KR100473751B1 - Gas turbine engine shroud seals - Google Patents

Gas turbine engine shroud seals Download PDF

Info

Publication number
KR100473751B1
KR100473751B1 KR10-1998-0709345A KR19980709345A KR100473751B1 KR 100473751 B1 KR100473751 B1 KR 100473751B1 KR 19980709345 A KR19980709345 A KR 19980709345A KR 100473751 B1 KR100473751 B1 KR 100473751B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
seal
shroud
axial
radial
engine
Prior art date
Application number
KR10-1998-0709345A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20000015796A (en
Inventor
안토니오 피지
제임스 씨 크론
Original Assignee
프랫 앤드 휘트니 캐나다 인코포레이티드
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프랫 앤드 휘트니 캐나다 인코포레이티드 filed Critical 프랫 앤드 휘트니 캐나다 인코포레이티드
Priority to KR10-1998-0709345A priority Critical patent/KR100473751B1/en
Publication of KR20000015796A publication Critical patent/KR20000015796A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100473751B1 publication Critical patent/KR100473751B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0887Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing the sealing effect being obtained by elastic deformation of the packing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005Sealing means between non relatively rotating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246Fastening of diaphragms or stator-rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/11Shroud seal segments

Abstract

터빈 블레이드 팁 슈라우드의 시일 조립체는 각 슈라우드 세그먼트의 단부 벽내에 형성된 홈에 끼워맞추기에 적합한 축방향 요소 및 수직 요소를 갖는 일체형 절곡 금속층 상호 세그먼트 시일을 포함한다. 슈라우드 세그먼트는 플랫폼과 방사 방향 연장 리브를 구비하며, 상기 시일은 축방향 요소와 방사방향 요소를 시일에 제공하는 홈내에 꼭맞게 끼워맞춤된다. 또한, 슈라우드와 장착 구조체 사이의 결합부에 링 시일이 제공되며, 상기 장착 구조체에는 "L"자 형상 단면을 갖는 환상 틈새가 형성되고, 상기 링 시일은 "C"자 형상을 가지며, "C"자의 레그중 하나는 "L"자 형상 틈새의 축방향 요소내에 연장된다. 상기 레그는 파형 패턴을 갖되, 상기 파형 패턴의 피크부는 결합부에 가스 시일을 형성시키기 위해 틈새의 축방향 요소의 대향 방사방향 벽과 접촉한다.The seal assembly of the turbine blade tip shroud comprises an integrally bent metal layer intersegment seal having axial and vertical elements suitable for fitting into grooves formed in the end walls of each shroud segment. The shroud segment has a platform and radially extending ribs, the seal fits snugly in a groove that provides the seal with axial and radial elements. In addition, a ring seal is provided at an engagement portion between the shroud and the mounting structure, wherein the mounting structure is formed with an annular clearance having an “L” shaped cross section, the ring seal having a “C” shaped shape, and “C” One of the legs of the ruler extends in the axial element of the "L" shaped gap. The legs have a corrugated pattern wherein the peaks of the corrugated pattern contact the opposite radial walls of the axial element of the gap to form a gas seal at the joint.

Description

가스 터빈 엔진 슈라우드 시일 {GAS TURBINE ENGINE SHROUD SEALS}Gas Turbine Engine Shroud Seals {GAS TURBINE ENGINE SHROUD SEALS}

본 발명은 가스 터빈 엔진에 관한 것이며, 특히 터빈 블레이드를 둘러싼 케이싱내의 냉각 유체의 누출을 감소시키기 위한 터빈 블레이드 슈라우드 시일(turbine blade shroud seal)에 관한 것이다.The present invention relates to a gas turbine engine, and more particularly to a turbine blade shroud seal for reducing the leakage of cooling fluid in the casing surrounding the turbine blades.

터빈 블레이드의 팁(tip)을 둘러싼 환상 슈라우드의 밀봉 성능을 개선시키려는 시도가 많이 있었다. 엔진 케이싱은 항공기 엔진의 터빈 섹션을 둘러싸며, 또 케이싱 내의 냉각 가스를 슈라우드 자체와 같은 각종 요소에 전달하도록 구성된다. 케이싱과 동심형인 엔진의 터빈 섹션은 초고온 가스의 경로에 있다. 주변 케이싱 구조체는 비교적 저온으로 유지되는 것이 바람직하다.Many attempts have been made to improve the sealing performance of the annular shroud surrounding the tip of the turbine blade. The engine casing surrounds the turbine section of the aircraft engine and is configured to deliver cooling gas in the casing to various elements such as the shroud itself. The turbine section of the engine, concentric with the casing, is in the path of very hot gases. The peripheral casing structure is preferably kept at a relatively low temperature.

터빈 블리이트 팁의 환상 슈라우드는 원주방향으로 분할되는 것이 통상적이다. 슈라우드 세그먼트의 단부 사이에 형성된 틈새에서 가스 누출을 방지하기 위해 시일이 필요하다. 1988년 8월 30일자 허여된 클레빈저(Clevenger) 등의 미국 특허 제 4,767,260 호와, 1992년 10월 27일자 허여된 딕슨(Dixon) 등의 미국 특허 제 5,158,430 호에는 베인 조립체의 플랫폼 사이에 배치된 페더 시일(feather seal)의 변형이 개시되어 있다. 1986년 3월 4일자 샌디 2세(Sandy, Jr.) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,573,866 호에는 블레이드 팁 슈라우드의 단부 사이의 방사 방향 평면에 있는 페더 시일이 개시되어 있다. 1994년 6월 7일자 베일리(Bailey)등에게 허여된 미국 특허 제 5,318,402 호에는 슈라우드와 페더 시일을 함께 결합시키는 원주방향 스페이서 밴드와 스플라인 또는 페더 시일이 개시되어 있다.The annular shroud of the turbine bleed tip is typically divided circumferentially. A seal is needed to prevent gas leakage in the gaps formed between the ends of the shroud segments. U.S. Patent No. 4,767,260 to Clevenger et al., Issued August 30, 1988, and U.S. Patent No. 5,158,430 to Dixon et al., Issued October 27, 1992, are disposed between the platform of the vane assembly. Deformation of feather seals is disclosed. US Patent No. 4,573,866, issued to Sandy, Jr., et al., March 4, 1986, discloses a feather seal in the radial plane between the ends of the blade tip shrouds. U.S. Patent No. 5,318,402 to Bailey et al., June 7, 1994, discloses a circumferential spacer band and a spline or feather seal that couples the shroud and the feather seal together.

또한, 상이한 슈라우드와 케이싱의 형태에 대해 상이한 밀봉 링이 필요하다. 예를 들면, 축방향 요소를 구비한 홈을 갖는 분할 결합부(split joint)를 포함하는 형태에 있어서, "C"자형 링을 사용하는 것이 통상적이다. 미국 특허 제 4,537,866호에 있어서는, 벨로우즈형 링(bellows type ring)이 그러한 홈에 이용되고 있다. 그러한 링 시일이 우수한 밀봉 품질을 제공하기는 하지만, 그의 방사방향 단면으로 인해 압축시에 굳어지는 경향이 있으므로, 엔진 유지중에 용이하게 교체할 수 없다. 실제로, 그러한 시일을 교체하기 위해서 특수 공구가 필요할 수도 있다.In addition, different sealing rings are needed for different shrouds and casing types. For example, in the form of split joints with grooves with axial elements, it is common to use "C" shaped rings. In US Pat. No. 4,537,866, bellows type rings are used for such grooves. Although such ring seals provide good sealing quality, they tend to harden on compression due to their radial cross-section, so they cannot be easily replaced during engine maintenance. Indeed, special tools may be needed to replace such seals.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 부분 전개 사시도,1 is a partially exploded perspective view showing an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1에 도시된 세부의 정면도,2 is a front view of the detail shown in FIG.

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 부분 단면 사시도,3 is a partial cross-sectional perspective view of another embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 세부를 도시하는 가스 터빈 엔진의 터빈 섹션의 축방향 단면도,4 is an axial sectional view of a turbine section of a gas turbine engine showing details of the present invention;

도 5는 도 4와 동일한 평면에서 도 4의 세부를 도시한 확대 부분 단면도.FIG. 5 is an enlarged fragmentary sectional view of the detail of FIG. 4 in the same plane as FIG. 4; FIG.

본 발명의 목적은 축방향 요소와 방사방향 요소를 갖는 유형의 개선된 상호 슈라우드 세그먼트 시일에 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an improved mutual shroud segment seal of the type having an axial element and a radial element.

본 발명의 다른 목적은 고온 가스 경로내로 냉각 기체의 누출을 줄이기 위해 원주방향 슈라우드 세그먼트의 단부 사이에 형성된 틈새를 밀봉하기 위한 간단한 일체형 시트 시일(one-piece sheet seal)을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a simple one-piece sheet seal for sealing the gap formed between the ends of the circumferential shroud segments to reduce the leakage of cooling gas into the hot gas path.

본 발명의 또 다른 목적은 축방향 요소를 갖는 환상 틈새가 형성된 환상 결합부를 밀봉하기 위한 링 시일(ring seal)을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a ring seal for sealing an annular engagement portion with an annular clearance having an axial element.

본 발명의 또 다른 목적은 용이한 설치를 위해 방사방향으로 쉽게 압축될 수 있는 터빈 블레이드 팁 슈라우드 조립체의 개선된 밀봉 구조체를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide an improved sealing structure of a turbine blade tip shroud assembly that can be easily compressed radially for ease of installation.

본 발명의 또 다른 목적은 박판으로 형성된 링 시일을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a ring seal formed from a thin plate.

본 발명에 따른 구조체는 가스 터빈 엔진의 터빈 블레이드 팁 슈라우드용 시일을 포함하는바, 슈라우드는 축방향으로 지향된 고온 가스 경로와 상기 슈라우드와 외측 케이싱 사이에 형성된 동심형 냉각 가스 도관 사이에 배치되며, 상기 슈라우드는 원주방향으로 배열된 다수의 세그먼트를 포함하고 있고, 상기 각각의 슈라우드 세그먼트는 축방향 플랫폼(platform)과 상기 플랫폼으로부터 연장된 적어도 하나의 방사방향 리브(rib)를 구비하며, 상기 슈라우드 세그먼트는 벽과 홈을 구비하고, 상기 홈은 플랫폼에 대응하는 단부 벽부와 리브에 대응하는 단부 벽부에 형성되고, 상기 시일은 상기 시일의 일부분이 축방향 요소를 가지고 또 상기 시일의 다른 부분이 방사방향 요소를 가지도록 단부 벽내의 연속 홈의 형태로 형성된 일체형 시트 부재(one-piece sheet member)를 포함한다.The structure according to the invention comprises a seal for a turbine blade tip shroud of a gas turbine engine, wherein the shroud is disposed between an axially oriented hot gas path and a concentric cooling gas conduit formed between the shroud and the outer casing, The shroud comprises a plurality of segments arranged circumferentially, each shroud segment having an axial platform and at least one radial rib extending from the platform, the shroud segment Has a wall and a groove, the groove being formed in an end wall portion corresponding to the platform and an end wall portion corresponding to the rib, wherein the seal has a portion of the seal having an axial element and another portion of the seal radially. A one-piece shee formed in the form of a continuous groove in the end wall to have an element t member).

본 발명의 보다 특별한 실시예에 있어서, 시일을 형성하는 시트의 수직 요소는 그 수직 요소가 방사방향 리브의 벽에 형성된 홈내에 마찰 결합을 제공하는 탄성 부재가 되도록 중첩된다.In a more particular embodiment of the invention, the vertical elements of the sheet forming the seal are superimposed so that the vertical elements are elastic members that provide frictional engagement in the grooves formed in the walls of the radial ribs.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 가스 터빈 엔진에 링 시일(ring seal)이 제공된다. 상기 링 시일은 환상 틈새에 축방향 요소가 형성될 때 2개의 환상 엔진 부품 사이의 결합부를 밀봉하고, 상기 축방향 틈새는 이격된 방사방향 벽을 구비하며, 상기 링 시일은 파형부를 포함하는 축방향 부분을 구비하고, 상기 파형부의 하나의 피크부는 이격 벽중 하나와 접촉하고 상기 파형부의 다른 하나의 피크부는 틈새의 다른 하나의 이격 벽과 접촉함으로써, 상기 틈새가 결합부의 양측면상에 흐르는 기체에 의한 누출에 대항하여 밀봉되고, 상기 파형부는 시일을 방사방향으로 용이하게 압축시키기에 충분한 각도로 대응한다.In another embodiment of the present invention, a ring seal is provided to the gas turbine engine. The ring seal seals the joint between two annular engine parts when an axial element is formed in the annular gap, the axial gap having a spaced radial wall, the ring seal comprising an undulation Having a portion, wherein one peak portion of the corrugation portion is in contact with one of the separation walls and the other peak portion of the corrugation portion is in contact with the other spaced walls of the gap, such that the gap leaks by gas flowing on both sides of the coupling portion. Sealed against, the corrugation portion corresponding at an angle sufficient to easily compress the seal in the radial direction.

본 발명의 보다 특별한 실시예에 있어서, 가스 터빈 엔진의 터빈 블레이드 팁 슈라우드용 링 시일이 제공된다. 상기 슈라우드는 축방향으로 지향된 고온 가스 경로와 슈라우드와 외측 케이싱 사이에 형성된 동심형 냉각 가스 도관 사이에 배치되며, 슈라우드는 축방향으로 연장된 플랫폼을 구비함과 아울러 적어도 리브는 그로부터 케이싱상의 장착 수단에 결합될 수 있도록 방사방향으로 연장된다. 환상 틈새는 슈라우드와 케이싱의 장착 수단 사이에 형성된 축방향 요소를 구비하고, 상기 환상 틈새는 슈라우드와 장착 수단상에 형성된 대향된 방사반향 이격 벽을 구비함으로써, 링 시일은 "C"자형 부분을 가지며, 상기 "C"자형 부분의 레그는 "C"자형 부분이 축방향 레그보다 큰 방사방향 크기를 갖도록 축방향으로 연장되고, "C"자형 부분은 틈새의 방사방향 요소에 배치되며 상기 틈새의 방사방향 크기보다 작은 방사방향 크기를 가지며, 링 시일의 레그는 반복 피크부를 갖는 파형 패턴을 포함하고, 상기 피크부는 환상 틈새의 대향된 방사방향 이격 벽과 접촉하여 냉각 가스 흐름의 누출을 방지하기 위해 슈라우드와 장착 수단 사이의 결합부에 가스 시일(gas seal)을 제공하며, 상기 파형 패턴은 시일을 방사방향으로 용이하게 압축시키기에 충분한 각도로 대응한다.In a more particular embodiment of the invention, a ring seal for a turbine blade tip shroud of a gas turbine engine is provided. The shroud is disposed between an axially directed hot gas path and a concentric cooling gas conduit formed between the shroud and the outer casing, the shroud having an axially extending platform, at least the ribs from which the mounting means on the casing. Extend radially to be coupled to the The annular clearance has an axial element formed between the shroud and the mounting means of the casing, the annular clearance having opposing radially spaced walls formed on the shroud and the mounting means, so that the ring seal has a "C" shaped portion. The leg of the "C" shaped portion extends axially such that the "C" shaped portion has a radial size larger than the axial leg, and the "C" shaped portion is disposed in the radial element of the gap and radiates the gap. It has a radial size smaller than the directional size, and the leg of the ring seal includes a wavy pattern having repeating peaks, the peaks contacting opposite radially spaced walls of the annular clearance to prevent leakage of the cooling gas flow. And a gas seal at the joint between the mounting means and the mounting means, wherein the corrugated pattern is angled enough to easily compress the seal in the radial direction. It corresponds to.

본 발명의 특성을 대체적으로 설명하였으며, 지금부터 예시를 통하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 도시하는 첨부된 도면을 참조할 것이다.The nature of the invention has been described in general and will now be described with reference to the accompanying drawings showing preferred embodiments of the invention by way of example.

첨부된 도면중 특히 도 1 및 도 2를 참조하면, 엔진(10)에 사용하기 위한 전형적인 터빈 블레이드 슈라우드(12)가 도시되어 있다. 이러한 슈라우드(12)는 터빈 블레이드(38)가 장착되는 로터와 원주방향 및 동심형으로 배열되는 다수의 세그먼트(12a...12n)를 포함한다(도 1 및 도 4 참조).1 and 2 of the accompanying drawings, there is shown a typical turbine blade shroud 12 for use in the engine 10. This shroud 12 comprises a rotor on which the turbine blade 38 is mounted and a plurality of segments 12a ... 12n arranged circumferentially and concentrically (see FIGS. 1 and 4).

도 1의 슈라우드 세그먼트(12)는 축방향 요소를 갖는 본질적으로는 환상 평판형 부재로 이루어진 플랫폼(14)과, 플랜지(20, 22)를 각각 구비한 한쌍의 직립 리브(upstanding ribs)(16, 18)를 포함한다. 리브(16, 18) 및 각각의 플랜지(20, 22)는 슈라우드 플랫폼(14)을 지지할 뿐만아니라 냉각 공기 통로 및 챔버를 규정하도록 작용한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 플랜지(20, 22)는 슈라우드를 후술하는 바와 같이 엔진 케이싱(32) 및 장착 구조체(36)내에 장착하는 것을 돕는 역할을 한다. 엔진 케이싱(32)의 벽(34)에는 지지 구조체와 케이싱(32) 사이의 공간에 냉각 공기를 유입시키는 것을 허용하는 배출 개구부(vent opening)(33)가 제공될 수도 있다. 또한, 냉각 공기를 슈라우드(12)와 지지 구조체(36) 사이에 형성된 환상 채널(35)에 유입시키기 위해서 지지 구조체(36)에 통풍 개구부(ventilation openings)(31)가 제공된다. 마지막으로, 슈라우드(12)내의 구멍(37)은 이러한 냉각 공기를 고온 가스 경로내로 배출시킨다.The shroud segment 12 of FIG. 1 comprises a platform 14 consisting essentially of an annular flat member having an axial element, and a pair of upstanding ribs 16 each having flanges 20, 22. 18). Ribs 16 and 18 and respective flanges 20 and 22 support the shroud platform 14 as well as serve to define cooling air passages and chambers. In addition, as shown in FIG. 4, the flanges 20, 22 serve to mount the shrouds in the engine casing 32 and the mounting structure 36 as described below. The wall 34 of the engine casing 32 may be provided with a vent opening 33 that allows the introduction of cooling air into the space between the support structure and the casing 32. Ventilation openings 31 are also provided in the support structure 36 to introduce cooling air into the annular channel 35 formed between the shroud 12 and the support structure 36. Finally, a hole 37 in the shroud 12 discharges this cooling air into the hot gas path.

세그먼트의 상호 시일을 제공하기 위해서, 각 슈라우드 세그먼트(12)의 단부벽에 연속 홈(26)이 제공된다. 상기 연속 홈(26)은 리브(16, 18)와 각각 대응하는 축방향 요소(26b) 및 방사방향 요소(26a, 26c)를 포함한다. 시일(24)은 플랫폼(14)과 대응하는 직립 요소(28, 30) 및 수평 부재(25, 27)를 제공하기 위해 절곡된 내열 합금의 시트(24)로 이루어진다. 물론, 상기 시일은 임의의 적절한 내열 재료로부터 압출되거나 성형될 수 있다. In order to provide mutual sealing of the segments, continuous grooves 26 are provided in the end walls of each shroud segment 12. The continuous groove 26 includes ribs 16, 18 and corresponding axial elements 26b and radial elements 26a, 26c, respectively. The seal 24 consists of a sheet 24 of heat resistant alloy bent to provide the platform 14 and corresponding upstanding elements 28, 30 and horizontal members 25, 27. Of course, the seal can be extruded or molded from any suitable heat resistant material.

각각의 직립 요소(28, 30)는 도 2에 도시된 바와 같이 약간 발산되고 또 각각의 홈보다 넓은 레그(leg)(28a, 28b, 30a, 30b)를 구비한다. 이러한 형상은 직립 요소(28, 30)에 소정의 탄성을 제공하여, 시일(24)을 슈라우드(12)의 단부에 있는 홈(26)안에 끼워넣을 때 직립 요소(28, 30)가 직립 홈 세그먼트(26a, 26c)내로 삽입되도록 각각 압착시킴으로써, 시일을 홈(26)내에 꼭맞게 끼워맞춘다. 탄성으로 인해서, 세그먼트는 용이하게 조립된 후 분리될 수 있으며, 보수가 필요한 경우에 시일(24)을 교체할 수 있다.Each upright element 28, 30 has legs 28a, 28b, 30a, 30b slightly divergent and wider than each groove as shown in FIG. 2. This shape provides some elasticity to the upright elements 28, 30 such that the upright elements 28, 30 are upright groove segments when the seal 24 is fitted into the grooves 26 at the ends of the shroud 12. The seals fit snugly into the grooves 26 by pressing each other so as to be inserted into the grooves 26a and 26c. Due to the elasticity, the segments can be easily assembled and then separated and the seal 24 can be replaced if repair is needed.

본 발명의 다른 실시예가 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다. 엔진(10)의 터빈 섹션이 도 4에 부분적으로 도시되어 있으며, 터빈 블레이드(38) 이외의 고정자 베인(42, 44)이 도시되어 있다. 각 고정자 베인에 슈라우드 구조체가 장착되어 있는 반면, 슈라우드(12)는 터빈 블레이드(38)의 블레이드 팁(40)을 둘러싸고 있다.Another embodiment of the invention is shown in FIGS. 3 to 5. The turbine section of engine 10 is shown in part in FIG. 4, and stator vanes 42, 44 other than turbine blade 38 are shown. While the shroud structure is mounted to each stator vane, the shroud 12 surrounds the blade tip 40 of the turbine blade 38.

도시된 바와 같이, 엔진 케이싱(32)내의 장착 구조체(36)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 슈라우드(12)를 지지한다. 슈라우드(12)의 플랜지(22)는, 예를 들면 장착 구조체(36)의 플랜지(47)상에 장착될 수도 있다. 같은 방식으로, 플랜지(20)는 장착 구조체(36)의 플랜지에 의해 지지될 수도 있다. 리브(16, 18) 뿐만 아니라 장착 구조체(36)의 형태는 냉각 채널이 슈라우드 내에 그리고 그 둘레에 형성되게 한다. 냉각 채널(64)내의 공기압은 채널(66) 주변의 공기압과는 상이할 수도 있으므로, 이러한 상이한 채널 또는 챔버들은 밀봉되어야 한다.As shown, the mounting structure 36 in the engine casing 32 supports the shroud 12 as shown in FIGS. 4 and 5. The flange 22 of the shroud 12 may be mounted on the flange 47 of the mounting structure 36, for example. In the same manner, the flange 20 may be supported by the flange of the mounting structure 36. The shape of the mounting structure 36 as well as the ribs 16, 18 allows cooling channels to be formed in and around the shroud. Since the air pressure in the cooling channel 64 may be different from the air pressure around the channel 66, these different channels or chambers must be sealed.

플랜지(47)에 의해 형성된 홈에 의해서 형성된 틈새 또는 환상 요부(48)에 링 시일(46)이 제공된다. 이 경우에. 플랜지(22)가 삽입되면 요부(48)는 축방향 요소(48a)와 방사방향 요소(48b)를 갖는 "L"자 형상을 갖는다. 링 시일(46)은 방사방향 요소(48b)의 영역에서 요부(48)보다 작은 방사방향 크기를 갖는 "C"자 형상부(52)를 구비한다. 상기 "C"자 형상부(52)는 레그(54, 56)를 포함한다. 레그(54)의 연장부는 피크부(60, 62)를 갖는 파형 섹션(58)을 제공하기 위해서 평탄한 각도로 대응하는 파형 패턴을 갖는다. 아암(58a, 58b)에 의해서 대응하는 각도는 둔각이다. 상기 각도는 예각일 수도 있으나, 시일이 방사방향으로 용이하게 압축될 수 있을 정도로 커야 한다.A ring seal 46 is provided in the gap or annular recess 48 formed by the groove formed by the flange 47. In this case. When the flange 22 is inserted, the recess 48 has an "L" shape with an axial element 48a and a radial element 48b. The ring seal 46 has a "C" shaped portion 52 having a radial size that is smaller than the recess 48 in the region of the radial element 48b. The “C” shaped portion 52 includes legs 54 and 56. The extension of leg 54 has a corresponding corrugated pattern at a flat angle to provide a corrugated section 58 having peaks 60, 62. The corresponding angles by the arms 58a and 58b are obtuse angles. The angle may be acute, but should be large enough that the seal can be easily compressed in the radial direction.

