JPH0646003B2 - ガスタ−ビンのシ−ル構造 - Google Patents

ガスタ−ビンのシ−ル構造

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JPH0646003B2
JPH0646003B2 JP59035861A JP3586184A JPH0646003B2 JP H0646003 B2 JPH0646003 B2 JP H0646003B2 JP 59035861 A JP59035861 A JP 59035861A JP 3586184 A JP3586184 A JP 3586184A JP H0646003 B2 JPH0646003 B2 JP H0646003B2
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    • 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
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/025—Seal clearance control; Floating assembly; Adaptation means to differential thermal dilatations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/16—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンに係り、更に詳細には多段ガスタ
ービンに於て先端シール及び段間シールの間隙を制御す
ることに係る。
シール間隙を航空機の全飛行範囲に亙り適正に維持する
ことは困難である。例えば巡航時に出力が低減される場
合の如く、エーロフォイルの熱収縮により間隙が増大さ
れ、またタービンの効率が低下される。このことは先端
シール及びインナ支持体がフローティングマウントに対
向してケースに取付けられている場合に特に顕著であ
る。エンジンの全ての運転条件下に於て間隙をできるだ
け小さい値に維持し、またシール間隙が過剰であること
に起因して発生する損失を低減するよう間隙を適正な値
に維持することが望ましい。
本発明の目的は、エンジンの運転条件の変化により生じ
るベーンの長さの熱的変化によりシールの間隙が制御さ
れるよう構成されたガスタービンのシール構造を提供す
ることである。
本発明の他の一つの目的は、シールの間隙を制御すべく
ロータシールと共働するケースにより支持されたシール
を提供することである。
本発明によれば、多段ロータの内方部分はロータ内に配
置されたスリーブ及びロータのディスク間に延在するシ
ールスリーブにより郭定された室内に収容されている。
またロータ内に配置されたスリーブはそのスリーブの半
径方向内方に加圧されるコンパートメントを郭定してい
る。該コンパートメントよりの冷却流体は、一列のステ
ータベーンの内端により担持されたアウタシール面とロ
ータにより担持された内方へ延在するシールディスクと
よりなるシールを通過することにより、前記室内へ流入
する。このシールの間隙はベーンの温度の変化によって
変化するので、冷却流体の流量はタービンの運転状態に
適合するよう変化される。特にエンジンの出力が全出力
状態より巡航出力状態に低減される場合には、ベーンの
温度が低下しベーンが収縮するので、シールの間隙が減
小し、これによりロータへ流れる冷却流体の流量が減小
する。かくしてロータのディスクに対する冷却効果が低
減され、これにより数列のベーンとロータ構造体との間
に配置された段間ロータシールの間隙が低減される。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
添付の図に於て、タービンのケース２は数列のベーン
４、６、８を支持しており、ベーン４の列は多段タービ
ンの入口段である。
各列のベーンの間には、それぞれ環状のディスク１８、
２０、２２により担持された数列のブレード１２、１
４、１６が配置されており、ディスク１８、２０、２２
は各ディスクのブレードが設けられた側とは反対の側に
設けられた互に共働するフランジ２４により互に接続さ
れてロータを構成している。第一のロータディスク１８
の上流側にはフランジ２６が設けられており、該フラン
ジはロータを貫通して延在するスリーブ２８の上流側端
部に固定され且これを支持しており、スリーブ２８の他
端はロータコーン３０に固定されている。スリーブ２８
はそれとロータフランジ２４との間に室３１を郭定して
おり、該室３１にはロータを冷却する冷却流体が流れる
ようになっている。スリーブ２８の半径方向内方にはコ
ンパートメント３２が郭定されており、該コンパートメ
ントはタービンを冷却するために使用される冷却流体に
て加圧されている。フランジ２４より半径方向外方には
シールスリーブ３４が配置されており、該スリーブは隣
接するロータディスク間に延在しており、その外面にシ
ールリブ３６を担持している。シールリブ３６はステー
タベーン６及び８の内端により担持されたシールスリー
ブ３８と共働するようになっている。室３１よりの冷却
空気はフランジ２４に設けられた孔４０及びシールスリ
ーブ３４に設けられた孔４２を通過し、シールスリーブ
３４により担持されたフランジ４４によりロータディス
クの表面上へ導かれるようになっている。シールスリー
ブ３４はディスク１８及び２０の互いに対向する面に設
けられたフランジ４５によりこれらのディスクの間に支
持されている。
入口ベーン４の列は各ベーンの内端にシールリング４６
を担持しており、該シールリングはフランジ２６及びこ
れと共働するスリーブ２８により担持されたシール部材
４８と共働するようになっている。シール部材４８は断
面Ｈ形をなしており、互に軸線方向に隔置された二つの
環状シールディスク５０を有している。シールディスク
５０はシールリング４６上に固定された円筒形のインナ
シール部材５４と共働するシール要素５２をその外周縁
に担持している。またシール部材４８はシールディスク
５０の内周縁にシールフィン５６を担持しており、該シ
ールフィンは半径方向外方へ面するシール部材５８と共
働するようになっている。これら二つのシールディスク
５０の間の空間は、一方のシールディスク５０及び互に
共働するフランジ２６及びスリーブ２８のそれぞれに設
けられた互にオーバラップするフランジ６１及び６２に
設けられた複数個の孔６０を経て室３１と連通してい
る。
シール部材４８は互に対向するシール部材５４及び５８
の間に配置されているので、タービンベーンが加熱され
ると、シール部材５８との間の間隙が増大し、これと同
時にシール部材５４に隣接する空間が減小する。また例
えば全出力状態より巡航出力状態に出力が低減される場
合の如く、タービンの出力が低減されてベーンの温度が
低下すると、シール部材４８とシール部材５８との間の
間隙が減小し、シール部材４８とシール部材５４との間
の間隙が増大する。シール部材５８との間の間隙が減小
すると室３１へ至る冷却流体の流量が減小する。
シールディスク５０の内端に於けるシール間の間隔は冷
却流体をロータへ導く制御された通路としての機能を果
し、コンパートメント３２よりの冷却流体は下流側のシ
ールディスク５０とシール部材５８との間を経て二つの
ディスク間に流入し、孔６０を経て室３１内へ流入し、
これによりロータディスクの内端部の周りを流れた後孔
４０及び４２を通過し、ロータディスクを冷却すべくロ
ータディスクの表面上へ導かれる。
従って本発明によれば、全出力状態より巡航出力状態へ
出力が低減される場合の如く出力の低減によりタービン
の温度が低下すると、シールディスクの内端に於ける間
隙が減小し、室３１内へ流入する冷却流体の流量が低減
され、その結果タービンディスクの冷却度合が低減され
る。従って上述の如き場合にはタービンディスクはさほ
ど冷却されないので、シールフィン３６とこれと共働す
るシールスリーブ３８との間に存在する間隙は実質的に
一定に、更には低減され、これによりこの点に於ける冷
却流体の漏洩が最小限に抑えられる。タービンディスク
の冷却度合が低減されると、タービンブレード１２の先
端に設けられた先端シール６３はこれを囲繞するケース
構造体６５により近接した状態に維持され、これにより
先端シールの間隙が低減され、またこれらのシールを通
過する冷却空気の損失が低減される。このことにより低
出力時に於けるエンジンの効率が更に一層改善される。
上流側のシールディスク及びシールリング４６の半径方
向に延在する部分は、シールディスクの内端に於ける間
隙の如何に拘らず、最少限度量の冷却流体が貫流するこ
とを許す互に整合された直径の小さい孔６４及び６６を
有していて良い。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
添付の図は本発明を組込まれたタービンの軸線方向部分
断面図である。 ２……ケース，４、６、８……ベーン，１２、１４、１
６……ブレード，１８、２０、２２……ディスク，２
４、２６……フランジ，２８……スリーブ，３０……ロ
ータコーン，３１……室，３２……コンパートメント，
３４……シールスリーブ，３６……シールリブ，３８…
…シールスリーブ，４０、４２……孔，４４……フラン
ジ，４６……シールリング，４８……シール部材，５０
……シールディスク，５２……シール要素，５４……シ
ール部材，５６……シールフィン，５８……シール部
材，６０……孔，６１、６２……フランジ，６３……先
端シール，６４……孔，６５……ケース構造体，６６…
…孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ロータディスク（１８、２０、２２）を含
    むロータと前記ロータディスクの間に配置されたステー
    タベーン列（４、６、８）とを有するガスタービンエン
    ジンに於けるシール構造にして、 前記ロータディスク間に延在し、前記ロータディスクに
    設けられたフランジにより支持され、外周縁にシール要
    素（３６）を有するシールスリーブ（３４）と、 端部ロータディスク（１８）に担持され、少なくとも一
    つの径方向内方に延在するシールディスク（５０）を有
    するシール部材（４８）と、 前記端部ロータディスクに隣接した端部ステータベーン
    列（４）の内端に担持され、前記シールディスクと共働
    する外向きのシール面を有するシールリング（４６）
    と、 前記シール部材（４８）より前記ロータを貫通して軸方
    向に延在し、前記シール部材（４８）及び前記シールス
    リーブ（３４）と共働して前記ロータディスクの内方部
    分を収容する室（３１）を郭定し、更にその径方向内方
    に前記ロータを冷却する冷却流体のための加圧されたコ
    ンパートメント（３２）を郭定するスリーブ（２８）
    と、を含み、 前記シールディスク（５０）及び前記シールリング（４
    ６）の前記シール面は共働して前記コンパートメント
    （３２）から前記室（３１）への冷却流体の流れのため
    の間隙を郭定し、前記間隙はタービンの出力の低減に起
    因するステータベーンの熱的収縮により減少して前記コ
    ンパートメントから前記室への冷却流体の流量を低減す
    るよう構成されていることを特徴とするシール構造。
JP59035861A 1983-03-30 1984-02-27 ガスタ−ビンのシ−ル構造 Expired - Lifetime JPH0646003B2 (ja)

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US06/480,519 US4541775A (en) 1983-03-30 1983-03-30 Clearance control in turbine seals
US480519 1983-03-30

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JPS59180008A JPS59180008A (ja) 1984-10-12
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GB (1) GB2137283B (ja)

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