JP2015206462A - seal mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、間隔を空けて配置された部材間に環状のシール部材を設けることにより、当該シール部材の内周側空間と外周側空間とを仕切るシール機構に関する。 The present invention relates to a seal mechanism for partitioning an inner peripheral space and an outer peripheral space of a seal member by providing an annular seal member between members arranged at intervals.
二つの空間を仕切るシール機構は、種々のものに備えられており、シール機構を備えた装置として、例えば、圧縮機で圧縮した気体を燃焼器で燃料と共に燃焼し、そこで生じた高温高圧の燃焼ガスをタービンで膨張させることによって、外部へ出力を取り出す気体原動機であるガスタービンなどが挙げられる。 Various sealing mechanisms are provided for partitioning the two spaces. For example, as a device having the sealing mechanism, gas compressed by a compressor is combusted with fuel in a combustor, and high-temperature and high-pressure combustion generated there. Examples include a gas turbine that is a gas prime mover that extracts an output to the outside by expanding gas with a turbine.
ガスタービンの性能は、タービンへ送られる燃焼ガスの温度が高いほど向上する。よって、より高温の燃焼ガスをタービンへ送るため、タービンは耐熱性の優れた材料で形成される。また、タービンを構成する部材を冷却することによって、部材の使用温度よりも高温の燃焼ガスを採用することが可能となる。このように、高温の燃焼ガスは熱効率の向上および比出力の上昇に不可欠であり、そのための材料および冷却方法の開発はガスタービン技術の中核を成す。 The performance of the gas turbine improves as the temperature of the combustion gas sent to the turbine increases. Therefore, in order to send higher temperature combustion gas to the turbine, the turbine is formed of a material having excellent heat resistance. Moreover, it becomes possible to employ | adopt combustion gas higher than the use temperature of a member by cooling the member which comprises a turbine. Thus, high-temperature combustion gas is indispensable for improving thermal efficiency and increasing specific power, and the development of materials and cooling methods therefor is the core of gas turbine technology.
タービンは、静翼とそれを保持するケーシング、動翼とそれを保持するロータディスクなどから成る。これらタービンを構成する部品の多くには、上記の理由により様々な冷却技術が駆使されており、燃焼ガスを直接吹き付けられる静翼や動翼だけでなく、ロータディスクも冷却されている。 The turbine includes a stationary blade and a casing that holds the stationary blade, a moving blade and a rotor disk that holds the blade. Many of the components that make up these turbines utilize various cooling techniques for the above reasons, and not only the stationary blades and moving blades that are directly blown with combustion gas, but also the rotor disks are cooled.
ロータディスクの冷却として、隣接するロータディスク間に設けた空間およびロータディスク内に設けた冷却孔に冷却空気等の冷却媒体を流す方法がある。冷却媒体の漏洩を防ぐため、ロータディスク間にシール部材を設ける。 As a method for cooling a rotor disk, there is a method of flowing a cooling medium such as cooling air through a space provided between adjacent rotor disks and a cooling hole provided in the rotor disk. In order to prevent leakage of the cooling medium, a seal member is provided between the rotor disks.
このシール部材は、二枚重ねたシール板片を周方向に沿って複数配列して環状に構成されている。つまり、周方向に複数分割される構造である。このような構造としているのは、環境変化によるシール部材の変形やズレ等の対策、シール性能の安定化、取付け・取外し作業の効率化などの理由による。 This seal member is formed in an annular shape by arranging a plurality of stacked seal plate pieces along the circumferential direction. That is, the structure is divided into a plurality of parts in the circumferential direction. The reason for this structure is due to reasons such as measures against deformation and misalignment of the seal member due to environmental changes, stabilization of seal performance, and efficiency of installation / removal work.
ガスタービンのロータディスク間に設けられるシール部材の一例として、特許文献1のようなものがある。特許文献1では、回り止め部材によって、シール部材を構成する複数のシール板片が結合され、シール部材のロータディスクに対する周方向の移動が拘束されている。よって、ロータディスクが回転すると、シール部材も回り止め部材と共に回転し、シール部材および回り止め部材には遠心力が働く。この回り止め部材に発生する遠心力は、回り止め部材付近のシール板片およびロータディスクに掛かる面圧を局所的に増大させ、シール部材の摩耗に繋がる虞となる。 There exists a thing like patent document 1 as an example of the sealing member provided between the rotor disks of a gas turbine. In Patent Document 1, a plurality of seal plate pieces constituting the seal member are coupled by the rotation preventing member, and the circumferential movement of the seal member with respect to the rotor disk is restricted. Therefore, when the rotor disk rotates, the seal member also rotates together with the anti-rotation member, and centrifugal force acts on the seal member and the anti-rotation member. The centrifugal force generated in the anti-rotation member locally increases the surface pressure applied to the seal plate piece and the rotor disk near the anti-rotation member, which may lead to wear of the seal member.
このような問題は、上述したガスタービンに限らず、種々の装置等におけるシール機構に生じ得ることである。つまり、間隔を空けて配置された部材(ロータディスク)間に環状のシール部材を設けることによって当該シール部材の内周側空間と外周側空間とを仕切るシール機構において、シール部材が設けられた部材が回転動作等した場合には、シール部材を拘束する回り止め部材に遠心力が発生する。この遠心力は、当該回り止め部材の周辺部材に掛かる面圧を局所的に増大させ、当該周辺部材の摩耗に繋がる虞となる。 Such a problem is not limited to the gas turbine described above, but may occur in a sealing mechanism in various apparatuses. That is, in the seal mechanism that partitions the inner circumferential side space and the outer circumferential side space of the seal member by providing an annular seal member between the members (rotor discs) arranged at intervals, the member provided with the seal member When is rotated, centrifugal force is generated in the rotation preventing member that restrains the seal member. This centrifugal force locally increases the surface pressure applied to the peripheral member of the anti-rotation member, which may lead to wear of the peripheral member.
本発明は、上記のような問題を鑑みなされたもので、シール部材が設けられた部材が回転動作等した場合であっても、回り止め部材による局所的な面圧の増加を抑えたシール機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a sealing mechanism that suppresses an increase in local surface pressure due to a non-rotating member even when a member provided with a sealing member rotates or the like. The purpose is to provide.
上記課題を解決する第一の発明に係るシール機構は、間隔を空けて配置された部材間の向かい合う面にそれぞれ対向して形成される環状溝と、前記環状溝に挿入される環状のシール部材とを備えることにより、前記シール部材の内周側空間と前記シール部材の外周側空間とを仕切るシール機構であって、前記シール部材は、弧状の外周側シール板片と当該外周側シール板片の内周面に外周面が接し且つ周方向に位相がずれた弧状の内周側シール板片とから成るシール板組物を周方向に沿って複数配列して環状に構成され、前記外周側シール板片の外周面に外周側シール係合突起が形成され、前記環状溝の外周側を構成する外周側リング状部の内周面に係合穴が形成され、前記外周側シール係合突起が前記係合穴に係合されることにより、前記外周側シール板片の前記環状溝に対する周方向の移動が拘束されることを特徴とする。 A sealing mechanism according to a first aspect of the present invention for solving the above problems includes an annular groove formed to face each other between opposing members disposed at intervals, and an annular sealing member inserted into the annular groove. A sealing mechanism for partitioning the inner peripheral space of the seal member and the outer peripheral space of the seal member, the seal member comprising an arc-shaped outer peripheral seal plate piece and the outer peripheral seal plate piece. A plurality of seal plate assemblies each having an arcuate inner peripheral side seal plate piece whose outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface and whose phase is shifted in the circumferential direction is arranged in the circumferential direction, and is configured in an annular shape. An outer peripheral side seal engagement protrusion is formed on the outer peripheral surface of the seal plate piece, and an engagement hole is formed on the inner peripheral surface of the outer peripheral side ring-shaped portion constituting the outer peripheral side of the annular groove. Is engaged with the engagement hole, Movement in the circumferential direction relative to said annular groove of the peripheral side seal plate pieces, characterized in that it is constrained.
上記課題を解決する第二の発明に係るシール機構は、第一の発明に係るシール機構において、前記内周側シール板片の外周面に内周側シール係合突起が形成され、前記外周側シール板片に外周側シール係合穴が形成され、前記内周側シール係合突起が前記外周側シール係合穴に係合されることによって、前記内周側シール板片の前記外周側シール板片に対する周方向の移動が拘束されることを特徴とする。 A sealing mechanism according to a second invention for solving the above-mentioned problems is the sealing mechanism according to the first invention, wherein an inner peripheral side seal engagement protrusion is formed on an outer peripheral surface of the inner peripheral side seal plate piece, and the outer peripheral side An outer peripheral side seal engagement hole is formed in the seal plate piece, and the inner peripheral side seal engagement protrusion is engaged with the outer peripheral side seal engagement hole, thereby the outer peripheral side seal of the inner peripheral side seal plate piece. The movement in the circumferential direction with respect to the plate piece is restricted.
上記課題を解決する第三の発明に係るシール機構は、第一の発明に係るシール機構において、前記内周側シール板片の外周面に内周側シール係合突起が形成され、前記外周側シール板片に前記内周側シール係合突起よりも周方向に長い形状の外周側シール係合穴が形成され、前記内周側シール係合突起が前記外周側シール係合穴に係合されることによって、前記内周側シール板片の前記外周側シール板片に対する周方向の移動が調整可能であることを特徴とする。 A sealing mechanism according to a third invention for solving the above-described problems is the sealing mechanism according to the first invention, wherein an inner peripheral side seal engagement protrusion is formed on an outer peripheral surface of the inner peripheral side seal plate piece, and the outer peripheral side An outer peripheral seal engagement hole having a shape longer in the circumferential direction than the inner peripheral seal engagement protrusion is formed in the seal plate piece, and the inner peripheral seal engagement protrusion is engaged with the outer peripheral seal engagement hole. Accordingly, the circumferential movement of the inner peripheral side seal plate piece with respect to the outer peripheral side seal plate piece can be adjusted.
上記課題を解決する第四の発明に係るシール機構は、第一の発明に係るシール機構において、前記内周側シール板片に内周側シールねじ係合穴が形成され、前記外周側シール板片に外周側シールねじ係合穴が形成され、前記外周側リング状部にねじ係合穴が形成され、前記内周側シール板片と前記外周側シール板片および前記外周側リング状部が、前記内周側シールねじ係合穴と前記外周側シールねじ係合穴および前記ねじ係合穴に通した機械的締着部品により固定されることを特徴とする。 A seal mechanism according to a fourth invention for solving the above-mentioned problems is the seal mechanism according to the first invention, wherein an inner peripheral seal screw engagement hole is formed in the inner peripheral seal plate piece, and the outer peripheral seal plate An outer peripheral seal screw engagement hole is formed in the piece, a screw engagement hole is formed in the outer peripheral ring-shaped portion, and the inner peripheral seal plate piece, the outer peripheral seal plate piece, and the outer peripheral ring-shaped portion are The inner periphery side seal screw engagement hole, the outer periphery side seal screw engagement hole, and the mechanical fastening parts that pass through the screw engagement hole are fixed.
上記課題を解決する第五の発明に係るシール機構は、第一乃至第四のいずれかの発明に係るシール機構において、前記シール部材が四組以上八組以下のシール板組物から成ることを特徴とする。 A seal mechanism according to a fifth invention for solving the above-mentioned problems is that, in the seal mechanism according to any one of the first to fourth inventions, the seal member is composed of four or more and eight or less seal plate assemblies. Features.
第一の発明に係るシール機構によれば、外周側シール係合突起が係合穴に係合されることによって、外周側シール板片の環状溝に対する周方向の移動が拘束されるので、シール部材が設けられた部材(環状溝が形成された部材)が回転動作した場合であっても、当該部材およびシール部材には、各々の自重以外の余分な遠心力がかからず、シール部材等に局所的な面圧が掛かることを抑えることができる。また、部品点数を削減できるので、製造コストの削減に繋がる。 According to the seal mechanism according to the first invention, since the outer peripheral side seal engagement protrusion is engaged with the engagement hole, the circumferential movement of the outer peripheral side seal plate piece with respect to the annular groove is restrained. Even when a member provided with a member (a member in which an annular groove is formed) rotates, the member and the seal member are not subjected to excessive centrifugal force other than their own weight, and the seal member or the like. It is possible to suppress a local surface pressure from being applied to the surface. In addition, the number of parts can be reduced, leading to a reduction in manufacturing cost.
第二の発明に係るシール機構によれば、内周側シール係合突起が外周側シール係合穴に係合されることによって、内周側シール板片の外周側シール板片に対する周方向の移動が拘束されるので、シール部材が設けられた部材(環状溝が形成された部材)が回転動作した場合であっても、当該部材およびシール部材には、各々の自重以外の余分な遠心力がかからず、シール部材等に局所的な面圧が掛かることを抑えることができる。また、部品点数を削減できるので、製造コストの削減に繋がる。 According to the seal mechanism according to the second aspect of the present invention, the inner peripheral side seal engagement protrusion is engaged with the outer peripheral side seal engagement hole, so that the inner peripheral side seal plate piece is in the circumferential direction with respect to the outer peripheral side seal plate piece. Since the movement is constrained, even if the member provided with the seal member (the member in which the annular groove is formed) rotates, the member and the seal member have excessive centrifugal force other than their own weight. Therefore, it is possible to prevent local surface pressure from being applied to the seal member or the like. In addition, the number of parts can be reduced, leading to a reduction in manufacturing cost.
第三の発明に係るシール機構によれば、内周側シール係合突起が外周側シール係合穴に係合されることによって、内周側のシール板片の外周側のシール板片に対する周方向の移動が拘束されるので、シール部材が設けられた部材(環状溝が形成された部材)が回転動作した場合であっても、当該部材およびシール部材には、各々の自重以外の余分な遠心力がかからず、シール部材等に局所的な面圧が掛かることを抑えることができる。また、内周側シール板片の外周側シール板片に対する周方向の移動が調整可能であるので、内周側シール板片の一端が組立用切欠き部ではなく、環状溝の内周側リング状部に掛かる状態にすることができる。よって、内周側シール板片220の内周側へ変形・湾曲する虞がなくなり、シール性能を安定化できる。また、部品点数を削減できるので、製造コストの削減に繋がる。
According to the seal mechanism according to the third aspect of the invention, the inner peripheral side seal engagement protrusion is engaged with the outer peripheral side seal engagement hole, so that the inner peripheral side seal plate piece is surrounded by the outer peripheral side seal plate piece. Since movement in the direction is constrained, even when a member provided with a seal member (a member in which an annular groove is formed) rotates, the member and the seal member have extra weight other than their own weight. Centrifugal force is not applied, and local surface pressure can be suppressed from being applied to the seal member or the like. Further, since the circumferential movement of the inner peripheral side seal plate piece relative to the outer peripheral side seal plate piece can be adjusted, one end of the inner peripheral side seal plate piece is not the notch for assembly, but the inner peripheral side ring of the annular groove. It can be in a state of hanging on the shape part. Therefore, there is no possibility that the inner peripheral side
第四の発明に係るシール機構によれば、内周側シール板片と外周側シール板片および外周側リング状部が、内周側シールねじ係合穴と外周側シールねじ係合穴およびねじ係合穴に通した機械的締着部品により固定されるので、シール部材が設けられた部材(環状溝が形成された部材)が回転動作した場合であっても、当該部材およびシール部材には、遠心力などによる摩耗の虞がなく、シール効果が低減することがない。また、部品点数を削減できるので、製造コストの削減に繋がる。 According to the seal mechanism according to the fourth aspect of the invention, the inner peripheral seal plate piece, the outer peripheral seal plate piece, and the outer peripheral ring-shaped portion include the inner peripheral seal screw engagement hole, the outer peripheral seal screw engagement hole, and the screw. Since it is fixed by a mechanical fastening part that has passed through the engagement hole, even if a member provided with a seal member (a member in which an annular groove is formed) rotates, the member and the seal member In addition, there is no risk of wear due to centrifugal force and the sealing effect is not reduced. In addition, the number of parts can be reduced, leading to a reduction in manufacturing cost.
第五の発明に係るシール機構によれば、周方向に三以下の少数分割構造としたシール部材に比べ一部品が小さくなるので、環境変化などによる一部品当たりの変形量が少なくなり、シール不良の虞がなくなる、つまり、シール性能を安定化できる。また、周方向に九以上の多数分割構造としたシール部材に比べ部品数が少ないので、取付け・取外し作業が減り、シール機構の製作および補修コストを削減できる。 According to the seal mechanism of the fifth invention, since one part is smaller than the seal member having a minority division structure of three or less in the circumferential direction, the amount of deformation per part due to environmental changes or the like is reduced, resulting in a poor seal. That is, the sealing performance can be stabilized. In addition, since the number of parts is smaller than that of a seal member having a multi-part structure of nine or more in the circumferential direction, installation / removal work is reduced, and manufacturing and repair costs of the seal mechanism can be reduced.
以下に、本発明の実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施例は、本発明に係るシール機構を、ガスタービン(流体機械)のロータディスク間における冷却媒体の漏洩を防止するシール機構に採用したものである。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、例えば、ガスタービン(流体機械)における冷却媒体以外の流体を仕切るシール機構、ガスタービン(流体機械)以外におけるシール機構などに採用することもできる。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることは言うまでもない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, the sealing mechanism according to the present invention is employed in a sealing mechanism that prevents leakage of a cooling medium between rotor disks of a gas turbine (fluid machine). Of course, the present invention is not limited to the following embodiments. For example, the present invention can be applied to a seal mechanism for partitioning fluid other than a cooling medium in a gas turbine (fluid machine), a seal mechanism other than a gas turbine (fluid machine), and the like. . It goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本発明の実施例1について、図1から図9を参照して説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
ガスタービン1の一例の概念図である図2に示すように、ガスタービン1は圧縮機2と燃焼器3およびタービン4から成り、発電機5と組み合わせることで電気エネルギーを得ることができる。
As shown in FIG. 2, which is a conceptual diagram of an example of the gas turbine 1, the gas turbine 1 includes a
タービン4のロータディスク11周りの構造図である図3に示すように、タービン4は、図示しない静翼とそれを保持する図示しないケーシング、動翼13とそれを保持するロータディスク11などから成る。複数のロータディスク(回転する部材)11は軸方向に間隔を空けて配置され、周方向に一定間隔で設置された複数のスピンドルボルト12によって、ロータディスク11同士が結合されている。また、各ロータディスク11の外周には周方向に沿って複数の動翼13が一定間隔で設置されている。燃焼器3から排出された燃焼ガス20はガスパス21を流れ、その圧力は動翼13によって周方向の力に変換され、ロータディスク11を回転させる。
As shown in FIG. 3, which is a structural diagram around the
図4に示すように、ロータディスク11には軸方向に突出した張出部100が設けられており、ロータディスク11と同軸心の環状を成している。隣接するロータディスク11の張出部100は同径であり、互いに向き合っている。また、隣接するロータディスク11の対向する張出部100における向き合う面には、それぞれ周方向に沿った環状溝110が形成されている。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、隣接するロータディスク11の対向する環状溝110に、環状のシール部材200(図6)が収納されている。シール部材200によって、隣接するロータディスク11間の空間は、シール部材200より内周側にある内周側空間32とシール部材より外周側にある外周側空間33に分けられている(図3)。内周側空間32と外周側空間33は、それぞれ温度および圧力の異なった第一の冷却媒体30と図示しない第二の冷却媒体で満たされている。また、ロータディスク11には冷却孔31が形成されており、第一の冷却媒体30が冷却孔31を流れることでロータディスク11内部からの冷却を行っている。
As shown in FIG. 5, an annular seal member 200 (FIG. 6) is accommodated in the
図1(a)に示すように、張出部100のうち環状溝110より内周側である内周側リング状部120には、シール部材200を取付けるための組立用切欠き部121が周方向に沿う複数個所に形成されている。なお、シール部材200の取付け・取外しを容易にするために、組立用切欠き部121のある内周側リング状部120には、一端部の内周側を面取り加工した内周側ガイド面122および他端部の外周側を面取り加工した外周側ガイド面123が形成されている。また、張出部100のうち環状溝110より外周側である外周側リング状部130の内周面側には、シール部材200を周方向に拘束するための四角形状に切欠いたディスク係合穴131が形成されている。
As shown in FIG. 1A, an
組立用切欠き部121およびディスク係合穴131は、図1(a)(b)(c)に示したものに限定されない。内周側ガイド面122および外周側ガイド面123が形成されていない組立用切欠き部121、あるいは内周側ガイド面122および外周側ガイド面123が両端に形成された組立用切欠き部121でも良く、周方向だけでなく軸方向の移動や回転が拘束されるような長丸形状の浅孔をディスク係合穴131としても良い。
The
なお、組立用切欠き部121とディスク係合穴131の相対位置に制限はないが、ディスク係合穴131の加工やシール部材200の取付け作業を容易にするため、ディスク係合穴131は組立用切欠き部121に対応した位置とすることが好ましい。
The relative position between the
図6に示すように、本実施例のシール部材200は、四組のシール板組物210を周方向に沿って配列して環状に構成されている。つまり、周方向に四分割される構造である。もちろん、シール部材200の分割数は本実施例に限定されるものではなく、複数のシール板組物210から構成されていれば良い。
As shown in FIG. 6, the
なお、シール部材200の周方向の分割数が少ない場合には、使用環境の変化に伴うシール板組物210の一組当たりの変形量が増大し、シール性能に影響が出る虞がある。また、シール部材200の周方向の分割数が多い場合には、シール部材200の取付け・取外し作業に掛かる時間が増大する。よって、シール性能の安定化およびシール部材200の取付け・取外し作業の簡易化を考慮すると、シール部材200は四組以上八組以下のシール板組物210に分割されることが好ましい。
Note that when the number of divisions in the circumferential direction of the
図7(a)に示すように、シール板組物210は、弧状の外周側シール板片230と当該外周側シール板片230の内周面に外周面が接し且つ周方向に位相がずれた弧状の内周側シール板片220とから成る。つまり、シール板組物210は、内周側シール板片220と外周側シール板片230から成り、外周側シール板片230の内周面に内周側シール板片220の外周面が接して構成され、内周側シール板片220は外周側シール板片230に対して周方向にずれて配置されている。
As shown in FIG. 7A, the
図7(b)に示すように、内周側シール板片220は、弧状に湾曲した板材から成る。内周側シール板片220の外周面には、長丸形状の内周側シール係合突起221が形成されている。
As shown in FIG. 7B, the inner circumferential side
図7(c)に示すように、外周側シール板片230は、弧状に湾曲した板材から成る。外周側シール板片230の外周面には、四角形状の外周側シール係合突起231が形成されている。そして、外周側シール係合突起231とは異なる箇所に、長丸形状の外周側シール係合穴232が形成されている。
As shown in FIG.7 (c), the outer peripheral side sealing
図1(a)および図1(c)に示すように、内周側シール係合突起221が外周側シール係合穴232に係合されることにより、内周側シール板片220の外周側シール板片230に対する周方向の移動が拘束され、シール板組物210が構成される。
As shown in FIG. 1A and FIG. 1C, the inner peripheral side
また、図1(a)および図1(b)に示すように、外周側シール係合突起231がディスク係合穴131に係合されることにより、外周側シール板片230の外周側リング状部130に対する周方向の移動が拘束される。つまり、シール部材200を構成している複数の外周側シール板片230の外周側シール係合突起231がロータディスク11の外周側リング状部130の複数のディスク係合穴131にそれぞれ係合されることで、シール部材200のロータディスク11に対する周方向の移動が拘束される。
Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the outer circumferential side
もちろん、内周側シール係合突起221と外周側シール係合穴232および外周側シール係合突起231とディスク係合穴131の形状は本実施例に限定されず、長丸や四角以外の形状で形成されても良い。また、周方向の移動を拘束することができれば、互いに異なる形状で形成されても良く、周方向だけでなく軸方向の移動や回転が拘束されるような形状で形成されても良い。
Of course, the shapes of the inner peripheral side
シール部材200は図6に示すように、対向する環状溝110に挿入され、隣接するロータディスク11の張出部100にシール部材200の両端が支持される。シール部材200のロータディスク11に対する周方向の移動が拘束されているので、ロータディスク11と共にシール部材200が回転する。そのとき、シール部材200は遠心力によって外周側リング状部130に押し当てられる。よって、隣接するロータディスク11間の内周側空間32と外周側空間33とがシールされる。
As shown in FIG. 6, the
シール部材200は周方向に分割する構造となっているので、隣接する外周側シール板片230および隣接する内周側シール板片220の間には、使用環境の変化に対応するためや取付けるための隙間ができる。外周側シール板片230の内周面と内周側シール板片220の外周面が接し、且つ外周側シール板片230と内周側シール板片220の取付け位相は周方向にずれているので、遠心力によって内周側シール板片220と外周側シール板片230が密着し、隣接する外周側シール板片230間の隙間は内周側シール板片220によってシールされ、隣接する内周側シール板片220間の隙間は外周側シール板片230によってシールされる。よって、シール部材200として内周側空間32と外周側空間33とのシール性能を損なうことはない。
Since the
また、対向する環状溝110に収められた内周側シール板片220および外周側シール板片230には、弓状態から真直ぐに変形しようとするバネのような力が弧状の外周側へ働く。このバネ力によって、内周側シール係合突起221は外周側シール係合穴232に、外周側シール係合突起231はディスク係合穴131に押し付けられる。つまり、外周側シール板片230と内周側シール板片220、外周側リング状部130と外周側シール板片230はそれぞれ強固に係合される。よって、外周側シール板片230および内周側シール板片220は、環状溝110の環状径よりも僅かに大きい径の弧状で形成されることが好ましい。すなわち、シール部材200あるいはシール板組物210は、常態よりも周方向に収縮されて取付けられることが好ましい。
Further, on the inner peripheral side
なお、内周側シール板片220および外周側シール板片230は、一組のシール板組物210として一体で使用されるので、内周側シール係合突起221と外周側シール係合穴232との係合によって周方向の移動が拘束された状態で、溶接等により固定しても良い。
Since the inner peripheral side
次に、新規のガスタービン1を製作する際のシール部材200を取付ける手順について図3を参照して説明する。
Next, a procedure for attaching the
新規のガスタービン1の製作時、タービン4ではロータディスク11を複数のスピンドルボルト12に通して設置する。次に、設置した一方のロータディスク11に形成された張出部100の環状溝110に、環状に構成したシール部材200の一端側を挿し入れるように取付ける。次いで、一方のロータディスク11に取付けられているシール部材200の他端側に、他方のロータディスク11に形成された張出部100の環状溝110を被せるように取付ける。以後同様に、ロータディスク11とシール部材200を交互に設置していくことで、新規のガスタービン1が製作される。
When the new gas turbine 1 is manufactured, the
次に、既設のガスタービン1を補修する際のシール部材200を交換する手順について説明する。
Next, a procedure for replacing the
環状溝110にシール部材200が取付けられた状態を図8に示す。シール板組物210の内周側シール板片220の一端部を内周側空間32へ引っ張ることで、外周側シール係合突起231をディスク係合穴131から取外す(図9(a))。そして、内周側シール板片220の一端側を引っ張ることで、シール板組物210を対向する環状溝110から取外す(図9(b))。なお、第一のシール板組物210aは第一の組立用切欠き部121aから、第二のシール板組物210bは第二の組立用切欠き部121bから、第三のシール板組物210cは第三の組立用切欠き部121cから、第四のシール板組物210dは第四の組立用切欠き部121dから取外す。取外されたシール板組物210は一組ごとに対向する張出部100の間から外周側空間33へ取り除かれる。
A state where the
次いで、新しいシール板組物210を一組ごとに対向する張出部100の間から内周側空間32へ挿入する。内周側空間32から組立用切欠き部121を通して対向する環状溝110に、第一のシール板組物210aを第一の組立用切欠き部121aから、第二のシール板組物210bを第二の組立用切欠き部121bから、第三のシール板組物210cを第三の組立用切欠き部121cから、第四のシール板組物210dを第四の組立用切欠き部121dから挿入していく。外周側シール係合突起231をディスク係合穴131に係合させるときは、取外し作業と同様に内周側シール板片220の一端を内周側空間32へ引っ張ることで取付けることができる。
Next, a new
本発明の実施例2について、図10を参照して説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
なお、本実施例のガスタービン1は、シール部材200およびシール板組物210を構成する内周側シール板片220と外周側シール板片230の係合部の構造を除いて、実施例1と同様な構造を有するので、同様な構造に対する重複説明は省略する。
The gas turbine 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the structure of the engagement portion between the inner peripheral side
内周側シール板片220は、弧状に湾曲した板材から成る。内周側シール板片220の外周面には長丸形状の内周側シール係合突起221が形成されている。
The inner peripheral side
外周側シール板片230は、弧状に湾曲した板材から成る。外周側シール板片230の外周面には四角形状の外周側シール係合突起231が形成されている。そして外周側シール係合突起231とは異なる箇所に、内周側シール係合突起221に比べ周方向に長い長丸形状の外周側シール係合穴232が形成されている。
The outer peripheral
シール板組物210は、外周側シール板片230と当該外周側シール板片230の内周面に外周面が接し且つ周方向に位相がずれた内周側シール板片220とから成り、内周側シール係合突起221が外周側シール係合穴232に係合することによって、内周側シール板片220の外周側シール板片230に対する周方向の移動が調整可能である。つまり、内周側シール係合突起221と外周側シール係合穴232の形状における周方向の距離差分だけ、内周側シール板片220と外周側シール板片230は周方向にスライド可能に係合される。
The
なお、シール板組物210を構成する内周側シール板片220と外周側シール板片230は周方向に可動であるので、シール板組物210の常態が定まり難い。よって、内周側シール係合突起221が外周側シール係合穴232に係合されることにより、内周側シール板片220の外周側シール板片230に対する軸方向の移動および回転が拘束されることが好ましい。
In addition, since the inner peripheral side
図10(a)に示すように、シール部材200を取付けた後に内周側シール板片220を周方向へ移動することにより、内周側シール板片220の一端が組立用切欠き部121ではなく、環状溝110の内周側リング状部120に掛かる状態にすることができる。つまり、内周側リング状部120に設けられた組立用切欠き部121の両端によって内周側シール板片220が支持される状態にすることができる。よって、内周側シール板片220の内周側へ変形・湾曲する虞がなくなり、シール性能をより安定化することができる。
As shown in FIG. 10A, after the
本発明の実施例3について、図11を参照して説明する。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
なお、本実施例のガスタービン1は、シール部材200およびシール板組物210を構成する内周側シール板片220と外周側シール板片230の係合部の構造を除いて、実施例1と同様な構造を有するので、同様な構造に対する重複説明は省略する。
The gas turbine 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the structure of the engagement portion between the inner peripheral side
外周側リング状部130には、四角形状に切欠いたディスク係合穴131が形成されている。また、ねじ40の逃がし穴となるディスクねじ係合穴133が形成されている。
The
内周側シール板片220は、弧状に湾曲した板材から成る。内周側シール板片220には、ねじ切りされた内周側シールねじ係合穴223が形成されている。
The inner peripheral side
外周側シール板片230は、弧状に湾曲した板材から成る。外周側シール板片230の外周面には四角形状の外周側シール係合突起231とねじ40の逃がし穴となる外周側シールねじ係合穴233が形成されている。
The outer peripheral
内周側シール板片220と外周側シール板片230および外周側リング状部130が、内周側シールねじ係合穴223と外周側シールねじ係合穴233およびディスクねじ係合穴133に通したネジ40により固定されている。
The inner peripheral side
張出部100の環状溝110に外周側シール板片230を挿入し、外周側シール係合突起231がディスク係合穴131に係合されることによって、外周側シール板片230のロータディスク11に対する周方向の移動が拘束される。
The outer peripheral side
次に、外周側シール板片230の内周面に内周側シール板片220の外周面が接するように、張出部100の環状溝110に内周側シール板片230を挿入する。次いで、ディスクねじ係合穴133と外周側シールねじ係合穴233および内周側シールねじ係合穴223の位置を合わせ、外周側リング状部130の外周面側からネジ40をディスクねじ係合穴133に挿入し、外周側シールねじ係合穴233を通し、内周側シールねじ係合穴223にねじ込む。内周側シール板片220および外周側シール板片230は、共に外周側リング状部130に固着される。
Next, the inner peripheral
もちろん、内周側シール板片220と外周側シール板片230の機械的締着手段は本実施例に限定されない。たとえば、内周側シールねじ係合穴223をねじの逃がし穴とすることで、外周側リング状部130と外周側シール板片230と内周側シール板片220をボルトおよびナットによって固定させても良い。
Of course, the mechanical fastening means of the inner peripheral side
1 ガスタービン
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
5 発電機
11 ロータディスク
12 スピンドルボルト
13 動翼
20 燃焼ガス
21 ガスパス
30 第一の冷却媒体
31 冷却孔
32 内周側空間
33 外周側空間
40 ネジ
100 張出部
110 環状溝
120 内周側リング状部
121 組立用切欠き部
121a 第一の組立用切欠き部
121b 第二の組立用切欠き部
121c 第三の組立用切欠き部
121d 第四の組立用切欠き部
122 内周側ガイド面
123 外周側ガイド面
130 外周側リング状部
131 ディスク係合穴
133 ディスクねじ係合穴
200 シール部材
210 シール板組物
210a 第一のシール板組物
210b 第二のシール板組物
210c 第三のシール板組物
210d 第四のシール板組物
220 内周側シール板片
221 内周側シール係合突起
223 内周側シールねじ係合穴
230 外周側シール板片
231 外周側シール係合突起
232 外周側シール係合穴
233 外周側シールねじ係合穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記シール部材は、弧状の外周側シール板片と当該外周側シール板片の内周面に外周面が接し且つ周方向に位相がずれた弧状の内周側シール板片とから成るシール板組物を周方向に沿って複数配列して環状に構成され、
前記外周側シール板片の外周面に外周側シール係合突起が形成され、
前記環状溝の外周側を構成する外周側リング状部の内周面に係合穴が形成され、
前記外周側シール係合突起が前記係合穴に係合されることにより、前記外周側シール板片の前記環状溝に対する周方向の移動が拘束される
ことを特徴とするシール機構。 An annular groove formed opposite to each of the opposing surfaces between the members arranged at intervals, and an annular seal member inserted into the annular groove, thereby providing an inner circumferential space of the seal member; A seal mechanism for partitioning the outer circumferential side space of the seal member,
The seal member comprises an arc-shaped outer peripheral seal plate piece and an arc-shaped inner peripheral seal plate piece whose outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the outer peripheral seal plate piece and whose phase is shifted in the circumferential direction. A plurality of objects are arranged along the circumferential direction to form an annular shape,
An outer peripheral side seal engagement protrusion is formed on the outer peripheral surface of the outer peripheral side seal plate piece,
Engagement holes are formed on the inner peripheral surface of the outer ring-shaped part constituting the outer peripheral side of the annular groove,
The circumferential movement of the outer peripheral side seal plate piece with respect to the annular groove is restrained by engaging the outer peripheral side seal engagement protrusion with the engagement hole.
ことを特徴とする請求項1に記載のシール機構。 An inner peripheral side seal engagement protrusion is formed on an outer peripheral surface of the inner peripheral side seal plate piece, an outer peripheral side seal engagement hole is formed in the outer peripheral side seal plate piece, and the inner peripheral side seal engagement protrusion is formed on the outer periphery side. The seal mechanism according to claim 1, wherein the circumferential movement of the inner peripheral side seal plate piece with respect to the outer peripheral side seal plate piece is restricted by being engaged with the side seal engagement hole.
ことを特徴とする請求項1に記載のシール機構。 An inner peripheral side seal engagement protrusion is formed on the outer peripheral surface of the inner peripheral side seal plate piece, and the outer peripheral side seal engagement has a shape longer in the circumferential direction than the inner peripheral side seal engagement protrusion on the outer peripheral side seal plate piece. A hole is formed, and the inner circumferential side seal engagement protrusion is engaged with the outer circumferential side seal engagement hole, thereby adjusting the circumferential movement of the inner circumferential side seal plate piece with respect to the outer circumferential side seal plate piece. The sealing mechanism according to claim 1, which is possible.
ことを特徴とする請求項1に記載のシール機構。 An inner peripheral seal screw engagement hole is formed in the inner peripheral seal plate piece, an outer peripheral seal screw engagement hole is formed in the outer peripheral seal plate piece, and a screw engagement hole is formed in the outer ring portion. The inner peripheral side seal plate piece, the outer peripheral side seal plate piece, and the outer peripheral side ring-shaped portion are formed by the inner peripheral side seal screw engagement hole, the outer peripheral side seal screw engagement hole, and the screw engagement hole. The sealing mechanism according to claim 1, wherein the sealing mechanism is fixed by a mechanical fastening part that is passed through.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のシール機構。 The seal mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein the seal member is formed of four or more and eight or less seal plate assemblies.
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