JP2004003639A - 孔内にパイプを接続するための密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】孔（１１４）内に何の拘束もなく遊びをもたせてパイプ（１１２）を接続するための密封装置（１１０）を提供する。
【解決手段】該密封装置（１１０）は、パイプ（１１２）を孔（１１４）の方向へ付勢するための押圧手段（１２０）と、該パイプ（１１２）がその中に挿入されかつ固定される中央孔を備えた環状形状のワッシャ（１８、１１８）とを含む形式であって、ワッシャ（１１８）が、球状の環状面部分（１１９）により形作られた基面を有し、かつ該球状基面（１１９）を孔（１１４）に対面させた状態で配置され、該球状基面（１１９）が、押圧手段（１２０）により孔（１１４）に対して付勢されている。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、孔内にパイプを接続するための密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
当該技術においては、２つの区域を仕切るバッフルにパイプを貫通させなくてはならない場合がしばしばある。
【０００３】
多くの場合バッフルに設けられた孔とパイプとの間の接続は固定式であり、例えば溶接により接続される。
【０００４】
他方、パイプと孔との接続は何の拘束もなく遊びをもたせている場合もある。
【０００５】
このような状況は、様々な理由、例えばパイプとバッフルとの間の互いに異なる動きを許容するために、或いはパイプが受ける熱膨張の故に必要とされる。
【０００６】
具体的には、ガスタービン内には内部冷却回路のためのパイプが存在し、該パイプは、ノズルセクタとしても知られている仕切りバッフルを貫通することにより、タービンの外側ケースを内部ノズル保持リングに接続する。
【０００７】
これらの場合には、パイプと孔との間の空間内に空気が流れるのを防止するために、密封装置を設ける必要がある。
【０００８】
ガスタービン分野における公知技術においては、パイプの外側に溶接されたワッシャを備えたパイプが使用されている。
【０００９】
このワッシャは、仕切りバッフルの例えば精密鋳造された表面に対してスプリングによって付勢され、このスプリングによってバッフル上方の区域が該バッフルの反対側の区域に対して密封されることを保証している。
【００１０】
しかしながら、寸法形状に関わる加工公差、及びパイプが結合されている外側ケースと内部ノズル保持リングに固定されている仕切りバッフルとの間に存在する動きの差異の両方の理由により、ワッシャとバッフル表面との間に完全な接触を得ることは困難であるので、得られる密封レベルは最適なものではない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記の不利な点を排除し、具体的にはパイプと孔との間の同軸性に寸法形状的な差異がある場合でも高い密封レベルを保証する、孔内にパイプを接続するための密封装置を提供することである。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は、特に信頼性が高く、単純かつ機能的であり、しかも比較的低コストである、孔内にパイプを接続するための密封装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるこれらの目的及びその他の目的は、請求項１に記載したような、孔内にパイプを接続するための密封装置を提供することによって達成される。後続の請求項には、その他の特徴が記載されている。
【００１４】
孔内にパイプを接続するためのこの密封装置は、ガスタービンにおける冷却パイプのために使用され、それにより冷却空気を大いに節約し、しかも特に望ましくなくかつ評価が困難な空気吹抜けを防止することができる利点を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明による孔内にパイプを接続するための密封装置が有する特徴と利点は、添付の概略図面を参照して非限定的な実施例によってなされる以下の説明から一層明瞭かつ明らかになるであろう。
【００１６】
図１及び図２は、ガスタービンにおける仕切りバッフル１６の孔１４内に冷却パイプ１２を接続するための、全体を符号１０で示した公知技術による密封装置を示している。
【００１７】
図示した実施例において、装置１０は、２つの平坦基面とパイプ１２の外径に等しい直径を持つ中央孔とを備えた環状形状のワッシャ１８を含む。
【００１８】
このワッシャ１８は、パイプ１２の外側に螺合され、例えば溶接されることにより該パイプ１２に結合される。パイプ１２のワッシャ１８は、スプリングのような押圧手段２０により、孔１４を設けたバッフル１６の平坦面に向けて付勢される。
【００１９】
スプリング２０は、バッフル１６の孔１４に対面する側のパイプ１２の一端部上に取り付けられ、壁に対して予め押し付けられることができる。
【００２０】
公知技術による密封装置１０の機能は、図１を参照してなされた以上の説明から明らかである。すなわち、密封装置１０は、ワッシャ１８の基面の一部を孔１４の周りに設けられたバッフル１６の平坦面に接触させる押圧手段２０の付勢作用によって機能する。
【００２１】
図２は、例えばワッシャ１８と孔１４の周りの平坦面との間の不完全な共面性が原因で生じる、パイプ１２と孔１４との間を空気が流れる状態になる不完全な密封の状況を示す。
【００２２】
不完全な密封のもう１つの原因は、ワッシャ１８の軸線が孔１４の平坦面と正確に直角を成していない場合がある。
【００２３】
一方、図３及び図４は、本発明による密封装置１１０を示しており、該密封装置１１０においては、図１及び図２に示した構成要素と同一及び／又は同等な構成要素が、同一参照符号に１００を加えた参照符号で表してある。
【００２４】
密封装置１１０は、ガスタービンにおける仕切りバッフル１１６の孔１１４内に冷却パイプ１１２を接続する際に使用される。
【００２５】
図示した実施例において、装置１１０は、パイプ１１２の外径に等しい直径を持つ中央孔を備えた環状形状の球面ワッシャ１１８を含む。
【００２６】
このワッシャ１１８は、平坦基面１１７と、ワッシャ１１８自体から外部に向かう膨らみを有する球面１１９の環状部分により形作られた基面とを有する。実施に際しては、この形状は、未だ中央孔を持たない公知の形式のワッシャ１８の基面を球面キャップが得られるように延ばすことによって得ることができ、この時点で中央孔が設けられる。
【００２７】
球面ワッシャ１１８は、その平坦基面１１７を孔１１４とは反対側に配置して、パイプ１１２の外側に螺合される。ワッシャ１１８は、その平坦基面１１７を用いて例えば溶接されることによってパイプ１１２に結合される。
【００２８】
孔１１４の周りに設けられたバッフル１１６の平坦面上には、パイプ１１２をその中に挿入できるように該パイプ１１２の外径よりも僅かに大きい直径を持つ中央孔を有する環状形状の円錐面ワッシャ１２２が配置される。ワッシャ１２２は、平坦基面と、截頭円錐面１２３により形作られた基面とを有し、小さい方の基面が該平坦基面側に配置された状態になっている。
【００２９】
円錐面ワッシャ１２２の平坦基面は、該ワッシャ１２２の軸線が孔１１４の軸線と平行になるように、該孔１１４を囲む平坦面上に支持される。
【００３０】
パイプ１１２の球面ワッシャ１１８は、スプリングのような押圧手段１２０により、バッフル１１６に押し当てられた円錐面ワッシャ１２２に向けて付勢される。スプリング１２０は、バッフル１１６の孔１１４に対面する側のパイプ１１２の一端部上に取り付けられ、従って該スプリングを１つの壁に対し予め押し付けることができる。
【００３１】
本発明による密封装置１１０の機能は、図３及び図４を参照してなされる以上の説明から明らかであり、要約すると次のようになる。
【００３２】
押圧手段１２０の付勢作用は、球面ワッシャ１１８の球面１１９の環状部分を、円錐面ワッシャ１２２の截頭円錐面１２３に接触させる。より具体的には、その寸法形状から分かるように、接触は円周全体に沿って起きる。
【００３３】
それ故、これによって、ワッシャ１１８の軸線と孔１１４の軸線との間の同心性の不正確さが原因となって生じる不完全な密封という問題は防止される。
【００３４】
従って、例えばガスタービンの外側ケースに固定されたパイプ１１２と仕切りバッフル１１６との間に軸方向の動きがある場合、又はパイプ１１２の回転がある場合でさえも、密封が保証される。
【００３５】
更に、スプリング１２０により付勢された球面ワッシャ１１８は、円錐面ワッシャ１２２内で自動調心される傾向があり、従ってパイプ１１２もまた心合わせされることになる。
【００３６】
図には円形断面を有するパイプが示されているが、これとは異なる断面を有するパイプが使用される場合でも、本発明による密封装置を何ら変更する必要がないことが明らかであることに注目されたい。
【００３７】
図には仕切りバッフルを貫通したパイプが示されているが、仕切りバッフルを貫通せず、仕切りバッフル自体の孔が始まる位置までしか延びていないパイプが使用される場合でも、本発明による密封装置を何ら変更する必要がないことも明らかであることが分かるであろう。
【００３８】
以上の説明は、孔内にパイプを接続するための、本発明による密封装置の特徴を明らかにしており、また、記憶されているような、対応する次のような利点をも明らかにしている。
【００３９】
−密封が最適化された結果、冷却空気が節約される。
−望ましくなくかつ評価が困難な空気吹抜けが排除される。
−使用方法が単純で、しかも信頼性が高い。
−公知技術と比較して低コストである。
【００４０】
最後に、孔内にパイプを接続するための上記のように設計された密封装置には、全てが本発明の技術的範囲内に含まれる数多くの修正及び変更が可能であり、更に全ての細部を技術的に等価な要素で置き換えることも可能であることが明らかである。実施に際しては、技術的な必要性に応じて、任意の材料、形状、及び寸法を用いることが可能である。
【００４１】
なお、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービンにおける仕切りバッフルの孔内に冷却パイプを接続するための、公知技術による密封装置を一部断面で示した側面図。
【図２】図１に示す密封装置の拡大側面図。
【図３】ガスタービンにおける仕切りバッフルの孔内に冷却パイプを接続するための、本発明による密封装置を一部断面で示した側面図。
【図４】図３に示す密封装置の拡大側面図。
【符号の説明】
１１０　密封装置
１１２　冷却パイプ
１１４　孔
１１６　仕切りバッフル
１２０　押圧手段
１１８　球面ワッシャ
１２２　円錐面ワッシャ

Claims (7)

1. パイプ（１１２）を孔（１１４）の方向へ付勢するための押圧手段（１２０）と、前記パイプ（１１２）がその中に挿入されかつ固定される中央孔を備えた環状形状のワッシャ（１１８）とを含む形式の、該孔（１１４）内に何の拘束もなく遊びをもたせて該パイプ（１１２）を接続するための密封装置（１１０）であって、
   前記ワッシャ（１１８）が、球状の環状面部分（１１９）により形作られた基面を有し、かつ該球状基面（１１９）を前記孔（１１４）に対面させた状態で配置され、
   前記球状基面（１１９）が、前記押圧手段（１２０）により前記孔（１１４）に対して付勢されている、
   ことを特徴とする密封装置（１１０）。
2. 前記孔（１１４）の周りに設けられた平坦面上に、前記パイプ（１１２）の外径よりも僅かに大きい直径を持つ中央孔を備えた環状形状の円錐面ワッシャ（１２２）が配置され、該円錐面ワッシャ（１２２）が、該円錐面ワッシャの軸線と前記孔（１１４）の軸線とが平行になるように該孔（１１４）の周りの前記平坦面上に支持される平坦基面と、截頭円錐面（１２３）により形作られた基面とを有し、該小さい方の基面が該平坦基面側に配置された状態になっていることを特徴とする、請求項１に記載の密封装置（１１０）。
3. 前記押圧手段（１２０）が、前記孔（１１４）に面する側の前記パイプ（１１２）の一端部に取り付けられたスプリング（１２０）を含み、かつ壁に対して予め押し付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の密封装置（１１０）。
4. 前記ワッシャ（１１８）が、溶接により前記パイプ（１１２）に固定されるために使用される平坦基面（１１７）を有することを特徴とする、請求項１に記載の密封装置（１１０）。
5. 前記ワッシャ（１１８）の球状基面（１１９）が、該ワッシャ（１１８）自体から外部に向かう膨らみを有することを特徴とする、請求項１に記載の密封装置（１１０）。
6. 前記パイプ（１１２）がガスタービンにおける冷却パイプであり、該冷却パイプは、仕切りバッフル（１１６）を貫通することにより該ガスタービンの外側ケースを内部ノズル保持リングに接続することを特徴とする、請求項１に記載の密封装置（１１０）。
7. 実質的に説明され図示されたような、また特定された目的のための、孔（１１４）内にパイプ（１１２）を接続するための密封装置（１１０）。

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