JP2016505111A - ガスタービンエンジンの内側シュラウドに溝を含むシール組立体 - Google Patents

ガスタービンエンジンの内側シュラウドに溝を含むシール組立体 Download PDF

Info

Publication number
JP2016505111A
JP2016505111A JP2015554134A JP2015554134A JP2016505111A JP 2016505111 A JP2016505111 A JP 2016505111A JP 2015554134 A JP2015554134 A JP 2015554134A JP 2015554134 A JP2015554134 A JP 2015554134A JP 2016505111 A JP2016505111 A JP 2016505111A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inner shroud
groove
hot gas
seal assembly
blade assembly
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2015554134A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6109961B2 (ja
Inventor
チン−パン・リー
Original Assignee
シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
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 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト, シーメンス アクティエンゲゼルシャフト filed Critical シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
Publication of JP2016505111A publication Critical patent/JP2016505111A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6109961B2 publication Critical patent/JP6109961B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/082Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc
    • 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
    • F01D11/001Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • 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
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/28Arrangement of seals
    • 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
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/70Shape
    • F05D2250/71Shape curved

Abstract

ディスクキャビティ(36)と高温ガス流路(34)との間に配置されているシール組立体(50)は、ガスタービンエンジンの動作の際にタービンロータ(24)の内部において回転する複数の動翼(20)を含んでいる回転式の動翼集合体(18)と、複数の静翼(14)と内側シュラウドとを含んでいる固定式の静翼集合体(12)を含んでいる。内側シュラウド(16)が、ラジアル方向外方に面している第1の表面(40)と、ラジアル方向内方に面している第2の表面(46)と、第2の表面(46)の内部に延在している複数の溝(60)とを含んでいる。溝(60)は、周方向成分を有している間隙が隣り合う溝(60)同士の間に形成されるように配置されている。タービンエンジンの動作の際に、パージ用空気が、高温ガスが高温ガス流路(34)を通じて流れる方向に対して所望の方向に流れるように、溝が、ディスクキャビティ(36)から流出したパージ用空気を高温ガス流路(34)に向かって案内する。

Description

本発明は、一般に、内部シュラウドのラジアル方向内側面に配置されている複数の溝を含んでいる、ガスタービンエンジンで利用するためのシール組立体であって、高温ガス流路とディスク状キャビティとの間における漏出を制限することを補助するための、シール組立体に関する。
例えばガスタービンエンジンのような多段式回転機械では、例えば吸入空気のような流体が圧縮セクションにおいて圧縮され、燃焼セクションにおいて燃料と混合される。空気と燃料との混合体は燃焼セクションにおいて点火され、高温の作動ガスを形成する燃焼ガスを生成する。高温の燃焼ガスは、ガスタービンエンジンのタービンセクションの内部において1つ以上のタービン段に方向づけられ、タービン部品を回転運動させる。タービンセクション及び圧縮セクションの両方が、高温の作動ガスを圧縮及び膨張させるために、例えば動翼のような回転式部品と協働する、例えば静翼のような固定式又は非回転式部品を有している。機械内部の多くの部品は、当該部品がオーバーヒートすることを防止するために、冷却流体によって冷却されることを要する。
冷却流体を含む機械において高温ガス流路からディスクキャビティに至る高温の作動ガスを点火させることは、例えばディスク及び動翼根元部の温度に負けることによって、ガスタービンエンジンの性能及び効率を低下させる。高温ガス流路からディスクキャビティに至る作動ガスを点火することによって、耐用寿命が短くなるか、及び/又は、ディスクキャビティ内部若しくは周囲の部品が故障する。
本発明の第1の実施態様は、ディスクキャビティとガスタービンエンジンのタービンセクションを通じて延在している高温ガス流路との間に配置されているシール組立体であって、ガスタービンエンジンの動作の際にタービンロータと共に回転する複数の動翼を含んでいる回転式の動翼集合体と、複数の静翼と内側シュラウドとを含んでいる固定式の静翼集合体であって、内側シュラウドが、ラジアル方向外方に面している第1の表面と、ラジアル方向内方に面している第2の表面と、第2の表面の内部に延在している複数の溝であって、周方向成分を有している間隙が隣り合う溝同士の間に形成されるように配置されている複数の溝とを備えている静翼集合体と、を備えているシール組立体において、タービンエンジンの動作の際に、パージ用空気が、高温ガス流路を通過する高温ガスの流れ方向に対して所望の方向に流れるように、溝が、ディスクキャビティから流出したパージ用空気を高温ガス流路に向かって案内することを特徴とするシール組立体を提供する。
本発明の第2の実施態様は、ディスクキャビティとガスタービンエンジンのタービンセクションを通じて延在している高温ガス流路との間に配置されているシール構造体であって、ガスタービンエンジンが、ガスタービンエンジンの動作の際にタービンロータと共に回転する複数の動翼を含んでいる回転式の動翼集合体と、複数の静翼と内側シュラウドとを含んでいる固定式の静翼集合体であって、内側シュラウドが、ラジアル方向外方に面している第1の表面であって、内側シュラウドのアキシアル方向端部に至るまで延在している第1の表面と、動翼集合体から離隔するように内側シュラウドのアキシアル方向端部から延在している第2の表面であって、ラジアル方向内方且つアキシアル方向に面している第2の表面と、略アキシアル方向に面している第3の表面であって、第2の表面からラジアル方向内方に延在しており、動翼集合体に面している第3の表面と、内側シュラウドの内部に延在している複数の溝であって、溝が、内側シュラウドの第3の表面に配置されている入口と、内側シュラウドの第2の表面に配置されている出口とを含んでおり、周方向成分を有している間隙が隣り合う溝同士の間に形成されるように、溝が配置されている、複数の溝と、を備えている静翼集合体と、を備えているシール組立体において、ガスタービンエンジンの動作の際に、パージ用空気の流れ方向が高温ガス流路を通過する高温ガスの流れ方向と略一致するように、溝が、ディスクキャビティから流出したパージ用空気を高温ガス流路に向かって案内し、高温ガスの流れ方向が、少なくとも1つの静翼の後縁部の出口角度に対して略平行に方向づけられていることを特徴とするシール組立体を提供する。
本発明の第3の実施態様は、ディスクキャビティとガスタービンエンジンのタービンセクションを通じて延在している高温ガス流路との間に配置されているシール組立体であって、ガスタービンエンジンの動作の際にタービンロータと共に回転する複数の動翼を含んでいる回転式の動翼集合体と、タービンセクションの入口及び出口に対して動翼集合体の上流に配置されている固定式の静翼集合体であって、静翼集合体が、複数の静翼と内側シュラウドとを含んでおり、内側シュラウドが、ラジアル方向外方に面している第1の表面であって、内側シュラウドのアキシアル方向端部に至るまで延在している第1の表面と、動翼集合体から離隔するように内側シュラウドのアキシアル方向端部から延在している第2の表面であって、ラジアル方向内方且つアキシアル方向に面している第2の表面と、略アキシアル方向に延在している第3の表面であって、第2の表面からラジアル方向内方に延在しており、動翼集合体に面している第3の表面と、内側シュラウドの内部に延在している複数の溝であって、内側シュラウドの第3の表面に配置されている入口と、内側シュラウドの第2の表面に配置されている出口とを含んでいる、複数の溝と、を備えている、静翼集合体と、を備えているシール組立体において、溝が、周方向成分を有している間隙が隣り合う溝同士の間に形成されるように配置されており、溝が、溝の入口が溝の出口より広くなるように、入口から出口に至るまでテーパ状とされ、溝が、溝の入口がタービンロータの回転方向に関して溝の出口の上流に配置されるように、周方向において傾斜及び湾曲のうち少なくとも1つなされており、ガスタービンエンジンの動作の際に、パージ用空気の流れ方向が、高温ガス流路を通過する高温ガスの流れ方向に略一致するように、溝が、ディスクキャビティから流出したパージ用空気を高温ガス流路に向かって案内することを特徴とするシール組立体を提供する。
