JP2003222032A - ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール - Google Patents
ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シールInfo
- Publication number
- JP2003222032A JP2003222032A JP2002376192A JP2002376192A JP2003222032A JP 2003222032 A JP2003222032 A JP 2003222032A JP 2002376192 A JP2002376192 A JP 2002376192A JP 2002376192 A JP2002376192 A JP 2002376192A JP 2003222032 A JP2003222032 A JP 2003222032A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal
- support ring
- cavity
- segment
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、弦ヒンジシールを通過する漏れ損
失を実質的に最少化又は排除するための補助シールに関
する。 【解決手段】 ガスタービンは、ノズルセグメント41の
内側レール52とノズル支持リング44の軸方向に向いた環
状シール面54との間に弦ヒンジシール46を有する。補助
シール70が、弦ヒンジシールの低圧側において支持リン
グとノズルセグメントの内側レールとの間に配置され
る。補助シールは、セグメントの内側レールのシール面
に沿った空洞74内に配置された、セグメント化された環
状の複合管状ウーブンコンプライアントシール76を含
む。このシールは、ノズル支持リングの環状シール面に
押し付けられ、該環状シール面がシールを圧縮する。こ
のシールのコンプライアンス性により、弦ヒンジシール
46の低圧側に補助シールが形成される。
失を実質的に最少化又は排除するための補助シールに関
する。 【解決手段】 ガスタービンは、ノズルセグメント41の
内側レール52とノズル支持リング44の軸方向に向いた環
状シール面54との間に弦ヒンジシール46を有する。補助
シール70が、弦ヒンジシールの低圧側において支持リン
グとノズルセグメントの内側レールとの間に配置され
る。補助シールは、セグメントの内側レールのシール面
に沿った空洞74内に配置された、セグメント化された環
状の複合管状ウーブンコンプライアントシール76を含
む。このシールは、ノズル支持リングの環状シール面に
押し付けられ、該環状シール面がシールを圧縮する。こ
のシールのコンプライアンス性により、弦ヒンジシール
46の低圧側に補助シールが形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンノズルと
タービンノズル支持リングとの間の弦ヒンジシールを補
助するための、ガスタービンにおけるシールに関し、具
体的には、弦ヒンジシールを通過する漏れ損失を実質的
に最少化又は排除するための補助シールに関する。
タービンノズル支持リングとの間の弦ヒンジシールを補
助するための、ガスタービンにおけるシールに関し、具
体的には、弦ヒンジシールを通過する漏れ損失を実質的
に最少化又は排除するための補助シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンにおいては、高温の燃焼ガ
スが、燃焼器から第１段ノズル及びバケットを通り、そ
して後続のタービン段のノズル及びバケットを通って流
れる。第１段ノズルは、一般的にその各々がセグメント
毎に１つ又はそれ以上のノズルステータ羽根を含む鋳造
ノズルセグメントの環状配列又は組立体を含む。各第１
段ノズルセグメントはまた、互いに半径方向に間隔をお
いて配置された内バンド部分及び外バンド部分を含む。
ノズルセグメントの組立に際して、ステータ羽根は、互
いに円周方向に間隔をおいて配置されて、環状の内バン
ドと外バンドとの間でステータ羽根の環状配列を形成す
る。第１段ノズルの外バンドに結合されたノズル保持リ
ングは、タービンのガス流路内で第１段ノズルを支持す
る。好ましくは水平中心線において分割された環状のノ
ズル支持リングには、内バンドが係合し、該ノズル支持
リングは軸方向運動に抗して第１段ノズルを支持する。
スが、燃焼器から第１段ノズル及びバケットを通り、そ
して後続のタービン段のノズル及びバケットを通って流
れる。第１段ノズルは、一般的にその各々がセグメント
毎に１つ又はそれ以上のノズルステータ羽根を含む鋳造
ノズルセグメントの環状配列又は組立体を含む。各第１
段ノズルセグメントはまた、互いに半径方向に間隔をお
いて配置された内バンド部分及び外バンド部分を含む。
ノズルセグメントの組立に際して、ステータ羽根は、互
いに円周方向に間隔をおいて配置されて、環状の内バン
ドと外バンドとの間でステータ羽根の環状配列を形成す
る。第１段ノズルの外バンドに結合されたノズル保持リ
ングは、タービンのガス流路内で第１段ノズルを支持す
る。好ましくは水平中心線において分割された環状のノ
ズル支持リングには、内バンドが係合し、該ノズル支持
リングは軸方向運動に抗して第１段ノズルを支持する。
【０００３】例示的な構成においては、セグメント毎に
２つのステータ羽根を備える１８個の鋳造セグメントが
設けられている。セグメントの環状配列は、隣り合う円
周方向端縁に沿って、側面シールにより互いにシールさ
れる。側面シールは、内バンドの半径方向内側の高圧領
域、すなわち高圧圧縮機の吐出空気と、これよりも低圧
のガス流路内の高温燃焼ガスとの間をシールする。
２つのステータ羽根を備える１８個の鋳造セグメントが
設けられている。セグメントの環状配列は、隣り合う円
周方向端縁に沿って、側面シールにより互いにシールさ
れる。側面シールは、内バンドの半径方向内側の高圧領
域、すなわち高圧圧縮機の吐出空気と、これよりも低圧
のガス流路内の高温燃焼ガスとの間をシールする。
【０００４】弦ヒンジシールは、第１段ノズルの内バン
ドとノズル支持リングの軸方向に向いた面との間をシー
ルするために使用される。各弦ヒンジシールは、各ノズ
ルセグメントの内バンド部分の弦方向線に沿って直線的
に延びる軸方向突出部を含む。具体的には、弦ヒンジシ
ールは各セグメントの内側レールに沿って延び、この内
側レールは内バンド部分から半径方向内向きに延びる。
弦ヒンジシールの突出部は、ノズル支持リングの軸方向
に対向して面するシール面とシール係合している。
ドとノズル支持リングの軸方向に向いた面との間をシー
ルするために使用される。各弦ヒンジシールは、各ノズ
ルセグメントの内バンド部分の弦方向線に沿って直線的
に延びる軸方向突出部を含む。具体的には、弦ヒンジシ
ールは各セグメントの内側レールに沿って延び、この内
側レールは内バンド部分から半径方向内向きに延びる。
弦ヒンジシールの突出部は、ノズル支持リングの軸方向
に対向して面するシール面とシール係合している。
【０００５】第１段ノズルの作動及び／又は修理時に、
歪みにより弦ヒンジシールとノズル支持リングのシール
面との間にギャップが生じる場合があることが判明し
た。これらのギャップは、環状の内バンドの半径方向内
側の高圧領域から高温ガス流路内へ、弦ヒンジシールを
通過する漏れを発生させる。言い換えると、弦ヒンジシ
ールの突出部がノズル支持リングのシール面との接触を
失うので、弦ヒンジシールは漏れ流を防ぐのに不十分で
ある。
歪みにより弦ヒンジシールとノズル支持リングのシール
面との間にギャップが生じる場合があることが判明し
た。これらのギャップは、環状の内バンドの半径方向内
側の高圧領域から高温ガス流路内へ、弦ヒンジシールを
通過する漏れを発生させる。言い換えると、弦ヒンジシ
ールの突出部がノズル支持リングのシール面との接触を
失うので、弦ヒンジシールは漏れ流を防ぐのに不十分で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、弦ヒンジシー
ルを通過する漏れ流を最少化又は排除するために、第１
段ノズルとノズル支持リングとの境界面における補助シ
ールに対する必要性が存在する。
ルを通過する漏れ流を最少化又は排除するために、第１
段ノズルとノズル支持リングとの境界面における補助シ
ールに対する必要性が存在する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施形
態によれば、弦ヒンジシールを通過する漏れを排除又は
最少化し、かつそのまま容易に取り付けられる、第１段
ノズルとノズル支持リングとの間の補助シールが提供さ
れる。本発明の補助シールは、ノズルセグメントとノズ
ル支持リングとの間をシールするための好ましくは管状
の複合ウーブンシールを含む。より具体的には、各ノズ
ルセグメントの内側レールには、弦ヒンジシールの半径
方向外側に弓形の空洞が設けられる。複合管状ウーブン
シールが、空洞内に配置され、ノズル支持リングの環状
シール面に対して押し付けられる。すなわち、弦ヒンジ
シールがノズル支持リングのシール面に係合している時
には、複合管状ウーブンシールは、それぞれノズル支持
リング及び内側レールの第１及び第２のシール面の間で
弾性的に扁平化されて、これらの面の間をシールする。
従って、弦ヒンジシールが軸方向に歪み及び／又は変形
を生じた場合には、複合管状ウーブンシールが拡張して
ギャップを埋める。
態によれば、弦ヒンジシールを通過する漏れを排除又は
最少化し、かつそのまま容易に取り付けられる、第１段
ノズルとノズル支持リングとの間の補助シールが提供さ
れる。本発明の補助シールは、ノズルセグメントとノズ
ル支持リングとの間をシールするための好ましくは管状
の複合ウーブンシールを含む。より具体的には、各ノズ
ルセグメントの内側レールには、弦ヒンジシールの半径
方向外側に弓形の空洞が設けられる。複合管状ウーブン
シールが、空洞内に配置され、ノズル支持リングの環状
シール面に対して押し付けられる。すなわち、弦ヒンジ
シールがノズル支持リングのシール面に係合している時
には、複合管状ウーブンシールは、それぞれノズル支持
リング及び内側レールの第１及び第２のシール面の間で
弾性的に扁平化されて、これらの面の間をシールする。
従って、弦ヒンジシールが軸方向に歪み及び／又は変形
を生じた場合には、複合管状ウーブンシールが拡張して
ギャップを埋める。
【０００８】複合管状ウーブン補助シールは、該シール
を複数の層で形成している結果として、順応性（コンプ
ライアンス性）を有する。これらの層は、内部ウーブン
メタルコアと、ファイバ材料と、金属箔と、金属外被と
を含む。好ましくは、内部ウーブンメタルコアは、シリ
カファイバによって取り巻かれたウーブンステンレス鋼
で形成される。次に、ファイバは、ステンレス鋼の金属
箔によって取り巻かれ、外被は例えばＨａｙｎｅｓ１８
８などのブレーデッドメタルで形成される。複合管状ウ
ーブンシールの性質により、特に金属コアとこれを取り
巻くシリカファイバの弾性の故に、このシールはコンプ
ライアンス性を有する。更に、ファイバを取り巻く金属
箔層は、補助シールとノズル支持リングのシール面との
間の漏れを防止し、他方ブレーデッド外被は、耐磨耗面
としての働きをする。内部メタルコア及びシリカファイ
バは、補助シールのほぼ円形の断面形状を保持する働き
をし、シールが圧縮された時、該シールには予荷重が加
わり又付勢力が生じてその円形の断面形状へ戻ろうとす
る。このようにして、弦ヒンジシールを通過する如何な
る漏れも、補助シールによってシールされる。
を複数の層で形成している結果として、順応性（コンプ
ライアンス性）を有する。これらの層は、内部ウーブン
メタルコアと、ファイバ材料と、金属箔と、金属外被と
を含む。好ましくは、内部ウーブンメタルコアは、シリ
カファイバによって取り巻かれたウーブンステンレス鋼
で形成される。次に、ファイバは、ステンレス鋼の金属
箔によって取り巻かれ、外被は例えばＨａｙｎｅｓ１８
８などのブレーデッドメタルで形成される。複合管状ウ
ーブンシールの性質により、特に金属コアとこれを取り
巻くシリカファイバの弾性の故に、このシールはコンプ
ライアンス性を有する。更に、ファイバを取り巻く金属
箔層は、補助シールとノズル支持リングのシール面との
間の漏れを防止し、他方ブレーデッド外被は、耐磨耗面
としての働きをする。内部メタルコア及びシリカファイ
バは、補助シールのほぼ円形の断面形状を保持する働き
をし、シールが圧縮された時、該シールには予荷重が加
わり又付勢力が生じてその円形の断面形状へ戻ろうとす
る。このようにして、弦ヒンジシールを通過する如何な
る漏れも、補助シールによってシールされる。
【０００９】本発明による好ましい実施形態において
は、ほぼ軸方向に向いた第１の面を有するタービンノズ
ル支持リングと、少なくとも１つのステータ羽根を有
し、かつ第１の面と軸方向に対向する第２の面を有する
内バンドを含むタービンノズルセグメントと、支持リン
グ及びセグメントの内側レール部分の１つに設けられ、
ほぼ軸方向にかつ支持リング及び内側レール部分の別の
１つに向かって開口する空洞と、該空洞内に設けられた
コンプライアントシールとを含み、該コンプライアント
シールが、異なる材料からなる複数の層で形成され、第
１及び第２の面のうちの空洞に対向する１つに対して順
応的に係合してこれをシールするシール本体を含むこと
を特徴とするタービンが、提供される。
は、ほぼ軸方向に向いた第１の面を有するタービンノズ
ル支持リングと、少なくとも１つのステータ羽根を有
し、かつ第１の面と軸方向に対向する第２の面を有する
内バンドを含むタービンノズルセグメントと、支持リン
グ及びセグメントの内側レール部分の１つに設けられ、
ほぼ軸方向にかつ支持リング及び内側レール部分の別の
１つに向かって開口する空洞と、該空洞内に設けられた
コンプライアントシールとを含み、該コンプライアント
シールが、異なる材料からなる複数の層で形成され、第
１及び第２の面のうちの空洞に対向する１つに対して順
応的に係合してこれをシールするシール本体を含むこと
を特徴とするタービンが、提供される。
【００１０】本発明による別の好ましい実施形態におい
ては、ほぼ軸方向に向いた第１の面を有するタービンノ
ズル支持リングと、ステータ羽根の環状配列と、第１の
面と軸方向に対向する第２の環状面とを形成する複数の
タービンノズルセグメントとを含み、該各セグメント
が、第２の面の部分に沿って軸方向に延びる突出部を含
み、該突出部が、支持リングの第１の面と係合し、該第
１の面との間で第１のシールを形成して該第１のシール
の両側の高圧及び低圧領域間をシールし、環状の空洞が
第１のシールの半径方向外側において第１及び第２の面
の１つに設けられ、ほぼ軸方向にかつ第１及び第２の面
の別の１つに向かって開口し、空洞内に設けられたコン
プライアントシールが、異なる材料からなる複数の層で
形成され、第１及び第２の面のうちの該空洞に対向する
別の１つに順応的に係合してこれをシールするシール本
体を含むことを特徴とするガスタービンが、提供され
る。
ては、ほぼ軸方向に向いた第１の面を有するタービンノ
ズル支持リングと、ステータ羽根の環状配列と、第１の
面と軸方向に対向する第２の環状面とを形成する複数の
タービンノズルセグメントとを含み、該各セグメント
が、第２の面の部分に沿って軸方向に延びる突出部を含
み、該突出部が、支持リングの第１の面と係合し、該第
１の面との間で第１のシールを形成して該第１のシール
の両側の高圧及び低圧領域間をシールし、環状の空洞が
第１のシールの半径方向外側において第１及び第２の面
の１つに設けられ、ほぼ軸方向にかつ第１及び第２の面
の別の１つに向かって開口し、空洞内に設けられたコン
プライアントシールが、異なる材料からなる複数の層で
形成され、第１及び第２の面のうちの該空洞に対向する
別の１つに順応的に係合してこれをシールするシール本
体を含むことを特徴とするガスタービンが、提供され
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に図１を参照すると、ここには
全体を符号１０で表したガスタービンのタービンセクシ
ョンの代表的な例が示されている。タービン１０は、図
示しないが環状配列の燃焼器からの高温燃焼ガスを、該
高温ガスを環状の高温ガス通路１４に沿って流すための
移行部材１２を通して受ける。タービン段は高温ガス通
路１４に沿って配置されている。各段は、タービンロー
タ上に取り付けられ該タービンロータの一部を形成する
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたバケットと、
ノズルの環状配列を形成する複数の円周方向に間隔をお
いて配置されたステータ羽根とを含む。例えば、第１段
は、第１段ロータホイール１８上に取り付けられた複数
の円周方向に間隔をおいて配置されたバケット１６と、
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根
２０とを含む。同様に、第２段は、ロータホイール２４
上に取り付けられた複数のバケット２２と、複数の円周
方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根２６とを含
む。更に追加の段を設けることが可能であって、例え
ば、第３段ロータホイール３０上に取り付けられた複数
の円周方向に間隔をおいて配置されたバケット２８と、
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根
３２とを含む第３段を設けることができる。ステータ羽
根２０、２６、３２は、タービンケーシング上に取り付
けられかつそれに固定され、他方、バケット１６、２
２、２８とホイール１８、２４、３０とは、タービンロ
ータの一部を形成することが分かるであろう。ロータホ
イール間にはスペーサ３４、３６が設けられ、これらも
またタービンロータの一部を形成する。圧縮機吐出空気
は、第１段の半径方向内側に位置する領域３７内に在っ
て、領域３７内に在るこの空気は、高温ガス通路１４に
沿って流れる高温ガスの圧力よりも高圧であることが分
かるであろう。
全体を符号１０で表したガスタービンのタービンセクシ
ョンの代表的な例が示されている。タービン１０は、図
示しないが環状配列の燃焼器からの高温燃焼ガスを、該
高温ガスを環状の高温ガス通路１４に沿って流すための
移行部材１２を通して受ける。タービン段は高温ガス通
路１４に沿って配置されている。各段は、タービンロー
タ上に取り付けられ該タービンロータの一部を形成する
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたバケットと、
ノズルの環状配列を形成する複数の円周方向に間隔をお
いて配置されたステータ羽根とを含む。例えば、第１段
は、第１段ロータホイール１８上に取り付けられた複数
の円周方向に間隔をおいて配置されたバケット１６と、
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根
２０とを含む。同様に、第２段は、ロータホイール２４
上に取り付けられた複数のバケット２２と、複数の円周
方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根２６とを含
む。更に追加の段を設けることが可能であって、例え
ば、第３段ロータホイール３０上に取り付けられた複数
の円周方向に間隔をおいて配置されたバケット２８と、
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根
３２とを含む第３段を設けることができる。ステータ羽
根２０、２６、３２は、タービンケーシング上に取り付
けられかつそれに固定され、他方、バケット１６、２
２、２８とホイール１８、２４、３０とは、タービンロ
ータの一部を形成することが分かるであろう。ロータホ
イール間にはスペーサ３４、３６が設けられ、これらも
またタービンロータの一部を形成する。圧縮機吐出空気
は、第１段の半径方向内側に位置する領域３７内に在っ
て、領域３７内に在るこの空気は、高温ガス通路１４に
沿って流れる高温ガスの圧力よりも高圧であることが分
かるであろう。
【００１２】タービンの第１段を参照すると、第１段ノ
ズルを形成するステータ羽根２０は、それぞれタービン
ケーシングにより支持された内バンド３８と外バンド４
０との間に配置される。上に述べたように、第１段ノズ
ルは、複数のノズルセグメント４１で形成され（図
３）、各ノズルセグメントには、内バンド部分と外バン
ド部分との間を延び、かつセグメントの環状配列内に配
置された１つ、好ましくは２つのステータ羽根が取り付
けられる。タービンケーシングに接合されるノズル保持
リング４２は、外バンドに結合されて、第１段ノズルを
固定する。第１段ノズルの内バンド３８の半径方向内側
に在るノズル支持リング４４は、内バンド３８と係合す
る。具体的には、内バンド３８とノズル支持リング４４
との境界面は、内側レール５２（図２）を含む。内側レ
ール５２は、弦状になった直線的に延びる軸方向突出部
４８を含み、これらは以下の記述においては全体的かつ
集合的に弦ヒンジシール４６と呼ぶ。突出部４８は、各
ノズルセグメント、特に内バンド３８の一体部分を形成
する内側レール５２の軸方向に向いた面５０に沿って延
びる。突出部４８は、ノズル支持リング４４の第１の環
状面５４と係合する。高圧圧縮機の吐出空気は、領域３
７内に在り、高温ガス通路１４内を流れるより低圧の高
温ガスは、シール４８の反対側に在ることが分かるであ
ろう。従って弦ヒンジシール４６は、高圧領域３７から
高温ガス通路１４の低圧領域内への漏れをシールするこ
とを目的とする。
ズルを形成するステータ羽根２０は、それぞれタービン
ケーシングにより支持された内バンド３８と外バンド４
０との間に配置される。上に述べたように、第１段ノズ
ルは、複数のノズルセグメント４１で形成され（図
３）、各ノズルセグメントには、内バンド部分と外バン
ド部分との間を延び、かつセグメントの環状配列内に配
置された１つ、好ましくは２つのステータ羽根が取り付
けられる。タービンケーシングに接合されるノズル保持
リング４２は、外バンドに結合されて、第１段ノズルを
固定する。第１段ノズルの内バンド３８の半径方向内側
に在るノズル支持リング４４は、内バンド３８と係合す
る。具体的には、内バンド３８とノズル支持リング４４
との境界面は、内側レール５２（図２）を含む。内側レ
ール５２は、弦状になった直線的に延びる軸方向突出部
４８を含み、これらは以下の記述においては全体的かつ
集合的に弦ヒンジシール４６と呼ぶ。突出部４８は、各
ノズルセグメント、特に内バンド３８の一体部分を形成
する内側レール５２の軸方向に向いた面５０に沿って延
びる。突出部４８は、ノズル支持リング４４の第１の環
状面５４と係合する。高圧圧縮機の吐出空気は、領域３
７内に在り、高温ガス通路１４内を流れるより低圧の高
温ガスは、シール４８の反対側に在ることが分かるであ
ろう。従って弦ヒンジシール４６は、高圧領域３７から
高温ガス通路１４の低圧領域内への漏れをシールするこ
とを目的とする。
【００１３】しかしながら前述したように、タービンの
作動時に、ノズル構成部材とノズル支持リングとは、突
出部４８とノズル支持リング４４の環状面５４との間に
漏れギャップを形成し、それによって高圧領域３７から
低圧領域１４へ漏れ流が生じがちになる。高温ガス通路
１４内への漏れ流を最少化又は防止するために、本発明
の好ましい実施形態においては、第１段ノズルとノズル
支持リング４４との間をシールするための補助シールが
設けられる。図５を参照すると、全体を符号７０で表し
た補助シールは、好ましくはノズルセグメントの内側レ
ール内に形成された空洞７４内に配置されたコンプライ
アントシール本体７２を含む。弦ヒンジシール４６の突
出部４８は弦方向に延びており、一方、空洞７４は内側
レール５２の面５０に沿ってタービンロータの軸線の周
りに弓形形状に形成される。
作動時に、ノズル構成部材とノズル支持リングとは、突
出部４８とノズル支持リング４４の環状面５４との間に
漏れギャップを形成し、それによって高圧領域３７から
低圧領域１４へ漏れ流が生じがちになる。高温ガス通路
１４内への漏れ流を最少化又は防止するために、本発明
の好ましい実施形態においては、第１段ノズルとノズル
支持リング４４との間をシールするための補助シールが
設けられる。図５を参照すると、全体を符号７０で表し
た補助シールは、好ましくはノズルセグメントの内側レ
ール内に形成された空洞７４内に配置されたコンプライ
アントシール本体７２を含む。弦ヒンジシール４６の突
出部４８は弦方向に延びており、一方、空洞７４は内側
レール５２の面５０に沿ってタービンロータの軸線の周
りに弓形形状に形成される。
【００１４】シール本体７２は、圧縮されていない状態
では、図６に示すように円形断面を有する中実のリング
を構成するのが好ましい。最内側の層７８は、ステンレ
ス鋼材料で形成されたウーブンメタルコア７８を含むの
が好ましい。このメタルコア７８を、好ましくはシリカ
ファイバで形成された環状のファイバ層８０が取り巻
く。このシリカファイバ８０を、好ましくはステンレス
鋼で形成された金属箔８２が取り巻く。最後に、シール
本体７２のための外被は、ブレーデッドメタル材料、好
ましくはＨａｙｎｅｓ１８８のようなブレーデッド鋼材
料を含む。この複合管状ウーブンシール７０は、横方向
のコンプライアンス性を有する。すなわち、圧縮された
時、その円形の断面形状に戻ろうとする、付勢力が生
じ、又は予荷重が加えられた状態になる。
では、図６に示すように円形断面を有する中実のリング
を構成するのが好ましい。最内側の層７８は、ステンレ
ス鋼材料で形成されたウーブンメタルコア７８を含むの
が好ましい。このメタルコア７８を、好ましくはシリカ
ファイバで形成された環状のファイバ層８０が取り巻
く。このシリカファイバ８０を、好ましくはステンレス
鋼で形成された金属箔８２が取り巻く。最後に、シール
本体７２のための外被は、ブレーデッドメタル材料、好
ましくはＨａｙｎｅｓ１８８のようなブレーデッド鋼材
料を含む。この複合管状ウーブンシール７０は、横方向
のコンプライアンス性を有する。すなわち、圧縮された
時、その円形の断面形状に戻ろうとする、付勢力が生
じ、又は予荷重が加えられた状態になる。
【００１５】図５と図７の両方に示すように、空洞７４
は、ほぼシール本体７２の直径に対応する幅を有する。
しかしながら、空洞の深さは、シール本体の直径よりも
浅いか又は小さい。その結果、シール本体７２が空洞７
４内に取り付けられると、複合管状ウーブンシールは、
空洞７４の底面とノズル支持リング４４の第１の面５４
との間で順応的に（コンプライアントに）押しつぶされ
る。その結果、弦ヒンジシールが歪み又変形を生じた場
合には、複合管状ウーブンシール７０は拡張して、その
コンプライアンス性により、軸方向に対向する面の間で
シールを形成する。耐熱シリカ層と組合せたウーブンメ
タルコア７８は、シール本体７２がその円形断面形状へ
戻ろうとするのを可能にする。金属箔層８２は、補助シ
ール７０の中を通り抜ける漏れを防止する。耐磨耗性の
外部ブレーデッド層は、保護外被及び耐磨耗面としての
役割を果たす。
は、ほぼシール本体７２の直径に対応する幅を有する。
しかしながら、空洞の深さは、シール本体の直径よりも
浅いか又は小さい。その結果、シール本体７２が空洞７
４内に取り付けられると、複合管状ウーブンシールは、
空洞７４の底面とノズル支持リング４４の第１の面５４
との間で順応的に（コンプライアントに）押しつぶされ
る。その結果、弦ヒンジシールが歪み又変形を生じた場
合には、複合管状ウーブンシール７０は拡張して、その
コンプライアンス性により、軸方向に対向する面の間で
シールを形成する。耐熱シリカ層と組合せたウーブンメ
タルコア７８は、シール本体７２がその円形断面形状へ
戻ろうとするのを可能にする。金属箔層８２は、補助シ
ール７０の中を通り抜ける漏れを防止する。耐磨耗性の
外部ブレーデッド層は、保護外被及び耐磨耗面としての
役割を果たす。
【００１６】補助シール７０は、各ノズルセグメント４
１の円周方向長さを超える円周方向長さ、従って隣り合
うセグメント間の接合部を跨ぐ長さに形成することがで
きることが分かるであろう。シール本体７２は、９０°
又は１８０°の長さに形成されるのが好ましい。補助シ
ール７０は、弦ヒンジシールの低圧領域側に在るという
点に注目されたい。その結果、高圧側３７から弦ヒンジ
シールを通過する如何なる漏れも、高温ガス通路の低圧
領域へと流れるのを阻止されることになる。
１の円周方向長さを超える円周方向長さ、従って隣り合
うセグメント間の接合部を跨ぐ長さに形成することがで
きることが分かるであろう。シール本体７２は、９０°
又は１８０°の長さに形成されるのが好ましい。補助シ
ール７０は、弦ヒンジシールの低圧領域側に在るという
点に注目されたい。その結果、高圧側３７から弦ヒンジ
シールを通過する如何なる漏れも、高温ガス通路の低圧
領域へと流れるのを阻止されることになる。
【００１７】本発明を、現在最も実用的で好ましいと考
えられる実施形態に関連させて説明してきたが、本発明
は、開示した実施形態に限定されるものではなく、ま
た、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のた
めであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮する
ものではない。
えられる実施形態に関連させて説明してきたが、本発明
は、開示した実施形態に限定されるものではなく、ま
た、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のた
めであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮する
ものではない。
【図１】 ガスタービンの一部分の概略破断側面図。
【図２】 従来の弦シールヒンジを示す拡大破断断面
図。
図。
【図３】 ノズルセグメントの内側レールに沿った従来
の弦ヒンジシールの一部分を示す破断斜視図。
の弦ヒンジシールの一部分を示す破断斜視図。
【図４】 ガスタービンのノズル支持リングとシール係
合した従来の弦ヒンジシールを一部断面で示す破断斜視
図。
合した従来の弦ヒンジシールを一部断面で示す破断斜視
図。
【図５】 本発明の弦ヒンジシールと補助シールとを示
す、ノズルセグメントの内バンド及び内側レールの破断
斜視図。
す、ノズルセグメントの内バンド及び内側レールの破断
斜視図。
【図６】 補助シールの断面図。
【図７】 ノズルセグメントとノズル支持リングとの間
のタービンシール部に取り付けられた補助シールを示す
拡大破断断面図。
のタービンシール部に取り付けられた補助シールを示す
拡大破断断面図。
３７ 高圧領域
３８ 内バンド
４４ ノズル支持リング
４６ 弦ヒンジシール
４８ 軸方向突出部
５０ 内側レールの第２のシール面
５２ 内側レール
５４ ノズル支持リングの第１のシール面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 アブドゥル−アジーズ・モハメッド−ファ
キーア
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ
クタデイ、シェリダン・ビレッジ、６シー
３番
(72)発明者 マフマト・ファルク・アクシット
トルコ、イスタンブール・81070、エレン
コイ、イスファシン・カド・13／36番
(72)発明者 アフマド・サフィ
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、トロ
イ、フーシック・ストリート、229番
(72)発明者 スリカント・ベーダーンタム
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ニスカ
ユナ、ナンバー70−07、ブルックシャー・
ドライブ、2475番
(72)発明者 ニン・ファング
アメリカ合衆国、オハイオ州、ウエスト・
チェスター、ラップ・ファーム・ドライ
ブ、8628番
Ｆターム(参考） 3G002 GA05 GA18 HA01 HA12
3J040 AA17 BA01 BA02 EA15 EA17
EA44 EA47 FA02 FA13 HA06
HA16
Claims (7)
- 【請求項１】 ほぼ軸方向に向いた第１の面（５４）を
有するタービンノズル支持リング（４４）と、 少なくとも１つのステータ羽根（２０）を有し、かつ前
記第１の面と軸方向に対向する第２の面（５０）を有す
る内バンド（３８）を含むタービンノズルセグメント
（４１）と、 前記支持リング及び前記セグメントの内側レール部分の
１つに設けられ、ほぼ軸方向にかつ前記支持リング及び
内側レール部分の別の１つに向かって開口する空洞（７
４）と、 該空洞内に設けられたコンプライアントシール（７０）
と、を含み、 該コンプライアントシールが、異なる材料からなる複数
の層（７８、８０、８２、８４）で形成され、前記第１
及び第２の面のうちの該空洞に対向する１つに対して順
応的に係合してこれをシールするシール本体（７２）を
含む、ことを特徴とするタービン。 - 【請求項２】 前記空洞及び前記シール本体が、該ター
ビンの軸線の周りで円周方向に弓形であることを特徴と
する、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項３】 前記セグメントが、該セグメントの第２
の面に沿って軸方向に延びる突出部（４８）を含み、該
突出部（４８）が、前記支持リングの前記第１の面と係
合し、該第１の面との間で別のシール（４６）を形成し
て該別のシールの両側の高圧及び低圧領域間をシール
し、また前記コンプライアントシールが、前記別のシー
ルの低圧側に配置されることを特徴とする、請求項１に
記載のタービン。 - 【請求項４】 ほぼ軸方向に向いた第１の面（５４）を
有するタービンノズル支持リング（４４）と、 ステータ羽根（２０）の環状配列と、前記第１の面と軸
方向に対向する第２の環状面（５０）とを形成する複数
のタービンノズルセグメント（４１）と、 を含み、 該各セグメントが、前記第２の面の部分に沿って軸方向
に延びる突出部（４８）を含み、該突出部（４８）が、
前記支持リングの前記第１の面と係合し、該第１の面と
の間で第１のシール（４６）を形成して該第１のシール
の両側の高圧及び低圧領域（３７、１４）間をシール
し、 環状の空洞（７４）が前記第１のシールの半径方向外側
において前記第１及び第２の面の１つに設けられ、ほぼ
軸方向にかつ前記第１及び第２の面の別の１つに向かっ
て開口し、 前記空洞内に設けられたコンプライアントシール（７
０）が、異なる材料からなる複数の層（７８、８０、８
２、８４）で形成され、前記第１及び第２の面のうちの
該空洞に対向する別の１つに順応的に係合してこれをシ
ールするシール本体（７２）を含む、ことを特徴とする
ガスタービン。 - 【請求項５】 前記シール本体の前記材料が、ウーブン
メタルコア（７８）と、ファイバ（８０）と、金属箔
（８２）と、金属保護層（８４）とを含むことを特徴と
する、請求項１又は４に記載のガスタービン。 - 【請求項６】 前記シール本体の前記材料が、内部ウー
ブンメタルコア（７８）と、シリカファイバ（８０）
と、金属箔（８２）と、ブレーデッドメタル外部保護層
（８４）とを含むことを特徴とする、請求項１又は４に
記載のガスタービン。 - 【請求項７】 前記空洞が前記第２の面内に形成され、
前記シール本体が前記第１の面に順応的に係合すること
を特徴とする、請求項１又は４に記載のガスタービン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/029226 | 2001-12-28 | ||
| US10/029,226 US6719295B2 (en) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | Supplemental seal for the chordal hinge seals in a gas turbine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003222032A true JP2003222032A (ja) | 2003-08-08 |
| JP2003222032A5 JP2003222032A5 (ja) | 2006-02-09 |
| JP4357834B2 JP4357834B2 (ja) | 2009-11-04 |
Family
ID=21847921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002376192A Expired - Fee Related JP4357834B2 (ja) | 2001-12-28 | 2002-12-26 | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6719295B2 (ja) |
| EP (1) | EP1323900B1 (ja) |
| JP (1) | JP4357834B2 (ja) |
| KR (1) | KR100747836B1 (ja) |
| DE (1) | DE60239519D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005299670A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | General Electric Co <Ge> | タービンバケット冷却回路用の回転シール装置 |
| WO2011086993A1 (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-21 | 川崎重工業株式会社 | シール構造及びそれを備えたガスタービンエンジン |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6637751B2 (en) * | 2001-12-28 | 2003-10-28 | General Electric Company | Supplemental seal for the chordal hinge seals in a gas turbine |
| US6609885B2 (en) * | 2001-12-28 | 2003-08-26 | General Electric Company | Supplemental seal for the chordal hinge seal in a gas turbine |
| US6742988B2 (en) * | 2002-10-30 | 2004-06-01 | General Electric Company | Composite tubular woven seal for steam turbine diaphragm horizontal joint interfaces |
| US7188477B2 (en) * | 2004-04-21 | 2007-03-13 | United Technologies Corporation | High temperature dynamic seal for scramjet variable geometry |
| US7094026B2 (en) * | 2004-04-29 | 2006-08-22 | General Electric Company | System for sealing an inner retainer segment and support ring in a gas turbine and methods therefor |
| US7052234B2 (en) * | 2004-06-23 | 2006-05-30 | General Electric Company | Turbine vane collar seal |
| US20080041635A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Atlas Copco Secoroc Llc | Seal for an earth bit |
| US9206902B2 (en) * | 2009-09-03 | 2015-12-08 | Christiaan Phillipus Strydom | Flange sealing system |
| US9863259B2 (en) | 2015-05-11 | 2018-01-09 | United Technologies Corporation | Chordal seal |
| US10329937B2 (en) * | 2016-09-16 | 2019-06-25 | United Technologies Corporation | Flowpath component for a gas turbine engine including a chordal seal |
| US10519807B2 (en) | 2017-04-19 | 2019-12-31 | Rolls-Royce Corporation | Seal segment retention ring with chordal seal feature |
| KR101985109B1 (ko) * | 2017-11-21 | 2019-05-31 | 두산중공업 주식회사 | 1단 터빈 베인 지지 구조 및 이를 포함하는 가스터빈 |
| US10968777B2 (en) * | 2019-04-24 | 2021-04-06 | Raytheon Technologies Corporation | Chordal seal |
| CN112012800B (zh) * | 2020-08-18 | 2022-03-18 | 清华大学 | 一种栅板与编绳组合的密封结构 |
| CN112682216B (zh) * | 2021-01-08 | 2025-06-06 | 北京星际荣耀空间科技股份有限公司 | 一种腔道动密封结构 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8302366A (nl) * | 1983-07-04 | 1985-02-01 | Hoogovens Groep Bv | Vuurvast afdichtkoord. |
| US4815933A (en) * | 1987-11-13 | 1989-03-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Nozzle flange attachment and sealing arrangement |
| US4883405A (en) * | 1987-11-13 | 1989-11-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Turbine nozzle mounting arrangement |
| US5014917A (en) * | 1989-11-27 | 1991-05-14 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | High-temperature, flexible, thermal barrier seal |
| US5370405A (en) * | 1991-08-30 | 1994-12-06 | Nippon Pillar Packing Co., Ltd. | Packing |
| US5301595A (en) * | 1992-06-25 | 1994-04-12 | General Motors Corporation | High temperature rope seal type joint packing |
| US5358262A (en) * | 1992-10-09 | 1994-10-25 | Rolls-Royce, Inc. | Multi-layer seal member |
| US5657998A (en) * | 1994-09-19 | 1997-08-19 | General Electric Company | Gas-path leakage seal for a gas turbine |
| US5915697A (en) | 1997-09-22 | 1999-06-29 | General Electric Company | Flexible cloth seal assembly |
| US6446979B1 (en) * | 1999-07-09 | 2002-09-10 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Rocket motor joint construction including thermal barrier |
| US6609885B2 (en) * | 2001-12-28 | 2003-08-26 | General Electric Company | Supplemental seal for the chordal hinge seal in a gas turbine |
| US6637751B2 (en) * | 2001-12-28 | 2003-10-28 | General Electric Company | Supplemental seal for the chordal hinge seals in a gas turbine |
-
2001
- 2001-12-28 US US10/029,226 patent/US6719295B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-12-23 DE DE60239519T patent/DE60239519D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-23 EP EP02258887A patent/EP1323900B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-26 JP JP2002376192A patent/JP4357834B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-12-27 KR KR1020020084865A patent/KR100747836B1/ko not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005299670A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | General Electric Co <Ge> | タービンバケット冷却回路用の回転シール装置 |
| WO2011086993A1 (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-21 | 川崎重工業株式会社 | シール構造及びそれを備えたガスタービンエンジン |
| JP2011144689A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスタービンエンジンのシール構造 |
| US9506364B2 (en) | 2010-01-12 | 2016-11-29 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Sealing arrangement and gas turbine engine with the sealing arrangement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6719295B2 (en) | 2004-04-13 |
| US20030122310A1 (en) | 2003-07-03 |
| KR20030057416A (ko) | 2003-07-04 |
| EP1323900A3 (en) | 2004-03-24 |
| EP1323900B1 (en) | 2011-03-23 |
| KR100747836B1 (ko) | 2007-08-08 |
| DE60239519D1 (de) | 2011-05-05 |
| EP1323900A2 (en) | 2003-07-02 |
| JP4357834B2 (ja) | 2009-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4139213B2 (ja) | ガスタービンノズルとシュラウドとの接合面のためのシール | |
| EP1323894B1 (en) | Supplemental seal for the chordal hinge seals in a gas turbine | |
| JP4357834B2 (ja) | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール | |
| EP0900323B1 (en) | Gas turbine engine shroud seals | |
| US8221062B2 (en) | Device and system for reducing secondary air flow in a gas turbine | |
| KR100718377B1 (ko) | 밀봉부 | |
| US20060082074A1 (en) | Circumferential feather seal | |
| JP4301394B2 (ja) | 圧縮機の内側吐出ケース用の複合管状ウーブンコンプライアントシール | |
| JP2003227353A (ja) | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール | |
| JP4139212B2 (ja) | ガスタービンノズルとシュラウドとの境界面のための複合管状ウーブンシール | |
| JP2003227354A (ja) | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール | |
| JP2003222029A (ja) | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール | |
| JP4248868B2 (ja) | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール及びその取付け方法 | |
| JP2003227352A (ja) | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール | |
| JP2003227351A (ja) | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051219 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080422 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080722 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080725 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081020 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081216 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090313 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090313 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090313 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090318 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090615 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090707 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090805 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120814 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4357834 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130814 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |