特開 2024-25665 圧側スラッシュ面に隣接する平坦面を持つタービンノズル

(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】P2024025665

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】圧側スラッシュ面に隣接する平坦面を持つタービンノズル

(51)【国際特許分類】

   F01D 9/04 20060101AFI20240216BHJP

   F01D 9/02 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

F01D9/04

F01D9/02 104

【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 2023106090

(22)【出願日】2023-06-28

(31)【優先権主張番号】17/818,760

(32)【優先日】2022-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(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

(72)【発明者】

【氏名】ジェイコブ ジョン キトルソン

【テーマコード（参考）】

3G202

【Ｆターム（参考）】

3G202GA07

3G202GA11

3G202GB05

3G202KK11

3G202KK20

3G202KK22

(57)【要約】      （修正有）

【課題】サイドスラッシュ面に隣接する平面を持つタービンノズルを提供する。
【解決手段】ノズルは、エアフォイルの先端部及び前記ルート部のうちの一方においてエアフォイルに接続された端壁を含む。端壁は、前記端壁のそれぞれの円周方向エッジに設けられた第１及び第２の圧側スラッシュ面を含む。端壁は、前記第１の圧側スラッシュ面と前記第２の圧側スラッシュ面との間に延在する内側表面も含む。内側表面は、前記第１の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分、前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第２の平坦面部分、及び前記第１の平坦面部分と前記第２の平坦面部分との間に延在する弧状面部分を含む。平坦面部分は、圧側スラッシュ面に沿って局所的に高温ガス経路の曲率を減少させることによってシュート高さを減少させ、これによって、隣り合うノズルの端壁の間に作動流体が取り込まれることを少なくする。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービンシステム（１１０）用のノズル（１２４）であって、前記ノズルは、
先端部（１６２）及びルート部（１６４）を含むエアフォイル（１４０）と、
前記先端部（１６２）及び前記ルート部（１６４）のうちの一方において前記エアフォイル（１４０）に接続された端壁（１４２）であって、端壁（１４２）は、
前記端壁（１４２）の第１の円周方向エッジ（１９０）に設けられた第１の圧側スラッシュ面（１７２）、
前記端壁（１４２）の、前記第１の円周方向エッジ（１９０）とは反対側の第２の円周方向エッジ（１９２）に設けられた第２の圧側スラッシュ面（１７４）、
前記第１の圧側スラッシュ面（１７２）と前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）との間に延在する内側表面（３００）であって、内側表面（３００）は、前記第１の圧側スラッシュ面（１７２）に隣接する第１の平坦面部分（３３０）、前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）に隣接する第２の平坦面部分（３３２）、及び前記第１の平坦面部分（３３０）と前記第２の平坦面部分（３３２）との間に延在する弧状面部分（３３４）を含む、内側表面（３００）
を含む端壁（１４２）と
を含むノズル（１２４）。

【請求項2】

前記端壁（１４２）は、各圧側スラッシュ面（１７２、１７４）に、軸方向に画定されたシールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）を更に含み、前記シールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）は、前記シールポケットに配置されたシール（２１０）であって、隣り合うノズル（１２４Ａ、１２４Ｂ）の間の隙間（２０４）に広がるシール（２１０）を収容するように構成されている、請求項１に記載のノズル（１２４）。

【請求項3】

各シールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）は円周方向範囲を有し、前記第１の圧側スラッシュ面（１７２）及び前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）に隣接する第１の平坦面部分（３３０）及び第２の平坦面部分（３３２）の各々は、それぞれの圧側スラッシュ面（１７２、１７４）のそれぞれの円周方向エッジ（１９０、１９２）から、それぞれの第１及び第２のシールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）の円周方向範囲と半径方向に一致した円周方向位置まで、円周方向に延在する、請求項２に記載のノズル（１２４）。

【請求項4】

各シールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）は円周方向範囲を有し、前記第１の圧側スラッシュ面（１７２）及び前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）に隣接する第１の平坦面部分（３３０）及び第２の平坦面部分（３３２）の各々は、それぞれの圧側スラッシュ面（１７２、１７４）のそれぞれの円周方向エッジ（１９０、１９２）から、それぞれの第１及び第２のシールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）の円周方向範囲よりも広い範囲まで円周方向に延在する、請求項２に記載のノズル（１２４）。

【請求項5】

各平坦面部分（３３０、３３２）は、前記シールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）に対して非平行に角度が付けられている、請求項２に記載のノズル（１２４）。

【請求項6】

前記端壁（１４２、１４４）は、第１の圧側スラッシュ面（１７２）に軸方向に画定された第１のシールポケット（２１２Ａ）と、前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）に軸方向に画定された第２のシールポケット（２１２Ｂ）と、それぞれのシールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）とそれぞれの平坦面（３３０、３３２）との間において前記第１及び第２の圧側スラッシュ面（１７２、１７４）の各々を貫通する少なくとも１つの通路（２２０）とを更に含む、請求項１に記載のノズル（１２４）。

【請求項7】

前記端壁（１４２）は内側端壁を含み、前記内側表面（３００）は凸の弧状である、請求項１に記載のノズル（１２４）。

【請求項8】

前記端壁（１４２）は外側端壁を含み、前記内側表面（３００）は凹の弧状である、請求項１に記載のノズル（１２４）。

【請求項9】

前記端壁（１４２、１４４）は、前記高温ガス経路（１２０）の円周方向において、円形範囲が７°より大きい角度で広がり、各平坦面部分（３３０、３３２）は、前記高温ガス経路（１２０）の円周方向において、円形範囲が１°以下の角度で広がる、請求項１に記載のノズル（１２４）。

【請求項10】

各平坦面部分（３３０、３３２）は、それぞれの圧側スラッシュ面（１７２、１７４）の円周方向エッジ（１９０、１９２）から５ミリメートル～５０ミリメートルの範囲内で円周方向に延在する、請求項１に記載のノズル（１２４）。

【請求項11】

各平坦面部分（３３０、３３２）は、それぞれの圧側スラッシュ面（１７２、１７４）の全範囲に渡って軸方向に延在している、請求項１に記載のノズル（１２４）。

【請求項12】

タービンシステム（１１０）用のノズルアセンブリ（１２８、１３２、１３６）であって、前記ノズルアセンブリ（１２８、１３２、１３６）は、
環状アレイに配置され、高温ガス経路（１２０）を画定する複数のノズル（１２４）を含み、前記複数のノズル（１２４）の各々は、
先端部（１６２）及びルート部（１６４）を含むエアフォイル（１４０）と、
前記先端部（１６２）及び前記ルート部（１６４）のうちの一方において前記エアフォイル（１４０）に接続された端壁（１４２）であって、端壁（１４２）は、
前記端壁（１４２）の第１の円周方向エッジ（１９０）に設けられた第１の圧側スラッシュ面（１７２）、
前記端壁（１４２）の、前記第１の円周方向エッジ（１９０）とは反対側の第２の円周方向エッジ（１９２）に設けられた第２の圧側スラッシュ面（１７４）、
前記第１の圧側スラッシュ面（１７２）と前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）との間に延在する内側表面（３００）であって、内側表面（３００）は、前記第１の圧側スラッシュ面（１７２）に隣接する第１の平坦面部分（３３０）、前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）に隣接する第２の平坦面部分（３３２）、及び前記第１の平坦面部分（３３０）と前記第２の平坦面部分（３３２）との間に延在する弧状面部分（３３４）を含む、内側表面（３００）
を含み、
前記端壁（１４２）の内側表面（３００）は、隣のノズル（１２４）の端壁（１４２）の内側表面（３００）と係合するように構成され、高温ガス経路（１２０）の実質的に湾曲した部分（３０２）を画定する、ノズルアセンブリ（１２８、１３２、１３６）。

【請求項13】

前記端壁（１４２）は、各圧側スラッシュ面（１７２、１７４）に、軸方向に画定されたシールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）を更に含み、前記端壁（１４２）は、隣接するノズル（１２４）の前記シールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）に配置されたシール（２１０）であって、隣り合うノズル（１２４）の間の隙間（２０４）に広がるシール（２１０）を更に含む、請求項１２に記載のノズルアセンブリ（１２８、１３２、１３６）。

【請求項14】

各シールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）は円周方向範囲を有し、前記第１の圧側スラッシュ面（１７２）及び前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）に隣接する第１の平坦面部分（３３０）及び第２の平坦面部分（３３２）の各々は、それぞれの圧側スラッシュ面（１７２、１７４）のそれぞれの円周方向エッジ（１９０、１９２）から、それぞれの第１及び第２のシールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）の円周方向範囲と半径方向に一致した円周方向位置まで、円周方向に延在する、請求項１３に記載のノズルアセンブリ（１２８、１３２、１３６）。

【請求項15】

各シールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）が円周方向範囲を有し、前記第１の圧側スラッシュ面（１７２）及び前記第２の圧側スラッシュ面（１７４）に隣接する第１の平坦面部分（３３０）及び第２の平坦面部分（３３２）の各々は、それぞれの圧側スラッシュ面（１７２、１７４）のそれぞれの円周方向エッジ（１９０、１９２）から、それぞれの第１及び第２のシールポケット（２１２Ａ、２１２Ｂ）の円周方向範囲よりも広い範囲まで、円周方向に延在する、請求項１３に記載のノズルアセンブリ（１２８、１３２、１３６）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般には、ガスタービンシステムに関し、より詳細には、圧側スラッシュ面に隣接する平坦面部分を有する内側表面を有する端壁を有するタービンノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンシステムはノズルアセンブリを含み、各ノズルは、環状アレイに配置された複数のノズルであって、全体として高温ガス経路を画定する複数のノズルを含む。ノズルアセンブリの隣り合うノズルは、隣り合う圧側スラッシュ面の間に隙間を有しており、隙間は作動流体を取り込むことを防止するためにシールで封止される。作動流体（高温燃焼ガスなど）が取り込まれると、ノズルを早期に点検することになる。

【発明の概要】

【0003】

以下に記載するすべての態様、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、タービンシステム用のノズルを提供する。前記ノズルは、先端部及びルート部を含むエアフォイルと、前記先端部及び前記ルート部のうちの一方において前記エアフォイルに接続された端壁であって、端壁は、前記端壁の第１の円周方向エッジに設けられた第１の圧側スラッシュ面、前記端壁の、前記第１の円周方向エッジとは反対側の第２の円周方向エッジに設けられた第２の圧側スラッシュ面、前記第１の圧側スラッシュ面と前記第２の圧側スラッシュ面との間に延在する内側表面であって、内側表面は、前記第１の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分、前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第２の平坦面部分、及び前記第１の平坦面部分と前記第２の平坦面部分との間に延在する弧状面部分を含む、内側表面を含む端壁とを含む。

【0005】

本開示の別の態様は、上記の態様を含んでおり、前記端壁は、各圧側スラッシュ面に、軸方向に画定されたシールポケットを更に含み、前記シールポケットは、前記シールポケットに配置されたシールであって、隣り合うノズルの間の隙間に広がるシールを収容するように構成されている。

【0006】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各シールポケットは第１の円周方向範囲を有し、前記第１の圧側スラッシュ面及び前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分及び第２の平坦面部分の各々は、それぞれの圧側スラッシュ面のそれぞれの円周方向エッジから第２の円周方向範囲まで、円周方向に延在し、前記第２の円周方向範囲は、それぞれの第１及び第２のシールポケットの第１の円周方向範囲よりも広い範囲である。

【0007】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各シールポケットは第１の円周方向範囲を有し、前記第１の圧側スラッシュ面及び前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分及び第２の平坦面部分の各々は、それぞれの圧側スラッシュ面のそれぞれの円周方向エッジから、１つの軸方向位置においてそれぞれの第１及び第２のシールポケットの前記第１の円周方向範囲と半径方向に一致した円周方向位置まで、円周方向に延在する。

【0008】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各平坦面部分は、前記シールポケットに対して非平行に角度が付けられている。

【0009】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各平坦面部分は、それぞれのシールポケットの全範囲に渡って軸方向に延在している。

【0010】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記端壁は、第１のスラッシュ面に軸方向に画定された第１のシールポケットと、前記第２のスラッシュ面に軸方向に画定された第２のシールポケットと、それぞれのシールポケットとそれぞれの平坦面との間において前記第１及び第２の圧側スラッシュ面の各々を貫通する少なくとも１つの通路とを更に含む。

【0011】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記端壁は前記エアフォイルの先端部に接続された内側端壁を含み、前記内側表面は凸の弧状である。

【0012】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記端壁は前記エアフォイルのルート部に接続された外側端壁を含み、前記内側表面は凹の弧状である。

【0013】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記端壁は、前記高温ガス経路の円周方向において、円形範囲が７°より大きい角度で広がり、各平坦面部分は、前記高温ガス経路の円周方向において、円形範囲が２°以下の角度で広がる。

【0014】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各平坦面部分は、それぞれの圧側スラッシュ面の円周方向エッジから５ミリメートル～５０ミリメートルの範囲内で円周方向に延在する。

【0015】

本開示による一態様は、タービンシステム用のノズルアセンブリを含む。前記ノズルアセンブリは、環状アレイに配置され、高温ガス経路を画定する複数のノズルを含み、前記複数のノズルの各々は、先端部及びルート部を含むエアフォイルと、前記先端部及び前記ルート部のうちの一方において前記エアフォイルに接続された端壁であって、端壁は、前記端壁の第１の円周方向エッジに設けられた第１の圧側スラッシュ面、前記端壁の、前記第１の円周方向エッジとは反対側の第２の円周方向エッジに設けられた第２の圧側スラッシュ面、前記第１の圧側スラッシュ面と前記第２の圧側スラッシュ面との間に延在する内側表面であって、内側表面は、前記第１の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分、前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第２の平坦面部分、及び前記第１の平坦面部分と前記第２の平坦面部分との間に延在する弧状面部分を含む、内側表面を含み、前記端壁の内側表面は、隣のノズルの端壁の内側表面と対になるように構成され、高温ガス経路の実質的に湾曲した部分を画定する。

【0016】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記端壁は、各圧側スラッシュ面に、軸方向に画定されたシールポケットを更に含み、前記端壁は、隣接するノズルの前記シールポケットに配置されたシールであって、隣り合うノズルの間の隙間に広がるシールを更に含む。

【0017】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各シールポケットは第１の円周方向範囲を有し、前記第１の圧側スラッシュ面及び前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分及び第２の平坦面部分の各々は、それぞれの圧側スラッシュ面のそれぞれの円周方向エッジから、１つの軸方向位置においてそれぞれの第１及び第２のシールポケットの前記第１の円周方向範囲と半径方向に一致した円周方向位置まで、円周方向に延在する。

【0018】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各シールポケットが第１の円周方向範囲を有し、前記第１の圧側スラッシュ面及び前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分及び第２の平坦面部分の各々は、それぞれの圧側スラッシュ面のそれぞれの円周方向エッジから第２の円周方向範囲まで、円周方向に延在し、前記第２の円周方向範囲は、それぞれの第１及び第２のシールポケットの前記第１の円周方向範囲よりも広い範囲である。

【0019】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各平坦面部分は、前記シールポケットに対して非平行に角度が付けられている。

【0020】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、各平坦面部分は、それぞれのシールポケットの全範囲に渡って軸方向に延在している。

【0021】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記端壁は前記エアフォイルの先端部に接続された内側端壁を含み、前記内側表面は凸の弧状である。

【0022】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記端壁は前記エアフォイルのルート部に接続された外側端壁を含み、前記内側表面は凹の弧状である。

【0023】

本開示による一態様は、ガスタービンシステムに関する。ガスタービンシステムは、圧縮機部、燃焼部、及びタービン部を含む。タービン部は複数のタービン段を含み、前記複数のタービン段のうちの少なくとも１つのタービン段は、ノズルアセンブリを含む。前記ノズルアセンブリは、環状アレイに配置され、高温ガス経路を画定する複数のノズルを含み、前記複数のノズルアセンブリの各々は、先端部及びルート部を含むエアフォイルと、前記先端部及び前記ルート部のうちの一方において前記エアフォイルに接続された端壁であって、端壁は、前記端壁の第１の円周方向エッジに設けられた第１の圧側スラッシュ面、前記端壁の、前記第１の円周方向エッジとは反対側の第２の円周方向エッジに設けられた第２の圧側スラッシュ面、前記第１の圧側スラッシュ面と前記第２の圧側スラッシュ面との間に延在する内側表面であって、内側表面は、前記第１の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分、前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第２の平坦面部分、及び前記第１の平坦面部分と前記第２の平坦面部分との間に延在する弧状面部分を含む、内側表面を含み、前記端壁の内側表面は、隣のノズルの端壁の内側表面と対になるように構成され、高温ガス経路の実質的に湾曲した部分を画定する。

【0024】

本開示において説明される２つ以上の態様（本概要で記載されたものを含む）を組み合わせて、本明細書において特に説明されない実装態様を形成することができる。

【0025】

１つ以上の実施態様の詳細は、添付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、説明及び図面、なら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】

【0026】

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添付の図面と併せて、本開示の様々な態様を含む以下の発明を実施するための形態から、より容易に理解される。

【図1】本開示の実施形態による、タービンシステム（例えば、ガスタービンシステム）の概略図である。

【図2】本開示の実施形態によるタービンシステムのタービン部の断面図である。

【図3】本開示の実施形態による、端壁を含むノズルの斜視図である。

【図4】従来の一対のノズルの内側端壁のスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【図5】本開示の実施形態による一対のノズルの内側端壁のスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【図6】本開示の他の実施形態による一対のノズルのスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【図7】本開示の様々な実施形態による、平坦面部分の概略上面図である。

【図8】本開示の実施形態による一対のノズルの外側端壁のスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【図9】本開示の他の実施形態による一対のノズルの外側端壁のスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【図10】本開示の代替実施形態による一対のノズルの外側端壁のスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【図11】本開示の代替実施形態による一対のノズルの外側端壁のスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【図12】本開示の代替実施形態による一対のノズルの外側端壁のスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【図13】本開示の代替実施形態による一対のノズルの外側端壁のスラッシュ面の対向領域の断面図である。

【0027】

本開示の図面は必ずしも同一のスケールで拡大、縮小しているわけ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示す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、図面間で同様の構成要素を表している。

【発明を実施するための形態】

【0028】

最初に、本技術を明確に説明するために、タービンシステム内の機械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、特定の構成要素がいくつかの異なる用語又は重複する用語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。

【0029】

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、タービン部を流れる流体（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ビン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。用語「下流」は流体の流れの方向に対応し、用語「上流」は、その流体の流れとは反対の方向を表す。用語「前方」及び「後方」は、他に特別なことがない限り、方向を表し、「前方」はシステムの前部側又は圧縮機端側を表し、「後方」はシステムの後部又はタービン端側を表す。

【0030】

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。用語「半径」は、軸に対して垂直の（例えば、タービンシャフトのＸ軸に対してＺ方向の）動き又は位置を表す。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の構成要素の「半径方向内側」又は「内側」にあると記載される。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の構成要素の「半径方向外側」又は「外側」にあると記載することができる。用語「軸の」は、軸（例えば、タービンシャフトのＸ軸）に対して平行の動き又は位置を表す。最後に、用語「円周の」は、軸の周りの（例えば、タービンシャフトのＸ軸に垂直なＹ面内の）動き又は位置を表す。このような用語は、タービンの中心軸に関連して適用できることが理解される。

【0031】

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。用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために互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。

【0032】

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、複数形を含むことを意図している。用語「含む」及び／又は「含んでいる」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つ以上の他の特徴、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特徴若しくは要素が存在してもよいし存在しなくてもよいこと、及びその記述が、その特徴が存在する例と、その特徴が存在しない例とを含むことを意味する。

【0033】

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、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」、「に直接的に結合」、「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、用語「及び／又は」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。

【0034】

上記のように、ノズル、ノズルアセンブリ、及びノズルを含むガスタービンシステムが提供される。前記ノズルは、先端部及びルート部を含むエアフォイルを含む。ノズルは、前記先端部及び前記ルート部のうちの一方において前記エアフォイルに接続された端壁も含む。端壁は、前記端壁の第１の円周方向エッジに設けられた第１の圧側スラッシュ面と、前記端壁の第２の円周方向エッジに設けられた第２の圧側スラッシュ面とを含む。端壁は、前記第１の圧側スラッシュ面と前記第２の圧側スラッシュ面との間に延在する内側表面も含む。内側表面は、前記第１の圧側スラッシュ面に隣接する第１の平坦面部分、前記第２の圧側スラッシュ面に隣接する第２の平坦面部分、及び前記第１の平坦面部分と前記第２の平坦面部分との間に延在する弧状面部分を含む。

【0035】

前記端壁の内側表面は、隣のノズルの端壁の内側表面と対になるように構成され、高温ガス経路の実質的に湾曲した部分を画定する。「シュート」は、端壁の弧状内側表面部分によって画定される高温ガス経路と、隣り合うノズルの圧側スラッシュ面の間の隙間に広がるシールとの間の空間である。平坦面部分は、圧側スラッシュ面に沿って局所的に高温ガス経路の曲率を減少させることによってシュート高さを減少させ、圧側スラッシュ面の１つ以上のシールポケットの位置に概ね一致する。シュート高さを低くすることにより、ノズルの早期点検を必要とするような隣り合うノズルの端壁の間に作動流体が取り込まれることを少なくする。平坦面部分は、ノズルの内側端壁及び／又は外側端壁に適用することができる。

【0036】

図１は、例示的なタービンシステム１１０（ガスタービンシステムなど）の概略図である。本開示のタービンシステム１１０は、ガスタービンシステム１１０である必要はなく、任意の適切なタービンシステム（蒸気タービンシステム、ジェットエンジン、又は他の適切なシステムなど）であってもよいことが理解されるべきである。タービンシステム１１０は、圧縮機部１１２、燃焼器部１１４、及びタービン部１１６を含むことができる。圧縮機部１１２とタービン部１１６は、シャフト１１８によって結合することができる。シャフト１１８は、単一のシャフトであってもよいし、複数のシャフトセグメントが結合されてシャフト１１８を形成してもよい。シャフトは、タービンシステム１１０のＸ軸（図２では「タービン軸」を表す「ＴＡ」と表示されている）を画定する。

【0037】

当該技術分野において一般に知られているように、空気又は他の適切な作動流体が圧縮機部１１２を流れ、圧縮機部１１２で圧縮される。圧縮された作動流体は、燃焼器部１１４に供給され、燃焼器部１１４で燃料と化合して燃焼し、高温燃焼ガスが生成される。高温燃焼ガスは、燃焼器部１１４を流れた後、タービン部１１６に流入し、タービン部１１６を通過する。

【0038】

図２は、本開示によるタービン部１１６の一部分の一実施形態を示す。高温ガス経路１２０がタービン部１１６内に画定されている。高温ガス経路の様々な構成要素（シュラウド１２２、静止ノズル１２４、及び回転ブレード１２６など）は、少なくとも部分的に高温ガス経路１２０に配置することができる。例えば、図示のように、タービン部１１６は、複数のノズル１２４及び複数のブレード１２６を含むことができる。更に、複数のノズル１２４及び複数のブレード１２６は、１つ以上の環状アレイに配置することができ、各環状アレイは、高温ガス経路１２０の一部分を画定することができる。

【0039】

タービン部１１６は、複数のタービン段を含むことができる。各段は、環状アレイに配置された複数のノズル１２４と、環状アレイに配置された複数のブレード１２６とを含むことができる。例えば、図２に示すように、一実施形態では、タービン部１１６は、３つの段を有することができる。例えば、タービン部１１６の第１の段は、第１の段のノズルアセンブリ１２８と、第１の段のブレードアセンブリ１３０とを含むことができる。ノズルアセンブリ１２８は、シャフト１１８に対して円周方向に配置され固定された複数のノズル１２４を含むことができる。ブレードアセンブリ１３０は、シャフト１１８に対して円周方向に配置された複数のブレード１２６であって、シャフト１１８に結合された複数のブレード１２６を含むことができる。

【0040】

タービン部１１６の第２の段は、第２の段のノズルアセンブリ１３２及び第２の段のブレードアセンブリ１３４を含むことができる。ノズルアセンブリ１３２に含まれるノズル１２４は、シャフト１１８の円周方向に配置し、固定することができる。ブレードアセンブリ１３４に含まれるブレード１２６は、シャフト１１８の円周方向に配置し、シャフト１１８に結合することができる。したがって、第２の段のノズルアセンブリ１３２は、高温ガス経路１２０において、第１の段のブレードアセンブリ１３０と第２の段のブレードアセンブリ１３４との間に配置される。

【0041】

タービン部１１６の第３の段は、第３の段のノズルアセンブリ１３６及び第３の段のブレードアセンブリ１３８を含むことができる。ノズルアセンブリ１３６に含まれるノズル１２４は、シャフト１１８の円周方向に配置し、固定することができる。ブレードアセンブリ１３８に含まれるブレード１２６は、シャフト１１８の円周方向に配置し、シャフト１１８に結合することができる。したがって、第３の段のノズルアセンブリ１３６は、高温ガス経路１２０において、第２の段のブレードアセンブリ１３４と第３の段のブレードアセンブリ１３８との間に配置される。

【0042】

タービン部１１６は３段に限定されず、任意の段数が本開示の範囲内及び本開示の趣旨の範囲内にあることが理解されるべきである。本開示によるノズル１２４は、タービン部１１６の構成要素に限定されないことが理解されるべきである。ノズル１２４は、タービンシステム１１０の圧縮機部１１２又は他の適切な部分の流路に少なくとも部分的に配置された構成要素であってもよい。更に、ノズルアセンブリ１２８、１３２、及び１３６のノズル１２４は、シャフト１１８を取り囲むタービンケーシング（図示せず）に固定的に結合できることが理解されるべきである。

【0043】

図３は、タービンシステム１１０（図１）の隣接する一対のシングレットノズル１２４Ａ、１２４Ｂの実施形態の側面斜視図である。ノズル１２４はシングレットとして示されているが、複数のノズル１２４のセグメント（例えば、ダブレット又はトリプレット）を形成するために、複数のエアフォイル１４０が各端壁１４２、１４４に結合されてもよいことが認識される。説明を簡単にするために、シングレットノズル１２４のみが図示されている。本開示は、それぞれの端壁１４２、１４４に結合された複数のノズル１２４を含む複数のノズルセグメントに等しく適用可能であることを教示していることが強調される。いずれにせよ、例示的な実施形態におけるノズル１２４は、第１段のノズル１２４として使用することができ、したがって、第１段のノズルアセンブリ１２８（図２）で利用することができる。しかしながら、他の実施形態では、ノズル１２４は、第２段のノズルアセンブリ１３２（図２）で利用される第２段のノズル１２４とすることができる。更に他の実施形態では、ノズル１２４は、第３段のノズルアセンブリ１３８で利用される第３段のノズル１２４、又はタービン部１１６、圧縮機部１１２、又は他の部分の適切な段若しくは他のアセンブリで利用される他の適切なノズルとすることができる。

【0044】

図示されるように、本開示によるノズル１２４は、エアフォイル１４０、内側端壁１４２、及び外側端壁１４４を含む。端壁１４２、１４４は、側壁とも呼ぶことができる。エアフォイル１４０は、内側端壁１４２と外側端壁１４４との間に延在し、これらの端壁に接続される。エアフォイル１４０は、正圧面１５２、負圧面１５４、前縁１５６、及び後縁１５８を画定する外面を含む。一般に知られているように、正圧面１５２及び負圧面１５４の各面は、概ね、前縁１５６と後縁１５８との間を延在している。更に、エアフォイル１４０は、先端部１６２及びルート部１６４を画定し、先端部１６２とルート部１６４との間を延在している。内側端壁１４２は先端部１６２においてエアフォイル１４０に接続され、外側端壁１４４はルート部１６４においてエアフォイル１４０に接続される。

【0045】

前述のように、端壁１４２、１４４は、エアフォイル１４０に接続される。一部の実施形態では、ノズル１２４は、鋳造又は付加製造などによって、単一の一体部品として形成され、したがって、端壁１４２、１４４及びエアフォイル１４０は、一体的に接続される。他の実施形態では、エアフォイル１４０及び端壁１４２、１４４は、別々に形成され、互いに接合される。これらの実施形態では、エアフォイル１４０及び端壁１４２、１４４は、溶接されてもよいし、機械的に固定されてもよいし、他の方法で互いに接続されてもよい。前述のように、各ノズル１２４は、１つ以上のエアフォイル１４０を含む。各エアフォイル１４０は、端壁１４２と端壁１４４との間を延在し、端壁１４２、１４４に接続される。ノズル１２４は、1つのエアフォイル１４０（図示の例）又は２つ以上のエアフォイル１４０を含むこともできるが、本明細書で説明する例示的なシングレットについては、１つのエアフォイルのみが示されている。

【0046】

更に、前述のように、ノズル１２４は、ノズルアセンブリ（例えば、符号１２８、１３２、１３６）としてノズル１２４の環状アレイに含むことができる。本開示の実施形態では、多くの数（４８個など）のノズルよりも少ない数（例えば、３６個）で大きいサイズのノズルを含むノズルアセンブリに対して特有の応用可能なことを見つけることができる。この場合、各ノズル１２４は、環状アレイにおいて８°よりも広い範囲を円弧状に延在する端壁１４２、１４４を含むことができる。一実施例では、第１段のノズルアセンブリ１２８（図２）及び／又は第２段のノズルアセンブリ１３２（図２）が、このようなノズル１２４を有している。

【0047】

図３に示されるように、内側端壁１４２は周縁部１７０を含む。周縁部１７０は、内側端壁１４２の周縁を画定する。したがって、例示的な実施形態では、周縁部１７０は、ノズル１２４の様々な表面に対応する様々な面を含み、当該様々な面を画定することができる。例えば、図示されるように、内側端壁１４２の周縁部１７０は、正圧側スラッシュ面１７２、負圧側スラッシュ面１７４、前縁面１７６、及び後縁面１７８を画定することができる。圧側スラッシュ面１７２、１７４は、それぞれ、内側端壁１４２の円周方向エッジ１９０、１９２、すなわち、内側端壁１４２の円周方向に最も離れて延在する縁部に位置する。

【0048】

同様に、図３にも示されているように、外側端壁１４４は周縁部１８０を含む。周縁部１８０は外側端壁１４４の周縁を画定する。例示的な実施形態では、外側端壁１４４の周縁部１８０は、ノズル１２４の様々な表面に対応する様々な面を含み、当該様々な面を画定することができる。例えば、図示されるように、周縁部１８０は、正圧側スラッシュ面１８２、負圧側スラッシュ面１８４、前縁面１８６、及び後縁面１８８を画定することができる。したがって、各端壁１４２、１４４は、それぞれ、端壁の第１の円周方向エッジ１９０において第１の（正）圧側スラッシュ面１７２、１８２と、第１の円周方向エッジ１９０に対して反対側の端壁の第２の円周方向エッジ１９２において第２の（負）圧側スラッシュ面１７４、１８４とを含む。

【0049】

引き続き図３を参照すると、各ノズル１２４は、外側端壁１４４をタービン部１１６のケーシングに取り付けるための既知の又は将来的に開発される取付けシステム１９４を含むことができる。各ノズル１２４は、内側端壁１４２の半径方向内側及び外側端壁１４４の半径方向外側のうちの少なくとも一方の側に、円周方向に延在する既知の又は将来的に開発される補強部材（図示せず）を含むこともできる。

【0050】

図４は、隣接するノズル１２４Ａ、１２４Ｂの内側端壁１４２Ａ、１４２Ｂの概略断面図を示し、内側端壁の圧側スラッシュ面１７２、１７４は従来の方法で形成されている図、図５～図６は、隣接するノズル１２４Ａ、１２４Ｂの内側端壁１４２Ａ、１４２Ｂの概略断面図を示し、内側端壁の圧側スラッシュ面１７２、１７４が本開示の実施形態に従って形成されている図である。図４～図６は、ノズル１２４Ａ、１２４Ｂの上流からの（図３の左側からの）構造を示す図である。図４～図６の図示の範囲は、エアフォイル１４０が図４～図６の図示の範囲に含まれないように示されている。

【0051】

前述したように、内側端壁１４２は、内側端壁正圧側スラッシュ面１７２及び内側端壁負圧側スラッシュ面１７４を含み、各端面１７２及び１７４は、内側端壁１４２の対応する円周方向エッジ１９０、１９２に配置されている。図４～図６において、２つの隣り合うノズル１２４Ａ、１２４Ｂは、隣り合う内側端壁１４２Ａ、１４２Ｂの隣り合う圧側スラッシュ面１７２、１７４を含む。より詳細には、ノズル１２４Ａの正圧側スラッシュ面１７２は、ノズル１２４Ｂの負圧側スラッシュ面１７４の隣りに位置している。内側端壁１４２Ａ、１４２Ｂは、先端部１６２（図３）においてエアフォイル１４０に接続されている。

【0052】

図４に示すように、各内側端壁（例えば、ノズル１２４Ａの内側端壁１４２Ａ）は、端壁（例えば、隣のノズル１２４Ｂの端壁１４２Ｂ）の内側表面２００と係合するように構成された内側表面２００を含み、高温ガス経路１２０の湾曲部分２０２を画定する。内側端壁１４２の場合、内側表面２００の湾曲部分２０２は凸の弧状であるため、所与のノズルアセンブリは、全体として、高温ガス経路１２０の半径方向内側の範囲を画定する半径方向外向きの実質的に円形又は楕円形の壁を形成する。この文脈において、「実質的に円形」は、スラッシュ面１７２、１７４の間の隙間の位置及びエアフォイル１４０が存在する場所（及び本開示の実施形態に従って平坦面部分３３０、３３２が存在する場所）におけるわずかなズレを除いて、所与のノズルアセンブリにわたる内側表面２００が円形であることを示す。

【0053】

従来の配置では、図４に示すように、内側表面２００は、圧側スラッシュ面１７２、１７４まで、連続した凸の弧状で広がっており、圧側スラッシュ面１７２、１７４の間の隙間又は空間２２４が内側表面を分断している。すなわち、内側表面２００は、エアフォイル１４０が接続されている部分を除いて、内側端壁１４２の圧側スラッシュ面１７２、１７４の間において内側表面の全範囲に渡って凸の弧状である。高温ガス経路１２０から燃焼ガスが取り込まれることを防止するために、シール２１０が、隣り合うノズル１２４Ａ、１２４Ｂの圧側スラッシュ面１７２、１７４の間に広がっている。シール２１０は、スラッシュ面１７２、１７４の内側に軸方向に画定されたそれぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂに配置される。圧側スラッシュ面１７２、１７４の所与のシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂ内に、任意の数のシール２１０を使用することができる。更に、所与の圧側スラッシュ面１７２、１７４に対して、所与の圧側スラッシュ面１７２、１７４の軸方向範囲において、シールとシールポケットとの１つ以上の組み合わせを使用することができる。

【0054】

特定の実施形態では、少なくとも１つの通路２２０が、任意選択で、ホイールスペース２２２から、圧側スラッシュ面１７２、１７４を貫通して、圧側スラッシュ面１７２、１７４の間の隙間又は空間２２４まで延在することができる。任意の数の通路２２０を、圧側スラッシュ面１７２、１７４に沿うように軸方向に間隔をあけて（図４のページの中に向かう方向又は図４のページの外に向かう方向に）配置することができる。通路２２０は、圧側スラッシュ面１７２、１７４を冷却するため、及び／又は高温ガス経路１２０から高温燃焼ガスが取り込まれることを防止するために、流体（空気など）を圧側スラッシュ面１７２、１７４に送ることができる。「シュート高さ」ＣＨ１は、隣り合うノズル１２４Ａ、１２４Ｂの隣り合う圧側スラッシュ面１７２、１７４の内側表面２００と、シール２１０が配置されているシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂの半径方向外側エッジ（すなわち、シール２１０の半径方向の位置）との間の高さとして画定される。したがって、シュート高さＣＨ１は、圧側スラッシュ面１７２、１７４の半径方向に延在する長さである。

【0055】

シュート高さＣＨ１を低くすると、高温ガス経路１２０から高温燃焼ガスが取り込まれる量を低下させるのに有益であることが分かっている。図５～図６に示されるように、本開示の実施形態に従って、内側端壁１４２は、エアフォイル１４０が端壁に接続される場所を除いて、第１及び第２の圧側スラッシュ面１７２、１７４の間に内側表面３００を含むことができる。内側表面３００は、第１の圧側スラッシュ面１７２の隣の第１の平坦面部分３３０と、第２の圧側スラッシュ面１７４の隣の第２の平坦面部分３３２とを含む。すなわち、平坦面部分３３０、３３２は、圧側スラッシュ面１７２、１７４とすぐ近くで（直に）隣接している。

【0056】

また、内側表面３００は、第１及び第２の平坦面部分３３０、３３２の間に延在する弧状面部分３３４を含む。内側端壁１４２の場合、弧状面部分３３４は凸の弧状である。したがって、内側表面３００は、全体として、所与のノズルアセンブリに対して、高温ガス経路１２０の半径方向内側の範囲を画定する半径方向外向きの円形壁を形成するように、概ね凸の弧状である。ここで、弧状面部分３３４は、圧側スラッシュ面１７２、１７４の間を連続的に広がっているのではなく、圧側スラッシュ面１７２、１７４（及びエアフォイル１４０（図３））に隣接する平坦面部分３３０、３３２によって分断されている。したがって、内側表面３００は、圧側スラッシュ面１７２、１７４の近くの部分と、エアフォイル１４０（図３）が設けられる場所とを除いて、内側表面の範囲のほとんどにわたって凸の弧状である。内側端壁１４２の内側表面３００は、隣のノズル１２４の内側端壁１４２の内側表面３００と係合するように構成され、平坦面部分３３０、３３２が存在する場所を除いて、高温ガス経路１２０の実質的に湾曲した部分３０２（図５～図６）を画定する。

【0057】

内側端壁１４２は、各圧側スラッシュ面１７２、１７４に軸方向に画定されたシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂを更に含むことができる。内側端壁１４２は、それぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂにシール２１０を含むこともできる。前述のように、圧側スラッシュ面１７２、１７４の所与のシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂ内に、任意の数のシール２１０を使用することができ、所与の圧側スラッシュ面１７２、１７４に対して、所与の圧側スラッシュ面１７２、１７４の軸方向範囲において、シールとシールポケットとの１つ以上の組み合わせを使用することができる。平坦面３３０、３３２が使用される場合、図４のシュート高さＣＨ１よりも低いシュート高さＣＨ２は、（平坦面３３０、３３２によって画定された）内側表面３００と、シール２１０が配置されているシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂの半径方向外側エッジ（すなわち、シール２１０の半径方向の位置）との間の高さとして画定される。シュート高さから除去される範囲は、複数の要因（特定のノズルアセンブリのノズル１２４の数、使用されるタービン部１１６の段、シュート高さの以前のサイズ、及び／又は通路２２０の有無などであるが、これらに限定されることはない）に基づいて変化させることができる。非限定的な一例では、平坦面部分３３０、３３２を設けることにより、シュート高さの半径方向の範囲を、平坦面部分３３０、３３２を設けていない内側表面３００と比較して、約０．１２７ミリメートル～約２．５４ミリメートル減少させることができる。シュート高さＣＨ２、すなわち、各平坦面部分３３０、３３２から対応するシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂまでの半径方向距離は、０．５０８ミリメートル～１０．１６ミリメートルの範囲内である。

【0058】

図７は、本開示の様々な実施形態による平坦面部分３３０、３３２を上からみた概略図である。平坦面部分３３０、３３２の円周方向範囲は、多くの要因（特定のノズルアセンブリのノズル１２４の数、使用されるタービンセクション１１６の段、シュート高さの必要な減少量、シュート高さの以前のサイズ、及び／又は通路２２０の有無などがあるが、これらに限定されることはない）に基づいて変化する。更に、図５～図７に示すように、平坦面部分３３０、３３２の円周方向範囲は、所与の圧側スラッシュ面１７２、１７４の軸方向範囲内において軸方向に変化させることができる。平坦面部分３３０、３３２は、それぞれ、圧側スラッシュ面１７２、１７４において、１つ以上のシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂと大部分が重なるようにすることができ、平坦面部分３３０、３３２は、典型的には、圧側スラッシュ面１７２、１７４の軸方向範囲全体に広がっているわけではない。シールポケット２１２Ａ、２１２Ｂの各々は、それぞれ、圧側スラッシュ面１７２、１７４の円周方向エッジ１９０、１９２から、シールポケット２１２Ａ、２１２Ｂの円周方向内側エッジ又は側面２１４までの間で画定される円周方向範囲ＣＥ１を有する。

【0059】

図５に示される特定の実施形態では、各平坦面部分３３０、３３２は、圧側スラッシュ面１７２、１７４のそれぞれの円周方向エッジ１９０、１９２から、それぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂよりも広い範囲まで円周方向に延在する。すなわち、平坦面部分３３０、３３２の円周方向範囲ＣＥ２は、それぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂの円周方向範囲ＣＥ１よりも広い。

【0060】

特定の実施形態では、図６に示すように、１つの軸方向位置３７０において、平坦面３３０、３３２は、圧側スラッシュ面１７２、１７４のそれぞれの円周方向エッジ１９０、１９２から、それぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂの円周方向範囲ＣＥ１と半径方向に一致した１つの軸方向位置３７０における円周方向位置まで、円周方向に延在することができる。すなわち、平坦面部分３３０、３３２の円周方向範囲ＣＥ２は、それぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂの円周方向範囲ＣＥ１に等しい。他の実施形態では、平坦面部分３３０、３３２の円周方向範囲ＣＥ２は、２つ以上の軸方向位置（例えば、平坦面部分３３０、３３２がＣＥ１を２回以上横切る位置）において、それぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂの円周方向範囲ＣＥ１に等しい。

【0061】

他の実施形態では、端壁１４２は、高温ガス経路１２０の円周方向において、円形範囲が７°より大きい角度で広がり、各平坦面部分３３０、３３２は、高温ガス経路１２０の円周方向において、円形範囲が２°以下の角度で広がることができる。他の実施形態では、各平坦面部分３３０、３３２は、それぞれの圧側スラッシュ面１７２、１７４の円周方向エッジ１９０、１９２から５ミリメートル～５０ミリメートルの範囲内で円周方向に延在することができる。図５及び図６は、所定の軸方向断面における各平坦面部分３３０、３３２の異なる円周方向範囲を示しているが、図７の上から見た概略図に示すように、各平坦面部分３３０、３３２の円周方向範囲（ＣＥ）は、例えば、所与のシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂに対して所望のシュート高さＣＨ２が維持されるように、任意の方法で、それぞれのスラッシュ面１７２、１７４の軸方向範囲に沿って変化してもよい。圧側スラッシュ面１７２、１７４の軸方向範囲内で、任意の数の平坦面部分３３０、３３２を使用することができ、例えば、２つの平坦面部分３３０、３３２が、圧側スラッシュ面１７２、１７４に沿って軸方向に間隔を空けて設けられ、各平坦面部分が、対応するスロットポケット２１２Ａ、２１２Ｂの上に存在するようにすることができる。

【0062】

図５及び図６に示すように、少なくとも１つの通路２２０は、任意選択で、ホイールスペース２２２から、圧側スラッシュ面１７２、１７４を貫通して、圧側スラッシュ面１７２、１７４の間の隙間又は空間２２４及び平坦面部分３３０、３３２まで延在することができる。任意の数の通路２２０を、圧側スラッシュ面１７２、１７４に沿って軸方向に間隔をあけて（図５のページの中に向かう方向又は図５のページの外に向かう方向に）配置することができる。

【0063】

図５～図６では、端壁は、平坦面部分３３０、３３２又はエアフォイル１４０が存在する場所を除いて、内側端壁１４２が実質的に凸の弧状である内側表面３００を有するものとして説明されてきた。本開示の教示は、外側端壁１４４にも適用することができる。

【0064】

図８及び図９は、隣り合うノズル１２４Ａ、１２４Ｂの概略断面図を示し、外側端壁１４４の圧側スラッシュ面１８２、１８４が本開示の実施形態に従って形成されている。図８及び図９は、ノズル１２４Ａ、１２４Ｂの上流から（図３の左から）構造を見た図である。図８～図９の範囲では、エアフォイル１４０は図中に示されていない。図８～図９において、隣り合う２つのノズル１２４Ａ、１２４Ｂは、隣り合う外側端壁１４４Ａ、１４４Ｂの隣り合う圧側スラッシュ面１８２、１８４を含む。より詳細には、ノズル１２４Ａの正圧側スラッシュ面１８２は、ノズル１２４Ｂの負圧側スラッシュ面１８４の隣りに位置している。外側端壁１４４Ａ、１４４Ｂは、ルート部１６４（図３）においてエアフォイル１４０に接続される。外側端壁１４４は、外側端壁の正圧側スラッシュ面１８２と、外側端壁の負圧側スラッシュ面１８４とを含んでおり、端面１８２及び１８４は、外側端壁１４４のそれぞれの円周方向エッジ４９０、４９２に位置している。

【0065】

図８～図９に示すように、各外側端壁（例えば、ノズル１２４Ａの外側端壁１４４Ａ）は、高温ガス経路１２０の湾曲部分４０２を画定するように、隣のノズル１２４Ｂの端壁（例えば、隣のノズル１２４Ｂの端壁１４４Ｂ）の内側表面４００と係合するように構成された内側表面４００を含む。外側端壁１４４の場合、内側表面４００の湾曲部分４０２は凹の弧状であり、所与のノズルアセンブリに対して、全体として、高温ガス経路１２０の半径方向外側の範囲を画定する半径方向内向きの実質的に円形の壁を形成する。この文脈において、「実質的に円形」は、スラッシュ面１８２、１８４の間の隙間の位置及びエアフォイル１４０が存在する場所（及び、本開示の実施形態に従って平坦面部分４３０、４３２が存在する場所）におけるわずかなズレを除いて、所与のノズルアセンブリにわたる内側表面２００が円形であることを示す。

【0066】

従来の配置では、内側表面４００は、圧側スラッシュ面１８２、１８４まで、連続して凹の弧状で広がっており、圧側スラッシュ面１８２、１８４の間の隙間４０４が内側表面を分断している。すなわち、内側表面４００は、外側端壁１４４のそれぞれの圧側スラッシュ面１８２、１８４の間において内側表面の全範囲に渡って凹の弧状である。シール４１０は、隣り合うノズル１２４Ａ、１２４Ｂの圧側スラッシュ面１８２、１８４の間に広がっており、高温ガス経路１２０から燃焼ガスが取り込まれることを防止する。シール４１０は、スラッシュ面１８２、１８４の内側に軸方向に画定されたそれぞれのシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂに配置される。圧側スラッシュ面１８２、１８４の所与のシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂ内に、任意の数のシール４１０を使用することができる。更に、所与の圧側スラッシュ面１８２、１８４に対して、所与の圧側スラッシュ面１８２、１８４の軸方向範囲において、シールとシールポケットとの１つ以上の組み合わせを使用することができる。特定の実施形態において、少なくとも１つの通路４２０は、任意選択で、ケーシング空間４２２から、圧側スラッシュ面１８２、１８４を貫通して、圧側スラッシュ面１８２、１８４の間の空間４２４まで延在することができる。任意の数の通路４２０を、圧側スラッシュ面１８２、１８４に沿うように軸方向に間隔をあけて（図４のページの中に向かう方向又は図４のページの外に向かう方向に）配置することができる。通路４２０は、圧側スラッシュ面１８２、１８４を冷却するため、及び／又は高温ガス経路１２０から高温燃焼ガスが取り込まれることを防止するために、流体（空気など）を圧側スラッシュ面１８２、１８４に送ることができる。

【0067】

シュート高さＣＨ３を低くすると、高温ガス経路１２０から高温燃焼ガスが取り込まれる量を低下させるのに有益である。図８～図９に示されるように、本開示の実施形態に従って、外側端壁１４４は、第１及び第２の圧側スラッシュ面１８２、１８４の間に内側表面４００を含むことができる。内側表面４００は、第１の圧側スラッシュ面１８２の隣の第１の平坦面部分４３０と、第２の圧側スラッシュ面１８４の隣の第２の平坦面部分４３２とを含む。すなわち、平坦面部分４３０、４３２は、圧側スラッシュ面１８２、１８４とすぐ近くで隣接している。

【0068】

また、内側表面４００は、第１及び第２の平坦面部分４３０、４３２の間に延在する弧状面部分４３４を含む。外側端壁１４４に対して、弧状面部分４３４は凹の弧状である。したがって、内側表面４００は、所与のノズルアセンブリに対して、全体として、高温ガス経路１２０の半径方向外側の範囲を画定する半径方向内向きの円形壁を形成するように、概ね凹の弧状である。ここで、弧状面部分４３４は、圧側スラッシュ面１８２、１８４の間に連続的には延在せず、圧側スラッシュ面１８２、１８４（及びエアフォイル１４０（図３））に隣接する平坦面部分４３０、４３２によって分断される。したがって、内側表面４００は、圧側スラッシュ面１８２、１８４の近くを除いて、内側表面の範囲のほとんどにわたって凹の弧状である。外側端壁１４４の内側表面４００は、隣のノズル１２４の外側端壁１４４の内側表面４００と係合するように構成され、平坦面部分４３０、４３２が存在する場合を除いて、高温ガス経路１２０の実質的に湾曲した部分４０２を画定する。

【0069】

外側端壁１４４は、各圧側スラッシュ面１８２、１８４に軸方向に画定されたシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂを更に含むことができる。外側端壁１４４は、それぞれのシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂにシール４１０を含むこともできる。前述のように、圧側スラッシュ面１８２、１８４の所与のシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂ内に、任意の数のシール４１０を使用することができ、所与の圧側スラッシュ面１８２、１８４に対して、所与の圧側スラッシュ面１８２、１８４の軸方向範囲において、シールとシールポケットとの１つ以上の組み合わせを使用することができる。平坦面４３０、４３２が使用される場合、平坦面部分４３０、４３２がない場合のシュート高さよりも低いシュート高さＣＨ３は、（平坦面４３０、４３２によって画定された）内側表面４００と、シール４１０が配置されているシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂの半径方向内側エッジ（すなわち、シール４１０の半径方向の位置）との間の高さとして画定される。シュート高さＣＨ３は、圧側スラッシュ面１８２、１８４の間において半径方向の高さである。

【0070】

シュート高さから除去される範囲及び平坦面部分４３０、４３２の円周方向範囲は、複数の要因（特定のノズルアセンブリのノズル１２４の数、使用されるタービン部１１６の段、シュート高さの以前のサイズ、及び／又は通路４２０の有無などであるが、これらに限定されることはない）に基づいて変化させることができる。非限定的な一例では、平坦面部分４３０、４３２を設けることにより、シュート高さＣＨ３の半径方向の範囲を、平坦面部分４３０、４３２を設けていない場合のシュート高さと比較して、約０．１２７ミリメートル～約２．５４ミリメートル減少させることができる。シュート高さＣＨ３、すなわち、各平坦面部分４３０、４３２から対応するシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂまでの半径方向距離は、０．５０８ミリメートル～１０．１６ミリメートルの範囲内である。

【0071】

また、図７は、本開示の様々な実施形態による平坦面部分４３０、４３２の上から見た概略図である。平坦面部分４３０、４３２の円周方向範囲は、複数の要因（特定のノズルアセンブリのノズル１２４の数、使用されるタービン部１１６の段、シュート高さの所望の減少量、シュート高さの以前のサイズ、及び／又は通路２２０の有無などであるが、これらに限定されることはない）に基づいて変化させることができる。更に、図７～図９に示すように、平坦面部分４３０、４３２の円周方向範囲は、所与の圧側スラッシュ面１８２、１８４の軸方向範囲内で、軸方向に沿って変化させることができる。平坦面部分４３０、４３２は、それぞれ、圧側スラッシュ面１８２、１８４の１つ以上のシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂと大部分が重なるようにすることができ、平坦面部分４３０、４３２は、典型的には、圧側スラッシュ面１８２、１８４の軸方向範囲全体に広がっているわけではない。シールポケット４１２Ａ、４１２Ｂの各々は、それぞれ、圧側スラッシュ面１８２、１８４の円周方向エッジ４９０、４９２から、シールポケット４１２Ａ、４１２Ｂの円周方向内側エッジ又は側面４１４までの範囲で確定される円周方向範囲ＣＥ３を有する。

【0072】

図８に示される特定の実施形態では、平坦面部分４３０、４３２の大部分は、圧側スラッシュ面１８２、１８４のそれぞれの円周方向エッジ４９０、４９２から、それぞれのシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂよりも広い範囲まで円周方向に延在する。すなわち、平坦面部分４３０、４３２の円周方向範囲ＣＥ４は、それぞれのシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂの円周方向範囲ＣＥ３よりも広い。特定の実施形態では、図９に示すように、１つの軸方向位置４７０において、平坦面部分４３０、４３２は、圧側スラッシュ面１８２、１８４のそれぞれの円周方向エッジ４９０、４９２から、それぞれのシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂの１つの軸方向位置４７０における円周方向範囲と半径方向に一致した円周方向位置まで、円周方向に延在することができる。すなわち、平坦面部分４３０、４３２の円周方向範囲ＣＥ４は、それぞれのシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂの円周方向範囲ＣＥ３に等しい。他の実施形態では、平坦面部分４３０、４３２の円周方向範囲ＣＥ４は、２つ以上の軸方向位置（例えば、平坦面部分４３０、４３２がＣＥ３を２回以上横切る位置）において、それぞれのシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂの円周方向範囲ＣＥ３に等しい。

【0073】

他の実施形態では、端壁１４４は、高温ガス経路１２０の円周方向において、円形範囲が７°より大きい角度で広がり、各平坦面部分４３０、４３２は、高温ガス経路１２０の円周方向において、円形範囲が２°以下の角度で広がることができる。他の実施形態では、各平坦面部分４３０、４３２は、それぞれの圧側スラッシュ面１８２、１８４の円周方向エッジ４９０、４９２から５ｍｍ～５０ｍｍの範囲内で円周方向に延在することができる。

【0074】

図８及び図９は、所定の軸方向断面における各平坦面部分４３０、４３２の異なる円周方向範囲を示しているが、図７の上から見た概略図に示すように、各平坦面部分４３０、４３２の円周方向範囲（ＣＥ）は、例えば、所与のシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂに対して所望のシュート高さＣＨ３が維持されるように、任意の方法で、それぞれのスラッシュ面１８２、１８４の軸方向範囲に沿って変化してもよい。圧側スラッシュ面１８２、１８４の軸方向範囲内で、任意の数の平坦面部分４３０、４３２を使用することができ、例えば、２つの平坦面部分４３０、４３２が、圧側スラッシュ面１８２、１８４に沿って軸方向に間隔を空けて設けられ、各平坦面部分が、対応するスロットポケット４１２Ａ、４１２Ｂの上に存在するようにすることができる。

【0075】

図７は、円周方向範囲（ＣＥ）が変動する平坦面部分３３０、３３２、４３０、４３２を説明するための内側端壁１４２及び外側端壁１４４を上から見た簡略概略図を示していることを注記する。様々な構造（エアフォイル１４０の断面形状など）の中でも特に、平坦面部分３３０、３３２、４３０、４３２の実際のパターン（円周方向範囲）及び弧状部分３３４、４３４の実際のパターンは、各特定の端壁１４２、１４４に対して異なっている、すなわち、これらのパターンは図示された構造と同一ではないことが認識される。

【0076】

図８及び図９に示すように、少なくとも１つの通路４２０は、任意選択で、ケーシング空間４２２から、圧側スラッシュ面１８２、１８４を貫通して、圧側スラッシュ面１８２、１８４と平坦面部分４３０、４３２との間の空間４２４まで延在することができる。任意の数の通路４２０を、圧側スラッシュ面１８２、１８４に沿うように軸方向に間隔をあけて（図７及び図８のページの中に向かう方向又は図７及び図８のページの外に向かう方向に）配置することができる。

【0077】

図１０～図１３は、代替実施形態の断面図を示す。図１０～図１３は、平坦面部分３３０、３３２、４３０、４３２がそれぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂ、４１２Ａ、４１２Ｂに向かって角度が付けられていることを除いて、図５、６、８及び９と同様である。図１０及び図１１において、平坦面部分３３０、３３２は、それぞれ、角度αでシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂに向かって半径方向内側に向かって角度が付けられており、図１２及び図１３において、平坦面部分４３０、４３２は、角度βでシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂに向かって半径方向外側に向かって角度が付けられている。

【0078】

図１０及び図１１において、角度αは、シールポケット４１２Ａの円周方向において一番端の角部３４０とシールポケット４１２Ａの半径方向内側の表面３４２に対して、又はシールポケット４１２Ｂの円周方向において一番端の角部３４４とシールポケット４１２Ｂの半径方向内側の表面３４６に対して画定されている。各角部は、円周方向範囲ＣＥ１に位置する。図１０及び図１１に示すように、平坦面部分３３０、３３２は、平坦面部分の位置に示された角度線に平行である。このようにして、各平坦面部分３３０、３３２は、それぞれのシールポケット２１２Ａ、２１２Ｂに対して非平行に角度が付けられており、シールポケットは、平坦面部分と半径方向に並んでいる。

【0079】

図１２及び図１３において、角度βは、シールポケット４１２Ａの円周方向において一番端の角部４４０とシールポケット４１２Ａの半径方向外側の表面４４２に対して、又はシールポケット４１２Ｂの円周方向において一番端の角部４４４とシールポケット４１２Ｂの半径方向外側の表面４４６に対して画定されている。各角部は、円周方向範囲ＣＥ３に位置する。図１２及び図１３に示すように、平坦面部分４３０、４３２は、平坦面部分の位置に示された角度線に平行である。このようにして、各平坦面部分４３０、４３２は、それぞれのシールポケット４１２Ａ、４１２Ｂに対して非平行に角度が付けられており、シールポケットは、平坦面部分と半径方向に並んでいる。角度α及び角度βは、例えば、５°から１５°の間とすることができる。角度が付けられた平坦面部分３３０、３３２、４３０、４３２は、湾曲流路とエアフォイルフィレットとの相互作用がより大きい大型のＧＴシステム（例えば、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＨＡモデルシステム）に対して利点がある。

【0080】

特定の実施形態では、平坦面部分３３０、３３２、４３０、４３２は、タービン部１１６の所与の段のノズルアセンブリにおいて、内側端壁１４２の対になる圧側スラッシュ面１７２、１７４及び／又は外側端壁１４４の圧側スラッシュ面１８２、１８４の全てのセットに適用することができる。他の実施形態では、平坦面部分３３０、３３２、４３０、４３２は、タービン部１１６の或る段のノズルアセンブリにおいて、内側端壁１４２の対になる圧側スラッシュ面１７２、１７４及び／又は外側端壁１４４の圧側スラッシュ面１８２、１８４の選択されたセットに適用することができる。この場合、他のセットは、連続的に弧状である（すなわち、平坦面３３０、３３２、４３０、４３２が無い）内側表面３００、４００を含むことができる。

【0081】

図面をわかりやすくするために図示されていないが、本開示の実施形態によるノズル１２４は、熱障壁コーティング又は類似のコーティングなど、既知の又は将来的に開発される保護コーティングを含むことができる。そのような保護コーティングが存在する場合、保護コーティングは、平坦面３３０、３３２、４３０、４３２を含む内側表面３００、４００の全体に適用される。

【0082】

本開示の実施形態は、様々な技術的利点及び商業的利点を提供し、これらの利点の例が本明細書に記載される。端壁の平坦面部分は、シュート高さを局所的に低くすることによって、シングレットノズルのスラッシュ面及びコードに沿ったホットギャップを減少させる。シュート高さを低くすると、シールを高温ガス経路に可能な限り近くに移動させて、冷却に必要な通路を少なくすることもできる。

【0083】

本明細書及び特許請求の範囲におい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、許容範囲内で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、「およそ」、「約」、及び「実質的に」などの用語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ことができる。本明細書及び特許請求の範囲において、範囲の限定は組合せ及び／又は置き換えが可能であり、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、それに包含されるすべての部分範囲を含む。範囲の特定の値に適用される「約」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依存しない限り、記載された値の＋／－１１０％を示すことができる。

【0084】

以下の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全ての要素の対応する構造、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、任意の構造、材料、又は動作を包含することを意図している。本開示の記述は、例示及び説明の目的で提示されており、可能な全てのものを含んで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が最適に説明され、他の当業者が、本開示を理解して、特定の使用に適する修正形態を更に予期できるように、本実施形態を選択し、説明した。

【符号の説明】

【0085】

１１０ タービンシステム
１２０ 高温ガス経路
１２４ ノズル
１２４Ａ ノズル
１２４Ｂ ノズル
１２８ ノズルアセンブリ
１３２ ノズルアセンブリ
１３６ ノズルアセンブリ
１４０ エアフォイル
１４２ 端壁
１６２ 先端部
１６４ ルート部
１７２ 圧側スラッシュ面
１７４ 圧側スラッシュ面
１９０ 円周方向エッジ
１９２ 円周方向エッジ
２０４ 隙間
２１０ シール
２１２Ａ シールポケット
２１２Ｂ シールポケット
２２０ 通路
３００ 内側表面
３３０ 平端面部分
３３２ 平端面部分
３３４ 弧状面部分

【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】

【外国語明細書】