本明細書の末尾には、本発明に特に注目すると共に本発明を明確に規定する特許請求の範囲が添付されているが、本発明については、添付図面に関連する以下の説明から理解することができる。図面では、類似する参照符号が類似する構成要素を特定している。
本発明の一の実施例におけるシール組立体を含むガスタービンエンジンのタービン段の一部分についての概略的な断面図である。 図1に表わすシール組立体の複数の溝の断片的な斜視図である。 図2に表わす複数の溝の縦図である。 ラジアル方向内方で表わす段の断面図である。
好ましい実施例についての以下の詳細な説明では、本出願の一部分を形成している添付図面を参照する。添付図面は、限定することを意図せず、図解することを目的として、本発明を実施可能とされる特定の好ましい実施例を表わす。本発明の技術的思想及び技術的範囲を逸脱することなく、他の実施例も利用及び変更可能であることに留意すべきである。
図1は、外側ケース(図示しない)から懸架されていると共に環状の内側シュラウド16に固定されている、複数の静翼14を含んでいる静翼集合体12と、複数の動翼20を含んでいる動翼集合体18と、タービンロータ24の一部分を形成しているロータディスク構造体22とを具備するタービンエンジン10の一部分を概略的に表わす。本明細書では、静翼集合体12と動翼集合体18との組み合わせは、タービンエンジン10のタービンセクション26の“段”として呼称される。当業者にとっては明らかなように、タービンエンジン10は、複数の段を含んでいる場合がある。図1及び図3に表わすように、静翼集合体12及び動翼集合体18は、タービンエンジン10の長手方向軸線Lを規定しているアキシアル方向において互いから離隔して配置されており、図1に表わす静翼集合体12は、タービンセクション26の入口26A及び出口26Bに対して、図中の動翼集合体18の上流に位置している。
ロータディスク構造体22は、プラットフォーム28と、動翼ディスク30と、タービンエンジン10の動作中にロータ24と共に回転する動翼集合体18に関連する任意の他の構造体、例えば根元部、側面プレート、脚部等とを備えている。
静翼14及び動翼20は、タービンセクション26の内部に形成されている環状の高温ガス流路34の内部に延在している。高温燃焼ガスである作動ガスH(図3参照)は、高温ガス流路34を通過するように方向づけられ、静翼14及び動翼20を通過し、タービンエンジン10の動作の際に残りの段に到達する。作動ガスHが高温ガス流路34を通過することによって、動翼20及び対応する動翼集合体18が回転し、これによりタービンロータ24も回転する。
図1に表わすように、ディスクキャビティ36は、環状の内側シュラウド16とロータディスク構造体22との間において、高温ガス流路34のラジアル方向内方に配置されている。例えば圧縮機からの排出空気のようなパージ用空気Pが、内側シュラウド16及びロータディスク構造体22を冷却するために、ディスクキャビティ36の内部に導入される。また、パージ用空気Pは、ディスクキャビティ36の内部に流入する作動ガスHの流れを相殺するために、高温ガス流路34を通じて流れる作動ガスHの圧力との圧力平衡をもたらす。パージ用空気Pは、タービンロータ24を通過するように形成されている冷却流路(図示しない)から、及び/又は、他の上流流路(図示しない)からディスクキャビティ36に自在に供給される。さらなるディスクキャビティ(図示しない)が、一般に、残りの内側シュラウド16と対応する隣り合うロータディスク構造体22との間に設けられていることに留意すべきである。
図1〜図3に表わすように、図示の実施例の内側シュラウド16は、略ラジアル方向外方に延在している第1の表面40を備えており、静翼14は、第1の表面40から延在している。図2及び図3に表わすように、図示の実施例の第1の表面40は、内側シュラウド16のアキシアル方向上流端部42からアキシアル方向下流端部44に至るまで延在している。さらに、図1及び図2に表わすように、内側シュラウド16は、ラジアル方向内方及びアキシアル方向に面している第2の表面46を備えており、第2の表面46は、内側シュラウド16のアキシアル方向下流端部44から、内側シュラウド16の略アキシアル方向の面している第3の表面48に至るまで、隣り合う動翼集合体18から離隔するように延在している。図1に表わすように、図示の実施例における内側シュラウド16の第2の表面46は、長手方向軸線Lに対して平行とされる仮想線Lに対して角度βで下流端部44から延在している。言い換えれば、第2の表面46が、長手方向軸線Lに対して角度βで下流端44から延在している。角度βは、好ましくは約30°〜約60°とされ、図示の実施例では約45°である。第3の表面48は、第2の表面46からラジアル方向内方に延在しており、隣り合う動翼集合体18のロータディスク構造体22に面している。
内側シュラウド16及びロータディスク構造体22の構成部品は、静翼14及び動翼20それぞれのラジアル方向内方において、高温ガス流路34とディスクキャビティ36との間に環状シール組立体50を形成するように協働している。以下に説明するように、環状シール組立体50は、作動ガスHが高温ガス流路34からディスクキャビティ36の内部に取り込まれることを防止することを補助し、高温ガス流路34を通過する作動ガスHの流れ方向に対して所望の方向において、ディスクキャビティ36から流出したパージ用空気Pの一部を輸送する。本明細書で説明したシール組立体に類似するさらなるシール組立体50が、タービンエンジン10の内部において、他の段の内側シュラウド16と隣り合うロータディスク構造体22との間に設けられており、すなわち、以下に説明するように、作動ガスHが高温ガス流路34からディスクキャビティ36それぞれの内部に向かって取り込まれることを防止することを補助するために、及び、高温ガス流路34を通過する作動ガスHの流れ方向に対して所望の方向においてディスクキャビティ36から流出したパージ用空気Pを輸送するために設けられている場合があることに留意すべきである。
図1〜図3に表わすように、環状シール組立体50は、静翼集合体12及び動翼集合体18の一部分とされる。具体的には、図示の実施例では、環状シール組立体50は、内側シュラウド16の第2の表面46及び第3の表面48とロータディスク構造体22のプラットフォーム28のアキシアル方向上流端部28Aとを備えている。図1及び図3に表わすように、これら構成部品は、ディスクキャビティ36から流出したパージ用空気Pのための出口52を形成するように協働している。
さらに、環状シール組立体50は、内側シュラウド16の第2の表面46及び第3の表面48の内部に延在している複数の溝60を備えている。図2及び図3に表わすように、溝60は、周方向において構成要素を有している間隙62が隣り合う溝60同士の間に形成されるように配置されている。間隙62の大きさは、タービンエンジン10の構成に依存して変化する場合があり、溝60からのパージ用空気Pの排出を微調整することができるように選定される場合がある。溝60からのパージ用空気Pの排出については、以下に説明する。
図2に最も明確に表わすように、溝60の入口64は、すなわち、高温ガス流路34に向かって排出される、ディスクキャビティ36からのパージ用空気Pが溝60に流入する位置は、内側シュラウド16の第3の表面48において、内側シュラウド16のアキシアル方向下流端部44の遠位に配置されており、溝60の出口66は、すなわち、パージ用空気Pが溝60から排出される位置は、内側シュラウド16の第2の表面46において、内側シュラウド16のアキシアル方向下流端部44の近位に配置されている。図2Aに表わすように、好ましくは、溝60は、溝60の入口64の幅Wが溝60の出口66の幅Wより広くなるように、入口64から出口66に向かってテーパ状とされる。幅W,Wはそれぞれ、溝60それぞれを通過するパージ用空気Pの流れ方向に対して略垂直とされる方向に溝60を形成している内側シュラウド16の対向する側壁SW1,SW2の間の距離である。このようなテーパ状に溝60が形成されることによって、パージ用空気Pが溝60からより集中的に且つ強力に排出されるので、以下に説明するように、作動ガスHがディスクキャビティ36の内部に取り込まれることがより効果的に防止される。
また、図3に表わすように、好ましくは、溝60の入口64がタービンロータ24の回転方向Dに関して溝60の出口66の上流に配置されているように、溝60は周方向において傾斜及び/又は湾曲している。このように溝60を傾斜及び/又は湾曲させることによって、パージ用空気Pが高温ガス流路34を通過する作動ガスHの流れに対して所望の方向に流れるように、ディスクキャビティ36からのパージ用空気Pが溝60から流出し、高温ガス流路34に向かって案内される。具体的には、本発明の当該実施態様における溝60は、高温ガス流路34の対応するアキシアル方向位置において、パージ用空気Pの流れ方向が作動ガスHの流れ方向と略一直線上に配置されるように、ディスクキャビティ36から流出したパージ用空気Pを案内する。ここで、高温ガス流路34の対応するアキシアル方向位置において、作動ガスHの流れ方向は、静翼14の後縁部14Aの出口角度に対して略平行に方向づけられている。
図1〜図3に表わすように、環状シール組立体50は、内側シュラウド16の略アキシアル方向に延在しているシール構造体70を備えている。シール構造体70は、内側シュラウド16の第3の表面48から動翼集合体18の動翼ディスク30に向かって延在している。図1及び図3に表わすように、シール構造体70のアキシアル方向端部70Aは、動翼集合体18の動翼ディスク30に近接している。シール構造体70は、内側シュラウド16の一体部分として形成されているか、又は内側シュラウド16とは別体に形成されており、内側シュラウド16に固定されている。図1に表わすように、好ましくは、高温ガス流路34からディスクキャビティ36の内部に至る取り込みが必ず蛇行流路を経由するように、シール構造体70はプラットフォーム28の上流端部28Aに重なっている。
タービンエンジン10の動作中には、高温の作動ガスHが高温ガス流路34を通過することによって、動翼集合体18及びタービンロータ24が図3に表わす回転方向Dに回転する。
図1に表わすように、ディスクキャビティ36の内部圧力が高温ガス流路34の内部圧力より大きいことによって生じる、ディスクキャビティ36と高温ガス流路34との圧力差によって、ディスクキャビティ36内のパージ用空気Pが高温ガス流路34に向かって流れる。パージ用空気Pが内側シュラウド16の第3の表面48に到達すると、パージ用空気Pの一部が溝60の入口64に流入する。パージ用空気Pの当該一部は、溝60を通じてラジアル方向外方に流れた後に、内側シュラウド16の第2の表面46に形成された溝60の一部分に到達すると、パージ用空気Pは、溝60の内部において、隣り合う動翼集合体18に向かってラジアル方向外方且つアキシアル方向に流れる。上述のように溝60が傾斜及び/又は湾曲しているので、パージ用空気Pは、静翼14の後縁部14Aから流出した後に図3に表わすように流れる作動ガスHと略同一方向に、溝60からパージ用空気Pを排出させるための周方向速度成分を有している。
溝60からのパージ用空気Pの排出が、作動ガスHを環状シール構造体50から強制的に離隔させ、これにより高温の作動ガスHが高温ガス流路34からディスクキャビティ36の内部に取り込まれることを制限することを補助する。環状シール構造体50が作動ガスHが高温ガス流路34からディスクキャビティ36の内部に取り込まれることを制限するので、環状シール構造体50は少量のパージ用空気Pをディスクキャビティ36に供給すれば良いので、タービンエンジンの効率が高められる。
さらに、パージ用空気PAが、静翼14の後縁部14Aから流出した後に高温ガス流路34を通過する作動ガスHの流れ方向と略同一方向に溝60から排出されるので、パージ用空気Pと作動ガスHとの混合に関連する圧力損失がほぼ発生せず、ガスタービンの効率がさらに高められる。このことは、特に本発明における溝60によって実現される。溝60は、内側シュラウド16のアキシアル方向下流端部44に形成されているので、溝60から排出されたパージ用空気Pが、高温の作動ガスHの流れ方向における下流に向かってアキシアル方向に高温ガス流路34を通過して流れることに加えて、パージ用空気Pが、静翼14の後縁部14Aから流出した後における高温の作動ガスHの流れ方向と略同一の周方向に溝60から排出されるためである。すなわち、溝60が周方向において傾斜及び/又は湾曲していることに起因している。従って、溝60が内側シュラウド16に形成されているので、溝がプラットフォーム28の上流端部28Aに形成されている場合と比較して、パージ用空気Pと作動ガスHとの混合に関連する圧力損失が小さくなる。プラットフォーム28の上流端部28Aに形成されている溝から排出されたパージ用空気が、高温の作動ガスHの流れ方向に関して上流に向かってアキシアル方向に高温ガス流路34を通じて流れる場合には、その結果として、当該混合に関連する圧力損失が一層高くなる。
溝60の傾斜及び/又は湾曲が、溝60からのパージ用空気Pの排出方向を微調整するために変更可能であることに留意すべきである。好ましくは、このことは、静翼14の後縁部14Aの出口角度に、及び/又は、高温ガス流路34を通過する作動ガスHとパージ用空気Pとの混合に関連する圧力損失の大きさの変化に依存する。
さらに、溝60の入口64は、内側シュラウド16の第3の表面48においてさらにラジアル方向内方に又はラジアル方向外方に配置されている場合がある。さもなければ、内側シュラウド16の第2の表面46に配置されている場合があり、この場合には、溝60の入口64は、内側シュラウド16の第2の表面46に配置されている。
最後に、好ましくは、本明細書で説明した溝60は、内側シュラウド16と共に成形されているか、又は、内側シュラウド16に機械加工されている。従って、溝60の構造的一体性及び製造上の複雑さは、内側シュラウド16とは別個に形成され、内側シュラウド16に固定されるリブより改善されている。
本発明の特定の実施例について図解及び説明をしたが、当業者であれば、本発明の技術的思想及び技術的範囲から逸脱することなく、様々な他の変形及び変更を想到することができる。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的範囲に属するこのような変形及び変更を含んでいることに留意すべきである。
10 タービンエンジン
12 静翼集合体
14 静翼
14A (静翼14の)後縁部
16 内側シュラウド
18 動翼集合体
20 動翼
22 ロータディスク構造体
24 タービンロータ
26 タービンセクション
28 プラットフォーム
28A (プラットフォーム28の)上流端部
30 動翼ディスク
34 高温ガス流路
36 ディスクキャビティ
40 (内側シュラウド16の)第1の表面
42 (内側シュラウド16の)アキシアル方向上流端部
44 (内側シュラウド16の)アキシアル方向下流端部
46 (内側シュラウド16の)第2の表面
48 (内側シュラウド16の)第3の表面
50 環状シール組立体
52 出口
60 溝
62 間隙
64 (溝60の)入口
66 (溝60の)出口
70 シール構造体
DR (タービンロータ24の)回転方向
HG 作動ガス
LA タービンエンジン10の長手方向軸線
PA パージ用空気
SW1 (内側シュラウド16の)側壁
SW2 (内側シュラウド16の)側壁
W1 (溝60の入口64の)幅
W2 (溝60の出口66の)幅

Claims (20)

  1. ディスクキャビティとガスタービンエンジンのタービンセクションを通じて延在している高温ガス流路との間に配置されているシール組立体であって、
    前記ガスタービンエンジンの動作の際にタービンロータと共に回転する複数の動翼を含んでいる回転式の動翼集合体と、
    複数の静翼と内側シュラウドとを含んでいる固定式の静翼集合体であって、前記内側シュラウドが、
    ラジアル方向外方に面している第1の表面と、
    ラジアル方向内方に面している第2の表面と、
    前記第2の表面の内部に延在している複数の溝であって、周方向成分を有している間隙が隣り合う前記溝同士の間に形成されるように配置されている複数の前記溝と、
    を備えている、前記静翼集合体と、
    を備えている前記シール組立体において、
    前記ガスタービンエンジンの動作の際に、パージ用空気が、前記高温ガス流路を通過する高温ガスの流れ方向に対して所望の方向に流れるように、前記溝が、前記ディスクキャビティから流出したパージ用空気を前記高温ガス流路に向かって案内することを特徴とするシール組立体。
  2. 前記内側シュラウドの前記第2の表面がアキシアル方向において面しているように、前記内側シュラウドの前記第2の表面が、前記タービンセクションを通じてアキシアル方向に延在している長手方向軸線に対して所定の角度で、前記内側シュラウドのアキシアル方向端部のラジアル方向内方に面していることを特徴とする請求項1に記載のシール組立体。
  3. 前記内側シュラウドの前記第2の表面が、前記内側シュラウドのアキシアル方向端部から前記長手方向軸線に対して約30°〜約60°の角度で、ラジアル方向内方に面していることを特徴とする請求項2に記載のシール組立体。
  4. 前記内側シュラウドの前記第2の表面が、前記内側シュラウドのアキシアル方向端部から前記長手方向軸線に対して約45°の角度で、ラジアル方向内方に面していることを特徴とする請求項3に記載のシール組立体。
  5. 前記内側シュラウドのアキシアル方向端部の遠位に配置されている前記溝の入口から、前記内側シュラウドの前記アキシアル方向端部の近位に配置されている前記溝の出口に至るまで、前記入口が前記出口より広くなるように、前記溝がテーパ状になっていることを特徴とする請求項1に記載のシール組立体。
  6. 前記内側シュラウドのアキシアル方向端部の遠位に配置されている前記溝の入口が、前記タービンロータの回転方向に関して前記内側シュラウドのアキシアル方向端部の近位に配置されている前記溝の出口の上流に配置されているように、前記溝が、周方向において傾斜及び湾曲のうち少なくとも1つなされていることを特徴とする請求項1に記載のシール組立体。
  7. 前記静翼が、前記内側シュラウドの前記第1の表面に固定されていることを特徴とする請求項1に記載のシール組立体。
  8. 前記パージ用空気の流れ方向と、少なくとも1つの前記静翼の後縁部の出口角度に対して概略的に平行とされる、前記高温ガス流路を通過する高温ガスの流れ方向とが概略的に一致するように、前記溝が前記パージ用空気を案内することを特徴とする請求項1に記載のシール組立体。
  9. 前記内側シュラウドが、略アキシアル方向に面している第3の表面を備えており、
    前記第3の表面が、前記第2の表面からラジアル方向内方に延在していると共に、前記動翼集合体に面しており、
    前記溝の入口が、前記内側シュラウドの前記第3の表面に配置されており、前記溝の出口が、前記内側シュラウドの前記第2の表面に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のシール組立体。
  10. 前記内側シュラウドが、略アキシアル方向に延在しているシール構造体を備えており、
    前記シール構造体が、前記内側シュラウドの前記第3の表面から前記動翼集合体に向かって延在しており、前記動翼集合体に近接していることを特徴とする請求項9に記載のシール組立体。
  11. ディスクキャビティとガスタービンエンジンのタービンセクションを通じて延在している高温ガス流路との間に配置されているシール組立体であって、前記ガスタービンエンジンが、
    前記ガスタービンエンジンの動作の際にタービンロータと共に回転する複数の動翼を含んでいる回転式の動翼集合体と、
    複数の静翼と内側シュラウドとを含んでいる固定式の静翼集合体であって、前記内側シュラウドが、
    ラジアル方向外方に面している第1の表面であって、前記内側シュラウドのアキシアル方向端部に至るまで延在している前記第1の表面と、
    前記動翼集合体から離隔するように前記内側シュラウドの前記アキシアル方向端部から延在している第2の表面であって、ラジアル方向内方且つアキシアル方向に面している前記第2の表面と、
    略アキシアル方向に面している第3の表面であって、前記第2の表面からラジアル方向内方に延在しており、前記動翼集合体に面している前記第3の表面と、
    前記内側シュラウドの内部に延在している複数の溝であって、前記溝が、前記内側シュラウドの前記第3の表面に配置されている入口と、前記内側シュラウドの前記第2の表面に配置されている出口とを含んでおり、周方向成分を有している間隙が隣り合う前記溝同士の間に形成されるように、前記溝が配置されている、複数の前記溝と、
    を備えている、前記静翼集合体と、
    を備えている前記シール組立体において、
    前記ガスタービンエンジンの動作の際に、パージ用空気の流れ方向が前記高温ガス流路を通過する高温ガスの流れ方向と略一致するように、前記溝が、前記ディスクキャビティから流出した前記パージ用空気を前記高温ガス流路に向かって案内し、
    前記高温ガスの流れ方向が、少なくとも1つの前記静翼の後縁部の出口角度に対して略平行に方向づけられていることを特徴とするシール組立体。
  12. 前記内側シュラウドの前記第2の表面が、前記内側シュラウドの前記アキシアル方向端部から長手方向軸線に対して約30°〜約60°の角度で延在していることを特徴とする請求項11に記載のシール組立体。
  13. 前記溝が、前記溝の入口が前記溝の出口より広くなるように、前記入口から前記出口に至るまでテーパ状とされること、並びに
    前記溝の前記入口が前記タービンロータの回転方向に関して前記溝の前記出口の上流に配置されるように、前記溝が周方向において傾斜及び湾曲のうち少なくとも1つなされていること、
    のうち少なくとも1つを特徴とする請求項11に記載のシール組立体。
  14. 前記内側シュラウドが、略アキシアル方向に延在しているシール構造体を備えており、
    前記シール構造体が、前記内側シュラウドの前記第3の表面から前記動翼集合体に向かって延在しており、前記動翼集合体に近接していることを特徴とする請求項11に記載のシール組立体。
  15. 前記静翼が、前記内側シュラウドの前記第1の表面に固定されていることを特徴とする請求項11に記載のシール組立体。
  16. ディスクキャビティとガスタービンエンジンのタービンセクションを通じて延在している高温ガス流路との間に配置されているシール組立体であって、
    前記ガスタービンエンジンの動作の際にタービンロータと共に回転する複数の動翼を含んでいる回転式の動翼集合体と、
    前記タービンセクションの入口及び出口に対して前記動翼集合体の上流に配置されている固定式の静翼集合体であって、前記静翼集合体が、複数の静翼と内側シュラウドとを含んでおり、前記内側シュラウドが、
    ラジアル方向外方に面している第1の表面であって、前記内側シュラウドのアキシアル方向端部に至るまで延在している前記第1の表面と、
    前記動翼集合体から離隔するように前記内側シュラウドの前記アキシアル方向端部から延在している第2の表面であって、ラジアル方向内方且つアキシアル方向に面している前記第2の表面と、
    略アキシアル方向に延在している第3の表面であって、前記第2の表面からラジアル方向内方に延在しており、前記動翼集合体に面している前記第3の表面と、
    前記内側シュラウドの内部に延在している複数の溝であって、前記内側シュラウドの前記第3の表面に配置されている入口と、前記内側シュラウドの前記第2の表面に配置されている出口とを含んでいる、複数の前記溝と、
    を備えている、前記静翼集合体と、
    を備えている前記シール組立体において、
    前記溝が、周方向成分を有している間隙が隣り合う前記溝同士の間に形成されるように配置されており、
    前記溝が、前記溝の前記入口が前記溝の前記出口より広くなるように、前記入口から前記出口に至るまでテーパ状とされ、
    前記溝が、前記溝の前記入口が前記タービンロータの回転方向に関して前記溝の前記出口の上流に配置されるように、周方向において傾斜及び湾曲のうち少なくとも1つなされており、
    前記ガスタービンエンジンの動作の際に、パージ用空気の流れ方向が、前記高温ガス流路を通過する高温ガスの流れ方向に略一致するように、前記溝が、前記ディスクキャビティから流出したパージ用空気を前記高温ガス流路に向かって案内することを特徴とするシール組立体。
  17. 前記内側シュラウドの前記第2の表面が、前記内側シュラウドの前記アキシアル方向端部から長手方向軸線に対して約30°〜約60°の角度で延在していることを特徴とする請求項16に記載のシール組立体。
  18. 前記内側シュラウドが、略アキシアル方向に延在しているシール構造体を備えており、
    前記シール構造体が、前記内側シュラウドの前記第3の表面から前記動翼集合体に至るまで延在しており、前記動翼集合体に近接していることを特徴とする請求項17に記載のシール組立体。
  19. 前記高温ガス流路を通過する高温ガスの流れ方向が、少なくとも1つの前記静翼の後縁部の出口角度に対して略平行に方向づけられていることを特徴とする請求項18に記載のシール組立体。
  20. 前記静翼が、前記内側シュラウドの前記第1の表面に固定されていることを特徴とする請求項17に記載のシール組立体。
JP2015554134A 2013-01-23 2014-01-22 ガスタービンエンジンの内側シュラウドに溝を含むシール組立体 Expired - Fee Related JP6109961B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/747,868 US9068513B2 (en) 2013-01-23 2013-01-23 Seal assembly including grooves in an inner shroud in a gas turbine engine
US13/747,868 2013-01-23
PCT/EP2014/051209 WO2014114662A2 (en) 2013-01-23 2014-01-22 Seal assembly including grooves in an inner shroud in a gas turbine engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016505111A true JP2016505111A (ja) 2016-02-18
JP6109961B2 JP6109961B2 (ja) 2017-04-05

Family

ID=50071590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015554134A Expired - Fee Related JP6109961B2 (ja) 2013-01-23 2014-01-22 ガスタービンエンジンの内側シュラウドに溝を含むシール組立体

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9068513B2 (ja)
EP (1) EP2948639B1 (ja)
JP (1) JP6109961B2 (ja)
CN (1) CN104919141B (ja)
RU (1) RU2640144C2 (ja)
SA (1) SA515360769B1 (ja)
WO (1) WO2014114662A2 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3177811B1 (en) 2014-08-08 2021-07-21 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Gas turbine engine compressor
US20160123169A1 (en) * 2014-11-04 2016-05-05 General Electric Company Methods and system for fluidic sealing in gas turbine engines
US10544695B2 (en) 2015-01-22 2020-01-28 General Electric Company Turbine bucket for control of wheelspace purge air
US20160215625A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 General Electric Company Turbine bucket for control of wheelspace purge air
US10619484B2 (en) 2015-01-22 2020-04-14 General Electric Company Turbine bucket cooling
US10590774B2 (en) 2015-01-22 2020-03-17 General Electric Company Turbine bucket for control of wheelspace purge air
US10815808B2 (en) * 2015-01-22 2020-10-27 General Electric Company Turbine bucket cooling
US10626727B2 (en) 2015-01-22 2020-04-21 General Electric Company Turbine bucket for control of wheelspace purge air
US9631509B1 (en) * 2015-11-20 2017-04-25 Siemens Energy, Inc. Rim seal arrangement having pumping feature
CN109630210B (zh) * 2018-12-17 2021-09-03 中国航发沈阳发动机研究所 一种咬嘴封严结构及具有其的航空发动机
US11215063B2 (en) 2019-10-10 2022-01-04 General Electric Company Seal assembly for chute gap leakage reduction in a gas turbine
CN110805476B (zh) * 2019-10-17 2022-04-12 南京航空航天大学 一种带有容腔封严结构的涡轮盘
FR3107298B1 (fr) * 2020-02-18 2022-02-04 Safran Aircraft Engines Turbine comportant un espace secondaire interne équipé d’ailettes de correction de giration d’un flux d’air

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11324608A (ja) * 1998-05-20 1999-11-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ガスタービンの段落シール部構造
JP2005337236A (ja) * 2004-03-30 2005-12-08 United Technol Corp <Utc> ガスタービンエンジンおよびその運転方法
JP2006090219A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Toshiba Corp 軸流タービン
US20110067414A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Honeywell International Inc. Flow discouraging systems and gas turbine engines

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5759012A (en) * 1996-12-13 1998-06-02 Caterpillar Inc. Turbine disc ingress prevention method and apparatus
JP3327814B2 (ja) 1997-06-18 2002-09-24 三菱重工業株式会社 ガスタービンのシール装置
US6146091A (en) * 1998-03-03 2000-11-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine cooling structure
US6077035A (en) 1998-03-27 2000-06-20 Pratt & Whitney Canada Corp. Deflector for controlling entry of cooling air leakage into the gaspath of a gas turbine engine
RU2183747C1 (ru) * 2000-10-05 2002-06-20 Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" Устройство для охлаждения рабочего колеса газовой турбины
US6773225B2 (en) * 2002-05-30 2004-08-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine and method of bleeding gas therefrom
US6887039B2 (en) 2002-07-10 2005-05-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Stationary blade in gas turbine and gas turbine comprising the same
US7189055B2 (en) 2005-05-31 2007-03-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Coverplate deflectors for redirecting a fluid flow
US7244104B2 (en) 2005-05-31 2007-07-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Deflectors for controlling entry of fluid leakage into the working fluid flowpath of a gas turbine engine
US7465152B2 (en) * 2005-09-16 2008-12-16 General Electric Company Angel wing seals for turbine blades and methods for selecting stator, rotor and wing seal profiles
US8016552B2 (en) * 2006-09-29 2011-09-13 General Electric Company Stator—rotor assemblies having surface features for enhanced containment of gas flow, and related processes
EP2093381A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-26 Siemens Aktiengesellschaft Turbine blade or vane with cooled platform
US8075256B2 (en) 2008-09-25 2011-12-13 Siemens Energy, Inc. Ingestion resistant seal assembly
US8419356B2 (en) 2008-09-25 2013-04-16 Siemens Energy, Inc. Turbine seal assembly
US8282346B2 (en) * 2009-04-06 2012-10-09 General Electric Company Methods, systems and/or apparatus relating to seals for turbine engines
DE102009040758A1 (de) * 2009-09-10 2011-03-17 Mtu Aero Engines Gmbh Umlenkvorrichtung für einen Leckagestrom in einer Gasturbine und Gasturbine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11324608A (ja) * 1998-05-20 1999-11-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ガスタービンの段落シール部構造
JP2005337236A (ja) * 2004-03-30 2005-12-08 United Technol Corp <Utc> ガスタービンエンジンおよびその運転方法
JP2006090219A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Toshiba Corp 軸流タービン
US20110067414A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Honeywell International Inc. Flow discouraging systems and gas turbine engines

Also Published As

Publication number Publication date
US9068513B2 (en) 2015-06-30
CN104919141B (zh) 2017-09-01
SA515360769B1 (ar) 2018-10-15
RU2640144C2 (ru) 2017-12-26
US20140286760A1 (en) 2014-09-25
WO2014114662A3 (en) 2014-10-02
EP2948639A2 (en) 2015-12-02
CN104919141A (zh) 2015-09-16
JP6109961B2 (ja) 2017-04-05
RU2015130350A (ru) 2017-03-02
EP2948639B1 (en) 2018-08-22
WO2014114662A2 (en) 2014-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6109961B2 (ja) ガスタービンエンジンの内側シュラウドに溝を含むシール組立体
JP6189456B2 (ja) ガスタービンエンジンにおけるプラットフォームの半径方向外側を向く面に溝を含むシールアセンブリ
US9181816B2 (en) Seal assembly including grooves in an aft facing side of a platform in a gas turbine engine
US9260979B2 (en) Outer rim seal assembly in a turbine engine
JP7237441B2 (ja) タービン翼の先端シュラウドの冷却用シールレールのためのシステム
JP6739934B2 (ja) ガスタービンのシール
US8573925B2 (en) Cooled component for a gas turbine engine
JP2015086872A (ja) ガスタービンのセグメント間隙の冷却用および/またはパージ用の微細チャネル排出装置
US9121298B2 (en) Finned seal assembly for gas turbine engines
JP2012013080A (ja) ガスタービンエンジンに用いるロータ組立体、およびそれを組み立てる方法
JP2016125486A (ja) ガスタービンシール
US8561997B2 (en) Adverse pressure gradient seal mechanism
EP3052761A1 (en) Seal assembly including grooves in an aft facing side of a platform in a gas turbine engine
EP3441564A1 (en) Tubine component comprising a platform with a depression
JP2015129512A (ja) 蒸気タービン及びその組立方法
JP2017057838A (ja) ガスタービン冷却構造およびガスタービン
JP6961340B2 (ja) 回転機械
JP7271408B2 (ja) タービンロータ
WO2021039531A1 (ja) 圧縮機、ガスタービン
JP2005194914A (ja) シール構造及びタービンノズル

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151109

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151109

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160817

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160822

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20161122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170123

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170308

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6109961

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees