請求項１１】
複数の支持機構をさらに含む、請求項９記載の燃焼器。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの支持機構が前記内側スリーブ部品から延びる、請求項９記載の燃焼器。
【請求項１３】
前記内側スリーブ部品がトランジションピースであり、前記外側スリーブ部品がインピンジメントスリーブである、請求項９記載の燃焼器。
【請求項１４】
燃焼器用のスリーブ部品アセンブリを形成する方法であって、
内側スリーブ部品又は外側スリーブ部品の１つを備えたスリーブ部品をその内部で形成するように構成された少なくとも１つのゲート及び少なくとも１つのシェルを有する鋳型内に該少なくとも１つのゲートを通してスリーブ部品基材を流すステップと、
前記鋳型内で前記スリーブ部品基材を凝固させて、前記スリーブ部品及び該スリーブ部品と一体でありかつ前記少なくとも１つのゲート内に配置される少なくとも１つの支持機構を備えた前記スリーブ部品アセンブリを形成するステップと、
前記鋳型から前記スリーブ部品アセンブリを取外すステップと、
前記少なくとも１つの支持機構の高さを調整して、該少なくとも１つの支持機構が、隣接するスリーブ部品と接触しかつ該隣接するスリーブ部品に対して振動支持を与えるように構成するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの支持機構が複数の支持機構である、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記スリーブ部品がトランジションピースである、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の熱伝達特性を備えるように、前記少なくとも１つのゲートを設計するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の振動特性を備えるように、前記少なくとも１つのゲートを設計するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の熱伝達特性を備えるように、該少なくとも１つの支持機構を修正するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの支持機構が所望の振動特性を備えるように、該少なくとも１つの支持機構を修正するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４９８７７（Ｐ２０１２−１４９８７７Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２７９５（Ｐ２０１２−２７９５）
【出願日】平成２４年１月１１日（２０１２．１．１１）
【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２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２７９５（Ｐ２０１２−２７９５）
【出願日】平成２４年１月１１日（２０１２．１．１１）
【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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