特開 2024-160961 テンションケーブルを用いてシール係合するためのシールセグメントの層を使用したシールシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024160961

(43)【公開日】2024-11-15

(54)【発明の名称】テンションケーブルを用いてシール係合するためのシールセグメントの層を使用したシールシステム

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/28 20060101AFI20241108BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20241108BHJP

   F01D 25/30 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

F02C7/28 E

F01D25/00 M

F02C7/28 Z

F01D25/30 B

F01D25/30 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024071995

(22)【出願日】2024-04-26

(31)【優先権主張番号】P.444739

(32)【優先日】2023-05-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】PL

(71)【出願人】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】レシチニスキ、カロル フィリップ

(57)【要約】      （修正有）

【課題】テンションケーブルを用いてシール係合するための隣接する平坦なシールセグメントの層を含むシールシステムを提供する。
【解決手段】第１のシール要素は、第１の構成要素１３０のスロット１３２に配置され、複数の層の表面に対して摺動可能に封着し、第２のシール要素は、第２の構成要素１２０の表面に配置され、或る層の第２の端部に係合する。複数の部材が、前記複数の層のうちの１つの層のシールセグメントから延在し、テンションケーブルが複数の部材と係合する。テンショナーは、テンションケーブルの端部に結合され、張力をテンションケーブルに加えて、シールセグメントによって、第２のシール要素を第２の構成要素の表面に対して摺動可能に封着する。隣接する平坦なシールセグメントは、第２の構成要素に対して垂直及び平行に自由に移動し、必要に応じて熱的に接触する／延在することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の構成要素（１３０）に第２の構成要素（１２０）を封着するためのシールシステム（１４０）であって、前記シールシステム（１４０）は、
隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）であって、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）の各層は、第１の端部（１５０）及び第２の端部（１５２）を含み、複数の隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の第１の端部（１５０）は、前記第１の構成要素（１３０）のスロット（１３２）に配置されるように構成されている、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）、
前記第１の構成要素（１３０）のスロット（１３２）に配置される第１のシール要素（１６０）であって、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちのなくとも１つの層の表面（１６２）に対して摺動可能に封着するように構成された、第１のシール要素（１６０）、
前記第２の構成要素（１２０）の表面（１２２）に配置される第２のシール要素（１７０）であって、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの少なくとも１つの層の第２の端部（１５２）と係合することによって、前記表面（１２２）に対して摺動可能に封着するように構成された第２のシール要素（１７０）、
隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうち選択された１つの層（１４２Ｘ）の複数のシールセグメント（１４４Ｘ）から延在する第１の部材（１８０）であって、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうち選択された１つの層（１４２Ｘ）は、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層のうちの、前記第２のシール要素（１７０）に係合する第２の端部（１５２）を有する少なくとも１つの層に係合する、第１の部材（１８０）、
前記第１の部材（１８０）に係合するテンションケーブル（１９０）、及び
前記テンションケーブル（１９０）の少なくとも一方の端部（２０２、２０４）に結合されたテンショナー（２００）であって、前記テンションケーブル（１９０）に張力を加えて、第２の端部（１５２）を有する隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの少なくとも１つの層を、前記第２のシール要素（１７０）に係合させて、前記第２のシール要素（１７０）を前記第２の構成要素（１２０）の表面（１２２）に対して摺動可能に封着するように構成されたテンショナー（２００）
を含む、シールシステム。

【請求項2】

前記テンショナー（２００）は、前記テンションケーブル（１９０）の第１の端部（２０２）に結合された第１のテンショナー（２１０）と、前記テンションケーブル（１９０）の第２の端部（２０４）に結合された第２のテンショナー（２１２）とを含む、請求項１に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項3】

前記第１のテンショナー（２１０）及び前記第２のテンショナー（２１２）のうちの少なくとも一方のテンショナーは、直線アクチュエータ及びばねを含む群から選択される、請求項２に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項4】

各第１の部材（１８０）は、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの選択された１つの層（１４２Ｘ）の複数のシールセグメント（１４４Ｘ）に結合されたピン（１８４）であって、前記複数のシールセグメント（１４４Ｘ）の平面に対して直角に延在するピン（１８４）を含む、請求項１に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項5】

前記第１の部材（１８０）は、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの選択された１つの層（１４２Ｘ）の複数の平坦なシールセグメント（１４４Ｘ）の各シールセグメントと一体のフランジ（１８２）であって、前記各シールセグメントの平面に対して直角に延在するフランジ（１８２）を含む、請求項１に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項6】

隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）は、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の少なくとも３つの層（１４２Ａ～１４２Ｃ）を含む、請求項１に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項7】

複数の隣接する平坦なシールセグメント（１４４）のうちの選択されたシールセグメント（１４４Ｘ）は、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの、前記第２のシール要素（１７０）に係合する第２の端部（１５２）を有する少なくとも１つの層（１４２Ｘ）に係合するが、複数の平坦なシールセグメント（１４４）のうちの選択されたシールセグメント（１４４Ｘ）は、前記第２のシール要素（１７０）に係合しない、請求項６に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項8】

隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの選択された層（１４２Ｘ）の隣接する平坦なシールセグメント（１４４Ｘ）のうちの少なくとも一部のシールセグメントは、前記第１の端部（１５０）において第２の部材（２４０）を含み、前記第２の部材（２４０）は、複数の隣接する平坦なシールセグメントのうちの少なくとも１つの他のシールセグメント（１４４Ｂ、１４４Ｃ）に係合し、隣接する平坦なシールセグメント（１４４Ｂ、１４４Ｃ）の複数の層（１４２Ｂ、１４２Ｃ）のうちの少なくとも１つの他の層の第２の端部（１５２）を、前記第２のシール要素（１７０）に係合させるように構成される、請求項６に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項9】

隣接する平坦なシールセグメントの複数の層（１４２）の各平坦なシールセグメント（１４４）を貫通するリニアガイドスロット（２６０）と、前記第１の構成要素（１３０）の前記スロット（２６０）内に存在するガイドピン（２６２）であって、前記リニアガイドスロット（２６０）を貫通するガイドピン（２６２）とをさらに含む、請求項６に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項10】

前記第１の構成要素（１３０）及び前記第２の構成要素（１２０）は互いに垂直に配置され、前記第１の構成要素のスロット（１３２）は円形であり、前記第２の構成要素の表面（１２２）は円筒形である、請求項１に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項11】

前記テンションケーブル（１９０）は、前記第２の構成要素（１２０）を２回以上周回している、請求項１０に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項12】

前記第１の構成要素（１３０）はガスタービン（１１０）の排気プレナムであり、前記第２の構成要素（１２０）は、前記排気プレナム（１３０）に流体結合された前記ガスタービン（１１０）の排気ダクトであり、前記排気プレナム（１３０）及び前記排気ダクト（１２０）は高温ガス経路（１２４）を画定し、前記テンショナー（２００）は前記高温ガス経路（１２４）の外側に存在している、請求項１に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項13】

ガスタービン（１１０）の排気プレナム（１３０）及び排気ダクト（１２０）を封着するためのシールシステム（１４０）であって、前記シールシステム（１４０）は、
隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）であって、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）の各層は、第１の端部（１５０）及び第２の端部（１５２）を含み、複数の隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の第１の端部（１５０）は、前記排気プレナム（１３０）の円形スロット（１３２）に配置されるように構成されている、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）、
前記排気プレナム（１３０）の前記円形スロット（１３２）に配置される第１のシール要素（１６０）であって、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちのなくとも１つの層の表面（１６２）に対して摺動可能に封着するように構成された、第１のシール要素（１６０）、
前記排気ダクト（１２０）の円筒面（１２２）に配置される第２のシール要素（１７０）であって、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの少なくとも１つの層の第２の端部（１５２）と係合することによって、前記円筒面（１２２）に対して摺動可能に封着するように構成された第２のシール要素（１７０）、
隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの選択された１つの層（１４２Ｘ）の複数のシールセグメント（１４４Ｘ）の各シールセグメントから延在する第１の部材（１８０）であって、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうち選択された１つの層は、隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層のうちの、前記第２のシール要素（１７０）に係合する第２の端部（２０４）を有する少なくとも１つの層に係合する、第１の部材（１８０）、
前記第１の部材（１８０）に係合するテンションケーブル（１９０）、及び
前記テンションケーブル（１９０）の少なくとも一方の端部（２０２、２０４）に結合されたテンショナー（２００）であって、前記テンションケーブル（１９０）に張力を加えて、前記第２の端部（１５２）を有する隣接する平坦なシールセグメント（１４４）の複数の層（１４２）のうちの少なくとも１つの層を、前記第２のシール要素（１７０）に係合させて、前記第２のシール要素（１７０）を前記排気ダクト（１２０）の円筒面（１２２）に対して摺動可能に封着するように構成されたテンショナー（２００）
を含む、シールシステム。

【請求項14】

前記テンショナー（２００）は、前記テンションケーブル（１９０）の第１の端部（２０２）に結合された第１のテンショナー（２１０）と、前記テンションケーブル（１９０）の第２の端部（２０４）に結合された第２のテンショナー（２１２）とを含む、請求項１３に記載のシールシステム（１４０）。

【請求項15】

前記第１のテンショナー（２１０）及び前記第２のテンショナー（２１２）のうちの少なくとも一方のテンショナーは、直線アクチュエータ及びばねを含む群から選択される、請求項１４に記載のシールシステム（１４０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、シールシステムに関する。より具体的には、本開示は、テンションケーブルを用いてシール係合するための隣接する平坦なシールセグメントの層を含むシールシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

産業機械の幾つかの構成要素は、互いに封着しなければならない。例えば、ガスタービンの排気プレナムと円筒形排気ダクトは、互いに封着しなければならない２つの構成要素である。このような構成要素の封着にはフレックスシールがよく使用される。フレックスシールは、円筒形排気ダクトに固定的に取り付けられる第１の端部と、排気プレナムに固定的に取り付けられる第２の端部とを含んでいる。フレックスシールは、タービンの動き及び／又はダクトとプレナムの熱膨張により生じる軸方向及び半径方向の動きに対応するために、変形する。フレックスシールは大きい曲げ応力を受けたり、高温問題を抱えている（例えば、ガスタービンの排気の温度は、６４９℃～６７６℃（１２００°Ｆ～１２５０°Ｆ）に達することがある）。時間の経過とともにフレックスシールは緩くなり、排気ダクト及び排気プレナムのそれぞれの取付部具との摩擦の相互作用によって割れ及び摩耗の影響を受けやすくなる。

【発明の概要】

【0003】

以下で言及される全ての態様、例、及び特徴は、技術的に可能な任意の方法で組み合わせることができる。

【0004】

本開示の一態様は、第１の構成要素に第２の構成要素を封着するためのシールシステムを提供する。前記シールシステムは、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層であって、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層の各層は、第１の端部及び第２の端部を含み、複数の隣接する平坦なシールセグメントの第１の端部は、前記第１の構成要素のスロットに配置されるように構成されている、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層、前記第１の構成要素のスロットに配置される第１のシール要素であって、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちのなくとも１つの層の表面に対して摺動可能に封着するように構成された、第１のシール要素、前記第２の構成要素の表面に配置される第２のシール要素であって、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの少なくとも１つの層の第２の端部と係合することによって、前記表面に対して摺動可能に封着するように構成された第２のシール要素、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうち選択された１つの層の複数の平坦なシールセグメントから延在する第１の部材であって、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうち選択された１つの層は、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの、前記第２のシール要素に係合する第２の端部を有する少なくとも１つの層に係合する、第１の部材、前記第１の部材に係合するテンションケーブル、及び前記テンションケーブルの少なくとも一方の端部に結合されたテンショナーであって、前記テンションケーブルに張力を加えて、第２の端部を有する隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの少なくとも１つの層を、前記第２のシール要素に係合させて、前記第２のシール要素を前記第２の構成要素の表面に対して摺動可能に封着するように構成されたテンショナーを含む。

【0005】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記テンショナーは、前記テンションケーブルの第１の端部に結合された第１のテンショナーと、前記テンションケーブルの第２の端部に結合された第２のテンショナーとを含む。

【0006】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記第１のテンショナー及び前記第２のテンショナーのうちの少なくとも一方のテンショナーは、直線アクチュエータ及びばねを含む群から選択される。

【0007】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、各第１の部材は、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの選択された１つの層の複数の平坦なシールセグメントに結合されたピンであって、前記複数の平坦なシールセグメントの平面に対して直角に延在するピンを含む。

【0008】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記第１の部材は、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの選択された１つの層の複数の平坦なシールセグメントの各シールセグメントと一体のフランジであって、前記各シールセグメントの平面に対して直角に延在するフランジを含む。

【0009】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層は、隣接する平坦なシールセグメントの少なくとも３つの層を含む。

【0010】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、複数の隣接する平坦なシールセグメントのうちの選択されたシールセグメントは、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの、前記第２のシール要素に係合する第２の端部を有する少なくとも１つの層に係合するが、複数の平坦なシールセグメントのうちの選択されたシールセグメントは、前記第２のシール要素に係合しない。

【0011】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの選択された層の隣接する平坦なシールセグメントのうちの少なくとも一部のシールセグメントは、前記第１の端部において第２の部材を含み、前記第２の部材は、複数の隣接する平坦なシールセグメントのうちの少なくとも１つの他のシールセグメントに係合し、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの少なくとも１つの他の層の第２の端部を、前記第２のシール要素に係合させるように構成される。

【0012】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層の各平坦なシールセグメントを貫通するリニアガイドスロットと、前記第１の構成要素の前記スロット内に存在するガイドピンであって、前記リニアガイドスロットを貫通するガイドピンとをさらに含む。

【0013】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素は互いに垂直に配置され、前記第１の構成要素のスロットは円形であり、前記第２の構成要素の表面は円筒形である。

【0014】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記テンションケーブルは、前記第２の構成要素を２回以上周回している。

【0015】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記第１の構成要素はガスタービンの排気プレナムであり、前記第２の構成要素は、前記排気プレナムに流体結合された前記ガスタービンの排気ダクトであり、前記排気プレナム及び前記排気ダクトは高温ガス経路を画定し、前記テンショナーは前記高温ガス経路の外側に存在している。

【0016】

本開示の一態様は、ガスタービンの排気プレナム及び排気ダクトを封着するためのシールシステム含み、前記シールシステムは、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層であって、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層の各層は、第１の端部及び第２の端部を含み、複数の隣接する平坦なシールセグメントの第１の端部は、前記排気プレナムの円形スロットに配置されるように構成されている、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層、前記排気プレナムの前記円形スロットに配置される第１のシール要素であって、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちのなくとも１つの層の表面に対して摺動可能に封着するように構成された、第１のシール要素、前記排気ダクトの円筒面に配置される第２のシール要素であって、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの少なくとも１つの層の第２の端部と係合することによって、前記円筒面に対して摺動可能に封着するように構成された第２のシール要素、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの選択された１つの層の複数の平坦なシールセグメントの各シールセグメントから延在する第１の部材であって、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうち選択された１つの層は、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの、前記第２のシール要素に係合する第２の端部を有する少なくとも１つの層に係合する、第１の部材、前記第１の部材に係合するテンションケーブル、及び前記テンションケーブルの少なくとも一方の端部に結合されたテンショナーであって、前記テンションケーブルに張力を加えて、前記第２の端部を有する隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの少なくとも１つの層を、前記第２のシール要素に係合させて、前記第２のシール要素を前記排気ダクトの円筒面に対して摺動可能に封着するように構成されたテンショナーを含む。

【0017】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記テンショナーは、前記テンションケーブルの第１の端部に結合された第１のテンショナーと、前記テンションケーブルの第２の端部に結合された第２のテンショナーとを含む。

【0018】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記第１のテンショナー及び前記第２のテンショナーのうちの少なくとも一方のテンショナーは、直線アクチュエータ及びばねを含む群から選択される。

【0019】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、各第１の部材は、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの選択された１つの層の複数の平坦なシールセグメントに結合されたピンであって、前記複数の平坦なシールセグメントの平面に対して直角に延在するピンを含む。

【0020】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記第１の部材は、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの選択された１つの層の複数の平坦なシールセグメントの各シールセグメントと一体のフランジであって、前記各シールセグメントの平面に対して直角に延在するフランジを含む。

【0021】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層は、隣接する平坦なシールセグメントの少なくとも３つの層を含む。

【0022】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、複数の隣接する平坦なシールセグメントのうちの選択されたシールセグメントは、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの、前記第２のシール要素に係合する第２の端部を有する少なくとも１つの層に係合するが、複数の平坦なシールセグメントのうちの選択されたシールセグメントは、前記第２のシール要素に係合しない。

【0023】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの選択された層の隣接する平坦なシールセグメントのうちの少なくとも一部のシールセグメントは、前記第１の端部において第２の部材を含み、前記第２の部材は、複数の平坦なシールセグメントのうちの少なくとも１つの他のシールセグメントに係合し、隣接する平坦なシールセグメントの他の複数の層のうちの少なくとも１つの他の層の第２の端部に力を加えて、第２のシール要素に係合するように構成される。

【0024】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層の各平坦なシールセグメントを貫通するリニアガイドスロットと、前記排気プレナムの前記円形スロット内に存在するガイドピンであって、前記リニアガイドスロットを貫通するガイドピンとをさらに含む。

【0025】

本開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記テンションケーブルは、前記排気ダクトを２回以上周回している。

【0026】

開示の別の態様は、先行する態様のうちのいずれかの態様を含み、前記排気プレナム及び前記排気ダクトは高温ガス経路を画定し、前記テンショナーは前記高温ガス経路の外側に存在している。

【0027】

本開示の一態様は、ガスタービンの円筒形排気ダクトと排気プレナムを封着するためのシールシステムを含み、前記排気プレナムは、前記円筒形排気ダクトに対して半径方向に存在するように配置された円形スロットを含み、前記シールシステムは、隣接する平坦なシールセグメントの第１の層、第２の層、及び第３の層であって、これらの層は全体として、互いに接触し、前記円筒形排気ダクトに対して半径方向に配置され、前記第１の層、前記第２の層、及び前記第３の層の各層は、外側端部及び内側端部を含む、第１の層、第２の層、及び第３の層；前記排気プレナムの円形スロットの第１のシール要素であって、前記第１の層及び前記第３の層に対して摺動可能に封着された第１のシール要素；前記第２の層及び前記第３の層のうちの少なくとも一方の層の内側端部と前記円筒形排気ダクトとの間に位置する第２のシール要素；前記円筒形排気ダクトの周囲に延在し、前記第１の層の隣接する平坦なシールセグメントの少なくとも一部のシールセグメントの１つ又は複数の部材と係合するテンションケーブルであって、前記第１の層は前記第２の層及び前記第３の層のうちの少なくとも一方の層と係合する、テンションケーブル；及び前記テンションケーブルの少なくとも一方の端部に結合されたテンショナーであって、前記テンションケーブルに張力を加えて、前記第１の層の隣接する平坦なシールセグメントの少なくとも一部のシールセグメントの１つ又は複数の部材に、前記円筒形排気ダクトに対して半径方向内向きの力を加え、前記第２の層及び前記第３の層のうちの少なくとも一方の層の内側端部を前記第２のシール要素に係合し、前記第２のシール要素を前記円筒形排気ダクトに摺動可能に封着するように構成されたテンショナー、を含む、シールシステム。

【0028】

本開示に記載されている２つ以上の態様は、本概要に記載されているものを含め、組み合わせて、本明細書に具体的に記載されていない実施形態を形成することができる。すなわち、本明細書に記載されるすべての実施形態は、互いに組み合わせることができる。

【0029】

１つ又は複数の実施態様の詳細は、図面及び以下の発明を実施するための形態に記載されている。他の特徴、目的及び利点は、発明を実施するための形態及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

本開示のこれらの特徴及び他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す図面と併せて本開示の以下の発明を実施するための形態の様々な態様から、更に容易に理解される。

【図1】本開示の実施形態を使用することができるガスタービンシステムの形態の例示的な産業機械の断面図を示す。

【図2】本開示の実施形態による、図１のビューボックス内のシールシステムの側断面の概略図を示す。

【図3】本開示の実施形態による、図１のビュー線３－３から見たシールシステムの軸方向断面の概略図である。

【図4】本開示の実施形態による、隣接するシールセグメントの各層の一部のみが示されたシールシステムの一部の斜視図である。

【図5】本開示の実施形態による、隣接するシールセグメントの各層の内側端部の近くの部分のみが示されたシールシステムの一部の拡大斜視図である。

【図6】本開示の実施形態による、隣接するシールセグメントの各層の外側端部の近くの部分のみが示されたシールシステムの一部の拡大斜視図である。

【図7】本開示の実施形態による、例示的なシール要素の斜視図である。

【図8】本開示の他の実施形態による、シールシステムの軸方向断面の概略図である。

【図9】本開示の追加的な実施形態による、シールシステムの軸方向断面の概略図である。

【図10】本開示のさらに他の実施形態による、シールシステムの軸方向断面の概略図である。

【図11】本開示の他の実施形態による、シールシステムの軸方向断面の概略図である。

【図12】本開示の実施形態による、シールシステムの隣接するシールセグメントの内側端部の拡大断面図である。

【図13】本開示の他の実施形態による、シールシステムの隣接するシールセグメントの拡大断面図である。

【図14】本開示の実施形態による、シールシステムの隣接するシールセグメントの拡大断面図である。

【0031】

本開示の図面は、必ずしも同一の縮尺ではないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様のみを図示することを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。図面において、同様の番号は、図面間で同様の要素を表す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

最初に、本開示を明確に説明するために、例示的な用途の産業機械（タービンシステムなど）の構成要素に言及して説明するときに、特定の用語を選択することが必要になる。可能な限り、一般的な業界用語が、その業界で受け入れられている意味と一致する態様で使用され、採用される。特に明記しない限り、上記の用語は、本出願の文脈及び特許請求の範囲と一致する広い解釈が与えられるべきである。当業者は、多くの場合、特定の構成要素は、いくつかの異なる用語又は近い用語（abutting terms）を使用して言及される場合があることを理解する。本明細書において単一の部品として説明されているものは、別の文脈では、複数の構成要素を含むことがあり、複数の構成要素を含むものとして言及されることがある。あるいは、本明細書において複数の構成要素を含むものとして説明されているものは、他の箇所では単一の部品として言及されることがある。

【0033】

更に、本明細書では、いくつかの記述用語が規則的に使用される場合があり、発明を実施するための形態の始めにこれらの用語を定義しておくことが有益である。これらの用語と用語の定義は、特に明記しない限り、以下の通りである。本明細書において、「下流」及び「上流」は、ターボ機械を流れる流体（作動流体など）の流れ、又は、例えば、燃焼器を流れる空気の流れ若しくはターボ機械の複数の構成要素システムのうちの１つを流れる冷却媒体の流れに関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、その流体の流れとは反対の方向を表す。「前方」及び「後方」という用語は、他に特別なことがない限り、方向を表し、「前方」はターボ機械の前部側又は圧縮機端側を表し、「後方」はターボ機械の後部又はタービン端側を表す。

【0034】

中心軸に対して異なる半径方向の位置に配置された部品の説明を要求されることがある。「軸の」という用語は、軸（例えば、ターボ機械の軸）に平行な動き又は位置を表す。「半径の」という用語は、軸（例えば、円筒形の排気ダクトを含むガスタービンシステムの軸）に対して垂直の動き又は位置を表す。この場合において、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸の近くに存在している場合、本明細書では、第１の構成要素は、第２の構成要素に対して「半径方向内向きに、半径方向内側に（radially inward）」、「内向きに、内側に（inner）」、又は「内部に（inboard）」あると記載される。一方、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸から遠くに存在する場合、本明細書では、第１の構成要素は第２の構成要素に対して「半径方向外向きに、半径方向外側に（radially outward）」、「外向きに、外側に（outer）」、又は「外部に（outboard）」あると記載することができる。最後に、「円周の」という用語は、軸の周り（例えば、ガスタービンシステムの円筒形排気ダクトの周方向外側）の動き又は位置を表す。上記のように、このような用語は、ターボ機械の軸に対して適用できることが理解される。

【0035】

更に、本明細書では、以下に説明するように、いくつかの記述用語が規則的に使用される場合がある。「第１」、「第２」、及び「第３」という用語は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置及び重要度を意味することを意図しているのではない。

【0036】

明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書において、単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに複数形を含むことを示していない限り、複数形を含むことも意図している。「含む、有する、備える（comprise）」及び／又は「含んでいる、有している、備えている（comprising）」は、本明細書で使用される場合、言及された特徴、整数、工程、動作、要素、及び／又は構成要素が存在していることを特定しているが、１つ又は複数の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在及び追加を排除しないことが更に理解される。「任意選択の」又は「任意選択で」は、その後に記述される事象が発生してもよいし発生しなくてもよいこと、又はその後に記述される特徴が存在してもよいし存在しなくてもよいことを意味し、その記述が、事象が発生する又は特徴が存在する例と、事象が発生しない又は特徴が存在しない例とを含むことを意味する。

【0037】

ある要素又は層が、別の要素又は層「に接触する」、「に係合されている」、「に接続されている」、又は「に結合されている」ものとして言及されている場合、当該ある要素又は層は、他の要素又は層に、直接的に接触、係合、接続、又は結合していてもよいし、介在する要素又は層が存在していてもよい。対照的に、ある要素が、別の要素又は層「に直接的に接触」、「に直接的に係合」、「に直接的に接続」、又は「に直接的に結合」しているものとして言及されている場合、介在する要素又は層は存在していない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同じように解釈されるべきである(例えば、「間に」と「直接的に間に」、「隣接する」と「直接的に隣接する」など)。本明細書において、「及び／又は」という用語は、列挙された関連する複数の項目のうちの１つ以上の項目のあらゆる組合せを含む。本明細書において、「結合する」及び「取り付ける」は、交換可能に使用することができる。

【0038】

上述したように、本開示は、ガスタービンシステムの排気ダクト及び排気プレナムなどの第１の構成要素に第２の構成要素を封着するためのシールシステムを提供する。シールシステムは、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層を含む。第１のシール要素は、第１の構成要素のスロットに配置され、前記層の表面に対して摺動可能に封着し、第２のシール要素は、前記第２の構成要素（１２０）の表面（１２２）に配置され、前記層の第２の端部と係合する。前記複数の層のうちの１つの層のシールセグメントから部材が延在し、この部材にテンションケーブルが係合する。テンションケーブルの端部にはテンショナーが結合され、テンションケーブルに張力を加えて、シールセグメントによって、第２のシール要素を第２の構成要素の表面に摺動可能に封着させる。隣接する平坦なシールセグメントは、前記第２の構成要素に対して垂直及び／又は平行に自由に動くことができ、必要に応じて熱的に収縮／膨張することができる。シールシステムのテンショナーが、高温ガス経路を有する機械（ガスタービンシステムなど）に使用される場合、シールシステムのテンショナーは高温ガス経路から離れているので、クリープ／緩和は発生しない。

【0039】

図１は例示的な産業機械の概略図を示し、産業機械の一部は、本開示の教示によるシールシステムを含むことができる。図示の例では、産業機械は、燃焼システム又はガスタービン（ＧＴ）システム１００（発電に使用される陸上用ガスタービンなど）を含んでいる。ＧＴシステム１００は、圧縮機１０２と燃焼器１０４とを含んでいる。燃焼器１０４は、燃焼領域１０６と燃料ノズルアセンブリ１０８とを含んでいる。また、ＧＴシステム１００は、タービン１１０（例えば、膨張タービン）と、圧縮機／タービンの共通シャフト１１２（ロータ１１２と呼ばれることもある）とを含んでいる。

【0040】

一実施形態では、ＧＴシステム１００は、サウスカロライナ州のグリーンビルのゼネラル・エレクトリック・カンパニーから市販されている７ＨＡ．０３エンジンである。本開示は、任意の特定のＧＴシステムに限定されるものではなく、他のエンジン（例えば、ゼネラル・エレクトリック・カンパニーのＨＡ、Ｆ、Ｂ、ＬＭ、ＧＴ、ＴＭ及びＥ-classの他のエンジンモデル、並びに他社のエンジンモデル）に適用することもできる。さらに、本開示は、特定のターボ機械に限定されず、例えば、蒸気タービン、ジェットエンジン、圧縮機、ターボファンなどに適用することができる。また、本開示は、シールシステムを必要とする他の産業機械にも適用することができる。

【0041】

動作においては、空気が圧縮機１０２を流れ、圧縮空気が燃焼器１０４に供給される。具体的には、圧縮空気は、燃焼器１０４と一体の燃料ノズルアセンブリ１０８に供給される。アセンブリ１０８は燃焼領域１０６と流体連通している。また、燃料ノズルアセンブリ１０８は、燃料源（図１には示されていない）と流体連通しており、燃料及び空気を燃焼領域１０６に流す。燃焼器１０４は燃料に点火し燃焼させる。燃焼器１０４はタービン１１０と流体連通しており、タービン１１０で、ガス蒸気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。タービン１１０は、ロータ１１２に回転可能に結合されている。圧縮機１０２もロータ１１２に回転可能に結合されている。例示的な実施形態では、複数の燃焼器１０６及び燃料ノズルアセンブリ１０８を備えることができる。例示的な実施形態では、発電機（図示せず）がロータ１１２に結合され、この発電機がロータ１１２によって駆動され、電気を生成することができる。

【0042】

また、ＧＴシステム１００は、タービン１１０に流体的に結合された排気ダクト又はディフューザ１２０を含むことができる。高温燃焼ガスの形態の排気は、タービン１１０から出て、排気ダクト１２０によってタービンから離れる方向に導かれる。排気ダクト１２０は、概ね円筒形の外面１２２を有することができる。より詳細には、排気ダクト１２０は、円筒形とすることができる、又は、排気ダクト１２０の軸Ａに沿って緩やかに広がり、表面１２２が円錐台形（例えば、図１を参照）になるようにすることができる。説明の便宜上、ほとんどの場合、表面１２２は円筒形状に示されている。概ね円錐台形の外面１２２を有する排気ダクト１２０は、本開示の実施形態によるシールシステムの動作に影響を与えないであろうということが認識される。排気プレナム１３０（第１の構成要素）は、排気ダクト１２０（第２の構成要素）に結合され、排気を排気ダクト１２０から、例えば、大気、熱回収蒸気発生器などに導く。排気プレナム１３０は、排気ダクト１２０の周囲に延在するが、必ずしも円筒形である必要はなく、円筒形でない場合が多い。ダクト１２０及びプレナム１３０は、本開示の実施形態によれば、シールシステム１４０によって封着されるように結合されている。

【0043】

図２は、本開示の実施形態による、図１のビューボックスにおけるシールシステム１４０の側断面の概略図を示し、図３は、本開示の実施形態による、図１のビューライン３－３から見たシールシステム１４０の軸方向断面の概略図を示す。図２に示すように、排気プレナム１３０は、排気プレナム１３０の壁１３４に画定されたスロット１３２を有している。排気プレナム１３０（又は排気プレナム１３０の少なくとも壁１３４）及び排気ダクト１２０は、互いに垂直に配置される。すなわち、互いに封着されなければならない、排気プレナム１３０の壁１３４と排気ダクト１２０の外面１２２は、概ね互いに垂直である。図示の例では、スロット１３２は排気プレナム１３０に設けられた円形であり、排気ダクト１２０の表面１２２は円筒形である。スロット１３２及び表面１２２の他の構成も可能である。排気プレナム１３０及び排気ダクト１２０は、高温ガス経路１２４（図１～図２）（すなわち、タービン１１０の排気のための経路）を画定する。

【0044】

シールシステム１４０は、第１の構成要素（例えば、排気プレナム１３０）と、第２の構成要素（例えば、排気ダクト１２０）とを封着する。シールシステム１４０は、隣接する平坦なシールセグメント１４４の複数の層１４２を含むことができる。図４は、隣接するシールセグメント１４４の各層１４２の一部のみが示されたシールシステム１４０の一部の斜視図を示し、図５は、隣接するシールセグメント１４４の各層１４２の内側端部１５２の近くの部分のみが示されたシールシステム１４０の一部の拡大斜視図を示し、図６は、隣接するシールセグメント１４４の各層１４２の外側端部１５０の近くの部分のみが示されたシールシステム１４４の一部の拡大斜視図を示す。

【0045】

特定の実施形態では、少なくとも３つの層１４２が使用される。図示の例では、３つの層１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃが備えられている。しかしながら、２つの層だけ、及び３つ以上の層（これらの層は集合的に符号１４２で示される）が備えられてもよい。各層１４２は、少なくとも1つの隣接する層１４２の隣りで、少なくとも1つの隣接する層１４２に接触するように配置され、層１４２は、例えば、円筒形排気ダクト１２０の軸に対して同一面内に広がる。例えば、層１４２Ａは層１４２Ｂの一方の側に位置し、層１４２Ｃは層１４２Ｂの反対側に位置している。

【0046】

隣接する平坦なシールセグメント１４４の各層１４２は、第１の外側端部１５０及び第２の内側端部１５２を含んでいる。外側端部１５０は、排気プレナム１３０に最も近い半径方向外側端部として図示され、内側端部１５２は、排気ダクト１２０に最も近い半径方向内側端部として図示されている、すなわち、「内側」及び「外側」は、排気ダクト１２０の軸Ａに対して定義される。なお、軸Ａ（図１及び図３）は、必ずではないが、タービン１１０の軸と同じ軸とすることができる。説明の便宜上、シールセグメントは総称では符号１４４で表され、所定の層１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ内のシールセグメントは、層と同じ文字で表すことができる、すなわち、層１４２Ａのシールセグメントはシールセグメント１４４Ａと表され、層１４２Ｂのシールセグメントはシールセグメント１４４Ｂとして表される、などである。シールセグメント１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃは、継ぎ目１４６（図３～図４）に沿って、それぞれの層１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ内のシールセグメントの円周方向端部において隣接するシールセグメントと接するように配置することができる。すなわち、シールセグメント１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃは、それぞれの層１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃの継ぎ目１４６に沿って互いに接している。所定の層１４２内のシールセグメント１４４の間の継ぎ目１４６は、複数の層１４２にわたって流体連通することが防止されるように、隣接する層の継ぎ目１４６と交互に配置されている（すなわち、重ならないように配置されている）。

【0047】

複数の平坦なシールセグメント１４４の各々は、概ね平坦な金属シートを含んでいる。１つの所定の層１４２内で任意の数の平坦なシールセグメント１４４を使用することができる。各シールセグメント１４４は、使用されるシールセグメント１４４の数によって規定される範囲まで排気ダクト１２０の円周方向に延在することができる。より詳細には、各シールセグメント１４４は、排気ダクト１２０の円周方向にＸ度延在することができ、ここで、Ｘは、３６０を、所定の層１４２のシールセグメント１４４の数で割った値である。複数の層１４２は、同じ数のシールセグメント１４４を有する必要はない。シールセグメント１４４は、必要に応じて半径方向に拡大し、継ぎ目１４６（図３～図４）がシールセグメントの半径方向の範囲にわたって確実に維持されるようにすることができ、例えば、シールセグメントは扇形状又はパイ形状に拡大することができる。金属シートは、使用される応力及び動作環境に耐えることができる任意の金属で製造することができる。ＧＴシステム１００に関しては、金属は、タービン１１０からの排気の高温（すなわち、６４９℃～６７６℃（１２００°Ｆ～１２５０°Ｆ））に耐えることができなければならない。

【0048】

図３に示されるように、シールセグメント１４４は、任意選択で、排気ダクト１２０の外面１２２の輪郭に沿うように凹状に湾曲した内側端部１５２を有することができ、排気ダクト１２０の外形は概ね円筒形であるが、例えば、熱応力又はタービン１１０の振動によって、円形からずれて多少の変形をする。シールセグメント１４４は、任意選択で、排気プレナム１３０のスロット１３２の輪郭に沿うように凸状に湾曲した外側端部１５０を有することができる。スロット１３２は概ね円形であるが、例えば、熱応力又はタービン１１０の振動によって、円形からずれて多少の変形をする。あるいは、外側端部１５０及び／又は内側端部１５２は、例えば、所与の層１４２に、端部１５０及び／又は端部１５２を湾曲の形状にする必要がないほど十分な数のセグメント１４４がある場合には、直線状とすることができる。

【0049】

図４は、各層１４２Ａ～１４２Ｃの一部のみが示されたシールシステム１４０の一部の斜視図を示し、図５は、各層１４２Ａ～１４２Ｃの内側端部１５２の近くの部分のみが示されたシールシステム１４０の一部の拡大斜視図を示し、図６は、各層１４２Ａ～Ｃの外側端部１５０の近くの部分のみが示されたシールシステム１４０の一部の拡大斜視図を示す。隣接する平坦なシールセグメント１４４の外側端部１５０は、排気プレナム１３０のスロット１３２に位置するように構成される。スロット１３２は、層１４２が半径方向に動く間又は熱膨張する間、層１４２の外側端部１５０が排気プレナム１３０に留まるのに必要な半径方向範囲Ｒを有することができる。

【0050】

シールシステム１４０は、排気プレナム１３０のスロット１３２に（すなわち、排気プレナム１３０の壁１３４に）、スロット１３２内を延在する第１のシール要素１６０を含んでいる。第１のシール要素１６０は、隣接する平坦なシールセグメント１４４の複数の層１４２のうちの少なくとも１つの層の表面１６２に対して摺動可能に封着するように構成されている。第１のシール要素１６０は、層１４２の外側端部１５０に対して確実に封着されるようにするため、スロット１３２に対して（すなわち、排気プレナム１３０において）任意の数の半径方向位置に設けることができる。図２に示す例では、第１のシール要素１６０は、層１４２Ａの軸方向上流面１６２Ｕにおいて半径方向に間隔をあけた２つの位置、及び層１４２Ｃの軸方向下流面１６２Ｄにおいて半径方向に間隔をあけた２つの位置において、スロット１３２に存在する。図６に示される例では、第１のシール要素１６０は、層１４２Ａの軸方向上流面１６２Ｕの１つの位置において、及び層１４２Ｃの軸方向下流面１６２Ｄの１つの位置において、スロット１３２に存在している。上流面１６２Ｕにおける第１のシール要素１６０の位置は、下流面１６２Ｄにおける第１のシール要素１６０の位置と（図示のように）半径方向に位置合わせされていてもよく、第１のシール要素１６０は、上流面１６２Ｕから下流面１６２Ｄに対して半径方向にオフセットされていてもよい。第１のシール要素１６０の他の位置も可能である。

【0051】

また、シールシステム１４０は、排気ダクト１２０の外面１２２に第２のシール要素１７０も含んでいる。第２のシール要素１７０は、隣接する平坦なシールセグメント１４４の複数の層１４２のうちの少なくとも１つの層の内側端部１５２と係合することによって、表面１２２に対して摺動可能に封着されるように構成されている。第２のシール要素１７０は、１つ又は複数のシール要素部１７２を含むことができる。図２の例では、２つのシール要素部１７２が使用され、図４～図５の例では、単一のシール要素部１７２が使用されている。層１４２の内側端部１５２及び第２のシール要素１７０の配置の詳細については、本明細書でさらに説明する。

【0052】

第１のシール要素１６０及び第２のシール要素１７０は、高温環境において金属面に対して摺動可能に封着するための既知のシール材料又は将来的に開発されるシール材料を含むことができる。より詳細には、第１のシール要素１６０は、金属表面に対して封着することができ、層１４２の外側端部１５０は、動力学的な動き又は熱膨張力の下で排気プレナム１３０のスロット１３２内を（排気ダクト１２０の軸Ａに対して半径方向内向き又は半径方向外向きに）摺動し、封着された状態を保つことができる。同様に、第２のシール要素１７０は、金属表面に対して封着することができ、複数の層１４２の少なくとも一部の層の複数のシールセグメント１４４の少なくとも一部のシールセグメントの内側端部１５２は、動力学的な動き又は熱膨張力の下で排気ダクト１２０の表面１２２に対して（軸方向に）摺動し、封着された状態を保つことができる。１つの非限定的な例では、シール１６０、１７０は、任意の工業用で耐高温の編組ガスケット又はワイヤロープを含むことができ、これらは、典型的には、耐熱性又は耐火性材料層（ガラス繊維及び／又はステンレス鋼など）で作られる。

【0053】

また、シールシステム１４０は、隣接する平坦なシールセグメントの複数の層のうちの選択された層１４２Ｘ（以下、「選択された層１４２Ｘ」と呼ぶ）の複数の平坦なシールセグメント１４４Ｘから延在する第１の部材１８０も含んでいる。さらに説明されるように、第１の部材１８０は、テンションケーブル１９０が係合している。第１の部材１８０を有する選択された層１４２Ｘは、隣接する平坦なシールセグメント１４４の複数の層１４２のうちの軸方向に最も外側の層を含むことができる。図示の例では、選択された層１４２Ｘは、最上流層１４２Ａである。あるいは、選択された層１４２Ｘは、最下流層（例えば、３つの層１４２が使用される層１４２Ｃ）とすることもできる。選択された層１４２Ｘと他の層１４２Ｂ～１４２Ｃと第２のシール要素１７０との関係については、本明細書で更に詳細に説明する。

【0054】

また、シールシステム１４０は、第１の部材１８０に係合するテンションケーブル１９０も含んでいる。より詳細には、テンションケーブル１９０は、第１の部材１８０の周囲及び排気ダクト１２０の周囲に延在している。図３では、テンションケーブル１９０は、排気ダクト１２０及び第１の部材１８０を一回周回させるように示されている。しかしながら、テンションケーブル１９０は、排気ダクト１２０（第２の構成要素）を２回以上周回させることができる。例えば、図４では、テンションケーブル１９０は、排気ダクト１２０の周りを２回延在するように示されており、図５では、テンションケーブル１９０は、排気ダクト１２０の周りを３回延在するように示されている。また、テンションケーブル１９０は、第１の部材１８０及び排気ダクト１２０の周りを４回以上延在するようにすることができる。テンションケーブル１９０は、排気ダクト１２０の表面１２２に対して第２のシール要素１７０が摺動可能に封着されるようにするために、選択された層１４２Ｘを通じて、第１の部材１８０及び層１４２を引っ張るのに十分な強度を有する任意の長さの材料を含むことができる。例えば、テンションケーブル１９０は、編組金属ケーブル又は単一ストランド金属ワイヤを含むことができる。

【0055】

図１及び図３に示すように、シールシステム１４０は、テンションケーブル１９０の少なくとも一方の端部２０２、２０４に結合されたテンショナー２００も含んでいる。テンショナー２００は、テンションケーブル１９０に張力Ｆを加えるように構成されている。張力Ｆによって、内側端部１５２を有する隣接する平坦なシールセグメント１４４Ｂ、１４４Ｃの層１４２Ｂ、１４２Ｃのうちの少なくとも一方の層は、第２のシール要素１７０に係合し、第２のシール要素１７０を排気ダクト１２０（第２の構成要素）の表面１２２に対して摺動可能に封着する。特定の実施形態では、図３に示すように、テンショナー２００は、テンションケーブル１９０の第１の端部２０２に結合された第１のテンショナー２１０と、テンションケーブル１９０の第２の端部２０４に結合された第２のテンショナー２１２とを含む。図３において、両方のテンショナー２１０、２１２は、排気ダクト１２０及び排気プレナム１３０の垂直の下方に存在している。

【0056】

図８～図１１は、本開示の他の実施形態による、テンショナー２００及びテンションケーブル１９０の構成を含むシールシステム１４０の概略的な軸方向断面図を示す。図８において、テンショナー２００は、テンションケーブル１９０の第１の端部２０２に結合された単一のテンショナー２１４を含み、テンションケーブル１９０の第２の端部２０４は、固定ベース２１６（例えば、建物の床又は土台）に固定されている。テンショナー２００は、排気ダクト１２０及び排気プレナム１３０の下方に配置され、テンションケーブル１９０の端部２０２、２０４が排気ダクト１２０から下方に延在するように図示されているが、テンションケーブル１９０は、排気ダクト１２０から、及び選択された層１４２Ｘの第１の部材１８０から、任意の方向に延在できることが認識される。例えば、テンションケーブル１９０の端部２０２、２０４は、図９のように両方とも垂直の上方に延びることができ、図１０のように両方とも水平に延びることができ、又は図１１のように垂直と水平とを組み合わせた方向に延びることができる。また、例えば、テンショナー２００、２１０、２１２、２１４が固定される位置に基づいて、他の構成も可能である。加えて、複数のテンションケーブル１９０を使用することもでき、複数のテンションケーブルの各々がテンショナー２００を有することができる。

【0057】

テンショナー２００、２１０、２１２、２１４は、テンションケーブル１９０に引張力Ｆを加えるための既知の又は将来的に開発される任意の機構（バネ又は直線アクチュエータ（水圧ラム、空気圧ピストンなど）などであるが、これらに限定されることはない）を含むことができる。例えば、図３において、第１のテンショナー２１０及び第２のテンショナー２１４のうちの少なくとも一方は、直線アクチュエータ又はバネを含むことができる。テンショナー２００、２１０、２１２、２１４は、バネ又はコンピュータ制御型直線アクチュエータのような動的動作をするものであってもよいし、ラチェットを有する手動ウインチ（カマロン）のような固定動作をするものであってもよい。排気ダクト１２０と排気プレナム１３０との間を例えばフレックスシールで封着する従来の方法とは対照的に、テンショナー２００、２１０、２１２、２１４は、高温ガス経路１２４の外側に存在し（図３参照）、これによって、テンショナーが受ける熱応力が低減する。

【0058】

第１の部材１８０及び選択された層１４２Ｘに関して、さらに、各第１の部材１８０は構造的特徴部分を有しており、この構造的特徴部分には、テンションケーブル１９０が係合して、選択された層１４２Ｘのセグメント１４４Ｘが排気ダクト１２０の表面１２２に向かって引っ張られ、第２のシール要素１７０が表面１２２に対して摺動可能に封着される。図２において、複数の第１の部材１８０の各々は、選択された層１４２Ｘの複数の平坦なシールセグメント１４４Ｘの各シールセグメントに一体的に設けられたフランジ１８２であって、各シールセグメントの平面に対して概ね垂直の角度で広がるフランジ１８２を含んでいる。フランジ１８２は、テンションケーブル１９０を保持することができる任意の形状（例えば、コップ形状）を有することができる。対照的に、図４及び図５では、各第１の部材１８０はピン１８４を含んでおり、ピン１８４は、隣接する平坦なシールセグメント１４４の選択された層１４２Ｘの複数の平坦なシールセグメント１４４Ｘに結合されており、複数の平坦なシールセグメント１４４Ｘの平面に概ね垂直な角度で延在する。複数のピン１８４は、張力Ｆが複数のピン１８４に概ね均一に分散されるように、選択された層１４２Ｘの複数の平坦なシールセグメント１４４Ｘに取り付けられてもよいし、複数の平坦なシールセグメント１４４Ｘと一体であってもよいが、複数のピン１８４は、選択された層１４２Ｘの全てのシールセグメント１４４Ｘに接触する必要はない。ピン１８４は、任意選択で、テンションケーブル１９０を保持するように構成された任意の構造を有することができる。一実施例では、ピン１８４は、丸いピンヘッドを有することができるが、他の形状が使用されてもよい。一実施例では、ピン１８４は、任意選択で、テンションケーブル１９０を保持するように構成された表面１８６（図５）（例えば、凹面）を有することができる。第１の部材１８０は、選択された層１４２Ｘ、隣接する層１４２、テンションケーブル１９０、及び第１の部材１８０と排気ダクト１２０の表面１２２との間の任意の構造を損傷することなく、選択された層１４２Ｘにおいて、例えば、テンションケーブル１９０によって半径方向内向きの力（すなわち、張力Ｆ）を均一に加えるのに必要な任意の複数の平坦なシールセグメント１４４Ｘから延在することができる。

【0059】

特定の実施形態では、第１の部材１８０にテンションケーブル１９０が支持されている選択された層１４２Ｘは、第２のシール要素１７０に係合する内側端部１５２を有する層１４２Ｂ、１４２Ｃのうちの少なくとも１つの他の層と係合する。すなわち、隣接する平坦なシールセグメント１４４Ｘを有する選択された層１４２Ｘ（第１の部材１８０を備えている）は、隣接する平坦なシールセグメント１４４Ｂ、Ｃにおいて、第２のシール要素１７０と係合する内側端部１５２を有する少なくとも１つの他の層１４２Ｂ、１４２Ｃと係合する。特定の実施形態では、図３及び図５に示されるように、隣接する平坦なシールセグメント１４４Ｘの選択された層１４２Ｘは、第２のシール要素１７０に係合しない、すなわち、選択された層１４２Ｘは第２のシール要素１７０に直接接触しない。

【0060】

図１２は、図３の層１４２Ａ～１４２Ｃの内側端部１５２の拡大図を示す。図３及び図１２において、第１の部材１８０（すなわち、フランジ１８２）を有する選択された層１４２Ｘは、第２のシール要素１７０と係合した内側端部１５２を有する第２の層１４２Ｂと係合する。より詳細には、選択された層１４２Ｘの内側端部１５２における、例えば第１の部材１８０（フランジ１８２）の半径方向内側を向く面２２０は、第２の層１４２Ｂの平坦なセグメント１４４Ｂの平面に垂直に延在する、フランジ２２４の半径方向外側を向く面２２２と係合する。第２の層１４２Ｂの内側端部１５２のフランジ２２４の半径方向内側を向く面２２６は、第２のシール要素１７０に係合する。従って、選択された層１４２Ｘによって加えられる張力Ｆは、第２の層１４２Ｂを第２のシール要素１７０に係合させて（例えば、第２のシール要素１７０を圧縮する）、排気ダクト１２０の表面１２２に対して摺動可能に封着することができる。

【0061】

図１３及び図１４は、本開示の他の実施形態による、シールシステムの隣接するシールセグメントの拡大断面図を示す。図３、図１３及び図１４に示される特定の実施形態では、選択された層１４２Ｘの隣接する平坦なシールセグメント１４４Ｘのうちの少なくとも一部のシールセグメントは、外側端部１５０において（排気プレナム１３０のスロット１３２に）第２の部材２４０を含むことができ、第２の部材２４０は、複数の隣接する平坦なシールセグメント１４４Ｂ、１４４Ｃのうちの少なくとも１つの他のシールセグメントの外側端部１５０に係合して、他の層１４２Ｂ、１４２Ｃの内側端部１５２を第２のシール要素１７０に係合させるように構成されている。第２の部材２４０は、例えば、選択された層１４２Ｘの複数のシールセグメント１４４Ｘのうちの少なくとも一部から垂直に延在するフランジ２４２を含むことができる。第２の部材２４０のフランジ２４２は、第１の部材１８０のフランジ１８２（又は、ピン１８４が使用される場合にはピン１８４）とは反対の軸方向に延在する。

【0062】

第２の部材２４０は、選択された層１４２Ｘ、隣接する層１４２、テンションケーブル１９０、及び第１の部材１８０と排気ダクト１２０の表面１２２との間の任意の構造を損傷することなく、選択された層１４２Ｘにおいて、例えば、テンションケーブル１９０によって張力Ｆ（例えば、半径方向内向きの張力）を確実に均一に加えるのに必要な任意の複数の平坦なシールセグメント１４４Ｘから延在することができる。第１及び第２の部材１８０、２４０は、同じシールセグメント１４４に設けられてもよいし、異なるシールセグメント１４４に設けられてもよい。いずれにしても、選択された層１４２Ｘが排気ダクト１２０の表面１２２に向かって内側に引っ張られると、（フランジ２４２が設けられている場合は）フランジ２４２によって、層１４２Ｂ、１４２Ｃは、第２のシール要素１７０に係合し、第２のシール要素１７０が排気ダクト１２０の表面１２２に対して摺動可能に封着する。第２の部材２４０は、様々な他の形態（例えば、ピン１８４のようなピン）を有することができ、又は層１４２Ｂ、１４２Ｃの外側端部１５２と係合可能な他の構造を有することができる。

【0063】

図３及び図１２に示すように、第３の層１４２Ｃは、第３の層１４２Ｃのシールセグメント１４４Ｃの平面に対して垂直に延在するフランジ２５０を含むことができる。フランジ２５０は、第２のシール要素１７０に係合する半径方向内側を向く表面２５２を含むことができる。したがって、第２の部材２４０（フランジ２４２）を通じて選択された層１４２Ｘによって加えられた張力Ｆ（図３）は、第３の層１４２Ｃを第２のシール要素１７０に係合させて、第２のシール要素１７０を排気ダクト１２０の表面１２２に対して摺動可能に封着することができる。

【0064】

本明細書で説明するいずれの実施形態においても、第２のシール要素１７０に係合するシールセグメント（例えば、図３及び図１２のシールセグメント１４４Ｂ～１４４Ｃ）の内側端部１５２は、任意選択で、第２のシール要素１７０を内側端部１５２と表面１２２との間に保持する構造を含むことができる。図３及び図１２に示す例では、内側端部１５２は、第２のシール要素１７０の軸方向移動を制限する保持要素２２８（フランジ２２４、２５０の屈曲部又は延長部など）を含むことができる。保持要素２２８は、全ての場合（例えば、第２のシール要素１７０を張力Ｆだけで内側端部１５２と排気ダクト１２０の表面１２２との間に保持するのに十分な場合）に必要であるとは限らない。

【0065】

シールセグメント１４４の層１４２の内側端部１５２は、様々な代替形態をとることができる。図１３～図１４は、様々な代替実施形態の概略図を示す。

【0066】

図１３では、シールセグメント１４４Ａ、１４４Ｂの２つの層１４２Ａ、１４２Ｂのみが設けられている。選択された層１４２Ｘ（例えば、層１４２Ａ）は、少なくとも一部のシールセグメント１４４Ｘに第１の部材１８０（フランジ１８２）及び第２の部材２４０（フランジ２４２）を含んでいる。選択された層１４２Ｘは、フランジ１８２を介して、第２のシール要素１７０に係合し、第２のシール要素１７０を排気ダクト１７０の表面１２２に封着することができる。この実施例では、１つの保持要素２２８のみがシールセグメント１４４Ｂで使用されている。

【0067】

図１４では、４つ以上の層１４２Ａ～１４２Ｅ（例えば、５つの層）が設けられている。選択された層１４２Ｘは、選択された層１４２Ｘの少なくとも一部のシールセグメント１４４Ｘに第１の部材１８０（ピン１８４）及び第２の部材２４０（フランジ２４２）を含んでいる。選択された層１４２Ｘは、ピン１８４を介して、第２の層１４２Ｂ（第２のシール要素１７０ではない）に係合して、第２の層１４２Ｂの内側端部１５２が第２のシール要素１７０に係合し、第２のシール要素１７０が排気ダクト１７０の表面１２２に封着する。最下流（第５）の層１４２Ｅは、選択された層１４２Ｘのフランジ２４２からの張力Ｆによって第２のシール要素１７０に係合するフランジ２５０を含んでいる。層１４２Ｃ、１４２Ｄはシールセグメント１４４Ｃ、１４４Ｄを含んでおり、シールセグメント１４４Ｃ、１４４Ｄは、平坦であり、選択された層１４２Ｘのフランジ２４０が係合する外側端部１５０を有しており、層１４２Ｃ～１４２Ｄの内側端部１５２が第２のシール要素１７０に係合して、第２のシール要素１７０を排気ダクト１７０の表面１２２に封着させる。任意の数の平坦な層１４２Ｃ～１４２Ｄを用意して、排気プレナム１３０の内側と外側の領域の間を軸方向に封着するためにシールセグメント１４４の軸方向に重なる多くの層１４２を備えることができる。

【0068】

再び図２を参照すると、特定の実施形態では、リニアガイドスロット２６０は、任意選択で、隣接する平坦なシールセグメント１４４の複数の層１４２の各平坦なシールセグメント１４４を貫通することができ、ガイドピン２６２は、排気プレナム１３０（第１の構成要素）のリニアガイドスロット２６０内に配置され、リニアガイドスロット２６０を貫通することができる。ガイドピン２６２は、排気プレナム１３０の壁１３４に固定されてもよいし、壁１３４の内側に固定されてもよい。リニアガイドスロット２６０及びピン２６２によって、リニアガイドスロット２６０及びピン２６２が設けられたシールセグメント１４４は、リニアガイドスロット２６０によって決定される所望の経路（例えば、概ね半径方向）に沿って確実に移動することができる。

【0069】

図２に関しては、さらに、本開示の実施形態には、ガスタービン１１０の円筒形排気ダクト１２０及び排気プレナム１３０を封着するためのシールシステム１４０も含んでいる。排気プレナム１３０は、円筒形排気ダクト１２０に対して半径方向に広がるように形成された円形スロット１３２を含んでいる。シールシステム１４０は、平坦なシールセグメント１４４Ａ～１４４Ｃの第１の層、第２の層、及び第３の層１４２Ａ～１４２Ｃを含んでいる。複数の層１４２は、本明細書に記載されるように、互いに接触するように配置されている。複数の層１４２は、全体として、円筒形排気ダクト１２０に対して（すなわち、円筒形排気ダクト１２０の軸Ａに対して）半径方向に配置されている。第１の層、第２の層、及び第３の層１４２Ａ～１４２Ｃの各々は、外側端部１５０及び内側端部１５２を含んでいる。

【0070】

シールシステム１４０は、排気プレナム１３０の円形スロット１３２に（すなわち、壁１３４に）、第１の層１４２Ａ及び第３の層１４２Ｃに対して摺動可能に封着するための第１のシール要素１６０を含んでいる。また、シールシステム１４０は、第２の層１４２Ｂ及び第３の層１４２Ｃのうちの少なくとも一方の層の内側端部１５２と円筒形排気ダクト１２０との間に、第２のシール要素１７０も含んでいる。

【0071】

また、シールシステム１４０は、円筒形排気ダクト１２０の周囲に延在するテンションケーブル１９０であって、第１の層１４２Ａの隣接する平坦なシールセグメント１４４Ａのうちの少なくとも一部のシールセグメントの１つ又は複数の部材１８０（例えば、フランジ１８２又はピン１８４）と係合するテンションケーブル１９０も含んでいる。第１の層１４２Ａは、例えば、表面２２０、２２２（図１２）を介して、第２の層１４２Ｂ及び第３の層１４２Ｃのうちの少なくとも１つの層と係合する。

【0072】

図３及び図８～図１１に示すように、テンショナー２００、２１０、２１２、２１４は、テンションケーブル１９０の少なくとも一方の端部２０２、２０４に結合されており、テンショナー２００、２１０、２１２、２１４は、テンションケーブル１９０に張力Ｆを加えて、第１の層１４２Ａの隣接する平坦なシールセグメント１４４Ａのうちの少なくとも一部のシールセグメントの１つ又は複数の第１の部材１８０に、円筒形排気ダクト１２０に対して半径方向内側に力を加えて、第２の層１４２Ｂ及び第３の層１４２Ｃのうちの少なくとも一方の層の内側端部１５２を第２のシール要素１７０に係合させて、第２のシール要素１７０を円筒形排気ダクト１２０に対して摺動可能に封着するように構成されている。

【0073】

本開示の実施形態は、様々な技術的及び商業的利点を提供し、その例は本明細書で説明されている。シールシステムは、構成要素を封着し、軸方向及び半径方向の大きな相対運動を補償することができ、それによって良好なシーリング性能を維持することができる。また、シールシステムは、完全な円筒形ではない構成要素（例えば、排気ダクトが熱応力等によって変形したようなもの）に対しても封着することができる。このシールシステムは、円筒径が非常に大きいものにも使用することができる。複数の層に分割することにより、シールシステムは、封着された円筒形状の構成要素（本明細書で説明する排気ダクトなど）を自己調整することができる。高温ガス経路の外側にテンショナーが設けられているため、従来のフレックスシールとは異なり、シールシステムは、クリープ／緩和による調整が困難なプリロードの損失を受けない。また、シールシステムは高い応力を受けず、予想される変形が抑えられ、シールシステムの寿命が延びる。

【0074】

本明細書及び特許請求の範囲を通じて使用される近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動し得る任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、1つの又は複数の用語（「およそ」、「約」、及び「実質的に」など）によって修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくとも一部の例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応する場合がある。ここに記載されたこと並びに本明細書及び特許請求の範囲を通して、範囲の限定を組み合わせること及び／又は置き換えることが可能である。文脈又は文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含される全ての部分範囲を含む。範囲の特定の値に適用される「約」又は「およそ」は、当該範囲の両端の値に適用され、値を測定する機器の精度に特に依存しない限り、言及された値の＋／－１０％を示すことができる。

【0075】

特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクション又はステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作、及び均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を実施するための、一切の構造、材料、又は動作を包含することを意図している。本開示の記載は、例示及び説明の目的で提示されており、可能な全てのものが含まれていることを意図するものではなく、開示された形態で本開示に限定することを意図するものでもない。当業者には、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく多くの修正及び変形が明らかである。本開示の原理及び実際の用途を最適に説明し、他の当業者が本開示を理解し、特定の使用に適するような様々な実施形態の様々な修正を考えることができるように、本実施形態が選択され、かつ記載された。

【符号の説明】

【0076】

３ ビューライン
１００ システム
１０２ 圧縮機
１０４ 燃焼器
１０６ 燃焼領域
１０８ アセンブリ
１１０ タービン
１１２ ロータ
１２０ 排気ダクト
１２２ 表面
１２４ 高温ガス経路
１３０ 排気プレナム
１３２ スロット
１３４ 壁
１４０ シールシステム
１４２ 層
１４２Ａ 層
１４２Ｂ 層
１４２Ｃ 層
１４４ シールセグメント
１４４Ａ シールセグメント
１４４Ｂ シールセグメント
１４４Ｃ シールセグメント
１４４Ｘ シールセグメント
１４６ 継ぎ目
１５０ 外側端部
１５２ 内側端部
１６０ 第１のシール要素
１６２ 表面
１６２Ｄ 下流面
１６２Ｕ 上流面
１７０ 第２のシール要素
１７２ シール要素部
１８０ 第１の部材
１８２ フランジ
１８４ ピン
１８６ 表面
１９０ テンションケーブル
２００ テンショナー
２０２ 端部
２１０ 第１のテンショナー
２１２ 第２のテンショナー
２１６ 固定ベース
２２４ フランジ
２２８ 保持要素
２４０ フランジ
２４２ フランジ
２５０ フランジ
２５２ 表面
２６０ リニアガイドスロット
２６２ ガイドピン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【外国語明細書】