JP2003239761A - 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
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- 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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- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
- Sealing Devices (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と環状シール面54との間に弦ヒンジシール
46を有する。Ｕ字形の周縁部分74を有するＵ字形の補助
シール70が、内側レール52の軸方向に延びるシール面54
に形成された空洞80内に受けられる。周縁部分74は、空
洞の底面と環状シール面54とをシールして、弦ヒンジシ
ールを通過する漏れ流が高温ガス通路14に流入するのを
防止する。補助シール70は先ず始めに圧縮され該補助シ
ールの周りにラップ92を施す、又は空洞内で圧縮された
時エポキシを塗布しシールを固定して、補助シールは圧
縮された状態にする。作動温度において、ラップが解け
又はエボキシが解け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。
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と環状シール面54との間に弦ヒンジシール
46を有する。Ｕ字形の周縁部分74を有するＵ字形の補助
シール70が、内側レール52の軸方向に延びるシール面54
に形成された空洞80内に受けられる。周縁部分74は、空
洞の底面と環状シール面54とをシールして、弦ヒンジシ
ールを通過する漏れ流が高温ガス通路14に流入するのを
防止する。補助シール70は先ず始めに圧縮され該補助シ
ールの周りにラップ92を施す、又は空洞内で圧縮された
時エポキシを塗布しシールを固定して、補助シールは圧
縮された状態にする。作動温度において、ラップが解け
又はエボキシが解け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、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
最少化する、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。補助シールは、弦ヒンジシー
ルの半径方向外側において、ノズル支持リング及びノズ
ルセグメントの軸方向に対向するシール面の１つに形成
された弓形の空洞内で延びるシール本体を含む。このシ
ール本体は、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のが好ましい。
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
になると、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
高圧領域から弦ヒンジシールを通過して高温ガス通路の
低圧領域に流入する漏れ流が、実質的に排除される。
態によれば、弦ヒンジシールを通過する漏れを排除又は
最少化する、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。補助シールは、弦ヒンジシー
ルの半径方向外側において、ノズル支持リング及びノズ
ルセグメントの軸方向に対向するシール面の１つに形成
された弓形の空洞内で延びるシール本体を含む。このシ
ール本体は、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のが好ましい。
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
になると、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
高圧領域から弦ヒンジシールを通過して高温ガス通路の
低圧領域に流入する漏れ流が、実質的に排除される。
【０００８】本発明の特に好ましい形態においては、補
助シールは、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金属薄板、好ましく
は一対の金属薄板プレートで形成される。補助シールを
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Ｕｌ
ｔｅｍ（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。
助シールは、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金属薄板、好ましく
は一対の金属薄板プレートで形成される。補助シールを
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Ｕｌ
ｔｅｍ（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。
【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、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、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。
【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環状の第２の面とを有する複数の
タービンノズルセグメントとを含み、セグメントの各々
が軸方向に延びる突出部を含み、該突出部が、第１の面
とシール係合して該面との間で第１のシールを形成し、
第１及び第２の面の１つが、第１のシールの半径方向外
側の位置において、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、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環状の第２の面とを有する複数の
タービンノズルセグメントとを含み、セグメントの各々
が軸方向に延びる突出部を含み、該突出部が、第１の面
とシール係合して該面との間で第１のシールを形成し、
第１及び第２の面の１つが、第１のシールの半径方向外
側の位置において、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、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。
【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、タービン作
動中に、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から低圧領
域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６に示すように、全体を符号７０で表した補助シ
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。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。
動中に、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から低圧領
域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６に示すように、全体を符号７０で表した補助シ
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。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。
【００１４】次に図５、図８及び図９を参照すると、ノ
ズルセグメント５２及びノズル支持リング４４のシール
面５０、５４の１つには、補助シール７０を収容するた
めの空洞８０が設けられる。このハウジング８０は、該
空洞８０がノズル支持リング４４の軸方向に対向するシ
ール面５４に向かってほぼ軸方向に開口するように、内
側レール５２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。図５に示すように、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、かつ弦ヒンジシ
ール４８の半径方向外側に位置する。従って、補助シー
ル７０は、弦ヒンジシール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。
ズルセグメント５２及びノズル支持リング４４のシール
面５０、５４の１つには、補助シール７０を収容するた
めの空洞８０が設けられる。このハウジング８０は、該
空洞８０がノズル支持リング４４の軸方向に対向するシ
ール面５４に向かってほぼ軸方向に開口するように、内
側レール５２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。図５に示すように、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、かつ弦ヒンジシ
ール４８の半径方向外側に位置する。従って、補助シー
ル７０は、弦ヒンジシール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。
【００１５】補助シールを取り付けるために、先ず空洞
８０が、内側レール５２のシール面５０に形成される。
補助シール７０は、ノズルセグメントの弦方向長さを超
える弦方向長さ、好ましくは９０°又は１８０°の長さ
に形成されるのが好ましく、従ってノズルセグメント間
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、例えば図７に示すよう
に、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補助シールのほぼＵ字形の部分７
２の横幅の両方を減少させる。そのようなラップは、Ｋ
ｅｖｌａｒ（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、Ｌｅｘ
ａｎ（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、組立作業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、補助シールを圧縮された状態に維持することが
できる。
８０が、内側レール５２のシール面５０に形成される。
補助シール７０は、ノズルセグメントの弦方向長さを超
える弦方向長さ、好ましくは９０°又は１８０°の長さ
に形成されるのが好ましく、従ってノズルセグメント間
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、例えば図７に示すよう
に、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補助シールのほぼＵ字形の部分７
２の横幅の両方を減少させる。そのようなラップは、Ｋ
ｅｖｌａｒ（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、Ｌｅｘ
ａｎ（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、組立作業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、補助シールを圧縮された状態に維持することが
できる。
【００１６】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を空洞８０の底面８２とノズル支持リング４４の
シール面５４とに対して係合するように位置させる。そ
の結果、補助シールは、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、弦ヒンジシールを通過したあ
らゆる漏れ流が高温ガス通路内に流入するのが防止され
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を空洞８０の底面８２とノズル支持リング４４の
シール面５４とに対して係合するように位置させる。そ
の結果、補助シールは、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、弦ヒンジシールを通過したあ
らゆる漏れ流が高温ガス通路内に流入するのが防止され
ることが分かるであろう。
【００１７】前述したように、補助シール７０は、ノズ
ル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、補助シールは、ノズルセグメントの横方
向端縁を超えて延びた状態で、図５に示すように、隣り
合うノズルセグメント間の接合部の間を跨ぐ。これによ
り、ノズル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。
ル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、補助シールは、ノズルセグメントの横方
向端縁を超えて延びた状態で、図５に示すように、隣り
合うノズルセグメント間の接合部の間を跨ぐ。これによ
り、ノズル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。
【００１８】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】 本発明の好ましい実施形態による弦ヒンジシ
ール及び補助シールの両方を示す、ノズルセグメントの
内側レールの拡大破断斜視図。
ール及び補助シールの両方を示す、ノズルセグメントの
内側レールの拡大破断斜視図。
【図６】 圧縮されていない状態における補助シールの
断面図。
断面図。
【図７】 圧縮された状態における補助シールの断面
図。
図。
【図８】 ノズル支持リング及びノズルセグメントの対
向するシール面の間でシール係合するように空洞内で解
放された本発明の補助シールを示す拡大破断断面図。
向するシール面の間でシール係合するように空洞内で解
放された本発明の補助シールを示す拡大破断断面図。
【図９】 ノズルセグメントと支持リングとの間の補助
シール及び弦ヒンジシールの破断斜視図。
シール及び弦ヒンジシールの破断斜視図。
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
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ１６Ｊ 15/08 Ｆ１６Ｊ 15/08 Ｈ
15/16 15/16 Ｚ
(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 HA01 HA12
3J040 AA17 BA01 EA18 FA01 HA16
3J043 AA20 BA07 CB20
Claims (10)
- 【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、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（７４）
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、ことを特徴とするガスタービン（１
０）。 - 【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に記載のガスタービン。 - 【請求項３】 前記シール本体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り、前記支持リ
ング及び前記セグメントの１つが、その軸方向に向いた
面に沿った軸方向に延びる突出部（４８）を含み、該突
出部が、前記支持リング及び前記セグメントの別の１つ
の軸方向に向いた面と係合して該面との間でシールを形
成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７】 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６に記載のガスタービン。 - 【請求項８】 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（９２）を含
み、該保持手段が、該タービンの作動状態に応答して、
前記シール本体を前記圧縮された状態から解放すること
を特徴とする、請求項１に記載のガスタービン。 - 【請求項９】 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８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（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
方向に対向する環状の第２の面（５０）とを有する複数
のタービンノズルセグメント（４１）と、を含み、 前記セグメントの各々が軸方向に延びる突出部（４８）
を含み、該突出部が、前記第１の面とシール係合して該
面との間で第１のシールを形成し、 前記第１及び第２の面の１つが、前記第１のシールの半
径方向外側の位置において、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（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（７４）
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 |
|---|---|---|---|
| US10/029,003 US6752592B2 (en) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | Supplemental seal for the chordal hinge seals in a gas turbine |
| US10/029003 | 2001-12-28 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003239761A true JP2003239761A (ja) | 2003-08-27 |
| JP2003239761A5 JP2003239761A5 (ja) | 2006-02-16 |
| JP4268800B2 JP4268800B2 (ja) | 2009-05-27 |
Family
ID=21846698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002379000A Expired - Fee Related JP4268800B2 (ja) | 2001-12-28 | 2002-12-27 | 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) | US6752592B2 (ja) |
| EP (1) | EP1323894B1 (ja) |
| JP (1) | JP4268800B2 (ja) |
| KR (1) | KR100762536B1 (ja) |
| DE (1) | DE60231467D1 (ja) |
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