JP2003227355A - 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 - Google Patents
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Info
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- F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Gasket Seals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、タービンノズル保持リングとシュ
ラウドセグメントとの間の漏れ損失を実質的に最少化又
は排除するためのシールに関する。 【解決手段】 ガスタービンは、軸方向の第１の環状シ
ール面48を有するノズル保持リング42と、第２の面を有
するシュラウドセグメント43とを含む。リング42とセグ
メント43との間の漏れ流を防止するために、Ｕ字形の周
縁部分74を有するＵ字形のシール70が、第２の面に形成
された空洞80内に受けられる。作動状態において、各周
縁部分74は、空洞の底面82と保持リングの第1の面48と
をシールして漏れ流を防止する。シールを取り付けるた
めに、シール本体は該シール本体の周りにラップ92を施
すことにより圧縮された状態に維持され、またエポキシ
を使用して空洞内で圧縮された時シールが固定される。
作動温度において、シールを解放してシール面に対して
各周縁部分を係合させる。
ラウドセグメントとの間の漏れ損失を実質的に最少化又
は排除するためのシールに関する。 【解決手段】 ガスタービンは、軸方向の第１の環状シ
ール面48を有するノズル保持リング42と、第２の面を有
するシュラウドセグメント43とを含む。リング42とセグ
メント43との間の漏れ流を防止するために、Ｕ字形の周
縁部分74を有するＵ字形のシール70が、第２の面に形成
された空洞80内に受けられる。作動状態において、各周
縁部分74は、空洞の底面82と保持リングの第1の面48と
をシールして漏れ流を防止する。シールを取り付けるた
めに、シール本体は該シール本体の周りにラップ92を施
すことにより圧縮された状態に維持され、またエポキシ
を使用して空洞内で圧縮された時シールが固定される。
作動温度において、シールを解放してシール面に対して
各周縁部分を係合させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンにお
けるシールに関し、具体的には、タービンノズル保持リ
ングとシュラウドセグメントとの間の漏れ損失を実質的
に最少化又は排除するためのシールに関する。
けるシールに関し、具体的には、タービンノズル保持リ
ングとシュラウドセグメントとの間の漏れ損失を実質的
に最少化又は排除するためのシールに関する。
【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】第１段ノズルの作動及び／又は修理の間
に、歪みによりノズル保持リングとシュラウドセグメン
トとのシール面間にギャップが残る場合があることが見
出された。これらのギャップは、軸方向に向かい合って
いるそれらの面の間の漏れを生じさせる。典型的には、
ノズル保持リングとシュラウドセグメントとの向かい合
っている面には、漏れを防止するためにＷ形シールが設
けられる。しかしながら、このＷ形シールは、組立中に
挟み込まれる可能性があり、また低サイクル疲労により
作動中に割れを生じる懼れがある。
に、歪みによりノズル保持リングとシュラウドセグメン
トとのシール面間にギャップが残る場合があることが見
出された。これらのギャップは、軸方向に向かい合って
いるそれらの面の間の漏れを生じさせる。典型的には、
ノズル保持リングとシュラウドセグメントとの向かい合
っている面には、漏れを防止するためにＷ形シールが設
けられる。しかしながら、このＷ形シールは、組立中に
挟み込まれる可能性があり、また低サイクル疲労により
作動中に割れを生じる懼れがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、ノズル保持リ
ングとシュラウドセグメントとの間に漏れ通路を生じる
タービン第１段の様々な部品の歪みを許容し、そのよう
な漏れを排除し、かつその位置におけるシールの堅牢さ
を改善する新規なシールに対する必要性がある。
ングとシュラウドセグメントとの間に漏れ通路を生じる
タービン第１段の様々な部品の歪みを許容し、そのよう
な漏れを排除し、かつその位置におけるシールの堅牢さ
を改善する新規なシールに対する必要性がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施形
態によると、好ましくはタービン第１段のノズル保持リ
ングとシュラウドセグメントとの間に、ノズル保持リン
グとシュラウドセグメントとの向かい合っている面を通
過する漏れを排除又は最少化するシールが設けられる。
このシールは、高温ガス通路の半径方向外側でノズル保
持リングとシュラウドセグメントとの軸方向に対向する
面の１つに形成された弓形の空洞内において延びるシー
ル本体を含む。シール本体は、好ましくは断面がほぼＵ
字形の第１の部分と、このＵ字形部分の対向する側部に
沿って逆方向に延びる一対の断面がほぼＵ字形の周縁部
分とを有する。シール本体が空洞内に配置されかつター
ビンが作動状態にある時、シール本体の各周縁部分は、
空洞の内面、例えば空洞の底面と、反対側の軸方向に向
いた対向するシール面とに対してシール係合する状態に
位置し、それによって、そうでなければ向かい合ってい
る軸方向に向いた面を通過する漏れ流を許すあらゆるギ
ャップが、実質的に排除される。
態によると、好ましくはタービン第１段のノズル保持リ
ングとシュラウドセグメントとの間に、ノズル保持リン
グとシュラウドセグメントとの向かい合っている面を通
過する漏れを排除又は最少化するシールが設けられる。
このシールは、高温ガス通路の半径方向外側でノズル保
持リングとシュラウドセグメントとの軸方向に対向する
面の１つに形成された弓形の空洞内において延びるシー
ル本体を含む。シール本体は、好ましくは断面がほぼＵ
字形の第１の部分と、このＵ字形部分の対向する側部に
沿って逆方向に延びる一対の断面がほぼＵ字形の周縁部
分とを有する。シール本体が空洞内に配置されかつター
ビンが作動状態にある時、シール本体の各周縁部分は、
空洞の内面、例えば空洞の底面と、反対側の軸方向に向
いた対向するシール面とに対してシール係合する状態に
位置し、それによって、そうでなければ向かい合ってい
る軸方向に向いた面を通過する漏れ流を許すあらゆるギ
ャップが、実質的に排除される。
【０００６】本発明の特に好ましい形態においては、シ
ールは、金属薄板、例えば溶接により互いに固定されか
つ上述したような断面形状へと曲げられた、好ましくは
一対の相補形状の金属薄板プレートで形成される。シー
ルを取り付けるために、シールは先ず始めに圧縮された
状態にされ、かつ取り付け作業中はこの圧縮された状態
に維持される。これを達成するために、タービンの作動
又はそれに近い例えば温度などの状態において、崩壊
し、シールを解放して空洞内で拡張させ、予荷重の下で
シール本体の各周縁部分をシール面に対して付勢させる
ような材料によって、シールを包むことができる。この
ようなラップ（包む材料）は、Ｋｅｖｌａｒ（登録商
標）２９で作ることができ、或いはＬｅｘａｎ（商標）
又はＵｌｔｅｍ（商標）のような高強度プラスチック材
料クリップで形成して取り付け作業中にシールを圧縮さ
れた状態に保持することもできる。更に別の構成では、
圧縮されたシールにエポキシを塗布してシールを空洞内
で圧縮された状態に維持することができ、エポキシは、
タービンの作動又はそれに近い状態において、シール本
体を解放して、対向するシール面にシール係合させる。
ールは、金属薄板、例えば溶接により互いに固定されか
つ上述したような断面形状へと曲げられた、好ましくは
一対の相補形状の金属薄板プレートで形成される。シー
ルを取り付けるために、シールは先ず始めに圧縮された
状態にされ、かつ取り付け作業中はこの圧縮された状態
に維持される。これを達成するために、タービンの作動
又はそれに近い例えば温度などの状態において、崩壊
し、シールを解放して空洞内で拡張させ、予荷重の下で
シール本体の各周縁部分をシール面に対して付勢させる
ような材料によって、シールを包むことができる。この
ようなラップ（包む材料）は、Ｋｅｖｌａｒ（登録商
標）２９で作ることができ、或いはＬｅｘａｎ（商標）
又はＵｌｔｅｍ（商標）のような高強度プラスチック材
料クリップで形成して取り付け作業中にシールを圧縮さ
れた状態に保持することもできる。更に別の構成では、
圧縮されたシールにエポキシを塗布してシールを空洞内
で圧縮された状態に維持することができ、エポキシは、
タービンの作動又はそれに近い状態において、シール本
体を解放して、対向するシール面にシール係合させる。
【０００７】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
ル保持リングと、第１の面と軸方向に対向する第２の面
を有するシュラウドセグメントとを含み、第１及び第２
の面の１つが、該第１及び第２の面の別の１つに向かっ
てほぼ軸方向に開口する空洞を形成し、可撓性シールが
空洞内に設けられ、該可撓性シールが、断面がほぼＵ字
形の第１の部分と、該Ｕ字形部分の対向する側部に沿っ
て逆方向に延びる一対の断面がほぼＵ字形の周縁部分と
を有するシール本体を含み、該周縁部分が、１つの面に
形成された空洞の内面と第１及び第２の面のうちの別の
１つの面とにそれぞれシール係合することを特徴とする
ガスタービンが、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
ル保持リングと、第１の面と軸方向に対向する第２の面
を有するシュラウドセグメントとを含み、第１及び第２
の面の１つが、該第１及び第２の面の別の１つに向かっ
てほぼ軸方向に開口する空洞を形成し、可撓性シールが
空洞内に設けられ、該可撓性シールが、断面がほぼＵ字
形の第１の部分と、該Ｕ字形部分の対向する側部に沿っ
て逆方向に延びる一対の断面がほぼＵ字形の周縁部分と
を有するシール本体を含み、該周縁部分が、１つの面に
形成された空洞の内面と第１及び第２の面のうちの別の
１つの面とにそれぞれシール係合することを特徴とする
ガスタービンが、提供される。
【０００８】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
ズル保持リングと、第１の面と軸方向に対向する環状の
第２の面を有する複数のタービンシュラウドセグメント
とを含み、第１及び第２の面の１つが、第１のシールの
半径方向外側位置において、該第１及び第２の面の別の
１つに向かってほぼ軸方向に開口する空洞を有し、可撓
性シールが空洞内に設けられ、該可撓性シールが、断面
がほぼＵ字形の第１の部分と、該Ｕ字形部分の対向する
側部に沿って逆方向に延びる一対の断面がほぼＵ字形の
周縁部分とを有するシール本体を含み、該周縁部分が、
１つの面に形成された空洞の内面と第１及び第２の面の
うちの別の１つの面とにそれぞれシール係合することを
特徴とするタービンが、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
ズル保持リングと、第１の面と軸方向に対向する環状の
第２の面を有する複数のタービンシュラウドセグメント
とを含み、第１及び第２の面の１つが、第１のシールの
半径方向外側位置において、該第１及び第２の面の別の
１つに向かってほぼ軸方向に開口する空洞を有し、可撓
性シールが空洞内に設けられ、該可撓性シールが、断面
がほぼＵ字形の第１の部分と、該Ｕ字形部分の対向する
側部に沿って逆方向に延びる一対の断面がほぼＵ字形の
周縁部分とを有するシール本体を含み、該周縁部分が、
１つの面に形成された空洞の内面と第１及び第２の面の
うちの別の１つの面とにそれぞれシール係合することを
特徴とするタービンが、提供される。
【０００９】
【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。圧縮機の吐出空
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。圧縮機の吐出空
気は、第１段の半径方向内側に位置する領域３７内にあ
ることが分かるであろう。
【００１０】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、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。
環状配列に配置されたシュラウドセグメント４３は、回
転可能なバケット、例えば第１段のバケット１６を取り
囲む。シュラウドセグメントは、ノズル保持リング４２
の向かい合っている軸方向に向いた面４８にシール係合
するように置かれた軸方向に向いた面４６（図２）を含
む。第１段ノズルの内バンド３８の半径方向内側に位置
するノズル支持リング４４は、内バンド３８に係合す
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、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。
環状配列に配置されたシュラウドセグメント４３は、回
転可能なバケット、例えば第１段のバケット１６を取り
囲む。シュラウドセグメントは、ノズル保持リング４２
の向かい合っている軸方向に向いた面４８にシール係合
するように置かれた軸方向に向いた面４６（図２）を含
む。第１段ノズルの内バンド３８の半径方向内側に位置
するノズル支持リング４４は、内バンド３８に係合す
る。
【００１１】しかしながら、前述したように、ノズル保
持リング４２とシュラウドセグメント４３とは、タービ
ン作動中に、軸方向に向かい合っているシール面４６と
４８との間に漏れギャップを形成しがちであり、それに
よってそのようなギャップを通り抜ける高圧領域から低
圧領域への漏れ流を生じる可能性がある。高温ガス通路
１４内へのそのような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よると、ノズル保持リ
ングとシュラウドセグメント４３との間をシールするた
めのシールが設けられる。全体を符号７０（図２）で表
したシールは、断面がほぼＵ字形の第１の部分７２と、
このＵ字形部分７２の対向する側部に沿って逆方向に延
びる、一対の断面がほぼＵ字形の周縁部分７４とを有す
るシール本体７１を含む。図３及び図４に示すようなシ
ール本体の自然状態において、これらのＵ字形周縁部分
の横方向外端は、主要Ｕ字形部分７２の横方向への広が
りを超えて外向きに延びる。シール本体７１は金属薄板
で形成されるのが好ましい。本発明の特定の実施形態に
おいては、一対の金属薄板プレート７６、７８が、例え
ば溶接により互いに固定されて、シール本体を形成す
る。
持リング４２とシュラウドセグメント４３とは、タービ
ン作動中に、軸方向に向かい合っているシール面４６と
４８との間に漏れギャップを形成しがちであり、それに
よってそのようなギャップを通り抜ける高圧領域から低
圧領域への漏れ流を生じる可能性がある。高温ガス通路
１４内へのそのような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よると、ノズル保持リ
ングとシュラウドセグメント４３との間をシールするた
めのシールが設けられる。全体を符号７０（図２）で表
したシールは、断面がほぼＵ字形の第１の部分７２と、
このＵ字形部分７２の対向する側部に沿って逆方向に延
びる、一対の断面がほぼＵ字形の周縁部分７４とを有す
るシール本体７１を含む。図３及び図４に示すようなシ
ール本体の自然状態において、これらのＵ字形周縁部分
の横方向外端は、主要Ｕ字形部分７２の横方向への広が
りを超えて外向きに延びる。シール本体７１は金属薄板
で形成されるのが好ましい。本発明の特定の実施形態に
おいては、一対の金属薄板プレート７６、７８が、例え
ば溶接により互いに固定されて、シール本体を形成す
る。
【００１２】更に図２を参照すると、シュラウドセグメ
ント４３及びノズル保持リング４２のシール面４６、４
８の１つには、シール７０を収容するための空洞８０が
設けられる。この空洞８０は、該空洞８０がノズル保持
リング４２の軸方向に対向するシール面４８に向かって
ほぼ軸方向に開口するように、シュラウドセグメント４
３に形成されるのが好ましい。空洞８０は、それぞれ底
面８２と半径方向に対向する面８４、８６とを含む。空
洞８０は、タービンロータの軸線の周りの弓形通路とし
て延び、かつ高温ガス通路１４の半径方向外側に位置す
る。従って、シール７０は、軸方向に対向する面４６、
４８を通過したあらゆる漏れ流が高温ガス通路１４の低
圧領域内に流入するのを実質的に排除するように配置さ
れる。
ント４３及びノズル保持リング４２のシール面４６、４
８の１つには、シール７０を収容するための空洞８０が
設けられる。この空洞８０は、該空洞８０がノズル保持
リング４２の軸方向に対向するシール面４８に向かって
ほぼ軸方向に開口するように、シュラウドセグメント４
３に形成されるのが好ましい。空洞８０は、それぞれ底
面８２と半径方向に対向する面８４、８６とを含む。空
洞８０は、タービンロータの軸線の周りの弓形通路とし
て延び、かつ高温ガス通路１４の半径方向外側に位置す
る。従って、シール７０は、軸方向に対向する面４６、
４８を通過したあらゆる漏れ流が高温ガス通路１４の低
圧領域内に流入するのを実質的に排除するように配置さ
れる。
【００１３】周縁シール部分７４は、使用時にはそれぞ
れ底面８２とシール面４８とに対してシール係合するよ
うに予荷重が加えられ又は付勢されているから、シール
７０は、取り付け時に先ず圧縮されなくてはならない。
さもなければ、図３及び図４に示したように、シール本
体７１が最初に空洞内に配置される時、周縁部分７４が
空洞８０から突出することになる。突出した周縁部分７
４は、保持リング上に引っ掛かったり、あるいは図４に
示すように、面４６、４８を合わせる時に全体が抜け落
ちたりする懼れがあることが分かるであろう。勿論この
ことは、このシールを無効なものにする。
れ底面８２とシール面４８とに対してシール係合するよ
うに予荷重が加えられ又は付勢されているから、シール
７０は、取り付け時に先ず圧縮されなくてはならない。
さもなければ、図３及び図４に示したように、シール本
体７１が最初に空洞内に配置される時、周縁部分７４が
空洞８０から突出することになる。突出した周縁部分７
４は、保持リング上に引っ掛かったり、あるいは図４に
示すように、面４６、４８を合わせる時に全体が抜け落
ちたりする懼れがあることが分かるであろう。勿論この
ことは、このシールを無効なものにする。
【００１４】シール７０を取り付けて該シールを有効な
ものとするために、先ず弓形の空洞８０がシュラウドセ
グメント４３の面４６に形成される。シール７０は、個
々のシュラウドセグメントの弓形長さを超える弓形長
さ、好ましくは９０°又は１８０°の長さに形成される
のが好ましく、従ってシュラウドセグメント間の接合部
を跨ぐ。シール本体を取り付けるために、シール本体は
先ず始めに、空洞８０内に挿入された時、該シール本体
を完全に空洞８０の範囲内に位置させることができるよ
うな形状に圧縮される。取り付け作業中にシール本体を
圧縮された状態に維持するための手段が設けられる。そ
のような手段としては、例えば各シール部の全長又は長
さの一部分の周りに設けられるラップ９２を含むことが
でき、このラップは、シールの両周縁部分７４を互いの
方向に向けて撓ませて、シール周縁部分の横幅とシール
のほぼＵ字形の部分７２の横幅の両方を減少させる。そ
のようなラップは、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）２９で構
成することができ、又シール部分の周りの連続したラッ
プであっても部分に分けられたラップであってもよい。
別の構成では、Ｌｅｘａｎ（商標）又はＵｌｔｅｍ（商
標）のような高強度プラスチックのクリップで、組立中
にシールを圧縮された状態に保持することができる。更
に別の構成では、空洞内に配置された時にシールの周縁
部にエポキシを塗布して、シールを圧縮された状態に維
持することができる。
ものとするために、先ず弓形の空洞８０がシュラウドセ
グメント４３の面４６に形成される。シール７０は、個
々のシュラウドセグメントの弓形長さを超える弓形長
さ、好ましくは９０°又は１８０°の長さに形成される
のが好ましく、従ってシュラウドセグメント間の接合部
を跨ぐ。シール本体を取り付けるために、シール本体は
先ず始めに、空洞８０内に挿入された時、該シール本体
を完全に空洞８０の範囲内に位置させることができるよ
うな形状に圧縮される。取り付け作業中にシール本体を
圧縮された状態に維持するための手段が設けられる。そ
のような手段としては、例えば各シール部の全長又は長
さの一部分の周りに設けられるラップ９２を含むことが
でき、このラップは、シールの両周縁部分７４を互いの
方向に向けて撓ませて、シール周縁部分の横幅とシール
のほぼＵ字形の部分７２の横幅の両方を減少させる。そ
のようなラップは、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）２９で構
成することができ、又シール部分の周りの連続したラッ
プであっても部分に分けられたラップであってもよい。
別の構成では、Ｌｅｘａｎ（商標）又はＵｌｔｅｍ（商
標）のような高強度プラスチックのクリップで、組立中
にシールを圧縮された状態に保持することができる。更
に別の構成では、空洞内に配置された時にシールの周縁
部にエポキシを塗布して、シールを圧縮された状態に維
持することができる。
【００１５】タービンが作動状態、すなわち高温度に達
すると、例えば１つ又は複数のラップ、又はエポキシの
ような保持手段は、シールをその圧縮された状態から解
放して、シールが横方向（軸方向）に拡張することを可
能にする。そのような拡張は、各周縁部分７４の表面部
分９０（図２）を空洞８０の底面８２とノズル保持リン
グ４２のシール面４８とに対して係合するように位置さ
せる。その結果、シールの周縁部分７４は、各面４６、
４８の相対運動又は該面間の１つ又はそれ以上のギャッ
プの開きに拘りなく、対向するシール面にシール係合す
るように付勢され又は予荷重が加えられた状態を維持す
る。このようにして良好なシール性能を有する金属対金
属の線接触が得られて、向かい合っている面４６、４８
を通過するあらゆる漏れ流が防止されることが分かるで
あろう。
すると、例えば１つ又は複数のラップ、又はエポキシの
ような保持手段は、シールをその圧縮された状態から解
放して、シールが横方向（軸方向）に拡張することを可
能にする。そのような拡張は、各周縁部分７４の表面部
分９０（図２）を空洞８０の底面８２とノズル保持リン
グ４２のシール面４８とに対して係合するように位置さ
せる。その結果、シールの周縁部分７４は、各面４６、
４８の相対運動又は該面間の１つ又はそれ以上のギャッ
プの開きに拘りなく、対向するシール面にシール係合す
るように付勢され又は予荷重が加えられた状態を維持す
る。このようにして良好なシール性能を有する金属対金
属の線接触が得られて、向かい合っている面４６、４８
を通過するあらゆる漏れ流が防止されることが分かるで
あろう。
【００１６】前述したように、シール７０は、シュラウ
ドセグメントの円周方向長さよりも大きい円周方向長さ
を有する９０°又は１８０°セグメントとして形成され
るのが好ましい。そうすることで、シールは、隣り合う
シュラウドセグメント間の接合部の間を跨ぐ。従ってシ
ール７０は、シュラウドセグメント間の接合部における
あらゆる漏れ通路をシールする。
ドセグメントの円周方向長さよりも大きい円周方向長さ
を有する９０°又は１８０°セグメントとして形成され
るのが好ましい。そうすることで、シールは、隣り合う
シュラウドセグメント間の接合部の間を跨ぐ。従ってシ
ール７０は、シュラウドセグメント間の接合部における
あらゆる漏れ通路をシールする。
【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】 本発明の好ましい実施形態に従って構成され
たシールの配置を示すガスタービンの一部の概略破断側
面図。
たシールの配置を示すガスタービンの一部の概略破断側
面図。
【図２】 ガスタービン第１段のノズル保持リングとシ
ュラウドセグメントとの間をシールする位置にあるシー
ルを示す拡大断面図。
ュラウドセグメントとの間をシールする位置にあるシー
ルを示す拡大断面図。
【図３】 圧縮されていない状態におけるシールの取り
付けを阻止又は不可能にすることになる、本発明の圧縮
されていない状態におけるシールの概略図。
付けを阻止又は不可能にすることになる、本発明の圧縮
されていない状態におけるシールの概略図。
【図４】 圧縮されていない状態におけるシールの取り
付けを阻止又は不可能にすることになる、圧縮されてい
ない状態における本発明のシールの概略図。
付けを阻止又は不可能にすることになる、圧縮されてい
ない状態における本発明のシールの概略図。
【図５】 シールのタービン内への取り付け前又は取り
付け時に圧縮された状態にある、本発明のシールの破断
斜視図。
付け時に圧縮された状態にある、本発明のシールの破断
斜視図。
１４ 環状高温ガス通路
１６ 第１段バケット
２０ 第１段ステータ羽根
４０ 外バンド
４２ ノズル保持リング
４３ シュラウドセグメント
４６ シュラウドセグメントの第２の面
４８ ノズル保持リングの第１の面
７０ シール
７１ シール本体
７２ Ｕ字形部分
７４ 周縁部分
７６、７８ 金属薄板プレート
８０ 空洞
８２ 空洞８０の底面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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、15ティーエイチ・ストリート、2238番
(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 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
(72)発明者 ゲイル・ホッブス・ゲッツェ
アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、
グリーンビル、ノースブルック・ウェイ、
104番
(72)発明者 ブライアン・ピーター・アーネス
アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、
シンプソンビル、バックラー・コート、
201番
(72)発明者 ジョン・エリントン・グリーン
アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、
シンプソンビル、レインジャー・コート、
104番
(72)発明者 ウェイ−ミン・チー
アメリカ合衆国、カリフォルニア州、フレ
モント、フォンテンブロー・パーク・レー
ン、42836番
Ｆターム(参考） 3G002 GA05 GA18 HA01 HA12
Claims (10)
- 【請求項１】 ほぼ軸方向に向いた第１の面（４８）を
有するタービンノズル保持リング（４２）と、 前記第１の面と軸方向に対向する第２の面（４６）を有
するシュラウドセグメント（４３）と、を含み、 前記第１及び第２の面の１つが、該第１及び第２の面の
別の１つに向かってほぼ軸方向に開口する空洞（８０）
を形成し、 可撓性シール（７０）が前記空洞内に設けられ、該可撓
性シールが、断面がほぼＵ字形の第１の部分（７２）
と、該Ｕ字形部分の対向する側部に沿って逆方向に延び
る一対の断面がほぼＵ字形の周縁部分（７４）とを有す
るシール本体（７１）を含み、前記周縁部分が、前記１
つの面に形成された前記空洞の内面（８２）と前記第１
及び第２の面のうちの前記別の１つの面とにそれぞれシ
ール係合する、ことを特徴とするガスタービン。 - 【請求項２】 前記空洞（８０）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に記載のガスタービン。 - 【請求項３】 前記シール本体（７１）が金属薄板を含
むことを特徴とする、請求項１に記載のガスタービン。 - 【請求項４】 前記シール本体が、互いに固定された一
対の金属薄板プレート（７６、７８）を含むことを特徴
とする、請求項１に記載のガスタービン。 - 【請求項５】 前記シール本体（７１）が、前記周縁部
分（７４）が前記空洞の内面と前記第１及び第２の面の
うちの前記別の１つの面とそれぞれシール係合を維持す
るように付勢されていることを特徴とする、請求項１に
記載のガスタービン。 - 【請求項６】 前記シール本体が、互いに固定された一
対の金属薄板プレート（７６、７８）を含み、また前記
シール本体が、前記周縁部分が前記空洞の内面と前記第
１及び第２の面のうちの前記別の１つの面とシール係合
を維持するように付勢されていることを特徴とする、請
求項１に記載のガスタービン。 - 【請求項７】 前記シール本体が完全に前記空洞内に位
置するように、前記シール本体を圧縮された状態で前記
空洞内に解放可能に保持するための手段（４２）を含
み、該保持手段が、該タービンの作動状態に応答して、
前記シール本体の前記圧縮された状態からの解放を可能
にすることを特徴とする、請求項１に記載のガスタービ
ン。 - 【請求項８】 前記保持手段が、前記シール本体の周り
のラップを含むことを特徴とする、請求項７に記載のガ
スタービン。 - 【請求項９】 前記保持手段が、前記シール本体を前記
空洞内で前記圧縮された状態に一時的に維持するエポキ
シを含むことを特徴とする、請求項７に記載のガスター
ビン。 - 【請求項１０】 ほぼ軸方向に向いた第１の面（４８）
を有するタービンノズル保持リング（４２）と、 前記第１の面と軸方向に対向する環状の第２の面（４
６）を有する複数のタービンシュラウドセグメント（４
３）と、を含み、 前記第１及び第２の面の１つが、第１のシールの半径方
向外側位置において、前記第１及び第２の面の別の１つ
に向かってほぼ軸方向に開口する空洞（８０）を有し、 可撓性シール（７０）が前記空洞内に設けられ、該可撓
性シールが、断面がほぼＵ字形の第１の部分と、該Ｕ字
形部分の対向する側部に沿って逆方向に延びる一対の断
面がほぼＵ字形の周縁部分（７４）とを有するシール本
体（７１）を含み、前記周縁部分が、前記１つの面に形
成された前記空洞の内面と前記第１及び第２の面のうち
の前記別の１つの面とにそれぞれシール係合する、こと
を特徴とするタービン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/028,928 US6659472B2 (en) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | Seal for gas turbine nozzle and shroud interface |
| US10/028928 | 2001-12-28 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003227355A true JP2003227355A (ja) | 2003-08-15 |
| JP2003227355A5 JP2003227355A5 (ja) | 2006-02-23 |
| JP4139213B2 JP4139213B2 (ja) | 2008-08-27 |
Family
ID=21846273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002379701A Expired - Fee Related JP4139213B2 (ja) | 2001-12-28 | 2002-12-27 | 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 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6659472B2 (ja) |
| EP (1) | EP1327748B1 (ja) |
| JP (1) | JP4139213B2 (ja) |
| KR (1) | KR100681560B1 (ja) |
| DE (1) | DE60208870T2 (ja) |
Cited By (1)
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