파형 섹션(58)의 형태는 피크부(60, 62) 사이의 방사방향 크기가 요부(48)의 벽(36a, 22a) 사이의 방사방향 크기보다 약간 크도록 된다. 링 시일(46)은 대향벽(22a, 36b)과 스프링 끼움식 연속 접촉(spring-fitted continual contact)을 유지하기에 적합한 고유 탄성율을 갖는 내열 재료 또는 합금으로 제조된다. 따라서, 파형 섹션(58)은 피크부(60, 62)가 대향 벽(22a, 36a)과 연속접촉하도록 요부(48)내로 스프링 끼움된다.The shape of the corrugated section 58 is such that the radial magnitude between the peaks 60, 62 is slightly larger than the radial magnitude between the walls 36a, 22a of the recess 48. The ring seal 46 is made of a heat resistant material or alloy having an intrinsic elastic modulus suitable for maintaining spring-fitted continual contact with the opposing walls 22a, 36b. Thus, the corrugated section 58 is spring fitted into the recess 48 such that the peaks 60, 62 are in continuous contact with the opposing walls 22a, 36a.

따라서, 링 시일(46)의 형상으로 인하여, 슈라우드 플랜지(22)가 그 조립중에 그 내부에 삽입되기 전에 상기 링 시일은 요부(48)내로 용이하게 끼워질 수 있다. 링 시일(46)은 요부(48)내에 삽입될 무한 링으로 구성될 수 있다. Thus, due to the shape of the ring seal 46, the ring seal can easily fit into the recess 48 before the shroud flange 22 is inserted therein during its assembly. The ring seal 46 may consist of an endless ring to be inserted into the recess 48.

플랜지(22)는 요부(48)내에 미리 설치된 스프링 시일(46)에 대해 삽입될 수 있도록 하기 위해 도시된 바와 같이 비스듬하게 형성될 수도 있다. 파형부(58)의 방사방향 탄성은 슈라우드의 유지중에 그를 요부(48)로부터 제거할 때 플랜지(22)의 용이한 삽입 뿐만 아니라 링 시일(46)의 용이한 교환을 허용할 것이다. The flange 22 may be formed obliquely as shown to be able to be inserted against a spring seal 46 pre-installed in the recess 48. The radial resilience of the corrugations 58 will allow for easy exchange of the ring seal 46 as well as easy insertion of the flange 22 when removing it from the recess 48 during the retention of the shroud.

따라서, 시일 및 링 시일(46)은 시일과 슈라우드 세그먼트의 용이한 조립을 위해 슈라우드(12)와 협력함으로써, 슈라우드(12)의 유지를 매우 용이하게 할 수 있다.Thus, the seal and ring seal 46 can cooperate with the shroud 12 for ease of assembly of the seal and shroud segment, thereby making the maintenance of the shroud 12 very easy.

Claims (11)

축방향 고온 가스 경로와 동심형 냉각 가스 도관 사이에 배치된 터빈 블레이드 팁 슈라우드(12)를 포함하며, 상기 동심형 냉각 가스 도관은 상기 슈라우드(12)와 외측 케이싱(32) 사이에 형성되고, 상기 슈라우드는 원주방향으로 배열된 다수의 세그먼트(12a...12n)를 포함하며, 상기 각각의 슈라우드 세그먼트(12a...12n)는 축방향 플랫폼(14) 및 상기 플랫폼(14)으로부터 연장된 적어도 하나의 방사방향 리브(16, 18)를 구비하고, 상기 슈라우드 세그먼트(12a...12n)는 단부 벽과 홈(26)을 구비하며, 상기 홈은 상기 플랫폼(14)에 대응하는 각각의 단부 벽과 상기 리브(16,18)에 대응하는 단부 벽부에 연속적으로 형성되는 가스 터빈 엔진의 터빈 블레이드 팁 슈라우드 시일(24)이며,A turbine blade tip shroud 12 disposed between the axial hot gas path and the concentric cooling gas conduit, wherein the concentric cooling gas conduit is formed between the shroud 12 and the outer casing 32, and The shroud comprises a plurality of segments 12a... 12n arranged circumferentially, wherein each shroud segment 12a .. 12n has at least an extension from the axial platform 14 and the platform 14. With one radial rib 16, 18, the shroud segments 12a... 12n have an end wall and a groove 26, each groove corresponding to the platform 14. A turbine blade tip shroud seal 24 of a gas turbine engine that is formed continuously in a wall and end wall portions corresponding to the ribs 16, 18, 상기 시일(24)은 상기 시일(24)의 일부분이 축방향 요소(25, 27)를 가지며 상기 시일(24)의 다른 부분이 방사방향 요소(28, 30)를 가지도록 상기 단부 벽내의        The seal 24 is in the end wall such that a portion of the seal 24 has an axial element 25, 27 and another portion of the seal 24 has a radial element 28, 30. 연속 홈(26)의 형태로 형성되는 일체형 시트 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 슈라우드 시일.A turbine blade tip shroud seal comprising an integral seat member formed in the form of a continuous groove 26. 제 1 항에 있어서, 상기 시일(24)을 형성하는 시트 부재는 직립 리브(16, 18)의 형태로 형성된 내열 재료로 이루어지며, 상기 직립 리브는 상기 슈라우드 세그먼트(12a...12n)의 단부벽내의 홈(26)에 꼭맞게 끼워지도록 탄성 압축될 수 있는 한쌍의 발산 레그(28, 30)를 갖는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 슈라우드 시일.      2. The sheet member according to claim 1, wherein the sheet member forming the seal 24 is made of a heat resistant material formed in the form of upright ribs 16, 18, wherein the upright ribs are formed at the ends of the shroud segments 12a ... 12n. Turbine blade tip shroud seal, characterized in that it has a pair of diverging legs (28, 30) that can be elastically compressed to fit snugly in the groove (26) in the subwall. 제 2 항에 있어서, 상기 내열 재료는 요구되는 형상으로 절곡되는 내열 합금인 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 슈라우드 시일.3. The turbine blade tip shroud seal of claim 2, wherein the heat resistant material is a heat resistant alloy that is bent into a desired shape. 제 2 항에 있어서, 상기 슈라우드(12)는 상기 플랫폼(14)으로부터 직립한 한쌍의 이격된 평행리브(16, 18)를 구비하며, 상기 연속 홈(26)은 슈라우드 세그먼트(12a...12n)의 양측 리브에서 연장되는 반면, 시일(24)을 형성하는 시트 부재는 평행하고 실질적으로 동일한 한쌍의 이격된 직립부(28, 30)를 포함하고, 상기 한쌍의 직립부는 상기 슈라우드 세그먼트(12a...12n)의 단부벽의 연속 홈(26)내에 끼워지도록 탄성을 지닌 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드 팁 슈라우드 시일.3. The shroud (12) according to claim 2, wherein the shroud (12) has a pair of spaced parallel ribs (16, 18) standing upright from the platform (14), and the continuous groove (26) has shroud segments (12a ... 12n). While extending from both ribs of the sheet member, the sheet member forming the seal 24 comprises a pair of spaced upright portions 28, 30 that are parallel and substantially the same, the pair of upright portions of the shroud segment 12a. Turbine blade tip shroud seals, characterized in that they are resilient to fit within the continuous grooves 26 of the end walls of .12n). 2개의 환상 엔진 부품(12, 36) 사이의 결합부를 밀봉하기 위한 것으로, 상기 2개의 부품 사이의 결합부는 대향된 방사방향 이격 벽을 갖는 축방향 요소(48a)를 구비한 환상 틈새(48)를 포함하는 가스 터빈 엔진의 시일이며,For sealing the joint between two annular engine parts 12, 36, the joint between the two parts having an annular clearance 48 having an axial element 48a having opposing radially spaced walls. It is a seal of the gas turbine engine to include, 상기 시일(46)은 파형 구조체를 갖는 축방향 부분(54)을 가지며, 상기 파형 구조체의 하나의 피크부(60)는 환상 틈새(48)의 대향된 방사방향 이격 벽중 하나(48a)와 접촉하고, 상기 파형 구조체의 다른 하나의 피크부(62)는 환상 틈새(48)의 이격 벽중 다른 하나(22a)와 접촉하여, 상기 환상 틈새(48)를 결합부의 양측면상에서 흐르는 가스에 의한 누출에 대해 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진의 시일.       The seal 46 has an axial portion 54 having a corrugated structure, one peak 60 of the corrugated structure being in contact with one of the opposing radially spaced walls 48a of the annular clearance 48. The other peak portion 62 of the corrugated structure contacts the other one 22a of the separation walls of the annular gap 48 to seal the annular gap 48 against leakage by gas flowing on both sides of the engagement portion. Seal of a gas turbine engine. 제 5 항에 있어서, 상기 시일(46)은 내열 고유 탄성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진의 시일. 6. The seal of a gas turbine engine according to claim 5, wherein the seal (46) is made of a heat resistant natural elastic material. 제 6 항에 있어서, 상기 파형 구조체는 반복 피크부(60, 62)를 포함하며, 상기 반복 피크부는 결합부에서 가스 시일을 제공하기 위해서 상기 환상 틈새(48)의 대향된 방사방향 이격 벽과 접촉하도록 상기 반복 피크부(60, 62)를 방사방향으로 압축시키기에 충분한 각도로 대응하는 파형 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진의 시일. 7. The corrugated structure of claim 6, wherein the corrugated structure comprises repeating peaks (60, 62), the repeating peaks contacting opposite radially spaced walls of the annular clearance (48) to provide a gas seal at the joint. And a corresponding corrugated pattern at an angle sufficient to compress the repeating peaks (60, 62) in a radial direction. 제 7 항에 있어서, 상기 엔진은 엔진 케이싱과 슈라우드(12)를 포함하며, 상기 슈라우드(12)는 상기 엔진 케이싱(32)내의 장착 구조체(47)와 결합되어 상기 슈라우드(12)와 상기 장착 구조체(36) 사이에 축방향 요소(48a)를 갖는 환상 틈새(48)를 형성하는 축방향 연장 플랫폼(22)을 구비하고, 상기 환상 틈새(48)는 상기 슈라우드(12)와 상기 장착 구조체(47)상에 형성된 대향된 방사방향 이격 벽(22a, 48a)을 구비하며, 상기시일(46)의 축방향 연장부(54)의 파형 구조체의 파형 패턴의 반복 피크부(60, 62)는 상기 슈라우드(12)와 상기 장착 구조체(36) 사이의 결합부에 가스 시일을 제공하기 위해서 상기 피크부(60, 62)를 상기 환상 틈새(48)의 대향된 방사방향 이격벽(22a, 48a)과 접촉하도록 방사방향으로 압축시키기에 충분한 각도로 대응하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진의 시일.8. The engine of claim 7 wherein the engine comprises an engine casing and shroud 12, wherein the shroud 12 is coupled with a mounting structure 47 in the engine casing 32 to form the shroud 12 and the mounting structure. An axially extending platform 22 defining an annular clearance 48 having an axial element 48a between the annular clearances 48, the annular clearance 48 being the shroud 12 and the mounting structure 47. Opposing radially spaced walls (22a, 48a) formed on the cross section, wherein the repeating peaks (60, 62) of the corrugated pattern of the corrugated structure of the axial extension (54) of the seal (46) are shrouds. Contacting the peaks 60, 62 with opposed radial spacer walls 22a, 48a of the annular gap 48 to provide a gas seal at the engagement between the mounting structure 36 and the mounting structure 36. Corresponding gas turbine engine at an angle sufficient to compress radially so that Seal. 제 8 항에 있어서, 상기 환상 틈새는 대향된 방사방향 이격 벽을 갖는 방사방향 요소(48b)를 더 포함하며, 상기 시일(46)은 상기 환상 틈새(48)의 방사방향 요소내에 끼워맞추기 위해 상기 방사방향 요소(48b)의 대향 벽보다 작은 방사방향 크기를 갖는 "C"자형 부분(52)을 포함하고, 상기 시일의 축방향 부분(54)은 상기 환상 틈새(48)의 축방향 요소(48a)내에서 축방향으로 연장된 "C"자형 레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진의 시일. 9. The annular clearance of claim 8 further comprises a radial element 48b having an opposite radially spaced wall, wherein the seal 46 is adapted to fit within the radial element of the annular clearance 48. An “C” shaped portion 52 having a radial size smaller than the opposing wall of radial element 48b, wherein the axial portion 54 of the seal is an axial element 48a of the annular clearance 48. And a “C” shaped leg extending axially within the seal. 제 9 항에 있어서, 상기 시일(46)은 내열 합금의 절곡된 시트로 제조되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진의 시일.  10. The seal of claim 9, wherein the seal (46) is made from a bent sheet of heat resistant alloy. 제 10 항에 있어서, 상기 시일(46)은 무한 링인 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진의 시일.  The seal of claim 10, wherein the seal (46) is an endless ring.
KR10-1998-0709345A 1996-05-20 1997-05-20 Gas turbine engine shroud seals KR100473751B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0709345A KR100473751B1 (en) 1996-05-20 1997-05-20 Gas turbine engine shroud seals

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/650,441 1996-05-20
KR10-1998-0709345A KR100473751B1 (en) 1996-05-20 1997-05-20 Gas turbine engine shroud seals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000015796A KR20000015796A (en) 2000-03-15
KR100473751B1 true KR100473751B1 (en) 2005-03-16

Family

ID=43666597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0709345A KR100473751B1 (en) 1996-05-20 1997-05-20 Gas turbine engine shroud seals

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100473751B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7025563B2 (en) * 2003-12-19 2006-04-11 United Technologies Corporation Stator vane assembly for a gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000015796A (en) 2000-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5738490A (en) Gas turbine engine shroud seals
US5464326A (en) Rotors for gas turbine engines
CN101093019B (en) L shaped butt gap seal between segments in seal assemblies
EP1566521A1 (en) Seal device
US20050008473A1 (en) Sealing arrangement
CA2523183A1 (en) Circumferential feather seal
KR920002900A (en) Dual Flow Low Pressure Steam Turbine
EP1323900B1 (en) Supplemental seal for the chordal hinge seal in a gas turbine
US5961278A (en) Housing for turbine assembly
US6637753B2 (en) Supplemental seal for the chordal hinge seals in a gas turbine
JP4293419B2 (en) Auxiliary seal for string hinge seal in gas turbine
US20080112800A1 (en) Finned Seals for Turbomachinery
KR100473751B1 (en) Gas turbine engine shroud seals
US5320484A (en) Turbomachine stator having a double skin casing including means for preventing gas flow longitudinally therethrough
US10927691B2 (en) Nozzle segment air seal
CN213451685U (en) Pressure plate fixed type wave-shaped anti-deflection sealing device
JPH056101U (en) Nozzle diaphragm of steam turbine
JPS5974309A (en) Steam turbine
CZ292418B6 (en) Seal

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120203

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130117

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee