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公開番号2025064961
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2024156970
出願日2024-09-10
発明の名称分割ラインに応力緩和開口部を有する排気ディフューザアセンブリ
出願人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,General Electric Technology GmbH
代理人個人,弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
主分類F02C 7/00 20060101AFI20250410BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】動作中の振動に対する分割ラインのロバスト性を高めることができる改良された排気ディフューザを提供する。
【解決手段】2つのディフューザセグメント102A、102Bは、第2の円周方向エッジ208まで延在する第2のスリーブ部206を有する第2のディフューザセグメント102Bを含む。前記第1の円周方向エッジ207は、分割ライン200において前記第2の円周方向エッジ208に接合される。溶接ジョイント210が、分割ライン200の一部に沿って溶接端部212、272まで延在する。第1のスリーブ部206及び第2のスリーブ部208は、前記溶接ジョイント210の溶接端部212、272に少なくとも部分的に配置された応力緩和開口部214、270A、270Bを画定する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
排気ディフューザアセンブリ（１００）であって、前記排気ディフューザアセンブリ（１００）は、
互いに結合された少なくとも２つのディフューザセグメント（１０２Ａ、１０２Ｂ）であって、全体として、前方端部（７６）から後方端部（７８）まで延在する排気ディフューザ（３４）を形成する少なくとも２つのディフューザセグメント（１０２Ａ、１０２Ｂ）を含み、前記少なくとも２つのディフューザセグメント（１０２Ａ、１０２Ｂ）は、
第１の円周方向エッジ（２０７）まで延在する第１のスリーブ部（２０２）を有する第１のディフューザセグメント（１０２Ａ）、及び
第２の円周方向エッジ（２０８）まで延在する第２のスリーブ部（２０６）を有する第２のディフューザセグメント（１０２Ｂ）であって、前記第１の円周方向エッジ（２０７）は、分割ライン（２００）において前記第２の円周方向エッジ（２０８）に接合される、第２のディフューザセグメント（１０２Ｂ）
を含み、
溶接ジョイント（２１０）が、分割ライン（２００）の一部に沿って溶接端部（２１２、２７２）まで延在しており、第１のスリーブ部（２０６）及び第２のスリーブ部（２０８）は、前記溶接ジョイント（２１０）の溶接端部（２１２、２７２）に少なくとも部分的に配置された応力緩和開口部（２１４、２７０Ａ、２７０Ｂ）を画定する、排気ディフューザアセンブリ（１００）。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１のスリーブ部（２０６）及び前記第２のスリーブ部（２０８）のうちの少なくとも一方のスリーブ部は、前記応力緩和開口部（２１４）と前記溶接ジョイント（２１０）との間に画定されたタブ（２２８Ａ、２２８Ｂ）を含み、前記タブ（２２８Ａ、２２８Ｂ）が前記溶接ジョイント（２１０）の溶接端部（２１２）における端壁（２３０Ａ、２３０Ｂ）から前記タブ（２２８Ａ、２２８Ｂ）の基部（２３２Ａ、２３２Ｂ）まで軸方向に延びていくにつれて、前記タブ（２２８Ａ、２２８Ｂ）の幅が広がっていく、請求項１に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
【請求項３】
前記溶接端部（２１２、２７２）は、前記排気ディフューザ（３４）の前方端部（７６）と後方端部（７８）との間に配置された第１の溶接端部（２１２）であり、前記応力緩和開口部（２１４）は、前記排気ディフューザ（３４）の前方端部（７６）から前記第１の溶接端部（２１２）まで前記分割ライン（２００）に沿って延在するスロット部（２１６）を含む、請求項１に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
【請求項４】
前記応力緩和開口部（２１４）は、更に、前記溶接ジョイント（２１０）から間隔を空けて配置された本体部（２２０Ａ、２２０Ｂ）であって、前記溶接ジョイント（２１０）の第１の溶接端部（２１２）の近くにおいて軸方向に広がる本体部（２２０Ａ、２２０Ｂ）を含む、請求項３に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
【請求項５】
前記スロット部（２１６）は、第１の幅（２２３）を有する第１のセグメント（２２２）と、第２の幅（２２５）を有する第２のセグメント（２２４）とを含み、前記第２の幅（２２５）は前記第１の幅（２２３）よりも広い、請求項３に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
【請求項６】
前記第１の円周方向エッジ（２０７）及び前記第２の円周方向エッジ（２０８）は、前記スロット部（２１６）を画定するように互いに間隔をあけて配置されている、請求項３に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
【請求項７】
前記スロット部（２１６）に配置された接続ブロック（２４０）であって、前記第１のスリーブ部（２０２）及び前記第２のスリーブ部（２０６）に結合された接続ブロック（２４０）を更に含む、請求項３に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
【請求項８】
前記接続ブロック（２４０）は、前記第１のスリーブ部（２０２）の第１の外側（２５５）及び前記第２のスリーブ部（２０６）の第２の外側（２５９）に配置された第１の壁（２５６）と、前記スロット部（２１６）を貫通するクロスバー（２６０）と、前記第１のスリーブ部（２０２）の第１の内側（２５７）及び前記第２のスリーブ部（２０６）の第２の内側（２６１）に配置された第２の壁（２５８）とを含む、請求項７に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
【請求項９】
前記接続ブロック（２４０）は、第１のチャネル（２６２）及び第２のチャネル（２６４）を画定し、前記第１のスリーブ部（２０２）は、前記第１のチャネル（２６２）内に延在し、前記第２のスリーブ部（２０６）は、前記第２のチャネル（２６４）内に延在する、請求項７に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
【請求項１０】
前記応力緩和開口部（２１４）は、第１の応力緩和開口部であり、前記溶接ジョイント（２１０）は、前記排気ディフューザ（３４）の後方端部（７８）における第２の溶接端部（２７２）まで延在しており、前記第２の溶接端部（２７２）の近くにおいて、前記排気ディフューザ（３４）の後方端部（７８）に第２の応力緩和開口部（２７０Ａ、２７０Ｂ）が配置されている、請求項７に記載の排気ディフューザアセンブリ（１００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、分割ラインにおいて接合された１つ又は複数のセグメントを有する排気ディフューザに関する。特に、本開示は、分割ラインにおける局所的な応力を低減する構造及び開口部に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ターボ機械は、エネルギー伝達を目的として様々な産業や用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機部、燃焼部、タービン部、及び排気部を含んでいる。圧縮機部は、ガスタービンエンジンに流入する作動流体の圧力を徐々に上昇させ、この圧縮された作動流体を燃焼部に供給する。圧縮された作動流体と燃料（天然ガスなど）は燃焼部内で混合し、燃焼室内で燃焼して高圧高温の燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは燃焼部からタービン部に流入し、タービン部で膨張して仕事を生み出す。例えば、タービン部で燃焼ガスが膨張すると、例えば発電機に接続されたローターシャフトが回転し、電気を発生することができる。その後、燃焼ガスは、タービン部から、タービン部の下流に位置する排気ディフューザを流れて排気される。
【０００３】
排気ディフューザは、ディフューザを通る排気流路を形成するために、典型的には、内側ライナと、内側ライナから半径方向に分離された外側ライナとを含んでいる。１つ又は複数の概ねエアフォイル形状のディフューザ支柱は、排気流路内において内側ライナと外側ライナとの間に延在し、外側ライナ及び／又はシャフトを支持するアフトベアリングを構造的に支持することができる。排気ディフューザは、典型的には、分割ラインにおいて（例えば、溶接ジョイントによって）接合される１つ以上のセグメント（上部セグメント及び下部セグメントなど）を含む。
【０００４】
発電用のターボ機械を運転すると、排気ディフューザ内で周波数振動（すなわち、圧力脈動又は圧力振動）が生じる恐れがあり、この周波数振動によって、排気ディフューザの様々な構成要素に経時的な損傷が生じる、又はターボ機械が予定外に又は早期に停止してしまう恐れがある。例えば、分割ラインはこのような振動に晒され、上部セグメントと下部セグメントとを接続する溶接ジョイントを損傷する恐れがある。特に、既存の分割ラインの設計では、ターボ機械の運転により、上部セグメントと下部セグメントとの間の接合部において高い応力を受ける恐れがある。
【０００５】
したがって、分割ラインにおいて１つ又は複数の構造及び／又は開口部を有し、動作中の振動に対する分割ラインのロバスト性を高めることができる改良された排気ディフューザが望まれており、当該技術分野において評価されると考えられる。
【発明の概要】
【０００６】
本開示による排気ディフューザアセンブリ及びガスタービンの態様及び利点は、以下の記載において部分的に説明される、又は以下の記載から明らかになる、又は技術を実施することを通じて学ぶことができる。
【０００７】
一実施形態によれば、排気ディフューザアセンブリが提供される。前記排気ディフューザアセンブリは、互いに結合された少なくとも２つのディフューザセグメントであって、全体として、前方端部から後方端部まで延在する排気ディフューザを形成する少なくとも２つのディフューザセグメントを含む。み、前記少なくとも２つのディフューザセグメントは、前記少なくとも２つのディフューザセグメントのうちの第１のディフューザセグメントであって、第１の円周方向エッジまで延在する第１のスリーブ部を有する第１のディフューザセグメントを含む。２つのディフューザセグメントは、更に、第２の円周方向エッジまで延在する第２のスリーブ部を有する第２のディフューザセグメントを含む。前記第１の円周方向エッジは、分割ラインにおいて前記第２の円周方向エッジに接合される。溶接ジョイントが、分割ラインの一部に沿って溶接端部まで延在する。第１のスリーブ部及び第２のスリーブ部は、前記溶接ジョイントの溶接端部に少なくとも部分的に配置された応力緩和開口部を画定する。
【０００８】
別の実施形態によれば、ガスタービンが提供される。ガスタービンは、圧縮機部、前記圧縮機部の下流に位置する燃焼部、及び前記燃焼部の下流に位置するタービン部を含んでいる。前記ガスタービン部は、更に、前記タービン部の下流に位置する排気ディフューザを有する排気ディフューザアセンブリを含んでいる。前記排気ディフューザアセンブリは、互いに結合された少なくとも２つのディフューザセグメントであって、全体として、前方端部から後方端部まで延在する排気ディフューザを形成する少なくとも２つのディフューザセグメントを含む。み、前記少なくとも２つのディフューザセグメントは、前記少なくとも２つのディフューザセグメントのうちの第１のディフューザセグメントであって、第１の円周方向エッジまで延在する第１のスリーブ部を有する第１のディフューザセグメントを含む。２つのディフューザセグメントは、更に、第２の円周方向エッジまで延在する第２のスリーブ部を有する第２のディフューザセグメントを含む。前記第１の円周方向エッジは、分割ラインにおいて前記第２の円周方向エッジに接合される。溶接ジョイントが、分割ラインの一部に沿って溶接端部まで延在する。第１のスリーブ部及び第２のスリーブ部は、前記溶接ジョイントの溶接端部に少なくとも部分的に配置された応力緩和開口部を画定する。
【０００９】
排気ディフューザアセンブリ及びガスタービンのこれらの特徴、態様及び利点並びに他の特徴、態様及び利点は、以下の記載及び特許請求の範囲を参照することにより、更に理解される。図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであり、本技術の実施形態を図示し、本明細書と共に本技術の原理を説明するのに役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
排気ディフューザアセンブリ及びガスタービンを十分に実施できるようにするための当業者を対象とした開示（本システムを製造し、本システム及び本方法を使用する最良のモードを含む）は、明細書に記載されており、明細書では以下の図が参照される。
本開示の実施形態によるターボ機械の概略図である。
本開示の実施形態による排気ディフューザアセンブリの拡大断面図を概略的に示す。
本開示の実施形態による排気ディフューザの部分分解断面図である。
本開示の実施形態による図３に示す排気ディフューザの組立断面図を示す。
本開示の実施形態による、排気ディフューザを有する排気ディフューザアセンブリの等角図を示す。
本開示の実施形態による分割ラインを含む排気ディフューザアセンブリの排気ディフューザの拡大図を示す。
本開示の別の例示的な実施形態による分割ラインを含む排気ディフューザアセンブリの排気ディフューザの拡大図を示す。
本開示の実施形態による、分割ラインに配置された接続ブロックを有する排気ディフューザアセンブリの排気ディフューザの拡大図を示す。
本開示の実施形態による、図８に示す排気ディフューザアセンブリの線９－９から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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